1.1.2. Лекарственные аэрозоли, дисперсность системы.

Аэрозольтерапия - метод применения аэрозолей лекарственных веществ. Наиболее часто аэрозоли используют путем вдыхания лекарственных веществ и процедуру называют ингаляцией.

Лекарственные аэрозоли по своим физико-химическим свойствам также относятся к дисперсным системам. Слово «аэрозоль» означает воздушный раствор. Лекарственные аэрозоли - это распыленные в воздухе или в кислороде растворы медикаментов или лекарственных порошков.

При попадании аэрозолей в дыхательные пути возникают местные, рефлекторные и общие реакции организма. Универсальным механизмом взаимодействия аэрозолей лекарственных веществ с клетками слизистой оболочки воздухоносных путей является их активный транспорт ресничками мерцательного эпителия и абсорбция (всасывание) на мембранах клеток слизистой оболочки.

Одной из главных характеристик лекарственных аэрозолей является величина аэрозольных частиц – дисперсность системы. По степени дисперсности выделяют 5 групп аэрозолей (табл. 1)

Таблица 1.

Степень дисперсности системы	Величина частиц, мкм
Высокодисперсные	0,5 - 5
Среднедисперсные	5 - 25
Низкодисперсные	25 - 100
Мелкокапельные	100 - 250
Крупнокапельные	250 - 400

Диспергирование лекарственного вещества приводит к появлению новых свойств. К таковым относятся: увеличение объема лекарственной взвеси и значительное увеличение контакта лекарственного вещества с поверхностью тканей. Так, если 1 мл жидкости превратить в аэрозоль, состоящий из частиц размером 5 мкм, то образуется 15.000.000.000 частиц суммарной площадью 12000 кв.см. Нарастает химическая и физическая активность лекарственных частиц, что приводит к повышению фармакологической активности. При диспергировании лекарственных веществ частицы аэрозоля получают электрический заряд, он этот заряд очень мал. Поэтому такие аэрозоли называют простыми или нейтральными.

От степени дисперсности зависит стабильность аэрозоля. Так, аэрозоли низкой дисперсности, к которым относятся низкодисперсные, мелкокапельные частицы, отличаются неустойчивостью, нестабильностью, поэтому, быстро оседая на поверхности, аэрозольные капельки соединяются, сливаются между собой, коагулируют и возвращаются к исходному состоянию. Коагуляция увеличивает размер частиц, ведет к большому расходу лекарственного вещества, уменьшению глубины проникновения аэрозоля

Аэрозоли высокой дисперсности имеют другие особенности. Эти растворы более

устойчивы, аэрозольные частицы могут долго оставаться во взвешенном состоянии, медленнее оседают и при вдохе они свободно вдыхаются, а при выдохе, вследствие медленного осаждения их, некоторая их часть выдыхается.

1.2. Аэродинамика аэрозоля в дыхательных путях.

Органы дыхания являются одной из границ между окружающей средой и внутренней средой организма. Они представляют собой сочетание воздухоносных путей и собственно дыхательного отдела. В воздухоносных путях выделяют верхний, промежуточный и нижний отделы. Верхний отдел состоит из носовой (ротовой) полости. Верхняя часть глотки, гортань, трахея и главные бронхи образуют промежуточный отдел. Вся нижняя часть бронхиального дерева - мелкие бронхи, образуют нижний отдел воздухоносных путей. Все эти пути предназначены для подведения вдыхаемого воздуха к газообменной поверхности легких. Структуры, расположенные дистальнее (т.е. ниже) образуют ацинус- комплекс элементов, состоящий из дыхательных бронхиол, альвеолярных ходов и альвеол. Здесь и происходит насыщение крови кислородом и превращение ее в артериальную.

Осаждение - очень важный процесс, так как конечная цель ингаляционной терапии к этому и сводится - проникновению и осаждению аэрозоля в определенных отделах дыхательных путей. Так, аэрозоли с величиной частиц 1 мкм практически не оседают на слизистой дыхательных путей. Частицы величиной от 2 до 5 мкм вдыхаются свободно и преимущественно оседают на стенках альвеол, бронхиол, мелких бронхов; частицы от 5 до 25 мкм оседают в крупных бронхах, трахее, а размерами 25- 30 мкм и крупнее седиментируют (оседают) в гортани и на слизистых оболочках верхних дыхательных путей.

В дыхательных путях и легких осаждение аэрозоля происходит тремя путями:

- инерционное столкновение

- гравитационное осаждение (седиментация);

- броуновское движение (диффузия).

Инерционная столкновение происходит, когда инерция частицы не в состоянии обеспечить ее дальнейшее движение с потоком воздуха при изменении направления потока. Происходит ударение частиц о стенки дыхательных путей. Такой механизм имеет место в верхних дыхательных путях, в глотке, гортани и месте бифуркации (раздвоение) бронхов. Инерционное столкновение – значимый механизм для частиц более 5 мкм.

Седиментация - осаждение частицы под действием тяжести. Седиментация увеличивается при задержке дыхания и при медленном, спокойном дыхании.

Диффузия возрастает с уменьшением размера частиц и значима для частиц с диаметром менее 1 мкм. Такое осаждение характерно для газообменных отделов легких. Интересно, что частицы с диаметром 0,4 – 0,5 мкм слишком велики, чтобы существенно осаждаться за счет броуновской диффузии, но слишком малы для осаждения посредством седиментации или инерции. 70 -80 % таких частиц выносятся обратно выдыхаемым воздухом.

Таким образом, степень дисперсности аэрозоля определяет глубину проникновения и уровень оседания частиц в том или ином отделе дыхательных путей. Поэтому для лечебных целей при заболеваниях легких и бронхов следует использовать аэрозоли высокой и средней степени дисперсности; при болезнях носоглотки, гортани и трахеи - низкой степени дисперсности и помнить, чем выше скорость движения воздушного раствора, тем меньше седиментация, а, следовательно, лечебный эффект.

Преимущество действия тех или иных механизмов осаждения в разных отделах дыхательного тракта отражено в таблице 2.

Таблица 2.

Факторы	Инерция	Седиментация	Диффузия
Размер частиц	Крупные частицы Диаметр более 5 мкм	Средние частицы Диаметр 1-6 мкм	Мелкие частицы Диаметр менее 1мкм
Анатомическая локализация	Нос, глотка, трахея, Крупные бронхи	Бронхи и бронхиолы	Конечные бронхиолы и альвеолы
Геометрические факторы	Бифуркации, углы	Горизонтальные поверхности	Небольшие поверхности