Beregningsmæssig evaluering af lægemiddellevering afslører plads til forbedring af inhalatorer

Øget luftforurening i de seneste år har ikke kun bidraget til forværrede miljøforhold i byer over hele kloden. Det har også forværret sundhedsrisici for de mennesker, der befolker dem, især dem, der lider af lungesygdomme, såsom astma eller kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL). Disse dynamikker understreger vigtigheden af ​​at arbejde med at øge effektiviteten af ​​lægemiddelleveringsanordninger, såsom inhalatorer, der administrerer aktive farmaceutiske ingredienser til behandling af luftvejssygdomme.

I Fysik af væsker, , forskere fra Indien og Australien beskriver resultaterne af deres samarbejde om at udvikle en beregningsmæssig evaluering af lægemiddellevering gennem både trykmålte inhalatorer og tørpulverinhalatorer for at bestemme, hvordan processen kan forbedres.

Mens inhalatorer har revolutioneret behandlingen af ​​lungesygdomme i de sidste par årtier og i øjeblikket bruges til at administrere medicin til patienter, der er inficeret af COVID-19-virussen, "deres effektivitet er fortsat en stor bekymring, da kun en tredjedel af det samlede lægemiddel når de berørte områder af lungerne, " sagde medforfatter Suvash C. Saha, fra University of Technology Sydney. "Som resultat, medicintabet og omkostningerne ved behandlingen bliver højere."

At kende en evne til at forudsige aerosoliseret eller pulveriseret lægemiddelaflejring i lungerne er afgørende for bedre at forstå målrettet lægemiddellevering, Saha og kolleger ved Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad, i Indien, lavet en beregningsmodel til at evaluere, hvor der kan foretages forbedringer.

"Ved højere strømningshastigheder, inertipåvirkning viser sig at være ansvarlig for aflejring af lægemiddelpartikler i den øvre del af luftvejene, men med mindre tilgængelighed af lægemiddelpartikler i det distale område af luftvejene, "sagde medforfatter Akshoy Ranjan Paul." Derudover, ved lavere strømningshastigheder, der er ikke nok momentum til at transportere partikler til det distale område. Som resultat, der bør være en optimal strømningshastighed [for at opnå] maksimal rækkevidde af lægemiddelpartikler i det distale område."

Forskerne præsenterer en beregningsmæssig undersøgelse af inhalationshastigheder og lægemiddelpartikelstørrelser i en realistisk menneskelig lungemodel. Ved hjælp af beregningsvæskedynamik, undersøgelsen afslører, at flere lægemiddelpartikler aflejres i højre bronkier end i venstre bronkier, som er relativt buet på grund af sin nærhed til hjertet. Nøgleresultater tyder på, at lægemidlerne bør indeholde mindre partikler for at muliggøre deres rækkevidde i de distale bronkier.

Forskningen "er et bemærkelsesværdigt eksempel, der viser, hvordan forståelsen af ​​væskemekanik, og kraften i beregningsvæskedynamik, kan informere mere effektivt design af lægemidler og lægemiddeladministrerende anordninger, " sagde Saha.