肺部药物递送与滞留：基于耦合气道-黏液流动模型识别合理参数的计算研究

肺部药物递送系统依赖于吸入由吸入器、雾化器等气溶胶发生器产生的载药气溶胶。沉积后，药物分子在黏液层中扩散，并受到黏液纤毛平流的驱动而被输送离开初始沉积部位。因此，药物在肺特定区域的可用性由这两种现象的平衡决定。通过耦合气溶胶在空气中传输及药物分子在黏液层中传输的数学模型，建立了肺部药物沉积与滞留的数学分析。该数学模型经计算求解，以识别载药气溶胶传输至深肺的适宜条件。本研究确定了利于药物递送至深肺的条件，这对实现系统性药物递送至关重要。不同参数对药物滞留在肺各区域的影响也被表征，这对确定吸入药物在靶点的可用性十分重要。我们的分析确认，粒径1-5 $\mu$m的气溶胶药物递送效能最高。此外，观察到相对于正常呼吸，当呼吸周期加倍时深肺沉积药量增至2倍，提示呼吸控制可作为提高深肺药物递送效能的手段。更高效能还减少了产生相同健康效应所需吸入的药量，从而有助于最小化药物副作用。