TWM545985U - 藥物穿透三維模擬系統 - Google Patents
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Description
本創作係關於一種生物體內之模擬系統，尤其是指一種藥物於生物體內進行藥物穿透之三維模擬系統。
在藥物開發的過程當中，除了藥物活性成分(Active Pharmaceutical Ingredients,API)的篩選與獲得之外，另一個相當重要的部分是選擇如何將該些藥物活性成分遞送進生物體裡的途徑。現有技術中，進行藥物遞送的途徑種類有很多，且因應不同的生理需求可以進行不同的藥物劑型設計，舉例而言，當需要藥物盡速的進入到人體血液循環進行作用時，該些藥物活性成分可以選擇以針劑、鼻噴劑或舌下錠等劑型進行給藥，以求直接將藥物遞送至人體之體循環以利藥物之吸收，另一方面，若是該些藥物活性成分是需要在患部的局部進行藥理作用時，則可以選擇以軟膏劑、貼劑、凝膠劑或是滴眼劑等，在患部進行較長時間的停留而給予有效的治療，並可避免藥物進入體循環而導致藥物濃度降低的情況發生。其中，在以進入人體體循環為目的之多種給藥途徑當中，目前仍是以口服給藥為最主要的給藥途徑，其優點在於病患對於口服給藥具有最佳的藥物順從性，且藥物的吸收與分佈較為平緩且穩定，有助於在生物體內維持穩定的藥物濃度，不會因為藥物成分瞬間的進入人體循環而超過人體對藥物活性成分的最大耐受劑量(maximum tolerated dose,MTD)，或是因為藥物迅速的進入體循環進行分佈與代謝而導致人體內的藥物濃度快速的低於最低有效劑量(Minimum Effect Dose,MED)，對於全身性的給藥是一種有效且穩定的
途徑選擇。
由於口服藥物並非直接進入到人體的體循環進行藥物的吸收與代謝，而是經由腸道的吸收進入到人體循環，因此，如何進行精準拿捏藥物經由腸道進入人體循環的比例、速率等要件，即成為掌握口服藥物設計之成敗關鍵，亦成為判斷藥物安全性之重要參考依據。然而，目前在藥物腸胃道的吸收評估上，大多係以藥物之化學成分及結構進行藥物溶解度及藥物穿透度(Permeability)預先的粗略判斷，且在體外的相關試驗當中，僅係藉由不同pH值之溶離試驗預估藥物在腸胃道的溶解速率，並未能直接有效的針對藥物在腸道的吸收程度進行預估；另一方面，當在進行新型態的藥物研究或是如何增進藥物穿透度(Permeability)的試驗時，不僅沒有先前的相關數據可提供作為藥物穿透度的參考，更是需要一個客觀的檢測方式對控制組藥物及實驗組藥物於腸道的吸收狀況進行比較，因此，如何於體外進行有效的腸道吸收模擬試驗，是為藥物開發領域中相當重要的一環。
在現有技術下，利用人類結腸癌細胞Caco-2模擬腸道上皮細胞之「Caco-2單層膜細胞模型」，以及利用卵磷脂塗布在聚合物薄膜上的平行人工膜滲透模型(Parallel artificial membrane permeability assay,PAMPA)，是目前最為廣泛使用之體外人類腸道吸收模擬系統，兩者的操作方法類似，皆是在微孔盤上設置一模擬腸道上皮細胞的膜狀物，接著，在膜狀物的一側放置樣品液，另一側則是放置緩衝液或細胞培養液進行藥物成分的收集，藉以模擬及觀察藥物有效成分穿透腸道的程度。然而，此類體外的人類腸道吸收模擬系統，僅是局部小面積、靜態且屬於二維平面的模擬，無法充分模擬藥物於三維的腸道環境下的穿透及吸收狀況，也無法進一步評估藥物吸收進人體血液循環中的後續吸收狀況。
因此，如何提供一種能以三維的方式進行藥物穿透吸收模擬環境的模擬系統，即成為藥物開發領域當中亟需
克服的一個課題。
本創作之主要目的，係提供一種藥物穿透三維模擬系統，藉由將穿透薄膜以管柱之形式設置於模擬容器中間，以達到建構三維模擬腸道環境之系統，並藉由讓模擬液從薄膜管柱的中間空腔流動，監測藥物於該模擬系統之穿透吸收量。
