Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Многомерный анализ эффектов респираторных профилей астматического пациента на in vitro производительность многодозы водохранилища и капсульного сухих порошковых ингаляторов

Multivariate Analysis of Effects of Asthmatic Patient Respiratory Profiles on the In Vitro Performance of a Reservoir Multidose and a Capsule-Based Dry Powder Inhaler
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744254/

Целью этой работы было оценить влияние двух различных ингаляторов сухого порошка, порта индукции NGI и горловины Альберты и фактических инспираторных профилей астматических пациентов на ингаляционные характеристики in vitro.

Два рассматриваемых устройства были резервуаром многодозного и ингалятором на основе капсул. Препарат, используемый для тестирования ингаляторов, представляет собой комбинацию фумарата формотерола и беклометазона дипропионата. Симулятор дыхания использовался для имитации ингаляционных моделей, ранее определенных in vivo. Был принят многомерный подход для оценки значимости эффекта исследуемых переменных в исследуемой области.

Симулятор дыхания был полезным инструментом для имитации in vitro инфильтрационных профилей астматических пациентов in vivo. Тип горла, связанного с ударным элементом, не влиял на аэродинамическое распределение исследуемого состава. Однако тип ингаляторов и инспираторных профилей влиял на вдыхаемую дозу лекарств.

Многомерный статистический подход показал, что многодозовый ингалятор, эффективно выделяющийся с высокой массой мелких частиц независимо от принятых инфильтрационных профилей. Иными словами, ингалятор с одной дозой для капсул показал значительное уменьшение массы мелких частиц обоих препаратов, когда устройство активировалось с использованием минимального объема вдоха (592 мл).

Дыхательные ингаляторы с сухим порошком (ДОИ) и дозированные ингаляторы с дозатором являются наиболее часто используемыми системами для доставки препаратов местного действия в легкие. ДОИ становятся все более популярными, потому что им не нужна координация между выпуском дозы и манером ингаляции пациента, они не содержат пропеллента, а сухие порошки обычно более стабильны, чем жидкие составы (1-3). С момента их внедрения на рынок было разработано множество различных устройств для получения систем с: i) производительностью, в значительной степени не зависящей от расхода воздуха через устройство; ii) хорошие свойства деагрегации при достижимой скорости дыхания пациента; iii) надежная и последовательная доза (4-6).

Несмотря на улучшения, внесенные в последние десятилетия, количество лекарственного средства, вводимого несколькими ДОИ, все еще зависит от профиля ингаляции пациента. В Европейском руководстве по качеству фармацевтических продуктов для ингаляции четко указано, что для оценки правильной эффективности DPI необходимо определить как однородность дозируемой дозы, так и вдыхаемую массу (частицы менее 5 мкм) в диапазоне доступных скоростей вдоха пациентами, для которых препарат может быть назначен, и что этот диапазон должен быть оправдан в отношении клинических испытаний (7). Для решения этой проблемы предлагается рассмотреть, по крайней мере, три потока инспираторов (например, десятый, пятидесятый и девяностый процентиль инспираторных профилей популяции пациентов) (8).

В связи с этим недавно были опубликованы профили ингаляции от пациентов с астмой через устройство NEXThaler, определенные с помощью проверенного оборудования для акустического мониторинга (Sensohaler® Sagentia Inc., Кембридж, Великобритания) (9). В этом исследовании были рассчитаны значения когорты 10, 50 и 90 процентилей в каждом временном интервале (0,01 с) и генерировались соответствующие кривые потока. Также были созданы два отдельных профиля с наименьшим и самым высоким пиковым показателем инспираторного потока (ПИФ) (10).

С другой стороны, профиль потока, используемый при оценке аэродинамических размеров в соответствии с Европейской фармакопеей или USP, основан на способности оборудования мгновенно получать заданный поток, зависящий от сопротивления ингалятора, а затем его удерживать постоянный на время, необходимое для вдыхания объема до 4 л. Этот метод, хотя и очень полезен для QC-характеристики DPI, явно не отражает того, что происходит in vivo.

Попытка получить in vitro результаты, более представительные в условиях in vivo, привела к недавнему развитию тренажеров дыхания для тестирования перорально вдыхаемых и носовых лекарственных препаратов. Один из таких симуляторов дыхания, а именно насос, оснащенный микропроцессорным прибором, способным генерировать инспираторные профили, аналогичные профилям пациентов с максимальным вдохновенным объемом 5 л, доступен на рынке (8) и был выбран для экспериментального плана настоящего Работа.

Кроме того, оценка массы сверхтонких частиц (<2 мкм) была предложена в качестве инструмента для лучшей корреляции in vitro in vivo (11,12).

