JP2024042541A - 流路構造体、及び脂質粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 脂質粒子をより均一な粒径で製造することができる流路構造体、及び脂質粒子の製造方法を提供する。【解決手段】 実施形態に従う流路構造体は、第1の流路と、第2の流路と、第3の流路と、第1の流路の一方の端部、第2の流路の一方の端部及び第3の流路の一方の端部を互いに接続する第1の合流部と、第4の流路と、第5の流路と、第3の流路の他方の端部、第4の流路の一方の側端部及び第5の流路の一方の端部を互いに接続する第2の合流部とを有する。実施形態に従う流路構造体の第1の流路の一方の端部は、第1の合流部の深さよりも浅い第1の浅部を有し、第4の流路の一方の端部は、第2の合流部の深さよりも浅い第2の浅部を有する。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、流路構造体、及び脂質粒子の製造方法に関する。
従来、脂質粒子の製造は、脂質粒子を構成する脂質及び脂質粒子の内包物となる物質を有機溶媒中で混合する混合工程、並びに、混合工程で得られた有機溶媒の溶液を水溶液で希釈し、脂質粒子を形成する希釈工程をもって行われる。
しかしながら、従来の方法に従って得られた脂質粒子の粒径は、均一でない場合があった。脂質粒子の粒径が不均一であると、脂質粒子を含有する製剤としての効果の安定性に欠けるという点で問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、脂質粒子をより均一な粒径で製造することができる流路構造体、及び脂質粒子の製造方法を提供することである。
実施形態に従う流路構造体は、第1の流路と、第2の流路と、第3の流路と、第1の流路の一方の端部、第2の流路の一方の端部及び第3の流路の一方の端部を互いに接続する第1の合流部と、第4の流路と、第5の流路と、第3の流路の他方の端部、第4の流路の一方の側端部及び第5の流路の一方の端部を互いに接続する第2の合流部とを有する。実施形態に従う流路構造体の第1の流路の一方の端部は、第1の合流部の深さよりも浅い第1の浅部を有し、第4の流路の一方の端部は、第2の合流部の深さよりも浅い第2の浅部を有する。
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、各部の厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。
(第1実施形態)
第1実施形態に従う流路構造体は、第1の流路と、第2の流路と、第3の流路と、第1の流路の一方の端部、第2の流路の一方の端部、及び第3の流路の一方の端部を互いに接続する第1の合流部と、第1の流路の一方の端部に位置する、第1の合流部の深さよりも浅い第1の浅部と、第4の流路と、第5の流路と、第3の流路の他方の端部、第4の流路の一方の端部、及び第5の流路の一方の端部を互いに接続する第2の合流部と、第4の流路の一方の端部に位置する、第2の合流部の深さよりも浅い第2の浅部と、を備える。
第1実施形態に従う流路構造体は、第1の流路と、第2の流路と、第3の流路と、第1の流路の一方の端部、第2の流路の一方の端部、及び第3の流路の一方の端部を互いに接続する第1の合流部と、第1の流路の一方の端部に位置する、第1の合流部の深さよりも浅い第1の浅部と、第4の流路と、第5の流路と、第3の流路の他方の端部、第4の流路の一方の端部、及び第5の流路の一方の端部を互いに接続する第2の合流部と、第4の流路の一方の端部に位置する、第2の合流部の深さよりも浅い第2の浅部と、を備える。
後述するが、第1の流路、第2の流路及び第3の流路が互いに接続された第1の合流部、並びに、第3の流路、第4の流路及び第5の流路が互いに接続された第2の合流部は、旋回流(スワール)を発生させる構造である。すなわち、第1実施形態に従う流路構造体は、2つのスワール構造が連結されてなる流路構造体である。以下、第1実施形態の流路構造体の2つのスワール構造のうち、上流側を第1のスワール構造、下流側を第2のスワール構造と称する。ここで、上流側とは、実施形態の流路構造体を使用する際に流体を送出する側のことを指し、逆に、下流側とは流体が送出される側を指す。
従って、流体の流れ方向を基準に説明すると、第1実施形態に従う流路構造体は、第1の流路、第2の流路、第3の流路、第4の流路及び第5の流路を有する流路構造体である。第1の流路の下流側端部と、第2の流路の下流側端部と、第3の流路の上流側端部とが、第1の合流部において互いに接続され、第3の流路の下流側端部と、第4の流路の下流側端部と、第5の流路の上流側端部とが、第2の合流部において互いに接続される。第1の流路の下流側端部は、第1の合流部の深さよりも浅い、第1の領域を有し、第4の流路の下流側端部は、第2の合流部の深さよりも浅い、第2の領域を有する。
例えば、図1に示すように、第1実施形態の流路構造体1は、第1のスワール構造2と第2のスワール構造3とを備え、第1のスワール構造2と第2のスワール構造3は流路構造体1の外部空間と直接連通しない流路によって接続される。以下、第1のスワール構造2と第2のスワール構造3について詳述する。
なお、本明細書において「流路」とは、流路構造体の内部に形成される、上流側の端と下流側の端にそれぞれ開口部を有する空間として定義され、同空間は、流路構造体を構成する液密の基材を壁面とし、かつ、その天面が流路構造体の基材によって封止されるように規定される。また、2つの流路同士が「接続されている」とは、一方の流路の下流側の端(又は上流側の端)の開口部と、他方の流路の上流側の端(又は下流側の端)の開口部とが、互いの内部空間と連通するように液密に接続され、ひとつながりの空間が形成されている状態を指す。
第1のスワール構造2は、第1の流路4、第2の流路5、及び第3の流路6から構成されており、第1の流路4の下流側の端と第2の流路5の下流側の端とが、第3の流路6の上流側の端に接続されることで形成された流路系である。第1の流路4及び第2の流路5の上流側の端はそれぞれ開口部(図示せず)を有し、それぞれの開口部を介して流路構造体1の外部空間と連通し得る。ただし、各開口部と連通する外部空間が密閉系の場合には、第1の流路4及び第2の流路5の内部空間も密閉系である。このような第1の流路4及び第2の流路5の開口部には、例えば流体を収容するタンクやポンプ(図示せず)を接続し、流体を供給することが可能である。第3の流路6は、その上流側の端が第1の流路4及び第2の流路5の下流側の端と接続される流路である。従って、第3の流路6の上流側の端は、流路構造体1の外部空間と直接連通しない。以下、第1の流路4、第2の流路5及び第3の流路6の3つが接続・合流した流路の領域を、第1の合流部7と称する。
第1のスワール構造2の第1の合流部7を構成する壁面は、第2の流路5の下流側端部及び/又は第3の流路6の上流側端部のどちらであってもよい。すなわち、第1の合流部7は、より第2の流路5に近接した位置にあってもよいし、より第3の流路6に近接した位置にあってもよいし、第1の合流部7にあたる流路の一部は第2の流路5に、残りの部分は第3の流路6に含まれると解釈されてもよい。
第2のスワール構造3は、第3の流路6、第4の流路8及び第5の流路9から構成されており、第3の流路6の下流側の端と第4の流路8の下流側の端とが第5の流路9の上流側の端に接続されることで形成された流路系である。第4の流路8の上流側の端及び第5の流路9の下流側の端はそれぞれ開口部(図示せず)を有し、それぞれの開口部を介して流路構造体1の外部空間と連通し得る。ただし、各開口部と連通する外部空間が密閉系の場合には、第4の流路8及び第5の流路9の内部空間も密閉系である。このような第4の流路8の開口部には、例えば流体を収容するタンクやポンプ(図示せず)を接続し、流体を供給することが可能である。一方、第5の流路9の開口部には、例えば流体を収容し得るタンク(図示せず)を接続し、同開口部から排出される流体を回収することが可能である。第3の流路6の下流側端は、第4の流路8の下流側の端及び第5の流路9の上流側の端に接続されている。従って、第3の流路6の下流側の端は、流路構造体1の外部空間と直接連通しない。以下、第3の流路6、第4の流路8及び第5の流路9の3つが接続・合流した流路の領域を、第2の合流部10と称する。
第2のスワール構造3の第2の合流部10を構成する壁面は、第3の流路6の下流側端部及び/又は第5の流路9の上流側端部のどちらであってもよい。すなわち、第2の合流部10は、第3の流路6内にあると解釈されてもよいし、第5の流路9内にあると解釈されてもよいし、第2の合流部10にあたる流路の一部は第3の流路6に、残りの部分は第5の流路9に含まれると解釈されてもよい。
上記のように構成される第1のスワール構造2と第2のスワール構造3は、両者に共通して構成される第3の流路6によって接続されている。換言すれば、第3の流路6は、第1の合流部7と第2の合流部10とを接続する流路である。第3の流路6は、第1の流路4、第2の流路5、第4の流路8及び第5の流路9を介して流路構造体1の外部空間と連通する流路であり、流路構造体1の外部空間と直接的には連通しない。従って、第3の流路6は、外部空間と直接的に連通しないという意味において、その内部空間が流路構造体1の外部空間から隔離されており、一種の密閉系が形成されている。また、第3の流路6は、その内部空間が密閉系であるように構成されていれば、任意の流路構造を採用してもよい。例えば、第3の流路6は、その上流側の端と下流側の端との間で、複数の流路に分岐し、かつ、複数に分岐した流路が1つに合流するように構成されていてもよい。
第1実施形態では、第3の流路6の長軸を対称軸として、第1の流路4と第2の流路5とが互いに対称の位置にあるように接続し、全体としてY字形状を成した流路構造体1を例示して説明する。後述するが、第1の流路4の長軸と第2の流路5の長軸がなす角θ1は例えば直角であり、このとき、第1の流路4の長軸と第3の流路6の長軸とがなす角θ2は例えば135°である。同様に、第4の流路8と第5の流路9とがなす角度θ3は例えば直角である。
第1の流路4の下流側の端は、第1の合流部7における流路(すなわち第2の流路5及び/又は第3の流路6)よりも深さが浅い領域を有する。この領域を以下、第1の浅部4aと称する。第1の流路4の第1の合流部7周辺の斜視図として図2を、上流側から下流側にかけての断面図として図3の(a)を示した。図2及び図3の(a)に示すように、例えば第1の浅部4aは、第1の浅部4aよりも上流の領域(以下、「第1の深部4b」と称する)、及び第1の合流部7における流路よりも底面が突出し、流路の内腔を狭くしている。第1の深部4bの深さと、第1の合流部7における流路の深さは同じであってもよい。
第4の流路8の下流側の端は、第2の合流部10における流路(すなわち、第3の流路6及び/又は第5の流路9)の深さよりも浅い領域を有する。この領域を以下、第2の浅部8aと称する。上流側から下流側にかけての断面図として図3の(a)を示した。図3の(b)に示す通り、例えば第2の浅部8aは、第2の浅部8aよりも上流の領域(以下、「第2の深部8b」と称する)、及び第2の合流部10における流路よりも底面が突出し、流路の内腔を狭くしている。第2の深部8b及び第2の合流部10における流路の深さは同じであってもよい。
上記説明した流路構成を備える、実施形態に従う流路構造体1において、第1の流路4には第1流体が、第2の流路5には第2流体が、第4の流路8には第3流体がそれぞれ供給される。このとき第3の流路6には、第1の流路4を通過した第1流体と、第2の流路5を通過した第2流体の混合流体とが混合された流体が送出される。さらに、第5の流路9には、第3の流路6を通過した第1流体及び第2流体の混合流体と、第4の流路8を通過した第3流体とが混合された流体が送出される。なお、図1では流体の進行方向を矢印で示した。図1に示すように、第1の流路4の流体の進行方向は、第2の流路5と異なる。また、第4の流路8の流体の進行方向は、第5の流路9と異なる。
図2は、第1のスワール構造2の第1の流路4及び第2の流路5に、それぞれ第1流体と第2流体を送出した時の様子を示す。矢印は流体の進行方向を示している。第1の流路4を流れる第1流体は、第1の浅部4aを通過して第1の合流部7へと流れ込み、第1の合流部7を囲む壁面(すなわち、第2の流路5又は第3の流路6)と衝突することで横渦が発生する。横渦はその回転軸が第3の流路6の長軸と一致した旋回流である。
図2に示すように、第1流体は第1の合流部7において第2の流路5から供給される第2流体と合流するため、第1流体は横渦を発生させながら第3の流路6の長軸に沿って流れる。このような横渦の発生により、第3の流路6を流れるうちに第1流体及び第2流体が十分に混合され、攪拌される。すなわち、第1のスワール構造2として、上述のように構成される第1の流路4、第2の流路5及び第3の流路6を備えているため、第1流体と第2流体とを十分に混合し、撹拌することができる。
第2のスワール構造3は第1のスワール構造2と同様の構造を備えているので、第2のスワール構造3においても旋回流が発生する。第2のスワール構造3では、第2の浅部8aが第4の流路8に設けられており、第2の浅部8aを通過した第3の流体が第5の流路9と衝突することで横渦が発生する。その横渦は、その回転軸が第5の流路9の長軸と一致した旋回流である。このような横渦の発生により、第3流体と、第1流体及び第2流体の混合流体とを十分に混合することができる。すなわち、第1流体、第2流体及び第3流体の混合流体を十分に撹拌することができる。
