透皮吸收测试中常用的体外皮肤模型有哪些类型

透皮吸收测试是评估外用药物、化妆品及医疗器械有效性与安全性的核心环节，而体外皮肤模型作为连接体外实验与体内临床结果的关键工具，其选择直接影响测试数据的准确性与可靠性。体外皮肤模型需模拟人体皮肤的屏障功能（如角质层的脂质结构）、解剖结构（如表皮与真皮分层）及生物特性（如细胞代谢），以真实反映药物的透皮路径（角质层渗透、毛囊皮脂腺吸收）。本文将详细梳理透皮吸收测试中常用的体外皮肤模型类型，分析其制备方法、特点及适用场景，为相关研究的模型选择提供参考。

正常哺乳动物离体皮肤模型

正常哺乳动物离体皮肤是最传统的体外模型，通过解剖获取动物背部或腹部皮肤，去除皮下脂肪后冷藏保存（4℃可存24小时，-20℃可存1个月）。其中，大鼠皮肤是最易获取的模型，常用Sprague-Dawley或Wistar大鼠，背部皮肤角质层厚度仅5-10μm，屏障功能较弱，药物渗透速率约为人类皮肤的2-5倍，适合初期高通量筛选，但结果需通过物种间校正因子（如面积归一化）调整。

猪皮肤是模拟人类皮肤的“金标准”替代模型，常用小型猪（如Yorkshire猪）的背部皮肤，其角质层厚度（20-40μm）、毛囊密度（100-200个/cm²）及表皮-真皮连接结构与人类高度相似，屏障功能（经表皮失水率约8-12g/m²/h）接近人类（10-15g/m²/h）。猪皮肤广泛用于透皮药物的临床前研究，如外用激素（如氢化可的松）的透皮速率测试，结果可直接外推至人体。

人皮肤是最理想的模型，来源为手术剩余组织（如整容手术的面部皮肤、烧伤患者的供皮区），需经伦理委员会审批。人皮肤保留了完整的角质层脂质结构、细胞代谢活性及个体差异（如年龄、性别、皮肤类型），常用于最终验证特殊药物（如基因治疗药物、生物大分子）的透皮特性，但来源有限、成本高（每平方厘米约50-100元），且需严格控制供体的健康状况（如无皮肤病、未使用外用药物）。

去角质层的皮肤模型

去角质层（SC）模型模拟皮肤屏障受损状态（如湿疹、晒伤、术后皮肤），通过物理或化学方法去除SC，以评估药物在无屏障保护下的渗透特性。物理方法常用胶带剥离法：用D-Squame®或CuDerm®粘性胶带反复剥离皮肤表面15-20次，通过显微镜观察SC的剥离程度（可见基底层细胞即为完全去除），或用经表皮失水率（TEWL）验证（去除SC后TEWL从10g/m²/h升至50g/m²/h以上）。这种模型适用于评估亲水药物（如透明质酸、氨基酸）的深层渗透，模拟受损皮肤的药物吸收。

化学方法通过破坏SC的脂质结构实现去屏障，常用0.1M NaOH浸泡皮肤1-2小时，或用氯仿-甲醇（1:1）混合液擦拭皮肤表面，溶解SC中的神经酰胺、胆固醇等脂质成分。例如，NaOH处理后的皮肤，其SC的层状脂质结构被破坏，屏障功能降至正常的1/5以下，适合研究脂质紊乱型皮肤（如特应性皮炎）的药物渗透，如外用钙调神经磷酸酶抑制剂（如他克莫司）的透皮行为。

人工合成聚合物皮肤模型

人工合成聚合物模型是基于材料科学的替代模型，通过两层不同极性的聚合物模拟皮肤的分层结构。代表产品为Strat-M®，上层为亲脂性聚氨酯（模拟SC的脂质屏障），下层为亲水性聚乙烯醇（模拟真皮的水合环境），整体厚度约125μm，渗透率与人类皮肤（尤其是躯干皮肤）高度一致。其优点是批间差异小（CV<10%）、无需动物或人体组织、室温可保存6个月，适合化妆品活性成分（如维生素C、视黄醇）的高通量筛选。但该模型缺乏生物活性（如细胞代谢、免疫反应），仅适用于物理渗透测试，无法评估药物的皮肤代谢或毒性。

重组人表皮模型（RHE）

重组人表皮模型（RHE）是用人类角质形成细胞体外培养形成的多层表皮结构，制备过程为：从新生儿包皮或成人皮肤分离角质形成细胞，接种于胶原基质上，在气液界面（液面仅覆盖基质）培养14-21天，形成包含基底层、棘层、颗粒层及角质层的完整表皮。代表产品为EpiDerm™（MatTek），厚度约100μm，TEWL值与人类皮肤一致（10-15g/m²/h）。RHE符合OECD 439指南的皮肤刺激性测试要求，常用于评估药物的表皮渗透量（如用放射性同位素标记药物，测定表皮中的放射性强度）及细胞毒性（如MTT法检测细胞活力），是外用药物临床前研究的标准模型之一。

重组全层皮肤模型（FTM）

重组全层皮肤模型（FTM）在RHE基础上添加了真皮层，由成纤维细胞与胶原基质组成，模拟人体全层皮肤（表皮+真皮）。制备时，先将成纤维细胞接种于胶原凝胶中形成真皮层，再在其表面接种角质形成细胞，气液界面培养21-28天，形成包含完整表皮与真皮的结构。代表产品为EpiSkin™ full thickness，厚度约500μm，具有与人类皮肤相似的真皮胶原排列及表皮分化程度。FTM适用于评估药物在真皮中的分布（如用共聚焦显微镜观察荧光标记药物的真皮渗透深度），或与成纤维细胞的相互作用（如外用激素对真皮胶原合成的影响），是治疗真皮疾病（如瘢痕、皱纹）药物的理想模型。

去细胞真皮基质模型（DCM）

去细胞真皮基质（DCM）是去除皮肤中的细胞成分（角质形成细胞、成纤维细胞）后保留的真皮胶原支架，制备方法包括物理冻融（-80℃冻存24小时后室温融化，反复3次）、化学处理（用Triton X-100或SDS溶解细胞）及酶学消化（用胰蛋白酶去除细胞）。处理后的DCM保留了真皮的三维胶原结构及细胞外基质（如纤维连接蛋白、层粘连蛋白），但无细胞活性。这种模型适用于测试药物在真皮中的扩散与保留，如透皮抗癌药物（如5-氟尿嘧啶）的真皮靶向性，或组织工程皮肤的支架材料评估（如胶原蛋白海绵的药物负载能力）。

3D打印定制化皮肤模型

3D打印皮肤模型是近年来新兴的个性化模型，通过生物打印机将生物材料（如胶原、明胶）与细胞（角质形成细胞、成纤维细胞、黑色素细胞）按皮肤结构分层打印，形成具有定制化结构的皮肤模型。例如，打印含有毛囊结构的皮肤模型（添加毛囊干细胞），可模拟毛发对药物的吸收（如米诺地尔的毛囊渗透）；打印含有黑色素细胞的皮肤模型（调整黑色素细胞比例），可测试美白产品的透皮与黑色素抑制效果。该模型的优势是可定制化，适合研究个体差异（如深色皮肤与浅色皮肤的药物渗透差异）或特殊皮肤类型（如敏感皮肤），但目前技术成本高（每片模型约500-1000元），尚处于实验室研究阶段。