マイクロ空間でのTip-streamingを利用したポリ乳酸複合ナノ材料の開発

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本研究では, Flow-focusing型マイクロ流路内に油水二相系を送液した際に形成されるTip-streamingと呼ばれるジェット流先端で液滴剪断を行うことで, 10ミクロン以下の液滴生成を目指した。また, 微小液滴をテンプレートとした微粒子調製により生分解性高分子ナノ材料開発およびその構造制御法の開発を検討してきた。本年度は, エマルション調製時の流量条件が調製される液滴径に及ぼす影響について, 無次元数であるキャピラリー(Ca)数を用いて整理した。また, 調製された微小液滴内において, 高分子の非溶媒と高分子濃厚相間で相分離を誘起することで, 微粒子の構造制御を試みた。酢酸エチル/水系のエマルション調製で, 連続相Caが0.09よりも大きな条件でTip-streaming形成が確認された。調製した微小液滴から溶媒を除去(溶媒拡散)することで, ポリ乳酸(PLA)粒子を得た。Ca数が増大するにつれて, 得られる微粒子の粒径は減少した。また, 微粒子の粒径は, 液滴径と液滴組成から算出した理論粒子径とほぼ一致した。さらに, 液滴内相分離を系に導入することで, 比較的粒径が単分散で表面に凹面を持つCore-shell型の微小カプセルを得た。本手法により, 既往の報告例でのDrippingモードでは調製困難であったシングルミクロンサイズで単分散な生分解性PLAカプセルの連続調製が可能となった。本調製プロセスでは, 常温常圧下において, 短時間で微小なカプセルが連続調製できるため, オンデマンドな薬物輸送担体の調製への応用が期待できる。