防晒化妆品透皮吸收测试的累积渗透量与皮肤储留量同步测定

防晒化妆品的功效与安全性评价中，透皮吸收测试是核心环节——累积渗透量（成分通过皮肤进入体循环的总量）直接关联系统暴露风险，皮肤储留量（成分在皮肤各层的滞留量）则决定防晒持久性与局部刺激性。传统测定多为单独开展，存在皮肤个体差异导致的数据偏差、操作重复导致的效率低下等问题。同步测定技术通过同一实验体系一次获取两个指标，既能减少变量干扰，又能更精准反映防晒成分的皮肤行为，已成为行业法规 compliance 与配方研发的关键支撑。

累积渗透量与皮肤储留量的基础概念与关联

累积渗透量是指在设定时间内，防晒成分通过皮肤屏障进入接收液的总量，单位通常为μg/cm²。它是评估系统暴露风险的核心指标——若成分大量渗透进入体循环，可能引发潜在的毒性（如某些化学防晒剂的内分泌干扰风险）。皮肤储留量则是成分在皮肤各层（角质层、表皮、真皮）的滞留量，其中角质层储留是防晒功效的关键：成分停留在角质层可形成“物理遮挡膜”，延长防晒时间；而表皮或真皮的储留则需警惕——若小分子成分渗透至真皮，可能引发过敏或炎症反应。

两者的关联需结合配方设计理解：优质的防晒配方应实现“低渗透、高储留”——即成分尽可能停留在角质层，减少向深层皮肤或体循环的迁移。例如，物理防晒剂二氧化钛的粒径在10-50nm时，更易被角质层的脂质间隙截留，累积渗透量仅为化学防晒剂二苯酮-3的1/10，但角质层储留量可高出3倍，既能保证防晒效果，又降低安全风险。

同步测定的技术逻辑与必要性

传统单独测定的核心问题是“皮肤样品的不可重复性”：同一批皮肤的厚度、屏障功能存在个体差异，若用两份样品分别测累积渗透量与储留量，数据的关联性会被破坏。同步测定的逻辑是“同一皮肤、同一体系、一次实验”——在Franz扩散池等经典装置中，接收池收集累积渗透量，实验结束后直接处理皮肤测储留量，从源头上消除皮肤差异的影响。

其必要性源于两方面：一是法规要求——FDA《防晒化妆品测试指南》与EMA《化妆品原料安全评估指南》均要求同时提供系统暴露量与皮肤滞留数据；二是研发效率——企业需要快速筛选配方（如调整乳化剂、增稠剂比例），同步测定能将实验周期从7天缩短至3天，同时减少50%的皮肤样品消耗。某头部美妆企业的研发数据显示，同步测定使配方筛选效率提升了40%，且数据一致性较单独测定高25%。

常用同步测定方法：Franz扩散池法的改良与应用

Franz垂直扩散池是透皮测试的“金标准”，改良后可直接用于同步测定。其核心装置分为供给室（donor compartment）与接收室（receptor compartment），中间固定皮肤样品。具体操作流程如下：

1、皮肤固定：将处理好的皮肤（如猪皮、人离体皮肤）平铺于扩散池接口，角质层面朝上（供给室侧），真皮层朝下（接收室侧），用夹子固定，确保无气泡。

2、样品施加：向供给室加入20-50mg防晒化妆品（模拟日常涂用量0.5mg/cm²），用玻璃盖密封，避免水分蒸发。

3、累积渗透量收集：接收室注入37℃的等渗磷酸盐缓冲液（PBS，pH7.4），保持搅拌速度150rpm（确保溶液均一），每隔1、2、4、6、8、24小时取1mL接收液（同时补加等量新鲜PBS），冷藏保存待测。

4、皮肤处理：实验结束后，取下皮肤，用棉签轻轻擦去表面残留的防晒样品，立即进行分层处理——这一步是同步测定的关键，需保证皮肤未受二次污染。

改良后的Franz扩散池法的优势在于“实验体系的连贯性”：同一皮肤样品的透皮过程与滞留过程完全同步，数据的关联性更可靠。某第三方检测机构的验证数据显示，该方法的累积渗透量回收率为92%-98%，皮肤储留量回收率为88%-95%，均符合ISO 10993-12的要求。

皮肤分层与成分萃取的关键技术

同步测定的难点在于“皮肤分层的准确性”——不同层的储留量意义截然不同：角质层储留决定防晒持久度，表皮储留关联局部刺激性，真皮储留则需警惕系统毒性。目前行业常用的分层方法如下：

角质层分离：采用D-Squame胶带剥离法——用直径1cm的医用胶带在皮肤表面轻压10秒后缓慢剥离，重复10-15次（直到胶带表面无明显皮肤碎屑）。剥离的角质层胶带需放入离心管，用甲醇超声萃取30分钟（功率200W），离心（12000rpm，10分钟）后取上清液待测。

