A controlling of diffusion processes in pores with varying permeability
Project goals
The project is motivated by drug delivery and controlled release. Encapsulation into controlled release micro- and nano-carrier particles can eliminate undesirable side effects in the drug's application of new active substances. The proposed work is aimed at exploring a novel controlled release concept, based on invoking a step-change in the permeability of a mesoporous membrane by reversibly "opening" and "closing" its pores with respect to the diffusion of encapsulated active substances. The change in the membrane permeability can be achieved by the grafting of stimuli-responsive polymer brushes to its internal pore surfaces. The nature of this so-called gating effect, which is parametrically very rich, is currently almost unknown. By systematically combining experiment with theory and simulations, we want to describe at molecular level the equilibrium behavior and diffusion of confined complex fluid systems to gain a fundamental understanding of the membrane gating mechanism and to generate the basis for a rational engineering design of stimuli-responsive porous membranes.
Keywords
nanoporesdiffusionpolymer brushescontrolled releaseadsorptiondensity functional theoryencapsulationphase behaviorcoarse-grain modelsparticle-based simulation
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 17 (SGA0201300005)
Main participants
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrskáContest type
VS - Public tender
Contract ID
13-09914S
Alternative language
Project name in Czech
Studium difuzních procesů v porézních látkách s proměnnou propustností
Annotation in Czech
Projekt je motivován snahou navrhnout řízené uvolňování aktivních látek z cílených nosičů léčiv. Enkapsulace léčiv do mikro- a nano-částic a jejich kontrolované uvolňování umožňuje potlačit jejich nežádoucí vedlejší účinky. Projekt se zaměřuje na pochopení a vývoj nového mechanizmu uvolňování látek pomocí řízeného uzavírání a otevírání pórů ve stěnách nosičů v závislosti na difuzi enkapsulovaných látek. Změny propustnosti je dosaženo pomocí polymerů ukotvených na stěnách pórů (polymerních kartáčů), jejichž konformace (sbalení či natažení) lze ovlivňovat vnějšími stimuli (např. teplotou, vnějším polem atd.). O podstatě tohoto tzv. membránového "gatingu", jehož optimalizace závisí na mnoha parametrech, je dosud známo jen velice málo. Projekt si klade za cíl přispět k hlubšímu pochopení tohoto mechanizmu systematickou kombinací experimentu s teoretickým a simulačním popisem rovnovážného a difuzního chování tekutin v omezeném prostoru na molekulární úrovni. Získané výsledky mohou významným způsobem přispět k vývoji vysoce účinných a přitom pro prostředí šetrných nosičů účinných látek.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BJ - Thermodynamics
CEP - secondary branch
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
CEP - another secondary branch
CI - Industrial chemistry and chemical engineering
10403 - Physical chemistry
20303 - Thermodynamics
20401 - Chemical engineering (plants, products)
20402 - Chemical process engineering
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
In the project, theoretical, simulation and experimental methods were employed for the study of equilibrium properties of fluids on modified structured surfaces and inside the chemically heterogeneous pores. Experimental part was focused on the study of phase behavior of composite systems with properties, potentially allowing the controlled release of active substances from porous membranes.
Solution timeline
Realization period - beginning
Feb 1, 2013
Realization period - end
Dec 31, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 12, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GA-U/03:1
Data delivery date
Jun 28, 2017
Finance
Total approved costs
9,363 thou. CZK
Public financial support
9,363 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 363 CZK thou.
Public support
9 363 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BJ - Thermodynamics
Solution period
01. 02. 2013 - 31. 12. 2016