Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Intratrakeal administrering av torrpulverformulering hos möss

Published: July 25, 2020 doi: 10.3791/61469

Summary

Torrpulver formuleringar för inandning har stor potential vid behandling av luftvägssjukdomar. Innan du går in i studier på människa är det nödvändigt att utvärdera effekten av den torra pulverformuleringen i prekliniska studier. En enkel och noninvasive metod för administrering av torrt pulver hos möss genom intratrakeal vägen presenteras.

Abstract

Vid utveckling av inhalerbara torrpulverformuleringar är det viktigt att utvärdera deras biologiska aktiviteter i prekliniska djurmodeller. Detta dokument introducerar en icke-invasiv metod för intratrakeal leverans av torrpulverformulering hos möss. En torr pulverlastanordning som består av en 200 μL gelbelastningspipettspets ansluten till en 1 ml spruta via en trevägskran presenteras. En liten mängd torrt pulver (1-2 mg) laddas i pipettspetsen och sprids med 0,6 ml luft i sprutan. Eftersom pipettspetsar är engångs- och billiga kan olika torrpulverformuleringar laddas i olika spetsar i förväg. Olika formuleringar kan utvärderas i samma djurförsök utan att enheten rengörs och dospåfylls, vilket sparar tid och eliminerar risken för korskontaminering från restpulver. Omfattningen av pulverdispersionen kan inspekteras med hjälp av mängden pulver som finns kvar i pipettspetsen. Ett protokoll med intubering i musen med en skräddarsydd ljuskälla och en vägledande kanyl ingår. Korrekt intubering är en av de viktigaste faktorerna som påverkar intratrakeal leverans av torrpulverformulering till musens djupa lungregion.

Introduction

Pulmonell administreringsväg erbjuder olika fördelar med att leverera terapier för både lokala och systemiska åtgärder. För behandling av lungsjukdomar kan hög lokal läkemedelskoncentration uppnås genom lungtillförsel, vilket minskar den erforderliga dosen och sänker förekomsten av systemiska biverkningar. Dessutom kan de relativt låga enzymatiska aktiviteterna i lungan minska för tidig läkemedelsmetabolism. Lungorna är också effektiva för läkemedelsabsorption för systemisk verkan på grund av den stora och välperfunderade ytan, det extremt tunna epitelcellskiktet och den höga blodvolymen i lung kapillärer1.

Inhalerade torrpulver formuleringar har undersökts allmänt för förebyggande och behandling av olika sjukdomar såsom astma, kronisk obstruktiv lungsjukdom, diabetes mellitus och lungvaccination2,3,4. Läkemedel i fast tillstånd är i allmänhet stabilare än i flytande form, och torra pulverinhalatorer är mer bärbara och användarvänliga än nebulisatorer5,6. Vid utveckling av inhalerade torrpulverformuleringar måste säkerheten, den farmakokinetiska profilen och den terapeutiska effekten utvärderas i prekliniska djurmodeller efter lungadministrering 7. Till skillnad från människor som kan andas in torrt pulver aktivt är lungtillförsel av torrt pulver till små djur utmanande. Det är nödvändigt att upprätta ett effektivt protokoll för att leverera torrt pulver till djurens lungor.

