El modelado en aerosol se enfoca en la inflamación de los senos paranasales
Crédito: CC0 Public Domain
Dar en el clavo puede marcar la diferencia, especialmente para los pacientes que sufren de infección crónica de los senos paranasales.
Las nuevas instrucciones para el uso de aerosoles nasales pueden ayudar a administrar al menos ocho veces más medicamentos para reducir la inflamación en los tejidos de los senos paranasales enfermos, según el profesor adjunto de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Dakota del Sur, Saikat Basu. Ha estado utilizando dinámica de fluidos computacional para modelar aerosoles diseñados para ayudar a pacientes con problemas crónicos de sinusitis como parte de un proyecto de los Institutos Nacionales de Salud en la Facultad de Medicina de Chapel Hill de la Universidad de Carolina del Norte.
Basu comenzó a trabajar con la profesora asociada Julia S. Kimbell del Departamento de Otorrinolaringología de la UNC como investigadora postdoctoral en abril de 2016. Continuó esa colaboración desde que llegó a SDSU en enero de 2019.
«Los aerosoles tópicos son la primera línea de tratamiento para reducir la inflamación de los senos nasales. La cirugía se usa solo cuando los medicamentos ya no funcionan», dijo Basu. El nuevo protocolo puede ayudar a más pacientes a obtener alivio sin recurrir a la cirugía de los senos paranasales, lo que reduce los costos de atención médica.
Más del 14 % de los estadounidenses tienen sinusitis crónica y esos números están aumentando, según un artículo de julio de 2019 en Medscape. .com. El tratamiento de la afección cuesta entre $ 3.4 y $ 5 mil millones al año.
Ajuste del ángulo y la profundidad
Los investigadores descubrieron que la boquilla del rociador debe insertarse cinco octavos de pulgada en la fosa nasal y ser sostenido en un ángulo de 35 a 45 grados para una distribución óptima del medicamento.
«Esta es una inserción más profunda y un ángulo más pronunciado que las pautas actuales del aerosol nasal y resultará en una probabilidad de ocho a diez veces mayor de que el el medicamento llegará al sitio deseado», explicó Basu. Es el autor principal de un artículo que describe los resultados del modelo de aerosol en la edición de junio de 2020 de Scientific Reports.
«Cuando más medicamento llega a esas áreas críticas, el efecto debería ser mejor», dijo Basu, quien ha publicó casi una docena de artículos en revistas sobre transporte intranasal y medicamentos tópicos.
«Este estudio demuestra cómo las herramientas de análisis de ingeniería pueden revolucionar el cuidado de la salud», dijo Basu, señalando que estos hallazgos «también son relevantes para las vacunas intranasales que se desarrollan para mitigar la pandemia de COVID-19».
Modelo de construcción y validación
Para determinar cómo llevar el aerosol de esteroides a las cavidades sinusales afectadas, el equipo de investigación utilizó tomografías computarizadas de pacientes con sinusitis crónica para construir modelos impresos en 3D. Luego, Basu integró computacionalmente los modelos tridimensionales en el software ANSYS y simuló el transporte de drogas y el flujo de aire inhalado.
«Uno de los desafíos es la estructura intrincada de los conductos nasales», dijo Basu. Para superar este desafío, dividió las fosas nasales en 12 segmentos. Luego incorporó datos sobre los tamaños de las gotas de aerosol, que oscilaron entre cinco y 25 micrones, así como la fuerza con la que se activa la botella de spray en el modelo computacional.
«Las gotas más pequeñas penetran más en el espacio aéreo ,» él dijo. «Para que las gotas más grandes lleguen al objetivo, debemos orientar correctamente la botella de spray».
Después de consultar con los médicos, los investigadores eligieron un corredor estrecho en los senos paranasales llamado complejo ostiomeatal como la ubicación óptima. para depositar el medicamento antiinflamatorio. La mucosidad de las cámaras de los senos superiores drena a través de este canal hacia las áreas inferiores debajo de las mejillas, explicó Basu.
Para validar experimentalmente el modelo computacional de Basu, los investigadores agregaron partículas radiactivas al aerosol para rastrear dónde se depositaron las gotas. dentro de los flexibles modelos nasales impresos en 3D. Para replicar el ángulo de la boquilla del rociador y la profundidad de inserción en las fosas nasales, los investigadores usaron un dispositivo de posicionamiento especialmente diseñado.
Además, una línea de vacío unida a una válvula de flujo imitó el flujo de aire según los datos de respiración. «El flujo de aire en los senos nasales de estos pacientes que necesitaban una cirugía de los senos paranasales a menudo se ve comprometido por sus afecciones», anotó. Esta rigurosa prueba experimental confirmó la precisión del modelo predictivo de Basu.
El próximo paso será reclutar pacientes para ensayos clínicos. Para hacer esto, Basu y los investigadores de la UNC están solicitando más fondos del NIH para colaborar con las facultades de medicina de la Universidad de Duke y la Universidad de Wisconsin.
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Opciones de tratamiento no quirúrgico eficaces para problemas de sinusitis Más información: Saikat Basu et al. Evaluación numérica de la posición del aerosol para mejorar la administración nasal de fármacos, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-66716-0 Información de la revista: Scientific Reports
Proporcionado por la Universidad Estatal de Dakota del Sur Cita: El modelo de aerosol tiene como objetivo la inflamación de los senos paranasales (2020, 22 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-aerosol-sinus-inflammation.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.