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Modelagem e simulação da liberação de insulina encapsulada em partículas de alginato e whey protein em ambiente gastrointestinal

Orientador : Prof. Dr. Álvaro Luiz Mathias / Co-orientadora : Profª. Drª. Regina Maria Matos Jorge / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 25/02/2015 / Inclui referências / Resumo: A administração oral de insulina em diabéticos é restringida pela sua degradação enzimática antes de atingir o intestino, que é a região de maior absorção. Porém, esferas de alginato (ALG) ou de sua associação com proteína isolada do soro de leite (WPI) contendo insulina podem protegê-la do ambiente estomacal. A liberação do medicamento em meio aquoso foi descrita como predominantemente controlada pelo processo de difusão fickiana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da matriz, ALG ou ALG-WPI, da concentração inicial de insulina, no intervalo de 0,035 a 0,131 mol.m-3, e do diâmetro das esferas, no intervalo de 3,14 a 4,37 mm, com uso de modelagem aplicada aos dados experimentais. O modelo desenvolvido, que descreve adequadamente a liberação observada experimentalmente, tem a absorção de água, o inchamento, a geração térmica e o campo de velocidade das esferas considerados nulos. O método dos elementos finitos foi aplicado a uma geometria bidimensional e resolvido em COMSOL 4.3b. Os resultados demonstram que a matriz ALG é mais adequada, pois apresenta liberação estomacal mais lenta e intestinal mais rápida. O teor inicial maior de insulina provoca uma liberação mais rápida deste hormônio, o que confirma o comportamento fickiano. Maiores diâmetros protegem melhor o medicamento da degradação estomacal. Esses resultados contribuem para o desenvolvimento deste produto terapêutico de modo a minimizar o estresse de insulinodependentes, bem como para estudos de novos sistemas de administração controlada. Palavras chave: insulina, alginato, whey protein, diabetes, modelagem, simulação / Abstract: Oral administration of insulin in diabetics is restricted by its enzymatic degradation before reaching the intestine, where absorption is optimal. However, alginate beads or its association with whey protein isolate containing insulin can protect it from the stomach environment. Previously, this case of drug release in aqueous media has been described as predominantly controlled by a Fickian diffusion process. The aim of this study was to evaluate the effect of the matrix (ALG or ALG-WPI), the initial insulin concentration in the range from 0.035 to 0.131 mol.m-3, and the diameter in the range from 3.14 to 4.37 mm, applying a model to the experimental data. For the model development, water absorption, swelling, heat generation and the velocity field of the spheres were considered to be zero. Fortunately, it presented an adequate description of the physical data. The finite element method was applied to a twodimensional geometry and solved in COMSOL 4.3b. The results show that the ALG matrix is most suitable due to a faster intestinal release and a slower delivery in the stomach. Raising the initial amount of insulin in the beads caused a faster release of this hormone, which confirms the Fickian behavior. Larger diameters protected the drug better from stomach degradation. These results contribute to the development of therapeutic products that minimize the stress of insulin dependents and to studies of new controlled delivery systems. Keywords: insulin, alginate, whey protein, diabetes, modeling, simulation

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/38144
Date January 2014
CreatorsCendon, Fernando Villaverde
ContributorsMathias, Alvaro Luiz, Jorge, Regina Maria Matos, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguagePortuguese
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis
Format65f. : il., tabs., algumas color., grafs., application/pdf
Sourcereponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
RelationDisponível em formato digital

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