Evaluierung und Quantifizierung von Einflussfaktoren auf die aerodynamischen Eigenschaften inhalativer Pulvermischungen

Die Analyse der Einflussfaktoren Kapselmaterial, Trägerlaktose, Additiv-Anteil, Mischreihenfolge und mechanische Belastung ergibt verschiedene Haupteinflussfaktoren und kombinierte Wechselwirkungen, die einen deutlichen Effekt auf die aerodynamischen Eigenschaften (ausgebrachte Dosis und Verteilung des aerodynamischen Feinanteils) haben. Sowohl das Kapselmaterial als auch die Trägerlaktose werden als primäre Einflussfaktoren identifiziert: Mit „inerten” PE-Kapseln lassen sich höhere Resultate erzielen als mit „adhäsiven” Gelatine-Kapseln, während „feines” Trägermaterial die Ausbringung stärker fördert, als „grobes“ Trägermaterial. Alles Faktoren, die sich in gleicher Weise auf die Verteilung des aerodynamischen Feinanteils auswirken. Der zur binären Mischung zugefügte Additiv-Anteil führt neben einem ausgeprägten kapselmaterialabhängigen Effekt auf die Höhe der ausgebrachten Dosis auch zu einer Steigerung in der Verteilung des aerodynamischen Feinanteils („Umhüllungseffekt”), was durch die Variation der Mischreihenfolge anschaulich nachgewiesen wird. Die anschließende detaillierte Charakterisierung der beobachteten Effekte auf Basis von Partikelmorphologie und Oberflächenstruktur der Kapseln führt zu einer Differenzierung in Partikel-Partikel-Wechselwirkungen (z.B. „Umhüllungseffekt”, „Multiplets“) und Partikel-Kapsel- Wechselwirkungen (z.B. „Auspudereffekt”). Durch Entwicklung von analytischen Verfahren wird eine Quantifizierung der Trägerlaktose möglich, was für den Nachweis einer positiven Korrelation zwischen den aerodynamischen Eigenschaften von Wirkstoff und Trägerlaktose notwendig ist. Sowohl für die ausgebrachte Dosis als auch für die Verteilung des aerodynamischen Feinanteils zeigt sich ein parallel verlaufender Anstieg der Ergebnisse.

Drug use evaluation of ipratropium bromide at two tertiary referral hospitals in Brisbane.

Objective: To assess the appropriateness of ipratropium bromide prescribing in two tertiary referral hospitals. Method: Criteria for optimal use were developed based on current literature and modified after consultation with respiratory physicians and clinical pharmacists. A prospective review of prescribing was performed over a 2-month period to assess conformity to these criteria. Results: Information was collected from 84 patients; 5% were receiving inhalers and 96% nebuliser therapy (one patient used both). 77% of patients (n = 65) had a principal diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease, 14% (n = 12) asthma and 8% (n = 7) had neither diagnosis. 75% of patients were using ipratropium outside the guidelines. The major areas where the guidelines were not met were a lack of therapeutic justification, use of inappropriate doses, and use of an inappropriate delivery device. Feedback and educational interventions were designed and delivered based on the data obtained. Conclusions: There was widespread use of ipratropium outside the developed guidelines. Interventions in specific areas could lead to significant improvements in the use of this high cost drug

Densities and refractive indices for the ternary mixture methanol/propan-1-Ol/acetonitrile

Refractive indices, n(D), and densities, rho, at 298.15 K were measured for the ternary mixture methanol (MeOH)/propan-1-ol (1-PrOH)/acetonitrile (MeCN) for a total of 22 mole fractions, along with 18 mole fractions of each of the corresponding binary mixtures, methanol/propan-1-ol, propan-1-ol/acetonitrile and methanol/acetonitrile. The variation of excess refractive indices and excess molar volumes with composition was modeled by the Redlich-Kister polynomial function in the case of binary mixtures and by the Cibulka equation for the ternary mixture. A thermodynamic approach to excess refractive indices, recently proposed by other authors, was applied for the first time to ternary liquid mixtures. Structural effects were identified and interpreted both in the binary and ternary systems. A complex relationship between excess refractive indices and excess molar volumes was identified, revealing all four possible sign combinations between these two properties. Structuring of the mixtures was also discussed on the basis of partial molar volumes of the binary and ternary mixtures.

