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Die Methoden zur Bewertung der cPK nach der Anwendung des topischen Arzneimittels haben sich von klassischen In-vitro-Permeationstests (IVPT) Studien 1,2,3,4,5 und Tape-Stripping 6,7,8 auf zusätzliche Methoden wie Open-Flow-Mikroperfusion oder dermale Mikrodialyse 9,10,11 ausgeweitet. 12,13,14. Es gibt potenziell verschiedene lokale Orte therapeutischer Wirkung, abhängig von der interessierenden Krankheit. Daher kann es eine entsprechende Anzahl von Methoden geben, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß zu bewerten, mit der eine API an den beabsichtigten lokalen Ort der Aktion gelangt. Während jede der oben genannten Methoden ihre Vorteile hat, ist der Hauptnachteil der Mangel an cPK-Informationen im Mikromaßstab (dh die Unfähigkeit zu visualisieren, wohin die API geht und wie sie durchdringt).
Eine nichtinvasive Methodik von Interesse zur Schätzung von topischem BA und BE ist CRI, die in zwei Bildgebungsmodalitäten unterteilt werden kann: CARS und SRS-Mikroskopie. Diese kohärenten Raman-Methoden ermöglichen eine chemisch spezifische Bildgebung von Molekülen über nichtlineare Raman-Effekte. In CRI werden zwei Laserpulszüge fokussiert und innerhalb einer Probe gescannt; Der Energieunterschied zwischen den Laserfrequenzen wird so eingestellt, dass er auf Schwingungsmoden abzielt, die für die interessierenden chemischen Strukturen spezifisch sind. Da CRI-Prozesse nichtlinear sind, wird ein Signal nur am Mikroskopfokus erzeugt, was eine dreidimensionale pharmakokinetische tomographische Abbildung des Gewebes ermöglicht. Im Rahmen von cPK wurde CARS verwendet, um gewebestrukturelle Informationen zu erhalten, wie z.B. die Lage lipidreicher Hautstrukturen15. Im Gegensatz dazu wurde SRS verwendet, um die molekulare Konzentration zu quantifizieren, da sein Signal linear mit der Konzentration ist. Für Ex-vivo-Hautproben ist es vorteilhaft, CARS in der epi-Richtung16 und SRS im Getriebemodus17 durchzuführen. Daher ermöglichen dünne Gewebeproben die Erkennung und Quantifizierung von SRS-Signalen.
Als Modellgewebe bietet das nackte Mausohr mehrere Vorteile mit kleineren Nachteilen. Ein Vorteil ist, dass das Gewebe bereits ~200-300 μm dick ist und keine weitere Probenvorbereitung erfordert. Darüber hinaus werden mehrere Hautschichtungen durch axiale Fokussierung durch ein Sichtfeld (z. B. Stratum corneum, Talgdrüsen (SGs), Adipozyten und subkutanes Fett) beobachtet16,18. Dies ermöglicht eine vorläufige präklinische Abschätzung der kutanen Permeationswege und topische BA-Schätzungen, bevor zu menschlichen Hautproben übergegangen wird. Das Nacktmausmodell weist jedoch Einschränkungen auf, wie z. B. Schwierigkeiten bei der Extrapolation auf In-vivo-Szenarien aufgrund von Unterschieden in der Hautstruktur19. Während das nackte Mausohr ein ausgezeichnetes Modell ist, um vorläufige Ergebnisse zu erhalten, ist das Modell der menschlichen Haut der Goldstandard. Obwohl es verschiedene Kommentare zur Eignung und Anwendbarkeit gefrorener menschlicher Haut zur genauen Rekapitulation der In-vivo-Permeationskinetik gegeben hat 20,21,22, ist die Verwendung von gefrorener menschlicher Haut eine anerkannte Methode zur Bewertung der In-vitro-API-Permeationskinetik 23,24,25 . Dieses Protokoll visualisiert verschiedene Hautschichten in der Haut von Mäusen und Menschen und quantifiziert die API-Konzentrationen in lipidreichen und lipidarmen Strukturen.
Während CRI in zahlreichen Bereichen eingesetzt wurde, um Verbindungen in Geweben spezifisch sichtbar zu machen, gab es begrenzte Bemühungen, die cPK von topisch applizierten Arzneimitteln zu untersuchen. Um den topischen BA/BE von topischen Produkten mit CRI zu bewerten, ist es notwendig, zunächst ein standardisiertes Protokoll zu haben, um genaue Vergleiche anzustellen. Frühere Bemühungen mit CRI für die Arzneimittelabgabe an die Haut haben eine Variabilität innerhalb der Daten gezeigt. Da es sich um eine relativ neue Anwendung von CRI handelt, ist die Erstellung eines Protokolls von entscheidender Bedeutung, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten 18,26,27. Dieser Ansatz zielt nur auf eine bestimmte Wellenzahl im biologisch stillen Bereich des Raman-Spektrums ab. Die meisten APIs und inaktiven Inhaltsstoffe weisen jedoch Raman-Verschiebungen innerhalb des Fingerabdruckbereichs auf. Dies stellte bisher aufgrund des inhärenten Signals, das vom Gewebe im Fingerabdruckbereich ausgeht, vor Herausforderungen. Jüngste Fortschritte in den Bereichen Laser und Berechnung haben diese Barriere beseitigt, die auch in Kombination mit dem hier vorgestellten Ansatz genutzt werden kann28. Dieser hier vorgestellte Ansatz ermöglicht die Quantifizierung einer API, die eine Raman-Verschiebung in der stillen Region (2.000-2.300 cm-1) aufweist. Dies ist nicht auf die physiochemischen Eigenschaften des Arzneimittels beschränkt, was bei einigen zuvor erwähnten cPK-Überwachungsmethoden der Fall sein könnte29.
Das Protokoll muss die Variabilität der Hautdicke von Probe zu Probe für verschiedene Präparate reduzieren, da dicke menschliche Hautproben nach der Anwendung des Arzneimittels aufgrund der Lichtstreuung durch die dicke Probe ein minimales Signal erzeugen. Ein Ziel dieses Manuskripts ist es, eine Methodik der Gewebepräparation vorzustellen, die reproduzierbare Bildgebungsstandards gewährleistet. Darüber hinaus ist das CRI-System wie beschrieben eingerichtet, um potenzielle Fehlerquellen zu reduzieren und Signal-Rauschen zu minimieren. Dieses Papier wird jedoch nicht die Leitprinzipien und technischen Vorteile des CRI-Mikroskops diskutieren, da dies zuvorbehandelt wurde 30. Schließlich wird das umfangreiche Datenanalyseverfahren untersucht, um eine Interpretation der Ergebnisse zu ermöglichen, um den Erfolg oder Misserfolg eines Experiments zu bestimmen.