Virtuelle Modelle der "Drogen-Maschinen"

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Virtuelle Modelle der "Drogen-Maschinen"

Simulation spart Labortests von Wirkstoffimplantate

Medikamente wirken am besten und schonendsten, wenn sie direkt auf den Ausbruch verwendet und verschenken ihre Medikamente über die Zeit dosiert. Implantate, die Drogen von einer Hülle aus Kollagen umgeben könnte dies leisten. Wie sie funktionieren und was ist für sie jedoch , muss zunächst getest werden. Deutsche Forscher haben nun für Modelle, die langwierige Laboruntersuchungen ersetzen entwickelt.

Virtuelle Modelle der "Drogen-Maschinen"

Collagenmaterial der Wirkstoffimplantate

© Universität Erlangen-Nürnberg

Solche Abgabesysteme werden von Körper Enzyme allmählich abgebaut und geben ihre Ladung in kleinen Portionen frei. Notwendigerweise muss die Tatsache, dass die aktiven Bestandteile in der richtigen Dosis angewiesen freigegeben. Mathematiker aus Erlangen und Pharmakologen aus München zusammenarbeiten, um dies durch die Verwendung virtueller Experimente zu gewährleisten.

Drug-Delivery-Systeme von Collage Gels werden in Tumoren implantiert, zum Beispiel, um das unkontrollierte Zellwachstum auf der Stelle zu zügeln. Kollagenschwamm Träger ähnliche Struktur, die Antibiotika enthalten, um eine Infektion und einen Bordstein oder Wachstumsfaktoren, die die Regeneration der Haut, Knochen, Nerven und anderen Geweben stimulieren verhindern.

Doch bevor ein solcher "drug-Machine" in die Tat im Körper zu gehen, ist darauf zu achten, dass weder zu viel noch zu wenig Arzneistoffe werden über einen Zeitraum von Zeit veröffentlicht werden.

Simulation anstelle von Labortests

An die Stelle der Tests mit Zellkulturen und Versuchstieren legte Prof. Peter Knabner von der Abteilung für Angewandte Mathematik I, Universität Erlangen-Nürnberg und Prof. Wolfgang Friess von der Abteilung für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der Ludwig-Maximilians-Universität München hier Experimenten auf dem Computer.

Die Realität der mathematischen Modellen zu erfassen, ist eine Aufgabe, die Computer schnell bringen kann an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Für den Abbau von Kollagen Trägersysteme in den Körper und die Freisetzung der Wirkstoffe, was dazugehört, die Schaffung Systeme nichtlinearer Differentialgleichungen ein Bild in der Mathematik. Jedoch sind diese Systeme zu komplex, zu Lösungen zu kommen können. Daher stellen die Wissenschaftler eine numerische Verfahren, die Lösungen der Gleichungen nur an repräsentativen Stellen, die sogenannten Knoten, berechnen und dadurch die realen Prozesse in kontrollierter Weise zu vereinfachen.

Somit ist die Umwandlung in einfachere Gleichungssysteme möglich, die dann mittels eines Computers gelöst werden kann. Selbst dann bleiben nicht-linearen Gleichungen, die unbekannten Größen bis zu einer Million enthalten kann, und dass für jede "Momentaufnahme", die einen Punkt der zeitlichen Entwicklung hält. Trotzdem ist es gelungen, den Abbau des Kollagens und die Freisetzung von Medikamenten realistisch widerspiegeln.

Derzeit wird die Simulationssoftware weiter ausgebaut werden, bereit für den Einsatz in der Konstruktion von Kollagen Wirkstoffabgabesysteme zu sein. Zur gleichen Zeit die Produktionstechnologie weiter entwickelt werden, um sicherzustellen, dass die Produkte den Anforderungen der mathematischen Modelle zu erfüllen. Von beiden Seiten der Forschung auf dem besten Wege sind die Antibiotika oder Wachstumsfaktoren in der Kollagenumhüllung für die Therapie durchgeführt werden.

(Universität Erlangen-Nürnberg, 27.04.2005 - NPO)

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