DEVELOPMENT OF DISINTEGRATION AND CONTROL TECHNIQUE OF MICROCAPSULES INCLUDING A GAS BUBBLE FOR DRUG DELIVERY SYSTEMS USING UNDERWATER SHOCK WAVE
水下冲击波给药系统含气泡微胶囊崩解与控制技术的开发
基本信息
- 批准号:13450074
- 负责人:
- 金额:$ 7.55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:2001
- 资助国家:日本
- 起止时间:2001 至 2003
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Recently shock waves and shock wave technology are. applied to medical and biotechnological industries, especially extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL), bone reconstruction for orthpaedic, gene therapy with drug. Shock wave is large pressure change wave whose propagating velocity is larger than sound speed, and its features are (1)single and discontinues wave with large rising frequency, (2)duration time is about micro second order, (3) large energy transfer per unit time. Using these features, new technology and technique for medicine and industry are needed, but the fundamental mechanism for cell disintegration has not been, elucidated yeti In this study, our aim is to investigate this mechanism and apply the shock wave technology to disintegrate cell in the bioprocess industry and medical field.In our research group, the study about the cell disintegration using shock wave and a bubble, and also the new bioprocess and drug delivery systems (DDS) using these have being develo … More ped. In this research project, with cooperation of LSTM (Institute of Fluid Mechanics in German) in the University of Erlangen, Germany, which has been in pride of flow measurements and analysis, the following three topics are investigated, (1) Capsule disintegration by turbulent shear stress (Reynolds shear stress), (2)Capsule disintegration and establishment of mathematical cell deformation process model using shock wave, (3)Disintegration of microcapsules including a bubble using shock-wave for applying Drug Delivery Systems (DDS) And the results for these in this projects are(1)The threshold of shear stress for cell integration in turbulent shear flow is from 1200 to 1400 Pa, and this result are also applicable to the development of artificial organs, for instance blood pumps, and other medical flow device.(2)Modifying the mathematical model of spherical shell -water interactions, deformation and damage of a single and two cells in water by ultrasonic and shock wave with changing parameter (thickness of membrane and Young modulus) are investigated.(3)Deformation process of a capsule including, a bubble by ultrasonic and shock wave is analyzed using arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) computational method, and it is found that asymmetry of internal bubble and micro jet have largeeffects on he damage of microcapsules.Using these results, the microcapsule disintegration rate should be controlled by shock wave in future. Less
最近冲击波和冲击波技术。应用于医疗和生物技术行业,特别是体外冲击波碎石术(ESWL)、骨科骨重建、药物基因治疗。冲击波是一种传播速度大于声速的压力变化大的波,其特点是:(1)单波、间断波,上升频率大;(2)持续时间约为微秒级;(3)单位时间内能量传递大。利用这些特性,需要新的技术和工艺用于医学和工业,但细胞崩解的基本机理尚未阐明。本研究的目的是探讨细胞崩解的机理,并将冲击波技术应用于生物过程工业和医学领域。本课题组对利用冲击波和气泡进行细胞崩解的研究,并且还开发了使用这些的新的生物过程和药物递送系统(DDS)。 ...更多信息 ped。在这个研究项目中,与LSTM合作,本论文以德国埃尔兰根大学流体力学研究所为研究对象,研究了以下三个方面的问题:(1)湍流剪应力作用下的胶囊破碎(2)利用冲击波破碎胶囊并建立细胞变形过程数学模型,(3)使用冲击波的包括气泡的微胶囊的崩解,用于应用药物递送系统(DDS)并且在本项目中这些的结果是(1)在湍流剪切流中细胞整合的剪切应力阈值是从1200至1400 Pa,并且该结果也适用于人工器官的开发,例如血泵,和其它医用流动装置。(2)修正了球壳-水相互作用的数学模型,研究了超声和冲击波作用下单细胞和双细胞在不同参数(膜厚度和杨氏模量)下的变形和损伤。(3)采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法分析了含气泡的微胶囊在超声和冲击波作用下的变形过程,发现微胶囊内部气泡的不对称性和微射流对微胶囊的破坏有较大的影响,这一结果为今后微胶囊的破碎速率控制提供了理论依据。少
项目成果
期刊论文数量(70)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Tamagawa, I.Yamanoi: "Deformation Process of a bubble in a capsule by shock waves for developing drug delivery systems"World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. 14.02 (2003)
M.Tamakawa、I.Yamanoi:“用于开发药物输送系统的冲击波对胶囊中气泡的变形过程”世界医学物理和生物医学工程大会。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Tamagawa, I.Yamanoi: "Deformation process of microcapsules and cells using shock waves and gas bubbles for design of drug delivery systems"Proc.of the 8^<th> International Conference on Mechanics in Medicine and Biology. Vol. 1. 141 (2003)
M.Tamakawa,I.Yamanoi:“使用冲击波和气泡设计药物输送系统的微胶囊和细胞的变形过程”第 8 届国际医学和生物学力学会议论文集。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Tamagawa, S.Minakawa: "Predictions of Index of Hemolysis in Shear Blood Flow (Effects of exposure time under shear stress on prediction accuracy)"JSME International Journal, Series C. 46-2. 604-613 (2003)
M.Tamakawa、S.Minakawa:“剪切血流溶血指数的预测(剪切应力下的暴露时间对预测精度的影响)”JSME 国际期刊,系列 C.46-2。
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- 作者:
- 通讯作者:
M.Tamagawa: "Prediction of hemolysis properties and thrombus formation using CFD for blood orifice flow"Proc. of the Workshop on Biomechanical Engineering and Biomaterials International Symposium on Bio-inspired System. Vol.2. 97-100 (2004)
M.Tamakawa:“使用血液孔口流量的 CFD 预测溶血特性和血栓形成”Proc。
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- 作者:
- 通讯作者:
M.Tamagawa: "Deformation process of microcapsules and cells using shock waves and gas bubbles for design of drug delivery systems"Proc. of the 8th International Conference on Mechanics in Medicine and Biology. Vol.1. 14 (2003)
M.Tamakawa:“使用冲击波和气泡进行微胶囊和细胞的变形过程,用于设计药物输送系统”Proc。
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