名為角質層的高牆
經皮給藥是指讓藥物穿過皮膚進入血流以產生全身作用。障礙在於角質層——由嵌於脂質中的扁平死細胞構成的最外層,常被比作以油性灰漿砌成的磚牆。它厚度僅約十分之一毫米,卻是全身各處藥物進入的最大單一屏障。演化造出它,是為了阻止水分流失、阻擋化學物進入;配方師必須設法智取它。
由於灰漿是脂性的,最易穿過的藥物是小分子且中等親脂性的——log P大致介於1與3之間、分子量約低於500。它們還必須強效,因為皮膚只放進涓滴之量。尼古丁、芬太尼、雌二醇與東莨菪鹼都符合此特徵,這也正是它們成為最早一批貼片藥物的原因。
菲克定律設定速度上限
藥物藉被動擴散穿過,其速率服從[[ficks-first-law|菲克第一定律]]:通量正比於跨皮膚的濃度差、接觸面積,以及藥物溶入皮膚並在其中移動的難易程度。一個巧妙的推論是:若貼片把其表面的藥物濃度維持得大致恆定,通量也就大致恆定——從而帶來近乎零級的平穩釋藥,這正是貼片在全天候給藥中如此有用的原因。
Fick's first law for transdermal flux
J = (D · K · ΔC) / h
J = flux per unit area (amount crossing per cm² per hour)
D = diffusion coefficient of drug in stratum corneum
K = partition coefficient (skin vs. vehicle)
ΔC = concentration difference across the membrane
h = thickness of the barrier
Worked estimate (round numbers):
D = 1e-7 cm²/h (slow — the barrier is dense)
K = 2 (drug prefers skin lipid 2:1)
ΔC = 10 mg/cm³ (saturated reservoir at the surface)
h = 0.002 cm (20 µm stratum corneum)
J = (1e-7 × 2 × 10) / 0.002
= 2e-6 / 0.002
= 1e-3 mg/cm²/h = 1 µg/cm²/h
To deliver 0.5 mg/h (a typical patch target):
area = 0.5 mg/h ÷ 1 µg/cm²/h = 500 cm² → too big!
Fix: add a permeation enhancer to raise D (and K), or pick
a more potent drug needing less per hour. Doubling D·K to
4 µg/cm²/h shrinks the patch to a wearable ~125 cm².貼片的兩種構造
貼片主要有兩種設計。[[reservoir-system|儲庫型]]貼片把藥物以液體或凝膠形式存於一層控速膜之後:由膜而非皮膚決定釋藥速率,因而可以非常精確。[[matrix-system|骨架型]]貼片把藥物溶於一層黏膠聚合物中;它更薄、更簡單、更難被濫用,但隨骨架漸空,釋藥速率會漂移。出於這些實用理由,如今多數貼片採用骨架型或藥物-黏膠型設計。