Modeling Complex Particle Interactions in Dry Powder Inhaler Based Drug Delivery
干粉吸入器药物输送中复杂颗粒相互作用的建模
基本信息
- 批准号:9981423
- 负责人:
- 金额:$ 18.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2022-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Project Abstract
Title: Modeling complex particle interactions in dry powder inhaler based drug delivery.
Abstract: Dry powder inhalers (DPIs) are used to deliver drugs directly to human airways and
lungs, and are often used to treat medical conditions such as asthma or emphysema. The active
drug particles used in DPIs are often very small, typically less than 5 micrometers. The small
size makes them very cohesive, which reduces their flowability. Large carrier particles that
aggregate with the smaller drug particles are employed to facilitate drug delivery.
The agglomeration and deagglomeration processes that are central to DPI drug delivery are
affected by a variety of factors including inter-particle cohesion due to van der Waals interaction,
Coulombic and dielectrophoretic forces between charged particles and turbulence in the inhaler
and human airways. Accurate modeling of fluid flow and particle motion, accounting for all these
forces, is vital for thorough understanding of drug delivery using DPIs. Coulombic forces
between charged particles have been widely studied in the particle technology literature;
however, dielectrophoresis, which has been shown to play an essential role in clustering of
seemingly identical dielectric particles, has received much less attention. As the drug and carrier
particles used in DPI are usually dielectric materials, dielectrophoresis is very likely to play a
significant role in agglomeration in DPIs. Including this force in DPI analysis for the first time in
the literature would be a novel aspect of the proposed work.
The main challenge in modeling electrostatic forces between particles lies in determining the
particle charge that originates from contact charging between the particles and the device
internals. Prior DPI studies have simply specified the charges on the particles, which are usually
not known. The most widely used approach in literature to model the extent of particle charging
via contact charging employs effective work function of each material as a phenomenological
parameter to characterize charge transfer between two contacting surfaces. This approach has
been employed in the research group of the PIs to study the interplay of gas-particle fluidization
and particle charging; the proposed research would introduce this approach to DPI studies for
the first time in the literature.
In this proposal, we will develop a CFD-DEM simulation tool based on open-source platforms.
Emphasis will be based on implementing models for all the known physics, including van der
Waals force, fluid turbulence, Coulombic and dielectrophoretic forces and contact charging. The
code will be validated against experimental data from the literature and also used to perform
simulations exploring the importance of various physical characteristics of the particles.
项目摘要
标题:模拟基于干粉吸入器的药物输送中的复杂颗粒相互作用。
摘要:干粉吸入器(DPI)被用来将药物直接输送到人体呼吸道和
这种药物通常用于治疗哮喘或肺气肿等疾病。主动者
DPI中使用的药物颗粒通常非常小,通常小于5微米。小的
大小使它们非常有凝聚力,这降低了它们的流动性。大的载体颗粒
使用具有较小药物颗粒的聚集体来促进药物输送。
DPI药物传递的核心是团聚和解聚过程
受多种因素的影响,包括范德华相互作用引起的粒子间凝聚力,
吸入器中带电粒子与湍流之间的库仑力和介电泳力
和人类航空公司。流体流动和颗粒运动的精确建模,解决了所有这些问题
对于彻底了解使用DPI的药物输送是至关重要的。库仑力
带电粒子之间的相互作用在粒子技术文献中得到了广泛的研究;
然而,介电泳法已被证明在聚集体中起重要作用。
看似相同的介电粒子,却很少受到关注。作为毒品和携带者
DPI中使用的颗粒通常是介电材料,极有可能起到介电作用
在DPI中的集聚中发挥重要作用。年首次将这一力量纳入DPI分析
文学将是拟议工作的一个新方面。
对粒子之间的静电力进行建模的主要挑战在于确定
粒子电荷,源于粒子与器件之间的接触电荷
内饰。以前的DPI研究只是简单地指定了粒子上的电荷,通常是
不知道。文献中最广泛使用的模拟粒子带电程度的方法
通孔接触充电使用每种材料的有效功函数作为现象学
描述两个接触表面之间电荷转移的参数。这种方法具有
在PIS课题组工作,研究气固两相流态化的相互作用
和粒子荷电;拟议的研究将把这种方法引入DPI研究,以
这在文学史上是第一次。
