vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2026-2-vguit-3813Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyОценка размеров частиц порошковых ингаляционных композиций, полученных распылительной сушкойEvaluation of particle size in powder inhalation compositions obtained by spray dryinghttps://orcid.org/0009-0002-3291-570XЧмыховаВ. А.ChmykhovaV. A.

магистрант, кафедра экспертизы в допинг- и наркоконтроле, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

Master's student, Department of Expertise in Doping and Drug Control, Miusskaya sq., 9 Moscow, 125047, Russia

chmykhova.v.a@muctr.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8485-9861ГордиенкоМ. Г.GordienkoM. G.

д.т.н., профессор, кафедра химического и фармацевтического инжиниринга, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, chemical and pharmaceutical engineering department, Miusskaya sq., 9 Moscow, 125047, Russia

gordienko.m.g@muctr.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4208-7063УвароваА. А.UvarovaA. A.

младший научный сотрудник, кафедра химического и фармацевтического инжиниринга, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

junior research assistant, chemical and pharmaceutical engineering department, Miusskaya sq., 9 Moscow, 125047, Russia

anastasia.uvarova2@ya.ruРоссийский химико-технологический университета имени Д.И. МенделееваРоссияFSBEI HE D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of RussiaRussian Federation202630062026882369375Copyright © Чмыхова В.А., Гордиенко М.Г., Уварова А.А., 20262026Чмыхова В.А., Гордиенко М.Г., Уварова А.А.Chmykhova V.A., Gordienko M.G., Uvarova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3813

Молнупиравир - противовирусный лекарственный препарат, использующийся для лечения новой коронавирусной инфекции - COVID-19, вызываемой вирусом SARS-CoV-2. На текущий момент выпускается только в пероральной форме. Разработка альтернативной ингаляционной лекарственной формы может позволить повысить биодоступность препарата за счет направленного действия на наиболее поражаемые инфекцией органы и снизить при этом дозировку действующего вещества, уменьшив риск возникновения системных побочных эффектов. Цель настоящего исследования - оценить влияние L-лейцина и моногидрата лактозы на гранулометрический состав и ключевые аэродинамические характеристики полученных прототипов ингаляционных порошков, выбрать состав-лидер текущего этапа разработки. В качестве основной технологии получения образцов выбрана распылительная сушка. В работе представлена методика получения порошков методом распылительной сушки, обеспечивающая необходимую дисперсность и однородность получаемого продукта, в соответствии с которой изготовлены 2 образца, содержащие модельное вещество и вспомогательные компоненты (для образца 1 – полоксамер 188 и гидроксипропилметилцеллюлоза, для образца 2 – полоксамер 188, гидроксипропилметилцеллюлоза и L-лейцин). Дополнительно для части образца 1 использована технология механического смешения с введением носителя (моногидрата лактозы). Для порошковых композиций исследовано распределение частиц по размерам с применением оптического микроскопа (оценка гранулометрического состава) и каскадного импактора нового поколения (оценка аэродинамических характеристик). Оценено влияние аминокислоты (L-лейцина) и носителя (моногидрата лактозы) на характеристики состава. По результатам сравнительного анализа выбран промежуточный состав-лидер (образец 1 с добавлением моногидрата лактозы) и определен план дальнейшего развития композиции (введение в состав моногидрата лактозы с различными массовыми процентами, комбинация лейцина и моногидрата лактозы).

