Мы признаем: Д-р Томас Будиман на TSE Systems GmbH для его технической экспертизы и оборудования настройки. Джон Фрай (Battelle Inc.) и д-р Руди Йегер (CH Technologies Inc.) за полезное обсуждение. Тянь Ву, Сэм Mboggo, апрель Миллер и Шон Дэвис (Amgen) за помощь при проведении экспериментов.

<ol>
	<li>Chapman, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacology+of+a+potent+and+selective+inhibitor+of+PDE4+for+inhaled+administration.">Pharmacology of a potent and selective inhibitor of PDE4 for inhaled administration.</a> Eur J Pharmacol. 643 (2-3), 274-281 (2010).</li><li>Phillips, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Btk+inhibitor+RN983+delivered+by+dry+powder+nose-only+aerosol+inhalation+inhibits+bronchoconstriction+and+pulmonary+inflammation+in+the+ovalbumin+allergic+mouse+model+of+asthma.">Btk inhibitor RN983 delivered by dry powder nose-only aerosol inhalation inhibits bronchoconstriction and pulmonary inflammation in the ovalbumin allergic mouse model of asthma.</a> J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 29 (3), 233-241 (2016).</li><li>Zecchi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+drug+administration+route+on+drug+delivery+and+distribution+into+the+lung:+an+imaging+mass+spectrometry+approach.">Impact of drug administration route on drug delivery and distribution into the lung: an imaging mass spectrometry approach.</a> Eur J Mass Spectrom. 19 (6), 475-482 (2013).</li><li>Cooper, A. E., Ferguson, D., Grime, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimisation+of+DMPK+by+the+inhaled+route:+challenges+and+approaches.">Optimisation of DMPK by the inhaled route: challenges and approaches.</a> Curr Drug Metab. 13 (4), 457-473 (2012).</li><li>Leong, B. K., Coombs, J. K., Sabaitis, C. P., Rop, D. A., Aaron, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+morphometric+analysis+of+pulmonary+deposition+of+aerosol+particles+inhaled+via+intratracheal+nebulization,+intratracheal+instillation+or+nose-only+inhalation+in+rats.">Quantitative morphometric analysis of pulmonary deposition of aerosol particles inhaled via intratracheal nebulization, intratracheal instillation or nose-only inhalation in rats.</a> J Appl Toxicol. 18 (2), 149-160 (1998).</li><li>Pauluhn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+inhalation+exposure+techniques:+strengths+and+weaknesses.">Overview of inhalation exposure techniques: strengths and weaknesses.</a> Exp Toxicol Pathol. 57 Suppl 1, 111-128 (2005).</li><li>Wong, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhalation+exposure+systems:+design,+methods+and+operation.">Inhalation exposure systems: design, methods and operation.</a> Toxicol Pathol. 35 (1), 3-14 (2007).</li><li>Phalen, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Inhalation Studies Foundations and Techniques. , (2009).</li><li>Siddiqui, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+eosinophilia+correlates+with+allergen+deposition+to+the+lower+respiratory+tract+in+a+mouse+model+of+asthma.">Pulmonary eosinophilia correlates with allergen deposition to the lower respiratory tract in a mouse model of asthma.</a> Clin Exp Allergy. 38 (8), 1381-1390 (2008).</li><li>Brain, J. D., Knudson, D. E., Sorokin, S. P., Davis, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+distribution+of+particles+given+by+intratracheal+instillation+or+by+aerosol+inhalation.">Pulmonary distribution of particles given by intratracheal instillation or by aerosol inhalation.</a> Environ Res. 11 (1), 13-33 (1976).</li><li>Liu, F., Li, W., Pauluhn, J., Trubel, H., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipopolysaccharide-induced+acute+lung+injury+in+rats:+comparative+assessment+of+intratracheal+instillation+and+aerosol+inhalation.">Lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rats: comparative assessment of intratracheal instillation and aerosol inhalation.</a> Toxicology. 304, 158-166 (2013).</li><li>Bivas-Benita, M., Zwier, R., Junginger, H. E., Borchard, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+pulmonary+aerosol+delivery+in+mice+by+the+endotracheal+route.">Non-invasive pulmonary aerosol delivery in mice by the endotracheal route.</a> Eur J Pharm Biopharm. 61 (3), 214-218 (2005).</li><li>Morello, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dry-powder+pulmonary+insufflation+in+the+mouse+for+application+to+vaccine+or+drug+studies.">Dry-powder pulmonary insufflation in the mouse for application to vaccine or drug studies.</a> Tuberculosis (Edinb). 89 (5), 371-377 (2009).</li><li>Guillon, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+delivery+of+dry+powders+to+rats:+tolerability+limits+of+an+intra-tracheal+administration+model.">Pulmonary delivery of dry powders to rats: tolerability limits of an intra-tracheal administration model.</a> Int J Pharm. 434 (1-2), 481-487 (2012).</li><li>Pauluhn, J., Mohr, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhalation+studies+in+laboratory+animals--current+concepts+and+alternatives.">Inhalation studies in laboratory animals--current concepts and alternatives.</a> Toxicol Pathol. 28 (5), 734-753 (2000).</li><li>Snipes, M. B., McClellan, R. O., Mauderly, J. L., Wolff, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retention+patterns+for+inhaled+particles+in+the+lung:+Comparisons+between+laboratory+animals+and+humans+for+chronic+exposures.">Retention patterns for inhaled particles in the lung: Comparisons between laboratory animals and humans for chronic exposures.</a> Health Phys. 57 (Sup 1), 69-78 (1989).</li><li>Wright, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+dust-feed+mechanism.">A new dust-feed mechanism.</a> J Sci Inst. 27, 12-15 (1950).</li><li>Scheuch, G., Siekmeier, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+approaches+to+enhance+pulmonary+delivery+of+proteins+and+peptides.">Novel approaches to enhance pulmonary delivery of proteins and peptides.</a> J Physiol Pharmacol. 58 Suppl 5 (Pt 2), 615-625 (2007).</li><li>Phillips, J. E., Ji, L., Rivelli, M. A., Chapman, R. W., Corboz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+analysis+of+rodent+paranasal+sinus+cavities+from+X-ray+computed+tomography+(CT)+scans.">Three-dimensional analysis of rodent paranasal sinus cavities from X-ray computed tomography (CT) scans.</a> Can J Vet Res. 73 (3), 205-211 (2009).</li><li>Wolff, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicology+studies+for+inhaled+and+nasal+delivery.">Toxicology studies for inhaled and nasal delivery.