全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月

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利用 ATR-FTIR 变化探讨薄荷醇对皮肤角质层结构的影响
薛漫清，梁 庆，黄 钊，聂 昊，刘文彬，王 晖*
广东药学院，广东 广州 510006
摘 要：目的 探讨薄荷醇对皮肤角质层结构影响的作用机制。方法 大鼠皮肤角质层样本和健康志愿者皮肤给予薄荷醇后，
测定全衰减反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）在皮肤角质层的变化，以确定皮肤角质层结构是否改变。结果 在大鼠
皮肤实验中，与对照组和溶剂组相比，氮酮组大鼠角质层中的 CH2对称振动（2 854 cm−1）发生了相对位移，角蛋白 NH-C=O
振动 I 峰（1 659 cm−1）及 II 峰（1 637 cm−1）发生了位移，NH-C=O 振动 I 峰发生了裂峰；薄荷醇组大鼠角质层中 CH2非对
称振动（2 925 cm−1）、CH2对称振动（2 854 cm−1）发生相对位移。在人体皮肤试验中，与对照区和溶剂区相比，氮酮组 CH2
非对称振动（2 921.5 cm−1）和 CH2对称振动（2 852.1 cm−1）发生了 3～4 个波长位移；薄荷醇组 CH2非对称振动（2 922.7 cm−1）
和 CH2对称振动（2 853.8 cm−1）发生了 3～4 个波长位移。结论 薄荷醇可能是通过改变角质层中脂质的构象，使角质层脂
质双分子层的流动性增加、有序致密结构改变，降低皮肤屏障作用，从而使药物的透过性增加。
关键词：薄荷醇；透皮吸收；角质层结构；全衰减反射傅里叶变换红外光谱；脂质
中图分类号：R943 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2012)12 - 2474 - 04
Effect of l-menthol on skin keratoderma structure by ATR-FTIR changes
XUE Man-qing, LIANG Qing, HUANG Zhao, NIE Hao, LIU Wen-bin, WANG Hui
Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China
Key words: l-menthol; transdermal absorption; keratoderma structure; attenuated total reflection-FTIR (ATR-FTIR); lipid

薄荷醇作为一种药物透皮吸收促渗剂，效果已
被证实[1-2]，但其促进药物透皮吸收作用机制的研究
鲜见报道。本实验采用全衰减反射傅里叶变换红外
光谱（attenuated total reflection-FTIR，ATR-FTIR）
技术，通过观察大鼠皮肤样本和健康受试者皮肤给
予薄荷醇后，角质层 ATR- FTIR 光谱的变化，确定
角质层结构是否发生改变，以探究薄荷醇的促透皮
吸收的作用机制。
1 材料
1.1 药品与试剂
l-薄荷醇，质量分数 99%，上海香料厂；氮酮
（水溶性），新乡高金药业有限公司，批号 20060710；
硫化钠、AR，天津市福晨化学试剂厂；其他试剂均
为分析纯。
1.2 动物
SD 大鼠，雄性，SPF 级，体质量 180～200 g，
由广州中医药大学实验动物中心提供，合格证号
SCXK（粤）20080020。
1.3 主要仪器
Equinox55ATR-FTIR光谱仪，德国Bruker公司。
2 方法
2.1 ATR-FTIR 条件
室温 18～20 ℃，相对湿度 64%，反射棱镜
（ZnSe），入射角 45°，扫描次数 256 次，分辨率 2 cm−1。
2.2 大鼠皮肤角质层实验
2.2.1 样本采集与处理[3-4] 大鼠以硫贲妥钠麻醉，
固定，剔净背部脊椎左右两侧约 4 cm2的皮肤，仔细
剥离并剪取规定大小的皮肤，除去皮下脂肪层等残
留物，用生理盐水反复冲洗。皮肤浸在 60 ℃蒸馏水
中 30 min 后，放入 10 g/L 胰蛋白酶溶液中，于 37 ℃
恒温水浴 4 h，取出皮肤放入另外 10 g/L 胰蛋白酶溶
液中，在室温条件下放置 12 h。取出皮肤后除去真
皮层等残留物，仔细分离出表皮，用蒸馏水反复冲
洗干净，再用滤纸吸干水分，即为角质层，备用。

