JPH04502921A - ナノカプセルの直接製造方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ナノカプセルの直接製造方法とその装置この発明は、活性物質を含んだナノカプ セル、より詳しくはリポソームの製造に関する。

リポソームは、約１００ナノメートルの直径を存する小胞、カプセルもしくは人 工球体であり、各種の技術分野、特に製薬産業でよく知られている。これらのリ ポソームは、活性物質を、リポソームの内部を満たしている水性媒体もしくはリ ポソームの壁に含浸させて、その活性物質を放出して種々の目的に利用すべき場 所まで運ぶのに用いられる。

この発明において“活性物質”という用語は、リポソーム製造の通常の方法でカ プセルに封入することが可能で、または例えば物理的、化学的、物理化学的、治 療学的、製薬学的、生物学的もしくは生化学的性質の方法に用いることができ、 そのような方法において技術的機能、効果を発揮する物質、生成物、化合物、材 料を意味する。

上記定義の“活性物質”のうち下記のものが特に重要である。

＊　医薬として活性な成分。

＊　酵素、またはＤＮＡもしくはＲＮＡの断片のような生物学的物質。

＊　化粧用栄養製品。

＊　植物を保護するための生成物。

＊　食品の外観、味もしくは歯ごたえを調整する薬剤。

リポソームは現在よく知られており、多くの参考書籍もしくは刊行物で報告され 研究されているが、読者の役に立ちそうなものとして次のものが挙げられる。

＊　Ｆ、Ｐｕ１ｓｉｅｕｘおよびＪ、Ｄｅｌａｔｔｒｅ著“Ｌ、ｉｐｏｓｏｍｅ ｓ、ｔｈｅｒａｐｕｔｉｃ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”、Ｅｄｉｔｉｏｎｓ　 Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｅｔ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　−ＬＡＶＯＩＳＩＥ Ｒ発行および ＊　Ｐａｔｒｉｃｋ　Ｍａｃｈｙ　およびＬ６６　Ｌ６ｓｅｒｍａｎ著’Ｌｉｐ ｏｓｏｍｅｓ　ｉｎ　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｉｎ　ｐｈ ａｒｓａｃｏｌｏｇｙ　”　、Ｅｄｉｔｉｏｎｓ−ＩＮＳＥＲＭ発行リポソーム は特に、いくつものカテゴリーに分層されているが次のように分けることができ る。

多層小胞、ＭＬＶと略記する。

大きな単層小胞、ＬＵＶと略記する。

小さな単層小胞、ＳＵＶと略記する。

これらのリポソームの製造もしくは合成に必要な原料は、はぼ以下のとおりであ る。

ａ）リポソームの壁を形成する両親媒性化合物、例えば ＊レシチン、天然もしくは合成のホスファチジルコリン類、スフィンゴミエリン 類、ホスファチジルイノシトール類、ホスファチジルセリン類、リゾホスファチ ジルコリン類およびリン酸ジセチルのごときリン脂質類、 ＊合成もしくは天然の界面活性側； ｂ）任意に用いるものとして、リポソームの壁を硬質化するための化合物、例え ば ＊コレステロール形のステロール、フィトステロール類、酸性フルオレセインと そのエステル類のような、分枝鎖を有する多環式化合物、＊ある種の芳香族アミ ン類、 ＊ある種の＊ｉ、例えば多ｇａ類もしくはストレプトマイシン； Ｃ）任意に用いるものとして、リポソーム膜の表面に正もしくは負の電荷を与え る化合物、例えば、傘負の電荷が得られるジパルミトイルホスファチジルグリセ ロール、 ＊正の電荷を得られるステアリルアミン；ｄ）任意に用いるものとして、ＤＬ− α−トコフェロールのような、両親媒性化合物および／または硬質化剤に対する 酸化防止剤、 ｅ）水性媒体、両親媒性化合物、または適当な有機媒体に溶解しうる活性物質。

これらの各種原料は、各種の水性媒体および／または有機媒体に溶解もしくは懸 濁され、かような媒体を用いる各種の方法もしくは経路にしたがってリポソーム が製造される。

