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Modellistica degli spruzzi di aerosol per aiutare i pazienti con i problemi cronici del seno

Colpire il punto dolce può fare tutta la differenza, particolarmente per i pazienti che soffrono dall'infezione cronica del seno.

Le nuove istruzioni per gli spray nasali usando possono contribuire a consegnare almeno otto volte più medicina didiminuzione ai tessuti malati del seno, secondo il professor di aiuto Saikat Basu dell'ingegneria meccanica di South Dakota State University. Sta usando la fluidodinamica computazionale per modellare gli spruzzi di aerosol destinati per aiutare i pazienti con i problemi cronici del seno come componente dell'istituti della sanità nazionali ad aggettare all'università di facoltà di medicina di North Carolina Chapel Hill.

Basu ha cominciato a lavorare con il professore associato Julia S. Kimbell del dipartimento di UNC dell'otorinolaringoiatria come ricercatore postdottorale nell'aprile 2016. Ha continuato quella collaborazione dalla venuta a SDSU nel gennaio 2019.

“Gli spruzzi attuali sono la prima riga di trattamento per diminuire l'infiammazione del seno. L'ambulatorio è soltanto quando i farmaci più non funzionano,„ Basu usato ha detto. Il nuovo protocollo può aiutare più pazienti ad ottenere il sollievo senza ricorrere alla chirurgia del seno, quindi diminuente le spese sanitarie.

Più di 14% degli Americani hanno sinusite cronica; e quei numeri stanno aumentando, secondo un articolo del luglio 2019 su Medscape.com. Il trattamento della circostanza costa annualmente $3,4 stimato - i $5 miliardo.

Regolazione dell'angolo, profondità

I ricercatori hanno trovato che l'ugello spruzzatore dovrebbe essere five-eighths inseriti di un pollice nella narice ed essere da tenersi ai 35 - a 45 gradi inclini per distribuzione ottimale del farmaco.

Ciò è un'inserzione più profonda e un angolo più ripido che le linee guida correnti dello spray nasale e provocherà gli otto alla maggior probabilità che composta di dieci parti la medicina raggiungerà il sito desiderato.„

Saikat Basu, il professor di aiuto di ingegneria meccanica, South Dakota State University

È l'autore principale su un articolo che descrive l'aerosol che modella i risultati nell'emissione del giugno 2020 dei rapporti scientifici.

“Quando più droga raggiunge quelle zone critiche, l'effetto dovrebbe essere migliore,„ ha detto Basu, che ha pubblicato i documenti di quasi dozzina giornali sul trasporto intranasale e sulle droghe attuali.

“Questo studio dimostra come gli strumenti di analisi di assistenza tecnica possono rivoluzionare la sanità,„ ha detto Basu, precisante che questi risultati “sono egualmente pertinenti ai vaccini intranasali che sono sviluppati per attenuare la pandemia COVID-19.„

Costruzione, convalidante modello

Per determinare come ottenere lo spruzzo steroide alle intercapedini commoventi del seno, il gruppo di ricerca ha usato le scansioni di CT dai pazienti cronici della sinusite per sviluppare i modelli 3D-printed. Basu poi ha integrato informaticamente i modelli 3D nel software di ANSYS e nel trasporto simulato della droga ed ha inalato il flusso d'aria.

“Una delle sfide è la struttura complessa dei passaggi nasali,„ ha detto Basu. Per sormontare questa sfida, ha diviso i passaggi nasali in 12 segmenti. Poi ha compreso i dati sulle dimensioni della gocciolina dell'aerosol, che hanno variato da cinque a 25 micron, pure la forza con cui la bottiglia dello spruzzo è attivata nel modello di calcolo.

“Le più piccole gocce penetrano più ulteriormente nello spazio aereo,„ ha detto. “Per convincere le più grandi goccioline per colpire l'obiettivo, dobbiamo orientare correttamente la bottiglia dello spruzzo.„

Dopo il conferimento con medici, i ricercatori hanno scelto un corridoio stretto nei seni chiamati il complesso ostiomeatal come la posizione ottimale per depositare la medicina antinfiammatoria. Il muco dalle camere superiori del seno vuota attraverso questo canale nelle aree più basse sotto le maschette, Basu ha spiegato.

Per convalidare la modellistica di calcolo di Basu sperimentalmente, i ricercatori hanno aggiunto le particelle radioattive allo spruzzo per tenere la carreggiata dove le goccioline sono state depositate all'interno dei modelli nasali flessibili 3D-printed. Per ripiegare l'angolo e la profondità dell'ugello spruzzatore dell'inserzione nei passaggi nasali, i ricercatori hanno utilizzato un'unità di posizionamento specialmente progettata.

Inoltre, una riga di vuoto fissata ad una valvola di ammissione ha imitato il flusso d'aria basato sui dati respiranti. “Il flusso d'aria nei seni di questi pazienti che erano necessitante la chirurgia del seno è compromesso spesso dalle loro circostanze,„ lui ha notato. Questa prova sperimentale rigorosa ha confermato l'accuratezza del modello premonitore di Basu.

Il punto seguente sarà di reclutare i pazienti per i test clinici. Per fare questo, Basu ed i ricercatori di UNC stanno facendo domanda per ulteriore finanziamento di NIH per collaborare con le facoltà di medicina alla Duke University e l'università di 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.