本創作之又一目的，係提供一種藥物穿透三維模擬系統，藉由提供一多孔墊片，可改變水流之流動方向並形成渦流，以模擬腸道環境中食糜流體流動之方向，提供更為貼近生物體內環境的模擬系統。
本創作之又一目的，係提供一種藥物穿透三維模擬系統，透過設置一蠕動裝置，可改變薄膜管柱之構形，充分模擬腸胃道在不同狀況下蠕動的效果，提供更為貼近生物體體內環境的三維模擬系統。
為了達到上述之目的，本創作揭示一種藥物穿透三維模擬系統，其包含：一模擬容器、一薄膜管柱、多孔墊片及一幫浦系統，其中，該模擬容器包含位於任一端面之至少一第一取樣口、內部之一第一溶液空間及橫向方向之一進液口及一出液口，該薄膜管柱係為中空狀，設置於該進液口及該出液口之間，該薄膜管柱之兩側開口係分別連接於該進液口及該出液口，且管柱內部具有一第二溶液空間，所述之該多孔墊片，其係設置於該進液口與該薄膜管柱之開口之間，具有複數個貫穿孔，其中，至少一貫穿孔之開口方向與模擬液之流動方向不平行，而該幫浦系統，其包含一幫浦、一進液管及二出液管，該進液管係連接於該幫浦及該進液口之間，該出液管係連接於該幫浦及該出液口之間，其中，一模擬液係藉由該幫浦經該進液管推送至該模擬通道，並經由
該出液管遞送回該幫浦。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該藥物穿透三維模擬系統進一步包含有一蠕動裝置，驅動該薄膜管柱產生形變。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該蠕動裝置係設置於該薄膜管柱上、該進液口上、該出液口上、該進液管上或該出液管上。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該薄膜管柱一氣壓接觸或一物理接觸，驅動該薄膜管柱產生形變。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該模擬容器進一步具有一上蓋，且該上蓋具有至少一第二取樣口及至少一第二取樣口上蓋。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該進液口及該出液口處各別設置有一固定塞及一墊圈，該薄膜管柱固定於該模擬容器之上。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該薄膜管柱之材料係為一半透膜或塗佈有至少一細胞層之多孔膜。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該多孔墊片藉由調整該至少一貫穿孔之排列方式及一貫穿角度，進行該腸胃道藥物模擬液之流動方向之調整，其中，該貫穿角度係該至少一貫穿孔之中心軸線與該腸胃道藥物模擬液自該進液口流進該多孔墊片之水流方向所夾成之角度。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該幫浦系統具有至少一第三抽樣口。
於本創作之一實施例中，其亦揭露該薄膜管柱之中心軸線與該模擬容器之底部夾有一傾角。
10‧‧‧模擬容器
11‧‧‧第一取樣口
12‧‧‧第一溶液空間
13‧‧‧進液口
14‧‧‧出液口
20‧‧‧薄膜管柱
21‧‧‧第二溶液空間
30‧‧‧多孔墊片
31‧‧‧貫穿孔
40‧‧‧幫浦系統
41‧‧‧幫浦
42‧‧‧進液管
43‧‧‧出液管
50‧‧‧上蓋
51‧‧‧第二取樣口
52‧‧‧第二取樣口上蓋
60‧‧‧固定塞
61‧‧‧墊圈
第1A圖：其係為本創作之藥物穿透三維模擬系統之一較佳實施例之側視圖；第1B圖：其係為本創作之藥物穿透三維模擬系統一較佳實施例中之模擬容器側視縱剖面圖；第2圖：其係為本創作之藥物穿透三維模擬系統之另一較佳實施例之側視縱剖面圖；第3A圖及第3B圖：其係為本創作之多孔墊片之另一較佳實施例之側視圖及縱剖面圖；第4A圖及第4B圖：其係為本創作之藥物穿透三維模擬系統之另一較佳實施例之側視圖及縱剖面圖；第5圖：其係為本創作之藥物穿透三維模擬系統之另一較佳實施例之縱剖面圖。
