Eu3+ as a spectroscopic probe in phosphors based on spherical fine particle gadolinium compounds

This work reports on the luminescence spectroscopy sensitivity in the determination of the phase purity in gadolinium compounds using Eu3+ as a probe. Cubic Gd2O3 and hexagonal Gd2O2S doped with Eu3+ spherical fine particles were obtained from doped gadolinium basic carbonates with morphological control and were also characterized by IR and XRD. Doped samples present Eu3+ characteristic transitions, with specific energy positions related to each phase. Emission and excitation spectra patterns were established for oxide and oxysulfide compounds, then oxysulfate and oxide impurities generated during oxysulfide preparation were monitored. From emission spectra some experimental intensity parameters were also calculated. All spectroscopic results reflect the presence or not of impurities in all compounds. (C) 2001 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Effectiveness of initiating extrafine-particle versus fine-particle inhaled corticosteroids as asthma therapy in the Netherlands

Acknowledgements Gokul Gopalan (a Senior Global Medical Director [Respiratory], at Teva Pharmaceuticals, Frazer, PA, US, at the time of this study), assisted with study design. Funding Funds to acquire the dataset from the Pharmo Institute for Drug Outcomes Research (Utrecht, the Netherlands) were provided by RiRL. The study received institutional support from Teva Pharmaceuticals Europe B.V. Gokul Gopalan, a Senior Global Medical Director (Respiratory), at Teva Pharmaceuticals, Frazer, PA, US, at the time of this study, assisted with study design, but neither Teva Pharmaceuticals Europe B.V. nor Teva Pharmaceuticals, Frazer, PA, US, contributed, either in part or in whole, to the collection, analysis, or interpretation of study data, manuscript writing, or the decision to submit the manuscript for publication. Erratum The original version of this article unfortunately contained errors that have since been corrected. The word “pharmo” has been fully capitalised to “PHARMO” throughout the article. The reference to Table 2 in the first and second sentence under the Outcomes heading has been replaced with Fig. 3. Under the Abbreviations heading ‘extrafine-particle’ was repeated, this has been corrected to ‘EF-HFA-BDP [Qvar®]: extrafine-particle hydrofluoroalkane beclomethasone dipropionate’. The competing interests of Nicolas Roche and Theresa Guibert have been amended. Academic affiliations for Dirkje S. Postma (2), Richard J. Martin (3), Ron M.C. Herrings (4), Jetty Overbeek (4), and Nicolas Roche (7) have been corrected. Figure 3 in the online and pdf version did not match, this been amended

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.

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.

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.

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.

Dry powder inhalation of macromolecules using novel PEG-co-polyester microparticle carriers

This study investigated optimizing the formulation parameters for encapsulation of a model mucinolytic enzyme, a-chymotrypsin (a-CH), within a novel polymer; poly(ethylene glycol)-co-poly(glycerol adipate-co-?-pentadecalactone), PEG-co-(PGA-co-PDL) which were then applied to the formulation of DNase I. a-CH or DNase I loaded microparticles were prepared via spray drying from double emulsion (w(1)/o/w(2)) utilizing chloroform (CHF) as the organic solvent, l-leucine as a dispersibility enhancer and an internal aqueous phase (w(1)) containing PEG4500 or Pluronic(®) F-68 (PLF68). a-CH released from microparticles was investigated for bioactivity using the azocasein assay and the mucinolytic activity was assessed utilizing the degradation of mucin suspension assay. The chemical structure of PEG-co-(PGA-co-PDL) was characterized by (1)H NMR and FT-IR with both analyses confirming PEG incorporated into the polymer backbone, and any unreacted units removed. Optimum formulation a-CH-CHF/PLF68, 1% produced the highest bioactivity, enzyme encapsulation (20.08±3.91%), loading (22.31±4.34µg/mg), FPF (fine particle fraction) (37.63±0.97%); FPD (fine particle dose) (179.88±9.43µg), MMAD (mass median aerodynamic diameter) (2.95±1.61µm), and the mucinolytic activity was equal to the native non-encapsulated enzyme up to 5h. DNase I-CHF/PLF68, 1% resulted in enzyme encapsulation (17.44±3.11%), loading (19.31±3.27µg/mg) and activity (81.9±2.7%). The results indicate PEG-co-(PGA-co-PDL) can be considered as a potential biodegradable polymer carrier for dry powder inhalation of macromolecules for treatment of local pulmonary diseases.

