(57)【要約】【課題】超音波処理によりマイクロカプセルを製造する方法を提供する。【解決手段】カプセル被膜の材料を０．００１〜５０％含む親水性溶液１重量部に対し疎水性材料を０．０１〜１０重量部含む混合溶液に０．１秒〜６０分間超音波処理を行うことにより、メジアン径が０．１〜１０００μｍであるマイクロカプセルを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル被膜の材料を０．００１〜５０％含む親水性溶液１重量部に対し疎水性材料を０．０１〜１０重量部含む混合溶液に０．１秒〜６０分間超音波処理を行い、メジアン径が０．１〜１０００μｍであるマイクロカプセルを製造する方法
【請求項２】
カプセル被膜の材料が、多糖類、タンパク質、ポリアミノ酸の中から選択されるいずれか１種以上である請求項１記載の方法
【請求項３】
カプセル被膜の材料に強化剤を含まないことを特徴とする請求項１又は２記載の方法
【請求項４】
カプセル被膜の材料に乳化剤を含まないことを特徴とする請求項１又は２記載の方法
【請求項５】
マイクロカプセルの内容物が疎水性であることを特徴とする請求項１ないし４記載の方法
【請求項６】
請求項１ないし５記載の方法により製造されるマイクロカプセル
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波処理を行うことにより製造されるマイクロカプセルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油状物質を、金属キレート能力のある多糖類を含む生分解性及び生体適合性を有する高分子物質及び乳化剤の水溶性溶液混合物と混合して相分離を生じることを観察した後、相分離した液体を再度超音波処理することにより直径５μｍ範囲以下に粒子の直径分布が一定な油滴を含むエマルションを得て、このエマルションをできるだけ早い時間内に多価陽イオン塩水溶液の中に滴下して、凍結乾燥して粉末化することを特徴とする経口投与用薬物の微細カプセル化方法が知られている。（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら該発明の目的は生分解性高分子物質を用いて従来の薬物伝達体系を改良した経口投与用薬物の微細カプセル化方法を提供することであり、更に詳細には、薬物が内在されているオイルエマルションが小腸に到着される前まではその薬物放出を抑制しながら、強い胃酸条件を安定に通過させることのできるオイルエマルションを得ることである。その為カプセル化に際し複数回の超音波処理を行い、原料には乳化剤を用い、またエマルションを多価陽イオン塩水溶液に滴下し固形化させるなど複雑な処理工程が必要であった。また該発明はカプセルを固形化するために原料として使用されるポリアミノ酸などの高分子物質の量が限定されており、多糖類との混合比率において高分子物質の量が８０重量％以下にすることが重要であった。
【０００４】
また芯材と壁材を分散させ、分散物に急激な圧力変化を十分な量と十分な時間をかけてカプセルを製造する方法がある（特許文献２参照）。
【０００５】
該発明においては、急激な圧力変化を起こさせる方法の一つに超音波があげられている。しかしながら該発明は芯材の周りに壁材を移動させることを目的とし、その後の攪拌との繰り返しにより被膜が形成されるとしているため、急激な圧力変化を発生させる機械に限定は無く、水圧ピストン、超音波、空気ポンプなどが例としてあげられるが、攪拌、高圧変化、圧力維持、段階的圧力減少、分散状態維持等が全て備わった一つの装置が必要としている。また製造工程も一段階で行う限定はないため、好ましい態様として急激な圧力変化をかけてカプセルを形成した後に、再度急激な圧力変化をかけてカプセルの粒径を変化させている。そのため急激な圧力変化を発生させる機械の一例としての超音波の記載はあるが、超音波発生装置を用いて一段階でマイクロカプセルを製造するのに特有の組成、配合、条件については示唆されていない。
【０００６】
