Artykuł metodologiczny

Modelowanie i symulacje dostarczania leków węchowych z pasywną i aktywną kontrolą wdychanych do nosa aerozoli farmaceutycznych

DOI:

10.3791/53902

⸱

20 maja 2016

 , 
1Department of Mechanical Engineering, California Baptist University, 2School of Engineering and Technology, Central Michigan University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten manuskrypt omawia modelowanie i symulacje różnych protokołów dostarczania leków do regionu węchowego w modelach nosowych dróg oddechowych opartych na obrazach. Wiele modułów oprogramowania jest wykorzystywanych do opracowania anatomicznie dokładnego modelu nosa, generowania siatki obliczeniowej, symulacji przepływu powietrza przez nos i przewidywania osadzania się cząstek w okolicy węchowej.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Istnieje wiele zalet bezpośredniego dostarczania leków z nosa do mózgu w leczeniu zaburzeń neurologicznych. Jednak jego zastosowanie jest ograniczone przez wyjątkowo niską skuteczność dostarczania (< 1%) do błony węchowej, która bezpośrednio łączy mózg. Kluczowe znaczenie ma opracowanie nowych technik skuteczniejszego dostarczania leków neurologicznych do regionu węchowego. Celem tego badania jest opracowanie platformy numerycznej do symulacji i poprawy donosowego dostarczania leków węchowych. Zaprezentowano sprzężoną metodę obrazowo-CFD, która zsyntetyzowała rozwój modelu opartego na obrazie, wysokiej jakości siatkowanie, symulację płynów i śledzenie cząstek magnetycznych. Dzięki tej metodzie dokonano numerycznej oceny i porównano wyniki trzech protokołów podawania donosowego. Badano również numerycznie wpływ manewrów oddechowych, układu magnesów, natężenia pola magnetycznego, pozycji uwalniania leku i wielkości cząstek na dawkę węchową.

Z symulacji stwierdziliśmy, że klinicznie istotna dawka węchowa (do 45%) była możliwa przy użyciu kombinacji układu magnesów i selektywnego uwalniania leku. Przewidywano 64-krotnie wyższą dawkę w przypadku ze wskazówkami magnetoforetycznymi w porównaniu z przypadkiem bez nich. Jednak precyzyjne prowadzenie aerozoli wdychanych przez nos do obszaru węchowego pozostaje wyzwaniem ze względu na niestabilny charakter magnetoforezy, a także wysoką wrażliwość dawki węchowej na czynniki związane z pacjentem, urządzeniem i cząstkami.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Leki dostarczane do regionu węchowego mogą ominąć barierę krew-mózg i bezpośrednio dostać się do mózgu, prowadząc do efektywnego wchłaniania i szybkiego działania leków1,2. Jednak konwencjonalne urządzenia nosowe, takie jak pompy donosowe i aerozole, dostarczają bardzo niskie dawki do obszaru węchowego (< 1%) drogą donosową3,4. Wynika to przede wszystkim ze skomplikowanej budowy ludzkiego nosa, który składa się z wąskich, zawiłych korytarzy (ryc. 1). Obszar węchowy znajduje się powyżej przewodu górnego, gdzie tylko bardzo mała część wdychanego powietrza może osiągnąć5,6. Ponadto konwencjonalne urządzenia do inhalacji są zależne od sił aerodynamicznych w transporcie środków terapeutycznych do obszaru docelowego7. Nie ma dalszej kontroli nad ruchami cząstek po ich uwolnieniu. Dlatego transport i osadzanie się tych cząstek zależy głównie od ich prędkości początkowych i pozycji uwalniania. Ze względu na zawiły przewód nosowy, a także brak kontroli cząstek, większość cząstek leku jest uwięziona w przednim nosze i nie może dotrzeć do obszaru węchowego8.

Chociaż istnieje wiele możliwości wyboru urządzeń do nosa, te zaprojektowane specjalnie do celowanego dostarczania węchowego rzadko były zgłaszane7,9. Jednym z wyjątków są Hoekman i Ho10, którzy opracowali urządzenie do podawania preferencyjnego węchu i wykazali wyższy poziom leku z kory mózgowej do krwi u szczurów w przeciwieństwie do stosowania kropli do nosa. Jednak skalowanie wyników depozycji u szczurów do ludzi nie jest proste, biorąc pod uwagę ogromne różnice anatomiczne i fizjologiczne między tymidwoma gatunkami. Istnieje wiele ograniczeń w przypadku stosowania dostosowanych wersji standardowych przyrządów donosowych do porodów węchowych. Jedną z głównych wad jest to, że tylko bardzo mała część leków może zostać dostarczona do błony węchowej, przez którą leki mogą dostać się do mózgu. Modelowanie numeryczne przewidywało, że mniej niż 0,5% nanocząstek podawanych donosowo może osadzać się w regionie węchowym3,5. Szybkość stapiania jest jeszcze niższa (0,007%) w przypadku cząstekmikrometrycznych 12. Aby poród z nosa do mózgu był klinicznie wykonalny, szybkość odkładania się węchu musi zostać znacznie poprawiona.