第1の流路4、第2の流路5、第3の流路6、第4の流路8及び第5の流路9のそれぞれの断面積は、各流路を流れる流体の所望の流量に応じて決定されることが好ましい。例えば、第1の流路4、第2の流路5、第3の流路6、第4の流路8及び第5の流路9のそれぞれの断面積は、圧力損失を最小限にするために、例えば各流路の流量に正比例するように決定されてもよい。
例えば、流路構造体1の第3の流路6は、第1流体と第2流体との混合流体が送出される流路であるから、第3の流路6内の流量は、第1の流路4内の流量及び第2の流路5内の流量よりも大きい。従って、第3の流路6の断面積は、少なくとも第1の合流部7の直前において、第1の流路4の断面積及び第2の流路5の断面積よりも大きい方が好ましい。同様に、第5の流路9の断面積は、少なくとも第2の合流部10の直前において、第3の流路6の断面積及び第4の流路8の断面積よりも大きい方が好ましい。
また、後述するが、第1流体と第2流体の混合流体を、第3流体によって高い倍率で希釈し、かつ、混合ひいては攪拌するために、実施形態の流路構造体が使用される場合がある。そのような場合、第3流体の流量は、第1流体、第2流体及びその混合流体の流量を上回る場合が多い。従って、第3流体が通過する第4の流路8の断面積は、第1流体が通過する第1の流路4、第2流体が通過する第2の流路5、及び、第1流体と第2流体の混合流体が通過する第3の流路6の断面積よりも大きい方が好ましい。
このように、流路構造体1の用途によっては、第2のスワール構造3で合流する流路同士の断面積の差異は大きくともよい。流体が合流及び接続される流路同士で断面積が異なる非対称なスワール構造になっている。
図3の(a)に示すように、第1の浅部4aの深さd1は第3の流路6の深さd2に対して1/2未満であることが好ましい。d1/d2は1/3以下であればより好ましい。このような深さとすることにより、第1の浅部4aから第3の流路6へ流体が流れ込む際の流速が上がり、横渦がより発生しやすくなる。同様に、図3の(b)に示すように、第2の浅部8aの深さd3は第5の流路9の深さd4に対して1/2未満であることが好ましい。d3/d4は1/3以下であればより好ましい。このような深さとすることにより、第2の浅部8aから第5の流路9へ流体が流れ込む際の流速が上がり、横渦がより発生しやすくなる。
第1の浅部4aの深さd1及び第2の浅部8aの深さd3は、より浅い方がより大きく強い横渦を発生させる流速を得られるものの、浅くしすぎると過剰な圧力損失が起こる可能性があり、また万が一異物が存在する場合には閉塞を招く虞もある。そのため、実験又はシミュレーションによって、第1の浅部4a及び第2の浅部8aを浅く設計していき(すなわち、d1/d2、又はd3/d4を、例えば1/3、1/4、1/5・・・と、より小さい値に変更する)、流路の工作上の精度又は圧力損失、異物に対するロバスト性が妥当であった深さのうち、最も浅い深さをd1及びd3として設定すればよい。
実際には、本流路構造体の製造に用いられる好ましい手法である金型成形又は切削加工の精度が一般的に5μmであることから、第1の浅部4a及び第2の浅部8aの深さは、誤差による流路の閉塞を回避するためにも、最低でも10μm以上であることが望ましい。
また、定常的に安定な横渦を形成させるために、又はキャビテーションによる予期せぬ反応を生じさせないために、流速が乱流域に至るような浅さにまで第1の浅部4a及び第2の浅部8aの深さを減少させることは避けた方がよい。
第1の浅部4aの長さは、第3の流路6の流路幅と同じかそれ以上の長さとすることが好ましい。そのような構成にすることにより、第1の深部4bから第1の浅部4aへ流体が流れた時に生じる流れの乱れが、第1の浅部4a内で適度に収まり得る。流れの乱れを抑えることで、より効率的に横渦の発生させることができる。同様に、第2の浅部8aの長さは、第5の流路9の流路幅と同じかそれ以上の長さとすることが好ましい。しかしながら、第1の浅部4a及び第2の浅部8aを無用に長くすることは、圧力(流体抵抗)を過剰に上げる可能性がある。そのため、第1の浅部4aの長さは、最長で流路幅の約3倍程度であることが通常である。しかしながら、ポンプの吐出性能によっては3倍よりも長くすることも可能であり、流路の配置等の都合等で必要であればそのような長さに設定してもよい。
第1の流路4の第1の深部4b及び第3の流路6の流路幅及び深さ、第1の浅部4aの深さ、並びに流体の供給量は限定されるものではなく、流体の種類に従って決定される。混合及び希釈に使用する流体は液体に限らず気体でもよい。例えば、横渦を発生させるためにも層流となることを防止する目的で、第1の浅部4a以外の通常の深さを有する流路部分におけるレイノルズ数が10以上となるように調節することが好ましい。また均一な横渦を作る目的において乱流を避けるためにも、少なくともレイノルズ数を2300未満とすることが好ましい。更に好ましくは、一般的に入手できるポンプの性能と、実効的な横渦の強さを念頭に入れ、レイノルズ数が50~約1000であることが好ましい。
例えば、第1の深部4b及び第3の流路6の断面を0.3mm角とする場合、流速を約0.5m/s以上とすることが好ましい。流体を水に近いものと想定すると、室温付近では、この際のレイノルズ数は100前後である。
例えばレイノルズ数を一定に維持したまま流路断面の一辺の長さを短くすると、圧力へは2乗で影響する。そのため、例えば一辺0.3mmの流路において、第1の浅部4aの深さd1を0.1mmとすることで第1の浅部4aにおける圧力損失は10倍になる。また第1の浅部4aにおける圧力の10倍前後の上昇により、流量範囲に対する適用可能なポンプの仕様変更の必要性が高くなり、またその場合ポンプの種類も限られる。そのため、第1の浅部4aの深さd1が0.1mm以上となるように設計することが望ましい。またポンプの負担を軽減するために圧力の上昇の上限は10倍程度とすることが好ましい。
一方で、本流路構造体でポンプを用いる場合、脈動を起こさないポンプを用いることが好ましい。そのようなポンプとしては1mL/sec程度の送液量のものが容易に入手できる。それを考慮した場合、第1の深部4b及び第3の流路6の断面の幅及び深さは3mm程度が妥当な上限であり得る。
第3の流路6の流路断面は、図4の(a)に示すように幅及び深さが同じ長さである正方形であることが好ましい。しかしながら精密に正方形にする必要はなく、一方の辺が僅かに長い略正方形であってもよい。また、可能であれば図4の(b)に示すように断面の底部の2隅を曲面形状、R形状とした形状もまた好ましく、又は図4の(c)に示すように断面の底部を正方形の辺の半分の距離を半径とした曲面形状、R形状としてもよい。このような断面形状により、横渦がより真円に近い形状となり、横渦がより長く維持される。その結果、流体をよく混合及び撹拌することができる。なお、第3の流路6の全域に亘りこのような断面形状でなくともよく、少なくとも第1の合流部7がこのような断面形状であればよい。
以上に説明した通り、第1実施形態の流路構造体は、流体が通過する際に横渦を発生させる第1のスワール構造及び第2のスワール構造を備えていることから、3種の流体をそれぞれ第1の流路、第2の流路及び第4の流路に供給することによって、ミクロなスケールにおける3種の流体の効果的な混合が可能である。異なる種類の流体同士(例えば、それぞれの溶質及び/又は溶媒が互いに異なる流体同士)が混合され攪拌されると、それぞれの流体は混合前と比較して希釈されることとなる。このとき、流体同士を効果的に混合ひいては攪拌することによって、より均一に希釈することができる。また、実施形態の流路構造体に流体が供給される場合、流路構造体の複数の流路には密閉系のタンク又はポンプが接続されるため、流路構造体の複数の流路のそれぞれの内部空間は密閉系である。さらに、上述したように複数の流路同士も液密に接続されている。すなわち、実施形態の流路構造体を使用することによって、密閉系における流体の希釈が可能である。
従来、脂質粒子の製造は、脂質粒子を構成する脂質、及び脂質粒子の内包物となる物質を有機溶媒中で混合し、さらに、混合して得られた有機溶媒の溶液を水溶液で希釈することで行われる。希釈の操作は、一般的には、開放系の作業環境において実施されているが、そのような開放系の作業環境における希釈操作を経て得られた脂質粒子の粒径は不均一になりやすく、粒径の均一さが評価される脂質粒子を含有する製品を製造する際の課題であった。
近時、発明者らは、作業環境中の水蒸気量が同環境中で形成される脂質粒子の粒径を決定する要素の一つであり、水蒸気量が変動するような開放系の作業環境中で脂質粒子を作製することが上記課題の一因であることを見出した。
実施形態の流路構造体を使用することで、希釈操作を密閉系において実施できるため、作業環境中の水蒸気量の影響を排除することが可能であり、ひいては、粒径の均一な脂質粒子を優れた効率で製造することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態に従う流路構造体は、さらなるスワール構造を備える点で第1実施形態の流路構造体と異なる。すなわち、第2実施形態の流路構造体は、少なくとも3つ以上のスワール構造を備える流路構造体である。以下、第1実施形態に記載の流路構造体と同様の構成については、説明を省略する。
(第2実施形態)
第2実施形態に従う流路構造体は、さらなるスワール構造を備える点で第1実施形態の流路構造体と異なる。すなわち、第2実施形態の流路構造体は、少なくとも3つ以上のスワール構造を備える流路構造体である。以下、第1実施形態に記載の流路構造体と同様の構成については、説明を省略する。
例えば、図5に示す流路構造体20は、第2のスワール構造3の下流側すなわち第5の流路9に、第3のスワール構造21が接続される。第3のスワール構造21は、第5の流路9、第6の流路22、及び第7の流路23から構成されており、第5の流路9の下流側の端と第6の流路22の下流側の端とが、第7の流路23の上流側の端に接続されることで形成された、液密で密閉された空間からなる流路系である。
第6の流路22の上流側の端及び第7の流路23の下流側の端はそれぞれ開口部(図示せず)を有し、それぞれの開口部を介して流路構造体1の外部空間と連通し得る。ただし、各開口部と連通する外部空間が密閉系の場合には、第6の流路22及び第7の流路23の内部空間も密閉系である。このような第6の流路22の開口部には、例えば流体を収容するタンクやポンプ(図示せず)を接続し、流体を供給することが可能である。一方、第7の流路23の開口部には、例えば流体を収容し得るタンク(図示せず)を接続し、同開口部から排出される流体を回収することが可能である。第5の流路9の下流側の端は、第6の流路22の下流側の端及び第7の流路23の上流側の端と接続される。従って、第5の流路9の下流側の端は、流路構造体1の外部空間と直接連通しない。
また、以下、第5の流路9、第6の流路22及び第7の流路23同士が接続され合流した流路の領域を、第3の合流部24と称する。第3の合流部24を構成する壁面は、第5の流路9の下流側端部及び/又は第7の流路23の上流側端部のどちらであってもよい。すなわち、第3の合流部24は、第5の流路9内にあると解釈されてもよいし、第7の流路23内にあると解釈されてもよいし、第3の合流部24にあたる流路の一部は第5の流路9に、残りの部分は第7の流路23に含まれると解釈されてもよい。
第6の流路22の下流側の端は、第3の合流部24にあたる流路(すなわち第5の流路9及び/又は第7の流路23)の深さよりも浅い領域が形成されている。この領域を以下、第3の浅部22aと称する。第3の浅部22aは、第6の流路22の第3の浅部22aよりも上流の領域(以下、「第3の深部22b」と称する)、及び、第3の合流部24にあたる流路よりも底面が突出し、流路の内腔を狭くしている。例えば、第3の深部22b及び第3の合流部24にあたる流路の深さは同じであってもよい。
上記の構成を有する流路構造体20の第6の流路22に、第1の流路4、第2の流路5及び第4の流路8を通過するそれぞれの流体とは異なる流体を送出すると、第3のスワール構造21が発生させる横渦によって、4種の流体を密閉系において十分に混合、攪拌及び希釈することが可能である。
さらなる実施形態として、流路構造体20は、第6の流路22及び第7の流路23よりもさらに下流側に、浅部を有する流路をさらに少なくとも1つ以上備え、かつ、同浅部を有する流路の下流側の端部に、上流側の端部が接続される流路をさらに少なくとも1つ以上備えることにより、さらなるスワール構造を少なくとも1つ以上備えてもよい。
例えば、第2実施形態の流路構造体が、浅部を備える流路を例えば第1の流路4、第4の流路8、第6の流路22、・・・、及び第Xの流路(ここで、Xは8以上の偶数であり、計(X/2)本である)を有するとすると、計(X/2+1)本の、浅部を備える流路と合流する流路(例えば、第2の流路5、第3の流路6、第5の流路9、・・・、及び第(X+1)の流路)を備えることで、計(X/2)のスワール構造群(例えば、第1のスワール構造2、第2のスワール構造3、第3のスワール構造21、・・・第(X/2)のスワール構造)が形成されていてもよい。このような流路構造体によれば、異なる複数種類の流体(例えば、第1流体、第2流体、第3流体、・・・、第(X/2+1)流体)を、密閉系において混合、攪拌ひいては希釈することが可能である。
