Каскадные импакторы для анализа аэродинамического размера частиц

Каскадные импакторы - это инструменты, которые разделяют образец на основе инерции частиц (которая зависит от скорости и аэродинамического размера частиц) без необходимости знать плотность или форму частиц. Более подробно о типах приборов для ингаляций и методах контроля качества ингаляторов можно прочитать в нашей статье Анализ аэрозолей и спреев согласно Фармакопеи.
MDI - аэрозольные ингаляторы
DPI - порошковые ингаляторы

Общепринятым является то, что для терапевтической эффективности частицы должны находиться в диапазоне от 1 до 5 микрон. Частицы более 5 микрон, как правило, воздействуют на ротоглотку и проглатываются, тогда как ниже 1 микрона существует вероятность того, что частицы останутся захваченными в воздушном потоке и будут выдыхаться.

Инструментом выбора для измерения аэродинамического размера частиц (APSD) вдыхаемых продуктов для удовлетворения как нормативных, так и фармакопейных требований является каскадный импактор, который
- измеряет аэродинамический размер частиц (APSD)
- измеряет активный фармацевтический ингредиент (API)
- измеряет всю дозу

Каждый ударный элемент обрабатывается с одинаковыми допусками на точность, чтобы гарантировать воспроизводимость между ударными элементами. Здесь нет необходимости повторной калибровки с использованием стандартизированных аэрозолей.

Каждая струя на каждой ступени каждого ударного элемента должна проходить индивидуальную проверку на соответствие требованиям. Поэтому все каскадные ударные элементы (включая индукционные порты и предварительные сепараторы), изготовленные компанией Copley, проверяются на каждом этапе производства с использованием самого современного метрологического оборудования и перед выпуском получают свидетельство об измерении и сертификат об испытании на утечку.

Преимущества ACI можно резюмировать следующим образом:

• 8 отдельных стадий от 0,4 до 9 микрон
• Материал: алюминий, нержавеющая сталь 316 или титан
• Стандартная скорость потока: 28,3 л/мин
• Возможно переоборудование на потоки 60 л/мин и 90 л/ при сохранении диаметров
• Низкое сопротивление потока при высоких скоростях потока при удалении этапов 6 и 7
• Небольшая рабочая площадь
• Опция уменьшенного стека для работы с назальными аэрозолями и спреями
• Легкое удаление и замена поврежденных секторов

Кроме импактора для проведения анализа APSD необходимо дополнительное оборудование:

Стандартный ACI предназначен для использования при скорости потока аэрозоля 28,3 л/мин. При такой скорости частицы собираются по 8 типам размеров.

Каскадный импактор Андерсена спроектирован таким образом, что при прохождении аэрозоля через каждую ступень крупные частицы, обладающие достаточной инерцией, будут осаждаться, в то время как более мелкие частицы с недостаточной инерцией будут удерживаться в потоке воздуха и переходить следующей ступени.

Анализируя количество активного лекарственного средства, осажденного на различных стадиях, можно рассчитать дозу мелких частиц (FPD) и фракцию мелких частиц (FPF) и, после дальнейших манипуляций, массовое медианное аэродинамическое распределение (MMAD) и стандартное геометрическое отклонение (GSD) частиц активного лекарственного средства.

Импактор ACI можно также использовать для ингаляторов сухого порошка (DPI). В этом случае, между впускным отверстием и ступенью 0 располагается предварительный сепаратор для сбора большой массы не вдыхаемых шариков порошка. В случае сухих порошковых ингаляторов (DPI), при тестировании необходимо учитывать ряд дополнительных факторов:

Эти факторы требуют использования определенного комплекта оборудования для проведения анализа в соответствии с требованиями Фармакопеи. В частности, необходимо использовать контроллер критического потока.

Во многих случаях (особенно с DPI с низким сопротивлением) необходимо работать при скоростях потока более 28,3 л/мин, чтобы достичь падения давления в ингаляторе на 4 кПа. Несмотря на то, что ACI может работать при скоростях потока, превышающих 28,3 л/мин, важно учитывать изменение пороговых значений, которые будут иметь место для каждой стадии. Чтобы помочь решить эти проблемы, доступны две измененные конфигурации ACI для работы при скоростях потока 60 л/мин и 90 л/мин.

В версии 60 л/мин, ступени 0 и 7 удаляются и заменяются двумя дополнительными ступенями, -0 и -1. Аналогично, в версии со скоростью 90 л/мин, ступени 0, 6 и 7 удаляются и заменяются тремя дополнительными ступенями -0, -1 и --2. Также вносятся изменения в конфигурацию пластин для сбора (с центральными отверстиями и без них). Это приводит к набору точек разреза в соответствии с таблицей ниже.

Контроллер TPK2100 предназначен для обеспечения (и документирования) всех критических параметров, используемых при тестировании однородности доставляемой дозы (DDU) и измерении аэродинамического распределения частиц по размеру (APSD) для ингаляторов сухого порошка (DPI). Центральным элементом системы является клапан управления потоком "по проводам", который позволяет автоматизировать работу, чтобы генерирование данных было более эффективным и воспроизводимым. При необходимости, клапан может управляться вручную.

Безмасляные роторно-лопастные насосы не требуют обслуживания. Они были специально разработаны для тестирования MDI, DPI, небулайзеров и назальных спреев. При разработке были учтены важные моменты:

Следует отметить, что сопротивление потоку, создаваемое ингалятором, может снизить эффективную производительность насоса на 20% от скорости потока, измеренной в свободном состоянии.

Программное обеспечение для анализа данных испытаний ингаляторов CITDAS представляет собой стандартизированный подход к вводу, анализу и отчетности по APSD для выпуска лекарств из MDI, DPI и распылителей в соответствии с Фармакопеями.

Программное обеспечение применяется для каскадного импактора Андерсена ACI, для многоступенчатого импинжера, для импактора Марпл-Миллер и импактора следующего поколения (NGI).