Hoorcollege 2 Farmaceutische Technologie en biofarmacie II
Pulmonale toediening 1.0
Voordelen pulmonale toediening
Lokale toedieningen > luchtwegaandoeningen
Hogere biologische beschikbaarheid →met name eiwitten
o Omzeilen van het first-pass metabolisme
Lagere doseringen kunnen gegeven worden via deze route, minder kans op bijwerkingen
Snellere werking
Geen naalden nodig
Minder kans op resistentievorming → antibiotica
Nadelen pulmonale toediening
- Verkeerd gebruik van inhalatiemedicatie
o Capsule inhalator → verkeerde capsules gebruikt
o Metered Dose Inhalers (MDI’s) veriesen een bepaalde ‘hand-longcoördinatie”
o Verneveling is zeer tijdrovend (~30min) → verlaging van de therapietrouwheid
o Hoestprikkel kan correcte inhalatiemanoeuvre bemoeijlijken
o Veelal verschillende gebruiksinstructie voor verschillende inhalatoren
- Snelle absorptie/eliminatie
o Nog geen goede gecontroleerde release mogelijk
Huidige indicaties
- Astma en COPD
o Inhalatiecorticosteroïden (ICS) → budesonide, fluticason, beclomethasone,
ciclesonide
o Beta-2 agonisten → salbutamol, formoterol, salmeterol, indacaterol
o Anticholinergica → aclidinium, ipratropium, tiotropium
- Cystische fibrose (CF)
o Antibiotica → colistine, tobramycine
o Mucolytica → rhDNAse
- Tuberculose (TBC)
o Antibiotica → isoniazide, rifampicine, pyrazinamide, ethambutol
- Diagnostica → astmaprovocatie→ methacoline, mannitol, adenosine.
Dit zijn allemaal lokaalwerkende farmaca die gebruikt worden.
In de toekomst zal dit ook meer systemisch werkende farmaca bevatten, zoals behandeling voor
ziekte van Parkinson, longkanker, schimmelinfecties, pijnbestrijding, diabetes, immunosuppressie,
anafylaxie, vaccins.
De luchtwegen
De neus is de normale ingang voor lucht, de mond is de ingang voor inhalatie. Verder bestaan de
luchtwegen uit:
Hogere luchtwegen (conducting airways) → generaties 0 tot en met 11. Tot en met generatie
8 bevatten de bronchiën kraakbeen.
Centrale luchtwegen (transitional airways) → generaties 12 tot en met 16.
Perifere luchtwegen (respiratory airways) → generaties 17 tot en met 23
De hogere en de centrale luchtwegen bevatten ongeveer 150 mL aan ADV → Anatomisch dood
volume. De alveoli bevinden zich in de perifere luchtwegen en hebben een oppervlak van ongeveer
100 m2.
Het longmodel van Weibel
, Hoorcollege 2 Farmaceutische Technologie en biofarmacie II
De generaties nemen in diameter af van 18 mm (trachea) naar 0,41 mm (alveolar sac)
De aantallen nemen toe bij generaties → alveolar sac is nog niet de alveoli.
Het totale doorsnede-oppervalk neemt exponentieel toe in de richting van de alveoli. De
luchtsnelheid neemt exponentieel af in de richting van de alveoli.
De hogere luchtwegen bevat maar een lage hoeveelheid van het totale wandoppervlak, totale
volume en totale doorsnedeoppervlak. In de perifere luchtwegen bevindt zich het hoogste
percentage van het totale wandoppervlak, totale volume en het totale doorsnedeoppervlak.
De luchtwegen zijn een doelgebied voor geneesmiddeldepositie. Dit is echter afhankelijk van de
specifieke werking van het geneesmiddel en de aandoening.
Targets zijn:
- Gladde spierweefsel, deze worden voornamelijk getargetted in de hogere en centrale
luchtwegen. De Beta-2 agonisten targetten de gladde spieren
- Ontstekingen, deze worden getargetted in de hele longen, dus hoger, centraal en perifeer.
