Wegwerp dosators voor Pulmonary Insufflatie van therapeutische middelen voor kleine dieren

Summary

Tijdens de ontwikkeling van geneesmiddelen voor pulmonaire afgifte, is het noodzakelijk om de farmacokinetiek en werkzaamheid te evalueren in een diermodel. We presenteren een methode om een ​​wegwerpbare aërosolvorming te bouwen uit van standaardcomponenten die kunnen worden gebruikt voor intrapulmonaire droge poeder aërosol toedienen knaagdieren.

Introduction

Ontwikkeling van nieuwe therapeutische producten vereist werkzaamheid testen in een diermodel. De pulmonaire route van toediening kan worden gebruikt om geneesmiddelen plaatselijk als systemisch ¹ leveren. Evaluatie van droge poeder aërosol vereist een efficiënt mechanisme om dispersie hoge concentraties per blootstellingskamer of directe endotracheale toediening handhaven. Terwijl oplossingen bestaan aan dieren bloot door passieve inhalatie poeder aërosol drogen, vereisen de meeste massa poeder in grote overmaat van de afgegeven dosis ^2.

Dit voorkomt het uitvoeren van vroege haalbaarheidsstudies, omdat er onvoldoende geneesmiddel is beschikbaar op het onderzoek of vroege ontwikkeling tot de oplevering dosis eisen voor conventionele aërosol levering systemen te ondersteunen.

Bij het ontwerpen van een aërosol geneesmiddel kan aërodynamische prestatie rechtstreeks verband houden met de levering efficiency en effectiviteit> 3. Dispersie van poeder in een aerosol vereist energietoevoer voldoende om interparticulate krachten te overwinnen en deeltjestechnologie benaderingen aërosolprestatie ^{4, 5, 6} aanzienlijk verbeteren. We hebben een dispersiesysteem (doseerinrichting) die gemanipuleerde droogpoeder aerosolen efficiënt aërosolvorm behoeve van rechtstreekse pulmonaire insufflatie dispersie in een belichtingssysteem of opstelling voor analytische doeleinden ontwikkeld.

Protocol

1. Bereiding van componenten van de dosators

1. Perforeren bodem van een 0,5 ml polypropyleen microcentrifugebuis door boren of door eenvoudig slijpen of snijden van de bodem met een slijpschijf of een scherpe schaar. Zorgen dat het gat in het midden en niet meer dan 2 mm in diameter en niet minder dan 1 mm (figuur 1).
2. Perforeren boven de microcentrifugebuis. Met behulp van een # 22 boorkop (ongeveer 4 mm in diameter), boor een gat in het midden van de dop. Hierdoor ontstaat een gat een slip-tip spuit (figuur 1) past.
3. Bereid de fijnzeven te worden ingebracht in de microcentrifugebuizen. Maak screens van 304 roestvrij staal gaas, 60 x 60 mesh met een draaddiameter van 0,0045" . Snij de schermen met Blikschaar of punch ze met behulp van een matrijs met een buitendiameter van 5 mm (figuur 2).

2. Montage van de dosators

1. Met behulp van een tang of het einde van een stompe punt naald, plaatst het scherm in de microcentrifugebuis en plaats deze in de bodem, dat voordien de opening. Dit zal dienen om het poeder te ondersteunen vóór activering.
2. Perspassing het dunne uiteinde van de microcentrifuge punt in het uiteinde van een stompe punt naald. Doe dit met de hand of met een bench-top pers en een gids. Veeg de bovenkant van de naald en de bodem van de buis met ethanol reinigen van onderdelen om een ​​strakke, elastische pasvorm.

3. vullen dosators

1. Via een analytische microbalans, tarra de inrichting en de gewenste hoeveelheid poeder te laden in de doseerinrichting. Een typische poedermassa voor suspensie varieert van 1 tot 10 mg.
2. Eenmaal gevuld, sluit de bovenkant van de microcentrifugebuis met een toewijzing van katoen met een pincet. Dit voorkomt dat het poeder opzuigen in de injectiespuit of uitvallen, terwijl luchtstroom door de doseerinrichting om het poeder te dispergeren.
3. Indien niet direct gebruikt wordt, sluit de top met een kleine hoeveelheid lab-film blootstelling poeder omgevingsvocht minimaliseren. OPMERKING: algemeen moeten voorgeladen dosators worden opgeslagen volgens de eisen van het werkzame farmaceutische bestanddeel (API) opslag. Vaak aerosol poeders zijn vochtgevoelig en gedroogde opslaan.

