Poprawa terapii inhalacyjnej poprzez powierzchnie antyadhezyjne

Inhalator © Fraunhofer IST

Powłoka z plazmy - powierzchnia antyadhezyjna © Fraunhofer IST

Polare Oberflächenenergie © Fraunhofer IST

Relativer Wirkstoffadhäsion © Fraunhofer IST

Zwłaszcza w przypadku przewlekłych chorób płuc, takich jak astma, wiele osób korzysta z inhalatorów, aby utrzymać drogi oddechowe w czystości. Często jednak część inhalowanych cząsteczek pozostaje w samym urządzeniu. Dzięki zoptymalizowanemu, ultracienkiemu powłokowaniu powierzchni z tworzyw sztucznych w inhalatorach, udało się na Fraunhofer IST wykazać, że właściwości powierzchniowe inhalatorów można celowo dostosować. Również dla najdrobniejszych cząsteczek substancji czynnych, powłoka ta pozwoliła znacznie zredukować adhezję na powierzchni. W ten sposób można znacznie zwiększyć bezpieczeństwo stosowania inhalatorów oraz skuteczność wykorzystania dawek substancji czynnych.

Małe cząsteczki - duże interakcje: straty substancji czynnych podczas stosowania

Do podawania substancji czynnych do płuc konieczne jest ich podanie w postaci mgły lub aerozolu cząsteczkowego o rozmiarze poniżej 5 µm, aby dotarły do głębi dróg oddechowych. Jednak ze względu na ich mały rozmiar, cząsteczki substancji czynnych silnie tendują do adhezji, szczególnie na powierzchniach inhalatorów używanych do ich aplikacji. Może to prowadzić do zmniejszenia lub wahań dawki podawanej pacjentom, co z kolei zagraża bezpieczeństwu terapii.

Indywidualnie dopasowane ultracienkie warstwy zapobiegają przyczepianiu się substancji czynnych

Poprzez funkcjonalne powłokowanie wewnętrznych powierzchni z tworzyw sztucznych inhalatorów można kontrolować ich właściwości fizykochemiczne tak, aby potencjały interakcji były dostosowane do właściwości cząsteczek substancji czynnych, a tym samym skłonność do adhezji mogła być oparta na wiedzy. Do tego celu wykorzystywane są chemiczne prekursory do powłok oraz parametry procesu powlekania, które sterują właściwościami warstwy.

Redukcja strat - poprawa terapii - ochrona środowiska

Poprzez celowe zmniejszenie osadzania się cząsteczek substancji czynnych, dawka leku podawana pacjentom jest znacznie bardziej precyzyjna i powtarzalna, co zwiększa bezpieczeństwo terapii. Ponadto można zaoszczędzić ilości substancji czynnych, które w przeciwnym razie pozostałyby w inhalatorze, zmniejsza się nakład pracy związany z czyszczeniem inhalatora, a obciążenie środowiska nieużywanymi substancjami czynnymi jest ograniczone.

Część całości - badania farmaceutyczne w IST

Badania nad ustawieniem interakcji między postaciami farmaceutycznymi a powierzchniami są częścią jeszcze młodego obszaru zastosowań w medycynie i technologii farmaceutycznej w Fraunhofer IST. Są one zlokalizowane w Centrum Doskonałości Medycyny i Technologii Farmaceutycznej, gdzie IST działa wspólnie z Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM oraz jednostką ds. Medycyny Indywidualizowanej i Technologii Komórkowej IMTE. Inne obszary zastosowań Fraunhofer IST obejmują powlekanie i funkcjonalizację systemów cząsteczkowych farmaceutyków, rozwój warstw adhezji i odporności na zużycie dla urządzeń procesowych i narzędzi, funkcjonalne powłoki dla opakowań pierwotnych oraz rozwój szczepionek.

Perspektywy

Metoda rozwiązania do sterowania adhezją w inhalatorach może być niemal uniwersalnie przeniesiona na inne obszary przemysłu farmaceutycznego, a także poza niego, aby kontrolować osadzanie się najdrobniejszych cząsteczek w sposób dopasowany do ich właściwości. W połączeniu z funkcjonalnym powlekaniem cząsteczek substancji czynnych można nie tylko zwiększyć bezpieczeństwo aplikacji, ale także wydłużyć czas uwalniania i tym samym profil czasowy działania leku lub „zaprogramować” uwalnianie w odpowiedzi na określone bodźce.