Другим аспектом стандартного анализа аэродинамических размеров, который недавно был глубоко исследован, является геометрия общего индукционного порта Ph. Eur./USP (IP), используемого для подключения ингаляторов к каскадным импакторам (13). Недавно были предложены идеализированные соединители Alberta (AT), разработанные на основе анатомических данных типичной популяции пациентов (14-16) с целью обеспечения более реалистичного представления горла человека в аэродинамической оценке in vitro. Все эксперименты настоящей работы проводились как с IP, так и с АТ для оценки влияния этих двух разных типов соединений на эффективность аэродинамических препаратов.

Наконец, ингаляционное устройство играет важную роль в доставке и создании аэрозольных облаков, содержащих частицы, способные проникать в дыхательные пути. Существует множество различных типов сухих порошковых ингаляторов, которые могут быть дифференцированы на основе того, как они хранят препарат, то есть: многодозовые резервуары, которые могут измерять дозу, когда устройство приводится в действие, или управляемые капсулой, где единичные дозы — измеренный в твердых капсулах. (5,6,17).

В руководстве ICH Q8 «Фармацевтическая разработка» рекомендуется использовать систематические методы, основанные на анализе и управлении рисками, для определения переменных, которые могут влиять на критические атрибуты качества нового лекарственного средства (18). Поэтому для разработки нового лекарственного средства необходим подход, основанный на использовании экспериментальных конструкций и методов для идентификации, оценки и управления рисками. Экспериментальная конструкция используется для оценки влияния переменных и их взаимодействий на конкретные результаты. Это позволяет планировать эксперименты, чтобы получить максимальную информацию с минимальным количеством экспериментов.

Гипотеза, лежащая в основе настоящей работы, заключалась в возможной взаимосвязи между указанным выше фактором, влияющим на аэродинамическое поведение in vitro ингаляционного порошка при аэрозолизации с помощью двух разных устройств.

Целью этой работы было оценить с помощью многомерного подхода влияние двух различных ингаляторов сухого порошка, общего отверстия индукции и горловины Альберты и фактических инспираторных профилей астматических пациентов (с помощью симулятора дыхания) на in-vitro ингаляции. Двумя рассматриваемыми устройствами считались многодозовый ингалятор и ингалятор с одной дозой, имеющий аналогичное сопротивление. Препарат, используемый для тестирования ингаляторов, представляет собой комбинацию молекулы β2-агониста (формотеролфумарат, FF) и местного противовоспалительного агента (беклометазона дипропионат, BDP).

В исследовании использовали комбинированную композицию сухого порошка, содержащую фумарат формотерола (FF) и беклометазондипропионат (BDP), смешанный с моногидратом альфа-лактозы в качестве носителя (212-255 мкм). Соотношение компонентов было таким, что для дозы 10 мг порошка было получено 6 мкг FF и 100 мкг BDP. Использованные образцы брали из стандартных партий продукции (Chiesi Farmaceutici S.p.A., Parma, Italy). Препарат либо вводили в многодозовое устройство (NEXThaler®, Chiesi Farmaceutici S.p.A., Parma, Italy), либо использовали для заполнения капсул предварительно отмеренного ингалятора (RS01, Plastiape, Lecco, Italy). Испытанные устройства имели одинаковое внутреннее сопротивление в диапазоне от 0,033 до 0,036 √ кПа / (L min-1). Каждая капсула (размер 3, гипромеллоза, Капсугель, Кольмар, Франция) была заполнена вручную 10 мг сухих порошковых ингаляций, и каждый NEXThaler®, высвобождающий 10 мг / дозу, был заполнен 1,5 г сухого порошка для ингаляции.

FF, поставляемый Industriale Chimica Srl (Варезе, Италия) и BDP, поставляемый Farmabios S.p.a. (Павия, Италия), использовали для подготовки стандартов для аналитического количественного определения с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Все используемые растворители были марки ВЭЖХ (Sigma Aldrich, Poole, UK). Ультрачистая вода была получена обратным осмосом (MilliQ, Millipore, Molsheim, France).

Все образцы определяли количественно с помощью ВЭЖХ, как описано ранее (12, 19). Вкратце, система ВЭЖХ (Waters Alliance-Waters Corporation, MA, США) была оснащена четвертичным насосом, автоматическим сэмплером, дегазатором и ультрафиолетовым излучением с переменной длиной волны. Анализ проводили с использованием в качестве стационарной фазы колонны Atlantis C-18, 3 мкм, 150 × 3,9 мм (Waters Corporation, MA, USA), применяя следующие условия: скорость потока 1,0 мл / мин, объем инжекции 50 мкл и температуру колонки 40 ° С. Длина волны была установлена ​​равной 223 нм от 0 до 6,5 мин для обнаружения FF и сдвинута до 238 нм от 6,5 до 12 мин для выявления BDP. Мобильная фаза была получена путем смешивания фосфатного буфера NaH2PO4 0,02 М, доведенного до рН 3,0 и ацетонитрила в соотношении 75:25, и программу градиента устанавливали для разделения и количественного определения FF и BDP соответственно.

Аэродинамическую оценку высушенных порошков проводили с использованием Impactor следующего поколения (NGI) (Copley Scientific, Ноттингем, Великобритания). NGI делит частицы, выгруженные из ингалятора, на фракцию с разными размерами частиц. Масса тонкой частицы состоит из частиц с аэродинамическим диаметром менее 5 мкм, в то время как частицы с аэродинамическим диаметром менее 1 мкм были рассмотрены в этой работе, представляющей сверхтонкую массу частиц (EFPM). Фракцию тонкой частицы и фракцию экстра-тонкой частицы рассчитывают в процентах от Доза доза от значений FPM и EFPM соответственно.

Количество 10 мг порошка, точно взвешенного, вводили вручную в капсулу размером 3 HPMC. Затем капсулу вставляли в камеру держателя устройства DPI и пробивали перед оценкой эффективности. NEXThaler® заполняли 1,5 г сухого порошка в камере резервуара. Три капсулы и три снимка для NEXThaler® были выписаны для каждой оценки NGI. Пластины ударного элемента были покрыты раствором этанола, содержащим 2% мас. / Об. Tween 20 для предотвращения отскока частиц. Препарат, осажденный внутри импактора, собирали смесью воды: метанол (40:60) и образцы, анализируемые с помощью ВЭЖХ. Эксперименты NGI проводили в трех повторностях.

Испытания NGI проводились с использованием специфических инспираторных профилей, сгенерированных с помощью симулятора дыхания, а также со стандартной процедурой, требуемой USP 38 и Ph. Eur. 8. В последнем случае устройство было подключено к NGI и передано воздушным потоком со скоростью 60 л / мин, способное генерировать перепад давления 4 кПа через устройство и активировалось в течение 4 с, чтобы пропускать 4 л воздуха, проходящего через система.

Затем аэродинамическое распределение частиц по размерам FF и BDP тестировалось с использованием симулятора дыхания (BRS 3000, Copley Scientific, Nottingham, UK), способного генерировать специфические профили ингаляции с использованием двух насосов, которые обеспечивают конкретный образец дыхания устройству при сохранении постоянный поток в ударном элементе. Симулятор был установлен для того, чтобы имитировать ингаляционные образцы, ранее определенные в клиническом исследовании, где 41 пациенту с астмой просили дважды вдохнуть через NEXThaler® (10). В исследование было включено 40 пациентов. 24 из них (60%) были женщинами, а 16 (40%) были мужчинами. Все, кроме одного пациента (2,5%), были кавказцами. Пациенты были в среднем 43 года (18-77 лет). Их средний вес тела составлял 71,1 кг, а средний индекс массы тела составлял 25,3 кг / м2. Было отобрано пять инспираторных профилей, которые должны быть воспроизведены in vitro, а именно те, которые соответствуют 10-му процентилю, 50-му процентилю и 90-му процентилю Пикового всасывающего потока (ПИФ), полученному в популяции исследования, а также профилю с максимальным PIF (профиль MAX ) и тот, у которого минимальный PIF (профиль MIN) (рис.1). 1 Вдохновенные профили, полученные от пациентов с астмой, вдыхающих два раза через NEXThaler®. Проиллюстрированы профили, соответствующие 10-му, 50-му и 90-му процентилю Пикового вдохнительного потока (PIF), а также профиль с максимальным профилем PIF (MAX) и один с минимальным профилем PIF (MIN).

В этом исследовании были использованы дизайн экспериментального подхода и многовариантная оценка данных с помощью анализа основных компонентов для оценки значимости исследуемых переменных в исследуемой области. Исследуемые переменные и их исследованные уровни: Inspiratory profile, на шести уровнях, а именно эталонные условия согласно Ph. Eur., Профиль MIN, профиль 10, 50, 90-й процентиль и MAX. Каждый профиль был связан с соответствующей ингаляционной ингаляцией, продолжительностью вдоха и объемом вдоха;

Тип горла, на двух уровнях, а именно IP и «горло Альберты»;

Тип ингалятора на двух уровнях, а именно капсульный ингалятор и многодозовый ингалятор.

