技术干货！PAMAM的粒径、表面电荷和疏水性对其透皮性能的影响

皮肤的最外层，即由多层脂质层组成的角质层，作为抵御外源分子的屏障，对分子量大于500g/mol的分子和1-辛醇/PBS分配系数（logP）小于1或大于3的分子具有良好的阻隔作用。

因此，研究者们研究了各种各样能促进皮肤渗透的分子和材料，其中化学渗透促进剂(CPES)被广泛应用于提高多种治疗分子和麻醉药的皮肤通透性，但促进渗透作用常伴有皮肤刺激性和毒性。

相比之下，聚合物基渗透促进剂通常不会引起皮肤刺激，但它们的大尺寸往往会阻止其深入皮肤层，限制功效。

树状大分子是具有树状分支结构合成的球形大分子，它们的尺寸控制良好(3−10 nm)，易于功能化，具有高水溶性、良好的化学结构和生物相容性，使得这些纳米材料具有广阔的生物医学应用前景。

PAMAM树枝状大分子因其多价性而优于线性聚合物，可通过合成控制其表面官能团。Hong等人已报道PAMAM树状大分子是有效的皮肤渗透促进剂，并发表了树状大分子与脂质双层或细胞膜之间生物相互作用的一系列研究。

研究表明，带正电荷的PAMAM树状大分子可诱导纳米空穴形成（在非细胞毒浓度范围内），而中性或负电荷的PAMAM树状大分子则不会。因此，正电荷树状大分子对脂质层的渗透有另一种机制，可用于皮肤渗透。

G2-PAMAM的结构式。

表面修饰树枝状大分子的代表性结构：(A)胺-，(B)羧基-和(C)乙酰端树枝状大分子。

Hong等人继续进行了一项系统研究，采用Franz扩散池和共聚焦显微镜观察树状大分子与全层猪皮的相互作用，更好地阐明树状大分子如何与皮肤层相互作用。

研究发现，较小的PAMAM树状大分子(G2)比较大的(G4)更有效穿透皮肤层。另外还发现，G2-PAMAM树状大分子，表面修饰或乙酰化或羧化表现出更多的皮肤渗透，并有可能通过细胞外途径扩散。

相反，氨基端基树状大分子增强了细胞内化和皮肤滞留，但减少了皮肤渗透。此外，油酸与G2树状大分子的结合增加了它们的1-辛醇/PBS分配系数，增加了皮肤的吸收和滞留。

树状大分子的大小、表面电荷和疏水性直接决定了树状大分子在皮肤层间的转运途径和效率，为工程PAMAM树状大分子作为潜在的透皮传递载体提供了设计依据。

研究结果表明，通过调整树状大分子−模型药物共轭物的化学计量，可以有效地控制药物的分配系数，从而很好地预测材料的透皮性能。经荷电基团表面修饰和logP值调整后，G2-PAMAM树状大分子可通过与药物分子结合、靶向分子和成像探针，进一步修饰成为多功能、程序化的纳米载体，通过透皮途径实现可控给药。

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文献来源：

Yang Yang, Suhair Sunoqrot, Chelsea Stowell, Jing li Ji, Chan-Woo Lee, Jin Woong Kim, Seema A. Khan, and Seungpyo Hong*. Biomacromolecules 2012, 13, 2154−2162.