第1実施形態の流路構造体1を基準として説明すると、第5の流路の他方の端部側に浅部を有する流路Aをさらに計m本(以下、mは1以上のいずれかの整数)備え、かつ、各流路Aとそれぞれが接続される流路Bをさらに計m本備える。ここで、計m本の流路Aのそれぞれを第(2n+4)の流路(以下、nは1からmまでの各整数)と表し、計m本の流路Bのそれぞれを第(2n+5)の流路と表すと、第(2n+3)の流路の他方の端部と、第(2n+4)の流路の一方の端部と、第(2n+5)の流路の一方の端部とが、第(n+2)の合流部において互いに接続されている。第(2n+4)の流路の一方の端部は、第(n+2)の合流部の深さよりも浅い、第(n+2)の浅部を有する。
流体の流れ方向を基準として説明すると、さらなるスワール構造を少なくとも1つ以上備える第2実施形態の流路構造体は、第1の流路4及び第4の流路8に加えて、浅部を有する流路(以下、流路Aと称する)をさらにm本備え、かつ、第2の流路5、第3の流路6及び第5の流路9に加えて、その上流側の端部が、同浅部を有する流路の下流側の端部と接続される流路(以下、流路Bと称する)をさらにm本備える。ここで、mは1以上の整数である。
計m本の流路Aのそれぞれを第(2n+4)の流路(以下、nは1からmまでの各整数)と表すと、m本の流路Bのそれぞれは第(2n+5)の流路である。このとき、流路構造体の第(2n+3)の流路の下流側端部と、第(2n+4)の流路の下流側端部と、第(2n+5)の流路の上流側端部とが、第(n+2)の合流部において互いに接続され、第(2n+4)の流路の下流側端部は、第(n+2)の合流部の深さよりも浅い、第(n+2)の浅部を有する。
例えば、m=1の場合、n=1である。この場合、流路Aは第6の流路、流路Bは第7の流路であり、第5の流路の下流側端部と、第6の流路の下流側端部と、第7の流路の上流側端部とが、第3の合流部において互いに接続され、第6の流路の下流側端部は、第3の合流部の深さよりも浅い、第3の浅部を有する。
また、例えば、m=2の場合、n=1又は2である。この場合、流路Aは第6の流路及び第8の流路、流路Bは第7の流路及び第9の流路である。第5の流路の下流側端部と、第6の流路の下流側端部と、第7の流路の上流側端部とが、第3の合流部において互いに接続され、第6の流路の下流側端部は、第3の合流部の深さよりも浅い、第3の浅部を有する。また、第7の流路の下流側端部と、第8の流路の下流側端部と、第9の流路の上流側端部とが、第4の合流部において互いに接続され、第8の流路の下流側端部は、第4の合流部の深さよりも浅い、第4の浅部を有する。
すなわち、第1実施形態の流路構造体1を基準にすると、さらなる実施形態に係る流路構造体は、さらなるスワール構造を計mつ備えている。そのため、流路構造体は、第1流体、第2流体及び第3流体に加えて、さらに計m種の流体を混合、攪拌ひいては希釈することが可能である。このような流路構造体を脂質粒子の製造に使用する際には、第1の流路、第2の流路、第4の流路、及び、流路Aのうち第6の流路から第(2m+2)の流路までのそれぞれの流路に対し、有機溶媒中に脂質粒子の材料の脂質を含む脂質溶液、又は、水性溶媒中に種々の薬剤を含む薬液をそれぞれ供給し、かつ、第(2m+4)の流路に水性溶媒を供給するとよい。
(第3実施形態)
第3実施形態に従う流路構造体は、流路群である混合ユニットをさらに備える点で、第1及び第2実施形態の流路構造体と異なる。図6に、第3実施形態の一例である流路構造体30を示す。図6では便宜上、浅部(8,34b,23c及び13)を斜線パターンで示す。また、流体の流れる向きを矢印で示す。
(第3実施形態)
第3実施形態に従う流路構造体は、流路群である混合ユニットをさらに備える点で、第1及び第2実施形態の流路構造体と異なる。図6に、第3実施形態の一例である流路構造体30を示す。図6では便宜上、浅部(8,34b,23c及び13)を斜線パターンで示す。また、流体の流れる向きを矢印で示す。
詳述すると、第3実施形態に従う流路構造体は、第1実施形態に従う流路構造体の第3の流路が混合ユニットを更に有する。混合ユニットは、第3の流路の他方の端部から一方の端部までの間で、第3の流路から分岐し、再び第3の流路に合流する2つの流路である、第1の分岐合流路及び第2の分岐合流路を備える。第1の分岐合流路及び第2の分岐合流路は、第3の流路から分岐した分岐部と、第3の流路に合流する合流部と、分岐部及び合流部を接続し、接続箇所を屈曲させる中間部と、第1の分岐合流路の合流部側の端部に位置する、第3の流路の深さよりも浅い第3の浅部と、第2の分岐合流路の中間部に位置する、第2の分岐合流路の分岐部及び合流部よりも深さが浅い第4の浅部と、を有する。
また、流体の流れ方向を基準に説明すると、第3実施形態に従う流路構造体は、第1実施形態に従う流路構造体の第3の流路が混合ユニットを更に有する。混合ユニットは、第3の流路の上流側の端部から下流側の端部までの間で、第3の流路から分岐し、再び第3の流路に合流する、第1の分岐合流路及び第2の分岐合流路を備える。第1の分岐合流路及び第2の分岐合流路は、第3の流路から分岐した分岐部と、第3の流路に合流する合流部と、分岐部及び合流部を接続し、接続箇所を屈曲させる中間部と、第1の分岐合流路の合流部の下流側の端部に位置する、第3の流路の深さよりも浅い第3の浅部と、第2の分岐合流路の中間部に位置する、第2の分岐合流路の分岐部及び合流部よりも深さが浅い第4の浅部とを有する。以下、詳細に説明する。
流路構造体30は、第1実施形態の流路構造体1と同様の第1のスワール構造2及び第2のスワール構造3と、第1のスワール構造2と第2のスワール構造3の間に配置された混合ユニット31とを備えている。換言すれば、図1の流路構造体1の構成を基準とした場合には、混合ユニット31は流路構造体1の第3の流路6に挿入されるように配置される。換言すれば、第1実施形態において、「内部空間が密閉系であれば第3の流路には任意の流路構造が採用されていてもよい」と説明したように、混合ユニット31は第3の流路6の一部であるとも解釈できる。以下、混合ユニット31は、図1の流路構造体1の構成を基準として、第1スワール構造2と第2スワール構造3との間に配置される(すなわち、第3の流路6に挿入される)ものとして説明する。
第3の流路6は、混合ユニット31が挿入されているために、混合ユニット31よりも上流側に位置する上流側流路6aと、混合ユニット31よりも下流側に位置する下流側流路6bとに分割される。このような上流側流路6aは第1のスワール構造2の構成の一部とみなしてもよく、下流側流路6bは第2のスワール構造3の構成の一部とみなすこともできる。以下、流路構造体30の第1のスワール構造2及び第2のスワール構造3の部分をまとめて、「合流ユニット32」とも称する。
混合ユニット31は、第1のスワール構造2で混合された流体を更に混合及び撹拌し、第2のスワール構造3に供給するように構成される流路群である。混合ユニット31は、第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34を備える。第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34は、例えば上流側流路6aから下流側に2つに分岐し、かつ、下流側流路6bに合流するような流路であり、それぞれの下流側の端と下流側流路6bの上流側の端とが接続されている。
以下、混合ユニット31の第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34の構造についてより詳しく説明する。第1の分岐合流路33は、分岐部33a、中間部33b及び合流部33cから構成される流路である。分岐部33a、中間部33b及び合流部33cは、流路構造体の上流側から下流側にかけて、列記した順に接続されている。同様に、第2の分岐合流路34は、分岐部34a、中間部34b及び合流部34cとから構成される流路であり、流路構造体の上流側から下流側にかけて分岐部34a、中間部34b及び合流部34cが列記した順に接続されている。
分岐部33a及び34aは、ともに上流側流路6aの下流の端に連結されており、第1のスワール構造2を通過した流体はそれぞれに分流される。中間部33b及び34bは、それぞれ分岐部33a又は34aの下流の端との接続箇所において、例えば流路6aの長軸と平行な角度となるように、屈曲している。合流部33c及び34cは、それぞれ中間部33b又は34bの下流の端と接続される箇所において内側に屈曲し、さらに、ともに下流側流路6bの上流側の端に連結されており、それぞれを通過した分流は下流側流路6bへと合流する。
分岐部33aと34aとがなす角は限定されるものではないが、例えば直角である。ただし、分岐部33a及び上流側流路6aがなす角度と、分岐部34a及び上流側流路6aがなす角度とが同じであること、すなわち、上流側流路6aを軸として互いに対称に連結されていることが好ましい。さらに、分岐部33aと34aとは、互いに同じ流路幅及び深さであることが好ましい。分岐部33a及び34aが上流側流路6aを軸として互いに対称に連結され、かつ、互いに同じ流路幅及び深さであると、第1の分岐合流路33を通過する流体の流量、及び第2の分岐合流路34を通過する流体の流量を同等にすることが可能である。両分岐部における流量が同等でなくとも、分岐部よりも下流にあるそれぞれの浅部(図6においては、中間部34bまたは合流部33c)で横渦を発生させることは可能である。従って、互いの流路の大きさ又は角度は異なっていてもよいが、しかし、流量比が大きくなればなるほど流量が少ない方の流路における圧力調整の困難度(必要精度)が増大する可能性があることは考慮されたい。従って、製品のロバスト性の観点からは、おおよそ同量に分岐させることが好ましい。
合流部33c及び合流部34cは、分岐部33a及び34aと同様に、例えば互いに同じ角度で(すなわち、下流側流路6bを軸として互いに対称に)下流側流路6bに連結され、かつ、互いに同じ流路幅及び深さであることが好ましい。合流部33cと合流部34cとがなす角は例えば直角である。
第1の分岐合流路33において、例えば合流部33cは、分岐部33a及び中間部33bの深さに対して1/2未満の深さを有する浅部となっている。浅部が形成されていることにより、下流側流路6bの上流側の付近(混合領域35)で横渦が発生する。それにより流体を更に混合及び撹拌することができる。混合領域35の流路の断面形状は、図4に示す何れかの形状となっていることが好ましい。
第2の分岐合流路34において、例えば中間部34bは、合流部34cの深さに対して1/2未満の深さを有する浅部となっている。第2の分岐合流路34における浅部は、分岐部34aに設けることも可能であるが、中間部34bに配置する方が分流化をより単純にするため、好ましい。
浅部である中間部34bと合流部34cとの接続部にかけて流路が屈曲しているため、合流部34cの上流付近(混合領域36)で横渦が発生し、流体を更に撹拌することができる。混合領域36の流路の断面形状は、図4に示す何れかの形状であることが好ましい。
なお、混合ユニット31は、第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34の一部(例えば、合流部33c及び中間部34b)に浅部を設けるようには構成されず、代わりに、第1の分岐合流路33全域の深さと第2の分岐合流路34全域の深さとを異ならせるように構成されていてもよい。そのような構成の混合ユニット31は、第1の分岐合流路33と第2の分岐合流路34との合流箇所で発生する横渦により、流体の混合及び撹拌が可能である。
他方、図6に示す第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34の両方に浅部が配置される構成は、両分岐合流路に掛かる圧力が同等となるため、流体を両分岐合流路へと均等に分流させることができる。また、万が一、異物の混入によって一方の分岐合流路が閉塞した場合でも、他方の分岐合流路において流体に浅部を経由させて横渦を発生させることで、混合ユニット31による流体の更なる混合及び撹拌をおこなうことができる。
なお、第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34の流路幅及び深さがより狭められた混合ユニット31を、流量を維持したうえで使用すると、混合ユニット31を通過する流体の流速は、より増加する。流速が増加すると発生する横渦の速さ等も増加するため、混合ユニット31による混合及び攪拌効果を高めることができる。従って、流路構造体に対して、より高い混合及び攪拌効果を求める場合には、第1の分岐合流路33及び第2の分岐合流路34の流路幅及び深さがより狭い混合ユニット31を使用することが好ましい。ただし、流路幅及び深さが狭すぎると圧力損失が非常に大きくなり、ポンプによっては機能しなくなる虞があることについては注意されたい。
