ミニエマルジョン
特定のタイプのエマルジョン

ミニエマルジョン（ナノエマルジョンとも呼ばれる）は、エマルジョンの一種である。ミニエマルジョンは、 2つの混和しない液相（例えば、油と水）、1種類以上の界面活性剤、そして場合によっては1種類以上の共界面活性剤（典型的な例としてはヘキサデカンまたはセチルアルコール）を含む混合物を超音波処理することによって得られる。ミニエマルジョンは通常、均一な粒径分布（20～500 nm）を持つナノ液滴を有し、サブミクロンエマルジョン、ミニエマルジョン、超微粒子エマルジョンとも呼ばれる。[1]

ナノエマルジョン構造の模式図。二相系（O/WまたはW/O）では、適切な量の内部油相がバルク水溶液に分散されているか、またはその逆。また、多重系（W/O/WまたはO/W/O）では、単一系内で内部水相が油相に分散され、その後バルク水相に分散されているか、またはその逆。[2]

ミニエマルジョンの作り方

  1. 成分の選択：ナノエマルジョンを作成するための最初のステップは、油、水、乳化剤などの成分を選択することです。これらの成分の種類と割合は、最終的なエマルジョンの安定性と特性に影響を与えます。[3]
  2. 油相と水相の調製: 油相と水相は別々に調製され、界面活性剤や香料などの必要な成分がこの段階で追加されます。
  3. 攪拌機による油と乳化剤の混合：次に、油相と水相を乳化剤の存在下で混合します。通常はホモジナイザーや高圧ホモジナイザーなどの高せん断混合装置を使用します。[4]
  4. 熟成と安定化：エマルジョンは通常、液滴を安定させるために室温で熟成され、その後必要に応じて冷却または加熱されます。[4]
  5. 最適化と特性評価：成分とプロセスパラメータ（温度、pH、混合条件など）を調整することで、液滴サイズと安定性を最適化します。ナノエマルジョンは0.22μmのろ過滅菌処理も行います。DLS、TEM、SEMなどの様々な手法を用いて、最終的なナノエマルジョンの特性評価が可能です。[5]
  6. 粒子サイズ測定装置の品質分析
IUPACの定義

ミニエマルジョン：分散相の粒子の直径が約50nmから1μmの範囲にあるエマルジョン。

注1：ミニエマルジョンは通常、連続相に不溶性の化合物によって拡散分解（オストワルド熟成（文献[6] ））に対して安定化される。

注2 ：分散相には、コロイド安定性のためのドデシル硫酸ナトリウム（ n-ドデシル硫酸ナトリウム）などのイオン界面活性剤と短鎖脂肪族アルコール（「共界面活性剤」）などの混合安定剤、または拡散分解を抑制する炭化水素（「共安定剤」、しばしば不適切に「共界面活性剤」と呼ばれる）などの水不溶性化合物が含まれる。ミニエマルジョンは通常、少なくとも数日間は安定である。[7]

ミニエマルジョン重合：モノマーのミニエマルジョンの重合であり、新しい粒子を形成することなく、既存のモノマー粒子内ですべての重合が起こる。[8]

ナノエマルジョン/ミニエマルジョンの調製方法

ミニエマルジョンを調製する方法には、一般的に次の 2 種類があります。

  • 高エネルギー法 - 高エネルギー法では、せん断は通常、混合物の高出力超音波[9] [10] [11]への曝露、または高圧ホモジナイザーによる高せん断プロセスによって進行します。
  • 低エネルギー法 - 低エネルギー法では、通常、油中水型エマルジョンを調製し、その後、組成または温度を変化させることで水中油型ミニエマルジョンに変換します。油中水型エマルジョンを水で滴下して転相点まで希釈するか、徐々に冷却して転相温度まで冷却します。エマルジョン転相点と転相温度により、2つの液体間の界面張力が大幅に低下し、水中に分散した非常に微細な油滴が生成されます。[12]

