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          自乳化

          自乳化藥物傳遞系統處方設計的計算機模擬研究
           
          摘 要:從熱力學和動力學角度對自乳化系統進行了計算機模擬研究,計算機模擬是研究自乳化系統結構和特性的方法,并對它的應用前景作了進一步的展望。利用Material Studio 4.2中的耗散粒子動力學(DPD)方法對可用于自乳化藥物在水中的聚集體形態進行了模擬。模擬結果表明:比例對表面活性劑聚集體影響較大。隨著表面活性劑濃度的增加,聚集體由球形向棒狀轉變;
          **詞:耗散粒子動力學(DPD);表面活性劑;比例;形態;模擬
          前言
           
          自乳化技術被廣泛用于農藥和殺蟲劑工業已有多年。自乳化藥物傳遞系統(Self—Emulsifying Drug Delivery System,SEDDS)是由油相、非離子表面活性劑和助表面活性劑組成的固體或液體制劑,其基本特征是可在胃腸道內或環境溫度適宜(通常指體溫37攝氏度)及溫和攪拌的情況下,自發乳化形成的。而當親水性表面活性劑(HLB>12)含量較高或同時使用助乳化劑時,在輕微攪動下可制得更精細的乳劑(粒徑<100 am),則被稱為自微乳化藥物傳遞系統。目前已有先進的實驗方法用于分析自微乳化藥物傳遞系統如靜態和動態的光散射,小角X光散射,小角中子散射等散射技術及傅里葉變換紅外,紫外,核核磁共振等光譜技術。除X射線可得到直接結構信息外,其它實驗方法不能提供自乳化藥物傳遞系統的微觀結構和動態性質。因此人們用計算機模擬研究自乳化藥物傳遞系統,力求提供微觀結構和性質。研究自乳化過程模擬,可以更深入地了解表面活性劑各種作用的微觀機理為其應用提供理論指導。Material Studio 4.2中的耗散粒子動力學(DPD)模塊是Accelrys公司的一個計算機模擬程序。這種方法可以從分子水平上研究介于微觀和宏觀之間的一些性質,可以通過DPD方法模擬表面活性劑在溶液中的介觀相[5-8]。DPD模塊通過理論模擬,從介觀水平上為實驗提供參照,有利于新型表面活性劑的研制和開發,從而可節約成本,縮短研發時間。
           
          1. 模擬與方法
              
          1.1模擬原理
          表面活性劑分子含有兩個或兩個以上的疏水尾鏈、親水頭基和一個連接基團,因此DPD模型中定義疏水尾鏈、親水頭基兩種粒子。粒子與粒子之間彼此采用簡單的諧振動彈簧連接,每個粒子代表表面活性劑分子中相應大小和長度的基團[10,11,13],所用粒子連接在一起形成表面活性劑分子的DPD模型。在模擬中建立了Flory Huggins參數x與DPD參數αij之間的線性關系[8,14],進而把Flory Huggins參數轉化為模擬中的DPD相互作用參數。當x>0,即αij>25時,粒子之間傾向于相分離;αij<25時,粒子之間傾向于相互吸引(混合);而認為當αij=25時,粒子之間無作用[7]。選取不同的參數表示表面活性劑的頭基、尾基、聯接基和水相互作用的不同,則可用此相互作用參數描述表面活性劑和水彼此間相互作用的大小。運用單一變量的原理設置表面活性劑,水,油相互作用的DPD參數。計算的參數列于上表中。X=Vrefi-δj)2/RT在20×20×20大小的立方格子中進行模擬,粒子的密度為ρ=3.0,因此,模擬體系中包含3000個粒子[8,9](包含水粒子和表面活性劑粒子),10000步的模擬,**終得到模擬平衡狀態。通過不斷地向模擬格子中添加表面活性劑分子,以研究濃度變化對表面活性劑聚集形態的影響。模擬開始時,所有體系均采用隨機分布,在各個方向應用周期性邊界條件,通過一定步數模擬,**終得到模擬達到平衡的表面活性劑分子的聚集形態。
          1.2模擬條件設置
          (1) 分子模型設置:表面活性劑(Diblock):A 1 B 4  水(Water):W 1  油(Oil):O 1 
          (2) 模擬體系大?。?0×20×20rc3
          (3) 相互作用力(Interactions)設置如下表
          表1 本課題粒子的DPD相互作用參數(DPD單位)
            A B W O
          A
          B
          W
          O
          25
          90
          28
          80
          90
          25
          70
          29
          28
          70
          25
          100
          80
          29
          100
          25
           
           
          (4) 時間步長(time step)設定為0.05,每1000個時間單元重新開始構型。每10000個步長重新在前一個結果下繼續計算(Restart),并自動保留結果。
          (5) 相對含量(Relative amount)
          表2 本課題粒子的相對含量
            Fraction
          1 2 3
          Diblock
          Water
          Oil
          0.01
          0.98
          0.01
          0.05
          0.90
          0.05
          0.10
          0.80
          0.10
           
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