AEROSOLI PENTRU CAILE RESPIRATORII

Inhalatiile – introducerea medicamentelor in alveolele pulmonare , fara retinerea prealabila in caile respiratorii superioare, transformate iin aerosoli, reprezinta singura forma farmaceutica destinata caii pulmonare.

Traditional, calea pulmonara este considerata ca un mod de administrare locala, de uz extern, dar ea permite si absorbtia unor substante medicamentoase prin alveolele pulmonare si trecerea in sange.

Astfel, plamanul este un mijloc de administrare a substantelor medicamentoase direct in sange, care evita first pass metabolism. In general, administrarea de medicamente direct in tractul respirator este considerate ca o metoda de alegere in tratamentul bolilor respiratorii.

????(Tractul respirator, fiind singurul organ care este in contact direct in acelasi timp cu mediul extern si mediul intern, trebuie sa se apere contra tuturor agresiunilor, chiar daca ele sunt terapeutice.)????

Comportamentul particulelor de aerosol, de la iesirea din dispozitivul de generare si pana in momentul patrunderii in arborele respirator, in vederea aborbtiei, pentru a produce efectul terapeutic, este o problema complexa.

Particulele urmeaza un traiect particular, diferit de acela al unei substante medicamentoase administrata pe o alta cale.

Drumul particulelelor depinde de:

Modul de administrare (particulele din dispozitivul de inhalare); Transportul substantei medicamentoase la locul de actiune (in curentul de aer

inhalat); Durata de expunere : foarte scurta; Doza de substanta medicamentoasa administrata: oarte mica;

Depunerea particulelor de aerosoli in aparatul respirator este influentata de numerosi factori grupati in :

Parametrii fizico-chimici ai substantei medicamentoase:forma, marime, diametru, solubilitate, higroscopicitate;

Parametrii farmaco- tehnologici :- Formulare: forma farmaceutica, doza de substanta medicamentoasa, promotori, PH,

tonicitate;- Tehnologici: -viteza si distributia marimii particulelor;

-evaporarea gazului propulsor; -tipul dispozitivului de aerosolizare;

Factori anatomo-fiziologici: o Umiditate;

o Anatomia tractului respirator;o Stari patologice;o Caracteristicile respiratiei:

Volumul de aer inspirat; Viteza aerului inspirat; Respiratia prin nas sau prin gura; Miscarea ciliara bronsica si alveolara.

INHALAREA AEROSOLULUI

Drumul aerosolului din dispozitivul de generare pana la punctul de fixare pe epiteliul respirator reprezinta procesul de inhalare sau tranzitul prin calea nazala sau cavitatea bucala. Perticulele sau picaturile inhalate ating mai intai cavitatea nazala sau bucala, apoi sunt atrase spre treahee, bronhii, bronhiole, canalele alveolare si alveolele pulmonare.

Factorii susceptibili sa influenteze tranzitul aerosolului sunt reprezentati in principal de:

Marimea particulelor de aerosol; Modul de respiratie si fluxul respirator (viteza curentului gazos); Umiditatea aerului intern; Temperatura.

Cel mai important factor il constituie marimea particulelor de aerosol.

Dimensiunea particulelor de aerosol

Particulele sau picaturile de aerosol dispersate in faza gazoasa trebuie sa patrunda pana la nivelul alveolelor pulmonare si sa se fixeze pe ele pentru a fi absorbite, in vederea obtinerii efectului terapeutic.

Pentru a indeplini aceste exigente, aerosolul trebuie sa se adapteze la functia de ventilatie pulmonara, care se efectueaza intr-un ritm regulat si cu un volum de aer determinat.

In plus, particulele dispersate trebuie sa prezinte un diamentru inferior de 1µm, deoarece aerul inhalat intalneste in drumul sau obstacole care il purifica si retine elementele in suspensie.

