冰片在不同溶剂载体中透皮速率的动力学特征
作者：程怡 高幼衡 王利胜 虞金保 宋友昕
单位：程怡 高幼衡 王利胜(广州中医药大学 510407)；虞金保 宋友昕(江西中医药研究所)
关键词：冰片；溶剂载体；透皮速率
中草药000827摘 要 比较了冰片在50%丙二醇，5%亚油酸和5%氮酮的单相及多相溶剂载体中24 h透过离体鼠皮的动力学特性。结果不同促渗剂的加入对冰片的透皮速率，比较20%乙醇载体分别提高3.89～6倍；比较生理盐水提高了55 倍。以亚油酸单相及亚油酸与丙二醇的混合相载体中冰片穿透力最佳，显示出两种促渗剂促进冰片透皮速率的协同增强作用强而持久；丙二醇和氮酮对冰片的促渗强度相似；冰片在丙二醇中经皮促渗特征表现在最初0.5～2 h，随后逐渐减弱，而在含氮酮的载体中促渗特征则需在2 h后逐渐增强；但其混合体系并不显示互为补充的促渗效果。
冰片(borneol，简称BO)，分子量154.25，为龙脑、异龙脑混合消旋体，几不溶于水，易溶于醇。具有芳香开窍，止痛消炎的功效，外科多用。冰片在表皮不易吸收，可能的透皮量不足外敷量的5%[1]，但在皮下及粘膜吸收[2]，关键是药物能否透过表皮，近年来研究透皮促渗剂机制认为，透皮促渗剂可以改变皮肤角质层屏障或者改变皮肤多种输送途径而降低皮肤阻力，促进药物经皮吸收。本文选择了50%丙二醇(PG)、5%氮酮(Azone)和5%亚油酸(LA)的单相促渗剂及其混合体系，以20%乙醇为溶解载体，比较了BO在各组促渗剂体系中透皮吸收速率的动力学特征及其促渗剂对冰片的促渗特点。对于临床用药、研制新剂型药物制剂有实际意义。
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1 材料
1.1 仪器与药品：GA-9A气相色谱仪，日本岛津公司；岛津CR-3A型微处理机；V-C扩散池，上海化工研究院；磁力搅拌器，浙江产；超级恒温水浴锅，上海产；冰片对照品：中国药品生物制品检定所；Azone：药用规格，广州助剂化工厂；LA：CP级，上海来泽精细化学品研究所；PG：AR级，上海试剂厂。
1.2 动物：小鼠，SD品系，体重(20±2) g，雌性，江西省实验动物中心提供。
2 实验方法
2.1 离体皮肤制备：将小鼠腹部脱毛[3]，固定，分离腹部脱毛皮肤，剔除皮下脂肪，生理盐水洗净，选完整及适宜大小装V-C扩散池。
2.2 透皮吸收实验[4]：水平式两室V-C扩散池，每池容积3.5 mL，池口有效扩散面积为0.56 cm2，两个半池分别为供药池和接受池，供药池装含有冰片的各组不同溶剂载体实验组系列(如表1所示)，接受液为20%乙醇生理盐水溶液，与供药池的载体溶液相同。在两半池中间装上鼠皮，其角质层朝供药池，夹紧密封后分别加入供药液和接受液，水浴恒温至37 ℃，开动磁力振荡器，于20 min达到稳态后开始计时，按规定间隔时间定时吸取接受液0.2 mL，同时补充等量空白接受液。取出的接受液进行气相色谱测定其中BO的浓度，计算接受液中BO的累积渗透量和透皮速率。
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2.3 GC测定条件：层析柱：担体Chromosorb W-HP 80-100 much；固定液：PEG-2M：3%；柱长：2 m，Φ：0.2 mm，玻璃柱；气流：空气350 mL/min，H2：40 mL/min；N2：15 mL/min；柱温：190 ℃；灵敏度：109×1/2；进样量：5 μL；检出器：FID；内标物：用正十七烷配制成320 μg/mL的CH3COOCH2CH3溶液，测得内标校正因子S′=1.185 6(1 μL进样)；标准曲线：用正十七烷配制成200，300，400，500，600 μg/mL的BO对照品溶液(正十七烷同内标物)定量取样进行测定。测得BO标准曲线方程为Y=6.125×10-4X(Y为浓度，X为峰面积)，r=0.999 9。采用内标法测定BO在待测接受液中的浓度。冰片对照品溶液和待测接受液的气相色谱图如图1所示，两者基本一致。
图1 冰片的对照品溶液和接受液的GC图
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2.4 累积渗透量M[4，5]：由于每次取样0.2 mL，同时添加等量空白接受液，因此不同取样点时的Mn应按公式Mn=Cn.V+ΣCn-1.Vs(n-1)进行校正。Mn为不同取样点时校正的药物累积渗透量；Cn为不同取样点时接受液实测浓度；V为接受池体积；Vs：取样体积。将Mn除以供药池池口面积A，即得BO通过单位面积皮肤的累积渗透量M。
2.5 透皮速率P[4，5]：当供药池浓度大大高于接受池药物浓度而形成皮肤内外层扩散浓度梯度时，药物经离体皮肤膜渗透过程的动力学特征符合Fick扩散定律。当时间t(s)足够大时，药物通过皮肤扩散达到稳态，则任何时间t时药物通过单位面积皮肤的累积量M的速率可表示为：P=dM/dt，M-t的关系是一条直线，P即为药物的稳态透皮速率。所以，P值大小可以描述BO通过离体皮肤膜渗透全过程，反应出BO在溶液中通过离体皮肤的扩散特性。
