Podczas opracowywania leków do dostarczania do płuc, konieczne jest przeprowadzenie oceny farmakokinetyki i skuteczności na modelu zwierzęcym. Przedstawiamy metodę budowy jednorazowego systemu dyspersji aerozolowej z gotowych komponentów, które mogą być wykorzystywane do podawania gryzoniom dopłucnego suchego aerozolu w proszku.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Dozowniki jednorazowego użytku do wdmuchiwania do płuc środków leczniczych małym zwierzętom
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Opracowanie nowych produktów terapeutycznych wymaga testowania skuteczności na modelu zwierzęcym. Droga podania płucnego może być wykorzystana do dostarczania leków miejscowo i ogólnoustrojowo. Ocena aerozoli suchego proszku wymaga skutecznego mechanizmu dyspersji w celu utrzymania wysokich stężeń w komorze ekspozycyjnej lub do bezpośredniego podawania dotchawiczego. Chociaż istnieją rozwiązania pozwalające na narażenie zwierząt poprzez bierne wdychanie na działanie aerozoli z suchym proszkiem, większość z nich wymaga mas proszku znacznie przekraczających dostarczoną dawkę. Uniemożliwia to przeprowadzenie wczesnych studiów wykonalności, ponieważ na etapie badań lub wczesnego rozwoju nie ma wystarczającej ilości leku, aby spełnić wymagania dotyczące dostarczania dawek dla konwencjonalnych systemów dostarczania aerozoli. Podczas projektowania produktu leczniczego w aerozolu, wydajność aerodynamiczna może być bezpośrednio związana z wydajnością dostarczania i skutecznością. Dyspersja proszku w aerozolu wymaga wkładu energii wystarczającej do pokonania sił międzycząsteczkowych, a podejścia inżynierii cząstek mogą znacznie poprawić wydajność aerozolu. Opracowaliśmy system dyspersyjny (dozator), który może skutecznie aerozolować zmodyfikowane aerozole suchego proszku w celu bezpośredniego wdmuchiwania płuc, dyspersji do systemu ekspozycji lub generowania do celów analitycznych.
Wprowadzenie
Opracowanie nowych produktów terapeutycznych wymaga testów skuteczności na modelu zwierzęcym. Droga podania przez płuca może być wykorzystana do miejscowego i ogólnoustrojowego dostarczania leków 1. Ocena aerozoli suchego proszku wymaga skutecznego mechanizmu dyspersji w celu utrzymania wysokich stężeń w komorze ekspozycyjnej lub do bezpośredniego podawania dotchawiczego. Chociaż istnieją rozwiązania pozwalające na wystawienie zwierząt poprzez bierne wdychanie na działanie aerozoli z suchym proszkiem, większość z nich wymaga dużej ilości proszku w ilości przekraczającej dostarczoną dawkę 2.
To wyklucza przeprowadzenie wczesnych studiów wykonalności, ponieważ na etapie badań lub wczesnego rozwoju nie ma wystarczającej ilości leku, aby spełnić wymagania dotyczące dostarczania dawek dla konwencjonalnych systemów dostarczania aerozoli.
Podczas projektowania produktu leczniczego w aerozolu, wydajność aerodynamiczna może bezpośrednio odnosić się do efektywności i skuteczności dostarczania 3. Dyspersja proszku w aerozolu wymaga wkładu energii wystarczającej do pokonania sił międzycząsteczkowych, a podejścia inżynierii cząstek mogą znacznie poprawić wydajność aerozolu 4,5,6. Opracowaliśmy system dyspersyjny (dozator), który może skutecznie aerozolować zmodyfikowane aerozole suchego proszku w celu bezpośredniego wdmuchiwania płuc, dyspersji do systemu ekspozycji lub generowania do celów analitycznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Przygotowanie składników dozowników
- Wykonaj perforację dna probówki do mikrowirówek z polipropylenu o pojemności 0,5 ml przez wiercenie lub po prostu szlifowanie lub odcinanie dna za pomocą ściernicy lub ostrych nożyczek. Upewnij się, że otwór znajduje się pośrodku i nie ma średnicy większej niż 2 mm i nie mniejszej niż 1 mm średnicy (Rysunek 1).