</a> Mol Pharm. , (2015).</li><li>Oldham, M. J., Phalen, R. F., Budiman, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+predicted+and+experimentally+measured+aerosol+deposition+efficiency+in+BALB/c+mice+in+a+new+nose-only+exposure+system.">Comparison of predicted and experimentally measured aerosol deposition efficiency in BALB/c mice in a new nose-only exposure system.</a> Aerosol Sci Technol. 43 (10), 970-977 (2009).</li><li>Cannon, W. C., Blanton, E. F., McDonald, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+flow-past+chamber:+an+improved+nose-only+exposure+system+for+rodents.">The flow-past chamber: an improved nose-only exposure system for rodents.</a> Am Ind Hyg Assoc J. 44 (12), 923-928 (1983).</li><li>Narciso, S. P., Nadziejko, E., Chen, L. C., Gordon, T., Nadziejko, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptation+to+stress+induced+by+restraining+rats+and+mice+in+nose-only+inhalation+holders.">Adaptation to stress induced by restraining rats and mice in nose-only inhalation holders.</a> Inhal Toxicol. 15 (11), 1133-1143 (2003).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).</li><li>Zeng, X., Martin, G., Marriott, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particulate Interactions in Dry Powder Formulations for Inhalation. , (2001).</li><li>O'Riordan, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formulations+and+nebulizer+performance.">Formulations and nebulizer performance.</a> Respir Care. 47 (11), 1305-1313 (2002).</li><li>Pilcer, G., Amighi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formulation+strategy+and+use+of+excipients+in+pulmonary+drug+delivery.">Formulation strategy and use of excipients in pulmonary drug delivery.</a> Int J Pharm. 392 (1-2), 1-19 (2010).</li><li>Mercer, T. T., Tillery, M. I., Newton, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multi-stage,+low+flow+rate+cascade+impactor.">A multi-stage, low flow rate cascade impactor.</a> J. Aerosol Sci. 1 (1), 9-15 (1970).</li><li>Forbes, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+inhaled+product+development+and+opportunities+for+open+innovation.">Challenges in inhaled product development and opportunities for open innovation.</a> Adv Drug Deliv Rev. 63 (1-2), 69-87 (2011).</li><li>Alexander, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+inhalation+toxicologists+(AIT)+working+party+recommendation+for+standard+delivered+dose+calculation+and+expression+in+non-clinical+aerosol+inhalation+toxicology+studies+with+pharmaceuticals.">Association of inhalation toxicologists (AIT) working party recommendation for standard delivered dose calculation and expression in non-clinical aerosol inhalation toxicology studies with pharmaceuticals.</a> Inhal Toxicol. 20 (13), 1179-1189 (2008).</li><li>Hsieh, T. H., Yu, C. P., Oberdorster, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deposition+and+clearance+models+of+Ni+compounds+in+the+mouse+lung+and+comparisons+with+the+rat+models.">Deposition and clearance models of Ni compounds in the mouse lung and comparisons with the rat models.</a> Aerosol Sci Technol. 31 (5), 358-372 (1999).</li><li>Phillips, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=House+dust+mite+models:+will+they+translate+clinically+as+a+superior+model+of+asthma.">House dust mite models: will they translate clinically as a superior model of asthma.</a> J Allergy Clin Immunol. 132 (1), 242-244 (2013).</li><li>McGovern, T. K., Robichaud, A., Fereydoonzad, L., Schuessler, T. F., Martin, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+respiratory+system+mechanics+in+mice+using+the+forced+oscillation+technique.">Evaluation of respiratory system mechanics in mice using the forced oscillation technique.</a> JoVE. (75), e50172 (2013).</li><li>Storms, W. W., DoPico, G. A., Reed, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerosol+Sch+1000.+An+anticholinergic+bronchodilator.">Aerosol Sch 1000. An anticholinergic bronchodilator.</a> Am Rev Respir Dis. 111 (4), 419-422 (1975).</li><li>Schanker, L. S., Mitchell, E. W., Brown, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Species+comparison+of+drug+absorption+from+the+lung+after+aerosol+inhalation+or+intratracheal+injection.">Species comparison of drug absorption from the lung after aerosol inhalation or intratracheal injection.</a> Drug Metab Dispos. 14 (1), 79-88 (1986).</li><li>Biju, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steroidal+C-21+mercapto+derivatives+as+dissociated+steroids:+discovery+of+an+inhaled+dissociated+steroid.">Steroidal C-21 mercapto derivatives as dissociated steroids: discovery of an inhaled dissociated steroid.</a> Bioorg Med Chem Lett. 21 (21), 6343-6347 (2011).</li><li>West, L. J., Pierce, C. M., Thomas, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lysergic+acid+diethylamide:+Its+effects+on+a+male+asiatic+elephant.">Lysergic acid diethylamide: Its effects on a male asiatic elephant.</a> Science. 138 (3545), 1100-1103 (1962).</li><li>Boxenbaum, H., DiLea, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-time-in-human+dose+selection:+allometric+thoughts+and+perspectives.">First-time-in-human dose selection: allometric thoughts and perspectives.</a> J Clin Pharmacol. 35 (10), 957-966 (1995).</li><li>Spina, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+novel+bronchodilators+in+respiratory+disease.">Current and novel bronchodilators in respiratory disease.</a> Curr Opin Pulm Med. 20 (1), 73-86 (2014).</li><li>Degeorge, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Considerations+for+toxicology+studies+of+respiratory+drug+products.">Considerations for toxicology studies of respiratory drug products.</a> Regul.Toxicol.Pharmacol. 25 (2), 189-193 (1997).</li><li>McClellan, R. O., Henderson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Concepts in Inhalation Toxicology. , (1989).</li><li>Patton, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+particle+has+landed--characterizing+the+fate+of+inhaled+pharmaceuticals.">The particle has landed--characterizing the fate of inhaled pharmaceuticals.</a> J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 23 Suppl 2, S71-S87 (2010).</li><li>Depreter, F., Pilcer, G., Amighi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaled+proteins:+Challenges+and+perspectives.">Inhaled proteins: Challenges and perspectives.</a> Int J Pharm. 447 (1-2), 251-280 (2013).</li></ol>

