TWI631985B - 微粒製造方法 - Google Patents

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TWI631985B TW105134609A TW105134609A TWI631985B TW I631985 B TWI631985 B TW I631985B TW 105134609 A TW105134609 A TW 105134609A TW 105134609 A TW105134609 A TW 105134609A TW I631985 B TWI631985 B TW I631985B
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Abstract

一種用以大量製造微粒的微粒製造方法，係包含：於一容槽中裝載一第一流體；提供一微粒噴頭，該微粒噴頭具有朝向該容槽之數個第一流出口；使一第二流體於該數個第一流出口處形成數個液膜；使形成於各該第一流出口處之液膜吸收一振動能，以形成數個微粒滴並落入該第一流體中；使該第一流體包覆於該數個微粒滴的外層，形成數個微粒半成品，各該微粒半成品包含由該第一流體所形成之一外層，以及由該第二流體所形成之一內層；及收集於該容槽中的數個微粒半成品，並去除各該微粒半成品之外層，以成形數個微粒成品。

Description

微粒製造方法
本發明係關於一種微粒製造方法，特別關於一種用以大量製造微粒之微粒製造方法。
微粒(microparticle)又稱為微球(microsphere)，係泛指粒徑小於1000μm之小型球型顆粒，常被應用於作為藥劑釋放之微載體(microcarrier)，藉由其靶向性、控釋性、穩定性、安定性及表面可修飾性等特點，成為新興的給藥技術之一。
由於微粒的粒徑較小，該如何成形粒徑均一的微粒，使每一顆微粒可以具有一致的藥劑釋放效果，因而成為成形微粒的首要目標；舉例而言，藉由如第1圖所示之習知微流道結構9來成形微粒，即可以成形粒徑較為均一的微粒。
請參照第1圖所示，該習知微流道結構9具有一Y型分岔流道91、一固化劑注入孔92、一材料溶液注入孔93及一十字型微流道94，該Y型分岔流道91與該十字型微流道94連接，其中該Y型分岔流道91之分流道與該固化劑注入孔92連通，該固化劑注入孔92可以供注入一固化劑溶液，及該Y型分岔流道91之另一分流道與該材料溶液注入孔93連通，以供一材料溶液注入，該固化劑與該材料溶液於第三端形成一預固化混合溶液，且該第三端與該十字型微流道94連通；此外，一油相溶液由該十字型微流道94之其中二端注入，利用該油相溶液注入該十字型微流道94之剪應力使流入該十字型微流道94之該預固化混合溶液形成各自分離之乳膠晶球，最終成形為一微粒。
儘管藉由上述習知微流道結構9可以成形粒徑較為均一的微粒，惟該習知微流道結構9卻存在不容易進行量產的缺點，有鑑於此，確實仍有加以改善之必要。
為解決上述問題，本發明係提供一種微粒製造方法，可以大量製造微粒者。
本發明之一種微粒製造方法，係包含：於一容槽中裝載一第一流體；提供一微粒噴頭，該微粒噴頭具有朝向該容槽之數個第一流出口；使一第二流體與一第三流體於該數個第一流出口處形成數個雙層液膜；使形成於各該第一流出口處之液膜吸收一振動能，該數個雙層液膜以形成數個雙層微粒滴並落入該第一流體中；使該第一流體包覆於該數個微粒滴的外層，形成數個微粒半成品，各該微粒半成品包含由該第一流體所形成之一外層，由該第二流體所形成之一內層，以及由該第三流體所形成之一中心層，該內層係位於該外層及該中心層之間；及收集於該容槽中的數個微粒半成品，並去除各該微粒半成品之外層，以成形數個微粒成品，且各該微粒成品包含由該第二流體所形成之殼層及由該第三流體所形成之芯層；如此，本發明之微粒製造方法可以藉由自該數個流出口指向性地噴灑出具有均勻大小的數個微粒滴，並落入該容槽中，因而可以大量製造尺寸均一的微粒，為本發明之功效。
