Deposition Pattern of Polydisperse Dry Powders in Andersen Cascade Impactor - Aerodynamic Assessment for Inhalation Experimentally and In Silico

Andersen Cascade Impactor’da Polidispers Kuru Tozların Birikim Şekli - İnhalasyon için Deneysel ve İn Silico Aerodinamik Değerlendirme

Özet

Objectives: An impactor is a standard instrument that applied for particle deposition assessment in the pharmaceutical aerosols. It provides datacomparison between inhaler formulations. However, the deposition pattern in the impactor is not clearly understood. In practice monodisperseaerosols were employed to calibrate the impactor.Materials and Methods: This study used polydisperse aerosols together with the computer simulation to track the particles in the impactor tounderstand the deposition pattern. Particles deposited on each stage of the Andersen cascade impactor were compared with its stage cut-offdiameter using polydisperse aerosols by three particle sizing techniques. The relationship of cut-off diameter with particle size distribution wasestablished for each stage. Also, the computational verification was used to complement the real experiments.Results: Projected diameters from microscope images showed that the size of particles varied on the stage’s collection plate, and the median sizeof each stage decreased along the lower stages from 8.53 to 0.92 μm. The median sizes measured by laser diffraction were close to the impactor’scut-off diameters. In silico data showed that the outlet mass fractions gradually changed in size towards the lower stages.Conclusion: Polydisperse aerosols and in silico computer fluid dynamics may compliment to standard calibration method.

Abstract

Amaç: Impactor farmasötik aerosollerde partikül birikiminin değerlendirmesi için uygulanan standart bir araçtır. İnhalasyon formülasyonları arasında veri karşılaştırması sağlar. Bununla birlikte, impactordeki birikim şekli tam olarak anlaşılamamıştır. Uygulamada, impactorü kalibre etmek için monodispers aerosoller kullanılmıştır. Gereç ve Yöntemler: Bu çalışmada, birikim şeklini anlamak için impactordeki partikülleri izlemek için bilgisayar simülasyonu ile birlikte polidispers aerosoller kullanılmıştır. Andersen cascade impactorün her kademesinde biriken partiküller, üç partikül boyutlandırma tekniği ile polidispers aerosoller kullanılarak ilgili limit çapı ile karşılaştırılmıştır. Limit çapı, her kademe için partikül büyüklüğü dağılımı ile ilişkilendirilmiştir. Ayrıca gerçek deneyleri tamamlamak için hesaba dayalı doğrulaması kullanılmıştır. Bulgular: Mikroskop görüntülerinden projeksiyon çapı, partikül boyutunun kademe plakası üzerinde değiştiğini ve her bir kademenin medyan boyutunun alt kademelerde 8,53’den 0,92 μm’ye düştüğünü göstermiştir. Lazer kırınımı ile ölçülen ortalama boyutlar, impactorün limit çaplarına yakındı. In silico verileri, çıkış kütle fraksiyonlarının boyut olarak alt kademelere doğru yavaş yavaş değiştiğini göstermiştir. Sonuç: Polidispers aerosoller ve in silico bilgisayar sıvı dinamiği standart kalibrasyon yöntemine uygun olabilir.