Engangs Dosators for Pulmonary Insufflering av terapeutiske midler til små dyr

Summary

Under utvikling av medikamenter for pulmonal levering, er det nødvendig å evaluere farmakokinetikken og effekt i en dyremodell. Vi presenterer en metode for å lage en engangs aerosol dispersjonssystem fra of-the-sokkel komponenter som kan brukes til å administrere intrapulmonal tørt pulver aerosol til gnagere.

Introduction

Utvikling av nye terapeutiske produkter krever effektiv testing i en dyremodell. Den pulmonale administrasjonsvei kan benyttes for å avlevere medikamenter lokalt og systemisk ^1. Evaluering av tørre pulveraerosoler nødvendiggjør en effektiv dispersjon mekanisme for å opprettholde høye konsentrasjoner i et eksponeringskammer eller for direkte endotrakeal administrasjon. Mens løsninger finnes for å utsette dyr av passiv inhalering til tørt pulver aerosoler, de fleste krever masser av pulver i et stort overskudd av den avleverte dose ^2.

Dette utelukker gjennomfører tidlige forundersøkelser som utilstrekkelig medikament som er tilgjengelig på forskning eller tidlig utviklingstrinn for å støtte de doseleveringskravene til konvensjonelle aerosol-leveringssystemer.

Ved utforming av et aerosol medikament produkt, kan aerodynamiske egenskaper er direkte relatert til levering effektivitet og virkning> 3. Dispersjon av pulver inn i en aerosol krever energitilførsel som er tilstrekkelig til å overvinne interpartikulære krefter, og partikkel tekniske tilnærminger kan vesentlig forbedre ytelsen aerosol ^{4, 5, 6.} Vi har utviklet en dispersjon system (dosator) som kan aerosoliseres konstruerte tørre pulveraerosoler effektivt med henblikk på direkte pulmonal insufflasjon dispersjonen inn i en eksponeringssystem eller generasjon for analytiske formål.

Protocol

1. Fremstilling av Komponenter i Dosators

1. Perforere bunnen av et 0,5 ml polypropylen-mikrosentrifugerør ved utboring eller ved ganske enkelt å slipe eller kutte av den nederste med et slipehjul eller en skarp saks. Sikre at hullet er i midten og er ikke mer enn 2 mm i diameter, og ikke mindre enn 1 mm i diameter (figur 1).
2. Perforere toppen av mikrosentrifugerør. Ved hjelp av en # 22 borkrone (ca. 4 mm i diameter), bore et hull i midten av hetten. Dette resulterer i et hull som passer en slip-spiss sprøyte (figur 1).
3. Forbered finsilene som skal settes inn i mikrosentrifugerør. Lage skjermer fra 304 rustfritt stål wire duk, 60 x 60 mesh med tråddiameter av 0,0045" . Skjær siktene med tinn klipp eller slå dem ved hjelp av en dyse med en ytre diameter på 5 mm (figur 2).

2. Montering av Dosators

1. Ved hjelp av enten pinsett eller slutten av en butt tupp kanyle, sett skjermen inn i mikrosentrifugerør og feste den i bunnen slik at det dekker åpningen. Dette vil tjene til å støtte opp pulveret før aktivering.
2. Trykk passe den smale enden av den mikro spiss inn i enden av en butt tupp kanyle. Gjør dette for hånd eller med en benk-top trykk og en guide. Tørk forsiktig toppen av nålen og bunnen av røret med etanol for å rengjøre delene for å sikre en tett, elastisk passform.

3. Fylle Dosators

1. Ved å bruke en analytisk mikro, kalibrer anordningen og laste den ønskede mengde av pulveret i dosator. En typisk pulvermassen for dispersjonen varierer fra 1 til 10 mg.
2. Når de er fylt, kobler toppen av mikrosentrifugerør med en tildeling av bomull og en pinsett. Dette vil hindre at pulveret skal trekkes opp i sprøyten eller falle ut, samtidig som den tillater luftstrøm gjennom dosator for å fordele pulveret.
3. Hvis ikke blir brukt med en gang, forsegle toppen med en liten mengde av lab-film for å minimalisere pulver eksponering overfor omgivende fuktighet. MERK: Generelt bør forspente dosators lagres i henhold til krav til oppbevaring av den aktive farmasøytiske bestanddel (API). Ofte aerosol pulver er følsomt for fuktighet og bør lagret tørket.

4. Enhet Betjenings

1. Trekke tilbake sprøyten til det ønskede volum, noe som kan være applikasjonsspesifikk. For intrapulmonal administrering hos marsvin ved å bruke 2 ml. Dispersjon Effektiviteten står i forhold til volumet og hastigheten av luft som avgis, under aktivering, så vel som de iboende spredningsegenskaper i pulveret ^7. Den øverste hullet på dosator rommer en glide spiss sprøyte. En Luer-lock sprøyte kan benyttes sammen med en adapter.
2. Sett sprøyten inn i den bakre ende av dosator.
3. Sett nålen enden av dosator inn than dosering port på eksponeringskammeret. Trå sprøyten med makt, utviste pulveret ut av anordningen og direkte inn i dyret eller inn i eksponeringskammeret eller analytisk instrument (figur 3).

Representative Results

For lett dispergerbare pulvere slik som de som er spraytørket med den hensikt for pulmonal levering ^{5, 8, 9,} de dosators levere en bolusdose ut av anordningen. Det finnes mange anvendelser for dosators, inkludert in vitro partikkel karakterisering, direkte intrapulmonal administrering i levende dyr, og aerosolgenerering for passive inhalasjonssystemer.

