《International Journal of Pharmaceutics》：Immuno-redox modulator loaded trehalosomal hydrogel for atopic dermatitis: formulation, optimization using D-optimal mixture design, in-vitro and in-vivo evaluation
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本研究通过D-最优混合设计优化了负载鞣花酸（GA）的海藻糖脂质体（trehalosomes），并制备了含HPMC的水凝胶（Opt-THL-Hgel）。体外实验显示该水凝胶在8小时内持续释放GA，皮肤滞留量增加2.8倍。体内实验证明其能有效降低小鼠特应性皮炎的SCORAD指数，减少TNF-α和IL-6水平，同时提升SOD、GPx和GSH活性（p<0.05）。该成果为AD的长效管理提供了新策略。
Sara Sayed Hashem | Howida K. Ibrahim | Khaled Fathey EL Shaboury | Heba H. Awad | Riham A. El-Shiekh | Nihal Farid Younes
埃及开罗大学药学院药理学与工业药学系，开罗11562
摘要
由于具有强大的抗氧化和抗炎特性，没食子酸（GA）在管理特应性皮炎（AD）方面具有显著潜力；然而，其亲水性（log P 0.7）严重限制了皮肤的渗透性和局部生物利用度。为了解决这一问题，本研究采用D最优混合设计和无溶剂制备方法开发并优化了载有没食子酸的海藻糖体，以提高皮肤滞留率和治疗效果。通过数值优度函数（D = 0.835）选择了最佳配方（Opt-THL），该配方满足了预定义的约束条件。Opt-THL由磷脂、海藻糖和Pluronic F127组成，表现出72.4 ± 0.76%的包封效率、218.5 ± 0.70 nm的粒径、0.36 ± 0.001的多分散指数以及-32.2 ± 1.62 mV的ζ电位。该配方在8小时内表现出持续释放特性，释放效率（RE%）为56.81 ± 0.7%，平均溶解时间（MDT）为1.87 ± 0.09小时。将Opt-THL整合到羟丙基甲基纤维素（HPMC）水凝胶（Opt-THL-Hgel）中后，实现了双相释放模式，有效抑制了初始的快速释放，并将没食子酸的释放时间延长至24小时。体外沉积研究表明，与传统没食子酸水凝胶相比，Opt-THL-Hgel的皮肤滞留率提高了2.8倍。在二硝基氯苯诱导的AD小鼠模型中的体内评估证实，Opt-THL-Hgel作为一种强效的免疫氧化还原调节剂，显著降低了SCORAD指数和耳部厚度，同时恢复了皮肤的抗氧化防御机制（SOD、GPx、GSH），并下调了促炎细胞因子（TNF-α、IL-6）（p < 0.05）。这些发现表明，海藻糖体是局部递送没食子酸的优越平台，为AD的长期管理提供了具有临床意义的策略。
引言
特应性皮炎（AD）是一种慢性、复发的炎症性皮肤病，其特征是表皮屏障功能障碍和免疫失调之间的复杂相互作用（Berke等人，2012；Bieber，2022）。该疾病影响了全球近20%的人口，其患病率持续上升（Parekh等人，2021；Sun等人，2025）。临床上，AD表现为皮肤干燥、红斑和剧烈瘙痒，严重影响患者的生活质量（Marques等人，2023；Wang等人，2023a）。氧化应激在AD的发病机制中起着核心作用。活性氧（ROS）的过度产生会促进促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素（IL-4、IL-6）的上调，从而加剧炎症级联反应（Lee等人，2020）。这形成了一个恶性循环，炎症和氧化损伤相互加剧，进一步损害皮肤完整性（Bertino等人，2020；Xia等人，2024）。尽管皮质类固醇和免疫调节剂仍是主要的治疗方法，但长期使用这些药物常导致皮肤萎缩、类似酒渣鼻的皮疹、全身性不良反应以及患者依从性降低（Hernandez等人，2024；Try等人，2023）。因此，迫切需要更安全、更具针对性的局部疗法，既能减轻氧化应激和炎症，又能最小化全身暴露。
没食子酸（GA；3,4,5-三羟基苯甲酸）是一种天然存在的酚类化合物，存在于多种水果和蔬菜中（Fernandes和Salgado，2016；Hadidi等人，2024）。它通过中和自由基表现出强大的抗氧化活性，并通过调节关键信号通路发挥抗炎作用，包括下调白细胞介素和趋化因子（De Simoni等人，2024；Yoon等人，2013）。这些特性使没食子酸成为管理AD等氧化应激和炎症的有希望的候选药物。尽管具有这些治疗优势，但根据生物制药分类系统（BCS），没食子酸被归为III类化合物，其特征是膜渗透性低（log P ≈ 0.7）和生物半衰期短（t1/2 < 2小时）（Shukla等人，2022）。此外，它在光照、高温和碱性条件下容易降解，这影响了其稳定性，通常需要更高或更频繁的剂量才能达到有效的治疗水平（Honda等人，2019；Manosroi等人，2011）。这些物理化学限制突显了需要先进的药物递送系统来提高没食子酸的稳定性并促进其在皮肤中的局部沉积，从而增强其在治疗炎症性皮肤病方面的潜力。
