Fluticasone/formoterol dry powder versus budesonide/formoterol in adults and adolescents with uncontrolled or partly controlled asthma

This 12-week study compared the efficacy and safety of a fixed combination of fluticasone propionate plus formoterol (FL/F) 250/12 mu g b.i.d. administered via a dry powder inhaler (DPI) (Libbs Farmaceutica, Brazil) to a combination of budesonide plus formoterol (BD/F) 400/12 mu g b.i.d. After a 2-week run-in period (in which all patients were treated exclusively with budesonide plus formoterol), patients aged 12-65 years of age (N = 196) with uncontrolled asthma were randomized into an actively-controlled, open-labeled, parallel-group, multicentre, phase III study. The primary objective was to demonstrate non-inferiority, measured by morning peak expiratory flow (mPEF).The non-inferiority was demonstrated. A statistically significant improvement from baseline was observed in both groups in terms of lung function, asthma control, and the use of rescue medication. FL/F demonstrated a statistical superiority to BD/F in terms of lung function (FEV1) (p = 0.01) and for asthma control (p = 0.02). Non-significant between-group differences were observed with regards to exacerbation rates and adverse events.In uncontrolled or partly controlled asthma patients, the use of a combination of fluticasone propionate plus formoterol via DPI for 12-weeks was non-inferior and showed improvements in FEV1 and asthma control when compared to a combination of budesonide plus formoterol. (Clinical Trial number: ISRCTN60408425). (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Characteristics of patients making serious inhaler errors with a dry powder inhaler and association with asthma-related events in a primary care setting

Acknowledgements The iHARP database was funded by unrestricted grants from Mundipharma International Ltd and Research in Real-Life Ltd; these analyses were funded by an unrestricted grant from Teva Pharmaceuticals. Mundipharma and Teva played no role in study conduct or analysis and did not modify or approve the manuscript. The authors wish to direct a special appreciation to all the participants of the iHARP group who contributed data to this study and to Mundipharma, sponsors of the iHARP group. In addition, we thank Julie von Ziegenweidt for assistance with data extraction and Anna Gilchrist and Valerie L. Ashton, PhD, for editorial assistance. Elizabeth V. Hillyer, DVM, provided editorial and writing support, funded by Research in Real-Life, Ltd.

Investigation of the enhanced antimicrobial activity of combination dry powder inhaler formulations of lactoferrin

The airways of most people with cystic fibrosis are colonized with biofilms of the Gram-negative, opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. Delivery of antibiotics directly to the lung in the form of dry powder aerosols offers the potential to achieve high local concentrations directly to the biofilms. Unfortunately, current aerosolised antibiotic regimes are unable to efficiently eradicate these biofilms from the airways. We investigated the ability of the innate antimicrobial, lactoferrin, to enhance the activity of two aminoglycoside antibiotics (tobramycin and gentamicin) against biofilms of P. aeruginosa strain PAO1. Biofilms were prepared in 96 well polystyrene plates. Combinations of the antibiotics and various lactoferrin preparations were spray dried. The bacterial cell viability of the various spray dried combinations was determined. Iron-free lactoferrin (apo lactoferrin) induced a 3-log reduction in the killing of planktonic cell by the aminoglycoside antibiotics (p < 0.01) and also reduced both the formation and persistence of P. aeruginosa biofilms (p < 0.01). Combinations of lactoferrin and an aminoglycoside displays potential as an effective new therapeutic strategy in the treatment of P. aeruginosa biofilms infections such as those typical of the CF lungs.

Particle engineering for the production of respirable dry powder formulations

Hyaluronan (HA) plays an important role in lung pathophysiology. For this reason it has attracted great attention both as active ingredient and as excipient in treating lung diseases by direct pulmonary HA administration. The aim was the production of highly respirable and flowable HA powders either as a potential carrier for drug delivery or for being delivered directly by inhalation. Engineered sodium hyaluronate powders were produced by spray-drying technique. All the spray-dried powders were characterised in terms of particle size distribution, drug content, morphology and in vitro respirability. HA was successfully formulated with salbutamol sulphate in combination with leucine and highlighted remarkable aerodynamic performance (emitted dose equal to 83 % and FPF % equal to 97.1%). Moreover, HA colloidal solutions were designed and they were spray-dried. In order to improve particle aerodynamic characteristics, different types of excipients were investigated. In particular, stearylamine (5% w/w) allowed to obtain the best performance throughout the experimental set. Finally, in vitro biocompatibility was carried out by MTT assay and High Content Analysis for selected dry powder formulations and starting materials. The assays demonstrated the same outcome by confirming the HA biocompatibility and by producing the same rank of toxicity for the surfactants. The general conclusion of the project is that formulation containing HA and stearyl alcohol represents the best performing formulation.

