基于山柰酚纳米乳液的凝胶的配方设计与优化：采用Box-Behnken统计设计方法治疗皮肤红斑

《Letters in Drug Design & Discovery》：Formulation and optimization of Kaempferol nanoemulsion-based gel for treating skin erythema using Box-Behnken statistical design

Kaempferol (KMF) 纳米乳剂凝胶通过 Box-Behnken 设计优化，解决了 KMF 低水溶性及生物利用度问题。纳米乳剂颗粒均匀（332±14 nm，PDI 0.301），包封效率达 74.69%，体外释放模型符合 Higuchi 方程（R2=0.9026）。动物实验显示，0.4% w/v KMF 纳米乳剂凝胶显著降低 DNCB 引发的皮肤炎症（p<0.0001），组织学证实表皮修复及毛发生长改善。该研究为皮肤相关疾病治疗提供了新型纳米递送系统。

　　本研究的主旨是设计并开发一种以木犀草素（Kaempferol, KMF）为活性成分的纳米乳凝胶制剂，旨在治疗皮肤红斑。木犀草素是一种天然存在的黄酮类化合物，广泛存在于蔬菜、水果和浆果中。它具有多种药理活性，如抗炎、抗癌、抗菌和抗真菌等，因此在医学领域具有重要应用潜力。然而，由于其水溶性较低，导致口服生物利用度低（据报道仅为2%），并受到首过代谢的显著影响，限制了其临床应用。为了解决这些问题，研究者采用了一种优化方法，即Box-Behnken设计，以提高药物的溶解度和治疗效果。

为了提高KMF的溶解度和生物利用度，研究团队选择了适合的油相、表面活性剂和共表面活性剂。通过伪三元相图方法，筛选出能够形成稳定纳米乳的配方。在这一过程中，油相、表面活性剂与共表面活性剂的比例被调整，并通过连续涡旋法和水相滴加的方式进行乳化。通过观察不同比例下形成的乳化体系，确定了最佳的配方组成。此外，研究还评估了这些配方的热力学稳定性，包括离心、加热-冷却循环以及冻融循环，以确保制剂在不同条件下的稳定性。

为了进一步优化KMF的纳米乳配方，研究团队采用了Box-Behnken设计，这是一种常用的统计工具，用于优化药物输送系统。该设计选择了三个独立变量：油相浓度、表面活性剂与共表面活性剂的混合比例以及水相浓度。通过一系列实验，研究团队确定了最佳的配方组合，并评估了其对粒径和多分散指数（PDI）的影响。优化后的纳米乳制剂具有较小的粒径（332 ± 14.02 nm）和较低的PDI（0.301），表明其具有良好的均匀性和稳定性。此外，纳米乳制剂的Zeta电位为-18.7 mV，表明其具有良好的电荷稳定性和抗聚集能力。

接下来，研究团队将优化后的纳米乳制剂进一步转化为凝胶形式，以便于皮肤给药。凝胶的制备使用了Carbopol 940作为基质材料，并通过调整其浓度（0.5% w/w和1% w/w）来获得最佳的黏度和延展性。最终选择1% w/w的Carbopol 940，因为其在黏度和延展性方面表现最佳。所制备的凝胶具有良好的均匀性和透明度，且无颗粒残留，表明其质量优良。

在体外释放实验中，研究团队使用了透析袋和磷酸盐缓冲液（pH 6.8）来模拟皮肤给药的环境。结果显示，KMF从纳米乳凝胶中的释放率在24小时内达到了85.45%，而纯KMF溶液的释放率仅为39.33%在12小时内。这表明纳米乳凝胶能够显著提高KMF的释放效率，从而增强其治疗效果。释放动力学研究显示，KMF的释放最符合Higuchi模型，其相关系数（R2）为0.9026，表明该模型能够很好地描述药物的释放行为。

在体内实验中，研究团队使用了四周龄的雌性小鼠，通过DNCB（二硝基氯苯）诱导皮肤红斑模型。将KMF纳米乳凝胶以不同浓度（0.1%、0.2%和0.4% w/v）应用于小鼠背部和耳部，观察其对红斑的缓解效果。结果表明，与DNCB对照组相比，KMF纳米乳凝胶能够显著降低红斑评分。具体而言，0.4% w/v的KMF纳米乳凝胶在第3周的红斑评分降低了4.5 ± 0.3，而对照组的红斑评分达到了13.5 ± 0.6。此外，通过观察小鼠的抓挠行为，研究团队还评估了药物对皮肤病变的改善效果。结果显示，KMF纳米乳凝胶显著减少了小鼠的抓挠行为，表明其对皮肤刺激具有缓解作用。

在皮肤刺激研究中，研究人员评估了KMF纳米乳凝胶对小鼠皮肤的刺激性。通过在小鼠背部涂抹KMF纳米乳凝胶，并在0小时、24小时和48小时后观察其皮肤反应，发现该制剂不会引起明显的刺激或红肿反应。皮肤刺激评分显示，KMF纳米乳凝胶在所有时间点均表现为无刺激，这表明其具有良好的皮肤安全性。

在组织病理学研究中，研究人员对小鼠皮肤样本进行了染色和显微镜观察。结果显示，与DNCB对照组相比，KMF纳米乳凝胶治疗组的皮肤组织结构得到了显著改善，表现为表皮层的完整性恢复，以及炎症细胞浸润的减少。此外，治疗组还表现出毛发再生的迹象，表明该制剂不仅能够缓解红斑，还可能具有促进皮肤修复和再生的作用。

综上所述，本研究成功开发并优化了一种KMF纳米乳凝胶制剂，该制剂具有良好的物理化学性质、稳定性以及对皮肤红斑的显著缓解效果。通过体外和体内实验，验证了该制剂的高效药物释放能力和良好的皮肤安全性。这些结果表明，KMF纳米乳凝胶可能成为一种有效的治疗皮肤相关疾病的药物输送系统，具有广阔的应用前景。未来的研究可以进一步探索其在临床中的应用潜力，以及其对其他皮肤疾病的治疗效果。