Для изучения всего домена, идентифицированного тремя переменными и их уровнями, потребовалось 24 набора экспериментов (6 × 2 × 2) (таблица I). Каждый эксперимент проводили в трех повторах, получая экспериментальную матрицу из 72 экспериментов (табл. II). 72 эксперимента проводились в соответствии с рандомизированным порядком, чтобы избежать систематических ошибок, которые могли бы изменить результаты. Табличная схема схемы эксперимента, состоящая из трех переменных: тип ингалятора, тип горла и проницательный профиль, (IP = порт индукции)

Экспериментальный план 24 различных экспериментов, выполненных в тройном (IP = порт индукции)

Проектное пространство было сконструировано и проанализировано с использованием программного обеспечения JMP®, версия 9.0.2 (SAS, Cary, NC, США). Результаты были также разработаны с использованием программ, написанных для среды Matlab (MathWorks, Natick, MA, USA).

Собранные ответы экспериментального проекта были 24 различными Критическими Атрибутами качества (CQAs). Было проанализировано 12 CQA как для фумарата формотерола, так и для беклометазона дипропионата (таблица III). Табличный IIIList критических атрибутов качества (CQA) для фумарата формотерола и бромметазона дипропионата

Массовая доля частиц, экстрацевая масса частиц, фракция мелкодисперсных частиц, фракция сверхтонкой частицы и масс-медианный аэродинамический диаметр были измерены или рассчитаны согласно Ph. Eur. 8-е изд. технические характеристики. Отложение горла состояло из количества активных ингредиентов, извлеченных в горле (IP или горло Альберты). Массы частиц в отдельных диапазонах размеров характеризовались разным размером частиц и рассчитаны программным обеспечением CITDAS Copley Scientific.

Были отобраны двадцать четыре критических атрибута качества (CQAs) готовой рецептуры.

Масса мелких частиц представляет собой количество частиц лекарственного средства размером менее 5 мкм, осажденных в импакторе. Это наиболее важный атрибут, который следует учитывать, и это указывает на способность респирабельной продукции. Дозируемая доза является еще одним важным атрибутом критического качества, который следует учитывать, поскольку он связан с дозой препарата, выходящей из устройства при вдыхании. Ph. Eur. что более 75% загруженной дозы должны покинуть устройство при аэрозолизации в сложных условиях (20). Размер порошка, выраженный как объемный диаметр частиц, отражает способность порошковой продукции обеспечивать распределение частиц по размерам на уровне микрона, чтобы получить благоприятный аэродинамический диаметр. Фактически, объемный диаметр является наиболее актуальным параметром, определяющим аэродинамический размер частиц, который является критическим сферическим эквивалентным диаметром, относящимся к ингаляционной рецептуре.

Результаты оценивались с помощью многомерного анализа. Анализ основных компонентов (PCA) позволяет извлечь информацию, содержащуюся в данных, показывающую корреляции между экспериментальными переменными, возможными тенденциями и потенциальными выбросами. PCA характеризуется двумя основными выходами: загрузочным участком и участком оценки.

График загрузки (рис.2) представляет собой проекцию исходных переменных в размерности подпространства. Коэффициенты (нагрузки) линейной комбинации соответствуют каждому главному компоненту. 2Загрузка, представляющая PC1 и PC2, собирая соответственно 60,2% и 13,5% от дисперсии.

Нагрузки определяют ориентацию плоскости ПК относительно исходных переменных. Они объясняют, как переменные линейно объединяются, чтобы сформировать баллы. Нагрузки разгадывают величину (большую или малую) и способ (положительная или отрицательная корреляция), в которой переменные вносят вклад в оценки.

Оценки — это координаты линейных комбинаций, поэтому график оценки позволяет визуализировать положение каждого наблюдения в подпространстве основных компонентов. На графике загрузки на фиг.2 ось x, представляющая PC1, собирает большую часть дисперсии (60,2%) по сравнению с PC2 (13,5%) по оси y. Поскольку PC1 собирает в 4 раза больше дисперсии, чем PC2, равное расстояние на PC1 в 4 раза более важно, чем на PC2.

PC1 объясняет результаты, связанные с распределением аэродинамических частиц (для точек FF 1-10, для BDP 13-22), в то время как PC2 объясняет переменные горловое осаждение (11 для FF и 23 для BDP) и Дозированная доза (12 для FF и 24 для BDP). Эти четыре переменные (11, 23, 12 и 24) взаимосвязаны между собой, то есть высокое значение доставляемой дозы привело к высокому осаждению на поверхности горла из-за того, что последовательное количество порошка высвободилось. Все результаты FF связаны с BDP. Например, положение FF MMAD (5) очень близко к позиции BDP (17). Это означает, что два активных ингредиента имеют эквивалентное поведение и могут быть потенциально со-депонированы в дыхательных путях пациентов. Среди собранных ответов восемнадцать из них: FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4- 5 мкм (1-4 и 6-10 для FF, 13-16 и 18-22 для BDP) сильно связаны друг с другом и расположены в положительных значениях PC1 и поэтому обратно связаны с результатами MMAD FF и BDP (5 и 17), которые находятся на отрицательных значениях на одной и той же компоненте. Из этого результата следует, что если первая группа значений возрастает, MMAD уменьшается.

