3.051/BE.340 第17讲药物传输:控制释放 我们所指的“控制释放”是什么? 控制:1输送速率 2释放位置/作用点 控制的需要 传统的药物输送 药物浓度 中毒 浓度 药物有效浓度范围 用药的间 剂效的较长范围=毒性风险
1 3.051/BE.340 第 17 讲 药物传输：控制释放 我们所指的“控制释放”是什么？ 控制： 1.输送速率 2.释放位置/作用点 控制的需要 传统的药物输送 t 1 用药时间 t2 剂效的较长范围 = 毒性风险 药物浓度 中毒 浓度 药物有效浓度范围
3.051/BE.340 药物浓度 控制药物输送 中恋 浓度 ..-.--药泣疗效浓度 用药闻 装置种类 1.扩散控制型释放装置 单块装置 膜控制装置 渗透压装置 溶胀-控制装置 2.化学控制方式 基质侵蚀型 侵蚀/扩散复合型 药物与聚合物形成共价键型 吸附药物解吸型 3.电子/外部控制装置
2 3.051/BE.340 药物浓度 控制药物输送 用药时间 装置种类： 1． 扩散控制型释放装置 z 单块装置 z 膜控制装置 z 渗透压装置 z 溶胀-控制装置 2． 化学控制方式 z 基质侵蚀型 z 侵蚀/扩散复合型 z 药物与聚合物形成共价键型 z 吸附药物解吸型 3． 电子/外部控制装置 中毒 浓度 药物治疗有效浓度
3.051/BE.340 1.扩散控制装置 a)单片型装置 药物从聚合物基质中扩散释放出来 释放速率取决于初始药物药物浓度 i)C<Cs的情况 (药物浓度C低于药物在基质中的溶解度Cs) →通过基质的扩散过程,控制释放速率 我们如何控制释放速率? 通过选择基质达到速率控制的目的 玻璃态基质:D~10-0-10-cm2/s 橡胶态基质:D~100-10cm2/s
3 3.051/BE.340 1． 扩散控制装置 a).单片型装置 药物从聚合物基质中扩散释放出来 释放速率取决于初始药物药物浓度 ⅰ）C<Cs 的情况 （药物浓度 C 低于药物在基质中的溶解度 Cs） ⇒ 通过基质的扩散过程，控制释放速率 我们如何控制释放速率？ 通过选择基质达到速率控制的目的： 玻璃态基质：D～10-10-10-12cm2 /s 橡胶态基质：D～10-6-10-7cm2 /s
3.051/BE.340 量化药物释放 符合Fck定律 对于1D:药物通量:J=-D x aC、a2C 药物浓度随时间的变化为 D 我们需要计算 dMdt=释放速率 ●M1=t时间释放量 →解决Fick第二定律关于初始和界面条件问题 举例:对于一个装载有初始浓度为C。的1D板,溶液中的药物浓度,恒定的表面浓度为C1 I.C.: C(x,0)=Co B.C.1 0 BC.2:C(2,)=C
4 3.051/BE.340 量化药物释放 符合 Fick 定律 我们需要计算： z dM/dt = 释放速率 z Mt = t 时间释放量 ⇒解决 Fick 第二定律关于初始和界面条件问题 举例：对于一个装载有初始浓度为 Co 的 1D 板，溶液中的药物浓度，恒定的表面浓度为 Ci 对于 1D：药物通量 J： 药物浓度随时间的变化为：
3.051/BE.340 药物释放的数量由一系列溶液给出 D(2n+1)丌 exp n0(2m+1)丌 其中:M=在长时间药物释放量(c/b为总药物量) 6=板厚度 M/Moo 0.5 0 时间 释放速率(引申出): 1/2 dM 2M 短时间:~t2 dM 8DM -丌Dt 长时间:指数式衰减 2exp
5 3.051/BE.340 药物释放的数量由一系列溶液给出： 其中： M∞=在长时间药物释放量（c/b 为总药物量） δ=板厚度 时间 释放速率（引申出）： 短时间：～t -1/2 长时间：指数式衰减
