JP7275901B2 - 微粒子の製造装置及び微粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
また、粒子のハンドリング性、溶出速度、溶出量のばらつき等の特性を向上させるために、小粒子化した粒子及び狭い粒度分布の粒子を得るために、液柱共鳴法を利用したインクジェット吐出方式の粒子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、複数のノズルを形成した薄膜と、この薄膜を振動させる圧電素子とを有する液体収容部を用いて、複数のノズルから液体を吐出し、トナー粒子を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、気流を用いて液滴を固化させる粒子の製造方法において、ノズルから吐出された液滴同士が合体(以下、「合一」と称することがある)することにより、得られる粒子の粒度分布が広くなることを抑制するために、ノズルを形成する面に対して、ノズルを設ける位置を千鳥格子状にし、かつ液滴吐出方向に対して気流方向を略直交方向とする微粒子の製造装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
本発明の微粒子の製造装置は、吐出孔から液体を吐出して液滴を形成する液滴形成手段と、前記液滴を固化して微粒子を造粒する微粒子造粒手段と、を有し、前記微粒子造粒手段が、搬送気流を有し、前記液滴形成手段が、下記式1を満たすように液体を吐出し、液体収容部を有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
吐出孔(ノズル)から吐出された液滴は空気抵抗を受け減速する。搬送気流が弱い(搬送気流の流量が少ない)場合、同一ノズルから前に吐出された液滴に対して、後に吐出された液滴が追いつき合一することがある。一方、搬送気流が強い場合、液滴は搬送気流により加速されるため、液滴が合一することを抑制することができる(例えば、図1A参照)。
吐出孔(ノズル)からある初速度V0で吐出された液滴は空気抵抗を受けて減速し、最終的に搬送気流の速度と同一のベクトルを持つ速度に収束する。例えば、図1Bに示すように、搬送気流の流速が小さいと液滴同士が合一してしまうため、搬送気流の流速は大きい方が望ましい。
また、従来の技術では、生産効率の向上のために前記液滴吐出速度を上昇させると、吐出される液滴の直径が小さくなってしまい、所望の大きさの微粒子を得ることができない場合があるという問題がある。
なお、本発明の微粒子の製造装置によれば、体積平均粒径が10μm以上であるシングルミクロン以上の大きさの微粒子であっても量産的に製造することが可能であり、したがって本発明の製造装置によって製造される微粒子の体積平均粒径は、10μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上40μm以下がより好ましい。
前記微粒子の体積平均粒径は、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(装置名:マイクロトラックMT3000II、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記液滴形成工程は、吐出孔から液体を吐出して液滴を形成する工程であり、液滴形成手段により実施される。
前記液滴形成手段は、下記式1を満たすように液体を吐出する。
前記液滴吐出速度Vj(m/s)としては、例えば、5m/s以上50m/s以下が好ましく、7m/s以上30m/s以下がより好ましい。
前記液滴直径d0(μm)は、前記液滴が前記吐出孔から吐出した直後の液滴の直径である。
前記液滴直径d0(μm)としては、例えば、5μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。
前記液滴吐出速度及び前記液滴直径は、LEDバックライトを用いた液滴観察装置(装置名:EV1000、株式会社リコー製)により測定することができる。
前記液滴吐出角としては、例えば、40°以上90°以下が好ましく、60°以上75°以下がより好ましい。
前記液滴吐出角は、前記吐出孔と前記搬送気流の向きを調節することにより、適宜選択することができる。
前記液密度ρ(kg/m3)としては、例えば、500kg/m3以上1500kg/m3以下が好ましく、700kg/m3以上1200kg/m3以下がより好ましい。
前記液密度ρ(kg/m3)は、JIS Z 8804:2012に基づいて測定することができる。