また超音波を用いて１０μｍ以下の生体内輸送のための製剤を製造する方法が知られている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら該発明の課題の解決手段は壁材の原料となるタンパク質に高圧を加えることによりジスルフィド結合を促進、重合させカプセルを製造することであり、壁材にスルフヒドリル（−ＳＨ）基を含むタンパク質を用いる必要がある。またジスルフィド結合で壁材が形成させるためスルフヒドリル基を用いない原料についての組成、配合、条件については示唆されていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１４５０４５号公報
【特許文献２】
米国特許第５２７１８８１号公報
【特許文献３】
米国特許第５６６５３８３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち本発明は前記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は超音波処理によりマイクロカプセルを簡便に製造する方法を提供することである。更に具体的にはカプセル被膜の材料が、多糖類、タンパク質、ポリアミノ酸の中から選択されるいずれか１種以上であるマイクロカプセルの製造方法、カプセル被膜の材料に強化剤を含まないマイクロカプセルの製造方法、カプセルの内容物が疎水性であるマイクロカプセルの製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく検討した結果、カプセル被膜の材料を０．００１〜５０％含む親水性溶液１重量部に対し疎水性材料を０．０１〜１０重量部含む混合溶液に０．１秒〜６０分間超音波処理を行うことにより、メジアン径が０．１〜１０００μｍであるマイクロカプセルを製造する方法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明においてマイクロカプセルとはメジアン径が０．１〜１０００μｍのカプセルを意味する。カプセルの安定性の点や人が感知せず摂取できるという点からはメジアン径が小さいことが好ましい。人が感知せず摂取するにはメジアン径が１００μｍ、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下であることがより好ましい。またカプセルの製造方法には、複数管のノズルを用いてシームレスカプセルを製造する方法やコアセルベート法による製造方法、打錠によるカプセルの製造方法などがあるが、メジアン径の小さい、かつ、均一なカプセルを製造することができるのも超音波を用いた本発明の特徴である。本発明においてはマイクロカプセルの中に有効成分を導入することもできるが、内包効率の点からはメジアン径は０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明においてカプセル被膜の材料は、親水性高分子であれば良いが、その中でも特に多糖類、タンパク質、ポリアミノ酸が好ましい材料として用いることができる。更に具体的にはポリグルタミン酸（以下、ＰＧＡ）、アルギン酸、カラギーナン、ペクチン、ゼラチン−アラビアガム混合系の中から選択されるいずれか１種以上である材料を用いることで本発明のマイクロカプセルの安定性がより向上するため好ましい。また可食性の材料を用いることでマイクロカプセルを食品用途、医薬品用途に利用することが可能となる。
【００１３】
本発明においてカプセル被膜の材料の濃度は、親水性溶液中に０．００１〜５０％、より好ましくは０．００５〜２０％、更に好ましくは０．０１〜２％である。カプセル被膜の材料がそれ以下の濃度、もしくはそれ以上の濃度であると粒径が大きくなり、カプセル数が減少する点で好ましくない。
【００１４】
またカプセル被膜の材料を含む親水性溶液と混合される溶液は、超音波処理時に疎水性液体もしくは疎水性固体であれば良いが、取り扱いやコスト、安全性の点から食用油であるとより好ましい。また親水性溶液１重量部に対し疎水性材料は０．０１〜１０重量部であればよいが、親水性溶液１重量部に対し疎水性材料が１重量部以下の場合、カプセルの内容物が疎水性となりやすく、疎水性材料中に薬剤や食用の栄養成分などの目的物質をあらかじめ混合させておくことで、マイクロカプセルとその内容物を別々に製造することなく一度に目的物質を含有したマイクロカプセルを製造することができ好ましい。本文中では、特に断りのない限りはマイクロカプセルの内容物が疎水性の例で説明する。