各種の製造法の詳細と分類を述べなければ、はとんどの製造法は段階的に行われ る。

第１段階は、細胞偽性膜を形成しこの膜を安定な小胞に変形させることである。

第２段階では、第１段階で得られたリポソームを改良し、次いでフレンチプレス 、フィルターもしくは超音波処理等の各種の物理的手段を用いて分別または選別 を行う、この段階では、特に、各種の大きさのリポソームの多種形態の集団を小 さな大きさの単層リポソームに確実に変形させる。

第３の最後の段階では、たとえば遠心分離またはクラマドグラフィによって単一 媒体／複合媒体を溶解または懸濁すると共に、封入工程で使用されなかった出発 原料を除去する。

これらの方法にはすべて共通のいくつかの欠点があり、それらは以下の通りであ る。

＊それらの全収率が、封入工程で使用した両親媒性物質の量とリポソームに含浸 された活性物質の量の両者の点からみて低い、収率が比較的低いので製造時間が 長くなる。

＊これらの方法は溶解、懸濁もしくは分散の操作に有機溶媒を使用しているので 、後で除去しなければならない、したがって例えば安全性や毒性の問題が生じ、 その上エネルギーを要する熱処理を用いなければならない。

＊得られるリポソームが、最終の形態と大きさの分布に関するかぎり高い不均一 性を示すことが多い。

この発明の目的は、ナノカプセル、特にリポソームを、一段階で、溶解、懸濁も しくは分散用の有機媒体を全く用いないで製造もしくは生産する新しい方法であ る。

一般にこの発明では、 ＊準備液を、少なくとも両親媒性化合物、水性媒体、および該両親媒性化合物も しくは該水性媒体に可溶性もしくは回分散性の活性物質を混合することによって 得る。

＊得られた準備液を次に運動させる。次いで本運動させている準備液に交互に高 圧と低圧をかける。

ここで、低圧と高圧とはそれぞれ、準備液の静圧より小さい圧力と同外圧より大 きいすべての圧力を意味し、特に低圧は部分真空であってもよい。

準備液が運動しているとき、これらの局部の圧力はそれぞれ運動中の液体の流れ の静圧より小さいか大きい。

ここで水性媒体とは、純粋もしくは溶解した塩を含有しているものにかかわらず 、例えば非発熱性の等脹溶液のようなあらゆる水性相を意味する。

準備液を運動させ、連続して高圧と低圧に付するのに、各種の機械的手段を用い ることができる。

この発明の好ましい実施例において、キャビテーション現象が利用される。この 現象は、ポンプもしくはプロペラのような各種の機械と機械部品が高い効率で正 しく機能するためには一般に有害である。しかし、この発明では、この現象を故 意に発生させ、準備液を連続して交互に高圧と低圧にかけるように制御する。よ く知られているように、液体のキャビチーシランとは、前記液体中に、局部的に 低圧もしくは部分真空の領域もしくは空間と、局部的に高圧の領域もしくは空間 が発生することを意味する。

また、液体内にキャビテーシヨンを発生させる多数の手段が技術文献に記述され ているので、本願でそのすべてを列挙する必要はない。したがって、キャビテー ション現象は、準備液を不活性ガスで飽和し次いでそれを不飽和化して所望のキ ャビテーションを起こさせることによりて発生させることができる。

キャビテーション現象を利用するこの発明の好ましい実施例において、準備液の 流れは、内部膨張なしで循環され、適当な作動条件と適切に設計された機械的シ ステムを用いることによって、いわゆるよく知られている“ハンマーブロー”に よって流れの中にキャビテーション現象を起こす。

したがってキャビテーションの永久的状態が達成され、この状態は流れの圧力の 振動の２つの末端、すなわち高圧と低圧の節点間で発生し、その状態は比較的安 定である。準備液中にキャビテーション現象が発生するのは、正確にこれらの低 圧節点においてである。

この発明によるナノカプセルを直接製造する装置は、 処理タンク、 流入口が該タンクと連通しているポンプ、該タンクの外部にあり、一端が該ポン プの流出口と連通しているキャビチー９３フ回路、該タンクに準備液を供給する 手段、および得られるナノカプセルを収集する手段、で構成されている。