For å demonstrere effektiviteten av pulverdispersjonen fra dosators, ble en tidligere konstruert nese-bare eksponeringskammeret utnyttet. De viktigste funksjonene i dette kammer er en liten sentralt kammer og liten luftmengde, slik at høyt aerosolkonsentrasjoner skal oppnås. Doseringskammeret ble satt sammen fra akryl og inneholdt en sentral aerosol kammeret 4" i diameter og en lengde på 3" med koniske nese kjeglerfor evaluering av aerosoleksponeringen ved passiv inhalering (figur 4).

En spraytørket legemiddel pulver av massemidlere aerodynamiske diameter (MMAD) 2,9 mikrometer ble undersøkt på marsvin ved hjelp av dette system (figur 5). Doseringsintervall ble bestemt ved å måle konsentrasjonen kammeret i sann tid etter å ha levert en enkel bolus dose på 5 mg ved anvendelse av en 12 ml sprøyte. In vivo evalueringen administrering av 5 doser på 10 mg med 3 minutters intervaller i en maksimal plasmakonsentrasjon på 5 pg / ml (figur 6). Dette sammenlignet med en endotracheally administrert dose på 1 mg / kg levert av et system som er mye brukt i felten ^10. Den observerte plasmakonsentrasjonen som følge av passiv inhalering er en indikasjon på effektiv dispersjon til primær partikkelstørrelse.

Ettersom det er lite eller ingen luftstrøm inne i cham BER, vil aerosolkonsentrasjonen avta som en funksjon av partikkelaerodynamisk diameter som partikler faller ut på grunn av gravitasjonsbunnfelling. Som partikler synker, og aerosol konsentrasjonen avtar under en viss terskel, kan en annen dose administreres gjennom porten. Eksponeringstiden vil avhenge av formålet, men fordi høye konsentrasjoner er oppnåelige, kan bestemmes en timeplan for å minimalisere eksponeringstiden. Dette igjen beskrives en anvendelse av disse ved hjelp av engangs dosering systemer, men en annen mulig anvendelse vil være direkte intrapulmonal administrering pulver, som kan ha mange analytiske sluttpunkter, avhengig av formålet med evalueringen.

Figur 1. Modifisert sentrifugerør. Modifisert 0,5 ml mikrosentrifugerør med hull i bunnen og toppen. .jpg" target = '_ blank'> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. mesh sikter. 5 mm diameter sirkler av 60 x 60 rustfritt stål wire diameter 0,0045" . Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3. Skjematisk Aktiverings. Montert dosator skjematisk skildrer aktivering av pulver. Luft presses gjennom reservoaret, dispergering av pulveret ut av dispenseringsenden. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

e_content" fo: keep-together.within-page = "1">
Figur 4. Eksponering Chamber Skjematisk. Dyr eksponeringskammer sentralt reservoar skjematisk med dimensjoner. To dyr kan eksponeres på en gang, med hvert dyr blir guidet til det sentrale kammer via de koniske nese kjegler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5. Tørt pulver Aerosol. Representative konstruert legemiddelpulver produsert ved spraytørking. Pulver kan være konstruert for en rekke applikasjoner. For konstruert tørt pulver aerosoler, aerodynamisk diameter og pulverdispersjon effektivitet er kritiske konstruksjonsmålene. Skala bar = 5 mikron.com / filer / ftp_upload / 55356 / 55356fig5large.jpg" target = "_ blank"> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6. farmakokinetisk vurdering via Passiv Innånding. Farmakokinetikk for legemiddelplasmakonsentrasjon på en logaritmisk skala i løpet av en periode på 5 timer fordelt av dosators inn i den sentrale aerosol reservoaret i forhold til en referanse dose på 1 mg / kg levert ved direkte pulmonal administrering. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 7. Fylt og bulk Dosators. (Venstre) Fylt og aktivering-klar dosator (10 mg). (Ikke sant) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Dispersjonen fra dosators var egnet for dyrene å motta en terapeutisk dose via passiv nese-bare åndedrett, noe som indikerer en stor andel av aerosol dispergert til primær partikkelstørrelse. Disse dosators kan brukes for endotrakeal administrasjon, in vitro-evaluering av pulver ytelse, og generelle formål tørt pulver aerosol dispersjon for analytiske eller effektive eksperimenter. Hvis det brukes for intrapulmonal avlevering, er det viktig å bruke et egnet volum av luft for artene som er valgt, som over-oppblåsing av lungene kan forårsake vevskade og forvrenge farmakokinetiske resultater. Et volum på 5 ml er blitt brukt i marsvin med en tilsvarende innretning ^10, men andre undersøkelser har vist at lungeskade kan forekomme hos rotter med en enkel 2 ml administrering ^11.

På grunn av kostnadene av komponenter og lettere fremstilling, kan disse dosators brukes som engangsmateriell.I motsetning til dette, flerbruks anordninger krever at det mellom doserings anordningen må etterfylles ^12, komplisert resultatene av dyreforsøk og krever dyr teknikk for å utføre en oppgave som i de fleste anlegg ikke er enkelt. Fylling kan utføres i et dosepreparat laboratorium (med balanserer, hetter eller hanskebokser og utstyr for å støtte små masse som veide inn i doseringskammeret), og prøvene kan overføres til et dyr prosedyrer rommet i stedet for å ha begge aktiviteter som utføres i det samme laboratorium. Dette er særlig fordelaktig når det kreves noen form for ytterligere biologisk kontroll av dyreeksperimenter.

Vi viser her de metoder som er egnet for fremstilling av en dispersjon system som lett kan fremstilles og effektivt kan legge til rette for tidlig aerosol utvikling av legemidler med minimal bruk av narkotika. De lave kostnader dosators kan fremstilles i bulk, og brukes som forhåndsinstallert dosering fOrms for administrering av aerosol pulveret i restriktive miljøer hvor det er nødvendig personlig verneutstyr kan være en hindring (figur 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