Оптимальное управление переносом лекарств из систем микроигл

Abstract

Рассмотрены моделирование и оптимизация трансдермального транспорта лекарств из растворимых микроигл. Решена двумерная задача вертикального переноса растворимых препаратов через пористую среду с точечными источниками, имитирующими растворимые микроиглы. Показано, что, управляя интенсивностью и задавая координаты источников, можно решить задачу оптимального управления трансдермальным переносом лекарств и достичь необходимой концентрации в эпидермисе с приемлемой точностью. Для решения начально-краевых задач использованы конечноразностные методы и двухшаговый симметризованный алгоритм.

Розглянуто моделювання та оптимізацію трансдермального транспортування ліків з розчинних мікроголок. Розв’язано двовимірну задачу вертикального перенесення розчинних препаратів через пористе середовище з точковими джерелами, що імітують розчинні мікроголки. Показано, що, керуючи інтенсивністю і задаючи координати джерел, можна розв’язати задачу оптимального керування трансдермальним перенесенням ліків і досягнути необхідної концентрації в епідермісі з прийнятною точністю. Для розв’язання початково-крайових задач використано скінченнорізницеві методи і двокроковий симетризований алгоритм.

We consider simulation and optimal control of transdermal drug transport from systems of solvable microneedles. We solve a two-dimensional problem of vertical transport of solvable drugs through a porous medium with point sources simulating solvable microneedles. It is shown that, by controlling the intensity and specifying the coordinates of the sources, the problem of optimal control of transdermal drug transport can be solved and a desired distribution of drugs in epidermis can be achieved with acceptable accuracy. To solve initial-boundary value problems, finite-difference methods and a two-step symmetrizable algorithm are used.