Необходимость компьютерного моделирования при разработке новых лекарственных форм

Резюме

Цель работы: изучение особенностей работы моделирующей программы CHEMCAD в области изготовления лекарств промышленным способом, анализ процесса улучшения и устранения неисправностей оборудования, возможности взаимодействия с другими программами.

Ключевые слова: моделирование, химико-тенологический процесс, фармацевтика.

Цель исследования. Фармацевтические компании, ведущие разработки в области получения новых форм лекарственных средств, не имеют гарантий успеха и не знают достоверно, смогут ли оправдаться затраты их исследования в области получения новых лекарственных средств. В связи с этим фармацевты совместно с ведущими учеными ищут новые возможности сократить время и расходы на создание лекарственных средств. Использование математического моделирования является сегодня одним из наиболее перспективных способов увеличить эффективность разработки новых лекарств.

Применение математических моделей при разработке инновационных препаратов позволяет экономить ресурсы и избежать множества рисков. Само по себе моделирование не отменяет получение экспериментальных данных, но позволяет оптимальным образом разработать их дизайн и правильно интерпретировать результаты. Благодаря этому зачастую удается сократить количество провалов испытаний. Применение моделирования особенно важно при переходе от исследовательской части разработки лекарства к доказательной.

Моделирование применяют на всех этапах исследований, и для каждого решения используются разные типы математических моделей. Так, математическое моделирование химико-технологических процессов (ХТП) на ранних стадиях дает возможность получить лекарственные препараты высокого качества и в дальнейшем оценить воздействие данного препарата на человека.

Материалы и методы. В данной статье для решения прикладных задач в области химикотехнологических процессов мы предлагаем использовать моделирующую программу CHEMCAD

Одним из самых сложных классов химико-технологических процессов являются процессы протекания химических реакций. Для исследования химической кинетики реакций наиболее целесообразно применять математическое моделирование, которое в полной мере применимо и к анализу биологических систем.

Использование приемов и методов формальной химической кинетики с помощью программного обеспечения CHEMCAD для исследования биотехнологических систем дает удовлетворительной совпадение между расчетными и экспериментальными данными. Это является важным доказательством принципиальной возможности использования формальной химической кинетики для моделирования поведения биотехнологических систем.

Пакет моделирующих программCHEMCAD представляет собой эффективный инструмент для компьютерного моделирования химико-технологических процессов при разработке, модернизации и оптимизации химических, фармацевтических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств [1].

Программное обеспечение CHEMCAD включают в себя:

Настраиваемые пользователем панели, рис.1;

ПанельCHEMCAD Explorer упрощает выбор расчетов материального баланса, теплового баланса и т.д.;

Рабочее пространство для создания и работы с технологическими схемами (PFDs);

Панель Message дает возможность наблюдать за диагностикой работы моделирования процессов;

Панель инструментов облегчает доступ к общим задачам.

СHEMCAD помогает решить основные расчеты в фармацевтическом производстве и завершить ежедневные задачи быстрее, повышая производительность выпускаемых лекарств.

CHEMCAD упрощает процессы, используемые в небольших проектах по улучшению работы потока.

CHEMCAD может быть использован в качестве основной программы в очень больших, текущих проектах, работающих плавно с другими программами.

Результаты и обсуждение. Рассмотрим построение модели кинетики химических реакций с использованием данных эксперимента.

Для раскрытия механизма химической реакции и построения его кинетической модели можно воспользоваться встроенным приложением CHEMCAD «Rate regression» (Регрессионное уравнение скорости реакции). Основой решения задачи является набор экспериментальных данных кривых расходования реагентов и накопления продуктов реакции для различных теплофизических условий протекания реакции.

Решение задачи начинается с вызова команды «Rate regression» (Регрессионное уравнение скорости реакции). Дальнейшие шаги мы пропустим и представим результаты работ.

Результаты расчетов представляются в двух видах – файл расчетных данных, который выводится в текстовый редактор (по умолчанию – WordPad) и графики по каждому набору данных (Рисунок 2Ошибка! Не указано имя закладки.).

Дополнительно, можно зайти в паспорт модуля Batch Reactor и просмотреть найденные параметры уравнения кинетики.

Просмотр полученных результатов используется как на промежуточных этапах моделирования технологической схемы, так и по его завершению. При просмотре в любой момент все данные для моделирования и его результаты можно распечатать или записать в файл.

Вывод. Компьютерное моделирование при разработке новых лекарственных форм необходимо на всех стадиях получения лекарственных средств. Особое внимание нужно уделить химико-фармацевтическому производству, где мы предлагаем использовать программу CHEMCAD. Эта программа представляет собой эффективный инструмент для компьютерного моделирования химико-технологических процессов при разработке, модернизации и оптимизации химических, фармацевтических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

СHEMCAD помогает решить основные расчеты в фармацевтическом производстве и завершить ежедневные задачи быстрее, повышая производительность выпускаемых лекарств.

Литература

  1. 1. Зиятдинов Н.Н., Лаптева Т.В., Рыжов Д.А. Математическое моделирование химико-технологических систем с использованием программы ChemCad. Казань: Казан.гос.технол.ун-т. Сост., 2008. – 160 с.
  2. 2. Шакиров Б.А., Арыстанбаев К.Е. Практическое применение моделирующей программы chemcad в технологии фармацевтического производства. Вестник ЮКГФА 2015; 4(73): 150-153.
Год: 2019
Город: Шымкент
Категория: Медицина