生物系统中的扩散原理

Diffusion Principles in Biological Systems

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译

扩散

分子在随机运动的影响下,通常会由于浓度梯度而发生移动。
或者
当分子的浓度梯度发生变化时,分子就会从高浓度区域向低浓度区域移动,从而发生分子运动。
制药科学应用了诸如扩散现象之类的原理:
  • 药物从其剂型中的溶解过程
  • 有四种类型的透析方法:超滤、微滤、透析和血液透析。
  • 药物在生物组织中的分布与渗透
  • 聚合物分子量的测定
  • 预测药物的吸收和消除过程。
分子和颗粒的扩散发生在它们从高浓度区域被动地移动到低浓度区域时。扩散的发生需要存在浓度梯度。由于两个区域之间颗粒、分子或溶质的数量存在差异,它们会在这两个区域之间移动。

类型

被动扩散

从高浓度区域向低浓度区域移动时,物质会发生转移。当两种浓度不同时,就会产生浓度梯度。扩散过程会持续进行,直到浓度梯度消失为止。

2. 促进扩散(载体介导的扩散)

细胞膜分子是通过特殊的转运蛋白跨膜运输的。

3. **主动运输**

分子沿着浓度梯度从低浓度区域向高浓度区域移动的过程。

4. 过滤

液压压力对溶剂分子运动的影响。

扩散定律

该方法由阿道夫·菲克(Adolf Fick)于1856年提出。

菲克的第一扩散理论

如果假设处于稳态扩散,那么扩散通量与浓度梯度之间存在直接关系。

J = -D dc/dx

“Where...”

J = 扩散通量(克/平方厘米/秒)

每当提到“D”时,它代表扩散系数或扩散率(单位为厘米平方每秒)。

dc = 物质浓度的变化(克/立方厘米)

距离变化(厘米)= dx

质量通过扩散通量(J)在单位时间内穿过单位横截面积。

J = dM/S dt

根据 FICK 的扩散第二定律:

“系统中某一区域的浓度随时间的变化与该区域浓度梯度的增减成正比。”

dc/dt = -dJ/dx

扩散池用于测量扩散现象。

Franz细胞装置是一种由两个通过膜分隔的腔室组成的设备。供体腔室中含有已知浓度的溶质,而受体腔室中则装有液体,该液体会定期被取样进行分析。腔室内部的温度维持在37摄氏度。这种装置的膜材料多种多样,包括从切割组织到用尸体组织制成的膜。

在实验过程中,溶质通过膜从供体腔室扩散到受体腔室。实验期间,会定期取出受体腔室中的溶液进行分析,以确定扩散物质是否已经穿透了膜。每次取样后,都会将腔室中的溶液更换为新的溶液。

**受控扩散释放系统**

储液器(层压基质)装置

在一个中空系统内部,有一个被不溶性膜包裹的核心。可以通过涂层和封装技术来施加聚合物。当药物穿过膜层时,会通过扩散作用与周围的液体发生交换。进入膜后,药物会向周围扩散并与周围液体进行交换。涂层的聚合物含量、涂层厚度以及微胶囊的硬度等因素决定了其干燥速率。药物的释放过程由扩散定律控制。

矩阵(单片)器件

不溶性基质可以分散固体药物。首先,一种溶液会溶解药物的外层;随后,药物会暴露在浸泡溶液中。当药物通过膜扩散后,它可能会影响周围的环境。扩散基质有两种形式:
  • 刚性基质
  • 可膨胀基质


📌 本文由 AI 翻译自 pharmaguideline.com,仅供内部参考查看英文原文