主垦羞查垦兰 至! 翌 鲞第7期(上)Chinese Journal of Aesthetic Medicine.Ju1.2012.Vol_21.No.7 1 159 微针技术结合乙醇脂质体促进重组人酸性成纤维细胞生长因子透皮吸 收的研究 冯苏云,范金财,刘立强,田佳,甘承,杨增杰,付思祺,陈文霖 (北京协和N--学院・中国N-.学科学院・整形外科N--院整形九科北京 1 00144) [摘要]目的:探索rhaFGF透皮给药微创有效的给药方式。方法:离体实验:亚甲蓝染色经微针处理后的离体兔皮,观察微孔的分 布和排列。冰冻切片HE染色观察微孔的深度。在体实验:新西兰大白兔分别分为微针+空白脂质体组、微针+rhaFGF组、微针 +rhaFGF乙醇脂质体组、皮内注射组;时间和浓度一定时,皮肤组织切片免疫荧光、免疫组织化学染色观察rhaFGF的分布, ELIsA法检测皮肤组织匀浆液中rhaFGF的含量,经统计后分析不同给药方式中药物经皮渗透效果最好的一组。结果:微针处理 后离体兔皮微孔排列均匀,深度可达真皮层。动物给药30min后,微针+rhaF6F组、微针+rhaF6F乙醇脂质体组及皮内注射组皮 肤组织匀浆液中rhaFGF含量均高于微针+空白脂质体组,差异均有统计学意义(P<0.05);微针+rhaF6F乙醇脂质体组高于微 针+rhaFGF组皮肤组织匀浆液中rhaFGF含量,差异有统计学意义(P<0.05);微针+rhaFGF乙醇脂质体组及皮内注射组组织匀 浆液中rhaF6F含量无明显差别(P>0.05)。rhaFGF免疫荧光、免疫组化染色显示,微针+rhaFGF乙醇脂质体组真皮组织中有大 量rhaFGF存在,且分布均匀;结论:本文的研究结果表明微针技术结合乙醇脂质体能取得较高的rhaFGF透皮效果,使rhaFGF 外用给药促进皮肤增殖,加速皮瓣扩张成为可能。此方法简单易行,同时也为其它蛋白、多肽类大分子药物的经皮给药研究提供 了新思路。 [关键词]重组人酸性成纤维细胞生长因子;乙醇脂质体;微针阵列:经皮给药 [中图分类号]Q81 3.1 [文献标识ti ̄-lA[文章编号]1008—6455(2012)07—11 59一O4 Study on combination of microneedles array technology and ethosomes for improving the permeation rate of rhaFGF through skin FENG Su-yun,FAN Jin-cai,LIU Li-qiang,TIAN Jia,GAN Cheng,YANG Zeng-jie,FU Si-qi,CHEN Wen-lin (Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Science,Peking Union Medical College,Beijing 100144,China) Abstract:Objective To explore a minimallv invasive administration method of rhaFGF to promote the permeation rate through skin.Methods Following treatment of microneedIe arrays in skin of rabbit.the distribution and the depth of microporous were visualized using methylene blue staining of the skin and HE staining of cryostat sections.Different groups:microneedle with blank liposome group,microneedle with rhaFGF direct coating g roup,microneedle with rhaFGF ethosomes direct coating group,intradermal injection group were applied in this research.Distribution of rhaFGF was confirmed by immunofluorescence and immunohistochemical study.rhaFGF concentration of the skin homogenate of rabbit graft mode were analyzed using ELlSA.Results After treatment of microneedle arrays 30min later of administration,the homogenate of skin tissue showed a significant(P<0 05)increase in concentration of microneedle with blank liposome group compared with rhaFGF direct coating group,Microneedle with rhaFGF ethosomes direct coating group,intradermal injection group compared with the rhaFGF direct coating group.Changes between microneedle with rhaFGF direct coating group,microneedle with rhaFGF ethosomes direct coating group showed a significant(P<0.05). Changes between Microneedle with rhaFGF ethosomes direct coating group,intradermal injection group showed no significant(P>0,05) Immunofluorescence and immunohistochemical staining of skin for rhaFGF showed that a large number of rhaFGF were arranged equality in dermal tissue of the microneedle with rhaFGF ethosomes direct coating group.Conclusion Combinating ethosomes with microneedles array technology can get a higher effection through the skin for rhaFGF.It make rhaFGF promote skin proliferation.accelerate skin flap expansion by transdermal delivery systerm becomes possible.They were easy and painless.It maybe a new way to improve the absorption through skin for the macromolecular medicine such as polypeptide and protein Key words:rhaFGF;ethosomes;microneedle array;transdermal delivery 因大面积烧伤、创伤等因素引起的皮肤组织的缺损通常 需要再生皮肤组织进行修复,目前可选用的方法有异体组织 通讯作者:范金财,男,烧伤整形美容外科中心主任、教授、博士生导师;长期从事整形外科、烧伤晚期瘢痕综和治疗等临床与研究工作 E-mai1:fanjincaimd@hotma儿.tom 1160 中国美容医学2012年7月第21卷第7期(上)Chinese ! 0f垒!! ! ! ! : : : ! : !: ! 重组人酸性成纤维细胞生长因子(recombinant human acidic Fibroblast Growth Factor,rhaFGF)(艾夫吉夫,上 移植、组织工程、自体皮肤扩张转移等,虽然异体组织移植、 组织工程具有潜在的治疗前景,但是目前仅有自体组织扩张 术可再生出具有完全生理功能的皮肤组织。由于扩张产生的 皮肤颜色、质地、结构和毛发均与受区相近似,是理想修复材 料,并且扩张产生的皮瓣多数能保存感觉神经,供区继发畸 形小,具有其它治疗方法不可比拟的优点,因此对于某些疾 患如面颈部瘢痕的治疗,皮肤扩张术已成为首选的治疗方 法。然而该技术存在治疗周期长,再生皮肤有限,患者经济负 海万盛生物技术有限公司免费提供)。 1.2离体实验 i.2.1微孔分布的观察:新西兰白兔2只,处死后取新鲜全 厚兔皮,剃毛,用大头钉固定于平木板上,保持自然张力,用 微针处理后亚甲蓝染色,lOmin后自来水冲洗、擦干,观察微 孔的分布,拍照记录。 1.2.2微孔深度的测量和组织学观察:将微针处理的离体兔 担较重等缺陷。目前人们也尝试了各种办法加速皮肤组织的 生长,但是并没有取得理想的效果。本研究旨在寻找一种新 皮,浸入OCT液中,存储于一80 ̄C低温冰箱过夜,次日用低温 冷冻切片机切片(厚5 m),HE染色,光学显微镜下观察微针 针道,并随机选取5O个针道测量其深度,求 ±s),显微成像 系统拍照记录。 1.3在体实验 1.3.1实验动物预处理:术前1天,取新西兰大白兔,在局麻 下,用刀片剔去大白兔背部毛发。 1.3.2实验动物分组:新西兰白兔6只,麻醉,碘伏消毒2 遍,取背部正中线,双侧对称位置分别标记2cmX2cm大小的 4块皮肤。随机分配给微针+空白脂质体组、微针+rhaFGF 的、简单易行的方法,加速皮肤组织再生,从而缩短治疗周 期,减轻患者负担。 酸性成纤维细胞生长因子(acidic Fibroblast Growth Factor,aFGF)是一种广谱促原,对来源于中胚层及神经 外胚层的细胞具有促增殖作用,能够促进皮肤组织生长、新 生血管形成El—i0]。但是,目前尚没有aFGF的外用制剂可以使 aFGF穿透皮肤角质层进入到皮肤组织内。 微针阵列(microneddle array,简称微针)是近年来兴 起的一种新型的给药方式,它利用微针组成的阵列可以在皮 肤上人为造成数百上千条微米级的通道[11-13]。这种通道是可 见的,要比分子的尺寸大得多,并且通过角质层延伸至表皮 内部,因此它可以很容易地让大分子物质通过;但是它并不 会在皮肤上形成明显的伤痕,通道一般也不触及神经及血 管,在使用过程中不会引起疼痛感[14-15]。目前微针在经皮给药 领域中的应用受到了广泛关注。 组、微针+rhaFGF乙醇脂质体组、皮内注射组,共四组,每组1 块皮肤组织,6只兔,共48块皮肤组织,每组分获12块皮肤 组织。①微针+空白脂质体组:每2cmX 2cm皮肤用微针交叉 滚动2遍后涂布空白脂质体;②微针+rhaFGF溶液组:每 2cm×2cm皮肤用微针交叉滚动2遍后涂布浓度为 0.06mg/ml rhaFGF溶液;③微针+rhaFGF乙醇脂质体组:每 2cm X 2cm皮肤用微针交叉滚动2遍后涂布浓度为 0.06mg/ml rhaFGF乙醇脂质体;④皮内注射rhaFGF组:每 2cm×2cm皮内多点注射浓度为0.06mg/ml rhaFGF溶液。 切取标记内皮肤及皮下组织,部分标本用OCT液包埋, 切片,aFGF免疫荧光染色,荧光显微镜下观察rhaFGF在皮肤 组织中的分布;部分标本用10%甲醛固定,脱水,石蜡包埋,切 微针促渗技术尽管在很大程度上减小了角质层的传导 阻力,但是大分子多肽、蛋白类物质的经皮传导仍是依靠浓 差推动的被动扩散来实现的,由于药物滞留、浓差极化、药物 在油水相分配系数的影响,渗透量仍然较低。要进一步提高 药物的经皮渗透量,必须强化药物的被动扩散,这可以通过 改善药物在临时的局部传输区域、皮肤组织和组织液问的分 配系数,增加新的推动力来实现。乙醇脂质体是一种生物相 容性很好的表面活性剂,可改善大分子多肽、蛋白类药物在 皮肤中的分配系数,使药物的经皮渗透性获得显著提高。 为了促进酸性成纤维细胞生长因子在外用给药时可以穿 过角质层有效地进入真皮层内,我们将近年来在经皮给药中 具有优良促渗作用的先进技术一乙醇脂质体载体技术与微 针技术相结合,使两种方法共同作用,扬长避短,促进酸性成 片,aFGF免疫组化染色,苏木素复染,光学显微镜下观察 rhaFGF在皮肤组织中的分布;lcm×icm皮肤组织ELISA法 检测皮肤匀浆液中rhaFGF的含量,分析药物渗透进入皮肤 组织内的量,样品组中微针+rhaFGF、组微针+rhaFGF乙醇脂 质体组、皮内注射组稀释十倍后再进行检测。 1.3.3统计学方法:采用SPSS统计软件进行统计学分析。首先 采用重复测量的方差分析进行各个数据比较,不同组样本进行 纤维细胞生长因子有效、大量地透过角质层。同时本实验也为 配对t检验。数据以均值±标准差 ±s)表示,设P<O.05为有 统计学差异。 2结果 大分子蛋白、多肽类物质外用给药提供了一种新的方法。 1材料和方法 1.1材料:新西兰大白兔8只,清洁级,雌雄不限,5~6月龄, 体重3.50~4.50kg,由中国医学科学院整形外科医院动物实 2.1大体观察:微针处理的兔皮经亚甲蓝染色后,微孔被染 成蓝色,清晰、均匀分布,排列规则(图1A,1B)。 验中心提供,采用复层活动式兔笼笼养,饲养条件遵照国家 相关规定和基本要求。