FDA-konforme Charakterisierung der Nasenspraydynamik und Tröpfchengröße mit Laserbeugung
Nasensprays werden in der Regel zur lokalen Therapie eingesetzt: zum Abschwellen der Schleimhäute oder zur Linderung des allergisch bedingten Fließschnupfens. Aber auch die Verabreichung von systemisch wirkenden Arzneistoffen ist über die Nasenschleimhaut möglich. Die nasale Darreichung ist insbesondere dann von Interesse, wenn klassische Absorptionswege nicht gangbar sind oder keine ausreichende Bioverfügbarkeit bieten.
Bei der intranasalen Darreichung von Wirkstoffen werden meist Dosierpumpenzerstäuber als Mehrdosenbehältnisse eingesetzt, deren Auslösung ein definiertes Flüssigkeitsvolumen als feindisperses Aerosol zur Verfügung stellt. Alternativ kommen auch Quetschsprühfläschchen oder Einmaldosiersprays zum Einsatz. Für die beabsichtigte Wirkung sind die Eindringtiefe in die Atemwege und die Ablagerung der zerstäubten Flüssigkeit von zentraler Bedeutung. Die Abscheidung in den Atemwegen wird durch die Größe der erzeugten Tröpfchen bestimmt. Tröpfchen und Partikel mit einer Größe von über 20 µm bis 30 µm werden am gewünschten Absorptionsort auf der Schleimhaut im vorderen Drittel der Nasenkammern abgeschieden. Verweildauer und Absorptionsbedingungen sind hier optimal. Kleinere Partikel gelangen mit der Atemluft in den Bereich der Lunge und schlagen sich dort nieder. Partikel unter 1 µm werden wieder ausgeatmet.
Tröpfchengrößenverteilung von Nasenspray | Zeitaufgelöste Messung
Das Q(t) Diagramm zeigt die drei Phasen des Sprühprozesses. Während der Formulierungsphase erhöht sich die optische Konzentration deutlich. Die Werte für x10, x50 and x90 schwanken, aber nach 0,25 s stabilieren sie und ebenso die optische Konzentration.
Bei der Zulassung eines neuen Medikaments ist die Bioverfügbarkeit sowie bei Nachahmerpräparaten die Bioäquivalenz auch über die Untersuchung der Tröpfchengrößenverteilung des Sprühnebels nachzuweisen. Sprayapplikatoren sollten technisch so gestaltet sein, dass eine optimale Tröpfchengrößenverteilung (20 µm bis 80 µm) bei gewünschtem Dosiervolumen erzielt wird, um Wirkstoffe in der gewünschten Dosierung am beabsichtigten Absorptionsort zu platzieren. Die benötigte Verdüsungsenergie zur Zerstäubung wird – je nach System – durch Betätigung eines Pumpmechanismus oder das Zusammendrücken eines Quetschfläschchens erzeugt. Eine unter kontrollierten Bedingungen stattfindende Messung der Tröpfchengrößenverteilung des Aerosols ist sowohl bei der Produktentwicklung als auch in der Qualitätskontrolle empfohlen, um die Therapiewirkung einer als Nasenspray applizierten Formulierung abzusichern.
Zur schnellen Bestimmung der Tröpfchengrößenverteilung von Sprays wird die HELOS-Laserbeugung mit dem SPRAYER-Adapter eingesetzt. Durch die Auslösung eines Sprühstoßes entsteht ein Sprühnebel als ausgedehntes Tröpfchen-Kollektiv in der Messzone, das in Wechselwirkung mit den Laserlichtwellen tritt. Die Tröpfchen erzeugen ein charakteristisches Beugungsmuster, welches alle Informationen über deren Größenverteilung enthält. Aus den Beugungsinformationen bestimmen leistungsfähige Algorithmen die Partikel- bzw. Tröpfchengrößenverteilung mit höchster Auflösung und Präzision. Relevante Auslöseparameter des Zerstäubers, wie Hubgeschwindigkeit oder Kraft, sind bei der Messung einstellbar und werden aufgezeichnet.
Das besondere einer Spraymessung ist die dynamische Veränderung der Tröpfchengröße während des Sprühstoßes. Über die zeitaufgelöste Messung lassen sich Formulierungsphase, stabile Phase und Dissipationsphase identifizieren, zuverlässige Messvorschriften etablieren und reproduzierbare Messungen der stabilen Phase durchführen.
- FDA-konforme Charakterisierung der Spraydynamik durch Beschreibung von Formulierungsphase, stabiler Phase und Dissipationsphase
- Simulation und Dokumentation des Auslöseprozesses über Kraft-Weg-Diagramm oder Geschwindigkeitsprofil der Aktuatormechanik
- freie räumliche Ausdehnung des Sprühkegels in der Messzone
- Anpassung an unterschiedliche Zerstäubertypen
- Messung von feinsten Tröpfchen bis hin zu groben Tropfen
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Applikationsstärken
- SPRAYER-Adapter für die Aufnahme und zur Auslösung unterschiedlicher Zerstäubertypen
- Q(t)-Trenddiagramm zur zeitaufgelösten Aufnahme des Sprühstoßes und Identifikation verschiedener Sprühphasen
- reproduzierbare Messungen der stabilen Phase eines Sprühstoßes
- offene Messzone für Messung frei ausgedehnter Sprühkegel
- Aufzeichnung von Kraft-Weg-Diagrammen und Geschwindigkeitsprofilen während des Auslöseprozesses
- Messung unter definierten Winkeln (0° bis 90°) bei Einsatz des ROTOR
Kundennutzen
- Entwicklung von Sprays, die eine gute Verteilung des Arzneimittels auf den Schleimhäuten gewährleisten
- anwendungsnahe Tröpfchengrößenanalyse fein- bis grobdisperser Aerosole
- gezielte Optimierung von Dosierpumpsystemen und Quetschfläschchen für Sprühzubereitungen
- Charakterisierung der erforderlichen Fingerkräfte für die Freisetzung einer Sprühdosis mit therapeutisch günstiger Tröpfchengrößenverteilung
- flexibel anpassbares Messsystem für verschiedene Spray-Applikatoren
- schnelle Messungen mit geringem Vorbereitungs- und Reinigungsaufwand
- modulares Messsystem erweiterbar für wechselnde Anwendungen in der pharmazeutischen Entwicklung (Pulver, Granulate, Suspensionen, Emulsionen …)