以上、第3実施形態の流路構造体として、混合ユニットが第1のスワール構造と第2のスワール構造との間に(すなわち、第1実施形態の流路構造体1の第3の流路に挿入されるように)配置された例を示したが、混合ユニットはこのような配置に限られない。さらなる実施形態として、混合ユニット31は、例えば第2のスワール構造よりも下流側、例えば第5の流路9の下流側などに接続されてもよい。
また、第3実施形態の流路構造体の混合ユニットの構成として、合流ユニット32の第1の浅部4aを有する流路(ここでは第1の流路4)の対角に配置された流路(ここでは第2の分岐合流路34)が浅部として中間部34bを有している例を示したが、混合ユニットはこのような構成に限られない。さらなる実施形態として、後述する図7(b)のように、第1の分岐合流路33と、第2の分岐合流路34とが反転して配置されていてもよい。
(第4実施形態)
第4実施形態に従う流路構造体は、混合ユニットを複数備える点で第3実施形態の流路構造体と異なる。
第4実施形態に従う流路構造体は、混合ユニットを複数備える点で第3実施形態の流路構造体と異なる。
例えば、図7の(a)に示すように、流路構造体40は、第1のスワール構造2の下流側、かつ、第2のスワール構造3の上流側において、直列に配置された3つの混合ユニット、すなわち第1の混合ユニット41a、第2の混合ユニット41b及び第3の混合ユニット41cを備える。
図7の(b)に示す流路構造体42は、第2の混合ユニット41bにおいて、第1の分岐合流路43(合流部43cに浅部を備える)と、第2の分岐合流路44(中間部44bに浅部を備える)とが上流側流路6a及び下流側流路6bを軸として反転して配置される。この例のように第1の分岐合流路43及び第2の分岐合流路44の配置が反転した混合ユニットを交互に配置することで、より均等に流体を混合することができる。
第4実施形態に従う流路構造体として図7の(a)及び(b)を例示したが、複数の混合ユニットの数は3つに限られるものではなく、2つ若しくは4つ、5つ、6つ又はそれ以上としてもよいし、複数の混合ユニットは流路構造体において任意の位置に接続・配置されていてもよい。
例えば、図8(a)に示す流路構造体45も、第4実施形態に従う流路構造体の一例である。流路構造体45は、第1混合ユニット41a、第2混合ユニット42b及び第3混合ユニット42cの各上流側の端又は各下流側の端と上流側流路6a又は下流側流路6bとが並列的に接続されている(換言すれば、上流側流路6a及び下流側流路6bがそれぞれ分岐するように延びて各混合ユニットの端と接続されている)。このような流路構造体40に供給され、かつ、上流側流路6aを通過した流体は、分流されて各混合ユニットへと送出される。各混合ユニットを通過した各流体は、下流側流路6bへと合流する。
複数の混合ユニットを並列的に配置することで、直列的に配置される場合と比較して送液に対する抵抗を低減できる。流路構造体への送液にポンプを用いる場合、ポンプへの負荷を低減しながらも、より多くの流量を流路構造体に送液することが可能となる。
また、第4実施形態に従う流路構造体は、複数の混合ユニットを、直列的かつ並列的に接続してなる混合ユニット群として備えていてもよい。例えば、図8(b)に示す流路構造体46は、第1のスワール構造2と第2のスワール構造3との間に配置された混合ユニット群47を備える。混合ユニット群47は、2つの混合ユニットが直列に接続された流路構造を4組備え、かつ、これら4組の流路構造が上流側流路6a及び下流側流路6bと並列的に接続されている。また、混合ユニット群47の下流で流体が合流する部分では、混合及び撹拌を促進するために、合流する流路の一方に、浅部48を配置することが好ましい。混合ユニット群47の構成は図8に示す例に限定されるものではなく、流体の種類又は用途に応じて、例えば混合ユニットの配置等を改変し得る。混合ユニット群の構成を適宜改変することにより、流路構造体への送液の抵抗を調節することができ、かつ、流体の混合及び攪拌の効果を高めることができる。
以上説明したように、第4実施形態に従う流路構造体は、複数の混合ユニットを備えているため、混合ユニットが1つの場合と比較して更に流体を混合及び撹拌することができる。このような第4実施形態の流路構造体を脂質粒子の製造に使用することで、1つの混合ユニットを備える流路構造体を使用した場合よりも、より多量の脂質粒子をより均一な粒径で形成できる。
さらなる実施形態として、流路構造体は、第1のスワール構造2の下流端だけでなく、第2のスワール構造3の下流端にも混合ユニット又は混合ユニット群が接続された構成であってもよい。例えば、図9に示すように、流路構造体49は、第1のスワール構造2の下流端に、例えば3つの混合ユニット41a、41b及び41cからなる混合ユニット群47aと、第2のスワール構造3の下流端に、例えば3つの混合ユニット41d、41e及び41fからなる混合ユニット群47bが接続されたような構成であってもよい。
また、そのような構成に限らず、図7の(b)、図8の(a)又は(b)にそれぞれ示した流路構造体42、45又は46の第2のスワール構造3の下流側に、混合ユニット又は混合ユニット群が接続された構成であってもよい。
(第5実施形態)
第5実施形態に従う流路構造体は、第1のスワール構造と第2のスワール構造との間に、通過する流体の滞留時間が流路構造体を構成する他の流路よりも長い流路をさらに備える(すなわち、第3の流路が、通過する流体の滞留時間が他の流路よりも長い流路をさらに有する)点で、第1~第4実施形態の流路構造体と異なる。
(第5実施形態)
第5実施形態に従う流路構造体は、第1のスワール構造と第2のスワール構造との間に、通過する流体の滞留時間が流路構造体を構成する他の流路よりも長い流路をさらに備える(すなわち、第3の流路が、通過する流体の滞留時間が他の流路よりも長い流路をさらに有する)点で、第1~第4実施形態の流路構造体と異なる。
ここで、通過する流体の滞留時間が長い流路とは、例えば、他の流路よりも流路長が長い流路、又は他の流路よりも流路幅が広い流路等である。従って、例えば第5実施形態に従う流路構造体50は、図10の(a)に示すように、第3の流路6が、上流側流路6aの下流側の端と下流側流路6bの上流側の端とに接続される、流路長が他の流路よりも長い流路51を備える。又は、例えば第5実施形態に従う流路構造体52は、図10の(b)に示すように、その第3の流路6が、上流側流路6aの下流側の端と下流側流路6bの上流側の端とに接続される、流路幅が他の流路よりも広い流路53を備える。
上記に例示した、流路51や流路53には、同流路に対して各種エネルギー(例えば光、熱、音波及び磁気など)を与える素子(図示せず)が接続される。熱エネルギーを与える素子として例えばヒータやペルチェ素子などが、光エネルギーを与える素子として例えば紫外線発生素子などが接続されるが、このような素子は流路51又は53内に配置されていてもよいし、流路構造体50又は52の外部に配置されていてもよい。
各種エネルギーを与える素子が流路構造体50又は52の外部に配置される場合には、第3の流路6の一部としての流路51や流路53は密閉系であるため、このような密閉系の流路にエネルギーを与えることが可能な素子であることが好ましい。また、使用される素子の種類に合わせて、流路が各種エネルギーを受け取りやすい素材や構造となるように構成されていることが好ましい。例えば、密閉系である流路51又は53に素子として紫外線発生素子を接続する場合には、同流路を透明部材で形成することで、通過する流体により高強度の紫外線を照射することが可能である。
流路51や流路53は通過する流体の滞留時間が他の流路よりも長いため、流体が同流路を通過する途中であっても、通過する流体に各種の反応を進行させることが可能である。例えば、同流路を通過する流体に、超音波処理のような物理的処理を施したり、熱処理や紫外線処理などの化学的処理を施したりすることが可能である。
以上に説明した第5実施形態に従う流路構造体を脂質粒子の製造に使用する場合には、脂質粒子を製造すると同時に、脂質粒子の製造に係る他の工程(例えば、脂質粒子に内包させる物質を熱変性させるなどの前処理工程や、蛍光標識を検出して行われる検査工程など)をおこなうことが可能である。
(第6実施形態)
第6実施形態に従う流路構造体は、第1の流路が、第1の浅部よりも上流側に異物をトラップする流路をさらに備える点で、第1~第5実施形態の流路構造体と異なる。
(第6実施形態)
第6実施形態に従う流路構造体は、第1の流路が、第1の浅部よりも上流側に異物をトラップする流路をさらに備える点で、第1~第5実施形態の流路構造体と異なる。
すなわち、第6実施形態に従う流路構造体は、第1の浅部よりも他方の端部側の第1の流路に、異物をトラップするためのトラップ構造をさらに有し、トラップ構造の深さは、トラップ構造よりも他方の端部側の第1の流路の深さよりも浅い。流体の流れを基準に説明すると、第1の浅部よりも上流側の第1の流路において、異物をトラップするためのトラップ構造をさらに有し、トラップ構造の深さは上流側の第1の流路の深さよりも浅い。
さらに詳述すると、図11に示すように、第6実施形態に従う流路構造体60の第1の流路4は、第1の深部4bの上流側において、第1の深部4bの深さd3よりも浅い領域(以下、「上流浅部4c」と称する)を有する。上流浅部4cの深さd7は、上流浅部4cよりも上流の領域(以下、「上流深部4d」と称する)の深さd8よりも浅い。また、以下、第1の深部4bと、上流浅部4cと、上流深部4dとがなす構造を、「第1のトラップ構造」と称する。
図12の(a)に、上流浅部4c周辺の第1の流路4の断面図を示す。上流浅部4cにおいて、例えば底面が天面に向けて突出している。上流深部4dの深さd8及び第1の深部4bの深さd3は互いに同程度であり得る。
図13は、流体を流したときの第1のトラップ構造の様子を示す。矢印は流体の進行方向を示す。第1流体が上流浅部4cを通過する際、上流浅部4cの深さd7よりも大きな異物61は上流浅部4cに進入することができず、上流浅部4cの直前に捕捉される。それによって異物61がそれより下流へ流れることを防止することができる。
上流浅部4cの深さd7は除去の対象及び目的に応じて設定される。例えば、特定の大きさ又は形状の異物が、流路構造体60の下流側に設けられた、他の流路構造が有する機能に悪影響を与える場合には、その大きさ又は形状の異物を捕捉できる深さに設定される。また、流路構造体60の使用者が目視で確認できない異物を除去することを目的とする場合、例えば異物61の大きさは、一般に肉眼での限界と言われる髪の毛の太さ以下(0.1~0.2mm)である。
第1の浅部4aで止まるような大きさの異物61の流入を防ぐことを目的とした場合、上流浅部4cの深さd7は第1の浅部4aと同じかそれ未満であることが好ましい。ここで、「同じ」は工作精度を考慮し±0.01mm異なる場合も含む。例えば、第1の流路4の深さが0.3mmであり、かつ、第1の浅部4aの深さが1/3の0.1mmである場合、上流浅部4cの深さd7は0.1mm以下とすることが好ましい。このように上流浅部4cを第1の流路4に設けることで、容易に異物61の進入を防止し、異物61が除去された流体を流路構造体60に流すことができる。
一方、上流浅部4cを通過する小さな異物61が存在する場合でも、もとよりその異物61は第1の浅部4aで詰まりを起こす可能性が低いため、考慮から外してもよい場合がある。この場合は浅部3aの深さは浅部3cと同様であればよい。しかしながら、そのような小さな異物61も取り除くことが好ましい場合は、上流浅部4cの深さを第1の浅部4aよりも浅くしてもよい。
上流浅部4cの深さd7は、上記のように除去の対象及び目的に応じて設定されるため、限定されるものではないが、例えば上流深部4dの深さd8よりも浅ければよい。例えば、深さd7は、深さd8の1/2未満であってもよく、1/3、1/4又は1/5等としてもよい。
また、流路構造体60の製造に用いられる好ましい手法である金型成形又は切削加工の精度が一般的に5μmであることから、誤差による流路の閉塞を回避するためにも、最低でも上流浅部4cの深さd7は10μm以上であることが望ましい。
上流浅部4cの第1流体の流れ方向の長さは、第1の深部4b及び上流深部4dの流路幅と同程度とすることが好ましい。又は製造可能な限り、それよりも短くてもよい。
第1の深部4b及び上流深部4dの、流路幅、深さ及び流体の供給量は限定されるものではなく、流体の種類に従って決定される。
一方で、本流路構造体でポンプを用いる場合、均一な粒径の脂質粒子を製造するという観点から、脈動を起こさないポンプを用いることが好ましい。そのようなポンプとしては1ml/sec程度の送液量のものが容易に入手できる。従って、ポンプの入手容易性を考慮した場合、第1の深部4b及び上流深部4dの断面の幅及び深さは3mm程度が妥当な上限であり得る。例えば、第1の深部4b及び上流深部4dの断面の深さ及び幅は0.1mm~3mmとすることが好ましい。
さらに、第1のトラップ構造における流体の流速は、比較的小さい方が好ましく、第1のトラップ構造における流体の流速を比較的遅くするためにも、上流浅部4cの流路の断面積を上流深部4dと同じか、それ以上にすることが好ましい。従って、流路構造体60の上流浅部4cの幅は、第1の深部4b及び上流深部4dよりも広い方が好ましい。ここで、幅とは、第1の流路4の流体の流れ方向に直交する方向の長さのことをいう。
