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生物人工三维全厚度皮肤模型用于评估不同去污剂对VX神经毒剂的清除效果，通过Franz扩散池测定显示RSDL和AHAK去除率分别达96.57%和99.97%，显著优于次氯酸钠和自来水。
作者：阿梅莉·施瓦布（Amelie Schwab）、迪克·施泰因里茨（Dirk Steinritz）、弗朗茨·沃雷克（Franz Worek）、尼科·阿门德（Niko Amend）
德国慕尼黑Neuherbergstrasse 11号，联邦国防军药理学与毒理学研究所
摘要：
近期使用低挥发性神经毒剂进行暗杀企图的事件表明，神经毒剂中毒仍然是一个持续的挑战。对暴露患者进行即时去污对于防止皮肤接触引发的全身性效应以及提高生存率至关重要。目前用于研究渗透率的皮肤模型主要依赖于动物或人体皮肤，而这些皮肤通常处于冷冻状态（冷冻和解冻后表皮紧密连接屏障明显受损）。因此，我们开发了一种生物人工三维人体皮肤模型，以便在活体皮肤上研究去污程序的有效性。在Franz扩散细胞中，我们通过计算五小时内VX在受体室中的渗透量（作为去污效果的替代参数），评估了不同去污液（RSDL；AHAK；2%次氯酸钠和自来水）的效果。FDA批准的反应性皮肤去污液（RSDL）和AHAK去污液（乙酰羟胺的钾盐）表现出显著的去污效果：五小时后，AHAK使VX在受体室中的渗透量减少了99.97%，RSDL减少了96.57%。相比之下，2%次氯酸钠和自来水的去污效果明显较低。AHAK还在暴露前使用进行了测试，也取得了良好的效果。总之，这些结果表明全厚度（FT）皮肤模型适用于研究各种去污溶液对高毒性神经毒剂VX的去污效果。
引言
近年来，神经毒剂被用于多次暗杀企图，例如2017年在马来西亚针对金永南（Kim Yong Nam）、2018年在英国针对谢尔盖·斯克里帕尔（Sergei Skripal）以及2020年在俄罗斯针对阿列克谢·纳瓦尔尼（Alexei Navalny）[1],[2],[3],[4],[5]。为了避免VX等低挥发性神经毒剂通过皮肤接触引发的全身性效应，快速有效的去污对于受影响者的生存至关重要[6]。
由于VX和诺维乔克（Novichok）类毒剂的高持久性和低挥发性，皮肤接触带来的风险非常大[7]。如果去污不能迅速完成，毒剂会通过被动扩散进入血液循环，并通过共价磷酰化活性位点中的丝氨酸羟基来抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）[8],[9]。结果，乙酰胆碱（ACh）在突触间隙中积累，导致毒蕈碱型和烟碱型ACh受体过度兴奋。随之会出现瞳孔缩小、呼吸障碍、过度流涎和肌肉抽搐等症状[10],[11]。在神经毒剂暴露的情况下，通常使用阿托品作为解毒剂来对抗毒蕈碱型ACh受体的影响，尽管效果有限。为此，还会使用肟类物质（如奥比多辛，obidoxime）作为AChE的复活剂与阿托品联合使用。然而，某些神经毒剂（如索曼和塔布恩）对阿托品-肟疗法反应不佳，因此无法成功复活AChE。此外，目前尚无FDA批准的针对烟碱型ACh受体影响的特异性解毒剂[5]。
由于治疗选择有限，即时有效的去污对于减少毒剂进入血液循环至关重要。普通服装和军装对潜在有毒化学物质的防护作用非常有限[12]。然而，这种防护是暂时的，因为神经毒剂能够轻易穿透衣物和皮肤。Wester等人指出，皮肤的状态可能对毒剂的渗透具有重要影响；当衣物被汗水浸湿时，VX的渗透率可能会增加[12]。现有的去污方法包括物理去除污染物（如简单脱衣[15],[16]），以及其他方法如溶解或乳化、化学改性或失活、吸附等[6]。我们使用Franz扩散细胞模型研究了现有许可的去污剂对商用全厚度皮肤的有效性[23]。Schwab等人之前的研究在同一Franz细胞模型中使用了五种去污剂（RSDL、AHAK、2%和10%次氯酸钠以及自来水）与VX进行了对比。为了评估去污效果，必须量化穿透皮肤的VX含量。本研究选择了之前建立的分光光度法AChE测定方法，因其成本效益高且样品准备时间短[30]。这种光度法基于著名的Ellman测定原理，可以定量VX[30],[31],[32],[33]。
总之，Franz扩散细胞与生物人工三维人体皮肤模型以及Ellman测定法的结合，为验证去污效果提供了一个可靠的模型。该模型能够模拟与人体皮肤相似的生理条件。
材料
二钠氢磷酸盐二水合物、二钾氢磷酸盐和12%次氯酸钠购自德国卡尔斯鲁厄（Carl Roth）；L-谷胱甘肽还原剂、乙酰硫代胆碱碘化物、5,5'-二硫代（2-硝基苯甲酸）和DMSO（二甲基亚砜）购自美国圣路易斯（Sigma-Aldrich）；乙酰羟胺购自德国达姆施塔特（Merck）；反应性皮肤去污液（RSDL）购自美国盖瑟斯堡（Emergent BioSolutions Inc.）
结果
在Franz扩散细胞装置中，研究了五种不同产品（RSDL、AHAK、2%和10%次氯酸钠以及自来水）的去污效果。所有实验中，均通过不同的去污方案在300分钟内监测了VX的浓度变化。
讨论
本研究使用具有类似生理条件和与天然人体皮肤相似可重复性的三维全厚度皮肤模型，评估了去污液对VX的有效性。
VX的定量基于著名的Ellman测定方法[30],[33],[45]。该方法能够直接、灵敏且经济高效地检测AChE活性，从而计算VX的浓度。
作者贡献声明
尼科·阿门德（Niko Amend）：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学设计。
迪克·施泰因里茨（Dirk Steinritz）：撰写、审稿与编辑、方法学设计、概念构思。
弗朗茨·沃雷克（Franz Worek）：撰写、审稿与编辑、方法学设计、概念构思。
阿梅莉·施瓦布（Amelie Schwab）：撰写初稿、数据可视化、软件使用、资源协调、实验实施、数据分析、概念构思
利益冲突声明
作者声明他们与本文所述工作无关任何个人关系或财务利益
