ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2023, 72(5):214-222 | DOI: 10.5817/CSF2023-5-214

Příprava a hodnocení sprejově sušených inhalovatelných mikročástic ze směsí nosičů

Andrea Peštálová*, Karolína Molatová, Jan Gajdziok
Masarykova univerzita, Farmaceutická fakulta, Ústav farmaceutické technologie, Brno

Formulace mikročástic složených ze směsi nosičů představuje inovativní přístup pro podání léčiv do plic ve formě suchého prášku. Použité nosiče mohou významně ovlivnit výsledné vlastnosti mikročástic, jako je velikost, tvar, povrch, hygroskopicita či agregace, a tím zlepšit aerosolizaci léčiv po jejich inhalaci. Zmíněné vlastnosti jsou klíčové pro efektivní pulmonální terapii. Kombinací nosičů povahy sacharidů a gelujících látek je výhodné pro řízené uvolňování léčiva. Cílem experimentální práce bylo sprejovým sušením připravit a následně zhodnotit několik šarží mikročástic složených z nosičů na bázi cukrů (manitol, maltodextrin, dextran) a gelujících sacharidů (chitosan, chondroitin-sulfát) a vybrat vhodnou kombinaci pro navazující experimentální práce zaměřené na inkorporaci léčiva do mikročásticové matrice. Nejvhodnější parametry vykazovaly šarže, jejichž aerodynamický průměr se blížil 5 µm, a to částice připravené z kombinace manitolu a dextranu, chitosanu a chondroitinu nebo maltodextrinu a chondoitinu. U těchto šarží byla také naměřena nejvyšší hodnota frakce jemných částic (> 43 %). Z pohledu zpracovatelnosti je vhodná šarže se zastoupením maltodextrinu a chondroitinu vzhledem k nižší viskozitě vstupní disperze a pravidelnějšímu tvaru finálních mikročástic.

Klíčová slova: směsi; inhalační podání; mikročástice; sprejové sušení; nosiče

Preparation and evaluation of spray-dried inhalable microparticles from carrier mixtures

The formulation of microparticles composed of a mixture of carriers represents an innovative approach for lung drug delivery of dry powder. The carriers used can significantly influence the properties of the microparticles, such as size, shape, surface area, hygroscopicity, or aggregation, thus improving the aerosolization of the drugs after inhalation. The properties mentioned above are crucial for effective pulmonary therapy. The combination of carriers of a carbohydrate nature and gelling agents is advantageous for controlled drug release. The experimental work aimed to prepare by spray drying and subsequently evaluate ten batches of microparticles composed of sugar-based carriers (mannitol, maltodextrin, dextran) and gelling polymers (chitosan, chondroitin sulfate) and to select a suitable combination for follow-up experimental work aimed at drug incorporation into the microparticle matrix. The most suitable parameters were exhibited by batches whose aerodynamic diameter was close to 5 µm, particles prepared from a combination of mannitol and dextran, chitosan and chondroitin, or maltodextrin and chondroitin. These batches also showed the highest fine particle fraction value (> 43%). From a processability point of view, the batch with maltodextrin and chondroitin is preferable due to the lower viscosity of the dispersion and the more regular shape of the final microparticles.

Keywords: microparticles; Mixtures; inhalation administration; carriers; spray drying
Grants and funding:

Práce vznikla za podpory projektu SVVMUNI/A/1140/2021.

Vloženo: 4. duben 2023; Přijato: 29. červen 2023; Zveřejněno: 1. květen 2023  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Peštálová A, Molatová K, Gajdziok J. Příprava a hodnocení sprejově sušených inhalovatelných mikročástic ze směsí nosičů. Čes. slov. farm. 2023;72(5):214-222. doi: 10.5817/CSF2023-5-214.
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. Amidi M., Pellikaan H. C., de Boer A. H., Crommelin D. J., Hennink W. E., Jiskoot W. Preparation and physicochemical characterization of supercritically dried insulin-loaded microparticles for pulmonary delivery. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2008; 68, 191-200. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. McArthur A. J., Oliver V. L., Lambert P., French E., Harker J., McIntosh M. P. A Design of Experiments approach to optimising spray drying yield and production efficiency of a model inhaled powder for global health applications. J. Aerosol. Med. Pulm. D. 2022; 35, A13-A14.
    3. Kašáková E., Kašák V. Inhalační systémy na českém trhu pro léčbu pacientů s chronickou obstrukcí průdušek. Praktické lékárenství 2015; 11, 16-18.
    4. Labiris N. R., Dolovich M. B. Pulmonary drug delivery. Part I: physiological factors affecting therapeutic effectiveness of aerosolized medications. Brit. J. Clin. Pharmaco. 2003; 56, 588-599. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    5. El-Sherbiny I. M., El-Baz N. M., Yacoub M. H. Inhaled nano-and microparticles for drug delivery. Glob. Cardiol. Sci. Pract. 2015; 1, 2. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Jain H., Bairagi A., Srivastava S., Singh S. B., Mehra N. K. Recent advances in the development of microparticles for pulmonary administration. Drug Discov. Today 2020; 25, 1865-1872. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Gharse S., Fiegel J. Large porous hollow particles: lightweight champions of pulmonary drug delivery. Curr. Pharm. Design 2016; 22, 2463-2469. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. 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...
    9. Newman S. P. Drug delivery to the lungs: challenges and opportunities. Ther. Deliv. 2017; 8, 647-661. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Bajerová M., Dvořáčková K., Gajdziok J., Masteiková R., Rabišková M. Metody přípravy mikročástic ve farmaceutické technologii. Čes. slov. Farm. 2009; 58, 6.
    11. Alhajj N., O'Reilly N. J., Cathcart H. Designing enhanced spray dried particles for inhalation: A review of the impact of excipients and processing parameters on particle properties. Powder Technol. 2021; 384, 313-331. Přejít k původnímu zdroji...
    12. Ferdynand M. S., Nokhodchi A. Co-spraying of carriers (mannitol-lactose) as a method to improve aerosolization performance of salbutamol sulfate dry powder inhaler. Drug Deliv. Transl. Re. 2020; 10, 1418-1427. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Zhao Z., Wang G., Huang Z., Huang Y., Chen H., Pan X., Zhang X. Dry Powder Inhalers Based on Chitosan-Mannitol Binary Carriers: Effect of the Powder Properties on the Aerosolization Performance. AAPS PharmSciTech. 2022; 23, 1-11. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Huang Y., Huang Z., Zhang X., Zhao Z., Zhang X., Wang K., Wu C. Chitosan-based binary dry powder inhaler carrier with nanometer roughness for improving in vitro and in vivo aerosolization performance. Drug Deliv. Transl. Re. 2018; 8, 1274-1288. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Zhao Z., Zhang X., Cui Y., Huang Y., Huang Z., Wang G., Wu C. Hydroxypropyl-β-cyclodextrin as anti-hygroscopicity agent inamorphous lactose carriers for dry powder inhalers. Powder Technol. 2019; 358, 29-38. Přejít k původnímu zdroji...
