首页 > 行业资讯 > 河南师范大学曹治国团队Environ. Int.：皮肤吸收特性的表征方法——有机磷酸酯的进展和前景

河南师范大学曹治国团队Environ. Int.：皮肤吸收特性的表征方法——有机磷酸酯的进展和前景

时间：2024-04-09 来源：浏览：

河南师范大学曹治国团队Environ. Int.：皮肤吸收特性的表征方法——有机磷酸酯的进展和前景

曹治国团队环境人Environmentor

环境人Environmentor

微信号 Environmentor2017

功能介绍分享环境领域内学术进展、热点资讯、招聘信息

‍‍‍‍‍‍‍ ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

点击上方蓝字关注我们

第一作者： 王喆熙

通讯作者： 曹治国，罗孝俊

通讯单位 ：

河南师范大学环境学院，黄淮水环境与污染防治教育部重点实验室

中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室、广东省环境资源利用与保护重点实验室

图片摘要

成果简介

近日，河南师范大学曹治国教授团队在环境领域知名期刊 Environment International 上发表了题为 “Methods for the characterisation of dermal uptake: Progress and perspectives for organophosphate esters” 的综述论文。本文综述了目前常见的化合物人体皮肤暴露评估模型、化合物渗透系数的表征方法以及现有的关于有机磷酸酯（ OPEs ）的渗透系数（ K _p ）的可用数据。全文帮助读者快速掌握目前人体皮肤暴露研究方面的主要方法和研究进展，并通过对比总结的方法帮助读者快速判断研究趋势。这将为未来更准确地评估人类对于 OPEs 的皮肤暴露提供参考。

引言

人体通过多种途径对 OPEs 产生暴露，包括皮肤吸收、空气吸入和口部灰尘 / 土壤摄入。目前广泛使用两种皮肤暴露评估模型： 1 ）源于固定分数吸收法的相对吸收（ RA ）模型； 2 ）基于菲克第一扩散定律发展起来的渗透系数（ PC ）模型。目前认为 PC 模型更为准确。决定 PC 模型准确度的关键参数是渗透系数（ K _p , m/h ），因此，准确测定化合物的 K _p 值对于获得更确切的化合物皮肤吸收数据至关重要。 OPEs 含有数十种物理化学性质差异很大的化学物质，而其有限可用的 K _p 数据已成为阻碍其皮肤暴露评估的主要因素。此外，不同渗透实验中使用的不同类型的皮肤模型和载体使得结果之间的差异性难以评估。因此，有必要对测定 K _p 的可用方法和影响因素以及 OPEs 的 K _p 的现有研究和数据进行总结，以便在未来对 OPEs 的皮肤吸收进行更准确的估计。基于此，本文总结了所有可用的皮肤暴露评估模型，对比研究了它们的优缺点。随后，从方法论、皮肤模型、计算方法和影响因素等各方面研究了 K _p 的测定方法。最后，总结了现有文献中 OPE 的可用 K _p 数据，并评估了实验条件的影响（图 1 ）。

图 1 ：本文中使用的框架的示意图。

图文导读

每日暴露剂量模型

图 2 ：相对吸收（ RA ）模型和渗透系数（ PC ）模型的暴露模型以及相对吸收因子（ AF ）和渗透系数的理论计算模型。

化合物通过皮肤的平均每日暴露剂量（ ADD _derm ， ng/kg BW/day ）模型可分为两类： RA 和 PC 模型（图 2 ）。 RA 模型描述了一段时间内皮肤吸收的给定化学剂量的总量。关键因子是相对吸收因子（ AF ），它通常由有限剂量的体外或体内渗透实验确定，并描述了在给定时间内皮肤可以吸收的给定化学剂量的比例。由于已经逐渐认识到 RA 模型的缺陷，并且皮肤吸收的物理范式是浓度梯度驱动的扩散，因此使用 PC 模型来评估皮肤暴露更为准确。 PC 模型优点包括： 1 ）更加符合人体皮肤对于环境污染物的实际暴露情况（无限剂量暴露情况）； 2 ）公式中使用的参数（ l _m ）更接近人体皮肤实际情况（人类皮肤表面的皮脂、汗液以及残留的各种来源的化学物质组成了人体皮肤表面膜液（ SSFL ））； 3 ）每种化学物质都有一个固定的 K _p 值。但使用该模型必须注意以下问题： 1 ）该评估模型依赖于准确获得 SSFL 中化学物质的体积浓度。然而，在皮肤清洗的一个周期内，化学物质在皮肤表面逐渐积累，因此在给定时间点采样获得的化合物的体积浓度不能准确代表整个暴露周期内的体积浓度。 2 ）获得 SSFL 中化学物质的体积浓度需要在皮肤擦拭过程中同步准确测量 SSFL 的厚度，而目前还没有方法来实现这一目标。 3 ）化合物的可用 K _p 值相对较少； K _p 的表征方法缺乏标准，导致测定结果不准确，不同研究之间缺乏可比性。综上所述，获得化合物的准确的 K _p 值是皮肤暴露评估中急需解决的关键问题。

