מינונים חד פעמיים המיועדים למשלוח אבקה יבשה לעכברים

Summary

פיתוח אבקה יבשה פרמצבטית דורש בדיקות אמינות in vivo , לעתים קרובות באמצעות מודל מורין. טכנולוגיית המכשיר לאספקה מדויקת וניתנת לשחזור של תרסיסי אבקה יבשה לעכברים מוגבלת. מחקר זה מציג מינונים חד פעמיים להעברת תרופות ריאתי במינונים הרלוונטיים לעכברים, ומסייע למחקר הוכחת היתכנות ראשוני.

Abstract

משאפים אבקה יבשה מציעים יתרונות רבים להעברת תרופות לריאות, כולל פורמולציות יציבות של תרופות מצב מוצק, ניידות מכשירים, מדידה ומינון בולוס, ומנגנון פיזור ללא דלק. כדי לפתח מוצרי תרסיס אבקה יבשה פרמצבטיים, בדיקות in vivo חזקות הן חיוניות. בדרך כלל, מחקרים ראשוניים כוללים שימוש במודל מורין להערכה ראשונית לפני ביצוע מחקרים רשמיים במינים גדולים יותר של בעלי חיים. עם זאת, מגבלה משמעותית בגישה זו היא היעדר טכנולוגיית מכשיר מתאימה כדי לספק אבקות יבשות באופן מדויק ומשכפל לבעלי חיים קטנים, מה שפוגע בתועלת של דגמים כאלה. כדי להתמודד עם אתגרים אלה, פותחו במיוחד מזרקים חד-פעמיים להעברה תוך-ריאתית של אבקות יבשות במינונים המתאימים לעכברים. מינונים אלה מעמיסים ומספקים כמות קבועה מראש של אבקה המתקבלת ממצע אבקה אחיד בצפיפות תפזורת. שליטה דיסקרטית זו מושגת על ידי החדרת מחט קהה לעומק קבוע (טמפינג) לתוך מיטת האבקה, הסרת כמות קבועה בכל פעם. יש לציין כי דפוס מינון זה הוכח כיעיל עבור מגוון אבקות מיובשות בתרסיס. בניסויים שכללו ארבעה דגמים שונים של אבקות מיובשות בריסוס, המינונים הדגימו את היכולת להשיג מינונים בטווח של 30 עד 1100 מיקרוגרם. המינון שהושג הושפע מגורמים כגון מספר החותמות, גודל מחט המינון והנוסחה הספציפית בה נעשה שימוש. אחד היתרונות העיקריים של מינונים אלה הוא קלות הייצור שלהם, מה שהופך אותם לנגישים וחסכוניים לאספקת אבקות יבשות לעכברים במהלך מחקרי הוכחת היתכנות ראשוניים. האופי החד פעמי של המינונים מאפשר שימוש בחדרי פרוצדורות לבעלי חיים, שבהם ניקוי ומילוי מחדש של מערכות רב פעמיות וחומרי שקילה אינו נוח. לפיכך, פיתוח מינונים חד פעמיים של מזרקים טיפל במכשול משמעותי באספקת אבקה יבשה מורין למחקרי הוכחת היתכנות, ואיפשר לחוקרים לבצע מחקרים ראשוניים מדויקים יותר וניתנים לשחזור במודלים של בעלי חיים קטנים למתן תרופות ריאתיות.

Introduction

השימוש במשאפים אבקה יבשה (DPIs) למתן תרופות ריאה זכה להתעניינות משמעותית בשלושת העשורים האחרונים עקב הפסקת השימוש העולמי בדלקי כלורופלואורופחמן ^1,2. DPIs מציעים יתרונות רבים על פני מערכות העברת ריאות אחרות, כגון משאפים במינון מדוד ונבולייזרים, כולל יציבות פורמולציה, ניידות, קלות שימוש ומנגנוני פיזור ללא דלק². עם זאת, לפני העברת מוצרי DPI לתרגום קליני, יש לבצע מספר מחקרים פרה-קליניים, שרבים מהם הושלמו בתחילה באמצעות מודל מורין. עם זאת, הטכנולוגיות הזמינות להעברת אבקות יבשות באופן מדויק ומשכפל לבעלי חיים קטנים מוגבלות.