График оценки на фиг.3 подчеркивает влияние пяти профилей вдоха, а также справочного профиля Фармакопеи. На PC1 объясняются два семейства данных: первое, при низких значениях на PC1, которое собирает эксперименты, выполненные с профилем MIN, 10-м процентилем и 50 процентилем (эти эксперименты имеют высокие значения MMAD и низкие значения FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4-5 мкм) и второе семейство с высокими значениями на PC1, который собирает эксперименты, выполненные с профилями 90-го процентиля, профиля MAX и эталонного состояния (эти эксперименты имеют низкие значения MMAD и высокие значения: FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4-5 мкм). Эти данные свидетельствуют, что независимо от типа горла или ингаляционного устройства, в пробирке эффективность ингаляции 90-го процентиля и профиль MAX эквивалентна, описанных в Сравнительном состоянии, в то время как профиль МИН, 10-го процентиль и 50-й процентиль показали СМАД выше эталонного состояния в то время как МПФ, EFPM, ФТЧ, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4-5 мкм, были ниже, чем у эталонного состояния .Инжир. 3Scores plot: влияние профилей вдоха и объема вдоха на аэродинамические характеристики.

Каждый вдохе профиль, а также опорное условие может быть описана пике вдоха, продолжительности и объема вдоха, при этом графике множество рис. 3 можно также использовать, чтобы выделить эффект этой последней переменной, которая может быть вычислена как площадь под кривой профилей вдоха, представленная на рисунке 1.

В целом, независимо от типа горла или ингалятора, профили in vitro с объемом вдоха 2050 и 2894 мл были эквивалентны результатам ингаляции, полученным при контрольном состоянии (4000 мл), тогда как профили с общим объемом ингаляции 1838, 1303 и 592 мл показывают, что MMAD выше, чем исходное состояние и значения FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3- 4 мкм, размер частиц 4-5 мкм ниже, чем контрольное условие.

На графике «Оценка», показанном на рисунке 4, относящемся к IP и «горлу Альберты», все эксперименты смешаны случайным образом в пределах графика, показывающего, что тип используемого горла не влиял на результаты. В этом случае невозможно идентифицировать семейства любого из двух компонентов. 4Scores plot: эффект типа горла на аэродинамические характеристики.

Наконец, была оценена оценка результатов двух типов ингаляторов (рис.5). Вопреки предыдущим случаям ясно видно два отдельных семейства данных на PC2: первое, при низких значениях на PC2, которое собирает эксперименты с ингалятором капсул (эти эксперименты привели к низким значениям дозируемой дозы и количества депонированного лекарственного средства на IP или «горло Альберты») и второе семейство с высокими значениями на PC2, которое собирает эксперименты с многодольным ингалятором (эти эксперименты привели к высоким значениям дозируемой дозы и количества лекарственного средства, нанесенного на IP или «горло Альберты», ). Это означает, что в целом многодозы позволяют доставлять больному большее количество лекарственного средства. 5Scores plot: эффект типа ингалятора на аэродинамические характеристики.

Эксперименты с ингалятором капсул более распределены вдоль PC1, что подчеркивает большую изменчивость экспериментов с ингалятором капсул, тогда как те, которые выполняются с NEXThaler®, менее распространены, подчеркивая высокую консистенцию. Поскольку PC1 является компонентом, по которому объясняются различия между профилями вдоха, наблюдаемые данные означают, что разница в характеристиках между профилями in vitro намного менее очевидна, используя многодозовый ингалятор, сравнивая капсульный ингалятор.

Чтобы установить связь между модельной матрицей X (таблица IV) и ответом y, был проведен MLR-анализ. Модель MLR определяется уравнением: 1 documentclass [12pt] {minimum}
Usepackage {amsmath}
Usepackage {wasysym}
usepackage {amsfonts}
Usepackage {amssymb}
Usepackage {amsbsy}
usepackage {mathrsfs}
Usepackage {}: греческий
SetLength { oddsidemargin} {- 69pt}
begin {document} $$ y = Xb + e $$ end {document} y = Xb + ewhere X — модельная матрица; b коэффициент для модели и e — вектор ошибки. Коэффициенты модели могут быть вычислены следующим соотношением: Таблица IVModel Matrix и ответы на PC1 и PC2

aЭтот эксперимент был удален как рассмотренный выше

Где XT — транспонированная модельная матрица.