- Przedziurawić górną część probówki do mikrowirówki. Za pomocą wiertła #22 (o średnicy około 4 mm) wywierć otwór w środku nasadki. W ten sposób powstaje otwór, w którym zmieści się strzykawka z końcówką ślizgową (ryc. 1).
- Przygotować drobne sita, które zostaną włożone do probówek do mikrowirówek. Wykonaj ekrany z siatki drucianej ze stali nierdzewnej 304, siatka 60 x 60 o średnicy drutu 0,0045 ". Przeciąć sita nożycami do blachy lub przebić je za pomocą matrycy do średnicy zewnętrznej 5 mm (Rysunek 2).
2. Montaż dozowników
- Za pomocą kleszczy lub końcówki igły z końcówką włóż sitko do probówki mikrowirówki i osadź je na dnie, tak aby zakryło otwór. Będzie to służyć do podtrzymania proszku przed uruchomieniem.
- Wciśnij wąski koniec końcówki mikrowirówki w koniec igły z końcówką. Zrób to ręcznie lub za pomocą prasy stołowej i przewodnika. Delikatnie przetrzyj górną część igły i spód rurki etanolem, aby wyczyścić części i zapewnić ciasne, sprężyste dopasowanie.
3. Napełnianie dozowników
- Za pomocą mikrowagi analitycznej wytaruj urządzenie i załaduj żądaną ilość proszku do dozownika. Typowa masa proszku do dyspersji waha się od 1 do 10 mg.
- Po napełnieniu zatkaj górną część probówki mikrowirówki przydziałem bawełny i parą kleszczy. Zapobiegnie to wciąganiu się proszku do strzykawki lub wypadaniu z niej, jednocześnie umożliwiając przepływ powietrza przez dozownik w celu rozproszenia proszku.
- Zamknij nakrętkę probówki mikrowirówkowej.
- Jeśli nie zostanie użyty natychmiast, uszczelnij górną część niewielką ilością folii laboratoryjnej, aby zminimalizować narażenie proszku na wilgoć z otoczenia. UWAGA: Ogólnie rzecz biorąc, wstępnie załadowane dozatory powinny być przechowywane zgodnie z wymaganiami dotyczącymi przechowywania aktywnego składnika farmaceutycznego (API). Często proszki w aerozolu są wrażliwe na wilgoć i powinny być przechowywane w stanie wysuszonym.
4. Aktywacja urządzenia
- Pobrać strzykawkę z powrotem do żądanej objętości, która może być specyficzna dla danego zastosowania. Do podawania dopulmonowego świnkom morskim należy użyć 2 ml. Wydajność dyspersji jest związana z objętością i prędkością powietrza dostarczanego podczas aktywacji, a także z nieodłącznymi właściwościami dyspersyjnymi proszku 7. W górnym otworze dozownika znajduje się strzykawka z końcówką ślizgową. Strzykawka typu Luer-lock może być używana z adapterem.
- Włożyć strzykawkę do tylnej części dozownika.
- Włóż końcówkę igły dozownika do portu dozującego w komorze ekspozycyjnej. Mocno wcisnąć strzykawkę, wyrzucając proszek z urządzenia i bezpośrednio do zwierzęcia lub do komory naświetlającej lub przyrządu analitycznego (Rysunek 3).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
W przypadku proszków łatwo dyspergujących, takich jak te suszone rozpyłowo z przeznaczeniem do podania drogą płucną 5,8,9, dozowniki podają dawkę bolusa z urządzenia. Dozowniki znajdują szerokie zastosowanie, m.in. w charakterystyce cząstek in vitro, bezpośredniej administracji wewnątrz płuc u żywych zwierząt oraz generowaniu aerozoli dla systemów inhalacji pasywnej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Dyspersja z dozowników była odpowiednia dla zwierząt, które otrzymywały dawkę terapeutyczną poprzez bierne oddychanie tylko przez nos, co wskazuje na dużą część aerozolu rozproszonego do pierwotnej wielkości cząstek. Dozowniki te mogą być używane do podawania dotchawiczego, oceny wydajności proszku in vitro oraz dyspersji aerozoli suchego proszku ogólnego przeznaczenia do eksperymentów analitycznych lub skutecznych. W przypadku podawania dopulmonowe ważne jest, aby używać odpowiedniej objętości powietrza dla wyb...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Fragmenty danych farmakokinetycznych zostały zaprezentowane na konferencji Respiratory Drug Delivery 2014 w Fajardo w Portoryko, a opisy dawek i dodatkowe dane farmakokinetyczne zostały zaprezentowane na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Naukowców Farmaceutycznych 2015 w Orlando na Florydzie.