Molnupiravir is an antiviral drug used to treat the novel coronavirus infection, COVID-19, caused by the SARS-CoV-2 virus. Currently, it is available only in oral form. Developing an alternative inhalation dosage form could increase the drug's bioavailability through targeted action on the organs most affected by the infection, while simultaneously reducing the dosage of the active ingredient and minimizing the risk of systemic side effects. The aim of this study is to evaluate the influence of L-leucine and lactose monohydrate on the particle size distribution and key aerodynamic characteristics of the resulting inhalation powder prototypes, and to select the leading formulation for the current development stage. Spray drying was chosen as the primary technology for obtaining the samples. The paper presents a spray-drying technique that ensures the necessary dispersion and uniformity of the product. Following this method, two samples were prepared containing a model substance and excipients (Sample 1: Poloxamer 188 and Hypromellose; Sample 2: Poloxamer 188, Hypromellose, and L-leucine). Additionally, a portion of Sample 1 underwent mechanical blending with a carrier (lactose monohydrate). The particle size distribution of the powder compositions was studied using an optical microscope (granulometric analysis) and a Next Generation Cascade Impactor (aerodynamic characterization). The effects of the amino acid (L-leucine) and the carrier (lactose monohydrate) on the formulation characteristics were evaluated. Based on the comparative analysis, an intermediate leading formulation was selected (Sample 1 with the addition of lactose monohydrate), and a plan for further development was established (incorporating lactose monohydrate at various weight percentages and exploring a combination of leucine and lactose monohydrate).

