Studies on the substance migration rate from positive mass sources

Aneta Pawlak

Abstract

“Studies on the substance migration rate from the positive mass sources” The process of drug transport in human organism is a complex problem, being the borderline case from medicine, science and pharmacy. Due to the complexity of this process it is reasonable to conduct simultaneously experimental studies, mathematical modelling and numerical simulations. Migration of the drug in the body is a special case of the substance migration from the positive mass source. Depending on the geometrical configuration point, surface or mass sources can be distinguished. As the example of point sources in terms of biomedical systems the drugs applied to the body in the form of pills or injections can be given. The surface source of the pharmaceutics is the adsorption of the active ingredient through the skin or mucous membrane. In the theoretical part of the work, the diffusive mass transport mechanism which dominates in biomedical systems, was described. Basing on the current literature review, typical, theoretical and experimental methods, used for determining the diffusion coefficient in different systems were presented (including biomedical systems). The aim of this work was to investigate the substance transport in a number of systems simulating biomedical ones. Experimental studies were performed in a sequential module, being a modification of the diffusion chamber. The testing system consisted of an acceptor chamber and a donor chamber, between which the tested medium simulating a natural “mass transfer barrier” was placed. The medium was separated by a lining membranes. Individual experiments varied due to: type of medium „bulkhead”, substance types and concentration. The migration of the active substance in the “complex” sequential system was also studied, which is the case of substance transport from donor chamber trough two media which are mass transport resistances (for example hydrogel layer and layer of saliva) to the pure solvent. The average concentrations of the component in chambers was analysed by spectrophotometry at specified time intervals. The results of the experimental studies on the transport of a component through the membrane were presented in the form of graphs. Obtained conncentration of the substancje in the acceptor chamber In time as well as the relative mass increase for different sequential systems indicate the correctness of the results. The order of the curves follows the order of mass transfer resistances. The buoyancy of the CMC concentration, being the mass transfer resistance, results In the big decrease of the mass transfer rate. The issues confirm the strong dependence of the mass transfer rate versus concentration and type of diffusing substance. The permeation coefficients, as well as diffusion coefficients and mean values of mass flux were calculated for different systems. The preliminary calculations indicate that the permeation coefficients for the complex sequential systems (two media being the mass transfer resistances) can be estimated as the sum of two “basic” permeation coefficients in parallel connexion. The functionality of the sequential system was approved for the studies on mass transfer in simulated biomedical systems. The obtain results will be the guidelines for the next experimental Works. They also will be used for the preliminary experimental verification of the migration model.
Diploma typeMaster of Science
Author Aneta Pawlak WIChiP
Aneta Pawlak,,
- Faculty of Chemical and Process Engineering
Title in PolishBadanie szybkości migracji substancji z dodatnich źródeł masy
Supervisor Anna Adach ZKTP
Anna Adach,,
- Department of Process Kinetics and Thermodynamics
Certifying unitFaculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unitDepartment of Process Kinetics and Thermodynamics (DPKT)
Study subject / specializationInżynieria Chemiczna i Procesowa
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date25-06-2013
Issue date (year)2013
Pages46
Internal identifierDICHP-2207
Reviewers Wioletta Podgórska ZIDRCh
Wioletta Podgórska,,
- Department of Chemical Reactor Engineering and Dynamics
, Anna Adach ZKTP
Anna Adach,,
- Department of Process Kinetics and Thermodynamics
Keywords in Polish-
Keywords in English-
Abstract in PolishZagadnienie transportu leku w organizmie ludzkim, jest złożonym problemem z pogranicza medycyny, nauk ścisłych i farmacji. Ze względu na skomplikowanie tego procesu wskazane jest równoczesne prowadzenie badań eksperymentalnych, modelowania matematycznego oraz symulacji numerycznych. Migracja leku w organizmie jest szczególnym przypadkiem migracji substancji z dodatniego źródła masy. W zależności od konfiguracji geometrycznej rozróżnić można źródła punktowe, powierzchniowe lub masowe. Przykładem punktowych źródeł masy w ujęciu biomedycznym są, podawane do organizmu, środki farmakologiczne np. w formie tabletek czy iniekcji. Źródłem powierzchniowym jest wchłanianie składnika aktywnego przez skórę czy błony śluzowe. W części teoretycznej pracy opisano dyfuzyjny mechanizm transportu masy, który dominuje w układach biomedycznych. Opierając się na bieżącym przeglądzie literatury, przedstawiono typowe, teoretyczne i doświadczalne, metody stosowane do wyznaczania współczynników dyfuzji w różnych układach (w tym biomedycznych). Celem pracy było zbadanie transportu substancji w kilku symulacyjnych układach biomedycznych. Badania eksperymentalne wykonywano w module sekwencyjnym, będącym modyfikacją komory dyfuzyjnej. Zestaw badawczy składał się z komory akceptorowej i komory donorowej, pomiędzy którymi umieszczone było badane medium symulujące naturalną „barierę” transportu masy, ograniczone membranami podkładowymi. Poszczególne eksperymenty różniły się: typem medium, rodzajem i stężeniem składnika. Badano również szybkość migracji substancji aktywnej w „złożonym” układzie sekwencyjnym, rozpatrywanym jako transport substancji z komory donorowej przez dwa ośrodki stanowiące opory transportu masy (np. warstwę hydrożelu i warstwę śliny) do czystego rozpuszczalnika. Średnie wartości stężenia w komorach oznaczane były spektrofotometrycznie i mierzone w równych odstępach czasu. Wyniki badań eksperymentalnych transportu składnika przedstawiono w formie wykresów. Wyznaczone zmiany stężenia składnika w komorze akceptorowej w czasie oraz względne ubytki masy składnika dla różnych układów badawczych wskazują na poprawną kolejność ich ustawienia, zgodną z rosnącymi oporami transportu masy. Wzrost stężenia karboksymetylocelulozy stanowiącej opory transportu substancji powoduje znaczny spadek szybkości transportu masy. Wyniki potwierdzają zależność szybkości dyfuzji przez dane medium (np. karboksymetylocelulozę 1%) od stężenia składnika oraz od rodzaju substancji dyfundującej. Wyznaczono wartości współczynników permeacji, współczynników dyfuzji oraz średnie wartości gęstości strumienia składnika dla badanych układów. Wstępne badania wskazują, iż współczynniki filtracji dla złożonych układów sekwencyjnych (dwa media stanowią opory transportu masy) w przybliżeniu mogą być szacowane jako sumaryczne współczynniki permeacji w połączeniu równoległym. Potwierdzono funkcjonalność układu sekwencyjnego do badania transportu masy w symulacyjnych układach biomedycznych. Uzyskane wyniki są pierwszymi danymi, które stanowić będą wytyczne do dalszych badań eksperymentalnych oraz posłużą do przeprowadzenia wstępnej weryfikacji eksperymentalnej modelu migracji.
File
praca magisterska.pdf 1.35 MB
Local fieldsIdentyfikator pracy APD: 6698

Get link to the record
msginfo.png

Back