Summary
Farmasötik kuru toz geliştirme, genellikle bir fare modeli kullanılarak güvenilir in vivo testler gerektirir. Kuru toz aerosollerin farelere doğru ve tekrarlanabilir bir şekilde iletilmesi için cihaz teknolojisi kısıtlanmıştır. Bu çalışma, fareyle ilgili dozlarda pulmoner ilaç dağıtımı için tek kullanımlık dozlayıcılar sunarak ilk kavram kanıtı araştırmasına yardımcı olur.
Abstract
Kuru toz inhalerleri, kararlı katı hal ilaç formülasyonları, cihaz taşınabilirliği, bolus ölçümü ve dozlaması ve itici gazsız bir dağıtma mekanizması dahil olmak üzere ilaçların akciğerlere iletilmesi için çok sayıda avantaj sunar. Farmasötik kuru toz aerosol ürünleri geliştirmek için sağlam in vivo testler şarttır. Tipik olarak, ilk çalışmalar, daha büyük hayvan türlerinde resmi çalışmalar yapmadan önce ön değerlendirme için bir fare modeli kullanmayı içerir. Bununla birlikte, bu yaklaşımdaki önemli bir sınırlama, kuru tozları küçük hayvanlara doğru ve tekrarlanabilir bir şekilde iletmek için uygun cihaz teknolojisinin olmaması ve bu tür modellerin kullanışlılığını engellemesidir. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, fareler için uygun dozlarda kuru tozların intrapulmoner verilmesi için özel olarak tek kullanımlık şırınga dozlayıcıları geliştirilmiştir. Bu dozlayıcılar, tek tip bir yığın yoğunluklu toz yatağından elde edilen önceden belirlenmiş miktarda tozu yükler ve teslim eder. Bu ayrık kontrol, toz yatağına sabit bir derinliğe (kurcalama) kör bir iğne sokularak ve her seferinde sabit bir miktar çıkarılarak elde edilir. Özellikle, bu dozajlama modelinin bir dizi püskürtülerek kurutulmuş toz için etkili olduğu kanıtlanmıştır. Dört farklı model püskürtülerek kurutulmuş toz içeren deneylerde, dozlayıcılar 30 ila 1100 μg aralığında dozlara ulaşma yeteneğini gösterdi. Elde edilen doz, tampon sayısı, dozatör iğnesinin boyutu ve kullanılan spesifik formülasyon gibi faktörlerden etkilenmiştir. Bu dozatörlerin en önemli faydalarından biri, üretim kolaylığıdır, bu da onları ilk kavram kanıtlama çalışmaları sırasında farelere kuru tozlar vermek için erişilebilir ve uygun maliyetli hale getirir. Dozlayıcıların tek kullanımlık yapısı, yeniden kullanılabilir sistemlerin ve tartım malzemelerinin temizlenmesi ve yeniden doldurulmasının sakıncalı olduğu hayvan prosedür odalarında kullanımı kolaylaştırır. Bu nedenle, tek kullanımlık şırınga dozlayıcılarının geliştirilmesi, kavram kanıtlama çalışmaları için murin kuru toz dağıtımında önemli bir engeli ele almış ve araştırmacıların pulmoner ilaç dağıtımı için küçük hayvan modellerinde daha doğru ve tekrarlanabilir ön çalışmalar yapmalarını sağlamıştır.
Introduction
Pulmoner ilaç dağıtımı için kuru toz inhalerlerin (DPI'lar) kullanımı, kloroflorokarbon itici gazların 1,2 küresel olarak aşamalı olarak kullanımdan kaldırılması nedeniyle son otuz yılda büyük ilgi görmüştür. DPI'lar, formülasyon stabilitesi, taşınabilirlik, kullanım kolaylığı ve itici gazsız dağılım mekanizmaları dahil olmak üzere, ölçülü doz inhalerleri ve nebülizörler gibi diğer pulmoner dağıtım sistemlerine göre çok sayıda fayda sunar2. Bununla birlikte, DPI ürünlerini klinik çeviriye taşımadan önce, birçoğu başlangıçta bir fare modeli kullanılarak tamamlanan birkaç klinik öncesi çalışma yapılmalıdır. Bununla birlikte, kuru tozları küçük hayvanlara doğru ve tekrarlanabilir bir şekilde vermek için mevcut teknolojiler sınırlıdır.
