【研究】皮肤的经皮吸收原理

昔古
2017.07.25

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小古在前面讲各种原料的功效时就经常有提到，许多原料或配方的体外实验数据都非常可观，但是用在产品中却表现得没有多大效果，又或者效果太慢，这个并不是实验数据不实，而是与皮肤的经皮吸收有关。那么什么叫“经皮吸收”呢，“经皮吸收”是怎么影响产品功效的呢，而从“经皮吸收”出发，我们能怎样提高产品的吸收呢？今天就来听小古浅浅谈一谈。

一．与“经皮吸收”相关的皮肤结构有哪些？

什么叫经皮吸收呢？

“皮”指的是皮肤，所谓经皮吸收，是指物质接触皮肤进人皮内，渗透到末梢循环系统，不过这个程度的渗透跟医疗中的非注射给药关系比较大。化妆品中的经皮吸收一般只考虑渗透到真皮或表皮。

说到经皮吸收，我们就要讲到一个老生常谈的话题——皮肤结构，皮肤结构小古也不说太多，只说些和经皮吸收有关的。

看图1，皮肤结构从外到内无非就是表皮层，真皮层，皮下组织层。

（图1）

我们在研究经皮吸收时，主要研究对象在“表皮层”和“真皮层”

表皮层

这个时候就要看看表皮层的结构了，看图2，表皮层从外到内分别是角质层，颗粒层，棘层，基底层。再往下有基底膜和表皮突起，这两个是表皮层和真皮层相接的部位。

图2

表皮层中影响经皮吸收的关键，在于“皮肤屏障”，而皮肤屏障包括角质层和皮脂膜。关于表皮层的结构现如今较流行的是“砖浆模型”。

皮肤屏障的结构请看图3。

图3

1. 皮脂膜

皮脂膜是由一种复杂的混合物组成，它包括神经酰胺（约40～ 50%）、胆固醇（约25%）、游离脂肪酸（约25%但是裘老师的书中说的是15%）和胆固醇硫酸酯（约5%），还有少量的磷脂。游离脂肪酸主要是油酸和棕榈酸（约50～ 70%）以及痕量的硬脂酸和亚油酸（约10～30%）。

因此，角质层的脂质膜基本上是由脂质所组成，在生理温度下脂质膜就会呈啫喱状态，导致通过膜的物质交换处于最低水平。

这就解释了为什么我们护肤步骤的第一步永远都是卸妆洗脸了。

2. 角质层

角质层由5~10层含有角蛋白和角质脂肪的无核角质细胞以及细胞间脂质组成。

通常角质层中角质细胞里边的角蛋白已被降解成天然保湿因子（NMF，natural moisturizing factor）。NMF由多种成分所构成，大致成分如下图4

图4

而角质细胞之间由一种叫做TJ（Tight Junction）的物质将细胞紧密连接起来，同时细胞间充满了细胞间脂质。角质细胞和细胞间脂质共同形成了除皮脂膜外，覆盖在皮肤最外面的防护层。

真皮层

真皮层的最上部是乳头层（和表皮突起相连，图2），分布着末梢血管系统。另外，在皮肤的表面有开口部位，有穿过表皮到达真皮深部的汗腺和毛囊皮脂腺等皮肤附属器官，这个就与“经皮吸收”的途径有关了。

图5

二．经皮吸收的途径有哪些？

根据皮肤结构，经皮吸收的途径可以分为两条：一条是经角质层，另一条是经皮肤附属器官。

经角质层这条路径，又分为经角质细胞内和经细胞间两种。我们都知道，皮肤对物质的吸收与两者相接触的面积有关，由于细胞间隙的面积只占总表面积的百分之一，因而经细胞间隙吸收的作用特别小。

经皮肤附属器官也可以分为经汗腺和经毛囊皮脂腺两种。据说对比于经毛囊皮脂腺来说，经汗腺的吸收作用较小。

关于以哪条途径为主，Scheuplein经理论性研究之后，得出如今的统一认识：

普遍认为，在经皮吸收的总量中，汗腺、皮脂腺与角质层所占的比例因透过物质的性质不同而有所不同。如果是脂溶性的物质，以角质层为主；如果是水溶性物质，则以汗腺、皮脂腺为主。

Scheuplein指出了稳定状态下皮肤各层对水和醇类的扩散阻力：

对水的扩散阻力，角质层为9.1×10⁶sec·cm^-1,表皮生发层为6.3×10³sec·cm^-1，乳头层为6.3×10³sec·cm^-1。角质层的扩散阻力比表皮生发层和乳头层高1000倍。

对醇类的扩散阻力，随碳原子的增加而减小，如甲醇，在醇类中含碳量最少，角质层对它的扩散阻力和对水的扩散阻力几乎一样，但是充分水合的离体皮肤对于庚醇以上的脂溶性较强的醇类，角质层和真皮乳头层的扩散阻力相等。但是在体内状态下，由于水合所产生的影响很小，所以即使是遇到碳含量高的醇类，角质层的扩散阻力再低也仍会是真皮乳头层的10~20倍。

角质细胞的生物活性较低，在很长一段时间被生物学界当作死亡细胞看待，但事实并非如此，角质细胞的水合屏障功能可以阻止MW大于500kDa的分组被动渗透。

一般认为，角质层对水溶性物质扩散阻力大和对脂溶性物质的扩散阻力小是由于角质细胞的角蛋白微细结构造成的。

脂质和由角蛋白纤维组成的角质细胞具有极性和非极性部位的嵌镶结构，水溶性物质通过极性部位，虽然能与这个部位亲合力较强，虽能通过，但需要高活化能；而脂溶性物质通过富有脂质的部位，以低活化能就可以通过。

虽然由于皮肤的多样性和复杂性我们无法计算两者所占比例确切是多少，但是我们可以认为，在涂抹产品初期（500s内），经扩散系数大的汗腺、皮脂腺吸收占优势；随时间延长，扩散系数小但有效面积大的角质层慢慢转为优势。

大多数物质在初期都有“停滞阶段”，然后成稳定状态，直至吸收量为0，一般时间为几分钟到几天的范围。

三．影响经皮吸收的因素有什么？

影响经皮吸收量的因素主要来自三个方面：1. 物质的理化性质；2. 皮肤的形状；3. 外部环境

理化性质包括物质的分子量、溶解度、吸附性和代谢率等。其中影响最大的是溶解度。

Scheuplein指出，角质层/溶媒分配系数大的溶质，皮肤透过能力大。

一般情况下，分子量低的物质较容易透过皮肤。但在脂溶性物质中，由于分子量增大的同时脂溶性也增大，因而一定分子量内，随分子量增大皮肤透过能力增加。

但对于一些特别容易被角质层吸附的物质、在皮肤内部会受代谢影响并因此发生性质改变的物质、有扩张或收缩末梢血管的药理作用的物质，经皮吸收的速度不能以正常情况看待。

皮肤的形状包括动物的种类、部位、年龄和皮肤损伤等。有研究说，当角质层受到损伤时，经皮吸收量可增大数百倍。在严重失水的情况下，屏障功能将大幅度下降。