超声透皮给药

( 1MHz ,4. 3W/ cm2)辐照的无毛小鼠皮肤上也见到了直径5～1 5 mm溃疡形成的小凹陷 。这种“小凹陷”( pit ) 在20 kHz超声波 照射下的铝箔表面也可以见到[ 12 ]可通过测量小凹陷来测定空 化现象 ,小凹陷的数量与强度呈正相关 ,与探头到皮肤之间的距 离呈负相关。扫描电镜能显示超声辐照过的活体小鼠皮肤角质 层表面直径有 100～150μm 的损害[ 13 ],与20 kHz时稳态空化的 气泡大小相符 ,在该研究中还发现人离体皮肤毛囊基底有轻微改 变。在研究鱼皮时发现 ,细胞膜破裂、细胞间和胞质内形成空 泡 ,而皮内的温度没有明显的升高[ 14 ]。介质除去空气后 ,超声 波照射未发现这些损害 ,提示空化是主要的作用机制。然而 ,这 还不能证明人体角质层内存在空化现象。理论上人体皮肤角质 层存在空化现象 ,因为角质层溶解了氧气和氮气 ,且角质细胞间 有腔隙 ,空化现象在 5μm 直径的汗水和皮脂腺导管中都可能存 在。
雌二醇 3 13 -
皮质酮 80 4 -
水杨酸 400* -ห้องสมุดไป่ตู้
无明显促进作用 4 2.5
大分子物质如胰岛素和低分子量肝素
经皮渗透增加的更明显 ,超声波并没有破坏 这些药物的生物活性 ,这些经皮渗透入体内 的药物在体内显示了它们的生物活性 ,如胰 岛素的降血糖作用和低分子量肝素的抗凝
作用。以上研究结果表明低频超声对提高 皮肤渗透性的意义 ,目前 ,低频超声促渗技术 的研究被广泛应用于临床。
超声透皮给药
超声透皮，即超生促渗，也称超声药 物透入疗法、是指利用超声波促进药物经 皮或粘膜吸收。
皮肤具有特殊的屏障功能，能够有效的限 制与外界环境的交换以及外源复合物的渗透。 然而，皮肤又是许多药物的主要给药的主要途 径。经皮给药的方式有很多优点：
（1）减少肝脏的降解：
（2）血浆浓度稳定；
（3）不会被消化道降解（如多肽类药物中的胰 岛素）
超声透皮给药似乎遇到了阻碍，然而，
1995年，动物实验证实 ,利用低频超声波能 够促进具有生物活性的大分子渗透 ,明确了 频率是超声促渗的一个主要参数，自此开 始了对低频超声促渗的研究。
研究发现低频超声(20～100 kHz) 在促进 经皮运输上更有效 ,Tachibana第1 个在无毛小鼠 身上用 48 kHz的超声波经皮导入胰岛素 5 min , 导致血糖明显下降了 80 %。Tezel等通过测定离 体猪皮导电性来测定猪皮的渗透性 ,发现低频 超声(20 kHz左右)比高频超声更能提高渗透性 ,
2.空化效应
空化就是声致气泡各种形式的活性 ,在液体介质中很容易发生空化现象。 在负性期 ,气泡增大接近它们的平衡半径;在正性期 ,压力增大 ,引起气泡半径 的减小(有时候是剧烈的减少) 。一旦气泡发生内爆 ,局部温度可以升高到几千 摄氏度。气泡增减和气泡的寿命依赖于超声的参数(声压的幅度 , 环境压力 ,频 率 ,液体特性 ,液体中溶解气体的存在) 。液体介质中空化现象以稳态和瞬态两 种形式存在。