量子化学論的平衡物性推算に基づく超臨界溶体急速膨張法での薬物の粒子設計技術の開発

基于量子化学平衡物性估计的超临界溶液快速膨胀法药物颗粒设计技术开发

• 批准号: 12J09412
• 负责人: 坂部 淳一
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09412/
• 关键词: 超臨界二酸化炭素; 溶解度; 量子計算; RESS; 薬物ナノ粒子; 粒子設計; 流体解析; 混合固相; 超臨界二酸化炭; 空孔理論; 薬物微粒子; 多形; 量子化学

本研究は，実験的アプローチと理論的アプローチを組み合わせることで二酸化炭素を用いた超臨界溶体急速膨張（RESS）法による薬物ナノ粒子の創製技術を確立することが目的である．超臨界二酸化炭素に対する溶解度の計算の発展のために空孔理論に基づく状態方程式を用いた新たなモデル（混合固相モデル）の開発をおこなった．本モデルは，固相を二酸化炭素と薬物の混合物と仮定する新たなモデルであり，薬物の純溶質と仮定する従来のモデルとの推算精度に対する影響を検討した．23種の薬物に対して状態方程式を用いて溶解度の推算をおこなった．C，H，O原子で構成されている薬物の溶解度推算結果は，純固相モデルを用いた場合よりも混合固相モデルを用いた場合の方がわずかに実験値との偏差が小さかった．また，それ以外の原子を含む薬物の溶解度推算結果は混合固相モデルを用いた場合，純固相モデルよりも精度が向上した．混合固相モデルでは，二酸化炭素の固相に対する溶解度を算出可能であり，さらに，圧力や薬物種の影響も知ることができる．このことから，混合固相モデルは，高圧二酸化炭素下での固体溶質の融点降下現象のメカニズム解明に役立つことが期待される．本モデルが構築されたことで，実験データが存在しない物質や条件の溶解度が算出できる．実験的に明らかにした過飽和度と平均粒径の関係性と構築した溶解度推算モデルを用いてRESS法により創製されるtheophylline粒子の平均粒径の予測をおこなった．さらに，ノズル出口以降の流体解析をおこない，得られた二酸化炭素の温度分布と過飽和度と平均粒径の関係性を用いて粒径分布の予測をおこなった．本研究の成果は，RESS法により粒子創製をおこなう際に得られる粒子の平均粒径および粒径分布を把握することに有効である．また，所望の粒径，粒径分布を有する薬物微粒子の創製をおこなう際の装置，条件設定に有効である．

这项研究旨在通过结合实验和理论方法，使用超临界解决方案快速扩张（RESS）方法来建立一种技术，该技术使用超临界解决方案快速扩张（RESS）方法。为了开发超临界二氧化碳溶解度的计算，使用基于空位理论的状态方程开发了一种新的模型（混合固相模型）。该模型是一个新模型，它假设固相是二氧化碳和药物的混合物，并且使用常规模型对估计准确性的影响，假设使用该药物的纯溶质。使用23种药物的状态方程进行溶解度估计。由C，H和O原子组成的药物的溶解度估计结果表明，使用混合固相模型时，与使用纯固相模型相比，与实验值的偏差略小。此外，与纯固相模型相比，使用混合固相模型时，改善了含有其他原子的药物的溶解度估计值的准确性。在混合固相模型中，可以计算二氧化碳在固相中的溶解度，并且也可以知道压力和药物物种的影响。因此，预计混合固相模型将有助于阐明熔点在高压二氧化碳下降低固体溶质现象的机理。通过构建此模型，可以计算不存在实验数据的物质和条件的溶解度。使用实验揭示的超饱和度与平均粒径与构造的溶解度估计模型之间的关系，我们预测了RESS方法产生的茶碱颗粒的平均粒径。此外，在喷嘴出口后进行了流体分析，并使用二氧化碳温度分布，过饱和程度和平均粒径之间的关系进行了预测。这项研究的结果可有效理解使用RESS方法创建颗粒时获得的平均粒度和粒度分布。当创建具有所需粒径和粒度分布的药物细颗粒时，它也对设备和设置条件也有效。

项目成果

水溶液中への超臨界溶体急速膨張法を利用した薬物分散水溶液の作製

超临界溶液在水溶液中快速膨胀法制备药物分散体水溶液

• 发表时间: 2014
• 作者: 篠田誠司;坂部淳一;下山裕介
• 通讯作者: 下山裕介

ナノ粒子含有膜の作製における超臨界二酸化炭素中でのゾルゲル反応系の気液平衡の把握

了解超临界二氧化碳中溶胶-凝胶反应系统在制备含纳米颗粒薄膜过程中的气液平衡

• 发表时间: 2013
• 作者: 禰覇剛;坂部淳一;下山裕介
• 通讯作者: 下山裕介

RESS-SC法によるテオフィリンのナノ粒子創製に対する(-)-ボルネオールの固体共溶媒効果の解明

通过 RESS-SC 方法阐明 (-)-冰片的固体助溶剂对茶碱纳米颗粒产生的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: 西島正道;出本公平;坂部淳一;下山裕介;内田博久
• 通讯作者: 内田博久

空孔理論に基づく状態方程式を用いた超臨界二酸化炭素に対する薬物の溶解度推算

基于空位理论的状态方程估计药物在超临界二氧化碳中的溶解度

• 发表时间: 2013
• 作者: 坂部淳一;内田博久;下山裕介
• 通讯作者: 下山裕介

超臨界溶体急速膨張法によるカフェイン微粒子の結晶多形現象に対するノズル条件の影響

喷嘴条件对超临界溶液快速膨胀法咖啡因颗粒晶体多晶型的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Niita ;Y. Akaike;Y. Asaoka;K;Kasahara;S. Ozawa;S. Torii;渡邉航平，篠塚大地，近藤大介，坂部淳一，下山裕介，内田博久
• 通讯作者: 渡邉航平，篠塚大地，近藤大介，坂部淳一，下山裕介，内田博久