Möss används ofta som forskningsdjurmodeller eftersom de är ekonomiska och de odlar bra. De är också lätta att hantera och många sjukdomsmodeller är väletablerade. Det finns två viktiga metoder för att administrera torrt pulver till musens lunga: inandning och intratrakeal administrering. För inandning placeras musen i en helkropps- eller näskammare där torrt pulver aerosoliseras och djuren andas in aerosolen utan sedering8,9. Dyr utrustning krävs och drogtillförseleffektiviteten är låg. Medan hela kroppen kammaren kan vara tekniskt mindre utmanande, näsa-endast exponering kammaren kan minimera exponeringskammaren för att minimera exponeringen av läkemedel mot kroppsytan. Oavsett är det fortfarande svårt att exakt kontrollera och bestämma dosen som levereras till lungorna. Det torra pulvret deponeras huvudsakligen i nasopharynx-regionen där mucociliary clearance är framträdande10. Dessutom är möss inuti kammaren under betydande stress under administreringsprocessen eftersom de är begränsade och berövade mat- och vattenförsörjning11. För intratrakeal administrering avser det i allmänhet införandet av ämnet direkt i luftstrupen. Det finns två olika tekniker för att uppnå detta: trakeotomi och orotrakeal intubation. Den förstnämnda kräver ett kirurgiskt ingrepp som gör ett snitt i luftstrupen, som är invasiv och sällan används för pulveradministration. Endast den andra tekniken beskrivs här. Jämfört med inandningsmetoden är intratrakeal administrering den vanligare metoden för lungtillförsel i musen på grund av dess höga leveranseffektivitet med minimal läkemedelsförlust12,13. Det är en enkel och snabb metod att exakt leverera en liten mängd pulver inom några milligram till musen. Även om musen är anatomiskt och fysiologiskt distinkt för människor och anestetisering krävs under intuberingsprocessen, kringgår intratrakeal administrering övre luftvägarna och erbjuder ett effektivare sätt att bedöma de biologiska aktiviteterna i torrpulverformuleringen såsom lungabsorption, biotillgänglighet och terapeutiska effekter14,15.

För att administrera torrt pulver intratracheally måste musen intuberas, vilket kan vara utmanande. I detta dokument beskrivs tillverkningen av en skräddarsydd torr pulverinsufflator och en intubation enhet. Förfarandena för intubation och insufflation av torrt pulver i musens lunga påvisas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

De experiment som utförts i denna studie har godkänts av Kommittén för användning av levande djur för undervisning och forskning (CULATR), University of Hong Kong. Torrpulver formuleringar beredda genom sprayfrysning torkning (SFD) som innehåller 0,5% av luciferas budbärare RNA (mRNA), 5% syntetisk peptid PEG12KL4 och 94,5% av mannitol (w/w) används i denna studie för att påvisa mRNA uttryck ilungan 16. Den aerodynamiska diametern (MMAD) för SFD-pulver är 2,4 μm. Spraytorkat (SD) mannitolpulver används för att undersöka effekten av luftvolym som används vid pulverdispersion16. MMAD av SD pulver är 1,5 μm.

1. Tillverkning av torr pulverinsufflator och lastning av torrt pulver

  1. (Valfritt) Neutralisera de statiska laddningarna av torrt pulver (i en flaska) och 200 μL rund gellastningspipettspets med 200 μL. Använd en antistatisk pistol eller en balans med avjoniserande funktion enligt tillverkarens anvisningar.
  2. Förbered ett vägningspapper med en storlek på cirka 4 cm x 4 cm. Vik papperet i hälften diagonalt och fäll sedan ut det.
  3. Väg 1-2 mg torrt pulver på vägningspapperet.
  4. Fyll en gellastande pipettspets med pulver genom spetsens bredare öppning. Knacka försiktigt för att packa pulvret tills pulvret bildar lösa agglomerater nära spetsens smala ände (Figur 1A). Undvik att packa pulvret för hårt eftersom det kan hämma pulverdispersionen.
  5. Anslut den pulverlastade spetsen till en 1 ml spruta genom en trevägskran (Bild 1B). Sprutans storlek kan ändras beroende på volymen av luft som används för att sprida pulvret. Håll spetsen och sprutan vertikalt under anslutningen för att förhindra spill av pulver. Om administrering inte utförs omedelbart, använd parafilm för att försegla spetsöppningarna och förvara den tillfälligt under lämpligt skick tills den har administrationen.