稳态空化是指那些在平衡半径 Rr 附近振动多次的气泡〔平衡半 径的单位μm ,Rr与频率F ( kHz)有关 : F ×Rr =3 000 ,即频率是 1 MHz 时平衡半径 是 3μm ,频率是 20 kHz时平衡半径是 150μm〕 ,这些气泡在振动过程中伴随着 一系列二阶现象发生 ,包括辐射力和微声流 ,后者可使振动气泡表面处存在很 高的速度梯度和黏滞应力 ,足以对该处的细胞和生物大分子产生生物效应 ,活 体组织主要是这种气泡。瞬态空化存在的时间非常短 ,在这个过程中 ,空化核 迅速膨胀 ,随即又突然收缩以至崩溃发生内爆 ,产生冲击波 ,使处于空化中心的 细胞等生物体都会受到严重的损伤乃至破坏。空化现象可能在细胞和组织存 在 ,并对细胞和组织造成一定影响。扫描电镜显示超声波(1. 1 MHz ,1. 5 W/ cm2)辐照后人皮肤角质层表面有直径1～3mm的小凹陷 ,在超声波
同时发现在特定的频率下强度需要高于一定的 强度(即阈强度)才能显著提高渗透性。在无毛 小鼠和人体 ,20 kHz超声波能够使葡萄糖的经皮 渗透比对照组提高 100倍。
药物在不同频率的超声波导入下的 促渗效果比较(体外实验)
超声(20 kHz)导入促渗倍数 超声(1 MHz)导入促渗倍数 超声(2 MHz)导入促渗倍数 超声(10 MHz)导入促渗倍数 超声(16 MHz)导入促渗倍数
然而，如何才能建立广泛的经皮给药，
一直是经皮给药的研究目标，但是传统的
化学促进剂不能让高分子量得物质穿透皮 肤。20世纪60年代，利用超声作为物理促 进剂的经皮给药技术——超声促渗技术，开 始广泛的运用于运动医学。
超声透皮给药的发展历史
首先被研究用于经皮给药的是高频超声 （1~3MHz），至今高频超声仍被用于治疗中，表皮 的外层角质层是药物经皮渗透的主要屏障 ,最初的 想法是用高频超声在这层皮肤上聚集超声能 ( ultrasonic energy),但疗效并不确切。临床研究发现 在运动医学中使用高频超声（频率为 1～3 MHz、强 度为 1～2 W/ cm2,治疗时间为 5～10 min ,采用持续 或脉冲模式)促渗技术治疗疼痛 ,治疗组与对照组没 有显著差异。20 世纪 80 年代 ,体外研究证明超声波 能够促进多种药物经皮吸收 ,然而 ,相反的研究结果 表明超声波对皮肤渗透性的影响轻微 ,甚至无影响。
超声促渗的作用机制
关于超声促渗的作用机制历来阐述较 多 ,对发挥主要作用的机制说法各执一词 ,目 前认为超声波可能通过热效应、机械效应、 空化效应和辐射压力来促进皮肤渗透性的 增加。
1.热效应
超声在介质中传播时均可显著的产热 ,产热过程即是机械能 在介质中转变成热能的能量转换过程。产热程度与强度呈正相 关 ,与频率呈负相关 ,即强度越大产热越大 ,Asano 等在暴露于高 频超声波(1 MHz ,1～2 W/ cm2,持续模式)的小鼠皮下放置温度探 针 ,发现强度为 1 W/ cm2时温度为 6 ℃;强度为 2 W/ cm2时温度 为 11 ℃,同时伴有皮肤的损伤;频率越高 ,穿透越浅 ,吸收越多 ,产 热越高。此外 ,探头的移动与否、偶合剂的不同形式对产热程度 均有影响。热效应是高频超声使皮肤渗透性增加的主要影响因 素高频超声 ( 1～3MHz) 使用冷却系统后很多分子量1 3 8～781 KD的分子(叠氮胸腺嘧啶、地高辛、氢化可的松、 D - 甘露醇、 雌二醇、水杨酸)经皮渗透率没有显著的增加 ,但热效应对低频 超声促渗的影响不大 。