Все авторы использовали на Amgen. Публикация платы за этого это видео-статьи оплачиваются Amgen.

Нос-единственная система для ингаляции и его работа для доставки фармацевтических аэрозолей в легкие грызунах были описаны. Удерживающие животных в нос только держатели является широко используемым методом для экспонирования животных в воздухе материала. Был проведен эксперимент демонстрирует антихолинергическим бронходилататоров ипратропия бромид 34 может мощно обратного метахолина индуцированного бронхоспазма при доставке нос только ингаляции мышам с ED 50 0,1 мкг / кг , осажденных дозу. Увеличение более чем в 10 раз в эффективной дозе ипратропиума требовалось для бронходилатации после внутритрахеальной доставки (ЭДЫ 50 интратрахеальных = 1,3 мкг / кг, данные не показаны) доставки. Это происходит из - за неоднородного рисунка осаждения лекарственного средства в легких , полученных путем внутритрахеальной дозирования 3, 5, 10. 10-кратный и более эффективная дозаРазличия между ингаляционным и интратрахеальным методов дозирования для других лекарственных средств были отмечены ранее другими 4. Неоднородная картина осаждение лекарственного средства в легких , полученных путем внутритрахеальной дозирования также замедляет всасывание препарата в легкие 35, уменьшая скорость , с которой лекарственное средство поступает в системный кровоток и уменьшая вероятность видеть системные побочные эффекты. Поэтому, чтобы оптимизировать безопасность / эффективность (терапевтический индекс) 36 из новых ингаляционных препаратов, нос только поставку ингаляции следует использовать. Интратрахеальное осаждение даст неточную оценку TI пути генерации ошибочно высокие эффективные доз в легких и низких дозах в системный кровоток. По мере появления новых препаратов доставленные ингаляционными разработаны, необходимо соответствующим образом перевести эффективную дозу лекарственного средства из доклинических исследований эффективности предсказать эффficacious человека доза для клинических испытаний. Позорная смерть Tusko слон 37 обычно цитируется в литературе , чтобы напомнить нам использовать Аллометрические масштабирование для прогнозирования доз межвидовых наркотиков и дозы межвидовых наркотиков не должны быть линейно экстраполированы на основе простого сравнения массы тела. Обычно использовать аллометрический подход с аллометрическим показателем б 0,67 для прогнозирования дозы препарата человека от доклинических исследований эффективности 38. С помощью мышей вдыхают ED 90 0,9 мкг / кг в течение ипратропии, с аллометрическим показателем 0,67, массы тела мыши 0,03 кг, и человек масса тела 60 кг; по оценкам , ЭД 90 человек 0,07 мкг / кг ((0,9 * (0,03 / 60) (1-0.67) = 0,07) может быть вычислена как предсказанного человека , осажденного дозы от наших данных мышей. Это прогнозируемое значение сопоставимо с фактическим человеком эффективна доза осаждается 0,26 мкг / кг, которые могут быть вычислены из доставленных сделатьсе 40 мкг 39 , разделенной на человека массой тела 60 кг , умноженное на человека пероральной ингаляции легких осаждения фракции 16 0,4 ((40/60) * 0,4 = 0,26). Оценка эффективной дозы ингаляционных осажденного человека также помогает планировать доставленные дозы , используемые в исследованиях ингаляции токсикологии , необходимые для проведения клинических испытаний 40. Специализированное оборудование и большое количество исследуемого соединения (грамм) величины, необходимое для носа только вдыхаемого доставки лекарственного средства может быть значительными ограничения при разработке носа только техники ингаляции. Калибровочный прогон без настоящих животных необходимо, если конкретная доза требуется для (обычно токсикологии и не эффективность дозы / ответ) исследований, и эта калибровка перспектива потребует большего количества лекарственного средства должна быть доступны. Эта калибровка запуск необходим, так как физико-химические свойства каждой лекарственного средства / композиции могут варьироваться в достаточно, чтобы существенно повлиять на осажденную дозупрепарата в легких. Оптимизация воздуха и подачи лекарственного средства ставок генератора аэрозоля во время калибровки перспективы требуется для достижения размера частиц аэрозоля и концентрации для конкретной требуемой дозы. В то время как воздух и подачи лекарственного средства скорость аэрозольного генератора предлагаемая в способах является разумной отправной точкой, существует возможность, что для конкретного лекарственного препарата не-вдыхаемый (размера частиц&gt; 5 мм) аэрозоль будет сгенерирован. На доклинической стадии, часто нет в наличии достаточно наркотиков, чтобы сделать калибровочный прогон, и невозможно знать априорно какие дозы (если таковые имеются) попадание в легкие. Кроме того, статическое электричество производится в процессе генерации аэрозоля и может влиять на время, необходимое для концентрации аэрозолей, чтобы уравновесить. Важно правильно заземлить оборудование для минимизации статического заряда. Другой вариант, чтобы минимизировать статическое электричество, чтобы добавить влажность воздуха, подаваемого в блок вдоха, чтобы увеличить проводимость ирассеивают электростатические заряды на частицах 25. Увлажнение воздуха, подаваемый в генератор аэрозоля не требуется для комфорта животных в течение коротких (&lt;1 ч) дозировании сессий, но следует учитывать, если используются больше дозирования раз. Препараты могут быть доставлены в легкие животных путем пассивного носа только ингаляцией или прямыми методами трахеи, которые обходят носоглотки осаждения. Нос-только поставка ингаляции обычно используется в области ингаляционной токсикологии 41 , но редко используется в начале процесса обнаружения наркотиков. Междисциплинарная исследовательская группа необходима для проведения носа только ингаляционные исследования в связи с: потребность в больших количествах лекарства, специализированные знания, необходимые для разработки, генерации и характеристики аэрозолей; эксплуатации сложного оборудования, а также измерить эффективность препарата на животных моделях заболеваний дыхательных путей. Способы доставки, описанные здесь, используются для разработки Smalл молекулы вдохнул препараты , но в будущем может быть применен для разработки ингаляционных биопрепаратов 42, 43. Надеюсь, что процедуры и рекомендации, представленные в этом манускрипте будет способствовать новые доклинические обнаружения наркотиков и токсикологии исследователей приобрести навыки, необходимые для доставки лекарственных средств для грызунов аэрозольной ингаляции.