    16. Pilcer G., Amighi K. Formulation strategy and use of excipients in pulmonary drug delivery. Int. J. Pharm. 2010; 392, 1-19. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Aquino R. P., Auriemma G., Conte G. M., Esposito T., Sommella E., Campiglia P., Sansone F. Development of chitosan/mannitol microparticles as delivery system for the oral administration of a spirulina bioactive peptide extract. Molecules 2020; 25, 20-86. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Dabbagh A., Abu Kasim N. H., Yeong C. H., Wong T. W., Abdul Rahman N. Critical parameters for particle-based pulmonary delivery of chemotherapeutics. J. Aerosol Med. Pulm. D. 2018; 31, 139-154. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Sosnik A., das Neves J., Sarmento B. Mucoadhesive polymers in the design of nano-drug delivery systems for administration by non-parenteral routes: A review. Prog. Polym. Sci. 2014; 39, 2030-2075. Přejít k původnímu zdroji...
    20. Sansone F., Mencherini T., Picerno P., d'Amore M., Aquino R. P., Lauro M. R. Maltodextrin/pectin microparticles by spray drying as carrier for nutraceutical extracts. J.Food Eng. 2011; 105, 468-476. Přejít k původnímu zdroji...
    21. Inkson B. J. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) for materials characterization. Materials Characterization Using Nondestructive Evaluation (NDE) Methods. 1st ed. United Kingdom: Woodhead Publishing 2016; 17-43. Přejít k původnímu zdroji...
    22. Holzman M. Laserově indukovaná funkcionalizace porézních titanových povrchů pro biomedicíncké aplikace. https://dspace5.zcu.cz/handle/11025/48859 (11. 12.2022).
    23. Český lékopis. Praha: Grada Publishing 2017. 4912 s.
    24. Chalabala M. Technologie léků. 2. vydání. Praha: Galén 2001; 238-250.
    25. Nayak S., Ghugare P., Vaidhun B. Evaluation of aerodynamic particle size distribution of drugs used in inhalation therapy: A concise review. Int. J. Res. 2020; 7, 264-271. Přejít k původnímu zdroji...
    26. Ko J. A., Park H. J., Hwang S. J., Park J. B., Lee J. S. Preparation and characterization of chitosan microparticles intended for controlled drug delivery. Int. J. Pharm. 2002; 249, 165-174. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Chen B. T., Cheng Y. S., Yeh H. C. Performance of a TSI aerodynamic particle sizer. Aerosol Sci. Tech. 1985; 4, 89-97. Přejít k původnímu zdroji...
    28. Jedelský J. Dispergátor pevných částic TSI - SSPD 3433. Dostupné na: http://www.energetickeforum.cz/fsi-vut-v-brne/pristrojove-vybaveni/dispergator-pevnych-castic (28. 7. 2022).
    29. Torres M. A., Beppu M. M., Santana C. C. Characterization of chemically modified chitosan microspheres as adsorbents using standard proteins (bovine serum albumin and lysozyme). Braz. J. Chem. Eng. 2007; 24, 325-336. Přejít k původnímu zdroji...
    30. Xu D., Xu Y., Liu G., Hou Z., Yuan Y., Wang S., Sun B. Effect of carrier agents on the physical properties and morphology of spray-dried Monascus pigment powder. Lwt. 2018; 98, 299-305. Přejít k původnímu zdroji...
    31. Wang X., Wan W., Lu J., Quan G., Pan X., & Liu P. Effects of L-leucine on the properties of spray-dried swellable microparticles with wrinkled surfaces for inhalation therapy of pulmonary fibrosis. Int. J.Pharm. 2021; 610, 121-223. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Ma Z., Merkus H. G., de Smet J. G., Heffels C., Scarlett B. New developments in particle characterization by laser diffraction: size and shape. Powder Technol. 2000; 111, 66-78. Přejít k původnímu zdroji...
    33. Perkušić M., Nodilo L. N., Ugrina I., Špoljarić D., Brala C. J., Pepić I., Hafner A. Tailoring functional spray-dried powder platform for efficient donepezil nose-to-brain delivery. Int. J. Pharm. 2022; 624, 122038. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    34. Manser M., Morgan B. A., Feng X., Rhem R. G., Dolovich M. B., Xing Z., Thompson M. R. Dextran Mass Ratio Controls Particle Drying Dynamics in a Thermally Stable Dry Powder Vaccine for Pulmonary Delivery. Pharm. Res. 2022; 39, 2315-2328. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    35. Rohani S. S. R., Abnous K., Tafaghodi M. Preparation and characterization of spray-dried powders intended for pulmonary delivery of insulin with regard to the selection of excipients. Int. J. Pharm. 2014; 465, 464-478. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    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.