為使 貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹配合詳細之說明並佐以較佳之實施例，詳加說明如後：在本創作中，針對現有技術下僅以局部小面積、靜態且屬於二維平面的方式進行藥物於腸胃道穿透吸收的模擬情況進行改善，提供一種藥物穿透三維模擬系統。藉由該三維模擬系統，其不僅使薄膜結構從以往平面擺放之二維結構改進成中空管柱的三維結構，更為貼近生物體腸胃道實際的構型，更充份改善模擬系統內部之輔助構件，以模擬腸道環境中食糜流體流動之方向，以及腸胃道在不同狀況下蠕動的效果，提供一個更為貼近生物體內環境之藥物穿透三維模擬系統。
因此，本創作提供一種藥物穿透三維模擬系統，其係將薄膜管柱設置於模擬容器之中間，使其呈現立體之構形並且每一面都與體液模擬液進行接觸，另一方面，藉由提
供一多孔墊片改變模擬液之流動方向，可對腸道環境中食糜流體的流動方向進行模擬，而設置蠕動裝置於該三維模擬系統，則可改變薄膜管柱之構形，以模擬腸胃道在不同狀況下蠕動的效果，將上述之要件加總起來，以達到準確測量藥物於腸道穿透吸收之目的。
基於上述方針，以下針對本創作所提供之藥物穿透三維模擬系統所包含之元件、性質、其組合方式及其相互做動關係，進行進一步之說明：請參閱本創作之新型圖式第1A圖及第1B圖，其係為本創作所提供之藥物穿透三維模擬系統，其中一較佳實施例之側視圖，以及其模擬容器之縱剖視圖，如圖所示，該藥物穿透三維模擬系統係包含一模擬容器10，其包含位於該模擬容器上任一端面之至少一第一取樣口11，以及該模擬容器內部之一第一溶液空間12，透過該至少一第一取樣口11的設置，使用者可自該模擬容器10對該第一溶液空間12內的一體液模擬液進行取樣，以即時觀測該體液模擬液之藥物活性成分(Active Pharmaceutical Ingredients,API)濃度，另一方面，該模擬容器10之橫向方向上具有一進液口13及一出液口14，該進液口13及該出液口14之間設置有中空狀之一薄膜管柱20，且該薄膜管柱20之兩側開口係分別連接於該進液口13及該出液口14，且該薄膜管柱20之內部具有一第二溶液空間21，藉由上述之設計，一腸胃道藥物模擬液可經由該進液口13進入到該薄膜管柱20內部之該第二溶液空間21進行藥物於腸胃道穿透吸收的模擬，並經由該出液口14離開該薄膜管柱20，其中，當該腸胃道藥物模擬液流經該第二溶液空間21時，該腸胃道藥物模擬液中的藥物活性成分可穿透該薄膜管柱20進入到該第一溶液空間12當中，與該第一溶液空間12中的該體液模擬液混合，並透過對體液模擬液進行取樣獲得該藥物活性成分的濃度，進而推估該藥物活性成分的穿透能力。除此之外，為了充份模擬腸道環境中食糜流體
流動之方向及情況，該藥物穿透三維模擬系統之該進液口13及該薄膜管柱20與之連接之開口之間設置有一多孔墊片30，該多孔墊片30具有複數個貫穿孔31，其中，該至少一貫穿孔31之開口方向與模擬液之流動方向不平行，使該模擬液流經該至少一貫穿孔31時產生流動方向之改變，進而產生模擬液流動的渦流，達到模擬腸道環境中食糜流體的流動狀態之目的，最後，該藥物穿透三維模擬系統還包含有一幫浦系統40，其包含一幫浦41、一進液管42及一出液管43，該進液管42係連接於該幫浦41及該進液口13之間，該出液管43係連接於該幫浦41及該出液口14之間，該幫浦系統40可驅動該腸胃道藥物模擬液的流動，使該腸胃道藥物模擬液藉由該幫浦41經該進液管42推送至該薄膜管柱20內部之該第二溶液空間21，並經由該出液管43遞送回該幫浦41，以完成整體系統之設置。