Neue Aspekte zur effektiven bronchialen Applikation inhalativer Medikamente im Kindesalter

Zur bronchialen Deposition von Arzneimitteln stehen im Wesentlichen drei Inhalationssysteme zur Verfügung: (1) Dosier-Aerosole (pressurized Metered Dose Inhaler, pMDI), (2) Trockenpulver-Inhalatoren (Dry Powder Inhaler, DPI) und (3) Druckluftvernebler zur Feuchtinhalation. Der Erfolg einer Inhalationstherapie hängt neben anderen Faktoren (s.u.) wesentlich vom Depositionsverhalten des als Aerosol inhalierten Medikamentes ab. Wie viel wirksame Substanz lagert sich an welchen Stellen der Atemwege ab und welche Dosis erreicht letztlich die kleinen Atemwege? Einflussfaktoren sind hier vor allem die Partikelgröße und die Inhalationstechnik. So verlangen beispielsweise DPI’s einen respiratorischen Spitzenfluss (PIF) von mindestens 30 l/min, wohingegen bei der Verwendung von pMDI’s ein gleich bleibender PIF von 40 bis 90 l/min erwünscht ist. Die für das jeweilige Inhalationssystem optimale Atemtechnik muss also vom Patienten erlernt werden. Mit den eigenen Arbeiten soll das Verständnis inhalativer Vorgänge sowie die bronchiale Deposition von inhalativen Medikamenten bei pädiatrischen Patienten verbessert werden. Aus der Vielzahl der Inhalatoren wählten wir für unsere Versuche fünf Systeme aus, deren unterschied-liche Anforderungen an den Patienten repräsentativ überprüft wurden: (1) DPI mit mittlerem Widerstand: Diskus®, (2) DPI mit hohem Widerstand: Turbohaler®, (3) pMDI: Autohaler®, (4) pMDI für Säuglinge: Budiair® mit verschiedenen Vorsatzkammern (Babyhaler®, AeroChamber® Plus small und medium) und (5) nachfüllbarer DPI mit niedrigem Widerstand: MAGhaler®. Für unsere Studien unverzichtbar war außerdem ein Testsystem, mit dem die Fähigkeit der Patienten überprüft und verbessert werden kann, einen bestimmten Inhalator effektiv zu benutzen, d.h. das gewünschte Atemmanöver durchzuführen und damit eine optimale Medikamenten-Deposition zu erreichen. Erste Untersuchungen ergaben, dass die kommerziell auf dem Markt verfügbaren Testsysteme suboptimal sind, weil sie sich nur auf die Messung des PIF’s konzentrieren und andere für die Deposition wichtige Parameter (Beschleunigung, Inhaltionsdauer etc.) außer Acht lassen. Wir entwickelten daher den Inhalation-Manager, der die Dokumentation des gesamten Atemmanövers ermöglicht. Es handelt sich dabei um ein computerbasiertes Mess- und Kontrollsystem, das unmittelbar nach der Inhalation ein optisches feedback des gesamten Manövers inklusive des generierten Partikelspektrums liefert. Die daraus weiterentwickelte Schulungssoftware ermöglicht die individuelle Schulung verschiedener Inhalationsmanöver auch mit neuen Inhalatoren. Patient und Arzt erhalten eine optische Rückmeldung, die den Erfolg oder Misserfolg der Inhalation erkennen lässt. Erste Schulungen mit dem neuen System von pädiatrischen Patienten mit Asthma bronchiale verliefen positiv: der Anteil der optimalen Inhalationsmanöver und damit auch der Therapieerfolg stiegen an. Allerdings zeigte sich auch, dass verschiedene Systeme nicht gleichzeitig geschult werden sollten. Generelle Schwierigkeiten bereitet die Inhalationstherapie von Kindern bis etwa zum 4. Geburtstag, da diese meist gar kein Inhalationsmanöver erlernen können. Die Medikamente müssen somit durch den Ruheatemfluss ins Bronchialsystem transportiert werden, wobei Dosieraerosole mit Vorsatzkammern (Spacer) oder Vernebler mit Masken zum Einsatz kommen sollten. Bei der Inhalation mit Spacer war bislang unklar, wie viel Prozent der Nominaldosis letztlich in die Lunge gelangen und therapeutisch wirksam werden. Unsere in-vitro Studien mit einem Dosieraerosol und verschiedenen Spacern zeigten, dass nach fünf Atemzügen maximal 20% der Nominaldosis das Gerät bzw. den Spacer verlassen. Nach nur einem Atemzug und bei Verwendung bestimmter Spacer (großes Totraumvolumen) beträgt dieser Wert sogar nur 5%. Dieses Ergebnis belegt, dass man vom Säuglings- bis zum Erwachsenenalter nahezu die gleiche Nominaldosis verabreichen kann, da durch unterschiedliche Inhalationsmanöver und –systeme die wirksame Dosis extrakorporal auf die altersentsprechende Dosis reduziert wird. Ein besonderes Problem ergibt sich schließlich bei der Feuchtinhalation mit Druckluftverneblern. Hier darf die Kompatibilität von unterschiedlichen Inhalationslösungen nicht außer Acht gelassen werden. So gaben in unserer Mukoviszidose-Ambulanz viele Betroffene an, aus Zeitgründen unterschiedliche Inhalationslösungen bei der Feuchtinhalation zu mischen. Physikalisch-chemische Inkompatibilitäten können dann die Wirksamkeit der Therapie beeinträchtigen und auch zu unerwünschten Nebenwirkungen führen. In einer interdisziplinären Arbeitsgruppe mit Chemikern und Pharmazeuten untersuchten wir daher die Mischbarkeit von häufig genutzten Inhalationslösungen (Salbutamol, Ipratropium, Cromoglicinsäure, Budenosid, Tobramycin und Dornase Alpha) und stellten die Ergebnisse (mögliche Inhaltionskombinationen) tabellarisch zusammen.

