《溶質經皮擴散-水分遷移耦合傳質模型研究》是依託中國農業大學，由陳龍健擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：溶質經皮擴散-水分遷移耦合傳質模型研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：陳龍健
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
溶質經皮滲透與吸收是經皮給藥、護膚保健和物質經皮攝入人體安全評估等領域的關鍵共性問題。確定各種溶質在不同條件下經皮滲透、吸收及分布是各種溶質經皮滲透與吸收問題的核心。本項目以溶質經皮滲透過程為研究對象，將綜合考慮皮膚、溶質、溶質載體三者的理化特性及脂質域通道、角質細胞通道和附屬器(汗腺、毛孔等)通道，從分子動力學和熱力學方面探索溶質在皮膚多相複雜生物介質中擴散、分配和吸收特徵，建立包含皮膚角質層、表皮層和真皮層的溶質經皮擴散與水分遷移的多尺度耦合傳質模型。本研究還將採集皮膚滲透係數、溶質在皮膚滲透過程中分布及其滲透動力學參數對模型進行有效性驗證。本研究的主要目的是建立一個預測溶質經皮滲透、吸收與分布的計算平台，這不但可為經皮滲透的各種套用奠定理論基礎, 亦可為我國在經皮滲透生物物理學方面填補一項空白。
結題摘要
圓滿完成了項目預定研究內容，具體如下：（1）通過實驗測定了7種親水性溶質分別在角質層/水和角質蛋白/水中的分配係數，擴充了現有分配係數實驗資料庫，基於線性自由能理論建立了溶質在角質蛋白/水和脂質域/水中的分配係數定量構效模型；（2）綜合考慮脂質域通道和角質細胞通道，建立了包含皮膚角質層、表皮層和真皮層的溶質經皮擴散模型；在皮膚水分遷移規律基礎上，利用毛細管流理論構建了水分動態遷移模型，並將其耦合至經皮擴散模型構建了溶質經皮擴散-水分遷移耦合傳質模型；基於MATLAB軟體平台對模型進行了數值求解，並研製開發了具有友好人機互動界面軟體實現了溶質經皮滲透傳質過程模擬；（3）通過不同理化特性溶質經皮滲透係數和溶質皮膚滲透過程中分布參數，對模型進行了有效性驗證，通過驗證後的模型重點分析影響皮膚滲透的主要因素及其作用機制，闡述不同理化特性溶質主要經皮滲透通道及其滲透動力學特性；（4）在完成項目預定任務的基礎上對溶質與蛋白綁定結合特性進行了探索性研究。基於超濾方法研究了溶質小分子與蛋白綁定結合平衡特性，通過等溫滴定量熱儀實驗手段獲取了溶質小分子與蛋白綁定結合熱特性，進而結合分子動力學模擬研究，初步闡述了不同理化特性溶質分子與蛋白綁定結合機理。相關研究工作得到國際同行的高度關注和認可，受國際頂級期刊Advanced Drug Delivery Reviews（2012 IF=12.888，5-YEAR IF=15.431）編輯邀請，撰寫Recent advances in predicting skin permeability of hydrophilic solute研究論文並於2013年2月正式發表；在2012 年9 月20-22 日，在中國農業大學國際會議中心主辦China-Sweden Workshop on Modeling of Dermal Absorption of Hazardous Chemicals國際研討會。本項目共發表SCI收錄論文5篇（其中2篇發表於化工領域國際權威期刊AIChE Jouranl並獲2012 AIChE Annual Meeting Best Presentation Paper），獲授權國家計算機軟體著作權2項，培養晉升高級職稱1人、獲博士學位研究生1名。
