chp9 Φαρμακευτικά Αερολύματα

Question 1

For which type of active substance are Φαρμακευτικά Αερολύματα used for

Answer 1

1. Δραστικές ουσίες που χορηγούνται στο αναπνευστικό σύστημα
   Achieves τοπική χορήγηση στους πνεύμονες

—> για τη θεραπεία ή προφύλαξη από ασθένειες του αναπνευστικού
—> όπως το βρογχικό άσθμα και η κυστική ίνωση

2. Δραστικές ουσίες για δράση συστηματική

—> eg χορήγηση εργοταμίνης κατά της ημικρανίας
—> μέσω των αεραγωγών είναι δυνατή και η χορήγηση πεπτιδίων και πρωτεϊνών (π.χ. ινσουλίνης)

Question 2

why is τοπική χορήγηση στους πνεύμονες done? (result)

Answer 2

• την ταχεία έναρξη δράσης
• τη μείωση των χορηγούμενων δόσεων
• την ελάττωση των παρενεργειών των δραστικών ουσιών

Question 3

What is the main function / goal of lungs physiologically

Answer 3

• Ανταλλαγή αερίων μεταξύ του αίματος και του εισπνεόμενου αέρα
• για την απομάκρυνση ξένων σωματιδίων που τυχόν εισέρχονται στους πνεύμονες με την εισπνοή.

Question 4

What are the 2 areas of the lungs + what is found in each

Answer 4

1. Αεραγωγές περιοχές:

• Τραχεία
• Βρόγχοι
• Βρογχιόλια
• Τελικά βρογχιόλια

2. Αναπνευστικές περιοχές:

• Αναπνευστικά βρογχιόλια
• Κυψελίδες

Question 5

Define which body parts belong to the ανώτερο τμήμα vs κατωτερο part of the respiratory system

Answer 5

Στο ανώτερο τμήμα του αναπνευστικού συστήματος:

• η μύτη
• ο φάρυγγας
• ο λάρυγγας

Στο κατώτερο τμήμα:

• τραχεία
• οι βρόγχοι
• τα βρογχιόλια
• οι κυψελίδες

Question 6

in which specific area is gas exchange carried out and explain how

Answer 6

Τα αναπνευστικά βρογχιόλια συνδέονται μέσω των κυψελιδικών αγωγών με τους κυψελιδικούς σάκους

—> Οι σάκοι φέρουν περίπου 2-6 x 10⁸ κυψελίδες
—> δημιουργώντας μία μεγάλη επιφάνεια για την ανταλλαγή των αερίων
—> Οι αεραγωγές περιοχές επικαλύπτονται από κροσσωτό επιθήλιο

Question 7

What happens to (μη-διαλυτά) σωματίδια που κατακάθονται in the lungs

Answer 7

• παγιδεύονται από τη βλέννα
• απομακρύνονται προς τα πάνω
• με την κίνηση των βλεφαρίδων
• καταπίνονται

Question 8

Define αερολύματα (aerosols)

Answer 8

= διασπορές στερεών σωματιδίων ή υγρών σταγονιδίων σε μία συνεχή αέριο φάση

Question 9

describe all the unique characteristics of αναπνευστικά αερολύματα

Answer 9

1. Εξασφαλίζουν βολικό (χωρίς πόνο) τρόπο χορήγησης απ’ ευθείας στον τόπο δράσης (για φάρμακα αναπνευστικού) ή για συστηματική δράση
2. εξασφαλίζουν μειωμένο κίνδυνο επιμόλυνσης, κατά τη διάρκεια ή μεταξύ των χορηγήσεων.
3. Στα αερολύματα μετρούμενης δόσεως, τα φάρμακα είναι κλεισμένα σε σφραγισμένους περιέκτες, απομονωμένα από το περιβάλλον, συνεπώς έχουν αυξημένη χημική και μικροβιολογική σταθερότητα.
4. Τα αερολύματα αποτελούν καλή εναλλακτική λύση μορφοποίησης δραστικών ουσιών που υφίστανται εκτενή μεταβολισμό πρώτης διόδου από το ήπαρ