Fareler gibi küçük hayvanlara kuru tozlar vermenin yaygın yöntemleri arasında pasif inhalasyon 3,4,5,6,7 ve doğrudan uygulama 8,9,10,11,12,13 bulunur. Pasif inhalasyon tipik olarak, yeterli bir aerosol bulutu hazırlamak için büyük dozlarda püskürtülerek kurutulmuş toz kullanan özel bir oda gerektirir. Fareler zorunlu burun solunumları14 olduğundan, pasif inhalasyon yoluyla teslimat, tozun akciğerlere ulaşmak için burun ve boğazdan geçmesini gerektirir, bu da yeterli partikül aerodinamik özelliklerine sahip bir aerosol bulutunun korunmasını gerektirir 7,8. Normal solunumun bir sonucu olarak solunması nedeniyle doğrudan doğumdan fizyolojik olarak daha ilgili olan yararlı bir teknik14 olsa da, toz kütlesinin sınırlı olduğu ilk çalışmalar için uygun olmayabilir.
Alternatif olarak, doğrudan kuru toz dağıtımı için bir dizi intratrakeal dağıtım cihazı bildirilmiştir 8,9,10,11,12,13. İntratrakeal cihazlar burun ve boğazı atlayarak tozu doğrudan akciğerlere iletir ve verilen doz üzerinde daha ince kontrol sağlar14. Ek olarak, bazı cihazlar, özellikle bir sıkıştırma yükleme prosedürü9 kullanılarak hazırlananlar, daha küçük miktarlarla hazırlanabilir, bu da ilk kavram kanıtlama çalışmaları için önemli bir husustur. Evrensel olarak temin edilebilen intratrakeal dağıtım cihazlarının eksikliği, kullanım potansiyellerini engellemiş, kullanılabilirliği sınırlamış ve laboratuvarlar arası farklılıklara yol açmıştır14. Bu çalışmada, kuru toz aerosollerin geliştirilmesinde kavram kanıtı murin çalışmaları için kullanılabilecek intratrakeal dağıtım için basit, ucuz, tek kullanımlık bir dozatör öneriyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm hayvan deneyleri, Hayvan Refahı Yasası ve Laboratuvar Hayvanlarının İnsani Bakımı ve Kullanımına İlişkin Halk Sağlığı Hizmeti Politikasına uygun olarak yürütülmüştür. Çalışma protokolü, Tennessee Üniversitesi Sağlık Bilimleri Merkezi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylandı. ~ 6-8 haftalık sağlıklı dişi BALB / c farelerine, spektinamid 1599 kuru tozlar9 kullanılarak yapılan bir farmakokinetik çalışma için intrapulmoner aerosol uygulaması ile bir dozatörün kuru toz içeriği uygulandı. Hayvanlar ticari bir kaynaktan elde edilmiştir (bkz.
1. Dozlayıcı ve dolgu bileşenlerinin hazırlanması
- 2.54 cm (1 inç) kör paslanmaz çelik iğnenin (21-25 G) plastik luer kısmını, hassas bir kesit testeresi (bkz. Malzeme Tablosu) veya bir bantlı zımpara makinesi kullanarak 2-3 mm plastik luer kalana kadar kesin (Şekil 1A ve Şekil 2A).
NOT: Bantlı zımpara makinesi kullanılıyorsa, oluşan olası engelleri gidermek için paslanmaz çelik iğnenin daha küçük bir iğne veya tel kullanılarak temizlenmesi gerekebilir. - 0,6 mL'lik bir konik santrifüj tüpünün ucunu (1-1,5 cm) kesin. Tüpün ucunu 30-35 mg tozla doldurun.