2. Tillverkning av intubationsenhet

  1. Ljuskälla (Figur 2)
    1. Förbered en skräddarsydd ljuskälla med en lysdiodbrännare (LED) och en flexibel optisk fiber med en diameter på 0,8-1 mm.
    2. Gör en centrerad öppning på LED-ficklampans klara lins med en handborr eller en borrkrona så att den optiska fibern knappt kan passera igenom.
    3. För in den optiska fibern genom öppningen. Slå på LED-brännaren för att justera positionen och skärdjupet för maximal ljusstyrka i andra änden av den optiska fibern.
    4. Fäst den optiska fibern på plats med klart epoxilim.
  2. Vägledande kanyl (Figur 3)
    1. Ta en 1 ml plastpastaturett (figur 3A) och håll pipetten i båda ändarna.
    2. Använd en alkohollampa (eller andra värmekällor i laboratoriet, t.ex. en Bunsenbrännare) för att värma upp pipettens mitt genom att placera den 5-10 cm ovanför lågan (figur 3B). Rotera pipetten för att se till att den värms upp jämnt.
    3. När plasten blir mjuk och deformerbar, flytta pipetten bort från lågan och sträck pipetten försiktigt.
    4. Skär den utsträckta pipetten i mitten med en sax i del A och del B (Bild 3C-E). Använd del A som fin spetspipett och del B som ledkula. För att öka risken för framgångsrik intubation med den vägledande kanylen, gör en avfasning (inte för skarp vilket kan öka risken för att skada djuret) i slutet av del B (Figur 3F). När en 200 μL gellastande pipettspets (för pulverlastning) sätts in i styrballen, bör den sticka ut kanylen med 1-2 mm.
      OBS: En styrbalk (del B) med lämplig dimension (inre och yttre diameter) för intubering kan ha en 21 gauge nålpassning inuti den medan den också kan passa inuti en 17 gauge nål. Flera försök kan behövas för att sträcka pipetterna för att uppnå rätt dimension.
    5. (Tillval): Kapa en liten öppning i den bredare änden av styrbaleln för att göra den mer flexibel så att den blir lättare att hålla den optiska fibern (Figur 3F). Denna öppning gör det också möjligt att montera en mikrosprayer för administrering av flytande aerosol.

3. Intubering

  1. Bedöva musen (BALB/c, 7-9 veckor) med ketamin (100 mg/kg) och xylazin (10 mg/kg) genom intraperitoneal injektion.
  2. Förbered en plattform av plexiglas och montera den i ett stativ med en klämma (Figur 4A). Placera den bedövade musen på plattformen (vid cirka 60° lutning) i ett överläge. Plattformens höjd och lutningsvinkel kan justeras med klämmans läge på stativet.
  3. Häng upp musen genom att haka fast snedställningarna på en nylontråd (figur 4B). Säkra musens position med en bit tejp eller ett gummiband.
  4. För in den optiska fibern i styrbaljan före intubering med fiberspetsen med öppningen av styrbaljan. Slå på LED-ficklampan för att tända.
  5. Utskjut försiktigt musens tunga med ett par tång för att exponera luftstrupen.
  6. Använd den andra handen för att hålla styrbalk med optisk fiber inuti. Sätt in dem genom munhålan. Med belysningen från den optiska fibern kan luftstrupens öppning visualiseras som en öppning mellan stämbanden.
  7. Rikta avfasningen av styrbaljan mot öppningens mittlinje (bild 5A). Intubera försiktigt den vägledande kanylen med optisk fiber i luftstrupen genom att rikta kanylens finaste spets mot luftstrupens öppning.
  8. Vid intubering, ta snabbt bort den optiska fibern och lämna styrnan inuti luftstrupen (Figur 5B). En normal andning bör observeras.
  9. Håll den fina spetspipetten (del A) vid öppningen av styrballen och sufflatera en liten luftpuff (ca 0,2 ml) i musens lunga. En liten inflation i musens bröst indikerar korrekt intubation. Ta bort finspetspipetten före pulveradministration.