Принимая во внимание соотношение между ответами, те же выводы можно было бы получить, рассматривая качественную переменную «профиль вдоха» или количественные переменные «пик вдохновения» или «объем вдохновения».

Были сделаны следующие предположения: качественный профиль инспираторной переменной на шести уровнях был преобразован в количественную переменную на шести уровнях с учетом объема вдохновения в качестве новой переменной; единственными двумя ответами были значения PC1 и PC2 графика Scores.

Учитывая, что одна переменная изучалась на трех уровнях (объем вдоха — X1), две переменные изучались на двух уровнях (тип горла — X2 и тип ингалятора — X3), постулированная модель была: 3 documentclass [12pt] {минимальная }
Usepackage {amsmath}
Usepackage {wasysym}
usepackage {amsfonts}
Usepackage {amssymb}
Usepackage {amsbsy}
usepackage {mathrsfs}
Usepackage {}: греческий
SetLength { oddsidemargin} {- 69pt}
begin {document} $$ y = {b} _0 + {b} _1 {X} _1 + {b} _2 {X} _2 + {b} _3 {X} _3 + {b} _ {1-2} {X} _1 {X} _2 + {Ь} _ {1-3} {X} -1 {X} _3 + {B} _ {2-3} {X} _2 {X} _3 + {Ь} _ {1-1} {X} _1 ^ 2 $$ end {document} y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b1-2X1X2 + b1-3X1X3 + b2-3X2X3 + b1-1X12

Где y — значение PC1 или PC2; b0 — константа множественной линейной регрессии; b1 — коэффициент линейного коэффициента X1; b2 — коэффициент линейного коэффициента X2; b3 — коэффициент линейного коэффициента X3; b1-2 коэффициент взаимодействия X1 — X2; b1-3 коэффициент взаимодействия X1 — X3; b2-3 коэффициент взаимодействия X2 — X3 и b1-1 является квадратичным коэффициентом коэффициента X1. Экспериментальный план представлен в таблице II, тогда как таблица IV иллюстрирует модельную матрицу.

Множественная линейная регрессия (MLR) позволила оценить коэффициенты модели для реакции PC1 (рис.6). Статистически значимыми коэффициентами модели были линейный член объема вдоха и его взаимодействие с типом ингалятора: чем выше объем ингаляции, тем выше значение PC1. Высокие значения PC1 означают высокие значения ответов FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4-5 μm и низкое значение MMAD. Тип горла не оказал значительного влияния на РС1, а именно, он не влияет на все вышеупомянутые ответы. Лучший способ оценить структуру взаимодействия — использовать график поверхности ответа (рис.7). 6Модельные коэффициенты для ответа PC1 представлены множественной линейной регрессией. Уровень статистической значимости сообщается в соответствии с соглашением: * = p <0,05, ** = p <0,01, *** = p <0,001.

Поверхность реакции для взаимодействия между объемом вдоха и типом ингалятора на PC1 (7a); тип объема ингалятора и вдоха на PC2 (7b); тип ингалятора и тип горла на PC2 (7c); тип объема ингалятора и вдоха на массу мелких частиц FF (7d) и тип ингалятора и типа горла на дозу FF (7e).

Поверхность отклика показывает, что PC1 изменился больше с изменением объема вдоха, когда использовался капсульный ингалятор (рис.7a). Это означает, что FPM, EFPM, FPF, EFPF, размер частиц 0-1 мкм, размер частиц 1-2 мкм, размер частиц 2-3 мкм, размер частиц 3-4 мкм, размер частиц 4-5 мкм больше зависят от объем вдоха, когда используется капсульный ингалятор.

Точно так же множественная линейная регрессия на матрице модели позволила оценить коэффициенты модели для реакции PC2 (рис.8). Статистически значимыми коэффициентами модели были линейный член типа ингалятора, его взаимодействие с объемом вдоха и типом горла, а также квадратичный член объема вдоха. Значение PC2, которое увеличивает значение дозируемой дозы и горлового осаждения, уменьшается путем перехода от многодозового ингалятора к ингалятору капсул (фиг.8). 8 Коэффициенты модели для ответа PC2 представлены множественной линейной регрессией. Уровень статистической значимости сообщается в соответствии с соглашением: * = p <0,05, ** = p <0,01, *** = p <0,001.

