一种研究经皮给药溶剂渗透的方法与流程

本发明属于经皮给药研究
技术领域：
，特别是定量地分析和测量经皮给药溶剂渗透领域，涉及一种研究经皮给药溶剂渗透的方法。
背景技术：
：人体吸收药物主要依赖于三种途径，即消化道，粘膜和皮肤。其中新型的给药技术：经皮给药是最近的研究热点。由目前的研究现状可知，药物的经皮肤渗透过程中，最大的阻力来自皮肤的角质层。因此找到一种有效的研究方法，通过科学严谨的研究手段来研究经皮给药时药物在皮肤角质层的扩散是十分重要的。目前常用的研究方法主要有两种：第一种，运用相似于人体皮肤角质层的动物的皮肤来代替，通过不同溶剂的使用，然后通过相关仪器，例如：corneometer和skicon来分析溶剂的渗透，这种方法虽然操作起来相对于直接在人体皮肤上运用溶剂分析要安全和简单，但是运用动物的皮肤代替终究只是建立一种相似性，跟溶剂具体作用在人体皮肤还是会存在差异，另外，测量仪器的具体设计也是针对人体皮肤角质层的研究，所以的得出的数据给相关的后续分析判断带来误差的可能；第二种研究的方法是将溶剂直接作用于人体的皮肤，然后通过上述提到的相关仪器，来分析溶剂的渗透，这种方法虽然因为直接在人体上运用溶剂来进行分析，减少了可能产生的误差，但是溶剂直接作用于人体，会存在不安全性，和对皮肤可能存在的伤害性，另外，目前运用的比较普遍的测量仪器，例如：corneometer和skicon，对人体皮肤角质层水分的分析比较准确，但是对含有不同介电常数的各种溶剂来说，还是存在一定误差，而且只能提供测量数据，没有溶剂在不同时间渗透情况的图片。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种研究经皮给药溶剂渗透的方法，该方法首先采用目前医学上普遍运用的最近似于人体皮肤角质层的薄膜来进行溶剂渗透的实验，这种医用薄膜较之一般动物皮肤的相似度更高一些，而且相对于直接将溶剂作用于人体，在安全性和无创伤性方面存在明显优势，虽然跟真实的人体皮肤比会存在一定误差，但是本发明测量工具选取的是基于电容的fingerprintsensor，相比于目前普遍使用的corneometer和skicon，fingerprintsensor不仅对人体皮肤角质层水分含量的分析十分准确，而且对含有不同介电常数的各种溶剂也十分灵敏，相对上述提到的两种仪器，准确性大大提高，同时，fingerprint sensor不仅可以提供准确的数据，而且还可以提供溶剂在不同时间渗透情况的图片，也给此项研究提供了很直观的科学依据，同时，本发明还将灰度共生矩阵算法运用于采集到的不同溶剂渗透的不同时间的图片，找到了判断溶剂渗透速度快慢的方法。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种研究经皮给药溶剂渗透的方法，该方法包括以下步骤：s1：利用结构和功能类似于人体皮肤角质层的薄膜代替人体皮肤；s2：将该薄膜固定在fingerprintsensor的表面，运用基于电容的fingerprintsensor来采集不同溶剂在不同渗透时间的图片；s3：对采集到的图像进行预处理；s4：对经过预处理后的不同溶剂渗透的不同时间的图片，运用灰度共生矩阵算法，计算图像的能量，对比度，熵和相关性特征参数的变化；s5：建立灰度共生矩阵的特征参数与溶剂渗透速度的关系。进一步，在步骤s3中，采用直方图均衡化来对用fingerprintsensor采集到的人体不同水分含量情况下的皮肤图像进行灰度增强，进而改善图像的对比度和清晰度。进一步，在步骤s2中，将结构和功能类似于人体皮肤角质层的薄膜固定在fingerprintsensor的表面，然后将一个空心套子固定在薄膜上方，放置套子的目的是使溶剂不会流走，并且可以让不同的溶剂在等量的情况下进行分析。本发明的有益效果在于：本发明运用基于电容的fingerprintsensor来采集不同溶剂在不同渗透时间的图片，这种方法简单快捷，具有无创性，十分安全，不仅能够提供准确的数据，而且还可以提供溶剂在不同时间渗透情况的图片，也给此项研究提供了很直观的科学依据，同时，本发明还将灰度共生矩阵算法运用于采集到的不同溶剂渗透的不同时间的图片，通过计算图像的能量，对比度，熵和相关性等特征参数的变化，建立了灰度共生矩阵的特征参数与溶剂渗透速度的关系，对不同溶剂的渗透研究给出了很好的技术参考，对经皮给药研究领域也提供了很强的技术支持。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：图1为本发明所述方法的流程示意图；图2为实施例中四种不同溶剂在六个不同时刻的渗透图；图3为实施例中四种不同溶剂在六个不同时刻用灰度共生矩阵提取的四个特征向量曲线图:(a)能量、(b)熵、(c)对比度、(d)相关性。具体实施方式下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。