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Module 1: Sistemi di rilascio e Hydrogel

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Sistemi di rilascio controllato

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Salve a tutti, benvenuti a un'altra lezione per la Drug Delivery Engineering and Principles, solo un rapido recap di quello che abbiamo fatto nell'ultima classe.
(Riferimento Slide Time: 00.34)

Nell'ultima classe abbiamo discusso dei sistemi di tipo serbatoio. Quindi, questi sono di nuovo sistemi di controllo di diffusione che possono permettere di ottenere il rilascio del farmaco su lunghe durate oltre che alla cinetica dell'ordine zero e poi abbiamo anche parlato di quello che è in ritardo nell'effetto di scoppio.
Allora, che cos' è l'effetto lag e burst? Quindi, essenzialmente nei sistemi di controllo di diffusione se si dispone di dispositivi appena fabbricati e poi tutto il farmaco è situato nel nocciolo mentre, la membrana polimerica attualmente non ha alcun farmaco. Quindi, se si impiantano immediatamente quello che accadrà, il farmaco richiederà del tempo da qui a qui e prima che possa essere rilasciato nel sistema c'è un lag che vedrete prima di ottenere una concentrazione come questa.
E viceversa l'effetto di scoppio, se questo dispositivo è già fabbricato per un bel po' di tempo, allora quello che accadrà è che il farmaco è in realtà diffusamente diffuso e depositato proprio ai bordi di questo dispositivo. Così, non appena entra in contatto con il grande farmaco mediatico esce immediatamente e poi si ha una velocità di rilascio in qualunque cosa ci sia il rilascio di quel particolare farmaco è così, cioè lag e effetto burst.
La prossima cosa che abbiamo discusso è stata quella che è il tipo di cinetica per cui il farmaco si sta rilasciando, quindi; ovviamente, c'è stata una grande equazione che poi abbiamo fatto assumere un presupposto per la t per durate più lunghe e quello che abbiamo trovato è il tasso di rilascio del farmaco è uguale alla zona attraverso la quale viene fuori, il diverso coefficiente del farmaco il coefficiente di particelle del farmaco, con la membrana polimerica, la solubilità nella membrana polimerica e quale punto temporale si guardi come lo spessore della membrana.
Quindi, è molto facile cambiare il rilascio in qualsiasi momento t cambiando l'area del dispositivo stesso o cambiando lo spessore della membrana con cui si sta lavorando. Ovviamente, se si cambia il farmaco stesso, avrà una cinetica diversa perché questo D e K cambieranno oltre che Cs. Quindi, tutto questo deve essere considerato ok.
Quindi, continueremo questa discussione e poi abbiamo anche discusso un paio di esempio di esempio di questo che era il Norplant. Il dispositivo norplant è un impianto contraccettivo che ha usato questo, ma di nuovo come ho discusso ha alcuni vantaggi e svantaggi, richiede un intervento chirurgico così come se ci sono fughe può essere abbastanza pericoloso. Quindi, ci sono altre varianti anche a questo e così, un'altra variante a questo sono i serbatoi con l'orifizio.
(Riferimento Slide Time: 03.13)

Quindi, quello che ti permette di farti ben descrivere di cosa si tratta. Allora, un esempio a questo sono i tablet Procardia e questi sono solo alcuni tablet orali come qualsiasi tablet standard, che voi prendete, ma invece di essere un tablet standard quello che è? Si tratta di una sorta di sistema di serbatoi e il farmaco che viene dato qui è Nifedipina, che viene utilizzato per bloccare i canali del calcio per i pazienti affetti da ipertensione. E così, ecco come sembra che io abbia detto che questo è un tablet abbastanza standard e la cosa fondamentale qui è questo buco presente sul tablet.
E così, quello che accadrà ora è, c'è una sorta di foro di perforazione laser che permette al farmaco di diffonderlo lentamente è un fortississimo buco in nanometro, da 1 a 10 nanometro a seconda di quale farmaco sia. Quindi, questo ti permette di avere una diffusione molto lenta del farmaco fuori e qual è la forza trainante del farmaco per uscire? È essenzialmente guidato osmotico.
Quindi, si tratta di una pompa osmotica a spinta e quindi, quello che è, è prima di funzionare il farmaco stesso, in questo caso questo tablet non si scioglie così come quello diversamente dall'altro tablet che usate voi. Quindi, in questo caso si tratta di una superficie dura che non si dissolverà nello stomaco, ma come ho detto c'è un piccolissimo buco qui e il farmaco è ovviamente, caricato nel sistema e poi c'è un abitacolo polimerico che ha un gradiente osmotico molto alto.
Quindi, quello che accadrà è, il solvente dal circostante, una volta che si entra in contatto con il fluido nello stomaco e l'intestino, il solvente tenderà ad andare a causa dell'osmosi, perché qui c'è un gradiente di sale più alto rispetto all'esterno. Ora, perché questo sta andando in quello che accadrà, questo comparto di spinta polimerica comincerà ad espandersi e iniziare a spingere il farmaco che viene caricato in questo serbatoio. Ora, questo farmaco; ovviamente, può assumere determinate pressioni, ma poi dopo che inizia a uscire lentamente da questo buco che è stato perforato al laser.
Quindi, che fondamentalmente è un meccanismo è essenzialmente osmoticamente governato è ancora un sistema di serbatoi e questo ti dà un tasso di rilascio abbastanza liscio. Quello che fa è invece di questo farmaco mezzo vita che è per 2 ore. Quindi, se prenoti un tablet che si scioglie immediatamente nello stomaco e qualunque venga assorbito. Questo avrà solo una mezza vita nell'arco di 2 ore, ma questo può permetterti un po' di aumentare quella mezza vita a 24 ore.