吐出された前記液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体し一つの液滴になってしまう(以下、この現象を合一と称する)。均一な(狭い)粒径分布を有する粒子を得るためには、吐出された前記液滴同士の距離を保つ必要がある。しかしながら、吐出された前記液滴は、一定の初速度を持っているが空気抵抗により、やがて失速する。失速した前記液滴に対して、後から吐出された液滴が追いついてしまい、結果として合一する。この現象は定常的に発生するため、この粒子の粒径分布は均一(狭い)でない。前記液滴同士の合一を抑制するためには、前記液滴吐出速度の低下を抑制し、前記液滴同士が接触しないように搬送気流によって合一を防ぎながら、前記液滴を固化させ、搬送する必要がある。前記搬送気流の流速(m/s)を搬送気流速度Vx(m/s)とする。
前記搬送気流の速度分布は、下式2によって定義され、前記速度分布は放物線を描く(図2A参照)。
ここで、前記搬送気流速度は平均値とする。
また、前記搬送路が、円管や正方形管のような点対称な構造であれば搬送気流速度の最大値は管の中心になるが、前記搬送路の長軸と直交する断面形状が異なる円相当径の管を組み合わせた場合や、前記搬送路がU字のように湾曲した場合はこの限りではない。
一態様において、搬送気流の流速は、搬送路の径を変化させることにより調節することが可能である。例えば図1Cに示すように、搬送路の管の径を大きくすると、前記搬送路の搬送気流の搬送方向に対して直交する断面積が大きくなり、同一の搬送気流の流量では気流速度が低下する。この場合、液滴同士が合一しやすくなるので、この観点からは、図1Dに示すように、吐出孔(ノズル)が面する搬送路において管の径は小さくすることが望ましい。一方、液滴の吐出速度が速くなれば、液滴が飛翔する水平距離が大きくなるため、搬送路の管径が小さいと、前記吐出孔(ノズル)から吐出された前記液滴が乾燥する前に管の対面に激突し粒子が得られないという問題もある。従って、例えば図1Eのように、吐出孔(ノズル)が面する搬送路の管の径は小さく搬送過程では管の径が大きくなるようにするなど、搬送路の管径や形状を設計する必要がある。
後述するが、本発明者らは、前記吐出孔から前記搬送気流の中心までの距離を短くすることで、吐出孔から吐出された液滴に対する搬送気流の影響を高め、搬送かつ乾燥がしやすくなり、粒度分布が均一な微粒子の製造へ影響を与えることを明らかにした(図2B及び図2C参照)。
前記吐出駆動周波数F(Hz)としては、例えば、1kHz以上2000kHz以下が好ましく、30kHz以上1000kHz以下がより好ましい。
前記容積変化部材としては、液体収容部の容積を変化させ、液体に振動させて液滴を吐出することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電圧を加えると伸縮する圧電素子(「ピエゾ素子」と称することもがある)、発熱抵抗体等の電気熱変換素子などが挙げられる。
前記括れ発生部材としては、例えば、特開2007-199463号公報に記載の技術を用いたものがある。前記特開2007-199463号公報では、液体収容部の一部に接する圧電素子を用いた振動部により前記液体収容部に振動を加えながら、液体収容部に設けた複数のノズル孔より原料液体を放出し、原料流体を柱状から括れ状態を経て液滴化したものが考えられる。
前記ノズル振動部材としては、例えば、特開2008-292976号公報に記載の技術を用いた方法がある。前記特開2008-292976号公報では、液体収容部に設けた複数のノズルが形成された薄膜、この薄膜の変形可能な領域内の周囲に配されて薄膜を振動させる圧電素子を用いて複数のノズル孔より原料液体を放出し液滴化したものが考えられる。
前記圧電素子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電ポリマー、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶などが挙げられる。
前記吐出孔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ノズルプレートなどに設けられた開口部などが挙げられる。
(3)の形状におけるノズル角度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60°以上90°以下が好ましい。ノズル角度が、60°以上であると、液に圧力がかかりやすく、更に加工もしやすくなる。ノズル角度が、90°以下であると、吐出孔において圧力がかかるため、液滴吐出を安定化することができる。したがって、ノズル角度としては、90°を最大値とすることが好ましい。
前記液体収容部としては、貯留されている生理活性物質及びポリマーを含有する液体を一時的に収容する空間を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、大きさなどを選択することができる。
