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難水溶性薬物の物性最適化を志向した結晶形探索ならびにナノ共結晶化技法の確立

Establishment of Rational Polymorph Screening System and Nano-Cocrystal Technology for
Optimizing Physicochemical Properties of Poorly Water-Soluble Drugs

平成 28 年度 論文博士申請者
辛島 正俊 (Karashima, Masatoshi)

指導教員
深水 啓朗

目次
諸言 ................................................................................................................................................ 3
クリスタルエンジニアリングと結晶多形 ................................................................................... 4
可溶化製剤技術の現状と課題 ............................................................................................... 8
第一章：Slow cooling 結晶化法による難溶性薬物の結晶多形探索法 .................................... 12
結果と考察............................................................................................................................. 15
Slow cooling 結晶化法による MBZ の結晶多形スクリーニング ......................................... 15
MBZ 結晶多形のキャラクタリゼーション .............................................................................. 19
MBZ の各結晶形の溶解度 .................................................................................................. 25
Slow cooling 結晶化法による晶析に影響を及ぼす因子の探索 ........................................ 30
結晶化時間の測定による界面エネルギーの算出 ............................................................... 34
第一章の小括........................................................................................................................ 38
第二章：ナノ共結晶化技法による難水溶性薬物の新規可溶化技術 ....................................... 39
結果と考察............................................................................................................................. 41
モデル薬物の選定 ................................................................................................................ 41
湿式粉砕による FSD ナノ共結晶の調製 ............................................................................. 44
湿式粉砕による CBZ および IMC ナノ共結晶の調製 ........................................................ 49
ナノ共結晶の安定性試験 ..................................................................................................... 58
ナノ共結晶の溶出性評価 ..................................................................................................... 62
ナノ共結晶懸濁液の噴霧乾燥 ............................................................................................. 65
第二章の小活........................................................................................................................ 671

総括 .............................................................................................................................................. 68
謝辞 .............................................................................................................................................. 69
実験の部....................................................................................................................................... 70
掲載論文 ...................................................................................................................................... 79
参考文献 ...................................................................................................................................... 802

諸言
近年の医薬品創出には、膨大な数の化合物合成を可能としたコンビナトリアルケミストリ
ーによる合成展開と分子生物学的手法を用いたハイスループットスクリーニングを基軸とした効率的な医薬品探索方法が用いられてきた。1) その結果、新規医薬品候補化合物の多くはターゲット分子に対する高い親和性を有しながらも、化学構造がより複雑化したことから、分子量および脂溶性が上昇し、難水溶性を示す化合物が増加している。2) 近年の報告によると、製薬企業で創製される新規候補化合物のうち、実に 70%以上が難水溶性であると言われており、難水溶性薬物への対処が医薬品開発上の重要課題として挙げられる状況である。3) 4) 難水溶性薬物の開発上の課題として最も重要とされるのは、薬物の吸収性の確保である。経口投与された薬物を効率よく吸収させるためには、消化管内での溶解と吸収部位での膜透過が必要となるが、難水溶性薬物の場合は、溶解の段階で大きなハードルに直面することとなる。5) これを解消するためのアプローチとして、薬物分子の結晶形態を制御する結晶工学（クリスタルエンジニアリング）あるいは製剤技術により可溶化を実現する手法の 2 つが挙げられる（Fig. 1）。6) 前者は、塩 7)や共結晶 8)等の複合結晶化技術あるいは非晶質 9) および結晶形の制御 10) に基づいたアプローチであり、これにより原薬の溶解性や物理化学的性質を改善することが可能となる。11) 12) 後者は、界面活性剤やシクロデキストリン等を用いた可溶化製剤、13) 14) エマルション、15)
非晶質固体分散体 16)およびナノクリスタル 17)等の確立された可溶化製剤を利用したアプ
ローチであり、医薬品開発において広く利用されている。しかしながら、これら既存の技術をもって、すべての難水溶性薬物の物性を最適化できる訳ではなく、より確実な物性最適化方法の構築が強く望まれている。18)
3

Fig. 1 難水溶性薬物の主な溶解性・物性改善手法

クリスタルエンジニアリングと結晶多形クリスタルエンジニアリングにおいては、医薬品開発に適した物性を有する結晶形を見出すことが非常に重要である。すなわち、優れた溶解性および吸収性を示し、且つ十分な
物理的および化学的安定性を確保することができる結晶形を選択することが望ましい。19)
前述のとおり、難水溶性薬物の溶解性あるいは吸収性を改善するための手段として、塩や共結晶（cocrystal）などを利用して原薬形態を改変する方法が用いられる。さらに、最適な原薬形態を選択した後には、安定性の確保という観点で熱力学的に安定な結晶形を探索することが不可欠である。20)4多くの医薬品は、同一分子でありながら異なる結晶構造を有する結晶多形を示すことが報告されている。21) 結晶多形は、溶解度をはじめとした原薬の各種物性に影響を及ぼすことから、22) 医薬品開発に適した結晶形を適切に選択し、結晶形の整合性を厳密に制御する必要がある（Fig. 2）。通常、医薬品開発においては複数の結晶形の中から熱力学的に最も安定である結晶形（安定形）を開発形として採用する。6) 21) 安定形よりもエネ
ルギー準位の高い結晶は、準安定形と呼ばれるが、これらはより安定な結晶形へ転移するリスクをともなうことから、特殊な場合を除いては、医薬品の開発形として採用するにはふさわしくない。したがって、安定形を確実かつ効率的に見出すことが重要となる。

結晶多形

安定形

準安定形

＜恒常的に優劣が変わらない特性＞
高

熱力学的安定性

低

低

溶解度

高

＜場合によって優劣が異なる特性＞
融点
吸湿性
固体安定性
粉体流動性
Fig. 2 結晶多形が医薬品の物性、安定性に及ぼす影響

5結晶形を探索する方法は、結晶多形スクリーニング法として多く報告されており、23) 冷
却晶析法、24) 貧溶媒添加法、25) 溶媒蒸発法、26) スラリー法 27) など、様々な方法が用いられているが、安定形の探索に適した絶対的な方法は確立されていない状況である。28)
また、化合物の物性によって結晶化の挙動や特性は異なるが、物性によらず画一的なスクリーニング法を採用しているのが現状であり、難水溶性薬物に特化した結晶多形スクリー
ニング法は他に例を見ない。難水溶性薬物の中でも 200°C 以上の融点を示すような化合物は、水系溶媒のみならず、一般的に結晶多形スクリーニングで用いられる有機溶媒に対しても難溶性を示すことがある。29) そのような超難溶性薬物の場合、結晶多形スクリー
ニング工程において、熱力学的な安定形を見落とすリスクが高まることから、安定形の効率的な探索方法の確立が強く求められる。27) 例えば、安定形探索のための結晶多形スクリーニングに広く用いられているスラリー法では、長期間のスラリー攪拌により準安定形から安定形への溶媒媒介転移 30)を促すことによって、安定形を得る方法であるが、超難溶性薬物であれば転移速度が遅くなり、設定した期間内では転移が起こらないリスクの高まることが指摘されている。27) また、冷却晶析法や貧溶媒添加法においては、難溶性であれば溶媒との界面エネルギーが高い状態であることから、一般的に核形成に長時間を要し、結果的に準安定形が晶析するリスクが高まる。31) 32)
米国アボット社によって開発された抗 HIV 薬 Ritonavir は、1996 年に溶液カプセル剤として上市されたが、1998 年に開発段階から用いられた結晶形（Form I）よりも熱力学的に安定な結晶形（Form II）が突如出現し、それ以降は原薬製造において Form I を取得することができなくなってしまった。33) Ritonavir は難水溶性薬物である上に、Form II の溶解
度は、それまでに使用されていた Form I の溶解度の 4 倍程度も低く、製剤の溶出性およ6

びバイオアベイラビリティ低下の懸念が高まった。これを受け、アボット社はカプセル剤の回収および製剤の再設計に追い込まれることになった。33) このように、開発形選定の段
階で熱力学的な安定形を見落とすことによって、製品の回収あるいは最悪の場合は市場からの撤退を余儀なくされることとなる。安定形と準安定形の溶解度の差は、難水溶性薬物であるほど大きくなる傾向にあることが報告されていることから、34) 難水溶性薬物で安定形を見落とした場合には製剤の回収や再設計に追い込まれる可能性がより高くなってしまう。このような事態を避けるために、難溶性薬物を対象とした結晶多形スクリーニング法の構築が喫緊の課題である。そこで本研究では、超難溶性薬物の熱力学的安定形を確実に見出すスクリーニング手法の確立を目的とし、slow cooling 結晶化法を用いた網羅的な検討を実施した。これにより、医薬品開発の初期に実施される結晶多形スクリーニ
ングにおいて、確実に安定形を見出すことを可能とし、開発後期あるいは市販後に予期せず安定形が出現するリスクを大幅に軽減できることが期待された。

7

可溶化製剤技術の現状と課題
医薬品開発における難水溶性薬物の増加にともない、1980 年代前半より可溶化製剤技術に注目が集まるようになった。35) 当初の可溶化製剤技術は、可溶化媒体を添加した溶液製剤やミセル化製剤の設計が主に用いられたが、近年では、より患者の利便性を確保しやすい経口の固形剤として可溶化製剤を設計、提供することが主流となっている。6) 36) 37)
現在では、経口固形剤として設計可能な可溶化製剤技術として、非晶質固体分散体やナノクリスタルが広く利用されている。18) 38) 非晶質固体分散体は、水溶性ポリマー等の安定化剤中に難水溶性薬物を非晶質状態で分散させて固形化した製剤であり、難溶性薬物の結晶に対する溶解性および溶解速度の大幅な改善が期待される。39) 40) 一方で、非晶質は結晶に比べて高エネルギー状態であるために物理的および化学的に不安定であり、常に結晶化および化学的な分解のリスクをともなうことが知られている。41) したがって、結晶化のリスクを軽減させるために、安定化剤として各種ポリマーを配合し、固形剤中で非晶質の状態を保てるように設計されている。42)-44) 一方、ナノクリスタルは難水溶性薬物の結晶構造を保ったまま、数十～数百ナノメートルオーダーまで原薬を微細化した製剤であり、結晶の表面積が飛躍的に増加することにより、速やかな溶解速度を示すことが利点として挙げられる。45)-47) ナノクリスタル中での薬物の状態は結晶であるため、非晶質である固体分散体に比べて化学的な安定性の向上が期待できる一方で、ナノ粒子が凝集するリスクがあり、物理的な安定性としては一定のリスクをともなう製剤である。48) ナノクリスタルの調製は一般に、粒子の凝集を防止するために、ポリマーや界面活性剤などの安定化剤が添加され、微細なビーズを用いた湿式粉砕法（トップダウン法）で調製される（Fig. 3）。45) 49) 晶

