基于水凝胶的药物递送系统的最优载药
最优化与控制
2022-02-07 v1 其他凝聚态物理
摘要
载药水凝胶提供了一种以受控速率将药物递送至体内特定部位的方法。本文旨在理解如何通过调节药物分子在水凝胶中的初始分布来实现受控药物释放。提出了球形载药水凝胶的数学模型。该模型捕捉了聚合物网络的非线性弹性与溶胀热力学。通过假设药物分子为稀溶液,水凝胶溶胀与药物输运方程部分解耦。开发了一种快速优化方法,通过最小化数值药物释放曲线与目标曲线之间的误差,精确计算最优初始药物浓度。以分段常数作为目标药物流出量时,最优初始构型由一个中心载药核与靠近水凝胶自由边界的孤立药物包组成。最优初始药物浓度能高效缓解突释效应,即大量药物迅速释放到环境中。水凝胶刚度可进一步调节药物释放速率。尽管较硬凝胶溶胀较小从而降低药物扩散率,但由于药物分子到达自由表面所需距离缩短,其药物释放动力学快于软凝胶。
引用
@article{arxiv.2202.02025,
title = {Optimal loading of hydrogel-based drug-delivery systems},
author = {Matthew J. Penn and Matthew G. Hennessy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.02025},
year = {2022}
}