Есть много преимуществ для ингаляционного введения лекарственных средств для лечения заболеваний дыхательных путей. Ингаляционная доставка применяется терапевтический агент непосредственно к месту действия, легким. Высокая локальная концентрация лекарственного средства в легких дает значительное преимущество, что сводит к минимуму дозу и системное воздействие, и максимально увеличивает эффективность. Это важное преимущество, которое может значительно повысить терапевтический индекс (ТИ, соотношение дозы лекарственного средства, которое вызывает побочный эффект по сравнению с дозой препарата, который обеспечивает эффективность) лекарственное средство. Ингаляционные β 2 -адренергические агонисты, кортикостероиды и антихолинергические препараты доказали свою эффективность в улучшении функции легкой у пациентов с астмой и ХОБЛ, при минимизации системных побочных эффектов (тахикардия, иммуносупрессия и запоры) наблюдали , когда эти препараты принимают перорально. Новые классы лекарственных средств (например, ингибиторы PDE4 1 и ингибиторы BTK 2) недавнодоказали свою эффективность в улучшении функции легкой в доклинических моделях заболеваний животных , но, похожих на &amp; beta ; 2 - агонистов, кортикостероиды и анти-холинергические препараты, страдают от системных побочных эффектов , которые могут быть сведены к минимуму путем вдыхаемой доставкой. Из-за дополнительными затраты на развитие ингаляционных по сравнению с пероральными препаратами, ингаляционный препарат следует рассматривать только для дыхательных показаний после успешного пероральное / системного введения показывает механизм ограничения дозы на основе системных побочных эффектов. Предварительно клинический, ингаляционные соединения оптимизированы для увеличения TI, который требует Эффективность in vivo и побочного эффект измерений. Первоначально эти измерения могут быть выполнены в отдельных анализах, как правило, местно доставлены измерения эффективности и системно доставлены измерения побочный эффект, но по-настоящему сравнить соединений, эффективность и побочные эффекты должны быть измерены в одних и тех же животных после введения путем ингаляции. Это требует исследования дозы / ответ, что переменный токhieve достаточного количества соединения, вводимое в легких, чтобы вызвать измеримый побочный эффект. Единственный способ в настоящее время , чтобы равномерно распределить большие дозы препарата в легкие множества мелких животных одновременно является нос только ингаляции 3, 4, 5. Сильные и слабые стороны различных методов воздействия при вдыхании были недавно рассмотрены 6, 7, 8. Специализированное оборудование и большое количество исследуемого соединения (граммовые количества) необходимы для носа только вдыхаемого доставки лекарственных средств, но доказательство правильности концепции исследование может быть возможным с помощью других средств. Когда количество препарата ограничено (мг количество), методы прямого введения являются вариантом, но все страдают от неоднородного осаждения, с большим количеством лекарственного средства сосредоточены вдоль центральных дыхательных путей и менее широко представлены в паренхиматозном / альвеолярногообласти 3, 4, 5. Эффективная доза доставляется путем прямого закапывания всегда выше , и никогда не может быть непосредственно по сравнению с дозами ингаляционных 4. Прямые методы инстилляции включая интраназальный 9, трахею жидкости 10, 11 и распылительной инстилляцию 12 или сухой порошок инсуффляцию 13, 14 может быть использованы в качестве инструмента скрининга , чтобы определить приблизительный диапазон доз для последующих носа только ингаляционных исследований, или для определения ранжирование эффективности / токсичности для ряда структурно аналогичных препаратов 15. Благодаря центральному шаблону осаждения в дыхательных путях, методы прямого введения, могут быть более полезными для определения эффектов соединений, которые действуют на центральных дыхательных путях (бронхолитические или ингибиторы тучных клеток), чем яп периферийный легкий (противовоспалительный). В отличии от людей, которые могут вдыхать существенную дозу концентрированного аэрозоля из ингалятора в одном глубоком вдохе, непрерывное генерирование вдыхаемого (средний массовый аэродинамический диаметр 0,5-5 мкм, MMAD) аэрозоль, в течение часа, требуется депозит эффективная доза лекарственного препарата в легкой спонтанном дыхании грызуна в носе только в системе 16 ингаляции. Аэрозольные генераторы (струйный распылитель или 17 подачи пыли Wright) , который может непрерывно производить необходимый размер частиц аэрозоля и концентрацию для носа только ингаляционных исследований, не очень эффективны при генерации высокого качества (вдыхаемые) аэрозолей. Скорости подачи лекарственного средства в эти аэрозольных генераторы для сильнодействующего (IC 50 пМ до нМ в функциональных анализах , основанные клеток) соединения , как правило , в диапазоне от 1 до 10 мг / мин , и обычно меньше , чем 1% от этого лекарственного аэрозоля делает его в зону дыхания животных(Рисунок 1). Многие из частиц, генерируемых являются слишком большими (&gt; 5 мкм), чтобы попасть в легких и удаляются с помощью аэрозольного классификатора (предварительного сепаратора или циклона с точкой среза 5 мкм), чтобы избежать большой дозы лекарственного средства в носе. Добавление к неэффективности носа только систем для ингаляции является небольшим диапазоном размеров частиц (от 0,5 до 5 мкм MMAD) для вдыхаемых частиц. Многие из аэрозольных частиц менее 0,5 мкм выдыхаются (например , сигаретный дым) , а не на хранение в легких 18. Кроме того , многие из «больших» аэрозольных частиц (~ 5 мкм) депозита в носе поглощается или транспортируется мукоцилиарным клиренсом по направлению к задней стенке глотки , где они проглатываются в желудок 19. При использовании только нос ингаляции, доза депонированы в нос всегда больше , чем доза , депонированной в легких и носовой дозы может способствовать системного воздействия и побочных эффектов 20. Неотъемлемо, вдохнул Druг дозы малы (в диапазоне микрограмм) минимизации любого системного побочного эффекта препарата потенциал поглощаемого носа, легких, желудочно-кишечного тракта или тканей. Даже тогда, когда размер частиц аэрозоля, подаваемого на животных находится в диапазоне вдыхаемых, в среднем только 4% аэрозольных частиц, которые делают его в зону дыхания месторождения животных в легких. Более эффективные аэрозольные генераторы доступны, но струйный распылитель и Райт подача пыли не имеет себе равные за их способность производить непрерывные аэрозоли из различных жидких и сухих порошковых композиций, соответственно. Респирабельная аэрозоля из предварительного сепаратора переходит в носе только блок 21 вдыхания , который основан на проточном прошлом конструкции 22 носа. Блок ингаляции имеет 3 яруса (только два яруса, показаны на рисунке 1), и каждый ярус содержит 10 портов воздействия для животных и отбора проб аэрозоля. Эти порты расположены по периферии вокруг сntral камера статического давления аэрозоля. Сознательный мышей помещает в держатели удерживающего стекла (6 дюймов в длину и диаметр 1,2 дюйма) и дышать аэрозольное содержимое блока ингаляции. Мышей не приспособился к удерживающим устройствам 23. Предыдущий опыт показал , что мыши переносят выдержку трубки меньше , чем продолжительность часа аналогичным образом , с или без адаптации 2. Устройство для ингаляции предназначено для доставки лекарственных аэрозолей непосредственно в легкие животных, избегая при этом воздействий на оператор. Эффективность / токсичность этих препаратов, как правило, неизвестно и несколько элементов управления инженерной безопасности используются, чтобы избежать воздействия на операторов. Операторы должны всегда носить средства индивидуальной защиты (перчатки, лабораторные халаты, респираторы и защитные очки). Внешняя камера статического давления блока ингаляции находится под отрицательным давлением в любое время во время работы, что позволяет для безопасного удаления одного или групп животных withoу отключая генератор аэрозоля. Устройство для ингаляции также содержатся во вторичном корпусе, поддерживаемого при отрицательном давлении с помощью выпускного отверстия в потолке, чтобы предотвратить любую утечку аэрозоля в помещение в случае неисправности. Весь выходящий поток воздуха из системы ингаляции фильтруют с помощью фильтра НЕРА до выпуска в окружающую среду. Носовая только система экспозиции , используемая в этой рукописи была приобретена у одного поставщика (см дополнительной таблицы материалов).

