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

利用微空间尖端流技术开发聚乳酸复合纳米材料

基本信息

批准号：
13J08186
负责人：
渡邉貴一
金额：
$ 1.77万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至 2014
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08186/
关键词：
microfluidics emulsification tip-streaming polylactide capsule flow-focusing Oil-in-Water emulsion Taylor-cone simulation sub-micron

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目的是通过在射流流的尖端进行液滴剪切来产生小于10微米的液滴，称为尖端流，当油水两相系统被送入流动流动的微通道时形成。此外，我们一直在考虑开发可生物降解的聚合物纳米材料，以及一种通过使用微滴作为模板制备细颗粒来控制其结构的方法。今年，使用无量纲毛细血管数（CA）总结了乳液制备过程中流速条件对要制备的液滴尺寸的影响。此外，我们试图通过诱导聚合物的不溶剂与浓缩聚合物相之间的相分离来控制细颗粒的结构。在乙酸乙酯/水乳液的制备中，连续相Ca大于0.09的条件下，确认了尖端流的形成。通过从制备的微核中去除溶剂（溶剂扩散）来获得聚乳酸（PLA）颗粒。随着CA数量的增加，所得的细颗粒的粒径减小。此外，细颗粒的粒径几乎与根据液滴直径和液滴组成计算得出的理论粒径相吻合。此外，通过将液滴的内相分离到系统中，我们获得了具有相对单分散粒径和凹面表面的核心壳型微胶囊。这种方法使得可以连续制备单个微米大小的单分散生物降解的PLA胶囊，在先前报道的情况下，在滴灌模式下很难准备。这种制备过程允许在正常温度和压力下短时间内连续制备小胶囊，因此可以预期将其应用于按需药物传输载体。