[发明专利]一种多层平板药物控释体系优化方法及系统

权利要求书

1.一种多层平板药物控释体系优化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多层平板药物控释体系；

根据所述多层平板药物控释体系建立数学模型；

根据所述数学模型，基于数学物理反问题框架，将药物释放行为的优化问题转化为反问题求解，得到第一类Fredholm积分方程；

对所述积分方程进行离散处理，得到线性代数方程组；

根据所述线性代数方程组，采用正则化方法进行求解，得到解；

根据所述解确定多层平板药物控释体系优化方案；

所述根据所述解确定多层平板药物控释体系优化方案，具体包括：

以所述解为基准，调节多层平板药物控释体系中的初始药物浓度；

获取初始药物浓度的计算值；

将所述初始药物浓度计算值所对应的药物释放行为与预期药物释放行为做误差分析，使两者之间误差达到最小，即可实现药物的可控释放；

所述多层平板药物控释体系由上至下依次包括一层密封层、N层基质层和一层阻挡层，通过所述阻挡层与周围环境交互，最上面为不可渗透的密封层，为了实现给药，所述阻挡层接触皮肤的同时，所述不可渗透密封层选用高分子膜，其中，每层中的药物浓度用C表示，N层总厚度为L，进一步，可得到如下的偏微分方程来描述：

控制方程：X_i-1＜X＜X_i,i＝1,…,N；

内部边界条件：C_i＝C_i+1，

外部边界条件：C_N|_X＝L＝0

初始条件：C_i(X,0)＝C_i,0,i＝1,…,N；

药物扩散通量定义为：

其中，C_i是第i层药物浓度，τ是释放时间，X是一维扩散过程的位置，D_i是第i层药物扩散系数；

所述根据所述数学模型，基于数学物理反问题框架，将药物释放行为的优化问题转化反问题求解，得到第一类Fredholm积分方程；

所述积分方程如下所示：

其中，v(x)为药物初始浓度分布，j(t)为附加条件，x为扩散过程的位置，x＝X/L，t＝D₀τ/L²，D₀是参考扩散系数；

所述根据所述线性代数方程组，采用正则化方法进行求解，得到解，具体包括：

根据所述线性代数方程组Kx＝y，基于正则化滤子函数采用正则化方法进行求解，得到解；

其中，α＞0,0＜μ≤|K|,r＞0,σ≥1，α是正则化参数，K:X→Y是紧算子，μ是K的奇异值；应用L-curve法选择正则化参数α。

2.根据权利要求1所述的多层平板药物控释体系优化方法，其特征在于，所述根据所述多层平板药物控释体系建立数学模型，具体包括：

假定所述多层平板药物控释体系中的扩散系数为常数，

根据所述多层平板药物控释体系建立数学模型

边界条件：

c(t,1)＝0,t＞0

初始条件：c(0,x)＝v(x),t＝0,0＜x＜1,

其中，c为药物浓度，t＝D₀τ/L²，τ为释放时间，x为扩散过程的位置，x＝X/L，D₀是参考扩散系数。