[發(fā)明專利]暴露系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380061347.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN104812301A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.格爾德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吸入科學(xué)瑞典股份公司
• 主分類號(hào): A61B5/08
• 分類號(hào): A61B5/08;G01N33/15;B05B7/14;G01N33/497
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王景剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于研究模型材料和氣溶膠的受控制的相互作用的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

存在強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力研發(fā)新的可靠的體外試驗(yàn)以減少在環(huán)境研究領(lǐng)域以及在藥物行業(yè)二者中的動(dòng)物試驗(yàn)的數(shù)目。存在許多研發(fā)來用于使用培養(yǎng)細(xì)胞系統(tǒng)模擬毒劑或治療劑暴露的體外系統(tǒng)。一些系統(tǒng)被研發(fā)用于模擬皮膚，而其他的系統(tǒng)被研發(fā)以模擬胃腸管道和呼吸道。呼吸道或許是模擬起來最復(fù)雜的，因?yàn)榕囵B(yǎng)氣道上皮細(xì)胞應(yīng)當(dāng)通過僅覆蓋細(xì)胞表面的一薄層流體直接地暴露于空氣中；所謂的空氣吸升狀況。這是特別的問題，如果細(xì)胞應(yīng)當(dāng)暴露于空氣傳播的粒子中。用于反復(fù)性的暴露一個(gè)假定是以較小體積產(chǎn)生的解聚集的粒子氣溶膠(aerosol)，其是通過根據(jù)由Inhalation?Sciences?Sweden?AB(ISAB)研發(fā)的美國(guó)專利6,003,512的技術(shù)所提供的。ISAB還已經(jīng)研發(fā)了一種噴霧干燥技術(shù)(WO?2004/041900)，其可將較小部分的物質(zhì)快速地重新配制成高產(chǎn)量的細(xì)粉末，以用于噴粉槍機(jī)械中，噴粉槍氣溶膠發(fā)生器已經(jīng)被證明與嚙齒類動(dòng)物的分離的、換氣的和灌注的肺(IPL)結(jié)合是有用的，如在P.Gerde?et?al.Inhalation?Toxicology，2004，16，45-52中所公開的，其中研究了柴油機(jī)煙灰的肺部沉積。在吸入暴露于候選藥物期間，研究的物質(zhì)在肺的目標(biāo)區(qū)域中的沉積是一希望過程，其通過在供應(yīng)設(shè)備中和在呼吸道的非目標(biāo)區(qū)域中的沉積伴隨有研究材料的不想要的損失。在用于吸入供應(yīng)的藥物的研發(fā)過程早期，物質(zhì)損失是經(jīng)由吸入的防止經(jīng)常的決定性的早期試驗(yàn)的關(guān)鍵因素。兩個(gè)較大的機(jī)構(gòu)導(dǎo)致當(dāng)氣溶膠正流過管道(duct)時(shí)的粒子的壁沉積：空氣動(dòng)力損失和靜電損失。空氣動(dòng)力損失是由粒子的擴(kuò)散、沉積、嵌塞和阻截貢獻(xiàn)的并且主要受到研究的氣溶膠的質(zhì)量中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑(MMAD)和所研究的管道系統(tǒng)的流體動(dòng)力學(xué)的影響。空氣動(dòng)力損失可通過理論模型很好地合理預(yù)測(cè)。靜電損失附加在空氣動(dòng)力損失上并且強(qiáng)烈地依賴于所研究的粉末和管道系統(tǒng)的壁的材料性質(zhì)。靜電損失更不穩(wěn)定且難以預(yù)測(cè)，并且可以是研究的氣溶膠的主要的沉積機(jī)理。粉末氣霧膠的該不可預(yù)測(cè)的行為導(dǎo)致不僅對(duì)呼吸道的氣溶膠發(fā)生器設(shè)備的、暴露系統(tǒng)(exposure)和非目標(biāo)區(qū)域的血管壁而且在需要獲得研究對(duì)象中的目標(biāo)暴露量的暴露參數(shù)的調(diào)節(jié)期間的物質(zhì)損失。本發(fā)明的目的是要致力于該問題。靜電方法也已經(jīng)被設(shè)計(jì)以改善細(xì)胞培養(yǎng)中的氣溶膠沉積。然而，這些方法更適合于納米尺寸的粒子和經(jīng)常空氣污染源的非常稀的氣溶膠，并不適合于臨床有關(guān)的稠密的醫(yī)藥制品氣溶膠。存在若干可用的方法，用于研究培養(yǎng)的氣道細(xì)胞的是例如專門的培養(yǎng)小室(well)，其發(fā)育以使肺細(xì)胞在可滲透薄膜的上面生長(zhǎng)以及灌注液的儲(chǔ)室(reservoir)在該薄膜之下以在氣道上皮和周圍空氣之間產(chǎn)生緊密接觸，類似于體內(nèi)的情況。Corning已經(jīng)研發(fā)了“Transwell系統(tǒng)”，其中融合性的以及甚至纖毛的上皮細(xì)胞可被培養(yǎng)并用于試驗(yàn)中。存在可從Becton，Dickinson?and?Company；Falcon^TM獲得的相似系統(tǒng)。Epithelix公司提供了即可使用的、完全地區(qū)分的上皮細(xì)胞，其具有在Transwell小室即MucilAir中培養(yǎng)的纖毛功能，但是它們沒有一種方法，用于實(shí)施這樣的細(xì)胞的受控制的暴露到可呼吸的氣溶膠。Vitrocell公司提供了栽培-和暴露系統(tǒng)，其包括基于Transwell系統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)模塊和專賣氣溶膠暴露單元。該系統(tǒng)通過充滿氣溶膠流垂直嵌塞在研究表面上而實(shí)現(xiàn)粒子沉積在一表面上。然而，今天可用的該方法的主要缺點(diǎn)是：缺少合適的方法來產(chǎn)生具有足夠濃度的同質(zhì)的氣溶膠并修正要被測(cè)試的化合物(compound)的粒子尺寸分配；最終不夠的劑量控制。當(dāng)然在該領(lǐng)域內(nèi)存在對(duì)基于體外的方法的改善的需要。這樣的改善是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過提供一種很好的受控制的方法，其適合于篩分因受到各種空氣中懸浮粒子的影響的細(xì)胞培養(yǎng)；例如毒性測(cè)試，藥物、診斷、新陳代謝研究，其中對(duì)發(fā)育-或區(qū)分或基因調(diào)節(jié)的影響可被研究(基因調(diào)節(jié)研究)等。

如在以下部分中描述的本發(fā)明消除了在該技術(shù)中的缺點(diǎn)中的至少一些并且提供了篩分(screening)模型，其使得可以更好地在體外研究氣溶膠在類似呼吸道中的空氣-血-阻擋層的模型材料上的受控制的暴露。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明大體上提供一種用于受控的氣溶膠暴露的改善的模型系統(tǒng)，其可基于類似于氣道的自然空氣-血-屏障(barrier)的模型材料以便支持用于后來的藥物研發(fā)的候選物質(zhì)如何遵循對(duì)呼吸道的服用(administration)進(jìn)行沉積，吸收和代謝的預(yù)計(jì)。