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阿霉素结合离子交换树脂在血液过滤设备:Multi-Physics建模研究

*通信:

琥珀威廉姆斯、编辑部、电化学的研究和评论,英国;电子邮件:electro.med@scholarres.org

文摘

动脉内的化疗(IAC)药物有内在的离子特性,可用于过滤多余的药物从血液以减少系统性毒性。血管内化疗中使用的离子交换机制是一个过滤装置,可以使用在IAC捕获离子药物后对肿瘤的影响。通过引入一个有效的扩散到advection-diffusion-reaction系数方程,本研究中使用的浓溶液理论来解释电化学药物运输部队和吸附的影响。因此,multi-physics模型血流动力学的耦合和电化学部队创建并应用于模拟Doxorubicine运输和绑定的化疗过滤设备。比较药物吸附预测的计算,以动物实验证明使用的浓溶液理论建模的优点药物绑定Nernst-Plank关系。

介绍

最重要的一个方面在血管内药物过滤设备的设计或洗脱毒品运输。药物与血液和医疗设备通过各种机械化学的过程,取决于它们的属性。因为许多化疗药物有内在的离子特性,离子交换机制可以用来提高效率减少副作用。阿霉素(阿霉素)是一种常用的化疗药物动脉内的化疗(IAC)固体肿瘤的治疗,如原发性肝癌。鸡尾酒的化疗药物,包括阿霉素,注入动脉血流为肿瘤在IAC的过程。尽管IAC提供有针对性的交付,不到一半的肿瘤药物吸收,而其余部分仍在流通,造成不可逆转的心脏衰竭等副作用。因为阿霉素是带正电荷的,它可以被绑定到一个从血液过滤离子通过离子交换树脂机制,减少系统性毒性IAC造成的。catheter-based化疗过滤器设备提出了去除后的阿霉素静脉流是在肿瘤的恶性细胞。吸附药物,其表面涂有离子树脂,化学过滤器部署IAC过程中静脉肿瘤将允许更安全、更有效的治疗。

显著提高计算方法辅助发展的数学模型,解释了对流的潜在机制,扩散和反应。作为化学过滤器设计项目的一部分,本研究的动机是开发一个multi-physics建模方法分析迁移现象在浓缩和稀释电化学的解决方案。我们提出一个新颖的数值建模方法药物运输和绑定一个电化学系统,以及它的应用阿霉素化疗过滤器设备运输和绑定。比较测量从动物研究建模的结果。

一个计算模型捕获的交通流中的阿霉素及其绑定设备的离子表面必须结合血流动力学和电化学的力量。的数学的关系离子电化学相互作用的粒子,离子交换表面导致药物通量对表面是在这项研究中开发的。与navier - stokes和advection-diffusion-reaction方程,电化学力和化学反应源项,表示电化学体力是嵌入在扩散项。因此,被动的扩散系数是一个有效的代替了扩散系数、耦合传输方程中的源项可以被避免。很少有研究,集中解决方案,如阿霉素的血。

结论

探讨阿霉素运输和化学吸附过滤设备,multi-physics建模方法开发。集中和稀溶液模型,一个有效的数学关系扩散系数会计离子迁移是发达的,这两种模型进行比较,实验结果在动物实验中获得的。阿霉素绑定性能被低估Nernst-Plank方程相比,观察实验结果。过滤性能预测模型的计算结果基于浓溶液理论与体内研究的结果。因此,我们得出结论,使用有效扩散从浓溶液近似系数提高CFD模型的准确性对阿霉素化疗过滤设备运输和绑定。