- 3 次围观
近期的一些模型通过与量子隧穿效应类比来描述药物从聚合物纳米颗粒中的释放过程，将递送系统视为一个静态的矩形势垒。我们认为，这种类比在结构上与薛定谔方程关于矩形势垒的标准解完全一致，而通过将空间形式化地替换为时间、并引入多重分形形式主义来描述时间演化的做法，缺乏直接的物理学依据。 作为一种替代方案，我们将势垒高度视为时间的有效函数，使其逐渐衰减，以反映聚合物基质的降解或溶胀。本文考察了这种衰减的两种假设——指数衰减和有理函数（Hill 型）衰减。不同于此类模型中常用的厚势垒近似，我们在整个分析过程中采用精确的透射公式；即使在势垒塌缩之后，该公式在数学上仍保持光滑，从而避免了人为的阶跃式转变。两种衰减假设都预测了有限的势垒塌缩时间，并且根据药物分子能量与势垒高度的能量比不同，呈现出定性不同的行为，从而为依据实验释放数据进行区分提供了判别标准。我们将该模型应用于一项已发表研究中数字化提取的 5-氟尿嘧啶经离体鸡皮渗透动力学数据，并考察了三个不同系统。对于这三个系统，精确公式相较于近似公式都显著提高了拟合质量。模型拟合采用全局优化而非简单的局部搜索，这被证明对此类模型是必要的。对于三个系统中的两个，指数衰减模型具有良好的可辨识性，所有参数不确定性均低于其估计值的 11%，且与数据具有极佳的相关性；相比之下，有理函数（Hill）模型在三个系统中均表现出较差的可辨识性——基于简约性原则，因而整体上更支持较简单的指数模型。另有一个系统在将其能量比作为自由参数处理时仍不可辨识。敏感性检验表明，将该能量比固定为取自一个可良好辨识系统的数值后，可以在几乎不损失拟合质量的前提下解决这一问题，这与该特定系统共享相同能量比的情形一致。然而，将同样的约束施加于另一个原本可良好辨识的系统时，其拟合质量显著下降；该系统自身的能量比与该共享值之间存在统计学显著差异，因此，对于本研究所考察的全部系统，可以排除单一普适能量比的假设。文中还讨论了原始多重分形研究中的参考值，以及向更多药物递送系统扩展的可能方案。最后，我们讨论了这种处理方法的意义及其适用性的局限，并指出了进一步经验验证的路径。
近期的一些模型通过与量子隧穿效应类比来描述药物从聚合物纳米颗粒中的释放过程，并将递送系统视为一个静态的矩形势垒。我们认为，这种类比在结构上与薛定谔方程对矩形势垒的标准解完全一致，而通过将空间形式地替换为时间、并引入多重分形形式主义来描述时间演化的做法，缺乏直接的物理依据。
作为一种替代方案，我们将势垒高度视为时间的有效函数，并使其随时间逐渐衰减，以反映聚合物基质的降解或溶胀。本文考察了这种衰减的两种假设——指数衰减和有理函数（Hill 型）衰减。不同于此类模型中常用的厚势垒近似，我们在整个分析过程中采用精确透射公式；即使在势垒塌缩之后，该公式在数学上仍保持平滑，从而避免了人为的阶跃式跃迁。这两种衰减假设均预测了有限的势垒塌缩时间，并且根据药物分子能量与势垒高度的能量比不同，呈现出定性不同的行为，这为通过实验释放数据加以区分提供了判别标准。我们将该模型应用于从一项已发表研究中数字化得到的 5-氟尿嘧啶经离体鸡皮肤渗透动力学数据，并考察了三个不同系统。对于这三个系统，精确公式相较于近似公式均显著提高了拟合质量。模型拟合通过全局优化而非简单的局部搜索获得，事实证明这对这类模型是必要的。在三个系统中的两个系统中，指数衰减模型具有良好的可辨识性，所有参数不确定性均低于其估计值的 11%，且与数据具有极佳的相关性；而有理函数（Hill）模型在三个系统中均表现出较差的可辨识性，因此基于简约性原则，整体上更支持较简单的指数模型。其中一个系统在将其能量比作为自由参数处理时仍然不可辨识。敏感性检验表明，将该能量比固定为一个来自良好可辨识系统的数值后，可以在几乎不损失拟合质量的前提下解决这一问题，这与该特定系统共享能量比的情形一致。然而，当将同样的约束施加于另一个原本可良好辨识的系统时，其拟合质量显著下降；该系统自身的能量比与共享值之间存在统计显著差异，因此，对于本研究考察的全部系统，单一普适能量比的假设应予以否定。文中还讨论了原始多重分形研究中的参考值，以及将该模型进一步扩展至其他药物递送系统的可能方案。最后，我们讨论了这种处理方式的意义及其适用性边界，并指出了进一步开展经验验证的路径。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.30.741891v1?rss=1
🏷️ 药物释放动力学 聚合物纳米胶囊 WKB半经典方法 量子隧穿类比 模型拟合与可辨识性 5-氟尿嘧啶透皮递送