שיטות נפוצות להעברת אבקות יבשות לבעלי חיים קטנים, כגון עכברים, כוללות שאיפה פסיבית 3,4,5,6,7 ומתן ישיר 8,9,10,11,12,13. שאיפה פסיבית דורשת בדרך כלל תא מותאם אישית המשתמש במינונים גדולים של אבקה מיובשת בריסוס כדי להכין ענן תרסיס מספיק. מכיוון שעכברים חייבים לנשום אף¹⁴, העברה בשאיפה פסיבית דורשת מהאבקה לעבור דרך האף והגרון כדי להגיע לריאות, מה שמחייב שמירה על ענן אירוסול בעל תכונות אווירודינמיות מספיקות של חלקיקים ^7,8. בעוד טכניקה שימושית כי הוא רלוונטי יותר מבחינה פיזיולוגית מאשר משלוח ישיר עקב שאיפה כתוצאה של נשימה נורמלית¹⁴, זה לא יכול להיות מתאים למחקרים ראשוניים שבהם מסת אבקה מוגבלת.

לחלופין, דווח על מספר מכשירי מסירה תוך טרכיאליים למשלוח ישיר של אבקה יבשה 8,9,10,11,12,13. התקנים תוך טרכיאליים עוקפים את האף והגרון, מעבירים את האבקה ישירות לריאות ומאפשרים שליטה עדינה יותר על המינון המועבר¹⁴. בנוסף, מכשירים מסוימים, במיוחד אלה שהוכנו באמצעות הליך טעינת טמפינג⁹, יכולים להיות מוכנים עם כמויות קטנות יותר, וזה שיקול חשוב למחקרי הוכחת היתכנות ראשוניים. המחסור במכשירי העברה תוך-טרכיאליים זמינים באופן אוניברסלי פגע בפוטנציאל השימוש שלהם, הגביל את זמינותם והוביל להבדלים בין-מעבדתיים¹⁴. במחקר זה, אנו מציעים מינון פשוט, זול וחד פעמי להעברה תוך טרכאלית שניתן להשתמש בו למחקרי הוכחת היתכנות בפיתוח אירוסולים של אבקה יבשה.

Protocol

כל הניסויים בבעלי חיים נערכו בהתאם לחוק צער בעלי חיים ולמדיניות שירותי בריאות הציבור בנושא טיפול הומני ושימוש בחיות מעבדה. פרוטוקול המחקר אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המרכז למדעי הבריאות באוניברסיטת טנסי. נקבות בריאות של עכברי BALB/c, ~ 6-8 שבועות, קיבלו את תכולת האבקה היבשה של מנה אחת על ידי מתן תרסיס תוך ריאתי למחקר פרמקוקינטי באמצעות ספקטינמיד 1599 אבקות יבשות⁹. בעלי החיים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים).

1. הכנת המינון ומרכיבי המילוי

1. חתכו את חלק הפיתוי הפלסטי של מחט מפלדת אל-חלד קהה בקוטר 2.54 ס"מ (21-25 גרם) באמצעות מסור חתך מדויק (ראו טבלת חומרים), או מלטש חגורה עד שיישארו 2-3 מ"מ מפיתוי הפלסטיק (איור 1A ואיור 2A).
   הערה: אם נעשה שימוש במלטש חגורה, ייתכן שיהיה צורך לנקות את מחט הנירוסטה באמצעות מחט או חוט קטנים יותר כדי להסיר את המכשולים האפשריים שנוצרו.
2. חותכים את קצה (1-1.5 ס"מ) של צינור צנטריפוגה חרוטי 0.6 מ"ל. ממלאים את קצה הצינור ב 30-35 מ"ג אבקה.
   הערה: ראה תוצאות מייצגות לקבלת פרטים על אבקות לדוגמה המשמשות במחקר הנוכחי. יש להעריך את ביצועי תרסיס האבקה לפני השימוש ביישום זה בהתאם למתודולוגיה סטנדרטית כמתואר בפרק הכללי <601 של USP> (ראה טבלת חומרים).
3. אם אתם מאחסנים ו/או מעבירים את האבקה, השתמשו במכסה הצינור (החתוך) כדי לסגור את הבקבוקון. יש לאטום עם סרט פרפין כדי למזער את החשיפה של האבקה ללחות הסביבה בעת אחסון ו/או הובלה.

