عنوان پایان‌نامه
بررسی و مدلسازی حلالیت دارو در سیال فوق بحرانی دی اکسید کربن به منظور تولید نانو دارو
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1258.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57176
- تاریخ دفاع
- ۲۰ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- کیارش کشمیری
- استاد راهنما
- امید توکلی
- چکیده
- بررسی رفتار فازی سیستم¬های ترمودینامیکی در مورد یک حلال فوق بحرانی در مجاورت حل شونده¬ی جامد یا مایع، در دهه¬های اخیر بعنوان یک مبحث پایه¬ای در مورد استفاده از سیال فوق¬بحرانی بخصوص در زمینه¬ی استخراج مطرح شده است. کاربرد این سیال در صنایع غذایی همچون کافئین زدایی از قهوه، استخراج ادویه و تنباکو، در صنایع بهداشتی استخراج عطر از مواد طبیعیو در صنایع نفت و پتروشیمی استخراج ترکیبات با فراریت بالا مثل آروماتیک¬ها، بازیافت روغن، تفکیک اجزاء قیر و ... را می¬توان نام برد.در صنایع دارویی، جداسازی دارو و تولید ریز داروها با توجه بهخصوصیات منحصر به فرد مواد به صورت ریز ذراتدر سال¬های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است ودر این میان استفاده از سیال فوق بحرانی به عنوان روشی پیشگام و مؤثر چشم¬اندازی روشن را برای خود تصویر کرده است. موفقیت این فناوری بدلیل خواص منحصر به فرد سیال به خصوص قدرت حلالیت در ناحیه¬ی فوق بحرانی است. در مواردی حلالیت مواد در سیال فوق بحرانی، حتی از میزان حلالیت محاسبه شده در گاز ایده¬آل نیز می¬تواند بیشتر باشد و برعکس در مواردی آنقدر کم می¬شود که قابل اندازه¬گیری نیست. لذا داشتن علم کافی نسبت به بحث حلالیت امری ضروری می¬نماید که بعلت داشتن محدودیت¬های موجود در مسیر اندازه¬گیری تجربی، داشتن یک دید مناسب مدل¬سازی و اهتمام برای ارائه¬ی مدلی جامع در خصوص پیش¬بینی حلالیت برای مواد مختلف یا حداقل برای مواد از یک خانواده موضوعی در خور توجه است. در صنایع دارویی بعلت حساس بودن مواد به گرما و همچنین ارزش افزوده بالای داروها، استفاده از سیالات فوق بحرانی امری توجیه پذیر است. به همین دلیل بررسی حلالیت داروها بعنوان تعیین داروی مناسب به منظور تولید ریز داروها در ابتدا بررسی می¬شود. در این بخش، حلالیت 7 داروی کورتیکوستروئیدی در بازه فشار bar 121 تا bar 355 و در دماهای بین 35 تا 75 درجهسلسیوس، مورد بررسی قرار گرفت که حلالیت 5 مورد بسیار ناچیز و لذا قابل اندازه¬گیری نبود. نتایج حلالیت برای کلوبتازول پروپیونات در محدوده 9-10 × 9 تا6-10 ×477/3 و برای دزوکسی کورتیکوسترون در محدوده 7-10 ×44/9 تا 4-10 ×3943/1 بر حسب جزء مولی قرار گرفت. در ادامه حلالیت با استفاده از مدل¬های نیمه تجربی و معادلات حالت درجه سوم مدلسازی گردید و مقادیر بهینه برای پارامترهای قابل تنظیم تعیین گردید. نتایج حاصل از مدلسازی نیز بر حسب حداقل کردن انحراف نسبی متوسط داده¬های تجربی و مدلسازی بیان شدند که برای کلوبتازول پروپیونات بیشترین خطا برابر %8/31 و کمترین خطا %2/7 بدست آمد و برای دزوکسی کورتیکوسترون بیشترین خطا %3/23 و کمترین خطا %3/4 درصد بود. با توجه به تغییر خصوصیات مواد در مقیاس میکرو و نانو،به منظور تولید نانو ذرات با استفاده از سیال فوق بحرانی از روش انبساط سریع سیال فوق بحرانی (RESS)برای تولید نانو ذرات کلوبتازول پروپینات استفاده گردید. از میان پارامترهای مختلف مؤثر بر فرآیند، فشار استخراج bar)200 تا bar 260)، دمای پیش از انبساط (? C 70 تا ? C 90) و میزان کمک حلال (3 تا 7 درصد وزنی) بر مبنای طرح آزمایش فاکتوریل دو سطحی مورد بررسی قرار گردید. میانگین اندازه ذرات تولیدی در محدوده nm 99/94 تا 87/310 قرار گرفتند. در ادامه نیز یک مدل برای تعیین میانگین اندازه ذرات بر حسب متغیرهای موجود به صورت مجزا و همچنین با در نظر گرفتن اثر متقابل آنها بر یکدیگر ارائه گردید. آنالیز آماری نتایج نشان می¬¬دهد که افزایش فشار استخراج، کاهش دمای پیش از انبساط و کمک حلال سبب کاهش میانگین اندازه ذرات می¬شود. کلمات کلیدی: دی اکسید کربن فوق بحرانی، حلالیت، مدلسازی، نانو دارو، انبساط سریع محلول فوق بحرانی
- Abstract
- More recently, new techniques which employ supercritical fluids (SCFs) have been used in drug processing for reducing the particle size distribution and controlling the particle morphology. In these processes (extraction and drug processing), it is crucial to know the solubility of drug particles in the SCF to evaluate the feasibility of supercritical separation processes and for establishing optimum conditions of operation. Over the last few decades, the solubilities of different solutes in SFCs have been measured extensively. Besides the measurement of the solubility data, different models have been used to predict the solubility of solids in SCFs such as theoretical equations of state like Peng-Robinson (PR) or semi-empirical equations such as Chrastil model because the experimental determination of the solubilities of solids in SCFs at various temperatures and pressures is time consuming then modeling of solubilities in SCFs is essential. Due to these facts, firstly the solubilities of 7 corticosteroids were determined in a wide range of temperature (308 to 348 K) and pressure (121.6 to 355 bar). The solubility of 5 substances was not significant for measurement and just Clobetasol Propionate (CP) and Desoxycorticosteron (DC) solubilitis were detectable. The solubility of CP and DC varied between 0.0009 ×10-5 to 0.3477 ×10-5 and 0.0944 ×10-5 to 13.934 ×10-5, respectively in mole fraction. After that, the solubility was modeled using semi-empirical density based models and cubic equation of state approach. There were 2 semi-empirical models as well as PR equation of state with one and two adjustable parameters for modeling based on minimization of Average Absolute Relative Deviation (AARD). The AARDs of CP modeling, were 22.45 for Chrastil model, 24.89 for Mendez- Santiago- Teja, 14.92 to 31.83 for PR with one adjustable parameter based on different estimation methods and 7.2 to 14.47 for PR with two adjustable parameters based on different estimation methods. In addition, the AARDs of DC modeling, were 14.29 for Chrastil model, 7.9 for Mendez- Santiago- Teja, 16.02 to 23.35 for PR with one adjustable parameter based on different estimation methods and 4.33 to 9.88 for for PR with two adjustable parameters based on different estimation methods. The poor water solubility of many drugs is a challenge in pharmaceutical research and the bioavailability (the percentage of the drug absorbed compared to its initial dosage) is limited by this problem. Recently, there have been great interests in finding environmentally friendly methods to produce fine particles for applications in pharmaceutical engineering. During the different methods, SCF technology is one of the promising methods. In this study, rapid expansion of supercritical solution (RESS) as an effective method to improve the bioavailability of pharmaceutical agents was selected to produce fine particles. CP was considered as drug sample and extraction pressure (200 to 260 bar), pre-expansion temperature (70 ? C to 90 ? C) and co-solvent (Menthol) weight percent (3% to 7%) were selected as variable parameters to investigate their effects on mean particle size. A 2-level full factorial methodology was used for optimization the results. The average size of the unprocessed CP particles was 10 µm approximately. After the process, great reduction in the size of the precipitated particles of CP was attained. The mean particle size of processed particles was between 94.99 to 310.87 nm. Statistical analysis reveals that the most important parameter is extraction pressure among the variables and increasing in pressure led to smaller particles. While reduction of pre-expansion temperature and co-solvent weight percent cause to decrease of mean particle size.