NOT: Bu çalışma için kullanılan örnek tozların ayrıntıları için Temsili Sonuçlara bakınız. Toz aerosol performansı, USP Genel Bölüm <601>'de açıklandığı gibi standart metodoloji izlenerek bu uygulamada kullanılmadan önce değerlendirilmelidir (bkz. Malzeme Tablosu). - Tozu saklıyor ve/veya taşıyorsanız, şişeyi kapatmak için tüp kapağını (kesilmiş) kullanın. Depolama ve/veya taşıma sırasında tozun ortam nemine maruz kalmasını en aza indirmek için parafin film ile kapatın.
2. Dozajlayıcıların yüklenmesi ve montajı
- İstenilen dozu elde etmek için kesilmiş paslanmaz çelik iğneyi 0.6 mL konik santrifüj tüpü ucundaki toz yatağına gerektiği kadar sıkıştırın (Şekil 2B). Fazla tozu temizlemek için paslanmaz çelik iğnenin kenarlarını düşük tiftikli bir silecekle nazikçe silin (Şekil 3).
- Herhangi bir tozun yerinden çıkmasını önlemek için yüklü paslanmaz çelik iğneyi 3.81 cm (1.5 inç) polipropilen veya 5.08 cm (2 inç) politetrafloroetilen (PTFE) iğneye (16-20 G) (bkz. Malzeme Tablosu) yavaşça sokun.
3. Çalıştırma dozlayıcıları
- Tek kullanımlık bir şırıngayı, uygulamaya bağlı olarak değişebilen istenen hacme geri çekin.
NOT: Farelerde intrapulmoner uygulama için 0.15-0.6 mL tipik olarak uygundur 8,9. - Şırıngayı polipropilen veya PTFE iğnesi üzerindeki luer kilidine takın (Şekil 2D).
- Dozlayıcının iğne ucunu istenen hedefe yerleştirin. Toz içeriğini ve tekrarlanabilirliği analiz etmek için, iğneyi delikli bir kauçuk septum veya parafin filmden az miktarda (örneğin 1-5 mL) su ve/veya organik çözücü (örneğin etanol) içeren bir şişeye sokun.
- Farelere teslimat için, iğneyi anestezi uygulanmış farelerin trakeasının ilk bronşiyal çatallanmasına kadar 9,15 protokollerini izleyerek yerleştirin.
- Şırıngaya kuvvetlice bastırın, tozu cihazdan toplama şişesine boşaltın (Şekil 2E).
NOT: Tozun murin akciğerlerine verilmesi için de aynı teknik izlenmelidir. - Toplama şişesinden içeriği ve tekrarlanabilirliği analiz etmek için, UV-Görünür (UV-Vis) spektrofotometrisi veya yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) gibi spesifik API için uygun bir analitik yöntem kullanın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Çeşitli püskürtülerek kurutulmuş tozların aerosol performansı, bu çalışmada kullanılmadan önce belirlenmiştir. Aerodinamik parçacık boyutu dağılımı (APSD), dağılımı 50. persentilde (d50) ikiye bölen boyutu temsil eden kütle medyan aerodinamik çapı (MMAD) ve dağılımın genişliğini yansıtan geometrik standart sapma (GSD) ile tanımlanmıştır. GSD, 80. yüzdelik dilimdeki aerodinamik çapın karekökünün 16. yüzdelik dilimdeki (d84/d16)1/2'ye bölünmesiyle tanımlanırve yüzdelik dilimler, parçacık boyutuna göre log-normal kütle dağılımı için ortalamanın her iki tarafında bir standart sapmayı temsil eder.