3 实验结果及讨论
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3.1 各组促进剂溶液体系不同时间t时冰片通过单位面积皮肤的累积量M：如表1所示。以t为横坐标，M为纵坐标作图，即可得到冰片在各组溶剂体系中的透皮吸收曲线(图2)，其直线部分斜率P为透皮速率。结果表明，各组含透皮促渗剂的体系均能显著提高冰片的透皮速率，与20%乙醇载体溶液组相比，P值分别提高了3.89～6.0倍，冰片在单相5%LA和5%LA-50%PG的多相载体中P值最大；在50%PG和5%Azone的单相载体中P值相似，PG与LA混合使用的促渗协同效果强于PG-Azone的混合体系。
表1 BO在不同溶剂载体中24 h的累积渗透量及P值 供药池溶剂载体
不同时间t(h)时BO通过单位面积皮肤的累积渗透量(n=3)
渗透速率P
(μg/cm2.h)
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0.5
1
2
4
8
16
24
(1)BO-20%EtOH
0.187 3
0.293 7
0.444 6
0.587 7
1.036 1
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1.605 0
2.525 0
0.092 6
±0.041
±0.054
±0.299
±0.121
±0.040
±0.162
±0.158
(0.996 1)
(2)BO-50%PG
, 百拇医药
0.847 5
1.195 4
1.338 3
1.865 9
3.448 1
5.051 6
9.510 9
0.360 7**
±0.471
±0.265
±0.117
±0.354
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±0.323
±0.768
±0.697
(0.998 2)
(3)BO-5%Azone
0.236 0
0.376 3
1.235 1
2.105 0
3.605 2
6.564 0
10.126 1
, 百拇医药
0.410 7**
±1.077
±0.167
±0.358
±0.314
±0.352
±0.396
±1.423
(0.998 3)
(4)BO-5%LA
0.507 4
0.792 1
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1.228 3
2.665 1
5.021 4
8.880 9
13.514 4
0.556 3**
±0.239
±0.202
±0.231
±0.048
±0.766
±0.723
, 百拇医药
±0.512
(0.999 3)
(5)BO-50%PG
0.243 9
0.377 5
1.003 7
2.208 1
4.097 9
7.475 3
11.702 1
0.481 1**
5%Azone
, 百拇医药
±0.121
±0.116
±0.703
±0.058
±0.934
±0.704
±1.708
(0.999 1)
(6)BO-50%PG-
0.469 4
0.831 5
1.867 5
, 百拇医药
2.843 3
5.029 1
9.619 7
13.755 8
0.554 0**
5%LA
±0.164
±0.274 5
±0.668
±0.190
±0.158
±0.104
, 百拇医药
±1.009
(0.999 1)
BO-生理盐水
-
-
-
-
-
-
-
0.000 0
注：括号内为相关系数r值；与(1)比较：**P<0.01
, 百拇医药
图2 不同溶剂载体对BO经皮释放的影响
3.2 冰片在50%PG载体中的促渗特征表现出透皮时滞短，透皮增强在最初2 h有最大发挥，随后逐渐减弱；在5%Azone载体中则需在2 h后才能出现一定的透皮增强效果；而在两者混合的多相载体体系中其促渗互补的协同效应不明显；BO在5%LA单相载体体系中具有显著透皮增强作用，而在LA-50%PG的混合多相载体体系中却具有较好的协同作用。这些可能与各促渗剂的促渗机制和促渗特性不同有关；PG是渗入皮的水合作用，由此而增加药物在其通道中的溶解性质和药物分配系数；LA双键结构的存在形成不对称空间，有效地影响角质层细胞间隙的类脂质结构，增加类脂质流动性而改善促进了亲脂性药物的转运，皮肤的类脂是透皮吸收的屏障[6]，该途径在药物的渗透过程中起重要作用，药物渗透阻力也主要来自于这些类脂。因此BO在LA-PG的体系中具有非常好的穿透促进协同效果。Azone则由极性基团氮酮和非极性长链烷烃结构形成，所以一般认为Azone作用于细胞间类脂膜双分子层，使其致密性改变，其透皮时滞较长在本文中已得到证明。已有多篇论文认为PG与Azone混合组分可以有互为补充的协同促渗作用，但在本文实验中不显著。从表1还可看到，BO在不相溶的极性溶剂生理盐水组中不能渗透；加入20%乙醇恰好溶解BO的浓度，才能作为促渗载体。