Istnieje kilka możliwych podejść do poprawy dostarczania węchu. Jednym z podejść jest pomysł inteligentnego inhalatora zaproponowany przez Kleinstreuera i wsp.13 Ponieważ cząstki osadzające się w jednym obszarze pochodzą głównie z jednego określonego obszaru na wlocie, możliwe jest dostarczenie cząstek do miejsca docelowego poprzez uwolnienie ich tylko z określonych obszarów na wlocie. Wykazano, że technika inteligentnego dostarczania generuje znacznie bardziej efektywne dostarczanie do płuc niż konwencjonalne metody. 13,14 Przypuszcza się, że ten pomysł na inteligentne dostarczanie może być również zastosowany w donosowym podawaniu leków w celu poprawy dawek do błony śluzowej węchu. Poprzez uwalnianie cząstek do różnych pozycji przy ujściu nozdrza i z różnych głębokości w jamie nosowej, możliwe jest poprawienie wydajności dostarczania węchu i zmniejszenie ilości odpadów lekowych w przedniej części nosa.

Inną możliwą metodą jest aktywne kontrolowanie ruchu cząstek w jamie nosowej za pomocą różnych sił pola, takich jak siła elektryczna lub magnetyczna. Zasugerowano elektryczną kontrolę naładowanych cząstek w celu celowego dostarczania leków do ludzkiego nosa i płuc15-17. Xi i wsp.18 przetestowało numerycznie wydajność elektrycznego naprowadzania naładowanych cząstek i przewidziało znacznie lepsze dawki węchowe. Podobnie, naprowadzanie ferromagnetycznych cząstek leku za pomocą odpowiedniego pola magnetycznego ma również potencjał do kierowania cząstek do błony śluzowej węchu. Zachowanie wdychanych czynników, jeśli są ferromagnetyczne, może być zmienione poprzez przyłożenie odpowiednich sił magnetycznych19. Dames i wsp.20 wykazało, że praktyczne jest kierowanie cząstek ferromagnetycznych na określone obszary płuc myszy. Dzięki pakowaniu środków terapeutycznych w superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza, odkładanie się w jednym płucu myszy pod wpływem silnego pola magnetycznego zostało znacznie zwiększone w porównaniu z drugim płucem20.

Założono, że cząstki są kuliste i mają średnicę od 150 nm do 30 μm. Równanie rządzące to21:
(1)figure-introduction-1

Powyższe równanie opisuje ruch cząstki rządzonej siłą oporu, siłą grawitacji, siłą nośną Saffmana 22, siłą Browna dla nanocząstek i siłą magnetoforetyczną w polu magnetycznym. Tutaj vi jest prędkością cząstek, ui jest prędkością przepływu, τp jest czasem reakcji cząstek, Cc jest współczynnikiem korekcyjnym Cunninghama, a α jest stosunkiem gęstości powietrza do cząstek. Aby skutecznie kierować leki podawane donosowo do okolicy węchowej, konieczne jest, aby zastosowane siły magnetoforetyczne pokonały zarówno bezwładność cząstek, jak i siłę grawitacji. W niniejszej pracy przyjęto kompozyt 20% maghemitu (γ-Fe2 O3, 4,9 g/cm3) i 80% substancji czynnej, co daje gęstość około 1,78 g/cm3 i przepuszczalność względną 50. Wybór γ-Fe2O3 był spowodowany jego niską cytotoksycznością. Jony żelaza (3+) są powszechnie występujące w organizmie człowieka, a nieco wyższe stężenie jonów nie spowoduje znaczących skutków ubocznych23.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obrazy MRI zostały dostarczone przez Hamner Institutes for Health Sciences, a użycie tych obrazów zostało zatwierdzone przez instytucjonalną komisję rewizyjną Virginia Commonwealth University.

