Origin软件拟合溶蚀型载体药物传输系统的Ritger-Peppas方程研究

发布时间:2014-09-20
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资源内容概述:本文示例用origin软件来处理药物释放度数据的拟合规律,方便处理数据的同时能直观观察变量的趋势及其偏差。

Origin软件拟合溶蚀型载体药物传输系统的Ritger-Peppas方程研究主要包含的内容:

目的:计算溶蚀型载体药物传输系统的Ritger-Peppas方程的相关参数,以便更直观地了解其释放规律。

方法:引用相关文献资料中关于制剂体外释药特性的数据,运用软件Origin进行Ritger-Peppas拟合及其相关曲线绘制等。

结果:通过Origin软件对溶蚀型载体药物传输系统释药规律的曲线进行快速拟合。

结论:Origin软件能方便、准确地拟合溶蚀型载体药物传输系统的释放度曲线,从而寻找其释药规律。

随着人们对药物传输系统(drug delivery system)的可靠性等方面的要求日益增长,药物释放动力学的研究方法逐渐由试错法(trial-and-error method)向模型法(modelbased method)转变。目前药物传输系统中常采用生物溶蚀型骨架系统、亲水凝胶骨架系统等溶蚀型系统,药物从骨架材料中扩散出来同时,骨架本身也处于溶蚀中,加速药物的释放。Peppas等研究了可降解体系的药物释放动力学,并针对其释放行为提出了一个可用来描述可降解体系药物释放规律的经验方程,一般被称为Ritger-Peppas方程,它可以简单地描述为:MtM∞=kt n(Mt为t时间的累计释放量;M∞为∞时累计释放量,k、n为系数,释放指数n是表征释放机制的特征参数,t为释放时间)。本体溶蚀型含药体系通常满足0.5

目前,复杂数据拟合软件较多,但是大多存在拟合步骤较多等问题,不利于两个变量从图形上直观观察其变化趋势和偏差,从而难于剔除分偶然误差造成的数据;部分软件如MATLAB和SAS要求使用者有一定的编程知识基础。本文示例用origin软件来处理药物释放度数据的拟合规律,方便处理数据的同时能直观观察变量的趋势及其偏差。

1、材料

1.1、数据软件

OriginPro8.0软件。

1.2、数据来源

溶出数据来源于文献,法莫替丁生物黏附缓释片在1、2、3、4、5、6、7h、8、10、12h,释放度数据分别为Q(%):18.2±0.8;26.9±1.7;34.2±2.0;43.7±2.6;50.1±2.7;58.2±2.3;63.2±1.9;71.6±2.5;83.4±2.4;99.5±3.4。

2、方法与结果

2.1、数据输入

启动Origin Pro8.0软件,选中“bookl”窗口进入Origin数据编辑窗口,在第一列A(X)“Long Name”处输入“t”,输入各溶出度测定时间;在第2列B(Y)“Long Name”处输入“Q(t)”,输入各溶出度测定时间的累计溶出度;点击“column”选择“add new column”新建一列C(Y)列,在C(Y)列中输入各测定时间累计溶出度的标准偏差。选中C(Y)列右击,将C(Y)列设为B(Y)的“Y error”。

2.2、曲线拟合

选择非线性拟合,弹出NL Fit对话框。在“Category”选项中选择“Origin Basic Functions”,然后再在“Function”选项中选择“”,进行方程的自定义设置,在Parameters参数项填a,n,“Function Body”输入“y=a*(x^n)”,点击“OK”,分别设置parameters和bounds项,选择X2或迭代拟合方式看拟合结果合适性,再点击“Fit”按钮进行拟合。

2.3、拟合结果

从“Nonlinear Curve Fit”处可以查询拟合结果。由图1可知,曲线对实验数据呈现较好的拟合。由输出结果可知,拟合方程为Mt =17.12t0.69 ;曲线的r2=0.995 6;p=6.217 3E-15(P<0.01),由图2可以看出,累计释放度最后时刻点的偏差较大,和实验数据上最后一个时刻点的标准偏差值较大是一致的,说明最后一个点的测定误差较大,还可以由FitNLCurves1直接得到药物释放百分率对应的时间点。由n=0.69可知,片剂的释放是两种方式(药物扩散和骨架溶蚀)的耦合结果。法莫替丁生物黏附缓释片中药物扩散和溶蚀哪种方式居主导地位,采用peppas修正式进行分析:Mt/M∞ =k1tn1 +k2t2n1 ,涉及到多变量的分析。在文献中n1采用的是经验值,本文尝试运用origin软件处理数据,如同前述处理方程一样,得到结果是:k1=25.06;k2=1.22E-14;n=0.45;r2=0.8627(p=4.5383E-8,P<0.01),拟合结果中n值和文献报道的经验值n=0451基本一致。可以看出法莫替丁生物粘附缓释片主要是扩散为主。

NL fit对话框

图1 NL fit对话框

Ritger-Peppas拟合对话框

图2 Ritger-Peppas拟合对话框

3、讨论

中国药典2010版二部附录ⅪⅩ缓释、控释和迟释制剂指导原则中“释药模型的拟合”项下,释药数据可用3种常用数学模型拟合,即零级拟合、一级拟合、Higuchi方程拟合。上述三种拟合方式基于释药系统取决于溶出或者扩散(Fick定律)。对于本体溶蚀型的载体材料释药行为是扩散和骨架溶蚀两种作用的综合结果,用Higuchi方程(扩散方程)合,释放的后阶段,实际释放度与拟合结果出现较大的偏差;用Ritger-Peppas方程拟合释药曲线将得到比较好的拟合结果。对于Ritger-Peppas方程释药曲线中释药特征指数n值讨论:

①当k≤0.45,药物的释放机制为Fick扩散(Fickian Diffusion);

②当0.45 溶蚀。溶蚀性材料因为其在体内降解,不会形成空骨架,释药比较完全,逐渐被广泛应用,其释药动力学较难控制。

目前学界存在对此类载体药物释放度采用非统计学模型与统计学模型预测的讨论,对于用统计学方法预测本体溶蚀型含药体系的药物释放度,其中比较常用的是蒙特卡洛法(Monte Carlo Method)。

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