Vapautusmekanismien

Vapautusmekanismien käsite kuvaa prosesseja, joiden kautta aine vapautuu kantajasta tai järjestelmästä ympäristöönsä. Termi on keskeinen farmaseuttisessa tutkimuksessa, mutta sitä tarkastellaan myös materiaalitieteessä, bio- ja ympäristötutkimuksessa sekä nano- ja lääketieteellisessä muotoilussa. Vapautusmekanismit määrittävät vapautumisnopeuden sekä sen ajallisen ja tilakohtaisen kuvan.

Vapautuminen voidaan luokitella useisiin päätyyppeihin. Diffuusion ohjaama vapautuminen perustuu molekyylien liikkumiseen matriisissa konsentraation gradientin suuntaan; tavallisesti sitä hallitsevat matriisin porisuus, kappalekoko ja diffuusiokerroin. Eroosion tai hajoamisen kautta tapahtuva vapautuminen johtuu materiaalin kemiallisesta tai biologisesta hajoamisesta, joka vähitellen vapauttaa sisältöä. Turvotusohjattu vapautuminen syntyy, kun polymeerimatriisi laajenee kosteuden vaikutuksesta ja muodostaa kanavia tai kasvattamalla vapautumistilaa. Osmottisesti ohjattu vapautuminen käyttää vesiliuoksia ja osmoosista painetta vapautumisen aikaansaamiseksi esimerkiksi osmottisilla pumppujärjestelmillä. Liuottuvuuteen perustuva vapautuminen riippuu aktiivisen aineen ja liuottimen ominaisuuksista sekä niiden välisestä vuorovaikutuksesta, jolloin aine vapautuu liuottimen vaikutuksesta.

Monimutkaisissa järjestelmissä voidaan korostaa yhdistelmämekanismeja, jolloin vapautuminen on sekuntio- tai non-Fickian luonteista. Menetelmissä käytetään tunnuslukuja ja matemaattisia malleja kuten Higuchi-, Korsmeyer-Peppas- ja nollakoordinoituja sekä ensimmäisen kertaluvun malleja, joilla voidaan arvottaa vapautumisnopeutta ja mekanismin painotuksia.

Sovellukset kattaa lääkemuodot, kuten kapselit ja nanokolmisonat, sekä biohajoavat materiaalit, ympäristönsuojelun ja teolliset pinnoitteet. Vapautusmekanismien tuntemus mahdollistaa suunnitellun ja toistettavan vapautumisen optimoinnin.