Untersuchung der Adhäsionskräfte in interaktiven Pulvermischungen zur Inhalation und deren Veränderung in Abhängigkeit von der Dichtigkeit der Verpackung

Die Untersuchung der Adhäsionskräfte mit Colloid Probe Technik, einer Weiterentwicklung der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy=AFM), an erzeugten Carrier- und Wirkstoffkristallen bei Laborbedingungen und unter Einfluss der Luftfeuchte zeigte, dass die Adhäsion von Tiotropiumbromid Monohydrat an Mannitol deutlich höher ist als an Lactose Monohydrat. Die Kohäsionskräfte des Wirkstoffes sind stärker als die Adhäsionskräfte an Carriermaterialien. Auf dieser Grundlage wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine Mischung mit Mannitol als Carrier eine kleinere Feinpartikeldosis liefert als eine Mischung mit Lactose. Diese Theorie wurde an interaktiven Pulvermischungen unter Variation von verschiedenen Einflussfaktoren überprüft. Die binare und ternäre Lactose-basierte Mischung lieferte unabhängig vom Kapselmaterial (Gelatine- und Polyethylenkapsel) eine höhere Feinpartikeldosis als die entsprechenden Mannitol-basierten Formulierungen. Die ternäre Komponente bewirkte nur bei Mannitol-basierten Mischungen eine Verbesserung der Feinpartikeldosis. Die detaillierte Untersuchung der aerodynamischen Verteilung ternärer Mischungen zeigte, dass das Kapselmaterial nur unter dem Einfluss der Luftfeuchte und Permeabilität der Blisterverpackung die interpartikulären Wechselwirkungen beeinflusst. Mischungen mit Mannitol als Carrier lieferten unabhängig vom Kapselmaterial, von Luftfeuchte/Lagerungsbedingungen und Permeabilität der Blisterverpackung eine kleinere Feinpartikeldosis als Mischungen mit Lactose als Carrier. Die Carrierart, die Permeabilität der Blisterverpackung und die Luftfeuchte wurden als Haupteinflussfaktoren auf die aerodynamischen Eigenschaften identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass AFM einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der interpartikulären Wechselwirkungen leistet und aufgrund prädiktiver Eigenschaften hilfreich in der Entwicklung inhalativer Darreichungs-formen sein kann.

Generierung leicht dispergierbarer Inhalationspulver mittels Sprühtrocknung

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Möglichkeiten der Sprühtrocknung für die Generierung von Inhalationspulvern zur Therapie von Lungenkrankheiten zu nutzen. Die Erzeugung von physikalisch stabilen und leicht dispergierbaren Partikeln steht hierbei im Vordergrund. Aufgrund von physiko-chemischen Untersuchungen (Glasübergangstemperatur, Fragilität, Relaxationsverhalten, Hygroskopizität) unterschiedlicher amorpher Hilfsstoffe (Lactose, Raffinose, Dextrane, Cyclodextrine) ist für Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin das größte Potential für die Stabilisierung eines Wirkstoffes innerhalb einer amorphen Matrix erkennbar. Sprühgetrocknete Partikel weisen im Vergleich zu strahlgemahlenen Partikeln günstigere Dispergier- und Depositionseigenschaften auf. Dies ist vorrangig auf größere Berührungsflächen zwischen strahlgemahlenen Partikeln zurückzuführen. Kugelförmige sprühgetrocknete Partikel besitzen dagegen aufgrund einer punktförmigen Berührung geringere Haftkräfte. Versuche mit unterschiedlich stark gefalteten Partikeloberflächen weisen auf geringere Haftkräfte hin, wenn sich die Partikel an Stellen geringerer Krümmungsradien berühren. Dispergierversuche in einer definierten Rohrströmung (Deagglomerator) lassen auf einen kaskadenartigen Agglomeratzerfall schließen. Durch Sprüheinbettung unterschiedlicher Modellwirkstoffe (Salbutamolsulfat, Ipratropiumbromid, Budesonid) in Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin konnten sowohl Einzelformulierungen als auch eine Kombinationsformulierung mit allen drei Wirkstoffen erzeugt werden. Diese weisen bei einem Wirkstoffgehalt bis max. 14% selbst nach vierwöchiger Offenlagerung bei 40°C und 75% r.F. keine bzw. nur geringfügige Veränderungen in der „Fine Particle Dose“ (FPD) auf. Die „Fine Particle Fraction“ (FPF) liegt bei diesen Formulierungen im Bereich von 40% bis 75%. In Verbindung mit einem geeigneten Pack- bzw. Trockenmittel, ist hierbei mit einer physikalischen Stabilität zu rechnen, die eine sinnvolle Produktlaufzeit eines Inhalationspulvers ermöglicht. Formulierungen mit höheren Wirkstoffkonzentrationen zeigen dagegen stärkere Veränderungen nach Stresslagerung. Als Beispiel einer kristallinen Sprühtrocknungsformulierung konnte ein Pulver bestehend aus Mannitol und Budesonid erzeugt werden.