3.051/BE.340 提示:dM和M取决于表面形状。 dMt/dt 详见发下来的讲义(选自们控制药物 输送百科全书》) 释放速率 1/2 exp(-t 时间 i)Cc的情况: (药物浓度高于药物在基材中的溶解度) 药物释放速率受限于药物在聚合物基材中的溶解速度 Higuchi模型:假设C=0 Mt=A[DCs(2C0-Cs)t]1/2 药物浓度 A 在基材中Cs [DC2(2C-C)]2t 其中:A=基材的表面积 药物富集 第二相
6 3.051/BE.340 0 时间 ⅱ）C>Cs 的情况： （药物浓度高于药物在基材中的溶解度） ⇒ 药物释放速率受限于药物在聚合物基材中的溶解速度 Higuchi 模型：假设 Ci=0 Mt=A[DCs(2C0-Cs)t]1/2 dMt A dt = 2 [DCs(2Co-Cs)]1/2t -1/2 其中：A=基材的表面积 dMt/dt 释放速率 提示：dMt/dt 和 Mt 取决于表面形状。 详见发下来的讲义（选自《控制药物 输送百科全书》） 药物浓度 = 在基材中 Cs 药物富集 第二相
3.051/BE.340 对于Cs<<C dM 2DC Co 我们如何控制择放速率? b)膜控制装置 药物释放受控于半透膜 →药物释放速率受限于药物在膜中的扩散 优势:量恒定 半透膜 纯或浓缩制剂 药物通过膜的释放速率可用Fick第一定律描述 对于1D: D 常用的通量单 位:gems
7 3.051/BE.340 对于 Cs<<Co 我们如何控制释放速率？ b) 膜控制装置 药物释放受控于半透膜 ⇒ 药物释放速率受限于药物在膜中的扩散 优势：通量恒定 药物通过膜的释放速率可用 Fick 第一定律描述 对于 1D： 半透膜 纯或浓缩制剂 常用的通量单 位：g/cm2 s
3.051/BE.340 i)无孔半透膜 →药物通过溶胀的聚合物膜扩散 膜中药物浓度 dM DKA M DKdA 8 C,-Ct K=膜“分割”或分散系数 (药物溶解性能的度量) 膜外药物浓度=C1 K的单位是什么? 哪一个D被提及? dM,dt 早期释放速率 与时间无关 这种释放的线图是否看起来更有优势?
8 3.051/BE.340 ⅰ）无孔半透膜 ⇒ 药物通过溶胀的聚合物膜扩散 时间 这种释放曲线图是否看起来更有优势？ 膜中药物浓度 =C2 膜外药物浓度=C1 K=膜“分割”或分散系数 （药物溶解性能的度量） K 的单位是什么？ 哪一个 D 被提及？ 早期释放速率 与时间无关
3.051/BE.340 ⅱ)多孔半透膜 →药物通过膜中的孔扩散 用Der取代D d 8 E=孔隙率0<E<1 T=曲率τ≡1 多孔半透膜的断面 c)渗透压装置 通过半透膜的水通量产生的渗透压促使药物通过开孔释放 药物传输通道 半透膜 渗透“动力” 药物贮库 (NaCD) 例: DUROS灌输 钛室 4mm×45mm
9 3.051/BE.340 ⅱ）多孔半透膜 ⇒药物通过膜中的孔扩散 多孔半透膜的断面 c) 渗透压装置 通过半透膜的水通量产生的渗透压促使药物通过开孔释放 举例：DUROS 灌输 z 钛室 z 4mm×45mm 用 Deff:取代 D ε = 孔隙率 0<ε<1 τ = 曲率 τ≧1 瓣门 半透膜 渗透“动力” （NaCl） 药物贮库 药物传输通道
3.051/BE.340 药物释放速率与药物贮库体积的变化成比例 CAk△zC iM dv A=膜面积 △=渗透压差 C=在贮库中药物浓度 K=膜渗透系数(~10-10°g/cm/s) dM,dt 级释放动力学 0 时间 通过渗透动力溶质的选择控制释放(△π) 渗透压(atm) 人体组织 氯化钠 氯化钾 蔗糖 葡萄糖 82 硫酸钾 39
10 3.051/BE.340 药物释放速率与药物贮库体积的变化成比例 时间 通过渗透动力溶质的选择控制释放（△π） 溶质 渗透压（atm） 人体组织 7 氯化钠 356 氯化钾 245 蔗糖 150 葡萄糖 82 硫酸钾 39 A=膜面积 ∆π=渗透压差 C=在贮库中药物浓度 K=膜渗透系数（～10-6-10-7g/cm/s） 0 级释放动力学