纳米透皮技术助力植物活性成分效果在产业深度开发

摘要

源自植物的活性成分，如细辛、藏红花、黄酮、多酚、生物碱、甾醇及挥发油等，因其具有扩张小血管、抗氧化、抗炎、抗菌、镇痛以及调节免疫等多重生理效应，已广泛在医药、化妆品及功能食品等领域使用。因许多植物活性成分的分子量大、理化性质不稳定、水和脂类兼溶性差等因素，使其透过皮肤能力差、被人体药效靶部位吸收差，不能发挥应有的生理效应，导致很多植物活性成分没有得到商业市场应用。自上世纪80年代，纳米技术在透皮递送领域的应用引起了广泛关注。近年来，将植物活性成分进行细胞破壁处理、纳米包覆、亲水性包覆等，显著提高其稳定性和溶解性，还借助载体的粒径优势和表面特性，增强其与皮肤表面的接触面积和渗透能力，从而有效突破皮肤角质层屏障，实现深层输送，使得植物活性成分在药效靶部位发挥多重生理功能。本文为助力我国中药产业持续健康发展，介绍纳米包覆技术与植物活性成分相结合和在大健康产品深度应用价值及未来发展趋势。

一、透皮吸收的障碍与基础机制

多数植物活性成分分子量偏大、强极性、稳定性差等特征，这使得植物活性成分很难透过皮肤，难以发挥药效了。了解皮肤的屏障功能和透皮机制，是优化给药透皮系统设计、提升植物利用度的关键。

（一）皮肤屏障的生理结构基础

皮肤由表皮、真皮和皮下组织三层构成，其中表皮层的最外层——角质层，是透皮吸收的关键。角质层厚度约为10–20微米，由“砖墙式”结构构成：角质细胞（角蛋白砖块）嵌入脂质基质（胆固醇、神经酰胺和游离脂肪酸混合物）中，该结构对水溶性物质及大分子量物质都产生极强的阻滞效果，致使多数水溶性物质好的天然植物成分难以在没外力介入的条件下可有效透过角质层。

（二）植物活性成分透皮吸收的痛点

植物活性成分物理化学性质缺少透皮特征。诸如，许多植物活性成分如黄酮类化合物具有多个酚羟基基团，极性大、亲水性强，难以穿透以脂质为主的角质层；虽挥发性精油类物质如香精等具较强的亲脂性，但易氧化、挥发快，这就减少了活性成分深层输送的数量，其数量不足也难发挥植物活性成分的生理效果。通过纳米技术，筛选和制备具有透皮递送的特征的植物活性成分，比如改造了植物活性成分的物理化学特性，使其既能溶水又能溶脂肪，这就能透过皮肤的角质细胞中脂质基质了，再经皮下组织输送到相应的靶组织，就能发挥其相应的生理功能。通常纳米技术改变植物活性成分特征具有透皮能力的内容：分子量小于500 Da、LogP值介于1–3之间、熔点不高、在水和脂质介质中均具有一定溶解性。

LogP值是描述既能溶水，又能溶油或脂肪的概念。举例酒精、甲醛等都是既能溶水，又能溶于油，这些物质透过皮肤是极为容易的。再例如氯离子亲油好，铵离子亲水好；这样氯与铵形成的氯化铵在水混合后，氯离子与油脂发生作用，使得油脂分解成更小的颗粒，变成胶体，同时，铵离子发生与水分子的作用，使得油脂与水形成乳状液体，极大地提高了油脂的泌湿性，这就使得一些植物活性成分经氯离子和铵离子改性后可透过皮肤的角质细胞中脂质基质了，具备了透皮效果。

（三）传统透皮技术存在的局限性

传统透皮剂型多以促渗剂、超声、电穿孔、微针等物理或化学手段，可实现部分植物活性成分透皮和被靶组织吸收。但这些方法存在一定安全隐患，比如促渗剂多以酒精为主，酒精可以渗透至细胞内使蛋白凝固变性，导致破坏皮肤皮脂，使得细胞膜损伤等；酒精还能导致皮下白细胞聚集而过敏，使皮肤的适应性和舒适性变差等。还有，一些传统乳膏、凝胶或贴片等载体的控释能力有限，活性成分在皮肤中的滞留时间短，难以维持或达到持续有效的治疗浓度。

（四）透皮途径的多样性与靶向可能

目前研究已证实，植物活性成分经纳米技术形成透皮主要有三条途径：① 经角质层细胞间隙通道，适合亲脂性物质；② 经角质细胞通道，适合小分子亲水性成分，但容易受限；③ 皮肤表面积约有5–10%由附属器官构成，通过毛囊、汗腺等附属器官通道进入真皮而进入皮下组织。