Optimierung der Inhalationstherapie bei Kindern und Mukoviszidose-Patienten

Die pulmonale Applikation von Arzneimitteln hat in den vergangenen Jahren zu- rnnehmend an Bedeutung gewonnen und wird vor allem in der lokalen Therapie bei Asthma, COPD und Mukoviszidose genutzt. Als neues innovatives Inhalationsgerät befindet sich der Respimat® seit 2004 auf dem Arzneimittelmarkt und ist bisher nur für Erwachsene zugelassen. Daher wurden im Rahmen dieser Arbeit die Anwendbarkeit und die Modifikation des Respimats® bei Kindern untersucht. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass Kinder ab einem Alter von fünf Jahren fähig sind suffizient mit dem Respimat® zu inhalieren und gute Werte für die estimierte Intrathorakaldosis zu erreichen. Besonders Kinder von 9-12 Jahren und Patienten mit DPI- oder Autohaler®-Inhalationserfahrung erreichten aufgrund eines hohen Atemflusses eine niedrigere estimierte Intrathorakaldosis als es das Potenzial des Respimats® erlaubt hätte. Durch den Einbau eines höheren internen Widerstands in den Orginalrespimat® wurde der Atemfluss signifikant verlangsamt und die Intrathorakaldosis erhöht. Des Weiteren wurden in der vorliegenden Arbeit die physikalisch-chemische Kompatibilität und die aerodynamischen Eigenschaften von Mischinhalationslösung/-suspensionen untersucht. In der Praxis mischen Muko-viszidose-Patienten oftmals mehrere Fertigarzneimittel und inhalieren diese simultan. Dadurch wird der Zeitaufwand der täglichen Inhalation reduziert und die Compliance sowie die Lebensqualität verbessert. Die 4er Kombination aus Colistimethat mit konservierungsmittelfreier Salbutamolsulfat, Ipratropiumbromidinhalationslösungen und Fluticason-17-propionatinhalationssuspension erwies sich als physikalisch-chemisch kompatibel. Die entwickelte mikrobiologische Wertbestimmungsmethode erwies sich als robust, präzise, gut reproduzierbar und erfüllte alle Anforderungen des statistischen Modells. Weiterhin wurden die aerodynamischen Eigenschaften einer praxisrelevanten 3er Mischinhalationssuspension aus Salbutamolsulfat, Ipratropiumbromid und Fluticason-17-propionat im Vergleich zu deren konsekutiven Vernebelung mittels Kaskadenimpaktion betrachtet. Die Charakteristik des erzeugten Aerosols änderte sich für simultan vernebeltes Salbutamolsulfat und Ipratropiumbromid nicht, wohingegen Fluticason-17-propionat bei simultaner Vernebelung eine Reduktion des MMADs, der delivered dose und der recovery aufwies. Dennoch ist die inhalative Glukokortikoiddosis ausreichend hoch um eine effektive antiinflammatorische Wirkung zu gewährleisten. Daher kann die simultane Inhalation der 3er Kombination empfohlen werden und somit die Compliance und die Lebensqualität von Mukoviszidosepatienten erhöht werden.rn

