Summary
Durante lo sviluppo di farmaci per la consegna polmonare, è necessario valutare la farmacocinetica e l'efficacia in un modello animale. Presentiamo un metodo per costruire un sistema aerosol dispersione monouso da componenti of-the-shelf che possono essere utilizzati per somministrare intrapolmonari aerosol polvere secca per roditori.
Introduction
Sviluppo di nuovi prodotti terapeutici richiede prove di efficacia in un modello animale. La via di somministrazione polmonare può essere utilizzato per fornire farmaci a livello locale e sistemica 1. Valutazione di aerosol in polvere secca richiede un meccanismo efficiente dispersione di mantenere elevate concentrazioni in camera di esposizione o per somministrazione diretta endotracheale. Mentre le soluzioni esistono per esporre gli animali per inalazione passiva ad asciugare aerosol in polvere, la maggior parte richiedono masse di polvere in grande eccesso della dose erogata 2.
Questo preclude la realizzazione di studi di fattibilità già nel farmaco insufficiente è disponibile presso la ricerca o fase iniziale di sviluppo per sostenere le esigenze di consegna della dose per i sistemi di erogazione di aerosol convenzionali.
Durante la progettazione di un prodotto di droga aerosol, le prestazioni aerodinamiche può riguardare direttamente l'efficienza e l'efficacia di consegna> 3. Dispersione di polvere in un aerosol richiede l'input di energia sufficiente a superare le forze interparticulate, e le soluzioni tecniche particella può migliorare sostanzialmente le prestazioni aerosol 4, 5, 6. Abbiamo sviluppato un sistema di dispersione (dosatore) che può aerosolizzare ingegneristiche aerosol di polvere secca efficiente ai fini di insufflazione polmonare diretta, dispersione in un sistema di esposizione o di generazione per scopi analitici.
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Protocol
1. Preparazione di componenti della Dosators
- Perforare la parte inferiore di una provetta 0,5 mL polipropilene perforando o semplicemente molatura o tagliare il fondo con una mola o un paio di forbici. Assicurarsi che il foro nel centro e non è superiore a 2 mm di diametro e non meno di 1 mm di diametro (Figura 1).
- Perforare la parte superiore della provetta. Utilizzando un # 22 punta di trapano (circa 4 mm di diametro), praticare un foro al centro del tappo. Ciò si traduce in un foro che si adatta una siringa slip-tip (Figura 1).
- Preparare fini schermate da inserire nelle provette da microcentrifuga. Rendere schermi da 304 tela metallica in acciaio inox, 60 x 60 mesh con diametro del filo di 0,0045" . Tagliare le schermate con cesoie o punzone utilizzando uno stampo ad un diametro esterno di 5 mm (figura 2).
2. Assemblea della Dosators
- Utilizzando sia pinze o l'estremità di un ago punta smussata, inserire lo schermo nella provetta e alloggiarlo in basso in modo che esso copre l'apertura. Questo servirà a sostenere la polvere prima dell'attivazione.
- Press Fit l'estremità più stretta della punta microcentrifuga nell'estremità di un ago punta smussata. A tale scopo, a mano o con una pressa da banco e una guida. Pulire delicatamente la parte superiore dell'ago e inferiore del tubo con etanolo per pulire le parti per garantire una stretta, vestibilità resiliente.
3. Riempire il Dosators
- Utilizzando una microbilancia analitica, tarare il dispositivo e caricare la quantità desiderata di polvere nel dosatore. Un tipico massa di polveri per la dispersione varia da 1 a 10 mg.
- Una volta riempito, collegare la parte superiore della provetta con un'assegnazione di cotone e un paio di pinze. Ciò impedirà la polvere dal disegno nella siringa o caduta, pur consentendo il flusso d'aria attraverso il dosatore per disperdere la polvere.
- Se non viene utilizzato immediatamente, sigillare la parte superiore con una piccola quantità di laboratorio pellicola per minimizzare l'esposizione polvere all'umidità ambientale. NOTA: Generalmente, dosators precaricati devono essere conservati in base alle esigenze dell'ingrediente farmaceutico attivo (API) di stoccaggio. Spesso polveri aerosol sono sensibili all'umidità e devono essere conservati essiccato.
4. Dispositivo di azionamento
- Arretrare la siringa al volume desiderato, che può essere specifica applicazione. Per la somministrazione intrapolmonare in cavie, utilizzare 2 ml. Efficienza dispersione è correlata al volume e la velocità dell'aria erogata durante l'azionamento, come pure le proprietà di dispersione intrinseche della polvere 7. Il foro superiore del dosatore ospita una siringa slip-punta. Una siringa Luer-lock può essere utilizzato con un adattatore.
- Inserire la siringa nel back-end del dosatore.
- Inserire l'estremità ago del dosatore in tegli dosaggio porta sulla camera di esposizione. Deprimere la siringa con forza, espellendo polvere dal dispositivo e direttamente nell'animale o nella camera di esposizione o strumento analitico (Figura 3).
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Representative Results
Per le polveri dispersibili facilmente come quelli essiccato a spruzzo con l'intento di consegna polmonare 5, 8, 9, i dosators consegnare un bolo dal dispositivo. Ci sono molte applicazioni per le dosators, incluse caratterizzazione in vitro delle particelle, amministrazione intrapolmonare diretto di animali vivi, e la generazione di aerosol per inalazione sistemi passivi.
Per dimostrare l'efficienza della dispersione di polvere le dosators, una camera di esposizione naso sola precedentemente costruito è stato utilizzato. Le caratteristiche principali di questa camera è una piccola camera centrale e basso flusso d'aria, consentendo elevate concentrazioni di aerosol da raggiungere. La camera di dosaggio è stato assemblato da acrilico e caratterizzato un vano centrale aerosol 4" di diametro e una lunghezza di 3" con coni naso coniciper la valutazione dell'esposizione aerosol per inalazione passiva (Figura 4).