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通过上述实验初步认为冰片经皮渗透重要途径为细胞间脂质通道，其次是皮肤的水合增强作用。根据这一特性，选择适宜溶剂和促渗剂载体可以显著增加冰片穿透皮肤的能力而达到治疗目的。
国家自然科学基金资助项目，编号：39360084
程怡 女，45岁，副研究员，1981年12月毕业于江西中医学院，获学士学位。先后主持完 成了国家自然基金项目中药有效成分体外透皮吸收增强作用的研究，省科委一级课题冠心苏合控释贴片的研制以及广东省自然基金课题10余项，获国家中医药管理局科技进步 三等奖1 项。主要从事中药新药和新剂型的研究开发工作。参与完成三类新药1 项，发表 学术论文10余篇。
参考文献
1，崔东贤，杉林坚次，森本雍宪.药学学报，1989，(7)：556
2，柯铭清主编.中草药有效成分理化与药理特性.长沙：湖南科技出版社，1982：409
, 百拇医药
3，徐叔云，卞如濂，陈修，等.药理实验方法学.北京：人民卫生出版社，1982：1172
4，Yie W Chien. Transdermal Controlled Systemic Medications. New York and Basel:Marcel Dekker, Inc.1987:173
5，徐惠南.药学学报，1989，24(4)：290
6，Elias P M, Cooper E R, Korc A，et al.J Invest Dermatol， 1981,76:297
(1999-12-25收稿), 百拇医药
单位：程怡 高幼衡 王利胜(广州中医药大学 510407)；虞金保 宋友昕(江西中医药研究所)
关键词：冰片；溶剂载体；透皮速率
中草药000827摘 要 比较了冰片在50%丙二醇，5%亚油酸和5%氮酮的单相及多相溶剂载体中24 h透过离体鼠皮的动力学特性。结果不同促渗剂的加入对冰片的透皮速率，比较20%乙醇载体分别提高3.89～6倍；比较生理盐水提高了55 倍。以亚油酸单相及亚油酸与丙二醇的混合相载体中冰片穿透力最佳，显示出两种促渗剂促进冰片透皮速率的协同增强作用强而持久；丙二醇和氮酮对冰片的促渗强度相似；冰片在丙二醇中经皮促渗特征表现在最初0.5～2 h，随后逐渐减弱，而在含氮酮的载体中促渗特征则需在2 h后逐渐增强；但其混合体系并不显示互为补充的促渗效果。
冰片(borneol，简称BO)，分子量154.25，为龙脑、异龙脑混合消旋体，几不溶于水，易溶于醇。具有芳香开窍，止痛消炎的功效，外科多用。冰片在表皮不易吸收，可能的透皮量不足外敷量的5%[1]，但在皮下及粘膜吸收[2]，关键是药物能否透过表皮，近年来研究透皮促渗剂机制认为，透皮促渗剂可以改变皮肤角质层屏障或者改变皮肤多种输送途径而降低皮肤阻力，促进药物经皮吸收。本文选择了50%丙二醇(PG)、5%氮酮(Azone)和5%亚油酸(LA)的单相促渗剂及其混合体系，以20%乙醇为溶解载体，比较了BO在各组促渗剂体系中透皮吸收速率的动力学特征及其促渗剂对冰片的促渗特点。对于临床用药、研制新剂型药物制剂有实际意义。
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1 材料
1.1 仪器与药品：GA-9A气相色谱仪，日本岛津公司；岛津CR-3A型微处理机；V-C扩散池，上海化工研究院；磁力搅拌器，浙江产；超级恒温水浴锅，上海产；冰片对照品：中国药品生物制品检定所；Azone：药用规格，广州助剂化工厂；LA：CP级，上海来泽精细化学品研究所；PG：AR级，上海试剂厂。
1.2 动物：小鼠，SD品系，体重(20±2) g，雌性，江西省实验动物中心提供。
2 实验方法
2.1 离体皮肤制备：将小鼠腹部脱毛[3]，固定，分离腹部脱毛皮肤，剔除皮下脂肪，生理盐水洗净，选完整及适宜大小装V-C扩散池。
2.2 透皮吸收实验[4]：水平式两室V-C扩散池，每池容积3.5 mL，池口有效扩散面积为0.56 cm2，两个半池分别为供药池和接受池，供药池装含有冰片的各组不同溶剂载体实验组系列(如表1所示)，接受液为20%乙醇生理盐水溶液，与供药池的载体溶液相同。在两半池中间装上鼠皮，其角质层朝供药池，夹紧密封后分别加入供药液和接受液，水浴恒温至37 ℃，开动磁力振荡器，于20 min达到稳态后开始计时，按规定间隔时间定时吸取接受液0.2 mL，同时补充等量空白接受液。取出的接受液进行气相色谱测定其中BO的浓度，计算接受液中BO的累积渗透量和透皮速率。
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2.3 GC测定条件：层析柱：担体Chromosorb W-HP 80-100 much；固定液：PEG-2M：3%；柱长：2 m，Φ：0.2 mm，玻璃柱；气流：空气350 mL/min，H2：40 mL/min；N2：15 mL/min；柱温：190 ℃；灵敏度：109×1/2；进样量：5 μL；检出器：FID；内标物：用正十七烷配制成320 μg/mL的CH3COOCH2CH3溶液，测得内标校正因子S′=1.185 6(1 μL进样)；标准曲线：用正十七烷配制成200，300，400，500，600 μg/mL的BO对照品溶液(正十七烷同内标物)定量取样进行测定。测得BO标准曲线方程为Y=6.125×10-4X(Y为浓度，X为峰面积)，r=0.999 9。采用内标法测定BO在待测接受液中的浓度。冰片对照品溶液和待测接受液的气相色谱图如图1所示，两者基本一致。
图1 冰片的对照品溶液和接受液的GC图, http://www.100md.com
2.4 累积渗透量M[4，5]：由于每次取样0.2 mL，同时添加等量空白接受液，因此不同取样点时的Mn应按公式Mn=Cn.V+ΣCn-1.Vs(n-1)进行校正。Mn为不同取样点时校正的药物累积渗透量；Cn为不同取样点时接受液实测浓度；V为接受池体积；Vs：取样体积。将Mn除以供药池池口面积A，即得BO通过单位面积皮肤的累积渗透量M。
2.5 透皮速率P[4，5]：当供药池浓度大大高于接受池药物浓度而形成皮肤内外层扩散浓度梯度时，药物经离体皮肤膜渗透过程的动力学特征符合Fick扩散定律。当时间t(s)足够大时，药物通过皮肤扩散达到稳态，则任何时间t时药物通过单位面积皮肤的累积量M的速率可表示为：P=dM/dt，M-t的关系是一条直线，P即为药物的稳态透皮速率。所以，P值大小可以描述BO通过离体皮肤膜渗透全过程，反应出BO在溶液中通过离体皮肤的扩散特性。
3 实验结果及讨论
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3.1 各组促进剂溶液体系不同时间t时冰片通过单位面积皮肤的累积量M：如表1所示。以t为横坐标，M为纵坐标作图，即可得到冰片在各组溶剂体系中的透皮吸收曲线(图2)，其直线部分斜率P为透皮速率。结果表明，各组含透皮促渗剂的体系均能显著提高冰片的透皮速率，与20%乙醇载体溶液组相比，P值分别提高了3.89～6.0倍，冰片在单相5%LA和5%LA-50%PG的多相载体中P值最大；在50%PG和5%Azone的单相载体中P值相似，PG与LA混合使用的促渗协同效果强于PG-Azone的混合体系。
表1 BO在不同溶剂载体中24 h的累积渗透量及P值 供药池溶剂载体
不同时间t(h)时BO通过单位面积皮肤的累积渗透量(n=3)
渗透速率P
(μg/cm2.h)
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0.5
1
2
4
8
16
24
(1)BO-20%EtOH
0.187 3
0.293 7
0.444 6
0.587 7
1.036 1
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1.605 0
2.525 0
0.092 6
±0.041
±0.054
±0.299
±0.121
±0.040
±0.162
±0.158
(0.996 1)
(2)BO-50%PG
, 百拇医药
0.847 5
1.195 4
1.338 3
1.865 9
3.448 1
5.051 6
9.510 9
0.360 7**
±0.471
±0.265
±0.117
±0.354
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±0.323
±0.768
±0.697
(0.998 2)
(3)BO-5%Azone
0.236 0
0.376 3
1.235 1
2.105 0
3.605 2
6.564 0
10.126 1
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0.410 7**
±1.077
±0.167
±0.358
±0.314
±0.352
±0.396
±1.423
(0.998 3)
(4)BO-5%LA
0.507 4
0.792 1
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1.228 3
2.665 1
5.021 4
8.880 9
13.514 4
0.556 3**
±0.239
±0.202
±0.231
±0.048
±0.766
±0.723
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±0.512
(0.999 3)
(5)BO-50%PG