4. Inrichting Aandrijving

1. Nadeel de injectiespuit op het gewenste volume, die toepassingsspecifiek kunnen zijn. Voor intrapulmonale toediening bij cavia's, gebruik 2 ml. Dispersie efficiency is gerelateerd aan het volume en de lucht afgegeven gedurende de aandrijving, en de inherente spreiding van het poeder ^7. Het bovenste gat van de doseerinrichting bevindt zich een slip-tip spuit. Een luerlockspuit kan worden gebruikt met een adapter.
2. Steek de spuit in de achterkant van de doseerinrichting.
3. Steek de naald einde van de doseerinrichting in tHij doseren poort van de blootstellingskamer. Druk de spuit met kracht uitdrijven poeder uit de inrichting en direct in het dier of in de belichtingskamer of analytisch instrument (figuur 3).

Representative Results

Voor gemakkelijk dispergeerbare poeders zoals gesproeidroogd met de bedoeling voor pulmonaire aflevering ^{5, 8, 9,} de dosators levert een bolusdosis uit de inrichting. Er zijn vele toepassingen voor dosators, zoals in vitro deeltjeskarakterisering, directe intrapulmonaire toediening in levende dieren en aërosol voor inhalatie passieve systemen.

De efficiëntie van poederdispersie de dosators demonstreren, werd een eerder geconstrueerd neus alleen blootstellingskamer gebruikt. De belangrijkste kenmerken van deze kamer is een kleine centrale kamer en lage luchtstroming, waardoor hoge concentraties aerosol te bereiken. De doseerkamer is samengesteld uit acryl- en bevatte een aerosol centrale compartiment 4" in diameter en een lengte van 3" met een stroomlijn kegelsvoor de evaluatie van aërosol inhalatie door passieve (figuur 4).

Een gesproeidroogd poeder van drug massamediane aerodynamische diameter (MMAD) 2,9 pm werd geëvalueerd bij Guinees biggetjes met dit systeem (figuur 5). Doseringsinterval werd bepaald door meetkamer concentratie in real time nadat een enkele bolus dosis van 5 mg met een 12 ml spuit. In vivo evaluatie toedienen 5 doses van 10 mg met intervallen van 3 minuten tot een maximale plasmaconcentratie van 5 ug / ml (Figuur 6). Ter vergelijking: de endotracheaal toegediende dosis van 1 mg / kg door een systeem op grote schaal gebruikt op het gebied ¹⁰ geleverd. De waargenomen plasmaconcentratie als gevolg van passieve inhalatie indicatief efficiënte dispersie primaire deeltjesgrootte.

Aangezien er weinig tot geen luchtstroom in de cham ber, de aerosol concentratie zal afnemen als functie van deeltjes aerodynamische diameter deeltjes vallen op door zwaartekracht bezinken. Als deeltjes bezinken en aerosol concentratie afneemt tot onder een bepaalde drempel, kan een dosis worden toegediend via de poort. Belichtingstijden zal afhangen van de doelstelling, maar vanwege hoge concentraties haalbaar zijn, kan een planning worden bepaald om de blootstelling te minimaliseren. Dit beschrijft opnieuw een toepassing van het gebruik van deze wegwerp doseersystemen, maar andere mogelijke toepassing zou directe intrapulmonaire poeder toediening, die vele analytische eindpunten kunnen hebben afhankelijk van het doel van de evaluatie.

Figuur 1. Gemodificeerde centrifugebuis. Gemodificeerde 0,5 ml microcentrifugebuis met gaten in de onderste en bovenste. .jpg" target = '_ blank'> Klik hier om een ​​grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 2 mesh zeven. 5 mm cirkels met een diameter van 60 x 60 roestvrijstalen gaas van draaddiameter 0,0045" . Klik hier om een grotere versie van deze figuur zien.

