在气溶胶中游离碱型尼古丁相较于质子化尼古丁具有更高的溶液吸收性

这对吸烟者和患者为何重要

尼古丁最为人所知的是使吸烟者成瘾的化学物质，但它也被探索用于治疗阿尔茨海默病和帕金森病等脑部疾病。为了更安全地使用尼古丁——无论是在电子烟中还是未来的药物——科学家需要了解不同形式的尼古丁实际上有多容易进入体内。本研究提出了一个简单但重要的问题：当尼古丁被携带在微小的气溶胶液滴中时，哪一种形式更容易溶入液体——“游离”形式还是“盐”形式——这对成瘾和治疗意味着什么？

同一分子的两种面貌

尼古丁可以表现出两种主要“性格”。在游离碱（free-base）形式下，它是电中性的、挥发性更强，这意味着它更容易进入气相。在被质子化的形式（通常称为尼古丁盐）下，它带有电荷，行为更像溶解的盐。电子烟产品和其他尼古丁装置可以被设计为偏向其中一种形式，从而影响蒸汽的刺激感、尼古丁传递的速度，以及使用体验的依赖性或治疗性。然而以往研究对于哪种形式在人类体内吸收更快存在分歧，部分原因是人体生物学增加了许多复杂因素。

模拟吸一口的实验装置

为了隔离尼古丁形式本身的影响，研究人员构建了一个受控的“气溶胶输送”系统，模拟电子烟的一口，但排除了活体组织带来的复杂性。他们配制了两种具有相同尼古丁含量的测试液体：一种含游离碱尼古丁，另一种含常见的尼古丁盐——苯甲酸尼古丁。气溶胶发生器将这些液体转化为微小液滴云，然后逐口抽过放有乙醇或水基测试溶液的温瓶，溶液被设置为不同的酸度。任何未溶解的颗粒都被高效滤器捕获，这使团队能够比较有多少尼古丁留在液滴上、又有多少溶入了液体。

追踪尼古丁的去向

在以乙醇为基础的溶液中，科学家可以直接测量进入液体的尼古丁以及残留在滤器上的量。他们发现，在所有酸度条件下，尼古丁盐残留在滤器上的比例都高于游离碱尼古丁。换句话说，游离碱尼古丁留下的残留物更少，意味着更多的尼古丁进入了液体。水基溶液的实验需要稍有不同的方法：团队将滤器上残留的尼古丁量按消耗的测试液体量进行归一化。再次在纯水、酸性和碱性条件下，尼古丁盐始终显示出更高的残留，表明与游离碱形式相比，其渗入溶液的能力更弱。

途径如何塑造吸收

为什么游离碱形式更容易进入溶液？作者指出了两条竞争路径。游离碱尼古丁极性较低、挥发性更强，能够从其颗粒“家”中逸出进入周围的气相。从那里它跨越气–液界面并溶解到测试溶液中。相比之下，尼古丁盐以离子形式强烈结合，几乎不蒸发。它主要依赖气溶胶颗粒与液面之间的直接接触，随后通过较慢的固–液溶解过程进入溶液。溶剂类型和酸度的变化会影响被吸收的尼古丁总量，但并不改变基本模式：游离碱尼古丁在每种情况下都优于盐形式，因为它可以利用额外的气相扩散途径。

这对健康和未来药物的意义

对于非专业读者，结论是分子层面的包装方式会强烈影响尼古丁从吸入液滴进入类体液的难易程度。在这个经过精心控制的实验模型中，游离碱尼古丁在不同的溶剂类型（类酒精或类水环境）以及不同酸碱条件下，始终比质子化尼古丁更有效地渗入溶液。这表明富含游离碱尼古丁的产品可能更有效地传递尼古丁，从而可能同时增加治疗效果和成瘾风险，而盐形式在相同条件下可能不那么容易被吸收。尽管真实的人体组织比一个装液体的瓶子要复杂得多，但这些结果为未来旨在微调尼古丁传递的研究提供了清晰的机制基础——无论是为了减少烟草使用的危害，还是在不加剧其依赖性风险的前提下利用尼古丁在脑部疾病中的潜在益处。

引用: Wang, Z., Cui, H., Tuo, S. et al. Enhanced solution absorption of free-base over protonated nicotine in aerosols. Sci Rep 16, 12400 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42860-x

关键词: 尼古丁吸收, 气溶胶化学, 电子烟, 尼古丁盐, 药物递送