Ανάπτυξη μοντέλου από φάρυγγα έως τραχεία για προσομοίωση ροής εισπνεόμενων φαρμάκων
Creators: name: Μανωλούδης, Παύλος Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Προσομοίωση
Μοντέλο φάρυγγα έως τραχεία
Εισπνεόμενα φάρμακα
Simulation
Pharynx to trachea model
Inhaled drugs

description: Η παρούσα εργασία αποτελεί τμήμα γενικότερης έρευνας με σκοπό την ανάπτυξη εξατομικευμένων εισπνεόμενων φαρμάκων. Το τμήμα όπου εμπίπτει η παρούσα διπλωματική είναι η ανάπτυξη μοντέλων προσομοίωσης της παράδοσης της φαρμακευτικής ουσίας στο αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου συμπεριλαμβανομένης της ροής και επικάθησης σωματιδίων εισπνεόμενων φαρμάκων. Ο σκοπός της παρούσης εργασίας είναι η συγκέντρωση βασικών βιβλιογραφικών στοιχείων γύρω από την παράδοση των εισπνεόμενων φαρμάκων, η ανάπτυξη μοντέλου προσομοίωσης στις δύο και τρεις διαστάσεις και η προσομοίωση της κίνησης αυτών εντός του. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, έγινε αρχικά μια βιβλιογραφική μελέτη επί της ανατομίας του ανθρώπινου αναπνευστικού συστήματος αλλά και επί της υπάρχουσας στάθμης τεχνικής των εισπνεόμενων φαρμάκων και συστημάτων εισπνοής. Στα αρχικά κεφάλαια έγινε παρουσίαση αυτής, ενώ στη συνέχεια επιλέχθηκε το σχήμα του μοντέλου ανθρώπινης τραχείας και φάρυγγα που θα χρησιμοποιηθεί στις προσομοιώσεις. Στη συνέχεια της εργασίας παρουσιάζονται οκτώ (8) διαφορετικές εκδοχές εισπνοής σωματιδίων από Καρβονίτη (2200Kg/m3), υλικό που προσεγγίζει τις μέσες ιδιότητες των φαρμακευτικών σωματιδίων. Αυτές οι εκδοχές προσομοίωσης εισπνοής εκτελούνται σε μοντέλο του φάρυγγα με δύο και τρεις διαστάσεις, όπου σε κάθε μία περίπτωση προσομοιώνονται τέσσερεις περιπτώσεις, αρχικά ο αέρας και έπειτα σωματίδια με διαστάσεις 1000nm, 500nm και 250nm. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων ήταν πολύ ενδιαφέροντα ως προς την κατάδειξη της ροής του αέρα και των φαρμακευτικών σωματιδίων, αναδεικνύοντας ότι το παρόν μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για μελλοντική βελτιστοποίηση ως προς ιατρικής και φαρμακευτικής φύσης λεπτομέρειες. Λεπτομέρειες που από τη μία ξεφεύγουν των γνωστικών ορίων της παρούσης εργασίας, αλλά από την άλλη είναι καθοριστικής σημασίας στην παράδοση του φαρμάκου.
description: This thesis is part of a more general research with the aim of developing personalized inhaled medicines. The area where this thesis falls is the development of simulation models of drug delivery to the human respiratory system including the flow and entrainment of inhaled drug particles. The purpose of this work is to gather basic literature on the delivery of inhaled drugs, to develop a simulation model in two and three dimensions and to simulate their movement within it. In the context of this thesis, a bibliographic study was initially carried out on the anatomy of the human respiratory system but also on the existing state of the art of inhaled drugs and inhalation systems. This was presented in the initial chapters, and the shape of the human trachea and pharynx model to be used in the simulations was following selected. In the next chapters of this thesis, eight (8) different versions of inhaling Carbonite particles (2200 Kg/m3), a material that approximates the average properties of pharmaceutical particles, are presented. These versions of inhalation simulations are performed on a two- and three-dimensional model of the pharynx, where in each case four subcases are simulated, first air and then particles with dimensions of 1000 nm, 500 nm and 250 nm. The results of the simulations were very interesting in showing the flow of air and pharmaceutical particles, demonstrating that the present model can be used as a basis for future optimization in terms of medical and pharmaceutical nature details. Details that on the one hand escape the cognitive limits of the present work, but on the other hand are of crucial importance in the delivery of the drug.