图1为本发明所述方法的流程示意图，如图所示，本发明提供的方法具体包括以下步骤：s1：利用结构和功能类似于人体皮肤角质层的薄膜代替人体皮肤；s2：将该薄膜固定在fingerprintsensor的表面，运用基于电容的fingerprintsensor来采集不同溶剂在不同渗透时间的图片；s3：采用直方图均衡化来对用fingerprintsensor采集到的人体不同水分含量情况下的皮肤图像进行灰度增强；s4：对经过预处理后的不同溶剂渗透的不同时间的图片，运用灰度共生矩阵算法，计算图像的能量，对比度，熵和相关性特征参数的变化；s5：建立灰度共生矩阵的特征参数与溶剂渗透速度的关系。下面通过具体实施例对本发明的方法进行详细描述。本发明使用fingerprintsensor来采集数据和图片。fingerprintsensor具备256×300个像素矩阵，每个像素的每空间分辨率为50微米。它的总共测量范围区域是12.8×15微米。每一个像素本质上都是一个电容感应器。电容传感器主要生成一个皮肤表面的电容图像，在每一幅图像中，每一个像素都可以由0-255的8位灰度值表示，对于所有的测量来说它的测量持续时间都被限制在5s，相比于目前普遍使用的corneometer和skicon，fingerprintsensor不仅对人体皮肤角质层水分含量的分析十分准确，而且对含有不同介电常数的各种溶剂也十分灵敏，相对上述提到的两种仪器，准确性大大提高，同时，fingerprintsensor不仅可以提供准确的数据，而且还可以提供溶剂在不同时间渗透情况的图片，也给此项研究提供了很直观的科学依据。在本实施例中，本发明将四种最常用的溶剂作为测试，即pg，water，heptanol和ethanol，它们分别含有四种不同的介电常数，如下表所示：表1四种溶剂介电常数solventdielectricconstantwater80ethanol24.55hoptannol11.75pg32.1测试的具体过程为，首先将一片结构和功能类似于人体皮肤角质层的薄膜固定在 fingerprintsensor的表面，然后将一个六边形的空心套子固定在薄膜上方，放置套子的目的是使溶剂不会流走，并且可以让四种不同的溶剂在等量的情况下进行分析，在用溶剂将套子充满之后，测量开始，测量的时间持续1000s，每种溶剂都使用相同的方法进行测量，最终的结果选取了80s，200s，400s，600s，800s，1000s这六个可以反映渗透情况的典型的时间段进行分析，并且使用fingerprintsenor采集到相应时间点的电容灰度图像，如图2所示，这些图片清晰地反映了不同溶剂在不同时间的渗透情况。图片处理：本发明首先采用直方图均衡化来对用fingerprintsensor采集到的电容灰度图像进行灰度增强，进而改善它的对比度和清晰度。直方图均衡化作为一种基本的对比度调整的方法，在现在的研究中经常被用到。一般利用这种方法来增加对应图像的局部对比度，特别是在图像内有用数据的对比度非常接近的情况下。通过此种形式，在直方图上亮度就有了非常好的分布。通过这种方法实现了在不影响整体的对比度的前提下对局部的对比度进行增强，通过对亮度进行调节便可以达到同样的目的。直方图均衡化处理的核心内容为把原始图像的灰度直方图从相对聚集的某处灰度区间替换为在全部灰度范围下的均匀分布。其具体的实施方法便是对图像采取非线性拉伸的方式，从而将其像素值再次分配，像素的具体数量不会随着灰度变化而变化。直方图均衡化的提出为将给定目标的直方图变成均匀化分布的图像提供了可能。然后，利用灰度共生矩阵算法处理图片。图3为四种不同溶剂在六个不同时刻用灰度共生矩阵对其提取到的四个特征向量的曲线图，四个特征向量分别为：能量，熵，对比度和相关性。从图3中可以看出heptanol和pg的能量特征值曲线随时间的变化趋势呈缓慢下降的状态，同时可以看到这两种溶剂随时间的变化渗透的速度十分缓慢，因此可以将能量与溶剂的渗透速度建立联系，这一假设在另外两种溶剂water和etohanol的变化趋势上也得到了同样的验证。可以很清楚的看到water和eholanol的渗透十分地迅速，在实验开始的最初阶段即200s的时刻就开始渗透，在之后的过程中，渗透趋于稳定状态。同时，可以看到，这两种溶剂对应的能量特征值曲线在大约200s的时刻有着很明显的下降，然后随着时间的变化曲线趋于平稳，同样可以通过观察得到另外两个特征值熵和相关性，同样可以建立特征值和溶剂渗透快慢的联系，而对比度的结果不是很理想。综上所述，本发明首先采用目前医学上普遍运用的最近似于人体皮肤角质层的薄膜来进行溶剂渗透的实验，在安全性和无创伤性方面存在明显优势，运用基于电容的fingerprintsensor来采集不同溶剂在不同渗透时间的图片，这种方法简单快捷，具有无创性，十分安全， 不仅能够提供准确的数据，而且还可以提供溶剂在不同时间渗透情况的图片，也给此项研究提供了很直观的科学依据，同时，本发明还将灰度共生矩阵算法运用于采集到的不同溶剂渗透的不同时间的图片，通过计算图像的能量，对比度，熵和相关性等特征参数的变化，建立了灰度共生矩阵的特征参数与溶剂渗透速度的关系，对不同溶剂的渗透研究给出了很好的技术参考，对经皮给药研究领域也提供了很强的技术支持。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12