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通過噴霧干燥配制可吸入藥物
沒有什么比在山上徒步旅行和呼吸新鮮空氣更讓我喜歡的了,。事實(shí)上,,我們呼吸的空氣會(huì)超過一整個(gè)肺,因?yàn)槠胀ㄈ嗣糠昼娢?7 到 8 升空氣,,相當(dāng)于每天吸入大約 11000 升,。這種無意識(shí)的吸入和呼出過程對(duì)我們的健康至關(guān)重要,,并確保身體細(xì)胞獲得所需的氧氣來發(fā)揮作用。肺通過氣體交換過程吸收氧氣,,氣體交換發(fā)生在肺中數(shù)以百萬計(jì)的小氣囊(稱為肺泡)中,。肺泡如此之多,如果你把它們平攤開來,,它們會(huì)覆蓋一個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)那么大的區(qū)域,。當(dāng)我們吸氣時(shí),空氣沿著我們的氣管進(jìn)入我們的肺部,,通過兩條被稱為支氣管的管道,,這些管道分支成更小的細(xì)支氣管,并在微小的肺泡群中結(jié)束,。每個(gè)肺泡都被稱為毛細(xì)血管的小血管網(wǎng)絡(luò)所包圍,。肺泡壁的厚度約為人類頭發(fā)的 1/50,允許氣體通過肺泡壁進(jìn)入毛細(xì)血管中的血液,。進(jìn)入血液的氧氣與血紅蛋白結(jié)合,,通過心臟輸送到身體的所有細(xì)胞。藥物制造商利用這種高效的運(yùn)輸系統(tǒng),,制造出可吸入的干粉藥物(通常直徑小于 5 微米),,小到足以通過上呼吸道和支氣管。當(dāng)顆粒沉積在肺部后,,它們需要溶解在肺泡內(nèi)襯的薄層中,,然后它們才能被吸收到血液中。一旦進(jìn)入血液,,它就可以被運(yùn)送到目標(biāo)部位,,最終,藥物被代謝并從體內(nèi)排出,,通常是通過肝臟和腎臟,。
可吸入的干粉藥物(通常直徑小于 5μm)足夠小,可以通過上呼吸道,,然后溶解在肺泡內(nèi)壁的薄層中,,在那里它們可以被吸收到血液中。
我相信你可以想象,,制造足夠小的粒子來穿過這個(gè)管道網(wǎng)絡(luò)不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù),;然而,這種傳輸系統(tǒng)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)使這些工作都是值得的,。對(duì)于需要立即治療的問題,,如哮喘發(fā)作,肺部是理想的遞送系統(tǒng),??诜乃幬锉仨毥?jīng)過消化系統(tǒng)才能生效,;在這個(gè)過程中也有活性成分的損失。有些遞送系統(tǒng)更容易設(shè)計(jì)和制造,,但它們也有缺點(diǎn),。病毒傳遞系統(tǒng)簡(jiǎn)單,最大的優(yōu)點(diǎn)是在人體組織中轉(zhuǎn)染效率高,;然而,,病毒的毒性可以引發(fā)免疫反應(yīng),并且預(yù)先存在的抗體可以中和傳遞系統(tǒng)及其攜帶的分子,,從而降低治療效率,。非病毒輸送系統(tǒng)已被用于規(guī)避這些問題。脂質(zhì),、聚合物和肽基系統(tǒng)可以被修改,,用以提高生物相容性,增加內(nèi)化,,并定制藥物輸送的確切要求,。這些類型的材料用于藥物顆粒的配方,并用于包封或攜帶藥物,,保護(hù)其免受降解,,并增強(qiáng)其在肺部的吸收,在病毒傳遞系統(tǒng)中發(fā)揮病毒的作用,。干粉肺輸送最常見的輔料之一是乳糖,。
基于脂質(zhì)、聚合物和肽的系統(tǒng)可以被修改,,用以提高生物相容性,,增加內(nèi)化,并定制藥物傳遞的確切要求,。
乳糖具有幾種有利的材料特性,,使其成為可吸入藥物的理想材料。它是美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的載體,,因?yàn)樗诮o藥后具有的無毒和易于降解的性質(zhì),。其他美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的載體包括亮氨酸、甘露醇,、葡萄糖,、海藻糖和蔗糖。乳糖是理想的,,因?yàn)樗承员绕渌歉?,并且具有更高的玻璃態(tài)化轉(zhuǎn)變溫度,在噴霧干燥時(shí)易于流動(dòng)成粉末,。霧化用于制造一系列可吸入粉末,,包括多肽、抗生素,、疫苗和生物可降解的載體顆粒,。這些藥物可以針對(duì)全身的疾病,但它們對(duì)治療囊性纖維化,、哮喘,、慢性肺部感染、肺癌和結(jié)核病的肺部特異性應(yīng)用尤其有益,。使用噴霧干燥技術(shù)制造可吸入藥物涉及到通過在不同固體濃度的水中溶解活性成分(藥物,、納米顆粒)和賦形劑(乳糖或其他)來制備水溶液。偶爾在溶液中加入乙醇來促進(jìn)蒸發(fā),。所得的噴霧干燥粉末由旋風(fēng)分離器分離并收集在容器中,。有幾種常用的分析方法用于表征噴霧干粉,例如:
掃描電鏡分析 | 粒子形態(tài)與大小 |
激光衍射 | 顆粒大小 |
安德森撞擊器 | 細(xì)顆粒部分 |
X射線衍射 | 非晶/結(jié)晶狀態(tài) |
差示掃描量熱儀 | 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度 |
氣體吸附 | 水分含量 |
卡爾費(fèi)休水分儀 | 水分含量 |
使用噴霧干燥技術(shù)制造可吸入藥物涉及到通過將活性成分(藥物,、納米顆粒)和賦形劑(乳糖或其他)溶解在不同固體濃度的水中來制備水溶液
還有其他方法可以制造用于肺部的可吸入藥物,,例如冷凍干燥和氣流粉碎;然而,,噴霧干燥與這些方法相比有許多優(yōu)點(diǎn),。噴霧干燥能產(chǎn)生高度分散的粉末,而不需要冷凍干燥時(shí)所需的載體顆粒,。射流銑削過程產(chǎn)生流動(dòng)性能差的扁平顆粒,。氣流粉碎的乳糖具有結(jié)晶結(jié)構(gòu),而噴霧干燥的乳糖則是無定形的,。無定形態(tài)復(fù)合物形成的原因是干燥過程迅速,,蒸發(fā)和形成固相的時(shí)間很少。噴霧干燥制成的球形顆粒具有較低的接觸面積和均勻的粒度分布,,從而增加了可吸入的顆粒組分,。噴霧干燥也是一種成本效益高的一步工藝,直接從液體到干燥配方,,具有較高的工藝放大能力,。
噴霧干燥制成的球形顆粒具有較低的接觸面積和均勻的粒度分布,從而增加了可吸入的顆粒組分,。有四種策略可用于制造干粉配方,。第一種是小的無載體藥物顆粒,它是 1 到 5μm 的氣溶膠粉末,,是在日益狹窄的氣道之外沉積的最佳尺寸,。然而,這種小顆粒經(jīng)常粘在一起,,并且具有很強(qiáng)的凝聚力,,流動(dòng)性差,。這可以通過使用小藥物和更大的載體顆粒,從而改善藥物經(jīng)吸入器的流動(dòng),。如前所述,,乳糖是最常用的載體,通常設(shè)計(jì)為 50μm 至 80μm 的尺寸,。在吸入過程中,,較小的顆粒與載體顆粒分離并沉積在肺泡中。第三個(gè)策略是在吸入干粉氣溶膠研究方面取得突破,,涉及低質(zhì)量密度(<0.4g/cm)的大孔藥物顆粒(>5μm),。作為第一種策略的替代方案,這些較大的顆粒更容易聚集和分解,,具有更好的流動(dòng)性,,并且可以逃避肺部的吞噬清除機(jī)制。最后一種策略是在藥物的載體顆粒中使用膠囊化的納米顆粒,,并已成為大量研究的課題,。納米醫(yī)學(xué)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新興領(lǐng)域,由于上述肺給藥的好處,,已經(jīng)提出了諸多肺給藥的建議,。然而,細(xì)小的顆粒大小限制了肺沉積,,使它們?cè)谖牒髲姆尾亢舫?。通過噴霧干燥將納米顆粒結(jié)合到載體顆粒中,使其用于肺部藥物遞送成為可能,。噴霧干燥的多功能性和對(duì)方法的高度控制使每種策略都成為可能,,并且考慮到可吸入藥物相對(duì)于其他更具侵入性的輸送方式的優(yōu)勢(shì),我期待著未來,。
▲小型噴霧干燥儀 S-300
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