Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The study of morphology and de-aggregation of inhalation powders

Małgorzata Walczuk

Abstract

Aerosoltherapy is the most effective method of treatment of respiratory diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Nevertheless, its effectiveness is limited by the natural mucociliary mechanism. It protects the respiratory system from pollutants and pathogens contained in the ambient air, but also contributes to the removal of inhaled medicines before they manage to get through mucus to epithelial cells and induce the expected therapeutic effect. The aim of this study was to produce dry powder particles spray-drying method. Powder parameters and properties should contribute to improving the effectiveness of inhalation therapy. The product include two-component carrier particles, which, unlike the commonly used lactose carriers, contain also mucolytic substance, to reduce the density of cross-linking between mucus macromolecules. Such carrier particles can be delivered to the respiratory system to improve drug transport through the mucus layer. Ternary particles were also preparred with drug incorporated into the structure of the particles. Particles were produced of ACC (N-acetylcysteine) as a mucolytic agent with additional substances which enabled the formation of stable particles (low molecular weight dextran and mannitol). All prepared powders were characterized in terms of morphology, as well as of particle size distribution. The distribution was determined using two measurement methods: the inertial classifier recommended by the European Pharmacopoeia (NGI impactor) and Spraytec laser diffraction spectrometer. The results indicate that it is possible to produce two-component carrier particles for inhalation drugs with high efficiency and good performance regarding the treatment (high fraction of particles less than 5 µm). As demonstrated, such concept is more versatile than the production of ternary particles where the solubility of components in solvent and interactions between the components of the solution are limiting. The values of fine particle fraction (FPF) and the mass median diameter (MMAD) obtained with the help of both measuring instruments in some cases are dissimilar, due to the impact of particles morphology.
Record ID
WUT67a40980261e46cb932bb61bd0042e27
Diploma type
Master of Science
Author
Małgorzata Walczuk (FCPE) Małgorzata Walczuk,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Badanie morfologii i de-agregacji proszków w zastosowaniach inhalacyjnych
Supervisor
Tomasz Robert Sosnowski (FCPE/CIPE) Tomasz Robert Sosnowski,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
14-02-2012
Issue date (year)
2012
Pages
61
Internal identifier
DICHP-2121
Reviewers
Piotr M. Machniewski (FCPE/DPKT) Piotr M. Machniewski,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Tomasz Robert Sosnowski (FCPE/CIPE) Tomasz Robert Sosnowski,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Aerozoloterapia jest jedną z najbardziej efektywnych metod leczenia schorzeń układu oddechowego, takich jak: astma i przewlekła obturacyjna choroba płuc. Niemniej jednak jej skuteczność jest ograniczona przez naturalny mechanizm śluzowo-rzęskowy. Chroni on układ oddechowy przed zawartymi w powietrzu atmosferycznym zanieczyszczeniami i patogenami, przyczynia się on również do usuwania podawanych wziewnie leków zanim zdołają się one przedostać przez śluz do komórek nabłonka i przynieść pożądany efekt leczniczy. Celem pracy było wytworzenie metodą suszenia rozpyłowego cząstek suchego proszku o parametrach i właściwościach, które mogłyby przynieść poprawę skuteczności leczenia inhalacyjnego. Wyprodukowano między innymi dwuskładnikowe cząstki nośnikowe dla leków inhalacyjnych, w odróżnieniu od stosowanych powszechnie nośników laktozowych zawierające również substancję mukolityczną, której zadaniem jest zmniejszenie gęstości sieciowania pomiędzy makromolekułami śluzu. Nośnik taki wraz z doczepionym do jego powierzchni lekiem trafiałby do dróg oddechowych poprawiając jego transport przez warstwę śluzu. W pracy przygotowane zostały również cząstki trójskładnikowe, w których lek został włączony w strukturę cząstki. Do sporządzenia cząstek oprócz składnika mukolitycznego ACC (N-acetylocysteina), zostały wykorzystane również dodatkowe substancje umożliwiające wytworzenie stabilnych cząstek: niskocząsteczkowy dekstran i mannitol. Wszystkie przygotowane proszki zostały scharakteryzowane pod względem morfologii, jak również rozkładu wielkości cząstek, który został określony z wykorzystaniem dwóch metod pomiarowych: rekomendowanego przez Farmakopeę Europejską klasyfikatora inercyjnego - impaktora NGI oraz umożliwiającego znaczne skrócenie czasu analizy dyfraktometru laserowego Spraytec. Uzyskane rezultaty wskazują, że możliwe jest wytworzenie dwuskładnikowych cząstek nośnikowych z dużą wydajnością i o parametrach korzystnych z punktu widzenia leczenia wziewnego (wysoki udział cząstek drobnych tj. o średnicy poniżej 5 m). Jak wykazano rozwiązanie takie jest bardziej uniwersalne niż produkcja cząstek trójskładnikowych, przy którym dużym ograniczeniem jest rozpuszczalność wszystkich składników w wykorzystywanym rozpuszczalniku i interakcje zachodzące pomiędzy składnikami roztworu. Wykazano również, że wartości udziału cząstek drobnych (FPF) oraz masowej mediany rozkładu aerodynamicznego (MMAD) wyznaczone przy pomocy dwóch wykorzystywanych instrumentów pomiarowych w niektórych przypadkach charakteryzują się znacznymi rozbieżnościami, co wynika z różnic w morfologii badanych cząstek.
File
  • File: 1
    praca magisterska Małgorzata Walczuk.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 2888
Additional fields
Opiekun: Marcin Odziomek

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT67a40980261e46cb932bb61bd0042e27/
URN
urn:pw-repo:WUT67a40980261e46cb932bb61bd0042e27

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page