皮肤渗透影响因素

图 3 ：化学品从载体（即水、皮肤表面膜液（ SSFL ）、气相和空气颗粒物）通过全层皮肤或特定皮肤层的渗透模型。

皮肤渗透收到多个方面的影响： 1 ）皮肤吸收机制。皮肤吸收包括三种机制：跨细胞吸收、细胞间吸收和附属器官吸收。需要注意的是，在化合物的经皮渗透实验中，需要考虑脂质和水在不同皮肤结构中的比例（影响化学物的跨细胞吸收和细胞间吸收）以及皮肤膜中毛囊的数量（影响化合物的附属器官吸收）。 2 ）化合物的物理化学性质。影响化合物渗透的理化性质包括：化合物的分子尺寸 / 重量（通常，更高的尺寸 / 重量会导致渗透性降低）、物理状态、电离状态以及结合性质。需要注意的是，挥发性化学物质的皮肤吸收情况不仅取决于渗透速率，还取决于蒸发速率。 3 ）皮肤结构。包括皮肤厚度、角质层和细胞间脂质的组成、不同皮肤层的化学特性（例如角质层（亲脂性）和活表皮（水溶性））、皮肤年龄以及毛囊数量。需要注意的是，经过短时间 -85°C 冷冻保存的皮肤不会影响其屏障功能和随后的化学物质渗透，但会影响皮肤代谢和化合物的生物转化。 4 ）化合物的载体。常见载体包括：乙醇、丙二醇、油酸、氯仿、甲醇和人工 SSFL 。需要注意的是，在渗透实验中需要考虑载体类型以避免影响皮肤状态，或者根据需求选择增加或减少载体，并且建议优先选择人工 SSFL 。 5 ）其它因素。包括温度、化合物分配系数、暴露时间和皮肤层残留等。

‘’

小结

对于皮肤暴露评估，已经存在各种表达形式的 RA 和 PC 模型，以适应各种环境基质，未来应优先使用更接近人体实际暴露条件的 PC 模型。对于该模型中的关键参数 K _p ，最普遍接受的评估方法是无限剂量条件下的体外经皮渗透实验，为此已经开发了一系列皮肤模型，以适用于特定的研究目的。此外，基于皮肤擦拭 / 脂质中化学物质的浓度进行皮肤暴露评估最为准确，常用的化合物载体（水或有机溶剂，如丙酮和乙醇）应逐渐被人工 SSFL 取代。尽管已经证明载体和温度对 K _p 的测定结果有显著影响，但这些影响的具体模式尚未完全阐明，并且有必要探索多种影响因素对 K _p 测定的协同作用。不同研究获得的 OPEs 的 K _p 数据具有高达一到两个数量级的不确定性，这表明所采用的皮肤模型和实验条件不统一，削弱了研究结果的准确性和研究之间的可比性。因此，需要进一步建立皮肤暴露评估的标准。我们的主要发现、结论和建议可以为其他半挥发性有机化合物的皮肤暴露评估提供参考。

本项目得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发项目、河南省中原人才计划、河南省高校科技创新人才支持计划的资助。

‘’

作者简介

曹治国 ，博士，河南师范大学环境学院教授，博士生导师，院长、院学位委员会主任。主要从事大气新污染物环境暴露及健康效应相关研究。先后主持国家自然科学基金优秀青年科学基金、面上项目、青年基金项目，中国博士后科学基金面上项目一等资助、中国博士后科学基金特别资助项目等国家和省部级项目 10 余项。担任河南省环境科学学会副理事长，河南省化学会常务理事，中国环境科学学会新污染物治理专委会常务委员、中国环境科学学会 POPs 专委会委员。荣获国家优青、欧盟玛丽居里学者、新乡市最美科技工作者、中原青年拔尖人才、河南省优秀青年科技专家、河南省青年科技奖、河南省高校科技创新人才、高廷耀青年博士生杰出人才奖学金、清华大学优秀博士学位论文等一系列荣誉和奖励。发表期刊论文 140 余篇，累计被引用 4500 余次， h-index 为 31 。担任 Global Environmental Science 等多个刊物的副主编、编委。

通讯邮箱：

罗孝俊： 中科院广州地化所有机地球化学国家重点实验室从事毒害性有机污染物的环境地球化学研究员。主要研究痕量毒害性有机污染物的环境生物地球化学。具体内容包括痕量有机污染物的分析方法、来源、时空分布、环境行为特别是生物富集、食物链传递与代谢。承担和参与欧盟国际合作项目、国家、省部级项目 19 项，发表论文 200 多篇，论文 SCI 他引超过 5100 次， H 指数 44 。中国环境科学学会环境化学分会委员。

第一作者： 王喆熙，博士研究生，河南师范大学环境学院

文章链接： https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108400

投稿：河南师范大学曹治国教授团队。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域 最大的学术公号 ，拥有 20W+活跃读者 。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的 “赏” ，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。