文獻分享：甲基氨基乙酰丙酸（mALA）微針給藥滲透效率的比較研究
文獻分享 | 甲基氨基乙酰丙酸（mALA）微針給藥滲透效率的比較研究
引言：
澳大利亞科廷大學醫(yī)學院 Yeakuty Jhanker 團隊、南澳大學未來產(chǎn)業(yè)研究所等機構(gòu)的研究人員，在《International Journal of Pharmaceutics》（影響因子 7.831）發(fā)表題為 “Comparison of physical enhancement technologies in the skin permeation of methyl amino levulinic acid (mALA)” 的研究。該研究對比了 3M 微針陣列、ClinicCare Dermaroller® 及細長微粒（EMP）三種物理經(jīng)皮給藥增強技術(shù)，對提升光動力療法中甲基氨基乙酰丙酸（mALA）滲透效率具有重要意義。
摘要Abstract
皮膚物理給藥增強技術(shù)已被證實可提升藥妝活性成分的功效。在各類物理給藥增強技術(shù)中，微針是商業(yè)應用最成功的技術(shù)。然而，與其他物理增強技術(shù)類似，微針也存在諸多優(yōu)缺點，例如滲透深度存在差異以及療效不足等問題。
本研究將細長微粒（EMP）、微針（如 3M 微針陣列，650μm）和微針滾輪（如 ClinicCare Dermaroller®，MC905 型號，0.5mm 針長）這三種物理局部給藥增強技術(shù)應用于離體豬皮，并對它們的效果進行了對比。研究所采用的模型局部藥物為 5 - 氨基乙酰丙酸（ALA），它是目前最常用的光敏劑前藥。
在將皮膚安裝到 Franz 擴散池裝置上之前，先對其進行預處理。隨后，研究人員測量了經(jīng)表皮水分流失（TEWL），并在 7 個不同時間點收集受體液，用于高效液相色譜（HPLC）分析。
結(jié)果表明，這三種技術(shù)均能對皮膚表面造成破壞。在 8 小時的實驗周期內(nèi)，所有微孔預處理方法都顯著提高了甲基氨基乙酰丙酸（mALA）的累積滲透量（p<0.001）。其中，滾動 24 次的微針滾輪（24x dermaroller）效果顯著優(yōu)于滾動 12 次的微針滾輪（12x dermaroller）（p<0.001），且兩種微針滾輪處理方式的效果均顯著優(yōu)于微針和細長微粒處理（p<0.05）。
與被動給藥相比，微孔預處理均顯著增加了 mALA 在角質(zhì)層和深層皮膚組織中的沉積量，沉積量增幅介于被動給藥的 3.6 倍至 15.1 倍之間。微針滾輪（DR）預處理展現(xiàn)出最高的增強比（增強比定義為：預處理后 8 小時皮膚中 5 - 氨基乙酰丙酸的含量與被動給藥后皮膚中該物質(zhì)含量的比值），其增強效果從高到低的順序為：24 次滾動微針滾輪 > 12 次滾動微針滾輪 > 微針 > 細長微粒。
綜上所述，微針、微針滾輪和細長微粒等物理增強工具，能夠顯著促進 mALA 穿透仔豬皮膚并在皮膚內(nèi)滯留。未來仍需開展進一步研究，以確定這些技術(shù)的成本、適用劑量以及患者的依從性。
經(jīng)表皮水分流失（TEWL）測量
經(jīng)表皮水分流失（TEWL）采用英國Biox AquaFlux AF200經(jīng)皮水分流失測量儀進行測量。將皮膚安裝于Franz擴散池（具體操作如下文所述）中，并將TEWL探頭密封在供體室上。
在皮膚預處理完成后立即（0 小時）記錄TEWL讀數(shù)，隨后分別在 1 小時、2 小時、4 小時、6 小時、8 小時和 24 小時時記錄讀數(shù)，每個時間點均進行三次重復測量。每種預處理方法均使用 4 個皮膚樣本開展實驗。
高效液相色譜（HPLC）分析
所有含甲基氨基乙酰丙酸（mALA）的樣本均需用熒光胺衍生化處理，生成具有熒光特性的 mALA 衍生物，以便進行定量分析。分析流程參照我們此前建立的氨基乙酰丙酸（ALA）檢測方法（Namjoshi 等人，2007 年）稍作調(diào)整。
具體操作如下：將 mALA 溶液與 0.1%（質(zhì)量體積比）熒光胺溶液、乙腈、硼酸鹽緩沖液（pH 8.1）按 1:1:3 的比例混合，在室溫下以 600 轉(zhuǎn) / 分鐘的速度渦旋振蕩 10 分鐘。衍生化完成后，立即使用安捷倫（Agilent™）1200 系統(tǒng)（德國安捷倫科技公司）對所有樣本進行分析。該系統(tǒng)包含脫氣機、二元泵、自動進樣器、熒光檢測器（激發(fā)波長 395 nm，發(fā)射波長 480 nm）及 Chemstation Rev B.03.01工作站。
色譜分離采用菲羅門（Phenomenex）C18 色譜柱（5 μm，150 × 4.5 mm，美國沃特世（Waters）公司），柱溫維持在 40℃；流動相為含 0.1% 乙酸的水 - 乙腈混合液（體積比 65:35），流速設定為 1.5 mL / 分鐘，采用等度洗脫模式。
