利用精氨酸-β-支链己基癸基磷酸盐开发新型层状纳米颗粒制剂，用于吡哆醇二辛酸酯的皮肤递送

《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Development of novel lamellar nanoparticle formulation using arginine-β-branched hexyldecyl phosphate for dermal delivery of pyridoxine dicaprylate

本研究开发新型AHP脂质纳米颗粒用于吡哆醇二硬脂酸酯（PDC）的真皮递送，通过薄膜重水化法比较去离子水（DW）和柠檬酸缓冲液（CB）的影响。动态光散射、透射电镜及小角X射线衍射显示，AHP纳米颗粒为单层、球形（103-137 nm）、负电荷且包封5.1 mg/mL PDC。核磁共振（1H和31P）表明不同缓冲液对AHP分子构象有显著影响。CB组纳米颗粒在皮肤中PDC积累量更高，且时间分辨XRD证实其因软角质层膨胀导致脂质紊乱，从而增强递送效率。

　　

铃木伊久美|内野智信|畑一郎|宫崎康則|冈田真由子|臼山静香|中条道明|冈敏彦|横山隆|香川良之

日本静冈大学药学部临床药学系，日本静冈市鹤冈区矢田52-1，422-8526

摘要

本研究旨在利用精氨酸-β-支链己基癸基磷酸盐（AHP）开发新型层状纳米颗粒（NP），以实现吡哆醇二辛酸酯（PDC）的经皮递送。通过薄膜再水化法制备了这些纳米颗粒，并研究了蒸馏水（DW）和柠檬酸缓冲液（CB）作为再水化介质对PDC在皮肤中积累的影响。动态光散射、透射电子显微镜和小角X射线衍射（XRD）分析表明，这些纳米颗粒为单层球形结构，表面凸起，带有负电荷，粒径为103–137纳米，并且每毫升纳米颗粒封装了5.1毫克的PDC。¹H-和³¹P核磁共振（NMR）结果显示，PDC、β-支链己基癸基磷酸盐以及精氨酸在基于DW和CB的纳米颗粒中的分子状态存在差异。与对照组相比，两种纳米颗粒均能增加PDC在皮肤中的积累，其中基于CB的纳米颗粒导致的PDC积累效果更显著。时间分辨XRD分析显示，两种配方中的长周期相均发生了膨胀；此外，基于CB的纳米颗粒由于软角蛋白的存在而表现出更明显的膨胀现象。这些结果表明，软角蛋白在角质形成细胞中的膨胀会扰乱角质层的脂质结构，从而促进PDC在皮肤中的积累。

引言

维生素B6是一种重要的分子，作为至少150种酶的辅因子。它包括六种水溶性化合物：吡哆醛、吡哆胺、吡哆醇（PN）及其相应的磷酸化衍生物。维生素B6还参与细胞信号传导以及碳水化合物、脂质、氨基酸和核酸的代谢。鉴于PN缺乏会导致特应性皮炎和脂溢性皮炎等皮肤疾病，¹维生素B6可能对维持皮肤稳态至关重要。

角质层（SC）是皮肤的最外层，由角质形成细胞组成，这些细胞被脂质区域包围，起到隔离身体与外部环境的作用。经皮药物渗透的主要途径有经表皮途径和经毛囊途径。^2,3在经表皮途径中，低分子量物质通过表皮细胞（跨细胞/细胞内）或细胞间隙（旁细胞/细胞间）扩散。

相应地，药物分子从高浓度区域向低浓度区域被动扩散。具体而言，疏水性分子主要通过细胞间途径穿透皮肤，而亲水性分子则通过角质形成细胞的细胞内途径进入皮肤。然而，分子必须穿过细胞间的脂质层并从一个角质形成细胞转移到另一个角质形成细胞，因此渗透过程可能受到这一途径的影响。

角质层中的细胞间脂质以两种共存的层状结构存在：长周期相（LPP）和短周期相，其重复间距分别约为13纳米和6纳米。这些结构已通过小角X射线衍射（SAXD）在鼠类^4,5和人类⁶的角质层中被检测到。层内脂质的排列方式称为侧向排列。同样，通过广角X射线衍射（WAXD）观察到鼠类⁷和人类⁸角质层中碳氢链的晶格间距分别为0.41纳米和0.37纳米。

此外，角质层中的细胞间脂质可能含有大量胆固醇分子，这些分子使脂质处于液态。由于液态下碳氢链的排列无序，因此会观察到约0.45纳米的宽峰。⁹角质层中细胞间脂质的无序排列影响了药物的渗透。

鉴于PN对皮肤组织的影响，直接经皮递送PN比口服更为有效。然而，PN是一种亲水性化合物，稳定性较差，因此经皮递送较为困难。吡哆醇二辛酸酯（PDC）是一种疏水性PN衍生物，吸收后可在体内发挥生理和药理作用，并水解为游离的PN（图1a）。

由于PDC具有疏水性，大量PDC可能被角质层所截留。此外，PDC在疏水性外用制剂中具有良好的分散性，但这些制剂使用不便。因此，需要开发含有维生素B6衍生物的亲水性外用制剂，以有效将PDC递送到皮肤的深层。

纳米颗粒（NP）系统被广泛用于改善药物的经皮渗透性。^10,11此外，囊泡^12,13和六聚体^14,15系统也能增强药物的渗透效果。此外，还利用时间分辨同步辐射X射线衍射研究了人类¹⁷和无毛小鼠^{18, 19, 20}角质层中细胞间脂质与NP之间的分子相互作用。这些研究表明，无毛小鼠的角质层中存在明显的衍射峰，这归因于LPP的层状结构。畑等人也利用时间分辨同步辐射X射线衍射研究了药物经皮渗透的机制²¹。因此，本研究也使用了无毛小鼠的皮肤。

β-支链己基癸基磷酸盐（β-HP）是一种在β位点具有支链结构的单烷基磷酸盐，与精氨酸结合后可形成层状液晶（图1b）。AHP作为固态精氨酸-β-支链己基癸基磷酸盐复合物进行销售。然而，关于AHP应用性的研究仍然有限。

因此，本研究旨在利用AHP开发用于PDC经皮递送的新型纳米颗粒。如图1b所示，AHP的性质可能受再分散溶液的pH值和成分的影响。因此，本研究还探讨了再水化介质对颗粒特性和PDC在皮肤中积累的影响，并研究了细胞间脂质与AHP之间的分子相互作用。

材料

AHP（分子量：496.6）和PDC（分子量：421.6）购自Nikko Chemicals Co. Ltd.（日本东京）。柠檬酸一水合物（分子量：210.14）、柠檬酸三钠二水合物（分子量：294.10）和氯化钾购自FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation（日本大阪）。用于¹H和³¹P核磁共振（NMR）测量的二氧化氘（D₂O，纯度99.9%）购自Merck（Sigma-Aldrich Pty Ltd，Merck KGaA，德国达姆施塔特）。胰蛋白酶

AHP纳米颗粒的特性

表1总结了空载和负载PDC的AHP纳米颗粒的粒径特征。

基于DW的纳米颗粒的Z平均粒径范围为105.5 ± 2.3纳米至106.5 ± 5.7纳米，不同配方之间没有显著差异。相比之下，基于CB的纳米颗粒的Z平均粒径比相同成分的基于DW的纳米颗粒更大，范围为127.4 ± 17.9纳米至137.3 ± 12.1纳米。所有配方的粒径分布指数（PDI）均小于0.2，表明其具有中等程度的均匀性（PDI=0.0表示非常均匀）

结论

本研究制备并评估了用于PDC经皮递送的新型AHP纳米颗粒。通过DLS、NMR、TEM和SAXD以及对体外皮肤PDC积累测试对制备的纳米颗粒进行了评价。结果表明，这些亚微米级纳米颗粒带有负电荷，每毫升封装了5.1毫克的PDC；TEM显示纳米颗粒呈球形且表面凸起。此外，与基于DW的纳米颗粒相比，基于CB的纳米颗粒在皮肤中的PDC积累量更高。

资助

本研究部分得到了静冈大学学术研究基金的支持。

数据获取

数据将在适当请求时提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有可能影响本研究工作的财务利益冲突或个人关系。

致谢

我们感谢Ohta Noboru博士在使用SPring-8设施的BL40B2光束线进行数据收集方面提供的帮助。本研究已获得SPring-8提案审查委员会的批准（提案编号：2022A1437、2025A1218）。