молнупиравирCOVID-19ингаляционная лекарственная формапорошок для ингаляцийраспылительная сушкааэродинамические характеристикиL-лейцинмоногидрат лактозыmolnupiravirCOVID-19inhalation dosage forminhalation powderspray dryingaerodynamic characteristicsL-leucinelactose monohydrateМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииReferencesPoozesh S., Connaughton P., Sides S., Lechuga-Ballesteros D. et al. Spray drying process challenges and considerations for inhaled biologics // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2025. V. 114. № 2. P. 766–781. doi: 10.1016/j.xphs.2024.11.028Poozesh S., Connaughton P., Sides S., Lechuga-Ballesteros D. et al. Spray drying process challenges and considerations for inhaled biologics. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2025. vol. 114. no. 2. pp. 766–781. doi: 10.1016/j.xphs.2024.11.028.Baumann J.M., Adam M.S., Wood J.D. Engineering advances in spray drying for pharmaceuticals // Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2021. V. 12. P. 217–240. doi: 10.1146/annurev-chembioeng-091720-034106Baumann J.M., Adam M.S., Wood J.D. Engineering advances in spray drying for pharmaceuticals. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2021. vol. 12. pp. 217–240. doi: 10.1146/annurev-chembioeng-091720-034106.Poozesh S., Bilgili E. Scale-up of pharmaceutical spray drying using scale-up rules: a review // International Journal of Pharmaceutics. 2019. V. 562. P. 271–292. doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.03.047Poozesh S., Bilgili E. Scale-up of pharmaceutical spray drying using scale-up rules: a review. International Journal of Pharmaceutics. 2019. vol. 562. pp. 271–292. doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.03.047.Alves M.C.S., da Silva R.C.C., de Leitão-Júnior S.S.P., de Balbino V.Q. Therapeutic approaches for COVID-19: a review of antiviral treatments, immunotherapies, and emerging interventions // Advances in Therapy. 2025. V. 42. № 7. P. 3045–3058. doi: 10.1007/s12325-025-03218-3Alves M.C.S., da Silva R.C.C., de Leitão-Júnior S.S.P., de Balbino V.Q. Therapeutic approaches for COVID-19: a review of antiviral treatments, immunotherapies, and emerging interventions. Advances in Therapy. 2025. vol. 42. no. 7. pp. 3045–3058. doi: 10.1007/s12325-025-03218-3.Casadevall A., Pirofski L.A. The convalescent sera option for containing COVID-19 // The Journal of Clinical Investigation. 2020. V. 130. № 4. P. 1545–1548. doi: 10.1172/JCI138003Casadevall A., Pirofski L.A. The convalescent sera option for containing COVID-19. The Journal of Clinical Investigation. 2020. vol. 130. no. 4. pp. 1545–1548. doi: 10.1172/JCI138003.Wiersinga W.J., Rhodes A., Cheng A.C., Peacock S.J. et al. Pathophysiology, transmission, diagnosis, and treatment of COVID-19 // JAMA. 2020. V. 324. № 8. P. 782–793. doi: 10.1001/jama.2020.12839Wiersinga W.J., Rhodes A., Cheng A.C., Peacock S.J. et al. Pathophysiology, transmission, diagnosis, and treatment of COVID-19. JAMA. 2020. vol. 324. no. 8. pp. 782–793. doi: 10.1001/jama.2020.12839.Pooladanda V., Thatikonda S., Godugu C. The current understanding and potential therapeutic options to combat COVID-19 // Life Sciences. 2020. V. 254. P. 117765. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117765Pooladanda V., Thatikonda S., Godugu C. The current understanding and potential therapeutic options to combat COVID-19. Life Sciences. 2020. vol. 254. article 117765. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117765.Pourkarim F., Pourtaghi-Anvarian S., Rezaee H. Molnupiravir: a new candidate for COVID-19 treatment // Pharmacology Research & Perspectives. 2022. V. 10. № 1. P. e00909. doi: 10.1002/prp2.909Pourkarim F., Pourtaghi-Anvarian S., Rezaee H. Molnupiravir: a new candidate for COVID-19 treatment. Pharmacology Research & Perspectives. 2022. vol. 10. no. 1. article e00909. doi: 10.1002/prp2.909.Singh A.K., Singh A., Singh R., Misra A. Molnupiravir in COVID-19: a systematic review of literature // Diabetes & Metabolic Syndrome. 2021. V. 15. № 6. doi: 10.1016/j.dsx.2021.102329Singh A.K., Singh A., Singh R., Misra A. Molnupiravir in COVID-19: a systematic review of literature. Diabetes & Metabolic Syndrome. 2021. vol. 15. no. 6. [Online first]. doi: 10.1016/j.dsx.2021.102329.Syed Y.Y. Molnupiravir: first approval // Drugs. 2022. V. 82. № 4. P. 455–460. doi: 10.1007/s40265-022-01684-5Syed Y.Y. Molnupiravir: first approval. Drugs. 2022. vol. 82. no. 4. pp. 455–460. doi: 10.1007/s40265-022-01684-5.Щербакова Л.А., Петрикова Е.А., Сафаров Р.Р., Гордиенко М.Г. Обоснование эффективности ингаляционного препарата с пролонгированным высвобождением изониазида методами моделирования фармакокинетики и фармакодинамики // Вестник ВГУИТ. 2025. Т. 87. № 3. С. 198–206. doi: 10.20914/2310-1202-2025-3-198-206Shcherbakova L.A., Petrikovа E.A., Safarov R.R., Gordienko M.G. Substantiation of the effectiveness of an inhaled drug with prolonged release of isoniazid by methods of pharmacokinetics and pharmacodynamics modeling. Bulletin of VSUET. 