Podziękowania
Autorzy chcieliby uprzejmie podziękować Narodowemu Instytutowi Alergii i Chorób Zakaźnych za fundusze na przeprowadzenie tych badań.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Probówka do mikrowirówek 0,5 ml | VWR | 89000-026 | |
| Tkanina druciana ze stali nierdzewnej o dużej objętości do filtrowania cząstek, tkana, stal nierdzewna 304, siatka 60 x 60, średnica drutu .0045" Igła | McMaster Carr | 9230T44 | |
| , prosta, 18 rozmiarów, 1" długa | McMaster Carr | 75165A676 | Wystarczy dowolna igła typu luer-fit |
| Waciki | McMaster Carr | 54845T16 | |
| Parafilm M® Folia laboratoryjna | VWR | 100229-550 | |
| Wiertło dla robotników ze stali szybkotnącej oksydowanej na czarno, przekrój drutu 22, długość całkowita 3-1/8", głębokość wiercenia 1,8", 135 stopni McMaster | Carr | 2901A195 |
Bibliografia
- Young, E. F., et al. Inhaled Pyrazinoic Acid Esters for the Treatment of Tuberculosis. Pharmaceutical Research. , 1-11 (2016).
- Hinds, W. C. Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles. , Wiley. (2012).
- Islam, N., Gladki, E. Dry powder inhalers (DPIs)-A review of device reliability and innovation. International Journal of Pharmaceutics. 360 (1-2), 1-11 (2008).
- Chan, H. K. Dry powder aerosol delivery systems: current and future research directions. J Aerosol Med. 19 (1), 21-27 (2006).
- Vehring, R. Pharmaceutical Particle Engineering via Spray Drying. Pharmaceutical Research. 25 (5), 999-1022 (2008).
- Bosquillon, C., Lombry, C., Préat, V., Vanbever, R. Influence of formulation excipients and physical characteristics of inhalation dry powders on their aerosolization performance. Journal of Controlled Release. 70 (3), 329-339 (2001).
- Hickey, A. J., Concessio, N. M., Van Oort, M. M., Platz, R. M. Factors influencing the dispersion of dry powders as aerosols. Pharmaceutical Technology. 18 (8), 58-64 (1994).
- Garcia-Contreras, L., et al. Inhaled large porous particles of capreomycin for treatment of tuberculosis in a guinea pig model. Antimicrob Agents Chemother. 51 (8), 2830-2836 (2007).
- Durham, P. G., et al. Spray Dried Aerosol Particles of Pyrazinoic Acid Salts for Tuberculosis Therapy. Molecular Pharmaceutics. 12 (8), 2574-2581 (2015).
- Sung, J. C., et al. Dry powder nitroimidazopyran antibiotic PA-824 aerosol for inhalation. Antimicrob Agents Chemother. 53 (4), 1338-1343 (2009).
- Guillon, A., et al. Pulmonary delivery of dry powders to rats: tolerability limits of an intra-tracheal administration model. Int J Pharm. 434 (1-2), 481-487 (2012).
- Morello, M., et al. Dry-powder pulmonary insufflation in the mouse for application to vaccine or drug studies. Tuberculosis. 89 (5), 371-377 (2009).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
