مقاله مدل سازی سازی رهایش کنترل شده داروی انسولین از هیدروژل های نانو کامپوزیتی بر پایه متاکریلامید-متاکریلیک اسید با استفاده از نرم افزار کامسول

word قابل ویرایش
10 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مدل سازی سازی رهایش کنترل شده داروی انسولین از هیدروژل های نانو کامپوزیتی بر پایه متاکریلامید-متاکریلیک اسید با استفاده از نرم افزار کامسول

 

چکیده

در این پژوهش، رهایش داروی انسولین از هیدروژل نانو کامپوزیتی بر پایه متاکریلامید-متاکریلیک اسید مدل سازی شده است. برای این منظور یک هندسه دو بعدی با دو ناحیه در مختصات استوانه در نظر گرفته شده و برای هر ناحیه معادلات حاکم بر سیستم بدست آمد و با توجه به شرایط مرزی و اولیه با استفاده از نرم افزار جامع کامسول حل شدند. نتایج نشان داد رهایش دارو از هیدروژل بصورت ناپایدار است و انتقال جرم تا رسیدن حالت تعادل یا از بین رفتن گرادیان پتانسیل شیمیایی ادامه می یابد. نتایج بدست آمده با داده های تجربی مقایسه شد که دارای تطابق خوبی می باشد.

واژه های کلیدی: رهایش داروی انسولین، هیدروژل، مدل سازی، کامسول.

-۱ مقدمه

هیدروژل ها، پلیمر هایی با پیوند عرضی هستند که توانایی جذب مقدار زیادی آب یا مایع از محیط را دارند.

پیشرفت های اخیر در زمینه ی استفاده از هیدروژل ها برای مهندسی مواد، رسانش و رهایش دارو، استفاده از لنزهای چشمی محقق شده است، که از این میان تعدادی از کاربردهای زیست پزشکی هیدروژل ها منجر به ایجاد پتاسیل لازم برای طراحی سیستم های رهایش کنترل شده دارو شده اند تا بتوانند دارو را در محل های خاصی از بدن تحویل دهند .[۱]

استفاده از هیدروژل ها برای کاربرد های درمانی از سال ۱۹۶۰ آغاز شد، یعنی هنگامی که لیم و ویچترل پلی هیدروکسی متاکریلات را سنتز کردند .[۲] هیدروژل ها را می توان به طور فیزیکی یا شیمیایی شبکه ای کرد.

ساختار پر منفذ هیدروژل ها، به وسیله چگالی شبکه ای شدن کنترل می شود. به دلیل زیست سازگاری، محتوای زیاد آب، کشش سطحی کم و خواص مکانیکی مشابه این هیدروژل ها با بافت های بدن، می توان از هیدروژل ها برای اهداف دارورسانی و مهندسی بافت استفاده کرد .[۳] بیش از ۴۰ سال است که توجه روی گسترش سامانه های دارو رسانی متمرکز شده است .[۴] هدف از طراحی این سامانه ها کاهش تکرار مصرف، افزایش اثر دارو و کاهش عوارض ناشی از آن است. امروزه پلیمر ها و لیپیدها به عنوان پر کاربردترین سامانه های دارو رسانی شناخته شدند.

در سال های اخیر کوشش های زیادی روی اصلاح و افزایش مقاومت مکانیکی هیدروژل ها با اضافه کردن نانو ذرات به ساختار آن ها و تهیه هیدروژل های نانو کامپوزیتی شده است که خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آن ها نسبت به هیدروژل های خالص به طور چشم گیری افزایش یافته است .[۵]

انسولین به صورت تزریقی مصرف می شود، اگر با سیستم رهایش دارو، انسولین به صورت خوراکی مصرف شود می تواند برای بیماری های دیابتی بسیار سودمند باشد ۶] و .[۷ .محدودیت هایی که در تهیه انسولین به صورت خوراکی وجود دارند، شامل تخریب آن در معده، نفوذ پذیری ضعیف در سراسر روده به دلیل وزن مولکولی بالا و عدم وجود چربی دوستی می باشند .[۸] روش های مختلفی برای غلبه بر این محدودیت ها وجود دارند از جمله می توان استفاده از سیستم های حامل پلیمری برای انسولین به منظور بهبود جذب گوارشی آن را نام برد .(۱۹)

هیدروژل های پلیمری شبکه شده به دلیل طبیعت حساس آن ها به pH، ضریب رهایش بالا و زیست سازگاری که دارند می توانند به عنوان سیستم رهایش انسولین به صورت خوراکی مورد استفاده قرار بگیرند ۹] و .[۱۰

با توجه به این که در زمینه مدل سازی و شبیه سازی رهایش دارو از هیدروژل ها، تحقیقات زیادی انجام نشده است و در این مقاله، سعی شده رهایش داروی انسولین در هیدروژل های نانو کامپوزیتی بر پایه متاکریلامید-متاکریلیک اسید که ترکیب مناسبی برای کاربردهای پزشکی می باشند مدل سازی و شبیه سازی شود. داده های حاصل از آزمایش با داده های حاصل از شبیه سازی مقایسه می شوند که بر اساس معادلات ماکسول-استفان برای انتقال جرم به دست آمده اند. برای شبیه سازی فرآیند از نرم افزار جامع کامسول مولتی فیزیک (نسخه (۴٫۴ استفاده شده است.