综上所述，植物活性成分的理化性质与皮肤屏障之间存在着天然屏障，这限制了其经皮递送。而纳米技术可调控植物活性成分粒径、表面电荷、亲脂/亲水性等因素，解决了更多的植物活性成分能透皮和在皮下的靶组织（即药物作用的组织）吸收，这就提供了植物活性成分开发市场的全新思路与策略。

二、实现纳米透皮的关键技术路径和****技术创新突破吸收壁垒

纳米透皮技术是近年发展极快的透皮递送手段，通过将植物活性成分被纳米化或负载于纳米结构中（即纳米包封），改变其LogP值，提高在皮肤表面扩散力、渗透效率和靶组织亲和性。该技术不仅突破了传统透皮体系对活性成分理化性质的限制，还可实现控释、靶向及保护不稳定分子的目的，为植物成分的外用递送提供了多种可能路径。其关键技术实现路径主要有三个要素**：**

（一）是载体构建

实现方式为纳米脂质体、纳米乳和聚合物纳米粒等载体包裹活性成分（直径30-80nm），改变其LogP值，作用效果可将比表面积提升6-8倍，透皮速率提高3-5倍。

（二）是靶向递送

实现方式为超分子包裹体微囊技术结合细胞膜融合机制，可将活性成分在靶点滞留时间延长至常规制剂的4-6小时，避免小分子容易挥发或被消化的作用，可使其成分不断聚集而产生其持续的药理作用。

（三）是协同促渗

实现方式为微针阵列（直径≤500μm）物理破障，如氮酮/薄荷油改变脂质排列，作用效果可将透皮吸收率提升超10倍，紫杉醇等难溶成分生物利用度突破80%，增加了植物活性成分的效果。

纳米透皮技术在植物活性成分的深度开发中展现出显著效能，这需要突破传统吸收限制、提升成分稳定性及靶向性，才能成为产业升级的核心驱动力。其路径有三：

（一）技术创新突破吸收壁垒

1. ‌纳米包覆技术‌：通过细胞破壁处理、亲水改性等工艺，解决了植物活性成分（黄酮、多酚等）分子量大、水溶性差的难题，使其渗透率提升至15分钟内透皮吸收。典型案例包括中药纳米包覆助剂在男性健康领域的高效应用。

2. ‌超分子促渗体系‌：如超导协同促渗技术，构建人工运输通道，直接将活性成分输送至真皮层，吸收效率提升超50%。

3. ‌仿生载体技术‌：by-Nano™仿生促渗体系利用生物相容性纳米颗粒作为递送载体，实现活性成分的多靶点控释与深层渗透。

（二）功效释放与稳定性提升

1. ‌增强生物利用度‌：纳米载体的粒径优势（通常小于100nm）和表面修饰技术，显著提高植物活性成分在皮下靶部位的浓度及停留时间。例如，植物细胞纳米囊泡量产技术通过稳定包覆，使活性成分功效释放周期延长3倍以上。

2. ‌保护活性分子‌：纳米镀膜技术可隔绝光氧降解，保障挥发油、生物碱等易失活成分的稳定性。

（三）精准靶向与安全性优化

1. ‌靶向递送‌：小分子透皮技术结合智能控释机制，可精准作用于皮肤深层或特定细胞群，减少成分损耗。

2. ‌降低副作用‌：通过减少无效成分残留（如传统配方中90%的抗皱成分因渗透不足成为负担），避免植物无效果的成分作为异物刺激引发的皮肤老化风险。

三、纳米透皮技术在植物成分递送中的典型应用

列举纳米透皮技术在植物活性成分应用实例，展示其在透皮系统的技术应用。

（一）在成人大健康领域典型应用

纳米透皮技术能够提高植物溶解度、皮肤通透性、延长活性成分在皮肤中的滞留时间。举例自嘉兴市南湖区长纳纳米研究院、嘉兴大学、江西京禾大健康产业有限公司、钥之乐(东莞)生物科技有限公司的联合研究团队，将纳米透皮技术与植物活性成分进行融合创新应用在成人健康成果，具有明显效果。其工艺是通过对多种中药植物细胞破壁纳微化处理、配方粉剂预处理、超临界提取与传统蒸馏复合萃取、进行纳米生物缓释包覆和亲水包覆处理、成型阶段以及制剂阶段等一系列步骤制备而成，制备过程中添加聚乙二醇、壳聚糖、环糊精、卵磷脂等辅助纳米生物包覆材料成分，并对各成分用量及添加顺序进行精确控制，使得植物活性成分的纳米透皮递送中展现出显著优势，具体表现为：① 改变植物活性成分LogP值和皮肤通透性，使得活性成分具备透皮能力；② 超分子包裹体微囊技术结合细胞膜融合机制，控释活性成分在皮肤中的滞留时间，将活性成分在皮下靶组织滞留时间延长；③ 保护活性成分结构不被破坏，保留原有成分效果；④ 皮肤粘膜无破损。

