药物在皮肤内的扩散动力学

药物在皮肤内的扩散动力学

药物在角质层中的扩散属于依赖于浓度的被动扩散过程。按Fick ’s 第一扩散定律,在扩散达到稳态(即药物在皮肤中的分配达到平衡)时,有:

s s s s

D K C J h ∆= 式中,s J 表示单位面积上的物质流量;s D 为扩散系数,药物在角质层的扩散系数约为

-9-13210~10cm ;s K 为分配系数;s h 为角质层厚度,在大多数实验条件下,人皮肤角质层充分水合

时的厚度约为-3310cm ⨯;C ∆为角质层两侧的浓度差,当实验符合在体血液循环情况,即符合漏槽条件(sink condition)时,浓度梯度C ∆可以用药物在皮肤表面的浓度代替或等于药物在TDDS 中的浓度。在大多数离体皮肤扩散实验中,所能测定的就是不同时间药物渗透通过皮肤的药量或浓度,如用渗透系数s P 来表示药物在角质层的渗透特性,即有:

s s J P C =∆

其中,s s s s

D K P h = 在一定时间t 时,药物扩散通过角质层的药量M 为:

s M P Ct =∆

渗透系数的倒数称为扩散阻力,以s R 表示:

s s s s

h R D K = 以不同时间透过皮肤的累积药量M 对对时间t 作图,应得到一条斜率为s J 的直线。

时间t

药物积累渗透量M M =J s t

根据药物浓度则可计算出渗透系数s P 及扩散阻力s R 。

但就是,在实验中药物在皮肤中达到分配平衡常常需要一定时间。对于许多亲水性药物,达到稳态的滞后现象更为明显,在实验开始很长时间内的数据不符合上述直线关系,如下图所示。

时滞—t lag

非稳态时间t

药物积累渗透量M 伪稳态M =J s t -t lag

药物在皮肤中分配达到平衡的这段时间称为时滞lag t 。将图中曲线的直线部分向时间轴延伸,在时间轴上的截距即为时滞。时滞也可通过下式计算:

2s lag =6s

h t D 在实际工作中,该式常用于求扩散系数s D 。即:

注意,在以上扩散动力学的讨论中只考虑了角质层作为透过屏障,这适合于多数药物的渗透情况。一些小分子量的非电解质在角质层与真皮层的扩散系数相差几个数量级,如可的松

在角质层的扩散系数为-12-13210~10cm /s ,而在真皮层中的扩散系数达-62610cm /s ⨯,所以后

者的扩散阻力实际上可以忽略不计,角质层的扩散就是药物的限速过程。

如果在生长表皮与真皮层的扩散不能被忽略,则皮肤的总扩散阻力R 为:

s d l s s l l d d

++h h h R D K D K D K =

根据上面相关公式的关系,综合整理可得皮肤的总渗透系数P 为:

s s s l d l d s s s s s s l l l d d d l l

D D D K K K P h D D K K h D D K K h D D K K =++ 上式中,s 、l 、d 分别代表角质层、生长表皮层与真皮层。