8析等のボトムアップ法でもナノクリスタルが調製可能であるという報告はあるが、医薬品製造としての応用事例は非常に少ない。50) 51)

Fig. 3 ナノクリスタルの調製方法の概念図

これらの可溶化製剤技術の進展は、それまで困難であった難水溶性薬物の開発を可能とし、これまでに数多くの医薬品を生み出してきている（Table 1）。18) 52) 53) しかしながら、全ての難溶性薬物の溶解性および吸収性改善がこれらの既存技術で達成できるわけでは無く、更なる可溶化技術の改善が必要である。例えば、ナノクリスタルにおける課題は、結晶の微細化による溶解速度の飛躍的な向上が見込まれる一方で、その溶解度については、既存の技術で到達できる粒子径範囲（数十～数百ナノメートル）においては、未粉
9砕結晶からの大幅な改善は期待できないことが一般的な理解である。54) 55) それゆえ、溶解速度が吸収過程の律速となる薬物に対しては適用可能であるが、溶解度や膜透過速度が低吸収性の要因となる薬物に対しては、効果が乏しいことが推察される。したがって、
ナノクリスタルによる経口吸収改善の程度は、非晶質固体分散体などの他の可溶化技術に比べて限定的であることが多い。18) 56) そこで、本研究では溶解速度のみならず溶解度も改善可能なナノクリスタル技術の開発に着手し、難水溶性薬物の物性を既存技術よりもさらに向上させることのできる技術の構築を目的とした。新規可溶化技術として、薬物単独のナノクリスタルではなく、カウンター分子（CCF: cocrystal former）との相互作用を利用した共結晶を設計することにより、溶解速度と溶解度の双方を改善可能な新規可溶化技術であるナノ共結晶を考案した。共結晶とは、2 つ以上の分子が非イオン性の結合で同一結晶格子を形成する複合結晶として定義される。57) 医薬品に広く利用されている塩と類似した性質および構造を持つが、分子間におけるイオン性／非イオン性の結合様式の違いにより識別されるのが一般的である。58) 59) 近年、共結晶技術の薬物への応用研究が盛んに行われてきており、難水溶性薬物の溶解性、60) 61) 溶解速度、62) 吸湿性、63)
安定性、64) 吸収性 12) 65)などを改善可能な技術として、広く注目を集めている。本研究では、難水溶性薬物の共結晶を用いてナノクリスタルを設計したナノ共結晶化技法を確立することを目的とした。これにより、既存の可溶化製剤技術を上回る新規技術を開発し、難水溶性薬物の開発可能性を高めることが可能となると期待された。

10Table 1 上市されているナノクリスタルあるいは固体分散体製剤の医薬品（参考文献 18)より改変）
Formulation

Drug

Tradename/Company

Indication

Applied technology

Nanocrystal
TabletSirolimus

Rapamune/Wyeth

ImmunosuppressantTop-down, media
milling

Nanocrystal
CapsuleAprepitant

Emend/Merck

Antiemetic

Top-down, media
milling

Nanocrystal
TabletFenofibrate

Tricor/Abbott

Hypercholesterolemia

Top-down, media
milling

Nanocrystal
TabletFenofibrate

Triglid/First Horizon
Hypercholesterolemia
PharmaTop-down, HP
homogenization

Nanocrystal
Suspension

MegestrolacetateMegace ES/Par
PharmaAppetite stimulant

Top-down, media
milling

Nanocrystal
Paliperidone
Injectablepalmitatesuspension

InvegaSustenna/Janssen

Schizophrenia

Top-down, media
milling

Amorphous
SD tablet

Lopinavir,
ritonavir

Kaletra/AbbVie

HIV infection

Melt extrusion

Amorphous
SD tablet

Etravirin

Intelence/Janssen

HIV infection

Spray drying

Amorphous
SD tablet

Everolimus

Zortress/Novartis

Graft rejection

Spray drying

Amorphous
SD tablet

Ritonavir

Norvir tablet/AbbVie

HIV infection

Melt extrusion

Amorphous
Itraconazole Onmel/Merz Pharma
SD tablet

fungal infections

Melt extrusion

Amorphous
SD tablet

Telaprevir

Incivek/Vertex

chronic hepatitis C

Spray drying

Amorphous
Vemurafenib
SD tablet

Zelboraf/Rochemelanoma

Solvent/anti-solvent
precipitation

cystic fibrosis

Spray drying

Amorphous

Ivacaftor
Kalydeco/Vertex
SD tablet
HP: High pressure, SD: Solid dispersion
11

第一章：Slow cooling 結晶化法による難溶性薬物の結晶多形探索法
難溶性薬物の結晶多形スクリーニングにおいて、熱力学的な安定形を見落とすリスク
は通常の薬物に比べて高く、前述のように、医薬品開発の後期や市販後に安定形が見出された際の影響も大きいことが懸念される。一般的に、溶液からの晶析操作において得られる結晶形は結晶多形間の核発生速度の優劣によって支配されていると考えられて
おり、式（1）に示される古典的な核発生理論によって説明できる。66) 67)

 − 16pγ 3n m2 
J = An exp
3 3
2 
3
κ
T
(ln
S
)
 B


（1）

ここで、J は核形成速度、A は頻度因子、γ は界面エネルギー、νm は固体密度、κB はボルツマン因子、T は温度、S は過飽和度である。これらの因子のうち、結晶多形間では溶解度の相違にもとづき、溶媒／溶質間の界面エネルギー（γ）と過飽和度（S）に変化がもたらされる。晶析溶媒に対して難溶性の薬物の安定形は、γ が高いため、相対的に核生成速度が遅く、結晶化までに比較的長い時間を要する。一方で、高過飽和度からの晶析においては、核生成速度が速まるものの、Ostwald の段階則 68)として知られるように、準安定形が優先的に得られると理解されている。したがって、一般的な冷却晶析や貧溶媒晶析
において、難溶性薬物の安定形を得るのは難しいことが推察される。冷却晶析において難溶性薬物の安定形を優先的に核生成させるためには、低過飽和度が見込まれる高温条件下で長時間にわたり核生成を導くことが可能な晶析環境を設定する必要がある。本
研究で提案する slow cooling 結晶化法は、薬物の溶液からの晶析を高温からの遅い冷却速度で操作することにより、過飽和度の低い状態における晶析を促す点が特徴である（Fig. 4）。すなわち、仮に準安定形の飽和溶解度（Fig. 4 の点 A）から冷却晶析を行う場
12

合、一般的な冷却速度（Fig. 4 の赤矢印）で冷却すると安定形に加えて、準安定形に対しても十分に過飽和度が高い状態（Fig. 4 の点 B）で核形成が起こることになり、準安定形が核形成しやすくなる。一方で、遅い冷却速度（Fig. 4 の青矢印）で冷却することにより、準安定形に対しては核形成が起こらず、安定形が優先的に核形成される状態（Fig. 4 の点 C）を長時間維持し、安定形の核形成を促進することが可能となる。準安定過飽和域とは、溶解度よりも高濃度で過飽和状態ではあるが、過飽和度が十分でないため、自然な核形成が起こらない領域である。この結晶化方法により、超難溶性薬物に対しても確実に安定形を見出せるスクリーニング方法の構築が期待される。また、晶析溶媒として様々な特性を有する溶媒およびそれらを組み合わせた混合溶媒を採用することにより、結晶化
挙動の多様性を確保し、安定形のみならず、準安定形や溶媒和物も探索可能なスクリー
ニング方法の確立を目指した。さらに、slow cooling 結晶化法で得られる結晶形を決定する因子を明らかにするため、冷却速度、溶液濃度、結晶化温度などの影響について調査
し、結晶多形をスクリーニングする方法としての晶析条件の妥当性を検証した。

Fig. 4 冷却晶析における過飽和度と結晶形の関係性概略図13

モデル薬物として、水系溶媒および有機溶媒のいずれに対しても難溶性を示す薬物である mebendazole（MBZ）を用いた（Fig. 5）。69) MBZ は、ベンゾイミダゾール系の駆虫薬であり、多くの寄生虫の治療に有効であることから、欧米で広く使用されている。70) MBZ の結晶多形としては、form A, B および C が報告されており、熱力学的な最安定形は form Aである。しかしながら、form A は極めて難水溶性であるため、薬効が不十分であることを理由に、より薬効の強い準安定形 form C を製品の結晶形として採用している。71) そのた
め、製品中における結晶形の制御が課題とされており、form A への転移あるいは混入の懸念が報告されている。72)
本研究では、slow cooling 結晶化法の有用性を検証するために、超難溶性薬物である
MBZ の安定形 form A が晶析により得られるかどうかを成否の指標とした。それにより、超難溶性薬物の安定形探索における slow cooling 結晶化法の有用性を検証するとともに、設定条件の妥当性を示すために、本法により得られる結晶形の選択性に影響を及ぼす
因子を明らかにすることを目的とした。

Fig. 5 Mebendazole（MBZ）の構造式

14

結果と考察Slow cooling 結晶化法による MBZ の結晶多形スクリーニング
MBZ の slow cooling 結晶化法に用いた単一溶媒および貧溶媒との混合溶媒を Table
2 に示す。溶媒の選択にあたっては、水素結合能、誘電率、双極子モーメントなどの溶媒の性質の多様性とともに医薬品の合成に一般的に用いられる溶媒を網羅できるように考慮した。73) Slow cooling 結晶化法の特徴の 1 つである高温での核生成を達成させるために、開始温度として溶媒の沸点を考慮した上で設定可能な最高温度である 55°C を選択
し、5°C まで冷却する温度プログラムを設定した。本法で重要となる冷却速度としては、一般的な結晶多形スクリーニングや晶析工程で用いられる冷却速度に比べて十分に遅い
速度という観点で 3°C/h を採用した。74) 試料としては MBZ の form C を用い、開始濃度としては、高温での過飽和を達成させるために 55°C における各溶媒に対する飽和溶解度
とした。

15

Table 2 Slow cooling 結晶化法に用いた単一溶媒および貧溶媒との混合溶媒
Single solvent
Methanol
Ethanol
2-Propanol
2-Butanol
Acetone2-Butanone
Ethyl acetate
Acetonitrile
TolueneFormamide
Tetrahydrofuran
Chloroform
2,2,2-Trifluoroethanol

Water
○
○
○
○

Anti-solvent
n-Heptane
○
○
○
○
○
○

○
○
○
○

Isopropyl ether
○
○
○
○
○
○
○
○
○

○
○

○

○
○
○

: Immiscible combination of solvent and anti-solvent.

