化妆品原料透皮吸收测试的体外 Franz 扩散池法应用要点

Franz扩散池法作为化妆品原料透皮吸收体外测试的经典技术，因模拟皮肤屏障的真实性与数据可重复性，成为行业评估原料透皮效率、筛选功效成分的核心方法。其通过“供体池-皮肤模型-接收池”三层结构，量化原料穿透皮肤进入体内循环的速率与总量，直接关联原料的实际功效与安全性。掌握其应用要点是确保测试准确、支撑配方研发的关键——从装置组件到皮肤模型选择，从接收液配制到数据处理，每一步细节都影响结论可靠性。

装置结构与组件的材质及规格选择

Franz扩散池以立式“供体池-皮肤固定层-接收池”为核心，组件材质需优先选硼硅酸盐玻璃——其化学惰性强，不易吸附多肽、脂质体等活性成分，避免原料浓度因吸附降低；若测试含强有机溶剂的原料，需确认玻璃耐腐蚀性，防止池体溶解污染样品。

供体池与接收池体积比例需严格：供体池1-5ml（保证1-3cm²接触面积），接收池5-20ml（为供体池3-5倍），以维持“sink条件”——接收液中原料浓度<10%饱和浓度，确保透皮动力持续。若接收池过小，原料易饱和导致透皮速率骤降，结果偏低。

皮肤固定膜夹需选硅橡胶或氟橡胶（耐溶剂），压力要适中：过松易泄漏，过紧会压迫皮肤破坏角质层脂质排列，导致透皮速率虚高。部分高端池体用“可调式膜夹”，通过旋钮适配不同厚度皮肤（如动物皮、人工皮）。

搅拌子选聚四氟乙烯材质，转速200-600rpm——过低导致接收液混合不均，过高易破坏皮肤与接收池的接触界面，影响透皮路径。

皮肤模型的选择与预处理要点

皮肤模型需匹配测试目的：评估正常皮肤透皮选猪耳皮肤（角质层厚度20-30μm，与人体面部接近，来源稳定）；测试敏感肌原料选去角质皮肤或神经酰胺缺陷人工皮，模拟屏障受损状态。

动物皮肤预处理需细致：大鼠皮肤先用脱毛膏去毛（避免剃刀刮伤），剥离全层后轻除皮下脂肪（留0.5-1mm真皮），再用4℃生理盐水冲洗3次——脂肪残留会阻碍原料穿真皮，冲洗不净则血液蛋白质结合原料，降低透皮速率。

人体皮肤需符合伦理，优先选手术剩余的腹部/大腿皮（避免面部因化妆品使用导致屏障异常）。接收后用含抗生素生理盐水浸泡10分钟杀菌，分装密封-20℃冷冻，保存不超1个月且避免反复冻融（冻融3次以上角质层脂质流失，屏障下降30%）。

人工皮肤（如3D重建表皮）需按说明书复水：用培养液复水24小时恢复屏障（复水不足透皮速率高2-3倍）；复水后用PBS冲净残留培养液，避免与供试品反应。不含真皮层的模型不适合测试需穿透真皮的原料（如深层保湿成分），需选含真皮的复合模型。

接收液的配方设计与sink条件维持

接收液需满足“匹配溶解性+维持sink”：脂溶性原料（如维生素E醋酸酯）用“PBS+5%-10%乙醇”或“PBS+0.1%Tween 80”（纯生理盐水溶解度<1μg/ml，易饱和）；水溶性原料（如小分子玻尿酸）用pH7.4 PBS（模拟组织液）；两性原料（如氨基酸表活）需调pH至等电点，提高溶解度。

助溶剂浓度需控制：乙醇超15%会破坏角质层脂质，Tween 80超0.5%可能渗透皮肤，均导致透皮速率虚高。接收液需灭菌——测试超24小时用0.22μm滤膜过滤，或加0.01%叠氮化钠防腐，避免微生物分解原料（如多肽被蛋白酶降解）。

接收液体积需精准：用移液管量取，确保液面与皮肤下表面完全接触（无气泡）——气泡会减少接触面积，需敲击池体或注射器抽去。

供试品的预处理与皮肤涂抹规范

供试品需按剂型调整：膏霜类40℃水浴融化（去颗粒），冷却后用移液枪取；乳液类300rpm搅拌5分钟（防分层）；溶液类0.45μm滤膜过滤（去大颗粒，防堵皮肤毛孔）。

