Aerosol läkemedelstillförsel

Arbetspaketet Aerosol Läkemedelstillförsel inom SweDeliver fokuserar på utveckling av läkemedelssystem som administreras som aerosoler, vilket omfattar både pulmonära och nasala beredningar.
Aerosol läkemedelstillförsel representerar en attraktiv icke-invasiv metod för lokal och systemisk läkemedelstillförsel som riktar sig mot luftvägarna som specifika absorptionsregioner. Betydelsen av läkemedelstillförsel via pulmonära och nasala vägar har ökat markant under senare år som potentiella platser för administrering av biologiska läkemedel, inklusive proteiner, peptider och RNA.
Aerosoltillförsel kräver specialiserade enheter, såsom nebulisatorer, tryckdrivna dosaerosol-inhalatorer och torrpulverinhalatorer. Utöver läkemedel-hjälpämne-interaktioner förblir förståelsen av gränssnittet mellan formulering och enhet avgörande för effektiv läkemedelstillförsel.
Arbetspaketets utveckling
Vid starten av SweDeliver var expertisen inom pulmonär läkemedelstillförsel begränsad vid Uppsala universitets farmaceutiska fakultet. Beslutet att etablera ett dedikerat arbetspaket härstammade från erkännandet av väletablerade forskningen inom det akademiska teamet inom området pulverteknologi och fasta läkemedelsberedningar – grundläggande kunskaper för inhalationsformuleringar där partikelns egenskaper är avgörande för prestanda.
SweDeliver arbetspaket Aerosol Läkemedelstillförsel, som nu går in i sin nästa fas (SweDeliver 2.0), strävar efter att bedriva toppmodern och internationellt konkurrenskraftig forskning om alla administreringsvägar och former av aerosoler.
Professor Albert Mihranyan leder de akademiska forskningsinsatserna i samarbete med industriella partners, inklusive forskare från AstraZeneca, Chiesi, Orexo, Ferring, Caliditas och MVIC AB. Arbetspaketet upprätthåller vidare samarbeten med nationella initiativ såsom Swedish Inhalation Network (SwedIN), vilket förbättrar synligheten inom detta forskningsområde.

Albert Mihranyan, professor, SweDeliver
Aktuella forskningsprojekt
Andra omgångens doktorandprojekt
Pulveregenskaper är grundläggande för inhalationsformuleringar, eftersom fysiska faktorer som form och storlek avgör framgångsrik läkemedelsdeponering i lungan. Doktorand Anna Simonsson undersöker olika egenskaper hos adhesiva blandningar genom omfattande experimentella metoder.
Val av hjälpämnen och tillverkningsmetoder påverkar ytterligare formuleringsprestandan. Doktorand Niklas Bunta Sundin studerar systematiskt spraytorkade formuleringar med olika hjälpämnen och proteiner, och utvärderar dem i biorelevanta in vitro- och in vivo-modeller.
Pulveregenskaper styrs i hög grad av partikel-partikel-interaktioner, som vid granulat-konsolidering och fragmentering, och är viktiga koncept för många delivery-system även i inhalationsenheter. Doktorand Marilena Marinaki undersöker belastnings-avlastningscykeln under tryckformning av agglomerat, med särskilt fokus på information som extraheras från avlastningsfasen och dess inverkan på agglomeratkvalitet.

Marilena Marinaki, doktorand, SweDeliver
Tredje omgångens doktorandprojekt
Nästa omgångens projekt inom SweDeliver 2.0 kommer att undersöka spraytorkade hybrida läkemedelsladdade humana serumalbumin-nanopartiklar för aerosoladministrering (PI: Prof. Albert Mihranyan) och mekanistisk och AI/ML-prediktion av flödesförmåga och dispergerbarhet hos inhalationspulver (PI: Prof. Göran Frenning). Dessutom kommer Prof. Sara Mangsbo, i samarbete med AstraZeneca, att studera administrering av oligonukleotider för riktad inhalationsadministrering genom ett MSCA-DN-projekt.
Utvalda publikationer från tidigare omgångar
Arbetspaketet har producerat flera publikationer som dokumenterar forskningsframsteg:
- M. Tofiq, J. Nordström, A. Persson, G. Alderborn. Deciphering the role of granule deformation and fragmentation for the tableting performance of some dry granulated powders, Powder Technol. 409, 117794 (2022).
- Eriksson, J, Sjögren, E, Thörn, H, Rubin, Bäckman, P, and Lennernäs, H. Pulmonary absorption – estimation of effective pulmonary permeability and tissue retention of ten drugs using an ex vivo rat model and computational analysis. Eur. J. Pharm. Biopharm. 124 (2018) 1-12.
- van der Zwaan I, Franek F, Fransson R, Tehler U, Frenning G. Characterization of Membrane-Type Dissolution Profiles of Clinically Available Orally Inhaled Products Using a Weibull Fit and a Mechanistic Model, Molecular Pharmaceutics, 2022.
- Dariush Nikjoo, Irès van der Zwaan, Jonas Rudén, Göran Frenning. Engineered microparticles of hyaluronic acid hydrogel for controlled pulmonary release of salbutamol sulphate. (International Journal of Pharmaceutics, Vol. 643, 2023)
- S Sarangi, K Thalberg, and G Frenning. Effect of carrier size and mechanical properties on adhesive unit stability for inhalation: A numerical study. Powder Technol., 385:230–239, 2021.
- S Sarangi, K Thalberg, and G Frenning. Effect of fine particle shape on the stability and performance of adhesive mixtures intended for inhalation. Powder Technol., 385:299–305, 2021.
- S. Sarangi, G. Frenning. Effective friction in adhesive mixtures intended for inhalation: Simulation of oblique impact of adhesive units. Powder Technology 414 118075 (2023).
- Sohan Sarangi, Anna Simonsson, Göran Frenning. Segregation in inhalable powders: Quantification of the effect of vibration on adhesive mixtures (European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2023)
- Ann-Sofie Persson, Göran Alderborn. Tabletability and compactibility of α-lactose monohydrate powders of different particle size. II: predicted relationships (Pharmaceutical development and technology, Vol. 28, no 6, 2023)
Ledare för arbetspaketet
Albert Mihranyan, Professor
Institutionen för farmaceutisk biovetenskap
Uppsala universitet
Dr. Markus Fridén, AstraZeneca, Mölndal
Forskningsprojekt
- Adhesive mixtures for inhalation powders
- Förbättrade spraytorkade formuleringar av inhalerade läkemedel
- Förståelse av kompressions- och dekompressionscykeln för tryckformning av agglomerat
- Mikrostruktur-egenskaps relationer hos agglomerat tillverkade genom torrgranulering
- Partikeldynamik och flerskalig modellering av adhesiva blandningar för inhalationspulver (slutfört projekt)
- Undersökning av mikrostrukturen i det adhesiva lagret hos adhesiva blandningar med hjälp av lågvinkelröntgenspridning
- Utveckling av ett nytt system för kontrollerad frisättning i lunga (slutfört projekt)
- Användning av nya hjälpämnen för förbättrad stabilitet och prestanda hos inhalationspulver framställda via spraytorkning