<table><tbody><tr><td>Nose-only exposure inhalation unit</td><td>TSE systems</td><td>700100-KNES-040-ss</td><td>Custom configurations available</td></tr><tr><td>DACO data acquisition system</td><td>TSE systems</td><td>700400-PRO-C-D/1</td><td></td></tr><tr><td>MC One Jet Mill</td><td>Jetpharma</td><td>DEC MicroJet 10</td><td></td></tr><tr><td>Turbula Mixer</td><td>GlenMills Inc</td><td>T2F</td><td></td></tr><tr><td>Micronized Lactose</td><td>DFE Pharma</td><td>Lactohale 200</td><td></td></tr><tr><td>Hydraulic press</td><td>Specac</td><td>GS15011</td><td></td></tr><tr><td>Cascade impactor filters</td><td>Pall Life Sciences</td><td>7219</td><td>Emfab filter</td></tr><tr><td>Absolute filters</td><td>Whatman</td><td>10370302</td><td>5 cm diameter</td></tr><tr><td>Real time aerosol monitor&lt;br/&gt; Microdust Pro Monitor</td><td>Casella</td><td>CEL-712</td><td></td></tr><tr><td>Ipratropium bromide</td><td>Spectrum Chemical</td><td>I1178</td><td>pre-micronized</td></tr><tr><td>flexiVent FX1 system</td><td>scireq</td><td>FV-FXCS</td><td></td></tr></tbody></table>

dry powder and nebulized aerosol inhalation of pharmaceuticals delivered to mice using a nose-only exposure system

Обструктивные заболевания дыхательных путей, такие как астма и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) в настоящее время лечат с помощью ингаляционных противовоспалительных и бронхолитических препаратов. Несмотря на наличие нескольких процедур, оба заболевания растут проблемы общественного здравоохранения. Большинство больной астмой хорошо контролируется на текущей ингаляционной терапии, но значительное число пациентов с тяжелой формами астмы не является. Астма поражает приблизительно 300 миллионов людей во всем мире, и примерно 20 процентов имеют тяжелую форму заболевания. В отличие от астмы, есть несколько эффективных методов лечения ХОБЛ. Оценкам, 10% населения имеет ХОЗЛ, и тенденции в показателях смертности возрастает при ХОБЛ, уменьшая для других серьезных заболеваний. Хотя развивающиеся препараты для ингаляционного доставки является сложной задачей, нос только блок ингаляции позволяет осуществлять прямую доставку новых лекарственных средств в легкие грызунов для предварительной клинической эффективности и безопасности / токсикологических исследований. Ингаляционные доставки лекарственных средствимеет несколько преимуществ для респираторных заболеваний, где высокая концентрация в легких повышает эффективность и сводит к минимуму системных побочных эффектов. Ингаляционные кортикостероиды и бронходилататоры извлечь выгоду из этих преимуществ и вдохнули доставки могут также держать потенциал для будущих биологических методов лечения. Ингаляции блок описанный здесь, может генерировать, образец для определения характеристик, и равномерно депонировать аэрозоль лекарственного средства в легких грызунов. Это позволяет доклиническое определению эффективности и безопасности доз препаратов, депонированных в легких грызунах, основные данные, необходимые до начала клинического развития.

Бромид ипратропии бронхолитической растворяли в 0,9% нормальном солевом растворе с концентрацией 1 мг / мл. 100 мл , шприц заполнен раствором рецептуры ипратропии и шприц был вставлен в шприце - насос , установленный для подачи струи распылителя (рисунок 1) при скорости потока 1 мл / мин. Активация системы управления для блока ингаляции инициирует 10 л / мин поток воздуха к струйным распылителем, 5 л / мин разбавления потока воздуха в камере растворения, и 15,5 л / мин потока вакуумного воздуха, чтобы привлечь аэрозоль лекарственного средства из ряда Устройство для ингаляции, как только она проходит нос мышей. Шприцевой насос и в режиме реального времени образец аэрозоля монитора насоса были активированы. Двадцать четыре мышей были вставлены в устройство для ингаляции аэрозоля после того , как монитор реального времени подтверждает , концентрация аэрозоля в блоке ингаляции пришла в равновесие (15-30 мин, Рисунок 2). Образец насосы для абсолютного фильтра (1 л / мин) и каскадаУдарный (0,5 л / мин) были включены, когда все мыши были подключены к блоку ингаляции. Первая группа из 8 мышей была удалена из устройства для ингаляции через 5 мин, во второй группе после 15 мин, и третьей группы после 45 мин. Бронхоконстрикция 32 была измерена как увеличение сопротивления дыхательной системы (РРП) в одной дозе распыленной метахолина (30 мг / мл) доставлены 2 ч после введения дозы ипратропий с помощью респиратора 33 грызуна. Процентное увеличение в РРПЕ для каждого животного, рассчитывается как максимальный RRS над 3-минутным интервалом после небулайзера метахолина (Rmax) минус величина РРПА от исходного измерения, прежде чем метахолин (Rbase), деленного на Rbase (увеличение в РРПЕ =% (Rmax -Rbase) / Rbase), был использован для количественного определения бронхоспазм. Аэрозоль осаждается на каскадном импактор фильтрах и абсолютный фильтре в течение 45 мин аэрозольного воздействия растворяли в50% ацетонитрил и массу ипратропии количественно с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (таблица 1). Рассчитывалась СМАД х / GSD из ипратропий аэрозоля 1,7 х / 1,5 мкм (фиг.3) , и фракцию осаждения (DF) от 0,037 для мышей использовали для аэрозоля с MMAD 1,7 мкм (фиг.4). Вдыхаемой фракции (ИФ) был 1, как аэрозоль пропускали через предварительный сепаратор для удаления не вдыхаемых частиц. Средняя концентрация ипратропиума в аэрозоле (0,5 мкг / л) рассчитывали из массы ипратропия от абсолютного фильтра (22 мкг), деленный на скорость потока воздуха протягивается через фильтр (1 л / мин), умноженной на время выборки (45 мин). Средняя масса тела мышей был 0,019 кг и их предсказаны минутной вентиляции рассчитывали как 0,021 л / мин. Используя уравнение 1, осажденные дозы для 5, 15 и 45 мин экспозиции группы были 0,1, 0,3 и 0,9 мкг / кг; соответственно. = «1»&gt; Ипратропия ингибируется распыленной метахолина индуцированный бронхостеноз в возрасте 8 недель мышей C57BL / 6. Метахолин увеличилась РРП в течение нескольких секунд распыленного введения (рис 5, верхняя панель). РРП контрольной группы (контакт с воздухом помещения вместо ипратропий аэрозоля) увеличилась от исходного значения 0,62 ± 0,03 CMH 2 O * S / мл до максимального значения 1,66 ± 0,12 CMH 2 O * S / мл, что представляет собой увеличение 168 ± 9% в РРП, 70 лет после введения метахолина аэрозоля. Процентное увеличение сопротивления дыхательной системы ингибируется зависимым от дозы образом, с помощью ингаляционных доз ипратропиума. Процентное увеличение в РРП ингибируется на 51 ± 9%, 79 ± 14% и 89 ± 2% (рисунок 5, нижняя панель) при ингаляционных депонированных доз ипратропиума 0,1, 0,3 и 0,9 мкг / кг, соответственно. г»/&gt; Рисунок 1: Блок ингаляции с аэрозольным генератором сухого порошка прилагается. Распылитель используется для генерирования аэрозоля из жидких композиций показан справа. 1) подача Райт пыли, 2) циклон, 3) шприцевой насос, 4) струйный распылитель вставляется в пресепаратор, 5) разбавляющий воздух смеситель. При доставке распыляемых аэрозолей, подача пыли и циклон заменены шприцевого насоса, / пресепаратором струйного распылителя, и воздушный смеситель для разбавления. Увеличенный вид (модифицированный из Oldham 21) показывает путь потока аэрозоля в зоне дыхания вокруг носа животного , который создается путем вставки сдерживающей трубки в блок ингаляции. Аэрозоль заполняет центральные аэрозольный (серый) Пленум устройства для ингаляции, вытекает к носу животного, где оно вытягивается назад под небольшим вакуумом во внешнем (белом) пленуме и в фильтры для сбора отходов (не показано). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig1large.jpg" target="_blank">Pl</a>легкость нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. <img alt="фигура 2" src="/files/ftp_upload/55454/55454fig2.jpg" /> Рисунок 2: в режиме реального времени измерения аэрозольного монитора подтверждают концентрация аэрозоля в блоке ингаляции достигает равновесия ~ 30 мин после включения генератора аэрозоля. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig2large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig2large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <img alt="Рисунок 3" src="/files/ftp_upload/55454/55454fig3.jpg" /> Рисунок 3: ипратропий массу собирали на каждой стадии каскадного импактора (синие гистограммы) перекрывается подбора кривой (черная кривая) , используемой для расчета MMAD и GSD распределения размера аэрозольных частиц. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig3large.jpg" target="_blank">пожалуйста</a>Нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. <img alt="Рисунок 4" src="/files/ftp_upload/55454/55454fig4.jpg" /> Рисунок 4: Осаждение фракция для легких мышей в зависимости от MMAD для аэрозолей , поставляемых нос только ингаляции (как модифицированные из Се 31). Для частиц размером выдыхается менее 0,5 мкм большую часть аэрозоля и не осаждается в легких (например, сигаретный дым). Для частиц размером более 5 мкм, большая часть аэрозоля отфильтровывают через нос. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig4large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig4large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <img alt="Рисунок 5" src="/files/ftp_upload/55454/55454fig5.jpg" /> Рисунок 5: Быстрое увеличение сопротивления дыхательной системы , индуцированное распыленным метахолин administeкрасный до мышея заблокирована ипратропией выступила нос только ингаляция мышей (n = 8 на группу, верхнюю панель). Ипратропия ингибирует индуцированную метахолин увеличение сопротивления дыхательной системы с ED 50 0,1 мкг / кг наплавленной дозы (* р &lt;0,05 по сравнению с контролем, нижняя панель). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig5large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55454/55454fig5large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="3"> Данные ИМПАКТОРА Cascade используются для расчета СМАДА и GSD </td></tr><tr><td> Этап Фильтр </td><td> Ipratropium на фильтре с помощью ВЭЖХ (мг) </td><td> Этап Cut Диаметр (мм) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 0,002 </td><td> 6 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 0,19 </td><td> 4.5 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 1,43 </td><td> 2.5 </td></tr><tr><td> 4</td><td> 2,55 </td><td> 1,5 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 2,95 </td><td> 1.2 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 1,03 </td><td> 0.7 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> 0,37 </td><td> 0,5 </td></tr></tbody></table> Таблица 1: Данные ИМПАКТОРА Cascade используются для расчета СМАДА и GSD