於本創作另一較佳實施例中，該藥物穿透三維模擬系統可進一步設置有一蠕動裝置(未繪示)，該蠕動裝置可驅動該薄膜管柱20產生形變，藉由該薄膜管柱20的形變模擬腸道之蠕動情形，當該腸胃道藥物模擬液經由該進液口13進入到該第二溶液空間21時，藥物活性成分即可在腸蠕動的模擬條件下觀察藥物活性成分在腸胃道穿透吸收的情況，以更為貼近生物體內實際狀況進行藥物穿透吸收之模擬。所述之該蠕動裝置，其可設置於任何與該薄膜管柱20相鄰並影響該薄膜管柱20之形態的位置，僅須符合藉由該蠕動裝置之作動能影響該薄膜管柱20之形態變化之原則即可，基於上述原則，該蠕動系統係可設置於該薄膜管柱20之上、該進液口13之上、該出液口14之上、該進液管42之上及該出液管43之上；而該蠕動裝置之作動形式，可係以提供該薄膜管柱20氣壓接觸或物理接觸之方式進行，然而此一較佳實施例所提供之該些蠕動裝置並不以此為限，任何符合本創作精神之蠕動裝置皆應受本創作之限制。
請參閱本創作之新型圖式第2圖，其係為本創作所提供之藥物穿透三維模擬系統，另一較佳實施例之側視縱剖面圖，如圖所示，該模擬容器10進一步設置有一上蓋50，且該上蓋具有至少一第二取樣口51及至少一第二取樣口上蓋52，透過此一設計，使用者得以直接掀開該上蓋50置換該第一溶液空間12內的體液模擬液，以更為有效率的方式進行不同條件狀態之試驗，同時藉由該至少一第二取樣口51之設置，使用者仍可對該第一溶液空間12之體液模擬液進行重覆之取樣，而該至少一第二取樣口上蓋52則可有效防止落塵或任何其他與藥物穿透試驗無關之物質進入該藥物穿透三維模擬系統。
請參閱本創作之新型圖式第3A圖及第3B圖，其係為本創作所提供之藥物穿透三維模擬系統，另一較佳實施例之側視圖及縱剖面圖，如圖所示，該進液口13及該出液口14處各別設置有一固定塞60及一墊圈61，將該薄膜管柱20之前後兩端固定於該模擬容器10之上，其中該固定塞60係與該薄膜管柱20套合後，緊密接合於該進液口13及該出液口14之上，並由該墊圈61套設於其上，以達到防止模擬液漏液之目的。
請參閱本創作之新型圖式第4A圖及第4B圖，其係為本創作所提供之多孔墊片，另一較佳實施例之側視圖及縱剖面圖，如圖所示，於本案另一較佳實施例當中，該藥物穿透三維模擬系統之該多孔墊片30可進一步對該至少一貫穿孔31之排列進行設計，以準確的模擬該腸胃道藥物模擬液於腸道的流動方式。舉例而言，該多孔墊片30之該至少一貫穿孔31可係為一同心圓之陣列放射排列，使該多孔墊片30能以多種對稱角度控制該腸胃道藥物模擬液於該第二溶液空間21之流動方向，另一方面，該多孔墊片30也可藉由調整該至少一貫穿孔31之貫穿角度α，以創造各種不同種類的流體流動狀態，所述之貫穿角度α是指該至少一貫穿孔31之中
心軸線與該腸胃道藥物模擬液自該進液口13流進該多孔墊片30之水流方向，當該至少一貫穿孔31之貫穿角度α皆係為同一方向時，則該腸胃道藥物模擬液於該第二溶液空間21之流動方向將呈現一渦流；當該至少一貫穿孔31只有部分之貫穿孔具有貫穿角度α時，則該腸胃道藥物模擬液於該第二溶液空間21之流動方向將呈現一擾流；當該至少一貫穿孔31之貫穿角度α係向該多孔墊片30之中心集中時，則該腸胃道藥物模擬液於該第二溶液空間21之流動方向將呈現一集中後發散之流動趨勢，因此，藉由調整該多孔墊片30上面該至少一貫穿孔31之排列方式及貫穿角度α，能有效的達到調整該腸胃道藥物模擬液之流動方向的目的，使其貼近生物體內食糜流體於腸道流動的方式，提高整體藥物穿透三維模擬系統之模擬精細度。
於本創作所提供之該藥物穿透三維模擬系統當中，該薄膜管柱係用以做為人體腸道上皮細胞之模擬物，故性質需貼近人體腸道上皮細胞之性質，其表面具有緊密結合之脂雙層結構；基於上述原則，本創作所提供之薄膜管柱係為一半透膜或塗佈有至少一細胞層之多孔膜。其中，該半透膜可係為人工塗佈磷脂質之半透膜或是透析薄膜；又其中，所述之該細胞層之細胞種類係為Caco-2人類結腸癌細胞。