4. Pulveradministration

  1. Håll den pulverlastade spetsen som är ansluten till sprutan enligt beskrivningen i steg 1.5. Se till att luftflödet mellan sprutan och spetsen är frånkopplat.
  2. Dra sprutan bakåt för att dra ut 0,6 ml luft.
    OBS: Den luftvolym som används för att sprida pulvret beror på pulvrets egenskaper och mängden pulver som laddas. Detta beskrivs vidare i resultatavsnittet.
  3. Vrid ventilen på trevägskranen för att ansluta luftflödet mellan sprutan och den pulverlastade spetsen.
  4. För in den pulverlastade spetsen i den ledkula som redan har placerats i musens luftstrupe (figur 5C). Håll styrnan och tryck sprutakolven kraftfullt i en kontinuerlig åtgärd för att sprida pulvret som aerosoler i lungan.
    OBS: Varje framåtrörelse av enheten bör minimeras för att undvika att skada djuret.
  5. Ta bort spetsen och kontrollera om pulvret inuti spetsen har tömts. Om inte, upprepa steg 4.1 till 4.4.
    OBS: Om pulvret packas för hårt på grund av överdriven gängning kanske det inte sprids ordentligt.
  6. När administrationen är klar, ta bort styrbaleln från luftstrupen.
  7. Låt musen återhämta sig genom att placera den horisontellt i ett lugnt läge med tungan halvt utskjuten för att undvika blockad av luftvägarna.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

När en torr pulverinsufflator används för att leverera pulver aerosol till lungan hos ett djur, är volymen av luft som används avgörande eftersom det påverkar säkerheten såväl som pulverdispersionseffektiviteten. För att optimera metoden användes olika luftvolymer (0,3 ml, 0, 6 ml och 1,0 ml) för att sprida det torra pulvret (1 mg spraytorkad mannitol) och mössens vikt övervakades i 48 timmar efter administrering (figur 6). Användningen av 0,3 ml och 0,6 ml luft orsakade inte viktminskning av mössen upp till 48 h efter administrering. Spridning av pulvret med 1 ml luft resulterade i över 5% av viktminskningen inom 24 h, som inte var helt återställd efter 48 h. I detta protokoll användes BALB/c möss på 7-9 veckor gamla. Beroende på art, djurets stam och ålder, pulveregenskaperna (t.ex. partikelstorleksfördelning, sammanhållenhet och densitet) och massan av pulver som ska administreras, kan den luftvolym som ska användas för effektiv pulverdispersion och djurtolerans kräva optimering av prövarna för olika djurmodeller.

Torrpulverformulering som framställdes genom sprayfrysningstorkning (SFD) levererades till mössen med den metod som beskrivs ovan. SFD-formuleringen innehöll 0,5% av mRNA som uttrycker luciferasprotein, 5% syntetisk peptid som leveransvektor och 94,5% av mannitol16. BALB/c möss administrerades intratracheally med 1 mg SFD pulver som innehåller 5 μg mRNA och luciferas uttrycket i lungorna utvärderades vid 24 h efter administrering med hjälp av in vivo imaging system (IVIS) (Figur 7). SFD pulver var spridda i djupa lungan och luciferase uttryck observerades. Som jämförelse rekonstituerades SFD-pulvret i PBS (till en slutlig volym på 75 μL) och administrerades till möss som vätska med samma intuberingsprocedur, men en mikrosprayer användes istället för att generera flytande aerosol16. Luciferase uttrycket för den rekonstituerade formuleringen var betydligt högre än torr pulver formuleringen, som kan bero på pulver upplösning frågan eller olika farmakokinetiska profil mellan pulver och flytande form. De histologiska egenskaperna hos de lungor som behandlats med mRNA-aerosol med torrt pulver jämfördes med obehandlade kontroll- och lipopolysackaridgrupper (LPS) (figur 8). Lungorna utan någon behandling illustrerade en hälsosam presentation medan lungan behandlas med 10 μg LPS intratracheally visade oregelbunden fördelning av luft utrymme och inflammatoriska cell infiltration i de interstitiella och alveolar utrymmen. Lungorna som behandlats med SFD pulver visade inga tecken på inflammation.

