JP2006272196A - 複合型微粒子の製造方法及び複合型微粒子の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複合型微粒子20の製造方法において、第1の流体に導出口が接する流路内に第1の流体に比べて導出口との間の親和力が強い第2の流体を供給する工程と、流路内に第2の流体に比べて導出口との間の親和力が弱い第3の流体を供給する工程と、流路内において導出口に前記親和力により第2の流体を保持しながら、第3の流体を注入し、第2の流体内に第3の流体を内包させる複合型微粒子を形成する工程とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施の形態は、単一水相型のW/O/Wエマルション、複数内水相型のW/O/Wエマルション、ベシクル、リポソーム、単一油相型のO/W/Oエマルション、複数内油相型のO/W/Oエマルション、逆ベシクル、単一気相型のV/W/Oエマルション、複数内気相型のV/W/Oエマルション、単一気相型のV/O/Wエマルション、複数内気相型のV/O/Wエマルション等の複合型微粒子の製造方法及びその製造装置を説明する。
図1に示すように、第1の実施の形態に係る複合型微粒子20の製造装置1は、第1の流体11を流動相又は静止相のいずれかの連続相として供給する連続相供給部2と、連続相供給部2に導出口31が連接された流路3と、導出口31と第1の流体11との間の親和力に対して導出口31との間の親和力が強い乳化剤14を含む第2の流体12を流路3内に供給する第2の流体供給部4と、導出口31と乳化剤14を含む第2の流体12との間の親和力に対して導出口31との間の親和力が弱い第3の流体13を流路3内に供給する第3の流体供給部5とを備えている。更に、製造装置1は、連続相供給部2内に押し出され生成された複合型微粒子20を回収する回収部6を備えている。
図1に示す製造装置1においては、第2の流体供給部4からの乳化剤(例えば、図4に示す符号「14」参照。)を含む第2の流体12と第3の流体供給部5からの第3の流体13とのそれぞれを流路3に交互に供給し、導出口31において第2の流体12内に第3の流体13を注入しつつ、この第2の流体12を第1の流体11内に押し出すことにより、複合型微粒子20の中間体10を生成し、更にこの中間体10から第2の流体内に第3の流体を内包させる複合型微粒子20を製造することができる。
図6に示す第1の実施の形態に係る製造装置1は、流路3に供給制御弁44とON/OFF弁45とを通して連接され、かつ並列に連接された複数の供給部41〜43を有する第2の流体供給部4と、流路3に供給制御弁44とON/OFF弁45とを通して連接され、かつ並列に連接された複数の供給部51〜53を有する第3の流体供給部5とを備え、更に流路3の連続相供給部2と第2の流体供給部4及び第3の流体供給部5との間に配置されたペンシルポンプ7とを備えている。第2の流体供給部4の供給部41〜43には各々異なる乳化剤14を含む第2の流体が充填され、これらの第2の流体が流路3内に供給される。第2の流体の供給制御には供給制御弁44とON/OFF弁45とが使用される。第3の流体供給部5の供給部51〜53には各々異なる物質が充填され、異なる物質を含む第3の流体が流路3内に供給される。第3の流体の供給制御には供給制御弁44とON/OFF弁45とが使用される。
第1の実施の形態に係わる複合型微粒子20の製造方法においては温度並びに圧力の制御が大切である。製造系の温度を制御する場合、例えば流路3の内部や外部から直接的若しくは間接的に乳化剤14を含む第2の流体12、第3の流体13の温度を部分的に若しくは全体的に制御することができれば、本発明はその温度制御の手段を限定するものではない。また、連続相供給部2においても適切な温度制御を行うことが望ましい。
前述の図3に示す第1の実施の形態に係る製造装置1において、図7(a)に示すように、流路3の導入口4A及び5Aから導出口31に向かって、流路3内に供給された乳化剤14を含む第2の流体12及び第3の流体13を細分化する第1の分岐流路32と、この第1の分岐流路32により細分化された第2の流体12及び第3の流体13を更に細分化する第2の分岐流路33とを備えている。流路3、第1の分岐流路32、第2の分岐流路33の横断面構造及び導出口31の形状を図7(b)に示した。第2の分岐流路33により細分化された第2の流体12内には第3の流体13が注入され、この第3の流体13が注入されることにより第2の流体12が第1の流体11内に押し出され、第2の流体内に第3の流体を内包させる複合型微粒子20を生成することができる。