1. Przygotowanie nosowych dróg oddechowych na podstawie obrazu

  1. Uzyskaj obrazy rezonansu magnetycznego (MR) zdrowego, niepalącego 53-letniego mężczyzny (waga 73 kg i wzrost 173 cm), które składają się z 72 przekrojów koronalnych oddalonych od siebie o 1,5 mm, rozciągających się od nozdrzy do nosogardzieli4.
  2. Otwarty program do obrazowania (np. MIMICS)
    1. Aby zaimportować obrazy, kliknij "Plik", "Importuj obrazy". Wybierz obrazy MR i kliknij "OK".
    2. Aby skonstruować model 3D, kliknij "Segmentacja", a następnie "Próg", aby ustawić zakres skali szarości od -1020 do -500. Kliknij "Segmentacja", "Oblicz 3D".
    3. Kliknij "Segmentacja" i "Oblicz polilinie". Wybierz bryłę 3-W i kliknij "OK", aby wygenerować polilinie, które definiują geometrię bryły. Wyeksportuj polilinie jako plik IGES.
  3. Otwarte oprogramowanie do tworzenia modeli (np. Gambit)
    1. Kliknij "Plik", "Importuj", "IGES", aby zaimportować plik IGES do programu. Kliknij "Przycisk polecenia Edge" na prawym panelu; kliknij "Utwórz krawędź" i wybierz "NURBS", aby zrekonstruować gładkie kontury.
    2. Kliknij przycisk "Twarz polecenia", a następnie kliknij "Uformuj twarz". Wybierz opcję "Szkielet", aby zbudować powierzchnię z krawędzi. Kontynuuj budowanie wszystkich powierzchni, które pokrywają całe drogi oddechowe. Zachowaj szczegóły anatomiczne nosa, takie jak języczek, fałd nagłośniowy i zatoka krtaniowa (ryc. 1). Kliknij "Plik", "Eksportuj", "IGES", aby wyeksportować model nosowych dróg oddechowych.
  4. Otwarte oprogramowanie do tworzenia siatek (np. ICEM CFD)
    1. Kliknij "Plik", "Importuj geometrię", "Starsza wersja" i "STEP/IES", aby zaimportować model nosowych dróg oddechowych. Kliknij "Utwórz części", aby podzielić powierzchnie dróg oddechowych na pięć różnych regionów: przedsionek nosa, zastawka nosowa, obszar małżowin usznych, węch i nosogardziel.
    2. Aby wygenerować siatkę obliczeniową wewnątrz dróg oddechowych, kliknij "Siatka", "Globalna konfiguracja siatki". Określ maksymalny rozmiar oczka jako 0,1 mm i kliknij "Zastosuj".
    3. Aby dodać siatkę dopasowaną do ciała w obszarze przy ścianie, kliknij "Oblicz siatkę", "Siatka pryzmatu". Określ liczbę warstw jako 5, a współczynnik rozwijania jako 1,25 i kliknij "Zastosuj".

2. Pasywna kontrola cząstek

  1. Intubacja przedsionkowa: przód vs. Wstecz
    1. Otwarte oprogramowanie do tworzenia modeli do opracowania modelu nosa z przednią intubacją przedsionkową. Kliknij "Objętość", a następnie "Przenieś/kopiuj", aby zmienić położenie cewnika nebulizatora 5 mm w przedsionku od końcówki nozdrza. Kliknij "wstrzyknięcie", aby uwolnić 60 000 cząstek (150 nm) do nozdrza.
    2. Otwórz oprogramowanie do symulacji płynów (np. ANSYS Fluent), aby obliczyć szybkość osadzania się cząstek wewnątrz nosa. Aby obliczyć pole przepływu powietrza wewnątrz dróg oddechowych, wybierz model przepływu laminarnego, klikając "Definiuj", "Modele", "Lepki"; wybierz "Laminar" w sekcji "Model lepki".
    3. Wybierz "Model fazy dyskretnej", aby śledzić ruchy cząstek. Sprawdź "Siła nośna Saffmana" w sekcji "Model fazy dyskretnej". Kliknij "Raport", a następnie wybierz "Przykładowe trajektorie"; wybierz "nosowy" w sekcji "Granice" i kliknij "Oblicz", aby znaleźć liczbę cząstek zdeponowanych w predefiniowanym regionie węchowym. Obliczyć szybkość osadzania jako stosunek ilości osadzonych cząstek do ilości cząstek dostających się do nozdrzy.
    4. Powtórzyć kroki 2.1.2 dla cząstek o wielkości 1 μm.
    5. Postępuj zgodnie z krokiem 2.1.1, włóż dyszę natryskową 5 mm do przedsionka z tyłu nozdrza. Powtórzyć kroki 2.1.2 i 2.1.3, aby obliczyć szybkość stapiania dla cząstek o długości fali 150 nm. Powtórzyć krok 2.1.4 dla cząstek o wielkości 1 μm (intubacja wsteczna).
  2. Głęboka intubacja
    1. Postępuj zgodnie z procedurą 2.1.1, aby wprowadzić cewnik nebulizatora bezpośrednio pod obszarem węchowym. Uwolnij 60 000 cząstek submikronowych (150 nm) z nebulizatora.
    2. Użyć oprogramowania do płynów i symulacji, aby obliczyć szybkość osadzania się cząstek wewnątrz nosa, zarówno w ujęciu całkowitym, jak i lokalnym, postępując zgodnie z podobnymi procedurami, jak wymieniono w ppkt 2.1.2. Powtórz tę procedurę dla cząstek o wielkości 1 μm.
    3. Powtórz powyższe procedury, ćwicząc odpowiednio wstrzymywanie oddechu i wydech. Kliknij "Definiuj", a następnie "Warunki brzegowe", aby otworzyć panel warunków brzegowych. Określ zerową prędkość w dwóch nozdrzach do wstrzymywania oddechu. Określ podciśnienie (200 Pa) w nozdrzach i zerowe ciśnienie na wylocie do wydechu.