Poly(glycerol adipate-co-ω-pentadecalactone) spray-dried microparticles as sustained release carriers for pulmonary delivery

Purpose: The aim of this work was to optimize biodegradable polyester poly(glycerol adipate-co-ω-pentadecalactone), PGA-co-PDL, microparticles as sustained release (SR) carriers for pulmonary drug delivery. Methods: Microparticles were produced by spray drying directly from double emulsion with and without dispersibility enhancers (L-arginine and L-leucine) (0.5-1.5%w/w) using sodium fluorescein (SF) as a model hydrophilic drug. Results: Spray-dried microparticles without dispersibility enhancers exhibited aggregated powders leading to low fine particle fraction (%FPF) (28.79±3.24), fine particle dose (FPD) (14.42±1.57 μg), with a mass median aerodynamic diameter (MMAD) 2.86±0.24 μm. However, L-leucine was significantly superior in enhancing the aerosolization performance ( L-arginine:%FPF 27.61±4.49-26.57±1.85; FPD 12.40±0.99-19.54±0.16 μg and MMAD 2.18±0.35-2. 98±0.25 μm, L-leucine:%FPF 36.90±3.6-43.38±5. 6; FPD 18.66±2.90-21.58±2.46 μg and MMAD 2.55±0.03-3. 68±0.12 μm). Incorporating L-leucine (1.5%w/w) reduced the burst release (24.04±3.87%) of SF compared to unmodified formulations (41.87±2.46%), with both undergoing a square root of time (Higuchi's pattern) dependent release. Comparing the toxicity profiles of PGA-co-PDL with L-leucine (1.5%w/w) (5 mg/ml) and poly(lactide-co-glycolide), (5 mg/ml) spray-dried microparticles in human bronchial epithelial 16HBE14o-cell lines, resulted in cell viability of 85.57±5.44 and 60.66±6.75%, respectively, after 72 h treatment. Conclusion:The above data suggest that PGA-co-PDL may be a useful polymer for preparing SR microparticle carriers, together with dispersibility enhancers, for pulmonary delivery. © Springer Science+Business Media, LLC 2011.

Particles induce apical plasma membrane enlargement in epithelial lung cell line depending on particle surface area dose

Background Airborne particles entering the respiratory tract may interact with the apical plasma membrane (APM) of epithelial cells and enter them. Differences in the entering mechanisms of fine (between 0.1 μm and 2.5 μm) and ultrafine ( ≤ 0.1 μm) particles may be associated with different effects on the APM. Therefore, we studied particle-induced changes in APM surface area in relation to applied and intracellular particle size, surface and number. Methods Human pulmonary epithelial cells (A549 cell line) were incubated with various concentrations of different sized fluorescent polystyrene spheres without surface charge (∅ fine – 1.062 μm, ultrafine – 0.041 μm) by submersed exposure for 24 h. APM surface area of A549 cells was estimated by design-based stereology and transmission electron microscopy. Intracellular particles were visualized and quantified by confocal laser scanning microscopy. Results Particle exposure induced an increase in APM surface area compared to negative control (p < 0.01) at the same surface area concentration of fine and ultrafine particles a finding not observed at low particle concentrations. Ultrafine particle entering was less pronounced than fine particle entering into epithelial cells, however, at the same particle surface area dose, the number of intracellular ultrafine particles was higher than that of fine particles. The number of intracellular particles showed a stronger increase for fine than for ultrafine particles at rising particle concentrations. Conclusion This study demonstrates a particle-induced enlargement of the APM surface area of a pulmonary epithelial cell line, depending on particle surface area dose. Particle uptake by epithelial cells does not seem to be responsible for this effect. We propose that direct interactions between particle surface area and cell membrane cause the enlargement of the APM.

Calcium levels and limestone particle size in the diet of commercial layers at the end of the first production cycle

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Corn texture and particle size in broiler diets

The objective of this study was to evaluate the effect of corn texture and the particle size on broiler performance, carcass yield, nutrient digestibility, and digestive organ morphometrics. In Experiment I, 720 male Cobb chicks were distributed in a completely randomized experimental design with a 2 x 3 factorial arrangement, consisting two corn textures (dented and hard) and three corn particle sizes, was applied, with four replicates of 30 birds each. Corn particle size was classified according to geometric mean diameter (GMD) as fine - 0.46 mm; medium - 0.73 mm, and coarse - 0.87 mm. In Experiment II, 120 broiler chicks were used to evaluate corn digestibility during the periods of 16 to 22 days and 35 to 41 days of age, using the method of total excreta collection. In Experiment I, corn particle size influenced body weight, average weight gain, feed intake and feed conversion ratio of 21-day-old birds. Corn texture and particle size did not affect the performance of 42-day-old broilers or carcass traits. In Experiment II, there was no influence of corn texture and particle size on digestive organ weights. Dented corn increased nitrogen excretion in the first trial, and hard corn improved dry matter digestibility in the second metabolic trial. Corn with fine particle size promotes better performance of broilers at 21 days of age. Hard corn results in higher dry matter digestibility and lower nitrogen excretion, and consequently higher production factor in 42-day-old broilers.