| 1. |
- Bergenholtz, Johan, 1964, et al.
(författare)
-
On-off dissociation dynamics of colloidal doublets
- 2013
-
Ingår i: Europhysics letters. - : IOP Publishing. - 0295-5075 .- 1286-4854. ; 104:1
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- First-passage time theory is used to analyze the dissociation behavior of doublets of colloidal particles. The first-passage time distribution for particles interacting via a DLVO potential is determined numerically. For strongly attractive particles the distribution becomes broad such that the mean first-passage time becomes a poor measure of the dynamics. In spite of this, use can be made of the mean in a matching condition, which allows for reproducing distributions for strongly attractive doublets by a semi-analytical solution for particles interacting only through surface adhesion. The smallest eigenvalue in the analytical solution, which governs the long-time asymptotic behavior of the first-passage time distribution, is identified analytically for strongly attractive pairs of particles. In addition, in this limit the distribution is shown to asymptote to an exponential distribution, which means that the dissociation process can be simply captured by an on-off model, without sacrificing the effect of the surface chemistry, with a constant probability for dissociation. This probability is simply related to the surface-adhesive parameter and the separation distance at which the pair of particles ceases to be considered a doublet.
|
|
| 2. |
- Hondo, Haris, et al.
(författare)
-
Small devices for Big data – business driven smart technologiesto collect data on consumer behaviour
- 2017
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- There is growing interest in consumer health related to food, behaviourand lifestyle determinants. At the same time, digitalisation of societies creates newsets of data on consumers. A major driving force in the paradigm shift towards adigital consumer society is the continuous ICT developments that enable a future datasharing economy, where consumers are donating their data, thus making it availablefor food business analysts, marketing researchers and scientists. Business intelligence& analytics (BI&A) has gone through an evolution process and huge amounts ofconsumer data is now collected and analysed. The methodologies for data collectionand analysis are based on the different smart IC technologies that have transformedthe way goods are purchased, extending beyond just transactions. Similarly, from ascientific perspective, it is reasonable to assume that similar ICT solutions may play animportant role in the understanding of public health issues.The study was carried out as part of the RICHFIELDS project aimed at designing afuture European research infrastructure (RI) for innovative research on healthy foodchoices, preparation and consumption of EU-citizens and their respective relationshipswith socio- economic factors. The project, funded by the H2020 program is seeking todevelop state-of- the–art RI that combines knowledge of consumer behaviour and foodintake in one data platform.
|
|
| 3. |
- Kaunisto, Erik, et al.
(författare)
-
A mechanistic modelling approach to polymer dissolution using magnetic resonance microimaging
- 2010
-
Ingår i: Journal of Controlled Release. - : Elsevier BV. - 0168-3659 .- 1873-4995. ; 147:2, s. 232-241
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- In this paper a computationally efficient mathematical model describing the swelling and dissolution of a polyethylene oxide tablet is presented. The model was calibrated against polymer release, front position and water concentration profile data inside the gel layer, using two different diffusion models. The water concentration profiles were obtained from magnetic resonance microimaging data which, in addition to the previously used texture analysis method, can help to validate and discriminate between the mechanisms of swelling, diffusion and erosion in relation to the dissolution process. Critical parameters were identified through a comprehensive sensitivity analysis, and the effect of hydrodynamic shearing was investigated by using two different stirring rates. Good agreement was obtained between the experimental results and the model. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
|
|
| 4. |
- Kaunisto, Erik, 1982, et al.
(författare)
-
A simple model for simulation of particle deaggregation of few-particle aggregates
- 2014
-
Ingår i: AIChE Journal. - : Wiley. - 0001-1541 .- 1547-5905. ; 60:5, s. 1863-1869
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- A proper mechanistic understanding of the deaggregation process of small colloidal particle aggregates is of generic importance within many fields of science and engineering. The methodology for modeling colloidal deaggregation is currently limited to analytical solutions in the two-particle case and time consuming numerical algorithms, such as Brownian Dynamics (BD) simulations, for many-particle aggregates. To address this issue, a simplified alternative model that describes deaggregation of few-particle aggregates is presented. The model includes end-particle deaggregation and a particle reconfiguration mechanism, which are the two most important mechanisms for deaggregation. Comparison of the calculated first passage time distribution for various two-, three-, four-, and five-particle aggregates with the corresponding result using BD simulations confirms the validity of the model. It is concluded that the dominating mechanism behind deaggregation can be quantified using a deaggregation number, which reflects the time scale for reconfiguration relative to the time scale for end-particle deaggregation.
|
|
| 5. |
- Kaunisto, Erik, et al.