3. Aktywna kontrola: Prowadzenie magnetoforetyczne

  1. Badanie w kanale dwupłytkowym
    1. Otwórz oprogramowanie do śledzenia cząstek magnetycznych (np. COMSOL). Kliknij "Geometria" i "Prostokąt", aby zbudować kanał dwupłytowy. Kliknij "Prostokąt", aby zbudować magnesy wokół kanału dwupłytowego.
    2. Oblicz trajektorie cząstek i szybkość stapiania. Kliknij "Model 1", "Przepływ laminarny" i "Wlot 1"; Określ prędkość wlotową na 0,5 m/s. Kliknij "Model 1", "Pola magnetyczne" i "Zachowanie strumienia magnetycznego", określ siłę trzech magnesów (1 × 105 A/m).
    3. Kliknij "Model 1", "Śledzenie cząstek dla przepływu płynu" i "Właściwości cząstek"; określ średnicę cząstek (15 μm), gęstość (1.78 g/cm3). Kliknij "Wlot", aby uwolnić 3,000 cząstek. Kliknij "Siła magnetoforetyczna", określ względną przepuszczalność cząstek (50). Kliknij "Oblicz".
    4. Aby dowiedzieć się, ile cząstek osadza się w wybranym obszarze, kliknij "Wyniki", "Grupa wykresów 1D" i "Wykres". Oblicz szybkość stapiania jako stosunek ilości cząstek osadzonych w określonym obszarze do ilości cząstek wchodzących w geometrię.
    5. Aby dostosować siłę magnesu, kliknij "Model 1", następnie "Pola magnetyczne"; wybierz "Zachowanie strumienia magnetycznego" i zmień siłę magnesu w sekcji "Namagnesowanie". Zwiększ siłę magnesu o przyrost 1 × 104 A/m i kliknij "Oblicz".
    6. Powtarzaj tę procedurę, aż zostanie uzyskany odpowiedni układ magnesów w celu skutecznego dostarczania leku do okolicy węchowej.
  2. Test w wyidealizowanym modelu nosa 2D
    1. Zastosuj siły magnetyczne uzyskane w 3.1 do modelu nosa 2D, umieszczając trzy magnesy 1 mm nad nosem. Kliknij "Model 1", "Geometria 1", aby określić rozmiar i położenie magnesu. Kliknij "Model 1", "Śledzenie cząstek dla przepływu płynu", "Wlot", aby uwolnić 3,000 cząstek do lewego nozdrza. Kliknij "Właściwości cząstek", aby określić rozmiar cząstek jako 15 μm.
    2. Symulować trajektorie cząstek i późniejszą wydajność dostarczania węchu, postępując zgodnie z podobnymi procedurami, jak wymieniono w ppkt 3.1.2.
    3. Dostosuj układ i siłę magnesu, aby poprawić wydajność dostarczania węchu. Aby dostosować rozmiar i położenie magnesu, kliknij "Model 1", a następnie "Geometria 1"; Wybierz interesujący Cię magnes, zmień wartości szerokości, głębokości, wysokości lub x, y, z. Postępuj zgodnie z 3.1.5, aby wyregulować siłę magnesu.
  3. Test w anatomicznie dokładnym modelu nosa 3D
    1. Zaimportuj 3-wymiarowy model dróg oddechowych nosa do oprogramowania do śledzenia cząstek magnetycznych. Postępuj zgodnie z procedurą 3.2.1, umieść cztery magnesy 1 mm powyżej nosa i uwolnij 3 000 cząstek o średnicy 15 μm tylko z jednego wybranego punktu.
    2. Użyj oprogramowania do śledzenia cząstek magnetycznych, aby śledzić trajektorie cząstek i obliczać wydajność dostarczania węchu, postępując zgodnie z podobnymi procedurami, jak wymieniono w 3.2.1 - 3.2.3.
    3. Zgodnie z punktem 3.2.3 dostosuj układ i siłę magnesu w modelu 3D, aby poprawić docelowe dostarczanie do regionu węchowego.
    4. Przetestuj wielkość cząstek w zakresie od 1 do 30 μm, aby znaleźć odpowiednią wielkość cząstek dla optymalnego prowadzenia magnetoforetycznego do obszaru węchowego.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sprawa kontrolna:
Rysunek 3 przedstawia pole przepływu powietrza i osadzanie się cząstek w nosowych drogach oddechowych za pomocą standardowych urządzeń do nosa. Wyraźnie pokazuje, że przepływ powietrza z przedniego nozdrza jest wentylowany do górnego przejścia, a przepływ powietrza z tylnego nozdrza jest kierowany w stronę dna nosa (ryc. 3A). Obserwuje się, że cząsteczki aerozolu poruszają się szybciej w środkowych przejściach i woln...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W pracy przedstawiono sprzężoną metodę obrazowo-CFD, która obejmowała opracowanie modelu opartego na obrazie, wysokiej jakości siatkowanie, symulację przepływu powietrza i śledzenie cząstek magnetycznych. W tym celu wdrożono wiele modułów oprogramowania, które obejmowały funkcje segmentacji obrazów medycznych, rekonstrukcji/tworzenia siatki anatomicznie dokładnych modeli dróg oddechowych oraz symulacji przepływu cząstek. Korzystając z tej metody numerycznej, przetestowano i porównano działanie trzech protokołów podawania...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie zgłaszają żadnych konfliktów interesów w tej pracy.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

