吸入給藥是治療新冠肺炎、哮喘和慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病的首選給藥途徑，有副作用少、起效快等優(yōu)點。全球吸入制劑市場進入成熟階段，200億美元左右規(guī)模。2018年中國吸入制劑市場約108億人民幣，較上年增速10%，其中進口產(chǎn)品占據(jù)近80%的份額。

干粉吸入器所使用的藥物顆粒（1-5微米）通常附著于較大載體顆粒表面（50-500微米，材質(zhì)為乳糖），形成一個顆粒聚合體，通過對載體顆粒進行表面改性，可有效降低藥物顆粒與載體顆粒間的黏著力。其工作原理是借助于吸入器的內(nèi)部流域的設(shè)計，使顆粒聚合體在流體應(yīng)力和壁面碰撞的綜合作用下，在吸入器內(nèi)實現(xiàn)藥物顆粒從載體顆粒表面的分離，進而進入人體呼吸道，達成治療效果。

目前干粉吸入器存在以下三個主要問題：

1）載體顆粒多使用乳糖，載體顆粒進入人體后會對糖尿病使用者構(gòu)成安全威脅，并引發(fā)患者咳嗽、口腔炎癥、乳糖蛋白過敏等不良反應(yīng)。

2）目前干粉吸入器的藥物顆粒從載體顆粒表面的分離效率較低，僅為10~30%，低藥物分離效率會急劇增加使用者的醫(yī)療成本。

3）目前干粉吸入器單次吸入載藥量低，僅為10-20mg，不適用于抗生素多肽，抗體分子，干細胞等制劑的吸入。

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本項目發(fā)明了一種干粉吸入器，其目的在于優(yōu)化干粉吸入器內(nèi)部流動區(qū)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由此解決干粉吸入器藥物分離效率低、使用者體驗不佳、載藥量低等技術(shù)問題。

其解決方案為：

①使顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中的壁面與底面保持一個傾斜的角度，可有效控制顆粒聚合體的反彈角度，使其在顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中盤旋但不上升，該結(jié)構(gòu)可有效增加顆粒聚合體在干粉吸入器內(nèi)的停留時間，大幅提升顆粒聚合體與壁面的碰撞次數(shù)，進而有效提升干粉吸入器中的藥物分離效率。

②由于①中所述顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室中的壁面與底面的夾角會導(dǎo)致顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室上方截面收窄，流速增大，依據(jù)伯努利方程，其高壓區(qū)域會把顆粒往低壓區(qū)域推，促使顆粒聚合體在流體應(yīng)力的作用下迅速離開干粉吸入器，因此該夾角并不可以無限減小。本成果通過計算流體力學的方法，依據(jù)藥物顆粒的合成方式以及顆粒的材料屬性計算得到最為恰當?shù)慕嵌?，從而達到提升藥物分離效率的效果。

③氣流入口管件的截面設(shè)計為與顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室相切并具有相應(yīng)傾斜角度的四邊形，而不是現(xiàn)有干粉吸入器所使用的長方形截面。該結(jié)構(gòu)使得氣流入口管件與顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室相切，以避免對顆粒聚合體在顆粒旋轉(zhuǎn)碰撞室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)造成擾動。此外，氣流入口管件需采取兩個對稱入口設(shè)計，以產(chǎn)生較為穩(wěn)定的流場。

圖1 自研干粉吸入器內(nèi)部流域結(jié)構(gòu)

（包括分離式藥物貯存室1、第二連接件2、旋轉(zhuǎn)碰撞腔體3、多入口管4、第一連接件5、網(wǎng)篩件6及出口管7）

1）避免乳糖載體顆粒進入呼吸道。當乳糖載體顆粒為46微米時，自研干粉吸入器可控制97%的乳糖顆粒駐留在吸入器內(nèi)，僅3%的乳糖顆粒進入口腔。而目前絕大多數(shù)商用干粉吸入器（如Cyclohaler?, Aerolizer?, Rotahaler?, Spinhaler?, Turbuhaler?等）中的乳糖載體顆粒100%進入口腔。

2）提高藥物分離效率。使用The Next Generation Impactor（NGI）評價了自研干粉吸入器，吸入制劑為沈陽藥科大學和錦州九泰藥業(yè)有限責任公司合作研發(fā)的鹽酸川丁特羅。測試結(jié)果表明Fine Particle Dose（FPD）提升了1.34倍，且抵達NGI Stages 5-7的藥物比例明顯增加。

3）提高單次吸入劑量。相較于商用干粉吸入器10-20mg的載藥量，自研干粉吸入器的單次吸入載藥量最高為150mg，有成為大分子藥物遞送裝置的潛力。目前NGI實驗均采用單次75mg的吸入劑量，自研干粉吸入器性能表現(xiàn)穩(wěn)定；當進一步提升載藥量時，藥物發(fā)射分數(shù)雖有所下降，但FPD穩(wěn)步上升。

技術(shù)成熟度：5-6級。目前自研干粉吸入器已形成原型并進行了初步藥學評價，下一步需進行更廣泛的藥學評價。

應(yīng)用場景：

住院治療或隨身攜帶治療。

市場前景：

吸入制劑市場規(guī)模大，近年國內(nèi)呼吸系統(tǒng)疾病患病率呈快速上升趨勢，吸入給藥治療得到了臨床普遍應(yīng)用。干粉吸入器藥械合一，技術(shù)門檻極高。自研干粉吸入器有著獨特的技術(shù)優(yōu)勢并形成了專利保護，在細分市場將占有一席之地。

發(fā)展規(guī)劃：

后續(xù)將相關(guān)成果進行成果轉(zhuǎn)化和公司孵化，預(yù)計三到五年形成商業(yè)化應(yīng)用。

知識產(chǎn)權(quán)：

目前已有多項授權(quán)發(fā)明專利。

合作方式：