Table 3 に slow cooling 結晶化法による MBZ の晶析結果を晶析温度とともに示す。複数の条件にて本検討の目標とした熱力学的な安定形である form A を晶析することができた。さらに、MBZ の全ての結晶多形（form A、B および C）を網羅した上に Acetone、Tetrahydrofuran（THF）および Formamide との 3 種類の溶媒和物を見出すことができたことから、安定形の晶析とともに存在する結晶形の網羅という観点でも有益な結果であった。
様々な特性を持つ溶媒を選択したことで、晶析温度や過飽和度などに多様性が生まれ、結果として得られた結晶形に多様性が示されたと考えられた。 晶析温度と得られた結晶形の関係性を解析すると、安定形である form A は主に高温の晶析温度で得られているのに対し、低温では準安定形である form B もしくは C が得られやすいことが示された。また、
16

貧溶媒との混合溶媒の条件においては、貧溶媒添加によって 55°C で晶析した場合（Table 3 中の*で示す）には、全て準安定形が得られた。この貧溶媒による晶析の傾向は、
Ostwald の段階則で説明されるように、貧溶媒添加による過飽和度の急激な上昇がもたらした結果であると考えられた。注目すべきは、単一溶媒では Toluene でのみ安定形である
form A が得られたのに対し、アルコール類と貧溶媒（n-Heptane もしくは Isopropyl ether）の混液から高頻度で form A が得られていることが挙げられる。特に、n-Heptane の添加は単一溶媒に比べて晶析温度を上昇させるのに寄与している傾向が認められた。反対に、
貧溶媒として水を添加すると晶析温度が低下する傾向が示された。n-Heptane および水は
いずれも MBZ に対する貧溶媒であり、これらの添加によって同程度に過飽和度を上昇させるが、添加後の冷却過程における晶析挙動が顕著に異なることが確認された。過飽和度が同等であるにもかかわらず、晶析温度が顕著に異なる理由は、n-Heptane と水の水素結合能の違いに基づくものと推察した。すなわち、水は強い水素結合供与性および受容性を持つのに対して、n-Heptane は水素結合性をほとんど示さない。これらの溶媒の水素結合能が、MBZ との溶媒中での相互作用に寄与しており、n-Heptane の添加によって溶
媒／溶質の相互作用が弱められることにより結晶化に要する時間が短縮され、高温での晶析を可能としたことが推察された。反対に、水を添加することにより、水素結合を介した
MBZ との相互作用が促進され、核形成を阻害する作用を示したと考えられた。上記の推察は、単一溶媒の結晶化挙動からも支持されており、今回用いた単一溶媒の中で唯一、水素結合能を示さない Toluene からのみ form A が晶析した。MBZ の結晶多形は、それぞれの結晶構造で分子間の水素結合様式が異なることが報告されており、安定形である
form A は最も強い分子間水素結合で結晶構造が構成され、全ての水素結合サイトが分
17

子間水素結合に利用されている。75) 76) したがって、水素結合性の弱い溶媒中では、溶媒からの干渉が弱い環境で強固な分子間の水素結合を形成するものと考えられた。77)-79)
溶媒和物の挙動に目を向けると、THF および Formamide の溶媒和物は、それぞれ 5°C
および 9°C と低温で晶析された。溶媒／溶質間の強い相互作用が結晶化抑制に作用したことで、低温まで晶析されなかったものと考えられた。
以上の結果より、スクリーニングで選択した単一溶媒および貧溶媒との混合溶媒を用いることにより、過飽和度だけで無く、溶媒／溶質間における相互作用のバリエーションが拡大し、結果として網羅的な結晶形の探索を可能としたことが示唆された。

Table 3 MBZ の slow cooling 結晶化法による晶析結果および晶析温度Resultant crystal forms (crystallization temperature, °C)

Solubility
Solvents(mg/mL) at

Single55°C

solvent

Anti-solvents addition (1:1, v/v)
n-Heptane

Water

Methanol

1.51

A+B

(52)

C*

A

(50)

Ethanol

0.87

A+B

(50)

C

(33)

A

(52)

A+B

(47)

2-Propanol

0.55

C

(45)

C

(5)

A+C

(53)

C

(45)

2-Butanol

0.72

C

(47)

-

A

(54)

A

(51)

Acetone2.43

solvate(52)

Csolvate*solvate(53)

2-Butanone

1.85

B

(53)

-

C*

A+C

(54)

Ethyl acetate

0.86

B

(52)

-

C*

C

(54)

Acetonitrile

0.57

B

(49)

B

-

B

(51)

Toluene

0.08

A

(49)

-

C*

A

(6)

Formamide

0.97

solvate

(9)

C*

-

-

THF

6.50

solvate(5)solvate*solvate+C*

solvate+C*

Chloroform

0.90

B

(22)

-

B*

C*

TFE
2.33
B
(20)
THF: Tetrahydrofuran, TFE: 2,2,2-Trifluoroethanol

B*

-

B*

*: Crystallization by the anti-solvent addition at 55°C.
-: Immiscible combination of solvent and anti-solvent.

18-

Isopropyl ether

(43)

(12)

MBZ 結晶多形のキャラクタリゼーション
Slow cooling 結晶化法により得られた MBZ の各結晶形の粉末 X 線パターンを Fig. 6に示す。form A、B および C のパターンは、これまでに文献にて報告されているパターンと一致した。 80) また、今回のスクリーニングにより新たに得られた 3 種類の溶媒和物（Acetone、THF および Formamide）は、無水物とは異なる固有のパターンを示した。次に、これらの結晶形の DSC および TG 曲線を Fig. 7 および Fig. 8 に示す。DSC 曲線から示された form A、B および C の融点は、それぞれ 241°C、219°C および 217°C であり、Brits
ら 81)により報告された値と一致した。3 種類の溶媒和物の DSC および TG 曲線からは、いずれの溶媒和物も 120°C 付近で脱溶媒する挙動を示した。すなわち、TG 曲線において120°C 付近で明確な重量減少を示し、DSC 曲線上では 120°C 付近で吸熱ピークが確認された。さらに、これらの熱挙動を確認するために、PXRD/DSC 同時測定を行った結果（Fig. 9, Fig. 10 および Fig. 11）、Acetone および THF 溶媒和物は 120°C 付近で脱溶媒後
form A へ転移し、Formamide 溶媒和物は form B へ転移したことが確認された。脱溶媒後の結晶形の違いは、各結晶構造における溶媒分子の結合様式の違いや溶媒特性による脱溶媒挙動の違いによるものと考えられた。

19

Fig. 6 Slow cooling 結晶化法により得られた MBZ の各結晶形の粉末 X 線回折パターン(A) form A、(B) form B、(C) form C、(D) Acetone 溶媒和物、(E) Formamide 溶媒和物、(F) THF 溶媒和物

20

Fig. 7 Slow cooling 結晶化法により得られた MBZ の各結晶形の DSC 曲線(A) form A、(B) form B、(C) form C、(D) Acetone 溶媒和物、(E) Formamide 溶媒和物、(F) THF 溶媒和物

Fig. 8 Slow cooling 結晶化法により得られた MBZ の各結晶形の TG 曲線(A) form A、(B) form B、(C) form C、(D) Acetone 溶媒和物、(E) Formamide 溶媒和物、(F) THF 溶媒和物
21

Temperature (°C)
300 260 220 180 140 100

100000

60 25

65

90000

60

80000

55

70000

50

60000

40

45
35

50000

30

40000

25

30000

20
15

20000

10

10000
0

5
5

10

14

18 22 262θ (deg)

30

34

0.3

-4

-8 -12 -16 -20
Heat flow (mW)

Fig. 9 MBZ の Acetone 溶媒和物の PXRD/DSC パターン

22

-24

0

Time (min.)Intensity (counts)

70Temperature (°C)
300 260 220 180 140 100

100000

60 25

65

90000

60

80000

55

70000

50

60000

40

45
35

50000

30

40000

25

30000

20
15

20000

10

10000
0

5
5

10

14

18 22 262θ (deg)

30

34

0.3

-4

-8 -12 -16 -20
Heat flow (mW)

Fig. 10 MBZ の Formamide 溶媒和物の PXRD/DSC パターン

23

-24

0

Time (min.)Intensity (counts)

70Temperature (°C)
300 260 220 180 140 100

100000

60 25
70
65
60

80000

55

70000

50

60000

40

45
35

50000

30

40000

25

30000

20
15

20000

10

10000
0

5
5

10

-8 -12 -16 -20
Heat flow (mW)
Fig. 11 MBZ の THF 溶媒和物の PXRD/DSC パターン14

18 22 262θ (deg)

30

34

24

0.3

-4

-24

0

Time (min.)Intensity (counts)

90000

MBZ の各結晶形の溶解度スクリーニングでの晶析結果を考察するために、MBZ の各結晶形の有機溶媒に対する溶解度を測定した。Table 4 に 5°C、25°C、40°C および 55°C における各結晶形の 7 種
類の有機溶媒に対する溶解度を示す。共通する結果として、安定形である form A がいず
れの溶媒および温度においても最も低い溶解度を示した。一方で、form B と form C の溶
解 度 の 優劣は 、 溶媒 種に よ って異 なる傾 向 が 示され 、 2-Propanol （ IPA） 、 2-Butanol（2-BuOH）および Toluene 中では、form C の方が form B よりも低溶解度を示し、反対にMethanol（MeOH）、Ethanol（EtOH）、Ethyl acetate（AcOEt）および Acetonitrile（MeCN）
中では form B の方が低溶解度を示した。文献 81)では MBZ の結晶多形の溶解度は、
form A < form C < form B の順であることが報告されており、MeOH、EtOH、AcOEt およ
び MeCN に対する溶解度の結果との齟齬が認められた。この結果の不一致は、MeOH、
EtOH、AcOEt および MeCN 中での form B の結晶形転移によるものと考えられた。溶解度測定後の残渣結晶の粉末 X 線測定を実施したところ、form B が form C よりも低溶解度を示した MeOH、EtOH、AcOEt および MeCN 中では、form B の残渣において、僅かに粉末 X 線パターンの異なる残渣結晶（form B'）が得られた（Fig. 12）。4 種類の溶媒から得られた form B'は、同一の粉末 X 線パターンを示し、かつ DSC および TG 分析の結果（ Fig. 13 ） か ら 、 溶媒 和物で ある ことが 示さ れ たこ とか ら 、 form B'は 同形溶媒和 物（isomorphic solvate）であることが推察された。したがって、これらの溶媒中では、form B
でなく form B'の溶解度を反映した結果となったため、共通イオン効果*と同様の効果により、form C との溶解度の逆転現象が生じたものと考えられた。82) 得られた form B'は、室温での真空乾燥により容易に form B に転移することが確認されたことから、form B'結晶
25

