Dosificadores desechable para insuflación pulmonar de agentes terapéuticos para animales pequeños

Summary

Durante el desarrollo de fármacos para la administración pulmonar, es necesario evaluar la farmacocinética y la eficacia en un modelo animal. Se presenta un método para construir un sistema de dispersión de aerosol desechable a partir de componentes de de la plataforma que se pueden utilizar para administrar aerosol intrapulmonar de polvo seco a los roedores.

Introduction

Desarrollo de nuevos productos terapéuticos requiere pruebas de eficacia en un modelo animal. La ruta pulmonar de administración puede ser utilizada para administrar fármacos a nivel local y sistémicamente ^1. Evaluación de los aerosoles de polvo seco requiere un mecanismo de dispersión eficiente para mantener las concentraciones altas en una cámara de exposición o para la administración directa endotraqueal. Aunque existen soluciones para exponer a los animales por inhalación pasiva para secar aerosoles en polvo, la mayoría requieren masas de polvo en un gran exceso de la dosis suministrada ^2.

Esto impide la realización de estudios de viabilidad primeros como insuficiente medicamento está disponible en la investigación o etapa de desarrollo inicial de apoyo a los requisitos de entrega de dosis para sistemas de administración de aerosol convencionales.

En el diseño de un producto de fármaco en aerosol, el rendimiento aerodinámico puede relacionarse directamente con la eficiencia de entrega y la eficacia> 3. La dispersión de polvo en un aerosol requiere entrada de energía suficiente para superar las fuerzas interparticulares, y los enfoques de ingeniería de partícula puede mejorar sustancialmente el rendimiento del aerosol ^{4, 5, 6.} Hemos desarrollado un sistema de dispersión (dosificador) que se puede aerosolizar aerosoles Engineered de polvo seco de manera eficiente con el fin de insuflación pulmonar directa, de dispersión en un sistema de exposición o generación para fines analíticos.

Protocol

1. Preparación de los componentes de la dosificadores

1. Perforar la parte inferior de un tubo de microcentrífuga de 0,5 ml de polipropileno mediante la perforación o simplemente rectificado o corte de la parte inferior con una muela abrasiva o un par de tijeras afiladas. Asegúrese de que el agujero está en el centro y no es más que 2 mm de diámetro y no menos de 1 mm de diámetro (Figura 1).
2. Perforar la parte superior del tubo de microcentrífuga. El uso de un # 22 broca (aproximadamente 4 mm de diámetro), perforar un agujero en el centro de la tapa. Esto resulta en un agujero que se ajuste a una jeringa slip-punta (Figura 1).
3. Preparar las pantallas finas que se insertan en los tubos de microcentrífuga. Hacer pantallas de 304 tela de alambre de acero inoxidable, 60 x 60 mallas con diámetro de alambre de 0,0045" . Cortar las pantallas con tijeras de hojalatero o punzón ellos utilizando una boquilla para un diámetro exterior de 5 mm (Figura 2).

2. El conjunto de la dosificadores

1. Utilizando cualquiera de fórceps o el extremo de una aguja de punta roma, inserte la pantalla en el tubo de microcentrífuga y el asiento en la parte inferior de modo que cubra la abertura. Esto servirá para apoyar el polvo antes del accionamiento.
2. Press encaja en el extremo estrecho de la punta de microcentrífuga en el extremo de una aguja de punta roma. Para ello, la mano o con una prensa de sobremesa y un guía. limpiar suavemente la parte superior de la aguja y la parte inferior del tubo con etanol para limpiar las partes para asegurar un ajuste apretado, resistente.

3. Llenar el dosificadores

1. El uso de una microbalanza analítica, tarar el dispositivo y cargar la cantidad deseada de polvo en el dosificador. Una masa de polvo típico para la dispersión varía de 1 a 10 mg.
2. Una vez lleno, conecte la parte superior del tubo de microcentrífuga con una asignación de algodón y un par de fórceps. Esto evitará que el polvo de dibujo en la jeringa o se caiga, al tiempo que permite el flujo de aire a través del dosificador para dispersar el polvo.
3. Si no se utiliza inmediatamente, sellar la parte superior con una pequeña cantidad de lab-película para minimizar la exposición del polvo a la humedad ambiente. NOTA: Generalmente, dosificadores precargadas deben almacenarse de acuerdo con los requisitos de almacenamiento del ingrediente farmacéutico activo (API). A menudo polvos en aerosol son sensibles a la humedad y debe ser almacenado desecado.

El accionamiento 4. Dispositivo

1. Tirar hacia atrás de la jeringa hasta el volumen deseado, que puede ser de aplicación específica. Para la administración intrapulmonar en cobayas, utilizar 2 ml. Eficiencia de dispersión está relacionado con el volumen y la velocidad de aire entregado durante el accionamiento, así como las propiedades de dispersión inherentes del polvo ^7. El agujero superior de la dosificador acomoda una jeringa slip-punta. Una jeringa Luer-lock se puede utilizar con un adaptador.
2. Inserte la jeringa en el extremo posterior del dosificador.
3. Insertar el extremo de la aguja del dosificador en tél dosificación puerto de la cámara de exposición. Presionar la jeringa con fuerza, la expulsión de polvo fuera del dispositivo y directamente en el animal o en la cámara de exposición o instrumento analítico (Figura 3).

Representative Results

Para los polvos fácilmente dispersables tales como las que se secó por pulverización con la intención para la administración pulmonar ^{5, 8, 9,} los dosificadores entregar una dosis en bolo fuera del dispositivo. Hay muchas aplicaciones para los dosificadores, incluyendo caracterización in vitro de partículas, administración intrapulmonar directa en animales vivos, y la generación de aerosol para sistemas de inhalación pasiva.

Para demostrar la eficacia de la dispersión de polvo a partir de los dosificadores, se utilizó una cámara de exposición sólo para la nariz previamente construido. Las características principales de esta cámara son una pequeña cámara central y bajo flujo de aire, lo que permite altas concentraciones de aerosoles que deben alcanzarse. La cámara de dosificación se ensambla a partir de acrílico y contó con un compartimiento central aerosol 4" de diámetro y una longitud de 3" con conos de ojiva cónicospara la evaluación de la exposición al aerosol por inhalación pasiva (Figura 4).

Un polvo de fármaco secado por pulverización de la masa diámetro aerodinámico medio (MMAD) 2,9 micras se evaluó en cobayas utilizando este sistema (Figura 5). intervalo de dosificación se determinó midiendo la concentración en la cámara en tiempo real después de la entrega de una dosis única en bolo de 5 mg usando una jeringa de 12 ml. Evaluación in vivo la administración de 5 dosis de 10 mg a intervalos de 3 minutos como resultado una concentración plasmática máxima de 5 mg / ml (Figura 6). Esto se compara con una dosis administrada por vía endotraqueal de 1 kg mg / entregados por un sistema ampliamente utilizado en el campo ^10. La concentración plasmática observada como resultado de la inhalación pasiva es indicativo de dispersión eficiente de tamaño de partícula primaria.

Ya que hay poco o ningún flujo de aire en el interior del Cham ber, la concentración de aerosol disminuirá en función del diámetro aerodinámico de las partículas como partículas caen debido a la sedimentación gravitacional. Como partículas se depositan, y la concentración de aerosol disminuye por debajo de un cierto umbral, otra dosis se puede administrar a través del puerto. Los tiempos de exposición dependerá de la objetivo pero debido a altas concentraciones son alcanzables, un horario puede ser determinado para minimizar el tiempo de exposición. Esto describe de nuevo una aplicación del uso de estos sistemas de dosificación desechables, pero otro uso posible sería la administración intrapulmonar en polvo directo, que puede tener muchos puntos finales de análisis dependiendo de la finalidad de la evaluación.

Figura 1. Modificado Centrifugar Tube. Modificado 0,5 ml tubo de microcentrífuga con agujeros en la parte inferior y superior. .jpg" target = '_ blank'> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. Pantallas de malla. 5 mm círculos de diámetro de 60 x 60 de malla de acero inoxidable de diámetro de alambre 0,0045" . Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3. El accionamiento esquemática. Montado dosificador de accionamiento que representa esquemática de polvo. El aire es forzado a través del depósito, dispersando el polvo fuera del extremo de dispensación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 4. La exposición Cámara esquemática. cámara de exposición Animal esquemática depósito central con dimensiones. Dos animales pueden ser expuestos a la vez, con cada animal que está siendo guiado a la cámara central a través de los conos de ojiva cónicos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5. Polvo seco Aerosol. Representante polvo de medicamento de ingeniería producido por secado por pulverización. Los polvos pueden ser diseñados para una variedad de aplicaciones. Para aerosoles de polvo seco de ingeniería, la eficiencia de diámetro y de dispersión de polvo aerodinámico son objetivos de ingeniería críticos. barra de escala = 5 micras.com / archivos / ftp_upload / 55356 / 55356fig5large.jpg" target = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6. Evaluación farmacocinética vía pasiva inhalación. Farmacocinética de la concentración de fármaco en plasma en una escala logarítmica en un período de 5 h dispersadas por los dosificadores en el depósito central de aerosol en comparación con una dosis de referencia de 1 mg / kg entregados por la administración pulmonar directa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7. Llenado y dosificadores a granel. (Izquierda) Relleno y dosificador de accionamiento-ready (10 mg). (Derecha) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

La dispersión de los dosificadores era adecuado para que los animales reciben una dosis terapéutica a través de la respiración pasiva sólo para la nariz, lo que indica una gran proporción de aerosol dispersado a tamaño de partícula primaria. Estos dosificadores pueden ser utilizados para la administración endotraqueal, en la evaluación in vitro de rendimiento de polvo, y de propósito general dispersión en aerosol de polvo seco para los experimentos analíticos o eficaces. Si se utiliza para suministro intrapulmonar, es importante utilizar un volumen apropiado de aire para la especie elegida, como sobre-inflado de los pulmones puede causar daño tisular y distorsionar los resultados farmacocinéticos. Un volumen de 5 ml se ha utilizado en los conejillos de indias con un dispositivo similar ^10, sin embargo otra investigación ha demostrado que el daño pulmonar puede ocurrir en ratas con una única administración 2 ml ^11.

Debido al coste de los componentes y facilidad de preparación, estos dosificadores pueden ser utilizados como productos desechables de un solo uso.En contraste, los dispositivos de usos múltiples requieren que entre la dosificación del dispositivo tiene que ser rellenado ^12, complicado el rendimiento del experimento con animales y que requieren el técnico en animales para llevar a cabo una tarea que en la mayoría de las instalaciones no se logra fácilmente. El llenado puede realizarse en un laboratorio de preparación de la dosis (con saldos, capuchas o cajas de guantes y materiales de construcción para apoyar pequeña masa pesada en la cámara de dosificación) y las muestras se pueden transferir a una sala de procedimientos con animales más bien que tiene ambas actividades realizadas en el mismo laboratorio. Esto es particularmente ventajoso cuando se requiere ninguna forma de control biológico adicional para los experimentos con animales.

Demostramos aquí los métodos adecuados para la preparación de un sistema de dispersión que puede ser fabricado fácilmente y puede facilitar de manera eficiente el desarrollo de fármacos etapa aerosol temprano con mínimo uso de drogas. Los dosificadores bajo coste que pueden ser fabricados en grandes cantidades y utilizadas como precargado dosificación fORMS para la administración de polvo en aerosol en ambientes restrictivas donde el equipo de protección personal necesario puede ser un obstáculo (Figura 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