ミニエマルジョンは運動学的には安定しているが、熱力学的には不安定である。[13]油と水は自然界では相溶性がなく、両者の界面は不利である。そのため、十分な時間が経過すると、ミニエマルジョン中の油と水は再び分離する。重力分離、凝集、凝集、オストワルド熟成といった様々なメカニズムが不安定化をもたらす。[14]理想的なミニエマルジョン系では、界面活性剤と共界面活性剤の存在により、凝集とオストワルド熟成が抑制される。 [9]界面活性剤を添加することで、通常50～500 nmの大きさの安定した液滴が得られる。[15] [16]

ナノエマルジョンに必要な機器

滅菌フィルター

滅菌フィルターは、液体または気体から微生物やその他の汚染物質を除去して滅菌するために使用される装置です。[17] [18]滅菌フィルターは、製造された製品に細菌やその他の有害な生物が含まれていないことを保証するために、医療、製薬、バイオテクノロジー業界で一般的に使用されています。

フィルターには次のようなさまざまな種類があります。

  • メンブレンフィルター：これらのフィルターは多孔質膜を使用して微生物やその他の粒子を物理的に遮断します。[19]用途に合わせて、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ナイロンなど、さまざまな孔径と材質のものがあります。 [要出典]
  • デプスフィルター：これらのフィルターは、繊維、ビーズ、または粉末のマトリックスを使用して粒子や微生物を捕捉します。[20]デプスフィルターの例には、セルロース、ガラス繊維、珪藻土などがあります。[要出典]
  • 吸着フィルター：これらのフィルターは、活性炭、特殊な樹脂、ビーズなどの吸着材を使用して、特定の種類の汚染物質を化学吸着によって除去します。[21] [22] [23]

ナノジェナイザー

ナノジェナイザーは、高圧ホモジナイザーまたはマイクロフルイダイザーとも呼ばれ、液体混合物に高圧を加えることで小さな液滴または粒子を作成するための装置です。[24]これらの装置は、ナノエマルジョンだけでなく、他の種類のエマルジョンや懸濁液の製造にも使用できます。[25]これらの装置は、混合物を高圧下で小さなオリフィスに通すことで、液体をせん断し、小さな液滴または粒子に分解します。液滴または粒子のサイズは、圧力とオリフィスの設計を調整することで制御できます。[26]

ナノ粒子サイザー

非粒子分析装置
デュアルライト粒子分析装置

ナノ粒子サイザーは、ナノ粒子分析装置とも呼ばれ、サンプル中のナノ粒子のサイズ、サイズ分布、濃度を測定するために使用される装置です。 [27] [28]ナノ粒子のサイズは通常1～100ナノメートル（nm）の範囲にあり、従来の粒子サイズ分析装置で測定できる粒子よりもはるかに小さいです。[29]

アプリケーション

ミニエマルジョンは、ナノ材料の合成や製薬業界、食品業界で幅広く応用されています。[30] [31]そのため、例えば、ミニエマルジョンに基づくプロセスは、ナノ材料の生成に特に適しています。 従来のエマルジョン重合とミニエマルジョン重合には根本的な違いがあります。前者における粒子形成は、ミセル核形成と均一核形成の混合ですが、ミニエマルジョンで形成される粒子は、主に液滴核形成によって形成されます。 製薬業界では、油滴は水に溶けない薬剤を運ぶ小さな容器として機能し、水は人体に適合する温和な環境を提供します。[32] [33]さらに、薬剤を運ぶナノエマルジョンでは、薬剤が制御されたサイズで結晶化し、溶解速度が速くなります。[34] [35]最後に、食品業界では、ミニエマルジョンにベータカロチンやクルクミンなどの水に溶けない栄養素を詰め込むことができるだけでなく、栄養素の消化率を向上させることもできます。[12]ミニエマルジョンは、カンナビノイドを注入した飲料や食品の製造にも使用されています。カンナビノイドを乳化することで、バイオアベイラビリティと消化時間が向上することが示されています。[36]