例えば、図14の(a)に示すように、第1のトラップ構造は、上流浅部4cから長さI1上流側に亘って、及び、上流浅部4cから長さI2下流側に亘って、広い流路幅が維持されていてもよい。換言すれば、流路構造体60の第1の流路4は、上流浅部4cを含む長方形の幅広部を有してもよい。
また、図14の(b)に示すように、第1のトラップ構造は、上流深部4dから長さI1上流側にかけて徐々に幅広となり、上流浅部4cで幅が最も広くなり、ひいては、上流浅部4cから長さI2下流側にかけて元の幅まで流路幅が徐々に幅狭になるように構成されていてもよい。換言すれば、流路構造体60の第1の流路4は、上流浅部4cで最も幅が広くなる、菱形様の幅広部を有してもよい。
幅広部の長さI1及びl2が、長すぎると流路構造体60に対してデッドボリュームとして影響する場合があり、短すぎるとトラップされた異物61による抵抗の増加が著しくなる可能性がある。よって、異物61が上流浅部4c全般に均等にいき渡り易くするためにも、幅広部の幅と同程度であることが望ましい。長さl1及び長さl2は、互いに同じであってもよいし、異なってもよい。
このように上流浅部4cの幅を広く設定することによって、上流浅部4cにおける圧力抵抗の上昇を抑え、上流浅部4cにおける平均流速をより低下させることが可能である。例えば、上流浅部4cの深さd7が上流深部4dの深さd8の1/n(ここで、nは0以上の整数)であるとき、上流浅部4cの流路幅を上流深部4dの流路幅のn倍以上とすることによって、上流浅部4cにおける平均流速を上流深部4dにおける平均流速と同程度以下とすることができる。
上流浅部4cにおける平均流速をより低下させることにより、上流浅部4cでの圧力上昇により捕捉された異物61が押し出されて下流に流れる可能性を低減することができる。また、万が一多量の異物61が捕捉された場合の圧力抵抗の上昇を防ぐことも可能である。加えて、上流浅部4cの幅を広く設定することによって、異物61が幅方向に分散されて捕捉され、異物61が流路を閉塞する可能性を低減することも可能である。
以上に説明したように、第6実施形態の流路構造体は、第1の合流部よりも上流側の第1の流路において、さらに浅部を設けるという単純な構造をもって、フィルタ等の複雑な構造を用いることなく異物を除去することが可能である。
さらなる実施形態として、流路構造体60は、第1のトラップ構造と同様の構造を、第1の流路以外にも、異物が存在すると予想される流体を導入する流路に対し、第1のトラップ構造と同様の構造を設けてもよい。また、予期できない異物の発生及び進入を防ぐために、用いられるすべての流路に第1のトラップ構造と同様の構造を設けることも好ましい。
例えば、第2の浅部よりも他方の端部側の第4の流路に、及び/又は、第1の合流部よりも他方の端部側の第2の流路に、トラップ構造をさらに備えてもよい。流体の流れ方向を基準に説明すると、第2の流路5が、第1の合流部7よりも上流側にさらなるトラップ構造を備えていてもよいし、及び/又は、第4の流路8が第2の浅部8aよりも上流側にさらなるトラップ構造を備えてもよい。また、流路構造体が、第2の実施形態で説明したような、さらに複数の流路を有する場合(すなわち、浅部を有する流路と、同流路と合流する流路を複数ある場合)には、それら複数の流路の全て、又はそれら複数の流路のうち浅部を有する流路の全てに、第1のトラップ構造と同様の構造が設けられてもよい。
このように、複数のトラップ構造を、流路構造体の流路の上流側に設置することによって、その流路への異物の進入を防ぎ、その流路が有する機能をより確実に発揮させることができる。
(流路構造体の製造方法)
以上に説明した流路構造体(以下、まとめて「流路構造体100」と記す)の製造方法について、図15を用いて説明する。図15の(a)に示すように、流路構造体100は、例えば流路として機能する溝101が形成された基板102と、溝101の天面を塞いで密閉するように基板102に接合された、板状の蓋部103とを備える。
以上に説明した流路構造体(以下、まとめて「流路構造体100」と記す)の製造方法について、図15を用いて説明する。図15の(a)に示すように、流路構造体100は、例えば流路として機能する溝101が形成された基板102と、溝101の天面を塞いで密閉するように基板102に接合された、板状の蓋部103とを備える。
基板102の材料は、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂、ガラス、セラミックス又は金属等から用途によって適切なものを選択すればよい。例えば、流路構造体が医療用途であるならば、シクロオレフィンポリマー等も好ましい例である。何度も再利用するのであればガラス、石英などのセラミックスが安定性から好ましく、温度などの調整を図るのであれば、表面に耐食性の処理を施した金属を用いてもよい。溝101は、例えば金型を用いたプレス加工又は切削により形成することができる。浅部に相当する箇所は、他の部分よりも溝101を浅く形成又は切削すればよい。
蓋部103の材料は、例えば、基板102で説明したものと同様の材料を使用することができる。蓋部103は、例えば板状であり得る。又は、図15の(b)に示すように薄いフィルム状の蓋部104を用いてもよい。
フィルム状の蓋部104は、流体の状態を監視するためのセンサー端子105を取り付けることも可能である。又は蓋部104に高い熱伝導性若しくは特定の物質に対して特定の処理を行う機能(図示せず)等、様々な機能又は特性を付与することも可能である。
蓋部104が内圧により膨らむことが懸念される場合には、図15の(c)に示すように、押さえ板106を蓋部104の上から押し付けることで膨らみを抑制してもよい。押さえ板106は、その内部に配置された熱交換用の熱媒流路107、又はセンサー機能を有する電気端子(図示せず)等を備えてもよい。
このように基板102に溝101を形成して蓋部103又は104を接合するという単純な手順で、内部空間を密閉系とする流路構造体100を製造することができる。そのような製造方法では、例えば基板102と蓋部103の両方に溝を形成し、かつ、両者の精密な位置合わせをする工程、基材にトンネル構造を成形する工程、及び、流路同士を積層させる工程が不要である。従って、実施形態の流路構造体の製造によれば、製造時に高い工作精度を要求せず、簡単かつ低コストで製造することができ、量産性が非常に高い。
更なる実施形態によれば、溝101のうち、浅部を設ける箇所の深さを他の部分と同じ深さとしておき、対応する箇所に凸部を有する蓋部104を取り付けることで、浅部を形成してもよい。即ち、このように形成された浅部の流路内腔は、上から凹むことによって流路が狭くなっている。このような構造は、上記のような底が突出する構造と比較して蓋部の形成、位置合わせ等の製造の手順は増えるが、第1実施形態の流路構造体で説明したように横渦を発生させることは可能である。
更なる実施形態として、流体を導入するための流路、及び、流体を導入するための流路を備える流路構造体を製造してもよい。例えば、図15の(d)に示すように、所望の深さの流路面と端が接触し、かつ、鉛直方向に延びる導入用流路108と、同流路面と端が接触し、かつ、鉛直方向に延びる排出用流路109を備えてもよい。図15の(d)に示す流路構造体101の導入用流路108に流体が供給されると、流体は、導入用流路108内を重力方向に通過し、溝部101を通過した後、排出用流路109内を重力方向と逆方向に通過して排出される。
また、図15の(e)に示すように、排出用流路109は、流路面から重力方向に延びるように設けられていてもよい。この場合、溝部101を通過した流体は、排出用流路109内を重力方向に通過して排出される。流体の自重を利用することで、流体の排出に必要な圧力が低減され、流体を供給する際の圧力を低減することが可能である。ただし、図15の(d)に示す流路構造体は、流路面の一方の面から加工することで製造することができるので、製造の容易性という面では、図15の(e)に示す流路構造体よりも図15の(d)に示す流路構造体の方が優れている。
(薬剤を内包する脂質粒子の製造方法)
以下、実施形態の流路構造体を用いて薬剤を内包する脂質粒子を製造する方法について説明する。
以下、実施形態の流路構造体を用いて薬剤を内包する脂質粒子を製造する方法について説明する。
まず、本方法で製造される脂質粒子について説明する。図16に示すように、脂質粒子200は脂質分子が配列して形成された脂質膜からなり、中空の略球状である。脂質粒子200の内腔201に薬剤202が内包されている。脂質粒子200は例えば薬剤202を細胞内に送達するために用いられ得る。
製造方法は、例えば図17に示すように次の工程を含む:
薬剤(核酸の場合)を凝縮すること(凝縮工程S1)、
有機溶媒中に脂質粒子の材料の脂質を含む第1溶液と、水性溶媒中に薬剤を含む第2溶液とを密閉系の流路構造体を用いて混合して、混合液を得ること(混合工程S2)、
密閉系の流路構造体を用いて混合液と水性溶媒とを混合し、有機溶媒の濃度を低下させることで脂質を粒子化し、薬剤を内包した脂質粒子を生成すること(粒子化工程S3)、及び、
生成した脂質粒子を含有する溶液を濃縮すること(濃縮工程S4)。
薬剤(核酸の場合)を凝縮すること(凝縮工程S1)、
有機溶媒中に脂質粒子の材料の脂質を含む第1溶液と、水性溶媒中に薬剤を含む第2溶液とを密閉系の流路構造体を用いて混合して、混合液を得ること(混合工程S2)、
密閉系の流路構造体を用いて混合液と水性溶媒とを混合し、有機溶媒の濃度を低下させることで脂質を粒子化し、薬剤を内包した脂質粒子を生成すること(粒子化工程S3)、及び、
生成した脂質粒子を含有する溶液を濃縮すること(濃縮工程S4)。
本製造方法は、例えば図18に示す流路構造体を用いて行うことができる。図18の(a)は流路構造体のうち凝縮工程S1が行われる凝集用流路301を示し、(b)は混合工程S2が行われる混合用流路302を示し、(c)は粒子化工程S3が行われる粒子化用流路303を示し、(d)は濃縮工程S4が行われる濃縮用流路304を示す。
以下、本製造方法の手順の例について説明する。まず第1溶液と第2溶液とを用意する。第1溶液は、有機溶媒中に脂質を含む。脂質は、脂質粒子200を構成する材料となる脂質である。第2溶液は、水性溶媒中に薬剤202を含む。
・凝縮工程S1
薬剤202は、限定されるものではないが、例えば核酸である。核酸の薬剤202は、例えばDNA、RNA及び/又は他のヌクレオチドを含む核酸等であり、例えば特定の遺伝子のmRNA、遺伝子をコードするDNA、遺伝子とプロモーター等の遺伝子を発現するためのその他の配列とを含む遺伝子発現カセットを含むDNA、ベクター等であり得る。薬剤202が核酸である場合、まず核酸(薬剤202)を凝集する凝集工程S1を行ってもよい。
薬剤202は、限定されるものではないが、例えば核酸である。核酸の薬剤202は、例えばDNA、RNA及び/又は他のヌクレオチドを含む核酸等であり、例えば特定の遺伝子のmRNA、遺伝子をコードするDNA、遺伝子とプロモーター等の遺伝子を発現するためのその他の配列とを含む遺伝子発現カセットを含むDNA、ベクター等であり得る。薬剤202が核酸である場合、まず核酸(薬剤202)を凝集する凝集工程S1を行ってもよい。
核酸の凝縮は、例えば核酸凝縮ペプチドを用いて行われる。核酸凝縮ペプチドは、核酸を小さく凝縮することにより、脂質粒子200の粒径をより小さくすることができ、また脂質粒子200内により多くの核酸を内包することができる。その結果、脂質粒子200の凝集の原因となり得る脂質粒子200外に残留する核酸がより少なくなり得る。
好ましい核酸凝縮ペプチドは、例えば、カチオン性のアミノ酸を全体の45%以上含むペプチドである。より好ましい核酸凝縮ペプチドは、一方の端にRRRRRR(配列番号1、以下「第1のアミノ酸配列」と称する)を有し、他方の端が配列RQRQR(配列番号2、以下「第2のアミノ酸配列」と称する)を有する。第1のアミノ酸配列と第2アミノ酸配列との間には、RRRRRR又はRQRQRからなる中間配列を0個又は1個以上含む。また、第1のアミノ酸配列、第2のアミノ酸配列及び中間配列のうち、隣り合う2つの配列の間に2つ以上の中性アミノ酸を含む。中性アミノ酸は、例えば、G又はYである。他方の端は第2のアミノ酸配列に変えて、RRRRRR(配列番号1、以下「第1のアミノ酸配列」と称する)を有してもよい。
上記核酸凝縮ペプチドは、好ましくは、以下のアミノ酸配列を有する:
RQRQRYYRQRQRGGRRRRRR (配列番号3)
RQRQRGGRRRRRR (配列番号4)
RRRRRRYYRQRQRGGRRRRRR (配列番号5)。
RQRQRYYRQRQRGGRRRRRR (配列番号3)
RQRQRGGRRRRRR (配列番号4)
RRRRRRYYRQRQRGGRRRRRR (配列番号5)。
更に、次のようなアミノ酸配列GNQSSNFGPMKGGNFGGRSSGPYGGGGQYFAKPRNQGGY(配列番号6、以下「M9」と称する)有する核酸凝縮ペプチドを上記の何れかの核酸凝縮ペプチドと組み合わせて用いることもできる。このペプチドは、上記核酸凝縮ペプチドで凝縮した核酸凝縮体を更に凝縮することができる。
図13の(a)に示す通り、凝集工程S1を行うための凝集用流路301は、例えばY字型の流路である。Y字型の分岐した一方の流路311の上流の端には例えば凝集剤流入口312が設けられ、そこから核酸凝縮ペプチドを含む凝集剤を流す。他方の流路313の上流の端には薬剤流入口314が設けられ、そこから核酸(薬剤202)を水性溶媒中に含む溶液を流す。水性溶媒は、例えば、水、生理食塩水のような食塩水、グリシン水溶液又は緩衝液等である。その結果、流路311と流路313とが合流する流路315内で凝縮剤と薬剤202を含む溶液とが混合される。混合により、凝縮された薬剤202を含む第2溶液が得られる。
