双标记纳米经皮给药可视化示踪系统的构建及其透皮机制研究

Nano-drug delivery system used to increase the percutaneous permeability of small molecular hydrophilic drug has became new research hot spot. Researchers have proposed many effective methods on the mechanism of the transdermal drug delivery. Although having made some extent progress, it was still in the stage of preliminary study. There is no comprehensive experiment method to clarify the transdermal mechanism of nano-drug delivery system on cells and the overall level clearly. Therefore, the further study about the mechanisms of absorption, uptake and efflux of nano-drug delivery system are very meaningful to interpret the behavior of nano drug delivery system in vivo. This investigation will be based on the design concept of “a co-culture cell model, a double fluorescence labeling technique and real-time visualization of monitoring”, and focused on the key link of “the transport processes of whole nano drug delivery system in a co-culture cell model”. The aim is to develop a non-invasive, real-time and sensitive fluorescent tracer analysis method combining with skin pharmacology and pharmacoanalysis. In this study, the interaction between nano-drug delivery system and cell surface will be analyzed, the pathway of endocytosis and efflux of nano-drug delivery system in cell and the dynamic characteristics of the trans-epithelial cell transport will be also investigated, respectively. Moreover, the dynamic diffusion behavior of nanoparticles drug delivery system in of skin through real-time monitoring method should be visualized. In all, comprehensive and in-depth discussion of nano-drug delivery system in cell and the overall transport mechanism will be investigated, providing a new way to study the mechanism of nano-drug delivery system used in transdermal drug delivery.

纳米载药系统用于增加小分子水溶性药物的经皮通透性已成为新的研究热点，研究者们也提出许多对药物经皮给药透过机制行之有效的研究方法。尽管在一定程度上取得了一些进展，但尚处于初步研究阶段，还没有全面的实验方法能在细胞及整体水平上清楚阐述纳米经皮给药系统的透皮机制。在前期研究基础上，本项目基于“双标记+双细胞+可视化”的设计理念，着眼于“纳米经皮给药系统在细胞及整体水平上的透皮转运行为实时监测”这一关键环节，拟构建一种双标记纳米经皮给药可视化示踪系统，通过双细胞共培养模型研究其透皮机制；将皮肤药理学与药物分析学结合，建立一种非侵入式、实时、灵敏的荧光示踪分析方法，在细胞及整体水平上综合分析纳米载药系统与细胞膜的相互作用、药物转运及外排途径，实时监测纳米载药系统在皮肤细胞共培养模型中的动态扩散行为，全面深入地探讨纳米载药系统经皮给药的透过机制，为研究纳米载药系统经皮给药促渗机制提供一种新方法。

【项目背景】.纳米载药系统是当今临床治疗最具先进性的给药形式之一，近年来已被逐步用于经皮给药。纳米载药系统是如何通过皮肤各种细胞屏障进入循环系统或病灶组织，在体内发挥作用的？其次，纳米载药系统是以整体形式被细胞摄取或直接跨越细胞间屏障，还是进入体内后释放药物分子经细胞转运的？针对上述问题，本课题设计了一种双标记纳米经皮给药可视化示踪系统，建立一种非侵入式、实时、灵敏的细胞及在体水平荧光示踪分析方法以全面深入探讨其促渗机制。.【项目研究内容】.本项目通过建立一种双标记的纳米经皮给药可视化示踪系统，并建立共培养细胞模型研究荧光纳米载药系统材料对细胞表面作用及动力学行为分析，通过纳米载药系统离体皮肤渗透及皮下给药的方式来观察纳米粒子在各组织中的分布情况。.【重要结果】.该纳米载药系统可通过改变细胞表面膜电位、Ca2+-ATP酶活性及Ca2+浓度以影响上皮细胞膜结构从而促进药物的经皮吸收，免疫荧光检测说明P-gp 分布于HDMEC内皮细胞细胞质与细胞核中，且加了纳米载药系统组的蛋白表达降低，减少药物外排，增加药物的经皮吸收。动物离体及在体皮肤吸收实验证明该纳米载药系统良好的促进药物经皮的作用。.【关键数据】.细胞实验证实该纳米载药系统可通过升高表面膜电位及胞内Ca2+浓度，降低Ca2+-ATP酶活性以增加药物的经皮吸收；.动物实验证实该纳米载药系统可通过与角质细胞作用以打开药物经皮吸收的通道，大大增加药物的经皮吸收.分子生物学实验证实该纳米载药系统还可通过下调P-gp的表达以减少药物的外排，协同增加药物的经皮吸收.【科学意义】.将皮肤药理学与药物分析学结合，建立一种非侵入式、实时、灵敏的荧光示踪分析方法，在细胞及整体水平上综合分析纳米载药系统与细胞膜的相互作用，同时实时监测纳米载药系统在皮肤细胞共培养模型中的动态扩散行为，这为研究纳米载药系统经皮给药促渗机制提供一种新方法。