Question 10

List the 4 factors that determine the εναπόθεση των σωματιδίων των αερολυμάτων στους αεραγωγούς

Answer 10

a) Τις φυσικοχημικές ιδιότητες του φαρμάκου
b) τη μορφοποίηση του αερολύματος
c) τη συσκευή χορήγησης του αερολύματος
d) τον τρόπο εισπνοής του αερολύματος από τον ασθενή

Question 11

what is the most important factor that affects the εναπόθεσης των σωματιδίων μέσα στο αναπνευστικό

Answer 11

The μέγεθος των σωματιδίων

Question 12

What unit is used to describe the size of the particles + name the factors that affect it

Answer 12

= μέση αεροδυναμική διάμετρος

1. size
2. shape
3. density of the particle

Question 13

Describe what happens after aerosol formation

Answer 13

• Μετά το σχηματισμό του αερολύματος, λαμβάνει χώρα ανταλλαγή μάζας-ενέργειας μεταξύ των σωματιδίων και του περιβάλλοντος
• Αυτό οδηγεί σε μεταβολή του μεγέθους των σωματιδίων
• Στον αναπνευστικό σωλήνα, στον οποίο επικρατούν συνθήκες υψηλής σχετικής υγρασίας (περίπου 99%), συμβαίνει συμπύκνωση υγρασίας στα σωματίδια
• Αυτό οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους (κατά 2-3 φορές) των υδρόφιλων σωματιδίων
• Η αύξηση αυτή του μεγέθους επηρεάζει την εναπόθεση των σωματιδίων
  —> τα μεγαλύτερα σωματίδια εναποτίθενται ψηλότερα στον αναπνευστικό σωλήνα από ό,τι θα αναμενόταν με βάση το αρχικό τους μέγεθος

Question 14

What does the efficacy of the pharmaceutical aerosols depend on

Answer 14

Εξαρτάται από την ικανότητα των σωματιδίων να φθάσουν στην αναπνευστική περιοχή του αναπνευστικού συστήματος
—> πρέπει να έχουν μικρότερο από περίπου 3 μm

Question 15

What are the 3 mechanisms εναπόθεσης των σωματιδίων στους πνεύμονες

Answer 15

1. Αδρανής πρόσπτωση στο τοίχωμα των αεραγωγών (inertial impaction)
2. Κατακάθιση λόγω βαρύτητας (gravitational sedimentation)
3. Διάχυση (κίνηση Brown)

Question 16

Describe the inertial impaction mechanism

Answer 16

Ο εισπνεόμενος αέρας σε κάθε διακλάδωση του βρογχικού δέντρου αλλάζει κατεύθυνση

Τα σωματίδια μέσα στο ρεύμα του αέρα, ανάλογα με την ορμή (και άρα το μέγεθος) τους:

a) ακολουθούν τον αέρα στην αλλαγή της κατεύθυνσης (μικρότερα σωματίδια) ή
b) προσπίπτουν στο τοίχωμα των αεραγωγών

—> Αυξανομένου του αριθμού των διακλαδώσεων των αεραγωγών —> ελαττώνεται η ταχύτητα του αέρα —> ελαττώνεται και η σημασία της αδρανούς πρόσπτωσης στην εναπόθεση των σωματιδίων

Question 17

Where does inertial impaction occur and for which sized particles

Answer 17

Main mechanism στα ανώτερα τμήματα του αναπνευστικού δέντρου

—> σωματίδια μεγαλύτερα από 5 μm

Question 18

Describe he gravitational sedimentation mechanism + the formula

Answer 18

• Based on Stokes law
• κατακάθονται υπό την επίδραση της βαρύτητας
• ταχύτητα κατακάθισης depends on 4 factors:

a) density of particle
b) η επιτάχυνση της βαρύτητας
c) diameter of particles
d) gas viscosity

Question 19

In gravitational sedimentation, what does κατακάθιση των σωματιδίων στους αεραγωγούς depend on?