Figure 1
Bild 1: Specialtillverkat torrt pulverinsufflator.
A)Pulvret är förpackat nära spetsens smala ände. B)En pipettspets med gellastning ansluts till en 1 ml spruta via en trevägskran. Siffran är anpassad från Liao et al.21. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 2
Bild 2: Skräddarsydd ljuskälla för intubering.
En flexibel optisk fiber ansluts till en LED-ficklampa genom att skapa ett litet hål på objektivet. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 3
Figur 3: Vägledande kanyl.
A)En 1 ml plastpastaeurpipett används för att göra en ledkula. ( B) Pipetten mjukas upp genom uppvärmning. (C) Den uppvärmda pipetten sträcks ut och skärs. (D) Del A av pipetten används som finspetspipett. - Jagär inte så bra på att säga dethär. Del B av pipetten används som ledkulabalk. En avfasning skapas för att underlätta intubation förfarande. En liten öppning (tillval) kan göras för att öka kanylens flexibilitet. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 4
Figur 4: Intubation-plattformen.
A)Plattformen för intubering består av en plexiglasplatta som är monterad på ett stativ. (B) En bedövad mus placeras på plattformen i ett överstat läge, upphängd genom att haka fast snedställningarna med en nylontråd. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 5
Figur 5: Schematiskt diagram som illustrerar intuberingsförfarandet.
A)Avfasningen av styrbaljan är i linje med trakealöppningens mittlinje. B)Ledbaleln förs in i luftstrupen och är klar för pulveradministration. C)Den pulverlastade spetsen (ansluten till sprutan genom en trevägskran) sätts in i den ledkula som redan har placerats i musens luftstrupe. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 6
Figur 6: Intratrakeal administrering av torrt pulver med olika luftvolym.
BALB/c möss administrerades intratracheally med spray torkat (SD) mannitol pulver skingras av 0,3 mL, 0,6 mL och 1,0 ml luft. Mössens kroppsvikt övervakades före administrering och vid 18 h, 24 timmar och 48 timmar efter administrering. Uppgifterna presenterades som medelvärde för viktförändringsprocent (n=2). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 7
Figur 7: Intratrakeal administrering av mRNA-formulering som torrt pulver och rekonstituerad flytande aerosol.
BALB/c möss administrerades intratracheally med spray frystorkad (SFD) 0,5% mRNA (luciferase) formulering som pulver aerosol (1 mg) med hjälp av skräddarsydda torra pulver insufflator eller rekonstituerad flytande aerosol (1 mg i 75 μL PBS) med hjälp av mikrosprayer. Varje mus fick en dos på 5 μg mRNA. PBS (75 μL) användes som kontroll. Vid 24 h post-administration (A) var lungorna isolerade för bioluminescens imaging. B) Luciferase protein uttryck för lungvävnader mättes. Data uttrycktes som medelvärdet av relativ ljusenhet (RLU) per mg protein, analyserat av enkelriktad ANOVA följt av Tukeys post hoc-test, ***p < 0,001 (n=4). Siffran är anpassad från Qiu et al.16. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 8
Figur 8: Histologi hos mössens lungor efter intratrakeal administrering av mRNA torrpulverformulering.
A)Obehandlad kontroll, möss administrerades intratracheally med (B) LPS (10 mg i 25 μL PBS) och (C) spray frystorkat mRNA-pulver (1 mg). Bilder visades med hjälp av ett upprätt mikroskop vid 20x förstoring (skalstång = 100 mm). Siffran är anpassad från Qiu et al.16. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I detta dokument presenteras skräddarsydda enheter för torr pulver insufflation och intratrakeal intubation. I pulverlastningssteget lastas torrt pulver i en 200 μL gellastande pipettspets. Det är viktigt att försiktigt knacka på spetsen för att tillåta lös förpackning av pulver i spetsens smala ände. Men om pulvret packas för hårt fastnar de i spetsen och kan inte spridas ordentligt. Det rekommenderas att neutralisera de statiska laddningarna av pulvret och pipettspetsen för att underlätta pulverbelastning, särskilt för pulver med låg densitet och vid låg relativ luftfuktighet. Styrbaleln är en viktig komponent i enheten. Det används för att underlätta intubering av pulverbelastad pipettspets i musens luftstrupe. Diametern på styrbalmen bör inte vara för bred; annars blir det svårt att sätta in den i luftstrupen och kan skada musen. Diametern på styrbalmen ska vara tillräckligt bred för att passa den optiska fibern och den pulverlastade pipettspetsen, och pipettspetsen ska sticka ut styrbaleln med ca 1-2 mm.