收稿日期：2012-02-13
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81072591）
作者简介：薛漫清，女，副主任护师，主要从事皮肤药理学研究。E-mail: xuemq08@sina.com
*通讯作者 王 晖 E-mail: gdwanghui2006@126.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 12 期 2012 年 12 月

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2.2.2 分组与给药 将制备好的角质层放入 4 个有
盖小瓶中，分别作为对照组（空瓶）、乙醇-生理盐
水（3∶2）溶剂组、2%薄荷醇组[5]、2%氮酮组[6]，
其中 2%薄荷醇和 2%氮酮均用乙醇-生理盐水（3∶
2）配制。向小瓶中加入相应测试物溶液 10 mL，在
37 ℃处理 24 h 后，用蒸馏水将角质层表面的测试
物冲洗干净，滤纸吸干，真空干燥。用 ATR-FTIR
对干燥后的角质层进行扫描。
2.3 人体试验[4, 7]
健康志愿者，26 岁，男性，无皮肤病史。在
实验前 48 h 内手臂皮肤测试部位未用过任何化妆
品及外用药物。试验前，用药部位用蒸馏水冲洗干
净，轻轻擦干，酒精棉球擦拭并自然晾干。两手的
前臂共划分为 4 个区域（每个区域大小约 3 cm×3
cm），分别作为对照区、乙醇-生理盐水（3∶2）溶
剂处理区、2%氮酮溶液处理区、2%薄荷醇溶液处
理区。在 4 个区域分别放置直径为 3 cm 的圆形滤
纸，分别滴加相应测试物溶液，使滤纸完全润湿，
滤纸上放一层蜡纸，再用无菌敷贴膜密封。8 h 后
用药棉将被处理部位彻底擦拭干净，再用酒精棉球
轻擦 2 遍，让皮肤在室温下自然恢复 1 h 后进行
ATR-FTIR 测定。
3 结果
3.1 对大鼠皮肤角质层的影响
对照组大鼠皮肤角质层中的脂质吸收峰 OH 振
动为 3 276 cm−1，C＝O 振动为 1 744 cm−1，CH2 非
对称振动为 2 922 cm−1，CH2对称振动为2 851 cm−1，
角蛋白 NH-C＝O 振动 I 峰为 1 642 cm−1，NH-C＝O
振动 II 峰为 1 547 cm−1。溶剂组皮肤角质层中的脂
质吸收峰 OH 振动为 3 301 cm−1，与对照组相比该
峰位向高峰位移动，表明可能发生水合作用，其余
吸收峰与对照组相比均未发生明显位移。氮酮组皮
肤角质层中的脂质 CH2对称振动（2 854 cm−1），与
对照组及溶剂组相比发生了相对位移，表明脂质的
构象发生改变；而角蛋白 NH-C＝O 振动 I 峰（1 659
cm−1）及 NH-C＝O 振动 II 峰（1 637 cm−1）与对照
组和溶剂组相比发生了位移，且 NH-C＝O 振动 I
峰发生了裂峰，表明角蛋白的构象也发生了改变。
薄荷醇组皮肤角质层中的脂质的CH2非对称振动为
2 925 cm−1，CH2 对称振动为 2 854 cm−1，与对照组
及溶剂组相比发生了相对位移；而角蛋白 NH-C＝O
振动 I 峰及 NH-C＝O 振动 II 峰未发生位移，表明
薄荷醇可能对脂质的结构或构象产生了作用而对角
蛋白并无影响。结果见图 1。

箭头所指：溶剂组脂质吸收峰 OH 振动向高峰位移动；氮酮组 CH2 对称振动向高峰位移动，角蛋白 NH-C=O 振动 I 峰发生了裂峰；薄荷醇组
CH2 非对称振动和 CH2 对称振动向高峰位移动
In solvent group, OH vibration as lipid absorption wavelength has a blue shift; In azone group, CH2 nonsymmetrical vibration wavelength has a blue
shift, keratin NH-C=O vibrationⅠwavelength has a split peak; In l-menthol group, both CH2 nonsymmetrical vibration wavelength and symmetrical
vibration wavelength have a blue shift
图 1 薄荷醇对大鼠皮肤角质层 ATR-FTIR 图谱的影响
Fig. 1 Effects of l-menthol on ATR-FTIR spectra of skin keratoderma structure in rats