2. העמסה והרכבה של מינונים

1. הטביעו את מחט הנירוסטה החתוכה לתוך מצע האבקה בקצה צינור הצנטריפוגה החרוטי 0.6 מ"ל כמה פעמים שצריך כדי להשיג את המינון הרצוי (איור 2B). נגבו בעדינות את דפנות מחט הנירוסטה עם מגב בעל סיבים נמוכים כדי להסיר אבקה עודפת (איור 3).
2. הכנס בעדינות את מחט הנירוסטה הטעונה לתוך מחט פוליפרופילן בגודל 3.81 ס"מ (1.5 אינץ') או מחט פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE) בגודל 5.08 ס"מ (2 אינץ') (16-20 גרם) (ראה טבלת חומרים) כדי למנוע סילוק אבקה כלשהי (איור 1B,C ואיור 2C).

3. הפעלת מינונים

1. משוך מזרק חד פעמי לנפח הרצוי, אשר עשוי להשתנות בהתאם ליישום.
   הערה: עבור מתן תוך ריאתי בעכברים, 0.15-0.6 מ"ל מתאים בדרך כלל ^8,9.
2. חברו את המזרק למנעול הפיתוי על מחט הפוליפרופילן או מחט ה-PTFE (איור 2D).
3. הכנס את קצה המחט של המינון למטרה הרצויה. לניתוח תכולת האבקה ויכולת השחזור, הכנס את המחט דרך מחיצת גומי מחוררת או סרט פרפין לבקבוקון המכיל כמות קטנה (למשל, 1-5 מ"ל) מים ו/או ממס אורגני (למשל, אתנול), כאשר זהות הממס ונפחו תלויים במאפיינים הפיזיים של החומר הפרמצבטי הפעיל (API) ובשיטת הכימות.
   1. למסירה לעכברים, הכנס את המחט עד לביפורקציה הראשונה של קנה הנשימה של עכברים מורדמים בהתאם לפרוטוקולים שנקבעו ^9,15.
4. לחצו על המזרק בכוח, והוציאו את האבקה מהמכשיר לתוך בקבוקון האיסוף (איור 2E).
   הערה: יש לעקוב אחר אותה טכניקה להעברת האבקה לריאות המורין.
5. לניתוח תוכן ושחזור מבקבוקון האיסוף, השתמש בשיטה אנליטית מתאימה עבור ה- API הספציפי, כגון ספקטרופוטומטריה UV-Visible (UV-Vis) או כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC).

תוצאות

ביצועי התרסיס של אבקות שונות המיובשות בתרסיס נקבעו לפני השימוש במחקר זה. התפלגות גודל החלקיקים האווירודינמית (APSD) תוארה על ידי הקוטר האווירודינמי החציוני של המסה (MMAD), המייצג את הגודל המחלק את ההתפלגות לשניים^{באחוזון} 50 (d₅₀), וסטיית התקן הגיאומטרית (GSD), המשקפת את רוחב ההתפלגות. GSD מ...

Discussion

מכיוון שעכברים מחויבים לנשום אף, העברה באמצעות שאיפה פסיבית למחקרי הוכחת היתכנות ראשוניים הופכת את היעילות והערכת המינון למאתגרת מכיוון שהאבקה חייבת לעבור את האף והגרון באופן התלוי בתכונות החלקיקים וביעילות פיזור האבקה ^7,8,14. השימו?...

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