前述の図3に示す第1の実施の形態に係る製造装置1において、図8に示すように、流路3外表面は導出口31と同様な表面特性を備えている。連続相供給部2において第1の流体11の状態等の製造条件を制御することによって、複合型微粒子20を流路3の外表面上に沿って一定方向に付着したり、配列させたりすることができる。これらの複合型微粒子20は、前述の図2に示す単一水相型の複合体微粒子20A若しくは複数相型の複合型微粒子20Bとして製造することもできる。
以上説明したように、第1の実施の形態に係る複合型微粒子20の製造方法においては、一段階乳化法を実現することができ、粒径、膜厚及び封入容量のばらつきの小さい複合型微粒子20、詳細には複数内水相型のエマルション、複数内油相型のエマルション、複数内気相型のエマルション、単一水相型のエマルション、単一気相型のエマルション、単一油相型のエマルション、ベシクル、リポソーム、又は逆ベシクルを迅速かつ自動的に製造することができる。
以下、第1の実施の形態に係る具体的な実施例について説明する。
表面処理を施していない軟質ガラスキャピラリ(内径=200μm、外径=300μm、長さ=40mm)をテフロン(登録商標)ヒートチューブでガスクロマトグラフィー用(10μl、HAMILTON製、84853型)のマイクロシリンジの針に接続し、流路3とした。マイクロシリンジをリピーティングデスペンサーに固定した。
ポリプロピレン製のマイクロチューブ(内径=200μm、外径=300μm)をガスクロマトグラフィー用(10μl、HAMILTON製、84853型)のマイクロシリンジの針に接続し、流路3とした。この場合、流路3はマイクロチューブを用いたので、以下に流路3をマイクロチューブと記する。
第3の流体13として薄いブルーインクを使用し、その他の製造条件は実施例1と同様である。この条件下において、粒径のばらつきの小さい、薄いブルーインク内包の単一水相型のW1/Os/W2エマルションの製造を行った。図10(a)及び図10(b)にその製造の過程を示した。すなわち、乳化剤14を含む第2の流体12に続く第3の流体13の注入に伴い、第2の流体12は最初に半球状に膨張し、次にチューブの横へ偏りながら変形していく様子が観察された。実施例2において製造された粒径のばらつきの小さい薄いブルーインク内包の単一水相型のW1/Os/W2エマルションを図10(c)に示した。
第3の流体13として空気を用い、その他の製造条件は実施例1と同様である。この条件下において、粒径のばらつきの小さい単一気相型のV/Os/W2エマルションを1個、4個、6個、7個と順次製造していく様子を図11(a)乃至図11(d)にそれぞれ示した。
乳化剤14としてソルビタンモノオレエート(Span80)、第2の流体12としてn−ヘキサデカンを用いた。Span80の濃度は0.088M、又は0.1MになるようにSpan80/n−ヘキサデカン溶液を調製し、乳化剤14を含む第2の流体12とした。その他の製造条件は実施例1と同様である。
製造条件は実施例4と同様であるが、第3の流体13であるブルーインクの体積を実施例4の約10倍の量を用いて、エマルションを製造した。図14(a)及び図14(b)に示すように、複数内水相型エマルションを製造することができた。しかしながら、内水相の大きさのばらつきを小さく制御するのが困難であった。
製造速度(押し出し速度)以外の製造条件は実施例4と同じである。この場合、図2に示す製造原理、すなわち製造された単一水相型のエマルションが導出口より十分に離れる前に次々と単一水相型のエマルションを製造していくと、図15に示すような粒径のばらつきの小さい内水相を有する複数内水相型エマルションを製造することができた。本製造系の第1の流体11は静止系であり、更にマイクロチューブの外側壁は疎水性であるため、製造された複数内水相型エマルションがマイクロチューブの先端へと止まった。
マイクロチューブの内径、外径(内径=100μm、外径=150μm)、乳化剤14を含む第2の流体12(0.1M Span80/n−ヘキサデカン)及び第3の流体13(ブルーインク)の量以外の製造条件は実施例4と同じである。
第3の流体13として空気及び薄いブルーインクを用い、又第1の流体11として0.1M NaClを用いた。また、第3の流体13として空気と薄いブルーインクをそれぞれ用い、マイクロチューブへ第3の流体13を挟んで交互に流した。その他の製造条件は実施例4と同様である。
マイクロチューブとしてマイクロチューブの先端部分(流路3の導出口31)を20度の角度においてカットされたものを用いた。また、第3の流体13として高濃度ブルーインク溶液と空気を用い、第1の流体11として0.1M NaClを用いた。その他の製造条件は実施例4と同様である。
本発明の第2の実施の形態は、前述の第1の実施の形態に係る複合型微粒子20の製造方法及び製造装置1において、流路3の構造を代えた例を説明するものである。なお、第2の実施の形態の説明において、前述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素には同一符号を付け、その説明は重複するので省略する。