Konzept eines aktiven Pulverinhalators

In dieser Arbeit wird das Konzept eines aktiven Pulverinhalators entwickelt. Im Gegensatz zu einem passiven Pulverinhalator ist bei solch einem Gerät die Abgabe und Dispergierung der Arzneistoffformulierung nicht von einem Inhalationsmanöver abhängig, welches von Patient zu Patient variiert. Solch ein System würde folglich die Zuverlässigkeit und Effizienz der inhalativen Therapie verbessern. Mögliche Anwendungen für einen aktiven Pulverinhalator wären vor allem Indikationen, die die Abgabe hoher Dosen erfordern, wie z.B. in der Therapie mit Antibiotika.rnIn einem Designprozess, der alle aus Kundenwünschen ermittelten Konstruktionsanforderungen sammelt und verschiedene Lösungsansätze vergleicht, wird ein mit Treibgas betriebener atemzugsausgelöster, Mehrfach-Dosis Pulverinhalator als aussichtsreichstes Konzept ermittelt. Dieses Konzept wird in Form von eigens konstruierten Labor-Test-Rigs entwickelt und vor allem hinsichtlich Höhe der Dosierung, Dosiergenauigkeit, und Flussratenabhängigkeit evaluiert. In der Spitze können über 16 mg lungengängiger Dosis erreicht werden, bei im Vergleich zu dem eingesetzten passiven Inhalator mindestens nur halb so großer Streuung. Bei niedrigen Flussraten können immer noch bis zu 80 % der erzielten inhalierbaren Dosis von hohen Flussraten erreicht werden und damit die Ergebnisse des passiven Inhalators deutlich übertreffen.rnTeil der Aufgabe war es, dieses treibgasbetriebene Labor-Test-Rig so zu entwickeln, dass es implementierbar in einen atemzugsausgelösten Mehrfachdosis-Pulverinhalator ist. Dieser treibgasbetriebene, atemzugsausgelöste Mehrfachdosis-Pulverinhalator würde die Kundenwünsche und Konstruktionsanforderungen in sehr hohen Maße erfüllen, so dass hier die Möglichkeit besteht einen Inhalator mit sehr hohem Grad an Patienten-Compliance zu verwirklichen. Durch die Verwendung und Neukombination bereits etablierter Technologien und einen akzeptablen Stückkostenpreis besteht die Möglichkeit den Inhalator tatsächlich zu realisieren und zu vermarkten.