【００１５】
本発明においてマイクロカプセルは０．１秒〜６０分間超音波処理を行うことにより製造される。ここで超音波処理の強度はマイクロカプセルが形成されれば特に限定はないが通常は１〜１００００Ｗ、より好ましくは１０〜２０００Ｗの超音波強度であることが望ましい。超音波強度が高すぎると、過度のエネルギーによりカプセルが破壊されてしまいカプセル数が減少し、強度が低すぎると乳化が十分に行われず粒径が増加する点で好ましくない。
【００１６】
また超音波処理の最低処理時間は０．１秒以上、より好ましくは２０秒以上、更に好ましくは３０秒以上である。処理時間が短すぎると乳化が十分に行われず粒径が増加する点で好ましくない。また超音波処理の最長処理時間は６０分以下、より好ましくは２０分以下、更に好ましくは２分以下である。超音波の処理時間が長すぎると過度のエネルギーによりカプセルが破壊されてしまいカプセル数が減少する点で好ましくない。
【００１７】
超音波処理の温度はマイクロカプセルが形成されれば特に限定されないが４〜１００℃、より好ましくは１０〜６０℃である。温度が過度に高いとカプセルが破壊される点で好ましくなく、温度が過度に低いと溶液が凍結するだけでなく溶液粘度が高くなりすぎ乳化エネルギーが伝わりにくくカプセルが形成されにくい点で好ましくない。
【００１８】
また超音波処理は継続的に行う必要は無く、マイクロカプセルが形成されるのであれば断続的であっても良い。
【００１９】
一般的にカプセルを安定化させるために明礬、塩化カルシウム、塩化カリウムなどの強化剤を加える製法などが知られている。本発明においても強化剤を加えることでより強度の高いマイクロカプセルを形成できるが、本発明では食品、医薬品として摂取する場合の安全性、臭い、コスト等の理由のためカプセル被膜の材料に強化剤を含まなくてもマイクロカプセルを安定的に形成することが出来ることも特徴である。
【００２０】
なお本発明において強化剤とは溶液中で金属イオンとなる物質を意味し、添加材料の例として明礬、塩化カルシウム、塩化カリウムなどの金属塩があげられる。これらの金属塩は溶液中で金属イオンとなりカプセル被膜の材料と結合しカプセル被膜を強化する。
【００２１】
本発明においてマイクロカプセルの形成に強化剤は必須ではないが、カプセル強化の為に強化剤を加える場合の濃度は通常２Ｍ以下、より好ましくは０．２Ｍ以下であるとよい。強化剤濃度が高すぎると粒径が大きくなりまたカプセル同士が凝集しやすくなる点で好ましくない。
【００２２】
本発明の一例として、親水性溶液と疎水性材料の混合溶液の容量を１とした時に、０．１以下の容量の強化剤をマイクロシリンジポンプ等の装置を用い混合する事ができる。これにより安定性の高いマイクロカプセルが形成される。強化剤の添加速度が高すぎると凝集が起こりやすくなる点で好ましくない。
【００２３】
一般的にエマルション、サスペンションを作成する際に乳化剤を加えることが知られている。本発明においても、例えばシュガーエステル、モノグリセライド、ソルビタンエステル等の乳化剤を加えてマイクロカプセルを形成できるが、本発明では食品、医薬品として摂取する場合の安全性、臭い、コスト等の理由のためカプセル被膜の材料に乳化剤を含まなくてもマイクロカプセルを安定的に形成することが出来ることも特徴である。
【００２４】
本発明のマイクロカプセル形成の原理については未だ検討中であるが、試料を含む溶液に超音波処理を行うことで、溶液中でキャビテイションが発生、崩壊し、局所的に高温高圧、例えば約５０００Ｋ（ケルビン）、約１０００ａｔｍとなり、この変化が急激に、例えば約１０９Ｋ／ｓｅｃの速さで起こることによりスーパーオキシドが発生し化学反応が起こり易い状態となり、被膜材料が疎水性表面に析出することが考えられる。
【００２５】
本発明のマイクロカプセルの製造法では多段階操作が必要なく、一段階でマイクロカプセルを製造することができるのも特徴の一つである。すなわち撹拌機による予備乳化工程や滴下によるカプセル形成工程などを必要としないため工業的な製造において特に有効である。
【００２６】
マイクロカプセルの分離は通常の分離操作、例えばろ過や透析等により行える。また凍結乾燥もしくは噴霧、減圧乾燥することにより粉末として得ることも出来る。
【００２７】
以下、本発明を実施例に則して説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。尚、本発明において特に記載がない場合には、「％」は「重量％」を意味する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
ペクチン（商品名「ＬＭ−１０４ＡＳ」、ＣＰＫｅｌｃｏ  ＪＡＰＡＮ製）と脱イオン水を混合し、２％ペクチン水溶液を調製した。次に５０ｍｌステンレスチューブに２％ペクチン水溶液２７ｍｌと大豆油（味の素製油株式会社製）３ｍｌを加え、ステンレスチューブの周囲を氷冷した状態で超音波処理機Ｓｏｎｉｆｉｅｒ２５０（Ｂｒａｎｓｏｎ社製）により、出力１４５Ｗで２分間処理を行った。超音波処理開始後３０秒経過したところでマイクロシリンジポンプＩＣ３１００（ＫＤ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用いて７．３ｍＭ塩化カルシウム２ｍｌを１２７ｍｌ／ｈ  の速度で添加したところ、乳白色の分散液を得た。
【００２９】
大豆油をＮｉｌｅ  Ｒｅｄ、ペクチンをＲｈｏｄａｍｉｎｅで蛍光染色した前記分散液を、共焦点レーザースキャン顕微鏡ＬＳＭ５１０（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）にて観察したところ、大豆油を内包したマイクロカプセルの形成が確認された。またマイクロカプセル分散液の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計ＬＡ９２０（堀場製作所社製）にて測定したところシングルピークであり、マイクロカプセルの外径のメジアン径が１．３μｍであった
【００３０】
（実施例２）
アルギン酸（ｍｅｄｉｕｍ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  Ａ−２０３３、ＳＩＧＭＡ社製）と脱イオン水を混合し、０．２５％アルギン酸水溶液を調製した。次に５０ｍｌステンレスチューブに０．２５％アルギン酸水溶液２７ｍｌと大豆油（味の素製油株式会社製）３ｍｌを加え、ステンレスチューブの周囲を氷冷した状態で超音波処理機Ｓｏｎｉｆｉｅｒ２５０（Ｂｒａｎｓｏｎ社製）により、出力１４８Ｗで２分間処理を行い乳白色の分散液を得た。
【００３１】
大豆油をＮｉｌｅ  Ｒｅｄ、アルギン酸をＲｈｏｄａｍｉｎｅで蛍光染色した前記分散液を、共焦点レーザースキャン顕微鏡ＬＳＭ５１０（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ社製）にて観察したところ、大豆油を内包したマイクロカプセルの形成が確認された。またマイクロカプセル分散液の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計ＬＡ９２０（堀場製作所社製）にて測定したところシングルピークであり、マイクロカプセルの外径のメジアン径が１．５μｍであった
【００３２】
（実施例３）
ポリアミノ酸を用いたカプセル評価。
ＰＧＡ（分子量２６０００、味の素株式会社製）と脱イオン水を混合し、各濃度（１％、５％、１０％、２０％、４０％）のＰＧＡ溶液を調製し、実施例１と同様に大豆油と混合して超音波処理機Ｓｏｎｉｆｉｅｒ２５０（Ｂｒａｎｓｏｎ社製）により、出力１４５Ｗで２分間処理を行った。超音波処理開始後３０秒経過したところでマイクロシリンジポンプＩＣ３１００（ＫＤ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用いて２００ｍＭ明礬（ＳＩＧＭＡ社製、Ａ−７２１０）２ｍｌを１２７ｍｌ／ｈ  の速度で添加したところ、乳白色の分散液を得た。
【００３３】
各サンプルの安定性（粒度分布の形状）、粒径について評価を行った。本発明における評価項目は以下の基準に従った。
シングルピークで、メジアン径が３μｍ以下のもの：◎
シングルピークで、メジアン径が３μｍ以上のもの：○
カプセルが形成されにくいもの：△
カプセルが形成されないもの：×
【００３４】
評価結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2004290745.tif 000002
【００３６】
表１の結果によれば、ＰＧＡ濃度には好ましい範囲があることがわかった。
【００３７】
（実施例４）
多糖類（ゼラチン−アラビアガム）を用いたカプセル評価。
アラビアガム（ナカライテスク社製、Ｃｏｄｅ：００１０３−０２）と脱イオン水を混合し各濃度（０．０１％、０．１％）のアラビアガム溶液を調製し８５℃にした。またゼラチン（Ｇ−２５００、ＳＩＧＭＡ社製）と脱イオン水を混合し各濃度（０．０１％、０．１％）のゼラチン水溶液を調製し８５℃にした。次に５０ｍｌステンレスチューブにゼラチン水溶液１３．５ｍｌと大豆油３ｍｌを加え、ステンレスチューブの周囲を氷冷した状態で超音波処理機Ｓｏｎｉｆｉｅｒ２５０（Ｂｒａｎｓｏｎ社製）により、出力１４５Ｗで２分間処理を行った。超音波処理開始後３０秒経過したところでゼラチンと同濃度のアラビアガム水溶液１３．５ｍｌ加え、マイクロカプセルを調整した。
【００３８】
各サンプルについて実施例３と同様の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2004290745.tif 000003
【００４０】
表２の結果によれば、ゼラチン−アラビアガム濃度には好ましい範囲があることがわかった。
【００４１】
（実施例５）
多糖類（ペクチン、アルギン酸、κ−カラギーナン、ι−カラギーナン）と強化剤を用いたカプセル評価。
ペクチン（ＬＭ−１０４ＡＳ、ＣＰ  Ｋｅｌｃｏ  ＪＡＰＡＮ製）、アルギン酸（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  Ａ−２０３３、ＳＩＧＭＡ社製）、κ−カラギーナン（Ｃ−１２６３、ＳＩＧＭＡ社製）、ι−カラギーナン（Ｃ−４０１４、ＳＩＧＭＡ社製）について実施例１と同様に脱イオン水と混合し、各濃度の溶液を調製し、大豆油と混合して２分間超音波処理を行った。超音波処理開始後３０秒経過したところで各濃度の強化剤を添加しマイクロカプセルを調整した。
【００４２】
各サンプルについて実施例３と同様の評価を行った。各カプセル被膜、強化剤の配合と評価結果を表３、表４、表５、表６に示す。
【００４３】
【表３】
2004290745.tif 000004
【００４４】
【表４】
2004290745.tif 000005
【００４５】
【表５】
2004290745.tif 000006
【００４６】
【表６】
2004290745.tif 000007
【００４７】
表３、表４、表５、表６の結果によれば、カプセル被膜および強化剤の濃度には好ましい範囲があることがわかった。
【００４８】
（実施例６）
タンパク質を用いたカプセル評価。
ＡＬＢＭＩＮ  ＢＯＶＩＮＥ（以下ＢＳＡ。ＳＩＧＭＡ社製、Ａ−４５０３）、Ｚｅｉｎ（コーン由来。ＴＣＩ  ＡＭＥＲＩＣＡ社製、Ｚ０００１）、大豆タンパク（脱脂大豆から酸沈法で分離したもの）、１１Ｓ  Ｇｌｏｂｕｌｉｎ（脱脂大豆から酸沈法で分離した大豆タンパクを精製したもの）、７Ｓ  Ｇｌｏｂｕｌｉｎ（脱脂大豆から酸沈法で分離した大豆タンパクを精製したもの）について実施例１と同様に脱イオン水と混合し、各濃度の溶液を調製し、大豆油と混合して２分間超音波処理を行い、マイクロカプセルを調整した。
【００４９】
各サンプルについて実施例３と同様の評価を行った。評価結果を表７に示す。
【００５０】
【表７】
2004290745.tif 000008
【００５１】
表７の結果によれば、カプセル被膜の材料としてタンパク質も適用できることがわかった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば超音波処理によるマイクロカプセルを強化剤や乳化剤の有無にかかわらず製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１により製造されたマイクロカプセルの粒度分布を示すグラフ
【図２】本発明の実施例２により製造されたマイクロカプセルの粒度分布を示すグラフ
【図１】
2004290745.tif 000009
【図２】
2004290745.tif 000010