该技术在不同成人健康产品中典型应用实现的效果：①通过对细辛、藏红花、黑玛卡、淫羊藿等植物活性成分进行纳米包覆、纳米透皮技术处理后，形成植物活性成分中药纳米包覆，改变LogP值，，可实现充分透皮，大量植物活性成分达到效应靶组织，发挥了药理效应诸如增加皮下血流量，形成有效肌肉充盈效果；比未纳米包覆植物活性透皮吸收速率提升5倍，植物活性成分利用度达到82.5%；②通过对丁香、花椒、淫羊藿、五倍子、紫霄花等植物活性成分进行共同纳米包覆，减少了活性成分的挥发和易氧化，增加了植物活性成分的延时效果，提升其利用度达到81%，强化了生理效应。③通过对花椒、五倍子、当归、淫羊藿、薄荷等植物活性成分纳米包覆、纳米透皮技术处理后，使得皮下腺体较多分泌，比未纳米包覆植物活性透皮吸收速率提升4倍，植物活性成分利用度达到83.5%。

（二）在医疗健康敷料领域典型应用

有研究者通过构建纳米乳系统将其包埋于油滴核心，并辅以表面活性剂稳定分散，从而显著提高了其亲脂性和皮肤渗透力，该动物皮肤穿透实验表明，与传统提取液相比，石榴多酚纳米乳在数小时内即可穿透角质层并进入真皮层，达到更深层次的生物作用位点，可用于抗氧化型护肤品或医用敷料的开发。

也有报道柚皮素作为柑橘类黄酮的重要代表，具有良好的抗炎、镇痛和自由基清除能力，但其水溶性极差，导致透皮吸收率偏低。采用PLGA聚合物构建的纳米粒载体系统有效提高了其水中分散性，并能缓慢释放活性成分。经小鼠炎症模型验证，该纳米制剂在相同剂量条件下较自由形式柚皮素表现出更强的抑炎效果，同时皮肤组织的活性蓄积残留量更高，验证了纳米化在透皮活性转化过程中的正向效果。

四、纳米透皮的技术优势及未来发展趋势

纳米透皮技术在植物活性成分递送中的应用，具有比传统透皮技术更具技术优势表现，其技术优势主要表现在四个方面：①精准性。具体表现靶向递送至病变细胞，实现“细胞级修复”，如在痛风贴片、肿瘤局部治疗应用。② 安全性。具体表现避免口服首过效应和注射创伤，如在痛风贴片、肿瘤局部治疗应用。③高效性。具体表现透皮吸收速率提升3-10倍，生物利用度突破80%，如外用助勃剂、延时剂、高潮液、医美、疫苗；④便捷性。具体表现为贴片/乳霜剂型实现无痛给药，操作后皮肤恢复时间＜20分钟，具体应用如家庭慢病管理、功效护肤。

随着植物活性研究的深入与精准递送理念的日益成熟，纳米透皮技术在植物活性成分开发中的应用前景愈发广阔。这一技术不仅有效延伸和扩展了植物成分的使用，也逐步成为连接基础研究与产品转化的关键桥梁。未来其发展趋势如下：

（一）智能化与响应型纳米系统的发展

传统纳米载体将以更多聚焦于“环境响应型”纳米系统的开发为主，如对pH、温度、蛋白酶浓度、电刺激等生理条件产生动态响应的控释结构。这类智能系统有望实现时空可控的药物释放，提高治疗精准性，减少副作用，特别适合应对皮肤屏障动态变化或疾病状态调节的复杂需求。

（二）多功能复合载体与协同机制探索

随着植物活性成分以靶向传送会对疗效提出更高要求，未来将逐步涌现具有抗氧化、抗炎、修复、血管扩张和刺激腺体分泌和促渗等多重功能的复合型纳米平台，更好满足复杂应用场景。例如将植物提取物与银纳米粒、氧化锌纳米粒协同包覆，可赋予植物成分双重生物活性与抑菌能力，拓展其在慢性皮肤病、伤口愈合等领域的应用范围，促进了植物成分的大量市场化开发与应用。

（三）原料绿色化与生产规模化趋势。

推动纳米材料向可降解、可再生的天然高分子如壳聚糖、明胶、阿拉伯胶等材料转化，是实现由绿色原料型向制剂发展。同时，为满足植物成分的商业化推广与市场法规要求，纳米技术将进一步向简化工艺、批量化生产、成本控制等工业化条件靠拢，这对植物纳米配方工艺学提出了更高标准。

五、结语

本文通过对植物活性成分透皮障碍机制的介绍，阐述了纳米技术对植物成分的递送机制、被包覆的载体类型和典型纳米透皮的应用案例以发展前景，提供了具有理论深度与应用指导意义的参考框架，继续加强跨学科融合，推动了植物应用市场逐渐向纳米技术规范化、智能化、绿色化发展，共同助力植物资源的深度开发的持续创新。