Förmågan att visualisera luftstrupens öppning är avgörande i intubationsprocessen, vilket gör att den vägledande kanylen kan sättas in korrekt. Trakealöppningen består av vitt arytenoidbrosk med regelbunden öppnings- och stängningsrörelse på baksidan av halsen. Med fiberoptisk belysning kan öppningen av luftstrupen lätt visualiseras. Genom att puffa en liten volym luft genom den fina spetsens plastpipett indikerar en inflation vid bröstet en korrekt intubation. Om inflationen i bröstet inte observeras eller motstånd känns under införandet, dra snabbt tillbaka styrnan och upprepa stegen igen.

Det fanns en allmänt använd kommersiellt tillgänglig torr pulver insufflator12,17,18 ( Table ofMaterials; denna enhet är nu avvecklad). Det torra pulvret laddas in i enhetens provkammare och sprids med luft från en 3 ml plastluftsspruta eller en luftpump. För att mäta den avgivna dosen måste enheten vägas före och efter pulver administrering, vilket leder till felaktigheter med tanke på att dosen av pulver vanligtvis är mycket liten (i förhållande till enhetens massa). Jämfört med den kommersiella insufflatorn är den största fördelen med den skräddarsydda enheten att framgången med pulverdispersion kan observeras genom avsaknad av pulver i de transparenta gelbelastningspipettspetsarna. Eftersom pipettspetsen är lätt kan den också vägas exakt före och efter administrering för att mäta den avgivna dosen. Pipettspetsen sätts in i styrbalkinen i stället för att utsättas för djurets luftstrupe. Det finns minimal risk för kontaminering av spetsen med fukt eller utsöndring i luftstrupen (vilket kan påverka noggrannheten i den utsläppta dosmätningen). Eftersom pipettspetsarna är engångs- och billiga kan olika torrpulverformuleringar laddas i olika tips i förväg. Olika formuleringar kan utvärderas i samma djurförsök utan behov av rengöring av enheter och dospåfyllning, vilket sparar tid och eliminerar risken för korskontaminering från restpulver. Dessutom varierade pulverdispersionsmönstret som genererades av den kommersiella insufflatorn mellan olika formuleringar. Ett antal studier rapporterade att torrt pulver som sprids av den kommersiella insufflatorn lätt var agglomerated och misslyckades med att nå den djupa lungan vidadministrering 19,20. Däremot rapporteras andra formuleringar spridda av enheter som liknar vår ha en hög lungdeposition15,21,22.

