الجرعات التي تستخدم لمرة واحدة مخصصة لتوصيل المسحوق الجاف إلى الفئران

Summary

يتطلب تطوير المسحوق الجاف الصيدلاني اختبارا موثوقا به في الجسم الحي ، غالبا باستخدام نموذج الفئران. يتم تقييد تقنية الجهاز لتوصيل الهباء الجوي المسحوق الجاف بدقة وتكرار إلى الفئران. تقدم هذه الدراسة جرعات يمكن التخلص منها لتوصيل الدواء الرئوي بجرعات ذات صلة بالفئران ، مما يساعد في البحث الأولي لإثبات المفهوم.

Abstract

توفر أجهزة الاستنشاق بالمسحوق الجاف العديد من المزايا لتوصيل الأدوية إلى الرئتين ، بما في ذلك تركيبات الأدوية الصلبة المستقرة ، وقابلية نقل الجهاز ، وقياس البلعة والجرعات ، وآلية التشتت الخالية من الوقود. لتطوير منتجات الهباء الجوي بالمسحوق الجاف الصيدلاني ، يعد الاختبار القوي في الجسم الحي أمرا ضروريا. عادة ، تتضمن الدراسات الأولية استخدام نموذج الفئران للتقييم الأولي قبل إجراء دراسات رسمية في الأنواع الحيوانية الكبيرة. ومع ذلك ، فإن أحد القيود الكبيرة في هذا النهج هو الافتقار إلى تكنولوجيا الأجهزة المناسبة لتوصيل المساحيق الجافة بدقة وتكرار للحيوانات الصغيرة ، مما يعوق فائدة هذه النماذج. لمواجهة هذه التحديات ، تم تطوير جرعات حقنة يمكن التخلص منها خصيصا لتوصيل المساحيق الجافة داخل الرئة بجرعات مناسبة للفئران. تقوم هذه الجرعات بتحميل وتسليم كمية محددة مسبقا من المسحوق الذي تم الحصول عليه من طبقة مسحوق موحدة الكثافة الظاهرية. يتم تحقيق هذا التحكم المنفصل عن طريق إدخال إبرة حادة على عمق ثابت (دك) في طبقة المسحوق ، وإزالة كمية ثابتة في كل مرة. والجدير بالذكر أن نمط الجرعات هذا أثبت فعاليته لمجموعة من المساحيق المجففة بالرش. في التجارب التي شملت أربعة نماذج مختلفة من المساحيق المجففة بالرش ، أظهرت الجرعات القدرة على تحقيق جرعات في حدود 30 إلى 1100 ميكروغرام. تأثرت الجرعة المحققة بعوامل مثل عدد الحشوات وحجم إبرة الجرعات والتركيبة المحددة المستخدمة. واحدة من الفوائد الرئيسية لهذه الجرعات هي سهولة تصنيعها ، مما يجعلها في متناول الجميع وفعالة من حيث التكلفة لتوصيل المساحيق الجافة للفئران أثناء الدراسات الأولية لإثبات المفهوم. تسهل الطبيعة التي تستخدم لمرة واحدة للجرعات الاستخدام في غرف الإجراءات الحيوانية ، حيث يكون التنظيف وإعادة تعبئة الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام ومواد الوزن غير مريحة. وبالتالي ، فإن تطوير جرعات المحاقن التي تستخدم لمرة واحدة قد عالج عقبة كبيرة في توصيل مسحوق الفئران الجاف لدراسات إثبات المفهوم ، مما مكن الباحثين من إجراء دراسات أولية أكثر دقة وقابلة للتكرار في نماذج حيوانية صغيرة لتوصيل الأدوية الرئوية.

Introduction

حظي استخدام أجهزة الاستنشاق بالمساحيق الجافة (DPIs) لتوصيل الأدوية الرئوية باهتمام كبير على مدى العقود الثلاثة الماضية بسبب التخلص التدريجي العالمي من وقود الكلوروفلوروكربون ^1,2. تقدم DPIs العديد من الفوائد على أنظمة التوصيل الرئوي الأخرى ، مثل أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة والبخاخات ، بما في ذلك استقرار التركيبة ، وقابلية النقل ، وسهولة الاستخدام ، وآليات التشتت الخالية من الوقود². ومع ذلك ، قبل نقل منتجات DPI نحو الترجمة السريرية ، يجب إجراء العديد من الدراسات قبل السريرية ، والتي يتم الانتهاء من العديد منها في البداية باستخدام نموذج الفئران. ومع ذلك ، فإن التقنيات المتاحة لتقديم مساحيق جافة بدقة واستنساخ للحيوانات الصغيرة محدودة.

