kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Encapsulation of a biologic for pulmonary delivery via inhalation
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Chemistry.
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Inkapsling av ett biologiskt läkemedel för pulmonell administrering via inhalation (Swedish)
Abstract [sv]

Intresset för biologiska läkemedel har ökat markant de senaste åren inom läkemedelsindustrin på grund av deras attraktiva egenskaper. Ett bekymmer med dessa typer av läkemedel gäller dock den valda administrations vägen, vilket konventionellt sätt är via injektion. En alternativ väg som kan användas för att administrera dessa läkemedel är via pulmonell administrering, vilket har visats vara en mindre invasiv väg än de konventionella vägar som används idag. Dessutom undviker det mag-tarmkanalen, vilket minskar risken för nedbrytning av den biologiska substansen. Vid administrering av läkemedlen kan det vara fördelaktigt att använda läkemedelsbärare som möjliggör att läkemedlet kan levereras i höga koncentrationer till sin målplats. 

I detta examensarbete används mesoporösa kiselpartiklar för att administrera det biologiska läkemedlet via inhalering. Partiklarna som används har speciellt utformats av bioteknikföretaget Nanologica AB för att användas som torr pulverinhalatorer. Inkapslingen av lipas från Mucor miehei i NLAB SPIRO®-partiklarna utfördes med hjälp av två olika metoder: kapillärmetoden och adsorption.  Gällande inkapslingen med adsorptionsmetoden så visade resultaten på att denna metod är ineffektiv och icke-linjär med förändringar i pH. En mer effektiv inkapsling av lipaset erhölls med kapillärmetoden, där de partiklar som hade 2,5 viktprocent och 5 viktprocent lipas visade sig vara mest homogena. Aerosoliseringen av desssa laddade partiklar studerades med en inhalations simulator (rNGI). Resultatet från detta visade på att andelen aerosoliserade partiklar var oförändrat mellan de partiklar som hade inkapslats med lipas och det de som var utan. Detta visa på att inkapslingen av den biologiska substansen inte påverkade deras förmåga att aerosoliseras och deponeras i lungorna. Frisättningsstudier av den inkapslade lipasen i simulerad lungförhållanden visade att mer än 90% av lipasen frisätts inom 2 timmar. Inledande resultat från en aktivitetsanalys indikerade att den frigjorda lipasen var i aktiv form, men ytterligare arbete för att kvantifiera aktiviteten krävs.

Abstract [en]

In recent years biologics have gained a lot of interest in the pharmaceutical industry due to their appealing features. However, the concern with these types of drugs is in regard to the chosen delivery route, which is limited to parenteral injections today. Pulmonary delivery is another alternative route that can be used to deliver the biologic, which is a route that is less invasive than the parenteral routes. Additionally, it bypasses the gastrointestinal system which reduces the risk of degrading the biologic. When delivering the drugs it can be advantageous to use drug carriers which will enable the drug to be delivered at high concentrations to its target. 

In this thesis, mesoporous silica particles were used as excipients to deliver a biologic via inhalation for pulmonary delivery. The particles being used have been specially designed by the life science company, Nanologica AB (publ), to be used in dry powder inhaler formulations. Lipase originating from mucor miehei was loaded into the NLAB SPIRO® particles using two different methods: incipient wetness and adsorption. Loading with the adsorption method showed to be non-efficient and non-linear  with the change in pH. A more efficient loading was, however, obtained with the incipient wetness method, where the 2.5 wt% and 5 wt% loaded particles were the most homogenous. Aerosolization studies of these two loaded particles were performed in a reduced Next generation impactor (rNGI) and the fine particle fraction (FPF) was similar to that of the unloaded particles, indicating that the loading of the biologic did not affect their ability to be aerosolized and deposited in the lungs. Release studies of the encapsulated lipase in simulated lung conditions showed that more than 90% of the lipase is released within 2 hours. Initial results from an activity assay indicated that the released lipase was in active form, however further work to quantify the activity is required.

Place, publisher, year, edition, pages
2023.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2023:243
Keywords [en]
Biologics, pulmonary delivery, mesoporous silica particles, aerosolization, inhalation
Keywords [sv]
Biologiska läkemedel, pulmonell administrering, mesoporösa kiselpartiklar, aerosolisering, inhalation
National Category
Physical Chemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-333820OAI: oai:DiVA.org:kth-333820DiVA, id: diva2:1787061
External cooperation
Nanologica AB
Subject / course
Chemical Science and Engineering
Educational program
Degree of Master - Molecular Science and Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2023-08-11 Created: 2023-08-11

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Chemistry
Physical Chemistry

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 116 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf