Η χορήγηση φαρμάκων μέσω της αναπνευστικής οδού αποτελεί τον πιο αποτελεσματικό τρόπο αντιμετώπισης νόσων του αναπνευστικού συστήματος όπως το άσθμα. Τα τελευταία χρόνια, η αύξηση στη συχνότητα εμφάνισης του άσθματος δημιούργησε την ανάγκη βελτίωσης της θεραπείας με το σχεδιασμό νέων συσκευών εισπνοής και την ανάπτυξη καλύτερης μορφοποίησης των φαρμάκων ώστε να εξασφαλίζεται ικανοποιητική κατανομή τους στο αναπνευστικό δένδρο. Στην παρούσα μελέτη, λαμβάνοντας υπόψη τις δυσκολίες ανάπτυξης ενός φαρμάκου για εισπνεόμενη χορήγηση, αποφασίσαμε να ασχοληθούμε με τη μορφοποίηση της φουμαρικής φορμοτερόλης, ενός ευρέως χρησιμοποιούμενου βρογχοδιασταλτικού φαρμάκου στη θεραπεία του βρογχικού άσθματος. Στόχος είναι η ανάπτυξη της βέλτιστης μορφοποίησης με την οποία θα επιτυγχάνεται το μέγιστο θεραπευτικό κλάσμα FPD. Διερευνήθηκε η επίδραση διαφόρων παραγόντων στη μεταφορά και εναπόθεση των λεπτόκοκκων σωματιδίων της φουμαρικής φορμοτερόλης στο αναπνευστικό δένδρο. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση της κατανομής μεγέθους των σωματιδίων της λακτόζης στη μορφοποίηση και προσδιορίστηκε η κατανομή που επιτρέπει ικανοποιητική προσκόλληση της φουμαρικής φορμοτερόλης στη λακτόζη αλλά και εύκολο διαχωρισμό της απ’ αυτήν κατά την εισπνοή. Στη συνέχεια, διεξήχθησαν πειράματα προσδιορισμού του ιδανικού χρόνου ανάμιξης και των συνθηκών παραγωγής που εξασφαλίζουν ικανοποιητική ροή των κόνεων και πλήρωση των κυαθίων και δεν επηρεάζουν τη χημική σταθερότητα του φαρμάκου. Ακολούθησαν πειράματα για την αξιολόγηση της επίδρασης της μεταβολής στο βάρος πλήρωσης του κυαθίου στη μορφοποίηση και κατ’ επέκταση στο θεραπευτικό κλάσμα FPD. Τέλος, η μελέτη ολοκληρώθηκε μ’ ένα πείραμα ελέγχου της επίδρασης των εργαστηριακών συνθηκών στο Andersen Cascade Impactor και συνεπώς στη σταθερότητα του προϊόντος αλλά και την ικανότητα διασποράς του. / Drug delivery through the respiratory tract constitutes the most effective way of treating respiratory diseases such as asthma. Over the last years, the increased frequency of asthma occurrence challenged the improvement of therapy with the design of new inhalers and a better formulation development of drugs so as to achieve effective drug distribution to the respiratory tree. In the current study, having taken into consideration the difficulties of drug development for inhalation delivery, we have decided to work on the formulation of formoterol fumarate, a bronchodilator broadly used to the treatment of bronchial asthma. The aim is the optimization of formulation development so as to achieve the optimum therapeutic fraction FPD. The main idea was the examination of the effect of certain parameters on the delivery and deposition of formoterol fumarate fine particles to the respiratory tree. Specifically, the effect of lactose size distribution on the formulation was studied and the size distribution that allows not only effective adherence of formoterol fumarate to lactose but also efficient release during inhalation was determined. As a next step, experiments were carried out for the determination of the ideal mixing time and manufacturing conditions for satisfactory powder flowability, blister filling and chemical stability of drug. Experiments for the evaluation of the effect of blister filling variation on the formulation and consequently on the therapeutic fraction FPD followed. Finally, this study was completed by controlling the effect of laboratory conditions on the Andersen Cascade Impactor and consequently on the product stability and its dispersion ability.

Today, orally inhaled drugs found on the market suffer from variable and discontinuous pulmonary drug release which lowers efficacy and patience compliance. This is usually a consequence of the poor understanding of the interaction and dissolution behavior of drug particles in the lung environment. Thus, the aim of this project was to investigate the effect of the dissolution medium on dissolution profiles for the well-known orally inhaled drug budesonide (BD) and fluticasone propionate (FP), in order to assess the importance of a proper selection of dissolution media for in vitro dissolution methods. In order to achieve this a modified Andersen Cascade Impactor was used to simulate deposition of particles onto filters. The dissolution was measured using a Transwell set up with polycarbonate membranes that can hold the filters with the deposited drug on it. Different media were prepared, from simple to more biorelevant. The samples taken during the dissolution experiments were analyzed quantitatively using UPLC-UV and the experimental data was processed by fitting to the Weibull function. The aim of this project was successfully achieved and the dissolution media that worked best for both BD and FP was PBS with the addition of 0.5% SDS. On the other hand, the dissolution media that performed the least for both BD and FP was the simulated lung fluid (SLF) with presence of 0.02% (w/v) DPPC. This may be due to the fact that DPPC forms liposomal aggregates which probably results in the media becoming more viscous and hence the dissolution time becomes slower.

An issue of inhalation therapy is a complex topic, actively discussed in last decades, and its progress in various scientific fields is more than required. First part of this thesis brings a theoretical introduction into principles of aerosol therapy and into the requirements resulting from them. Commonly available technologies of inhalers and nebulisers for medical usage, parameters that determinate their effectivity are briefly described. Usage mistakes influencing the effectivity of inhalation are discussed, as well. Second part deals with experimental measurements of aerosol that selected inhalers generate. It also describes difficulties connected with the methods of these measurements, with sampling and following analyses. Gained results are compared with an available literature.