この発明によれば、運動中の準備液の静圧は、使用される両親媒性化合物の融解 限界および特にリポソームを製造する場合、脂質の融解限界より下に設定される 。

圧力の振動に付される準備液の流れに対して選択される操作上および機械的な特 性は、下記関係式で示されるように互いに関連がある。

ここで、ａ−圧力振動の伝搬速度（ｍ／ｓ）；ρ−準備液の密度（ｋｇ／ｍ”　 ）；ε−前記準備液の体積弾性率（８７ｍ”）ＨＤ−流れの直径（ｍ）；ｅ−流 れを通す壁の厚み（ｍ）；Ｅ−前記壁の弾性率（８７ｍ”　）である。

この発明を実施するのに選択される線速度は壁が平滑な導管内で少なくとも１０ ０　ｍ　／　ｓに等しいように選択し、および／または運動中の準備液の静圧は 少なくとも１００バールに等しいように選択するのが好ましい、かような条件に よって、準備液は、単位時間当り高い周波数で、閉回路の低圧領域内で再循環さ せることができる。

水性相を維持するために、リポソームの場合、側鎖を有する多環式化合物のよう なナノカプセルの壁を硬質化する化合物と分散水性媒体とを混合して安定化乳剤 を製造し、この水性乳剤を準備液に添加する。

この発明によるナノカプセルを直接製造する装置について、以下の添付図面を参 照して説明する。

図１はこの発明の装置の概略説明図である。

図２は制御されたキャビテーション現象に付される準備液の流れの概略説明図で ある。

図３はこの発明のその他の装置の概略説明図である。

この発明の装置は、 例えば約ｌＯＯ〜２００バールの高圧に耐えることができる処理タンク１であっ て、これに取外し可能にかつ密閉状態に取付けることができる蓋２を備え、この Ｉ２がタンクに準備液を供給するのと、生成したナノカプセルの懸濁液をタンク から任意に放出する両方に使用されてなるタンク１流入口３ａがタンク１の底部 と連通しているポンプ３；および 一方端が該ポンプの流出口３ｂと連通し、他方端が減圧弁５を介して、バッチの 準備液が入っているタンク１に再循環するための入口１ａと連通している、タン ク１の外部にあるキャビテーション回路４；で構成されている。上記の再循環操 作は任意に用いられるものであり、その装置を備えていないシステムを図３に示 す。

この発明の方法を実施するための上記装置の蓋２を開いている間に、タンク１は 頂部まで、先に述べたようにして得た準備液と、任意に先に考察した安定化乳剤 で満たす。次いで蓋２を閉じて、次の操作を空気が全く存在しない状態で実施す る。

図１の装置の操作条件および／または機械的パラメータは上で述べたように設定 され、次にポンプ３を作動させて、ループ４内にキャビテーション現象を起こさ せて制御する０図２に示すように、キャビチーシラン回路４をまっすぐに引張っ て展開すると、定常状態の高圧と低圧の振動が、運動中の準備液の流れ６内の、 それぞれ６ａと６ｂに現われて、回路４の壁４ａが圧力に耐えることができであ る程度の弾性をもっている場合、前記の壁４ａに、図２に点線で示すふくらみと くぼみが発生するに至る。低圧の節点６ｂにおいて水性媒体の蒸発が起こり、リ ポソームが同時に生成し、高圧の節点６ａでは親油性生成物の混和が起こる。

この発明によれば、準備液を運動させる前に、ガスを準備液に予め溶解させてお いてもよい。

例えばヘリウムのようないくつかのガスは、水に対して低溶解性であるから一層 容易に泡を生成することができる。また高圧の節点６ａと低圧の節点６ｂ間の圧 力差が大きいほど発生する泡は大きい。

キャビチーシラン回路における高圧領域と低圧領域の全数は、該回路の長さに比 例して増大し、その数が多い程ナノカプセルの分布ヒストグラムは狭くなる。

実験には図１の装置を用いたが、以下の特性をもっている。

本処理タンク１０体積は合計１８２であった。

＊ポンプ３の公称吐出量は９５０　ｆ／待時間、流出口における圧力は１７５バ ールであった。

＊ループ４を形成するチューブは長さが８ｍで、２５０バールの圧力に耐えるこ とが可能で、回路４とポンプ３の体積は合計２２であった。

ビタミンＥとトリバンブルーのリポソームを、上記の装置を用いて製造した。

実　施　例　ｌ ビタミンＥのリポソームと、合計体積が２０ｆｆｉの上記装置の場合、以下の量 の原料を使用した。

ダイスホスファチジルコリン：１０００ｇコレステロール　：８０ｇ ＤＬ−α−トコフェロール　：　１００ｇ酢酸トコフェロール（ビタミンＥ１１ ００ｇアスコルビン酸ナトリウム　＝２ｇ 非発熱性水によって２０ｆにする。