前記液体は、生理活性物質及びポリマーを含有し、更に必要に応じて、分散剤、溶剤、及びその他の成分を含有する。
前記生理活性物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、後述する本発明の粒子に含有される生理活性物質と同様のものを好適に用いることができる。
前記ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、後述する本発明の微粒子に含有されるポリマーと同様のものを好適に用いることができる。
前記分散剤は、前記生理活性物質の分散に好適に用いることができる。前記生理活性物質が前記液体に均一に分散されていると、前記生理活性物質を固体のまま微粒子中に内包することができる。
前記低分子量の分散剤とは、重量平均分子量が15,000未満の化合物を意味し、高分子量の分散剤ポリマーとは、1つ以上のモノマーの間に繰り返しの共有結合を含み、重量平均分子量が15,000以上の化合物を意味する。
前記ヒドロキシプロピルセルロースの2質量%水溶液(20℃)粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2.0mPa・s(センチポイズ、cps)以上4,000mPa・s(センチポイズ、cps)以下が好ましい。
前記サクシネート系重合体として、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリヒドロキシアルカノエートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリヒドロキシプロピオネート、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシパリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ゼラチン誘導体とは、ゼラチン分子に疎水性基を共有結合させて誘導体化したゼラチンを意味する。疎水性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ-ε-カプロラクトン等のポリエステル類;コレステロール、ホスファチジルエタノールアミン等の脂質;アルキル基、ベンゼン環を含む芳香族基;複素芳香族基、又はこれらの混合物などが挙げられる。
前記多糖類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、アルギン酸、デンプン、ペクチンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水難溶性化合物又はその医薬的に許容される塩を溶解乃至分散可能なものが好ましい。
前記溶剤としては、例えば、脂肪族ハロゲン化炭化水素類(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム等)、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン等)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、1,4-ジオキサン等)、脂肪族炭化水素類(例えば、n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタン等)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等)、有機酸類(例えば、酢酸、プロピオン酸等)、エステル類(例えば、酢酸エチル等)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、溶解性の面から脂肪族ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、ケトン類又はこれらの混合溶媒が好ましく、ジクロロメタン、1,4-ジオキサン、メタノール、エタノール、アセトン、又はこれらの混合溶媒がより好ましい。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、従来、医薬に使用できるものが好ましい。
前記その他の成分としては、例えば、水、賦形剤、矯味剤、崩壊剤、流動化剤、吸着剤、滑沢剤、矯臭剤、界面活性剤、香料、着色剤、抗酸化剤、隠蔽剤、静電気防止剤、湿潤剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記軽質無水ケイ酸としては、市販品を用いることができる。軽質無水ケイ酸の市販品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アドソリダー101(フロイント産業株式会社製:平均細孔径:21nm)などが挙げられる。
