23526

سنتز و مدلسازي سامانه دارورساني ميكروذرات هيدروژلي حساس به pH برپايه كيتوسان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش مدل سازي شبيه سازي كنترل فرايند

1396-1399

1399/07/05

دكتر اميد وحيدي-دكتر سيد مرتضي نقيب

مهندسي شيمي، نفت و گاز

سيستم‌هاي دارورساني با هدف كاهش عوارض جانبي و رهايش كنترل شده دارو طراحي شده‌اند. هيدروژل‌ها از جمله اين سيستم‌ها هستند كه در اثر عوامل مختلف محيطي رهايش كنترل‌ شده‌اي را از خود نشان مي‌دهند. هدف اين پژوهش سنتز سامانه دارورساني زيست‌سازگار و زيست تخريب‌پذير حساس به pH كيتوسان با رهايش بيشتر در محيط اسيدي به منظور دارورساني به بافت‌هاي سرطاني است. ساختار و مورفولوژي ميكروذرات به وسيله شماري از تكنيك‌ها از قبيل FTIR و SEM بررسي شد. تورم و رهايش دارو از ميكروذرات كيتوسان در سه pH ، 4.5، 6.5 و 7.4 به ترتيب طي 3 ساعت و 4 روز مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد ميكروذرات كيتوسان رفتار حساس به pH دارند به طوري كه در محيط اسيدي رهايش و تورم بيشتري را از خود نشان دادند. مدل‌سازي اين‌ امكان را فراهم مي‌كند كه به مطالعه رفتار هيدروژل‌ها بدون نياز به انجام آزمايش‌هاي متعدد پرداخته شود كه موجب صرفه جويي در وقت و هزينه مي‌شود. بدين منظور با توجه به نتايج تورم و رهايش دارو، مدل جديدي براي هيدروژل حساس به pH ارائه شد. در اين مدل، معادلات انتقال جرم نفوذ براي يك سيستم كروي، تك ‌بعدي و به ‌صورت شعاعي با مرزهاي متحرك ارائه مي‌شود. مسئله نفوذ متقابل بوده و معادلات دارو و حلال به ‌طور هم ‌زمان و به ‌صورت كوپل حل مي‌شوند. در معادله ضريب نفوذ دارو و حلال پارامترهاي و وجود دارد. كه به ترتيب بيانگر ضريب نفوذ حلال و دارو هنگامي كه پليمر كاملاً متورم است مي‌باشند. نوآوري اين پروژه در ارائه مدلي جديد براي اين دو پارامتر است كه قابليت پيش‌بيني تورم و رهايش در pHهاي مختلف را داشته باشد. از آنجايي كه در هيدروژل‌هاي حساس pH در pHهاي مختلف درجه تورم تعادلي متفاوت است در نتيجه اين پارامتر هم در pHهاي مختلف متفاوت مي باشد از اين رو براي پيش‌بيني تورم و رهايش دارو در pH مختلف معادله‌اي كه تابعي از كسر حجمي پليمر است براي آن‌ها ارائه شد. سپس شبيه‌سازي روي 2 نمونه از 3 نمونه آزمايشگاهي انجام شد و پارامترهاي بهينه مربوط به تورم و سينتيك رهايش دارو محاسبه شد پس از آن آزمون اعتبارسنجي در 1 نمونه باقي مانده صورت گرفت.

1399/12/20

Synthesis and modelling of pH‐responsive chitosan based hydrogel microparticles as a drug delivery system

9/26/2020 12:00:00 AM

In the current study, Rhodamine B-loaded chitosan microspheres cross-linked with glutaraldehyde saturated toluene (GST) are prepared as a targeted delivery system. These products are characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). Generally, FTIR data indicated that cross-linking reaction is occurred by Schiff reaction between the carboxyl group of GST and the amino group of chitosan, SEM showed that microspheres had a well-defined spherical shape. The swelling and release behavior of microspheres are determined in normal tissues (pH 7.4), cancerous tissues (pH 6.5) and lysosome(pH4.5). The results showed that the drug release and the swelling degree of microspheres in PBS at pH 5.5 are more than in PBS at pH 7.5 and 6.5. In addition, we have developed a mathematical model of swelling and drug release behavior from pH-responsive chitosan microspheres. The model considers the volume change of microspheres due to polymer swelling. forasmuch as The degree of equilibrium swelling in pH-sensitive microspheres at different pH varies , so drug and solvent diffusion coefficient at fully swollen state of microspheres varies. For this reason, new equation is considered for the maximum diffusion coefficients of drug and solvent, which enables the model to predict the swelling and the release from the pH-responsive microspheres. The model parameters are estimated by genetic algorithm. The optimal model parameters are obtained by fitting experimental data at pH 5.5, and 7.4. finally, the results of the model are validated using experimental data at pH 6.5.

رهايش دارو , كيتوسان , ميكروذرات , مدل سازي رياضي , تورم

Drug delivery , Chitosan , microparticles , Mathematical modeling , swelling