Lääkeaineen vapautumisen kokeellinen ja numeerinen tarkastelu
Kulmakorpi, Iida (2022-06-02)
Lääkeaineen vapautumisen kokeellinen ja numeerinen tarkastelu
(02.06.2022)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022060844141
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022060844141
Tiivistelmä
Lääkeaineen kontrolloidun vapautumisen optimointi on jo pitkään ollut kasvavan kiinnostuksen kohteena lääkeainetutkimuksessa. Tarve kehittää uusia, kustannustehokkaita lääkeainejärjestelmiä kuitenkin kasvaa koko ajan ja lääketeollisuuden haasteeksi onkin noussut kehittää lääkeaineannostelijoita, jotka pystyisivät vapauttamaan lääkkeen kohteeseensa hitaasti, tasaisesti tai jopa ennalta määrätyn vapautumisprofiilin mukaisesti. Kehitystyö vaatii kuitenkin useita kokeellisia mittauksia, jotka puolestaan tarvitsevat niin aikaa, kuin rahoitustakin.
Lääkeaineen vapautumisen matemaattisella mallinnuksella, sekä tietokonesimulaatioiden avulla voidaan huomattavasti vähentää kokeellisten mittausten määrää, kun lääkeaineen vapautumiseen vaikuttavia tekijöitä voidaan tutkia ilman koejärjestelyjä. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää voisiko COMSOL Multiphysics -ohjelmistoa hyödyntää lääkeaineen vapautumisen mallinnuksessa. Lääkeaineen vapautumista tutkittiin ensin kokeellisesti, minkä jälkeen vapautumista simuloitiin tietokemallinnuksen avulla.
Tutkielman kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan ensin tunnettuja lääkeaineen vapautumista kuvaavia matemaattisia malleja. Myös työn kokeellisessa osuudessa käytetyt materiaalit, sekä mittausmenetelmät esitellään teoriaosuudessa.
Tutkielman kokeellisessa osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin koejärjestely ibuprofeenin vapautumisen mittaamiseksi silikonimatriisista. Matriisit valmistettiin sekoittamalla ibuprofeenijauhetta silikonitahnaan ja pursottamalla tahnaa tabletin ja renkaan muotoisiin muotteihin. Silloittumisen jälkeen valmistetut silikonimatriisit upotettiin puskuriliuokseen, josta ibuprofeenin konsentraatio mitattiin ajan funktiona UV-Vis -spektrin avulla. Saatuja tuloksia verrattiin matemaattisiin malleihin.
Simulaatio-osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin ibuprofeenin vapautumista kuvaava tietokonesimulaatio COMSOL Multiphysics -ohjelmistolla. Simulaatioista saatuja tuloksia verrattiin laboratoriomittausten tuloksiin, sekä teoreettiseen vapautumismalliin ja pohdittiin COMSOLista saatujen tulosten ja kokeellisten mittausten erojen mahdollisia syitä. Kokeellisista mittauksista, sekä simulaatioista saatujen tulosten perusteella todettiin COMSOL-simulaation olevan potentiaalinen keino mallintaa lääkeaineen vapautumista silikonimatriisista.
Lääkeaineen vapautumisen matemaattisella mallinnuksella, sekä tietokonesimulaatioiden avulla voidaan huomattavasti vähentää kokeellisten mittausten määrää, kun lääkeaineen vapautumiseen vaikuttavia tekijöitä voidaan tutkia ilman koejärjestelyjä. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää voisiko COMSOL Multiphysics -ohjelmistoa hyödyntää lääkeaineen vapautumisen mallinnuksessa. Lääkeaineen vapautumista tutkittiin ensin kokeellisesti, minkä jälkeen vapautumista simuloitiin tietokemallinnuksen avulla.
Tutkielman kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan ensin tunnettuja lääkeaineen vapautumista kuvaavia matemaattisia malleja. Myös työn kokeellisessa osuudessa käytetyt materiaalit, sekä mittausmenetelmät esitellään teoriaosuudessa.
Tutkielman kokeellisessa osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin koejärjestely ibuprofeenin vapautumisen mittaamiseksi silikonimatriisista. Matriisit valmistettiin sekoittamalla ibuprofeenijauhetta silikonitahnaan ja pursottamalla tahnaa tabletin ja renkaan muotoisiin muotteihin. Silloittumisen jälkeen valmistetut silikonimatriisit upotettiin puskuriliuokseen, josta ibuprofeenin konsentraatio mitattiin ajan funktiona UV-Vis -spektrin avulla. Saatuja tuloksia verrattiin matemaattisiin malleihin.
Simulaatio-osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin ibuprofeenin vapautumista kuvaava tietokonesimulaatio COMSOL Multiphysics -ohjelmistolla. Simulaatioista saatuja tuloksia verrattiin laboratoriomittausten tuloksiin, sekä teoreettiseen vapautumismalliin ja pohdittiin COMSOLista saatujen tulosten ja kokeellisten mittausten erojen mahdollisia syitä. Kokeellisista mittauksista, sekä simulaatioista saatujen tulosten perusteella todettiin COMSOL-simulaation olevan potentiaalinen keino mallintaa lääkeaineen vapautumista silikonimatriisista.