To badanie zostało sfinansowane przez Central Michigan University Innovative Research Grant P421071 oraz Early Career Grant P622911.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
MIMICS 13Materialise Inc, Ann Arbor, MISegmentacja
GambitANSYS Inc, Canonsburg, PA Opracowanie
ANSYS ICEMCFDANSYS Inc, Canonsburg, PA 
ANSYS FluentANSYS Inc, Canonsburg, PA płynów i cząstek
COMSOL MultiphsicsCOMSOL Inc, Burlington, MAcząstek magnetycznych
obrazu MRmodeluSiatkaSymulacja Śledzenie

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mistry, A., Stolnik, S., Illum, L. Nanoparticles for direct nose-to-brain delivery of drugs. Int. J. Pharm. 379 (1), 146-157 (2009).
  2. Alam, S., et al. Development and evaluation of thymoquinone-encapsulated chitosan nanoparticles for nose-to-brain targeting: a pharmacoscintigraphic study. Int. J. Nanomedicine. 7 (11), 5705-5718 (2012).
  3. Shi, H., Kleinstreuer, C., Zhang, Z. Laminar airflow and nanoparticle or vapor deposition in a human nasal cavity model. J. Biomech. Eng. 128 (5), 697-706 (2006).
  4. Si, X., Xi, J., Kim, J., Zhou, Y., Zhong, H. Modeling of release position and ventilation effects on olfactory aerosol drug delivery. Respir. Physiol. Neurobiol. 186 (1), 22-32 (2013).
  5. Si, X., Xi, J., Kim, J. Effect of laryngopharyngeal anatomy on expiratory airflow and submicrometer particle deposition in human extrathoracic airways. Open J. Fluid D. 3 (4), 286-301 (2013).
  6. Xi, J., Longest, P. W. Numerical predictions of submicrometer aerosol deposition in the nasal cavity using a novel drift flux approach. Int. J. Heat Mass Transfer. 51 (23), 5562-5577 (2008).
  7. Illum, L. Nasal drug delivery: new developments and strategies. Drug Discov. Today. 7 (23), 1184-1189 (2002).
  8. El Taoum, K. K., Xi, J., Kim, J. W., Berlinski, A. In vitro evaluation of aerosols delivered via the nasal route. Respir. Care. 60 (7), 1015-1025 (2015).
  9. Misra, A., Kher, G. Drug delivery systems from nose to brain. Curr. Pharm. Biotechnol. 13 (12), 2355-2379 (2012).
  10. Hoekman, J. D., Ho, R. J. Y. Effects of Localized Hydrophilic Mannitol and Hydrophobic Nelfinavir Administration Targeted to Olfactory Epithelium on Brain Distribution. Aaps Pharmscitech. 12 (2), 534-543 (2011).
  11. Corley, R. A., et al. Comparative Computational Modeling of Airflows and Vapor Dosimetry in the Respiratory Tracts of Rat, Monkey, and Human. Toxicol. Sci. 128 (2), 500-516 (2012).
  12. Shi, H., Kleinstreuer, C., Zhang, Z. Modeling of inertial particle transport and deposition in human nasal cavities with wall roughness. J. Aerosol Sci. 38 (4), 398-419 (2007).
  13. Kleinstreuer, C., Zhang, Z., Donohue, J. F. Targeted drug-aerosol delivery in human respiratory system. Annu. Rev. Biomed. Eng. 10 (4), 195-220 (2008).
