透皮给药系统介绍

现代人生活压力大、作息不规律，是造成糖尿病、高血压等慢病高发的主要原因。治疗慢性疾病，最常规的方法就是口服和静脉输送药物，但这两种方法都有各自的弊端。口服，药物进入血液的速度缓慢；静脉注射，除了疼痛，还有可能给患者带来感染的风险。所以近年来，患者和医生逐渐倾向于快速无痛的药物递送方法，比如透皮给药系统。

透皮给药系统（TDDS）是指在皮肤表面给药，使药物以恒定速率（或接近恒定速率）通过皮肤，进入体循环产生全身或局部治疗作用的新方法。透皮递送虽然具有挑战性，但相对于口服、静脉或肠道等方式，它却有着显著的优势：

● 避免肝脏的首过效应和药物在胃肠道的降解，减少用药的个体差异；

● 透皮给药比口服给药更稳定地直接进入血液，药效更快、更好；

● 维持恒定的有效血药浓度，避免了口服给药等引起的血药浓度峰谷现象，降低了毒副反应；

● 使用方便，可持续控制给药速度，灵活给药（可随时中断），特别适合婴儿、老人和不易服药的病人。

814亿美元透皮给药市场，美国占主导地位

透皮给药是新发展起来的新型给药系统，鉴于其更人性化的给药治疗特点以及透皮技术的不断发展，现已成为制药行业发展最快的行业之一。根据Grand View Research公司的一份新报告，全球透皮给药系统市场预计到2024年将达到814亿美元。

2013-2024年 全球透皮给药系统市场预测及技术分析（来源：Grand View Research）

透皮技术的创新，如微针或机械阵列纳入透皮贴片，也让这个市场在未来几年变得有利可图。目前改善药物透皮吸收的技术，包括化学促渗剂、电穿孔技术、微针技术、离子导入技术、超声促渗技术、激光促渗技术和热穿孔技术等。

据Grand View Research的报告显示，以微针和机械阵列为导向的透皮给药产品最有增长潜力，其中机械阵列透皮给药系统预计将以超过12.5％的利润率增长。另外，心血管领域将是透皮给药系统市场增长最快的应用领域，预计年均复合增长率将超过12%。透皮给药系统在心血管领域的治疗则主要用于心绞痛、高血压和充血性心力衰竭。

另外，在地区分布上，北美地区是最大的经皮给药系统市场。2015年，北美就占据了50%的市场份额。这主要在于该地区强大的技术研发实力和市场需求。亚太市场因医疗基础设施的快速发展和医疗保健支出的增长，也在以12%的复合增长率不断扩大。

透皮给药系统主要的促渗技术介绍

由于皮肤角质层对药物透皮吸收的屏障作用，使得大多数药物，即便是一些剂量低、疗效高的药物，其透皮速率和渗透量也难以满足治疗的需求，是开发透皮给药制剂的重大障碍。因此，透皮给药系统的促渗方法成为了行业内研究的焦点。目前常用的促渗方法包括：化学方法、物理方法和药剂方法。

这三种方法当中，化学和药剂学方法都比较传统。近年来，越来越多的行业专家开始对促进药物透皮吸收的物理方法感兴趣。物理促渗方法及时有效地扩大了可用于透皮给药的药物范围，特别是蛋白质类和肽类药物。物理促渗方法可以通过控制外部力量，达到精密控制经皮吸收的目的。由此诞生出许多新型促透技术，其中包括离子导入、电致孔、超声导入、微针等。

离子导入

离子导入是在外部施加小电流的方式，促进离子透过皮肤，进入局部组织或血液循环的一种生物物理方法。离子导入能促进离子或非离子型药物，依赖于电化学电位梯度进入人体内。在电流的影响下，皮肤组织易发生变化，使细胞间的脂质重排或改变组成，从而形成“人工通路”，让带电粒子通过。离子电渗也能促进一些不带电荷的溶质透皮转运。