Кроме того, поверхность ответа (фиг.7b) показывает, как PC2 изменяется больше с объемом вдоха, когда используется капсульный ингалятор, что означает, что наложение горла и дозируемая доза больше зависят от объема вдоха при использовании ингалятора капсул. Это также подчеркивает, что активированный Breath Mechanism, BAM, NEXThaler® смягчает влияние изменчивости, связанной с инспираторной способностью различными астматическими пациентами. Минимальный поток, обеспечивающий активацию БАМ, был ниже пика вдоха всех исследованных профилей вдоха.

Аналогично, поверхность ответа (фиг.7с) показывает, как PC2 изменился больше с типом горла, когда используется капсульный ингалятор, что указывает на то, что горловое осаждение и дозируемая доза больше зависят от типа горла, когда используется капсульный ингалятор.

Множественная линейная регрессия на основных компонентах позволяет получить качественную глобальную оценку влияния переменных на эффективность ингаляции in vitro. Чтобы получить количественную оценку, была выполнена множественная линейная регрессия на двух основных ответах, описанных в PC1 и PC2 (то есть на частицах тонкой частицы и дозируемой дозе). В качестве примера ниже описывается только MLR на FPM и DD фумарата формотерола.

Коэффициенты модели и уравнение модели для фумарата формотерола FPM показаны на рисунке 9. Статистически значимыми коэффициентами модели являются линейный член объема вдоха и его взаимодействие с типом ингалятора. 9 Коэффициенты модели и уравнение модели для массы мелких частиц формотерола фумарата.

Тенденцию взаимодействий оценивали с использованием поверхности реакции, показанной на фиг.7d. FP FPM увеличивается от низких до высоких значений объема вдоха: с помощью NEXThaler® FPM увеличился с 2,6 до 2,8 мкг, переходя от низких до высоких объемов вдоха. Однако FF FPM варьируется в гораздо более широком диапазоне, используя капсульный ингалятор от 1,9 до 3,3 мкг. Это означает, что объем вдоха оказывает гораздо большее влияние на FF FPM с использованием капсул ингалятора. Влияние БАМ подтверждается далее. Напротив, не было никакого эффекта типа горла на FPM.

Значения фумарата формотерола FPM для каждого из двух типов ингалятора и с максимальным и минимальным объемом вдоха были предсказаны с помощью модельного уравнения и приведены в таблице V. Таблицы. Прогнозируемые значения массы мелких частиц (FPM) и дозируемой дозы (DD ) фумарата Формотерола, рассчитанного с использованием модельного уравнения и различной комбинации между типом ингалятора, типом горла и объемом вдоха (IP = порт индукции, AT = горло Альберты)

Коэффициенты модели и уравнение модели для фумарата формотерола DD показаны на рисунке 10. Статистически значимыми коэффициентами модели были тип ингалятора, тип горла, взаимодействие между типом горла и типом ингалятора, квадратичный член объема вдоха. 10 Коэффициенты модели и уравнение модели для дозы фумарата формотерола.

При переходе от многодозового к капсуле ингалятора значение доставляемой дозы уменьшается. Поверхность реакции показала, что мультидоза высвобождает дозу FF около 4,7 мкг независимо от типа используемого горла (таблица V и фиг.7е). Когда использовался капсульный ингалятор, FF DD варьировался от 3,9 мкг (с горловиной Альберты) до 4,2 мкг (с IP), что указывает на то, что тип горла оказывает гораздо большее влияние на дозируемую дозу с использованием капсульного устройства.

Использование DoE и основного анализа компонентов — полезные инструменты в фармацевтической разработке для оценки влияния переменных и их взаимодействия на конкретные ответы, а также для улучшения качества продукта (21, 22). Результаты, показанные здесь, показали, что FF и BDP имели очень похожее аэродинамическое поведение. Это согласуется с исследованиями in vivo, где большое количество сверхтонкой сухой порошковой фиксированной комбинации BDP / формотерола, вводимой через NEXThaler®, было совместно осаждено в легких независимо от патофизиологического состояния (23, 24).

Реакции DoE показали, как и ожидалось, обратную корреляцию между значениями FPM, EFPM, FPF, EFPF и значением MMAD, поскольку респабление частиц строго связано с их небольшим аэродинамическим размером. Тип горла не влиял на полученные ответы, предполагая, что в этом случае присутствие гортанной струи не влияло на воздействие частиц лекарственного средства, как сообщалось, когда монодисперсные аэрозольные частицы масла DEHS (ди-2-этилгексилсебека) с средние медианные диаметры в диапазоне 2,5-7,5 мкм использовались при установившихся скоростях потока 30-90 л / мин (14).

Были отмечены различия между двумя типами ингаляторов: эксперименты с ингалятором капсул показали более низкие значения DD и отложения горла по сравнению с теми, которые проводились с многодольным ингалятором.