對該檢測方法進行了方法學驗證，具體指標如下：
靈敏度：檢測限（LOD）和定量限（LOQ）分別為基線噪音的 3 倍和 10 倍；
準確度：通過檢測在豬皮中暴露 8 小時的緩沖液中 5 個濃度水平的 mALA 標準品進行驗證；
精密度：對緩沖液中濃度分別為 1 μg/mL、10 μg/mL 和 30 μg/mL 的 mALA 樣本各重復分析 6 次；
日內(nèi)與日間重復性：針對上述 3 個濃度水平的樣本，分別在 1 天內(nèi)進樣 3 次（日內(nèi)重復性）和連續(xù) 3 天進樣（日間重復性）進行驗證。
總結(jié)：
微針（MN）、微針滾輪（dermarollers）和細長微粒（EMP）等物理增強工具，已被證實能顯著促進甲基氨基乙酰丙酸（mALA）穿透仔豬皮膚并在皮膚內(nèi)滯留。
與傳統(tǒng)光動力療法（PDT）相比，本研究中的物理增強技術(shù)（尤其是細長微粒技術(shù)）有望在降低治療成本、減少藥物劑量、縮短孵育及操作時間的同時，實現(xiàn)同等的治療效果，進而可能提升患者的治療依從性。
不過，要明確該技術(shù)的臨床意義、實際應用可行性及患者耐受性，仍需開展進一步的研究與臨床試驗。
參考文獻：
【1】Jhanker Y, Mbano M N, Ponto T, et al. Comparison of physical enhancement technologies in the skin permeation of methyl amino levulinic acid (mALA)[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2021, 610: 121258.
【2】Raphael A P, Primiero C A, Ansaldo A B, et al. Elongate microparticles for enhanced drug delivery to ex vivo and in vivo pig skin[J]. Journal of Controlled Release, 2013, 172(1): 96-104.
【3】Yamada M, Tayeb H, Wang H Q, et al. Using elongated microparticles to enhance tailorable nanoemulsion delivery in excised human skin and volunteers[J]. Journal of Controlled Release, 2018, 288: 264-276.
澳大利亞科廷大學醫(yī)學院 Yeakuty Jhanker 團隊、南澳大學未來產(chǎn)業(yè)研究所等機構(gòu)的研究人員，在《International Journal of Pharmaceutics》（影響因子 7.831）發(fā)表題為 “Comparison of physical enhancement technologies in the skin permeation of methyl amino levulinic acid (mALA)” 的研究。該研究對比了 3M 微針陣列、ClinicCare Dermaroller® 及細長微粒（EMP）三種物理經(jīng)皮給藥增強技術(shù)，對提升光動力療法中甲基氨基乙酰丙酸（mALA）滲透效率具有重要意義。
摘要Abstract
皮膚物理給藥增強技術(shù)已被證實可提升藥妝活性成分的功效。在各類物理給藥增強技術(shù)中，微針是商業(yè)應用最成功的技術(shù)。然而，與其他物理增強技術(shù)類似，微針也存在諸多優(yōu)缺點，例如滲透深度存在差異以及療效不足等問題。
本研究將細長微粒（EMP）、微針（如 3M 微針陣列，650μm）和微針滾輪（如 ClinicCare Dermaroller®，MC905 型號，0.5mm 針長）這三種物理局部給藥增強技術(shù)應用于離體豬皮，并對它們的效果進行了對比。研究所采用的模型局部藥物為 5 - 氨基乙酰丙酸（ALA），它是目前最常用的光敏劑前藥。
在將皮膚安裝到 Franz 擴散池裝置上之前，先對其進行預處理。隨后，研究人員測量了經(jīng)表皮水分流失（TEWL），并在 7 個不同時間點收集受體液，用于高效液相色譜（HPLC）分析。
結(jié)果表明，這三種技術(shù)均能對皮膚表面造成破壞。在 8 小時的實驗周期內(nèi)，所有微孔預處理方法都顯著提高了甲基氨基乙酰丙酸（mALA）的累積滲透量（p<0.001）。其中，滾動 24 次的微針滾輪（24x dermaroller）效果顯著優(yōu)于滾動 12 次的微針滾輪（12x dermaroller）（p<0.001），且兩種微針滾輪處理方式的效果均顯著優(yōu)于微針和細長微粒處理（p<0.05）。
