透皮给药生物样品分析挑战

前言
皮肤作为人体最大器官，凭借其广接触面及选择性渗透特性，成为新型给药系统研发的重要靶向途径。经皮给药（TDD）融合传统医学智慧与现代制剂技术，在缓释、局部和系统给药领域展现出独特优势。

图1皮肤结构彩图

但经皮给药的生物样品分析面临众多技术挑战：
皮肤多层屏障结构（角质层-表皮-真皮）显著限制药物渗透，导致生物样本中药物浓度常处痕量级（pg/mL）；
化合物稳定性直接影响定量结果可靠性；
超低定量下限（LLOQ）使基质干扰问题尤为突出。
本文重点阐述经皮给药各种体内生物样本的定量检测策略与难点。
皮肤给药方式
经皮给药系统（transdermal drug delivery system，TDDS）：
药物经由皮肤吸收进入人体血液循环并达到有效血药浓度、实现疾病治疗或预防。因经皮给药制剂一般剂量较小，且不能完全穿透具有多层生物膜结构的皮肤，经体内吸收的量少，同时存在众多的干扰杂质，难以分离纯化，在进行生物分析检测时，需灵敏度高与选择性强的检测技术（pg/mL级）实现精准定量。

图2常用的皮肤外用制剂剂型

局部给药（topical）：
指通过皮肤作用于局部治疗的制剂（不进入全身循环）。理论上体内暴露量极低，但仍需比较受试与参比制剂在系统暴露方面的一致性，以支持其系统吸收相关的安全性评价，故同样需超低定量下限（LLOQ）技术确保检测可靠性。
生物分析的挑战
相比传统制剂，经皮给药的生物分析面临更高挑战：
a)灵敏度瓶颈
因血药浓度常达pg/mL级，需质谱、液相、前处理协同突破检测极限：
质谱优化：优选高灵敏液质系统（SCIEX6500及以上），通过提升离子化效率（温度/气流优化）及精准碎片筛选（母/子离子对）直接增强信号。
液相精调：微径色谱柱缩峰、优化梯度提升分离度、增大进样量（兼顾溶剂效应）等策略强化信号。但需警惕，流动相pH调整、色谱柱更换可能引发基质效应或残留风险；
前处理升级：固相萃取（SPE）凭借去基质干扰、目标物富集双重优势，回收率显著优于蛋白沉淀/液液萃取。结合特异性吸附填料+低温避光操作+低吸附耗材，可同步攻克磷脂去除、蛋白结合物解离等难题。
注：化合物特性（光热敏感/非特异性结合/蛋白结合等）亦可能限制灵敏度，需针对性优化，每个“顽固分子”都有专属破解之道”。
b)稳定性
药物及其代谢产物的稳定性是需要考虑的关键因素之一，需从样品采集源头构建系统化防护体系。通常导致化合物不稳定的因素可以分为两类:物理因素及结构/化学因素。
物理因素与结构：光照、温度、PH、氧化等;
化学因素与药物及其代谢产物：前药激活/代谢逆转化（如酯键水解）、代谢物二次反应（N-氧化物降解、酰基葡萄糖醛酸苷解离）和手性异构物间的相互转化。

图3稳定性常规解决方式

通过对药物分子结构的研究,从某种程度上来说可以初步对其稳定性加以判断,从而采取相应的预防措施。一般药物的不稳定不是由某个单一的因素造成的,而是由多种因素共同影响。可采用改变抗凝剂；控制温度、光源、PH范围、平衡分布时间；添加酶抑制剂、抗氧化剂、衍生化试剂等多种手段。
c)非目标峰干扰
液质分析中，非目标峰干扰主要由同质量数化合物共存（如代谢物/同分异构体）、基质成分抑制/增强离子化、流动相添加剂形成加合物，以及离子源内化学反应引发，导致定量偏差及方法特异性受损。痕量水平（pg/mL级）使得非目标峰对待测物峰的干扰问题更加突出，可使用合适的色谱柱以及前处理手段将非目标峰的干扰分开或对其的影响降到最低。
项目经验
”722”之后，科锐斯完成生物样本检测项目数量400+项，通过国家局现场核查30+次，免核查项目50+。其中皮肤给药生物样本检测项目数量80+项。已完成正式BE项目如下：