  14. Kleinstreuer, C., Zhang, Z., Li, Z., Roberts, W. L., Rojas, C. A new methodology for targeting drug-aerosols in the human respiratory system. Int. J. Heat Mass Transfer. 51 (23), 5578-5589 (2008).
  15. Wilson, I. B. The deposition of charged particles in tubes, with reference to the retention of therapeutic aerosols in the human lung. J. Colloid Sci. 2 (2), 271-276 (1947).
  16. Wong, J., Chan, H. -K., Kwok, P. C. L. Electrostatics in pharmaceutical aerosols for inhalation. Ther Deliv. 4 (8), 981-1002 (2013).
  17. Bailey, A. G. The inhalation and deposition of charged particles within the human lung. Journal of Electrostatics. 42 (1), 25-32 (1997).
  18. Xi, J., Si, X. A., Gaide, R. Electrophoretic particle guidance significantly enhances olfactory drug delivery: a feasibility study. PLoS ONE. 9 (1), e86593(2014).
  19. Martin, A., Finlay, W. Alignment of magnetite-loaded high aspect ratio aerosol drug particles with magnetic fields. Aerosol Sci. Technol. 42 (4), 295-298 (2008).
  20. Dames, P., et al. Targeted delivery of magnetic aerosol droplets to the lung. Nature Nanotechnology. 2 (8), 495-499 (2007).
  21. Xi, J., Longest, P. W. Transport and deposition of micro-aerosols in realistic and simplified models of the oral airway. Ann. Biomed. Eng. 35 (4), 560-581 (2007).
  22. Longest, P. W., Xi, J. Effectiveness of direct Lagrangian tracking models for simulating nanoparticle deposition in the upper airways. Aerosol Sci. Technol. 41 (4), 380-397 (2007).
  23. Xi, J., Zhang, Z., Si, X. A., Yang, J., Deng, W. Optimization of magnetophoretic-guided drug delivery to the olfactory region in a human nose model. Biomech. Model. Mechanobiol. In. , (2015).
  24. Longest, P. W., Hindle, M., Das Choudhuri, S., Xi, J. X. Comparison of ambient and spray aerosol deposition in a standard induction port and more realistic mouth-throat geometry. J. Aerosol Sci. 39 (7), 572-591 (2008).
  25. Xi, J., et al. Design and Testing of Electric-Guided Delivery of Charged Particles to the Olfactory Region: Experimental and Numerical Studies. Curr. Drug Deliv. 13 (9), 1-15 (2015).
  26. Zhou, Y., Guo, M., Xi, J., Irshad, H., Cheng, Y. -S. Nasal deposition in infants and children. Journal of aerosol medicine and pulmonary drug delivery. 27 (2), 110-116 (2014).
  27. Xi, J., Yuan, J. E., Si, X. A., Hasbany, J. Numerical optimization of targeted delivery of charged nanoparticles to the ostiomeatal complex for treatment of rhinosinusitis. Int. J. Nanomedicine. 10 (7), 4847-4861 (2015).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Symulacja aerozolu donosowegoledzenie cz stek magnetycznychCFD na podstawie obrazowaniaprowadzenie magnetoforetyczneprotoko y podawania donosowegomanewry oddechoweanaliza wielko ci cz stekmodelowanie dr g oddechowych nosaszybko depozycji leku

Powiązane artykuły