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利用拉曼實時可視化透皮制劑API滲透動力學

嘉峪檢測網(wǎng)        2022-10-15 23:14

01透皮制劑介紹

 

外用透皮制劑中活性成分需要通過皮膚屏障進入到皮下或血液,從而達到治療效果。在皮膚表面給藥時,使藥物以恒定速率(或接近恒定速率)通過皮膚,進入體循環(huán)產(chǎn)生全身或局部治療作用。透皮給藥技術(shù)的難點在于,人的皮膚表面有一層角質(zhì)層,是皮膚的“防御軍隊”,起到屏障的作用,而透皮吸收要突破角質(zhì)層的屏障,藥物滲透的速率與深度將會影響藥物療效。因此研究藥物透皮速率及滲透深度也至關(guān)重要。

通過皮膚透皮起效的藥物具有很多獨特的優(yōu)勢,如吸收不受消化道內(nèi)pH、食物、轉(zhuǎn)運時間等因素影響;避免肝臟首過效應(yīng);克服因吸收過快產(chǎn)生血藥濃度過高而引起的不良反應(yīng);可持續(xù)控制給藥速度,靈活給藥;以及提升給藥體驗,無需針頭注射,提高患者依從性等。

 

02拉曼光譜技術(shù)

 

皮膚角質(zhì)層在大部分部位厚度僅為10-30μm,但對于活性成分能否通過皮膚角質(zhì)層到達給藥部位有很大限制。同時還要保證局部用藥產(chǎn)品在皮膚上均勻分布,保持其有效性。目前,常規(guī)用于測試制劑透皮或證明自制與原研一致的標準方法,并不能直接可視化或?qū)崟r監(jiān)測藥物在皮膚中的滲透情況。此時,拉曼光譜技術(shù)是一種原位無損的分析方法,可實時獲取藥物在皮膚中分布情況。

拉曼光譜法是一種無損、非侵入式的光學檢測技術(shù),具有多種研究的潛力。以近紅外激光為光源,在共焦顯微鏡模式下,它可以監(jiān)測皮膚層的生物化學特征,并以高分辨模式直達皮膚表面100μm以下。拉曼光譜技術(shù)在大多數(shù)情況下不需要樣品制備,除了對樣品直接檢測外,還可以通過液體、玻璃和其他介質(zhì)直接測量樣品。

新陽唯康對制藥行業(yè)拉曼技術(shù)應(yīng)用擁有廣泛的技術(shù)積累和項目經(jīng)驗,公司創(chuàng)始人曾是全球最早將拉曼技術(shù)運用于制藥工業(yè):活性成分晶型研究的課題組成員之一,同時也是首個將拉曼技術(shù)運用于半固體制劑的活性成分探測及實時監(jiān)控。公司成長過程中,也一直保持拉曼技術(shù)持續(xù)性創(chuàng)新,包括藥物數(shù)據(jù)庫的建立、制劑透皮應(yīng)用及人工智能的潛在運用。

拉曼光譜技術(shù)研究藥物輸送到皮膚的分析,大多是通過沿垂直于皮膚表面的線獲取光譜或通過拉曼成像。在切除的組織模型中通過表面部或橫斷面上進行掃描測試。不僅可以監(jiān)測活性成分在皮膚中的滲透深度,同時還可以將藥物在皮膚中的分布情況可視化。

 

利用拉曼實時可視化透皮制劑API滲透動力學

 

圖:拉曼光譜掃描皮膚中藥物信號示例

 

03案例

 

公司自研半固體外用乳膏中活性成分透皮研究。通過共聚焦拉曼顯微鏡,我們可以揭示乳膏中的藥物活性成分(API)通過皮膚角質(zhì)層的滲透速率及滲透深度。

 

利用拉曼實時可視化透皮制劑API滲透動力學

 

圖:左-拉曼光譜圖從皮膚橫截面掃描深度。右–不同橫截面對應(yīng)的樣品拉曼信號。

 

S. Bielfeldt等11人團隊進行了類似研究,利用拉曼顯微鏡對新設(shè)計殼聚糖納米膠囊劑型(使用促進其透皮滲透和改變其釋放的成分)進行研究活性成分咪喹莫特穿過皮膚角質(zhì)層的時間以及其滲透動力學。

拉曼光譜是通過控制軟件進行數(shù)據(jù)采集。通過拉曼光譜技術(shù),證明咪喹莫特納米膠囊中活性成分可以穿透皮膚角質(zhì)層并被吸收。與咪喹莫特納米膠囊接觸24小時后獲得的皮膚(組織切片)拉曼光譜如圖所示。觀察到,在深度大于20μm的地方可以看到咪喹莫特光譜信號,也就是說,藥物已經(jīng)穿過角質(zhì)層,并且在皮膚的較深層中發(fā)現(xiàn)。

對咪喹莫特透皮滲透動力學的評估。咪喹莫特納米膠囊透皮滲透6小時動力學研究的拉曼光譜如圖所示。說明皮膚滲透過程是動態(tài)的。還觀察到,咪喹莫特快速滲透角質(zhì)層(約50分鐘),在皮膚中存在約4小時,然后趨于減少。

 

利用拉曼實時可視化透皮制劑API滲透動力學

 

圖:涂抹咪喹莫特納米膠囊24小時后不同深度皮膚拉曼光譜圖

 

利用拉曼實時可視化透皮制劑API滲透動力學

 

圖:涂抹咪喹莫特納米膠囊6小時內(nèi)滲透動力學拉曼光譜圖

 

近年來,有多個已發(fā)表研究證明利用拉曼光譜技術(shù)可評估不同分子(咖啡因、氟苯那酸、惡丙嗪)的透皮滲透性。拉曼光譜技術(shù)可以獲得皮膚的化學和結(jié)構(gòu)信息,以及其成分的物理分布,可用于評估透皮滲透的分子動力學。

 

04結(jié)語

 

共聚焦拉曼光譜在皮膚研究中有諸多應(yīng)用場景選擇,包括皮膚成分分析,藥物滲透監(jiān)測和分析,皮膚病學中的診斷功能。未來,拉曼數(shù)據(jù)分析還可以結(jié)合人工智能實現(xiàn)更多跨場景應(yīng)用,在臨床及制藥相關(guān)領(lǐng)域,無損分析與監(jiān)測技術(shù)將會越來越受青睞。

 

參考文獻:

[1] Byrne, Hugh James and Bielfeldt, Stephan and Bonnier, Franck and Chourpa, Igor and Dancik, Yuri and Lane, Majella E. and Lunter, Dominique J. and Munnier, Emilie and Puppels, Gerwin and Tfayli, Ali and Ziemons, Eric, Monitoring Dermal Penetration and Permeation Kinetics of Topical Products; the Role of Raman Microspectroscopy. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=4030268 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4030268

[2] Alvarez-Figueroa, M. & Narváez-Araya, Daniela & Armijo, Nicolás & Carrasco-Flores, Eduardo & González-Aramundiz, José. (2020). Design of Chitosan Nanocapsules with Compritol 888 ATO® for Imiquimod Transdermal Administration. Evaluation of Their Skin Absorption by Raman Microscopy. Pharmaceutical research. 37. 195. 10.1007/s11095-020-02925-6.

 
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來源:新陽唯康Nycrist

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