本發明之微粒製造方法，該微粒噴頭包含一管件組，該管件組包含一第一管及一第二管，該第一管環繞該第二管設置，該第一管與該第二管之間形成一第一流道，該第二管內形成一第二流道，該第一管之相對二端分別形成連通該第一流道之一第一注入口及該數個第一流出口，該第二管之相對二端分別形成連通該第二流道之一第二注入口及一第二流出 口，該第二流出口與該數個第一流出口之間形成一成形空間，該第三流體於該第二流出口處形成一單層液膜，該第二流體於該成形空間包圍及剪切成形於該第二流出口之單層液膜，以於該數個第一流出口處共同形成該數個雙層液膜；較佳地，該第二流體於該第一流道中以一第一流速朝向該數個第一流出口流動，該第三流體於該第二流道中以一第二流速朝向該第二流出口流動，該第一流速大於該第二流速；如此可以大量製造尺寸均一的雙層微粒。
本發明之微粒製造方法，其中，該微粒噴頭包含相互連接之一壓電部及一擴幅部，一超音波生成器所生成的高頻電能傳遞至該壓電部，藉由該壓電部轉變為振動能，並藉由該擴幅部使形成於各該流出口之液膜吸收該振動能；如此，可以使形成於各該第一流出口之液膜可以有效吸收該振動能並形成駐波，以有效降低該液膜的厚度，進而能夠成為微粒滴並落入該容槽中，因而可以大量製造尺寸均一的微粒。
本發明之微粒製造方法，其中，該微粒噴頭包含一噴頭本體，該噴頭本體具有相對之一第一端及一第二端，該第二流體沿該噴頭本體之第一端朝向該第二端的方向流動，並於該數個第一流出口處形成液膜。
本發明之微粒製造方法，其中，選擇該第二流體為混參一藥物活性成分之一生物可降解高分子材料；如此，當該微粒成品投予一生物體時，即可以藉由該生物可降解高分子材料的包覆，達成緩慢釋放該藥物活性成分的效果。
〔本發明〕
1‧‧‧噴頭本體
1a‧‧‧第一端
1b‧‧‧第二端
11‧‧‧貫通孔
12‧‧‧壓電部
13‧‧‧擴幅部
2‧‧‧管件組
21‧‧‧第一管
211‧‧‧第一注入口
212‧‧‧第一流出口
22‧‧‧套件
23‧‧‧第二管
231‧‧‧第二注入口
232‧‧‧第二流出口
3‧‧‧容槽
31‧‧‧旋轉件
32‧‧‧出口管
4‧‧‧集收槽
C1‧‧‧第一流道
C2‧‧‧第二流道
C3‧‧‧成形空間
F1‧‧‧第一流體
F2‧‧‧第二流體
F3‧‧‧第三流體
G‧‧‧超音波生成器
M‧‧‧微粒成品
M1‧‧‧殼層
M2‧‧‧芯層
S‧‧‧微粒半成品
S1‧‧‧外層
S2‧‧‧內層
S3‧‧‧中心層
v1‧‧‧第一流速
v2‧‧‧第二流速
W‧‧‧水溶液
〔習知〕
9‧‧‧習知微流道結構
91‧‧‧Y型分岔流道
92‧‧‧固化劑注入孔
93‧‧‧材料溶液注入孔
94‧‧‧十字型為流道
第1圖：習知微流道結構的示意圖。
第2圖：本發明之第一實施例的微粒製造方法之示意圖。
第3圖：經第2圖之微粒製造方法所製得的一種微粒半成品示意圖。
第4圖：第3圖之微粒半成品所製得的微粒成品示意圖。
第5圖：經第2圖之微粒製造方法所製得的另一種微粒半成品示意圖。
第6圖：第5圖之微粒半成品所製得的微粒成品示意圖。
第7圖：本發明之第二實施例的微粒製造方法之示意圖。
第8圖：經第7圖之微粒製造方法所製得的一種微粒半成品示意圖。
第9圖：第8圖之微粒半成品所製得的微粒成品示意圖。
第10圖：經第7圖之微粒製造方法所製得的另一種微粒成品示意圖。
第11圖：經第7圖之微粒製造方法所製得的再一種微粒成品示意圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第2圖所示，本發明之微粒製造方法係藉由使數個微粒滴落入一第一流體F1中，使該第一流體F1包覆於該數個微粒滴的外層(即，〝乳化現象〞)，以形成如第3圖所示之包含由該第一流體F1所形成一外層S1之數個微粒半成品S，及去除各該微粒半成品S之外層S1，以成形數個微粒成品M。
再請參照第2圖所示，詳而言之，本發明係可以藉由一微粒噴頭完成上述之微粒製造方法，該微粒噴頭可以形成落入該第一流體F1之數個微粒滴。
