Inhalation und pulmonale Verabreichung

Die Inhalation verabreicht ein Medikament als Aerosol aus feinen Partikeln oder Tröpfchen, die der Patient einatmet und in den Atemwegen und der Lunge ablagert. Sie dient sowohl der lokalen Behandlung von Atemwegserkrankungen als auch, da die Lunge eine sehr große, dünne, gut durchblutete Absorptionsfläche bietet, der systemischen Verabreichung ausgewählter Medikamente. Wo sich das Aerosol ablagert und somit wie das Medikament wirkt, hängt stark von der Partikelgröße und dem Atemmuster ab.

Definition

Die pulmonale Verabreichung ist die Applikation eines Medikaments als inhaliertes Aerosol, das sich in den Atemwegen oder Alveolen ablagert und für eine lokale respiratorische Wirkung oder zur systemischen Absorption über die große alveoläre Oberfläche verwendet wird.

Scope

Dieses Thema behandelt die Aerosolablagerung im Respirationstrakt, die Rolle der Partikelgröße, die wichtigsten Inhalationsgeräteklassen (Dosieraerosole, Trockenpulverinhalatoren und Vernebler) sowie die Unterscheidung zwischen lokaler und systemischer pulmonaler Verabreichung. Es handelt sich um eine pharmazeutische Referenz und bietet keine Anleitung zur Inhalationstechnik oder Behandlungsrichtlinien.

Core questions

• Wie bestimmt die Aerosolpartikelgröße, wo sich ein Medikament im Respirationstrakt ablagert?
• Was unterscheidet die lokale Atemwegsverabreichung von der systemischen Absorption durch die Lunge?
• Wie unterscheiden sich Dosieraerosole, Trockenpulverinhalatoren und Vernebler als Verabreichungsgeräte?
• Was macht die alveoläre Oberfläche für die systemische Verabreichung von Makromolekülen attraktiv?

Key concepts

• Aerosolablagerung
• Aerodynamische Partikelgröße
• Dosieraerosol
• Trockenpulverinhalator
• Vernebler
• Lokale versus systemische pulmonale Verabreichung
• Alveoläre Absorption

Mechanisms

Ein inhaliertes Medikament muss zu Partikeln oder Tröpfchen aerosolisiert werden, die klein genug sind, um ein Impingement in den oberen Atemwegen zu vermeiden, aber groß genug, um sich abzulagern, bevor sie ausgeatmet werden; die aerodynamische Größe, typischerweise im niedrigen Mikrometerbereich, ist der dominierende Faktor, der bestimmt, wo im Respirationstrakt das Medikament landet (Patton & Byron, 2007). Partikel, die sich in den leitenden Atemwegen ablagern, wirken lokal, während diejenigen, die die Alveolen erreichen, auf eine sehr große, dünne, stark perfundierte Oberfläche treffen, die das Medikament schnell in den systemischen Kreislauf aufnehmen kann, wodurch die Lunge zu einem Weg für die systemische Verabreichung einiger Moleküle, einschließlich Makromoleküle, wird. Die Geräteklasse prägt das abgegebene Aerosol: Dosieraerosole, Trockenpulverinhalatoren und Vernebler erzeugen Aerosole unterschiedlich und stellen unterschiedliche Formulierungsanforderungen. Trägersysteme wie lipidbasierte Partikel wurden untersucht, um die pulmonale Freisetzung und Retention zu modifizieren (Cipolla et al., 2014).

Clinical relevance

Die Inhalation platziert das Medikament direkt am respiratorischen Wirkort bei Atemwegserkrankungen und bietet einen nicht-invasiven systemischen Weg für ausgewählte Medikamente. Das Verständnis der Ablagerung und des Geräteverhaltens unterstützt die Beurteilung, warum inhalative Produkte so formuliert und ausgewählt werden, wie sie es sind. Dieser Eintrag beschreibt die Verabreichungsprinzipien als Referenz und ist keine Grundlage für die Auswahl von Inhalatoren, die Technik oder die Behandlung bei einer Einzelperson.

Evidence & guidelines

Übersichten zur pulmonalen Verabreichung beschreiben die Aerosolablagerung, Geräteklassen und die Lunge als systemischen Weg (Patton & Byron, 2007), und Übersichten zu lipidbasierten pulmonalen Trägern behandeln Formulierungsansätze für inhalative Produkte (Cipolla et al., 2014). Standard-Pharmazeutika-Texte kodifizieren das Aerosol- und Inhalatordesign (Aulton & Taylor, 2018).

History

Inhalative Medikamente entwickelten sich von einfachen vernebelten Lösungen zu Dosieraerosolen Mitte des 20. Jahrhunderts und danach zu Trockenpulverinhalatoren. Das Interesse an der Lunge als systemischem Weg, auch für Makromoleküle wie inhaliertes Insulin, wuchs ab dem späten 20. Jahrhundert und lenkte die Aufmerksamkeit auf die alveoläre Oberfläche als Absorptionsstelle und auf die zentrale Rolle der Aerosolpartikelgröße (Patton & Byron, 2007).

Key figures

• John Patton
• Peter Byron
• Hak-Kim Chan

Seminal works

• patton-byron-2007
• cipolla-2014

Frequently asked questions

Warum ist die Partikelgröße bei inhalierten Medikamenten so wichtig?

Die aerodynamische Größe des Aerosols bestimmt, wo sich Partikel ablagern: Große Partikel neigen dazu, im Mund und in den oberen Atemwegen zu impaktieren, während nur entsprechend kleine Partikel die tieferen Atemwege und Alveolen erreichen, wo das Medikament wirken oder absorbiert werden soll.

Können Medikamente den Rest des Körpers über die Lunge erreichen?

Ja; die alveoläre Oberfläche ist groß, dünn und gut durchblutet, sodass einige tief in der Lunge abgelagerte Medikamente in den systemischen Kreislauf aufgenommen werden, was die Grundlage für die systemische pulmonale Verabreichung bildet.