Structure formation of polymer films for controlled release
- Reference number
- FID16-0013
- Start and end dates
- 180101-221231
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- RISE Research Institutes of Sweden, Stockholm
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The PhD project focuses on phase separated polymer films for extended drug release. It is a joint collaboration between RISE Agrifood and Bioscience, the department of Physics at Chalmers University of Technology and AstraZeneca. Polymer films made of porous phase separated structures are very effective in controlling the drug transport from the inside of the coated pellet to the intestinal tract. The films consist of a water soluble phase and a water insoluble phase. In the intestinal tract, the water soluble phase is dissolved and a porous network is formed. The drug diffuses through the porous network. The drug release rate depends on polymer film structure and solubility of drug. The purpose of the project is to obtain a mechanistic understanding of the film formation kinetics resulting in increased quality and robustness in the manufacturing process of film coating of pellets. The film structure evolution will be monitored in situ using high-speed confocal microscopy and the porous network structure will be characterized using focused ion beam scanning electron microscopy and x-ray tomography. Mass transport through the films will be determined. The results will be combined and linked to the manufacturing process. The project will result in increased understanding of the relation between structure and mass transport in the films and a knowledge platform for design of tailored polymer coatings enabling enhanced control of the drug release rate will be established.
Popular science description
De flesta läkemedel intas via munnen. Läkemedlet tas upp av tarmen och går ut i blodet. Om koncentrationen av läkemedlet i blodet är för hög så kan det uppstå biverkningar. Är koncentrationen i blodet för låg så är läkemedlet verkningslöst. Därför gäller det att hålla koncentrationen av läkemedel i blodet inom ett bestämt intervall så länge som möjligt för att få bästa effekt. Vid en enkel beredning utan kontrollerad frisättning så går oftast koncentrationen i blodet upp snabbt och sedan ner ganska snabbt. Detta innebär att patienten får ta medicin ofta samt att det finns risk för höga skadliga koncentrationer i blodet. För att minska riskerna, optimera behandlingen och göra det så bekvämt för patienten som möjligt, så används beredningar med kontrollerad frisättningsfunktion. Ett kraftfullt sätt att skapa en sådan beredning är att använda en beläggning eller film runt läkemedlet som styr hur snabbt läkemedlet skall frisättas i tarmen. Detta gör att det är möjligt att hålla koncentrationen av läkemedlet i blodet inom det optimala intervallet under en längre tid. Beläggningen består av en vattenlöslig polymer och en icke vattenlöslig polymer som har fasseparerat. När beläggningen kommer ner i magen så löses den vattenlösliga polymeren upp och ett poröst nätverk med kanaler bildas. Genom att styra utseendet på kanalnätverket och mängden kanaler så kan frisättningshastigheten av läkemedlet kontrolleras. Vid industriell tillverkning av ett läkemedel med kontrollerad frisättning så sprayas polymerblandningen på läkemedelspartiklar i en fluidiserande bädd. Syftet med projektet är att få mekanistisk förståelse av filmbildningskinetiken och ökad kvalitet och robusthet i tillverkningsprocessen vid filmbeläggning av läkemedelspartiklar. Filmbildningsprocessen kommer att studeras i realtid med konfokalmikroskopi och det har oss veterligen aldrig gjorts förut. Kanalnätverket kommer att karakteriseras med fokuserad jonstrålemikroskopi-svepelektronmikroskopi och röntgentomografi. Transporthastigheten av läkemedel genom filmerna kommer att mätas. Resultaten från de olika karakteriseringsmetoderna kommer att kombineras och kopplas till hur tillverkningsprocessen styrs. Projektet kommer att resultera i ökad förståelse av sambandet mellan struktur och masstransport i filmerna. Vidare kommer en kunskapsplattform för design av skräddarsydda polymerfilmer som möjliggör förbättrad kontroll av läkemedelsfrisättningshastigheten att skapas.