Ti impedisce di qualsiasi tipo di intervento chirurgico perché questo è di nuovo solo un tablet che stai prendendo in alto, che viene escreto attraverso le feci e quindi, non c'è un intervento chirurgico e le fughe non sono tipicamente quelle pericolose, perché è comunque in un sistema di carne out. Quindi, anche se può causare tossicità non è altrettanto pericoloso l'impianto di Norvegetale già presente nella pelle. Quindi, questa è una dell'alternativa a quella.
(Riferimento Slide Time: 06.14)

Un altro esempio qui sono queste le mini pompe osmotiche Alzet e quali sono queste. Questo è un po' una foto a questo. Questo è solo per una scala dimensionale, molto diffusa in realtà nella ricerca per esperimenti sugli animali. E questa è davvero una dimensione di capsula questo è solo per darvi una specie di idea di quanto grande sia questa, praticamente come meno della metà del dito e cosa contiene? Contiene diversi componenti.
Quindi, come il precedente sistema ha una membrana semi permeabile al di fuori del nucleo esterno, poi si ha uno strato osmotico contenente una concentrazione molto elevata di sali. Quindi, questo è altamente addebitato e altamente riempito con lotti e lotti di ioni e poi sul nucleo interno hai il tuo agente riempito in un serbatoio con un buco attraverso tutto questo. Questo è un serbatoio impermeabile, ma questo è alquanto flessibile quindi, può spingere il farmaco una volta che ne ottiene una pressione. E poi invece di avere il buco aperto quello che hanno fatto è, hanno messo un moderatore di flusso e ciò che questo fa è questo modulatore di flusso poi modula il flusso.

Quindi, anche se, molta pressione è lì che ti permette di non lasciare che tutto quel farmaco venga fuori immediatamente e impedisce fughe e tutti. Quindi, il concetto è di - corso, il tasso di consegna è controllato dalla permeabilità dell'acqua. Così, dato che l'acqua si permeerà in questa membrana, in questo strato osmotico, sta spingendo su questo serbatoio impermeabile e che sta per guidare essenzialmente il tuo farmaco.
Questo è indipendente dalla formulazione della droga così, in questo caso come diversamente nei casi precedenti che dicevo che non si possono usare farmaci ad alto peso molecolare, solo i farmaci a basso peso molecolare sono possibili a causa della diffusione attraverso questa membrana polimerica. Questo non ha nemmeno una membrana polimerica è un tutto che si può definire la dimensione del foro che potrebbe essere di 1 nanometri, potrebbe essere di 10 nanometri, potrebbe essere cento nanometri. Quindi, anche gli oggetti più grandi possono uscire non c'è davvero alcuna limitazione a questo.
Quindi, tipicamente i tassi che questa azienda è in grado di raggiungere sono tra i 0,11 a 10 micro litri all'ora e poi ovviamente, questo ti dà un bel po' di gamma da giocare in giro.
Sono stati utilizzati per qualsiasi cosa tra 1 giorno a 6 settimane per un rilascio costante, di nuovo si tratta di un rilascio di ordine di 0 minuti dall'impianto del serbatoio.
E come ho detto che il modulatore di flusso è quello di prevenire qualsiasi tipo di diffusione così, si dice poco di pressione indietro che c'è. Quindi, solo se c'è una pressione abbastanza buona in arrivo dallo strato osmotico solo allora il farmaco può effettivamente uscire e come ho accennato anche se anche se diciamo che c'è qualche problema accidentale con i pori o con il dispositivo, agisce come una specie di prevenzione di grandi fuoriuscite accidentali dall'accadere.

