Freeze-drying microscopy in mathematical modeling of a biomaterial freeze-drying



Título del documento: Freeze-drying microscopy in mathematical modeling of a biomaterial freeze-drying
Revue: Brazilian journal of pharmaceutical sciences
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000354326
ISSN: 1984-8250
Autores: 1
2
1
Instituciones: 1Universidade de Sao Paulo, Faculdade de Ciencias Farmaceuticas, Sao Paulo. Brasil
2Universidade de Sao Paulo, Instituto de Matematica e Estatistica, Sao Paulo. Brasil
Año:
Periodo: Abr-Jun
Volumen: 48
Número: 2
Paginación: 203-209
País: Brasil
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Experimental
Resumen en inglés Transplantation brings hope for many patients. A multidisciplinary approach on this field aims at creating biologically functional tissues to be used as implants and prostheses. The freeze-drying process allows the fundamental properties of these materials to be preserved, making future manipulation and storage easier. Optimizing a freeze-drying cycle is of great importance since it aims at reducing process costs while increasing product quality of this time-and-energy-consuming process. Mathematical modeling comes as a tool to help a better understanding of the process variables behavior and consequently it helps optimization studies. Freeze-drying microscopy is a technique usually applied to determine critical temperatures of liquid formulations. It has been used in this work to determine the sublimation rates of a biological tissue freeze-drying. The sublimation rates were measured from the speed of the moving interface between the dried and the frozen layer under 21.33, 42.66 and 63.99 Pa. The studied variables were used in a theoretical model to simulate various temperature profiles of the freeze-drying process. Good agreement between the experimental and the simulated results was found
Resumen en portugués A prática da transplantação traz esperança para muitos pacientes. Uma visão multidisciplinar nessa área visa à produção de tecidos biológicos para serem utilizados como implantes e próteses. A liofilização é um processo de secagem que preserva características essenciais desses materiais, facilitando sua manipulação e armazenamento. A liofilização é um processo que requer muito tempo e energia e sua otimização é muito importante, pois permite reduzir custos de processo melhorando a qualidade do produto. A modelagem matemática é uma ferramenta que permite descrever o comportamento do produto durante o processo e, consequentemente, auxilia os estudos de otimização. Microscopia óptica acoplada à liofilização, uma técnica usualmente aplicada na determinação de temperaturas críticas de formulações líquidas, foi utilizada neste trabalho na determinação de taxas de sublimação da liofilização de um tecido biológico. As taxas de sublimação foram calculadas a partir da velocidade da interface entre a camada seca e congelada, sob pressões de 21,33, 42,66 e 63,99 Pa. As variáveis estudadas foram usadas em um modelo matemático teórico, que simula os perfis de temperatura do produto durante o ciclo de liofilização. Os resultados apresentados demonstraram boa relação entre os dados experimentais e simulados
Disciplinas: Biología,
Medicina,
Matemáticas
Palabras clave: Anatomía e histología,
Medicina experimental,
Matemáticas aplicadas,
Microscopía óptica,
Liofilización,
Tejido biológico,
Pericardio bovino,
Modelos matemáticos
Keyword: Biology,
Medicine,
Mathematics,
Anatomy and histology,
Experimental medicine,
Applied mathematics,
Optical microscopy,
Freeze-drying,
Biological tissues,
Bovine pericardium,
Mathematical modelling
Texte intégral: Texto completo (Ver PDF)