凝縮工程S1は必ずしも流路を用いて行う必要はなく、凝集剤と、核酸(薬剤202)を水性溶媒中に含む溶液とを混合及び撹拌すればよい。
以上の効果を奏することから薬剤202が核酸である場合は凝縮工程S1を行うことが好ましい。しかしながら薬剤202が核酸でない場合、又は核酸であるが凝縮する必要のない場合等は凝縮工程S1を行う必要はない。
・混合工程S2
次に、第1溶液及び第2溶液を混合する。
次に、第1溶液及び第2溶液を混合する。
第2溶液は薬剤202が核酸である場合上記のように作製されたものであってもよい。又は凝縮しない核酸若しくは核酸でない薬剤202を使用する場合は、その種類に応じて選択された上記の何れかの水性溶媒に薬剤202を混合することで第2溶液を作製することができる。核酸でない薬剤202は、例えば、活性成分としてタンパク質、ペプチド、アミノ酸、他の有機化合物又は無機化合物等を含む。薬剤202は、例えば疾患の治療薬又は診断薬等であってもよい。しかしながら薬剤202はこれらに限定されるものではなく、脂質粒子200に内包することができれば何れの物質であってもよい。
薬剤202は必要に応じて、例えばpH調整剤、浸透圧調整剤及び/又は薬剤活性化剤等の試薬を更に含んでもよい。pH調整剤は、例えば、クエン酸等の有機酸及びその塩等である。浸透圧調整剤は、糖又はアミノ酸等である。薬剤活性化剤は、例えば活性成分の活性を補助する試薬である。これらは凝縮工程S1を行う場合、その後に添加してもよい。
薬剤202は、1種類の物質であってもよく、複数の物質を含んでもよい。第2溶液中の薬剤202の濃度は、例えば0.01%~1.0%(重量)であることが好ましい。
第1溶液は、脂質と有機溶媒とを混合することで製造され得る。脂質は、例えば生体膜の主成分の脂質であってもよい。また、脂質は人工的に合成したものであってもよい。脂質は、例えば、リン脂質又はスフィンゴ脂質、例えば、ジアシルホスファチジルコリン、ジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、ケファリン又はセレブロシド、或いはこれらの組み合わせ等のベース脂質を含み得る。
例えば、ベース脂質として、
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、
1,2-ステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DSPE)、
1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスファチジルコリン(DPPC)、
1-パルミトイル-2-オレオイル-sn-グリセロ-3-ホスファチジルコリン(POPC)、
1,2-ジ-O-オクタデシル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DOTMA)、
1,2-ジオレオイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(DODAP)、
1,2-ジミリストイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(14:0 DAP)、
1,2-ジパルミトイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(16:0 DAP)、
1,2-ジステアロイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(18:0 DAP)、
N-(4-カルボキシベンジル)-N,N-ジメチル-2,3-ビス(オレオイロキシ)プロパン(DOBAQ)、
1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)、
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホクロリン(DOPC)、
1,2-ジリノレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホクロリン(DLPC)、
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-L-セリン(DOPS)、又は
コレステロール、
或いはこれらの何れかの組み合わせ等を用いることが好ましい。特にDOTAP及び/又はDOPEを用いることが好ましい。
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DOPE)、
1,2-ステアロイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DSPE)、
1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスファチジルコリン(DPPC)、
1-パルミトイル-2-オレオイル-sn-グリセロ-3-ホスファチジルコリン(POPC)、
1,2-ジ-O-オクタデシル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DOTMA)、
1,2-ジオレオイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(DODAP)、
1,2-ジミリストイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(14:0 DAP)、
1,2-ジパルミトイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(16:0 DAP)、
1,2-ジステアロイル-3-ジメチルアンモニウムプロパン(18:0 DAP)、
N-(4-カルボキシベンジル)-N,N-ジメチル-2,3-ビス(オレオイロキシ)プロパン(DOBAQ)、
1,2-ジオレオイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DOTAP)、
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホクロリン(DOPC)、
1,2-ジリノレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホクロリン(DLPC)、
1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-L-セリン(DOPS)、又は
コレステロール、
或いはこれらの何れかの組み合わせ等を用いることが好ましい。特にDOTAP及び/又はDOPEを用いることが好ましい。
脂質は、生分解性脂質である第1の脂質化合物及び/又は第2の脂質化合物を更に含むことが好ましい。第1の脂質化合物はQ-CHR2の式で表すことができる。
(式中、
Qは、3級窒素を2つ以上含み、酸素を含まない含窒素脂肪族基であり、
Rは、それぞれ独立に、C12~C24の脂肪族基であり、
少なくとも一つのRは、その主鎖中又は側鎖中に、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-S-C(=O)-、-C(=O)-S-、-C(=O)-NH-、及び-NHC(=O)-からなる群から選択される連結基LRを含む)。
(式中、
Qは、3級窒素を2つ以上含み、酸素を含まない含窒素脂肪族基であり、
Rは、それぞれ独立に、C12~C24の脂肪族基であり、
少なくとも一つのRは、その主鎖中又は側鎖中に、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-S-C(=O)-、-C(=O)-S-、-C(=O)-NH-、及び-NHC(=O)-からなる群から選択される連結基LRを含む)。
特に、式(1-01)の脂質化合物及び/又は式(1-02)の脂質化合物を用いることが好ましい。
第2の脂質化合物は、P-[X-W-Y-W’-Z]2の式で表すことができる。
(式中、
Pは、1つ以上のエーテル結合を主鎖に含むアルキレンオキシであり、
Xは、それぞれ独立に、三級アミン構造を含む2価連結基であり、
Wは、それぞれ独立に、C1~C6アルキレンであり、
Yは、それぞれ独立に、単結合、エーテル結合、カルボン酸エステル結合、チオカルボン酸エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、カルバメート結合及び尿素結合からなる群から選ばれる2価連結基であり、
W’は、それぞれ独立に、単結合又はC1~C6アルキレンであり、
Zは、それぞれ独立に、脂溶性ビタミン残基、ステロール残基、又はC12~C22脂肪族炭化水素基である)。
(式中、
Pは、1つ以上のエーテル結合を主鎖に含むアルキレンオキシであり、
Xは、それぞれ独立に、三級アミン構造を含む2価連結基であり、
Wは、それぞれ独立に、C1~C6アルキレンであり、
Yは、それぞれ独立に、単結合、エーテル結合、カルボン酸エステル結合、チオカルボン酸エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、カルバメート結合及び尿素結合からなる群から選ばれる2価連結基であり、
W’は、それぞれ独立に、単結合又はC1~C6アルキレンであり、
Zは、それぞれ独立に、脂溶性ビタミン残基、ステロール残基、又はC12~C22脂肪族炭化水素基である)。
第2の脂質化合物は、例えば下記式で表される構造を有する脂質である。特に、式(2-01)の化合物を用いることが好ましい。
第1の脂質化合物及び第2の脂質化合物を含む場合、脂質粒子200への薬剤202の内包量を増加させ、薬剤202の細胞への導入効率を高めることが可能である。また、導入した細胞の細胞死も低減することができる。
ベース脂質は、脂質材料の全体に対して30%~約80%(モル比)含まれることが好ましい。或いは、100%近くがベース脂質から構成されていてもよい。第1及び第2の脂質化合物は、脂質材料の全体に対して約20%~約70%(モル比)で含まれることが好ましい。
ベース脂質は、脂質材料の全体に対して30%~約80%(モル比)含まれることが好ましい。或いは、100%近くがベース脂質から構成されていてもよい。第1及び第2の脂質化合物は、脂質材料の全体に対して約20%~約70%(モル比)で含まれることが好ましい。
脂質は、脂質粒子200同士の凝集を防止する脂質を含むこともまた好ましい。例えば、凝集を防止する脂質は、PEG修飾した脂質、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)ジミリストイルグリセロール(DMG-PEG)、オメガ-アミノ(オリゴエチレングリコール)アルカン酸モノマーから誘導されるポリアミドオリゴマー(米国特許第6,320,017号)又はモノシアロガングリオシド等を更に含むことが好ましい。このような脂質は、脂質粒子200の脂質材料全体に対して約1%~約10%(モル比)で含まれることが好ましい。
脂質は、毒性を調整するための相対的に毒性の低い脂質;脂質粒子200に配位子を結合させる官能基を有する脂質;ステロール、例えばコレステロール等の内包物の漏出を抑制するための脂質等の脂質を更に含んでもよい。特に、コレステロールを含ませることが好ましい。
例えば、脂質粒子200は、式(1-01)若しくは式(1-02)の化合物及び/又は式(2-01)の化合物と、DOPE及び/又はDOTAPと、コレステロールと、DMG-PEGとを含むことが好ましい。
脂質の種類及び組成は、目的とする脂質粒子200の酸解離定数(pKa)若しくは脂質粒子200のサイズ、内包物の種類、或いは導入する細胞中での安定性等を考慮して適切に選択される。例えば脂質粒子200を構成する脂質を所望の組成とするためには、第1溶液に含まれる脂質の組成を同じ比率に設定すればよい。
第1溶液の有機溶媒は、例えば、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、エーテル、クロロホルム、ベンゼン又はアセトン等である。有機溶媒中の脂質の濃度は、例えば0.1%~0.5%(重量)であることが好ましい。
第1溶液と第2溶液との混合は、図18の(b)に示すように混合用流路302において行われる。ここでは、混合用流路302として、第4実施形態で説明した流路構造体40と同様の構造を示したが、混合用流路302はそれに限定されるものではなく、例えば第1実施形態の流路構造体1、第3実施形態の流路構造体30又は第5実施形態の流路構造体50などと同様の構造であってもよい。
凝集工程S1を行う場合は、凝集用流路301の流路315の下流の端が、流路構造体40の第1の流路4の上流側の端に連結されており、第1の流路4に第2溶液が供給される。凝縮工程S1を行わない場合は、第1の流路4の上流側の端に第2溶液流入口(図示せず)が設けられ、そこから第2溶液が供給される。第2の流路5は、例えばその上流側の端に第1流体流入口316を備え、そこから第1溶液を供給する。その結果、第4実施形態で説明したように第1スワール構造2及び混合ユニット41において、第1溶液及び第2溶液が混合及び攪拌され、混合液が得られる。例えば、凝縮工程S1を行わない場合は第1の流路4に第1溶液を流し、第2の流路5に第2溶液を流してもよい。