前記微粒子造粒工程は、前記液滴を固化して微粒子を造粒する工程であり、微粒子造粒手段により実施される。
前記搬送気流を用いて液滴を固化する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記搬送気流の搬送方向を、前記液滴を吐出する方向に対して略垂直方向とする方法などが好ましい。なお、前記搬送気流を用いて乾燥する方法については、後述する図面の説明にて詳細に説明する。
前記溶媒の乾燥においては、前記搬送気流の温度、蒸気圧、気体の種類などを調整することが好ましい。
また、捕集された微粒子が固体状態を維持していれば、完全に乾燥していなくとも、回収後に別工程で乾燥工程を追加で設けてもよい。
この他にも、温度変化や化学変化などの適用により、液滴を乾燥する方法を用いてもよい。
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、微粒子捕集工程などが挙げられる。
前記微粒子捕集工程は、乾燥した微粒子を捕集する工程であり、微粒子捕集手段により好適に実施することができる。
前記微粒子捕集手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、サイクロン捕集、バックフィルターなどが挙げられる。
上記のように第一の気流によって合着を防いだ後に、第二の気流によって微粒子捕集部まで乾燥粒子を運んでもよい。
第一の気流の性状は、液滴21同士が合着しないような条件を追加することができ、第二の気流と必ずしも同じでなくともよい。また、合着防止の搬送気流に粒子表面の乾燥を促進させるような化学物質を混入したり、物理的作用を期待して付与してもよい。
製造した粒子に溶剤が残留すると、耐熱保存性や定着性、帯電特性等の粒子特性が経時で変化することがあるため、十分な乾燥を実施することが好ましい。
この励振によって前記粒子原料流体は滴化し、その液滴が乾燥され固形粒子となればよい。
好ましい粒子の製造装置としては、例えば、図6A及び図6Bに示すように、少なくとも、前記液滴形成手段としての、少なくとも前記粒子原料流体を貯留する液体収容部111と、振動手段102と、振動手段を保持する支持手段と前記複数の貫通孔104を有し、貫通孔104より放出される前記粒子原料流体が液体収容部111へ定量的に供給され、前記貫通孔より定量的に放出するための液供給手段116と、前記粒子形成手段106としての、溶媒除去設備と、微粒子捕集部107とを有する装置が好適に挙げられる。
本発明の微粒子は、本発明の微粒子の製造方法により好適に製造することができる。
本発明の微粒子の製造方法により製造された微粒子は、生理活性物質を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を有する。
前記生理活性物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、医薬化合物、機能性食品化合物、機能性化粧品化合物などが挙げられる。なお、微粒子中の生理活性物質が固体分散体である場合は、生理活性物質は、微粒子中に微粒子状態で均一に分散して存在している。
前記医薬化合物は、機能性粒子や医薬組成物の形態を達成するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、難水溶性化合物、水溶性化合物などが挙げられる。
具体的には、例えば、固体分散体に適用される難水溶性化合物は、後述する本発明の粒子の製造方法を用いて粒子を製造することにより、経口投与等した場合でもバイオアベイラビリティを向上することができる。
前記水難溶性化合物とは、水/オクタノール分配係数のlogP値が3以上であり、水溶性化合物とは、水/オクタノール分配係数のlogP値が3未満である化合物を意味する。水/オクタノール分配係数は、JIS Z 7260-107(2000)フラスコ振とう法に準拠して測定することができる。また、前記医薬化合物には、医薬として有効である限り、塩、水和物等のいずれの形態も包含される。
前記機能性食品化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ビタミンA、ビタミンD、ビタミンE、ルテイン、ゼアキサンチン、リポ酸、フラボノイド、脂肪酸(例えば、オメガ3脂肪酸、オメガ6脂肪酸等)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記機能性化粧品化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール類、脂肪アルコール類、及びポリオール類、アルデヒド類、アルカノールアミン類、アルコキシル化アルコール類(例えば、アルコール類、脂肪アルコール類等のポリエチレングリコール誘導体類)、アルコキシル化アミド類