Burada tarif edilen dozlayıcılar kullanılarak teslim edilmek üzere dört temsili spreyle kurutulmuş toz düşünülmüştür. Tigesiklin (SD-1)3, kapreomisin sülfat (SD-2)16, spektinamid 1599 (SD-3)9 ve eksipiyanlı albuterol sülfat (SD-4) API'leri dahil olmak üzere püskürtülerek kurutulmuş (SD) tozlar, çeşitli uygulamalar için geliştirilmiş bir dizi antibakteriyel ve bronkodilatör formülasyonunu temsil eder. Dozlayıcılarda kullanılmadan önce, USP Genel Bölüm <601> uyarınca düşük dirençli bir kuru toz inhaler ve yüksek performanslı bir kademeli çarpma tertibatı kullanılarak dört toz için aerodinamik partikül boyutu dağılımı belirlendi (bkz. SD-1, SS-2, SD-3 ve SD-4'ün MMAD'leri sırasıyla 2.6 ± 0.1 μm (GSD = 2.1 ± 0.1), 1.7 ± 0.1 μm (GSD = 2.4 ± 0.1), 1.7 ± 0.4 μm (GSD = 2.7 ± 0.5) ve 2.2 ± 0.2 μm (GSD = 2.1 ± 0.3) idi. Dört toz, yayılan doza göre SD-1, SD-2, SD-3 ve SD-4 için sırasıyla% 68 ± %1,% 82 ±% 1, %77 ±% 1 ve% 68 ± %2 ince partikül fraksiyonları (<4.46 μm) sergiledi. Dört toz, Şekil 4'teki taramalı elektron mikroskobu kullanılarak görselleştirilmiştir.
Her toz ayrı 30-35 mg alikotlar halinde hazırlandı ve dozlayıcının paslanmaz çelik iğnesi (21 G) toz yatağına 1 ila 4 kez sıkıştırıldı. Dozlayıcı (21 G paslanmaz çelik iç iğne ve 16 G polipropilen dış iğne) 5 mL su içeren kapalı bir şişeye çalıştırıldı. Nazik karıştırmadan sonra, çözelti UV-Görünür spektrofotometri (SD-1, SD-2, SD-3 ve SD-4 için sırasıyla λ = 351 nm, 268 nm, 271 nm ve 230 nm) ile analiz edildi. Toz yatağındaki tampon sayısının bir fonksiyonu olarak verilen doz Şekil 5'te gösterilmektedir. Özellikle, tüm püskürtülerek kurutulmuş tozlar, bu dozlayıcılarla 1 ila 4 tamp'tan doğrusal bir doz yanıtı (R2 > 0.97) göstermiştir. SD-1 için, bir tampon 209 ± 99 μg'lık bir toz dağıtımına yol açtı ve sonraki her bir tampon ~130 μg ekledi (Şekil 5A). Diğer tozlar da benzer eğilimler sergiledi, ilk tampon sonraki tamponlardan daha büyük bir toz dozuna maruz kaldı. SD-2 (Şekil 5B), SD-3 (Şekil 5C) ve SD-4 (Şekil 5D) için, bir tampon 268 ± 88 μg, 332 ± 95 μg ve 412 ± 72 μg'lık bir teslimata yol açtı ve sonraki her bir tampon daha az miktarda 170-230 μg ekledi. Her toz için doğrusal yanıt, sırasıyla 210-570 μg, 270-780 μg, 330-870 μg ve 410-1120 μg'lik ulaşılabilir aralıklar gösteren dört toz, SD-1, SD-2, SD-3 ve SD-4 ile ilaç yüklemesinde kontrole izin verir. Hepsi doğrusal ve tekrarlanabilir olsa da, bir spreyle kurutulmuş tozdan diğerine görülen farklılıklar, ilgilenilen spesifik kuru toz için dozlayıcılardan salınan dozun karakterize edilmesinin gerekliliğini vurgulamaktadır.
