Pulmonär läkemedelstillförsel

Pulveregenskaper har, som nämnt, stor betydelse för inhalerade formuleringar, då fysikaliska faktorer som form, form och storlek är avgörande för framgångsrik tillförsel av läkemedel till lunga. Olika egenskaper hos limblandningar har utforskats av doktorander Anna Simonsson och Sohan Sarangi, inklusive segregation och effekten av läkemedelslast på aerosolisering-benägenhet hos binära limblandningar (Sarangi et al., Powder Techn., 2021; Sarangi & Ferring, Powder Techn., 2023 (Figur 1, nedan), Sarangi et al., Eur. J. Pham. Biopharm., 2023).

Detta arbete utförs experimentellt och med beräkningar, där beräkningsanalys av insamlade data tillför teoretiska modeller, möjligheter att analysera mer komplexa strategier för tillförsel samt ökad förståelse för formuleringsprestanda vid inhalation. Hjälpämnen i formulering och tillverkningsmetod kommer att påverka formuleringens prestanda ytterligare, och spraytorkade formuleringar av hjälpämnen och läkemedel utförs idag systematiskt av post doc Mayura Talwelkar Shimpi i syfte att utveckla design och produktion av nya formuleringar. Arbetet fortsätter av doktorand Niklas Bunta Sundin som även studerar erhållna formuleringar i biorelevanta in vitro och in vivo modeller.

Figur 1: Grafiskt sammandrag från publikationen "Effektiv friktion i limblandningar avsedda för inhalation: Simulering av oblique impact of adhesive units" av Sarangi & Frenning. Inom det utförda arbetet bedömdes effekten av finpartikelform, anslagsvinkel, yttäckningsförhållande och kollisionshastighet. Det visades att anslagsvinkeln och finpartikelformen har betydande effekter på friktionskoefficienten, och en mikromekanisk modell kunde användas bättre för att förstå partikeldynamiken under formulering och hantering av limblandning. ®Powder Technology, 2023

Pulvrets egenskaper påverkar även granulatfragmentering och möjlighet att skapa tabletter. Medan granulat och tabletter mer ofta kommer i fråga för oral administrering – därför är forskningen som utförs även relevant för SweDelivers Arbetspaket för Oral Läkemedelstillförsel – används granulat och presskroppar också i inhalationsverktyg. Därför har doktorand Maryam Tofiq studerat kompressionens inverkan på prestandan hos den resulterande presskroppen av torra granulerade pulver av olika sammansättning, genom att använda minitabletter som surrogatgranulat för studier av kompaktering och möjlighet att göra tabletter, där bland annat tendenser till granulatdeformation kopplades till minskad potential att göra tabletter (Tofiq et al., Powder Techn., 2022).

Även doktorand Marilena Marinaki har bedrivit forskning i syfte att tillföra ny kunskap om kompressions- och dekompressionscykeln för tryckformning av agglomerat och – i synnerhet – den information som kan utvinnas under lossningsfasen samt hur processerna i detta skede påverkar agglomeratens kvalitet.

En fysiologiskt relevant in vitro metod för upplösning av inhalationspulver har utvecklats av doktoranden Irès van de Zwaan, som genom att använda analys vid studier av upplösning av kommersiella inhalationsprodukter, läkemedelsladdade mesoporösa kiseldioxidpartiklar erhållna från våra partners och läkemedelsinnehållande hyaluronsyra gelpartiklar bildade genom spraytorkning (van der Zwaan et al., Mol. Pharm., 2022; Nikjoo et al., Int. J. Pharm., 2023).

Den senare utvecklades i syfte att studera hur val av hjälpämnen och optimal mängd kan användas för att nå kontrollerad frisättning. Ytterligare arbete inom in vitro in vivo korrelation (IVIVC) har utförts av doktorand Johanna Eriksson och Erik Sjögren, som utvecklat en fysiologisk baserad biofarmaceutisk (in silico) modell inklusive förutsägelse av systemisk exponering av inhalerade läkemedel (Eriksson et al., Eur. J. Pharm. Biopharm, 2020).

I ett interdisciplinärt projekt inom Arbetspaketet, lett av forskare Ann-Sofie Persson, var det övergripande syftet att studera i vilken utsträckning SAXS kan användas för mätning av porositet, porstorlek och form på pulversystem. Resultaten visar att hålrumsstorlek och volymspecifik yta kan fastställas med SAXS. En uppföljningsstudie av effekten av lagringstid och luftfuktighet är under utveckling och de resultat som hittills erhållits är för närvarande under förberedelse.

Ledare för arbetspaketet