JP2009535399A - ナノスケールの活物質粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ナノスケールの活物質粒子の製造方法に関し、より詳しくは、室温で固相である溶媒に活物質を溶かした後、亜臨界流体または超臨界流体を用いて固相溶媒を除去することによって、医薬品、化粧品、機能性食品などに有効に使われる活物質をナノスケールの粒径で製造する方法に関するものである。

Description

本発明は、ナノスケールの活物質粒子の製造方法に関し、より詳しくは、室温で固相である溶媒に活物質を溶かした後、亜臨界流体または超臨界流体を利用して固相溶媒を除去することによって、医薬品、化粧品、機能性食品などに有効に使われるナノスケールの活物質または非晶質粒子を製造する方法に関するものである。

微細で、一定サイズを保持する粒子の効果的、かつ迅速な製造技術に対する要望は、常に、多様な産業分野で求められている。一定サイズを保持する微細粒子は多くの長所を有するものであり、その中でも、特に、流動性が良く、粒子相互作用において偏差がほとんどないという点は産業上の利用に非常に有用である。例えば、医薬産業において、治療剤の粒径は溶解速度、生物学的利用能、剤形などに大いに作用し、治療剤粒子間の相互作用において偏差が小さいほど、治療剤の全体的な安定性は良くなる。

医薬品において、治療剤の粒径をナノスケールにすれば、下記のような長所が得られる。まず、経口投与時に腸内での吸収率の小さな薬物において、粒径の小さいものが粒径の大きいものより多く吸収され得るので、治療剤の生物学的利用効率を増加させ得る。また、経口投与だけが可能な薬物を吸入法で投与できるように、治療剤形の形態を多様にできる。徐放性薬物の剤形において、治療剤の放出速度は非常に重要な要素である。治療剤の粒径をナノスケールにすれば、その粒径が相対的により均一になるにつれて、治療剤の放出速度が予測可能になり、より効果的な治療剤の製造が可能になる。

上記のように、均一なナノ粒子の様々な長所を得るために、ナノ粒子として、活物質を製造するための多様な試みが行われてきた。その目的のために、伝統的には、比較的大きい粒子を相対的に小さくするための破砕（crushing）、粉砕、製粉などの機械的な方法が採用された。製薬産業では、エアージェット粉砕機を用いて大量の治療薬を製薬学的利用に適した大きさの範囲に粉砕する方法が一般に使われている。しかし、このような機械的方法は汚染のリスクを伴い、粒径を数十マイクロメーターに微細化するには限界がある。

特許文献１には、界面活性剤の存在下で湿式製粉（wet milling）を用いて難水溶性薬物を粉砕して、数百ナノメートルの粒子を製造する方法が開示されている。この技術は、薬物を伝統的な粉砕方法を利用して粒径１００マイクロメートル以下で製造した後に、使用されなければならない。一般に、この方法の場合、目標サイズの範囲を有する粒子を製造するのにかかる時間は、使用される特定の機械的装置によって決まる。例えば、ボールミルを使用すると、５日以上の時間が必要とされるが、高剪断媒体ミル（high shear media mill）を使用すると、１日以内に所望サイズの粒子を提供することができる。しかし、高剪断媒体ミルの使用に関連して、粉砕媒体（grinding media）および粉砕容器（grinding vessel）の高い腐食と関係して汚染が心配される。また、湿式粉砕法で得られたナノ粒子は液相であることから、粉末形態に製造するためには、スプレードライ（spray dry）または凍結乾燥のような乾燥工程を遂行しなければならない。乾燥工程の間に、粒子間の引力により凝集が生じるので、得られた粉末を液体内に再分散することによって実質的にナノメートルの粒子で分散させることは難しい。このような問題を解決するために、特許文献２は、凍結乾燥時の凝集防止剤について記述している。また、特許文献３は、安定剤、界面活性剤、およびスプレードライ時の凝集防止剤について記述している。さらに、特許文献４は、界面安定剤としてリゾチーム（lysozyme）を用いていくつかの難水溶性薬物に対して湿式粉砕法を適用した例を記述している。しかし、この場合、界面安定剤が蛋白質であることから、乾燥に多くの制約があり、これにより、液相形態の製造だけを記述している。

他の利用可能な伝統的な方法は、活物質が溶けている溶液の環境を変えることによって、溶質の沈澱または結晶化を引き起こす活物質の微細粒子を提供する再結晶技術を含む。この再結晶方法は大きく２種類の方式がある。その一つは、治療剤を適当な溶媒に溶かし、温度を低くして治療剤の溶解度を変化させて粒子を析出する方式であり、もう一つは、治療剤が溶けている溶媒に貧溶媒（anti solvent）を添加して溶媒の溶解力を低くすることによって粒子を析出する方式である。しかし、このような再結晶方法は、普通、毒性のある有機溶媒の使用を必要とし、析出した粒子をろ過した後、多くの場合、湿潤状態で乾燥する間に、粒子の凝集または凝固を引き起こす。その結果、最終粒径が不規則なサイズとなりうる。

特許文献５は、高分子を有機溶媒に溶かし、ここに蛋白質性薬物を溶かすか、分散させた後、超低温で急速に冷却して固化し、得られた物質を凍結乾燥して微粉末を製造する方法を記述している。しかし、この場合、蛋白質性薬物が有機溶媒との接触によって変性する恐れがあり、また急速冷却および凍結乾燥の工程によって、工程の経済性に問題がある。

