Mathematical modeling of drug release can be very helpful to speed up product development and to better understand the mechanisms controlling drug release from advanced delivery systems. Ideally, in silico simulations can quantitatively predict the impact of formulation and processing parameters on the resulting drug release kinetics. The aim of this article is to give an overview on the current state of the art of modeling drug release from delivery systems, which are predominantly controlled by diffusional mass transport. The inner structure of the device, the ratio “initial drug concentration:drug solubility” as well as the device geometry determine which type of mathematical equation must be applied. A straightforward “road map” is given, explaining how to identify the appropriate equation for a particular type of drug delivery system. The respective equations for a broad range of devices are indicated, including reservoir and matrix systems, exhibiting or not an initial excess of drug and the geometry of slabs, spheres and cylinders. The assumptions the models are based on as well as their limitations are pointed out. Practical examples illustrate the usefulness of mathematical modeling of diffusion controlled drug delivery. Due to the advances in information technology the importance of in silico optimization of advanced drug delivery systems can be expected to significantly increase in the future

چکیده

مدلسازی ریاضی رهایش دارو، می تواند برای سرعت بخشیدن به توسعه محصول و فهم بهتر مکانیزم کنترل رهایش دارو از سیستم های انتقال پیشرفته، بسیار مفید باشد. شبیه سازی In Silico می تواند به صورت ایده آل و کمی، تاثیر فرمولاسیون و پارامترهای پردازش را بر سینتیک رهایش داروی حاصل، پیش بینی کند. هدف این مقاله، ارائه مروری بر روش های خلاقانه کنونی مدلسازی رهایش دارو از سیستم های انتقال است، که اغلب توسط انتقال جرم پخشی کنترل می شوند. ساختار درونی دستگاه، نسبت «غلظت داروی اولیه: انحلال پذیری دارو» و نیز هندسه دستگاه، تعیین می کند که کدام نوع از معادلات ریاضیاتی باید به کار رود. یک «نقشه راه» مستقیم داده می شود، که توضیح می دهد چگونه معادله مناسب را برای یک نوع خاص از سیستم دارورسانی تعیین کنیم. معادلات مربوطه برای محدوده وسیعی از دستگاه ها نشان داده می شوند، که شامل سیستم های ماتریکسی و مخزنی هستند که ممکن است داروی اولیه مازاد و هندسه بُرِه ها، کره ها و استوانه ها را نشان دهد یا ندهد. فرضیات مدل ایجاد می شوند، و به محدودیت هایشان اشاره می شود. مثال های عملی، مفید بودن مدلسازی ریاضیاتی انتقال داروی کنترل شده توسط پخش را نشان می دهند. به سبب پیشرفت های صورت گرفته در فن آوری اطلاعات، انتظار می رود که اهمیت بهینه سازی In Silico سیستم های انتقال داروی پیشرفته در آینده، بسیار زیاد شود.

-1مقدمه

توصیف ریاضیاتی واقع گرایانه مکانیکی انتقال جرم در سیستم های دارورسانی کنترل شده، می تواند بسیار سودمند باشد [1-5]: اولاً، می توان درک عمیق تری از مکانیسمی به دست آورد که رهایش دارو از یک نوع خاص از اشکال دارویی را کنترل می کند [6-14]. بنابراین، ایمنی درمان مربوطه را می توان بهبود بخشید. دوماً، می توان اثرات پارامترهای پردازش و فرمولاسیون را بر سینتیک رهایش داروی حاصل، به صورت کمی پیش بینی کرد [15-17]. در نتیجه، شبیه سازی های In Silico می توانند به شناسایی ترکیب مورد نیاز سیستم دارورسانی و روند ساخت کمک کنند تا یک شکل رهایش داروی خاص و مطلوب حاصل شود. بنابراین، توسعه محصولات دارویی را می توان شتاب بخشید و مجموعه آزمایشات زمان بر و هزینه بر سعی وخطا را کاهش داد...