Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Influence of geometry on the mass transfer rate of substance in simulated biomedical systems

Weronika Jaworska

Abstract

Cardiovascular diseases are a serious problem, which is the main cause of mortality in Poland. Therefore, methods of cardiovascular disease treatment are still being developed and improved. One of the most effective medical procedures used to dilate blood vessels is the use of stents, especially drug releasing stents (DES Drug Eluting Stents). The theoretical part describes the individual stages of drug transport in the human body, determined by the LADME model. Subsequent generations of stents have been characterized. It also includes a thorough review of literature in terms of experimental methods of drug release from stents. Three articles on this subject were presented, with particular emphasis on: the active substance used, the method of covering stents with polymers and the study of the release of the active substance from stents. The active substance used in the experiments was cochineal red, which is characterized by high molecular weight, similar to the weight of active substances of drugs, and its concentration changes can easily be determined by spectrophotometric method. In the first part of the experiment the possibility of controlled immersion coating of stents with polymers containing low concentration of cochineal red was investigated. The following polymers were selected: agar, gelatin and dextran. Another test was the release of the active substance from these stents, carried out with the "leaching" method. The best results of coating and release of the active substance from the polymer layer were obtained in the case of agar. In the second part of the experiments the main aim of the study was to compare two systems of different geometry: vertical (cylindrical ring shape) and horizontal (flat). A comparison of the rate of cochineal red diffusion from the gelatin layer and from agar allowed to select a more suitable hydrogel, which turned out to be agar. Two systems with opposite "directions" of component transport were also considered: from agar saturated with cochineal red (simulating component transport from a blood vessel to blood) and from cochineal red solution to agar (imitating component transport from blood to blood vessel). Experiments showed a similar transport rate in both geometries. Higher transport intensity of the component in the horizontal system was observed in the case of migration of the active substance from the hydrogel layer to the flowing liquid. In the case of the vertical system, the results proving a greater change in the weight of the substance in the system, when cochineal red diffused from the solution to the agar layer, were obtained. The following thesis belongs to a broader scope of research on drug migration in systems simulating biomedical systems.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Weronika Jaworska (FCPE) Weronika Jaworska,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Wpływ geometrii układu na szybkość transportu substancji w symulowanych układach biomedycznych
Supervisor
Anna Adach (FCPE/DPKT) Anna Adach,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
05-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
56
Internal identifier
DICHP-2861
Reviewers
Katarzyna Dąbkowska (FCPE/DBBE) Katarzyna Dąbkowska,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Anna Adach (FCPE/DPKT) Anna Adach,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
stenty DES, uwalnianie leków, transport leków, geometria układu, układy biomedyczne
Keywords in English
drug eluting stensts, mass transport, drug liberation, geometry system, biomedical system
Abstract in Polish
Choroby układu krążenia stanowią poważny problem, który w Polsce jest główną przyczyną umieralności. W związku z tym wciąż opracowywane i doskonalone są metody leczenia tego schorzenia. Jedną z najbardziej skutecznych procedur medycznych stosowanych w celu poszerzania naczyń krwionośnych jest stosowanie stentów, a w szczególności stentów uwalniających leki (DES Drug Eluting Stents). W części teoretycznej opisano poszczególne etapy transportu leku w organizmie człowieka, określone przez model LADME. Scharakteryzowano kolejne generacje stentów. Dokonano również wnikliwego przeglądu literatury pod kątem doświadczalnych metod uwalniania leków ze stentów. Przedstawiono trzy artykuły dotyczące tej tematyki ze szczególnym uwzględnieniem: wykorzystanej substancji aktywnej, metody pokrywania stentów polimerami oraz badania uwalniania substancji aktywnej ze stentów. Substancją aktywną stosowaną w doświadczeniach była czerwień koszenilowa, która charakteryzuje się dużą masą cząsteczkową, zbliżoną do masy substancji czynnych leków oraz łatwością analizy spektrofotometrycznej. W części pierwszej doświadczeń badano możliwość kontrolowanego pokrywania metodą zanurzeniową stentów polimerami zawierającymi niewielkie stężenie czerwieni koszenilowej. Do wybranych polimerów należały: agar, żelatyna oraz dextran. Kolejną próbą było uwalnianie substancji czynnej z tych stentów, przeprowadzone metodą „wymywania”. Najlepsze wyniki pokrywania oraz uwalniania substancji aktywnej z warstwy polimeru uzyskano w przypadku agaru. W drugiej części doświadczeń głównym celem pracy było porównanie dwóch układów o różnej geometrii: pionowym (w kształcie cylindrycznego pierścienia) i poziomym (płaskim). Porównanie szybkości dyfuzji czerwieni koszenilowej z warstwy żelatyny oraz z agaru pozwoliło na wybranie bardziej odpowiedniego hydrożelu, którym okazał się agar. Rozpatrzono również 2 układy o przeciwnych „kierunkach” transportu składnika: z agaru nasyconego czerwienią koszenilową (symulujący transport składnika z naczynia krwionośnego do krwi) i z roztworu czerwieni koszenilowej do agaru (imitujący transport składnika z krwi do naczynia krwionośnego). Eksperymenty wykazały podobną szybkość transportu składnika w obu geometriach. Większą intensywność transportu składnika w układzie poziomym zaobserwowano w przypadku migracji substancji aktywnej z warstwy hydrożelu do przepływającej cieczy. W przypadku układu pionowego otrzymano wyniki, udowadniające większą zmianę masy substancji w układzie, gdy czerwień koszenilowa dyfundowała z roztworu do warstwy agaru. Przedstawiona praca inżynierska należy do szerszego zakresu badań nad migracją leku w układach symulujących układy biomedyczne.
File
  • File: 1
    Weronika_Jaworska_277558.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 26358

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT575bb535d94f44a8b7ea896a064801c2/
URN
urn:pw-repo:WUT575bb535d94f44a8b7ea896a064801c2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page