粒径を小さくする他の方法は乳化を含む。この乳化方法は一般に化粧品分野で使われる方法であり、難水溶性物質を、熱を加えて溶かすか、有機溶媒を用いて溶かした後、それらを界面活性剤が溶けている水溶液に添加しながら、高速に攪拌するか、超音波を用いて分散することによって微細粒子を製造する方法である。しかし、この乳化方法において、微細粒子を粉末形態で製造するためには水を除去する工程が求められ、この過程で様々な制約を伴う。また、有機溶媒を用いて難水溶性物質を溶かす場合、毒性のある有機溶媒の残存に対する恐れが常にあった。

特許文献６は、活物質を有機溶媒に溶かし、これを界面活性剤が溶けている水溶液に噴射することによって、微粒子を製造する方法を開示している。この発明では、有機溶媒を使用するだけでなく、製造された粒子は水相に存在するので、粉末形態で製造するためには、溶媒として使われた水分を乾燥する工程を必要とする。水分を乾燥する工程の間に、粒子の凝集が発生し、再分散時に粒子がナノスケールの粒径に再分散され難い。

最近には、超臨界流体を用いて非晶質またはナノ粒子を製造しようとする試みが多くあった。超臨界流体は臨界温度と臨界圧力より高い温度と圧力下に存在する流体であり、一般に、二酸化炭素が使われる。超臨界流体を利用してナノ粒子を製造する一つの方法として、急速膨脹法（rapid expansion of supercritical solution、以下、ＲＥＳＳ）が知られている（非特許文献１；特許文献７、８及び９）。このＲＥＳＳによれば、対象溶質を超臨界流体に溶かした後、その超臨界流体溶液を比較的低い圧力環境でノズルを介して急激に噴射する。その結果、超臨界流体の密度が急激に低くなり、また溶質に対する超臨界流体の溶解力が急速に落ち、溶質が微細粒子または結晶として生成される。

超臨界流体を用いる他の方法は、気体−貧溶媒再結晶法（非特許文献２；特許文献１０）である。この方法は、伝統的な有機溶媒に治療薬を溶かした溶液を製造し、この溶液を、貧溶媒の役割をする超臨界流体中にノズルを介して噴射することを含む。その結果、溶液と超臨界流体との接触によって急速な体積拡張が生じる。その結果、溶媒の密度および溶解力が低くなり、超過飽和状態となり、溶質が核または粒子を形成することになる。

超臨界流体を用いて活物質が溶けている溶液を微粒子で噴霧し、乾燥ガスを用いてこれを乾燥することによって、微粉末を得る方法が特許文献１１に記述されている。この方法は、活物質の超臨界流体に対する溶解度に関係なく使用することができる。特許文献１２は、ＳＥＤＳ（Solution Enhanced Dispersion by Supercritica1 fluids）方法を利用して活物質の微粒子を製造し、生成した微粒子を高分子のような添加物でコーティングする方法に関して記述している。また、特許文献１３は、有機溶媒に活物質を溶かし、生成した溶液に音響エネルギーを集中して、溶液を微粒子の形態として超臨界流体に噴出することによって、活物質の微粒子を製造する技術を記述している。

このような従来技術は、比較的一定のサイズを有する微粒子を製造する方法を提示しているが、幾つかの不都合がある。

第１の不都合は、溶液を伝達する管とノズルで起こる。超臨界流体を用いる微粒子の製造方法では、一般にノズルの直径によって粒径が決定されるので、ノズルの直径が非常に微細で、かつ精密でなければならない。しかし、ノズルの使用回数の増加に伴って、ノズルの直径が変わってくるので、粒径が時間の経過によって不規則になる。また、超微粒子の製造のために超微細の直径を有するノズルの使用によって、ノズルが詰まる現象が頻繁に発生する。さらに、詰まったノズルを取り除く間、管内に残っている粒子の凝結現象が頻繁に発生する。

従来技術における第２の不都合は、適用可能な溶質および使用可能な溶媒の種類がきわめて制限されるという点である。ＲＥＳＳ技術は、溶質が超臨界流体によく溶けるという条件で好適に適用可能である。溶質に応じて、共溶媒を用いて溶解度を増加させることができるが、共溶媒の量が多くなると、粒子の生成後に残存する溶媒によって結晶が成長し、これにより、均一なサイズの粒子を製造することが難しくなる。ＧＡＳ方法では、溶媒を慎重に選択しなければならない。溶質が溶かされた溶媒が超臨界流体と接触するとき、速かに超臨界流体中に拡散されるという条件でのみ、微粒子を生成させることができる。また、ろ過中、粒子間に残存する溶媒が最小化される条件下で、粒子の成長を防ぐことができる。さらに、ＧＡＳ技術では生成した微粒子を溶媒からろ過するための特殊なろ過装置が求められる。

従来技術の第３の不都合は、超臨界流体を用いる従来方法で、商業的な規模でナノ粒子を製造するには多くの制約があることである。ＲＥＳＳを商業的に利用するためには、溶質が超臨界流体に非常によく溶解しなければならないが、このような物質はきわめて稀である。また、一種類の物質をナノスケールの微粒子に製造すれば、粒子の凝集現象が発生するので、乳化剤、セルロースまたは脂質のような凝集防止物質を一緒に溶かし、その混合物をナノスケールの微粒子にしなければならない。大部分の凝集防止物質は、超臨界流体として主に使用される二酸化炭素にはよく溶解しない。ＧＡＳを用いてナノ粒子を製造する場合には、溶質が溶解している溶液を、超臨界流体を含有する反応器内に注入するが、その注入速度が非常に遅くて均一なサイズの粒子を製造することが難しい。注入速度を上げると、粒径が不規則になり、またろ過に問題が発生する恐れが多い。また、溶媒に対する溶質の溶解度と、粒子の凝集を防止するために一緒に添加した凝集防止剤の溶解度とが異なるため、本来製造しようとした組成比と異なる組成比の粒子が生成することもある。