Hiervoor werken corticosteroïden en antibiotica.
- Systemische circulatie, het target isdan de perifere luchtwegen. Dit is vanwege het dunne
membraan en het zeer grote oppervlak.
Bij een gelijke geneesmiddelconcentratie door de gehele luchtwegen te krijgen, target je vooral de
perifere luchtwegen, omdat 95,5% van het totale wandoppervlak zich hier bevindt.
Depositiemechanismen
- Inertiële impactie → uit de bocht vliegen van de deeltjes
- Sedimentatie → Uitzakken van de deeltjes
- Diffusie → brownse beweging
- Interceptie → vastlopen van deeltjes in de luchtwegen
- Elektrostatische aantrekking
Inertiële impactie is met name dominant in de hogere luchtwegen, terwijl sedimentatie voornamelijk
voorkomt in de centrale en perifere luchtwegen. De relevantie van de mechanismen diffusie,
interceptie en elektrostatische aantrekking is discutabel/ verwaarloosbaar. De dominantie van de
depositiemechanismen is afhankelijk van de krachtenbalans werkend op een geneesmiddeldeeltje.
De geneesmiddeldepositie in de luchtwegen kan dan ook beïnvloedt worden door de krachtenbalans
te beïnvloeden.
Krachten werkend op een aerosoldeeltje
- Inertiële kracht Fc → bv. centrifugaalkracht
2 −1 ρ∗π 2 −1
o Fc =m∗v T ∗R = 3
∗v T∗R
6∗d
- Wrijvingskracht Fd → wet van Stokes
o F D =3∗π∗η∗v PA∗d∗ χ
- Zwaartekracht Fg → wet van Newton
ρ∗π
o FG =m∗g= 3
∗g
6∗d
De krachtenbalans is afhankelijk van:
- d = grootte van het deeltje
- ρ = dichtheid van het deeltje
Pulmonale toediening 1.0
Voordelen pulmonale toediening
Lokale toedieningen > luchtwegaandoeningen
Hogere biologische beschikbaarheid →met name eiwitten
o Omzeilen van het first-pass metabolisme
Lagere doseringen kunnen gegeven worden via deze route, minder kans op bijwerkingen
Snellere werking
Geen naalden nodig
Minder kans op resistentievorming → antibiotica
Nadelen pulmonale toediening
- Verkeerd gebruik van inhalatiemedicatie
o Capsule inhalator → verkeerde capsules gebruikt
o Metered Dose Inhalers (MDI’s) veriesen een bepaalde ‘hand-longcoördinatie”
o Verneveling is zeer tijdrovend (~30min) → verlaging van de therapietrouwheid
o Hoestprikkel kan correcte inhalatiemanoeuvre bemoeijlijken
o Veelal verschillende gebruiksinstructie voor verschillende inhalatoren
- Snelle absorptie/eliminatie
o Nog geen goede gecontroleerde release mogelijk
Huidige indicaties
- Astma en COPD
o Inhalatiecorticosteroïden (ICS) → budesonide, fluticason, beclomethasone,
ciclesonide
o Beta-2 agonisten → salbutamol, formoterol, salmeterol, indacaterol
o Anticholinergica → aclidinium, ipratropium, tiotropium
- Cystische fibrose (CF)
o Antibiotica → colistine, tobramycine
o Mucolytica → rhDNAse
- Tuberculose (TBC)
o Antibiotica → isoniazide, rifampicine, pyrazinamide, ethambutol
- Diagnostica → astmaprovocatie→ methacoline, mannitol, adenosine.
Dit zijn allemaal lokaalwerkende farmaca die gebruikt worden.
In de toekomst zal dit ook meer systemisch werkende farmaca bevatten, zoals behandeling voor
ziekte van Parkinson, longkanker, schimmelinfecties, pijnbestrijding, diabetes, immunosuppressie,
anafylaxie, vaccins.
De luchtwegen
De neus is de normale ingang voor lucht, de mond is de ingang voor inhalatie. Verder bestaan de
luchtwegen uit:
Hogere luchtwegen (conducting airways) → generaties 0 tot en met 11. Tot en met generatie
8 bevatten de bronchiën kraakbeen.
Centrale luchtwegen (transitional airways) → generaties 12 tot en met 16.
Perifere luchtwegen (respiratory airways) → generaties 17 tot en met 23
De hogere en de centrale luchtwegen bevatten ongeveer 150 mL aan ADV → Anatomisch dood
volume. De alveoli bevinden zich in de perifere luchtwegen en hebben een oppervlak van ongeveer
100 m2.
Het longmodel van Weibel
, Hoorcollege 2 Farmaceutische Technologie en biofarmacie II
De generaties nemen in diameter af van 18 mm (trachea) naar 0,41 mm (alveolar sac)
De aantallen nemen toe bij generaties → alveolar sac is nog niet de alveoli.
Het totale doorsnede-oppervalk neemt exponentieel toe in de richting van de alveoli. De
luchtsnelheid neemt exponentieel af in de richting van de alveoli.
De hogere luchtwegen bevat maar een lage hoeveelheid van het totale wandoppervlak, totale
volume en totale doorsnedeoppervlak. In de perifere luchtwegen bevindt zich het hoogste
percentage van het totale wandoppervlak, totale volume en het totale doorsnedeoppervlak.
De luchtwegen zijn een doelgebied voor geneesmiddeldepositie. Dit is echter afhankelijk van de
specifieke werking van het geneesmiddel en de aandoening.
Targets zijn:
- Gladde spierweefsel, deze worden voornamelijk getargetted in de hogere en centrale
luchtwegen. De Beta-2 agonisten targetten de gladde spieren
- Ontstekingen, deze worden getargetted in de hele longen, dus hoger, centraal en perifeer.
Hiervoor werken corticosteroïden en antibiotica.
- Systemische circulatie, het target isdan de perifere luchtwegen. Dit is vanwege het dunne
membraan en het zeer grote oppervlak.
Bij een gelijke geneesmiddelconcentratie door de gehele luchtwegen te krijgen, target je vooral de
perifere luchtwegen, omdat 95,5% van het totale wandoppervlak zich hier bevindt.
Depositiemechanismen
- Inertiële impactie → uit de bocht vliegen van de deeltjes
- Sedimentatie → Uitzakken van de deeltjes
- Diffusie → brownse beweging
- Interceptie → vastlopen van deeltjes in de luchtwegen
- Elektrostatische aantrekking
Inertiële impactie is met name dominant in de hogere luchtwegen, terwijl sedimentatie voornamelijk
voorkomt in de centrale en perifere luchtwegen. De relevantie van de mechanismen diffusie,
interceptie en elektrostatische aantrekking is discutabel/ verwaarloosbaar. De dominantie van de
depositiemechanismen is afhankelijk van de krachtenbalans werkend op een geneesmiddeldeeltje.
De geneesmiddeldepositie in de luchtwegen kan dan ook beïnvloedt worden door de krachtenbalans
te beïnvloeden.
Krachten werkend op een aerosoldeeltje
- Inertiële kracht Fc → bv. centrifugaalkracht
2 −1 ρ∗π 2 −1
o Fc =m∗v T ∗R = 3
∗v T∗R
6∗d
- Wrijvingskracht Fd → wet van Stokes
o F D =3∗π∗η∗v PA∗d∗ χ
- Zwaartekracht Fg → wet van Newton
ρ∗π
o FG =m∗g= 3
∗g
6∗d
De krachtenbalans is afhankelijk van:
- d = grootte van het deeltje
- ρ = dichtheid van het deeltje