Surface miscibility of EPC/DOTAP/DOPE in binary and ternary mixed monolayers

Surface pressure (pi)-molecular area (A) curves were used to characterize the packing of pseudo-ternary mixed Langmuir monolayers of egg phosphatidylcholine (EPC), 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium propane (DOTAP) and L-alpha-dioleoyl phosphatidylethanolamine (DOPE). This pseudo-ternary mixture EPC/DOPE/DOTAP has been successfully employed in liposome formulations designed for DNA non-viral vectors. Pseudo-binary mixtures were also studied as a control. Miscibility behavior was inferred from pi-A curves applying the additivity rule by calculating the excess free energy of mixture (Delta G(Exc)). The interaction between the lipids was also deduced from the surface compressional modulus (C(s)(-1)). The deviation from ideality shows dependence on the lipid polar head type and monolayer composition. For lower DOPE concentrations, the forces are predominantly attractive. However, if the monolayer is DOPE rich, the DOTAP presence disturbs the PE-PE intermolecular interaction and the net interaction is then repulsive. The ternary monolayer EPC/DOPE/DOTAP presented itself in two configurations, modulated by the DOPE content, in a similar behavior to the DOPE/DOTAP monolayers. These results contribute to the understanding of the lipid interactions and packing in self-assembled systems associated with the in vitro and in vivo stability of liposomes. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of Ipratropium on Exercise-Induced Bronchospasm

Exercise-induced bronchospasm (EIB) is the transient narrowing of the airways that follows vigorous exercise. Ipratropium bromide may be used to prevent EIB, but its effect varies among individuals. We hypothesized that time of administration of ipratropium interferes with its action. This was a prospective, double-blind, cross-over study carried out to evaluate the bronchoprotective and bronchodilatory effect of ipratropium at different times of day. The study consisted of 4 exercise challenge tests (2 at 7 am and 2 at 6 pm). In the morning, one of the tests was performed after placebo administration and the other one after ipratropium (80 mu g) and the two tests (placebo and ipratropium) were repeated in the evening. Twenty-one patients with severe or moderate asthma and previous confirmation of EIB were enrolled in this prospective trial. The bronchodilatory effect of ipratropium was 0.25 +/- 0.21 L or 13.11 +/- 10.99 % (p = 0.001 compared to baseline values) in the morning, and 0.14 +/- 0.25 L or 7.25 +/- 11.37 % (p > 0.05) in the evening. In the morning, EIB was 0.58 +/- 0.29 L on the placebo day and 0.38 +/- 0.22 L on the treatment day (p = 0.01). In the evening, EIB was 0.62 +/- 0.28 L on the placebo day and 0.51 +/- 0.35 L on the treatment day (p > 0.05). We suggest that the use of ipratropium for the treatment of asthma and EIB should take into consideration the time of administration.

Dynamic viscosity of binary and ternary mixtures containing poly(ethylene glycol), potassium phosphate, and water

Dynamic viscosity of binary mixtures of poly(ethylene glycol) molar mass 1500 da + water, potassium phosphate + water, and ternary mixtures of poly(ethylene glycol) molar mass 1500 da + potassium phosphate + water were determined at 303.15 K Binary and ternary mixture viscosities showed a direct logarithm-type relation with the increase of poly(ethylene glycol) and potassium phosphate contents. The models used for viscosity correlation gave a good fit to the experimental data.

Doença pulmonar obstrutiva crônica

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is an extremely common disorder that all primary care physicians should be able to manage. In this review we will define the entities incorporated in COPD and will present various aspects of the diagnoses and treatment. We could not cover every aspect of this broad topic even providing a detailed review of those areas but some facets of therapy like smoking cessation, drug therapy, oxygen therapy, nutrition, and respiratory rehabilitation will be described.

Stability of curcumin microencapsulated by spray and freeze drying in binary and ternary matrices of maltodextrin, gum arabic and modified starch

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Correlation and prediction of mixing thermodynamic properties of ester-containing systems Ester+alkane and ester+ester binary systems and the ternary dodecane+ethyl pentonoate+ethyl ethanoate

[EN]Excess thermodynamic properties VE m and HE m, have been measured for the ternary mixture dodecane + ethyl pentanoate + ethyl ethanoate and for the corresponding binaries dodecane + ethyl pentanoate, dodecane + ethyl ethanoate, ethyl pentanoate + ethyl ethanoate at 298.15 K. All mixtures show endothermic and expansive effects. Experimental results are correlated with a suitable equation whose final form for the excess ternary quantity ME contains the particular contributions of the three binaries (i–j) and a last term corresponding to the ternary, all of them obtained considering fourth-order interactions.