2025. vol. 87. no. 3. pp. 198–206. doi: 10.20914/2310-1202-2025-3-198-206 (in Russian).Al-Assaf H.A., Papadimitriou S.A., Rahman A., Badhan R. et al. Advanced manufacturing methods for high-dose inhalable powders // Pharmaceutics. 2025. V. 17. № 3. P. 359. doi: 10.3390/pharmaceutics17030359Al-Assaf H.A., Papadimitriou S.A., Rahman A., Badhan R. et al. Advanced manufacturing methods for high-dose inhalable powders. Pharmaceutics. 2025. vol. 17. no. 3. article 359. doi: 10.3390/pharmaceutics17030359.Fertaki S., Orkoula M., Kontoyannis C. Determination of particle size of active pharmaceutical ingredients in dry powder inhaler formulations // Pharmaceuticals. 2026. V. 19. № 4. P. 543. doi: 10.3390/ph19040543Fertaki S., Orkoula M., Kontoyannis C. Determination of particle size of active pharmaceutical ingredients in dry powder inhaler formulations. Pharmaceuticals. 2026. vol. 19. no. 4. article 543. doi: 10.3390/ph19040543.Mehta T., Najafian S., Patel K., Lacombe J. et al. Optimization of carrier-based dry powder inhaler performance: a review // Pharmaceutics. 2025. V. 17. № 1. P. 96. doi: 10.3390/pharmaceutics17010096Mehta T., Najafian S., Patel K., Lacombe J. et al. Optimization of carrier-based dry powder inhaler performance: a review. Pharmaceutics. 2025. vol. 17. no. 1. article 96. doi: 10.3390/pharmaceutics17010096.Chang R.Y.K., Chan H.K. Advancements in particle engineering for inhalation delivery of small molecules and biotherapeutics // Pharmaceutical Research. 2022. V. 39. № 12. P. 3047–3061. doi: 10.1007/s11095-022-03363-2Chang R.Y.K., Chan H.K. Advancements in particle engineering for inhalation delivery of small molecules and biotherapeutics. Pharmaceutical Research. 2022. vol. 39. no. 12. pp. 3047–3061. doi: 10.1007/s11095-022-03363-2.Lipworth B., Zambelli E., Agazzi R., Piraino A. Relative particle size and distribution of inhaled triple therapies // Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2025. doi: 10.1016/j.anai.2025.12.016Lipworth B., Zambelli E., Agazzi R., Piraino A. Relative particle size and distribution of inhaled triple therapies. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2025. [Online first]. doi: 10.1016/j.anai.2025.12.016.Jansen E.M., van der Koog L., Frijlink H.W., Hinrichs W.L.J. Leucine protects dry powders for inhalation against irreversible moisture-induced aggregation // Pharmaceutics. 2025. V. 17. № 11. P. 1391. doi: 10.3390/pharmaceutics17111391Jansen E.M., van der Koog L., Frijlink H.W., Hinrichs W.L.J. Leucine protects dry powders for inhalation against irreversible moisture-induced aggregation. Pharmaceutics. 2025. vol. 17. no. 11. article 1391. doi: 10.3390/pharmaceutics17111391.Dieplinger J., Afonso Urich A.I., Mohsenzada N., Pinto J.T. et al. Influence of L-leucine content on the aerosolization stability of spray-dried protein dry powder inhalation (DPI) // International Journal of Pharmaceutics. 2024. V. 666. P. 124822. doi: 10.1016/j.ijpharm.2024.124822Dieplinger J., Afonso Urich A.I., Mohsenzada N., Pinto J.T. et al. Influence of L-leucine content on the aerosolization stability of spray-dried protein dry powder inhalation (DPI). International Journal of Pharmaceutics. 2024. vol. 666. Article 124822. doi: 10.1016/j.ijpharm.2024.124822.Hebbink G.A., Jaspers M., Peters H.J.W., Dickhoff B.H.J. Recent developments in lactose blend formulations for carrier-based dry powder inhalation // Advanced Drug Delivery Reviews. 2022. V. 189. P. 114527. doi: 10.1016/j.addr.2022.114527Hebbink G.A., Jaspers M., Peters H.J.W., Dickhoff B.H.J. Recent developments in lactose blend formulations for carrier-based dry powder inhalation. Advanced Drug Delivery Reviews. 2022. vol. 189. article 114527. doi: 10.1016/j.addr.2022.114527.Nguyen T.H., Ma C.Y., Styliari I.D., Gajjar P. et al. Structure, morphology and surface properties of α-lactose monohydrate in relation to its powder properties // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2025. V. 114. № 1. P. 507–519. doi: 10.1016/j.xphs.2024.10.031Nguyen T.H., Ma C.Y., Styliari I.D., Gajjar P. et al. Structure, morphology and surface properties of α-lactose monohydrate in relation to its powder properties. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2025. vol. 114. no. 1. pp. 507–519. doi: 10.1016/j.xphs.2024.10.031.Саитгареева А.И., Абрамов А.А., Щербакова Л.А., Гордиенко М.Г. Разработка конструкции дозирующего порошкового ингалятора // Успехи в химии и химической технологии. 2024. Т. 38. № 9. С. 74–76.Saitgareeva A.I., Abramov A.A., Shcherbakova L.A., Gordienko M.G. Development of a design of a powder dosing inhaler. Advances in Chemistry and Chemical Technology. 2024. vol. 38. no. 9. pp. 74–76. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.