Διερεύνηση των επιδράσεων πειραματικών συνθηκών και παραγόντων μορφοποίησης στην ανάπτυξη εισπνεόμενων μικροσωματιδίων μαννιτόλης με την τεχνική της ξήρανσης δια ψεκασμού:
Creators: name: Κενδριστάκης, Κωνσταντίνος Στέργιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Μαννιτόλη
Μικροσωματίδια
Ξήρανση δια ψεκασμού
Mannitol
Microparticles
Spray-drying

description: Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η δυνατότητα σχηματισμού πορωδών σωματιδίων μαννιτόλης κατάλληλων για εισπνοή, με τη χρήση ποροσχηματιστών, σύμφωνα με την τεχνολογία Pulmosphere®. Από τα ευρήματα της έρευνας προέκυψε ότι: Το σχήμα των σωματιδίων επηρεάζεται από τη θερμοκρασία της ξήρανσης, με αυξημένη απόκλιση από τη σφαιρικότητα σε υψηλότερες θερμοκρασίες, πιθανώς λόγω ταχύτερης διαφυγής του ύδατος. Τα σωματίδια που παρασκευάστηκαν με τη χρήση ανθρακικού αμμωνίου εμφανίζουν ελαφρά μεγαλύτερη μέση διάμετρο προβολής, γεγονός το οποίο αποδίδεται στην ισχυρή διογκωτική δράση του. Παρατηρείται ελάττωση της αληθούς πυκνότητας των μικροσωματιδίων σε σχέση με αυτήν της καθαρής μαννιτόλης, η οποία υποδεικνύει την ύπαρξη κενών κοιλοτήτων εντός του σωματιδίου, οι οποίες δημιουργούνται κατά την εξάχνωση της καμφοράς ή τη διάσπαση του ανθρακικού αμμωνίου σε αέρια αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα, στο στάδιο της ξήρανσης των σταγονιδίων. Η παρουσία ποροσχηματιστών συντελεί σε αύξηση της κρυσταλλικότητας των σωματιδίων. Ειδικά στην περίπτωση όπου χρησιμοποιείται ανθρακικό αμμώνιο ως ποροσχηματιστής, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις σχηματισμού και μετασταθούς κρυσταλλικής μορφής. Από τις τιμές της διαμέτρου Dv(50) φαίνεται ότι τα μικροσωματίδια της μαννιτόλης βρίσκονται στην επιθυμητή περιοχή μεγέθους που τα καθιστά κατάλληλα για χρήση σε εισπνεόμενα σκευάσματα, ενώ το ανθρακικό αμμώνιο και η αύξηση της θερμοκρασίας ψεκασμού συντελεί σε ελαφρά αύξηση της Dv(50). Η κατανομή είναι γενικά στενή, με ελαφρώς μεγαλύτερο εύρος στην περίπτωση του ανθρακικού αμμωνίου. Όσον αφορά τον % όγκο των σωματιδίων που είναι μικρότερα των 10 μm, είναι υψηλός, υπερβαίνοντας σε πολλές περιπτώσεις το 50%, γεγονός που δηλώνει ότι τα σωματίδια είναι γενικά κατάλληλα για εισπνοή. Επίσης, ο όγκος αυτός φαίνεται να είναι ελαφρώς μεγαλύτερος για την περίπτωση της καμφοράς. Τέλος, γενικά αναδείχθηκαν τα πλεονεκτήματα της μαννιτόλης για την παρασκευή εισπνεόμενων ξηρών κόνεων με την τεχνική της ξήρανσης δια ψεκασμού και διαπιστώθηκαν τα πλεονεκτήματα από τη χρήση ανθρακικού αμμωνίου ως ποροσχηματιστή με στόχο την δημιουργία πορωδών μικροσωματιδίων που περιέχουν εσωτερικές κενές κοιλότητες και την μείωση δι’ αυτού του τρόπου, της αεροδυναμικής διαμέτρου σε σχέση με αντίστοιχα συμπαγή σωματίδια.
description: In this work, the possibility of forming porous particles consisting of mannitol, suitable for inhalation, using blowing agents according to the Pulmosphere® technology, was investigated. From the findings it was shown that: The shape of the particles is influenced by the drying temperature, with increased deviation from sphericity at higher temperatures, possibly due to the rapid escape of water. The particles prepared using ammonium carbonate exhibit slightly larger average circle equivalent diameter, which is attributed to the strong action of ammonium carbonate. The observed decrease of the true density of the microparticles in comparison to that of pure mannitol, indicates the existence of empty cavities in the particle, which are generated by the sublimation of camphor or break-down of ammonium carbonate in ammonia gas and carbon dioxide, during drying of the droplets. According to the thermal analysis results, the presence blowing agents contributes to increased crystallinity of the particles. Especially in the case of ammonium carbonate, there is strong evidence of formation of a metastable crystalline phase of mannitol. From the values of the diameter Dv(50) it appears that the mannitol microparticles are in the desired size range which makes them suitable for use in inhalable formulations, and ammonium carbonate, as well as higher spray temperature results in a slight increase in Dv(50). The span of the distribution is generally narrow, with a slightly wider span in the case of ammonium carbonate. Regarding the percent volume of particles smaller than 10 microns, it is high, exceeding 50 % in most cases, suggesting that the particles are generally suitable for inhalation. Also, this volume seems to be slightly increased for the case of camphor. Finally, the present work generally highlighted the advantages of mannitol for the manufacture of inhalable dry powder formulations with the technique of spray drying and revealed the advantages of the use of ammonium carbonate as a blowing agent, in order to create microparticles containing inner cavities, and this way reducing the aerodynamic diameter compared with corresponding solid particles.