・粒子化工程S3
次に粒子化工程S3において混合液の有機溶媒の濃度を低下させる。例えば、混合液に水溶液を多量に添加することにより有機溶媒濃度を相対的に低下させることが好ましい。例えば、混合液の3倍量の水溶液を混合液に添加する。水溶液として、第1溶液に用いられる水性溶媒と同じものを用いることができる。有機溶媒濃度を低下させることによりにより脂質が粒子化し、薬剤202を内包する脂質粒子200が生成し得る。その結果、脂質粒子200を含む脂質粒子含有液が得られる。
次に粒子化工程S3において混合液の有機溶媒の濃度を低下させる。例えば、混合液に水溶液を多量に添加することにより有機溶媒濃度を相対的に低下させることが好ましい。例えば、混合液の3倍量の水溶液を混合液に添加する。水溶液として、第1溶液に用いられる水性溶媒と同じものを用いることができる。有機溶媒濃度を低下させることによりにより脂質が粒子化し、薬剤202を内包する脂質粒子200が生成し得る。その結果、脂質粒子200を含む脂質粒子含有液が得られる。
図13の(c)に示すように、粒子化工程S3を行う粒子化用流路303は、第1実施形態に記載の第2スワール構造と同様である。粒子化用流路303は、それに限定されるものではなく、例えば第2~5の実施形態の流路構造体と同様の構造であってもよい。第4の流路8の上流側の端は、例えば水溶液流入口317を備え、そこから水溶液を供給する。その結果、脂質が粒子化し、薬剤202が内包された脂質粒子200が形成され、脂質粒子200を含む脂質粒子溶液が得られる。以上のようにして、脂質粒子200を製造することができる。
・濃縮工程S4
実施形態の脂質粒子製造方法は、必要に応じて脂質粒子溶液を濃縮すること(濃縮工程S4)を更に含んでもよい。濃縮は、例えば脂質粒子溶液から溶媒の一部及び/又は余った脂質と薬剤202とを除去することにより行われる。濃縮は、例えば限外ろ過により行うことができる。限外ろ過には、例えば細孔径2nm~100nmの限外ろ過フィルタを用いることが好ましい。例えばフィルタとしてAmicon(登録商標)Ultra-15(メルク)等を用いることができる。濃縮工程S4を行うことにより純度及び濃度の高い脂質粒子溶液を得ることができる。濃縮後の脂質粒子溶液の脂質粒子200の濃度は、1×1013個/mL~5×1013個/mL程度であることが好ましい。しかしながら濃縮工程S4は必ずしも行う必要はない。
実施形態の脂質粒子製造方法は、必要に応じて脂質粒子溶液を濃縮すること(濃縮工程S4)を更に含んでもよい。濃縮は、例えば脂質粒子溶液から溶媒の一部及び/又は余った脂質と薬剤202とを除去することにより行われる。濃縮は、例えば限外ろ過により行うことができる。限外ろ過には、例えば細孔径2nm~100nmの限外ろ過フィルタを用いることが好ましい。例えばフィルタとしてAmicon(登録商標)Ultra-15(メルク)等を用いることができる。濃縮工程S4を行うことにより純度及び濃度の高い脂質粒子溶液を得ることができる。濃縮後の脂質粒子溶液の脂質粒子200の濃度は、1×1013個/mL~5×1013個/mL程度であることが好ましい。しかしながら濃縮工程S4は必ずしも行う必要はない。
図18の(d)に示すように、濃縮工程S4を行う濃縮用流路304は、流路341と、流路341の壁面に設けられたフィルタ342とを備える。流路341の上流の端は、例えば粒子化用流路303の下流側の端である、第5の流路9の端と連結している。
フィルタ342は例えば流路341の一部の壁面に代えて設けられている。フィルタ342として上で説明した何れかの限外ろ過用のフィルタを用いることができる。
流路341内に脂質粒子溶液を通過させることによって、残留した材料及び余分な溶媒等がフィルタ342を通過して流路341外に排出される。脂質粒子200は流路341内に残り、下流へと流れることで脂質粒子溶液が濃縮される。流路341の下流の端は、濃縮後の脂質粒子溶液を回収するための排出口343を備えるか、又は脂質粒子溶液を回収するためのタンクと連結されていてもよい。
濃縮工程S4は必ずしも流路を用いて行う必要はなく、例えば容器に回収された脂質粒子溶液をフィルタでろ過してもよい。
また、実施形態の脂質粒子製造方法は、必要に応じて脂質粒子200の品質を向上するための処理を更に行ってもよい。品質の向上とは、例えば薬剤202の脂質粒子200からの漏出の防止、薬剤202の脂質粒子200への内包量の向上、薬剤202を内包する脂質粒子200の割合(内包率)の向上、脂質粒子200同士の凝集の低減及び防止、及び/又は脂質粒子のサイズのばらつきの軽減等であり得る。例えば、脂質粒子溶液を冷却する処理を行ってもよい。このような処理もまた流路を用いて行ってもよく、例えば、第5実施形態で説明した、滞留時間の長い流路を備える流路構造体50を用いてもよい。
以上に説明した上記の各流路は、例えばマイクロ流路である。流路内の流体の流れ、流体の流路内への注入、タンクからの流体の取り出し及び/又は脂質粒子溶液の容器への収容等は、例えばこれらの操作が自動的に行われるように構成され及び制御されたポンプ又は押し出し機構等により行われ得る。
実施形態の脂質粒子の製造方法は、上記したように凝縮工程S1、濃縮工程S4を必ずしも行う必要はなく、少なくとも混合工程S2及び粒子化工程S3を含めばよい。
実施形態の脂質粒子の製造方法によれば、混合工程S2を実施形態の流路構造体を用いて行うため、第1溶液と第2溶液とが十分に混合及び撹拌され、粒径がより均一な脂質粒子200を製造することが可能である。脂質粒子200の粒径がより均一であると、例えば、薬剤202の内包量の向上、脂質粒子200の平均粒子径の低減、及び薬剤202が内包されている脂質粒子の割合の向上等の効果が期待される。すなわち、実施形態の脂質粒子の製造方法によって、より高品質な脂質粒子を製造することができる。
さらなる実施形態として、第1実施形態の流路構造体1を基準にしてスワール構造をさらに計mつ備える流路構造体、すなわち、第2実施形態に係る流路構造体を使用して脂質粒子を製造してもよい。
第2実施形態に係る流路構造体を使用した製造方法は、例えば、次の工程を含む:
第1の流路、第2の流路、第4の流路及び流路Aのうち、第6の流路から第(2m+2)の流路までのそれぞれの流路に対し、脂質溶液、又は、種々の薬剤を含む複数種類の薬液を、それぞれ供給して、脂質溶液と複数種類の薬液との混合液を得ること;及び
第(2m+4)の流路から水性溶媒を供給し、混合液の前記有機溶媒の濃度を低下させて脂質を粒子化し、薬剤を内包した脂質粒子を生成すること溶液と複数種類の薬液とを十分に混合して得た混合液の有機溶媒の濃度を低下させて脂質を粒子化することで、種々の薬剤を均一に内包した脂質粒子を生成すること。
第1の流路、第2の流路、第4の流路及び流路Aのうち、第6の流路から第(2m+2)の流路までのそれぞれの流路に対し、脂質溶液、又は、種々の薬剤を含む複数種類の薬液を、それぞれ供給して、脂質溶液と複数種類の薬液との混合液を得ること;及び
第(2m+4)の流路から水性溶媒を供給し、混合液の前記有機溶媒の濃度を低下させて脂質を粒子化し、薬剤を内包した脂質粒子を生成すること溶液と複数種類の薬液とを十分に混合して得た混合液の有機溶媒の濃度を低下させて脂質を粒子化することで、種々の薬剤を均一に内包した脂質粒子を生成すること。
さらなる実施形態として、第2実施形態に係る流路構造体を使用することで、種々の薬剤を均一に内包した脂質粒子を生成することができ、高品質な脂質粒子製剤を製造することができる。
[例]
以下に、実施形態の流路構造体及び脂質粒子の製造方法を用いて行った実験について記載する。
以下に、実施形態の流路構造体及び脂質粒子の製造方法を用いて行った実験について記載する。
例1.密閉系における希釈と開放系における希釈との比較
・実施例1
図19の(a)に示す、密閉系における希釈が可能な流路構造体300を用意した。流路構造体300は、第4実施形態に係る流路構造体49と同様の構成とした。なお、流路構造体300の寸法は、第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aと、第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bとで、その流路幅ひいては断面積の大きさが異なるようにした。具体的には、第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aの流路幅を0.3mmとし、第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bの流路幅を0.6mmとした。ただし、第3の流路6の流路幅は0.3mmから0.6mmへと広がる構造となっている。
・実施例1
図19の(a)に示す、密閉系における希釈が可能な流路構造体300を用意した。流路構造体300は、第4実施形態に係る流路構造体49と同様の構成とした。なお、流路構造体300の寸法は、第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aと、第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bとで、その流路幅ひいては断面積の大きさが異なるようにした。具体的には、第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aの流路幅を0.3mmとし、第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bの流路幅を0.6mmとした。ただし、第3の流路6の流路幅は0.3mmから0.6mmへと広がる構造となっている。
脂質溶液として、脂質組成A(FFT20:DOPE:DOTAP:コレステロール:DNG-PEG2000=70:10:20:120:8(モル比))の脂質組成物をエタノールに溶解させた溶液を用意した。
0.1mg/mlの(5kbpの)二本鎖核酸を、9倍量の10mM HEPES(pH7.3)に溶解させた水溶液を薬液として用意した。
実施例1として、上記の脂質を含有する脂質溶液と、上記の水性溶媒中に核酸を薬剤として含有する薬液を、それぞれ流路構造体300の第1の流路4及び第2の流路5に供給し、かつ、同薬液の水性溶媒と同じ水性溶媒を第4の流路8に供給することで、脂質粒子を製造した。
製造した脂質粒子について、Zetasaizer(登録商標)Nano ZSP(Malvern社)の粒子径測定モードで、平均粒子径及び多分散指数(pdi)を測定した。多分散指数が高いほど、得られた脂質粒子の粒径のバラツキが大きく、逆に少ないほど脂質粒子の粒径が均一であることを意味する。
また、脂質粒子の核酸内包量は、Quant-iTTMPicoGreen(登録商標)ds DNA Assayキット(Theermo Fisher Scientific社)のプラスミド測定モードで測定して得られた蛍光強度の相対比を換算することで算出した。
・比較例1
比較例1として、図19の(b)に示す流路構造体400を用意した。流路構造体400は、流路構造体300の第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aと同一の構造を備えるが、流路構造体300の第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bにあたる構造を備えず、実施形態の流路構造体による希釈と粒子化工程は行わなかった。
比較例1として、図19の(b)に示す流路構造体400を用意した。流路構造体400は、流路構造体300の第1のスワール構造2及び混合ユニット群47aと同一の構造を備えるが、流路構造体300の第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bにあたる構造を備えず、実施形態の流路構造体による希釈と粒子化工程は行わなかった。
代わりに、比較例1では、流路構造体400から排出された脂質溶液と薬液との混合液を、大気中(すなわち開放系)で水性溶媒と混合する操作によって希釈し、脂質粒子を製造した。比較例1において製造した脂質粒子について、実施例1と同様の方法をもって、その平均粒径、多分散指数及び核酸内包量を測定した。
・実施例2及び比較例2
実施例2として、図19の(a)の流路構造体300に、実施例1とは異なる脂質組成の脂質溶液を供給し、脂質粒子を製造した。異なる脂質組成の脂質溶液として、脂質組成B(FFT10:FFT20:DOPE:DOTAP:コレステロール:DNG-PEG2000=35:70:21:9.4:88.5:9.4(モル比)の脂質組成物をエタノールに溶解させた溶液を用意し、使用した。脂質粒子に使用した薬液の組成は実施例1と同一である。
実施例2として、図19の(a)の流路構造体300に、実施例1とは異なる脂質組成の脂質溶液を供給し、脂質粒子を製造した。異なる脂質組成の脂質溶液として、脂質組成B(FFT10:FFT20:DOPE:DOTAP:コレステロール:DNG-PEG2000=35:70:21:9.4:88.5:9.4(モル比)の脂質組成物をエタノールに溶解させた溶液を用意し、使用した。脂質粒子に使用した薬液の組成は実施例1と同一である。