Daha küçük / genç farelerde kullanımlarını değerlendirmek için daha küçük çaplı dozlayıcılar da hazırlandı. Önceki paragrafta açıklanan ilk tasarım, 16 G polipropilen dış iğne (dış çap = 1,7 mm) kullanılarak hazırlanmıştır. Bu dozlayıcılarda kullanılan 21 G paslanmaz çelik iğne, Stewart ve ark. tarafından bildirildiği gibi 20 G PTFE dış iğne (dış çap = 1.2 mm) ile de uyumludur.9 Şekil 6A , toz formülasyonu SD-1 ile 21 G paslanmaz çelik/20 G PTFE dozlayıcıların kullanımını göstermektedir. 21 G paslanmaz çelik / 16 G polipropilen dozlayıcılara kıyasla elde edilebilir dozda hafif bir azalma gözlenir, ilk tampon 111 ± 62 μg'lık bir dozla sonuçlanır ve sonraki her bir tampon ~ 96 μg ekler (Şekil 6A). PTFE iğnesinin uzunluğu (5,08 cm), polipropilen iğneye (3,81 cm) kıyasla daha uzun olması ve iğne esnekliği toz kayıplarına neden olabilir. Daha küçük çaplı polipropilen dış iğneler de değerlendirildi, ancak daha küçük çaplı paslanmaz çelik iç iğneler gerekiyordu. 18 G (dış çap = 1,3 mm) ve 20 G (dış çap = 1,0 mm) polipropilen iğneler sırasıyla 22 G ve 25 G paslanmaz çelik iç iğneler gerektiriyordu. Beklendiği gibi, iç iğne çapının azaltılması ulaşılabilir dozu azalttı. Şekil 6B'de gösterilen 22 G paslanmaz çelik/18 G polipropilen dozlayıcılar, bir tamp ile 82 ± 31 μg'lık bir SD-1 dozu gösterdi ve sonraki her bir tamp, dozu ~41 μg artırdı. Şekil 6C'de gösterilen 25 G paslanmaz çelik/20 G polipropilen dozlayıcılar, 29 ± 17 μg'lık daha küçük bir SD-1 dozu gösterdi ve ek tamponlar, verilen dozu (~4 μg/tamp) minimum düzeyde artırdı. Şekil 6D , 4 tamp toz formülasyonu SD-1 kullanıldığında burada değerlendirilen dört dozatör sisteminin bir karşılaştırmasını gösterir ve dozatör sisteminin dozaj ihtiyaçlarını ve hayvanın yaşını/boyutunu karşılayacak şekilde özelleştirilebileceğini vurgular.
Şekil 1: Modifiye iğne hazırlığı. (A) Plastik luer kilit kısmı 2-3 mm'ye kesilmiş modifiye paslanmaz çelik iğne. (B-C) Modifiye paslanmaz çelik iğnenin polipropilen iğneye yerleştirilmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Toz yükleme ve çalıştırma şeması. (A-E) Toz yükleme, dozaj tertibatı ve monte edilmiş dozlayıcıdan çalıştırma şeması. Hava, iç paslanmaz çelik iğneden geçirilerek tozun dozlayıcıdan dışarı atılması sağlanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: İç iğnenin dışından toz kalıntısının çıkarılması . (A) Toz yatağına sıkıştırıldıktan sonra iğnenin dışında tutulan toz ile modifiye edilmiş paslanmaz çelik iğne. (B) Düşük tiftikli silecekle nazikçe silindikten sonra temiz yüzeyli modifiye paslanmaz çelik iğne. (C) Toz içeren iğnenin içinin görselleştirilmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Püskürtülerek kurutulmuş tozlar. Dört farklı API'den hazırlanan püskürtülerek kurutulmuş tozların temsili taramalı elektron mikroskobu görüntüleri. Kuru tozlar arasında (A) SD-1, (B) SD-2, (C) SD-3 ve (D) SD-4 bulunur. Tüm görüntüleme, ölçek çubuğu 5 μm'ye eşit olacak şekilde 10.000x büyütmede gerçekleştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Teslim edilen tozun miktarının belirlenmesi. (A) SD-1, (B) SD-2, (C) SD-3 ve (D) SD-4 (n ≥ 3, ortalama ± standart sapma) dahil olmak üzere dört püskürtülerek kurutulmuş tozdan oluşan bir toz yatağına sıkıştırılan bir fonksiyon olarak dozlayıcılardan (21 G paslanmaz çelik iç iğne ve 16 G polipropilen dış iğne) verilen toz kütlesi. Yükleme sıkıştırması başına dağılan toz