角质层是皮肤对于外界物质的一道有效屏障[1],它的存在极大限制了经皮给药制剂的开发和应用。中药挥发油类促透剂的发展为经皮给药制剂的有效发挥提供了一种简便、高效、安全的方法。作为应用广泛的中药挥发油类促透剂,薄荷醇的促透作用、促透机理及其临床应用,都受到国内外学者的广泛关注。由于促透及发挥促透作用机制的复杂性以及经典实验方法的局限性,薄荷醇的促透机理尚为模糊。本课题以薄荷醇为研究对象,选择常与之在经皮给药制剂中相配伍且应用广泛的蛇床子素为被促透药物,结合经典实验方法以及计算机模拟技术,在宏观、介观、微观三个层面上,对薄荷醇的促透作用及其机理进行多尺度研究。一方面,为薄荷醇作为经皮吸收促进剂的合理应用提供指导,另一方面,为中药挥发油类促透剂机理的研究提供一种可靠、简便、有效的多尺度方法。基于以上研究背景及研究目的,本文主要开展以下三个方面的研究:(一)薄荷醇促透作用的经典实验研究采用经典体外透皮实验的方法,观察不同浓度薄荷醇与皮肤角质层的相互作用以及不同浓度薄荷醇对蛇床子素的促透作用,并借助透射电子显微镜对实验后的皮肤进行观察。结果表明,任何实验浓度的薄荷醇对蛇床子素都有一定的促透作用,这种促透作用存在最佳浓度(copt),即1.5%。薄荷醇的浓度低于copt时,薄荷醇引起原整齐排布的层状角质层变得松散、褶皱,而当浓度高于copt时,薄荷醇完全破坏角质层的层状结构,使其发生断层、剥落,甚至出现单层空泡状的特殊结构。本章在宏观尺度上,通过经典体外透皮实验明晰薄荷醇的促透作用,并结合透射电子显微镜初探薄荷醇的促透机理,为后续关于薄荷醇促透机理的深入研究奠定基础。(二)薄荷醇促透机理的介观模拟研究采用基于martini力场的介观模拟技术,在浓度、温度层面对薄荷醇与角质层脂质双分子层模型的相互作用进行观察,继而考察不同浓度的薄荷醇对蛇床子素的促透作用。结果表明,薄荷醇很容易进入角质层,并对脂质分子疏水尾链有较好的亲和力。模拟浓度低于10%的薄荷醇造成角质层流动性增大;模拟浓度15%的薄荷醇诱导角质层形成瞬时水孔和逆胶束结构;模拟浓度20%以上的薄荷醇会完全破坏角质层结构。蛇床子素自身无法进入角质层,薄荷醇的加入对其有不同程度的促透作用。低浓度(<2%)薄荷醇主要通过增大蛇床子素向角质层内的扩散促进其透膜;较高浓度(3%、5%)薄荷醇主要通过增大蛇床子素向角质层内的分配能力来促透蛇床子素;过高浓度的薄荷醇(>10%)诱导角质层形成整齐的菱形膜结构,反而不利于蛇床子素透膜。本章研究在介观尺度上,借助介观模拟方法,解释了宏观层面实验中发现的现象,明晰薄荷醇的促透机理。(三)薄荷醇促透机理的分子模拟研究采用分子模拟的方法,基于gromos54a7力场,对不同浓度薄荷醇与脂质分子间的相互作用进行考察。结果表明,薄荷醇主要通过两种两种方式增大角质层的流动性:①与脂质分子头基形成连续的氢键,破坏原来脂质分子间紧密的氢键网络,从而扰乱脂质分子紧密、有序的排布,降低其屏障功能;②与脂质分子中胆固醇分子的最突出的亲和力,有效地增大胆固醇分子对膜流动性的贡献。而高浓度薄荷醇与脂质分子间的上述相互作用能力均减弱,更趋向于通药物分子相互作用,从而达到不同程度的促透效果。本章研究在微观尺度上,进一步解释了宏观、介观层面上得到的结论,明晰薄荷醇分子层面的促透机理。综上所述,本课题从宏观、介观、微观三个尺度探究薄荷醇经皮促透作用及其机理,各尺度所得结论相互验证、层层深入,研究结果可靠。一方面,明晰了薄荷醇作为经皮吸收促进剂作用机理,为其临床合理应用提供指导;另一方面,为中药挥发油类促透剂机理的研究提供一种可靠、简便、有效的多尺度方法。