第2の実施の形態は、単一水相型のW/O/Wエマルション、複数内水相型のW/O/Wエマルション、ベシクル、単一油相型のO/W/Oエマルション、複数内油相型のO/W/Oエマルション、逆ベシクル、単一気相型のV/O/Wエマルション、複数内気相型のエマルション等の複合型微粒子20の製造装置及び製造方法を説明するものである。
図19(a)に示す製造装置1(流路3)においては、図3に示す第2の流体供給部4からの乳化剤14を含む第2の流体12を流路3の外輪側流路301に供給し、第3の流体供給部5からの第3の流体13を流路3の内輪側流路302に供給し、流路3の導出口31において、内輪側流路302の導出口312から第3の流体13を、外輪側流路301の導出口311から第2の流体12をそれぞれ交互に一定間隔において排出することにより、導出口31において第2の流体12内に第3の流体13を注入しつつ、この第2の流体12を第1の流体11内に押し出すことにより、複合型微粒子20の中間体10を生成し、更にこの中間体10から第2の流体12内に第3の流体13を内包させる複合型微粒子20を製造することができる。導出口31から一定の体積比(量)を有する第2の流体12、第3の流体13のそれぞれを一定間隔において交互に第1の流体11内に押し出すことにより、粒径、膜厚及び封入容量のばらつきの小さい複合型微粒子20を製造することができる。
第2の実施の形態に係る製造装置1において、流路3の導出口31部分の構造は図19(c)乃至図19(e)のそれぞれに示す構造に代えてもよい。図19(c)に示す流路3は、内輪側流路302の導出口312を外輪側流路301の導出口311に比べて第1の流体11側に突出させている。
第2の実施の形態に係る製造装置1において、流路3の導出口31の導出口形状には図20(a)乃至図20(f)のいずれかを使用することができる。導出口31の導出口形状は、基本的には、流路3の導出口31の中央部分に内輪側流路302の導出口312を配置し、導出口31の周辺部分に内輪側流路302の導出口312を取り囲むように外輪側流路301の導出口311を配置している。なお、流路3においては、乳化剤14を含む第2の流体12を供給する外輪側流路301の導出口311に、第3の流体13を効率良く供給することができればよく、本発明は、流路3の導出口31の導出口形状を特に限定するものでない。
第2の実施の形態に係る製造装置1において、流路3の導出口31の導出口形状には図21(a)乃至図21(d)のいずれかを使用することができる。図21(a)に示す流路3は、前述の図20(a)に示す流路3の導出口31の導出口形状と同様であるが、内輪側流路302の導出口312及び外輪側流路301の導出口311は疎水性を有する材料により製作されている。図21(a)に示す内輪側流路302内及び後述する図21(b)〜図21(d)に示す内輪側流路302内には乳化剤14を含む第2の流体12が供給される。
前述の第2の実施の形態の第2の変形例又は第3の変形例に係る2重流路構造を有する流路3においては、内輪側流路302、外輪側流路301のそれぞれの表面特性と、第1の流体11、第2の流体12、第3の流体13のそれぞれとの組み合わせにより、様々な複合型微粒子20を製造することができる。
第2の実施の形態に係る複合型微粒子20の製造方法においては、一段階乳化法を実現することができ、粒径、膜厚、封入容量のばらつきの小さい複合型微粒子20、詳細には単一水相型のエマルション、単一油相型のエマルション、単一気相型のエマルション、ベシクル、リポソーム、逆ベシクル、複数内水相型のエマルション、複数内油相型のダブルエマルション、複数内気相型のエマルションを自動的に製造することができる。
以下、第2の実施の形態に係る実施例について説明する。
複合型微粒子20としてブルーインク内包W1/Os/W2エマルションの製造を前述の図22(a)に示す流路3と同様な構造を用いて行った。具体的に、20度の角度においてカットしたステンレス管(内径=130μm、外径=470μm)を内輪側流路302とし、ポリプロピレン製のマイクロチューブ16を外輪側流路301とする2重流路構造を有する流路3を用いた。
図25(a)及び図25(b)に示すように、第3の流体13として濃いブルーインクを用い、又内輪側流路302の導出口312は外輪側流路301の導出口311よりも伸長させた。その他の製造条件は第2の実施の形態の実施例1と同様である。
前述の図22(a)に示す流路3と同様な構造を有する流路3を用い、複合型微粒子20としてブルーインク内包V/Os/W2エマルションの製造を行った。具体的には、90度の角度においてカットされたステンレス管(内径=130μm、外径=470μm)を内輪側流路302とし、シリコンチューブを外輪側流路301とする2重流路構造を有する流路を用いた。