(författare)
-
A thermodynamical finite element model of the fibre formation process during extrusion of high-moisture meat analogues
- 2024
-
Ingår i: Journal of Food Engineering. - : Elsevier Ltd. - 0260-8774 .- 1873-5770. ; 362
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- A finite element model of spinodal decomposition in a power-law fluid in the extruder cooling die has been developed to investigate the effects of different parameters on fibre formation and alignment. The model makes use of the Cahn-Hilliard equations with a thermodynamic potential and numerical approximations to simulate local compositions in the separated state. The constitutive model is calibrated towards extrusion-relevant strain rates and temperatures by using a combination of rheometry techniques. The simulations show that the effect of decreased wall cooling has a limited effect on fibre development. Instead, decreasing the die width or increasing the die length can be used somewhat interchangeably to achieve fibre formation at the die exit. Viscosity also seemed to influence fibre formation in the outer viscous regions of the die by yielding comparably finer lamellar structures. The local composition of fibres also varied across the die, which may indicate differences in fibre consistency.
|
|
| 6. |
- Kaunisto, Erik, et al.
(författare)
-
Dissolution Kinetics or Pure Mass Transfer? A Mechanistic Study of Dissolution
- 2011
-
Ingår i: AIChE Journal. - : Wiley. - 1547-5905 .- 0001-1541. ; 57:10, s. 2610-2617
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- In many cases, classic in vitro tests are used to investigate dissolution from powders and solids. A problem with these kinds of tests is the frequent use of agitation, leading to a lumped description of the properties at the solid-liquid intetface. The hydrodynamic forces arising from agitation might have a nontrivial impact on the dissolution properties, thus calling for a comparison of results with those stemming from stagnant dissolution with the aim to increase the understanding of the dissolution process. Stagnant dissolution of compressed solid benzoic acid was examined using the noninvasive electronic speckle pattern interferometry technique in this study. The diffusion coefficient for benzoic acid in 37 degrees C water was measured using the same technique, and, by combining the results, the surface kinetics at the solid-liquid intetface were calculated. A comparison with previous dissolution data from a rotating disk suggests that the presence of convection can increase the observed surface kinetics. (C) 2010 American Institute of Chemical Engineers AlChE J, 57: 2610-2617, 2011
|
|
| 7. |
- Kaunisto, Erik, et al.
(författare)
-
Drug dissolution rate measurements - evaluation of the rotating disc method.
- 2009
-
Ingår i: Pharmaceutical Development and Technology. - : Informa UK Limited. - 1083-7450 .- 1097-9867. ; 14, s. 400-408
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Dissolution rate measurements are important to understand the behaviour of drugs or drug formulations. Many methods for measuring dissolution rates are available and a good choice should be based on method limitations as well as drug characteristics. In the present study the rotating disc method was critically evaluated for dissolution rate measurements, using aspirin and benzoic acid as model substances. Existing theory for the rotating disc was compared with experiments and a computational fluid dynamics (CFD) model simulating the USP vessel. Simulations showed that it is possible to predict mass transfer controlled drug release rates within the laminar flow regime. Mass transfer coefficients obtained from the CFD model were in better agreement with experimental data than those obtained from existing theory. It was concluded that the hydrodynamic boundary layer controlling release rates was in reality thicker than existing theory would suggest.
|
|
| 8. |
- Kaunisto, Erik, 1982, et al.
(författare)
-
Fundamental mechanisms for tablet dissolution: Simulation of particle deaggregation via brownian dynamics
- 2013
-
Ingår i: Journal of Pharmaceutical Sciences. - : Elsevier BV. - 0022-3549 .- 1520-6017. ; 102:5, s. 1569-1577
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- For disintegrating tablet formulations, deaggregation of small particles is sometimes one of the rate-limiting processes for drug release. Because the tablets contain particles that are in the colloidal size range, it may be assumed that the deaggregation process, at least qualitatively, is governed by Brownian motion and electrostatic and van der Waals interactions, where the latter two can be described by a Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek interaction potential. On the basis of this hypothesis, the present work investigates the applicability of Brownian dynamics (BD) simulations as a tool to understand the deaggregation mechanism on a fundamental level. BD simulations are therefore carried out to determine important deaggregation characteristics such as the so-called mean first passage time (MFPT) and first passage time distribution (FPTD) for various two-, three-, and four-particle aggregates. The BD algorithm is first validated and tuned by comparison with analytical expressions for the MFPT and FPTD in the two-particle case. It is then shown that the same algorithm can also be used for the three-particle case. Lastly, the simulations of three- and four-particle aggregates show that the initial shape of the aggregates may significantly affect the deaggregation time.
|
|
| 9. |
- Kaunisto, Erik
(författare)
-
Mechanistic Modelling of Drug Dissolution and Matrix Formulations: Rotating Disc Dissolution, Dissolution in a Stagnant Medium, Swelling and Dissolving Matrix Systems
- 2011
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Popular Abstract in Swedish Under årens lopp har människan gjort stora landvinningar inom läkemedelsforskning, vilket har lett fram till avancerade läkemedel som idag tas för givna. Avancerade läkemedel sätter dock höga krav på tillverkarna av läkemedel, vilket har lett till att framtagandet av nya läkemedel är en ganska komplicerad process. Faktum är att dagens läkemedelsutveckling är så komplex att alla aspekter förmodligen inte går att sammanfatta på ett förnuftigt sätt i en avhandling. För att emellertid förstå hur just denna avhandling kommer in i kontexten läkemedelsutveckling är det viktigt att först förstå huvuddragen i denna process. För att tillverka ett läkemedel behövs till att börja med en aktiv substans, d.v.s. ett ämne som på något sätt kan verka biologiskt i människokroppen och därmed bota/lindra en given sjukdom. Lämpliga aktiva substanser kan ibland vara svåra att finna och här spelar slumpen en stor roll då man ofta letar igenom eller ”screenar” potentiella ämnen som kan verka aktivt mot sjukdomen i fråga. I nästa skede skall den aktiva substansen på ett lämpligt sätt formuleras för att kunna levereras in i människokroppen. Vanliga sätt att formulera läkemedel på är som: tabletter, kapslar, salvor, sprutor (injektioner) och pulver. Läkemedlet måste sedan också testas på djur och människor för att ta reda på om där finns eventuella biverkningar och om de står i lämplig proportion till läkemedlets positiva effekter. På ett liknande sätt måste också sättet att formulera ett läkemedel på stå i proportion till läkemedlets effekt eller syfte. Tillverkningen av läkemedel blir således ett etisk–tekniskt problem och styrs av vad som är tekniskt möjligt, våra värderingar samt ekonomiska krafter som tillgång och efterfrågan. När det gäller den tekniska aspekten av läkemedelsformulering är det relevant att undersöka om det går att leverera läkemedlet oralt (via munnen), då orala läkemedelsformuleringar i regel är enkla, säkra och bekväma för patienten. En vanlig form av orala läkemedel är tabletter. Vissa tabletter är ämnade att lösas upp direkt och därmed frisätta allt läkemedel direkt, medan andra typer av tabletter är designade för att frisätta läkemedlet under längre tid. I det senare fallet är det viktigt att läkemedlet släpps från tabletten genom ”kontrollerad frisättning” för att undvika över– respektive underdosering. I denna avhandling har jag därför studerat en viktig egenskap hos fasta substanser som ligger till grund för kontrollerad frisättning, nämligen fasta substansers upplösningshastighet. För att kunna kvantifiera upplösningshastigheten på ett korrekt sätt är det viktigt att kunna skilja mellan de olika mekanismer som ligger till grund för upplösning. Enkelt uttryckt kan man säga att upplösning av fasta substanser består av två seriekopplade mekanismer som tillsammans avgör hur snabb upplösningshastigheten blir. Den ena mekanismen är en omvandling av fast substans till upplöst substans som inträffar vid gränsen mellan fast substans och lösningsmedel och som är en inneboende egenskap i den fasta substansen. Den andra mekanismen är en transport av upplöst substans ut i lösningsmedlet och beror mycket på hur kraftig omrörningen är under upplösningsprocessen. När man mäter upplösning med konventionella metoder är det ibland svårt att veta vilken/vilka av dessa mekanismer man egentligen mäter och det kan därför bli svårt att ha sådana data som utgångspunkt när man utvecklar läkemedel. I mitt arbete har jag därför kritiskt granskat en metod som involverar en roterande disk där omrörningen är så pass väldefinierad att dess effekter kan förutsägas rent teoretiskt med matematiska modeller. Jag har också jämfört resultaten från denna studie med en studie av upplösning i helt stillastående lösningsmedel m.h.a. optiskt samverkande laserstrålar (holografi). De huvudsakliga resultaten från studien med en roterande disk visar att man med en matematisk modell kan analysera huruvida upplösningshastigheten är begränsad av omrörning eller inte, samt förutsäga upplösningshastigheten. Resultaten från studierna i stillastående lösningsmedel visar