Используемый многодозовый ингалятор представляет собой ингалятор средней силы, который содержит механизм, активируемый при вдохе пациента (БАМ), который позволяет избежать неконтролируемого введения препарата (дозатора). В частности, устройство позволяет высвобождать лекарственное средство только тогда, когда достигается определенный порог значения скорости потока вдоха (35 л / мин) (12, 24). Таким образом, наблюдаемый эффект следует связывать с наличием на БАМ, который способен мгновенно высвобождать дозу (0,35 с) (12), тем самым делая менее актуальной изменчивость, связанную с инспираторной способностью различных пациентов с астмой.

Инспираторные профили, полученные с использованием симулятора дыхания, влияли на эффективность ингаляции in vitro: FPM и DD, полученные с использованием профилей MIN, 10-го процентиля и 50-го процентиля, отличались от эталонного состояния, и степень такого различия зависела от типа ингалятора. В случае мультидозы эти различия были незначительными, тогда как в случае ингалятора капсулы значения FPM и DD были значительно ниже по сравнению с исходным условием.

Однако капсульные ингаляторы являются обычно используемыми устройствами для эффективного доставки нескольких типов медикаментов путем ингаляции (25, 26). В частности, RS01 был превосходным в аэрозолизации FF с точки зрения дисперсии лекарственного средства и испускаемой дозы, когда один и тот же состав на носителе был аэрозолирован с использованием устройств HandiHaler или Turbospin (27, 28). Было показано, что движение капсулы, вращающейся вдоль малой оси, является наиболее эффективным механизмом для повышения пороговой эмиссии. Тем не менее, различная производительность между двумя ингаляторами, испытанными в этом исследовании, должна быть связана с наличием БАМ в NEXThaler®, что позволяет смягчить влияние изменчивости, связанной с инспираторной способностью различными астматическими пациентами, обеспечивая терапевтический эффективность препарата.

Профили пациентов были описаны с использованием трех параметров: ингаляционного ингаляционного пика, продолжительности вдоха и объема вдоха. Пиковая ингаляция и объем вдоха были двумя количественными переменными, которые продемонстрировали очень хорошее представление о вдохах. Таким образом, можно было получить те же результаты, описав профиль вдоха с точки зрения пиковой ингаляции и объема вдоха. Напротив, продолжительность вдохновения не влияла на экспериментальные ответы.

Эта работа подтверждает, что подход к разработке лекарств, требуемый директивой ICH Q8 «Фармацевтическая разработка», позволяет идентифицировать и объяснять в систематическом и надежном подходе влияние переменных на критические атрибуты качества нового лекарственного средства.

Результаты экспериментального проектирования дали возможность идентифицировать наиболее значимые переменные, влияющие на результаты, и построить модельные уравнения, позволяющие прогнозировать экспериментальные результаты в области.

Многомерный статистический подход позволил подчеркнуть основную новизну этой работы, а именно демонстрацию того, что многодозовый ингалятор, оснащенный механизмом БАМ, в отличие от ингалятора с одной дозой капсулы, эффективно высвобождает полную терапевтическую дозу с высокой дозой мелких частиц независимо от применяемый расход.

Воспроизведение фактических инспираторных профилей астматических пациентов с помощью симулятора дыхания было полезным инструментом для имитации in vitro условий in vivo.

Наконец, тип горла (индукционный порт или горловина Альберты) в сочетании с ударным элементом не влиял на распределение аэродинамических размеров частиц исследуемых лекарств, что представляет собой еще один значительный новый вклад в эту работу.

Альберта горло

Механизм с активированным дыханием

Беклометазон дипропионат

Критические атрибуты качества

Дозированная доза

Сухой порошковый ингалятор

Дробная фракция мелких частиц

Масса сверхтонких частиц

Формотерол фумарат

Мелкая фракция частиц

Малая масса частиц

Индукционный порт

Множественная линейная регрессия

Массовый средний аэродинамический диаметр

Ударный элемент следующего поколения

Анализ основных компонентов

Пиковый инспираторный поток

Контроль качества

Фармакопея США

Авторы хотели бы поблагодарить Plastiape Spa (Osnago, LC, Italy) и Capsugel (Colmar, Франция) за любезное пожертвование сухих порошковых ингаляторов RS01 и капсул HPMC, соответственно. Эта работа была частично поддержана Chiesi Farmaceutici Spa.

V.S., I.P., G.B, D.C. и M.D.A. являются персоналом Chiesi Farmaceutici Spa, который является компанией, которая разработала Foster NEXThaler. F.B и R.B. получили несколько исследовательских грантов от Chiesi Farmaceutici Spa по проекту, направленному на ингаляционные продукты за последние 3 года. A.G.B. не объявляет конфликта интересов.

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *