Ökade luftföroreningar de senaste åren har inte bara bidragit till försämrade miljöförhållanden i städer över hela världen. Det har också förvärrat hälsoriskerna för de människor som befolkar dem, särskilt de som lider av lungsjukdomar, såsom astma eller kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL). Denna dynamik understryker vikten av att arbeta för att öka effektiviteten hos läkemedelsleveransanordningar, som inhalatorer, som administrerar aktiva farmaceutiska ingredienser för att behandla luftvägssjukdomar.

I Vätskors fysik, , forskare från Indien och Australien beskriver resultaten av deras samarbete för att utveckla en beräkningsutvärdering av läkemedelsleverans genom både trycksatta inhalatorer med uppmätta doser och torrpulverinhalatorer för att avgöra hur processen kan förbättras.

Medan inhalatorer har revolutionerat behandlingen av lungsjukdomar under de senaste decennierna och för närvarande används för att administrera läkemedel till patienter infekterade av covid-19-viruset, "Deras effektivitet är fortfarande ett stort problem eftersom endast en tredjedel av det totala läkemedlet når de drabbade områdena i lungorna, " sa medförfattaren Suvash C. Saha, från University of Technology Sydney. "Som ett resultat, läkemedelsförlusten och kostnaden för behandlingen blir högre."

Att känna till en förmåga att förutsäga aerosoliserat eller pulveriserat läkemedelsavlagring i lungorna är avgörande för att bättre förstå riktad läkemedelstillförsel, Saha och kollegor vid Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad, i Indien, skapat en beräkningsmodell för att utvärdera var förbättringar kan göras.

"Vid högre flödeshastigheter, tröghetspåverkan har visat sig vara ansvarig för avsättning av läkemedelspartiklar i den övre delen av luftvägarna men med mindre tillgänglighet av läkemedelspartiklar i det distala området av luftvägarna, " sa medförfattaren Akshoy Ranjan Paul. "Dessutom, vid lägre flödeshastigheter, det finns inte tillräckligt med momentum för att transportera partiklar till det distala området. Som ett resultat, det bör finnas en optimal flödeshastighet [för att uppnå] maximal räckvidd för läkemedelspartiklar i den distala regionen."

Forskarna presenterar en beräkningsundersökning av inhalationshastigheter och läkemedelspartikelstorlekar i en realistisk mänsklig lungmodell. Med hjälp av beräkningsvätskedynamik, studien avslöjar att fler läkemedelspartiklar deponeras i höger bronkier än i vänster bronkier, som är relativt böjd på grund av dess närhet till hjärtat. Nyckelfynd tyder på att läkemedlen bör innehålla mindre partiklar för att de ska kunna nå de distala bronkerna.

Forskningen "är ett anmärkningsvärt exempel som visar hur förståelsen av vätskemekanik, och kraften i beräkningsvätskedynamik, kan informera mer effektiv design av läkemedel och läkemedelsadministrerande anordningar, sa Saha.