【瑞士步琦】通过喷雾干燥配制可吸入药物，就像呼吸新鲜空气一样简单

没有什么比在山上徒步旅行和呼吸新鲜空气更让我喜欢的了。事实上，我们呼吸的空气会超过一整个肺，因为普通人每分钟吸入 7 到 8 升空气，相当于每天吸入大约 11000 升。这种无意识的吸入和呼出过程对我们的健康至关重要，并确保身体细胞获得所需的氧气来发挥作用。肺通过气体交换过程吸收氧气，气体交换发生在肺中数以百万计的小气囊(称为肺泡)中。肺泡如此之多，如果你把它们平摊开来，它们会覆盖一个网球场那么大的区域。当我们吸气时，空气沿着我们的气管进入我们的肺部，通过两条被称为支气管的管道，这些管道分支成更小的细支气管，并在微小的肺泡群中结束。每个肺泡都被称为毛细血管的小血管网络所包围。肺泡壁的厚度约为人类头发的 1/50，允许气体通过肺泡壁进入毛细血管中的血液。进入血液的氧气与血红蛋白结合，通过心脏输送到身体的所有细胞。药物制造商利用这种高效的运输系统，制造出可吸入的干粉药物(通常直径小于 5 微米)，小到足以通过上呼吸道和支气管。当颗粒沉积在肺部后，它们需要溶解在肺泡内衬的薄层中，然后它们才能被吸收到血液中。一旦进入血液，它就可以被运送到目标部位，最终，药物被代谢并从体内排出，通常是通过肝脏和肾脏。

我相信你可以想象，制造足够小的粒子来穿过这个管道网络不是一件简单的任务；然而，这种传输系统的几个优点使这些工作都是值得的。对于需要立即治疗的问题，如哮喘发作，肺部是理想的递送系统。口服的药物必须经过消化系统才能生效；在这个过程中也有活性成分的损失。有些递送系统更容易设计和制造，但它们也有缺点。病毒传递系统简单，最大的优点是在人体组织中转染效率高；然而，病毒的毒性可以引发免疫反应，并且预先存在的抗体可以中和传递系统及其携带的分子，从而降低治疗效率。非病毒输送系统已被用于规避这些问题。脂质、聚合物和肽基系统可以被修改，用以提高生物相容性，增加内化，并定制药物输送的确切要求。这些类型的材料用于药物颗粒的配方，并用于包封或携带药物，保护其免受降解，并增强其在肺部的吸收，在病毒传递系统中发挥病毒的作用。干粉肺输送最常见的辅料之一是乳糖。

乳糖具有几种有利的材料特性，使其成为可吸入药物的理想材料。它是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的载体，因为它在给药后具有的无毒和易于降解的性质。其他美国食品药品监督管理局（FDA）批准的载体包括亮氨酸、甘露醇、葡萄糖、海藻糖和蔗糖。乳糖是理想的，因为它粘性比其他糖更低，并且具有更高的玻璃态化转变温度，在喷雾干燥时易于流动成粉末。雾化用于制造一系列可吸入粉末，包括多肽、抗生素、疫苗和生物可降解的载体颗粒。这些药物可以针对全身的疾病，但它们对治疗囊性纤维化、哮喘、慢性肺部感染、肺癌和结核病的肺部特异性应用尤其有益。使用喷雾干燥技术制造可吸入药物涉及到通过在不同固体浓度的水中溶解活性成分(药物、纳米颗粒)和赋形剂(乳糖或其他)来制备水溶液。偶尔在溶液中加入乙醇来促进蒸发。所得的喷雾干燥粉末由旋风分离器分离并收集在容器中。有几种常用的分析方法用于表征喷雾干粉，例如：

还有其他方法可以制造用于肺部的可吸入药物，例如冷冻干燥和气流粉碎；然而，喷雾干燥与这些方法相比有许多优点。喷雾干燥能产生高度分散的粉末，而不需要冷冻干燥时所需的载体颗粒。射流铣削过程产生流动性能差的扁平颗粒。气流粉碎的乳糖具有结晶结构，而喷雾干燥的乳糖则是无定形的。无定形态复合物形成的原因是干燥过程迅速，蒸发和形成固相的时间很少。喷雾干燥制成的球形颗粒具有较低的接触面积和均匀的粒度分布，从而增加了可吸入的颗粒组分。喷雾干燥也是一种成本效益高的一步工艺，直接从液体到干燥配方，具有较高的工艺放大能力。

喷雾干燥制成的球形颗粒具有较低的接触面积和均匀的粒度分布，从而增加了可吸入的颗粒组分。有四种策略可用于制造干粉配方。第一种是小的无载体药物颗粒，它是 1 到 5μm 的气溶胶粉末，是在日益狭窄的气道之外沉积的最佳尺寸。然而，这种小颗粒经常粘在一起，并且具有很强的凝聚力，流动性差。这可以通过使用小药物和更大的载体颗粒，从而改善药物经吸入器的流动。如前所述，乳糖是最常用的载体，通常设计为 50μm 至 80μm 的尺寸。在吸入过程中，较小的颗粒与载体颗粒分离并沉积在肺泡中。第三个策略是在吸入干粉气溶胶研究方面取得突破，涉及低质量密度(<0.4g/cm)的大孔药物颗粒(>5μm)。作为第一种策略的替代方案，这些较大的颗粒更容易聚集和分解，具有更好的流动性，并且可以逃避肺部的吞噬清除机制。最后一种策略是在药物的载体颗粒中使用胶囊化的纳米颗粒，并已成为大量研究的课题。纳米医学是生物医学领域的一个新兴领域，由于上述肺给药的好处，已经提出了诸多肺给药的建议。然而，细小的颗粒大小限制了肺沉积，使它们在吸入后从肺部呼出。通过喷雾干燥将纳米颗粒结合到载体颗粒中，使其用于肺部药物递送成为可能。喷雾干燥的多功能性和对方法的高度控制使每种策略都成为可能，并且考虑到可吸入药物相对于其他更具侵入性的输送方式的优势，我期待着未来。