The use of sodium carboxymethylcellulose in the preparation of spray-dried proteins for pulmonary drug delivery

The use of sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) as a spray-drying excipient in the preparation of inhalable formulations of proteins was investigated, using alkaline phosphatase as a model functional protein. Two spray-dried powders were investigated: a control powder comprising 100% (w/w) alkaline phosphatase and a test powder comprising 67% (w/w) NaCMC and 33% (w/w) alkaline phosphatase. Following physicochemical characterisation, the powders were prepared as both dry powder inhaler (DPI) and pressurised metered dose inhaler (pMDI) formulations. The aerosolisation performance of the formulations was assessed using a Multi-Stage Liquid Impinger, both immediately after preparation and over a 16-week storage period. Formulating the control powder as a DPI resulted in a poor fine particle fraction (FPF: 10%), whereas the FPF of the NaCMC-modified DPI formulation was significantly greater (47%). When the powders were formulated as pMDI systems, the control and NaCMC-modified powders demonstrated FPFs of 52% and 55%, respectively. Following storage, reduced FPF was observed for all formulations except the NaCMC-modified pMDI system; the performance of this formulation following storage was statistically equivalent to that immediately following preparation. Co-spray-drying proteins and peptides with NaCMC may therefore offer an alternative method for the preparation of stable and respirable pMDI formulations for pulmonary delivery. © 2010 Elsevier B.V.

A randomized, comparative study of formoterol and terbutaline dry powder inhalers in the treatment of mild to moderate asthma exacerbations in the pediatric acute care setting

Background: Formoterol is a fast-acting, long-acting beta-agonist. Its on-demand use by outpatients has been beneficial in controlling asthma. Objective: To evaluate the efficacy of formoterol as rescue medication for pediatric asthma exacerbation. Methods: A randomized, double-blind study was conducted on parallel groups involving 79 pediatric patients (mean [SD] age, 9.92 [2.5] years) with mild to moderate asthma exacerbations. They were treated with up to 3 doses of formoterol aerolizer, 12 mu g, or terbutaline Turbuhaler, 0.5 mg (dry powder inhalers). Respiratory rate, clinical score, pulse oximetry, and spirometry were analyzed at baseline and 15 minutes after administration of each bronchodilator dose. All the patients received oral prednisolone, 1 mg/kg, at study entry, followed by a single daily dose for 4 days. Forty-one patients were treated with formoterol and 38 with terbutaline. The groups were comparable in age and in severity of asthma exacerbation. Results: Both treatments resulted in similar clinical and functional improvement; 37 patients (47%) required 1 bronchodilator dose. Increases of 19.5% and 1.5.3% occurred in forced expiratory volume in 1 second in the formoterol and terbutaline groups, respectively. Therapeutic failures occurred in 2 patients. No adverse effects were observed. At 1-week follow-up, patients were stable, with pulmonary function close to normal. Conclusion: Formoterol therapy was at least as effective as terbutaline therapy in children and adolescents with mild and moderate asthma exacerbations. Ann Allergy Asthma Immunol. 2009; 103:248-253.

Saturated salt solutions for humidity control and the survival of dry powder and oil formulations of Beauveria bassiana conidia

Oil-based formulated conidia sprayed on steel plates and conidia powder (control) of Beauveria bassiana isolate IMI 386243 were stored at temperatures from 10 to 40 degrees C in desiccators over saturated salt solutions providing relative humidities from 32 to 88%, or in hermetic storage at 40 degrees C, and moisture contents in equilibrium with 33 or 77% relative humidity. The negative semi-logarithmic relation (P < 0.005) between conidia longevity (at 40 degrees C) and equilibrium relative humidity did not differ (P > 0.25) between formulated conidia and conidia powder. Despite this, certain saturated salts provided consistently greater longevity (NaCl) and others consistently shorter longevity (KCl) for formulated conidia compared to conidia powder. These results, analysis of previous data, and comparison with hermetic storage, indicate that storage of conidia over saturated salt solutions provides inconsistent responses to environment and so may be problematic for bio-pesticide research. In hermetic storage, oil formulation was not deleterious to longevity and in the more moist environment enhanced survival periods. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

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.