また、比較例2として、図19の(b)の流路構造体400に、比較例1とは異なる脂質組成の脂質溶液を供給した。異なる脂質組成の脂質溶液として、脂質組成B(FFT10:FFT20:DOPE:DOTAP:コレステロール:DNG-PEG2000=35:70:21:9.4:88.5:9.4(モル比))の脂質組成物をエタノールに溶解させた溶液を用意し、使用した。また、比較例2の脂質粒子の製造に使用した薬液の組成は、実施例1、実施例2及び比較例1と同一である。脂質粒子は、比較例1と同じ方法で行った。
実施例2及び比較例2において製造した脂質粒子について、実施例1と同様の方法をもって、その平均粒径、多分散指数及び核酸内包量を測定した。
・結果
表1に、例1の実験結果を示す。
表1に、例1の実験結果を示す。
実施例1と比較例1との結果を比較すると、実施例1は比較例1よりも多分散指数が低く、製造された脂質粒子の粒径がより均一であることが分かる。また、実施例1は比較例1に比べて、製造された脂質粒子の平均粒径はわずかに小さい一方で、核酸内包量を大幅に向上させたことが分かる。
同様に、実施例2と比較例2との結果を比較すると、実施例2は比較例2よりも多分散指数が低く、製造された脂質粒子の粒径はより均一である。また、実施例2は比較例2に比べて、製造された脂質粒子の平均粒径が低い一方で、核酸内包量はわずかに増加していることが分かる。
従って、密閉系の流路構造体を用いた希釈及び粒子化(実施例1及び2)は、流路構造体を用いた混合液の用意と開放系における希釈とを組み合わせる製造方法(比較例1及び2)よりも、品質の良い脂質粒子を製造できることが示された。
また、実施例1と実施例2では組成が異なる脂質溶液を供給したが、両者ともに品質の良い脂質粒子が製造できたため、異なる脂質組成の溶液にも適用可能であることが示された。
例2.スワール構造による希釈と層流構造による希釈との比較
・比較例3
図20の(a)に示す流路構造体500を用意した。流路構造体500は、流路構造体300及び400の第1のスワール構造2及び混合ユニット群47と同一の構造を備えるが、流路構造体300の第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bにあたる構造を備えず、代わりに層流構造501を備え、層流構造501をもって脂質溶液を水性溶媒と混合することにより、希釈した。
・比較例3
図20の(a)に示す流路構造体500を用意した。流路構造体500は、流路構造体300及び400の第1のスワール構造2及び混合ユニット群47と同一の構造を備えるが、流路構造体300の第2のスワール構造3及び混合ユニット群47bにあたる構造を備えず、代わりに層流構造501を備え、層流構造501をもって脂質溶液を水性溶媒と混合することにより、希釈した。
層流構造501とは、溶液が混合される際にスワールが発生しないように構成される流路合流部のことを指す。図20の(b)に示すように、層流構造501は、流体の流れが壁面と衝突しないように構成される。流路構造体500は、流路構造体400とは希釈及び粒子化を行う流路を備えている点で異なる。
比較例3として、流路構造体500に脂質溶液、薬液及び水性溶媒を供給し、脂質粒子の製造を行った。脂質溶液、薬液及び水性溶媒の組成、並びに供給流量などの実験条件、さらには測定項目及び測定条件も、実施例1と同一である。
・結果
表2に、例2の実験結果を示す。
表2に、例2の実験結果を示す。
実施例1と比較例3との結果を比較すると、実施例1は比較例3よりも多分散指数が低く、製造された脂質粒子の粒径がより均一であることが分かる。また、実施例1は比較例3に比べて、製造された脂質粒子の平均粒径は小さい一方で、核酸内包量を大幅に向上させたことが分かる。
従って、スワール構造を備える流路構造体を用いた希釈及び粒子化(実施例1)は、層流構造を備える流路構造体を用いた希釈及び粒子化(比較例1及び2)よりも、品質の良い脂質粒子を製造できることが示された。
例3.スワール構造の形状パターン間の比較
スワール構造の形状パターンが希釈効果に影響するかを検証するため、図21(a)に示す実施例1の第2のスワール構造3の形状パターン(以下、Type-Aと称する)とは異なる形状パターンの第2のスワール構造3を備える流路構造体を、さらに2つ用意した。具体的には、図21の(b)に示す形状パターン(以下、Type-Bと称する)の第2のスワール構造3を備える流路構造体と、図21の(c)に示す形状パターン(以下、Type-Cと称する)の流路構造体とを用意した。両流路構造体は、第2のスワール構造の形状パターン以外、実施例1と同様の構成である。
スワール構造の形状パターンが希釈効果に影響するかを検証するため、図21(a)に示す実施例1の第2のスワール構造3の形状パターン(以下、Type-Aと称する)とは異なる形状パターンの第2のスワール構造3を備える流路構造体を、さらに2つ用意した。具体的には、図21の(b)に示す形状パターン(以下、Type-Bと称する)の第2のスワール構造3を備える流路構造体と、図21の(c)に示す形状パターン(以下、Type-Cと称する)の流路構造体とを用意した。両流路構造体は、第2のスワール構造の形状パターン以外、実施例1と同様の構成である。
・実施例3
実施例3として、Type-Bの第2のスワール構造を備える流路構造体を使用する以外は、実施例1と同じ条件で脂質粒子の製造を行った。
実施例3として、Type-Bの第2のスワール構造を備える流路構造体を使用する以外は、実施例1と同じ条件で脂質粒子の製造を行った。
Type-Bは、同一直線上に乗るように延びる第3の流路6と第5の流路9(すなわち、第3の流路6と第5の流路9とがなす角度は180°である)に対して、第4の流路8が接続される形状である。なお、Type-Bの第3の流路6、第4の流路8及び第5の流路9の流路幅は0.6mmであり、この点はType-Aの構造と同一である。
・実施例4
実施例4として、Type-Cの第2のスワール構造を備える流路構造体を使用する以外は、実施例1と同じ条件で脂質粒子の製造を行った。
実施例4として、Type-Cの第2のスワール構造を備える流路構造体を使用する以外は、実施例1と同じ条件で脂質粒子の製造を行った。
Type-Cは、Type-Bと同様、同一直線上に乗るように延びる第3の流路6と第5の流路9(すなわち、第3の流路6と第5の流路9とがなす角度は180°である)に対して、第4の流路8が接続される形状である。ただし、Type-Cの第3の流路6及び第5の流路9の流路幅を0.6mm、第4の流路8を1.2mmとする非対称なスワール構造とした。この点において、Type-Cの形状は、Type-A及びType-Bの形状と異なる。
・結果
表3に、例3の実験結果を示す。
表3に、例3の実験結果を示す。
実施例1、実施例3及び実施例4で製造された脂質粒子の、平均粒径、多分散指数及び核酸内包量に大きな差異は見られなかった。従って、Type-A、Type-B及びType-Cの何れのスワール構造の形状パターンでも、効果的に希釈が行えることが示された。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1、20、30、40、42、49、50、60、100、300、400、500…流路構造体、
2…第1のスワール構造、3…第2のスワール構造、
4…第1の流路、4a…第1の浅部、4b…第1の深部、
5…第2の流路、6…第3の流路、7…第1の合流部、
8…第4の流路、8a…第2の浅部、8b…第2の深部、
9…第5の流路、10…第2の合流部、
200…脂質粒子、202…薬剤
2…第1のスワール構造、3…第2のスワール構造、
4…第1の流路、4a…第1の浅部、4b…第1の深部、
5…第2の流路、6…第3の流路、7…第1の合流部、
8…第4の流路、8a…第2の浅部、8b…第2の深部、
9…第5の流路、10…第2の合流部、
200…脂質粒子、202…薬剤
Claims (15)
- 第1の流路と、
第2の流路と、
第3の流路と、
前記第1の流路の一方の端部、前記第2の流路の一方の端部、及び前記第3の流路の一方の端部を互いに接続する第1の合流部と、
前記第1の流路の前記一方の端部に位置する、前記第1の合流部の深さよりも浅い第1の浅部と、
第4の流路と、
第5の流路と、
前記第3の流路の他方の端部、前記第4の流路の一方の端部、及び前記第5の流路の一方の端部を互いに接続する第2の合流部と、
前記第4の流路の前記一方の端部に位置する、前記第2の合流部の深さよりも浅い第2の浅部と、を備える流路構造体。 - 前記第1の浅部の深さは前記第1の合流部の深さの1/2未満である、及び/又は、前記第2の浅部の深さは前記第2の合流部の深さの1/2未満である、請求項1に記載の流路構造体。
- 前記第4の流路の断面積は、前記第1の流路、前記第2の流路及び前記第3の流路のうちの何れの断面積よりも大きい、請求項1に記載の流路構造体。
- 前記第3の流路は、混合ユニットを更に有し、
前記混合ユニットは、前記第3の流路の前記他方の端部から前記一方の端部までの間で、前記第3の流路から分岐し、再び前記第3の流路に合流する2つの流路である、第1の分岐合流路及び第2の分岐合流路を備え、
前記第1の分岐合流路及び前記第2の分岐合流路は、
前記第3の流路から分岐した分岐部と、
前記第3の流路に合流する合流部と、
前記分岐部及び前記合流部を接続し、接続箇所を屈曲させる中間部と、
前記第1の分岐合流路の前記合流部側の端部に位置する、前記第3の流路の深さよりも浅い第3の浅部と、
前記第2の分岐合流路の前記中間部に位置する、前記第2の分岐合流路の前記分岐部及び前記合流部よりも深さが浅い第4の浅部と、を有する、
請求項1に記載の流路構造体。 - 前記第1の分岐合流路及び前記第2の分岐合流路の前記第3の流路への合流部は、前記第3の流路の長軸に対して互いに対称な角度で前記第3の流路に接続する、請求項4に記載の流路構造体。
- 前記第3の流路は前記混合ユニットを複数備え、前記混合ユニット同士が互いに直列的に及び/又は並列的に接続されている、請求項4に記載の流路構造体。
- 前記第3の流路は、前記第1の流路、前記第2の流路、前記第4の流路及び前記第5の流路よりも滞留時間が長い流路をさらに有する請求項1に記載の流路構造体。
- 前記滞留時間が長い流路は、前記第1の流路、前記第2の流路、前記第4の流路及び前記第5の流路よりも流路長が長い、及び/又は、流路幅が広い、請求項7に記載の流路構造体。
- 前記第1の浅部よりも前記他方の端部側の前記第1の流路に、異物をトラップするためのトラップ構造をさらに有し、
前記トラップ構造の深さは、前記トラップ構造よりも前記他方の端部側の前記第1の流路の深さよりも浅い、請求項1に記載の流路構造体。 - 前記第2の浅部よりも他方の端部側の前記第4の流路に、及び/又は、前記第1の合流部よりも他方の端部側の前記第2の流路に、前記トラップ構造をさらに備える、請求項9に記載の流路構造体。
- 前記第5の流路の他方の端部側に浅部を有する流路Aをさらに計m本(以下、mは1以上のいずれかの整数)備え、かつ、各前記流路Aとそれぞれが接続される流路Bをさらに計m本備え、
ここで、計m本の前記流路Aのそれぞれを第(2n+4)の流路(以下、nは1からmまでの各整数)と表し、計m本の前記流路Bのそれぞれを第(2n+5)の流路と表すと、
第(2n+3)の流路の他方の端部と、前記第(2n+4)の流路の一方の端部と、第(2n+5)の流路の一方の端部とが、第(n+2)の合流部において互いに接続され、
前記第(2n+4)の流路の前記一方の端部は、前記第(n+2)の合流部の深さよりも浅い、第(n+2)の浅部を有する、
請求項1に記載の流路構造体。 - 請求項1~10の何れか1項に記載の流路構造体を用いて薬剤を内包する脂質粒子を製造する方法であって、
前記第1の流路及び前記第2の流路の何れか一方から、有機溶媒中に前記脂質粒子の材料の脂質を含む第1溶液を供給し、他方から水性溶媒中に前記薬剤を含む第2溶液を供給して前記第1溶液と前記第2溶液とを混合し、混合液を得ること、及び
前記第4の流路から水性溶媒を供給して希釈して、前記混合液の前記有機溶媒の濃度を低下させることで前記脂質を粒子化し、前記薬剤を内包した前記脂質粒子を生成すること
を含む、
脂質粒子の製造方法。 - 前記薬剤は核酸であり、前記第1溶液と前記第2溶液とを混合する前に、前記核酸を凝集することを更に含む、請求項12に記載の方法。
- 前記粒子化の後に、前記脂質粒子を含む脂質粒子溶液を濃縮する工程を更に含む、請求項12に記載の方法。
- 請求項11に記載の流路構造体を用いて薬剤を内包する脂質粒子を製造する方法であって、
前記第1の流路、前記第2の流路、前記第4の流路、及び、前記流路Aのうち第6の流路から第(2m+2)の流路までのそれぞれの流路に対し、有機溶媒中に前記脂質粒子の材料の脂質を含む脂質溶液、又は、水性溶媒中に前記薬剤を含む薬液を、それぞれ供給して、前記脂質溶液と前記薬液との混合液を得ること;及び
前記第(2m+4)の流路から水性溶媒を供給し、前記混合液の前記有機溶媒の濃度を低下させて前記脂質を粒子化し、前記薬剤を内包した前記脂質粒子を生成すること;
を含む、
脂質粒子の製造方法。
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