表皮与真皮分离：剥离角质层后的皮肤，用dispase II酶溶液（2.4U/mL，PBS配制）37℃孵育1小时——酶会分解表皮与真皮之间的基底膜带，此时用镊子可轻轻分离出透明的表皮层与白色的真皮层。分离后的表皮与真皮需分别剪碎，加入乙腈-水混合溶液（70:30）均质2分钟（转速10000rpm），离心后取上清液。

萃取效率是关键指标——需通过加标回收实验验证：向已知浓度的皮肤层样品中加入标准品，计算回收率（回收率=实测值/理论值×100%）。行业通用标准是回收率在85%-115%之间，RSD<10%。例如，某实验室对二苯酮-3的角质层萃取回收率为91%±3%，表皮为89%±4%，真皮为87%±5%，完全满足实验要求。

分析方法的选择与数据准确性控制

同步测定的数据分析需兼顾“灵敏度”与“抗干扰性”：累积渗透量的接收液是水溶液，基质简单，可选用HPLC-UV法（成本低、速度快）；皮肤储留量的样品是生物组织（含蛋白质、脂质），需用更灵敏的LC-MS/MS法（检测限可达ng级）。

数据准确性控制需关注三点：

1、内标法：加入稳定同位素标记的内标（如氘代二苯酮-3、氘代奥克立林），校正萃取过程中的损失与仪器响应的波动。例如，某实验中，未加内标的角质层储留量RSD为18%，加内标后降至8%。

2、基质匹配标准曲线：皮肤组织中的脂质会抑制质谱响应（基质效应），需用空白皮肤萃取液配制标准曲线，确保标准品与样品的基质一致。例如，用空白猪皮的角质层萃取液稀释二苯酮-3标准品，绘制的曲线相关性（R²）可达0.999以上。

3、精密度验证：日内精密度（同一批样品一天内测6次）RSD需<10%，日间精密度（同一批样品连续测3天）RSD需<15%。某实验室的二苯酮-3测定数据显示，日内RSD为6.2%，日间RSD为9.8%，符合ICH Q2(R1)的要求。

实验体系的优化：皮肤模型与环境参数的控制

同步测定的准确性高度依赖实验体系的稳定性，其中皮肤模型与环境参数是核心变量：

皮肤模型选择：人离体皮肤是“黄金标准”，但来源有限（多来自整形手术剩余皮肤），因此常用猪皮替代——猪皮的表皮厚度、角质层脂质组成与人类最接近（相似度>85%）。重组人皮肤模型（如EpiDerm）则适用于高通量筛选，但需注意其缺乏真皮层，无法测定真皮储留量。

环境参数控制：温度需保持32℃（皮肤表面生理温度）——若温度过高（如37℃），会破坏皮肤屏障，导致渗透量虚高；搅拌速度需控制在100-200rpm——过快会产生气泡，影响成分扩散；湿度需保持在60%-70%——干燥环境会使皮肤脱水，角质层结构收缩，降低渗透量。

皮肤完整性验证：实验前需用荧光素钠法验证——将0.1%荧光素钠溶液涂于皮肤表面，30分钟后观察接收液是否变绿。若变绿，说明皮肤屏障破损，需更换样品；若未变绿，则可正常实验。某实验室的统计数据显示，约15%的猪皮样品因屏障破损被淘汰，这一步能有效避免无效数据。

同步测定在配方研发中的实际应用案例

某国产美妆品牌在研发一款“敏感肌可用”的化学防晒喷雾时，面临核心问题：如何在降低系统渗透量的同时，保持足够的角质层储留（确保SPF值稳定）。研发团队选择同步测定法，对比了三种配方（A：含酒精；B：含1,3-丙二醇；C：含神经酰胺）的透皮行为：

实验条件：猪皮，Franz扩散池，24小时实验周期，检测成分是甲氧基肉桂酸乙基己酯（OMC，常见化学防晒剂）。

结果显示：配方A的累积渗透量为21.5±2.3μg/cm²，角质层储留量为72.4±4.1μg/cm²；配方B的累积渗透量为15.2±1.8μg/cm²，角质层储留量为81.6±5.3μg/cm²；配方C的累积渗透量为9.8±1.2μg/cm²，角质层储留量为95.7±6.2μg/cm²。

数据解读：神经酰胺作为皮肤屏障修复成分，能与角质层脂质形成更紧密的双分子层，减少OMC向深层渗透；同时，神经酰胺的亲脂性使OMC更易滞留于角质层——这正是敏感肌配方需要的“低渗透、高储留”特性。最终，品牌选择配方C进行量产，上市后3个月内销量突破50万瓶，敏感肌人群复购率达38%。

这个案例直接体现了同步测定的价值：通过一次实验，快速锁定最优配方，既满足了敏感肌的安全性需求，又保证了防晒功效——这是传统单独测定无法实现的效率与精准度。