参考文献

  1. ^ モガセミ、サイード;ダダシュザデ、アレズー。アゼベド、リカルド・ベンテス。アモリン、クリスティアーニ A. (2022 年 11 月 1 日)。 「光線力学療法におけるナノエマルションの応用」。制御放出ジャーナル。351 : 164–173 .土井:10.1016/j.jconrel.2022.09.035。ISSN  0168-3659。PMID  36165834。
  2. ^ モガセミ、サイード;ダダシュザデ、アレズー。アゼベド、リカルド・ベンテス。アモリン、クリスティアーニ A. (2022 年 11 月 1 日)。 「光線力学療法におけるナノエマルションの応用」。制御放出ジャーナル。351 : 164–173 .土井:10.1016/j.jconrel.2022.09.035。ISSN  0168-3659。PMID  36165834。
  3. ^ デルマス、トーマス;ピロー、エレーヌ。アンヌ・クロード・カフィン。テクシエ、イザベル。ヴィネ、フランソワーズ。プーラン、フィリップ。ケイツ、マイケル E.ビベット、ジェローム (2011-03-01)。「非常に小さなナノエマルジョンを調製および安定化する方法」。ラングミュア。27 (5): 1683 ～ 1692 年。土井:10.1021/la104221q。ISSN  0743-7463。PMID  21226496。
  4. ^ ab Albert, Claire; Beladjine, Mohamed; Tsapis, Nicolas; Fattal, Elias; Agnely, Florence; Huang, Nicolas (2019-09-10). 「ピカリングエマルジョン：調製プロセス、その特性を支配する主要パラメータ、そして医薬品への応用の可能性」. Journal of Controlled Release . 309 : 302– 332. doi : 10.1016/j.jconrel.2019.07.003 . ISSN  0168-3659. PMID  31295541. S2CID  195892409.
  5. ^ Jesser, Emiliano; Yeguerman, Cristhian; Gili, Valeria; Santillan, Graciela; Murray, Ana Paula; Domini, Claudia; Werdin-González, Jorge Omar (2020-06-01). 「超音波を用いたエッセンシャルオイルナノエマルジョンの最適化と特性評価による新規エコフレンドリー殺虫剤の開発」 . ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 8 (21): 7981– 7992. doi :10.1021/acssuschemeng.0c02224. hdl : 11336/144299 . ISSN  2168-0485. S2CID  219489077.
  6. ^ リチャード・G・ジョーンズ、エドワード・S・ウィルクス、W・ヴァル・メタノムスキー、ヤロスラフ・カホベツ、マイケル・ヘス、ロバート・ステプト、北山達樹編 (2009). 『ポリマー用語・命名法概説（IUPAC勧告2008）』（「パープルブック」） . RSC Publishing. ISBN 978-1-84755-942-5。
  7. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert FT (2011). 「分散系におけるポリマーおよび重合プロセスの用語（IUPAC勧告2011）」(PDF) . Pure and Applied Chemistry . 83 (12): 2229– 2259. doi :10.1351/PAC-REC-10-06-03. S2CID  96812603.
  8. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert FT (2011). 「分散系におけるポリマーおよび重合プロセスの用語（IUPAC勧告2011）」(PDF) . Pure and Applied Chemistry . 83 (12): 2229– 2259. doi :10.1351/PAC-REC-10-06-03. S2CID  96812603.
  9. ^ ab Mason TG, Wilking JN, Meleson K, Chang CB, Graves SM, 「ナノエマルジョン：形成、構造、および物理的特性」、Journal of Physics: Condensed Matter、2006年、18(41): R635-R666
  10. ^ Peshkovsky A, Peshkovsky S, 「高強度超音波の産業応用のための音響キャビテーション理論と機器設計原理」, Physics Research and Technology, Nova Science Pub. Inc., 2010年10月31日, ISBN 1-61761-093-3
  11. ^ 「半透明水中油型ナノエマルジョン」、Industrial Sonomechanics, LLC、2011年