In functie de dimensiunea particulelor de aerosol, pot interveni diferite niveluri de distributie si retinere a acestora de-a lungul tractului respirator:

- Peretii nazali, faringe si lariinge, pentru particulele superioare la 30 µm;- Traheea pentru particulele de 20-30 µm;- Bronhiile pentru particulele de10-20 µm;

- Canalele alveolare si alveolele pulmonare nu retin decat particulele inferioare la 3 µm, si anume doar particulele sub 1-3 µm trec prin canalele bronhiilor, fara a se fixa, in timp ce particulele cu diametru inferior la 0.2 µm vor ajunge in alveolele pulmonare.

Diametrul particulelor aerosolizate Nivelul maxim de penetratie

>30 µmFose nazaleFaringeLaringe

20-30 µm Trahee

10-20 µm Bronhii si bronhiole

3-5 µm Bronhiole Terminale

<3 µm Canale alveolareAlveole pulmonare

Se observa ca: Particulele mai mari de 10µm sunt retinute la nivelul cailor respiratorii superioare; Intre 0.5-5 µm sunt suficient de mici pentru a penetra pana la nivelul cailor respiratorii

inferioare, unde pot fi retinute datorita impactului; Particulele mai mici pot migra in peretele vascular datorita miscarii browniene.

Deci diametrul optim al particulelor de aerosol, pentru o buna penetrare la nivelul cailor aeriene inferioare, este cuprin intre1-2 µm.

Particulele cu diametrul inferior la 0.2 µm vor ajunge in zona alveolara, urmand drumul aerului in care ele sunt suspendate. La fiecare aspiratie, putin particule ating chiar alveolele pulmonare, daca ele corespund la diametrele indicate, dupa ce mai intai au fost amestecate cu aerul rezidual, care se afla profund,, in plamani. Dar particulele care nu s-au fixat, nu s-au depus intr-un timp relativ scurt si au ramas in suspensie in aerul inspirat pot fi pierdute prin expiratie. In principal, gradul de dispersie a particulelor de aerosol depind de:

- Procedeul de formare si fabricare : solutie, suspensie, emulsie, pudra; in cazul substantelor formate sub forma de suspensie, acestrea trebuie sa fie micronizate in asa fel incat majoritatea particulelor sa aiba diametre inferioare la 5 µm;

- Dispozitivul de aerosolizare –caracteristicile valcei si dimensiunile duzei de emisie; evaporarea gazului propulsor;

- Utilizarea prelungitoarelor (spacer) care se interpun intre emboul bucal al valvei si gura pacientului, pentru a retine picaturile mari in interiorul acestui spacer permitand particulelor mici sa patrunda in plamani.

MODUL DE RESPIRATIE SI VITEZA CURENTULUI GAZOS

Tranzitul aerosolilor prin tractul respirator depinde de o derie de parametrii fiziologici ca: modul de respiratie si viteza curentului gazos.

Se cunoaste ca volumul de ae expirat este de circa 500 ml; cu o respiratie normala de 12-15 cicluri pe minut, viteza medie a curentului de aer este de 22-25 l /minut.

O crestere a acestei viteze de aer inspirat printr-o respiratie rapida poate transporta in alveolele pulmonare particulele de marime importanta, care normal vor fi oprite in caile respiratorii superioare si acestea prin modificarea turbulentei fluxului si a vitezei particulelor.

Diin contra, o incetinire a ritmului respirator va creste timpul de rezidenta si de retinere a aerosolilor pe mucoasa respiratorie.

FLUXUL GAZOS

Curgerea aerosolilor prin tractul respirator poate fi laminara sau turbulenta.

Conform legii lui POSEUILLE, daca dimensiunile conductului raman constante, viteza fluidului devine direct proportionala cu presiunea si invers proportionala cu vascozitatea ; in acest caz curgerea va fi laminara.

Legea lui POSEUILLE:

Vt=r

4 ∙ P ∙ π8ŋl

In care: t = timpul, in secunde, necesar unui volum V (in ml ) de fluid, cu vascozitatea ŋ sa circule traversand un tub lung de 1 (cm ) , cu raza r (cm ), sub o presiune P (dyn ∙ cm−2 ).

Cu cat fluidul este fortat sa traveseze un tub sau este in contact cu un obstacol, curgerea laminara devine turbulenta (lichidul produce vartejuri in conduct) si directia de miscare moleculara este in continua schimbare.