、アルコキシル化アミン類、アルコキシル化カルボン酸類、塩を含むアミド類(例えば、セラミド類等)、アミン類、塩及びアルキル置換誘導体類を含むアミノ酸、エステル類、アルキル置換及びアシル誘導体類、ポリアクリル酸類、アクリルアミドコポリマー類、アジピン酸コポリマー水、アミノシリコーン類、生物学的ポリマー類及びその誘導体、ブチレンコポリマー類、炭水化物(例えば、ポリサッカライド類、キトサン、その誘導体類等)、カルボン酸類、カーボマー類、エステル類、エーテル類、及びポリマーエーテル類(例えば、PEG誘導体類、PPG誘導体類等)、グリセリルエステル類及びその誘導体、ハロゲン化合物類、塩を含むヘテロ環化合物類、親水性コロイド類並びに塩及びゴムを含む誘導体類(例えば、セルロース誘導体類、ゼラチン、キサンタンガム、天然ゴム類等)、イミダゾリン類、無機物質(粘土、TiO2、ZnO等)、ケトン類(例えば、樟脳等)、イセチオネート類、ラノリン及びその誘導体類、有機塩類、塩を含むフェノール類(例えば、パラベン類等)、燐化合物類(例えば、リン酸誘導体類等)、ポリアクリレート類及びアクリレートコポリマー類、タンパク質及び酵素誘導体類(例えば、コラーゲン等)、塩を含む合成ポリマー類、シロキサン類及びシラン類、ソルビタン誘導体類、ステロール類、スルホン酸類及びその誘導体類、ワックス類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記医薬としては、前記医薬化合物を含み、更に必要に応じて、分散剤、添加剤、その他の成分を含む。
前記医薬の剤形としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、錠剤(例えば、糖衣錠、フィルムコーティング錠、舌下錠、バッカル錠、口腔内崩壊錠など)、丸剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤(例えば、ソフトカプセル剤、マイクロカプセル剤など)、シロップ剤、乳剤、懸濁剤、フィルム剤(例えば、口腔内崩壊フィルム、口腔粘膜貼付フィルム)等の経口剤が挙げられる。また、前記医薬の剤形としては、その投与方法の違いに基づき、例えば、注射剤、点滴剤、経皮剤(例えば、イオントフォレシス経皮剤)、坐剤、軟膏剤、経鼻剤、経肺剤、点眼剤等の非経口剤などが挙げられる。また、前記医薬は、速放性製剤、徐放性製剤(例えば、徐放性マイクロカプセル)などの放出制御製剤であってもよい。
前記食品としては、機能性食品化合物を含み、更に必要に応じて、分散剤、添加剤、その他の成分を含む。
前記食品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アイスクリーム、アイスシャーベット、かき氷等の冷菓;そば、うどん、はるさめ、ぎょうざの皮、しゅうまいの皮、中華麺、即席麺等の麺類;飴、キャンディー、ガム、チョコレート、錠菓、スナック菓子、ビスケット、ゼリー、ジャム、クリーム、焼き菓子、パン等の菓子類;カニ、サケ、アサリ、マグロ、イワシ、エビ、カツオ、サバ、クジラ、カキ、サンマ、イカ、アカガイ、ホタテ、アワビ、ウニ、イクラ、トコブシ等の水産物;かまぼこ、ハム、ソーセージ等の水産・畜産加工食品;加工乳、発酵乳等の乳製品;サラダ油、てんぷら油、マーガリン、マヨネーズ、ショートニング、ホイップクリーム、ドレッシング等の油脂及び油脂加工食品;ソース、たれ等の調味料;カレー、シチュー、親子丼、お粥、雑炊、中華丼、かつ丼、天丼、うな丼、ハヤシライス、おでん、マーボドーフ、牛丼、ミートソース、玉子スープ、オムライス、餃子、シューマイ、ハンバーグ、ミートボール等のレトルトパウチ食品;種々の形態の健康食品や栄養補助食品などが挙げられる。
前記化粧品としては、機能性化粧品化合物を含み、更に必要に応じて、分散剤、添加剤、その他の成分を含む。
前記化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スキンケア化粧品、メークアップ化粧品、ヘアケア化粧品、ボディケア化粧品、フレグランス化粧品などが挙げられる。
前記スキンケア化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メーク落とし用クレンジング組成物、洗顔料、乳液、化粧水、美容液、皮膚保湿剤、パック剤、ひげそり用化粧料(例えば、シェーブフォーム、プレシェーブローション、アフターシェーブローション等)などが挙げられる。
前記メークアップ化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ファンデーション、口紅、マスカラなどが挙げられる。