與被動給藥相比，微孔預處理均顯著增加了 mALA 在角質(zhì)層和深層皮膚組織中的沉積量，沉積量增幅介于被動給藥的 3.6 倍至 15.1 倍之間。微針滾輪（DR）預處理展現(xiàn)出最高的增強比（增強比定義為：預處理后 8 小時皮膚中 5 - 氨基乙酰丙酸的含量與被動給藥后皮膚中該物質(zhì)含量的比值），其增強效果從高到低的順序為：24 次滾動微針滾輪 > 12 次滾動微針滾輪 > 微針 > 細長微粒。
綜上所述，微針、微針滾輪和細長微粒等物理增強工具，能夠顯著促進 mALA 穿透仔豬皮膚并在皮膚內(nèi)滯留。未來仍需開展進一步研究，以確定這些技術(shù)的成本、適用劑量以及患者的依從性。
經(jīng)表皮水分流失（TEWL）測量
經(jīng)表皮水分流失（TEWL）采用英國Biox AquaFlux AF200經(jīng)皮水分流失測量儀進行測量。將皮膚安裝于Franz擴散池（具體操作如下文所述）中，并將TEWL探頭密封在供體室上。
高效液相色譜（HPLC）分析
所有含甲基氨基乙酰丙酸（mALA）的樣本均需用熒光胺衍生化處理，生成具有熒光特性的 mALA 衍生物，以便進行定量分析。分析流程參照我們此前建立的氨基乙酰丙酸（ALA）檢測方法（Namjoshi 等人，2007 年）稍作調(diào)整。
具體操作如下：將 mALA 溶液與 0.1%（質(zhì)量體積比）熒光胺溶液、乙腈、硼酸鹽緩沖液（pH 8.1）按 1:1:3 的比例混合，在室溫下以 600 轉(zhuǎn) / 分鐘的速度渦旋振蕩 10 分鐘。衍生化完成后，立即使用安捷倫（Agilent™）1200 系統(tǒng)（德國安捷倫科技公司）對所有樣本進行分析。該系統(tǒng)包含脫氣機、二元泵、自動進樣器、熒光檢測器（激發(fā)波長 395 nm，發(fā)射波長 480 nm）及 Chemstation Rev B.03.01工作站。
對該檢測方法進行了方法學驗證，具體指標如下：
靈敏度：檢測限（LOD）和定量限（LOQ）分別為基線噪音的 3 倍和 10 倍；
準確度：通過檢測在豬皮中暴露 8 小時的緩沖液中 5 個濃度水平的 mALA 標準品進行驗證；
精密度：對緩沖液中濃度分別為 1 μg/mL、10 μg/mL 和 30 μg/mL 的 mALA 樣本各重復分析 6 次；
日內(nèi)與日間重復性：針對上述 3 個濃度水平的樣本，分別在 1 天內(nèi)進樣 3 次（日內(nèi)重復性）和連續(xù) 3 天進樣（日間重復性）進行驗證。
總結(jié)：
微針（MN）、微針滾輪（dermarollers）和細長微粒（EMP）等物理增強工具，已被證實能顯著促進甲基氨基乙酰丙酸（mALA）穿透仔豬皮膚并在皮膚內(nèi)滯留。
與傳統(tǒng)光動力療法（PDT）相比，本研究中的物理增強技術(shù)（尤其是細長微粒技術(shù)）有望在降低治療成本、減少藥物劑量、縮短孵育及操作時間的同時，實現(xiàn)同等的治療效果，進而可能提升患者的治療依從性。
不過，要明確該技術(shù)的臨床意義、實際應用可行性及患者耐受性，仍需開展進一步的研究與臨床試驗。
參考文獻：
【1】Jhanker Y, Mbano M N, Ponto T, et al. Comparison of physical enhancement technologies in the skin permeation of methyl amino levulinic acid (mALA)[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2021, 610: 121258.
【2】Raphael A P, Primiero C A, Ansaldo A B, et al. Elongate microparticles for enhanced drug delivery to ex vivo and in vivo pig skin[J]. Journal of Controlled Release, 2013, 172(1): 96-104.
【3】Yamada M, Tayeb H, Wang H Q, et al. Using elongated microparticles to enhance tailorable nanoemulsion delivery in excised human skin and volunteers[J]. Journal of Controlled Release, 2018, 288: 264-276.
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