经皮给药系统详述.ppt
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1、 武汉大学药学院 李勇经皮给药系统研究进展经皮给药系统研究进展主要内容主要内容经皮给药系统概况经皮给药促渗技术研究进展经皮给药传递系统研究进展中药经皮给药系统研究进展一一.经皮给药系统概况经皮给药系统概况经皮给药系统定义经皮给药系统定义经皮给药系统经皮给药系统经皮给药系统经皮给药系统(TransdermalTransdermalTransdermalTransdermal Drug Delivery Drug Delivery Drug Delivery Drug Delivery System,TDDSSystem,TDDSSystem,TDDSSystem,TDDS),),),),或称经皮
2、治疗系统或称经皮治疗系统或称经皮治疗系统或称经皮治疗系统(TransdermalTransdermalTransdermalTransdermal Therapeutic System,TTS),Therapeutic System,TTS),Therapeutic System,TTS),Therapeutic System,TTS),是是是是指经皮肤给药,药物透过皮肤由毛细血管吸收进指经皮肤给药,药物透过皮肤由毛细血管吸收进指经皮肤给药,药物透过皮肤由毛细血管吸收进指经皮肤给药,药物透过皮肤由毛细血管吸收进入全身血液循环达到有效血药浓度,并在各组织入全身血液循环达到有效血药浓度,并在各组织
3、入全身血液循环达到有效血药浓度,并在各组织入全身血液循环达到有效血药浓度,并在各组织或病变部位起治疗或预防疾病的作用。或病变部位起治疗或预防疾病的作用。或病变部位起治疗或预防疾病的作用。或病变部位起治疗或预防疾病的作用。一般是指经皮给药的新剂型,即皮肤贴片一般是指经皮给药的新剂型,即皮肤贴片一般是指经皮给药的新剂型,即皮肤贴片一般是指经皮给药的新剂型,即皮肤贴片(Dermal PatchDermal PatchDermal PatchDermal Patch)。经皮给药系统优点经皮给药系统优点优点:优点:避免药物肝脏避免药物肝脏“首过效应首过效应”,胃肠道的胃肠道的破坏作用破坏作用血药浓度稳定
4、血药浓度稳定,降低药物毒副作用降低药物毒副作用 较长的作用时间,提高生物利用度较长的作用时间,提高生物利用度使用方便,操作简单,减少给药次数等。使用方便,操作简单,减少给药次数等。可以自主给药提高病人依从性。经皮给药系统局限性经皮给药系统局限性虽然透皮给药具有很多的优点,但由于皮肤的屏虽然透皮给药具有很多的优点,但由于皮肤的屏障作用障作用,并非所有的药物都可以开发成为并非所有的药物都可以开发成为TTSTTS。一般应满足生物半衰期短,剂量小一般应满足生物半衰期短,剂量小(一般日剂量一般日剂量 10-15mg)10-15mg),分子量小(,分子量小(10001000),熔点小(),熔点小(1001
5、00),),适宜适宜PHPH值(值(5-95-9)和溶解度)和溶解度(1mg/ml)(1mg/ml),需长期给,需长期给药(慢性病),并有足够大的经皮速率,不能刺药(慢性病),并有足够大的经皮速率,不能刺激皮肤或发生过敏反应激皮肤或发生过敏反应经皮给药系统发展历程经皮给药系统发展历程19811981年美国上市第一个透皮给药剂型产品年美国上市第一个透皮给药剂型产品-东莨菪碱贴片(西药)东莨菪碱贴片(西药)迄今在国际医药市场上共推出十几类药物迄今在国际医药市场上共推出十几类药物,数十个品种和剂型规格药数十个品种和剂型规格药品,他们在发达国家备受欢迎。品,他们在发达国家备受欢迎。目前,已经上市的经皮
6、贴片包括可乐定、芬太尼、尼古丁、硝酸甘油、雌二醇、奥昔布宁、炔雌醇、醋酸炔诺酮、利多卡因、丙胺卡因、丁丙诺啡、东莨菪碱和睾酮等药物。根据药物性质的不同,每一剂量可用1 d7 d 不等。口服、注射和外用透皮(粘膜)三大给药剂型将形成口服、注射和外用透皮(粘膜)三大给药剂型将形成“三分天下三分天下”的的市场态势。市场态势。经皮给药应用经皮给药应用经皮给药在ERT中的应用ERT(estrogen replacement therapy)雌激素替代疗法 已有60年的历史。大量研究表明,ERT对妇女更年期综合症,骨质疏松症,老年性痴呆症,心血管疾病都有防治作用。经皮给药应用经皮给药应用临床实践证明临床实
7、践证明ERTERT能使冠心病的死亡风险降低能使冠心病的死亡风险降低5050,骨折,骨折,骨疏松危险降低骨疏松危险降低6060。然而然而ERTERT相关的癌变发生率增加一直是影响起普及的重要相关的癌变发生率增加一直是影响起普及的重要因素,从长期临床统计结果来看,接受因素,从长期临床统计结果来看,接受ERTERT超过超过1010年的患年的患者中,乳腺癌发生的危险有所增加,者中,乳腺癌发生的危险有所增加,然而,研究表明雌激素治疗中辅以孕激素可以抑制子宫内然而,研究表明雌激素治疗中辅以孕激素可以抑制子宫内膜的增生,并使子宫内膜发生分泌期变化,从而使子宫内膜的增生,并使子宫内膜发生分泌期变化,从而使子宫
8、内膜癌、乳腺癌发生率反而低于没有接受膜癌、乳腺癌发生率反而低于没有接受ERTERT的妇女,同时的妇女,同时ERTERT极大的改善雌激素缺乏妇女的生活质量,相对非极大的改善雌激素缺乏妇女的生活质量,相对非ERTERT使使用着,妇女的寿命至少被延长用着,妇女的寿命至少被延长2 2年年 。经皮给药系统市场前景经皮给药系统市场前景经皮给药系统已成为经皮给药系统已成为第三代制剂研究重点之一第三代制剂研究重点之一第三代制剂研究重点之一第三代制剂研究重点之一,美美美美国国国国2002200220022002年年年年TDDSTDDSTDDSTDDS销售收入销售收入销售收入销售收入380380380380亿亿亿
9、亿美元美元,预计预计20102010年年可达可达80010008001000亿美元亿美元.根据世界医药市场专家的估测,该剂型药品将会根据世界医药市场专家的估测,该剂型药品将会有较高的发展速度,年平均增长率达到有较高的发展速度,年平均增长率达到17.8%17.8%。到到20052005年,年,4040以上的美国制药企业将生产透皮以上的美国制药企业将生产透皮吸收制剂吸收制剂.今后今后10 1510 15年内,有年内,有1/31/3的现用药将采用透皮吸的现用药将采用透皮吸收制剂收制剂.二二.经皮给药促渗技术研究进展经皮给药促渗技术研究进展皮肤的基本生理结构 经皮渗透吸收途径经皮渗透吸收途径药物药物角
10、质层、真皮角质层、真皮毛细血管毛细血管体循环体循环药物药物毛囊、皮脂腺、毛囊、皮脂腺、汗腺汗腺体循环体循环皮夫皮夫附属器附属器完整表皮完整表皮化学方法化学方法前体药物前体药物(Pro-drug):(Pro-drug):主要通过适当的衍生化主要通过适当的衍生化改变药物的溶解特性等理化性质改变药物的溶解特性等理化性质,使药物易于渗使药物易于渗透进入皮肤透进入皮肤;待前体药物进入人体后待前体药物进入人体后,再经相应酶再经相应酶的代谢产生活性成分的代谢产生活性成分,从而达到治疗目的。从而达到治疗目的。化学促渗剂化学促渗剂(Chemical(Chemical penetpenet rationenhan
11、cerrationenhancer):主要是通过干扰角质层脂质双层结构产生的主要是通过干扰角质层脂质双层结构产生的,即作用在细胞间脂质的极性部分或非极性部分即作用在细胞间脂质的极性部分或非极性部分,影响改变角质层的正常结构影响改变角质层的正常结构,增加质脂的流动性增加质脂的流动性,从而提高药物的分配系数从而提高药物的分配系数,增加渗透量增加渗透量 前体药物前体药物(prodrugprodrug)前体药物是通过对某些低脂溶性、低渗性药物分前体药物是通过对某些低脂溶性、低渗性药物分子结构的改造,使其成为亲脂性的有很好透皮性子结构的改造,使其成为亲脂性的有很好透皮性的生物转化型前体药物。透过皮肤后经
12、组织内各的生物转化型前体药物。透过皮肤后经组织内各种酶的代谢后转变成活性母体药物。种酶的代谢后转变成活性母体药物。维生素维生素C C维生素维生素C C棕榈酸酯棕榈酸酯 酮洛芬酮洛芬酮洛芬异丙酯酮洛芬异丙酯 前体药物化学促渗剂化学促渗剂传统促渗剂分子量小,在发挥促渗作用的同时,自身也易渗透进入皮肤,引起皮肤的刺激和炎症反应,因此研发一种无药理活性、无毒、无刺激、无过敏的大分子促渗剂显得尤为重要。1.11.1透皮吸收促进剂透皮吸收促进剂(Penetration enhancer)(Penetration enhancer)月桂氮草酮及其同系物月桂氮草酮及其同系物有机酸有机溶剂类有机酸有机溶剂类表面