تشمل الطرق الشائعة لتوصيل المساحيق الجافة للحيوانات الصغيرة ، مثل الفئران ، الاستنشاق السلبي³،⁴،⁵،⁶،⁷ والإدارة المباشرة⁸،⁹،^10،11،^12،13. يتطلب الاستنشاق السلبي عادة غرفة مخصصة تستخدم جرعات كبيرة من المسحوق المجفف بالرش لإعداد سحابة رذاذ كافية. نظرا لأن الفئران تلزم أنفاس^{الأنف 14} ، فإن الولادة عن طريق الاستنشاق السلبي تتطلب أن ينتقل المسحوق عبر الأنف والحلق للوصول إلى الرئتين ، مما يستلزم الحفاظ على سحابة الهباء الجوي ذات الخصائص الديناميكية الهوائية الكافية^{للجسيمات 7,8}. في حين أن تقنية مفيدة أكثر صلة من الناحية الفسيولوجية من التسليم المباشر بسبب الاستنشاق نتيجة التنفس الطبيعي¹⁴ ، فقد لا تكون مناسبة للدراسات الأولية حيث تكون كتلة المسحوق محدودة.

بدلا من ذلك ، تم الإبلاغ عن عدد من أجهزة التوصيل داخل القصبة الهوائية لتوصيل مسحوق جاف مباشر⁸،^9،10،11،^12،13. تتجاوز الأجهزة داخل القصبة الهوائية الأنف والحلق ، وتوصل المسحوق مباشرة إلى الرئتين وتسمح بالتحكم الدقيق في الجرعة المقدمة¹⁴. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحضير بعض الأجهزة ، خاصة تلك التي يتم إعدادها باستخدام إجراء تحميل^{الدك 9} ، بكميات أقل ، وهو اعتبار مهم لدراسات إثبات المفهوم الأولية. وقد أعاق الافتقار إلى أجهزة التوصيل داخل القصبة الهوائية المتاحة عالميا إمكانية استخدامها، مما حد من توافرها وأدى إلى اختلافات بين^{المختبرات14}. في هذه الدراسة ، نقترح جرعة بسيطة وغير مكلفة ويمكن التخلص منها للتوصيل داخل القصبة الهوائية والتي يمكن استخدامها لدراسات إثبات المفهوم في تطوير الهباء الجوي المسحوق الجاف.

Protocol

أجريت جميع التجارب على وفقا لقانون رعاية وسياسة خدمة الصحة العامة بشأن الرعاية الإنسانية واستخدام المختبر. تمت الموافقة على بروتوكول الدراسة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام التابعة لمركز العلوم الصحية بجامعة تينيسي. تم إعطاء إناث الفئران BALB / c السليمة ، ~ 6-8 أسابيع ، محتوى المسحوق الجاف لجرعة واحدة عن طريق توصيل الهباء الجوي داخل الرئة لدراسة الحرائك الدوائية باستخدام مساحيق سبكتيناميد 1599 الجافة⁹. تم الحصول على من مصدر تجاري (انظر جدول المواد).

1. تحضير الجرعات ومكونات التعبئة

1. قم بقص الجزء البلاستيكي من إبرة حادة من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 2.54 سم (1 بوصة) (21-25 جم) باستخدام إما منشار تقسيم دقيق (انظر جدول المواد) ، أو صنفرة حزام حتى يتبقى 2-3 مم من اللور البلاستيكي (الشكل 1 أ والشكل 2 أ).
   ملاحظة: إذا تم استخدام صنفرة الحزام ، فقد تحتاج إبرة الفولاذ المقاوم للصدأ إلى التنظيف باستخدام إبرة أو سلك أصغر لإزالة العوائق المحتملة التي تم إنشاؤها.
2. قطع طرف (1-1.5 سم) من أنبوب طرد مركزي مخروطي 0.6 مل. ملء غيض من الأنبوب مع 30-35 ملغ من مسحوق.
   ملاحظة: انظر النتائج التمثيلية للحصول على تفاصيل مثال المساحيق المستخدمة في هذه الدراسة. يجب تقييم أداء مسحوق الهباء الجوي قبل استخدامه في هذا التطبيق باتباع المنهجية القياسية كما هو موضح في الفصل العام USP <601> (انظر جدول المواد).
3. في حالة تخزين و / أو نقل المسحوق ، استخدم غطاء الأنبوب (مقطوع) لإغلاق القارورة. قم بإحكام غلقه بغشاء بارافين لتقليل تعرض المسحوق للرطوبة المحيطة في حالة التخزين و / أو النقل.

2. تحميل وتجميع الجرعات

1. ضع إبرة الفولاذ المقاوم للصدأ المشذبة في طبقة المسحوق في طرف أنبوب الطرد المركزي المخروطي سعة 0.6 مل عدة مرات حسب الحاجة لتحقيق الجرعة المطلوبة (الشكل 2 ب). امسح جوانب الإبرة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ برفق باستخدام ممسحة منخفضة الوبر لإزالة أي مسحوق زائد (الشكل 3).
2. أدخل إبرة الفولاذ المقاوم للصدأ المحملة برفق في إبرة بولي بروبيلين 3.81 سم (1.5 بوصة) أو إبرة بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) مقاس 3.81 سم (2 بوصة) (16-20 جم) (انظر جدول المواد) لتجنب إزاحة أي مسحوق (الشكل 1B و C والشكل 2C).

3. تشغيل الجرعات

1. اسحب حقنة يمكن التخلص منها إلى الحجم المطلوب ، والذي قد يختلف بناء على التطبيق.
   ملاحظة: للإعطاء داخل الرئة في الفئران ، عادة ما يكون 0.15-0.6 مل مناسبا ^8,9.
2. قم بتوصيل المحقنة بقفل luer على إبرة البولي بروبلين أو PTFE (الشكل 2 د).
3. أدخل نهاية إبرة الجرعات في الهدف المطلوب. لتحليل محتوى المسحوق وقابليته للتكاثر ، أدخل الإبرة من خلال حاجز مطاطي مثقب أو فيلم بارافين في قنينة تحتوي على كمية صغيرة (على سبيل المثال ، 1-5 مل) من الماء و / أو مذيب عضوي (مثل الإيثانول) ، مع هوية المذيب وحجمه يعتمد على الخصائص الفيزيائية للمكون الصيدلاني النشط (API) وطريقة القياس الكمي.
   1. للتسليم إلى الفئران ، أدخل الإبرة حتى التشعب القصبي الأول للقصبة الهوائية للفئران المخدرة باتباع البروتوكولات المعمول بها ^9,15.
4. اضغط على المحقنة بقوة ، واطرد المسحوق من الجهاز إلى قارورة التجميع (الشكل 2E).
   ملاحظة: يجب اتباع نفس التقنية لتوصيل المسحوق إلى رئتي الفئران.
5. لتحليل المحتوى وقابلية التكاثر من قارورة المجموعة ، استخدم طريقة تحليلية مناسبة لواجهة برمجة التطبيقات المحددة ، مثل القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV-Vis) أو الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC).

النتائج

تم تحديد أداء الهباء الجوي لمختلف المساحيق المجففة بالرش قبل استخدامها في هذه الدراسة. تم وصف توزيع حجم الجسيمات الديناميكية الهوائية (APSD) من خلال متوسط القطر الديناميكي الهوائي للكتلة (MMAD) ، والذي يمثل الحجم الذي يقسم التوزيع إلى قسمين عند^{النسبة المئوية} 50 (d₅₀) ، والانحراف المع?...

Discussion

نظرا لأن الفئران تلزم أنفاس الأنف ، فإن التسليم عن طريق الاستنشاق السلبي لدراسات إثبات المفهوم الأولية يجعل الكفاءة وتقدير الجرعة أمرا صعبا حيث يجب أن يمر المسحوق عبر الأنف والحلق بطريقة تعتمد على خصائص الجسيمات وكفاءة تشتت المسحوق⁷،^8،

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.6 mL microcentrifuge tubes	Fisher Scientific	05-408-120
Analytical balance	Mettler Toledo	AR1140	Any analytical balance with sufficient range can be used
Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 21 G	McMaster-Carr	75165A681
Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 22 G	McMaster-Carr	75165A683
Blunt stainless-steel needle, 1 inch, 25 G	McMaster-Carr	75165A687
Disposable syringe with luer lock (1 mL)	Fisher Scientific	14-823-30	3-mL syringes can also be used
Female BALB/c mice	Charles River, Wilmington, MA, USA
High-performance cascade impactor	Next Generation Impactor	Apparatus 5
Lab film (e.g., Parafilm)	Fisher Scientific	S37440
Low-lint wiper (e.g., Kimwipes)	Kimberly-Clark Professional	34133
Low-resistance dry powder inhaler	RS01 mod 7
Polypropylene needle, 1.5 inch, 16 G	McMaster-Carr	6934A111
Polypropylene needle, 1.5 inch, 18 G	McMaster-Carr	6934A53
Polypropylene needle, 1.5 inch, 20 G	McMaster-Carr	6934A55
Precision sectioning saw	TedPella	812-300	Belt sander can be used as an alternative
PTFE needle, 2 inch, 20 G	McMaster-Carr	75175A694
USP General Chapter <601>			http://www.uspbpep.com/usp31/v31261/usp31nf26s1_c601.asp