中での溶媒の相互作用は弱く、脱溶媒後 form B に転移することが予測された。単一溶媒からの slow cooling 結晶化法で form B が得られた溶媒と溶解度測定にて form B'に転移した溶媒は一致しており、これらの溶媒中での form B'の form C に対する低溶解度が駆動力として働き、form B が優先的に得られたものと推察された。反対に、form B'を形成しなかった溶媒（IPA、2-BuOH および Toluene）からは、slow cooling 結晶化法においてもform B は得られなかった。以上のことから、準安定形である form B と form C の選択性については、晶析溶媒との溶媒和形成の有無が影響を及ぼしているものと考察した。

*: 共通イオン効果：ある種のイオンを含む溶液に、同種のイオン（共通イオン）を含有する物質を加えると、共通イオンの濃度を減少させるような平衡移動が起こる現象であり、結果として同種のイオンを含む溶媒中への溶解度が低下する。したがって、溶媒を含有する溶媒和物は、同種の溶媒中への溶解度が低下する傾向となる。

26

Table 4 MBZ の各結晶形の 5、25、40 および 55°C における溶解度
Solubility (μg/mL)
Temperature
Solvents
Crystal form
5°C
25°C
40°C
55°C
Methanolform A
76
83
140
257
form B
394*
428*
726*
945*
form C
408
542
901
1513
Ethanolform A
38
44
81
152
form B
199*
220*
441*
792*
form C
201
270
475
873
2-Propanolform A12
22
45
97
form B
91
169
381
610
form C
68
132
269
545
2-Butanol
form A
18
28
58
125
form B
122
280
589
789
form C
83
158
341
719
Ethyl acetate
form A
37
44
72
112
form B
259*
273*
459*
766*
form C
299
393
570
864
Acetonitrile
form A
21
26
43
83
form B
73*
97*
219*
565*
form C
109
178
288
567
Tolueneform A
1.2
1.8
2.6
6.1
form B
24
29
55
91
form C
14
20
39
82*: Polymorphic transformation to isomorphic solvate during solubility measurement.

27

Fig. 12 MBZ form B の溶解度測定後の残渣結晶の粉末 X 線パターン(B) form B、(B') form B の溶解度測定後残渣（form B'）

DSC

TG

Fig. 13 MBZ form B および form B'の DSC および TG 曲線(B) form B、(B') form B の溶解度測定後残渣（form B'）

28次に、単一溶媒からの slow cooling 結晶化法により唯一 form A が得られた Toluene に着目すると、Table 4 からも示されるように form A と form C の溶解度比が他の溶媒に比べて大きいことが確認された。この傾向を精査するために、Toluene と類似した単環構造を持ち、水素結合性官能基が異なる 6 種類の溶媒中での form A と form C の溶解度比を測定した。Table 5 に示されるように、Toluene をはじめとした水素結合受容性および供与性を持たない溶媒（m-Xylene および Cumene）の溶解度比が比較的大きい（> 9.3）のに対し、水素結合能を持つ溶媒（Benzaldehyde、Acetophenone および Benzyl alcohol）に対しては、溶解度比が小さい（< 5.9）傾向を示した。これらの結果は、溶媒の水素結合能がform A と C の溶解度比に影響を及ぼすという仮定を支持した。すなわち、強固な分子間水素結合を有する form A は、非水素結合性の溶媒中では溶媒からの干渉作用がほとん
ど無いために溶媒との親和性を示さず、非常に低い溶解度を呈することから、form C との
大きな溶解度差が生じるものと理解された。この溶解度差は、slow cooling 結晶化法における form C に対する form A の過飽和度の差に反映され、より大きな過飽和度を有する
form A の晶析を有利とする状況を生み出したと考えられた。

29

Table 5 MBZ form A および C の各種単環溶媒に対する溶解度比
Solubility (μg/mL) at 25°Cab

Solvents
HBD
HBA
Toluene00m-Xylene00
Cumene00
Benzaldehyde
01Acetophenone0
1
Benzyl alcohol
11aNumber of hydrogen bond donorsbform A
1.8
1.8
0.75
112
95
631

form C
20
28
7.0
356
558
3477

Ratio (C/A)
11.1
15.6
9.3
3.2
5.9
5.5

Number of hydrogen bond acceptors

Slow cooling 結晶化法による晶析に影響を及ぼす因子の探索
Slow cooling 結晶化法による MBZ の晶析において、得られる結晶形に影響を及ぼす晶析条件の因子を明らかにするために、薬物濃度、晶析温度および晶析溶媒を変更して、晶析実験を行った。溶媒として、MeOH、IPA および AcOEt の 3 種類を用い、4 段階の濃度および 5 段階の晶析温度を設定し、合計 20 条件で晶析実験を行った。Fig. 14 各
溶媒中にて濃度および晶析温度が MBZ の結晶形に与える影響に各溶媒における晶析
結果と各結晶形の溶解度曲線を示す。前述の結晶多形スクリーニング結果の傾向と同様に、高温の晶析温度および低濃度（低過飽和度）の条件からは、いずれの溶媒でも安定形である form A が得られたのに対し、低温／高濃度からは準安定形である form B もしく
は form C が得られた。MeOH を溶媒として用いた場合、form A に対してのみ過飽和状態である条件で form A が単独で晶析された。また、30°C 以上の晶析温度では、form A とform B'の競合的な核生成が起こることが示された一方、30°C 以下でかつ過飽和度が30form B'の溶解度に対して 1.5 以上になる条件では、form B'が単独で優先的に晶析される傾向を示した。これらの結果より、MeOH 中では form B'が速度論的に優位な結晶形であり、溶媒和が駆動力となり晶析されていることが推察された。AcOEt でも MeOH と同様の晶析傾向が示されたが、form B'が晶析された条件は MeOH よりも広範であり、form Aが得られた条件は MeOH に比べて少なかった。AcOEt 中では form A と準安定形の溶解度差が MeOH に比べて大きく、各晶析条件における form A に対する過飽和度は MeOH
よりも高いにもかかわらず、form A が得られた条件が少なかったことは、準安定過飽和域の範囲が MeOH に比べて広いことに起因するものと考えられた。AcOEt 中での 40 および50°C の低過飽和度条件では 30 時間の誘導時間を経ても、結晶化が起こらなかったことからも、form A の準安定過飽和域は MeOH よりも AcOEt の方が広いことが示唆された（Fig. 14）。IPA での晶析においては、準安定形の form C が広範な条件で晶析されたが、こちらについても form A の準安定過飽和域の広さが影響し、form A が得られる条件は少なかった。以上のように、MBZ form A の準安定過飽和域の範囲は溶媒に影響を受けること、また、晶析される MBZ の準安定形の選択性も溶媒によって支配されることが明らか
となった。

31

(A) MeOH
form A
form A+B
form B
Solubility curve of form A
Solubility curve of form B
Solubility curve of form C
Estimated metastable zoneof form A(B) AcOEt
form A
form A+B
form B× No crystallization
Solubility curve of form A
Solubility curve of form B
Solubility curve of form C
Estimated metastable zoneof form A(C) IPA
form A
form A+C
form C× No crystallization
Solubility curve of form A
Solubility curve of form B
Solubility curve of form C
Estimated metastable zoneof form A
Fig. 14 各溶媒中にて濃度および晶析温度が MBZ の結晶形に与える影響(A) MeOH、(B) AcOEt、(C) IPA
図中の赤色背景で示す範囲が form A の準安定過飽和域であり、溶媒によって広さが異なる。

32

続いて、冷却速度の影響を調査するために、上記の実験と同様に MeOH、IPA および
AcOEt の溶媒を用いて、4 水準の冷却速度にて冷却晶析を行った。Table 6 に示すように、
form A が単独で晶析可能であった条件は、唯一 MeOH 溶液から 1°C／h で冷却した条件に限られた。いずれの溶媒においても冷却速度が低下するほど、晶析温度が高くなっており、結果として form A が得られる頻度が高くなる傾向を示した。一方で、10°C／h 以
上の冷却速度では、いずれの溶媒からも準安定形のみが得られていることから、MBZ の冷却晶析で安定形を見出すためには、冷却速度として 3°C／h 以下の遅い冷却速度を採用する必要があることを明らかとした。

Table 6 冷却速度が MBZ の結晶形および晶析温度に与える影響

Solvents
MeOH

IPA

AcOEt

Cooling rate(°C /h)1310crash cooling13
10
crash cooling13
10
crash cooling

Starting concentration
Crystal form
(mg/mL) at 55°C
1.51
1.51
1.51
1.51
0.55
0.55
0.55
0.55
0.86
0.86
0.86
0.86

33

form A
form A+B’
form B’form B’form C
form C
form C
form C
form A+B’
form B’form B’form B’

Crystallization
temperature
54.3
52.3
32.8
5.0
45.9
44.9
32.3
5.0
54.4
52.4
52.3
5.0

結晶化時間の測定による界面エネルギーの算出
一般に、結晶化の過程は核生成と結晶成長の 2 段階から構成される。溶液からの晶析
操作において、十分な過飽和状態となった段階で溶質分子の集合がはじまり、数ナノメ
ートル程度のクラスターを形成する現象が核生成である。83) 核が発生し、溶液相と固相の双方を含んだ相分離状態は、過飽和溶液の状態に比べてエネルギーが低く、より安定な状態であるため、過飽和溶液からの核生成は、自発的に起こる現象である。生成された核は、溶液中の溶質分子を固相表面から取り込み、成長する過程を迎える。これが結晶成長であり、この状態は溶液が過飽和である限り進行し続ける。84) 核生成も結晶成長もその駆動力となるのは溶液中の過飽和度であるが、それ以外にも溶媒、温度、界面エ
ネルギー、不純物の存在などが影響を及ぼし、それぞれの速度が決定される。85) 一般
的に、核生成は結晶成長に比べて進行が遅い過程であるため、結晶化プロセス全体に要する時間は、主に核生成誘導時間として近似することができる。したがって、結晶化に必要な時間 tind は、核生成速度 J の逆数として定義することができる（式 1'）。86)

 − 16pγ 3n m2 = An exp 3 3
J=
2 
κ
tind
3
T
(ln
S
)
 B

1

（1'）

つまり、温度一定のもと、複数の過飽和度溶液からの tind を測定することにより、各溶媒と結晶形の界面エネルギーγ を算出することが可能となる。具体的には、(ln S)-2 に対して ln(tind)をプロットすると、直線が得られ、その傾きから γ が求められる。86) 本測定では、界面エネルギーの算出により、結晶と溶媒間の相互作用を理解するために、MBZ の安定形
晶 析 に 寄 与 し た 貧 溶 媒 で あ る n-Heptane の 影 響 を 調 査 し た 。 EtOH 、 2-BuOH 、
EtOH/n-Heptane (1:1, v/v)および 2-BuOH/n-Heptane (1:1, v/v)の 4 種類の溶媒を用い、
34

25°C での結晶化時間を測定することにより、それぞれの界面エネルギーの算出を試みた。
Table 7 に各溶媒における結晶化時間の測定結果および算出した界面エネルギーを示した。また、Fig. 15 には各条件にて、(ln S)-2 に対して ln (tind)をプロットしたグラフを示す。いずれの溶媒においてもプロットは良好な直線を示し、直線の傾きから界面エネルギーを算出することができた。EtOH および EtOH/n-Heptane からは、これまでの晶析結果と同様に form B'が晶析された。同様に 2-BuOH および 2-BuOH/n-Heptane からもこれまでの傾向にしたがって form C が晶析された。EtOH 系と 2-BuOH 系で共通して認められた傾向として、同等の過飽和度であっても n-Heptane を混合することで結晶化に要する時間が大幅に短縮されることが示された。例えば、EtOH と EtOH/n-Heptane での比較では、過飽和
度が 2.4 である溶液からの結晶化に前者は 390 分を要したのに対し、後者は 121 分で晶析物を検出した。2-BuOH と 2-BuOH/n-Heptane の比較においても同様に、過飽和度 2.5の溶液からの結晶化時間は、前者が 1318 分であったのに対し、後者は 251 分であった。
これらの傾向は、slow cooling 結晶化法でのスクリーニングにおいて認められた傾向と同様であり、n-Heptane の添加によって晶析温度が上昇した結果を支持した。Fig. 15 のプロットからも明らかなように、n-Heptane との混合溶媒の直線の傾きは、単一溶媒と比較して低下しており、算出された界面エネルギーも低値を示した。これらの結果は、アルコール
溶媒への n-Heptane の添加によって、溶質と溶媒間の相互作用が弱められたことにより生じたことが推察された。
溶質と溶媒間の界面エネルギーは、過飽和度の変化が核生成時間に及ぼす影響の程度を示している。界面エネルギーが高ければ、核生成時間は長くなり、反対に、界面エネルギーが低下すれば、核生成のエネルギー障壁が低くなり、核生成時間が短縮される
35

こととなる。上記の検討により、MBZ の結晶多形スクリーニングにおいて、アルコール類への n-Heptane の添加によって、晶析温度が上昇し、結果として安定形である form A が得られた妥当性を説明することができた。貧溶媒としての n-Heptane の添加は、過飽和度の上昇に寄与するだけでなく、溶媒／溶質間の相互作用を弱めることで、高温での結晶化を促すことができたと考えられた。

Table 7 各種溶媒での MBZ の結晶化時間と界面エネルギー

Solvent
EtOH

EtOH/n-Heptane

2-BuOH

2-BuOH/n-Heptane

Starting
concentration(mg/mL) at 55°C
0.63
0.56
0.53
0.48
0.29
0.27
0.25
0.22
0.48
0.46
0.39
0.36
0.27
0.23
0.20
0.18

Supersaturation crystallized
degree at 25°C
form
2.8
2.5
2.4
2.2
2.4
2.3
2.1
1.8
3.0
2.9
2.5
2.3
2.8
2.5
2.2
1.9

36

B’
B’
B’
B’
B’
B’
B’
B’
C
C
C
C
C
C
C
C

Inductiontime(min.)
144
259
390
1030
121
303
350
1853
449
554
1318
2411
240
251
413
635

interfacial
energyγ (mJ/m2)
2.94

2.49

2.80

1.90

form B

form C

Fig. 15 各種溶媒中の過飽和度に対する結晶化時間のプロット

37

第一章の小括
Slow cooling 結晶化法を用いて超難溶性薬である MBZ の晶析を行った結果、得られた結晶形に影響を及ぼす因子を明らかとした。MBZ の安定形である form A を優先的に晶析させるための至適な条件として、高い晶析温度、低過飽和度および 3°C／h 以下の遅い冷却速度の設定が重要であることを明らかにした。また、高温での晶析を達成させる
ためには、貧溶媒として n-Heptane を添加し、溶質／溶媒間の相互作用を弱めることが有効であることを示した。実際に、EtOH および 2-BuOH への n-Heptane の添加により、界面エネルギーが低下し、MBZ の結晶化時間が短縮されることが確認された。さらに、冷却速度について検討した結果からは、3°C／h 以下の遅い冷却速度を採用する必要があることを明らかとした。以上の結果より、slow cooling 結晶化法の難溶性薬物の結晶多形ス
クリーニングへの有用性を示した。安定形を得るために有効な条件として以下の 3 点が推奨された。
（1）溶質との相互作用が少なく、低い界面エネルギーを示す溶媒を選択する。
（2）3°C／h 以下の冷却速度による高温での晶析（3）低過飽和度での晶析
本研究で確立した slow cooling 結晶化法は、難溶性薬物の結晶多形クリーニングにおいて非常に有用であることが示された。また、各種検討にて得られた知見は、結晶多形ス
クリーニングにおいて、難溶性薬物の安定形を見落とすリスクを回避するために非常に重要であると考えられた。

38

第二章：ナノ共結晶化技法による難水溶性薬物の新規可溶化技術
難水溶性薬物の可溶化技術として、クリスタルエンジニアリングあるいは可溶化製剤技
術が広く利用されているが、これらの双方を組み合わせた技術については十分な検討がなされていない状況である。本研究では、クリスタルエンジニアリングである共結晶技術と可溶化製剤技術であるナノクリスタルを融合したナノ共結晶化技法を考案し、その有用性を検討した。これまでの報告によると、一般にナノクリスタルの調製に用いられる湿式粉砕
法では、薬物の結晶を平均粒子径として数十～数百ナノメートル程度にまで微細化することが可能となる。17) ナノメートルオーダーにまで微細化することにより、通常の医薬品原薬に比べて、飛躍的に表面積が拡大し、それにより溶解速度を上昇させることが可能となる。一般に、固体原薬の溶解速度（dC/dt）は、以下の式（2）に示す Noyes-Whitney の式
から求められる。87)

DdC(Cs − C )
= A⋅
dt
Vd

（2）

ここで、A は固体の表面積、D は拡散係数、V は溶液の容積、d は拡散層の厚み、CS は溶解度、C は濃度である。溶解速度は、表面積に比例して上昇することから、微細化すれば確実に溶解速度を向上させることが可能となる。医薬品原薬を微細化することにより、経口投与後、消化管内においても速やかに溶解することが可能となり、消化管に滞留可能な時間内における溶解成分の増加に寄与し、経口吸収性の向上が期待される。
一方で、ナノ粒子の相対的な溶解度は、以下の式（3）に示す Ostwald-Freundlich の式で算出することができる。55)

39

x A( β ) = x0
A( β )

 2VA0(α ) ⋅ σ α0 / β ⋅ exp
 R ⋅T ⋅ r 
α



（3）

ここで、 x A( β ) はナノ粒子の溶解度（モル分率）、 x A0 ( β ) は平衡溶解度、 VA0(α ) はモル体積、

σ α0 / β はナノ粒子表面の界面エネルギー、R は気体定数、T は温度、rα は粒子径である。この式から概算すると、ナノクリスタルの一般的な到達粒子径においては、原薬との相対的な溶解度はほとんど変化しないことが理解できる。55) すなわち、ナノクリスタルによる吸収改善は、溶解速度の飛躍的な向上が主な駆動力であり、溶解度による寄与は期待できない。したがって、ナノクリスタルは、溶解速度が吸収過程の律速である薬物に対しては有効であるが、溶解度や膜透過速度が制限となる吸収に対しては、効果が乏しいことが推察される。これを解消するために、本研究ではクリスタルエンジニアリングによる溶解改善
効果をナノクリスタルに付与することを考案した。具体的には、共結晶を用いてナノクリス
タルを設計することにより、既存のナノクリスタルを上回る可溶化製剤の開発を目的とした。
原薬と CCF（cocrystal former）のモル比が 1:1 の共結晶の場合、共結晶の溶解度は式（4）で示されるように、CCF との溶解度積が支配要因となり、溶解度の高い CCF を選択することによって難水溶性薬物の溶解度向上が期待できる。88)

S AB = K SP

（4）

ここで、SAB は原薬（A）と CCF（B）のモル比が 1:1 の共結晶の溶解度、KSP は共結晶の各成分の溶解度積である。したがって、共結晶を用いてナノクリスタルを調製することができれば、溶解度および溶解速度のいずれもの向上が見込めることから、既存の技術を上回る強力な可溶化製剤の設計が可能になることが期待された。本研究では、この新規可溶40化技術をナノ共結晶化技法と名づけ、複数の難水溶性薬物を用いて検討を行うこととし
た。

