博文

JoX：微纳颗粒经皮渗透——双面效应揭秘

已有 297 次阅读 2026-3-12 22:58 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

研究背景

皮肤是人体最大的器官，也是抵御外界化学与生物因子的关键屏障，其多层结构中以角质层为主要“守门人”。传统观点认为，较大颗粒难以穿透皮肤，而小分子是否通过则与理化性质密切相关。近年来，纳米尺度颗粒被证实不仅可能穿透皮肤，还可作为载体将活性分子 (如造影剂或药物) 递送至皮肤内部，为纳米医学与经皮给药带来新思路。与此同时，微塑料与纳米塑料作为新兴污染物，其环境浓度被报道在近年显著上升；即便其“原发毒性”仍存在争议，但其可能通过皮肤输运有害分子、产生“继发毒性”的风险引发关注。本文旨在对比讨论“纳米载体经皮递送”与“微/纳塑料皮肤吸收”两类研究，梳理颗粒尺寸、形貌与表面化学如何共同影响经皮穿透效率。

研究过程与结果

该文章提出一种比较视角：一方面总结纳米颗粒用于经皮递送时如何与皮肤相互作用，另一方面汇集微塑料与纳米塑料作为污染物与皮肤接触后的吸收证据，并将二者放在同一套影响因素框架下讨论。经皮吸收并非单一路径，毛囊与汗腺等皮肤附属器可提供相对宽的通道；同时也存在穿过角质层、跨表皮以及细胞间脂质通路等过程，不同材料可能并行利用多种路径，其选择与效率受理化性质影响显著。

微信图片_2026-03-12_225023_475.jpg

图1. (a) 微塑料和纳米塑料的示意图及其作为新兴污染物和纳米颗粒生物医药中的作用；(b) 作为药物传递系统或 (c) 抗菌剂的应用。

在药物递送部分，列举了脂质与聚合物等纳米载体的研究进展。例如，在一项研究中，壳聚糖包覆的脂质体用于递送吲哚菁绿，脂质体粒径约150–200 nm；与游离吲哚菁绿或未包覆脂质体相比，壳聚糖包覆可提高皮肤渗透，可能与其对皮肤的黏附增强有关。另一类常见载体为聚乳酸-羟基乙酸共聚物相关体系，不同粒径与表面修饰对毛囊摄取、角质层通透及在皮肤不同区域分布的影响，并强调外加条件 (如离子导入) 可增强纳米颗粒穿透。

微信图片_2026-03-12_225030_803.jpg

图2. (a) PAM/PDA/XL-MSN水凝胶对猪皮肤的拉伸粘附性测试示意图及照片。 (b) PAM/PDA/XL-MSN中R6G (红点) 通过猪皮肤组织的内部化过程示意图及其在0–24小时范围内的荧光显微镜成像。

在污染物部分，皮肤接触通常被视为微/纳污染物内化的次要途径，但纳米颗粒穿透已被证实，尤其在角质层受损时更应重视。研究显示，荧光标记的聚苯乙烯纳米颗粒 (100 nm与500 nm) 可在角质形成细胞与成纤维细胞中观察到累积，且100 nm的进入更明显；在去除角质层的离体皮肤模型中，颗粒穿透显著增加。进一步的3D皮肤模型研究提示，尺寸≤2 µm的聚苯乙烯碎片可在模型中表现出穿透；同时，颗粒表面官能团也会改变其与角质层脂质模型膜的相互作用，功能化聚苯乙烯纳米颗粒与膜的静电作用与氢键作用可能降低膜稳定性，其中氨基 (-NH2) 功能化体系表现出更显著影响。

微信图片_2026-03-12_225033_974.jpg

图3. 500 nm 纳米颗粒在角质形成细胞 (a) 和成纤维细胞 (b) 中的积累；100 nm 纳米颗粒在角质形成细胞 (c) 和成纤维细胞 (d) 中的积累。

微信图片_2026-03-12_225036_840.jpg

图4. (a) 使用场发射扫描电子显微镜对聚苯乙烯碎片的形态学表征；(b) 聚苯乙烯碎片的尺寸分布；(c) 聚苯乙烯碎片在哺乳动物皮肤内摄取路径的示意图。

研究总结

文章的核心价值在于：将“可控的经皮递送”与“非预期的污染物穿透”放入同一套机制框架下审视，从而强调两者在物理化学层面并非割裂。皮肤对纳米颗粒与微粒的低通透性本身具有双重意义：对污染暴露而言是保护优势，但对经皮给药又构成效率瓶颈。因此，无论是设计用于诊疗的纳米载体，还是评估环境中微/纳塑料的健康风险，都需要以皮肤屏障 (尤其角质层) 为核心对象，系统考虑颗粒的尺寸、形貌与表面化学。许多研究更倾向于报告“小颗粒更易进入皮肤 (如通过细胞或毛囊)”，而较大颗粒更可能停留在细胞表面或外层结构；同时，表面功能化往往增强与生物膜/皮肤成分的相互作用，从而影响穿透与细胞效应。

值得注意的是，微塑料与纳米塑料在人体中的实际毒性仍存在讨论空间，但除“原发毒性”之外，其作为载体输运环境或材料生产过程中的分子污染物、从而形成“继发毒性”的可能性不容忽视。基于此，文章提出未来研究需要在两条路径上并行推进：一是调控皮肤对微/纳颗粒的通透性 (医疗场景可适度增强，污染暴露则应尽量降低)，二是在纳米载体开发过程中将功效评估与毒理分析同步进行，并关注外部因素 (如皮肤损伤、摩擦、能量/物理促进技术) 对颗粒内化的放大效应。总体而言，文章呼吁跨学科整合纳米医学与生态毒理学的证据体系，以更准确地理解颗粒—皮肤相互作用，并为经皮递送设计与污染风险管理提供共同的科学基础。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2039-4713/15/1/6