基于脂质的纳米载体由于其生物相容性和与皮肤脂质的结构相似性，已被广泛用于局部药物递送（Khan等人，2023；Lok等人，2025；Sala等人，2018）。在这些系统中，传统的脂质体能够封装亲水性和疏水性物质（Mignet等人，2013）。然而，它们的临床性能常常受到囊泡不稳定、聚集以及储存期间药物过早泄漏的阻碍（Kim，2016）。此外，对于像没食子酸这样的亲水分子来说，与角质层的脂质-蛋白质矩阵的充分相互作用仍然具有挑战性。这些限制促使人们开发了结构更稳定、皮肤滞留率更高、皮肤递送效果更好的改良囊泡系统。
海藻糖是一种天然存在的非还原性二糖，是一种有前景的功能性辅料，可用于稳定囊泡（Zhang等人，2021）。它通过其成熟的水替换机制稳定磷脂双层，从而增强囊泡药物递送效果。具体来说，它与脂质头部形成氢键，在脱水和环境压力条件下保持膜结构，从而减少囊泡聚集和药物过早泄漏（Abd-Elsalam等人，2021；Lins等人，2004）。在皮肤科应用中，海藻糖还被报道可以通过在皮肤表面形成保湿保护层来减少经皮水分丢失（TEWL），这可能有助于受损皮肤（如AD患者的皮肤）的屏障功能（Greco等人，2019）。此外，其亲水性可能有助于与表皮蛋白（包括角质形成细胞相关的角蛋白）相互作用，从而增加囊泡在角质层中的滞留时间（Wang等人，2025）。此外，海藻糖还被报道可以协同稳定酚类化合物（如没食子酸），保持其化学稳定性和抗氧化活性（Jain和Roy，2009；Kopjar等人，2016）。
基于这些特性，将海藻糖和膜整合表面活性剂结合到脂质囊泡中形成的海藻糖基纳米载体（海藻糖体）是对传统脂质体系统的合理改进（Hussein等人，2024；Younis等人，2023）。在这种配方中，海藻糖有助于稳定磷脂双层，并保护封装的没食子酸免受环境和储存过程中的影响（Pereira等人，2004）。所加入的表面活性剂通过其亲水链提供空间稳定作用，减少囊泡聚集，并作为膜调节剂增强双层灵活性，使囊泡保持结构完整性并保留亲水性药物（Badran等人，2012；Bnyan等人，2018）。这些特性有望改善没食子酸在皮肤中的沉积和整体配方稳定性，从而可能提高其在治疗炎症性皮肤病（如AD）中的疗效。
尽管具有这些优势，但海藻糖体在AD中的局部递送潜力尚未得到系统研究。为了解决这一空白，本研究旨在开发载有没食子酸的海藻糖体，以克服该药物在皮肤递送方面的关键限制并提高治疗效果。配方通过D最优混合设计进行了统计优化，并进行了全面的物理和形态学表征。然后将优化后的配方整合到羟丙基甲基纤维素（HPMC）水凝胶中，以促进皮肤滞留，并通过体外性能研究进行评估。最后，在二硝基氯苯（DNCB）诱导的AD小鼠模型中评估了治疗效果，使用组织病理学检查和生物标志物分析来阐明其对氧化应激和炎症途径的调节作用。
材料
没食子酸（GA）、来自蛋黄的L-α-磷脂酰胆碱（磷脂）、Pluronic F127、以及分子量截止值为12,000–14,000的纤维素膜均从Sigma-Aldrich（美国密苏里州）购买。羟丙基甲基纤维素（HPMC 4KM）从Fischer Scientific（美国）购买。甲醇、磷酸二钠、磷酸二氢钾和丙二醇从El Nasr Pharmaceutical Company（埃及开罗）购买。
D最优混合实验设计
混合设计是响应面方法的一个专门子集，其独特实验区域在计划实验时需要仔细考虑（Habib和AbouGhaly，2016；Voinovich等人，2009）。与传统实验设计不同，它们专注于混合不能独立变化的组分，导致设计空间受到限制。混合设计特别适用于配方优化，因为响应是由组分组合决定的。
CRediT作者贡献声明
Sara Sayed Hashem：撰写 – 审稿与编辑、软件使用、资源提供、方法论制定、研究实施、数据分析、数据整理。
Howida K. Ibrahim：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源提供、方法论制定、研究实施、概念构思。
Khaled Fathey EL Shaboury：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源提供、方法论制定、研究实施、概念构思。
Heba H. Awad：撰写 – 初稿撰写、软件使用、资源提供、方法论制定、研究实施、数据分析。
Riham A. El-Shiekh：
资助
不适用。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
不适用。
伦理批准和参与同意
本研究中进行的动物实验严格遵循美国国立卫生研究院的《实验室动物护理和使用指南》以及ARRIVE指南。在实施之前，实验方案经过了开罗大学药学院研究伦理委员会的审查并获得批准（伦理批准编号：PI 3651）。
本研究不包含任何人类数据。
