水平弗朗茨扩散池主要模拟药物从制剂基质中释放、穿透皮肤屏障并进入全身循环或局部组织的生物过程。
该装置作为人体的一种标准化替代品。通过在供体室和受体室之间放置一个膜(通常是分离的皮肤),研究人员可以定量监测药物随时间穿透屏障的量。这个过程对于评估先进载体(如纳米混合凝胶)相对于标准制剂的经皮增强效果至关重要。
核心要点 弗朗茨扩散池分离并模拟了药物分子的动力学过程:从其载体中释放、通过角质层扩散以及吸收进入血液循环。它提供了关键数据,用于确定新的药物递送系统是否比传统方法具有更优越的渗透性。
模拟的生物过程
弗朗茨扩散池旨在模仿经皮贴剂或凝胶应用于患者时发生的特定生理活动。
药物的释放
过程始于供体室,它模拟皮肤表面的环境。 在这里,该装置模拟“释放”阶段,药物必须从其载体基质(如凝胶、贴剂或乳液)中释放出来,然后才能与皮肤相互作用。
穿透皮肤屏障
模拟的核心是药物通过膜的运动。 研究人员通常使用切除的皮肤(例如,绵羊耳或大鼠皮肤)或合成微孔膜来复制角质层。这一步测试了药物穿透人体主要防御层的能力。
进入全身循环
受体室代表身体的内部环境,特别是血液或组织液。 一旦药物通过膜,它就会进入该腔室,模拟吸收进入全身循环或局部靶组织的最后一步。
模拟的力学原理
为了确保数据与人体生理学相关,弗朗茨池依赖于复制身体条件的特定力学控制。
模拟血流(汇聚条件)
受体室使用磁力搅拌器进行连续搅拌。 这种搅拌可以防止药物在膜附近停滞,模拟活体中血液的持续流动,将药物从吸收部位清除。
生理温度控制
该装置使用恒温水浴,通常设置为将皮肤表面或受体液维持在 37°C。 这确保了在生理温度下测量扩散动力学,因为温度波动会显著改变药物释放速率。
浓度梯度
该装置创建了一个称为浓度梯度的扩散驱动力。 通过保持受体液中药物浓度相对较低(模拟血流清除),该装置迫使药物从高浓度供体侧移动到低浓度受体侧。
理解权衡
虽然弗朗茨扩散池是经皮测试的工业标准,但它是一个体外模型,与活体系统相比存在固有的局限性。
静态与动态生理学
该装置通过搅拌模拟循环,但无法复制活体受试者中血压或血管收缩的动态变化。 它提供了渗透的“稳态”视图,这对于比较非常有用,但可能简化了复杂的生物变异性。
膜的变异性
膜的选择对模拟有显著影响。 使用合成膜可确保高重现性,但缺乏真实皮肤的生物复杂性。相反,使用切除的生物皮肤(如大鼠或绵羊皮肤)可提供更好的生理匹配,但会引入样本间的变异性。
为您的目标做出正确选择
在使用弗朗茨扩散池的数据时,请根据您的具体研究目标来解读。
- 如果您的主要重点是制剂比较:关注累积渗透数据,以确定先进载体(如纳米混合凝胶)是否显著优于传统乳膏。
- 如果您的主要重点是药代动力学:分析通量和稳态速率,以预测药物多快能达到血液中的治疗水平。
通过严格控制环境,弗朗茨扩散池可让您分离药物递送系统的性能,将制剂的化学性质与患者的复杂性分开。
总结表:
| 过程阶段 | 生理组成部分 | 弗朗茨池机制 |
|---|---|---|
| 药物释放 | 皮肤表面环境 | 供体室 |
| 皮肤渗透 | 角质层屏障 | 分离的皮肤/膜 |
| 吸收 | 全身血流 | 受体室 |
| 循环 | 动态血液清除 | 磁力搅拌(汇聚条件) |
| 体温 | 人体温度 | 37°C 恒温水浴 |
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参考文献
- Reham Mokhtar Aman, Irhan Ibrahim Abu Hashim. In vitro–in vivo assessments of apocynin-hybrid nanoparticle-based gel as an effective nanophytomedicine for treatment of rheumatoid arthritis. DOI: 10.1007/s13346-023-01360-5
本文还参考了以下技术资料 Enokon 知识库 .