【所屬領(lǐng)域】
醫(yī)療裝備
【痛點(diǎn)問(wèn)題】
吸入給藥是治療新冠肺炎、哮喘和慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病的首選給藥途徑，有副作用少、起效快等優(yōu)點(diǎn)。全球吸入制劑市場(chǎng)進(jìn)入成熟階段，200億美元左右規(guī)模。2018年中國(guó)吸入制劑市場(chǎng)約108億人民幣，較上年增速10%，其中進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)近80%的份額。
干粉吸入器所使用的藥物顆粒（1-5微米）通常附著于較大載體顆粒表面（50-500微米，材質(zhì)為乳糖），形成一個(gè)顆粒聚合體，通過(guò)對(duì)載體顆粒進(jìn)行表面改性，可有效降低藥物顆粒與載體顆粒間的黏著力。其工作原理是借助于吸入器的內(nèi)部流域的設(shè)計(jì)，使顆粒聚合體在流體應(yīng)力和壁面碰撞的綜合作用下，在吸入器內(nèi)實(shí)現(xiàn)藥物顆粒從載體顆粒表面的分離，進(jìn)而進(jìn)入人體呼吸道，達(dá)成治療效果。
目前干粉吸入器存在以下三個(gè)主要問(wèn)題：
1）載體顆粒多使用乳糖，載體顆粒進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)糖尿病使用者構(gòu)成安全威脅，并引發(fā)患者咳嗽、口腔炎癥、乳糖蛋白過(guò)敏等不良反應(yīng)。
2）目前干粉吸入器的藥物顆粒從載體顆粒表面的分離效率較低，僅為10~30%，低藥物分離效率會(huì)急劇增加使用者的醫(yī)療成本。
3）目前干粉吸入器單次吸入載藥量低，僅為10-20mg，不適用于抗生素多肽，抗體分子，干細(xì)胞等制劑的吸入。
【成果介紹】
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本項(xiàng)目發(fā)明了一種干粉吸入器，其目的在于優(yōu)化干粉吸入器內(nèi)部流動(dòng)區(qū)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由此解決干粉吸入器藥物分離效率低、使用者體驗(yàn)不佳、載藥量低等技術(shù)問(wèn)題。
其解決方案為：
①使顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中的壁面與底面保持一個(gè)傾斜的角度，可有效控制顆粒聚合體的反彈角度，使其在顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中盤(pán)旋但不上升，該結(jié)構(gòu)可有效增加顆粒聚合體在干粉吸入器內(nèi)的停留時(shí)間，大幅提升顆粒聚合體與壁面的碰撞次數(shù)，進(jìn)而有效提升干粉吸入器中的藥物分離效率。
②由于①中所述顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中的壁面與底面的夾角會(huì)導(dǎo)致顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室上方截面收窄，流速增大，依據(jù)伯努利方程，其高壓區(qū)域會(huì)把顆粒往低壓區(qū)域推，促使顆粒聚合體在流體應(yīng)力的作用下迅速離開(kāi)干粉吸入器，因此該夾角并不可以無(wú)限減小。本成果通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)的方法，依據(jù)藥物顆粒的合成方式以及顆粒的材料屬性計(jì)算得到最為恰當(dāng)?shù)慕嵌龋瑥亩_(dá)到提升藥物分離效率的效果。
④氣流入口管件的截面設(shè)計(jì)為與顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室相切并具有相應(yīng)傾斜角度的四邊形，而不是現(xiàn)有干粉吸入器所使用的長(zhǎng)方形截面。該結(jié)構(gòu)使得氣流入口管件與顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室相切，以避免對(duì)顆粒聚合體在顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)造成擾動(dòng)。此外，氣流入口管件需采取兩個(gè)對(duì)稱(chēng)入口設(shè)計(jì)，以產(chǎn)生較為穩(wěn)定的流場(chǎng)。
圖1 自研干粉吸入器內(nèi)部流域結(jié)構(gòu)（包括分離式藥物貯存室1、第二連接件2、旋轉(zhuǎn)碰撞腔體3、多入口管4、第一連接件5、網(wǎng)篩件6及出口管7）
【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
1）避免乳糖載體顆粒進(jìn)入呼吸道。當(dāng)乳糖載體顆粒為46微米時(shí)，自研干粉吸入器可控制97%的乳糖顆粒駐留在吸入器內(nèi)，僅3%的乳糖顆粒進(jìn)入口腔。而目前絕大多數(shù)商用干粉吸入器（如Cyclohaler?, Aerolizer?, Rotahaler?, Spinhaler?, Turbuhaler?等）中的乳糖載體顆粒100%進(jìn)入口腔。
2）提高藥物分離效率。使用The Next Generation Impactor（NGI）評(píng)價(jià)了自研干粉吸入器，吸入制劑為沈陽(yáng)藥科大學(xué)和錦州九泰藥業(yè)有限責(zé)任公司合作研發(fā)的鹽酸川丁特羅。測(cè)試結(jié)果表明Fine Particle Dose（FPD）提升了1.34倍，且抵達(dá)NGI Stages 5-7的藥物比例明顯增加。
3）提高單次吸入劑量。相較于商用干粉吸入器10-20mg的載藥量，自研干粉吸入器的單次吸入載藥量最高為150mg，有成為大分子藥物遞送裝置的潛力。目前NGI實(shí)驗(yàn)均采用單次75mg的吸入劑量，自研干粉吸入器性能表現(xiàn)穩(wěn)定；當(dāng)進(jìn)一步提升載藥量時(shí)，藥物發(fā)射分?jǐn)?shù)雖有所下降，但FPD穩(wěn)步上升。
【技術(shù)成熟度】
技術(shù)成熟度：5-6級(jí)。目前自研干粉吸入器已形成原型并進(jìn)行了初步藥學(xué)評(píng)價(jià)，下一步需進(jìn)行更廣泛的藥學(xué)評(píng)價(jià)。
【產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用】
應(yīng)用場(chǎng)景：
住院治療或隨身攜帶治療。
市場(chǎng)前景：
吸入制劑市場(chǎng)規(guī)模大，近年國(guó)內(nèi)呼吸系統(tǒng)疾病患病率呈快速上升趨勢(shì)，吸入給藥治療得到了臨床普遍應(yīng)用。干粉吸入器藥械合一，技術(shù)門(mén)檻極高。自研干粉吸入器有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并形成了專(zhuān)利保護(hù)，在細(xì)分市場(chǎng)將占有一席之地。
發(fā)展規(guī)劃:
后續(xù)將相關(guān)成果進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和公司孵化，預(yù)計(jì)三到五年形成商業(yè)化應(yīng)用。
知識(shí)產(chǎn)權(quán):
目前已有多項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利。
合作方式:
專(zhuān)利許可、專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)服務(wù)、面談等。
【聯(lián)系方式】
CG24002
