硝子体ユーモアにおける持続放出薬インプラントの分析的および計算モデリング

頻繁な注射は痛みを伴い、望ましくなく、危険なので、定期的な薬物療法を必要とする患者には持続的な眼薬送達システムが必要です。持続的なリリースシステムの1つのタイプには、硝子体液に注入できる多孔質シェルにカプセル化された薬物を搭載したペレットが含まれます。そこに放出された薬物が拡散し、水の生理学的流れは対流輸送を提供します。硝子体内の流体の流れは、分析モデルのダーシーの方程式と計算分析のためのブリンクマンの流れによって記述され、薬物輸送は古典的な対流拡散式方程式によって与えられます。薬物の枯渇のタイムスケールは非常に大きいため、分析モデルの場合、カプセルを囲む外部は準浸透し、内部は時間に依存していると考えています。硝子体では、流体フロープロセスは比較的遅く、摂動分析が可能な小さなペクレット数で意味のある結果を得ることができます。孤立したカプセルの場合、周囲の遠いフィールドにほぼ均一な流れがあるため、質量移動の問題には、内側と外側のマッチングで特異な摂動が必要です。計算モデルは、眼のジオメトリに対応することに加えて、完全な時間依存の質量濃縮ソリューションを可能にし、中程度のペクレット数も認めます。予想どおり、薬物の枯渇が駆動の可能性を低下させるにつれて、放出率は時間とともに減少します。予測結果は、さまざまなカプセル透過性値に十分な一般であり、特定の薬物に必要な透過性に関する持続的な放出ミクロスフェアの設計に役立ちます。

Sustained ocular drug delivery systems are necessary for patients needing regular drug therapy since frequent injection is painful, undesirable, and risky. One type of sustained-release systems includes pellets loaded with the drug, encapsulated in a porous shell that can be injected into the vitreous humor. There the released drug diffuses while the physiological flow of water provides the convective transport. The fluid flow within the vitreous is described by Darcy's equations for the analytical model and Brinkman flow for the computational analysis while the drug transport is given by the classical convection-diffusion equation. Since the timescale for the drug depletion is quite large, for the analytical model, we consider the exterior surrounding the capsule to be quasi-steady and the interior is time dependent. In the vitreous, the fluid-flow process is relatively slow, and meaningful results can be obtained for small Peclet number whereby a perturbation analysis is possible. For an isolated capsule, with approximately uniform flow in the far field around it, the mass-transfer problem requires singular perturbation with inner and outer matching. The computational model, besides accommodating the ocular geometry, allows for a fully time-dependent mass-concentration solution and also admits moderate Peclet numbers. As expected, the release rate diminishes with time as the drug depletion lowers the driving potential. The predictive results are sufficient general for a range of capsule permeability values and are useful for the design of the sustained-release microspheres as to the requisite permeability for specific drugs.