紅外光密度法：體外膠帶剝離實驗的角質深度標尺

在藥物透皮吸收研究中，角質層是繞不開的 "關卡"。它作為皮膚最外層的保護屏障，不僅決定了外界物質能否進入皮膚，還影響著藥物療效和護膚品功效的發(fā)揮。如何精準測量活性成分在角質層的深度分布、判斷其是否被去除，一直是科學家們的研究熱點。

德國薩爾大學Hahn T研究團隊一項發(fā)表在《Skin Pharmacology and Physiology》的研究為這一難題提供了新方案 —— 紅外光密度測定法（IR-D），一種快速、非破壞性的檢測技術，讓我們能更精準地知道膠帶剝離后皮膚上殘留的角質量。

為什么角質層研究這么重要？

皮膚是人體最大的器官，而角質層（stratum corneum，SC）是皮膚的 "第一道防線"。它由多層死亡的角質細胞組成，像一道致密的 "城墻"，既能防止水分流失，又能阻擋外界有害物質入侵。

對于藥物研發(fā)來說，很多外用藥需要穿過角質層才能發(fā)揮作用；對于護膚品而言，有效成分能否滲透到目標層次（比如美白成分到達基底層、保濕成分停留在角質層）直接決定了產品效果；而在毒理學評估中，還要評估有害物質是否會通過角質層進入體內。

因此，搞清楚有效成分在角質層中的深度分布，以及如何確定角質層是否被去除（避免過度剝離損傷皮膚或剝離不足導致數(shù)據(jù)不準），是透皮相關實驗研究的難題之一。

傳統(tǒng)方法的 "痛點"：耗時、破壞性強

目前，研究角質層常用的方法是 "膠帶剝離法"：用粘性膠帶反復粘貼皮膚，每層膠帶會粘下部分角質層，通過分析每層膠帶上的角質量，就能推斷活性物質在角質層的深度分布。

但這個方法有兩個難點需要解決：

1. 如何準確測量每層膠帶上的角質量？

2. 如何判斷什么時候皮膚角質層被剝離（該停手了）？

傳統(tǒng)方法存在不少問題：

• 重量法：通過稱重膠帶前后的重量差計算角質層量，但容易受汗液、皮膚油脂、制劑殘留影響，誤差大；

• 染色法：用染料（如臺盼藍）染色后測吸收，但靈敏度低，且膠帶本身可能著色，干擾結果；

• 蛋白質測定法（如 BCA 法）：這是目前的 "金標準"，通過檢測角質層中的蛋白質含量推算其量，但需要把膠帶放入化學試劑中提取蛋白質，屬于破壞性檢測 —— 測完后膠帶就不能再用于分析藥物或護膚品成分了，還耗時（至少幾個小時）。

這些問題讓角質層研究效率低、成本高，也影響了數(shù)據(jù)的準確性。

角質量定量：紅外光密度測定法

科學家們找到了一種更高效的方法 —— 紅外光密度測定法（IR-D），儀器工具是Labodorf 850C皮膚角質量測試儀。

（Labodorf  850C皮膚角質量測試儀）

它的測量原理是：用 850nm 的紅外光照射粘有角質層的膠帶，測量光穿過膠帶后的吸光強度變化（稱為 "偽吸收"，類似光被角質層散射、反射導致的強度下降）。研究發(fā)現(xiàn)，這種 "偽吸收" 的強度和角質層中的蛋白含量成線性關系 —— 也就是說，通過光強度變化，就能快速算出膠帶上的角質層量。

和傳統(tǒng)方法相比，它的優(yōu)勢一目了然：

• 非破壞性：膠帶不用被化學試劑處理，測完后還能用于分析藥物或護膚品成分含量；

• 快速：貼完膠帶穩(wěn)定3分鐘左右，放入儀器瞬間出結果，無需等待幾小時；

• 精準：不受皮膚油脂、汗液影響，也不用考慮染色干擾。

實驗驗證

為了驗證紅外法角質量測試的可靠性，研究團隊做了一系列實驗，從體內到體外，測試比對。

實驗 1：體內測試 —— 不同膠帶、不同部位都適用

研究先在志愿者身上做了實驗：用兩種常見膠帶（Tesa 透明膠帶和D-Squame 膠帶），分別在小臂內側和腹部進行剝離，然后用 IR-D 和 BCA 法（金標準）對比。

結果顯示：兩種方法的結果高度吻合（相關系數(shù) r2 最高達 0.63），而且不管是哪種膠帶、哪個部位（小臂、腹部），IR-D 都能穩(wěn)定工作。這說明它在人體皮膚上的測量是靠譜的。

