小胞状エトソームと弾性リポソームが人工膜、ヒト培養表皮およびラット皮膚におけるアシクロビルの透過プロファイルに及ぼす機序：In Vitro-Ex Vivo試験

Mechanistic of Vesicular Ethosomes and Elastic Liposomes on Permeation Profiles of Acyclovir across Artificial Membrane, Human Cultured EpiDerm, and Rat Skin: In Vitro-Ex Vivo Study.

抄録

アシクロビル（ACV）は、皮膚ヘルペス、性器ヘルペス、角膜ヘルペス、帯状疱疹、水痘を抑制する。これまでに報告されたACV製剤から、最適化されたACV担持エトソーム（ETHO2R）と弾性リポソーム（ELP3R）、およびそれぞれのカルボポールゲルの人工膜、培養ヒトEpiDerm、およびラット皮膚における透過挙動を引き続き検討した。経表皮水分損失（TEWL）、走査型電子顕微鏡（SEM）、共焦点レーザー走査型顕微鏡（CLSM）、原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、浸透挙動のメカニズム的観点を調査した。ELP3-RおよびETHO2-Rのサイズ値は、それぞれ217nmおよび128nmであり（既報に近い）、それぞれのゲルは231nmおよび252nmであった。ETHO2Rは、高い弾力性、％EE、低いベシクルサイズを示した。これらのゲルについて、人工膜、培養ヒトEpiDermおよびラット皮膚を通過する薬物の拡散速度（3時間）を調べた。ETHO2GRは、人工膜上でのACVの透過流束（78.42 µg/cm/h）、拡散係数（8.24 × 10 cm/h）および透過係数（0.67 × 10 cm/h）が最大であったのに対し、ETHO2GRでは、EpiDerm上での拡散係数（2.4 × 10 cm/h）および透過係数（0.8 × 10 cm/h）が最大であった。ETHO2R懸濁液は、透過流束（169.58 µg/cm/h）と拡散速度（0.293 mg/cm/h）が最大であったことから、培養皮膚細胞では低粘度で小胞が速やかに内包されることが示唆された。同様の観察がラット皮膚を用いて明らかにされ、ETHO2Rの透過流束（182.42μg/cm/h）、透過係数（0.3×10cm/h）および拡散速度（0.315mg/cm/h）はELP3RおよびELP3GRよりも比較的高かった。相対的に小さいサイズ（128 nm）、低粘度、エタノールを介した超変形性、高い薬物封入率（98％）、および弾性（63.2）がETHO2Rと関連しており、3つのバリアを越えて顕著な透過挙動を示した。ETHO2RのTEWL値（21.9 g/mh）は、未処理の対照（5.9 g/mh）の3.71倍であり、これはエタノールを介することで、塗布3時間後に皮膚表面脂質が最大に擾乱されたことを示している。一方、ETHO2GRで処理したラットの皮膚は、ゲルベースの水和により、TEWL値（18.6 g/mh）がETHO2Rよりわずかに低かった。SEL、CLSM、およびAFMは、ETHO2RおよびELP3Rを介したラット皮膚への浸透と、キャリアを介した可視化（皮膚-小胞相互作用）のメカニズム的視点を提供した。AFMは、SEMおよびCLSMの裏付けデータとして、処理および未処理のラット皮膚の詳細なナノスケール表面粗さトポグラフィパラメータを提供した。このように、エトソームETHO2Rとそれぞれのゲルは、皮膚ヘルペス感染とヘルペス角膜炎を制御するために、ラットの皮膚と培養ヒトEpiDermを横切ってACVの最大透過を支援した。

Acyclovir (ACV) controls cutaneous herpes, genital herpes, herpes keratitis, varicella zoster, and chickenpox. From previously reported ACV formulations, we continued to explore the permeation behavior of the optimized ACV loaded optimized ethosome (ETHO2R) and elastic liposome (ELP3R) and their respective carbopol gels across artificial membrane, cultured human EpiDerm, and rat skin. Transepidermal water loss (TEWL), scanning electron microscopy (SEM), confocal laser scanning microscopy (CLSM), and atomic force microscopy (AFM) were used to investigate the mechanistic perspective of permeation behavior. The size values of reformulated ELP3-R and ETHO2-R were observed as 217 and 128 nm, respectively (close to previous report), whereas their respective gels showed as 231 and 252 nm, respectively. ETHO2R showed high elasticity, %EE, and low vesicle size. These were investigated for the diffusion rate of the drug permeation (3 h) across the artificial membrane, cultured human EpiDerm, and rat skin. ETHO2GR showed the highest permeation flux (78.42 µg/cm/h), diffusion coefficient (8.24 × 10 cm/h), and permeation coefficient (0.67 × 10 cm/h) of ACV across synthetic membrane, whereas diffusion coefficient (2.4 × 10 cm/h) and permeation coefficient (0.8 × 10 cm/h) were maximum across EpiDerm for ETHO2GR. ETHO2R suspension showed maximized permeation flux (169.58 µg/cm/h) and diffusion rate (0.293 mg/cm/h), suggesting the rapid internalization of vesicles with cultured skin cells at low viscosity. A similar observation was revealed using rat skin, wherein the permeation flux (182.42 µg/cm/h), permeation coefficient (0.3 × 10 cm/h), and diffusion rate (0.315 mg/cm/h) of ETHO2R were relatively higher than ELP3R and ELP3GR. Relative small size (128 nm), low viscosity, ethanol-mediated ultra-deformability, high drug entrapment (98%), and elasticity (63.2) are associated with ETHO2R to provide remarkable permeation behavior across the three barriers. The value of TEWL for ETHO2R (21.9 g/mh) was 3.71 times higher than untreated control (5.9 g/mh), indicating ethanol-mediated maximized surficial skin lipid perturbation at 3 h of application, whereas the respective ETHO2GR-treated rat skin had TEWL value (18.6 g/mh) slightly lower than ETHO2R due to gel-based hydration into the skin. SEL, CLSM, and AFM provided a mechanistic perspective of ETHO2R and ELP3R-mediated permeation across rat skin and carrier-mediated visualization (skin-vesicle interaction). AFM provided detailed nanoscale surface roughness topographical parameters of treated and untreated rat skin as supportive data to SEM and CLSM. Thus, ethosomes ETHO2R and respective gel assisted maximum permeation of ACV across rat skin and cultured human EpiDerm to control cutaneous herpes infection and herpes keratitis.