於本案另一較佳實施例當中，該藥物穿透三維模擬系統之該幫浦系統40，可進一步設置至少一第三抽樣口(未繪示)，藉由此項設計，該藥物穿透三維模擬系統除了能在模擬容器10對其內部之體液模擬液抽樣進行藥物活性成分穿透腸道能力的監測以外，使用者亦可針對該腸胃道藥物模擬液進行抽樣，以觀察藥物活性成分在該藥物穿透三維模擬系統中穿透出該薄膜管柱20之比例，進一步與模擬容器10中所抽樣之體液模擬液中的藥物活性成分濃度進行比對，以獲得更為精細的模擬結果。基於前述之原則，該至少一第三抽樣口較佳係設置於該幫浦系統40之該出液管43之上，然而本
創作之該至少一第三抽樣口之設置位置並不限於此，其亦可設置於該進液管42之上，以觀察該腸胃道藥物模擬液於進液前及進液後之藥物活性成分之濃度差異，亦或多段設置於該幫浦系統40之上。
請參閱本創作之新型圖式第5圖，其係為本創作所提供之藥物穿透三維模擬系統，另一較佳實施例之縱剖面圖，如圖所示，該薄膜管柱20之中心軸線與該模擬容器10之底部夾有一傾角，藉由該傾角之設置，能使該腸胃道藥物模擬液流經該進液口13時的水壓，與其流經該出液口14時的水壓一致，以降低所述之水壓在腸道穿透模擬時所造成之影響，能更為精確的評估該腸胃道藥物模擬液中的藥物活性成分，其穿透該薄膜管柱20之能力；基於前述之原則，所述之該傾角係介於10度至40度之間。
綜上所述，本創作確實提供一種能三維模擬藥物穿透能力的模擬系統，藉由該藥物穿透三維模擬系統之設計，能以薄膜管柱的形式設置腸道上皮細胞之模擬系統，充分展現不同於傳統局部小面積、靜態且屬於二維平面的模擬方式，另外，藉由該多孔墊片之設置，能讓該腸胃道藥物模擬液的流動不僅係為單方向之流動，而係能產生擾流或是渦流，達到模擬腸道環境中食糜流體之流動方向的目的，同時，藉由設置一蠕動裝置於該藥物穿透三維模擬系統之上，可充分對對腸道蠕動的情況進行模擬，甚至藉由調整蠕動裝置之強弱，可達到模擬腸道於有無食物情況下的蠕動程度，更為細緻的模擬藥物活性成分於腸胃道穿透的各個可能情況。故藉由本創作之設計，確實提供了一種三維結構、動態且更為貼近生物體實際生理狀況之藥物穿透三維模擬系統，提供藥物開發領域更為進步之發想。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，
均應包括於本創作之申請專利範圍內。
10‧‧‧模擬容器
12‧‧‧第一溶液空間
20‧‧‧薄膜管柱
21‧‧‧第二溶液空間
30‧‧‧多孔墊片
42‧‧‧進液管
43‧‧‧出液管
50‧‧‧上蓋
52‧‧‧第二取樣口上蓋
60‧‧‧固定塞
61‧‧‧墊圈
Claims (10)
- 一種藥物穿透三維模擬系統，其包含：一模擬容器，其包含位於任一端面之至少一第一取樣口、內部之一第一溶液空間及橫向方向之一進液口及一出液口；一薄膜管柱，其係為中空狀，設置於該進液口及該出液口之間，該薄膜管柱之兩側開口係分別連接於該進液口及該出液口，且管柱內部具有一第二溶液空間；一多孔墊片，其係設置於該進液口與該薄膜管柱之開口之間，具有複數個貫穿孔，其中，至少一貫穿孔之開口方向與模擬液之流動方向不平行；一幫浦系統，其包含一幫浦、一進液管及一出液管，該進液管係連接於該幫浦及該進液口之間，該出液管係連接於該幫浦及該出液口之間，其中，一模擬液係藉由該幫浦經該進液管推送至該薄膜管柱，並經由該出液管遞送回該幫浦。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其進一步包含有一蠕動裝置，驅動該薄膜管柱產生形變。
- 如請求項2所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該蠕動裝置係設置於該薄膜管柱上、該進液口上、該出液口上、該進液管上或該出液管上。