Det finns andra liknande skräddarsydda enheter som rapporteras i litteraturen för administrering av pulver aerosol till djurets lunga. Till exempel beskrev Chaurasiya et al. användningen av ett kanylrör för intubering samt pulverbelastning, med en spruta ansluten till kanylröret efter intubering för pulverdispersion23. Medan deras tillvägagångssätt använder standardiserad utrustning och material (t.ex. ostoscope, kanyl och spruta) med mindre anpassning, erbjuder metoden här några distinkta fördelar. För det första tillåter det bekräftelse av korrekt intubation före läkemedelsadministration. Det här steget är särskilt användbart för mindre erfarna användare. För det andra kan den vägledande kanylen fungera som en skyddande sköld för att förhindra att någon utsöndring eller fukt i luftstrupen förorenar pipettspetsen med gelbelastning, vilket möjliggör en mer exakt mätning av den avgivna dosen genom vägning. Slutligen kan den mer flexibla styrnan tillsammans med den optiska fibern möjliggöra enklare intubation.

Sammanfattningsvis införs en skräddarsydd torrpulverinsufflator som är billig, engångs, reproducerbar och effektiv för att sprida liten mängd pulver exakt i detta papper. Den nämnda intuberingsprocessen är icke-invasiv, snabb och kan leverera pulverformuleringar till mössen säkert och exakt. Det kan också antas för att administrera flytande formulering för lungtillförsel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga intressekonflikter att avslöja.

Acknowledgments

Författarna vill tacka Mr. Ray Lee, Mr. HC Leung och Mr Wallace So för deras vänliga hjälp med att göra ljuskällan och pulverinsufflatorn; fakultetens kärnanläggning för hjälp med djuravbildning. Arbetet stöddes av Research Grant Council, Hong Kong (17300319).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BALB/c mouse Female; 7-9 weeks old; Body weight 20-25 g
CleanCap Firefly Luciferase mRNA TriLink Biotechnology L-7602
Dry Powder Insufflator PennCentury Model DP-4M
Ketamine 10% Alfasan International B.V. NA
Light emitting diode (LED) torch Unilite Internation PS-K1
Mannitol (Pearlitol 160C) Roquette 450001
Non-filter round gel loading pipette tip (200 µL) Labcon 1034-800-000
Nylon floss Reach 30017050
One milliliter syringe without needle Terumo SS-01T
Optical fibre Fibre Data OMPF1000
PEG12KL4 peptide EZ Biolab (PEG12)-KLLLLKLLLLKLLLLKLLLLK-NH2
Plastic Pasteur fine tip pipette Alpha Labotatories LW4061
Three-way stopcock Braun D201
Xylazine 2% Alfasan International B.V. NA
Zerostat 3 anti-static gun MILTY 5036694022153