饲养亦是由中国医学科学院整形外科 医院动物实验中心提供:购入后常规混合饲料喂养2周,无 2.2离体组织HE染色:光镜下可见微针处理后的兔皮角质 层被刺穿,产生的微孔到达真皮层,平均深度(178±24) m (图2)。 异常情况及病症即投入使用。微针治疗系统(长度1000 u m, 阵列密度均为30针/cm。,广东高要市奇福微针有限公司)。 2.3免疫组化、免疫荧光染色结果:经皮给药30min后,微针 +rhaFGF乙醇脂质体组可见兔皮肤真皮层大量的rhaFGF均 1 162 中国美容医学2012年7月第21卷第7期(上)Chinese Journal of Aesthetic Medicine.Ju1.2012.Vo1.21.No.7 囊泡后,可有效避免rhaFGF与外界环境的直接接触,对 rhaFGF起到较好的保护作用。脂质囊泡具有贮存药物的作 用,制成rhaFGF乙醇脂质体后给药,脂质体外的游离的 protein[J]lJ Biol Chem,2002,277(38):34941—34948. [5]翁立新,李秀霞,付小兵.酸性成纤维细胞生长因子及其受体研究进 展[J].中国危重病急救杂志,2004,16(4):253—256. rhaFGF先发挥作用。之后,脂质体囊泡中包裹的药物从其中 释放,再次发挥药效。通过两次释药,脂质体可以实现缓释给 [6】潘耀良,戴方平,陈玉林.烧伤创面应用生长因子后的DNA分析[J】_ 中华整形烧伤外科杂志,1996,12(4):262—264. [7]Pandit A,Ashar R,Feldman D,et a1.Investigation of acidic fibroblast growth factor delivered throuth a collagen scafold for he ttreatmerit of 药的作用。实验证明,与脂质体相比乙醇脂质体促药物透皮 吸收的效果更好 。 3.5乙醇脂质体除了具有一般脂质体可生物降解,无毒性,不 产生皮肤刺激性的优点外,还具有以下功能:①可以与生物的 full-thickness skin defects in a rabbit model[J].Hast Reconstr Surg, 1998,101(3):766—775. 细胞膜融合,将包裹的内容物传递进入细胞膜内;②易于变形 从而穿透皮肤屏障的各种孔隙,如穿透角质层间的磷脂层以 及毛囊皮脂腺等;③乙醇脂质体是一个两性离子型表面活性 剂,具有亲油亲水性,可以有效地包封各种化合物(脂溶性、水 溶性分子包括蛋白质多肽类分子)渗透到达皮肤深层。 3.6微针技术尽管在很大程度上减小了角质层的传导阻力, 但是大分子多肽、蛋白类物质的经皮传导仍是依靠浓度差推 动的被动扩散实现的,由于药物滞留、浓差极化、药物在油水 相分配系数的影响,药物的渗透量仍然较低。磷脂是一种生 物相容性很好的表面活性剂,可改善大分子多肽、蛋白类药 物在皮肤中的分配系数,使药物的经皮渗透性获得显著提 高。本研究通过在体皮肤组织实验可知:在微针的帮助下药 物可以透过皮肤层,微针+rhaFGF溶液组rhaFGF可以通过 微针通道进入真皮层,分布也较均匀,但是数量较少。注射组 真皮中有大量的rhaFOF,主要聚集在注射点周围,分布不均 匀。而微针+rhaFGF乙醇脂质体组不仅毛囊和腺体中有 rhaFGF,而且真皮层也有大量的rhaFGF均匀分布,提示微针 与乙醇脂质体联合作用对rhFGF经皮给药的促透作用极佳。 皮肤组织匀浆液中rhFGF含量测定结果进一步证实,微针 +rhaFGF乙醇脂质体组具有与皮内多点注射组相当的透皮效 率,较微针+rhaFGF溶液组高,且差别显著。微针技术与乙醇 脂质体载体技术相结合,发挥最大的功效,取得了较高的透 皮速率。 3.7大分子物质尤其是蛋白质多肽类大分子物质透皮吸收 一直是人们研究的重点。乙醇脂质体载体技术是近年来颇受 药学和皮肤领域关注的新型药物载体,微针技术是物理经皮 给药中具有优良促渗作用的先进技术。将乙醇脂质体载体技 术与微针技术相结合,扬长避短,发挥最大的功效,从而取得 较高的透皮速率。 [参考文献] [1】Nishimura T,Utsunomiya Y,Hoshikawa M,et a1.Structure and expression of a novel human FG.FGF一19,expressed in the fetal brain [J].Biochem Bior)hys Aeta,1999,1444(1):148—151. 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