    「非経口栄養用ナノエマルジョン」、Industrial Sonomechanics, LLC、2011年
    「薬物キャリアリポソームとナノエマルジョン」、Industrial Sonomechanics, LLC、2011年
  12. ^ ab Gupta, Ankur; Eral, H. Burak; Hatton, T. Alan; Doyle, Patrick S. (2016). 「ナノエマルジョン：形成、特性、および応用」. Soft Matter . 12 (11): http://pubs.rsc.org/-/content/articlehtml/2016/sm/c5sm02958a. Bibcode :2016SMat...12.2826G. doi :10.1039/C5SM02958A. hdl : 1721.1/107439 . PMID  26924445. S2CID  40966606.
  13. ^ Capek, Ignác (2004-03-19). 「動力学的に安定なO/Wエマルジョンの分解」.コロイドおよび界面科学の進歩. 107 ( 2–3 ): 125–155 . doi :10.1016/S0001-8686(03)00115-5. ISSN  0001-8686. PMID  15026289.
  14. ^ Jafari, Seid Mahdi; McClements, D. Julian (2018). 『ナノエマルジョン：処方、応用、および特性評価』第1版. Academic Press. p. 10. ISBN 978-0128118382。
  15. ^ Gauthier, Gaëlle; Capron, Isabelle (2021-12-01). 「ピカリングナノエマルジョン：製造プロセス、配合、および用途の概要」. JCIS Open . 4 100036. doi : 10.1016/j.jciso.2021.100036 . ISSN  2666-934X. S2CID  244683109.
  16. ^ Sarheed, Omar; Dibi, Manar; Ramesh, Kanteti VRNS (2020-12-17). 「ナノエマルジョンテンプレートを用いたアルギン酸ベースのO/Wリドカインナノキャリアの形成における油と界面活性剤の影響に関する研究」. Pharmaceutics . 12 (12): 1223. doi : 10.3390/pharmaceutics12121223 . ISSN  1999-4923. PMC 7766092. PMID 33348692  . 
  17. ^ Themes, UFO (2021-05-09). 「液体およびガスの滅菌ろ過」. Basicmedical Key . 2023年1月12日閲覧。
  18. ^ Kumar, Manish; Bishnoi, Ram Singh; Shukla, Ajay Kumar; Jain, Chandra Prakash (2019-09-30). 「ナノエマルジョン薬物送達システムの処方技術：レビュー」.予防栄養・食品科学. 24 (3): 225– 234. doi :10.3746/pnf.2019.24.3.225. ISSN  2287-1098. PMC 6779084. PMID 31608247  . 
  19. ^ 「メンブレンフィルターの様々な種類とその用途」Next Day Science . 2023年1月12日閲覧。
  20. ^ ベイカー、リチャード; ベイカー、リチャード W. (2004-05-31). 膜技術と応用. ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. ISBN 978-0-470-85445-7。
  21. ^ エドワーズ、マーク、ベンジャミン、マーク・M. (1989). 「コーティング砂を用いた吸着ろ過：金属含有廃棄物処理の新たなアプローチ」水質汚染制御連盟研究誌. 61 (9/10): 1523– 1533. ISSN  1047-7624. JSTOR  25043770.
  22. ^ 「吸着が鍵 | リソース | Danamark Watercare」Danamark . 2018年6月20日. 2023年1月12日閲覧。
  23. ^ Onur, Aysu; Ng, Aaron; Batchelor, Warren; Garnier, Gil (2018). 「多層フィルター：分離性能向上のための吸着・ろ過メカニズム」. Frontiers in Chemistry . 6 : 417. Bibcode :2018FrCh....6..417O. doi : 10.3389/fchem.2018.00417 . ISSN  2296-2646. PMC 6143674. PMID 30258839  . 
  24. ^ 「均質化について知っておくべきことすべて」AZoNano.com 2022年6月28日2023年1月12日閲覧。
  25. ^ 「ナノ材料用NanoGenizer高圧ホモジナイザー」.テクノロジーネットワーク. 2023年1月12日閲覧。
