อิทธิพลของโซโนโฟเรซิสและสารเคมีเพิ่มการซึมผ่านต่อการซึมผ่านผิวหนังของตัวพาไขมันขนาดนาโนที่บรรจุโซเดียมฟลูออเรสซีน

Abstract

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลของโซโนโฟเรซิสและสารเคมีเพิ่มการซึมผ่านต่อการซึมผ่านผิวหนังของสารที่ชอบน้ำที่บรรจุในตัวพาไขมันขนาดนาโน ซึ่งเตรียมตัวพาไขมันขนาดนาโน 3 รูปแบบ คือ ลิโพโซม นีโอโซม และอนุภาคนาโนชนิดไขมันแข็ง (เอสแอลเอ็น) เพื่อกักเก็บโซเดียมฟลูออเรสซีน (NaFI) โดยประเมินผลของ PEG2000-DSPE และเทอร์พีน (ดี-ลิโมนีน) ในตัวพาไขมันขนาดนาโนต่อสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ สัณฐานวิทยา และความเหลวของผนังอนุภาคลิโพโซม สำหรับอิทธิพลของการใช้โซโนโฟเรซิสร่วมกับสูตรตำรับตัวพาไขมันขนาดนาโนต่อการนำส่ง NaFI ผ่านผิวหนังนั้นจะประเมินการซึมผ่านผิวหนังและการสะสมของยาในผิวหนังแบบภายนอกร่างกายโดยใช้ฟรานซ์ดิฟฟิวชันเซลล์ในการศึกษาผ่านหนังลูกหมู ศึกษากลไกการซึมผ่านที่น่าจะเป็นไปได้โดยการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน (ซีแอลเอสเอ็ม) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (เอสอีเอ็ม) เทคนิคการปิดกั้นรูขุมขนแบบจำเพาะ ฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (เอฟทีไออาร์) และดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอริมิเตอร์ (ดีเอสซี) สูตรตำรับตัวพาขนาดนาโนทั้งหมดแสดงขนาดอนุภาคเล็กในระดับนาโนเมตร (ระหว่าง 31 ถึง 202 นาโนเมตร) ทรงกลม และประจุที่ผิวเป็นลบ (-9 ถึง -35 มิลลิโวลต์) โดย NaFI ถูกกักเก็บในตำรับเอสแอลเอ็นสูงกว่าตำรับนีโอโซมและตำรับลิโพโซม ตามลำดับ สูตรตำรับเพ็กลิโพโซม จะมีขนาดอนุภาคเล็กกว่า และมีความสามารถในการกักเก็บและการบรรจุยาสูงกว่าลิโพโซมอย่างมีนัยสำคัญ การเติมดี-ลิโมนีนในสูตรตำรับมีผลต่อการลดขนาดอนุภาคของตัวพาขนาดนาโน และเพิ่มความสามารถในการกักเก็บ NaFI ในสูตรตำรับ ความเหลวของผนังอนุภาคของตัวพาที่เติมดี-ลิโมนีนมีค่าสูงกว่าสูตรตำรับที่ไม่เติมดี-ลิโมนีน สำหรับอิทธิพลของการใช้โซโนโฟเรซิสร่วมกับสูตรตำรับตัวพาขนาดนาโน พบว่า โซโนโฟเรซิสมีผลต่อการเพิ่มอัตราการซึมผ่านผิวหนังของ NaFI ในรูปแบบสารละลายอย่างมีนัยสำคัญ (เพิ่มขึ้น 51.1 เท่า) แต่มีผลลดอัตราการซึมผ่านผิวหนังของ NaFI ในเกือบทุกสูตรตำรับตัวพาไขมันขนาดนาโน ถึงแม้ว่าเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีน จะมีค่าการซึมผ่านของ NaFI เข้าสู่และผ่านผิวหนังสูงที่สุด (เพิ่มขึ้น 92.8 เท่า) อย่างไรก็ตามการซึมผ่านของ NaFI ของการใช้โซโนโฟเรซิสร่วมกับเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีน พบว่า อัตราการซึมผ่านผิวหนังมีค่าน้อยกว่า NaFI ในรูปสารละลาย และ NaFI ในตำรับเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีนที่ไม่ให้โซโนโฟเรซิสตามลำดับ นอกจากนี้การใช้โซโนโฟเรซิสยังส่งผลลดปริมาณของ NaFI ในชั้นสตราตัมคอร์เนียมของทุกสูตรตำรับ โดยยืนยันผลจากภาพถ่ายที่ได้จากเครื่องซีแอลเอสเอ็ม พบความเข้มของสารเรืองแสงสีเขียวของ NaFI และสีแดงของโรดามีน-พีอีที่ติดอยู่กับเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีนในชั้นผิวหนัง โดยเฉพาะบริเวณรูขุมขน ซึ่งบอกเป็นนัยว่าอนุภาคที่มีความเหลวสูงอย่างเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีนสามารถนำส่ง NaFI เข้าไปในผิวหนังโดยผ่านทางรูขุมขน ในขณะที่การใช้โซโนโฟเรซิสจะไปลดการกระจายของทั้ง NaFI และตัวพาเข้าสู่ผิวหนัง ภาพถ่ายจากเครื่องเอสอีเอ็มของผิวหนังด้านบนที่ได้รับโซโนโฟเรซิสแสดงการยกตัวขึ้นของเซลล์คอร์นีโอไซต์ ส่วนภาพถ่ายผิวหนังด้านบนที่ได้รับตัวพาร่วมกับโซโนโฟเรซิสแสดงการยกตัวของเซลล์คอร์นีโอไซต์เพียงเล็กน้อย เทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยเอฟทีไออาร์และดีเอสซีแสดงให้เห็นถึงกลไกการเพิ่มการซึมผ่านของเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีนต่อการดัดแปลงตัวกั้นของชั้นสตราตัมคอร์เนียม และการเติมดี-ลิโมนีนเพิ่มการเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงโครงสร้างของไขมันได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่สเปคตรัมจากเอฟทีไออาร์ของสตราตัมคอร์เนียมที่ได้รับโซโนโฟเรซิสไม่พบผลกระทบต่อการจัดเรียงตัวของไขมันในชั้นสตราตัมคอร์เนียม ดังนั้น กลไกของเพ็กลิโพโซมที่มีดี-ลิโมนีนที่ช่วยเพิ่มการนำส่ง NaFI ผ่านผิวผนัง คือ ผ่านทางรูขุมขนและผ่านช่องว่างระหว่างเซลล์ เนื่องจากสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของอนุภาคและสารเคมีเพิ่มการซึมผ่านมีผลต่อการทำลายไขมันที่อยู่ระหว่างเซลล์ของชั้นสตราตัมคอร์เนียม เมื่อให้โซโนโฟเรซิสร่วมด้วยทั้งโครงสร้างของผิวหนังและตัวพาจะได้รับผลกระทบ โดยผิวหนังที่ให้โซโนโฟเรซิสร่วมด้วยนั้นจะเกิดการซ่อมแซมโดยตัวพาที่แตกจากโซโนโฟเรซิส