上述したような従来技術等の問題点を解決しようと本出願人は、炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸、そのエステル化合物及びそのアルコール化合物のように、３０℃以下の温度で固相を保持する脂質を溶媒として用いて、２０〜４０℃の温度及び７０〜２００気圧の圧力下で超臨界流体を利用して活物質のナノ粉末を製造する方法を特許文献１４として出願していた。
米国特許第５，１４５，６８４号 米国特許第５，３０２，４０１号 米国特許第６，５９２，９０３ Ｂ２号 米国特許出願公開第２００３／０１８５８６９ Ａ１号 米国特許出願公開第２００３／０１０４０６８ Ａ１号 米国特許出願公開第２００４／００６７２５１ Ａ１号 米国特許第６，３１６，０３０ Ｂ１号 米国特許第６，３５２，７３７ Ｂ１号 米国特許第６，３６８，６２０ Ｂ２号 国際公開第００／３７１６９号 米国特許第６，６３０，１２１号 国際公開第０２／３８１２７ Ａ２号 米国特許第６，５９６，２０６ Ｂ２号 韓国特許出願第２００４−９０８３２号 Tom et al., Biotechnol. Prog. 7(5):403-411(1991) Debenedetti et al., J. Control Release 24: 27-44(1993)

本発明は、上記のような従来技術等の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、低い温度及び低い圧力条件下で亜臨界流体または超臨界流体を利用してナノ粒子水準の微細粒子を優れた効率で製造できる方法を提供することにある。

本発明によれば、（１）１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する工程；（２）１０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の温度で上記混合物が入っている反応器内に超臨界流体ガスを入れ、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む上記混合物を４０〜４００気圧、好ましくは５０〜２００気圧の圧力で加圧する工程；及び（３）上記反応器内を１０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の温度及び４０〜４００気圧、好ましくは５０〜２００気圧の圧力を保持しながら、上記固相溶媒を超臨界流体ガスと共に上記反応器の外側に排出させて、上記固相溶媒を上記混合物から除去する工程；を含むことを特徴とするナノスケールの活物質粒子の製造方法が提供される。

本明細書において、用語“超臨界流体ガス”とは、二酸化炭素気体または窒素気体などの反応性のない不活性気体であり、また、特定温度と特定圧力下で、即ち、それらの臨界点を超えて、超臨界流体に成り得る気体を意味する。

また、本明細書において、用語“臨界温度”及び“臨界圧力”とは、それぞれ、その温度及び圧力下では、超臨界流体ガスが超臨界流体として液化され得る特定温度及び特定圧力を意味する。

また、本明細書において、用語“亜臨界温度”及び“亜臨界圧力”とは、それぞれ、臨界温度及び臨界圧力付近の温度及び圧力条件を意味し、例えば超臨界流体ガスが二酸化炭素の場合には、亜臨界温度及び亜臨界圧力を意味するが、それに制限されず、３２℃以下の温度条件及び７０気圧以下の圧力条件を意味する。

本発明に係るナノスケールの粒子または非晶質粒子（以下、“ナノ粒子”という）の製造方法に有用な活物質は、例えば、医薬品、機能性食品、化粧品など、特定の生理活性を表す有機化合物、有機金属化合物、天然抽出物、ペプチド、タンパク質、多糖類などが挙げられるが、固相または液相などの室温での性相、及び中性またはイオン性などの電気的形態に対する特別な制限はない。

本明細書において、用語“ナノ粒子”とは、その９０％以上が５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、より一層好ましくは０．５μｍ以下のサイズを有する粒子を意味する。

本発明に係るナノ粒子の製造方法において、固相溶媒（以下、“固相脂質”ともいう）とは、室温、即ち、３０℃以下の温度では固相を保持し、３０〜１５０℃、好ましくは３０〜９０℃で比較的低い融点を有し、超臨界流体に対する溶解度が大きい化合物またはそれらの混合物を意味する。例えば韓国特許出願第２００４−９０８３２号で使われる固相溶媒が用いられていてもよい。具体的には、炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸化合物、そのエステル化合物及びそのアルコール化合物；炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸基を有するモノ−またはジ−グリセリド化合物；炭素数１６以上の炭化水素化合物；炭素数１０〜２２のトリグリセリド化合物の脂肪酸還元化合物；１，６−ヘキサンジオールのような炭素数６〜２２、好ましくは炭素数６〜１０の直鎖状または分枝状ジオール化合物；及びこれらの混合物よりなる群から選択された一つ以上が挙げられる。

本発明の好ましい一具体例によると、上記固相溶媒としてジオール化合物と、ジオール以外の固相溶媒との混合物が使われる場合には、ジオール化合物１００重量部当たり、ジオール以外の固相溶媒１〜１０００重量部が使われることがナノ粒子の製造効率面で好ましいが、これに特に制限されない。

本発明のナノ粒子の製造方法において、上記工程（１）の１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物は、界面活性剤をさらに含んでいても良い。上記界面活性剤としては、合成界面活性剤、天然界面活性剤、脂質及び高分子よりなる群から選択された一つ以上を使用することが好ましい。

また、本発明のナノ粒子の製造方法において、上記工程（１）の１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物は、非界面活性剤の凝集防止剤（又は凝固防止剤または結晶防止剤）を、さらに含んでいてもよい。上記非界面活性剤型の凝集防止剤としては、単糖類、多糖類、食物繊維、ガム類及びタンパク質よりなる群から選択された一つ以上を使用することが好ましい。

