ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2023, 72(3):132-140 | DOI: 10.5817/CSF2023-3-132

Optimalizace přípravy sprejově sušených porézních mikročástic pro podání do plic

Andrea Peštálová*, Hana Hořavová, Jan Gajdziok
Masarykova univerzita, Farmaceutická fakulta, Ústav farmaceutické technologie, Brno

Inhalační podání suchých práškových částic je využívanou aplikační cestou pro dosažení lokálního i systémového působení léčiv. U plicních onemocnění je žádoucí depozice léčiv v místě účinku. Pro efektivní léčbu jsou tak zásadní parametry inhalovaných částic, a to především jejich velikost, tvar nebo aerosolizační parametry. Vhodných parametrů je možné dosáhnout volbou metody přípravy nebo pomocných látek (nosičů, porogenů nebo aerosolizačních činidel). Cílem experimentu byla příprava jedenácti šarží práškových směsí sprejovým sušením, které se lišily použitým nosičem, množstvím leucinu či porogenu. Cílem bylo optimalizovat složení pro navázání léčiva s ohledem na požadavky pro plicní podání. Připravené částice byly zhodnoceny z hlediska morfologie, tokových vlastností, pórovitosti, geometrického i aerodynamického průměru. Bylo zjištěno, že se zvyšující se koncentrací leucinu se sypná hustota částic snižovala a zároveň rostla hodnota FPF. Stejně tak docházelo i ke snižování MMAD. Jako vhodná se jevila šarže obsahující 15 % leucinu. Při stanovení optimální koncentrace porogenu (hydrogenuhličitan amonný) u manitolových částic dosahovala nejlepších výsledků šarže s jeho 1% zastoupením, vzhledem k vyhovující velikosti částic oproti ostatním šaržím (MMAD 5,92 ± 1,32 μm), vhodné pórovitosti a obecně přijatelné morfologii částic. Za účelem formulace částic s navázaným léčivem by tedy bylo vhodné snížit aerodynamický průměr částic např. úpravou procesních parametrů sprejového sušení.

Klíčová slova: inhalační podání; mikročástice; sprejové sušení; leucin; porogeny

Optimization of spray-dried porous microparticles preparation for pulmonary delivery

Inhalation administration of dry powder particles is a common application route to achieve local and systemic drug effects. For pulmonary diseases, the deposition of drugs at the site of action is desirable. Thus, the parameters of the inhaled particles, especially their size, shape, or aerosolization, are essential for effective treatment. Suitable parameters can be achieved by choice of preparation method or excipients (carriers, porogens, or aerosolizing agents). This experiment aimed to prepare 11 batches of powder mixtures by spray drying, which differed in the carrier used and the amount of leucine or porogen. The aim was to optimize the formulation for drug binding concerning the requirements for pulmonary administration. The prepared particles were evaluated in terms of morphology, flow properties, porosity, and geometric and aerodynamic diameter. It was found that with increasing concentration of leucine, the bulk density of the particles decreased while the FPF value increased. Similarly, there was a decrease in MMAD. The batch containing 15% leucine was the most suitable. In determining the optimum porogen concentration for mannitol particles, the batch with its 1% gave the best results due to its adequate particle size compared to the other batches (MMAD 5.92 ± 1.32 μm), suitable porosity, and particle morphology. Thus, to formulate drug-loaded particles, it would be advisable to reduce the aerodynamic diameter of the particles, e.g., by spray drying process parameters.

Keywords: microparticles; Leucine; inhalation administration; spray drying; porogens
Grants and funding:

Práce vznikla za podpory projektu SVV MUNI/A/ 1140/2021.

Vloženo: 28. březen 2023; Přijato: 26. duben 2023; Zveřejněno: 1. březen 2023  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Peštálová A, Hořavová H, Gajdziok J. Optimalizace přípravy sprejově sušených porézních mikročástic pro podání do plic. Čes. slov. farm. 2023;72(3):132-140. doi: 10.5817/CSF2023-3-132.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Hořavová H., Gajdziok J., Vetchý D. Typy a příprava lipozomálních přípravků pro plicní podání. Chem. Listy. 2020; 114, 322-328.
    2. Edwards D., A., Ben-Jebria A., Langer R. Recent advances in pulmonary drug delivery using large, porous inhaled particles. J. Appl. Physiol. 1998; 85, 379-385. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Liang Z., Ni R., Zhou J., Mao S. Recent advances in controlled pulmonary drug delivery. Drug Discov. Today 2015; 20, 380-389. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    4. Karas J., Vetchý D., Gajdziok J. Dry powder particles for pulmonary application. Chem. Listy 2022; 116, 28-34. Přejít k původnímu zdroji...
    5. Gharse S., Fiegel J. Large porous hollow particles: lightweight champions of pulmonary drug delivery. Curr. Pharm. Des. 2016; 22, 2463-2469. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Edwards D. A., Hanes J., Caponetti G., Hrkach J., Ben-Jebria A., Eskew M. L., Langer R. Large porous particles for pulmonary drug delivery. Science 1997; 276, 1868-1872. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Yang Y., Bajaj N., Xu P., Ohn K., Tsifansky M. D., Yeo Y. Development of highly porous large PLGA microparticles for pulmonary drug delivery. Biomaterials 2009; 30, 1947-1953. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Cai Y., Chen Y., Hong X., Liu Z., Yuan W. Porous microsphere and its applications. Int. J. Nanomedicine 2013; 8, 1111-1120. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Kim H. U., Park H. I., Lee J. H., Lee E. S., Oh K. T., Yoon J. H., Youn Y. S. Pharmaceutical potential of gelatin as a pH-responsive porogen for manufacturing porous poly (D, L-lactic-co-glycolic acid) microspheres. Int. J. Pharm. Investig. 2010; 40, 245-250. Přejít k původnímu zdroji...
    10. Nasr M., Awad G. A., Mansour S., Al Shamy A., Mortada N. D. Hydrophilic versus hydrophobic porogens for engineering of poly (lactide-co-glycolide) microparticles containing risedronate sodium. Pharm. Dev. Technol. 2013; 18, 1078-1088. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Emami F., Vatanara A., Vakhshiteh F., Kim Y., Kim T. W., Na D. H. Amino acid-based stable adalimumab formulation in spray freeze-dried microparticles for pulmonary delivery. J. Drug Deliv. Sci. Tech. 2019; 54, 101-249. Přejít k původnímu zdroji...
    12. Hoe S., Matinkhoo S., Boraey M., Ivey J., Shamsaddini-Shahrbabak A., Finlay W. H., Vehring R. Substitution of L-Leucine with D-Leucine in spray-dried respirable powders for control of Pseudomonas aeruginosa infection. In: 19th International Congress. International Society for Aerosols in Medicine. North Carolina USA: 2013.
    13. Schoubben A., Vivani R., Paolantoni M., Perinelli D. R., Gioiello A., Macchiarulo A., Ricci M. D-leucine microparticles as an excipient to improve the aerosolization performances of dry powders for inhalation. Eur. J. Pharm. Sci. 2019; 130, 54-64. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Prota L., Santoro A., Bifulco M., Aquino R. P., Mencherini T., Russo P. Leucine enhances aerosol performance of naringin dry powder and its activity on cystic fibrosis airway epithelial cells. Int. J. Pharm. 2011; 412, 8-19. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Český lékopis. 1. vydání. Praha: Grada Publishing 2017.
    16. Ungaro F., Giovino C., Coletta C., Sorrentino R., Miro A., Quaglia F. Engineering gas-foamed large porous particles for efficient local delivery of macromolecules to the lung. Eur. J. Pharm. Sci. 2010; 41, 60-70. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. You Y., Zhao M., Liu G., Tang X. Physical characteristics and aerosolization performance of insulin dry powders for inhalation prepared by a spray drying method. J. Pharm. Pharmacol. 2007; 59, 927-934. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Zhou Q. T., Morton D. A., Heidi H. Y., Jacob J., Wang J., Li J., Chan H. K. Colistin powders with high aerosolisation efficiency for respiratory infection: preparation and in vitro evaluation. J. Pharm. Sci. 2013; 102, 3736-3747. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Jong T., Li J., Morton D. A., Zhou Q. T., Larson I. Investigation of the changes in aerosolization behavior between the jet-milled and spray-dried colistin powders through surface energy characterization. J. Pharm. Sci. 2016; 105, 1156-1163. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Chvatal A., Ambrus R., Party P., Katona G., Jójárt-Laczkovich O., Szabó-Révész P., Tsapis N. Formulation and comparison of spray dried non-porous and large porous particles containing meloxicam for pulmonary drug delivery. Int. J. Pharm. 2019; 559, 68-75. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Li J., Zheng H., Qin L., Xu E. Y., Yang L., Zhang L., Mao S. In vitro - in vivo correlation of inhalable budesonide-loaded large porous particles for sustained treatment regimen of asthma. Acta Biomater. 2019; 96, 505-516. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    22. Lamy B., Serrano D. R., O'connell P., Couet W., Marchand S., Healy A. M., Tewes F. Use of leucine to improve aerodynamic properties of ciprofloxacin-loaded maltose microparticles for inhalation. Eur. J. Pharm. Res. 2019; 1, 2-11. Přejít k původnímu zdroji...

    Zpět na obsah


    Česká a slovenská farmacie

    Vážená paní, pane,
    upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
    Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

    Prohlašuji:

    1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
    2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.

    Ne
    Ano

    Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
    že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.