จึงส่งผลลดการซึมผ่านของ NaFI ผลที่ได้จากการศึกษานี้ทำให้เข้าใจถึงกลไกการซึมผ่านผิวหนังของการใช้โซโนโฟเรซิสร่วมกับระบบตัวพาไขมันขนาดนาโนชนิดต่าง ๆ ซึ่งข้อมูลพื้นฐานเหล่านี้สามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อการพัฒนาการนำส่งสารที่ชอบน้ำผ่านผิวหนัง The aim of this study was to investigate the influence of sonophoresis (SN) and chemical penetration enhancer on skin permeation of hydrophilic compound-loaded lipid nanocarriers. Three types of lipid nanocarriers (liposomes (CL), niosomes (NI), and solid lipid nanoparticles (SLN)) were formulated for entrapped sodium fluorescein (NaFI). The effect of PEG2000-DSPE and terpene (d-limonene, LI) in nanocarriers were evaluated in term of the physicochemical properties, morphology, and membrane fluidity of liposome vesicles. For the influence of using SN with lipid nanocarrier formulations on transdermal delivery of NaFI, in vitro skin permeation and deposition studies were determined by using Franz diffusion cells through porcine skin. The possible penetration mechanism was also clarified by using confocal laser scanning microscopy (CLSM), scanning electron microscopy (SEM), selectively block hair follicle technique, fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and differential scanning calorimetry (DSC). All nanocarrier formulations showed small particle size in nanometer scale (between 31 to 202 nm), spherical shape, and negative surface charge (-9 to -35 mV). The entrapped NaFI into SLN was higher than NI and CL, respectively. Liposome formulations with PEGylation had a significantly smaller size with higher entrapment efficiency and loading efficiency than non-PEGyted liposomes. As LI was added into the formulations, the particle size of nanocarriers decreased, but the NaFI entrapment efficiency increased. The membrane fluidity of carriers with LI was higher than those without LI. For the influence of using SN and nanocarrier formulations on the skin, SN significantly increased the NaFI flux of NaFI solution (51.1-fold enhancement), but it decreased the NaFI flux of almost lipid nanocarrier formulations. Although PEGylated liposomes with d-limonene (PL-LI) had the highest NaFI penetrated into and through the skin (92.8-fold enhancement), the NaFI penetration of the combination of SN with PL-LI was lower than NaFI solution and PL-LI without SN, respectively. SN also decreased the amount of NaFI in stratum corneum of all formulations. CLSM images showed the brightest fluorescence intensity of NaFI and Rh-PE-probed PL-LI in the skin especially in hair follicles, suggesting that the high fluidity vesicles and entrapped NaFI co-transported into and through the skin. Applying SN decreased the distribution of both NaFI and nanocarriers into the skin. For SEM images of skin surface, SN treated skin exhibited the lifted up of corneocytes, which the combination of the lipid nanocarriers with SN showed small corneocytes lifting. Moreover, FTIR and DSC results revealed the greatest enhancing mechanism of PL-LI on the modifying stratum corneum barrier, indicating that LI significantly increased lipid organization change. While FTIR spectrum of stratum corneum treated with SN showed no effect on the stratum corneum lipid ordering. Therefore, PL-LI enhanced NaFI transport via transfollicular and intercellular pathway due to the physicochemical properties of these vesicles and the effect of chemical penetration enhancer on the disruption of intercellular lipid in the stratum corneum. After applying SN, both skin structure and lipid nanocarriers were affected. The sonicated skin was repaired by disrupted lipid nanocarriers, leading to decrease of NaFI permeated through skin. These results show the better understanding of the skin penetration mechanism of the combination of SN and different types of lipid nanocarrier system. The useful fundamental information can be utilized to develop the treatment condition for improving skin delivery of hydrophilic drug.