att det är möjligt att kvantifiera den första mekanismen, d.v.s. hur fort lösningsmedlet går från fast form till upplöst form. Vidare indikerar resultaten att omrörningen kan ha icke–triviala effekter på upplösningsförloppet genom att addera erosion eller påverka betingelserna i gränsen mellan fast substans och lösningsmedel. När man väl karaktäriserat läkemedlets upplösningshastighet måste man som tidigare nämnts formulera läkemedlet på ett lämpligt sätt. I den här avhandlingen har jag tittat närmare på en specifik oral läkemedelsformulering som kan kallas ”polymermatristabletter”, där man använder polymerer (plaster) för att kontrollera frisättningshastigheten av läkemedel. Frisättningshastigheten av läkemedel från en polymermatristablett styrs av hur mycket lösningsmedel (vatten) som kommer in i tabletten och får den att svälla/bilda en gel, samt hur snabbt polymeren och läkemedlet löser upp sig i lösningsmedlet. Beroende på hur lösligt läkemedlet är så kan läkemedelsfrisättningen antingen kontrolleras av så kallad ”diffusion” (”slumpmässiga molekylrörelser”) genom gelen eller upplösning (erosion) av polymeren. Genom att välja en lämplig polymer för ett givet läkemedel finns det således stora möjligheter att ”skräddarsy” en önskad läkemedelsfrisättning. För att kunna förstå och förutsäga hur läkemedlet från polymermatriser frisätts, har jag i denna avhandling utvecklat två matematiska mekanistiska modeller som i kombination med informationsrik experimental data har använts för att karaktärisera polymermatristabletter. Den första modellen har jag använt för att beskriva upplösningen av en ren polymertablett monterad på en roterande disk. Modellen gav mig möjlighet att utvinna mekanistisk information som ökar förståelsen av upplösningsförloppet. Mina resultat visar att polymerens svällförmåga beror på hur mycket lösningsmedel som strömmar in i polymermatrisen, vilket går att beskriva med en koncentrationsberoende diffusionskoefficient samt en kritisk vattenhalt/polymerhalt, där den senare är beroende av omrörningen. Vidare så är polymerens upplösningshastighet beroende av den kritiska polymer/lösningsmedels–halten samt hur snabbt polymeren eroderar. Erosionen går att beskriva med en så kallad massöverföringskoefficient som också är beroende av omrörningen. Med den andra modellen, som är en vidareutveckling av den första, har jag studerat hur snabbt både läkemedel och polymer frisätts från en tablett monterad på en roterande disk. Genom att kombinera modellerna har jag kunnat öka förståelsen kring hur transporten av lösningsmedel och läkemedel i tabletten, läkemedlets löslighet, polymer erosionen samt tablettens geometri spelar en viktig roll för den resulterande frisättningsmekanismen. Med modellerna har jag också visat att det går att förutsäga läkemedelsfrisättningen. Potentiellt kan därför mina modeller användas för att underlätta utvecklingen, samt minska utvecklingskostnaderna av polymermatris–läkemedel genom ett minskat antal experimentella studier.
|
|
| 10. |
- Kaunisto, Erik, et al.
(författare)
-
Mechanistic modelling of drug release from a polymer matrix using magnetic resonance microimaging.
- 2013
-
Ingår i: European Journal of Pharmaceutical Sciences. - : Elsevier BV. - 1879-0720 .- 0928-0987. ; 48:4-5, s. 698-708
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- In this paper a new model describing drug release from a polymer matrix tablet is presented. The utilization of the model is described as a two step process where, initially, polymer parameters are obtained from a previously published pure polymer dissolution model. The results are then combined with drug parameters obtained from literature data in the new model to predict solvent and drug concentration profiles and polymer and drug release profiles. The modelling approach was applied to the case of a HPMC matrix highly loaded with mannitol (model drug). The results showed that the drug release rate can be successfully predicted, using the suggested modelling approach. However, the model was not able to accurately predict the polymer release profile, possibly due to the sparse amount of usable pure polymer dissolution data. In addition to the case study, a sensitivity analysis of model parameters relevant to drug release was performed. The analysis revealed important information that can be useful in the drug formulation process.
|
|