kütlesini gösteren eğim ve doğrusal bir eğriye uyum iyiliği (R2) dahil edilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Daha küçük çaplı iğnelerle verilen tozun miktar tayini. (A) 20 G PTFE dış iğneli 21 G paslanmaz çelik iç iğne, (B) 18 G polipropilen dış iğneli 22 G paslanmaz çelik iç iğne ve (C) 20 G polipropilen dış iğneli 25 G paslanmaz çelik iç iğne (n ≥ 3, ortalama ± standart sapma) dahil olmak üzere daha küçük çaplı iğneler kullanılarak hazırlanan dozlayıcılardan verilen SD-1 tozunun kütlesi. Yükleme sıkıştırması başına dağılan toz kütlesini gösteren eğim ve doğrusal bir eğriye uyum iyiliği (R2) dahil edilmiştir. Y ekseni, verileri her şekle sığdıracak şekilde ölçeklendirilir. Toz yatağına 4 tamp'tan sonra tüm dozatör tiplerinden verilen SD-1 dozunun bir karşılaştırması (D)'de gösterilmiştir. Kısaltmalar şunları içerir: SS, paslanmaz çelik; PP, polipropilen; PTFE, politetrafloroetilen. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Fareler zorunlu burun solunumu olduğundan, ilk kavram kanıtlama çalışmaları için pasif inhalasyon yoluyla verilmesi, tozun partikül özelliklerine ve toz dağılım verimliliğine bağlı bir şekilde burun ve boğazdan geçmesi gerektiğinden verimliliği ve doz tahminini zorlaştırır 7,8,14. Burada geliştirilen dozlayıcıların kullanımı, ilk bronşiyal çatallanmaya9 yerleştirilen dozatör ile burun ve boğazı atlar ve tam dozu doğrudan farelerin akciğerlerine ileterek ilk çalışmalar için daha hassas doz kontrolüne izin verir. Bu dozlayıcılar, farelere intratrakeal uygulama ve toz performansının in vitro değerlendirmesi için tekrarlanabilir ve özelleştirilebilir bir dağıtım yöntemini temsil eder.
21 G paslanmaz çelik ve 16 G polipropilen iğneler kullanan dozlayıcılar, formülasyona ve tipik olarak fareler için uygun bir doz olan tampon sayısına bağlı olarak 200-1100 μg yükleme ve verme kapasitesine sahipti. Toz dağılımını en az 5 tamp'a kadar tutan SD-1 ve SD-2 gibi belirli formülasyonlar için 4 tamp'ın ötesinde yükleme mümkündü, ancak SD-3 ve SD-4 gibi formülasyonlar için 4 tamp'ın ötesinde yükleme zorlaştı. Toz, daha fazla kurcalamadan sonra iç iğnede çok fazla paketlenirse, tozu yerinden çıkarmak ve dağıtmak için 0.15-0.6 mL hava bolusu yetersizdi. 1-2 mL'lik daha büyük bir hacim bu yüklü tozları dağıtabilirken, bu hacimler farelerde travmaya neden olabilir ve bundan kaçınılmalıdır 8,15. Her durumda, bu etkiyi en aza indirmek için kurcalama nazikçe yapılmalıdır. Sonuç olarak, bu etki, formülasyona bağlı olarak 600-1100 mg'ın üzerindeki yüklemeyi sınırlar. Fareler için uygun olsa da, daha yüksek bir doz gerektiren hayvanlar için daha büyük bir rezervuar tipi dozlayıcıkullanılmalıdır 10. Daha küçük çaplı dozlayıcılar (1.0-1.3 mm dış çap) da geliştirilmiş ve SD-1 ile değerlendirilmiştir. Küçültülmüş boyutlu bir dozlayıcı için en yüksek doz, 21 G paslanmaz çelik iç iğne ile 20 G PTFE dış iğne birleştirildiğinde gözlendi. Farelerde farmakokinetik çalışmalar daha önce Stewart ve ark. bu dozatör sistemi ile başarılı kullanımını vurgulamaktadır9. Polipropilen dış iğneler kullanılarak daha küçük dozlayıcılar da mümkündü, ancak daha düşük ulaşılabilir dozlarla sonuçlandı ve sistemdeki bir sınırlamayı vurguladı. Doz, iğne çapından güçlü bir şekilde etkilenir ve 21 G paslanmaz çelik / 16 G polipropilen dozlayıcılar için bildirilen daha yüksek dozlar, çok küçük / genç farelerde kullanım için mümkün olmayabilir.
