呼吸器ウイルス感染症に対する鼻内スプレーのターゲティングを改善するためのモデルベースのアプローチについて

科学分野:

• 計算式流体力学 (CFD)
• バイオメディカルエンジニアリング
• 薬理学について

背景:

• 鼻は上部呼吸器ウイルス感染症の主要な部位です.
• 標準的な鼻内スプレーの使用 (Current Use, CU) は,垂直のノズル挿入により,鼻内での薬剤沈殿が不十分になる.
• ウイルス感染症の効果的な治療には 鼻内投与の最適化が不可欠です

研究 の 目的:

• 鼻内スプレーの投与中に人間の上部呼吸道における空気流動とドロップレットの堆積を調査する.
• 新しい鼻内噴霧技術 ("改善された使用",IU) と標準の"現在の使用" (CU) プロトコルとの効果を比較する.
• ウイルス感染症の治療のために鼻薬の沈殿を最大化するための最適な条件を特定する.

主な方法:

• 大規模なエディシミュレーション (LES) 技術は,様々な吸入速度 (15と30L/分) で,解剖学的に正確な人間の呼吸道腔の空気流をモデル化します.
• 異なる噴霧条件下で鼻内噴霧滴の軌道を追跡するためのラグランジアンベースの離散相シミュレーション
• 3Dプリントした呼吸道レプリカを用いた物理実験による計算モデルの検証

主要な成果:

• "改善された使用" (IU) プロトコルは,より浅い,頬を狙ったスプレーの角度を含んで,鼻薬の投与のための優れた方法として特定されました.
• 7~17μmの大きさのドロップルは,直接鼻経路で輸送するのに最も効率的であることが判明しました.
• IUプロトコルは,現実的なドロップサイズ分布を用いて,CUプロトコルと比較して,標的薬の投与量で2桁の改善を示した.

結論:

• 新しい"改善された使用" (IU) の鼻内スプレープロトコルにより,鼻内における薬物の沈殿が著しく増加します.
• IUプロトコルは,多くのウイルス感染の主要な部位に薬を投与するためのより効果的な戦略を提供します.
• この研究は,鼻内噴霧装置の設計と使用説明の最適化のための基礎を提供します.