Doseadores descartável para Pulmonar insuflação de agentes terapêuticos para Pequenos Animais

Summary

Durante o desenvolvimento de drogas para a administração pulmonar, é necessário avaliar a farmacocinética e eficácia num modelo animal. Apresenta-se um método para construir um sistema de dispersão de aerossol descartáveis ​​a partir de componentes de-the-shelf que podem ser usados ​​para administrar pó seco em aerossol intrapulmonar para roedores.

Introduction

Desenvolvimento de novos produtos terapêuticos exige testes de eficácia em um modelo animal. A via pulmonar de administração podem ser utilizados para entregar drogas localmente e sistemicamente ^um. Avaliação de aerossóis de pó seco requer um mecanismo de dispersão eficiente para manter concentrações elevadas numa câmara de exposição ou para administração directa endotraqueal. Enquanto existem soluções para expor os animais por inalação passiva de aerossóis de pó seco, a maioria requer massas de pó em grande excesso da dose administrada ^duas.

Isto impede a realização de estudos de viabilidade iniciais como droga disponível é insuficiente para a pesquisa ou estágio inicial de desenvolvimento para suportar os requisitos de entrega de doses para sistemas de fornecimento de aerossol convencionais.

Ao conceber um medicamento em aerossol, o desempenho aerodinâmico pode relacionar directamente com a eficiência de entrega e eficácia> 3. Dispersão do pó num aerossol requer uma entrada de energia suficiente para vencer as forças de interparticulares, e abordagens de engenharia de partículas pode melhorar substancialmente o desempenho do aerossol ^{4, 5, 6.} Nós desenvolvemos um sistema de dispersão (doseador), que pode atomizar aerossóis de pó seco Engineered eficiente para a finalidade de insuflação pulmonar directa, dispersão para um sistema de exposição ou geração para fins analíticos.

Protocol

1. Preparação dos Componentes do doseadores

1. Perfurar a parte inferior de um tubo de microcentrífuga de 0,5 ml de polipropileno por perfuração ou por simplesmente moer ou cortar o fundo com uma roda de esmeril ou uma tesoura afiada. Certifique-se de que o orifício está localizado no centro e é não mais do que 2 mm de diâmetro e não menos do que 1 mm de diâmetro (Figura 1).
2. Perfurar a parte superior do tubo de microcentrífuga. Utilizando uma broca # 22 (aproximadamente 4 mm de diâmetro), fazer um furo no centro da tampa. Isso resulta em um furo que vai encaixar uma seringa deslizamento-ponta (Figura 1).
3. Preparar as telas finas a serem inseridos nos tubos de microcentrífuga. Adicione telas de 304 pano de fio de aço inoxidável, de 60 x 60 mesh com um diâmetro de arame de 0,0045" . Cortar as telas com recortes de estanho ou perfurar-los usando uma fieira com um diâmetro exterior de 5 mm (Figura 2).

2. Assembleia da doseadores

1. Utilizando qualquer um dos fórceps ou a extremidade de uma agulha de ponta romba, inserir o ecrã para dentro do tubo de microcentrífuga e encaixá-lo na parte inferior de modo que cobre a abertura. Isto vai servir para suportar o pó antes da actuação.
2. Pressione encaixar a extremidade mais estreita da ponta de microcentrífuga para dentro da extremidade de uma agulha de ponta romba. Faça isso com a mão ou com uma prensa de bancada e um guia. Limpe suavemente a parte superior da agulha e da parte inferior do tubo com etanol para limpar as partes para garantir um ajuste apertado resiliente.

3. Encher o doseadores

1. Usando uma microbalança analítica, tarar o dispositivo e carregar a quantidade desejada de pó para dentro do doseador. A massa de pó típico para dispersão varia de 1 a 10 mg.
2. Uma vez preenchido, ligue a parte superior do tubo de microcentrífuga com uma atribuição de algodão e um par de fórceps. Isso vai impedir que o pó de tiragem para a seringa ou cair para fora, permitindo que o fluxo de ar através do doseador para dispersar o pó.
3. Se não ser utilizada imediatamente, vedar a parte superior com uma pequena quantidade de laboratório-filme para minimizar a exposição do pó para a humidade ambiente. NOTA: De um modo geral, doseadores pré-carregadas devem ser armazenados de acordo com os requisitos de armazenamento do ingrediente farmactico activo (API). Muitas vezes, os pós de aerossol são sensíveis à humidade e deve ser armazenado dessecado.

Atuação 4. Dispositivo

1. Retire-se a seringa para o volume desejado, que pode ser específico para a aplicação. Para administração intrapulmonar em cobaias, utilizar 2 mL. Dispersão eficiência está relacionada com o volume e velocidade do ar emitido durante o accionamento, bem como as propriedades de dispersão inerentes do pó ^7. O orifício superior do doseador acomoda uma seringa deslizamento-ponta. Uma seringa luer-lock pode ser utilizado com um adaptador.
2. Inserir a seringa na extremidade traseira do doseador.
3. Inserir a extremidade da agulha do doseador em tele dosagem porta na câmara de exposição. Deprimir a seringa com força, expelir o pó para fora do dispositivo e directamente no animal ou para dentro da câmara de exposição ou aparelho para análise (Figura 3).

Representative Results

Para pós dispersáveis facilmente, tais como aqueles seco por pulverização com a intenção para entrega pulmonar ^{5, 8, 9,} os doseadores entregar uma dose de bolus para fora do dispositivo. Existem muitas aplicações para os doseadores, incluindo a caracterização in vitro das partículas, a administração intrapulmonar directa em animais vivos, e a geração de aerossol para sistemas de inalação passiva.

Para demonstrar a eficiência da dispersão do pó a partir dos doseadores, uma câmara de exposição apenas da nariz anteriormente construído foi utilizado. As principais características desta câmara é uma câmara central pequenos e de baixo fluxo de ar, o que permite elevadas concentrações de aerossóis a serem alcançados. A câmara de doseamento foi montado a partir de acrílico e caracterizou um compartimento central aerossol 4" de diâmetro e um comprimento de 3" com hastes afuniladaspara avaliação da exposição ao aerossol por inalação passiva (Figura 4).

Um pó seco por pulverização de drogas de diâmetro aerodinâmico médio de massa (DAMM) de 2,9 um foi avaliada em cobaias utilizando este sistema (Figura 5). Intervalo de dosagem foi determinada medindo a concentração de câmara em tempo real, depois de entregar uma dose em bolus único de 5 mg utilizando uma seringa de 12 ml. Avaliação in vivo a administração de 5 doses de 10 mg, a intervalos de 3 minutos resultou em uma concentração plasmática máxima de 5 ug / ml (Figura 6). Isto compara-se a uma dose administrada por via endotraqueal de 1 mg / kg entregues por um sistema amplamente utilizado no campo ^10. A concentração no plasma observada como resultado da inalação passiva é indicativo de dispersão eficiente do tamanho das partículas primárias.

Como existe pouco ou nenhum fluxo de ar no interior do cham ber, a concentração de aerossol irá diminuir como função do diâmetro aerodinâmico das partículas como as partículas caem para fora, devido à sedimentação gravitacional. Como as partículas assentar, e a concentração de aerossol diminui abaixo de um certo limiar, de outra dose pode ser administrado através da porta. Os tempos de exposição dependerá do objectivo, mas porque as altas concentrações são realizáveis, uma programação pode ser determinada para minimizar o tempo de exposição. Este descreve novamente um aplicativo de usar esses sistemas de dosagem descartáveis, mas um outro uso possível seria administração pó intrapulmonar direta, que pode ter muitos pontos finais de análise, dependendo da finalidade da avaliação.

Figura 1. modificação Centrífuga tubo. Modificado 0,5 mL tubo de microcentrífuga com furos na parte inferior e superior. .jpg" target = '_ blank'> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. telas de malha. 5 mm círculos diâmetro de 60 x 60 malha de aço inoxidável de diâmetro do fio de 0,0045" . Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. O accionamento esquemática. Montados doseador de accionamento que descreve o esquema de pó. O ar é forçado através do reservatório, a dispersão do pó para fora da extremidade de distribuição. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4. A exposição Secção esquemática. câmara de exposição esquemática animal reservatório central com dimensões. Dois animais podem ser expostos de uma só vez, com cada animal a ser guiado para o compartimento central através das hastes afuniladas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. Seco pó de aerossol. Representante pó de droga produzida por engenharia por secagem por pulverização. Os pós podem ser projetados para uma variedade de aplicações. No caso dos aerossóis de pó seco por engenharia, diâmetro e dispersão do pó aerodinâmico eficiência são alvos críticos de engenharia. Barra de escala = 5 microns.com / files / ftp_upload / 55356 55356fig5large.jpg" target = "/ _ blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6. Avaliação farmacocinéticas através de inalação passiva. Farmacocinética da concentração do fármaco no plasma em escala logarítmica durante um período de 5 h dispersos por os doseadores para o reservatório de aerossol central, em comparação com uma dose de referência de 1 mg / kg entregue por administração pulmonar directa. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7. enchido e doseadores a granel. (Esquerda) e enchido doseador de accionamento preparado (10 mg). (Certo) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

A dispersão dos doseadores era adequado para os animais para receber uma dose terapêutica por meio da respiração só de nariz passiva, indicando uma grande proporção de aerossol disperso ao tamanho de partículas primárias. Estes doseadores pode ser utilizada para a administração endotraqueal, avaliação in vitro do desempenho do pó, e para fins gerais de dispersão em aerossol de pó seco para experiências analíticas ou eficazes. Se for utilizado para entrega intrapulmonar, é importante o uso de um volume adequado de ar para as espécies escolhidas, como o excesso de inflação dos pulmões pode causar danos nos tecidos e distorcer os resultados farmacocinéticos. Um volume de 5 ml foi usada em porquinhos da índia com um dispositivo semelhante ^10, no entanto outras pesquisas têm mostrado que a lesão pulmonar pode ocorrer em ratos com uma administração única de 2 ¹¹ mL.

Por causa do custo dos componentes e facilidade de preparação, estes doseadores podem ser utilizados como materiais descartáveis ​​de utilização única.Em contraste, dispositivos multi-uso requerem que, entre o dispositivo de dosagem tem de ser reabastecido ^12, complicou o desempenho da experiência com animais e requerendo o técnico de animais para realizar uma tarefa que na maioria das instalações não é facilmente conseguido. O enchimento pode ser realizado num laboratório de preparação da dose (com balanças, coberturas ou caixas de luvas e suprimentos para suportar pequena massa de pesagem para a câmara de doseamento) e as amostras podem ser transferidos para uma sala de procedimentos com animais, em vez de ter ambas as actividades realizadas no mesmo laboratório. Isto é particularmente vantajoso quando é necessária qualquer forma de controlo biológico adicional para as experiências com animais.

Nós demonstramos aqui os métodos adequados para a preparação de um sistema de dispersão que pode ser facilmente fabricada e eficiente pode facilitar o desenvolvimento de drogas em aerossol fase precoce com o mínimo de uso de drogas. Os doseadores de baixo custo pode ser fabricado em grandes quantidades e usadas como pré-carregada de dosagem fORMs para a administração de pó de aerossol em ambientes restritivas quando necessário equipamento de protecção individual pode ser um 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