Un atomizzate farmaco polvere di massa diametro aerodinamico mediano (MMAD) 2,9 um è stata valutata in cavie utilizzano questo sistema (Figura 5). intervallo di dosaggio è stata determinata misurando la concentrazione camera in tempo reale dopo l'erogazione di una dose singola bolo di 5 mg utilizzando una siringa da 12 ml. Valutazione in vivo somministrando 5 dosi di 10 mg ad intervalli di 3 minuti portato ad una concentrazione plasmatica massima di 5 ug / ml (Figura 6). Ciò a fronte di una dose somministrata di endotracheale 1 kg mg / forniti da un sistema ampiamente utilizzato nel settore 10. La concentrazione plasmatica osservata a seguito di inalazione passiva è indicativo della dispersione efficiente per dimensione delle particelle primarie.
Poiché c'è poco da nessun flusso d'aria all'interno del cham ber, la concentrazione di aerosol diminuisce in funzione del diametro delle particelle aerodinamico come particelle cadono a causa di sedimentazione gravitazionale. Come particelle si depositano, e la concentrazione di aerosol diminuisce al di sotto di una certa soglia, un'altra dose può essere somministrata attraverso la porta. I tempi di esposizione dipendono dall'obiettivo ma perché alte concentrazioni sono realizzabili, un programma può essere determinato per ridurre al minimo il tempo di esposizione. Questo descrive ancora un'applicazione di utilizzo di questi sistemi di dosaggio monouso, ma un altro possibile utilizzo sarebbe somministrazione polvere intrapolmonare diretto, che può avere molte endpoint analitiche seconda dello scopo della valutazione.
Figura 1. Modificato Centrifuga tubo. Modificato 0,5 mL provetta con fori nella parte inferiore e superiore. .jpg" target = '_ blank'> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Schermi mesh. 5 mm cerchi di diametro di 60 x 60 mesh in acciaio inox del diametro del filo 0,0045" . Prego qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3. Schema di azionamento. Assemblato dosatore schematico raffigurante azionamento di polvere. L'aria viene forzata attraverso il serbatoio, disperdendo la polvere fuori dall'estremità di erogazione. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4. L'esposizione sezione schematica. camera di esposizione animale serbatoio centrale schematica di dimensioni. Due animali possono essere esposti in una volta, con ogni animale viene guidato alla camera centrale tramite i coni naso conici. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5. polvere secca Aerosol. Rappresentante in polvere farmaco ingegnerizzato prodotto da essiccazione a spruzzo. Le polveri possono essere progettati per una varietà di applicazioni. Per ingegnerizzati aerosol in polvere secca, diametro e dispersione di polveri aerodinamico efficienza sono bersagli ingegneria critici. bar scala = 5 micron.com / file / ftp_upload / 55356 / 55356fig5large.jpg" target = "_ blank"> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 6. farmacocinetiche Valutazione tramite inalazione passiva. Farmacocinetica di concentrazione plasmatica farmaco su scala logaritmica in un periodo di 5 h dispersi dai dosators nel serbatoio aerosol centrale rispetto ad una dose di riferimento di 1 mg / kg trasportate dal somministrazione polmonare diretto. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 7. riempito e Dosators Bulk. (Sinistra) e riempito dosatore azionamento-ready (10 mg). (Destra) Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
La dispersione dei dosators era adatto per animali ricevono una dose terapeutica mediante la respirazione naso sola passivo, indicando una grande proporzione di aerosol dispersi per dimensioni delle particelle primarie. Questi dosators possono essere usate per la somministrazione endotracheale, nella valutazione delle prestazioni vitro polvere, e scopo generale polvere secca dispersione aerosol per esperimenti analitici o efficaci. Se utilizzato per la consegna intrapolmonare, è importante utilizzare un volume adeguato di aria per le specie scelte, come over-gonfiaggio dei polmoni può causare danni ai tessuti e falsare i risultati farmacocinetici. Un volume di 5 mL è stato usato in cavie con un dispositivo analogo 10, ma altre ricerche hanno dimostrato che il danno polmonare può verificarsi in ratti con una singola somministrazione 2 mL 11.
A causa del costo dei componenti e facilità di preparazione, questi dosators possono essere utilizzati come monouso monouso.Al contrario, i dispositivi multi-uso richiedono che tra il dosaggio del dispositivo deve essere riempito 12, complicato l'esecuzione dell'esperimento animali e richiedendo il tecnico a eseguire un'operazione che nella maggior parte delle strutture non è facilmente realizzabile. Il riempimento può essere effettuata in un laboratorio preparazione della dose (con saldi, cappucci o scatole a guanti e forniture per supportare piccola massa pesatura nella camera di dosaggio) e campioni possono essere trasferiti in una camera procedure animali piuttosto avente entrambe le attività svolte nello stesso laboratorio. Ciò è particolarmente vantaggioso quando è richiesto alcun tipo di controllo biologico supplementare per gli esperimenti su animali.
Dimostriamo qui i metodi adatti per la preparazione di un sistema di dispersione che può essere fabbricato facilmente e in modo efficiente facilitare sviluppo precoce farmaco fase aerosol con utilizzo minimo farmaco. I dosators basso costo possono essere prodotte in massa e utilizzati come precaricati dosaggio fORM per la somministrazione aerosol polvere in ambienti restrittive eventualmente dispositivi di protezione individuale può essere un ostacolo (Figura 7).
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Acknowledgments
Autori desiderano ringraziare gentilmente l'Istituto Nazionale per le allergie e le malattie infettive per il finanziamento per lo svolgimento di questa ricerca.
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 |
References
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