Johdanto
NETZSCH Kinexus Prime -sarjan reometreillä voidaan karakterisoida monenlaisia monimutkaisia nesteitä ja puolikiinteitä herkkyyden, pienen tilantarpeen, modulaaristen geometrioiden ja Advanced Software -ominaisuuksien ansiosta. Erityisesti näissä reometreissä on erittäin matalan kitkan ilmalaakeri, joka tarjoaa vertaansa vailla olevan herkkyyden hyvin alhaisista (0,001 1/s) hyvin korkeisiin (10 000 1/s) leikkausnopeuksiin. Tämä on tärkeää, jotta voidaan ymmärtää ja mitata materiaalin käyttäytymistä todellisissa olosuhteissa, kuten silmätippapullon läpi tapahtuvassa leikkauksessa tai silmän fysiologisessa leikkauksessa silmän räpytyksen aikana. Silmälääketieteeseen keskittyneet terapeuttiset yritykset voivat käyttää Kinexus Prime -sarjan reometrien tuottamia tietoja vaikuttaakseen formulaatioiden kehittämiseen.
Ajankohtaiset silmätipat ovat silmäsairauksien, kuten kuivasilmäisyyden, glaukooman ja kausiluonteisten allergioiden ensisijainen hoitomuoto. On kuitenkin hyvin tiedossa, että paikalliset silmätipat ovat suurelta osin tehottomia, sillä alle 5 % annostellusta lääkeannoksesta saavuttaa kohdekudokset [1]. Tämä ilmiö johtuu ensisijaisesti silmän luonnollisesta vaikutuksesta poistaa vieraita esineitä. Silmän etuosa, kuten kuvassa 1 esitetään, koostuu lukuisista esteistä, kuten monimutkaisesta kyynelfilmistä ja sarveiskalvon hydrofobisesta ja hydrofiilisestä luonteesta. Lisäksi nenän ja sierainten tyhjenemisellä ja silmien räpyttelyllä on suuri merkitys käytettyjen silmätippojen nopeassa poistamisessa. Räpyttely on ainutlaatuinen tapaus, jossa leikkausnopeus muuttuu nollasta silmän ollessa auki erittäin suureksi, kun silmäluomet sulkeutuvat ja avautuvat nopeasti.
Vaikuttavien ainesosien viipymäajan parantamiseksi voidaan käyttää erilaisia annostelumuotoja, kuten voiteita, geelejä ja emulsioita. NETZSCH teki hiljattain yhteistyötä erään silmälääke- ja silmälaiteyrityksen T&K-ryhmän kanssa kehittääkseen ohjelmoitavaan rSpace -ohjelmistoon ainutlaatuisen testausmenetelmän, jonka avulla voidaan ohjata voide- ja liukuvoidemuotoisten silmätippareseptien formulointikehitystä.
Mittausolosuhteet
Kinexus-reometreissä käytetään rSpace -ohjelmistoa, jonka avulla käyttäjät voivat ohjelmoida mukautetun testisarjan. Käyttäjät voivat myös käyttää ja muokata yli 200:aa ohjelmiston mukana tulevaa esivalmistettua ohjelmaa, jotka kattavat 6 kieltä.
Toimitettujen näytteiden testausta varten laadittiin mukautettu sarja, jolla voitiin mitata yksittäinen näyte eri leikkausnopeuksilla, eri lämpötiloissa ja ajoittaisilla lämmitystaukoilla. Tällä menetelmällä simuloidaan sekä paikallisen formulaation levittämistä, kun se levitetään primääripakkauksesta (leikkausvirtaus) huoneenlämmössä, että räpyttelyn vaikutusta lähes fysiologisessa lämpötilassa. Testiparametrit on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1: Testiparametrit ajankohtaisten silmälääkemateriaalien mittaamiseksi
| Geometria | 1° kartio, 40 mm |
|---|---|
| Näytteen tilavuus | 0.8 ml |
| Välys (H) | 1.5 mm |
| Normaalivoima | 5 N |
| Testattu lämpötila | 25 °C ja 37 °C |
| IsoterminenKontrolloidussa ja vakiolämpötilassa tehtäviä testejä kutsutaan isotermisiksi.Isoterminen leikkausalue | 1 -5000 1/s |
Ajankohtaisten formulaatioiden vertailu
Viskositeetti leikkausnopeuden ja lämpötilan funktiona kolmelle kaupalliselle paikalliselle tuotteelle on esitetty kuvissa 2a, b ja c. Kuvassa 2a on petrolatumista, mineraaliöljystä ja lanoliinista valmistettu silmävoide, jota käytetään kuivien silmien oireiden lievittämiseen yön yli. Kuvassa 2b on myös voide, jota käytetään kuivasilmäisyyden oireiden hoitoon yön yli, mutta se sisältää A-vitamiinia yhdessä vaseliinin, mineraaliöljyn ja lanoliinin kanssa. Lopuksi kuvassa 2c on silmän voiteluaine, jossa on suurimolekyylipainoista natriumhyaluronaattia ja glyseriiniä.
Vaikka kaikki kolme näytettä on suunniteltu tarjoamaan kuivasilmäisille potilaille silmien mukavuutta. Kuvissa 2a ja 2b esitetyt silmävoidevalmisteet ovat kertaluokkaa viskoosimpia verrattuna kuvassa 2c esitettyyn voiteluaineeseen. Lisäksi voiteilla on selvä lämpötilariippuvuus, jossa näytteiden lämmittäminen ympäristön lämpötilasta fysiologiseen lämpötilaan vähentää niiden viskositeettia merkittävästi. Sen sijaan voiteluaineessa viskositeetti pienenee vain hieman lämpötilan noustessa, mikä ei muuta sen yleistä vasteprofiilia. Nämä ovat suunnittelun kannalta informatiivisia tuloksia: voiteet "sulavat" silmän lämpöä vasten, mutta pysyvät riittävän viskoosisina parantaakseen retentioaikaa. Näitä voiteita käytetään usein silmien mukavuuden parantamiseksi potilailla, joilla on vaikea kuivasilmäisyys ja sarveiskalvosairaudet. Silmän voiteluaineella on toisaalta selvä leikkausohennusvaikutus, joka viittaa siihen, että koostumus ohenee räpyttelyn seurauksena eikä se poistu nopeasti eikä haittaa näkemistä.
Vaikka molemmat ovat silmän liukuvoiteluaineita, joiden koostumus on samankaltainen, kuvissa 2a ja 2b esitetyissä vasteprofiileissa on selvä ero. Huoneenlämpötilassa kuvassa 2b näkyy kaksivaiheinen vaste leikkaukseen eikä kuvassa 2a esitetty asteittainen vaste. Lisäksi fysiologisissa lämpötiloissa näyte 2b on huomattavasti viskoosimpi kuin näyte 2a. Tämä tulos havainnollistaa Kinexus-yksiköiden herkkyyttä ja niiden kykyä erottaa tuotteet toisistaan, vaikka niiden koostumus olisikin samanlainen.
Yhteenveto
NETZSCH Kinexus Prime -sarjan reometrit tarjoavat käyttäjille monipuolisuutta ja suurta räätälöitävyyttä monimutkaisten nesteiden ja puolikiinteiden karakterisoinnissa. Lääke- ja biotieteellisissä sovelluksissa suuri herkkyys large leikkausnopeusalueella ja pieni näytemäärä ovat molemmat keskeisiä ominaisuuksia testauksen kannalta. Tässä esitellään, miten Kinexus-laitteelle luotiin räätälöity testimenetelmä, jolla tuotettiin tietoja kaupallisista silmänhoitotuotteista formulaatioiden kehittämisen tueksi. Laajan leikkausnopeusalueen ansiosta käyttäjät voivat simuloida räpyttelyn leikkausnopeuksia ja ohjata formulaatioasiantuntijoita silmän viipymisaikaan, potilaan mukavuuteen ja sumeuteen liittyvissä kysymyksissä.