In acest caz curgerea unuii fluid este in functie de numarul lui REYNOLDS Re :

Re=d ∙ v ∙ ρ

ŋ

In care:

o d = diametrul unui tub (in cm )o v = viteza fluidului (in cm ∙ s−1 )

o ρ = densitatea (g ∙ cm−3 )

o ŋ = vascozitatea ( cm2 ∙ s−1 )

Cand numarul lui REYNOLDS depaseste 2000, fluxul este considerat turbulent

In cursul unei respiratii medii sau puternice, curentu gasoz prezinta un oarecare numar de turbulenta la nivelul cavitatii nazale, a fariingelui, glotei, traheei si a majoritarii bronhiilor.

In aceste conditii, particulele de aerosol se vor ciocni de aceste diferite organe si ieventual se vor opri prin depunere la aceste niveluri.

CARACTERIZAREA APARATULUI RESPIRATOR

APARATUL RESPIRATOR ESTE FORMAT DIN:

1. Caile respiratorii superioare:

Nas – formatiune mediocefalica cu caracteristici spercifice fiecarui indivind, cu dublu rol – respirator si olfactiv. Aerul inspirit prin nas ajunge in plamani. Mucusul vascos si perii aflati in nas au rolul de filtrare a impuritatilor din aer. Lao prin inspiratie sunt folosite narile alternative ( la un interval de 20-30 de minute ), permitand regenerarea mucoasei nazale.

Cavitatea nazala – este impartita in 2 cavitati numite fose nazale sua perete median (septul nazal). Fosele nazale comunica cu exteriorul prin 2 orificii (narine), iar cu faringele prin 2 orificii largi (meaturi nasofaringiene). Cavitatea nazala este captusita cu o mucoasa foarte vascularizata si impartita in 2 regiuni: mucoasa oftalmica ce se afla in partea superioara si mucoasa respiratorie, aflata in partea inferioara.

Faringe – organ musculos captusit cu o mucoasa, care reprezinta locul de incrucisare a caii respiratorii (laringele) cu cea digestive (esofag). Faringele este delimitat in partea superioara de cavitatea bucala prin baza limbii, amygdale, arcul palatin, iar de cavitatea nazala de coanele nazale. Iesirea postero-ventrala din faringe se realizeaza pe de o parte prin laringe continuar cu trahea, iar pe de alta arte prin esofag.

2. Caile repiratorii inferioare:

Laringe – este un organ cartilaginous, captusit cu o mucoasa in interior, situate intre faringe si trahee. Laringele, pe langa rolul de protejare a caii respiratorii, este un organ al fonatiei. In faringe sunt situate coardele vocale.

Epiglota - cartilaj elastic care impiedica patrunderea alimentelor in plamani, in momentul inghitirii.

Trahee – conduct fibrocartilaginos care continua laringele, situate inainte de esofag si terminat in torace la nivelul vertebrei a 5-a toracale prin doua ramuri de bifurcatii numite bronhii. Traheea are o lungime de11-13 cm si un diametru de aproximatixv 2 cm.

3. Plamanii:

Plaman – organ perevhe cu rol de respiratie, care furnizeaza oxygen intregului corp si elimina dioxidul de carbon din sange.

Bronhii – 2 canale ce transporta aerul intre trahee si plamani Bronchiole – ramificatii ale bronhiilor in lobul pulmonar, care se termina cu alveolele Alveolele pulmonare – saci care se umplu cu aer si la nivelul carora se face shimbul de oxigen

cu dioxid de carbon. Fiecare plaman contine aproximativ 300 milioane de alveoli.

Exista 2 faze ale respiratiei:

-prima faza a respiratiei se desfasoara la niveluul plamanilor –respiratia externa sau pulmonara

-faza a doua are loc la nivelul celulelor si se numeste – respiratie interna sau celulara. La nivelul celulelor se desfasoara procesele de oxidare lenta a substantelor organice simple, rezultate in urma digestiei, rezultand energia necesara functionarii organismului si produsi de dezasimilare ce sunt eliminate prin cai diferite.