涂抹量需精确：每cm²涂0.1-0.5g膏霜或10-50μl溶液——量过少快速渗透完毕，无法反映长期情况；量过多形成液膜，增加扩散动力导致透皮量虚高。用“画圈法”涂布整个接触区域，避免边缘泄漏；涂布后静置10分钟，让原料与皮肤充分接触。

空白对照必设：用不含目标原料的基质（如膏霜基础配方）平行测试，排除甘油、矿油等基质成分的透皮干扰——例如某抗皱膏霜含10%甘油，不设空白会高估视黄醇的透皮效率。

温度与搅拌的精准控制策略

皮肤屏障对温度敏感，需将接收池温度控在32±0.5℃（模拟人体皮肤表面32-34℃）——温度过高（如37℃）加速角质层脂质流动，降低屏障阻力，透皮速率虚高；过低（如25℃）脂质排列紧密，透皮速率下降。需用恒温水浴包围接收池，部分装置加保温盖防供体池降温。

搅拌需消除浓度梯度：接收池5ml用200-300rpm，20ml用400-600rpm——转速过低导致底部浓度高，取样偏差大；过高产生涡流，掀起皮肤导致泄漏。测试前需校准：水浴稳定30分钟后测接收液温度，用激光转速计测搅拌子实际转速。

环境温度波动大时，用保温套包裹装置——夏季高温未用保温套，接收液温度升至35℃以上，角质层屏障下降20%，透皮速率升高。

取样方案设计与检测方法匹配

取样时间点需覆盖“快速渗透期+稳定期”，如0.5、1、2、4、6、8、12、24小时——快速渗透原料（如<1kDa玻尿酸）缩短早期间隔（每30分钟一次），缓慢渗透原料（如脂质体维生素C）延长至每4小时一次。

取样量控在接收池体积10%-20%（如10ml池取1-2ml），并补充等量32℃新鲜接收液——量过大破坏sink条件，补液温度差异大则降低接收液温度，影响透皮速率。

取样后立即4℃冷藏或-20℃冷冻，防止原料降解——视黄醇对光热敏感，需用铝箔包裹并24小时内检测。检测方法匹配原料：水溶性小分子（烟酰胺）用HPLC（波长261nm）；脂溶性成分（角鲨烷）用GC（需衍生化）；多肽用LC-MS（确保定性定量准确）。

数据处理的核心指标与重复性验证

核心数据为“累积透皮量（Q）”与“稳态透皮速率（Jss）”：Q通过各时间点浓度×体积累加（需算补液后体积）；Jss用Q-时间曲线线性部分斜率计算（斜率×体积/接触面积），线性部分R²需>0.95，否则未达稳态，数据不可靠。

滞后时间（Tlag）反映原料穿透屏障的延迟——将线性部分延长至横轴的交点即为Tlag，如脂质体原料Tlag约2小时，未包裹的约30分钟。

重复性需验证：每个样品做3-5个平行样，Jss的RSD需<10%——若RSD>15%，需排查皮肤厚度差异、涂抹不均等误差，重新测试。例如某原料平行样Jss为4.8、5.2、5.0μg/cm²·h，RSD=4%，符合要求；若为4.0、5.5、6.0，RSD=18%，需重测。

常见干扰因素的识别与排除

皮肤个体差异：猪耳皮肤角质层厚度差异±10μm，透皮速率差异±15%——预处理时测厚度，选200±20μm样品，或数据处理用厚度校正（透皮速率与厚度成反比）。

供试品不均匀：膏霜中活性成分未分散，形成10μm颗粒，局部堆积导致透皮速率异常——涂抹前用均质机（10000rpm 5分钟）处理，确保颗粒<1μm，或过滤去大颗粒。

泄漏：膜夹未固定好，供体池液体流入接收池，导致浓度骤升——测试前用亚甲蓝溶液做泄漏测试，若接收池变蓝，调整膜夹压力或换O型圈。

检测干扰：基质峰与目标峰重叠，导致浓度高估——优化色谱条件（调流动相、柱温），或用固相萃取（SPE）预处理样品，去除基质干扰。