前記ヘアケア化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘアシャンプー、ヘアリンス、ヘアコンディショナー、ヘアトリートメント、整髪料(例えば、ヘアジェル、ヘアセットローション、ヘアリキッド、ヘアミスト等)などが挙げられる。
前記ボディケア化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ボディソープ、日焼け止め化粧料、マッサージクリームなどが挙げられる。
前記フレグランス化粧品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、香水(例えば、パフューム、パルファム等)、オードパルファム(例えば、パフュームコロン等)、オードトワレ(例えば、パフュームドトワレ、パルファンドトワレ等)、オーデコロン(例えば、コロン、フレッシュコロン等)などが挙げられる。
前記ポリマーとしては、前記生理活性物質を前記ポリマーに吸着させて前記生理活性物質の放出速度を制御することや、前記生理活性物質を前記ポリマーからなる被膜で覆いカプセル状にすることなどに用いる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上述した水、賦形剤、矯味剤、崩壊剤、流動化剤、吸着剤、滑沢剤、矯臭剤、界面活性剤、香料、着色剤、抗酸化剤、隠蔽剤、静電気防止剤、湿潤剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの詳細については、上述したものと同様であるため、説明を省略する。
前記微粒子の体積平均粒径(Dv)は、10μm以上100μm以下であることが好ましく、15μm以上30μm以下であることがより好ましい。
前記微粒子の体積平均粒径(Dv)が、10μm以上100μm以下であると、長期間、徐放可能な前記生理活性物質を保持した粒子を得ることができる。
また、前記微粒子の体積平均粒径(Dv)が、10μm以上であると、前記ポリマーが前記生理活性物質を適切に保持することができるため、初期バーストを防止でき、長期にわたる徐放効果を奏することができる。
また、前記微粒子の体積平均粒径(Dv)が、100μm以下であると、体内に投与する粒子のサイズとして適切であり、粒子の製造時にかかる液滴の乾燥に要するエネルギーを小さくすることができる。
前記微粒子の個数平均粒径(Dn)は、10μm以上100μm以下であることが好ましく、12μm以上30μm以下であることがより好ましい。前記微粒子の個数平均粒径(Dn)が10μm以上100μm以下であると、単位質量あたりの前記微粒子の表面積を大きくすることができるため、単位時間あたりの前記生理活性物質の溶出量を増大させることができる。
また、前記微粒子の個数平均粒径(Dn)が、10μm以上であると、前記生理活性物質を吸着するのに十分な前記ポリマーを含有できるため、長期にわたる徐放性を奏することができる。
前記微粒子の粒度分布は、体積平均粒径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除した値であり、1.00以上1.50以下が好ましく、1.00以上1.20以下がより好ましく、1.00以上1.10以下が更に好ましい。
前記微粒子の粒度分布が、1.00以上1.50以下であると、前記微粒子の大きさが均一になり、各微粒子の前記生理活性物質及び前記ポリマーの含有量が均一になるため、有効成分の含有量の調整や特定部位までの送達性や徐放性を高度に制御することができる。
前記微粒子中の生理活性物質の含有量としては、乾燥後の前記微粒子に対する質量比で、25質量%以上が好ましく、25質量%以上75質量%以下がより好ましい。
本発明の微粒子の製造方法及び微粒子の製造装置においては、前記微粒子中の前記生理活性物質の含有量は混合液の処方を調整することにより制御でき、他の製法に比べて高い比率の微粒子が作製できる。例えば、乾燥後の前記微粒子に対する質量比で、15質量%以上や20質量%以上の含有量とすることができる。求められる徐放性に応じて制御できるが、特に、前記微粒子中の前記生理活性物質の含有量が、25質量%以上であると、長期間、安定的に生理活性物質を溶出することができる。
また、前記微粒子中の前記生理活性物質の含有量が、25質量%以上75質量%以下であると、前記微粒子中の前記生理活性物質の含有量を向上させつつ、徐放性を精度良く制御することができる。
-容積変化部材(ピエゾ方式)による粒子の製造-
<混合液Aの調製>
クロミプラミン塩酸塩(和光純薬工業株式会社製)8質量部をメタノール(和光純薬工業株式会社製)40質量部に溶解させ、得られた溶解液48質量部、乳酸-グリコール酸共重合体(商品名:PLGA-5010、和光純薬工業株式会社製)12質量部、及びアセトン(和光純薬工業株式会社製)40質量部を、撹拌装置(装置名:マグネチックスターラー、アズワン株式会社製)を用いて1,000rpmにて、1時間混合撹拌し、1μmろ過フィルター(商品名:マイクレスSLFA05010、メルク株式会社製)に通し、混合液Aを調製した。