(Riferimento Slide Time: 09.23)

Quindi, la prossima cosa di cui parleremo sono i sistemi non erodibili. Finora si parlava di sistemi di prenotazione e ora si parlerà di sistemi non erodibili. Allora, cosa sono i sistemi non erodibili? Si tratta di sistemi come questo, si ha qualsiasi tipo di dispositivo che viene riempito con lotti e lotti di droga non c'è alcun serbatoio qui, il farmaco è ben distribuito nel dispositivo in una matrice.
Quindi, questa potrebbe essere una matrice polimerica, se ingranamo a questo, queste potrebbero essere catene di polimeri e poi il farmaco viene intrappolato nelle lacune di queste catene polimeriche e ben separate l'una dall'altra. Ma avrebbero comunque bisogno di manovrare in qualche modo la loro via di uscita attraverso i pori della matrice dei polimeri per uscire ed è così che usciranno la matrice dei polimeri non subirà alcun cambiamento almeno biologicamente.
E così, ecco come al tempo T uguale a 0, sembrerebbe in un tempo T e c'è qualche farmaco che ha iniziato ad uscire, ma c'è ancora molta droga che si sta degradando all'interno di questa matrice non erodibile. Quindi, quel vantaggio è molto facile da fabbricare tutto quello che devi fare è semplicemente mischiare un polimero con il farmaco al momento della polimerizzazione e poi qualunque forma la polimerizzazione è che si otterrà essenzialmente. Non c'è davvero nessun problema con le fughe e le fessure. Quindi, diciamo che se ho questo dispositivo polimerico che contiene lotti e lotti di droga, anche se viene screpolato in una sola posizione, solo un po' di farmaco usciranno il resto del farmaco è ancora conservato nella matrice dei polimeri.

Quindi, questi non sono un problema, può essere adatto per farmaci ad alto peso molecolare. Quindi, dipende solo da quella che è la dimensione dei pori di queste membrane polimeriche o dei polimeri che si utilizzano. Quindi, è possibile utilizzare tutti i tipi di farmaci in questo esempio; tuttavia, alcuni svantaggi sono di nuovo non degradabili. Quindi, prima bisogna fare un intervento chirurgico per inserirlo e poi fare un intervento chirurgico per rimuoverlo e la velocità di rilascio che otterrete è generalmente non di 0 ordine, dipenderà da quella che è la concentrazione rimanente in questa particolare matrice.
(Riferimento Slide Time: 11.35)

Quindi, alcuni dei polimeri comunemente usati per un tale tipo di impianto non erodibile, gli elastomeri in silicone sono utilizzati piuttosto un po '. Quindi, questi sono polimerizzati dai silossani, molto ampiamente utilizzati, sia nei sistemi di dispositivi che nei sistemi metrici per una lenta diffusione di farmaci e altre molecole. Le loro proprietà possono essere controllate cambiando il peso molecolare.
Così, è possibile modificare il peso molecolare di queste catene di polimeri che si utilizzano, è possibile modificare la struttura della spina dorsale per renderlo più idrofilo o idrofobico, e utilizzando i gruppi laterali e tutto ciò modificherà essenzialmente le proprietà del polimero.
Il tc il tm come abbiamo discusso in precedenza e a seconda che le dimensioni dei pori cambieranno e che anche il tasso di consegna della droga cambierà.
Un altro che è molto diffuso è il polpo di etilene in vinile acetato, noto anche come EVAc, di nuovo ampiamente usato per gli impianti facili da fabbricare è un polimero termoplastico. Quindi, puoi facilmente plasmarlo in qualunque cosa tu voglia, puoi gettarlo, puoi plasmarlo. Molto versatile e disponibile in un'ampia varietà di pesi molecolari, quindi che permette di controllare qual è la dimensione del poro e quello che si può quindi sintonizzare sulla base della dimensione della droga per ottenere essenzialmente un sistema che sia un tipo compatibile con tutti i tipi di farmaci.
E qui c'è solo la struttura qui, quindi è essenzialmente polietilene. Quindi, questo è il polietilene e questo è il gruppo di acetato di vinile che si attacca come copolimero. E ricordate se avete più etilene che lo renderà più cristallino e quindi, anche i tassi di rilascio della droga possono essere alterati cambiando il rapporto di questo x e y. Quindi, si può avere più x e che essenzialmente la x aumenta o in questo caso x è etilene.
Quindi, se l'etilene aumenta, allora sarà più cristallino; questo significa, la cristallinità aumenta; questo significa che la dimensione dei pori scenderà e se la dimensione dei pori sta scendendo allora la velocità di rilascio è più bassa. Quindi, solo un esempio di come è possibile modificare la velocità di rilascio come richiesto per la propria applicazione.
(Riferimento Slide Time: 14.01)

