《International Journal of Pharmaceutics: X》：HPMA polymers as functional excipients in dermal nanoformulations of imiquimod
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本研究针对经皮给药中活性成分生物利用度低的关键挑战，首次系统探讨了基于N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺（p(HPMA)）的生物相容性亲水聚合物对皮肤屏障特性及药物渗透的增强潜力。以皮肤渗透性差的咪喹莫特（IMQ）为模型药物，研究发现p(HPMA)能显著影响药物跨皮肤运输，其中分子量最小的p(HPMA)（5 kg/mol）增强效果最强，能显著提升IMQ在皮肤组织中的积累，且对皮肤屏障功能的影响可逆。该研究为优化局部药物递送系统提供了新策略。
皮肤是人体最大的器官，也是局部药物治疗的重要门户。然而，皮肤最外层的角质层（Stratum Corneum, SC）构成了强大的屏障，使得许多药物难以有效渗透至深层皮肤组织发挥疗效，导致局部给药的生物利用度普遍偏低。咪喹莫特（Imiquimod, IMQ）作为一种免疫调节剂，常用于治疗基底细胞癌和光化性角化病等皮肤疾病，但其在传统凝胶或乳膏中的皮肤渗透性差，限制了其疗效的充分发挥。为了克服这一瓶颈，研究人员不断探索新的递送策略和功能性辅料。
近日，发表在《International Journal of Pharmaceutics: X》上的一项研究，首次将目光投向了基于N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺（N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide, HPMA）的聚合物。这类聚合物以其优异的水溶性、生物相容性和低免疫原性在生物医学领域备受关注，但其在经皮给药领域，特别是对皮肤屏障的调控潜力，尚属未知领域。捷克布拉格化学技术大学的研究团队开展了一项系统性研究，旨在揭示p(HPMA)聚合物与皮肤屏障的相互作用机制，并评估其作为新型渗透增强剂在改善IMQ经皮递送中的应用前景。
为了回答上述问题，研究人员主要运用了几项关键技术：首先，他们通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）合成了三种不同分子量（5, 20, 80 kg/mol）且分散度极低的p(HPMA)聚合物，并制备了其荧光标记版本（FP1-FP3）用于示踪。其次，利用共聚焦显微镜直观观察了聚合物在离体猪耳皮肤中的渗透深度。第三，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）在分子水平上分析了聚合物对角质层脂质排列、角质蛋白二级结构及皮肤水合作用的影响。第四，通过经皮水分流失（TEWL）和电阻抗（EI）测量评估了聚合物对皮肤屏障功能的可逆性影响。最后，在Franz扩散池中进行了离体皮肤渗透实验，定量评估了p(HPMA)分别与IMQ传统混悬液、纳米乳剂（NE）和纳米晶体（NC）结合后，对IMQ在皮肤内积累和透皮渗透量的影响。所有皮肤样品来源于当地屠宰场6月龄猪的耳部皮肤。
3.1. 聚合物的合成与表征
研究人员成功合成了三种分子量（P1: 5.3 kg/mol, P2: 20.3 kg/mol, P3: 80.0 kg/mol）和流体力学半径（P1: 2.4 nm, P2: 3.7 nm, P3: 7.8 nm）递增且分散度低（D ≈ 1.1-1.2）的p(HPMA)均聚物，以及相应的荧光标记聚合物（FP1-FP3），为其后续皮肤渗透行为研究奠定了基础。
3.2. HPMA聚合物的皮肤渗透具有分子量依赖性
共聚焦显微镜观察和半定量图像分析表明，p(HPMA)聚合物的皮肤渗透能力与其分子量/尺寸呈负相关。最小的聚合物FP1（5.7 kg/mol）能够均匀地渗透至皮肤深层，荧光信号强度最高；中等大小的FP2（23.2 kg/mol）渗透能力次之，信号分布均匀；而最大的FP3（86.1 kg/mol）则主要停留在皮肤表面，仅部分渗透至角质层，信号弱且分布不均。这证实了通过调控聚合物尺寸可以实现渗透深度的定制。
3.3. P(HPMA)增强角质层水合作用
FTIR分析显示，p(HPMA)处理后的皮肤，其表征角质层脂质有序度的CH2伸缩振动峰位未发生显著偏移，说明聚合物未破坏SC脂质的有序结构。然而，在酰胺I带和II带（反映角质蛋白结构）以及O-H伸缩振动区（反映水合程度），均观察到变化。特别是使用较高浓度（≥15%）的P1时，酰胺带向低波数偏移，表明角质蛋白二级结构发生改变，皮肤通透性可能增加。更重要的是，所有p(HPMA)处理均显著增强了O-H振动带的强度，表明聚合物能有效提高SC的水合程度，这可能是其增强渗透的机制之一。
3.4. 对皮肤屏障的影响是可逆的
TEWL测量结果显示，即使使用高达25%的P1溶液处理皮肤24小时，在移除制剂2小时后，TEWL值即可恢复至初始水平，与空白对照组（蒸馏水）无显著差异。这证明p(HPMA)对皮肤屏障功能的影响是短暂且完全可逆的，符合其已知的高生物相容性特征。
3.5. 与纳米制剂联用不影响纳米粒子特性
将最小的p(HPMA)聚合物（P1）加入预先制备好的IMQ纳米乳剂（NE）和纳米晶体（NC）中，动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）表征表明，P1的加入并未显著改变NE和NC的粒径、多分散指数（PDI）、zeta电位或形态，说明p(HPMA)与这些纳米载体具有良好的相容性。
3.6. P(HPMA)增强IMQ的皮肤渗透
离体渗透实验是本研究的核心。结果显示：
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在传统混悬液中：添加p(HPMA)（尤其是P2和P3）使IMQ在皮肤内的积累量相比纯水混悬液对照近乎翻倍，同时透皮渗透量减少，显示出增强靶向沉积并降低系统暴露的潜力。
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在纳米乳剂（NE）中：NE本身已能极高效地促进IMQ皮肤积累（约是市售Aldara?乳膏的3倍）。加入P1可使积累量有轻微（不显著）提升，而P2和P3则略有抑制。但所有含聚合物的NE均表现出降低IMQ透皮渗透的趋势。
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在纳米晶体（NC）中：NC本身也能提升IMQ皮肤积累。加入P1后，积累量显著增加了约50%，效果最为突出。P2和P3则效果不佳。
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皮肤屏障完整性：电阻抗（EI）测量发现，含p(HPMA)的配方其EI比值通常高于不含聚合物的对应配方，表明聚合物暂时增加了皮肤对小分子带电物质的通透性，这与FTIR观察到的增强水合作用相符。
综上所述，本研究首次系统评估了p(HPMA)聚合物在经皮给药中的应用潜力。研究结论明确指出，p(HPMA)聚合物，特别是小分子量（~5 kg/mol）的品种，能够有效渗透皮肤，通过增强角质层水合作用（可能伴随轻微的、可逆的角质蛋白结构变化）来暂时且可逆地改善皮肤屏障的通透性，从而作为高效的渗透增强剂，显著提高模型药物IMQ在皮肤组织中的局部积累，同时不显著增加其不必要的透皮吸收。这种增强效果在传统混悬液和先进的纳米制剂（尤其是纳米晶体）中均得到验证。该研究不仅揭示了一种新型生物相容性聚合物在经皮给药中的重要作用和机制，而且展示了通过精确控制聚合物分子量来定制其皮肤渗透行为和增强效果的可行性，为开发更安全、更有效的局部药物递送系统提供了新的思路和有力的实验依据。p(HPMA)有望成为一种 versatile（多功能）的功能性辅料，用于优化皮肤靶向治疗。