該微粒噴頭包含一噴頭本體1及一管件組2，該噴頭本體1包含一貫通孔11，該管件組2設於該貫通孔11內。
該噴頭本體1具有相對之一第一端1a及一第二端1b，且包含一震盪組件及一擴幅部13，該震盪組件可以直接或間接連結該擴幅部13，該擴幅部13設置於該第一端1a及該第二端1b之間，且該貫通孔11由該第一端1a貫穿該擴幅部13並延伸至該第二端1b，於本實施例中，該 震盪組件包含一壓電部12，該壓電部12接受來自一超音波生成器G的高頻電能時，可以將該高頻電能轉變為振動能，並且進一步將該振動能傳遞至該擴幅部13，因而使該噴頭本體1之第二端1b可以具有最大的震動振幅。於本實施例中，該壓電部12直接連接該擴幅部13，且該貫通孔11由該第一端1a依序貫穿該壓電部12及擴幅部13並延伸至該第二端1b；如此可以提升該壓電部12與該擴幅部13的接觸面積，而能夠有效將該振動能傳遞至該擴幅部13。
又，該管件組2內部形成一第一流道C1。於本實施例中，該管件組2包含一第一管21，該第一管21內形成該第一流道C1，以供一第二流體F2沿該噴頭本體1之第一端1a朝向第二端1b之方向流動。
該第一管21的材質較佳可以選擇為能夠抗該第二流體F2沾黏者，或者亦可以於該第一管21之內壁形成足以抗該第二流體F2沾黏之塗層，藉此提升該第二流體F2於該第一流道C1內部的流動順暢性。此外，該第一管21之內徑大小則必須考慮注入該第二流體F2的流量與壓力，且該第一管21之內徑越小，該第二流體F2的壓力變化更敏感，將會有更好的微流控效果。
又，該第一管21之相對二端分別形成一第一注入口211及數個第一流出口212，該第一注入口211及該數個第一流出口212均連通該第一流道C1。於本實施例中，該第一管21之一端由一套件22構成，且該套件22具有該數個第一流出口212；如此工者即可以依據需求更換該管件2，或是依據需求更換該套件22，不僅可以提升使用便利性，更由於無須替換整個該微粒噴頭，以達到降低該微粒噴頭的購置成本。
據此，工者能夠自該第一注入口211注入該第二流體F2，使該第二流體F2經由該第一流道C1以一第一流速v1流動，並且藉由該第二流體F2之表面張力於各該第一流出口212處形成液膜(如圖所示，該 液膜為一單層液膜)；並且，形成於各該第一流出口212處之單層液膜可以吸收該壓電部12及該擴幅部13的共同作用所產生的振動能並形成駐波，而降低該單層液膜的厚度，且當形成於各該第一流出口212處之單層液膜所吸收之振動能突破該單層液膜的表面張力時，即會自該數個第一流出口212以均勻且微細的噴霧形式脫離該第一流出口212，詳如下述，為便於說明，以下稱以噴霧形式脫離該第一流出口212之第二流體F2為〝微粒滴〞。
微粒滴的粒徑dp可以Robert J.Lang於1962年提出之公式表示：dp=0.34‧λ
λ=((8‧π‧θ)/(ρ‧f2))1/3
其中，λ為駐波之波長，θ為該第二流體F2的表面張力，ρ為該第二流體F2的密度，f為振動頻率。由以上公式可知，欲得到較小的粒徑只須將振動頻率提高即可。
該數個微粒滴係可以滴入裝載於一容槽3之中的第一流體F1中，如此，該第一流體F1即可以藉由乳化現象包覆於該數個微粒滴的外層，而可以於該容槽3中形成如第3圖所示之數個微粒半成品S，各該微粒半成品S包含由該第一流體F1所形成之外層S1，以及由該第二流體F2所形成之內層S2；本發明所屬技術領域中具有通常知識者可依需求選擇搭配該第一流體F1與該第二流體F2，於此不再贅述。
再者，亦可以藉由調整設置於該容槽3的旋轉件31進行旋轉以帶動該第一流體F1產生流速，進而讓以該微粒滴的形式落入該容槽3之中的第二流體F2與該第一流體F1產生摩擦接觸，因而可以將該微粒半成品S剪切出更小的尺寸。
接著，收集於該容槽3中的數個微粒半成品S，將該數個微粒半成品S以熱風乾燥等乾燥法，以蒸發由該第一流體F1所形成之外層 S1，即可以成形僅由該第二流體F2所形成之微粒成品M(如第4圖所示)。或者，利用一水溶液W對該數個微粒半成品S進行洗滌，以除去該外層S1，均可以成形僅由該第二流體F2所形成之微粒成品M。詳而言之，於本實施例中，該容槽3可以藉由一出口管32連通一集收槽4，該集收槽4之中容置有用以洗滌該數個微粒半成品S之水溶液W，藉此，該容槽3中的第一流體F1連帶該微粒半成品S係可以經由該出口管32流向該集收槽4，使工者可利用該集收槽4收集該微粒成品M。
此外，工者亦可以藉由改變該第二流體F2的組成，以於該容槽3中形成如第5圖所示之微粒半成品S，及進一步成形如第6圖所示之微粒成品M。詳而言之，該第二流體F2可以為一生物可降解高分子材料，藉由乳化法使其中混參有一藥物活性成分，藉此當該微粒成品M投予一生物體時，即可以藉由該生物可降解高分子材料的包覆，達成緩慢釋放該藥物活性成分的效果。舉例而言，該生物可降解高分子材料可以為脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族聚酯共聚物、聚乳酸-脂肪族聚酯共聚物、聚己內酯、聚麩氨酸、聚羥基羧酸酯或聚乳酸；較佳地，脂肪族聚酯可以為聚甘醇酸、聚丁二酸丁二胺或聚乙烯丁二酸酯；脂肪族-芳香族聚酯共聚物可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯-聚氧乙烯；聚乳酸-脂肪族聚酯共聚物可以為聚乳酸聚甘醇酸。
基於相同的技術概念下，本發明之微粒製造方法亦可以藉由該微粒噴頭之管件組2的設置，以製造多層的微粒成品M，詳如下述。
請參照第7圖所示，該管件組2內部另形成一第二流道C2，舉例而言，該管件組2另包含一第二管23，該第一管21環繞該第二管23設置，該第一管21與該第二管23之間形成該第一流道C1，該第二管23內形成該第二流道C2，該第二流道C2用以供一第三流體F3沿該噴頭本體1之第一端1a朝向第二端1b之方向流動。
該第二管23之相對二端分別形成一第二注入口231及一第二流出口232，該第二注入口231及該第二流出口232均連通該第二流道C2。據此，工者能夠自該第二注入口231注入該第三流體F3，使該第三流體F3經由該第二流道C2以一第二流速v2流動，並且藉由該第三流體F3之表面張力於該第二流出口232處形成液膜。
值得注意的是，為了使該第三流體F3可以於該第二流出口232處形成完整的液膜，且使該第二流體F2可包圍該第三流體F3所形成的液膜，該第二管23之第二流出口232與該第一管21之數個第一流出口213之間較佳形成一成形空間C3，該成形空間C3連通該第二管23之第二流出口232與該第一管21之數個第一流出口213。
因此，當工者以該第二流速v2將該第三流體F3注入該第二流道C2，使該第三流體F3於該第二流出口232形成一單層液膜，並且以該第一流速v1將該第二流體F2注入該第一流道C1，該第一流速v1大於該第二流速v2，以藉由該第一流速v1與該第二流速v2之間的流速差產生一剪切力，使該第二流體F2可以於該成形空間C3中包圍及剪切該第三流體F3成形於該第二流出口232處的單層液膜，並且進一步於該數個第一流出口212處藉由其表面張力形成數個雙層液膜。
並且，形成於各該第一流出口212處之雙層液膜可以吸收該壓電部12及該擴幅部13的共同作用所產生的振動能並形成駐波，而降低該液膜的厚度，且當形成於各該第一流出口212處之雙層液膜所吸收之振動能突破該雙層液膜的表面張力時，即會自該數個第一流出口212指向性地噴灑出具有均勻大小的數個雙層微粒滴，並落入該容槽3中。
此時，裝載於該容槽3之中的第一流體F1亦可以藉由乳化現象包覆於該雙層微粒滴的外層，而可以於該容槽3中形成如第8圖所示之微粒半成品3，該微粒半成品3除了包含由該第一流體F1所形成之外層 S1、由該第二流體F2所形成之內層S2外，更進一步包含由該第三流體F3所形成之中心層S3，且該內層S2係位於該外層S1及該中心層S3之間；本發明所屬技術領域中具有通常知識者可依需求選擇搭配該第一流體F1、該第二流體F2以及該第三流體F3，於此不再贅述。
接著，可以再利用熱風乾燥等乾燥法，以蒸發由該第一流體F1所形成之外層S1，或者利用容置於該集收槽4之中的水溶液W對該數個微粒半成品S進行洗滌，以除去該外層S1，均可以成形如第9圖所示之微粒成品M，該微粒成品M包含由該第二流體F2所形成之殼層M1及由該第三流體F2所形成之芯層M2。
此外，工者同樣可以可以藉由改變該第三流體F3的組成，以成形如第10及11圖所示之微粒成品M。舉例而言，藉由乳化法使該第三流體F3中混參有該藥物活性成分，即可以成形如第10圖所示之微粒成品M。而若是以一氣態流體作為該第三流體F3，則可以成形如第11圖所示之微粒成品M。
又，依據相同的技術概念，工者更可以藉由使該管件組2包含設於該第二管22內部之第三管(圖未示)，藉此製得多於雙層之多層微粒，此為本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以瞭解，於此不再贅述。
綜合上述，本發明之微粒製造方法可以藉由自該數個流出口指向性地噴灑出具有均勻大小的數個微粒滴，並落入該容槽中，因而可以大量製造尺寸均一的微粒，為本發明之功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (6)

  1. 一種微粒製造方法，係包含：於一容槽中裝載一第一流體；提供一微粒噴頭，該微粒噴頭具有朝向該容槽之數個第一流出口；使一第二流體與一第三流體於該數個第一流出口處形成數個雙層液膜；使形成於各該第一流出口處之液膜吸收一振動能，該數個雙層液膜以形成數個雙層微粒滴並落入該第一流體中；使該第一流體包覆於該數個微粒滴的外層，形成數個微粒半成品，各該微粒半成品包含由該第一流體所形成之一外層，由該第二流體所形成之一內層，以及由該第三流體所形成之一中心層，該內層係位於該外層及該中心層之間；及收集於該容槽中的數個微粒半成品，並去除各該微粒半成品之外層，以成形數個微粒成品，且各該微粒成品包含由該第二流體所形成之殼層及由該第三流體所形成之芯層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微粒製造方法，其中，該微粒噴頭包含一管件組，該管件組包含一第一管及一第二管，該第一管環繞該第二管設置，該第一管與該第二管之間形成一第一流道，該第二管內形成一第二流道，該第一管之相對二端分別形成連通該第一流道之一第一注入口及該數個第一流出口，該第二管之相對二端分別形成連通該第二流道之一第二注入口及一第二流出口，該第二流出口與該數個第一流出口之間形成一成形空間，該第三流體於該第二流出口處形成一單層液膜，該第二流體於該成形空間包圍及剪切成形於該第二流出口之單層液膜，以於該數個第一流出口處共同形成該數個雙層液膜。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之微粒製造方法，其中，該第二流體於該第一流道中以一第一流速朝向該數個第一流出口流動，該第三流體於該第 二流道中以一第二流速朝向該第二流出口流動，該第一流速大於該第二流速。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所述之微粒製造方法，其中，該微粒噴頭包含相互連接之一壓電部及一擴幅部，一超音波生成器所生成的高頻電能傳遞至該壓電部，藉由該壓電部轉變為振動能，並藉由該擴幅部使形成於各該第一流出口之液膜吸收該振動能。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之微粒製造方法，其中，該微粒噴頭包含一噴頭本體，該噴頭本體具有相對之一第一端及一第二端，該第二流體沿該噴頭本體之第一端朝向該第二端的方向流動，並於該數個第一流出口處形成該數個液膜。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所述之微粒製造方法，其中，選擇該第二流體為混參一藥物活性成分之一生物可降解高分子材料。
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