作動条件は次のとおりであった。

ポンプ流出口の圧力　：１５０バール ポンプ流出量　：６００ｊｌ！／時間 室温 ５分後、試料を採取したところ、レシチンの５０％がまだ球形になっていなかっ たが、この比率は時間の経過とともに減少し、４０分後に、収率はほとんど１０ ０％になった。

実　施　例　２ この実施例では、トリバンブルーのリポソームを製造した。ビタミンＥすなわち 酢酸トコフェロールを同量のトリバンブルーと取替えたこと以外は同じ操作条件 を用いた。

最終的に得たリポソームの溶液は、親水性相に封入された着色剤の量が合計４６ ％になったことを示した。封入されなかった着色剤はセフアゾ・ノクスＧ５０樹 脂上でクロマトグラフィにより除去する。リポソームの２４時間の溶離の後、リ ポソームがその着色剤の１００％を保持していたことが見出され、このことはリ ポソームの安定性と不浸透性を示す。

結局、この発明の方法は次のような重要な追加の利点を提供するものである。

第１に、この方法は、両親媒性化合物の転移温度に依存しないので、例えば室温 近くのようなどんな温度でも実施可能であり、したがって温度に敏感で熱によっ て分解しやすい物質を処理することができる。

この発明で得られたナノ粒子、特にリポソームを検査した結果は、その大きさお よびその分布ヒストグラムが温度にほとんど影響されないことを示している。

最後に、キャビテーション現象によって、準備液の蒸気の存在下だけもしくは故 意に溶解させた不活性ガスの存在下だけで、すなわち酸化分解反応しやすい原料 を酸化できないほど不活性な雰囲気で操作することができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．準備液を、少なくとも１つの両親媒性化合物、水性媒体、および該両親媒性 化合物もしくは水性媒体に溶解もしくは分散される活性物質を混合することによ って得て、得られた準備液を運動させ、運動中の準備液が交互に高圧と低圧に付 されることを特徴とする活性物質を含むナノカプセルを直接製造する方法。
2. ２．キャビテーション現象を、内部膨張のない液体流として動いている準備液中 で発生させることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．運動させる準備液の静圧を、準備液に添加される両親媒性化合物の融解限界 より下に調節することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. ４．圧力振動を受ける準備液流に関して選択される操作上および機械的特性が、 下記関係式：▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ここでａ＝圧力振動の伝搬速度（ｍ／ｓ）；ρ＝準備液の密度（ｋｇ／ｍ３） ；ε＝前記準備液の体積弾性率（Ｎ／ｍ２）；Ｄ＝流れの直径（ｍ）；ｅ＝流れ を通す壁の厚み（ｍ）；Ｅ＝前記壁の弾性率（Ｎ／ｍ２）〕で示されるように互 いに関連していることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. ５．キャビテーション現象が、平滑な壁を有する導管内で少なくとも１００ｍ／ ｓの線速度を有する準備液の流れによって得られることを特徴とする請求項２記 載の方法。
6. ６．準備液を、ポンプ、処理タンクおよび該タンクの外部に設けられたキャビテ ーション回路からなる回路内を循環させることを特徴とする請求項１記載の方法 。
7. ７．前記回路が開いているかまたは閉じていることを特徴とする請求項６記載の 方法。
8. ８．準備液がガスを含有し、そのガスが予め溶解されていることを特徴とする請 求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. ９．リポソームの製造に適用される請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. １０．処理タンク； 流入口が該タンクと連通しているポンプ；該タンクの外部に位置し、一端がポン プの流出口と連通するキャビテーション回路； 該タンクに準備液を供給する手段；および得られたナノカプセルを収集する手段 ； からなる、活性物質を含むナノカプセルを直接製造する方法。