結果と考察
モデル薬物の選定
難水溶性薬物のモデル薬物として、中性化合物であるカルバマゼピン（CBZ）、酸性化合物であるインドメタシン（IMC）および両性化合物であるフロセミド（FSD）を用いた。
Table 8 に 3 化合物の溶解度、融点および経口投与医薬品の生物薬剤特性を表す
BCS（Biopharmaceutics Classification System）クラス（Table 9 参照）を示す。本研究で選択した化合物はいずれも BCS89)の”低溶解性”に分類され、吸収過程において消化管内での溶解に問題が生じ得る難水溶性薬物である。また、選択した 3 化合物はいずれも共結 晶 の形成が 報告されており、モデル共結晶として、カルバ マゼピン－サッカ リ ン（CBZ-SAC）、インドメタシン－サッカリン（IMC-SAC）、フロセミド－カフェイン（FSD-CAF）、
フロセミド－尿素（FSD-UREA）、フロセミド－アセトアミド（FSD-ACT）、フロセミド－ニコチンアミド（FSD-NIC）、フロセミド－シトシン（FSD-CYT）を用いて検討を行った。これらのモデル共結晶の CCF の構造を Fig. 16 に示す。なお、FSD-CYT については、この中で唯一、共結晶では無く、塩であるとの報告があるが、その他は共結晶であることが結晶構造ある
いは化学構造より解明されている。90)-92) これらの共結晶あるいは塩を湿式粉砕し、ナノ共結晶の調製を試みた。

41

Table 8 カルバマゼピン（CBZ）、インドメタシン（IMC）およびフロセミド（FSD）の構造および物理化学的特性
CBZ

IMC

FSD

Molecular weight236.27357.79clogP*
1.9
4.3
Crystal form
form III
form γMelting point (°C)**
182
159
Solubility at 37°C JP1 (pH1.2)
263±11
0.7±0.1(μg/mL)±S.D.,
JP2 (pH6.8)
266±17762±2
n=3
GCDC/JP2
631±11>1000
BCS classIIII*: clogP was calculated by ACD/Percepta**: Melting points were quoted from literatures91) 93) 94)
JP1: 1st dissolution fluid (pH1.2) in the Japanese Pharmacopoeia
JP2: 2nd dissolution fluid (pH6.8) in the Japanese Pharmacopoeia
GCDC/JP2: 20 mM glycochenodeoxycholate in JP2 (pH6.8)

330.74
2.3
form I
203
17±0
>1000
>1000
IV

Structure

Table 9 BCS クラス分類表
溶解性
膜
透
過
性

高

低

高

Class IClass II低Class IIIClass IVBCS は、Amidon らによって 1995 年に提唱された医薬品原薬の生物薬剤学的な分類の指標であり、溶解度と膜透過性のデータに基づき、Class I から IV の 4 つのクラスに分類される。89)42

Fig. 16 モデル共結晶の CCF の構造

43

湿式粉砕による FSD ナノ共結晶の調製
FSD、4 種類の FSD 共結晶（FSD-CAF、FSD-UREA、FSD-ACT、FSD-NIC）および塩（FSD-CYT）について、湿式粉砕によるナノクリスタルあるいはナノ共結晶の調製を試みた。まず、共結晶の調製については、Goud らにより示されている方法 91)を用い、文献で示されている共結晶と同様の粉末 X 線パターンを示す共結晶粉末を得た（Fig. 17）。これ
らの粉末を安定化剤の水溶液中に分散させ、懸濁液を調製し、湿式ナノ粉砕機を用いて粉砕した。安定化剤としては、ナノクリスタルの安定化剤として一般的に用いられているヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）およびドデシル硫酸ナトリウム（SDS）を使用し、それぞれの組成は 0.5%（w/v）および 0.02%（w/v）とした。粉砕前後の結晶形および結晶化度を評価するために、粉末 X 線回折測定を行った。その結果、Fig. 17 に示すように、
FSD、FSD-CAF および FSD-CYT については、粉砕前後で結晶形の変化は認められず、物理的に安定であったのに対し、FSD-UREA、FSD-ACT および FSD-NIC については、
粉砕後の粉末 X 線パターンが FSD 単独の結晶（Form I）に転移していることが確認された。この結晶形転移は、湿式粉砕過程での共結晶の解離に起因する結果であると考えられた。一方で、FSD-CAF および FSD-CYT については、粉砕時の高エネルギー付加に耐え、共結晶相が物理的に安定であったことが示唆された。

44

Fig. 17 FSD および FSD 共結晶あるいは塩の湿式粉砕前後の粉末 X 線回折パターン(a) 粉 砕 前 の FSD 、 (b) 粉 砕 後 の FSD 、 (c) 粉 砕 前 の FSD-CAF 、 (d) 粉 砕 後 のFSD-CAF、(e) 粉砕前 FSD-CYT、(f) 粉砕後の FSD-CYT、(g) 粉砕前の FSD-UREA、(h) 粉砕後の FSD-UREA、(i) 粉砕前の FSD-ACT、(j) 粉砕後の FSD-ACT、(k) 粉砕前の FSD-NIC および(l) 粉砕後の FSD-NIC
45

これらの粉砕時の物理的安定性の違いは、FSD と CCF の水系溶媒への溶解度の差に基づくものであると推察された。粉砕後にも結晶構造を維持した FSD-CAF および
FSD-CYT については、CCF の水への溶解度は 10-20 mg/mL 程度であるのに対し、解離が確認された FSD-UREA、FSD-ACT および FSD-NIC については、CCF の水への溶解
度はいずれも 1000 mg/mL を超える良好な水溶性を示す。91) 一般に、薬物と CCF の水溶性の差が非常に大きい共結晶は、水系溶媒中で CCF が解離して、単独で溶出する傾向を示すことから、91) FSD-UREA、FSD-ACT および FSD-NIC については、湿式粉砕中の CCF の溶解が原因となり、解離したものと考えられた。また、それぞれの共結晶の融点を比較すると、FSD-UREA、FSD-ACT および FSD-NIC の融点は、それぞれ 156°C、
123°C および 150°C と、いずれも FSD の融点（203°C）より低いのに対し、FSD-CAF
および FSD-CYT の融点は、それぞれ 225°C および 232°C であり、共結晶化により融点が上昇する。91) この融点の差は共結晶の結晶格子エネルギーあるいは共結晶の結合エネルギーの差に基づくものと考えられ、95) 高融点を示す共結晶はこれらのエネルギーがより高いと考えられる。したがって、高融点を呈する共結晶が粉砕時のエネルギー付加に耐える物理安定性を示したものと推察された。さらに、これらの共結晶の結晶構造を比較すると、物理的に安定であった FSD-CAF の結晶構造は、共結晶中の分子間水素結合が最も強固であり、全ての水素結合サイトが結合に用いられている（Fig. 18）。この強固な結合が物理的安定化に有利に働いたものと考えられた。91) 96) 以上の結果より、共結晶の湿式ナノ粉砕中の物理的安定性を確保するためには、共結晶を形成する原薬と CCF の溶解度差が比較的小さく、共結晶の46

結晶格子エネルギーが高く、分子間の水素結合が強固な共結晶を選択することが重要であることが示された。

(a)

(b)

(c)

Fig. 18 FSD-CAF の分子間水素結合 91)(a) COOH…N、(b) SO2NH…O=C、(c)NH…O2S

47

調製した FSD、FSD-CAF および FSD-CYT ナノ懸濁液の特性を Table 10 に示す。
FSD-CAF の懸濁液は平均粒子径が 200 nm 以下の単分散な粒子径分布を示し、共結晶の構造を維持したままでナノ共結晶懸濁液が調製可能であった。なお、粉砕前後の結晶化度については、いずれも若干低下する傾向を示したが、顕著な違いは認められなかった。今回の共結晶の湿式粉砕の結果により、平均粒子径 200 nm 以下のナノ共結晶懸濁液が調製可能であることが初めて示された。同様に、FSD および塩である FSD-CYT についても平均粒子径が 200 nm 以下のナノ懸濁液を調製することが可能であった。FSD 単
独のナノクリスタル（平均粒子径：170 nm）と比較すると FSD-CAF および FSD-CYT のナノ
懸濁液の粒子径は若干大きい値を示したが、これは結晶のモル体積あるいは総分子量の違いによるものと考えられ、カウンター分子を有する共結晶あるいは塩は、フリー体の結晶に比べて若干到達粒子径が大きくなることが推察された。97) 次に、粒子の表面電荷の指標であるゼータ電位を比較すると、FSD-CAF ナノ共結晶については FSD ナノクリス
タルと同等であるのに対し、FSD-CYT ナノ懸濁液のゼータ電位は、負電位が減弱しており、カウンター分子による違いが認められた。一般的に、ナノクリスタルのゼータ電位は、
SDS をはじめとしたイオン性の安定化剤の処方が支配するものと考えられたが、今回の結果により、同様の安定化剤の処方であってもゼータ電位が変化したことから、ナノ懸濁液中の結晶成分の組成もゼータ電位に影響を及ぼす可能性があることが示された。ナノ粒
子の表面電荷は、生体内での粘膜付着性や組織移行性などに影響を及ぼすことが報告されていることから、98) ナノ共結晶化によりこれらの表面特性を制御することができることが示唆された。

48

Table 10 FSD、FSD-CAF および FSD-CYT ナノ懸濁液の特性
FSD
Particle size
170±9
±S.D. (nm)PDI
0.20±0.02
Zeta potential–28.0±0.8±S.D. (mV)
Crystal form
FSD form I
Crystallinity (%)
before85
after
61
PDI: polydispersity index

FSD-CAFFSD-CYT

198±5

198±2

0.23±0.00

0.18±0.02–25.5±0.8–17.2±1.7

FSD-CAFFSD-CYT

85
53

81
60

湿式粉砕による CBZ および IMC ナノ共結晶の調製
CBZ および IMC については、ナノ共結晶調製のモデル共結晶として、それぞれ
CBZ-SAC および IMC-SAC を選択し、前項と同様の方法にて湿式粉砕を実施した。
CBZ-SAC は、共結晶が水系溶媒中でも安定である上、CBZ に比較して良好な溶出挙動を示すことからモデル共結晶として選択した。94) また、CBZ-SAC は結晶多形を有し、
form I が熱力学的に安定であることが報告されている。 90) したがって、本検討では、
CBZ-SAC form I を用いた。一方、比較対象として用いた CBZ についても室温付近での熱力学的な安定形である form III を用いて検討を実施した。CBZ および CBZ-SAC を湿式粉砕した結果、それぞれ平均粒子径として 220 nm および 269 nm のナノクリスタルおよびナノ共結晶を調製することができた。粉砕前後の結晶形および結晶化度を評価したと
ころ、いずれも結晶化度の顕著な低下は認められなかったものの、CBZ form III は 2 水和物である CBZ dihydrate （DH）に転移していることが分かった。一方で、CBZ-SAC については粉砕前後で結晶形の変化は認められなかった（Fig. 19 および Table 11）。一般に、水49