図5に示す容積変化部材を有する液滴形成手段2(図4Bにおける「2」と同じ)を有する液滴吐出装置1(装置名:GEN4、株式会社リコー製)により、調製した混合液Aを以下に示す粒子造粒条件で液滴を形成し、形成した液滴を乾燥して粒子1を造粒した。なお、液滴吐出装置の吐出方式としては、圧電素子を用いたインクジェット吐出を採用した。なお、図4B中、D1からD5の各部位の長さは、それぞれ、D1:0.02m、D2:0.1m、D3:0.5m、D4:0.2m、D5:1.0mである。
--液滴形成手段--
・吐出孔の形状:真円
・吐出孔の直径:24μm
・吐出孔の開口数:384個
・吐出駆動周波数(F):32kHz
--液体--
・液密度(ρ):1050kg/m3
--吐出液滴--
・吐出された液滴直径(d0):30μm
・液滴吐出角(θ):65°
・液滴吐出速度(Vj):15m/s
--微粒子造粒手段--
・搬送気流:空気
・搬送気流温度:50℃
・搬送気流速度(Vx):18m/s
・搬送路高さ(D5):1m
・液滴形成手段から搬送気流の中心までの距離(A):0.01m
「液滴吐出角(θ)」は、前記吐出孔(ノズル)から前記液滴が吐出した瞬間の液滴の進行方向と搬送気流により前記液滴が受ける応力方向の交わる角(例えば、図3A及び図3B参照)が、65°になるように調節した。
「液密度(ρ)」は、比重瓶(装置名:ピクノメーター(ワードン形)、SHIBATA社製)により測定した。
-ノズル振動部材による粒子の製造-
<粒子2の造粒>
実施例1において、液滴形成手段2を図6A及び図6Bに示すノズル振動部材を有する液滴形成手段に変更し、以下の粒子製造条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、粒子2を造粒した。
図6A及び図6Bに示すノズル振動部材における薄膜は、外径8mm、厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径25μmの吐出孔を電鋳法によって形成した。吐出孔は各吐出孔の中心間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜中心の直径(φ)5mm以内の範囲にのみ設けた。なお、ノズル振動部材から吐出される液滴の液滴吐出角は、ノズル振動部材の中心部に位置する吐出孔(ノズル)を液滴吐出方向として測定した。
--液滴形成手段--
・吐出孔の形状:真円
・吐出孔の直径:25μm
・吐出孔の開口数:64個
・吐出駆動周波数(F):108kHz
--液体--
・液密度(ρ):1050kg/m3
--吐出液滴--
・吐出された液滴直径(d0):30μm
・液滴吐出角(θ):65°
・液滴吐出速度(Vj):7m/s
--微粒子造粒手段--
・搬送気流:空気
・搬送気流温度:50℃
・搬送気流速度(Vx):18m/s
・搬送路高さ(D5):1m
・液滴形成手段から搬送気流の中心までの距離(A):0.01m
-ノズル振動部材による粒子の製造-
<粒子3の造粒>
実施例2において、吐出孔の直径を30μm、及び搬送路高さ(D5)を2mに変更した以外は、実施例2と同様にして、粒子3を造粒した。
-括れ発生部材による粒子の製造-
<粒子4の造粒>
実施例1において、液滴形成手段2を図7Bに示す括れ発生部材を有する液滴形成手段に変更し、以下の粒子製造条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、粒子4を造粒した。
図7Bに示す括れ発生部材における貫通孔が存在する部分は、厚み20μmのニッケルプレートに、真円形状の出口直径30μmの貫通孔をフェムト秒レーザーによるマスク縮小投影法による除去加工(レーザーアブレーション)により同心円上に10個作製した。貫通孔の存在する部分は、一辺0.5mmの正方形の範囲であった。
--液滴形成手段--
・吐出孔の形状:真円
・吐出孔の直径:50μm
・吐出孔の開口数:10個
・吐出駆動周波数(F):150kHz
--液体--
・液密度(ρ):1050kg/m3
--吐出液滴--
・吐出された液滴直径(d0):60μm
・液滴吐出角(θ):65°
・液滴吐出速度(Vj):30m/s
--微粒子造粒手段--
・搬送気流:空気
・搬送気流温度:50℃
・搬送気流速度(Vx):18m/s
・搬送路高さ(D5):5m
・液滴形成手段から搬送気流の中心までの距離(A):0.01m
-括れ発生部材による粒子の製造-
<粒子5の造粒>
実施例4において、吐出孔の直径を25μm、吐出駆動周波数を600kHz、及び搬送路高さ(D5)を2mに変更した以外は、実施例4と同様にして、粒子5を造粒した。
-ノズル振動部材による粒子の製造-
