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在吸入药物递送领域，环境因素如相对湿度（RH）影响药物疗效。研究人员以 Respimat? 软雾吸入器（SMI）为对象，研究 RH 和乙醇含量对水基气溶胶行为的影响。结果显示，RH 增加使粒径变大，乙醇含量增加则使粒径和质量减小。该研究对优化药物递送意义重大。
在医学领域，吸入式药物治疗正发挥着越来越重要的作用。想象一下，患者通过简单的吸入动作，药物就能直接抵达肺部，快速发挥疗效，这无疑为众多呼吸系统疾病患者带来了希望。然而，现实并非如此完美。相对湿度（RH）这个看似普通的环境因素，却在其中扮演着 “捣乱者” 的角色。不同环境中的 RH 差异巨大，从日常的 40 - 60% 到肺泡区域的 99% 以上，这使得吸入的药物气溶胶在不同阶段经历干燥和再湿润过程，严重影响其粒径和在呼吸道内的沉积模式。同时，为了增强药物活性成分的溶解性、稳定性等，常添加的乙醇也会对气溶胶的性质产生影响，可人们对这些影响却知之甚少。为了攻克这些难题，提升吸入药物治疗效果，英国布里斯托大学（University of Bristol）和 Chiesi Ltd. 的研究人员 Yiliang Lance Jiang、Jose R. Ruiz、Richard Friend、Jonathan P. Reid 等开展了一项关键研究，相关成果发表在《Pharmaceutical Research》上。
该研究采用了两种关键技术方法。一是比较吸湿气溶胶粒径测量法（Comparative Hygroscopic Aerosol Particle Sizing，CHAPS），通过两个并行的空气动力学粒子测量仪，在不同湿度条件下测量气溶胶粒径分布；二是对比动力学 - 电动力学天平（Comparative Kinetics-Electrodynamic Balance，CK-EDB），用于测定单个气溶胶液滴的理化性质，进而预测更小的可吸入液滴的行为。
研究结果如下：
- 相对湿度对水溶质气溶胶粒径分布的影响：利用 CHAPS 方法在不同 RH 水平下对气溶胶进行测量，发现较高的 RH 会导致较大的粒径。以 3% w/w 的氯化钠（NaCl）溶液为例，在 60% RH 时，粒径明显小于 94% RH 时的粒径。同时，通过与扩展气溶胶无机物模型（Extended Aerosol Inorganics Model，E-AIM）计算的结果以及 CK-EDB 测量的甘露醇（mannitol）单粒子数据对比，证实了 CHAPS 方法用于粒径分布分析的有效性，且表明不同雾化方式产生的气溶胶在吸湿行为上具有一致性。
- 乙醇对气溶胶粒径分布的影响：
- 对甘露醇气溶胶的影响：随着乙醇浓度增加，无论是在较高的 RH（95%）还是较低的 RH（85%）条件下，2% w/w 甘露醇配方的气溶胶粒子数量浓度和质量均持续下降。例如，在较高 RH 下，乙醇含量从 0% v/v 增加到 75% v/v 时，粒子数量浓度明显减少，质量也显著降低。
- 对沙丁胺醇硫酸盐（Salbutamol Sulphate，SS）气溶胶的影响：与甘露醇类似，增加乙醇浓度会使 SS 气溶胶的平均粒子浓度和质量下降。在 85% RH 时，随着乙醇含量从 0% v/v 增加到 75% v/v，较大粒径（~5μm）的气溶胶持续时间缩短，粒子质量减小；在 95% RH 时，虽然较大粒径粒子持续时间较长，但乙醇浓度超过 50% v/v 后，粒子质量和数量仍显著减少。
- 作用机制解释：乙醇和水蒸发的动力学：乙醇的蒸气压（5.95 kPa）远高于水（2.34 kPa），在环境条件下，乙醇的蒸发速度比水快得多。根据平方半径定律估算，乙醇浓度增加会缩短液滴蒸发时间尺度，导致液滴体积更快耗尽，从而使粒子数量浓度和质量降低。
研究结论表明，SMI 产生的粒子会与周围 RH 条件相互作用并达到平衡，CHAPS 测量的气溶胶羽流生长因子与 CK-EDB 测量的单液滴生长因子高度一致，这意味着可基于单液滴数据可靠地模拟和预测 SMI 产生的气溶胶粒径分布。此外，增加配方中的乙醇含量可降低粒子尺寸和质量，虽然需要考虑潜在的健康影响，但合理调整乙醇含量是优化粒径分布、提高吸入疗法效率的有效途径。这项研究为肺部治疗中药物递送效果的改善提供了关键依据，有助于推动吸入药物配方的优化和开发，具有重要的理论和实践意义。