Phase Equilibrium and Optimization Tools: Application for Enhanced Structured Lipids for Foods

Solid-liquid phase equilibrium modeling of triacylglycerol mixtures is essential for lipids design. Considering the alpha polymorphism and liquid phase as ideal, the Margules 2-suffix excess Gibbs energy model with predictive binary parameter correlations describes the non ideal beta and beta` solid polymorphs. Solving by direct optimization of the Gibbs free energy enables one to predict from a bulk mixture composition the phases composition at a given temperature and thus the SFC curve, the melting profile and the Differential Scanning Calorimetry (DSC) curve that are related to end-user lipid properties. Phase diagram, SFC and DSC curve experimental data are qualitatively and quantitatively well predicted for the binary mixture 1,3-dipalmitoyl-2-oleoyl-sn-glycerol (POP) and 1,2,3-tripalmitoyl-sn-glycerol (PPP), the ternary mixture 1,3-dimyristoyl-2-palmitoyl-sn-glycerol (MPM), 1,2-distearoyl-3-oleoyl-sn-glycerol (SSO) and 1,2,3-trioleoyl-sn-glycerol (OOO), for palm oil and cocoa butter. Then, addition to palm oil of Medium-Long-Medium type structured lipids is evaluated, using caprylic acid as medium chain and long chain fatty acids (EPA-eicosapentaenoic acid, DHA-docosahexaenoic acid, gamma-linolenic-octadecatrienoic acid and AA-arachidonic acid), as sn-2 substitutes. EPA, DHA and AA increase the melting range on both the fusion and crystallization side. gamma-linolenic shifts the melting range upwards. This predictive tool is useful for the pre-screening of lipids matching desired properties set a priori.

UV-Vis spectroscopic study preferential solvation and intermolecular interactions in methanol/1-propanol/acetonitrile by means of solvatochromic probes

Solvatochromic UV-Vis shifts of four indicators (4-nitroaniline, 4-nitroanisole, 4-nitrophenol and N,N-dimethy-1-4-nitro aniline) have been measured at 298.15 K in the ternary mixture methano1/1-propanol/acetonitrile (MeOH/1-PrOH/MeCN) in a total of 22 mole fractions, along with 18 additional mole fractions for each of the corresponding binary mixtures, MeOH/1-PrOH, 1-PrOH/MeCN and MeOH/MeCN. These values, combined with our previous experimental results for 2,6-dipheny1-4-(2,4,6-triphenylpyridinium-1-yl)phenolate (Reichardt's betaine dye) in the same mixtures, permitted the computation of the Kamlet-Taft solvent parameters, alpha, beta, and pi*. The rationalization of the spectroscopic behavior of each probe within each mixture's whole mole fraction range was achieved through the use of the Bosch and Roses preferential solvation model. The applied model allowed the identification of synergistic behaviors in MeCN/alcohol mixtures and thus to infer the existence of solvent complexes in solution. Also, the addition of small amounts of MeCN to the binary mixtures was seen to cause a significant variation in pi*, whereas the addition of alcohol to MeCN mixtures always lead to a sudden change in a and The behavior of these parameters in the ternary mixture was shown to be mainly determined by the contributions of the underlying binary mixtures. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermogenic effect of bronchodilators in patients with chronic obstructive pulmonary disease.

BACKGROUND: Patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are frequently malnourished and have increased resting energy expenditure (REE). An increase in the work of breathing is generally considered to be the main cause of this hypermetabolism, but other factors may also be implicated. Bronchodilators may decrease the work of breathing by reducing airway obstruction, but beta 2 adrenergic agents have a thermogenic effect. The aim of this study was to determine the effect of salbutamol and ipratropium bromide administration on REE in patients with COPD. METHODS: Thirteen patients (10 men) of mean (SD) age 68.3 (7.3) years and forced expiratory volume in one second (FEV1) 39.0 (17.0)% predicted were studied on three consecutive days. The REE was measured by indirect calorimetry at 30, 60, 120, and 180 minutes after double blind nebulisation of either salbutamol, ipratropium bromide, or placebo in random order. RESULTS: FEV1 increased both after salbutamol and after ipratropium. The difference in the mean response between salbutamol and placebo over 180 minutes was +199 ml (95% CI +104 to +295). The difference in mean response between ipratropium and placebo was +78 ml (95% CI +2 to +160). REE increased after salbutamol but was not changed after ipratropium. The difference in mean response between salbutamol and placebo was +4.8% of baseline REE (95% CI +2.2 to +7.4). Heart rate increased after salbutamol but not after ipratropium. The difference in the mean response between salbutamol and placebo was +5.5 beats/ min (95% CI +2.6 to +8.4). CONCLUSION: Salbutamol, but not ipratropium bromide, induces a sustained increase in the REE of patients with COPD despite a reduction in airway obstruction.