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。

對于藥物研發來說，很多外用藥需要穿過角質層才能發揮作用；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據不準），是透皮相關實驗研究的難題之一。

傳統方法的 "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，也影響了數據的準確性。

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）。研究發現，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。

和傳統方法相比，它的優勢一目了然：

• 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 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），最終導致實驗數據離散、重現性差。

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。實驗發現，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，又能后續分析藥物或護膚品成分濃度，方便快捷；

2. 實時監測：在實驗中根據皮膚樣本情況隨時調整剝離次數，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。

對于透皮給藥研發而言，能加速透皮藥物的研發過程，明確藥物有效成分在角質層的分布規律；對于護膚品研發來說，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，解決了傳統方法耗時、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據的藥品和護膚品 —— 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揮作用。

參考文獻：

1. Kalia YN, Pirot F, Guy RH: Homogeneous transport in a heterogeneous membrane: water diffusion across human stratum corneum in vivo. Biophys J 1996; 71: 2692–2700.

2. Russell LM, Wiedersberg S, Bego?a Delgado-Charro M: The determination of stratumcorneum thickness. An alternative approach. Eur J Pharm Biopharm 2008; 69: 861–870.

3. Netzlaff F, Kostka KH, Lehr CM, Schaefer UF: TEWL measurements as a routine method for evaluating the integrity of epidermis sheets in static Franz type diffusion cells in vitro. Limitations shown by transport data testing. Eur J Pharm Biopharm 2006; 63: 44–50.

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.

返回列表