Động học giải phóng các hợp chất sinh học bên trong hạt vi bao
Quá trình giải phóng các hợp chất chứa trong polymer đi vào pha lỏng là một quá
trình phức tạp liên quan đến các cơ chế truyền khối khác nhau. Sự giải phóng các
hoạt chất từ hạt polymer bao gồm ba cơ chế khác nhau: (i) giải phóng do xói mòn
polymer, (ii) khuếch tán qua nền trương nở và (iii) giải phóng khỏi bề mặt hạt
(Unagolla & Jayasuriya, 2018). Ngoài ba cơ chế này, quá trình giải phóng hoạt chất
có kiểm soát về mặt hóa học cũng có thể xảy ra trong hệ thống polymer hydrogel.
Trong trường hợp này, sự giải phóng hoạt chất được xác định bởi các phản ứng hóa
học xảy ra giữa mạng lưới polymer và chất được giải phóng (Unagolla & Jayasuriya,
2018). Do vậy, kiến thức về động học giải phóng cần thiết để sử dụng hiệu quả hệ
thống phân phối các hoạt chất. Cơ chế giải phóng này phụ thuộc vào tính chất vật lý
và hóa học của cả hoạt chất và chất mang, như độ xốp, độ nhám bề mặt, thành phần
hóa học, trọng lượng phân tử, tốc độ phân hủy, kích thước hạt, lượng hợp chất, tương
tác giữa chất nền với các thành phần (Unagolla & Jayasuriya, 2018).
Mô hình động học được sử dụng phổ biến nhất trong nghiên cứu giải phóng các
chất từ các hệ thống hạt polymer là mô hình Ritger-Peppas (Ritger & Peppas, 1987).
Mô hình này đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng thành công để mô tả quá trình
giải phóng hoạt chất thông qua cơ chế khuếch tán Fickian (Unagolla & Jayasuriya,
2018). Ngoài ra, còn có mô hình Higuchi (Higuchi, 1961), đây là mô hình mô tả tỷ lệ
thuận trực tiếp giữa lượng chất tích lũy được giải phóng theo thời gian dựa trên cách
tiếp cận trạng thái giả ổn định, và thường được sử dụng để mô tả cơ chế vận chuyển
các chất của màng hydrogel mỏng, hệ thống hydrogel hình cầu. Bên cạnh hai mô hình
phổ biến trên, cơ chế giải phóng hoạt chất còn được tính toán dựa trên các mô hình
bậc 0, bậc nhất và mô hình Peppas-Sahlin (Unagolla & Jayasuriya, 2018).
Mô hình giải phóng hoạt chất thường được áp dụng trong các hệ thống phân phối
hydrogel như chitosan-alginate (Li và cộng sự, 2015), HPMC-alginate (Hu và cộng
sự, 2018), cyclodextrin-alginate (Nguyen C. H. và cộng sự, 2022). Việc sử dụng các
mô hình thực nghiệm này để mô phỏng đặc tính giải phóng hoạt chất là một hàm số
theo thời gian liên quan đến lượng hoạt chất được giải phóng. Các giá trị định lượng
từ đường cong giải phóng được giải thích bằng các phương trình toán học. Từ mô
hình toán học và phân tích thống kê có thể hiểu được cơ chế hòa tan của các hoạt chất
(Jose và cộng sự, 2013). Để nghiên cứu cơ chế giải phóng và dự đoán khả năng phóng
thích hợp chất TPC, TSC trong hạt vi bao từ môi trường nước, trong nghiên cứu này,
một số mô hình động học được áp dụng để dự đoán tốc độ giải phóng TPC và TSC.