Dozlayıcı sistemlerinin, burada tartışılan dört püskürtülerek kurutulmuş toz üzerinde çalıştığı onaylanmıştır. Bununla birlikte, bu çalışmadaki tüm parçacık sistemleri, tek tip kütle yoğunluğuna sahip düşük yoğunluklu mühendislik parçacıklarıdır. Toz yatağının homojenliğinin garanti edilemediği diğer partikül sistemlerindeki etkinlik henüz değerlendirilmemiştir ve tekrarlanabilir dağıtım ile sonuçlanmayabilir. Dozatör sisteminin kullanımından önce duruma göre ek değerlendirme gerekli olacaktır.
İç dozaj iğnelerini hazırlamak için hassas bir kesit testeresinin kullanımını açıklıyoruz, ancak yerinde bir bantlı zımpara makinesi kullanılabilir. Bantlı zımpara kullanılıyorsa, iğnenin açık olduğundan ve işlem sırasında tıkanmadığından emin olmak için iç paslanmaz çelik iğneden daha küçük bir iğne veya tel kaydırmak önemlidir. Bu, hassas kesit testeresi kullanılırken bir sorun olarak fark edilmemiştir.
Dozlayıcıların düşük maliyeti ve hazırlanma kolaylığı, cihazın yeniden yüklenmesinin ve kullanımlar arasında temizleme/sterilizasyonun gerekli olmadığı tek kullanımlık tek kullanımlık dağıtım cihazları olarak kullanımlarını kolaylaştırır. Kuru toz yatakları, API ve formülasyon depolama gereksinimlerine göre önceden doldurulabilir ve saklanabilir, bu da kullanıcının montaj ve çalıştırmadan önce iğneyi yalnızca toza sıkıştırmasını gerektirir. Toz yatağı tüpünün doldurulması, hayvan prosedür laboratuvarında10 minimum ekipman bulunmasını gerektiren, bir terazi ve başlığın bulunduğu bir laboratuvar ortamında gerçekleştirilebilir. Dozlayıcılar, farelerde ön, kavram kanıtlama çalışmaları için tasarlanmıştır ve doğru ve tekrarlanabilir yükleme gösterir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Acknowledgments
Yazarlar, Ulusal Sağlık Enstitüleri'nden (R01AI155922) fon almak istemektedir. Mikroskopi, Ulusal Nanoteknoloji Koordineli Altyapı'nın bir parçası olarak Ulusal Bilim Vakfı, Grant ECCS-1542015 tarafından desteklenen Kuzey Carolina Araştırma Üçgeni Nanoteknoloji Ağı'nın (RTNN) bir üyesi olan Chapel Hill Analitik ve Nanofabrikasyon Laboratuvarı'nda (CHANL) gerçekleştirildi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.6 mL microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 05-408-120 | |
| Analytical balance | Mettler Toledo | AR1140 | Any analytical balance with sufficient range can be used |
| Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 21 G | McMaster-Carr | 75165A681 | |
| Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 22 G | McMaster-Carr | 75165A683 | |
| Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 25 G | McMaster-Carr | 75165A687 | |
| Disposable syringe with luer lock (1 mL) | Fisher Scientific | 14-823-30 | 3-mL syringes can also be used |
| Female BALB/c mice | Charles River, Wilmington, MA, USA | ||
| High-performance cascade impactor | Next Generation Impactor | Apparatus 5 | |
| Lab film (e.g., Parafilm) | Fisher Scientific | S37440 | |
| Low-lint wiper (e.g., Kimwipes) | Kimberly-Clark Professional | 34133 | |
| Low-resistance dry powder inhaler | RS01 mod 7 | ||
| Polypropylene needle, 1.5 inch, 16 G | McMaster-Carr | 6934A111 | |
| Polypropylene needle, 1.5 inch, 18 G | McMaster-Carr | 6934A53 | |
| Polypropylene needle, 1.5 inch, 20 G | McMaster-Carr | 6934A55 | |
| Precision sectioning saw | TedPella | 812-300 | Belt sander can be used as an alternative |
| PTFE needle, 2 inch, 20 G | McMaster-Carr | 75175A694 | |
| USP General Chapter <601> | http://www.uspbpep.com/usp31/v31261/usp31nf26s1_c601.asp |
References
- Wu, X., Li, X., Mansour, H. M. Surface analytical techniques in solid-state particle characterization for predicting performance in dry powder inhalers. KONA Powder and Particle Journal. 28, 3-18 (2010).
