微粉化

微粒子化とは、固体物質の粒子の平均直径を小さくするプロセスです。従来の微粒子化技術は、粉砕や研削といった機械的な手段に重点を置いていました。現代の技術では、超臨界流体の特性を利用し、溶解度の原理を操作しています。

微粒子化という用語は、通常、平均粒子径をマイクロメートル単位まで縮小することを指しますが、ナノメートル単位までさらに縮小することを指す場合もあります。一般的な用途としては、有効成分、食品原料、医薬品の製造が挙げられます。これらの化学物質は、効能を高めるために微粒子化する必要があります。

伝統的な技術

従来の微粉化技術は、摩擦を利用して粒子サイズを小さくするものです。こうした方法には、粉砕、バッシング、グラインディングなどがあります。典型的な工業用粉砕機は、通常、鋼鉄製の球が入った円筒形の金属ドラムで構成されています。ドラムが回転すると、内部の球が固体粒子と衝突し、粒子を小さな直径に押しつぶします。グラインディングの場合、装置の粉砕ユニットが互いに擦れ合い、その間に固体粒子が挟まれることで固体粒子が形成されます。

粉砕や切断といった方法も粒子径を小さくするために用いられますが、前述の2つの方法に比べて粗い粒子が多く生成されます（したがって、これらは微粉化プロセスの初期段階です）。粉砕では、ハンマーのような道具を用いて固体を衝撃によって小さな粒子に砕きます。切断では、鋭利な刃を用いて粗い固体片を細かく切り刻みます。

現代の技術

現代の方法では、超臨界流体が微粒子化プロセスに使用されます。これらの方法では、超臨界流体を使用して過飽和状態を誘発し、個々の粒子の沈殿をもたらします。このカテゴリで最も広く適用されている技術には、RESSプロセス（超臨界溶液の急速膨張）、SAS法（超臨界反溶媒）およびPGSS法（ガス飽和溶液からの粒子）があります。これらの最新技術により、プロセスの調整可能性が向上します。超臨界二酸化炭素（scCO 2）は、微粒子化プロセスで一般的に使用される媒体です。[ 1 ]これは、scCO 2 の反応性があまり高くなく、臨界点状態パラメータに簡単にアクセスできるためです。結果として、scCO 2 は純粋な結晶または非晶質の微粒子化形態を得るために効果的に使用できます。[ 2 ]相対圧力と温度、溶質濃度、反溶媒と溶媒の比率などのパラメータを変更して、出力を製造者のニーズに合わせて調整します。微粒子化における粒子サイズの制御は、噴霧ノズルや流量などの幾何学的パラメータ、および状態パラメータの調整による分子レベルの変化などのマクロ的な要因によって影響を受ける可能性があります。これらの調整は、多形または非晶質変態によってさまざまなサイズの粒子の核生成につながる可能性があり、また凝集プロセスの特性によっても、場合によっては配座平衡の変化が伴います。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]超臨界流体法では、粒子径、粒子サイズの分布、および形態の一貫性をより細かく制御できます。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]比較的低圧であるため、多くの超臨界流体法では熱に不安定な材料を使用できます。最新の技術では、再生可能、不燃性、無毒性の化学物質が使用されています。[ 9 ]

レス

RESS（超臨界溶液の急速膨張）の場合、超臨界流体を用いて高圧高温下で固体材料を溶解し、均質な超臨界相を形成する。その後、混合物はノズルを通して膨張し、より小さな粒子を形成する。ノズルから出た直後に急速な膨張が起こり、圧力が低下する。圧力が超臨界圧力以下に低下すると、超臨界流体（通常は二酸化炭素）は気体状態に戻る。この相変化により混合物の溶解度が著しく低下し、粒子が沈殿する。[ 10 ]溶液の膨張と溶質の沈殿にかかる時間が短いほど、粒度分布は狭くなる。沈殿時間が短いほど、粒子径も小さくなる傾向がある。[ 11 ]

SAS

SAS法（超臨界反溶媒法）では、固体材料を有機溶媒に溶解します。その後、超臨界流体を反溶媒として添加することで、系の溶解度が低下します。その結果、小粒径の粒子が形成されます。[ 8 ] SAS法には、超臨界流体を有機溶媒に導入する方法が異なる様々なサブメソッドがあります。[ 12 ]

PGSS

PGSS法（ガス飽和溶液からの粒子生成法）では、固体材料を溶融し、超臨界流体をその中に溶解させます。[ 13 ]しかし、この場合、溶液はノズルを通して強制的に膨張し、このようにしてナノ粒子が形成されます。PGSS法の利点は、超臨界流体を用いることで固体材料の融点が低下することです。そのため、固体は常圧での通常の融点よりも低い温度で溶融します。

アプリケーション

微粉化が利用されている主な産業は医薬品と食品原料です。粒子径が小さいほど溶解速度が速くなり、効力が向上します。[ 9 ] 例えば、プロゲステロンは、非常に小さな結晶を作ることで微粉化できます。 [ 14 ]微粉化プロゲステロンは、植物から実験室で製造されます。ホルモン補充療法（HRT）、不妊治療、閉経前女性の機能性子宮出血を含むプロゲステロン欠乏症の治療に使用できます。調剤薬局は、舌下錠、オイルカプセル、または経皮クリームの形で微粉化プロゲステロンを供給できます。[ 15 ]クレアチンも微粉化される他の薬剤の一つです。[ 11 ]

参考文献

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  2. ^ Esfandiari, Nadia; Sajadian, Seyed Ali (2022年10月). 「医薬品マイクロおよびナノ粒子製造におけるガスアンチソルベントとしてのCO2利用：レビュー」 . Arabian Journal of Chemistry . 15 (10) 104164. doi : 10.1016/j.arabjc.2022.104164 .
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  14. ^ wdxcyber.com >プロゲステロン - その用途と効果Frederick R. Jelovsek MD. 2009
  15. ^ project-aware > 更年期障害の管理 > HRT > プロゲステロンについてページは2002年9月にアップロードされました
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