Name: Assembling and Actuating a Disposable Dosator for Dry Powder Drug Delivery
Uploaded: 2023-08-18T14:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembling and Actuating a Disposable Dosator for Dry Powder Drug Delivery at JoVE.com

assembling and actuating a disposable dosator for dry powder drug delivery

Customizable Disposable Dosators to Deliver Dry Powder Aerosol Drugs to Mice

The use of dry powder inhalers (DPIs) for pulmonary drug delivery has garnered significant interest over the past three decades due to the global phase-out of chlorofluorocarbon propellants1,2. DPIs offer numerous benefits over other pulmonary delivery systems, such as metered dose inhalers and nebulizers, including formulation stability, portability, ease of use, and propellant-free dispersal mechanisms2. However, before moving DPI products toward clinical translation, several preclinical studies must be conducted, many of which are initially completed using a murine model. Nevertheless, technologies available to deliver dry powders accurately and reproducibly to small animals are limited.
Common methods to deliver dry powders to small animals, such as mice, include passive inhalation3,4,5,6,7 and direct administration8,9,10,11,12,13. Passive inhalation typically requires a custom chamber that utilizes large doses of spray-dried powder to prepare a sufficient aerosol cloud. As mice are obligate nose breathers14, delivery by passive inhalation requires the powder to travel through the nose and throat to reach the lungs, necessitating the maintenance of an aerosol cloud with sufficient particle aerodynamic properties7,8. While a useful technique that is more physiologically relevant than direct delivery due to inhalation as a result of normal breathing14, it may not be suitable for initial studies where powder mass is limited.
Alternatively, a number of intratracheal delivery devices for direct dry powder delivery have been reported8,9,10,11,12,13. Intratracheal devices bypass the nose and throat, delivering the powder directly to the lungs and allowing for finer control over the delivered dose14. Additionally, some devices, especially those prepared using a tamping loading procedure9, can be prepared with smaller quantities, which is an important consideration for initial proof-of-concept studies. The lack of universally available intratracheal delivery devices has hindered their potential for use, limiting availability and leading to interlaboratory differences14. In this study, we propose a simple, inexpensive, disposable dosator for intratracheal delivery that can be utilized for proof-of-concept murine studies in the development of dry powder aerosols.

Author Spotlight: Developing a Disposable Dosator for Preclinical Testing of Dry Powder Inhalers in Small Animal Models 

Engangsdosatorer beregnet for levering av tørt pulver til mus

Watch this Scientific Journal Video about Assembling and Actuating a Disposable Dosator for Dry Powder Drug Delivery at JoVE.com

Assembling and Actuating a Disposable Dosator for Dry Powder Drug Delivery  

Montering og aktivering av en engangsdosator for levering av tørrpulver

For å forberede engangsdosatoren og dens fyllingskomponenter, ta en 2,5 centimeter eller 1 tomme stump rustfritt stålnål på 21 til 25 gauge. Bruk en presisjonssnittsag eller en beltesliper, trim plastlokkedelen av nålen, og la omtrent 2 til 3 millimeter av plastlokken være festet til nålen. Deretter kuttes omtrent 1 til 1,5 centimeter fra spissen av et 0,6 milliliter konisk sentrifugerør.Deretter fyller du denne kuttspissen med 30 til 35 milligram av pulveret av interesse. For oppbevaring eller transport av pulveret, plasser avskjæringsrørhetten på kuttspissen som inneholder pulveret. Bruk parafinfilm til å pakke inn dekselet, og minimer pulverets eksponering for omgivelsesfuktighet.For å fylle dosatoren, tamp den trimmede kanylen i rustfritt stål inn i pulversengen i kuttespissen så mange ganger som nødvendig for å oppnå ønsket dose. Bruk en lav lovisker og tørk forsiktig av sidene av nålen for å fjerne overflødig pulver. Ta deretter en 3,81 centimeter eller 1,5 tommers polypropylennål på 16 til 20 gauge og sett forsiktig den lastede rustfrie stålnålen inn i den, og pass på at du ikke løsner noe pulver.Alternativt kan du bruke en 5,08 centimeter eller 2 tommers PTFE nål for det samme. For å aktivere dosatoren, trekk først en engangssprøyte tilbake til ønsket volum basert på applikasjonen. Fest deretter sprøyten til lokkelåsen på polypropylen- eller PTFE-nålen før nålenden av dosatoren settes inn i ønsket mål.For å analysere pulverinnhold og reproduserbarhet, stikk dosatornålen gjennom en perforert gummiseptum eller parafinfilm i et hetteglass med en liten mengde væske. Trykk sprøytestempelet kraftig inn, og støt ut pulveret fra anordningen i oppsamlingshetteglasset. Til slutt analyseres pulveroppløsningen i hetteglasset ved hjelp av UVs synlige spektrafotometri for å overvåke dosen av pulveret som frigjøres fra dosatoren.Fire forskjellige spraytørkede pulver visualisert ved hjelp av skanning elektronmikroskopi ble vurdert for levering ved bruk av demonstrert dosator. Den avgitte dosen, som en funksjon av antall Tamps i pulversengen, ble oppnådd fra UV-synlig spektrafotometri av pulveroppløsningene. Spesielt viste alle spraytørket pulver en lineær doserespons fra 1 til 4 tamper.Den første Tamp pådro seg alltid en større dose pulver enn senere Tamps. Sammenlignet med det demonstrerte 21 gauge rustfritt stål med en 16 gauge polypropylen dosator, ble det observert en liten økning i oppnåelig dose ved bruk av et 21 gauge rustfritt stål med en 20 gauge PTFE dosator for pulver SD 1. Som forventet ble den oppnåelige dosen av SD 1 redusert for et 22 gauge rustfritt stål med en 18 gauge polypropylen dosator, med en mindre indre nåldiameter.En 25 gauge rustfritt stål med en 20 gauge polypropylen dosator ytterligere redusert den innledende og påfølgende Tamp doser. Dette er en sammenligning av de fire dosatorsystemene som ble evaluert, og fremhever at dosatorene kan tilpasses for å møte ulike doseringsbehov.

Research

JoVE Journal

Medicine

Assembling and Actuating a Disposable Dosator for Dry Powder Drug Delivery

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 ...