基于模型的方法来改善呼吸道病毒感染的鼻腔喷雾向

科学领域:

• 计算流体动力学 (CFD)
• 生物医学工程
• 药理学

背景情况:

• 鼻是上呼吸道病毒感染的主要部位.
• 由于垂直插入喷嘴,标准的鼻腔喷雾使用 (当前使用,CU) 会导致药物在鼻中沉积不足.
• 优化鼻腔药物输送对于有效治疗病毒感染至关重要.

研究的目的:

• 在鼻内喷射时调查空气流动和液滴沉积在人类上呼吸道.
• 为了比较一种新的鼻腔喷雾技术 ("改进的使用",IU) 与标准的"当前使用" (CU) 协议的有效性.
• 确定最大限度地增加鼻药物沉积的最佳条件,用于治疗病毒感染.

主要方法:

• 大模拟 (LES) 技术用于模拟不同吸入速率 (15和30L/分钟) 的解剖学精确的人类呼吸道空腔的气流.
• 基于拉格朗的离散相模拟以追踪不同喷雾条件下的鼻腔喷雾滴轨迹.
• 使用3D打印呼吸道复制物的物理实验验算法模型的验证.

主要成果:

• "改进使用" (IU) 协议,涉及较浅的,面的喷雾角度,被确定为鼻药物输送的优越方法.
• 发现大小在7~17μm之间的液滴是最有效的直接鼻传输.
• 与CU协议相比,IU协议显示了针对药物输送的两个数量级的改善,使用现实的滴滴大小分布.

结论:

• 一个新的"改善使用" (IU) 鼻腔喷雾方案显著增加了鼻中的药物沉积.
• 在许多病毒感染的首要部位提供更有效的药物输送策略.
• 这项研究为优化鼻腔喷雾器件设计和使用说明提供了基础,以改善治疗结果.