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Modélisation des pulvérisateurs d'aérosol pour aider des patients présentant des problèmes continuels de sinus

Heurter l'endroit doux peut effectuer toute la différence, particulièrement pour des patients souffrant de l'infection des sinus continuelle.

Les directives neuves pour des pulvérisations nasales d'emploi peuvent aider à fournir au moins huit fois plus de médicament de inflammation-réduction aux tissus malades de sinus, selon professeur auxiliaire Saikat Basu d'industrie mécanique d'université de l'Etat du Dakota du Sud. Il avait employé la dynamique numérique des fluides pour modéliser des pulvérisateurs d'aérosol conçus pour aider des patients présentant des problèmes continuels de sinus en tant qu'élément de l'les instituts de la santé nationaux à projeter à l'université de la Faculté de Médecine de la Caroline du Nord Chapel Hill.

Basu a commencé à fonctionner par le professeur agrégé Julia S. Kimbell du service d'UNC de l'oto-rhino-laryngologie en tant que chercheur post-doctoral en avril 2016. Il a prolongé que collaboration depuis venir à SDSU en janvier 2019.

« Les pulvérisateurs topiques sont la première ligne de la demande de règlement pour réduire l'inflammation de sinus. La chirurgie est seulement quand les médicaments ne fonctionnent plus, » Basu utilisé a dit. Le protocole neuf peut aider plus de patients à obtenir le relief sans recourir à la chirurgie de sinus, réduisant de ce fait des coûts de santé.

Plus de 14% d'Américains ont la sinusite continuelle ; et ces numéros augmentent, selon un article en juillet 2019 sur Medscape.com. Le traitement de la condition coûte $3,4 environ à des $5 milliards annuellement.

Réglage de la cornière, profondeur

Les chercheurs ont trouvé que le bec de pulvérisation devrait être des five-eighths insérés de pouce dans la narine et être retenu à des 35 - à 45 degrés pêchez pour la distribution optima de médicament.

C'est une mise en place plus profonde et une cornière plus escarpée que les directives actuelles de pulvérisation nasale et aura comme conséquence des huit à l'occasion plus grande de dix fois que le médicament atteindra le site désiré. »

Saikat Basu, professeur auxiliaire d'industrie mécanique, université de l'Etat du Dakota du Sud

Il est l'auteur important sur un article décrivant l'aérosol modélisant des résultats dans la question de juin 2020 des états scientifiques.

« Quand plus de médicament atteint ces endroits critiques, l'effet devrait être meilleur, » a dit Basu, qui a de presque les papiers publiés douzaine tourillons sur le transport intranasal et les médicaments topiques.

« Cette étude explique comment les outils d'analyse technique peuvent révolutionner la santé, » a dit Basu, précisant que ces découvertes « sont également appropriées aux vaccins intranasaux qui sont développés pour atténuer la pandémie COVID-19. »

Établissement, validant le modèle

Pour déterminer comment obtenir le pulvérisateur stéroïde aux cavités affectées de sinus, l'équipe de recherche avait l'habitude des échographies de CT des patients de sinusite chronique pour établir les modèles 3D-printed. Basu alors a de calcul intégré les modèles 3D dans le logiciel d'ANSYS et a simulé le transport de médicament et le flux d'air inhalé.

« Un des défis est la structure compliquée des voies nasales, » a dit Basu. Pour surmonter ce défi, il a divisé les voies nasales en 12 segments. Alors il a comporté des caractéristiques sur les tailles de gouttelette d'aérosol, qui se sont échelonnées de cinq à 25 microns, aussi bien la force avec laquelle la bouteille de pulvérisateur est activée dans le modèle de calcul.

Des « plus petites gouttes pénètrent davantage dans l'espace aérien, » il a dit. « Pour obtenir de plus grandes gouttelettes pour heurter l'objectif, nous devons installer la bouteille de pulvérisateur correctement. »

Après l'entretien avec les médecins, les chercheurs ont choisi un couloir étroit dans les sinus appelés le composé ostiomeatal comme emplacement optimum pour déposer le médicament anti-inflammatoire. Le mucus des chambres supérieures de sinus s'écoule par cette glissière dans les endroits inférieurs sous les joues, Basu a expliqué.

Pour valider la modélisation numérique de Basu expérimental, les chercheurs ont ajouté les particules radioactives au pulvérisateur pour suivre où les gouttelettes ont été déposées dans les modèles 3D-printed nasaux flexibles. Pour reproduire la cornière et la profondeur du bec de pulvérisation de la mise en place dans les voies nasales, les chercheurs ont utilisé un dispositif de mise en place particulièrement conçu.

De plus, un aspirateur relié par ligne à une soupape d'admission a imité le flux d'air basé sur des caractéristiques de respiration. « Le flux d'air dans les sinus de ces patients qui avaient besoin de la chirurgie de sinus est souvent compromis par leurs conditions, » il a noté. Ce contrôle expérimental rigoureux a confirmé l'exactitude du modèle prévisionnel de Basu.

La prochaine opération sera de recruter des patients pour des tests cliniques. Pour faire ceci, Basu et les chercheurs d'UNC s'appliquent pour que davantage de financement de NIH collabore avec des Facultés de Médecine à Duke University et à l'université du Wisconsin.

Source:
Journal reference:

Basu, S., et al. (2020) Numerical evaluation of spray position for improved nasal drug delivery. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-020-66716-0.