マウスへの乾燥粉末送達を目的としたディスポーザブルドセーター

要約

医薬品の乾燥粉末の開発には、信頼性の高い in vivo 試験が必要であり、多くの場合、マウスモデルを使用します。乾燥粉末エアロゾルを正確かつ再現性よくマウスに送達するデバイス技術には限界があります。この研究は、マウスに関連する用量での肺薬物送達用の使い捨て投与剤を提示し、初期の概念実証研究を支援します。

要約

乾燥粉末吸入器は、安定した固体薬物製剤、デバイスの携帯性、ボーラスの計量と投与、推進剤を含まない分散メカニズムなど、薬物を肺に送達するための多くの利点を提供します。医薬品の乾燥粉末エアゾール製品の開発には、堅牢な in vivo 試験が不可欠です。通常、最初の研究では、より大きな動物種で正式な研究を行う前に、予備評価のためにマウスモデルを使用します。しかし、このアプローチの大きな限界は、乾燥粉末を小動物に正確かつ再現性よく送達するための適切なデバイス技術が不足しており、そのようなモデルの有用性を妨げていることです。これらの課題に対処するために、マウスに適した用量の乾燥粉末を肺内に送達するために特別に開発されたディスポーザブルシリンジ投与器。これらのドーセータは、均一な嵩密度の粉床から得られた所定量の粉体を装填して送達する。この離散的な制御は、鈍い針を一定の深さまでパウダーベッドに挿入し(タンピング)、毎回一定量を除去することによって実現されます。特に、この投与パターンは、さまざまな噴霧乾燥粉末に効果的であることが証明されています。4つの異なるモデルの噴霧乾燥粉末を用いた実験では、投与量は30〜1100μgの範囲の投与量を達成する能力を示しました。達成された用量は、タンプの数、投与針のサイズ、および使用される特定の製剤などの要因によって影響を受けました。これらの投与器の主な利点の1つは、製造が容易で、最初の概念実証研究中に乾燥粉末をマウスに送達するための入手しやすく、費用対効果が高いことです。ドーセーターは使い捨てであるため、再利用可能なシステムや計量材料の洗浄や補充が不便な動物処置室での使用が容易です。このように、使い捨てシリンジ投与器の開発は、概念実証研究のためのマウス乾燥粉末送達における大きなハードルに対処し、研究者が肺薬物送達のための小動物モデルでより正確で再現性の高い予備研究を行うことを可能にしました。

概要

肺薬物送達のための乾燥粉末吸入器(DPI)の使用は、クロロフルオロカーボン噴射剤の世界的な段階的廃止により、過去30年間で大きな関心を集めてきました^1,2。DPIは、定量吸入器やネブライザーなどの他の肺送達システムに比べて、製剤の安定性、携帯性、使いやすさ、推進剤を含まない分散メカニズムなど、多くの利点を提供します²。しかし、DPI製品を臨床翻訳に移行する前に、いくつかの前臨床試験を実施する必要があり、その多くは最初にマウスモデルを使用して完了します。しかし、乾燥粉末を小動物に正確かつ再現性よく送達するための技術は限られています。

マウスなどの小動物に乾燥粉末を送達する一般的な方法には、受動吸入3,4,5,6,7および直接投与8,9,10,11,12,13が含まれる。

プロトコル

すべての動物実験は、動物福祉法および実験動物の人道的な管理と使用に関する公衆衛生サービス方針に従って実施されました。研究プロトコルは、テネシー大学健康科学センターの施設動物管理および使用委員会によって承認されました。生後6~8週齢の健康な雌のBALB/cマウスに、スペクチンアミド1599乾燥粉末を用いた薬物動態研究のために、肺内エアロゾル送達により1剤の乾燥粉末含有量を^{投与した9}。動物は市販の供給源から入手した( 資料表参照)。

1. 投与剤と充填成分の調製

1. 2.54 cm(1インチ)の鈍いステンレス鋼針(21〜25 G)のプラスチックルアー部分を、精密切断鋸(材料表を参照)またはベルトサンダーを使用して、プラスチックルアーの2〜3 mmが残るまでトリミングします(図1Aおよび図2A)。
   注意: ベルトサンダーを使用する場合は、細い針またはワイヤーを使用してステンレス鋼の針をクリーニングし、作成された可能性のある障害物を取り除く必要がある場合があります。
2. 0.6mLのコニカル遠心チューブの先端(1〜1.5 cm)を切り取ります。チューブの先端に30〜35mgの粉末を....

結果

さまざまな噴霧乾燥粉末のエアロゾル性能は、この研究で使用する前に確立されました。空力粒子径分布(APSD)は、50^パーセンタイル(d₅₀)で分布を2つに分割するサイズを表す質量中央空力直径(MMAD)と、分布の幅を反映する幾何学的標準偏差(GSD)によって表されました。GSD は、80^パーセンタイルの空力直径の平方根を 16 パーセンタイルの平方根 (d₈₄/d₁₆)1^.......

ディスカッション

マウスは必須の鼻呼吸者であるため、最初の概念実証研究のための受動的吸入による送達は、粒子特性と粉末分散効率に依存する方法で粉末が鼻と喉を通過する必要があるため、効率と用量の推定を困難にします^7,8,14。本明細書で開発された投薬器の使用は、鼻および喉を迂回し、投与器を第1気管支分岐部

資料

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