Watch this Scientific Journal Video about Dry Powder and Nebulized Aerosol Inhalation of Pharmaceuticals Delivered to Mice Using a Nose-only Exposure System at JoVE.com

Dry Powder and Nebulized Aerosol Inhalation of Pharmaceuticals Delivered to Mice Using a Nose-only Exposure System

Ингаляции блок описанный здесь, может генерировать, образец для определения характеристик, и равномерно депонировать аэрозоль лекарственного средства в легких грызунов. Это позволяет доклиническое определению эффективности и безопасности доз препаратов, депонированных в легких; Основные данные, позволяющие клиническое развитие ингаляционных наркотиков.

Сухой порошок и Небулайзерная Аэрозоль Вдыхание Pharmaceuticals Доставляется мышей Используя нос только экспозиционная система

Obstructive respiratory diseases like asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are currently treated by inhaled anti-inflammatory and ...

dry-powder-nebulized-aerosol-inhalation-pharmaceuticals-delivered-to

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Pharmacology

Medicine

Unit 1

Introduction to Respiratory System Drugs

SCIENTISTS IN ACTION

40.6K Views.  Amgen.  Ингаляции блок описанный здесь, может генерировать, образец для определения характеристик, и равномерно депонировать аэрозоль лекарственного средства в легких грызунов. Это позволяет доклиническое определению эффективности и безопасности доз препаратов, ...

Video: Dry Powder and Nebulized Aerosol Inhalation of Pharmaceuticals Delivered to Mice Using a Nose-only Exposure System

Intranasal Administration of CNS Therapeutics to Awake Mice

Intranasal administration is a method of delivering therapeutic agents to the central nervous system (CNS). It is non-invasive and allows large molecules that do not cross the blood-brain barrier access to the CNS. Drugs are directly targeted to the CNS with intranasal delivery, reducing systemic exposure and thus unwanted systemic side effects1. Delivery from the nose to the CNS occurs within minutes along both the olfactory and trigeminal neural pathways via an extracellular route and does not require drug to bind to any receptor or axonal transport2. Intranasal delivery is a widely publicized method and is currently being used in human clinical trials3.
Intranasal delivery of drugs in animal models allows for initial evaluation of pharmacokinetic distribution and efficacy. With mice, it is possible to administer drugs to awake (non-anesthetized) animals on a regular basis using a specialized intranasal grip. Awake delivery is beneficial because it allows for long-term chronic dosing without anesthesia, it takes less time than with anesthesia, and can be learned and done by many people so that teams of technicians can dose large numbers of mice in short periods. Efficacy of therapeutics administered intranasally in this way to mice has been demonstrated in a number of studies including insulin in diabetic mouse models 4-6 and deferoxamine in Alzheimer's mouse models. 7,8
The intranasal grip for mice can be learned, but is not easy and requires practice, skill, and a precise grip to effectively deliver drug to the brain and avoid drainage to the lung and stomach. Mice are restrained by hand using a modified scruff in the non-dominant hand with the neck held parallel to the floor, while drug is delivered with a pipettor using the dominant hand. It usually takes 3-4 weeks of acclimating to handling before mice can be held with this grip without a stress response. We have prepared this JoVE video to make this intranasal delivery technique more accessible.

A method to intranasally administer drugs to awake mice for the purpose of targeting the brain is described. This method allows for repeat dosing over long periods using intranasal administration of drug without anesthesia, and nose-to-brain delivery with minimal systemic exposure.

Интраназального введения ЦНС терапии, чтобы Awake Мыши

Intranasal administration is a method of delivering  therapeutic agents to the central nervous system (CNS). It is  non-invasive and allows large ...

Development of a Nose-only Inhalation Toxicity Test Chamber That Provides Four Exposure Concentrations of Nano-sized Particles

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is designed and validated for flow field uniformity and cross-contamination among the exposure ports for each concentration. The designed flow field values are compared with the measured values from exposure ports located horizontally and vertically. For this purpose, nanoscale sodium chloride particles are generated as test particles and introduced to the inhalation chamber to evaluate the cross-contamination and concentration maintenance among the chambers, for each concentration group. The results indicate that the designed multiconcentration inhalation chamber can be used in animal inhalation toxicity testing without cross-contamination among concentration groups. Moreover, the designed multiconcentration inhalation toxicity chamber can also be converted to a single-concentration inhalation chamber. Further testing with gas, organic vapor, or non-nanoscale particles will ensure the use of the chamber in the inhalation testing of other test articles.

A nose-only inhalation toxicity chamber capable of testing inhalation toxicity at four different exposure concentrations was designed and validated for flow field uniformity and cross-contamination between the exposure ports for each concentration. Here, we present a protocol to confirm that the designed chamber is effective for inhalation toxicity testing.

Разработка нос только ингаляционной токсичности испытательной камеры, что обеспечивает четыре экспозиции концентрации нано размера частиц

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is ...

Engineering

Disposable Dosators for Pulmonary Insufflation of Therapeutic Agents to Small Animals

Development of new therapeutic products requires efficacy testing in an animal model. The pulmonary route of administration can be utilized to deliver drugs locally and systemically. Evaluation of dry powder aerosols necessitates an efficient dispersion mechanism to maintain high concentrations in an exposure chamber or for direct endotracheal administration. While solutions exist to expose animals by passive inhalation to dry powder aerosols, most require masses of powder in large excess of the dose delivered. This precludes conducting early feasibility studies as insufficient drug is available at the research or early development stage to support the dose delivery requirements for conventional aerosol delivery systems. When designing an aerosol drug product, aerodynamic performance can relate directly to delivery efficiency and efficacy. Dispersion of powder into an aerosol requires energy input sufficient to overcome interparticulate forces, and particle engineering approaches can substantially improve aerosol performance. We have developed a dispersion system (dosator) which can aerosolize engineered dry powder aerosols efficiently for the purpose of direct pulmonary insufflation, dispersion into an exposure system or generation for analytical purposes.

During development of drugs for pulmonary delivery, it is necessary to evaluate pharmacokinetics and efficacy in an animal model. We present a method to build a disposable aerosol dispersion system from of-the-shelf components that can be used to administer intrapulmonary dry powder aerosol to rodents.

Одноразовые Дозаторы для легочного вдувания терапевтических агентов малых животных

Development of new therapeutic products requires efficacy testing in an animal model. The pulmonary route of administration can be utilized to deliver ...

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle inhalation toxicology studies, the aerosols in a chamber housing the experimental animals must have: 1) a steady concentration maintained at a desired level for the entire exposure period; 2) a homogenous composition free of contaminants; and 3) a stable size distribution with a geometric mean diameter &lt; 200 nm and a geometric standard deviation &sigma;g &lt; 2.5 5. The generation of aerosols containing nanoparticles is quite challenging because nanoparticles easily agglomerate. This is largely due to very strong inter-particle forces and the formation of large fractal structures in tens or hundreds of microns in size 6, which are difficult to be broken up. Several common aerosol generators, including nebulizers, fluidized beds, Venturi aspirators and the Wright dust feed, were tested; however, none were able to produce nanoparticle aerosols which satisfy all criteria 5.
A whole-body nanoparticle aerosol inhalation exposure system was fabricated, validated and utilized for nano-TiO2 inhalation toxicology studies. Critical components: 1) novel nano-TiO2 aerosol generator; 2) 0.5 m3 whole-body inhalation exposure chamber; and 3) monitor and control system. Nano-TiO2 aerosols generated from bulk dry nano-TiO2 powders (primary diameter of 21 nm, bulk density of 3.8 g/cm3) were delivered into the exposure chamber at a flow rate of 90 LPM (10.8 air changes/hr). Particle size distribution and mass concentration profiles were measured continuously with a scanning mobility particle sizer (SMPS), and an electric low pressure impactor (ELPI). The aerosol mass concentration (C) was verified gravimetrically (mg/m3). The mass (M) of the collected particles was determined as M = (Mpost-Mpre), where Mpre and Mpost are masses of the filter before and after sampling (mg). The mass concentration was calculated as C = M/(Q*t), where Q is sampling flowrate (m3/min), and t is the sampling time (minute). The chamber pressure, temperature, relative humidity (RH), O2 and CO2 concentrations were monitored and controlled continuously. Nano-TiO2 aerosols collected on Nuclepore filters were analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray (EDX) analysis.
In summary, we report that the nano-particle aerosols generated and delivered to our exposure chamber have: 1) steady mass concentration; 2) homogenous composition free of contaminants; 3) stable particle size distributions with a count-median aerodynamic diameter of 157 nm during aerosol generation. This system reliably and repeatedly creates test atmospheres that simulate occupational, environmental or domestic ENM aerosol exposures.

A whole-body nanoparticle aerosol inhalation exposure facility was constructed for nano-sized titanium dioxide (TiO2) inhalation toxicology studies. This system provides nano-TiO2 aerosol test atmospheres that have: 1) a steady mass concentration; 2) a homogenous composition free of contaminants; and 3) a stable particle size distribution during aerosol generation.

Всего тела наночастиц Воздействие аэрозолей при вдыхании

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle ...

Biology

Novel Methods for Intranasal Administration Under Inhalation Anesthesia to Evaluate Nose-to-Brain Drug Delivery

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain barrier. However, there have been few reports regarding not only the quantitative analysis but also optimal administration conditions and dosing regimens for investigations of nose-to-brain delivery. The limited progress in research on nose-to-brain pathway mechanisms using rodents represents a significant impediment in terms of designing nose-to-brain delivery systems for candidate drugs.
To gain some headway in this regard, we developed and evaluated two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia for experimental animals. We also describe a method for the evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radio-labeled [14C]-inulin (molecular weight: 5,000) as a model substrate of water-soluble macromolecules.
Initially, we developed a pipette-based intranasal administration protocol using temporarily openable masks, which enabled us to perform reliable administration to animals under stable anesthesia. Using this system, [14C]-inulin could be delivered to the brain with little experimental error.
We subsequently developed an intranasal administration protocol entailing reverse cannulation from the airway side through the esophagus, which was developed to minimize the effects of mucociliary clearance (MC). This technique led to significantly higher levels of [14C]-inulin, which was quantitatively detected in the olfactory bulb, cerebrum, and medulla oblongata, than the pipette method. This appears to be because retention of the drug solution in the nasal cavity was substantially increased by active administration using a syringe pump in a direction opposite to the MC into the nasal cavity.
In conclusion, the two methods of intranasal administration developed in this study can be expected to be extremely useful techniques for evaluating pharmacokinetics in rodents. The reverse cannulation method, in particular, could be useful for evaluating the full potential of nose-to-brain delivery of drug candidates.