- Maloney, S. E., Mecham, J. B., Hickey, A. J. Performance testing for dry powder inhaler products: towards clinical relevance. KONA Powder and Particle Journal. 40, 172-185 (2023).
- Maloney, S. E., et al. Spray dried tigecycline dry powder aerosols for the treatment of nontuberculous mycobacterial pulmonary infections. Tuberculosis. 139, 102306 (2023).
- Kaur, J., et al. A hand-held apparatus for "nose-only" exposure of mice to inhalable microparticles as a dry powder inhalation targeting lung and airway macrophages. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 34 (1), 56-65 (2008).
- Yi, J., et al. Whole-body nanoparticle aerosol inhalation exposures. Journal of Visualized Experiments. (75), e50263 (2013).
- Chung, Y. H., Han, J. H., Lee, Y. -H. A study on subchronic inhalation toxicology of 1-chloropropane. Toxicological Research. 31 (4), 393-402 (2015).
- Kuehl, P. J., et al. Regional particle size dependent deposition of inhaled aerosols in rats and mice. Inhalation Toxicology. 24 (1), 27-35 (2012).
- Manser, M., et al. Design considerations for intratracheal delivery devices to achieve proof-of-concept dry powder biopharmaceutical delivery in mice. Pharmaceutical Research. 40, 1165-1176 (2023).
- Stewart, I. E., et al. Development and characterization of a dry powder formulation for anti-tuberculosis drug spectinamide 1599. Pharmaceutical Research. 36 (9), 136 (2019).
- Durham, P. G., et al. Disposable dosators for pulmonary insufflation of therapeutic agents to small animals. Journal of Visualized Experiments. (121), e55356 (2017).
- Miwata, K., et al. Intratracheal administration of siRNA dry powder targeting vascular endothelial growth factor inhibits lung tumor growth in mice. Molecular Therapy: Nucleic Acids. 12, 698-706 (2018).
- Duret, C., et al. Pharmacokinetic evaulation in mice of amorphous itraconazole-based dry powder formulations for inhalation with high bioavailability and extended lung retention. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 86 (1), 46-54 (2014).
- Maloney, S. E., et al. Preparation strategies of the anti-mycobacterial drug bedaquiline for intrapulmonary routes of administration. Pharmaceuticals. 16 (5), 729 (2023).
- Price, D. N., Kunda, N. K., Muttil, P. Challenges associated with the pulmonary delivery of therapeutic dry powders for preclinical testing. KONA Powder and Particle Journal. 36, 129-144 (2019).
- Qiu, Y., Liao, Q., Chow, M. Y. T., Lam, J. K. W. Intratracheal administration of dry powder formulation in mice. Journal of Visualized Experiments. (161), e61469 (2020).
- Fiegel, J., et al. Preparation and in vivo evaluation of a dry powder for inhalation of capreomycin. Pharmaceutical Research. 25 (4), 805-811 (2008).
