藥物混合的案例
從 CFD 到 DEM：積鼎流體仿真技術拓展與協同互補之路
基于離散模擬軟件DEMms的高爐爐頂布料模擬
（三）制藥行業：藥物顆粒混合與制劑工藝
在制藥行業中，藥物顆粒的混合均勻度直接影響藥品質量。CFD 在模擬藥物顆粒混合過程中，通常將顆粒相簡化處理，難以準確反映顆粒間復雜的相互作用。
而 DEM 可以針對不同形狀、大小和性質的藥物顆粒，設定精確的相互作用參數。在模擬藥物顆粒在混合器中的混合過程時，DEM 能夠詳細跟蹤每個顆粒的運動軌跡，分析顆粒的團聚與分散行為，預測混合時間和混合效果。此外，在制劑工藝中，如壓片過程中顆粒的壓實和成型，DEM 也能模擬顆粒在壓力作用下的變形、位移和相互作用，幫助優化制劑工藝參數，確保藥品的質量和穩定性。
基于離散模擬軟件DEMms的藥物膠囊顆粒模擬
四、CFD 與 DEM 的耦合趨勢
CFD 和 DEM 各有特點和優勢，在一些復雜的多相流問題中，單獨使用 CFD 或 DEM 都無法全面準確地描述整個系統的行為。
CFD 與 DEM 的耦合趨勢為積鼎科技的軟件發展指明了新方向。如在氣力輸送系統模擬中，通過耦合，CFD 計算的流體參數傳遞給 DEM 計算顆粒受力，DEM 計算的顆粒反作用力反饋給 CFD，實現對氣體流動和顆粒輸送過程的全面準確模擬，深入理解系統工作機制，為系統優化設計提供更全面的依據。
積鼎科技從 CFD 延展到 DEM 軟件，是技術創新與市場需求驅動的必然選擇。這兩種軟件相互補充，在多行業應用中發揮了巨大價值，為解決復雜工程問題提供了更完善的方案。未來，隨著技術的不斷發展，積鼎科技有望在 CFD 與 DEM 的融合應用上持續創新，為更多行業的發展注入新動力。
展開 負載替考拉寧的可注射性PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠敷料用于皮膚傷口的加速愈合
可注射的熱致水凝膠在低溫(常溫)下以溶液狀態存在，可以被注射，并且具有易與藥物、細胞混合的特性；該類水凝膠注射到人體后，在體溫下可自發物理凝膠化，將藥物、細胞等物質原位包裹，其已被廣泛應用于藥物緩釋和組織工程等領域。其中，熱致凝膠化的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物是研究最為廣泛的熱致水凝膠，但其也面臨實際能夠成膠的聚合物分子量窗口較窄的不足。在前期的工作中，復旦大學高分子科學系俞麟教授和丁建東教授發展了物理混合法拓展了PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物成膠的分子量窗口。如圖1所示，兩種具有不同PEG/PLGA摩爾比的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物被合成，Copolymer A不溶于水，而Copolymer B易溶于水，兩種聚合物均不能單獨形成熱致水凝膠；有趣的是，將這兩種共聚物通過一定比例混合后即可得到可注射的熱致水凝膠。
圖1. 物理混合法制備熱致水凝膠的示意圖:將不溶于水的Copolymer A和易溶于水的Copolymer B混合后，由于合適的親疏水平衡，聚合物混合物在水中能夠自組裝形成膠束，隨著升溫膠束能夠聚集形成具有“逾滲膠束網絡”的物理水凝膠
作者通過上述混合物熱致水凝膠包載TPN嘗試用于促進大鼠全切層傷口的愈合。體外釋放實驗表明TPN能夠從水凝膠敷料中緩慢釋放出來，釋放周期超過3周；體外抑菌實驗顯示釋放的TPN能夠持續抑制S. aureus的生長。在大鼠全切層傷口模型中，載有TPN藥物的聚合物混合物溶液可以在室溫下方便地注射到傷口床中，由于大鼠的體溫作用其能夠在傷口床原位形成凝膠，方便地實現創面的覆蓋(圖2)。宏觀的觀測和病理學檢測顯示載藥凝膠輔料的使用減少了創面的炎癥反應，促進了膠原的沉積，加速了血管化，從而加快了傷口的愈合。
