【所属领域】

医疗装备

【痛点问题】

吸入给药是治疗新冠肺炎、哮喘和慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病的首选给药途径，有副作用少、起效快等优点。全球吸入制剂市场进入成熟阶段，200亿美元左右规模。2018年中国吸入制剂市场约108亿人民币，较上年增速10%，其中进口产品占据近80%的份额。

干粉吸入器所使用的药物颗粒（1-5微米）通常附着于较大载体颗粒表面（50-500微米，材质为乳糖），形成一个颗粒聚合体，通过对载体颗粒进行表面改性，可有效降低药物颗粒与载体颗粒间的黏着力。其工作原理是借助于吸入器的内部流域的设计，使颗粒聚合体在流体应力和壁面碰撞的综合作用下，在吸入器内实现药物颗粒从载体颗粒表面的分离，进而进入人体呼吸道，达成治疗效果。

目前干粉吸入器存在以下三个主要问题：

1）载体颗粒多使用乳糖，载体颗粒进入人体后会对糖尿病使用者构成安全威胁，并引发患者咳嗽、口腔炎症、乳糖蛋白过敏等不良反应。

2）目前干粉吸入器的药物颗粒从载体颗粒表面的分离效率较低，仅为10~30%，低药物分离效率会急剧增加使用者的医疗成本。

3）目前干粉吸入器单次吸入载药量低，仅为10-20mg，不适用于抗生素多肽，抗体分子，干细胞等制剂的吸入。

【成果介绍】

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本项目发明了一种干粉吸入器，其目的在于优化干粉吸入器内部流动区域的结构设计，由此解决干粉吸入器药物分离效率低、使用者体验不佳、载药量低等技术问题。

其解决方案为：

①使颗粒旋转碰撞室中的壁面与底面保持一个倾斜的角度，可有效控制颗粒聚合体的反弹角度，使其在颗粒旋转碰撞室中盘旋但不上升，该结构可有效增加颗粒聚合体在干粉吸入器内的停留时间，大幅提升颗粒聚合体与壁面的碰撞次数，进而有效提升干粉吸入器中的药物分离效率。

②由于①中所述颗粒旋转碰撞室中的壁面与底面的夹角会导致颗粒旋转碰撞室上方截面收窄，流速增大，依据伯努利方程，其高压区域会把颗粒往低压区域推，促使颗粒聚合体在流体应力的作用下迅速离开干粉吸入器，因此该夹角并不可以无限减小。本成果通过计算流体力学的方法，依据药物颗粒的合成方式以及颗粒的材料属性计算得到最为恰当的角度，从而达到提升药物分离效率的效果。

④气流入口管件的截面设计为与颗粒旋转碰撞室相切并具有相应倾斜角度的四边形，而不是现有干粉吸入器所使用的长方形截面。该结构使得气流入口管件与颗粒旋转碰撞室相切，以避免对颗粒聚合体在颗粒旋转碰撞室内的旋转造成扰动。此外，气流入口管件需采取两个对称入口设计，以产生较为稳定的流场。

图1 自研干粉吸入器内部流域结构（包括分离式药物贮存室1、第二连接件2、旋转碰撞腔体3、多入口管4、第一连接件5、网筛件6及出口管7）

【技术优势】

1）避免乳糖载体颗粒进入呼吸道。当乳糖载体颗粒为46微米时，自研干粉吸入器可控制97%的乳糖颗粒驻留在吸入器内，仅3%的乳糖颗粒进入口腔。而目前绝大多数商用干粉吸入器（如Cyclohaler®, Aerolizer®, Rotahaler®, Spinhaler®, Turbuhaler®等）中的乳糖载体颗粒100%进入口腔。

2）提高药物分离效率。使用The Next Generation Impactor（NGI）评价了自研干粉吸入器，吸入制剂为沈阳药科大学和锦州九泰药业有限责任公司合作研发的盐酸川丁特罗。测试结果表明Fine Particle Dose（FPD）提升了1.34倍，且抵达NGI Stages 5-7的药物比例明显增加。

3）提高单次吸入剂量。相较于商用干粉吸入器10-20mg的载药量，自研干粉吸入器的单次吸入载药量最高为150mg，有成为大分子药物递送装置的潜力。目前NGI实验均采用单次75mg的吸入剂量，自研干粉吸入器性能表现稳定；当进一步提升载药量时，药物发射分数虽有所下降，但FPD稳步上升。

【技术成熟度】

技术成熟度：5-6级。目前自研干粉吸入器已形成原型并进行了初步药学评价，下一步需进行更广泛的药学评价。

【产业化应用】

应用场景：

住院治疗或随身携带治疗。

市场前景：

吸入制剂市场规模大，近年国内呼吸系统疾病患病率呈快速上升趋势，吸入给药治疗得到了临床普遍应用。干粉吸入器药械合一，技术门槛极高。自研干粉吸入器有着独特的技术优势并形成了专利保护，在细分市场将占有一席之地。

发展规划:

后续将相关成果进行成果转化和公司孵化，预计三到五年形成商业化应用。

知识产权:

目前已有多项授权发明专利。

合作方式:

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、技术服务、面谈等。

【联系方式】

CG24002