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Modelado de aerosoles de aerosol para ayudar a pacientes con problemas crónicos del sino

Pegar el sweet spot puede diferenciar todo el, especialmente para los pacientes que sufren de la infección crónica del sino.

Las nuevas instrucciones para usar aerosoles nasales pueden ayudar a entregar por lo menos ocho veces más remedio inflamación-reductor a los tejidos enfermos del sino, según profesor auxiliar Saikat Basu de la ingeniería industrial de la universidad de estado de Dakota del Sur. Él ha estado utilizando la dinámica de fluidos de cómputo para modelar los aerosoles de aerosol diseñados para ayudar a pacientes con problemas crónicos del sino como parte de los institutos de la salud nacionales a proyectar en la universidad de la Facultad de Medicina de Carolina del Norte Chapel Hill.

Basu comenzó a trabajar con el profesor adjunto Julia S. Kimbell del departamento de UNC de la otorrinolaringología como investigador postdoctoral en abril de 2016. Él ha continuado esa colaboración desde venir a SDSU en enero de 2019.

Los “aerosoles tópicos son la primera línea del tratamiento para reducir la inflamación del sino. La cirugía es solamente cuando las medicaciones trabajan no más,” Basu usado dijo. El nuevo protocolo puede ayudar a más pacientes a conseguir relevo sin el recurso a la cirugía del sino, de tal modo reduciendo costos de la atención sanitaria.

Más los de 14% de americanos tienen sinusitis crónica; y esos números están aumentando, según un artículo de julio de 2019 sobre Medscape.com. Tratar la condición cuesta $3,4 estimado a $5 mil millones anualmente.

Ajustar ángulo, profundidad

Los investigadores encontraron que la boquilla de aerosol se debe ser five-eighths insertados de una pulgada en la ventana de la nariz y esperar en 35 - a 45 grados pesque con caña para la distribución óptima de la medicación.

Esto es una inserción más profunda y un ángulo más escarpado que las pautas actuales del aerosol nasal y dará lugar a ocho a la mayor ocasión décupla que el remedio alcanzará el sitio deseado.”

Saikat Basu, profesor auxiliar de la ingeniería industrial, universidad de estado de Dakota del Sur

Él es el autor importante en un artículo que describe el aerosol que modela resultados en la aplicación de junio de 2020 partes científicos.

“Cuando más droga alcanza esas áreas críticas, el efecto debe ser mejor,” dijo a Basu, que ha publicado los papeles de casi docena gorrones en transporte intranasal y drogas tópicas.

“Este estudio demuestra cómo las herramientas de análisis de ingeniería pueden revolucionar atención sanitaria,” dijo a Basu, señalando que estas conclusión “son también relevantes a las vacunas intranasales que se desarrollan para atenuar el pandémico COVID-19.”

Construcción, validando el modelo

Para determinar cómo conseguir el aerosol esteroide a las cavidades afectadas del sino, el equipo de investigación utilizó exploraciones del CT de pacientes crónicos de la sinusitis para construir los modelos 3D-printed. Basu entonces integró de cómputo los modelos 3D en software de ANSYS y transporte simulado de la droga e inhaló la circulación de aire.

“Uno de los retos es la estructura compleja de los pasajes nasales,” dijo a Basu. Para vencer este reto, él dividió los pasajes nasales en 12 segmentos. Entonces él incorporó datos sobre las tallas de la gotita del aerosol, que colocaron a partir del cinco a 25 micrones, también la fuerza con la cual la botella del aerosol se activa en el modelo de cómputo.

“Caídas más pequeñas penetran más lejos en el espacio aéreo,” él dijo. “Para conseguir gotitas más grandes para pegar el objetivo, necesitamos orientar la botella del aerosol correctamente.”

Después de consultar con los médicos, los investigadores eligieron un corredor estrecho en los sinos llamados el complejo ostiomeatal como la situación óptima para depositar el remedio antiinflamatorio. El moco de las cámaras superiores del sino drena a través de este canal en las áreas más inferiores debajo de las quijadas, Basu explicó.

Para validar el modelado de cómputo de Basu experimental, los investigadores agregaron partículas radioactivas al aerosol para rastrear donde las gotitas fueron depositadas dentro de los modelos nasales flexibles 3D-printed. Para replegar el ángulo y la profundidad de la boquilla de aerosol de la inserción en los pasajes nasales, los investigadores utilizaron un dispositivo de colocación especialmente diseñado.

Además, una línea del vacío sujetada a una válvula de flujo imitó la circulación de aire basada en datos de respiración. “La circulación de aire en los sinos de estos pacientes que estaban necesitando cirugía del sino es comprometida a menudo por sus condiciones,” él observó. Esta prueba experimental rigurosa confirmó la exactitud del modelo profético de Basu.

El paso siguiente será reclutar a los pacientes para las juicios clínicas. Para hacer esto, Basu y los investigadores de UNC están solicitando el financiamiento adicional de NIH para colaborar con las Facultades de Medicina en Duke University y la universidad 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.