分配系数是决定性参数，它定义了药物如何在两种不同材料（例如透皮贴片和皮肤组织）之间分布。必须考虑它，因为药物在这两个层中的溶解度通常差异很大；没有这个系数，模拟就无法准确预测平衡浓度比或由此产生的药物转移速率。
核心要点：在多层模拟中，由于材料性质不同，药物浓度在边界处很少是连续的。分配系数量化了这种不连续性，使模型能够尊重化学势的物理定律，并正确模拟像芬太尼这样的药物如何从载体（贴片）转移到生物组织中。
界面转移的物理学
不可混溶相的表示
在模拟透皮系统时，您将处理两个不同的、不可混溶的相：贴片的合成材料和皮肤的生物层。
由于这些材料不混合，它们具有不同的化学环境，这会影响药物在其中的溶解方式。分配系数提供了连接模拟中这两个差异世界的数学转换。
平衡浓度的定义
分配系数描述了贴片和皮肤之间确切界面处药物的平衡浓度比。
它规定，对于贴片材料中的每一单位药物，在紧邻其的皮肤层中将存在特定但非等量的药物。这个比例很少是1:1，这意味着您不能假设边界两侧的浓度相同。
化学势的连续性
虽然物理浓度在界面处通常会“跳跃”（不连续），但药物的化学势倾向于趋向平衡。
通过准确定义分配系数，您的模型有效地映射了药物跨层时的化学势变化。这确保了模拟尊重驱动药物运动的热力学力，而不是依赖于简化且不正确的浓度假设。
界面建模中的常见陷阱
“连续浓度”错误
质量传递建模中一个常见的错误是假设药物浓度在界面处是连续的（即，边界处的 $C_{patch} = C_{skin}$）。
这种假设忽略了溶解度差异，并导致极其不准确的通量预测。如果省略了分配系数，模型将无法考虑皮肤与药物相比的阻力或亲和力。
数据准确性依赖性
您的模拟的可靠性完全取决于分配系数输入的准确性。
由于该值代表特定药物（例如芬太尼）和所涉及特定材料的物理性质，使用通用或估计值可能会损害整个数据集。这是一个高度敏感的参数，微小的偏差可能会显著改变预测的给药速率。
确保模型准确性
要构建可靠的透皮给药模拟，您必须根据您的具体建模目标来选择参数。
- 如果您的主要关注点是预测准确性：确保您的分配系数来自特定药物-聚合物-皮肤组合的实验数据，而不是使用理论平均值。
- 如果您的主要关注点是材料选择：使用分配系数作为变量，测试不同的贴片材料（具有不同的药物溶解度）在理论上如何改变药物吸收到皮肤中的速率。
准确模拟界面是将理论模拟转化为临床性能有效预测的唯一途径。
摘要表：
| 关键要素 | 在透皮建模中的作用 |
|---|---|
| 分配系数 | 定义贴片和皮肤之间的平衡浓度比。 |
| 化学势 | 驱动药物在不可混溶相之间向平衡移动。 |
| 不连续性 | 解释了为什么药物浓度在材料边界处会“跳跃”。 |
| 通量预测 | 通过考虑溶解度差异来防止不准确的剂量计算。 |
| 数据依赖性 | 准确性取决于实验药物-聚合物-皮肤数据。 |
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参考文献
- Flora Bahrami, Thijs Defraeye. An individualized digital twin of a patient for transdermal fentanyl therapy for chronic pain management. DOI: 10.1007/s13346-023-01305-y
本文还参考了以下技术资料 Enokon 知识库 .
