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动物实验的雾化给药与肺功能检测

作者: 来源: 日期:2023/7/28 9:49:08 

     根据世界卫生组织(WHO)统计,每年全球有大约23万人死于哮喘、大约158万人死于慢性阻塞性肺疾病、约157万人死于肺癌。哮喘、肺癌、支气管炎、肺炎、慢性阻塞性肺疾病都属于呼吸系统疾病,其受到环境因素和生活方式等多种因素的影响,例如:空气污染、吸烟、室内二手烟等环境因素都与呼吸系统疾病的发病率密切相关,因此针对肺部疾病治疗药物的研发从未停息。

     区别于其他系统的药物,为了方便药物递送,临床呼吸系统常采用雾化的药物剂型来进行临床递送。此给药方式需要将药物转化成细小的颗粒,并通过喷雾的方式将药物直接送达到患者的肺部,以实现治疗目的,同时也是药物研发中的技术要点之一。
     常见的雾化给药方式:
     1.压缩空气雾化:利用外部来源压缩空气,通过其药物仓中的液体,将液体雾化成小颗粒。
     2.超声雾化:利用超声波震动药物使药物发生雾化。
     3.气体雾化:将药物液体注入具有高速气流的喷嘴,迅速震荡使药物雾化。
     4.振动网雾化:将药物注入含有细小孔洞的振动网格,利用共振效应使药物雾化。

     上述四种方式都需要使用临床使用的雾化器设备,此外还有一种非设备性的雾化给药方式,即以人工方式将药物通过简单混和喷雾的方式送达到肺部。


               气管内定量给药装置                               玮琪生物研发的雾化装置


超声雾化设备

      在临床前的动物实验中,凯斯艾生物建立了雾化针和雾化装置来进行给药的方法,并顺利开展了雾化药物的PK实验,以及肺纤维化,呼吸窘迫综合征,肺动脉高压,慢阻肺等疾病模型上的药效学实验。
      在呼吸系统疾病模型中,肺功能检测和肺部组织病理学检测,是评价呼吸系统疾病的重要指标,同时也是困扰我们评价实验的另一个技术要点。

     凯斯艾的肺功能主要检测技术指标
     肺容积检查
     肺容积是指胸腔内肺组织容纳的气体容积,反映了外呼吸的空间。肺容积是肺功能检查中最早开展的检查项目,也是最重要的肺功能指标之一。
     常用的肺容积指标包括4个基础容积:
     潮气容积(VT):正常呼吸过程中吸入或呼出的空气量
     补吸气容积(IRV)
     补呼气容积(ERV)
     残气容积(RV)
     以及由2个或2个以上的基础容积组成的4种叠加容量:
     深吸气量(IC):IC等于TV(潮气量)加IRV(吸气储备量),用于评估肺活量的大小
     肺活量(VC):尽可能多地吸入后可以呼出的空气总量
     功能残气量(FRC):表示呼气末的肺内空气量,可以用来评价肺通气功能和限制性肺疾病。
肺通气功能检查
     肺通气功能是指单位时间内,随呼吸运动进出肺的气体容积的能力,是一个较好地反映肺通气能力的动态指标。
     常用指标包括:
     用力肺活量(FVC):用力呼气肺活量。FVC表示从最大吸气到最大呼气的过程中,肺内空气的最大排出量,可以用来评估肺活量、肺顺应性和肺泡弹性恢复。
     第1秒用力呼气容积(FEV1):用力呼气一秒钟容积。FEV1表示在最大用力呼气的第一秒钟排气的体积,是评估气流限制和气流变异性的重要指标。
     呼气峰值流量(PEF)等:表示在呼气末的最大流速,是呼气流速-时间曲线的最大值,可以用于评估气流变异性和气道阻力。
     肺顺应性:顺应性来度量弹性阻力,顺应性是指在外力作用下弹性组织的可扩张性,容易扩张者顺应性大,弹性阻力小;不易扩张者,顺应性小,弹性阻力大,顺应性(C)与阻力(R)成反比关系。
     此外,还有一些与呼吸有关的运动学指标,如呼吸周期时间、呼吸频率、吸气时间等。这些指标可以被用来反映呼吸节律的变化以及呼吸中肺部和胸壁的运动情况。
     肺功能检测可以分为侵入性(有创)和非侵入性(无创)两种方法,凯斯艾目前可开展:
     侵入性肺功能检查:小鼠,大鼠
     非侵入性肺功能检查:小鼠,大鼠,豚鼠,兔子,猫,犬,非人灵长类



小鼠IPF模型中肺功能主要数据

     肺功能指标可用于定量和定性评估肺的功能,同时可以配合肺部组织病理来评估炎症、纤维化、气肿、弥漫性肺泡损伤等病理变化。

肺纤维化Ashcroft评分


小鼠COPD模型组织病理学数据


兔子ARDS模型组织病理学数据

     目前凯斯艾-珂玛麒药效平台拥有大小鼠及大动物(灵长类)的呼吸功能检测仪器及全套评价方法,以及肺部组织病理学评价的相关经验及历史数据。

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