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DFG project G:(GEPRIS)394605884

Verabreichung von Therapeutika in die Atemwege - Bewertung der zugrunde liegenden Mechanismen in einem transparenten Atemwegmodell

CoordinatorPrivatdozent Dr. Christian Cornelissen ; Dr.-Ing. Manuel Armin Reddemann
Grant period2017 -
Funding bodyDeutsche Forschungsgemeinschaft
 DFG
IdentifierG:(GEPRIS)394605884

Note: Die Verabreichung von flüssigen Therapeutika (Lösungen, Suspensionen und Dispersionen) geht in Abhängigkeit der genutzten Applikationsverfahren innerhalb der Atemwege mit komplexen Transportmechanismen einher. Diese Plug-, Film- und Tropfenströmungen bestimmen maßgeblich das finale Depositionsfeld und die maximal erreichbare distale Eindringtiefe. Gleichzeitig sind Therapeutika im Drug-Delivery System durch Flüssigkeitstransports und Tropfenerzeugung unausweichlich fluidinternen Kräften ausgesetzt, die zu einer Verminderung der Gesamt-Funktionalität dieser Substanzen beitragen können. Das Depositionsfeld einerseits und die Funktionalität der verabreichten Substanzen andererseits bestimmen dabei maßgeblich das Wirkpotential des therapeutischen Ansatzes. Das im Vorgängervorhaben entwickelte transparente 23-Generationen Atemwegmodell eröffnet neue Möglichkeiten zur hochaufgelösten Untersuchung der intrapulmonalen Transportprozesse. Aus diesem Grund soll in diesem Fortsetzungsprojekt erstmals eine direkte Visualisierung und quantitative Gegenüberstellung der Fluiddynamik und Ablagerung entlang des repräsentativen Atemwegs für unterschiedliche Applikationstechniken erfolgen. Dabei sollen aktuelle Standardverfahren wie die Jet-Verneblung, die Ultraschall-Verneblung und die bronchoskopische Instillation der im Vorgängerprojekt neu-entwickelten bronchoskopischen Sprühmethode gegenübergestellt werden. Die Untersuchungen sollen für definierte Bedingungen der Applikationsmethoden sowie unterschiedliche Atemmuster erfolgen. Wesentliche Herausforderungen dieses Projektes bestehen in der Validierung des Atemwegmodells mittels Depositionsmessungen an realen Lungen und in dem Vergleich der verschiedenen Strömungsphänomene auf unterschiedlichen örtlichen und zeitlichen Skalen (u.a. der Langzeitverabreichung von feinem Aerosol-Nebel im Mikrometer-Bereich oder des kurzzeitigen Transports von Plugs, die Atemwege komplett ausfüllen). Somit erfordern die geplanten Untersuchungen einerseits komplementäre (laser-)optische Messmethoden und andererseits eine gezielte Weiterentwicklung des Atemwegmodells um eine Feuchtigkeitsregelung sowie eine neuartige Probennahmetechnik. Komplementär zu den Untersuchungen am Lungenmodell soll der Einfluss der verschiedenen Applikationsverfahren auf die Funktionalität von unterschiedlichen Therapeutikaklassen analysiert werden. Zu diesem Zweck sollen die genannten Applikationstechniken neben den bereits im Vorgängervorhaben eingesetzten Stammzellen auch mit repräsentativen Enzymen und extrazellulären Vesikeln betrieben werden und der Einfluss des Verfahrens auf deren Funktionalität offengelegt werden. Langfristig sollen die Untersuchungen in diesem Projekt einen Beitrag dazu leisten, effizientere, arzneimittelschonendere und gezieltere Applikationen von verschiedenen Therapeutika in die tiefsten Atemwegsbereichen der Lunge zu erzielen.
   

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Investigation of Atomization Processes in a Transparent Jet Nebulizer
[33. European Meeting on Liquid Atomization and Spray Systems, 2025-08-31 - 2025-09-04, Lund, Sweden]
33. European Meeting on Liquid Atomization and Spray Systems, LundLund, Sweden, 31 Aug 2025 - 4 Sep 20252025-08-312025-09-04  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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In-vitro visualization of aerosol deposition by laser-induced fluorescence in a human airway model
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Modeling and simulation of the human respiratory system; Part 1: Computational fluid dynamics simulations and whole lung models : first in a two-part series on state-of-the-art models and future challenges in design
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Visualization of transport phenomena during drug delivery within a transparent 23 - generation airway model of a human lung
ILASS Europe Meeting : Napoli, 4-7 September : 2023 : proceedings / edited by: Raffaele Ragucci, Marco Marengo, Giancarlo Sorrentino
32. European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, ILASS Europe 2023, NaplesNaples, Italy, 4 Sep 2023 - 7 Sep 20232023-09-042023-09-07 [Europa] : ILASS-Europe, Institute for Liquid Atomization and Spray Systems 1-4 ()  GO  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Effervescent Atomizer as Novel Cell Spray Technology to Decrease the Gas-to-Liquid Ratio
Pharmaceutics 14(11), 2421 () [10.3390/pharmaceutics14112421] special issue: "Special Issue "Stromal, Stem, Signaling Cells: The Multiple Roles and Applications of Mesenchymal Cells" / Special Issue Editor: Dr. Bianca Vezzani, Guest Editor"  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Suitability of Bronchoscopic Spraying for Fluid Deposition in Lower Airway Regions: Fluorescence Analysis on a Transparent In Vitro Airway Model
Journal of aerosol medicine and pulmonary drug delivery 35(5), 269-277 () [10.1089/jamp.2022.0016]  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Correlation between cell survival and atomization characteristics in air-assisted bronchoscopic spraying
Atomization and sprays 31(11), 13-32 () [10.1615/AtomizSpr.2021037434]  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Transparent 23-generation airway model for experimental investigation of aerosol flow and deposition within the human respiratory tract
Journal of aerosol science 156, 105782 () [10.1016/j.jaerosci.2021.105782]  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Influence of Coaxial Nozzle Design on Atomization of Cell Suspensions and Cell Survival Rate
29th European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems : Paris : 2-4 September 2019
29. European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, ILASS-Europe 2019, ParisParis, France, 2 Sep 2019 - 4 Sep 20192019-09-022019-09-04 [Europa?] : [Verlag nicht ermittelbar], 8 Seiten () [10.18154/RWTH-2020-00968]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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 Record created 2023-02-03, last modified 2024-09-26
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