Figuur 3. Schematische aansturing. Geassembleerd doseerder schema dat activering poeder. Lucht wordt geforceerd door het reservoir, poeder stof uit het afgifte-uiteinde. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

e_content" fo: keep-together.within-page = "1">
Figuur 4. Exposure Chamber Schematische. Dierlijke blootstellingskamer centraal reservoir schema genoteerd. Twee dieren kan worden blootgesteld tegelijk, waarbij elk dier via de stroomlijn kegels geleid naar de centrale kamer. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5. droog poeder aerosol. Representatieve gemodificeerde geneesmiddelpoeder geproduceerd door sproeidrogen. Poeders kunnen worden ontworpen voor een verscheidenheid aan toepassingen. Van technisch droogpoeder aerosolen, aërodynamische diameter en poederdispersie efficiëntie kritische technische doelen. Schaal bar = 5 micron.com / files / ftp_upload / 55356 / 55356fig5large.jpg" target = "_ blank"> Klik hier om een ​​grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 6. Farmacokinetisch via passieve inhalatie. Farmacokinetiek van het geneesmiddel plasmaconcentratie op een logaritmische schaal over een periode van 5 uur gedispergeerd door dosators in het centrale aerosol reservoir vergeleken met een referentie dosis van 1 mg / kg afgegeven door directe pulmonaire toediening. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 7. Gevulde en Bulk dosators. (Links) gevuld en bediening ready doseerinrichting (10 mg). (Rechts) Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussion

De dispersie van de dosators geschikt was voor dieren om een ​​therapeutische dosis via passieve neus slechts beademing krijgen, hetgeen een groot deel van de aerosol gedispergeerde primaire deeltjesgrootte. Deze dosators kunnen worden gebruikt voor endotracheale toediening, in vitro evaluatie van poeder prestaties en algemene droge poeder aërosolvorming voor analytische of werkzame experimenten. Indien voor intrapulmonaire afgifte, is het belangrijk om een ​​geschikt volume van lucht voor de gekozen soorten gebruiken, zoals overmatig opblazen van de longen weefselschade kan veroorzaken en vervormen farmacokinetische resultaten. Een volume van 5 ml werd toegepast bij cavia's met een soortgelijk inrichting ^10, maar andere onderzoek heeft aangetoond dat longschade kunnen optreden in ratten met een enkele toediening van 2 ml ^11.

Vanwege de kosten van de onderdelen en het gemak van voorbereiding, kunnen deze dosators gebruikt worden als voor eenmalig gebruik disposables.In contrast, multi-use-apparaten vereisen dat tussen het doseren van het apparaat moet worden bijgevuld ^12, bemoeilijkt de prestaties van de dierproef en de eis van het dier technicus om een taak die in de meeste installaties is niet eenvoudig te realiseren uit te voeren. Vulling kan worden uitgevoerd in een preparaat dosering laboratorium (met weegschalen, kappen of handschoenkasten en levert aan kleine massa wegen in de doseerkamer ondersteunen) en monsters kunnen worden overgebracht naar een plaats procedures dierenkamer met beide activiteiten uitgevoerd in hetzelfde laboratorium. Dit is bijzonder gunstig wanneer zich additionele biologische controle nodig is voor de dieren.

We tonen hier de werkwijzen die geschikt zijn voor de bereiding van een dispersie systeem dat gemakkelijk kan worden vervaardigd en kan stadium Aerosolgeneesmiddelmassadichtheid de vroege minimale drugsgebruik efficiënt vergemakkelijken. De lage kosten dosators te vervaardigen in bulk als voorgeladen dosering fOrms voor toediening aërosolpoeder bij restrictieve omgevingen waar noodzakelijke beschermingsmiddelen hinderlijk kan zijn (figuur 7).

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.5 mL microcentrifuge tube	VWR	89000-026
High-Volume Particle-Filtering Stainless Steel Wire Cloth, Woven, 304 Stainless Steel, 60 x 60 Mesh, .0045" Wire Diameter	McMaster Carr	9230T44
Stainless Steel Dispensing Needle, Straight, 18 Gauge, 1" Long	McMaster Carr	75165A676	Any luer-fit needle will suffice
Cotton balls	McMaster Carr	54845T16
Parafilm M® Laboratory Film	VWR	100229-550
Black-Oxide High-Speed Steel Jobbers' Drill Bit, Wire Gauge 22, 3-1/8" Overall Length, 1.8" Drill Depth, 135Deg Point	McMaster Carr	2901A195