本発明のナノ粒子の製造方法において、単一成分として上記活物質を用いて、ナノスケールの粒子を製造できる。状況に応じて、製造されたナノスケールの粒子の凝集を防止するために凝集防止剤をさらに使用することができる。本発明で有用な上記凝集防止剤は、大きく界面活性剤型と非界面活性剤型の凝集防止剤とに分けられる。界面活性剤型の凝集防止剤としては、例えば、様々な合成及び天然界面活性剤、脂質、高分子などが挙げられる。非界面活性剤型の凝集防止剤としては、単糖類、多糖類、食物繊維、ガム類、及びタンパク質などが挙げられる。レシチン、リゾレシチン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエチルアミンなどのようなリン脂質は一般的に脂質として分類されているが、本発明では界面活性剤として分類する。一般的に界面活性剤は、水に対する親和度によって大きく親水性と親油性とに分かれており、ＨＬＢ（hydrophilic-lipophilic balance）値で定められる。また、官能基の形態によって、カチオン性、アニオン性、中性及び両性に分かれる。本発明で有用な界面活性剤型または非界面活性剤型の凝集防止剤は、上記活物質の凝集を防止し、固相溶媒によく溶解され、超臨界流体によって容易に除去されない限り、その種類において特別な制限はない。

本発明の好ましい一具体例によると、ジオール化合物を固相溶媒として使用する場合、ジオール以外の一般的な固相脂質に対する溶解度の低い物質、例えばオイドラギット（Eudragit）系またはヒドロキシプロピルメチルセルロースのような高分子性界面活性剤または凝集防止剤がよく溶解される。従って、このような界面活性剤または凝集防止剤を活用し、一般的な固相脂質を用いて、ナノスケールの粒子を製造することが難しかった活物質のナノスケールの粒子を製造できる。一般的な固相脂質を用いてナノスケールの粒子を製造することが可能な場合には、それよりさらに優れた効率でナノスケールの粒子を製造することができる。また、ジオール化合物は、一般的な固相脂質に比べて低い温度で活物質などを溶かすことができることから、活物質が熱に敏感な場合、ナノ粒子の製造過程で熱による失活を低減できる。

また、本発明のナノ粒子の製造方法では、固相溶媒だけでは活物質と界面活性剤を十分に溶かすことができない場合、共溶媒としてアルコール、水及びこれらの混合物よりなる群から選択された一つ以上をさらに使用することができる。上記共溶媒としてのアルコールとしては、炭素数２〜６の低級アルコールが好ましく、エタノールが最も好ましい。共溶媒としてアルコールと水の混合溶液を使用する場合には、アルコール７０〜８０重量％と水２０〜３０重量％の混合溶液を使用することが好ましい。また、アルコールまたは水のような共溶媒を使用して、スクロース、ラクトース及びキシリトールなどの凝集防止剤を活物質と共に溶かすことができる。

本発明に係るナノ粒子の製造方法において、上記工程（２）では、１０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の温度で、工程（１）で得られた混合物が入っている反応器内に、超臨界流体ガスを入れ、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を、４０〜４００気圧、好ましくは５０〜２００気圧の圧力で加圧する。

本発明に係るナノ粒子の製造方法において、上記工程（３）では、反応器内を１０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の温度及び４０〜４００気圧、好ましくは５０〜２００気圧の圧力を保持しながら、固相溶媒を超臨界流体ガスと共に反応器外側に排出させて、固相溶媒を上記混合物から除去する。

本発明に係るナノ粒子の製造方法の上記工程（２）及び工程（３）で、上記温度条件が１０℃未満又は上記圧力条件が４０気圧未満のとき、固相溶媒が容易に除去されないことから、全工程の生産性が悪くなる問題点があり、４０℃を超えるか、又は４００気圧を超えたとき、活物質の損失が発生する問題点が発生しうる。

本発明に係るナノ粒子の製造方法の上記工程（２）及び工程（３）で、温度及び圧力条件は、ナノ粒子の製造効率性を高めるために、または選択される特定活物質又は固相溶媒の種類によって、上記した温度及び圧力の範囲以内で適宜に選択されていてもよい。

例えば、ナノ粒子の製造効率性を高めるために、より低温及び低圧の条件が必要とされる場合には、上記工程（２）及び工程（３）で、温度及び圧力条件を、それぞれ１０〜２５℃、好ましくは１０〜２２℃、より好ましくは１０〜２０℃の温度及び４０〜９０気圧、好ましくは５０〜８０気圧、より好ましくは５０〜７０気圧の圧力で設定することができる。このような低温及び低圧条件は、特に、一部の活物質が超臨界流体ガスに、または超臨界流体ガスに溶けている固相溶媒に溶け、共に排出されて、生成された粒子の分布が広くなり、全体的な粒子の平均粒径も非常に大きくなることが発生する恐れがある場合に有効である。また、上述のような低温及び低圧条件は、活物質が熱に敏感な場合、ナノ粒子の製造過程で熱による失活を低減させることができる。さらに、従来の圧力条件に比べて低い圧力下で固相溶媒が除去されるため、高耐圧設備を必要としなく、設備費用及び運転費用を低減することができる。

一方、上記工程（２）及び工程（３）の温度及び圧力条件は、固相溶媒としてジオール化合物を選択した場合、好ましくは１０〜４０℃、より好ましくは１５〜３０℃の温度及び好ましくは５０〜４００気圧、より好ましくは７０〜２００気圧の圧力で設定することができる。このような温度及び圧力条件は、反応器の内部温度が高すぎてジオール化合物またはジオール化合物と固相脂質の混合物とが溶けて、混合物内に均一に分布されていた活物質、界面活性剤及び凝集防止剤などが結晶成長する状況を防止することができ、結局、均一なナノスケールの微細粒子が得られない状況を防止することができる。

以下では、本発明のナノ粒子の製造方法を各工程別に詳細に説明する。

本発明に係るナノ粒子の製造方法において、上記工程（１）では、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。これをさらに詳しく説明すれば次の通りである。

