經皮給藥系統（transdermal drug delivery system，TDDS）又稱經皮治療系統（transdermal therapeutic system，TTS），是指藥物經皮膚吸收進入體循環，從而達到全身或局部治療作用，實現疾病預防和治療的新型給藥途徑。經皮給藥系統是繼口服、注射后的第三大給藥系統，常用于評定藥物通過皮膚吸收的情況。
根據治療需要，藥物可穿透至真皮層甚至進入血液循環，以發揮局部或全身治療效果。而化妝品作為皮膚外用制劑，不需要通過皮膚進入到體循環，其功效的發揮要求有足量的有效成分到達并保持在皮膚和淺表組織中。因此，研究化妝品中有效成分在皮膚靶部位的吸收和分布，對功效原料的研發具有重要指導意義。
圖1 化妝品的透皮吸收
透皮吸收實驗方法可分為兩類：體內（in vivo）吸收方法和體外（in vitro）吸收方法。體內實驗方法已得到廣泛應用并趨于成熟，用于測定受試物通過皮膚進入體內的滲透率。它使用多數毒理實驗常用的實驗動物，這些實驗動物具有完好的生理和代謝系統，經過合理修改還可以使用其他種屬的實驗動物以滿足不同實驗需求，但需要使用活體動物，且放射性標記受試物及確定早期皮膚吸收特征比較困難。
體外吸收試驗方法可用于測定受試物進入和通過離體皮膚進入液體池的過程：使用無活性皮膚只能進行擴散研究，而新鮮有代謝能力的離體皮膚可同時進行擴散和代謝研究。這種實驗方法可用于篩選和比較不同制劑的受試物進入和穿透皮膚的能力，也能為化學物的人體透皮吸收提供評估模型。
目前，透皮吸收和分布在藥物研究方面比較多，在化妝品領域的應用和發展也日漸成熟。體外法有離體皮膚Franz擴散池模型法、人工膜滲透測定技術（PAMPA）以及磷脂囊泡的滲透測定技術等。在體法有膠帶粘貼法、微透析法和激光掃描共聚焦顯微鏡等。
影響透皮吸收的因素
化妝品透皮吸收途徑主要有角質層、毛囊、皮脂腺和汗管口。
圖2 經皮吸收途徑
角質層是主要的吸收途徑，經角質層滲透的途徑有細胞間途徑和跨細胞途徑兩種：（1）細胞間途徑：化學物質繞過角質細胞，通過角質細胞間連續分布的細胞間質透入皮下；（2）跨細胞途徑：化學物質直接穿過角質細胞和細胞間質，在水相和脂相中交替擴散。
皮膚附屬器（毛囊、皮脂腺和汗管口）與整個皮膚表面積相比僅占1%以下，部分大分子物質及離子型物質難以通過富含類脂的角質層，經由這些途徑進入皮膚。一般認為脂溶性、非極性物質易通過細胞間隙的脂質雙分子層擴散，而水溶性和極性物質易通過角質細胞擴散。
不同的年齡、性別、物種、遺傳差異、環境因素、生活方式和皮膚健康狀態都會導致角質層厚度的變化，從而影響透皮吸收。此外，藥物或化妝品的分子量、物理狀態、電離水平、溶解性、濃度、劑型、pH值以及皮膚暴露時間，都直接影響著吸收程度。
促進透皮吸收的方法
- 化學滲透增強劑：某些化合物能夠暫時改變皮膚屏障結構，增加化妝品的透皮吸收。常見化學滲透增強劑包括：脂溶性增強劑（如油酸、異丙酸等）、表面活性劑（如十二烷基硫酸鈉、聚山梨醇酯等）、溶劑（如丙二醇、乙醇等）。
- 物理方法：
電滲透（離子導入法）：利用電流打開皮膚細胞間緊密連接，促進化妝品分子通過皮膚。
圖3 電滲透（離子導入法）示意圖
超聲波（聲波滲透）：利用超聲波能量暫時擾動皮膚屏障，增加化妝品的透皮吸收。
微針技術：使用極細的微針來物理穿透角質層，形成微通道，促進成分吸收。
電穿孔法：通過短時間的高電壓電脈沖暫時改變細胞膜或生物膜的通透性，從而使大分子物質如藥物、DNA等能夠穿過細胞膜進入細胞內部。
3.納米技術：利用納米尺度的載體（如脂質體、固體脂質納米粒、納米乳劑等）包裹活性成分，使其更容易地穿透皮膚屏障。提高成分的穩定性和皮膚滲透能力，減少刺激性。
圖4 納米技術促進透皮吸收
4.配方優化：通過優化藥物配方中的pH值、粘度、濃度等因素，以適應皮膚的特性，從而增加藥物的透皮吸收。使用乳化劑和穩定劑來提高配方的穩定性和皮膚接受度。
5.使用天然促透劑：如某些植物提取物和精油，含有可以增強皮膚吸收的化合物。
通過這些方法，可以顯著提高化妝品中活性成分的透皮吸收，從而增強產品的有效性和用戶使用體驗。不過，使用這些技術時也需要考慮到成分的安全性和皮膚敏感性，以確保產品既有效又安全。
