Allmänt

Kursen kan ingå i apotekarprogrammet och masterprogrammet i läkemedelsmodellering.

Behörighet

• Inom mastersprogrammet i läkemedelsmodellering krävs att tidigare kurser i programmet har genomgåtts.
• Inom apotekarprogrammet krävs minst 150 hp, inklusive godkänd kurs i farmaceutisk fysikalisk kemi, samt att ha genomgått alla kurser på termin 1-7 inom programmet.
• Inom civilingenjörsprogrammet i kemiteknik krävs minst 150 hp, inklusive 10 hp fysikalisk kemi eller galenisk farmaci.[AF1]
• För antagning till fristående kurs krävs minst 150 hp, inklusive 10 hp fysikalisk kemi eller galenisk farmaci.
• Kunskaper i svenska och engelska motsvarande vad som krävs för grundläggande behörighet till svensk högskoleutbildning på grundnivå. [AF1]Tillägg efter GRUFF 191025

Behörighetskrav

Inom masterprogrammet i läkemedelsmodellering krävs att tidigare kurser i programmet har genomgåtts.

Inom apotekarprogrammet krävs minst 150 hp, inklusive godkänd kurs i farmaceutisk fysikalisk kemi, samt att ha genomgått alla kurser på termin 1-7 inom programmet.

Inom civilingenjörsprogrammet i kemiteknik krävs minst 150 hp, inklusive 10 hp fysikalisk kemi eller galenisk farmaci.

För antagning till fristående kurs krävs minst 150 hp, inklusive 10 hp fysikalisk kemi eller galenisk farmaci.

Kunskaper i svenska och engelska motsvarande vad som krävs för grundläggande behörighet till utbildning på grundnivå.

Mål

Studenten ska efter avslutad kurs kunna:

• tillämpa kunskaper om Poisson-Boltzmann och Gouy-Chapman teorierna för att förstå elektrostatisk växelverkan i farmaceutiska och biologiska system
• tillämpa kunskaper om termodynamiska principer och modeller för självaggregering av amfifila molekyler
• tillämpa kunskaper om modeller baserade på krökningselasticitet och spontan krökning för att förstå bildning av miceller, membran och mikroemulsioner
• redogöra för antaganden och begränsningar i olika teorier för makromolekyler
• tillämpa kunskaper om de termodynamiska drivkrafterna bakom svällning av polymernystan och geler, fasseparation i polymerlösningar, och komplexbildning i system av motsatt laddade polyelektrolyter
• tillämpa kunskaper om olika transportmekanismer och deras betydelse för frisättning av läkemedel från olika typer av beredningsformer
• redogöra för hur ett materials struktur påverkar dess effektiva transportegenskaper, i synnerhet vad gäller diffusion
• analysera strukturella och dynamiska egenskaper hos dessa simuleringar och system
• tillämpa kunskaper om hur olika nivåer av "coarse-graning" är tillämpliga under olika omständigheter
• tillämpa kunskaper om grundläggande principer för de experimentella metoderna statisk och dynamisk ljusspridning samt lågvinkelröntgen- och neutronspridning
• utföra enklare analys av experimentella ljusspridnings- och lågvinkelspridningsdata
• tillämpa analytiska metoder för att lösa kvantitativa problem

Innehåll

I kursen studeras molekylära fysikalisk-kemiska teorier och modeller relevanta för tillämpningar i farmaci, läkemedelsformulering och läkemedelstransport. Kursen avslutas med en introduktion till experimentella spridningsmetoder för att studera olika system som behandlas i kursen. Kursen omfattar följande delar:

1) Teorier för modellering av elektrostatisk energi och växelverkan i farmaceutiska och biologiska system. Poisson-Boltzmann och Gouy-Chapman teorier för det elektrostatiska dubbelskiktet behandlas. De teoretiska modellerna tillämpas under kursens gång bland annat på självaggregering av joniska amififila molekyler och polyelektrolyter.

2) Självaggregering av amfifila molekyler i l farmaceutiska och biologiska system. Grundläggande molekylära termodynamiska modeller för självaggregering behandlas och används för att beskriva bildning av miceller, membran och mikroemulsioner. Molekylära modeller baserade på krökningselasticitet och spontan krökning används för att förstå självaggregeringsprocessen samt förutsäga aggregatens storlek och geometriska form. Modellerna tillämpas på farmaceutiskt relevanta system och problem, till exempel självaggregering av gallsalter, fosfolipider och amfifila läkemedel och solubilisering av vattenolösliga läkemedel.

3) Makromolekyler, biopolymerer och geler i farmaceutiska och biologiska system. Makromolekylers beteende i lösningar och geler behandlas ur ett teoretiskt perspektiv med tonvikt på egenskaper av betydelse vid formulering och administrering av läkemedel. I en grundläggande del används molekylära termodynamiska metoder för att beskriva enskilda polymerkedjor i lösning, polymerlösningars fasbeteende, elasticiteten hos polymernätverk samt polyelektrolyt-lösningar. I en tillämpad del får studenten lära sig hur resultaten kan användas för att modellera och analysera specifika system och problemställningar såsom kompaktering av DNA, gelsvällning, komplexbildning i blandningar av motsatt laddade polyelektrolyter, samt inkapsling av proteinläkemedel och amfifila läkemedel i mikrogeler.

4) Transport och frisättning av läkemedel. Transportprocesser av betydelse för frisättning av läkemedel från beredningsformer av olika slag behandlas, inklusive grundläggande teori för och matematisk beskrivning av transportmekanismer såsom diffusion, konvektion och elektrisk ledning. Effektiva transportegenskaper för oordnade material (pornätverk, effektiv-medium-teori och perkolation) behandlas, liksom approximativa metoder för lösning av enklare frisättningsproblem.

5) Metoder och tillämpningar inom klassisk molekyldynamiksimulering för farmaceutiskt relevanta system. Tonvikt ligger på användningen av simuleringar för att studera beteendet hos biologiska peptidläkemedel och hur dessa interagerar med andra beståndsdelar i tunntarmen, såsom gallsalter och fosfolipider i form av till exempel miceller och membran.

6) Introduktion till spridningstekniker för strukturbestämning av molekylära pharmaceutiska och biologiska system. Momentet inkluderar statisk och dynamisk ljusspridning samt lågvinkelröntgen- och neutronspridning (SAXS och SANS) för att experimentellt bestämma molekyära nanostrukturer i farmaceutiska system.

Förutom föreläsningar ingår en datorlaboration i molekyldynamiksimulering samt en experimentell laboration i ljus- och lågvinkelspridning.

Undervisning

Undervisningen sker i form av föreläsningar och laborationer.

Obligatoriska moment: Laborationer.

Examination

Skriftlig tentamen sker i slutet av kursen.

För godkänd kurs krävs, förutom godkänd tentamen (6 hp), godkänt resultat på laborationer (1.5 hp). Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare