Einfluss von Lactosefeinanteilen in interaktiven Pulvermischungen zur Inhalation

Hertel, Mats

In der vorliegenden Arbeit wird die außerordentliche Bedeutung der pulmonalen Therapie beschrieben. Um zu untersuchen, inwieweit Lactosefeinanteile in der Lage sind, die lungengängige Fraktion an Arzneistoff zu erhöhen und welche Mechanismen dafür verantwortlich sind, wurden kommerziell erhältliche Träger und Feinanteile aus α-Lactose-Monohydrat mit Salbutamolsulfat oder Budesonid als Modellarzneistoff zu ternären Mischungen verarbeitet. Hierbei zeigte sich, dass der Zusatz von Lactosefeinanteilen ein vergleichsweise einfacher und effizienter Ansatz ist, um das Dispergierverhalten von interaktiven Pulvermischungen zu verbessern. Je nach Träger, Modellarzneistoff und Inhalator konnten die resultierenden Feinpartikelfraktionen im Optimalfall auf Werte zwischen 70 und 80 % gesteigert werden. Dies entspricht dem Zwei- bis Vierfachen der Feinpartikelfraktion, die für die jeweilige binäre Ausgangsmischung bestimmt werden konnte. Im Vergleich zu typischen Feinpartikelfraktionen von momentan auf dem Markt befindlichen Pulverinhalatoren, die zwischen 20 und 50 % liegen, handelt es sich ebenfalls um eine beträchtliche Steigerung. Mithilfe der Kombination aus rheologischen Prüfverfahren, der Rasterelektronenmikroskopie und der aerodynamischen Charakterisierung der ternären Pulvermischungen war es möglich, Abhängigkeiten von der Konzentration an feiner Lactose festzustellen. Diese machten es wiederum möglich ein Modell zu entwickeln, das die Wirkungsweise von Lactosefeinanteilen in Abhängigkeit von deren Gehalt in den Mischungen beschreibt. Zusätzlich konnte in dieser Arbeit die hohe Bedeutung des Mischprozesses und insbesondere der hierbei wirkenden Anpresskräfte aufgezeigt werden. Aufgrund der Tatsache, dass der größere und rauere Träger eine stärkere Abhängigkeit von der Mischreihenfolge zeigte als ein kleinerer und glatterer Träger, konnten in diesem Zusammenhang weitere Belege für die „active sites“-Theorie und den Puffereffekt gesammelt werden.

The present study deals with the profound importance of pulmonary therapy. In this context, the development of highly efficient powder inhalers and their formulations is of particular importance, which is why this work focuses on the mode of action of lactose fines in interactive powder mixtures for inhalation. In order to investigate to what extent lactose fines are able to increase the respirable fraction of the drug and which mechanisms are responsible, commercially available carriers and fines from α-lactose monohydrate were blended with salbutamol sulphate or budesonide as a model drug to prepare ternary mixtures. In this regard, it was shown that the addition of lactose fines is a comparatively simple and efficient approach to improve the dispersing behaviour of interactive powder mixtures. Depending on carrier, model drug and inhaler, in the best case the resulting fine particle fractions could be increased to values between 70 and 80 %. This corresponds to two to four times the fine particle fraction (FPF) which could be determined for the respective binary mixtures. Compared to typical FPFs of currently available powder inhalers, which are between 20 and 50 %, this is also a considerable increase. The combination of rheological testing methods, scanning electron microscopy and aerodynamic characterization of the ternary powder blends made it possible to determine a dependence on the concentration of lactose fines. This in turn enabled the development of a model which describes the mode of action of lactose fines depending on their content in the mixtures. In addition, the great importance of the mixing process and in particular of the hereby acting press-on forces could be shown in this work. Due to the fact that the larger and rougher carrier showed a greater dependence on the mixing order than a smaller and smoother carrier, further evidence for the active sites theory and the buffer effect during blending could be discovered in this context.

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Hertel, Mats: Einfluss von Lactosefeinanteilen in interaktiven Pulvermischungen zur Inhalation.

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