  26. ^ Broniarz-Press、L.;ヴウォダルチャク、S.マツザック、M.オチョウィアック、M.イジアク、R.ソビエツ、Ł.;シュルク、T. Skrzypczak、G. (2016-04-01)。 「圧力渦巻きアトマイザーの噴霧プロセスの強化に対するオリフィスの形状と噴射圧力の影響」。作物保護。82 : 65– 74。Bibcode :2016CrPro..82...65B。土井：10.1016/j.cropro.2016.01.005。ISSN  0261-2194。
  27. ^ Aljeldah, Mohammed Mubarak; Yassin, Mohamed Taha; Mostafa, Ashraf Abdel-Fattah; Aboul-Soud, Mourad AM (2023-01-06). 「一部の院内細菌病原体に対する、グリーン合成銀ナノ粒子とホスホマイシンの相乗的な抗菌作用」.感染と薬剤耐性. 16 : 125–142 . doi : 10.2147/IDR.S394600 . PMC 9831080. PMID  36636381. S2CID  255592211. 
  28. ^ 「デュアルライトナノ粒子サイズ測定装置」www.genizer.com . 2023年1月12日閲覧。
  29. ^ ホシャル、ナザニン;グレイ、サマンサ。ハン・ホンビン。バオ、ガン（2016年3月）。 「生体内薬物動態および細胞相互作用に対するナノ粒子サイズの影響」。ナノ医療。11 (6): 673–692。土井:10.2217/nnm.16.5。ISSN  1743-5889。PMC 5561790。PMID  27003448。 
  30. ^ アズミ、ノル・アズリニ・ナディハ;エルガーバウィ、アマルAM;モトラグ、シヴァ・レザエイ。サムスディン、ヌルフスナ。サレ、ハムザ・モハド（2019年9月）。 「ナノエマルジョン：食品、医薬品、化粧品の工場」。プロセス。7 (9): 617.土井: 10.3390/pr7090617。ISSN  2227-9717。
  31. ^ Ashaolu, Tolulope Joshua (2021-08-01). 「健康、食品、化粧品のためのナノエマルジョン：レビュー」. Environmental Chemistry Letters . 19 (4): 3381– 3395. Bibcode :2021EnvCL..19.3381A. doi :10.1007/s10311-021-01216-9. ISSN  1610-3661. PMC 7956871. PMID 33746662  . 
  32. ^ Guo, Yi; Teo, Victoria L.; Ting, SR Simon; Zetterlund, Per B. (2012年5月). 「高エネルギー均質化を伴わないin situ界面活性剤形成に基づくミニエマルジョン重合：有機酸と対イオンの影響」. Polymer Journal . 44 (5): 375– 381. doi : 10.1038/pj.2012.7 . ISSN  1349-0540.
  33. ^ Aizpurua, Imanol; Barandiaran, Marı́a J. (1999-06-01). 「連続撹拌タンク反応器における酢酸ビニルの従来型エマルジョン重合とミニエマルジョン重合の比較」. Polymer . 40 (14): 4105– 4115. doi :10.1016/S0032-3861(98)00641-7. ISSN  0032-3861.
  34. ^ アジーム、アドナン;リズワン、モハマド。アフマド、ファルハン J.イクバル、ゼーナート。カール、ループ K.アキル、M.タレガオンカール、スシャマ（2009 年 3 月）。 「ナノエマルション成分のスクリーニングと選択: テクニカルノート」。AAPSファーマサイエンステック。10 (1): 69–76。土井:10.1208/s12249-008-9178-x。ISSN  1530-9932。PMC 2663668。PMID  19148761。 
  35. ^ Jacob, Shery; Nair, Anroop B.; Shah, Jigar (2020年12月). 「薬物送達システムにおけるナノ懸濁液の新たな役割」. Biomaterials Research . 24 (1): 3. doi : 10.1186/s40824-020-0184-8 . ISSN  2055-7124. PMC 6964012. PMID  31969986 . 
  36. ^ 中野由佳子、田島正孝、杉山絵里香、佐藤ヴィラシニー・ヒルンパニッチ、佐藤仁（2019年9月）。「カンナビジオールの腸管吸収を改善する新規ナノエマルジョン製剤の開発」。医療用大麻とカンナビノイド。2 ( 1): 35– 42. doi :10.1159/000497361. ISSN  2504-3889. PMC 8489317. PMID 34676332  . 
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ミニエマルジョン&oldid=1320106675」より取得