在这个方案中,我们将开发一个基于开源平台的CFD-DEM模拟工具。
重点是为所有已知的物理学建立模型,包括范德。
瓦耳斯力、流体湍流、库仑和介电泳力以及接触充电。这个
代码将根据文献中的实验数据进行验证,并用于执行
模拟探索了粒子的各种物理特性的重要性。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Sankaran Sundaresan其他文献
Sankaran Sundaresan的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Sankaran Sundaresan', 18)}}的其他基金
Modeling Complex Particle Interactions in Dry Powder Inhaler Based Drug Delivery
干粉吸入器药物输送中复杂颗粒相互作用的建模
- 批准号:
9768192 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Modeling Complex Particle Interactions in Dry Powder Inhaler Based Drug Delivery
干粉吸入器药物输送中复杂颗粒相互作用的建模
- 批准号:
10709061 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
相似国自然基金
TPLATE Complex通过胞吞调控CLV3-CLAVATA多肽信号模块维持干细胞稳态的分子机制研究
- 批准号:32370337
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
二甲双胍对于模型蛋白、γ-secretase、Complex I自由能曲面的影响
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
高脂饮食损伤巨噬细胞ndufs4表达激活Complex I/mROS/HIF-1通路参与溃疡性结肠炎研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
线粒体参与呼吸中枢pre-Bötzinger complex呼吸可塑性调控的机制研究
- 批准号:31971055
- 批准年份:2019
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
北温带中华蹄盖蕨复合体Athyrium sinense complex的物种分化
- 批准号:31872651
- 批准年份:2018
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
边缘鳞盖蕨复合体种 (Microlepia marginata complex) 的网状进化及物种形成研究
- 批准号:31860044
- 批准年份:2018
- 资助金额:37.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
益气通络颗粒及主要单体通过调节cAMP/PKA/Complex I通路治疗气虚血瘀证脑梗死的机制研究
- 批准号:81703747
- 批准年份:2017
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
生物钟转录抑制复合体 Evening Complex 调控茉莉酸诱导叶片衰老的分子机制研究
- 批准号:31670290
- 批准年份:2016
- 资助金额:62.0 万元
- 项目类别:面上项目
延伸子复合物(Elongator complex)的翻译调控作用
- 批准号:31360023
- 批准年份:2013
- 资助金额:51.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
Complex I 基因变异与寿命的关联及其作用机制的研究
- 批准号:81370445
- 批准年份:2013
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
The Role of Complex Fluids on the Flow and Instabilities of Particle-Laden Liquids
复杂流体对含颗粒液体的流动和不稳定性的作用
- 批准号:
2335195 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Standard Grant
CENTER FOR COMPLEX PARTICLE SYSTEMS (COMPASS)
复杂粒子系统中心(指南针)
- 批准号:
2243104 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Cooperative Agreement
Structure and rheology of complex particle suspensions
复杂颗粒悬浮液的结构和流变学
- 批准号:
23K03343 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
CAREER: Quantification of the kinetic energy of particles in complex flows using magnetic particle tracking
职业:使用磁粒子跟踪量化复杂流中粒子的动能
- 批准号:
2403832 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Continuing Grant
Capturing the impact of real, complex biomass char particle morphology during gasification
捕捉气化过程中真实、复杂的生物质炭颗粒形态的影响
- 批准号:
2211062 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Standard Grant
Applying large eddy simulation to dissipative particle dynamics modeling toward better understanding of complex flow phenomena
将大涡模拟应用于耗散粒子动力学建模,以更好地理解复杂的流动现象
- 批准号:
22K03904 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
CAREER: Quantification of the kinetic energy of particles in complex flows using magnetic particle tracking
职业:使用磁粒子跟踪量化复杂流中粒子的动能
- 批准号:
1944187 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Continuing Grant
NSF-BSF: From microscopic propulsion to macroscale dynamics: Active particle transport in complex environments
NSF-BSF:从微观推进到宏观动力学:复杂环境中的活性粒子传输
- 批准号:
1934199 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Standard Grant
Structure of human PINK1-TOM complex by single-particle cryo-EM
通过单粒子冷冻电镜研究人类 PINK1-TOM 复合物的结构
- 批准号:
413878 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Fellowship Programs
Structure of human PINK1-TOM complex by single-particle cryo-EM
通过单粒子冷冻电镜研究人类 PINK1-TOM 复合物的结构
- 批准号:
413057 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 18.45万 - 项目类别:
Fellowship Programs