體內膠帶剝離實驗：（a）使用D膠帶在3名志愿者的前臂掌側進行剝離；（b）使用tesa 膠帶在4名志愿者的前臂掌側及腹部相應解剖部位進行剝離。兩張圖中均繪制了線性回歸線。每位捐贈者均接受了20次連續(xù)膠帶剝離。

實驗 2：體外測試 —— 新鮮和冷凍皮膚都能測

研究的重點是體外實驗（皮膚來自經過德國萊巴赫市慈善醫(yī)院倫理委員會批準的整形手術的人體皮膚樣本），團隊測試了兩種皮膚：

• 新鮮的離體皮膚；

• 冷凍儲存 1 周、1 個月、3 個月的皮膚（模擬實驗室常見的樣本儲存情況）。

實驗證明：無論是新鮮皮膚還是冷凍 3 個月的皮膚，850C皮膚角質量測試儀測量得到的角質層深度和 BCA 法幾乎一致。這意味著，即使皮膚樣本被冷凍保存，依然有效測試，解決了實驗室樣本儲存后的檢測難題。

兩位不同捐贈者的腹部皮膚經連續(xù)膠帶剝離后到達的角質層（SC）深度。使用tesa膠帶在體外對新鮮未冷凍的皮膚以及在-26°C下儲存3個月的皮膚進行了膠帶剝離實驗。空心符號代表通過紅外密度測定法（IR-D）計算得出的深度，實心符號代表通過BCA測定法計算得出的深度。每個時間點、每位捐贈者均取2個皮膚活檢樣本，每個樣本進行20次連續(xù)膠帶剝離。圓圈=皮膚活檢樣本A；三角形=皮膚活檢樣本B。

實驗 3：判斷 "剝離終點"—— 告訴你什么時候該停手

在過去實驗研究人員一般憑經驗決定剝離多少次膠帶（通常 20-100次），但每個人的角質層厚度不同，同一人的不同部位也有差異，固定次數(shù)很容易導致 "過度剝離"（損傷皮膚）或 "剝離不足"（角質層沒去干凈），最終導致實驗數(shù)據(jù)離散、重現(xiàn)性差。

IR-D 的一個大亮點是：它能通過 "定量下限（LLOQ）" 判斷角質層是否去除。實驗發(fā)現(xiàn)，當 IR-D 的信號低于 LLOQ 時，剩余的角質層不到總量的 5%，可以認為已經剝離。

這意味著，以后不用再靠 "猜" 來決定貼多少層膠帶了 —— 儀器會實時告訴你："好了，可以停了"

3位不同捐贈者的完整皮膚（a、c、e）和用tesa膠帶剝離至紅外密度測定法（IR-D）的850皮膚角質量測試儀測得的定量下限（LLOQ）后的皮膚（b、d、f）的橫截面。

紅外光密度法的應用價值：讓透皮研究更高效、更精準

綜合所有實驗，IR-D法 展現(xiàn)出三個特點：

1. 非破壞性：同一膠帶既能用 IR-D 測角質層深度，又能后續(xù)分析藥物或護膚品成分濃度，方便快捷；

2. 實時監(jiān)測：在實驗中根據(jù)皮膚樣本情況隨時調整剝離次數(shù)，避免主觀判斷；

3. 適用范圍廣：不管是新鮮皮膚還是冷凍儲存的皮膚，不管是哪種膠帶、哪個身體部位，都能測量。

對于透皮給藥研發(fā)而言，能加速透皮藥物的研發(fā)過程，明確藥物有效成分在角質層的分布規(guī)律；對于護膚品研發(fā)來說，它能更精準地測試成分在皮膚中的滲透深度，指導產品配方優(yōu)化；對于毒理學研究，能更高效地評估有害物質的皮膚滲透風險。

從實驗室到應用，紅外法讓皮膚研究 "提速"

角質層雖薄，卻是皮膚研究的 "重中之重"。紅外光密度測定法的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)方法耗時、破壞性強、準確性不足的問題，為透皮吸收研究提供了全新的工具。

未來，隨著技術的普及，我們或許能看到更多基于精準皮膚滲透數(shù)據(jù)的藥品和護膚品 —— 畢竟，只有真正 "看穿" 角質層的秘密，才能讓有效成分更精準地發(fā)揮作用。

參考文獻：

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4.Hahn T, Hansen S, Neumann D, Kostka KH, Lehr CM, Muys L, Schaefer UF. Infrared densitometry: a fast and non-destructive method for exact stratum corneum depth calculation for in vitro tape-stripping. Skin Pharmacol Physiol. 2010;23(4):183-92.

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