Answer 19

• size
• density
• χρόνο παραμονής τους στους αεραγωγούς

Question 20

What sized particles does gravitational sedimentation applies for

Answer 20

It occurs βαθειά στους πνεύμονες για σωματίδια μεγέθους 1-3 μm

Question 21

Explain Διάχυση (κίνηση Brown)

Answer 21

Because of their size, gravity isn’t enough to pull them downwards and they stay up in the air. This causes movements and therefore συγκρούσεις μικρών σωματιδίων μεταξύ τους, αλλά και με άλλα μόρια στον αναπνευστικό σωλήνα

—> εξαναγκάζουν τα σωματίδια αυτά σε κίνηση Brown από τις περιοχές μεγάλης συγκέντρωσης («νέφος» αερολύματος)
—> προς τις περιοχές μικρής συγκέντρωσης (τοίχωμα αεραγωγών)
—> Η ταχύτητα διάχυσης είναι αντιστρόφως ανάλογη του μεγέθους των σωματιδίων.

Question 22

What is the size of particles that follow the Brown mechanism

Answer 22

Less than 1 μm

Question 23

Summarize the Εναπόθεση σωματιδίων στους αεραγωγούς mechanisms based on location and size + which size is ideal

Answer 23

1. Σωματίδια > 5 μm:

• εναποτίθενται κυρίως λόγω αδρανούς πρόσπτωσης στο ανώτερο αναπνευστικό.

2. Σωματίδια με μέγεθος 1-5 μm:

• κατακάθονται λόγω της βαρύτητας στο κατώτερο αναπνευστικό
• ιδιαίτερα μετά από αργή και βαθιά εισπνοή

3. μικρότερο από 1 μm:

• εναποτίθενται μέσω διάχυσης
• στο κατώτερο αναπνευστικό

4. Σωματίδια με μέγεθος περίπου 0,5 μm:

• δεν εναποτίθενται αποτελεσματικά στους αεραγωγούς
• συνήθως εκπνέονται αμέσως

—> το ιδανικό πρακτικά μέγεθος σωματιδίων για αποτελεσματική εναπόθεση στους πνεύμονες είναι 1-3 μm

Question 24

Describe how the Απομάκρυνση εισπνεόμενων σωματιδίων is done depending where the aerosol is found

Answer 24

1. Τα σωματίδια που εναποτίθενται στις περιοχές του αναπνευστικού δέντρου που φέρουν κροσσωτό επιθήλιο :

• απομακρύνονται μέσω της βλεννοβλεφαριδικής δραστηριότητας
• εντός 24 ωρών
• τελικά καταπίνονται
  —> Κάποιο ποσοστό της χορηγούμενης δόσης του φαρμάκου γίνεται συστηματικά διαθέσιμο και μπορεί να προκαλέσει παρενέργειες
  —> Αερολύματα στεροειδών με σχετικά μεγάλο μέγεθος σωματιδίων κατακάθονται στο στόμα και στο λαιμό, με κίνδυνο να προκαλέσουν μυκητιάσεις του στόματος

2. Τα αδιάλυτα σωματίδια που φτάνουν στην περιοχή των κυψελίδων:

• απομακρύνονται πιο αργά
• προσλαμβάνονται από τα μακροφάγα
• μεταφέρονται στις περιοχές με κροσσωτό επιθήλιο ή απομακρύνονται μέσω των λεμφαδένων

Question 25

name the 3 types of φαρμακευτικών αερολυμάτων

Answer 25

1. Τα αερολύματα μετρούμενης δόσης (metered dose inhalers)
2. εισπνευστήρες ξηράς κόνεως (dry powder inhalers)
3. ψεκαστήρες (nebulizers)

Question 26

Describe MDIs

Answer 26

Συχνότερα χρησιμοποιούμενη μορφή αερολυμάτων.