Mannitol dry powder challenge in comparison with exercise testing in children

Rationale Mannitol dry powder (MDP) challenge is an indirect bronchial provocation test, which is well studied in adults but not established for children. Objective We compared feasibility, validity, and clinical significance of MDP challenge with exercise testing in children in a clinical setting. Methods Children aged 6–16 years, referred to two respiratory outpatient clinics for possible asthma diagnosis, underwent standardized exercise testing followed within a week by an MDP challenge (Aridol™, Pharmaxis, Australia). Agreement between the two challenge tests using Cohen's kappa and receiving operating characteristic (ROC) curves was compared. Results One hundred eleven children performed both challenge tests. Twelve children were excluded due to exhaustion or insufficient cooperation (11 at the exercise test, 1 at the MDP challenge), leaving 99 children (mean ± SD age 11.5 ± 2.7 years) for analysis. MDP tests were well accepted, with minor side effects and a shorter duration than exercise tests. The MDP challenge was positive in 29 children (29%), the exercise test in 21 (21%). Both tests were concordant in 83 children (84%), with moderate agreement (κ = 0.58, 95% CI 0.39–0.76). Positive and negative predictive values of the MDP challenge for exercise-induced bronchoconstriction were 68% and 89%. The overall ability of MDP challenge to separate children with or without positive exercise tests was good (area under the ROC curve 0.83). Conclusions MDP challenge test is feasible in children and is a suitable alternative for bronchial challenge testing in childhood. Pediatr. Pulmonol. 2011; 46:842–848. © 2011 Wiley-Liss, Inc.

A novel cell compatible impingement system to study in vitro drug absorption from dry powder aerosol formulations

A modified Astra type multistage liquid impinger (MSLI) with integrated bronchial cell monolayers was used to study deposition and subsequent drug absorption on in vitro models of the human airway epithelial barrier. Inverted cell culture of Calu-3 cells on the bottom side of cell culture filter inserts was integrated into a compendial MSLI. Upside down cultivation did not impair the barrier function, morphology and viability of Calu-3 cells. Size selective deposition with subsequent absorption was studied for three different commercially available dry powder formulations of salbutamol sulphate and budesonide. After deposition without size separation the absorption rates from the aerosol formulations differed but correlated with the size of the carrier lactose particles. However, after deposition in the MSLI, simulating relevant impaction and causing the separation of small drug crystals from the carrier lactose, the absorption rates of the three formulations were identical, confirming the bioequivalence of the three formulations.

Effect of mannitol dry powder challenge on exhaled nitric oxide in children

BACKGROUND Fractional exhaled nitric oxide (FENO), a non-invasive marker of eosinophilic airway inflammation, is increasingly used for diagnostic and therapeutic decisions in adult and paediatric asthma. Standardized guidelines for the measurement of FENO recommend performing FENO measurements before rather than after bronchial provocation tests. OBJECTIVE To investigate whether FENO levels decrease after a Mannitol dry powder (MDP) challenge in a clinical setting, and whether the extent of the decrease is influenced by number of MDP manoeuvres, baseline FENO, atopy and doctor diagnosed asthma. METHODS Children aged 6-16 years, referred for possible reactive airway disease to a respiratory outpatient clinic, performed an MDP challenge (Aridol®, Pharmaxis, Australia). FENO was measured in doublets immediately before and after the challenge test using the portable NIOX MINO® device (Aerocrine, Stockholm, Sweden). We analysed the data using Kruskal-Wallis rank tests, Wilcoxon signed rank tests and multivariable linear regressions. RESULTS One hundred and seven children completed both tests (mean±SD age 11.5±2.8 years). Overall, median (interquartile range) FENO decreased slightly by -2.5 ppb (-7.0, -0.5), from 18.5 ppb (10.5, 45.5) before the MDP challenge to 16.5 ppb thereafter (8.5, 40.5; p<0.001). In all participants, the change in FENO was smaller than one standard deviation of the baseline mean. The % fall in FENO was smaller in children with less MDP manoeuvres (e.g. higher bronchial responsiveness; p = 0.08) but was not influenced by levels of baseline FENO (p = 0.68), atopy (p = 0.84) or doctor diagnosed asthma (p = 0.93). CONCLUSION MDP challenge test influences FENO values but differences are small and clinically barely relevant.