超微细水颗粒增强亲水性药物经皮渗透的功能与机制研究

为解决角质层(SC)屏障阻碍亲水性药物透皮吸收的难题，研究人员通过超微细水(UFW)处理皮肤，发现其可快速渗透至SC并维持高水合状态，显著提升L-抗坏血酸2-葡糖苷(AAG)的渗透通量(15分钟达峰值1.92倍)，通过双室模型证实UFW能同时增加SC溶解度和活性皮肤(VS)扩散系数，为化妆品和医疗应用提供新型安全增效工具。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其最外层的角质层（Stratum Corneum, SC）既是防止水分流失的天然屏障，也是阻碍药物透皮吸收的“铜墙铁壁”。尤其对于亲水性药物而言，如何突破这道由角质细胞和层状脂质构成的物理防线，一直是药物递送领域的重大挑战。传统促渗剂如醇类和脂肪酸虽有一定效果，但存在刺激性强、作用不可逆等问题。近年来，一种能产生纳米级水颗粒（直径≤2.0 nm）的超微细水（Ultra-fine water, UFW）技术崭露头角，前期研究发现其可改善皮肤屏障功能，但具体作用机制仍如雾里看花。

针对这一科学盲区，来自日本的研究团队在《Journal of Drug Delivery Science and Technology》发表重要成果。他们以广泛应用于美白和UV防护的L-抗坏血酸2-葡糖苷（AAG）为模型药物，通过多维度实验揭示了UFW独特的促渗机制。研究采用无毛小鼠皮肤模型，结合双室扩散系统、皮肤水合测量仪（Corneometer CM825）和经皮水分流失仪（Tewameter TM HEX），定量分析了UFW处理对药物渗透动力学的影响。通过建立双层皮肤数学模型，首次计算出药物在SC和活性皮肤（Viable Skin, VS）中的扩散系数（D）和分配系数（K）。

3.1 湿度控制系统的精密验证
研究团队首先对UFW和普通蒸汽加湿器进行系统校准，确保两者输出湿度（约60%）和温度（23°C）条件一致，排除了环境变量干扰。这种严格的参数控制为后续实验提供了可比性基础。

3.2 皮肤水合作用的动态监测
UFW展现出与传统蒸汽截然不同的作用特征：处理15分钟后，皮肤水合值（64.0±6.3 corneometer单位）显著高于蒸汽组，且维持时间更长；更重要的是，经皮水分流失量（TEWL）始终与未处理组持平，证明UFW不会破坏皮肤屏障功能。这种“高保湿、低损伤”的特性暗示其可能通过特殊途径渗透至SC深层。

3.3 穿透动力学的峰谷现象
最引人注目的发现是UFW处理呈现“钟形曲线”效应——15分钟处理使AAG稳态渗透通量达到峰值53.7±10.6 μg/cm²/h（较对照组提升92%），而延长至60分钟时效果反而消退。相比之下，蒸汽组的促渗效果随处理时间延长而渐进增强。这种非线性响应提示UFW可能存在“最佳作用窗口期”。

3.4 双层模型的参数解密
通过建立SC-VS双室数学模型，研究者发现：UFW使AAG在SC的分配系数（K）提升2.7倍，同时在VS的扩散系数（D）增加1.8倍。这种“双管齐下”的作用机制超越了仅改变SC参数的蒸汽处理，解释了为何UFW能产生更显著的早期促渗效果。

3.5 皮肤储库效应的可视化
提取实验显示，UFW预处理使皮肤内AAG含量在1小时即达对照组的2.7倍，且能维持12小时缓释。这种“储库效应”证实UFW可通过预水合SC形成药物蓄积池，为长效递送提供新思路。

这项研究不仅阐明了UFW通过增加SC溶解度和VS扩散性来增强药物渗透的分子机制，更揭示了其“短时高效”的作用特点。相较于传统方法，UFW具有三大优势：①纳米级尺寸（1.36-1.46 nm）使其快速穿透而不破坏脂质结构；②无电荷特性避免与药物相互作用；③自给式加湿系统（基于PEDOT:PSS导电聚合物）适合长期使用。这些发现为开发新型经皮给药系统提供了理论基石，特别在美容护肤（如维生素C衍生物递送）和慢性病治疗（如激素替代疗法）领域具有广阔应用前景。未来研究可进一步探索UFW对不同理化性质药物的普适性规律，以及其在人体皮肤中的转化应用潜力。