Bedeutung der Partikelgröße für vernebelte Medikamente
Die Physik inhalativer pharmazeutischer Aerosole (IPAs) ist komplex und umfasst Aerosolmechanik, Mehrphasen-Fluidmechanik, Transportphänomene und Grenzflächenwissenschaft (neben Pharmazie, Chemie, Physiologie und Medizin). Das gegenwärtige Verständnis und die Vorhersage des Verhaltens von IPAs sind noch relativ unentwickelt.
Viele Forschungen zielen darauf ab, die Physik von inhalierten pharmazeutischen Aerosolen zu erforschen und zu kontrollieren. Solche Aerosole werden bei der therapeutischen Behandlung mit vernebelten Medikamenten von Lungen- und Atemwegserkrankungen wie Asthma, Mukoviszidose und sogar Sinusitis verwendet, werden aber auch zur Behandlung vieler anderer Krankheiten entwickelt, bei denen herkömmliche Verabreichungsverfahren Nachteile haben. Beispiele für letzteres sind die Schmerztherapie sowie Impfungen mit inhalativen Aerosolen.
Es ist wichtig, das Verständnis und die Vorhersage von IPAs zur Behandlung von Nasen-, Nebenhöhlen- oder Lungenerkrankungen mit einer Mischung aus experimentellen, theoretischen und numerischen Methoden zu entwickeln und zu verbessern. Ein wichtiger Faktor, der bei Behandlungen mit Aerosolbildung berücksichtigt werden muss, ist die Bedeutung der Partikelgröße des vernebelten Medikaments.
Wenn der Sinus oder die Lunge das Ziel des Aerosols ist, muss das eingeatmete Aerosol aus Partikeln in einem bestimmten Größenbereich bestehen. Dies liegt daran, dass Partikel, die größer als eine bestimmte Größe sind, dazu neigen, einfach im Mund und Rachen zu landen und es meistens nicht bis zum Zielort schaffen. Partikel, die etwas kleiner als eine bestimmte Größe sind, werden in der Regel eingeatmet und dann gleich wieder ausgeatmet, während sehr kleine Partikel normalerweise nicht in ausreichender Menge hergestellt werden können, um eine ausreichend hohe Dosierung zu erzielen.
In einer Studie zur differentiellen Ablagerung von Aerosolen in der Kieferhöhle menschlicher Kadaver nach Partikelgröße (von Christopher Hilton, MD, Timothy Wiedmann, Ph.D., Michele St. Martin, MD, Bradley Humphrey, BS, Rob Schleiffarth, BA und Frank Rimell, MD), gab es einen statistisch signifikanten Unterschied in der Abscheidung zwischen den Partikelgrößen.
Die Bedeutung der Partikelgröße für vernebelte Medikamente wird im ff gesehen:
• Inhalierte pharmazeutische Aerosole (IPAs) sind normalerweise so konzipiert, dass sie Arzneimittelpartikel produzieren, die jeweils eine unglaublich kleine Masse von zwischen ungefähr 1 Billionstel und 100 Billionstel Gramm aufweisen.
• Bei Partikeln mit Dichten nahe der von Wasser entspricht dies Partikeldurchmessern von wenigen Millionstel Metern (also einigen Mikrometern). Die Wahrscheinlichkeit, dass sich inhalierte Tröpfchen unterschiedlichen Durchmessers im Mund-Rachen-Bereich sowie im tracheobronchialen und alveolären Bereich der Lunge bei einem bestimmten Aerosol ablagern, ist bei einem anderen Aerosol unterschiedlich und kann nicht zur Bewertung anderer Aerosole verwendet werden.
• Obwohl oft bestimmte Größenbereiche als ideal für IPAs angegeben werden (zB 1-5 Mikrometer Durchmesser), können sich dennoch erhebliche Mengen von Partikeln außerhalb dieses Größenbereichs in der Lunge ablagern, so dass diese Größenbereiche nicht als strenges Kriterium angesehen werden sollten . Dies liegt zum Teil daran, dass die Geschwindigkeit der eingeatmeten Luft eine bedeutende Rolle dabei spielt, welche Partikelgröße sich wo im Respirationstrakt ablagert. Wenn beispielsweise jemand sehr langsam atmet, können größere Partikel tiefer in die Nebenhöhlen oder Lunge gelangen als jemand, der sehr schnell einatmet.
• Darüber hinaus ist die Filterung zur Partikelablagerung langsam variierende Funktionen der Partikelgröße und ergibt keine ideale „Bandpass“-Filterung der Partikelgröße.
• Schließlich kann die Tröpfchenverdampfung oder -kondensation bei verschiedenen Aerosolen unterschiedlich sein und zu unterschiedlichen Ablagerungsmustern bei verschiedenen Aerosolen führen.
Inspiriert von Jillian B. Phillips