透皮吸收的原理
化妝品透皮吸收的理論主要有：擴散理論、滲透壓理論、水合理論、相似相溶理論和結構變化理論。
圖5 透皮吸收理論的內容及應用
不同劑型的透皮吸收程度不同，其吸收順序：油/水型>水/油型>油型>動物油>羊毛脂>植物油>烴類基質。當其組成與皮膚越相似，吸收順序就越靠前。其中，油/水型比水/油型更易吸收，是因為基質中的水分使角質層的水合力增加，這又用到了前面的水合理論。
透皮吸收的檢測方法及應用
透皮吸收在化妝品領域的應用和發展日漸成熟。保濕、美白、延緩衰老等化妝品功效成分的開發與應用，需要建立在透皮吸收的基礎上。目前，常用的透皮吸收評價方法可大致分為體外法和體內法。體外法有離體皮膚Franz擴散池模型法、人工膜滲透測定技術（PAMPA）等。在體法有膠帶粘貼法、微透析法和激光共聚焦顯微鏡等。
圖6 透皮吸收的檢測方法
1.Franz擴散池法
Franz擴散池法基于Fick's第一擴散定律，即物質由高濃度區域向低濃度區域擴散的原理，廣泛應用于體外透皮吸收測試，可采用人工皮脂膜、乳豬皮或小鼠皮等動物皮膚作為實驗材料。乳豬皮作為載體，將其固定在供給室和接收室之間，藥物處于供體室并通過半透膜向受體室的低濃度介質擴散。通過測定一定時間后受體室中的藥物濃度，可計算出藥物的擴散百分率、累積滲透量、透皮系數以及回收率，從而評估藥物的透皮吸收效率。
圖7 垂直式Franz擴散池示意圖
2.人工膜滲透測定技術（PAMPA）
PAMPA是一種用于評估藥物透膜能力的體外實驗方法。該方法通過使用人工合成的膜來模擬生物膜的屏障功能，主要用于快速篩選藥物分子的透膜性。在PAMPA法中，通常使用含有磷脂組成的人工膜，該膜被夾在兩個相鄰的溶液室之間，模擬如腸道、皮膚中藥物的被動擴散過程，化妝品透皮吸收中應用較少。
圖8 PAMPA模型結構示意圖
3.膠帶粘貼法（Tape Stripping Method）
膠帶粘貼法利用粘性膠帶逐層去除皮膚表面的角質層細胞，是一種用于評估透皮吸收和表皮層藥物含量的體表研究技術，主要用于測定藥物或化妝品成分在皮膚表層的積累情況。每次粘貼和剝離膠帶都會帶走一部分角質層細胞，通過分析這些細胞上殘留的藥物或化學物質的量，評估該物質的皮膚滲透和積累情況。該法操作簡單，成本低廉，可同時研究同一志愿者的多個取樣點，但不適用于測定揮發性和快速穿透性的化學物質，不能提供藥物在更深層皮膚如真皮層的分布信息。
4.共聚焦拉曼光譜技術（Confocal Raman Spectroscopy）
共聚焦拉曼光譜（Confocal Raman Spectroscopy，CRS）是一種非侵入性的光學技術，利用拉曼散射原理分析物質的化學組成和結構。在透皮吸收研究中，共聚焦拉曼光譜可以在無需破壞樣本的情況下，對皮膚內部結構和化學物質分布進行動態跟蹤，確定化妝品、藥物分子在皮膚各層（如角質層、表皮和真皮）中的分布和濃度。該法能夠精確到皮膚的微觀結構層面，且無需對樣本染色或使用標記物，可直接觀察自然狀態下的樣本。
透皮吸收主要用來檢測功效成分或有害成分的透皮吸收速率、滲透量等，為產品的開發和改進提供依據。化妝品成分透皮吸收的研究不僅關系到產品效果，更涉及到用戶健康和安全。因此，這類研究對化妝品的開發和市場推廣是不可或缺的。
保濕成分如透明質酸和甘油等，其主要作用是幫助皮膚保持水分，從而減少皺紋和提升皮膚整體健康。通過研究這些成分的透皮吸收情況，可以確定它們是否有效到達皮膚角質層。而抗老化產品通常含有如視黃醇（維生素A）、抗氧化劑（如維生素C、E）等成分，這些成分需要滲透到皮膚較深層，才能有效刺激膠原蛋白的生成和修復受損細胞。防曬霜中的紫外線過濾劑（如二氧化鈦和氧化鋅）要在皮膚表面形成保護層，阻擋或吸收紫外線，而不是被皮膚吸收。研究這些成分的透皮吸收以確保它們不會進入體循環，從而避免潛在的系統性副作用。
在各種透皮理論的基礎上，選擇合適的配方并制定有效的促滲方案，通過相應檢測技術評估化妝品功效成分的透皮吸收，進而開發出具有理論支持和實驗數據驗證的產品。
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