Quindi, per modellarlo di nuovo ci sono quattro casi che possono accadere in sistemi non erodibili, uno è che il farmaco è in realtà dissolto e si diffonde attraverso il polimero. Quindi, altro caso è che il farmaco non è in realtà dissolto è precipitato, ma si disperde nel sistema polimerico stesso. Il farmaco può essere sciolto e può muoversi liberamente in tutto il farmaco può essere una sorta di disperso e precipita da qualche parte e ha bisogno di qualche solvente per arrivare a scioglierlo e poi toglierlo o potrebbe essere sciolto, ma poi i pori polimerici sono molto minuscoli per il farmaco da diffondere.
Quindi, ha bisogno di alcuni piccoli canali attraverso i quali il farmaco possa effettivamente uscire e il dal farmaco della matrice non sarebbe in grado di passare e nello stesso caso, ma con il farmaco precipita. Quindi, la prima l'acqua deve andare in quei canali e poi togliere il farmaco da quei canali e oggi ne parleremo in maggiori dettagli. Quindi, come ho detto che sciolto è sostanzialmente il carico di droga è in quantità inferiore al limite di solubilità e al polimero.
Quindi, se è così allora si ha l'importo della droga che è inferiore al loro limite di solubilità, quindi; questo significa che il farmaco rimarrà altrettanto solubile e disperso è il viceversa. Quindi, se si carica il farmaco in più quantità allora la solubilità in quel particolare polimero, allora quei farmaci precipiteranno e sostanzialmente a quel punto il farmaco è supersaturato e dipende da qualche altro solvente per entrare e toglierlo.
(Riferimento Slide Time: 15.36)

Quindi, prendiamoci caso per caso. Quindi, il caso che io sia il farmaco viene sciolto e poi si diffonde attraverso il polimero, quindi in sostanza dicendo che, la quantità caricata di farmaco è inferiore alla solubilità del farmaco in quel particolare polimero. Quindi, allora il passo limitante è solo la diffusione attraverso il polimero, quindi il farmaco si diffonderà solo intorno e poi presto mentre trova i pori nel polimero a uscire, uscirà appena fuori.

Quindi, per rendere questo dispositivo non devi nemmeno caricare il farmaco prima puoi realizzare un dispositivo visto che questo dispositivo è abbastanza grande per il farmaco per entrare e uscire e il farmaco è solubile nel dispositivo. Quindi, potete semplicemente far immerso il dispositivo in una concentrazione di super alta saturazione del farmaco e poi il farmaco sarà essenzialmente diffuso dentro e poi prendete questo dispositivo e lo impiantiamo in qualcosa che non contiene droga e poi uscirà il farmaco.
Quindi, essenzialmente questo tipo di utilizzo del gradiente osmotico del farmaco stesso a tipo di carico e rilascio. E se la si lascia abbastanza a lungo, poi la concentrazione, si sa che la concentrazione del farmaco da quando è solubile andrà dentro e sarà la cosa che è stata la concentrazione nella soluzione sarà la concentrazione nella matrice finale. Quindi, in questo caso, è possibile solo modellare la velocità di rilascio utilizzando un semplice problema di desorbimento.
E così, solo un esempio qui, diciamo che il tuo dispositivo ha uno spessore totale di L e vogliamo definirlo in funzione di X. Quindi, proprio al centro uscirà meno di droga; ovviamente, e questo sarà l'ultimo farmaco che uscirà, quello ai bordi uscirà immediatamente. Così, tornando nuovamente alla legge di Fick, in questo caso e stiamo parlando solo di una dimensione. Quindi, stiamo parlando di 1D.
Quindi, è solo x che è presente la y e z non ci sono e quindi, se vuoi definire qualche condizione iniziale, puoi definirlo sulla base dicendo che

c c t x L c c c t x L ext; 0; 0, 0; 0; 0 redazione redazione trapiantati