0.243 9
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1.003 7
2.208 1
4.097 9
7.475 3
11.702 1
0.481 1**
5%Azone
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±0.116
±0.703
±0.058
±0.934
±0.704
±1.708
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(6)BO-50%PG-
0.469 4
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1.867 5
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2.843 3
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9.619 7
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0.554 0**
5%LA
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±0.274 5
±0.668
±0.190
±0.158
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±1.009
(0.999 1)
BO-生理盐水
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0.000 0
注：括号内为相关系数r值；与(1)比较：**P<0.01
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图2 不同溶剂载体对BO经皮释放的影响
3.2 冰片在50%PG载体中的促渗特征表现出透皮时滞短，透皮增强在最初2 h有最大发挥，随后逐渐减弱；在5%Azone载体中则需在2 h后才能出现一定的透皮增强效果；而在两者混合的多相载体体系中其促渗互补的协同效应不明显；BO在5%LA单相载体体系中具有显著透皮增强作用，而在LA-50%PG的混合多相载体体系中却具有较好的协同作用。这些可能与各促渗剂的促渗机制和促渗特性不同有关；PG是渗入皮的水合作用，由此而增加药物在其通道中的溶解性质和药物分配系数；LA双键结构的存在形成不对称空间，有效地影响角质层细胞间隙的类脂质结构，增加类脂质流动性而改善促进了亲脂性药物的转运，皮肤的类脂是透皮吸收的屏障[6]，该途径在药物的渗透过程中起重要作用，药物渗透阻力也主要来自于这些类脂。因此BO在LA-PG的体系中具有非常好的穿透促进协同效果。Azone则由极性基团氮酮和非极性长链烷烃结构形成，所以一般认为Azone作用于细胞间类脂膜双分子层，使其致密性改变，其透皮时滞较长在本文中已得到证明。已有多篇论文认为PG与Azone混合组分可以有互为补充的协同促渗作用，但在本文实验中不显著。从表1还可看到，BO在不相溶的极性溶剂生理盐水组中不能渗透；加入20%乙醇恰好溶解BO的浓度，才能作为促渗载体。
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通过上述实验初步认为冰片经皮渗透重要途径为细胞间脂质通道，其次是皮肤的水合增强作用。根据这一特性，选择适宜溶剂和促渗剂载体可以显著增加冰片穿透皮肤的能力而达到治疗目的。
国家自然科学基金资助项目，编号：39360084
程怡 女，45岁，副研究员，1981年12月毕业于江西中医学院，获学士学位。先后主持完 成了国家自然基金项目中药有效成分体外透皮吸收增强作用的研究，省科委一级课题冠心苏合控释贴片的研制以及广东省自然基金课题10余项，获国家中医药管理局科技进步 三等奖1 项。主要从事中药新药和新剂型的研究开发工作。参与完成三类新药1 项，发表 学术论文10余篇。
参考文献
1，崔东贤，杉林坚次，森本雍宪.药学学报，1989，(7)：556
2，柯铭清主编.中草药有效成分理化与药理特性.长沙：湖南科技出版社，1982：409
, 百拇医药
3，徐叔云，卞如濂，陈修，等.药理实验方法学.北京：人民卫生出版社，1982：1172
4，Yie W Chien. Transdermal Controlled Systemic Medications. New York and Basel:Marcel Dekker, Inc.1987:173
5，徐惠南.药学学报，1989，24(4)：290
6，Elias P M, Cooper E R, Korc A，et al.J Invest Dermatol， 1981,76:297
(1999-12-25收稿), 百拇医药