本発明の好ましい一具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、これを均一に溶融混合する工程である。

本発明の好ましい別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、これらを均一に溶融混合し；これを急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化し；得られた粉末に、１つ以上の界面活性剤及び／又は非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して、均一に混合し；これを室温で乾燥する工程である。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の界面活性剤及び固相溶媒を反応器に投入し、これらを均一に溶融混合し；これを急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化し；得られた粉末に、１つ以上の活物質と共に１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して、均一に混合し；これを室温で乾燥する工程である。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、超臨界流体ガスをさらに投入し、その後、加熱して混合物を溶融混合する工程である。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、ここに超臨界流体ガスを入れて加圧し、溶融した後、上記溶融された混合物を大気圧に噴射する工程である。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、ここに超臨界流体ガスを入れ、加圧し、混合物を溶融した後、上記溶融された混合物を大気圧に噴射して粉末化し；この粉末化された混合物に、１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して均一に混合し；これを室温で乾燥する工程である。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、上記工程（１）は、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、これを均一に溶融混合し；１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して、均一に混合し；これを急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化及び乾燥する工程である。

本発明のさらに別の具体例において、上記工程（１）は、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し、これを均一に溶融混合し；１つ以上の活物質並びに１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して、均一に混合し；これを急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化及び乾燥する工程である。

本発明の好ましい一具体例において、１つ以上の活物質、及び活物質１重量部当たり固相溶媒０．１〜１０００重量部を、共に反応器に投入する。このとき、必要に応じて任意に、活物質１重量部に対して、界面活性剤０．００１〜１０重量部、または共溶媒として低級アルコール若しくはアルコール７０〜８０重量％と水２０〜３０重量％との混合溶液０．００１〜１０重量部、または界面活性剤０．００１〜１０重量部及び共溶媒として低級アルコール若しくはアルコール７０〜８０重量％と水２０〜３０重量％との混合溶液０．００１〜１０重量部の混合物を反応器に投入できる。また、好ましくは、単糖類、多糖類、食物繊維、ガム類及びタンパク質よりなる群から選択された一つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤を溶かした水溶液を、固相溶媒１００重量部に対して、０．０１〜５０重量部投入することができる。

上記で、任意に投入される界面活性剤は、固相溶媒に対する溶解度が比較的大きくて、活物質と共に固相溶媒に、または後述する低級アルコールを含む固相溶媒に溶けた場合、均一な溶液を形成しなければならない。また、上記界面活性剤は、活物質の性質と製造されるナノ粒子の用途または使用目的に応じて選択できる。製造されるナノ粒子が最終的に水中分散されて使われることを目的とする場合、ＨＬＢ値の高い界面活性剤が選択されることが好ましく、体内吸収率を増加させることを目的とする場合、ＨＬＢ値が比較的低い界面活性剤が選択されることが好ましい。

上述するように、活物質と固相溶媒を反応器に投入し、必要に応じて、界面活性剤、低級アルコール、または界面活性剤及び低級アルコール共溶媒として低級アルコールまたはアルコール７０〜８０重量％と水２０〜３０重量％との混合溶液の混合物を反応器にさらに投入した後、ゆっくり熱を加えて溶かす。場合によっては、界面活性剤及び共溶媒は、活物質と固相溶媒が完全に溶けた後、投入してもよい。

反応器内の温度が上がるにつれて、固相溶媒が溶けるようになり、活物質、界面活性剤などがこれに溶解される。温度は均一な溶液を形成するまで上げる。このとき、撹拌が可能になる時点から撹拌を行うことが、混合物溶液をさらに均一にし、また作業時間を短縮するために好ましい。撹拌が可能な時点は、活物質、界面活性剤及び固相溶媒の種類によって変わり、この分野に従事する者は誰でも現場でその時点を選択することができる。

本発明の好ましい他の具体例においては、上述するように、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し；それらを均一に溶融混合し；生成された混合物を急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化し；得られた粉末に、１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加し；それらを均一に混合し；得られた混合物を室温で乾燥することによって、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。上記で、乾燥工程は、特に特定の方法に制限されないが、使われた固相溶媒の融点未満の温度で遂行されなければならない。本明細書で、“固相溶媒の融点”とは周囲温度の上昇によって固相溶媒の表面で溶ける現象が観察され始める温度を意味する。

本発明の好ましいさらに別の具体例において、活物質がペプチド、タンパク質または多糖類などの温度敏感性または水溶性の場合には、まず、１つ以上の界面活性剤及び固相溶媒を反応器に投入し、それらを均一に溶融混合し；これを急速に冷却して固形化し；固形化された混合物を粉末化した後；得られた粉末に、１つ以上の活物質と共に、１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加して、それらを均一に混合し；これを室温で乾燥することによって、活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。上記で乾燥工程は、特に特定の方法に限定されないが、使われた固相溶媒の融点未満の温度で遂行されなければならない。

急速冷却で固形化をする場合、冷却がゆっくり進むと、活物質間に結晶成長が起き、そのような状況下では、活物質のナノ粒子を達成することが難しく、また生成された粒子の分布が広くなる可能性があるので、溶融された混合物溶液を、１０℃以下に急速に冷却して固形化することが好ましいが、これに制限されない。

急速冷却で得られた固形物は伝統的な粉砕方法、即ち、乾式粉砕（dry milling）のような方法で粉砕する。このとき、粉砕された粒径が微細であるほど、即ち、粒子の表面積が大きくなるほど、固相溶媒除去工程などの後続工程で有利である。粉砕された粒径は１００μｍ以内のものが好ましいが、これに制限されない。