4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
对照 溶剂
氮酮
薄荷醇
波数 / cm−1
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3.2 对人皮肤角质层的影响
人手臂正常表皮中脂质的吸收峰 OH 振动为
3 293.6 cm−1，CH2非对称振动为 2 918.7 cm−1，CH2
对称振动为2 850.5 cm−1，NH-C＝O振动I峰为1 647.8
cm−1，NH-C＝O 振动 II 峰为 1 544.6 cm−1。溶剂组
各吸收峰与对照组相比，均未发生明显的位移。与对
照组及溶剂组相比，氮酮组CH2非对称振动为 2 921.5
cm−1，CH2对称振动为 2 852.1 cm−1，发生了 3～4 个
波长位移，表明氮酮可能对人表皮中脂质的结构或
构象产生影响。与对照组及溶剂组相比，薄荷醇组
皮肤角质层脂肪的 CH2 非对称振动为 2 922.7
cm−1，CH2对称振动为 2 853.8 cm−1，发生了 3～4
个波长位移；NH-C＝O 振动 I 峰及 NH-C＝O 振动
II 峰未发生明显位移，表明薄荷醇只对人表皮中脂
质的结构或构象产生影响，而对角蛋白并未产生影
响。结果见图 2。

箭头所指：氮酮组 CH2 非对称振动和 CH2 对称振动向高峰位移动；薄荷醇组 CH2 非对称振动和 CH2 对称振动向高峰位移动
In azone group, CH2 nonsymmetrical vibration wavelength and symmetrical vibration wavelength both have a blue shift; In l-menthol group, both CH2
nonsymmetrical vibration wavelength and symmetrical vibration wavelength have a blue shift
图 2 薄荷醇对人皮肤角质层 ATR-FTIR 图谱的影响
Fig. 2 Effects of l-menthol on ATR-FTIR spectra of skin keratoderma structure in human
4 讨论
皮肤中角质层的主要生化成分为蛋白质、脂类
和水，其蛋白质主要是角蛋白，脂类主要是三酰甘
油、游离脂肪酸、胆固醇和磷脂等。角质层结构的
完整性、状态及功能，在维持其通透性及屏障作用
方面起着至关重要的作用。脂质成分及角蛋白的结
构、状态及构象等发生改变，角质层的结构及构象
也会随之发生变化，其通透性及屏障作用也将改变。
测定脂类及蛋白质的结构及构象的常用方法是红外
光谱技术，通过测定脂类及蛋白质主要特征峰来判
断其结构及构象的变化[8]。ATR-FTIR 是一种很有效
的红外光谱实验方法，它不需要通过透过样品的信
号，而是通过样品表面的反射信号获得样品表层有
机成分的结构信息，该技术在研究样品表面性质方
面显示出独特的应用价值。ATR-FTIR 技术无需制
样，不具破坏性，为在体研究人体皮肤的屏障功能
和促渗透剂的作用机制以及药物的经皮吸收提供了
具有实用价值的手段[4-9]。
角质层在 2 800～2 950 cm−1的CH2伸缩振动峰
的位移是表示脂质侧链 CH2 自由度水平的灵敏指
标，波数位移的大小与 CH2 的偏转/全反构象体的
比例有关[10]。有研究表明，人、猪、大鼠的角质层
中均有一个随温度升高的相转变过程，CH2 对称伸
缩振动峰和 CH2 不对称伸缩振动峰位移幅度在 6～
3 cm−1[11]。本实验中发现，与对照组及溶剂组比较，
经薄荷醇与氮酮处理过的人及大鼠皮肤角质层中脂
质的 CH2 伸缩振动峰峰位向高峰位移动了 3～4 个
波长，表明脂质侧链 CH2 构象发生了改变，角质层
中脂质排列的无序性增加，与相关报道相符[12-13]。
本实验结果还表明，氮酮对大鼠皮肤角质层角蛋白



4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
对照 溶剂
氮酮 薄荷醇
波数 / cm−1
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产生影响，但对人表皮角蛋白却未产生影响，可能
是人与大鼠的表皮结构有差异。
综上所述，薄荷醇在大鼠实验和人体试验中均
使角质层脂质的 CH2 伸缩振动峰发生了位移，表明
薄荷醇与氮酮可能是通过改变角质层中脂质的构
象，使得角质层脂质双分子层的流动性增加，有序
致密结构改变，进而导致角质层脂质的无序性增加，
使皮肤的通透性增加，屏障作用降低。
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