基于亲和性递送系统中肝素结合生长因子缓慢被动释放的最优条件

我们考虑一个描述基于亲和性递送系统中肝素结合生长因子释放的数学模型。在该递送系统中，肝素与共价交联至纤维蛋白基质的多肽结合。生长因子进而与肝素结合，其释放由结合与扩散两种机制共同支配，结合的目在于减缓生长因子的释放。该控制数学模型最初由五个偏微分方程构成，现被简化为仅含两个方程的方程组。我们识别出可调节以调控生长因子释放速率的控制性无量纲参数。特别地，我们确定了一个参数区域，该区域确保至少一部分生长因子实现缓慢被动释放（通常为理想情形）。研究发现，若制备基质时交联多肽的浓度远大于肝素从多肽解离的解离常数，且肝素浓度远大于生长因子从肝素解离的解离常数，则缓慢释放得以保证。此外，我们首次将体外实验释放数据与模型生成的理论释放曲线进行了直接比较。我们提出，实验中常见的两阶段释放行为源于初始阶段自由生长因子在扩散时间尺度（通常为天）上的快速向外扩散，随后是结合部分在取决于扩散与结合参数的时间尺度（通常为月）上的缓慢得多的释放。