2 連続相供給部
3 流路
31、311、312 導出口
32 第1の分岐流路
33 第2の分岐流路
301 外輪側流路
302 内輪側流路
313 分岐流路
4 乳化剤14を含む第2の流体供給部
4A〜4C、5A〜5C 供給部
5 第3の流体供給部
6 回収部
7 ペンシルポンプ
10 (複合型微粒子の)中間体
11 第1の流体(連続相)
12 乳化剤14を含む第2の流体
13 第3の流体
14 乳化剤
20 複合型微粒子
44 供給制御弁
45 ON/OFF弁
Claims (20)
- 第1の流体に導出口が接する流路内に前記第1の流体に比べて前記導出口との間の親和力が強い第2の流体を供給する工程と、
前記流路内に前記第2の流体に比べて前記導出口との間の親和力が弱い第3の流体を供給する工程と、
前記流路内において前記導出口に前記親和力により前記第2の流体を保持しながら、前記第3の流体を注入し、前記第2の流体内に前記第3の流体を内包させる複合型微粒子を形成する工程とを備えたことを特徴とする複合型微粒子の製造方法。 - 前記第2の流体を供給する工程は乳化剤を含む第2の流体を供給する工程であり、前記第2の流体を供給する工程及び前記第3の流体を供給する工程は、前記流路に前記第2の流体のセグメント、前記第3の流体のセグメントのそれぞれを交互に供給する工程であることを特徴とする請求項1に記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記流路内に前記第2の流体を供給する工程は前記流路内の外輪側に前記第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は前記流路内の内輪側に前記第3の流体を供給する工程であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記流路内に前記第2の流体を供給する工程は前記流路内の内輪側に前記第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は前記流路内の外輪側に前記第3の流体を供給する工程であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第1の流体は親水性の流体であり、前記第2の流体を供給する工程は一種類以上の乳化剤を含む親油性の第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は親水性の第3の流体を供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は単一相型エマルション(単一水相型のW/O/Wエマルション)、又は複数相型エマルション(複数内水相型W/O/Wエマルション)を形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記複合型微粒子を形成する工程はベシクル又はリポソームを形成する工程であることを特徴とする請求項5に記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第1の流体は親油性の流体であり、前記第2の流体を供給する工程は一種類以上の乳化剤を含む親水性の第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は親油性の第3の流体を供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は単一相型エマルション(単一油相型のO/W/Oエマルション)、又は複数相型エマルション(複数内油相型のO/W/Oエマルション)を形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記複合型微粒子を形成する工程は逆ベシクルを形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第1の流体は親水性の流体であり、前記第2の流体を供給する工程は一種類以上の乳化剤を含む親油性の第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は気体を供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は単一相型エマルション(単一気相型のV/O/Wエマルション)、又は複数相型エマルション(複数内気相型のV/O/Wエマルション)を形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第1の流体は親油性の流体であり、前記第2の流体を供給する工程は一種類以上の乳化剤を含む親水性の第2の流体を供給する工程であり、前記第3の流体を供給する工程は気体を供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は単一相型エマルション(単一気相型のV/W/Oエマルション)、又は複数相型エマルション(複数内気相型のV/W/Oエマルション)を形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記複合型微粒子を形成する工程は、前記流路内の前記導出口に保持される前記第2の流体と前記第3の流体との間の体積比若しくは流量を一定に調整し、前記第2の流体内に前記第3の流体を内包させ、複合型微粒子を形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第1の流体は流動相若しくは静止相のいずれかの連続相であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第2の流体のセグメント、前記第3の流体のセグメントのそれぞれを交互に供給する工程は、前記第3の流体のセグメントの少なくとも一部に少なくとも1種類以上の物質を含有させて前記第2の流体のセグメント、前記第3の流体のセグメントのそれぞれを交互に供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は、前記複合型微粒子の少なくとも一部に少なくとも1種類以上の物質を内包させる工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記第2の流体のセグメント、前記第3の流体のセグメントのそれぞれを交互に供給する工程は、前記第2の流体のセグメントの少なくとも一部に前記第3の流体と異なる少なくとも1種類以上の物質を含有させて前記第2の流体のセグメント、前記第3の流体のセグメントのそれぞれを交互に供給する工程であり、前記複合型微粒子を形成する工程は、前記複合型微粒子の少なくとも一部に少なくとも1種類以上の物質を存在させる工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の複合型微粒子の製造方法。
- 前記物質は下記(1)〜(27)であることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の複合型微粒子の製造方法。
(1)リガンド
(2)電子共役系の分子
(3)シクロデキストリン
(4)蛍光脂質を含むミセル
(5)糖脂質を含むミセル
(6)タンパク質を含むミセル
(7)蛍光脂質を含む逆ミセル
(8)糖脂質を含む逆ミセル
(9)タンパク質を含む逆ミセル
(10)香り物質、匂い物質
(11)薬物
(12)薬品
(13)色素
(14)蛍光剤
(15)酸化還元剤
(16)ペプチド
(17)ポリペプチド
(18)核酸
(19)核酸関連物質
(20)タンパク質
(21)金属微粒子、微粒子
(22)デンドリマー
(23)カーボンナノホーン
(24)油溶性の薬物を含むミセル
(25)ウォータープールに水溶性の薬物やタンパク質を含む逆ミセル
(26)細胞
(27)フラーレン - 第1の流体を移動相又は静止相として供給する連続相供給部と、
前記連続相供給部に導出口が連接される流路と、
前記流路内に第2の流体を供給する第2の流体供給部と、
前記流路内に第3の流体を供給する第3の流体供給部と、
を備えたことを特徴とする複合型微粒子の製造装置。 - 前記流路内に前記第2の流体、前記第3の流体のそれぞれを交互に供給する流体切替手段を更に備えたことを特徴とする請求項16に記載の複合型微粒子の製造装置。
- 前記流路は、前記第2の流体を前記流路内から前記導出口まで導く外輪側流路と、この外輪側流路内に配置され、前記第3の流体を前記流路内から前記導出口まで導く内輪側流路とを備えていることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の複合型微粒子の製造装置。
- 前記流路は、前記第3の流体を前記流路内から前記導出口まで導く外輪側流路と、この外輪側流路内に配置され、前記第2の流体を前記流路内から前記導出口まで導く内輪側流路とを備えていることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の複合型微粒子の製造装置。
- 前記内輪側流路の前記導出口は、前記外輪側流路の導出口に対して前記連続相供給部側に突出していることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の複合型微粒子の製造装置。
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