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Newman, S. P. Drug delivery to the lungs: challenges and opportunities. Therapeutic Delivery. 8 (8), 647-661 (2017).
  2. Setter, S. M., et al. Inhaled dry powder insulin for the treatment of diabetes mellitus. Clinical Therapeutics. 29 (5), 795-813 (2007).
  3. Muralidharan, P., Hayes, D., Mansour, H. M. Dry powder inhalers in COPD, lung inflammation and pulmonary infections. Expert Opinion on Drug Delivery. 12 (6), 947-962 (2015).
  4. de Boer, A. H., et al. Dry powder inhalation: past, present and future. Expert Opinion on Drug Delivery. 14 (4), 499-512 (2017).
  5. Das, S., Tucker, I., Stewart, P. Inhaled dry powder formulations for treating tuberculosis. Current Drug Delivery. 12 (1), 26-39 (2015).
  6. Okamoto, H., et al. Stability of chitosan-pDNA complex powder prepared by supercritical carbon dioxide process. International Journal of Pharmaceutics. 290 (1-2), 73-81 (2005).
  7. He, J., et al. Evaluation of inhaled recombinant human insulin dry powders: pharmacokinetics, pharmacodynamics and 14-day inhalation. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 71 (2), 176-184 (2019).
  8. Durham, P. G., Young, E. F., Braunstein, M. S., Welch, J. T., Hickey, A. J. A dry powder combination of pyrazinoic acid and its n-propyl ester for aerosol administration to animals. International Journal of Pharmaceutics. 514 (2), 384-391 (2016).
  9. Phillips, J. E., Zhang, X., Johnston, J. A. Dry powder and nebulized aerosol inhalation of pharmaceuticals delivered to mice using a nose-only exposure system. JoVE (Journal of Visualized Experiments). (122), e55454 (2017).
  10. Nahar, K., et al. In vitro, in vivo and ex vivo models for studying particle deposition and drug absorption of inhaled pharmaceuticals). European Journal of Pharmaceutical Sciences. 49 (5), 805-818 (2013).
  11. Price, D. N., Muttil, P. Delivery of Therapeutics to the Lung. Methods in Molecular Biology. 1809, 415-429 (2018).
  12. Chang, R. Y. K., et al. Proof-of-Principle Study in a Murine Lung Infection Model of Antipseudomonal Activity of Phage PEV20 in a Dry-Powder Formulation. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 62 (2), (2018).
  13. Ito, T., Okuda, T., Takayama, R., Okamoto, H. Establishment of an Evaluation Method for Gene Silencing by Serial Pulmonary Administration of siRNA and pDNA Powders: Naked siRNA Inhalation Powder Suppresses Luciferase Gene Expression in the Lung. Journal of pharmaceutical sciences. 108 (8), 2661-2667 (2019).
  14. Patil, J. S., Sarasija, S. Pulmonary drug delivery strategies: A concise, systematic review. Lung India. 29 (1), 44-49 (2012).
  15. Ihara, D., et al. Histological Quantification of Gene Silencing by Intratracheal Administration of Dry Powdered Small-Interfering RNA/Chitosan Complexes in the Murine Lung. Pharmaceutical Research. 32 (12), 3877-3885 (2015).
  16. Qiu, Y., et al. Effective mRNA pulmonary delivery by dry powder formulation of PEGylated synthetic KL4 peptide. Journal of Controlled Release. 314, 102-115 (2019).
  17. Pfeifer, C., et al. Dry powder aerosols of polyethylenimine (PEI)-based gene vectors mediate efficient gene delivery to the lung. Journal of Controlled Release. 154 (1), 69-76 (2011).
  18. Kim, I., et al. Doxorubicin-loaded highly porous large PLGA microparticles as a sustained- release inhalation system for the treatment of metastatic lung cancer. Biomaterials. 33 (22), 5574-5583 (2012).
  19. Tonnis, W. F., et al. A novel aerosol generator for homogenous distribution of powder over the lungs after pulmonary administration to small laboratory animals. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 88 (3), 1056-1063 (2014).
  20. Hoppentocht, M., Hoste, C., Hagedoorn, P., Frijlink, H. W., de Boer, A. H. In vitro evaluation of the DP-4M PennCentury insufflator. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 88 (1), 153-159 (2014).
  21. Liao, Q., et al. Porous and highly dispersible voriconazole dry powders produced by spray freeze drying for pulmonary delivery with efficient lung deposition. International Journal of Pharmaceutics. 560, 144-154 (2019).
  22. Ito, T., Okuda, T., Takashima, Y., Okamoto, H. Naked pDNA Inhalation Powder Composed of Hyaluronic Acid Exhibits High Gene Expression in the Lungs. Molecular Pharmaceutics. 16 (2), 489-497 (2019).
  23. Chaurasiya, B., Zhou, M., Tu, J., Sun, C. Design and validation of a simple device for insufflation of dry powders in a mice model. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 123, 495-501 (2018).

Tags

Läkemedel Utgåva 161 insufflator intratrakeal intubering orotrakeal pulver aerosol lungtillförsel
Intratrakeal administrering av torrpulverformulering hos möss
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Qiu, Y., Liao, Q., Chow, M. Y. T.,More

Qiu, Y., Liao, Q., Chow, M. Y. T., Lam, J. K. W. Intratracheal Administration of Dry Powder Formulation in Mice. J. Vis. Exp. (161), e61469, doi:10.3791/61469 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter