[发明专利]用于分子的控制释放的聚合物载体的设计

说明书

提供用于分子的控制释放的聚合物载体的设计所用的系统和方法。该方法包括以下步骤：从数据库接收聚合物载体、溶剂和所述聚合物载体中的待释放分子的多个输入参数；以及使用所述多个输入参数中的一个以上的输入参数来进行分子动力学(MD)模拟，以估计所述聚合物载体、所述溶剂和所述待释放分子的热力学性质和输送性质。基于所估计的热力学性质和输送性质来估计所述聚合物载体的溶胀和降解动力学以及所述聚合物载体中的所述待释放分子的释放动力学，并且基于所述待释放分子的所估计的释放动力学和目标释放动力学之间的差异来生成建议配方。

技术领域

本主题一般涉及分子的控制释放，并且特别地涉及用于分子的控制释放的聚合物载体的设计。

背景技术

如聚合物水凝胶等的聚合物载体是独特种类大分子网络，其可以在其结构内保持很大一部分水，并且目前处于对控制递送系统、组织工程、隐形眼镜、农药、化妆品和食品配方等的应用的研究中。生物降解性聚合物系微粒、纳米颗粒和纤维也保持类似的潜力，其中聚合物降解有利于分子的控制释放。决定使用何种配方(即，聚合物、溶剂、官能团及其组成)来实现期望的释放动力学是设计问题。在实践中，配方科学家和聚合物化学专家使用他们的知识来缩小到有限组的配方的聚合物、溶剂和重要的组成参数，其组合可以给出待释放分子的控制释放。执行严密的实验研究的设计以比较配方参数对释放动力学的影响，并且最终选择给出令人满意的结果的配方参数。该过程是耗费时间和资源的，因为它不仅需要合成实验，而且还需要对于各可能组的配方参数的释放实验。所获得的结果通常也可能无法确保在聚合物载体系配方的最终设计方面的成功。

发明内容

为了提供实施方案的基本理解，以下呈现本公开的一些实施方案的简要概述。此概述不是实施方案的广泛综述。此概述不旨在鉴别实施方案的关键/重要要素或描绘实施方案的范围。此概述的唯一目的是以简化的形式呈现一些实施方案，作为以下呈现的更详细描述的序言。

鉴于前述内容，本文中的实施方案提供用于提供对象生命周期的多级数据表示的系统和方法。在一个方面，提供由用于分子的控制释放的聚合物载体的设计所用的计算装置执行的计算机实现方法。所述方法包括以下步骤：从数据库接收聚合物载体、溶剂和所述聚合物载体中的待释放分子的多个输入参数；使用多个输入参数中的一个以上的输入参数来进行分子动力学模拟即MD模拟，以估计所述聚合物载体、所述溶剂和所述待释放分子的热力学性质和输送性质；经由多物理模拟，基于所述聚合物载体和所述待释放分子的所估计的热力学性质和输送性质，来估计所述聚合物载体的溶胀和降解动力学以及所述聚合物载体中的所述待释放分子的释放动力学；将所述待释放分子的所估计的释放动力学与目标释放动力学进行比较；以及基于所述待释放分子的所估计的释放动力学和目标释放动力学之间的差异来生成建议配方，其中，所述建议配方包括与对应于所述待释放分子的所述聚合物载体和所述溶剂相关联的参数。

在另一方面，提供用于分子的控制释放的聚合物载体的设计所用的计算机实现系统。所述系统包括至少一个存储器和至少一个处理器。所述至少一个存储器耦接至所述至少一个处理器，所述至少一个处理器能够执行所述至少一个存储器中所存储的程序指令，以进行以下操作：从数据库接收聚合物载体、溶剂和所述聚合物载体中的待释放分子的多个输入参数；使用多个输入参数中的一个以上的输入参数来进行分子动力学模拟即MD模拟，以估计所述聚合物载体、所述溶剂和所述待释放分子的热力学性质和输送性质；经由多物理模拟，基于所述聚合物载体和所述待释放分子的所估计的热力学性质和输送性质，来估计所述聚合物载体的溶胀和降解动力学以及所述聚合物载体中的所述待释放分子的释放动力学；将所述待释放分子的所估计的释放动力学与目标释放动力学进行比较；以及基于所述待释放分子的所估计的释放动力学和目标释放动力学之间的差异来生成建议配方，其中，所述建议配方包括与对应于所述待释放分子的所述聚合物载体和所述溶剂相关联的参数。