Composition:

• η δραστική ουσία διαλύεται ή διασπείρεται
• σε μίγμα υγρών προωθητικών ουσιών
• στο οποίο έχουν προστεθεί βοηθητικές ουσίες
  —> π.χ. επιφανειοδραστικές ουσίες

Method administration:

• Το μίγμα εισάγεται υπό πίεση σε κάνιστρο
• το οποίο φέρει βαλβίδα μετρούμενης δόσεως

Question 27

Describe the συσκευη used by MDIs

Answer 27

• Περιέκτης
• Προωθητικές ουσίες
• Βαλβίδα μετρούμενης δόσης (metering valve)
• Ενεργοποιητής (actuator)

slide 20

Question 28

describe the different options for Περιέκτης of MDIs and explain why each one would be chosen

Answer 28

1. περιέκτες από χάλυβα επικαλυμμένο με κασσίτερο, γυαλί επικαλυμμένο με πλαστικό ή από αλουμίνιο
2. Στην πράξη, τα MDIs συσκευάζονται σε κάνιστρα (10-30 ml) από αλουμίνιο, τα οποία κατασκευάζονται με εξώθηση και δεν φέρουν ραφές
3. κάνιστρο από αλουμίνιο επικαλυμμένο με ανθεκτικό στα χημικά οργανικό υλικό, όπως η εποξυ-ρητίνη
   —> Αν τα κάνιστρα αλουμινίου διαβρώνονται από τα υλικά του αερολύματος

Question 29

Why is the active substance in MDIs dispersed/ diluted with Προωθητικές ουσίες? role?

Answer 29

• Δημιουργούν πίεση στο εσωτερικό του περιέκτη (κάνιστρο)
• εξωθούν το περιεχόμενο έξω από τον περιέκτη όταν ανοίξει η βαλβίδα
• διατηρούν την πίεση στον περιέκτη σταθερή
• παρέχοντας σταθερή δόση και βοηθούν στη διασπορά του περιεχομένου σε σταγονίδια.

—> Πάνω από το υγρό μίγμα στο κάνιστρο, ο χώρος γεμίζει με ατμό από τα προωθητικά, δημιουργώντας πίεση κορεσμού στη συγκεκριμένη θερμοκρασία που βρίσκεται το σύστημα

Question 30

Which προωθητικά do εισπνεόμενα αερολύματα use + describe which state they are found in the aerosol

Answer 30

1. χλωρο-φθορο-υδρογονάνθρακες (CFCs)
   —> είναι πλήρως αναμίξιμοι μεταξύ τους
   —> στα MDIs χρησιμοποιούνται μίγματα αυτών (με πιέσεις 450 kPa)
2. φθορο-υδρογονάνθρακες (HFAs)

—> Αέρια σε θερμοκρασία δωματίου.
—> Υγροποιούνται με ελάττωση της θερμοκρασίας ή αύξηση της πίεσης

Question 31

Which προωθητικά do τοπικώς εφαρμοζόμενα αερολύματα use

Answer 31

a) υγροποιημένοι υδρογονάνθρακες
—> προπάνιο, βουτάνιο, ισοβουτάνιο

b) αέρια υπό πίεση
—> άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, τριοξείδιο του αζώτου

Question 32

How do the Προωθητικές ουσίες help us maintain a stable dosage even after giving the patient a dose?

Answer 32

Μετά την απομάκρυνση μίας δόσης, ο χώρος πάνω από το υγρό μεγαλώνει.

Για να διατηρηθεί η πίεση ίση με την πίεση ισορροπίας:

• ποσότητα υγρού εξαεριώνεται (some of it in the liquid becomes gas to keep the gas pressure the same above the liquid)
• μέσα στο κάνιστρο, διατηρείται σταθερή πίεση
• μέχρις πλήρους εξαερίωσης του υγρού μίγματος των προωθητικών
  —> επιτρέπει την απόδοση σταθερής δόσης σε κάθε ενεργοποίηση της βαλβίδας και σταθερά χαρακτηριστικά ψεκάσματος

Question 33

What do CFCs contain + describe them slide 25