小分子口腔递送——化学促渗剂和低渗性对粘膜离体渗透性和空间分布的影响

颊粘膜给药作为一种全身给药的方法，避免了胃肠道降解和首过代谢的问题。然而，口腔上皮细胞层的存在降低了药物渗透性。使用化学促渗剂或改变细胞外渗透压，能够提高药物在颊粘膜中转运效率。研究颊粘膜通透性屏障的位置和性质，以及化学促渗剂和渗透压对颊粘膜转运能力的影响，对开发新的口腔药物至关重要。

基质辅助激光解吸电离-质谱成像（MALDI-MSI）作为一种强大的技术，能够无标记、高选择性、高通量地绘制组织样本中外源和内源化合物的空间分布。它有助于了解药物和促渗剂的组织分布，并与口腔药物渗透的体外研究结合，共同助力新型口腔药物的研发。

低渗供体溶液对咖啡因转运的影响可能是由于：

（i）水分子携带咖啡因在渗透压作用下进入受体侧；

（ii）细胞膨胀导致细胞间隙缩小，从而导致咖啡因转运减少；

（iii）细胞膨胀可能增加颊粘膜总厚度，降低咖啡因渗透性。

对于地西泮而言，只有（iii）会影响其在颊粘膜中的扩散。图1显示了等渗和低渗条件下咖啡因和地西泮的表观渗透率无显著差异，说明上述影响可能相互抵消，或者渗透压变化对渗透率的影响本就微不足道。图2所示，作者没有观察到甘露醇转运的变化，证明颊粘膜组织仍保持完好。由于，与等渗性相比，低渗性并没有减少药物的运输，因此改变渗透压并不是提高颊粘膜给药渗透率的有效策略。

图1：咖啡因（左）和地西泮（右）对猪颊粘膜的表观渗透系数(Papp)。对照组供体溶液为0.1M PBS，并与低渗液PBS（60±2mOsm/kg）、5%v/v LA、PG、5%w/v OA/PG和1%w/v SDS供体溶液进行比较。

图2：甘露醇在受体侧中的累积量，供体溶液为5%w/v OA/PG（方形图例），供体溶液为1%w/v SDS/PBS（圆形图例）。其他条件下，受体溶液中的甘露醇累积量均低于定量限值，故在图中未进行描述。

以往研究表明脂肪酸主要以跨细胞的方式改变药物穿过上皮的通透性，因此，LA和OA或许能够提高亲脂性分子地西泮的转运。然而，在5%的LA作用下，咖啡因和地西泮的表观渗透性与对照组并没有显著差异（图1）。

由于OA不溶于水，因此作者以PG作为溶剂，并对纯PG和5%OA/PG作为供体溶液分别进行了实验。可以看到，纯PG作为供体溶液时，咖啡因和地西泮的渗透率显著降低。PG具有吸湿性，可能会使受体侧的水携带咖啡因逆浓度梯度进入供体侧，导致咖啡因的渗透抑制。地西泮主要通过细胞扩散的方式转运，不会有类似影响。然而，地西泮在PG中的溶解度更高，溶剂和上皮之间的药物分配妨碍了地西泮转运。与纯PG相比，加入OA有增加咖啡因和地西泮的渗透率的趋势，但变化不显著且仍低于对照组（图1）。

SDS是一种表面活性剂，可能会与细胞间脂类相互作用，并将这些脂类提取到胶束中，从而使细胞旁途径更加亲水，但PBS中的SDS却显著降低了咖啡因的通透性，作者猜测可能是SDS从粘膜中提取脂类，造成脂类沉积妨碍咖啡因运输。地西泮的渗透也被严重抑制（图1），作者推测是由于SDS胶束包裹了地西泮，从而降低了药物的游离度。然而，SDS的加入提高了甘露醇的渗透性，表明SDS确实影响了细胞旁途径（图2）。

为了支持离体渗透性实验的数据，作者利用MALDI-MSI分析了经1%w/v咖啡因和1%w/v甘露醇处理3h后的猪颊粘膜中药物和SDS的分布。对于对照组和实验组，咖啡因在整个组织切片上都有分布（图3和图4，中间）。

对照组织中的甘露醇主要位于上皮部分，证明了组织的完整性。这与渗透性实验的结论一致：受体隔室里存在咖啡因，不存在甘露醇。然而，实验组的上皮和结缔组织中有甘露醇（图4，右），且与SDS共定位（图5，右），这表明SDS影响了甘露醇运输相关的细胞旁途径，与渗透性实验所得结论一致。

在实验组中，没有观察到咖啡因与SDS的共定位，说明SDS对咖啡因的滞留不是体外实验中咖啡因渗透性低的合理解释。尽管SDS的存在打开了更亲水的细胞旁途径，但咖啡因的通透性没有受到影响，表明咖啡因的亲脂性比预期要强，无法通过加入SDS提高渗透性。

图3 ：对照组是经1%w/v咖啡因和1%w/v甘露醇处理3h后的猪颊粘膜。左：H&E染色结果。中：上皮标记物（绿色：未知，m/z 698.4624）和咖啡因（红色：m/z 195.0882，[M+H]⁺）的空间分布。右：上皮标记物（绿色：未知，m/z 698.4624）和甘露醇（红色：m/z 205.06823，[M+Na]⁺）的空间分布。

图4：实验组是经1%w/v咖啡因、1%w/v甘露醇和1%w/v SDS处理3h后的猪颊黏膜。左：H&E染色结果。中：上皮标记物（绿色：未知，m/z 632.2150）和咖啡因（红色：m/z 195.0882，[M+H]⁺）的空间分布。右：上皮标记物（绿色：未知，m/z 632.2150）和甘露醇（红色：m/z 205.06823，[M+Na]⁺）的空间分布。绿色曲线根据H＆E染色结果绘制。

图5：左：实验组H＆E染色结果。右：上皮标记物（绿色：未知，m/z 698.5131)和SDS(蓝色：m/z 265.1479, [M−Na]⁻）的空间分布。

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