离子导入透皮给药系统适用于离子型和大分子多肽类药物的经皮给药，可通过调节电流的大小来控制药物经皮导入的速率。除电流强度之外影响离子导入的因素还有电场持续时间，介质的PH值，药物解离性质和电极等。

电致孔技术

电致孔采用瞬间（毫秒到微妙之间）高电压脉冲电场，在细胞膜脂质双分子层中形成暂时的、可逆的亲水性孔道，增加细胞膜渗透性，以提高药物经皮吸收的方法。这种方法具有普适性和无毒性，作用于完整的皮肤，且透皮渗透速率可严格控制。

主要表现为：①、应用瞬时电脉冲改变皮肤角质层脂质分子的定向排列，形成可渗透性的孔道，这种孔道是暂时的，当脉冲电场结束时，孔道关闭，皮肤渗透性便可恢复。②、电致孔技术在透皮给药过程中，除了电致孔引起皮肤渗透性增加外，荷电分子也受电场力的作用，在电场力作用下转运，两者何者为主，决定于外加脉冲电场的电学参数和药物的理化性质。

超声导入技术

超声导入，是一种利用具有高能量和高穿透率的超声波，促进药物经皮透过的方法。超声波增加药物的透皮吸收主要表现为以下4个方面：

1、致热作用，也称热效应。超声波在传播过程中，药物介质、皮肤、皮下组织能将超声波变化为热能，导致这些部位血管扩张，皮肤毛孔、汗腺导管口径扩大，破坏皮肤细胞膜的通透性，因而增加药物的吸收；

2、机械作用，也称机械影响、辐射压作用。超声波的高速振动，改变皮肤层结构，使角质层脂质双分子层在这种应力下变得无序化，增加渗透性；

3、对流运输，也称声微流。这种声微流能促使药物向皮肤、汗腺、毛囊的通道流动和转运，并能产生切变力，降低皮肤屏障，增加药物的扩散性；

4、空化效应，也称为空化反应、空化作用，是超声促渗的主要基质。在超声波的作用下，引起介质和细胞内分体分子、气泡的振动及气泡破裂形成的空隙和空囊称之为空化反应。这样形成的通道，大大增加了药物的经皮透过。

超声导入技术与化学促进剂相比安全性更高，超声停止后皮肤屏障功能恢复更快。与离子导入法相比选用药物范围广，不限于电离型和水溶性药物，超声波法可透过皮肤以下5cm，而离子导入法达到的深度不超过1cm，无电刺激现象，更适合于生物大分子药物。

微针给药技术

微针可以定义为高10-2000μm、宽10-50μm的针，具有给药意义的装置是微针阵列，即许多微针以阵列的方式排列在给药载体上。微针的长度在几百微米到几毫米不等，它可以恰好穿过皮肤角质层而又不触及痛觉神经，在起到促进药物渗透的同时又不引起痛感和皮肤损伤。制造微针的材料主要有金属、硅、二氧化硅及可生物降解的聚合物等。不同材料的微针具有不同的特性和用途。

微针的类型可分为实心微针和空心微针两大类。其中，空心微针阵列具有注射器与经皮给药贴剂的双重点，适用于液态和治疗剂量要求更大的药物，特别适合核酸类、多肽类、蛋白疫苗等生物技术药物的给药。

微针最重要的优势在于它可以使大分子穿透角质层，并且相对于注射给药，它几乎无损伤性、无痛感，相当于皮下给药，易被患者接受。另外，通过微针给药，药物的剂量比较稳定且可控制。

激光微孔技术

激光微孔技术是以一定强度的激光照射人体，在一定范围和深度内，通过激光能量改变机体组织的分子排列结构，在组织中形成密集的孔道，使其发生组织学而非解剖学的改变，从而减少药物的透皮障碍，提高透过速率。

将皮肤反复（＞100次）暴露在激光中，皮肤透过性将增加100倍以上，目前研究者认为，激光能更有效地促进药物转运。多项研究结果表明，此技术可使药物以很高的速率浸透生物膜的脂质双分子层结构，是一种非常吸引人的新技术。

来源：动脉网