<粒子6の造粒>
実施例2において、図4Bに示す液滴吐出装置(D1:1.0m、D2:なし、D3:1.0m、D4:1.0m、D5:1.0m)に変更した以外は、実施例2と同様にして粒子6の造粒を行ったが、吐出された液滴が造粒する前に合一し、巨大な液滴となり搬送路内で造粒されず、装置底面に液滴のまま落下し、粒子を造粒することができなかった。
-ノズル振動部材による粒子の製造-
<粒子7の造粒>
実施例2において、液滴吐出角を65°から10°に変更した以外は、実施例2と同様にして、粒子7を造粒した。
-ノズル振動部材による粒子の製造-
<粒子8の造粒>
実施例2において、搬送気流速度を2m/sに変更した以外は、実施例2と同様にして、粒子8を造粒した。
-括れ発生部材による粒子の製造-
<粒子9の造粒>
実施例5において、液滴吐出速度を10m/s、搬送気流速度を2m/s、搬送路高さ(D5)を1m、及び吐出駆動周波数(F)を108kHzに変更した以外は、実施例5と同様にして、粒子9を造粒した。
-括れ発生部材による粒子の製造-
<粒子10の造粒>
実施例5において、液滴吐出角を120°、搬送気流速度を2m/s、搬送路高さ(D5)を1m、及び吐出駆動周波数(F)を108kHzに変更した以外は、実施例5と同様にして、粒子10を造粒した。
粒度分布の測定を、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(装置名:マイクロトラックMT3000II、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて行った。なお、測定及び解析条件は、以下のように設定した。
--粒度分布の測定及び解析条件--
・測定モード:透過モード
・粒子屈折率:1.40
・Set Zero時間:10秒
・測定時間:10秒
[評価基準]
○:1.0≦(Dv)/(Dn)≦1.5
×:1.0>(Dv)/(Dn)又は(Dv)/(Dn)>1.5
<1> 吐出孔から液体を吐出して液滴を形成する液滴形成手段と、
前記液滴を固化して微粒子を造粒する微粒子造粒手段と、を有し、
前記微粒子造粒手段が、搬送気流を有し、
前記液滴形成手段が、下記式1を満たすように液体を吐出することを特徴とする微粒子の製造装置である。
<2> 前記Pが、2以上である、前記<1>に記載の微粒子の製造装置。
<3> 前記液滴吐出角が、40°以上90°以下である、前記<1>から<2>いずれかに記載の微粒子の製造装置である。
<4> 前記液滴形成手段が、前記液体を振動させて前記液滴を吐出する、前記<1>から<3>のいずれかに記載の微粒子の製造装置である。
<5> 前記液滴形成手段が、圧電素子を有する、前記<1>から<4>のいずれかに記載の微粒子の製造装置である。
<6> 前記液滴形成手段が、前記吐出孔を有する薄膜に配されている、前記<1>から<5>のいずれかに記載の微粒子の製造装置である。
<7> 形成される微粒子の平均粒子径が、10μmから100μmである、前記<1>から<6>のいずれかに記載の微粒子の製造装置である。
<8> 液滴形成手段により吐出孔から液体を吐出して液滴を形成する液滴形成工程と、
微粒子造粒手段により前記液滴を固化して微粒子を造粒する微粒子造粒工程と、を含み、
前記微粒子造粒手段が、搬送気流を有し、
前記液滴形成手段が、下記式1を満たすように液体を吐出することを特徴とする微粒子の製造方法である。
2 液滴形成手段
13 液体収容部
14 液体
20 容積変化部材
21、113 液滴
101、114 搬送気流
Claims (8)
- 前記Pが、2以上である、請求項1に記載の微粒子の製造装置。
- 前記液滴吐出角が、40°以上90°以下である、請求項1から2のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
- 前記液滴形成手段が、前記液体を振動させて前記液滴を吐出する、請求項1から3のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
- 前記液滴形成手段が、圧電素子を有する、請求項1から4のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
- 前記液滴形成手段が、前記吐出孔を有する薄膜に配されている、請求項1から5のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
- 形成される微粒子の体積平均粒径が、10μmから100μmである、請求項1から6のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
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