Influencia de la densidad de partícula en la performance de aerosolización de inhaladores de polvo seco

Abstract

Dentro de las alternativas de administración de medicamentos de carácter no invasivo de mayor proyección se encuentra la vía inhalatoria. Los dispositivos frecuentemente utilizados para administrar fármacos por vía inhalatoria son: nebulizadores, inhaladores presurizados de dosis medida (IDM) e inhaladores de polvo seco (IPS). Estos últimos son portables, de fácil uso y permiten administrar el fármaco en forma de polvo, tras una inspiración activa del paciente. En los IPS se utilizan polvos con diámetros aerodinámicos muy pequeños (menores a 5 y 3 micrones para tratamientos locales y sistémicos, respectivamente). Si bien los IPS están siendo preferidos por la capacidad de administrar grandes dosis de medicamentos, resolver los problemas de estabilidad respecto de las formulaciones líquidas, no requerir el uso propelentes ni coordinación entre el disparo y la inhalación, aún existen desafíos vinculados a la dispersión de forma reproducible de pequeñas cantidades controladas de partículas finas. En este sentido, es necesario avanzar en la representación de fuerzas adhesivas y aerodinámicas de pequeñas partículas de distinta forma y porosidad. Considerando que se pueden aún brindar aportes al entendimiento de estos sistemas considerando sistemas simplificados, en este trabajo se estudia el efecto de la porosidad de partículas esféricas en el proceso de aerosolización. En particular en este trabajo, se describen las velocidades requeridas para equilibrar las fuerzas de adhesión y dispersión y se analiza el efecto de la porosidad sobre la dispersión para contribuir al diseño de partículas para inhaladores de polvo seco.

One of the alternatives with the greatest projection for the administration of non-invasive drugs is the inhalation route. The devices used to administer drugs by inhalation are: nebulizers, pressurized metered dose inhalers (MDIs) and dry powder inhalers (DPI). DPIs are portable, easy to use and allow the drug administrario in powder form after an active inspiration from the patient. In DPIs, powders with very small aerodynamic diameters are used (less than 5 and 3 microns for local and systemic treatments, respectively). Although DPIs are being preferred for the ability to administer large doses of drugs, solve stability problems compared to liquid formulations, eliminate the use of propellants and avoid coordination between the device actuation and patient inhalation, there are still challenges related to the dispersion of small fine particles in controlled amounts and reproducible form. In this sense, it is necessary to improve the representation of adhesive and aerodynamic forces of small particles of different shapes and porosities. Considering that it is possible to contribute to the understanding of these systems using simplified systems, in this work the effect of the porosity of spherical particles in the aerosolization process is studied. In particular, this paper describes the velocities required to balance adhesion and dispersion forces and analyzes the effect of porosity on the particles aerodynamic performance in order to contribute to the design of particles for dry powder inhalers.