展開 復旦大學丁建東教授系統評述：基于適度兩親性嵌段共聚物的可注射性熱致水凝膠
如果轉變溫度介于室溫和體溫之間，該類體系可以在室溫或更低溫度下與藥物或細胞混合，并可以注射；一旦注射進入體內，該體系在體溫刺激下原位物理凝膠化，自動包裹藥物或細胞，該過程不依賴于化學反應。由常見的親水性的聚乙二醇(PEG)和疏水性的可降解脂肪族聚酯(PLGA等)這些適宜用于人體的聚合物所組成的嵌段共聚物在某些嵌段長度等條件下具備上述特性，為研發新型生物醫用材料開辟了新的重要的途徑。
圖1 升溫具有溶膠-凝膠相轉變的可注射熱致凝膠化體系及其潛在醫學應用
然而，兩親性嵌段共聚物在水中形成膠束很容易理解，形成物理凝膠則不同尋常，其中蘊含著豐富的物質科學原理。
復旦大學丁建東課題組長期致力于熱致水凝膠體系的系統研究，揭示該體系凝膠化的內在規律。他們發現了聚酯-聚醚嵌段共聚物的端基效應、分子量分布效應等重要現象，總結了熱致水凝膠分子設計的普適規律；揭示了物理凝膠化的機理，提出了凝膠化的物理模型，并顯著擴展了可熱致凝膠化聚合物的成分范圍。他們通過自身的探索以及與醫生等相關人員的合作，進行了大量的動物實驗，探討了熱致水凝膠作為生物醫用材料的可行性，展示了該材料在術后防粘連、藥物緩釋、組織工程等領域的巨大潛力。另外，該課題組針對熱致水凝膠未來產品存在的問題進行了深入思考并提出相應解決方案，包括材料形貌、降解、滅菌、質量標準等與應用息息相關的問題，期望為熱致水凝膠材料的真正臨床應用鋪平道路。
丁建東課題組在《高分子學報》2018年第8期“祝賀江明院士80華誕”專輯發表的專論中系統介紹了聚乙二醇/聚酯熱致水凝膠材料目前的研究進展。他們首先簡要介紹了熱致水凝膠體系的特征及種類，詳細闡釋了聚乙二醇/聚酯熱致水凝膠體系的凝膠化機理，介紹了該材料體系的分子設計原則，并總結了它們在臨床的大量潛在應用，以及針對未來臨床應用該課題組所進行的大量有益探索。
展開 使用嵌入 CAD 的工程流體力學仿真 優化氣體混合過程
SOLIDWORKS FLOW SIMULATION 是氣體混合 CFD 分析的最佳方法
氣體混合在各種廣泛的應用領域都非常重要，例如，煙道中的氣體混合對于排放控制系統的操作非常重要，填料塔和其他類型化學反應器中的氣體混合會影響過程的產出量和可變性，氣體混合對用于處理危險廢物的旋轉窯焚化爐的性能有重大影響，呼吸道中的氣體混合影響霧化藥物的療效，混合效率上若干個百分點的提升即可大幅減少低氧化氮燃燒器的能耗和排放。優化氣體和空氣混合以滿足特定應用需求頗具挑戰性，該過程通常需要反復建造并測試原型，因此非常耗費時間和成本。大公司已經采用了計算流體力學 (CFD) 來模擬氣體混合，但鑒于使用 CFD 技術所需投入的大量成本、時間和專業知識，目前為止這種技術的應用僅限于研究或解決現有設計的疑難問題。
然而過去幾年，市面上出現了完全嵌入主流機械設計環境的新型 CFD 工具，這些工具使用更加簡單、更快且更經濟實惠。在設計流程的早期階段，用戶可以使用這些新工具來評估大量備選方案的性能，早期階段的分析使之有可能以較少的時間和較低的成本來提高產品性能并解決設計問題。本文介紹了在設計流程的早期階段使用 CFD 改善氣體混合的使用指南。
氣體和空氣混合的重要性
燃燒設備制造商面臨著諸多競爭壓力和監管壓力，這迫使他們不得不提高能效、減少環境排放、加大控制力度并提供更大的燃料靈活性。應對此挑戰的關鍵在于改善燃燒器的性能，因為燃燒器是所有燃燒系統的重要組成部分。即便是很小的性能改進，也會對持續運轉且耗費大量能源的系統產生重大的積極影響。對于幾乎所有燃燒器而言，燃料和氣體混合都是設計過程的重要環節。許多應用領域面臨的主要設計挑戰是通過注入氣體來實現近乎理想化的混合。混合很重要，因為氣體和燃料的濃度不均勻將導致排放量的大幅上升和燃燒效率的大幅下降。
展開 