13、活性剂表面活性剂萜烯类萜烯类 联合应用:桉油联合应用:桉油+丙二醇丙二醇 薄荷油薄荷油+氮酮氮酮 小分子透皮吸收促进剂1.21.2新型脂质体新型脂质体-(传递体,(传递体,transfersomestransfersomes)变形能力比普通脂质体大变形能力比普通脂质体大5 5个数量级个数量级可穿过自身大小可穿过自身大小1/51/5的小孔的小孔高度亲水,可顺水化梯度穿透皮肤高度亲水,可顺水化梯度穿透皮肤可转运各种极性及分子量的药物透过皮肤可转运各种极性及分子量的药物透过皮肤制备脂质体材料及脂质体本身的稳定性等制备脂质体材料及脂质体本身的稳定性等 仍是这项技术需要面对的问题仍是这项技术需要面对的问
14、题 大分子促渗剂大分子促渗剂物理方法物理方法经皮给药系统研究开发中的一个较热的领域是物经皮给药系统研究开发中的一个较热的领域是物理促渗方法理促渗方法,即利用机械能量的技术改变皮肤屏即利用机械能量的技术改变皮肤屏障(主要是角质层)或增加药物分子的能量来增障(主要是角质层)或增加药物分子的能量来增加透过皮肤的药物释放量。加透过皮肤的药物释放量。研究活跃的促渗技术包括离子导入、电致孔技术、研究活跃的促渗技术包括离子导入、电致孔技术、超声导入、激光技术、微针装置、无针注射等。超声导入、激光技术、微针装置、无针注射等。离子导入技术离子导入技术(Electrophoresis(Electrophoresi
15、s)利用直流电流利用直流电流(通常小于500mA/cm2)将离子型将离子型药物经由电极定位导入皮肤,进入组织或体液药物经由电极定位导入皮肤,进入组织或体液循环的方法循环的方法 有显著的促透作用有显著的促透作用 药物量消耗大、导入机体的药量相对较小药物量消耗大、导入机体的药量相对较小 不能精确计算导入量,需要有专门仪器不能精确计算导入量,需要有专门仪器离子导入技术离子导入贴片离子导入贴片离子导入贴片离子导入贴片离子导入是用利用电场的驱动作用,增加离子导入是用利用电场的驱动作用,增加药物的经皮渗透速率的一种方法。在离子导入系药物的经皮渗透速率的一种方法。在离子导入系统中,一对很接近的电极被置于皮肤
16、上,在皮肤统中,一对很接近的电极被置于皮肤上,在皮肤和下面的毛细血管间建立了一个电极电位。离子和下面的毛细血管间建立了一个电极电位。离子导入法可有效地扩大能经皮转运的化合物的范围,导入法可有效地扩大能经皮转运的化合物的范围,包括蛋白质类和肽类。因为电流可以被开、关和包括蛋白质类和肽类。因为电流可以被开、关和改变,所以离子导入能被快速发动和取消,使药改变,所以离子导入能被快速发动和取消,使药物的转运被很好地控制和调整。物的转运被很好地控制和调整。离子导入贴片离子导入贴片美国美国VyterisVyteris公司开发出一种离子导入贴片。对带正电的公司开发出一种离子导入贴片。对带正电的药物,药物,Vy
17、terisVyteris的贴片包含了一个药物储库(正极)和一的贴片包含了一个药物储库(正极)和一个回收储库(负极),一个电池组和微型处理器连接着正个回收储库(负极),一个电池组和微型处理器连接着正极和负极的储库。当贴片被置于皮肤上,电流的开关打开极和负极的储库。当贴片被置于皮肤上,电流的开关打开时,带正电的药物分子从正极穿过皮肤到达下面的毛细血时,带正电的药物分子从正极穿过皮肤到达下面的毛细血管床。药物的释放程度与电流大小成线性相关,也与药物管床。药物的释放程度与电流大小成线性相关,也与药物的分子大小和结构、电荷,以及药物浓度、处方中竞争离的分子大小和结构、电荷,以及药物浓度、处方中竞争离子、
18、促渗剂和贴片大小等有关。子、促渗剂和贴片大小等有关。离子导入贴片离子导入贴片美国Alza公司开发的信用卡大小的经皮贴片ETRANS包括电极、一个电子调控器和一组电池。其中一个电极上有一个药物储库,另一个电极上的一个含有盐水的储库被用来恢复电化学平衡。其开发的芬太尼ETRANS已在美国获得认证。这套装置使用非常方便,患者在按下按钮几分钟内即可感到疼痛减轻 离子导入贴片离子导入贴片通用医药公司开发的通用医药公司开发的LectroLectro贴片,具有像磁盘样的形状,贴片,具有像磁盘样的形状,直径在直径在3 34 4厘米,包括一对碳或硅电极,一个药物储库,厘米,包括一对碳或硅电极,一个药物储库,一个
19、微处理器和一对电池。一个微处理器和一对电池。LectroLectro贴片设计的核心是它采贴片设计的核心是它采用交流电,从而可以消除对组织的损害和疼痛。因为当直用交流电,从而可以消除对组织的损害和疼痛。因为当直流电作用于皮肤时,体液中大量的氯离子被正极吸引,在流电作用于皮肤时,体液中大量的氯离子被正极吸引,在那里形成了盐酸溶液,如果浓度较高就会对皮肤产生损害。那里形成了盐酸溶液,如果浓度较高就会对皮肤产生损害。同样,钠离子在负极会形成氢氧化钠溶液,对皮肤也有损同样,钠离子在负极会形成氢氧化钠溶液,对皮肤也有损害。害。离子导入贴片离子导入贴片第四种离子导入贴片WEDD,是包着电池的一次性离子导入贴
20、片,由美国BirchPoint医药公司研究开发。WEDD贴片设计的核心是有固定输出的电容、超薄电池。这种贴片采用的基材是柔软、透气的纺织品,厚度不超过两毫米。第一代WEDD贴片已经在美国和欧洲上市,用于肌腱炎和滑囊炎等的局部治疗。离子导入贴片离子导入贴片离子导入技术优势:适用被动不能透皮吸收的药物需要精确释放的药物需要脉冲给药或病人自我控制的药物复杂的给药模式:渐高,渐低,变化或是循环方式1.41.4电致孔导入技术电致孔导入技术(ElectroporationElectroporation Tech.)Tech.)采用瞬时采用瞬时(ms(ms或或 s)s)高脉冲电压在细胞膜等脂高脉冲电压在细胞
21、膜等脂质双分子层形成暂时、可逆的亲水性孔道,增质双分子层形成暂时、可逆的亲水性孔道,增加细胞及组织膜的渗透性,以利于经皮给药的加细胞及组织膜的渗透性,以利于经皮给药的一种技术。一种技术。电致孔导入技术电致孔系统电致孔系统电致孔系统电致孔系统以色列的以色列的TransPharmaMedicalTransPharmaMedical公司开发的公司开发的ViaDermViaDerm系统使用无线电频率(系统使用无线电频率(RFRF)的交流电在角质层中产生宽约)的交流电在角质层中产生宽约100100微米的水性通道。这项技术也是惟一应用无线电频率微米的水性通道。这项技术也是惟一应用无线电频率的交流电转运药物
22、的技术。的交流电转运药物的技术。ViaDermViaDerm系统包括一个可重复系统包括一个可重复使用的、手控的电子单元和微电极组。当通道形成的时候,使用的、手控的电子单元和微电极组。当通道形成的时候,电流自动中断,通道仅仅到达表皮。该公司开发的格拉司电流自动中断,通道仅仅到达表皮。该公司开发的格拉司琼琼ViaDermViaDerm给药系统,在给药后给药系统,在给药后9 9小时可达到稳态血药浓度,小时可达到稳态血药浓度,并可维持并可维持2424小时。小时。超声导入技术超声导入技术(Ultrasonic Tech)(Ultrasonic Tech)运用超声波促使药物透过完整的皮肤,而进入组运用超声
23、波促使药物透过完整的皮肤,而进入组织的方法。织的方法。通过超声波的空化效应引起皮肤脂质双分子层结通过超声波的空化效应引起皮肤脂质双分子层结构的局部紊乱,电阻降低,从而降低药物穿透皮构的局部紊乱,电阻降低,从而降低药物穿透皮肤的阻力。肤的阻力。超声停止后,皮肤屏障功能恢复更快。超声停止后,皮肤屏障功能恢复更快。该法选用药物范围广,透药程度更深。该法选用药物范围广,透药程度更深。超声导入技术超声介导靶向经皮给药超声介导靶向经皮给药超声介导靶向经皮给药超声介导靶向经皮给药 超声电导靶向经皮给药技术是近年来美国等西方国家超声电导靶向经皮给药技术是近年来美国等西方国家兴起的新的药物治疗方法。本技术采用电
24、致孔、超声空化、兴起的新的药物治疗方法。本技术采用电致孔、超声空化、离子导入等高端物理技术,使药物直达体内病变组织,促离子导入等高端物理技术,使药物直达体内病变组织,促进药物向细胞内转运,直接发挥药物治疗作用,被医药界进药物向细胞内转运,直接发挥药物治疗作用,被医药界称为第三代给药方法。称为第三代给药方法。本方法适应于各类可透皮吸收的化疗药物,不打针、本方法适应于各类可透皮吸收的化疗药物,不打针、不输液,将化疗药物经皮无创导入瘤体内,使药物只聚集不输液,将化疗药物经皮无创导入瘤体内,使药物只聚集在瘤体内,大大提高靶向瘤体内的药物浓度和存留时间,在瘤体内,大大提高靶向瘤体内的药物浓度和存留时间,
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