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ANALISI E MODELLAZIONE DEL COMPORTAMENTO DI IDROGELI PER APPLICAZIONI BIOMEDICALI

Il progetto proposto è volto a chiarire meglio alcuni dettagli del processo di idratazione di matrici basate su idrogeli, soprattutto da utilizzare come sistemi a rilascio controllato di farmaco.L’attività sperimentale sarà rivolta ad investigare i sistemi idrogelo/principio attivo, sistemi che sembrano essere i più promettenti dal punto di vista del rilascio controllato. Saranno impiegati diversi gradi di idrossi-propil-metilcellulosa (HPMC), per costituire la matrice a base di idrogelo, mentre come principio attivo sarà usata la teofillina (TP), un alcaloide naturale ad azione broncodilatatrice di buona solubilità in acqua, oppure un FANS meno solubile, il Diclofenac Sodico (DS). Le compresse saranno preparate mediante miscelazione fisica dei due costituenti HPMC e TP o DS, entrambi in forma di polvere. La miscela sarà trasformata in matrici cilindriche mediante l’uso di una compressatrice e di una pressa. In questa fase del progetto saranno selezionate le condizioni operative ottimali per produrre compresse solide e stabili, di caratteristiche riproducibili ed utili al prosieguo del progetto. Le prove di dissoluzione saranno programmate in modo tale da poter investigare sia la velocità di rilascio del principio attivo dalla forma farmaceutica, sia i fenomeni di rigonfiamento ed erosione della matrice polimerica. Queste prove saranno condotte in parte in un dissolutore standard a norma USP, già disponibile in laboratorio, strumentato con una pompa dosatrice ed uno spettrofotometro UV-visibile mediante il quale sarà possibile risalire alla concentrazione di principio attivo nel mezzo di dissoluzione, e quindi sostanzialmente con che velocità il principio attivo viene rilasciato dalla compressa. Inoltre, saranno utilizzati appositi metodi per la dissoluzione in recipienti termostatati ed agitati e a pH controllato, precedentemente messi a punto nei nostri laboratori. Le sostanze per preparare le soluzioni tampone saranno acquistate nell’ambito del progetto. I fenomeni di rigonfiamento ed erosione conseguenti alla penetrazione di acqua nella matrice, saranno studiati mediante una tecnica di analisi gravimetrica e una tecnica basata sull’analisi della texture, messe a punto nell’ambito del gruppo di ricerca. L’analisi dei dati raccolti durante la campagna sperimentale consentirà di comprendere quanto ogni singolo fenomeno coinvolto nella dissoluzione di una compressa possa influenzare il rilascio di principio attivo. Si renderanno, infatti, disponibili dati di cinetica di rilascio, di cinetica di rigonfiamento e di cinetica di erosione. Una corretta interpretazione di tali dati consentirà di raffinare un modello, già proposto in precedenza in grado di descrivere i fenomeni coinvolti nel rilascio del principio attivo: tale modello è costituito da equazioni di bilancio differenziali in regime transitorio; tali equazioni sono scritte sia per quanto concerne il principio attivo che il mezzo di dissoluzione. Il modello, ovviamente, tiene in considerazione tutti i fenomeni coinvolti, quali la diffusione del principio attivo e del mezzo di dissoluzione nella matrice polimerica (con coefficienti di diffusione variabili con la concentrazione di principio attivo nella forma solida), il rigonfiamento e l’erosione del polimero (fenomeni che richiedono condizioni al contorno variabili nello spazio e nel tempo). Le equazioni di modello, rispetto a quelle già proposte in letteratura dal nostro gruppo, saranno raffinate mediante una nuova descrizione del bilancio sul polimero; mentre l’implementazione in un codice commerciale di risoluzione agli elementi finiti (Comsol ©) sarà migliorata mediante l’adozione di nuove strategie risolutive (moduli di diffusione in sistemi concentrati e moduli di ottimizzazione parametrica). Le innovazioni nelle equazioni e nella codifica dovrebbero rendere il modello più rispondente alla realtà fisica e dunque più affidabile.