和物は無水物と比較して水溶性が低下することから、水和物の形成は可溶化という点では不利に働くこととなる。99) CBZ と CBZ DH についても、水和物の形成により、溶解度お
よび溶出速度の低下が報告されている。100) また、医薬品開発において、製剤化工程中に結晶形が変化すると、原薬特性と製剤機能を一貫して管理できなくなることから、品質のコントロールが非常に難しくなる。したがって、製剤化工程である湿式粉砕過程での水和物形成は開発上のリスクとしても重要な問題となり得る。今回の検討においては、
CBZ-SAC を利用することで、CBZ の水和物の形成を阻止しており、湿式粉砕工程での水和物形成の阻止という観点においても、共結晶を湿式ナノ粉砕法で処理する利点があると考えられた。CBZ-SAC の単結晶構造解析から、CBZ の水素結合供与基と受容基はいずれも SAC との分子間水素結合の形成に関与していることが明らかとされている（Fig.
20）。101) より具体的には、CBZ のイミドダイマーおよび分子間で C=O…NH の水素結合が形成されており、水和に供する全ての水素結合部位が CCF で埋められているため、
CBZ-SAC が形成されることによって CBZ の水和を阻害しているものと推察された。102)
IMC-SAC のナノ共結晶についても同様に湿式粉砕にて調製することが可能であった。
粉末 X 線回折測定の結果、IMC および IMC-SAC のいずれも粉砕前後で結晶形の変化は認められなかった（Fig. 21 および Table 11）。IMC ナノクリスタルおよび IMC-SAC ナノ
共結晶の到達粒子径は、それぞれ 168 nm および 178 nm と非常に微細であり、CBZ および CBZ-SAC と比較して有意に小さかった。IMC の結晶は、CBZ よりも分子量および結晶格子の体積が大きいにもかかわらず、到達粒子径が小さくなった理由として、安定化剤との相互作用の違いが考えられた。George らの報告によると、ナノクリスタルの安定化剤と50

して使用される SDS は、log P が高い薬物であるほど強く作用し、結果として高い安定化効果を示すことが見出されている。103)
Table 8 に示すように、IMC は CBZ よりも log P が顕著に高く、SDS との相互作用が強い こ と が 推 察 さ れ 、 ゼ ー タ 電 位 の 結 果 も そ れ を 支 持 し た 。 す な わ ち 、 IMC お よ び
IMC-SAC のゼータ電位は CBZ および CBZ-SAC に比べてより強い負電荷を持つことから、より強い静電反発力で安定化され、微細な到達粒子径を示したものと推察された。ゼ
ータ電位の値を CBZ と IMC で比較すると、いずれも SAC との共結晶化により負電荷が減弱する傾向を示したが、その低下度は CBZ に対する CBZ-SAC でより顕著であった（-24.0 mV→-4.8 mV）。この結果についても安定化剤と結晶の相互作用の違いによるものと考えられ、共結晶化により安定化剤との相互作用が変化し、得られるナノ共結晶の表面特性に変化の生じることが推察された。

51

Fig. 19 CBZ および CBZ-SAC の湿式粉砕前後の粉末 X 線回折パターン(a) 粉砕前の CBZ、(b) 粉砕後の CBZ、(c) CBZ DH、(d) 粉砕前の CBZ-SAC、(e) 粉砕後の CBZ-SAC

Fig. 20 CBZ-SAC の分子間水素結合 101)52

Fig. 21 IMC および IMC-SAC の湿式粉砕前後の粉末 X 線回折パターン(a) 粉砕前の IMC、(b) 粉砕後の IMC、(c) 粉砕前の IMC-SAC、(d) 粉砕後の IMC-SAC

Table 11 CBZ、CBZ-SAC、IMC および IMC-SAC ナノ懸濁液の特性
CBZ
Particle size
220±11±S.D. (nm)PDI
0.15±0.01
Zeta potential–24.0±0.5±S.D. (mV)
Crystal form
CBZ DH
Crystallinity (%)
before88
after
71
PDI: polydispersity index

CBZ-SACIMC

IMC-SAC

269±4

168±3

178±2

0.14±0.04

0.13±0.02

0.18±0.04–4.8±0.1–32.3±2.4–22.9±0.8

CBZ-SACIMC form γ

IMC-SAC

86
62

81
62

87
60

53

CBZ および CBZ-SAC について、ナノ懸濁液中での結晶構造を確認するためにラマン
分光分析を実施した。粉末 X 線回折測定においては、測定前に懸濁液のサンプルを風乾する処理を要するため、その間に結晶形が変化する可能性が考えられる。一方で、ラマン分光分析においては、懸濁液中に分散した固体サンプルを直接分析することが可能となるため、ナノ懸濁液中の結晶形確認における強力な分析手法となる。Fig. 22 に CBZ
DH ナノクリスタルおよび CBZ-SAC ナノ共結晶懸濁液のラマンスペクトルを示すが、いずれも懸濁液中の結晶形が粉末 X 線回折測定で得られた結果と一致し、ナノ懸濁液中での CBZ DH への結晶転移と CBZ-SAC の結晶構造の維持が確認された。一方で、安定化剤との相互作用に由来するピークシフトやスペクトル変化はいずれのナノ懸濁液からも検出されず、固体成分として結晶と安定化剤が相互作用している確証は得られなかった。

Fig. 22 CBZ DH および CBZ-SAC ナノ懸濁液のラマンスペクトル(a) CBZ、(b) CBZ DH ナノ懸濁液、(c) CBZ DH、(d) CBZ-SAC、(e) CBZ-SAC ナノ懸濁液54安定化剤組成がナノ共結晶の特性に及ぼす影響
HPMC および SDS の安定化剤の組成がナノ共結晶の特性に及ぼす影響を調査するために、様々な組成比の組み合わせで CBZ-SAC の湿式粉砕を実施し、得られたナノ共結晶の粒子径およびゼータ電位を測定した（Table 12）。その結果、平均粒子径が 300
nm 以下のナノ共結晶を調製するためには、HPMC および SDS のいずれもが必要であり、それぞれ 0.3%（w/v）および 0.02%（w/v）以上の濃度が必要であることが確認された。ゼ
ータ電位と到達粒子径をプロットすると、Fig. 23 に示されるように良好な相関を示し、ゼータ電位が低下すればするほど、到達粒子径が小さくなる傾向を示した。今回実施した 19
条件での粉砕の中で、最もゼータ電位および到達粒子径が小さかった条件は、HPMC が0.3%（w/v）および SDS が 0.12%（w/v）の組成であり、SDS 添加濃度の増加にともなう静電
反発力の増強が、より微細な到達粒子径を達成するのに適しているものと考えられた。次に、Fig. 24 には各 HPMC 濃度における SDS 添加濃度とゼータ電位の関係を示す。この結果によると、HPMC 濃度が低い条件（0.3%, w/v）においては、SDS の添加濃度の上昇とともにゼータ電位が低下する傾向を示す一方で、HPMC 濃度の上昇とともにその傾向は緩慢となり、HPMC 濃度が 1.5%（w/v）の条件においては、SDS の添加濃度を上昇させてもゼータ電位がほとんど変化しなかった。この結果から、HPMC の過剰な添加によりSDS によって印加されるナノ結晶表面の負電荷がマスキングされることが示唆され、結果として到達粒子径が大きくなる傾向を示すと推察された。したがって、安定化剤の組成はナノ共結晶の特性制御に非常に重要であり、HPMC と SDS の組成のバランスを最適化することで、安定で微細なナノ共結晶を設計できることが明らかとなった。

55

Table 12 様々な安定化剤（HPMC および SDS）組成で CBZ-SAC を粉砕して得られたナノ共結晶の特性
HPMC
SDS
Particle size%（w/v） %（w/v）
(nm)
1
0
0.01
2
0
0.05
3
0.2
0
2367±2054
0.2
0.02
411±1150.3
0.01
1223±109
6
0.3
0.02
285±9
7
0.3
0.05
268±14
8
0.3
0.08
220±4
9
0.3
0.12
210±1
10
0.5
0.02
269±4
11
1
0
314±4
12
1
0.02
287±9
13
1
0.05
234±4
14
1
0.08
220±5
15
1
0.12
224±4
16
1.5
0.02
262±6
17
1.5
0.05
259±22
18
1.5
0.08
229±4
19
1.5
0.12
233±7
○: ≤ 300 nm, ×: > 300 nm, -: not measurable
Formulation

56

PDI
0.26±0.04
0.17±0.04
0.20±0.02
0.16±0.04
0.15±0.05
0.14±0.04
0.18±0.03
0.17±0.02
0.17±0.03
0.15±0.04
0.19±0.01
0.19±0.04
0.20±0.02
0.13±0.03
0.20±0.03

Zeta potential(mV)-5.8±0.1-4.8±0.2-6.7±0.2-8.2±0.2-8.8±0.0-4.8±0.1-1.5±0.8-4.1±0.1-7.1±0.1-7.5±0.3-7.5±0.2-4.5±0.3-4.7±0.2-6.0±0.0-6.2±0.0