本発明の好ましいさらに別の具体例においては、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し；そこに超臨界流体ガス（例えば、ＣＯ₂気体）をさらに投入し、好ましくは亜臨界状態または超臨界状態にし；その後、加熱して混合物を溶かすことによって１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。

本発明の好ましいさらに別の具体例においては、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に１つ以上の界面活性剤を反応器に投入し；そこに超臨界流体ガスを入れ、好ましくは臨界圧力以上の圧力で加圧し、溶融した後；上記溶融された混合物を大気圧に噴射することによって１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。

本発明の好ましいさらに別の具体例においては、１つ以上の活物質、固相溶媒及び任意に一つ以上の界面活性剤を反応器に投入し；そこに超臨界流体ガスを入れ、好ましくは臨界圧力以上の圧力で加圧し、溶融した後；上記溶融された混合物を大気圧に噴射して粉末化し；粉末化された混合物に、１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を添加し、均一に混合し；及び混合物を室温で乾燥することによって、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する。上記工程で、乾燥工程は、特に特定の方法に限定されないが、使われた固相溶媒の融点未満の温度で遂行されなければならない。

本発明の工程（１）で超臨界流体を利用する場合、混合物の成分が完全に溶け、均一に混合されれば、ＣＯ₂などの超臨界流体ガスをゆっくり反応器に投入し、好ましくは超臨界流体になる圧力（臨界圧力；ＣＯ₂の場合、７０気圧）以上で加圧する。このときの反応器内の圧力は、反応器のサイズと混合物の量によって決定されるが、一般的に５０〜２００気圧が好ましい。このときの温度は、撹拌が円滑に保持できるように混合物溶液が十分な流動性を有する温度であればよい。

反応器内の圧力が上昇し、超臨界流体ガスが超臨界流体となる圧力に達すれば、その状態で１０分以上、さらに撹拌し、超臨界流体が十分に混合物溶液に浸透するようにすることが好ましい。

追加撹拌が完了すれば、ゆっくり超臨界流体ガスを、さらに投入しながら、排出口を最大に開いて、大気圧下の他の反応器内に噴射する。このとき、超臨界流体が瞬間的に気化し、それにより、周囲の温度を急激に冷却させ、混合物溶液が瞬間的に固形化される。このように瞬間的に混合物溶液が固形化されることによって、結晶成長に必要なエネルギー及び時間が足りなくなり、活物質、界面活性剤等の溶質と固相溶媒が非常に微細な粒子の形で均一に混合された状態の固形物を得ることができる。このようにして得られた固形物内には、粒径がナノスケールのサイズで非常に微細な活物質の粒子が均一に分散されて存在するようになる。さらに、界面活性剤も非常に均一に活物質と混合されているので、最終に生産された微細粒子の分散性及び安定性が著しく向上される。

この工程の目的は、上記固形物内に存在する活物質の粒子を微細にし、より均一にすることにあるので、その後の工程で、活物質を含む固形物の粒径が作業性に支障を与えない範囲内であれば、固形物自体の粒径を特別に調節する必要がない。従って、大気圧に噴射され生成された固形物自体の粒径を調節するために、噴射ノズルの直径を小さくするか、または噴射速度を調節する必要がないので、噴射ノズルの変形または目詰まりを心配する必要がない。

大気圧下での噴射時には、噴射された流体を微細な粉末形態に固形化するために、大気圧状態の別の反応器内部に、円錐形の支持板を噴射出口より一定距離をおいて設けることが好ましい。これは、固形物が、より微細粉末の形態に生成されるほど、次の工程で、超臨界流体で固相溶媒を、より容易に除去できるからである。

本発明の好ましいさらに別の具体例においては、活物質、界面活性剤及び固相溶媒の混合溶融物に、必要に応じて、さらに界面活性剤及び／又は非界面活性剤型の凝集防止剤の水溶液を添加した後、冷却して粉末化することによって、活物質及び他の添加物を含む均質混合物を得ることができる。

本発明の好ましいさらに別の具体例においては、超臨界流体を用いるか、または粉砕機を用いて得られた混合粉末に、必要に応じて、１つ以上の界面活性剤及び／又は１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を、または活物質がペプチド、タンパク質または多糖類のような温度敏感性であるか、または水溶性である場合には、活物質と共に界面活性剤及び／又は非界面活性剤型の凝集防止剤またはその水溶液を、添加しうる。その結果、得られた混合物は一般的な混合器を利用して非常に均一に混合され得る。

上記で、非界面活性剤型の凝集防止剤は、必要に応じて、活物質１重量部に対して、０．００１〜１０重量部の量で添加する。界面活性剤または非界面活性剤型の凝集防止剤の水溶液を添加する場合、使われた水の量、界面活性剤及び凝集防止剤の種類によって製造された混合物の性状は多様になるが、一般的に添加された水の量が、使われた固相溶媒の量の３０％（ｗ／ｗ）以内であれば、容易に粉末状に形成される。添加される水の量は、添加する水溶性原料物質を十分に分散できる量になれば足りるので、特に限定されない。水を固相溶媒の４０％（ｗ／ｗ）以上の量で使用するとき、混合物は練り生地（dough or paste）の状態になり、このときは室温で様々な伝統的な方法で水分を容易に乾燥することができる。乾燥工程は、特に特定の方法に限定されないが、使われた固相溶媒の融点未満の温度で遂行されなければならない。また、使われた粉末の粒子が微細であるほど伝統的な減圧乾燥工程で水分を容易に除去できることは、当分野に従事する者であれば、容易に分かる。水分除去後、固相溶媒に対する残存水分の量は３０％以下であることが好ましい。

