비강 흡입은 제약 에어로졸의 수동 및 능동 제어 모델링 및 강한 약물 전달의 시뮬레이션

Xiuhua A. Si; Jinxiang Xi

doi:10.3791/53902

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방법 논문

비강 흡입은 제약 에어로졸의 수동 및 능동 제어 모델링 및 강한 약물 전달의 시뮬레이션

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DOI:

10.3791/53902

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2016년 5월 20일

Xiuhua A. Si¹ , Jinxiang Xi²

¹Department of Mechanical Engineering, California Baptist University, ²School of Engineering and Technology, Central Michigan University

이 논문에서

요약

이 원고는 이미지 기반 비강 기도 모델에서 후각 영역에 약물을 전달하기 위한 다양한 프로토콜의 모델링 및 시뮬레이션을 검토합니다. 여러 소프트웨어 모듈을 사용하여 해부학적으로 정확한 코 모델을 개발하고, 계산 메시를 생성하고, 비강 기류를 시뮬레이션하고, 후각 영역의 입자 침착을 예측합니다.

초록

신경 장애의 치료에 직접 코 대 뇌 약물 전달의 많은 이점이있다. 그러나, 그 애플리케이션은 직접 뇌에 연결 후각 점막 매우 낮은 전달 효율 (<1 %)에 의해 제한된다. 또한 후각 영역에보다 효율적으로 신경 약물을 전달하기 위해 새로운 기술을 개발하는 것이 중요하다. 이 연구의 목적은 시뮬레이션 비강의 후각 약물 전달을 향상시킬 수있는 수치 플랫폼을 개발하는 것이다. 커플 화상 CFD 방법은 이미지 기반 모델 개발, 품질 맞물림 유체 시뮬레이션, 자성 입자 추적 synthetized 것을 제시 하였다. 이 방법으로, 세 가지 비강 전달 프로토콜의 성능 평가 수치와 비교 하였다. 호흡 기동 자석 레이아웃, 자기장 세기, 약물 방출 위치 및 후각 투여에 입경의 영향도를 수치 연구 하였다.

의 S에서imulations, 우리는 (45 %까지) 임상 적으로 유의 한 후각 투여 량은 자석 레이아웃 및 선택적 약물 방출의 조합을 사용하여 가능한 것으로 나타났다. 투여 량의 64 -fold 높은 전달은없는 경우에 비하여 자기 영동 가이던스 경우 예측 하였다. 그러나, 후각 영역 비강 흡입 에어로졸의 정확한 지침이 때문에 자기 영동의 불안정한 성질뿐만 아니라 후각하는 환자 - 투여 량 장치 -, 입자와 관련된 요인 고감도로 도전 남아있다.

서론

약물 ^{1, 2의} 효율적인 흡수와 빠른 액션 발병으로 이어지는, 혈액 - 뇌 장벽을 무시하고 직접 뇌를 입력 할 수 있습니다 후각 영역으로 전달되는 약물. 그러나, 비강 스프레이 펌프와 같은 종래의 코 장치는 비강 경로를 통하여 ^3,4- 후각 영역 (<1 %) 매우 낮은 용량을 제공한다. 그것은 주로 기인 좁고 복잡한 통로 (도 1)으로 구성되는 인간의 코의 복잡한 구조이다. 후각 영역은 흡입 공기의 단지 매우 작은 부분 ^{5,6 도달} 할 ^수있는 뛰어난 봉소염, 상기 찾아. 또한, 종래의 흡입 장치는 표적 영역 ^(7)에 치료제를 운반하는 공기 역학적 힘에 의존한다. 석방 후 입자의 운동을 통해 더 이상 제어가 없습니다. 따라서 이러한 입자의 수송과 침착은 주로 초기 속도와 릴리스 위치에 따라 달라집니다. 정당한컨볼 비강 같은 입자 제어의 부족으로 약물 입자의 대부분은 전방 코 포획되고 후각 영역 ^(8)에 도달 ^할 수 없다.

코 장치의 많은 선택이 있지만, 그 특별히 설계된 대상으로 후각 전달을 위해 거의 ^{7,9보고되지} 않았다. 한 가지 예외는 후각-우선 ....