L'aumento dell'inquinamento atmosferico negli ultimi anni non ha solo contribuito al deterioramento delle condizioni ambientali nelle città di tutto il mondo. Ha anche esacerbato i rischi per la salute delle persone che li popolano, in particolare coloro che soffrono di malattie polmonari, come l'asma o la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Queste dinamiche sottolineano l'importanza del lavoro per aumentare l'efficacia dei dispositivi di somministrazione dei farmaci, come inalatori, che somministrano principi attivi farmaceutici per la cura delle malattie respiratorie.

In Fisica dei Fluidi, , ricercatori dall'India e dall'Australia descrivono i risultati della loro collaborazione nello sviluppo di una valutazione computazionale della somministrazione di farmaci tramite inalatori predosati pressurizzati e inalatori a polvere secca per determinare come migliorare il processo.

Mentre gli inalatori hanno rivoluzionato il trattamento delle malattie polmonari negli ultimi decenni e sono attualmente utilizzati per somministrare farmaci a pazienti infetti dal virus COVID-19, "la loro efficacia rimane una grande preoccupazione poiché solo un terzo del farmaco totale raggiunge le regioni colpite dei polmoni, " ha detto il co-autore Suvash C. Saha, dalla University of Technology di Sydney. "Di conseguenza, la perdita di farmaci e il costo del trattamento diventano più alti".

Conoscere la capacità di prevedere la deposizione di farmaci in polvere o aerosol nei polmoni è fondamentale per comprendere meglio la somministrazione mirata di farmaci, Saha e colleghi del Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad, in India, ha creato un modello computazionale per valutare dove è possibile apportare miglioramenti.

"A portate più elevate, l'impatto inerziale è responsabile della deposizione di particelle di farmaco nella parte superiore delle vie aeree ma con una minore disponibilità di particelle di farmaco nella regione distale delle vie aeree, ", ha affermato il co-autore Akshoy Ranjan Paul. "Inoltre, a portate inferiori, non c'è abbastanza quantità di moto per trasportare le particelle nella regione distale. Di conseguenza, dovrebbe esserci una portata ottimale [per ottenere] la massima portata delle particelle di farmaco nella regione distale".

I ricercatori presentano un'indagine computazionale sui tassi di inalazione e sulle dimensioni delle particelle dei farmaci in un modello realistico di polmone umano. Usando la fluidodinamica computazionale, lo studio rivela che più particelle di farmaco si depositano nei bronchi di destra che in quelli di sinistra, che è relativamente curvo a causa della sua vicinanza al cuore. I risultati chiave suggeriscono che i farmaci dovrebbero contenere particelle di dimensioni più piccole per consentire la loro portata nei bronchi distali.

La ricerca "è un notevole esempio che dimostra come la comprensione della meccanica dei fluidi, e la potenza della fluidodinamica computazionale, può informare la progettazione più efficace di farmaci e dispositivi per la somministrazione di farmaci, " ha detto Saha.