针对当前生物医疗领域受到高度关注的控释药物系统的研制需求,以MEMS非硅工艺加工为技术支撑,提出了一种基于可降解材料的、具有多层微腔阵列的控释药物系统的新方案。研究内容包括可降解材料的选择及降解特性测试;材料降解过程数学建模;可降解材料的结构优化模型的理论建模与算法研究;基于可降解材料的结构拓扑优化理论与设计方法研究;以及对可降解材料控释药物系统的计算机仿真研究等。最核心的内容是对上述控释药物系统进行结构拓扑优化设计,并制作出试样,进行体外模拟化学试验,进而对优化设计的可行性进行评价。本项目属于多学科交叉的研究,研究选题及研究内容均具有较大的创新性,研究结果将为研究开发具有自主知识产权的新型给药系统打下良好的基础,进而对于保证用药的治疗效果,减少患者痛苦,提高生活质量具有重要的社会意义。
针对当前生物医疗领域受到高度关注的控释药物系统的研制需求,以MEMS非硅工艺加工为技术支撑,提出了一种基于可降解材料的、具有多层微腔阵列的控释药物系统的新方案。通过可降解材料的选择及降解特性测试,基于溶蚀模型分别利用蒙特卡罗方法和自动元胞机方法对可降解材料建立了降解模型;对所设计的有均匀微腔阵列结构的微型给药系统进行释药仿真研究并用实验验证了仿真模型;基于以上两种方法,建立了控释给药系统优化设计模型,并利用渐进方法完成了结构拓扑优化设计、利用遗传算法完成了结构尺寸优化。仿真结果表明,优化设计得出的微型给药系统的载体结构能够达到给药系统的释药需要。本项目研究对于继续开展具有多层微腔阵列的控释药物系统的制备与应用提供的理论基础。