Here, we describe two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia with minimal physical stress for experimental animals. We also describe a method for quantitative evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radiolabeled [14C]-inulin as a model substrate of water-soluble macromolecules.

Новые методы для интраназального введения при ингаляционной анестезии для оценки доставки лекарств нос к мозг

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain ...

Intratracheal Administration of Dry Powder Formulation in Mice

In the development of inhalable dry powder formulations, it is essential to evaluate their biological activities in preclinical animal models. This paper introduces a noninvasive method of intratracheal delivery of dry powder formulation in mice. A dry powder loading device that consists of a 200 &#181;L gel loading pipette tip connected to an 1 mL syringe via a three-way stopcock is presented. A small amount of dry powder (1-2 mg) is loaded into the pipette tip and dispersed by 0.6 mL of air in the syringe. Because pipette tips are disposable and inexpensive, different dry powder formulations can be loaded into different tips in advance. Various formulations can be evaluated in the same animal experiment without device cleaning and dose refilling, thereby saving time and eliminating the risk of cross-contamination from residual powder. The extent of powder dispersion can be inspected by the amount of powder remaining in the pipette tip. A protocol of intubation in mouse with a custom-made light source and a guiding cannula is included. Proper intubation is one of the key factors that influences the intratracheal delivery of dry powder formulation to the deep lung region of the mouse.

Dry powder formulations for inhalation have great potential in treating respiratory diseases. Before entering human studies, it is necessary to evaluate the efficacy of the dry powder formulation in preclinical studies. A simple and noninvasive method of the administration of dry powder in mice through the intratracheal route is presented.

Внутритрахийное администрирование сухой порошковой формулировки у мышей

In the development of inhalable dry powder formulations, it is essential to evaluate their biological activities in preclinical animal models. This paper ...

Using Nicotine in a Silica-Exposed Mouse Model to Promote Lung Epithelial-Mesenchymal Transition

Smoking and exposure to silica are common among occupational workers, and silica is more likely to injure the lungs of smokers than non-smokers. The role of nicotine, the primary addictive ingredient in cigarettes, in silicosis development is unclear. The mouse model employed in this study was simple and easily controlled, and it effectively simulated the effects of chronic nicotine ingestion and repeated exposure to silica on lung fibrosis through epithelial-mesenchymal transition in human beings. In addition, this model can help in the direct study of the effects of nicotine on silicosis while avoiding the effects of other components in cigarette smoke.
After environmental adaptation, mice were injected subcutaneously with 0.25 mg/kg nicotine solution into the loose skin over the neck every morning and evening at 12 h intervals over 40 days. Additionally, crystalline silica powder (1-5 &#181;m) was suspended in normal saline, diluted to a suspension of 20 mg/mL, and dispersed evenly using an ultrasonic water bath. The isoflurane-anesthetized mice inhaled 50 &#181;L of this silica dust suspension through the nose and were awoken via chest massage. Silica exposure was administrated daily on days 5-19.
The double-exposed mouse model was exposed to nicotine and then silica, which matches the exposure history of workers who are exposed to both harmful factors. In addition, nicotine promoted pulmonary fibrosis through epithelial-mesenchymal transformation (EMT) in mice. This animal model can be used to study the effects of multiple factors on the development of silicosis.

This study describes a mouse model to study the synergistic effect of nicotine on the progression of pulmonary fibrosis in experimental silicosis mice. The dual-exposure mouse model simulates the pathological progression in the lung after simultaneous exposure to nicotine and silica. The methods described are simple and highly reproducible.

Использование никотина в мышиной модели, подвергшейся воздействию диоксида кремния, для стимуляции эпителиально-мезенхимального перехода легких

Smoking and exposure to silica are common among occupational workers, and silica is more likely to injure the lungs of smokers than non-smokers. The role ...

Настраиваемые одноразовые дозаторы для доставки сухих порошковых аэрозольных препаратов мышам

Disposable Dosators Intended for Dry Powder Delivery to Mice

Dry powder inhalers offer numerous advantages for delivering drugs to the lungs, including stable solid-state drug formulations, device portability, bolus metering and dosing, and a propellant-free dispersal mechanism. To develop pharmaceutical dry powder aerosol products, robust in vivo testing is essential. Typically, initial studies involve using a murine model for preliminary evaluation before conducting formal studies in larger animal species. However, a significant limitation in this approach is the lack of suitable device technology to accurately and reproducibly deliver dry powders to small animals, hindering such models&#39; utility. To address these challenges, disposable syringe dosators were developed specifically for intrapulmonary delivery of dry powders in doses appropriate for mice. These dosators load and deliver a predetermined amount of powder obtained from a uniform bulk density powder bed. This discrete control is achieved by inserting a blunt needle to a fixed depth (tamping) into the powder bed, removing a fixed quantity each time. Notably, this dosing pattern has proven effective for a range of spray-dried powders. In experiments involving four different model spray-dried powders, the dosators demonstrated the ability to achieve doses within the range of 30 to 1100 &#181;g. The achieved dose was influenced by factors such as the number of tamps, the size of the dosator needle, and the specific formulation used. One of the key benefits of these dosators is their ease of manufacturing, making them accessible and cost-effective for delivering dry powders to mice during initial proof-of-concept studies. The disposable nature of the dosators facilitates use in animal procedure rooms, where cleaning and refilling reusable systems and weighing materials is inconvenient. Thus, developing disposable syringe dosators has addressed a significant hurdle in murine dry powder delivery for proof-of-concept studies, enabling researchers to conduct more accurate and reproducible preliminary studies in small animal models for pulmonary drug delivery.

В центре внимания автора: Разработка одноразового дозатора для доклинических испытаний порошковых ингаляторов на моделях мелких животных 

Pharmaceutical dry powder development necessitates reliable in vivo testing, often using a murine model. Device technology for accurately and reproducibly delivering dry powder aerosols to mice is restricted. This study presents disposable dosators for pulmonary drug delivery at mouse-relevant doses, aiding initial proof-of-concept research.

Одноразовые дозаторы, предназначенные для доставки сухого порошка мышам

Dry powder inhalers offer numerous advantages for delivering drugs to the lungs, including stable solid-state drug formulations, device portability, bolus ...

Сухой порошок и Небулайзерная Аэрозоль Вдыхание Pharmaceuticals Доставляется мышей Используя нос только экспозиционная система

Резюме

Смотреть дополнительные видео

PLAYLIST