- 如請求項2所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該蠕動裝置係提供該薄膜管柱一氣壓接觸或一物理接觸，驅動該薄膜管柱產生形變。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該模擬容器進一步具有一上蓋，且該上蓋具有至少一第二取樣口及至少一第二取樣口上蓋。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該進液口及該出液口處各別設置有一固定塞及一墊圈，該薄膜管柱固定於該模擬容器之上。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該多孔墊片藉由調整該至少一貫穿孔之排列方式及一貫穿角度，進行該腸胃道藥物模擬液之流動方向之調整，其中，該貫穿角度係該至少一貫穿孔之中心軸線與該腸胃道藥物模擬液自該進液口流進該多孔墊片之水流方向所夾成之角度。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該薄膜管柱之材料係為一半透膜或塗佈有至少一細胞層之多孔膜。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該幫浦系統具有至少一第三抽樣口。
- 如請求項1所述之藥物穿透三維模擬系統，其中該薄膜管柱之中心軸線與該模擬容器之底部夾有一傾角，該傾角係介於10度至40度之間。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106204507U TWM545985U (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 藥物穿透三維模擬系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106204507U TWM545985U (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 藥物穿透三維模擬系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM545985U true TWM545985U (zh) | 2017-07-21 |
Family
ID=60049628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106204507U TWM545985U (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 藥物穿透三維模擬系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM545985U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI635878B (zh) * | 2017-11-17 | 2018-09-21 | 國家中山科學研究院 | Simulated blood fluid |
-
2017
- 2017-03-30 TW TW106204507U patent/TWM545985U/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI635878B (zh) * | 2017-11-17 | 2018-09-21 | 國家中山科學研究院 | Simulated blood fluid |
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