本発明のナノ粒子の製造方法において、上記工程（２）及び工程（３）については、下記で説明する。

上記工程（１）を含む前工程で得られた混合物が入っている反応器の温度を、１０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の温度を保持しながら、反応器に超臨界流体ガスを投入して４０〜４００気圧、好ましくは５０〜２００気圧で加圧した後、二酸化炭素などの超臨界流体ガスの投入バルブと排出バルブを調節して、反応器の圧力を、上記温度及び圧力の範囲内に保持しながら、ゆっくり超臨界流体ガスを排出させると、超臨界流体ガスと共に、固相溶媒が排出されることによって除去される。このとき、上記温度及び圧力条件を保持することによって、活物質が、超臨界流体及び固相溶媒に溶けて、これらと共に排出されることを防止できるだけでなく、活物質が溶けた後で再結晶化されることによって発生しうる粒子の成長も抑制することができる。

固相溶媒及び超臨界流体ガスの除去時、反応器内部の圧力は、固相溶媒は超臨界流体によく溶ける反面、活物質は超臨界流体または超臨界流体に溶解された固相溶媒に溶けない圧力範囲を保持することが好ましい。大部分の活物質は超臨界流体に溶けないが、一部の活物質の場合、超臨界流体に溶けることがあるので、このような場合には、固相溶媒及び超臨界流体ガスの除去時、反応器の内部圧力を約５０気圧程度に保持することによって、活物質が超臨界流体及び固相溶媒に溶けて、これらと共に排出されることを防止することができる。

固相溶媒を超臨界流体で除去するのに必要とされる時間は、使われた固相溶媒の種類及び量に大きく左右される。より高い純度の活物質粒子を得るためには、可能な限り、十分な時間の間、固相溶媒を除去し、その残存量を最小化させることが好ましい。本発明で好ましく使用される固相溶媒は人体に無害であるので、本発明で、その残存量を特定範囲に限定する必要はないが、得られる活物質の純度を考慮するとき、全重量の１０重量％以下、好ましくは５重量％以下が残存するようにすることが好ましい。

上記方法によって、混合物から除去された固相溶媒は、別途の反応器に回収され、次の生産工程で再使用することができる。

以下、実施例を介して本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。

実施例１
固相溶媒としてミリスチルアルコール３０ｇを２５０ｍＬ容量のビーカーに投入し、ゆっくり加熱して温度が１００℃に達したとき、界面活性剤としてポリビニルピロリドン（Ｋ ３０）１ｇ及び活物質としてパクリタキセル（Paclitaxel）１ｇを入れ、生成された混合物を完全に溶かした後、室温でゆっくり冷却して固形物を得た。

この固形物５ｇを耐圧反応器に投入した後、耐圧反応器の温度を１５〜２０℃に保持しながら、二酸化炭素を投入し、反応器内の圧力を６０〜９０気圧で加圧し、この温度及び圧力条件を保持しながら、二酸化炭素を８時間加えて、ミリスチルアルコールを除去した。その結果、パクリタキセルとポリビニルピロリドンとの混合粉末０．３１ｇを得た。

得られた混合粉末を蒸留水に分散させた後、粒径分析器（Horiba LA910S）を利用して粒径を測定し、その結果を下記表１に示した。

実施例２
実施例１で得られた固形粉末１０ｇを耐圧反応器に投入した後、耐圧反応器の温度を２５〜３２℃に保持しながら二酸化炭素を投入し、圧力を約１００気圧で加圧し、上記温度及びこの圧力条件を保持しながら、二酸化炭素を１０時間加えて、ミリスチルアルコールを除去した。その結果、パクリタキセルとポリビニルピロリドンとの混合粉末を０．６２ｇ得た。

得られた混合粉末を蒸留水に分散させた後、粒径分析器（Horiba LA910S）を利用して粒径を測定し、その結果を下記表１に示した。

上記表１に示された結果より、温度と圧力が高まると、一定部分の活物質が超臨界流体に溶けている脂質に溶けた後で再結晶化されることで、粒径の分布が大きくなることが分かる。

実施例３
固相溶媒としてセチルアルコール２１ｇを２５０ｍＬ容量のビーカーに投入し、ゆっくり加熱し、温度が１００℃に達したとき、界面活性剤としてポリビニルピロリドン（Ｋ ３０）０．５６ｇ及び活物質としてイトラコナゾール（Itraconazole）０．７ｇを入れ、完全に溶かした後、７０℃に冷却し、そこにヒドロキシプロピルメチルセルロース４００ｍｇを、エタノール８０％と水２０％との混合溶媒に溶かして製造した溶液３．８５ｍＬを添加し、５分間、十分に撹拌した後、室温でゆっくり固めた。この固形物を室温で２４時間減圧乾燥した。

この固形物１．６ｇを耐圧反応器に投入した後、耐圧反応器の温度を２２〜２８℃に保持しながら、二酸化炭素を投入し、圧力を６０〜９０気圧で加圧し、この温度及び圧力条件を保持しながら、二酸化炭素を８時間加えて、セチルアルコールを除去した。この結果、イトラコナゾール、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びポリビニルピロリドンの混合粉末０．１ｇを得た。

得られた混合粉末を蒸留水に分散させた後、粒径分析器（Horiba LA910S）を利用して粒径を測定し、その結果を下記表２に示した。

実施例４
１，６−ヘキサンジオール３ｇを容器に入れ、ゆっくり加熱し、温度が１００℃に達したとき、界面活性剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロース５０ｍｇを投入し、撹拌して完全に溶かした。ヒドロキシプロピルメチルセルロースが完全に溶けた後、８０℃に冷却し、活物質としてイトラコナゾール１００ｍｇを添加し、完全に溶けるまで撹拌した。イトラコナゾールが完全に溶けて透明な液体になった後、ラクトース水溶液（１ｇ／３ｍＬ）０．４ｇをゆっくり滴下し、５分間、十分に撹拌した後、これをステンレス鋼板に注ぎ、室温で固めて、減圧下で乾燥することによって、活物質が固相ジオールに微細粒子に均一に分布した固形物を製造した。