-۲ تئوری

برای استفاده از هر نرم افزار یک سری مسیر های خاص وجود دارد تا با انجام آن به توان بـه حـل مسـاله پرداخت و به نتیجه رسید. نرم افزار کامسول هم از این قانون جدا نیست. در این نرم افزار ابتدا تعیین می کنـیم کـه چه ماژولی احتیاج داریم، با انتخاب ماژول پدیده مورد نظر در آن هم انتخاب می کنیم و بـه ایـن ترتیـب معـادلات حاکم مشخص می شود. مرحله دیگر انتخاب بعد سیستم، که می توان یک بعدی، دو بعدی، سه بعدی و یک بعـدی و دو بعدی متقارن محوری هم باشد. بعد از آن مشخص کردن متغیرهای سیستم که در قسمت متغیرهـا مـی تـوان آنها را مشاهده یا وارد نمود، ناحیه محاسباتی (هر ناحیه می تواند پدیده مربوط به خود را داشـته باشـد) را انتخـاب می کنیم و در نظر می گیریم. سپس هندسه سیستم را مشخص می کنیم و شکل مربوط به آن را ترسیم می کنیم، وارد کردن ثابت ها هم می تواند در این مرحله یا قبل از هندسه انجام بگیرد. در مرحله بعد ناحیه هـا را مشـخص و خواص فیزیکی را مقدار می دهیم. شرایط مرزی را برای هر ناحیه و مرزهایش مشـخص مـی کنـیم، مـش بنـدی را انجام داده و بعد از آن به گزینه حل می رسیم .همچنین در آخر به تحلیل داده های خروجی می توان پرداخت.

-۱-۲ فرضیات مدل سازی

برای بررسی رهایش دارو در هیدروژل فرضیاتی در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

• هندسه هیدروژل استوانه ای می باشد که رهایش دارو در دو بعد انجام می شود.

• رهایش با مکانیسم نفوذ مولکولی صورت می گیرد.

• ضریب نفوذ مولکولی جهت رهایش دارو مقداری ثابت و بدون وابستگی به مکان فرض شده است.

• شرایط هم دما فرض می شود.

• هندسه سیستم در ضمن فرآیند رهایش ثابت است.

• رهایش در شرایط ناپایدار انجام می شود و غلظت درون هیدروژل و محیط آن با زمان تغییر می کند.

• انتقال دارو از درون هیدروژل به محلول اطراف آن که محیطی شبیه به سیالات بدن است، انجام می گیرد.

-۲-۲ مدل فیزیکی

شکل (۱) هندسه سیستم مورد مطالعه را نشان می دهد. هندسه سیستم شامل دو ناحیه می باشد که تقارن دارد، ناحیه اول شامل هیدروژل و ناحیه دوم محلول محیط هیدروژل می باشد. جهت مدل سازی معادلات حاکم بر هر ناحیه بدست آمده و بعد از مشخص کردن شرایط مرزی و اولیه لازم حل شده اند.

۳

شکل :۱ هندسه سیستم

-۳-۲ معادلات حاکم

جهت مدل سازی انتقال جرم در هیدروژل و محیط اطراف آن بایستی معادلات حاکم در نواحی مختلف مشخص شود. رهایش دارو از هیدروژل بستگی به نوع پلیمر، هندسه سیستم، روش تهیه هیدروژل و شرایط محیطی دارد. مکانیسم نفوذ مولکولی، وسیع ترین کاربرد را در رهایش دارو از هیدروژل دارد. این مکانیسم بر اساس قانون فیک به صورت زیر قابل توجیه می باشد .[۱۱-۱۳]

(۱) J D

در رابطه فوق:
 JA شار انتقال دارو

 D ضریب نفوذ

 CA غلظت دارو است

در بسیاری حالات ضریب نفوذ دارو برای ساده سازی مدل ثابت در نظرگرفته می شود، اما در حالت کلی این ضریب تابعی از غلظت دارو است. با توجه به غلظت پایین انسولین و عدم وجود سرعت در هیدروژل می توان انتقال جرم توده ای را از معادلات موازنه جرم حذف کرد، البته در محلول نیز این گونه است. بر این اساس معادلات موازنه جرم برای رهایش دارو از هیدروژل در شرایط ناپایدار بصورت زیر می باشد.

(۲) D . C

با توجه به اینکه انتقال جرم دو بعدی و در مختصات استوانه ای انجام می شود معادله (۲) به صورت زیر ساده می شود:

۴

(۳)
∂Z D r D
در صورتی که DAB ثابت باشد:
∂Z ∂ C D r D ∂r ∂ C D

۱-۳-۲ معادلات حاکم در محلول بافر:

انتقال جرم در محلول با مکانیسم نفوذ مولکولی انجام می شود که توزیع غلظت دارو بر اساس معادله زیر قابل پیش بینی می باشد.

(۴) . D C R

در این معادله:

 C غلظت

 D ضریب نفوذ
 R مقادیر in put های ما می باشد. معادلات MASS BALANCE در بافر می باشد.

۲-۳-۲ معادله حاکم در ژل:

در هیدروژل نیز معادله حاکم بر انتقال دارو به صورت زیر بیان می شود.

(۵) . D C R

در این معادله:

 CA غلظت انسولین داخل هیدروژل

 DAB ضریب نفوذ مولکولی

 RA سرعت واکنش می باشد که برابر صفر است.

۴-۳ شرایط مرزی

غلظت در سطح تماس بین هیدروژل و محلول بافر به صورت تعادلی و با ثابت تعادل K فرض می گردد. که در این رابطه CAgel غلظت انسولین در هیدروژل و CAbafer غلظت انسولین در محلول بافر می باشد.

K = (CAgel / CAbafer)

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 10 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد