定制3D打印微流控雾化器增强纳米乳经鼻入脑递送的功效表征

《International Journal of Pharmaceutics》：Characterization of a custom 3D-printed microfluidic aerosolizer for enhanced nose-to-brain delivery of nanoemulsion

本文推介一种创新型大鼠专用3D打印鼻腔雾化装置，通过系统优化雾化器几何参数（如喷嘴长度、驱动压力）将气溶胶液滴尺寸精准控制在5-7?μm，并证实含8?% Peceol?的纳米乳载体可显著提升荧光探针在鼻腔后部（嗅觉上皮区）的滞留与渗透，为突破血脑屏障（BBB）的经鼻入脑（N2B）递送策略提供关键技术支撑。

　　

亮点

雾化器设计

经鼻给药通过采用Veronesi等人（2021）所述定制3D打印装置进行，该装置基于Piazza等人（2015）原始设计改进而成。这款专为小动物鼻腔给药设计的"雾化器"包含三条平行水平通道：两侧为加压空气通道，中央为药液通道。启动时，加压空气流经侧通道并在喷嘴处汇合，将中央通道内的药液剪切形成气溶胶雾滴。

体外雾化器性能研究

雾化器设计变量与给药条件均显著影响平均雾化液滴尺寸。具体而言，喷嘴长度每增加1?mm，PBS液滴平均尺寸增加0.34?μm（p?<?0.001），纳米颗粒分散体系增加0.19?μm（p?<?0.001）（表1）。移除储液腔可使PBS试验平均液滴尺寸减小0.39?μm（p?<?0.001），纳米颗粒分散体系试验减小0.79?μm（p?<?0.001）（表1）。将驱动压力从14?psi提升至20?psi，PBS液滴尺寸减小0.53?μm（p?<?0.001），纳米颗粒分散体系减小0.56?μm（p?<?0.001）。增加喷口至载玻片的传递距离从2?mm至5?mm，PBS液滴尺寸减小0.34?μm（p?<?0.001），纳米颗粒分散体系减小0.31?μm（p?<?0.001）。

讨论

本研究旨在表征定制3D打印雾化器在小型动物模型鼻腔给药（N2B）中的体外和体内性能。体外测试表明，平均雾化液滴尺寸显著受雾化器自身几何结构和外部给药参数调整的影响。此外，体内试验明确证实，该雾化器可用于将探针递送至大鼠鼻腔后部，正如通过激光共聚焦显微镜在鼻腔黏膜样本中观察到的荧光所示。

结论

本研究证明了一种新型定制3D打印雾化器能够有效地将荧光探针特异性递送至大鼠鼻腔后部——该区域对于靶向嗅觉上皮并实现潜在经鼻入脑（N2B）药物转运尤为重要。尽管本研究未评估探针在嗅觉黏膜以外至中枢神经系统（CNS）组织的递送情况，但成功且可重复地将探针沉积于鼻腔这一解剖学复杂区域，为未来研究利用此装置促进药物经鼻入脑递送奠定了坚实基础。