この固形物１．６６ｇを耐圧反応器に投入した後、耐圧反応器内の温度を１８〜２７℃、圧力を７０〜１００気圧を保持しながら、二酸化炭素を８時間加えて、１，６−ヘキサンジオールを除去した。その結果、イトラコナゾールとヒドロキシプロピルメチルセルロースとの混合粉末０．１２ｇを得た。

得られた混合粉末を蒸留水に分散させた後、粒径分析器（Horiba LA910S）を利用して粒径を測定し、その結果を下記表３に示した。

実施例５
１，６−ヘキサンジオール３ｇを容器に入れ、ゆっくり加熱して温度が１００℃に達したとき、界面活性剤としてポリビニルピロリドン（Ｋ ３０）１００ｍｇを投入し、撹拌して完全に溶かした。ポリビニルピロリドンが完全に溶けた後、８０℃に冷却し、活物質としてイトラコナゾール１００ｍｇを添加し、完全に溶ける時まで撹拌した。イトラコナゾールが完全に溶けて透明な液体になった後、ラクトース水溶液（１ｇ／３ｍＬ）０．４ｇをゆっくり滴下し、５分間、十分に撹拌した後、これをステンレス鋼板に注ぎ、室温で固めて、減圧下で乾燥することによって、活物質が固相ジオールに微細粒子に均一に分布した固形物を製造した。

この固形物１．７ｇを耐圧反応器に投入した後、耐圧反応器内の温度を１８〜２７℃、圧力を７０〜１００気圧を保持しながら、二酸化炭素を８時間加えて、１，６−ヘキサンジオールを除去した。その結果、イトラコナゾールとヒドロキシプロピルメチルセルロースとの混合粉末０．１４ｇを得た。

得られた混合粉末を蒸留水に分散させた後、粒径分析器（Horiba LA910S）を利用して粒径を測定し、その結果を下記表３に示した。

実施例６
界面活性剤としてオイドラギットＬ−１００（登録商標）１００ｍｇを使用することを除いては、実施例４と同様にして粉末を製造し、イトラコナゾールとオイドラギットＬ−１００との混合粉末０．１ｇを得た。

得られた混合粉末中に含まれたオイドラギットＬ−１００（登録商標）が蒸留水のような中性溶媒に溶けず、粒径を測定することができなかったが、最終混合粉末の状態は実施例４と非常に似ていた。

実施例７
界面活性剤としてオイドラギットＳ−１００（登録商標）１００ｍｇを使用したことを除いては、実施例４と同様にして粉末を製造し、イトラコナゾールとオイドラギットＳ−１００との混合粉末０．１ｇを得た。

得られた混合粉末の中に含まれたオイドラギットＳ−１００（登録商標）は蒸留水のような中性溶媒に溶けず、粒径を測定することができなかったが、最終混合粉末の状態は実施例４と非常に似ていた。

本発明によれば、活物質の損失及び粒子の再成長を有意に防ぐことができ、微細なナノ粒子を効率的に製造することができるだけでなく、ナノ粒子の製造過程で熱による失活を低減させることができる。本発明によって製造されたナノ粒子は、その分散性、吸収性、生理的活性などが非常に優れ、医薬品、機能性食品、一般食品、化粧品などに有効に使用できる。

Claims (15)

1. （１）１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物を製造する工程；
   （２）１０〜４０℃の温度で、上記混合物が入っている反応器内に、超臨界流体ガスを入れ、１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む上記混合物を４０〜４００気圧の圧力で加圧する工程；及び
   （３）上記反応器内を、１０〜４０℃の温度及び４０〜４００気圧の圧力を保持しながら、上記固相溶媒を超臨界流体ガスと共に上記反応器の外側に排出させて、上記固相溶媒を上記混合物から除去する工程；
   を含むことを特徴とするナノスケールの活物質粒子の製造方法。
2. 上記活物質は、生理活性を表す有機化合物、有機金属化合物、天然抽出物、ペプチド、タンパク質及び多糖類よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記固相溶媒は、炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸化合物、そのエステル化合物及びそのアルコール化合物；炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸基を有するモノ−またはジ−グリセリド化合物；炭素数１６以上の炭化水素化合物；炭素数１０〜２２のトリグリセリド化合物の脂肪酸還元化合物；炭素数６〜２２の直鎖状または分枝状ジオール化合物；及びこれらの混合物よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記固相溶媒は、ジオール化合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 上記固相溶媒は、ジオール化合物とジオール以外の化合物との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 上記工程（１）の１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物は、１つ以上の界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 上記界面活性剤は、合成界面活性剤、天然界面活性剤、脂質及び高分子よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 上記工程（１）の１つ以上の活物質と固相溶媒とを含む混合物は、１つ以上の非界面活性剤型の凝集防止剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 上記非界面活性剤型の凝集防止剤は、単糖類、多糖類、食物繊維、ガム類及びタンパク質よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 共溶媒が上記工程（１）でさらに使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 上記共溶媒は、アルコール、水及びこれらの混合物よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 上記共溶媒としてのアルコールは、炭素数２〜６の１つ以上のアルコールであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 共溶媒としてのアルコールと水との混合物は、アルコール７０〜８０重量％と水２０〜３０重量％との１つ以上の混合溶液であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 上記工程（３）で、反応器内の温度は１０〜２５℃であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 上記工程（３）で、反応器内の圧力は５０〜８０気圧であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。