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Modelando pulverizadores de aerossol para ajudar pacientes com problemas crônicos da cavidade

Bater o ponto doce pode fazer toda a diferença, especialmente para os pacientes que sofrem da infecção crônica da cavidade.

As instruções novas para usar pulverizadores nasais podem ajudar a entregar pelo menos oito vezes mais medicina dediminuição aos tecidos doentes da cavidade, de acordo com o professor assistente Saikat Basu da engenharia mecânica da universidade estadual de South Dakota. Tem usado a dinâmica de fluidos computacional para modelar os pulverizadores de aerossol projetados ajudar pacientes com problemas crônicos da cavidade como parte do institutos de saúde nacionais a projectar-se na universidade da Faculdade de Medicina de North Carolina Chapel Hill.

Basu começou a trabalhar com o professor adjunto Julia S. Kimbell do departamento de UNC da otolaringologia como um pesquisador pos-doctoral em abril de 2016. Continuou essa colaboração desde a vinda a SDSU em janeiro de 2019.

“Os pulverizadores tópicos são a primeira linha de tratamento para reduzir a inflamação da cavidade. A cirurgia é somente quando as medicamentações já não trabalham,” Basu usado disse. O protocolo novo pode ajudar mais pacientes a obter o relevo sem recorrer à cirurgia da cavidade, reduzindo desse modo custos dos cuidados médicos.

Mais de 14% dos americanos têm a sinusite crônica; e aqueles números estão aumentando, de acordo com um artigo de julho de 2019 em Medscape.com. Tratar a circunstância custa $3,4 calculado a uns $5 bilhões anualmente.

Ajustando o ângulo, profundidade

Os pesquisadores encontraram que o bocal de pulverizador deve ser five-eighths introduzidos de uma polegada na narina e ser guardarado em uns 35 - a 45 graus dobre para a distribuição a melhor da medicamentação.

Este é uma inserção mais profunda e um ângulo mais íngreme do que as directrizes actuais do pulverizador nasal e conduzirá a uns oito à possibilidade que decuplamente maior a medicina alcançará o local desejado.”

Saikat Basu, professor assistente da engenharia mecânica, universidade estadual de South Dakota

É o autor principal em um artigo que descreve o aerossol que modela resultados na introdução de junho de 2020 de relatórios científicos.

“Quando mais droga alcança aquelas áreas críticas, o efeito deve ser melhor,” disse Basu, que publicou papéis de quase dúzia jornais no transporte intranasal e em drogas tópicas.

“Este estudo demonstra como as ferramentas de análise da engenharia podem revolucionar cuidados médicos,” disse Basu, indicando que estes resultados “são igualmente relevantes às vacinas intranasal que são desenvolvidas para abrandar a pandemia COVID-19.”

Construção, validando o modelo

Para determinar como obter o pulverizador esteróide às cavidades afetadas da cavidade, o CT usado equipa de investigação faz a varredura dos pacientes crônicos da sinusite para construir os modelos 3D-printed. Basu então integrou computacionalmente os modelos 3D no software de ANSYS e no transporte simulado da droga e inalou o fluxo de ar.

“Um dos desafios é a estrutura intrincada das passagens nasais,” disse Basu. Para superar este desafio, dividiu as passagens nasais em 12 segmentos. Então incorporou dados nos tamanhos da gota do aerossol, que variaram de cinco a 25 mícrons, também a força com que a garrafa do pulverizador é activada no modelo computacional.

“As gotas menores penetram mais no espaço aéreo,” disse. “Para conseguir gotas maiores bater o alvo, nós precisamos de orientar correctamente a garrafa do pulverizador.”

Após conferir com médicos, os pesquisadores escolheram um corredor estreito nas cavidades chamadas o complexo ostiomeatal como o lugar o melhor depositar a medicina anti-inflamatório. O muco das câmaras superiores da cavidade drena através deste canal nas áreas mais baixas abaixo dos mordentes, Basu explicou.

Para validar a modelagem computacional de Basu experimental, os pesquisadores adicionaram partículas radioactivas ao pulverizador para seguir onde as gotas foram depositadas dentro dos modelos 3D-printed nasais flexíveis. Para replicate o ângulo e a profundidade de bocal de pulverizador da inserção nas passagens nasais, os pesquisadores usaram um dispositivo de posicionamento especialmente projetado.

Além, uma linha do vácuo anexada a uma válvula de fluxo imitou o fluxo de ar baseado em dados de respiração. “O fluxo de ar nas cavidades destes pacientes que eram com necessidade da cirurgia da cavidade é comprometido frequentemente por suas circunstâncias,” ele notou. Este teste experimental rigoroso confirmou a precisão do modelo com carácter de previsão de Basu.

O passo seguinte será recrutar pacientes para ensaios clínicos. Para fazer isto, Basu e os pesquisadores de UNC estão aplicando-se para que um financiamento mais adicional de NIH colabore com as Faculdades de Medicina em Duke University e na universidade de 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.