PFI-RP: Improving Inhaler Design and Efficacy with a Novel AI-assisted Digital Human Testing Platform
PFI-RP:利用新型人工智能辅助数字人体测试平台改进吸入器设计和功效
基本信息
- 批准号:2234619
- 负责人:
- 金额:$ 55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Research Partnerships (PFI-RP) project is the availability of a virtual human testing platform for inhaler innovation, enhancing drug delivery efficiency for better lung disease treatment. The project is intended to refine and improve an “all-in-one virtual human testing platform” that can quantify airflow and the inhalation of aerosolized medication emitted from various types of inhalers in healthy and diseased lungs, as well as drug translocations in human body via a non-invasive, cost-effective, and efficient manner. The virtual testing platform is expected to save approximately 66% of the cost and 90% of the time for inhaler innovation and approval. Therefore, the project could improve the targeted drug delivery to small airways, potentially reducing inflammation and improving the pulmonary health of patients with chronic lung diseases. The commercialization of this virtual testing platform may also accelerate innovations in inhalation device design engineering for pharmaceutical companies and promote pulmonary healthcare research.The proposed project will develop a virtual human testing platform by: (1) integrating disease-specific representative whole-lung geometries with the assistance of artificial intelligence (AI) and computational lung aerosol dynamics; (2) enabling droplet-vapor interaction simulation for multiple types of inhalers; and (3) designing an easy-to-navigate web-based user interface (UI) for this platform, enabling a widely-accessible way to input desired drug formulation and inhaler design parameters, and downloading bioequivalence data predicted by the virtual human testing platform for evaluating and optimizing inhaler design without the need for expertise in computational fluid-particle dynamics. The project will also advance the scientific knowledge in inhaler innovation by developing an AI-assisted approach to construct representative disease-specific chronic obstructive pulmonary disease (COPD) whole-lung models, which will help pharmaceutical companies understand how inhalers can deliver accurate doses into the disease-specific lung environment. The project will also serve as a non-invasive and cost-effective alternative tool for the comparative bioequivalence study of inhaler engineering and design on population groups with different lung diseases.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新-研究伙伴关系(PFI-RP)项目的更广泛影响/商业潜力是为吸入器创新提供虚拟人体测试平台,提高药物输送效率,以更好地治疗肺部疾病。该项目旨在完善和改进一个“一体化虚拟人体测试平台”,该平台可以通过非侵入性,成本效益和高效的方式量化健康和患病肺部中各种类型吸入器发出的气流和雾化药物的吸入,以及人体内的药物移位。虚拟测试平台预计将节省约66%的成本和90%的吸入器创新和批准时间。因此,该项目可以改善小气道的靶向药物输送,从而可能减少炎症并改善慢性肺部疾病患者的肺部健康。该虚拟测试平台的商业化还可以加速制药公司吸入设备设计工程的创新,并促进肺部医疗保健研究。拟议项目将通过以下方式开发虚拟人体测试平台:(1)在人工智能(AI)和计算肺气溶胶动力学的辅助下集成疾病特定的代表性全肺几何形状;(2)能够对多种类型的吸入器进行液滴-蒸气相互作用模拟;以及(3)为该平台设计易于导航的基于网络的用户界面(UI),使得能够以广泛可访问的方式输入期望的药物制剂和吸入器设计参数,以及下载由虚拟人测试平台预测的生物等效性数据,用于评估和优化吸入器设计,而不需要计算流体-颗粒动力学方面的专业知识。该项目还将通过开发人工智能辅助方法来构建代表性疾病特异性慢性阻塞性肺疾病(COPD)全肺模型,从而推进吸入器创新的科学知识,这将有助于制药公司了解吸入器如何将准确剂量输送到疾病特异性肺环境中。该项目还将作为一个非侵入性和成本效益高的替代工具,用于对患有不同肺部疾病的人群进行吸入器工程和设计的生物等效性比较研究。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。
项目成果
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专利数量(0)
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