Result
×
×
×
×
×
○
○
○
○
○
×
○
○
○
○
○
○
○
○

Fig. 23 CBZ-SAC ナノ共結晶のゼータ電位と到達粒子径の関係

Fig. 24 各 HPMC 濃度における SDS 添加濃度と CBZ-SAC ナノ共結晶のゼータ電位の関係

57ナノ共結晶の安定性試験
調製した FSD-CAF、CBZ-SAC および IMC-SAC ナノ共結晶懸濁液の安定性を評価するために、それぞれを密栓ガラス容器に 5°C および 25°C で保存し、1 および 3 ヶ月後の粒子径、ゼータ電位、結晶形および純度（結晶形と純度は 3 ヶ月のみ）を測定した。また、対照としてそれぞれの薬物単独のナノクリスタル懸濁液についても同様に保存し、安定性の比較を行った。その結果を Table 13、Table 14 および Table 15 に示す。粒子径とゼータ
電位測定の結果、FSD-CAF および IMC-SAC ナノ共結晶懸濁液は、いずれも 3 ヶ月まで変化無く、物理的に安定であった。また、それぞれのナノクリスタル懸濁液も同様に安定であった。一方で、CBZ-SAC ナノ共結晶懸濁液については、いずれの温度でも 1 ヶ月までは安定であったが、25°C の 3 ヶ月後においては粒子径の増大が認められ、これはナノ粒子の凝集によるものと考えられた。CBZ-SAC のゼータ電位は、今回調製した他のいずれのナノクリスタルあるいはナノ共結晶よりも小さなゼータ電位を示し、唯一その絶対値が5 mV 未満であった。一般的にナノ粒子の懸濁液中での凝集を静電反発力によって防止するためには、絶対値として 20 mV 以上のゼータ電位が望ましいとされている。103) 他のナノクリスタルおよびナノ共結晶懸濁液は、いずれもこの指標を満たしたのに対し、
CBZ-SAC のみが満たさずに、凝集する傾向を示したものと考えられた。しかしながら、前項で示したように、安定化剤の組成を最適化することにより、ゼータ電位の調整が可能であることから、適切な処方設計により、物理的安定性は改善できるものと期待された。
ラマン分光分析による結晶形確認の結果、いずれのナノ共結晶およびナノクリスタル懸濁液においても結晶形の変化は認められず、5°C で 3 ヵ月後も同じ結晶構造を維持していることが確認された。さらに、化学的純度についても 5°C および 25°C における 3 ヵ月後
58

の純度がいずれも 99%以上であり、化学的にも安定であることが示された。興味深いことに、IMC の化学的安定性については、IMC-SAC 共結晶の形成により改善される傾向が認められた。この安定性の改善は、IMC と SAC の分子間水素結合（Fig. 25）により、IMCの分解反応を抑制したためと推察された。104) これらの結果より、ナノ共結晶の化学的安定性は、ナノクリスタルと同等以上であることが示され、医薬品開発に十分に利用できる
安定性を有することが確認された。ナノクリスタルは非晶質固体分散体やエマルション製剤など、他の可溶化製剤技術と比較して、物理的化学的に安定であることが利点の 1 つに挙げられるが、本検討により、ナノ共結晶もナノクリスタルと同様に安定性の利点を有す
ることが示された。

Fig. 25 IMC-SAC の分子間水素結合 60)

59

Table 13 FSD ナノクリスタルおよび FSD-CAF ナノ共結晶懸濁液の安定性データ
FSD
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)
FSD-CAF
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)

initial5°C 1M

5°C 3M

25°C 1M

25°C 3M

170

160

168

170

164

0.20

0.20

0.19

0.20

0.23

–28.0

–25.3

–24.4

–26.7

–28.1

FSD form I
99.8
initial––5°C 1M

FSD form I
99.6
5°C 3M––
25°C 1M–
99.5
25°C 3M

198

194

194

200

195

0.23

0.22

0.22

0.21

0.20

–25.5

–21.3

–20.8

–24.7

–21.8

FSD-CAF
99.9––

FSD-CAF
99.7

–
–

–
99.6

Table 14 CBZ ナノクリスタルおよび CBZ-SAC ナノ共結晶懸濁液の安定性データ
CBZ
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)
CBZ-SAC
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)

initial5°C 1M

5°C 3M

25°C 1M

25°C 3M

220

223

223

230

237

0.15

0.16

0.17

0.15

0.13

–24.0

–25.4

–24.5

–24.8

–22.6

CBZ DH
99.8
initial––5°C 1M

CBZ DH
99.8
5°C 3M––
25°C 1M–
99.8
25°C 3M

269

265

296

298

341

0.14

0.18

0.23

0.14

0.19

–4.8

–5.4

–3.1

–4.4

–3.6

CBZ-SAC
99.9––

CBZ-SAC
99.8

–
–

–
99.9

60

Table 15 IMC ナノクリスタルおよび IMC-SAC ナノ共結晶懸濁液の安定性データ
IMC
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)
IMC-SAC
Mean particle
size (nm)
PDI
Zeta potential(mV)
Crystal form
Purity (%)

initial5°C 1M

5°C 3M

25°C 1M

25°C 3M

168

150

149

151

149

0.13

0.16

0.14

0.14

0.12

–32.3

–33.1

–31.3

–32.4

–35.8

IMC formγ
99.8
initial–––5°C 1M

IMC form
γ
99.4
5°C 3M–
25°C 1M

99.1
25°C 3M

178

189

191

186

191

0.18

0.20

0.18

0.16

0.18

–22.9

–22.1

–18.8

–23.0

–20.2

IMC-SAC
99.8––

IMC-SAC
99.6

–
–

–
99.6

–

61

ナノ共結晶の溶出性評価
FSD-CAF および CBZ-SAC のナノ共結晶の溶出性を評価するために、これらのナノ共結晶懸濁液とそれぞれの薬物単独のナノクリスタル懸濁液および未粉砕の薬物単独原薬もしくは共結晶原薬を安定化剤水溶液に分散させた懸濁液について、パドル法にて溶出試験を実施した。試験液としては、日本薬局方崩壊試験第 1 液（JP1、pH1.2）を用い、
液量 250 mL、温度 37.0°C、パドル回転数 50 rpm で試験を行った。FSD および FSD-CAF
については、臨床用量を参考に試験用量を FSD の重量換算で 40 mg/vessel とした。FSDおよび FSD-CAF の溶出試験結果を Fig. 26 に示す。FSD-CAF ナノ共結晶懸濁液の溶出
プロファイルは、既存の可溶化技術である FSD ナノクリスタルあるいは FSD-CAF 共結晶と比較して、さらなる改善を示しており、これらの技術を上回る溶出性を達成した。溶出初期の溶解速度およびその後の到達濃度のいずれにおいても既存技術を上回っており、当初の設計どおり、ナノクリスタルと共結晶の組み合わせにより可溶化能を最大化した新規可溶化技術としての有効性を示した。溶出試験において、FSD-CAF ナノ共結晶の到達濃度は FSD ナノクリスタルの 3 倍以上であったが、到達濃度の妥当性を評価するために、FSD 結晶および FSD-CAF 共結晶の JP1 および溶出試験液中の組成の溶媒（JP1+HPMC/SDS）に対する 37°C での溶解度を測定した。その結果（Table 16）、FSD ナ
ノクリスタルおよび FSD-CAF ナノ共結晶が溶出試験にて到達した最高濃度は、JP1 での溶解度より高値を示し、JP1+HPMC/SDS でのそれぞれの結晶の溶解度とよく一致した。
したがって、ナノクリスタルおよびナノ共結晶の安定化剤として利用した HPMC および
SDS が、溶出試験において可溶化効果を示すことが明らかとなった。FSD ナノクリスタルの初期の溶解速度は非常に良好であったが、到達濃度は FSD 結晶の JP1+HPMC/SDS
62

への溶解度までに留まっており、ナノクリスタル化自体には、溶解度改善効果の無いことが分かった。また、未粉砕の FSD や FSD-CAF の溶解速度はナノ懸濁液に比べて非常に遅く、それらの濃度は、測定時間内にそれぞれの溶解度まで到達しなかった。これらの結果より、到達濃度および溶解速度の双方を改善する手法として、ナノ共結晶技法は非常に有効であることが証明された。
次に、同様に実施した CBZ および CBZ-SAC の溶出試験結果を Fig. 27 に示す。CBZおよび CBZ-SAC については、臨床用量を参考に、試験用量は CBZ の重量換算で 100
mg/vessel とした。その結果、CBZ-SAC ナノ共結晶は CBZ ナノクリスタルを上回る溶出プ
ロファイルを示し、到達濃度は約 1.5 倍であった。FSD の場合と同様に、これらの到達濃度は CBZ および CBZ-SAC の結晶の JP1+HPMC/SDS への溶解度と一致した（Table
16）。
以上の溶出試験の結果より、本研究にて設計したナノ共結晶の溶出プロファイルは、
ナノクリスタルや共結晶などの既存の技術に対して、優位な溶解速度および到達濃度を示し、これまでの技術で到達できない水準に到達することを可能とした。以上の結果は、ナノクリスタルと共結晶を組み合わせた新規可溶化技術として、ナノ共結晶化技法が有用であることを示した。

63

Fig. 26 FSD ナノクリスタル、FSD-CAF ナノ共結晶、未粉砕 FSD 結晶および FSD-CAF 共結晶懸濁液の JP1 中での溶出プロファイル

Fig. 27 CBZ ナノクリスタル、CBZ-SAC ナノ共結晶、未粉砕 CBZ 結晶および CBZ-SAC
共結晶懸濁液の JP1 中での溶出プロファイル
64

Table 16 FSD、FSD-CAF、CBZ DH および CBZ-SAC 結晶の溶解度（37°C）
Compounds

CBZ DH
CBZ-SACFSD
FSD-CAF

Solubility at 37°C (μg/mL), n=3
JP1
JP1 plus
HPMC/SDS
242±2
239±0
270±16
363±6
17±0
25±1
30±1
62±0

ナノ共結晶懸濁液の噴霧乾燥
ナノ共結晶を経口剤として開発するためには、ナノクリスタルと同様に粉砕後の懸濁液の状態から乾燥させて固形剤とする必要がある。現在市販されているナノクリスタル製剤のほとんどは経口固形剤として上市されており、患者の利便性の観点からも固形剤化は重要である。17) ナノ懸濁液の乾燥方法としては、噴霧乾燥法や凍結乾燥法などが用いられているが、工業化の観点から考えると噴霧乾燥法での調製がより望ましい。105) 本検
討では、湿式粉砕により得られた IMC ナノクリスタル懸濁液および IMC-SAC のナノ共結晶懸濁液をスプレードライヤーで噴霧乾燥し、乾燥後の固体について、水中に再分散させ、粒子径の測定を行うことにより、再分散性の確認を行った。はじめに、湿式粉砕により得たナノ懸濁液をそのままスプレードライヤーにて乾燥し、得られた噴霧乾燥粉末について再分散性の確認を行った。その結果、IMC および IMC-SAC のいずれも凝集する傾向を示し、噴霧乾燥前の粒子径に再分散することはできなかった（Table 17）。そこで、噴霧
乾燥時の凝集防止剤として広く用いられる D-マンニトール 106)をナノ懸濁液に 2%（w/v）の濃度で添加し、再度噴霧乾燥を実施した。その結果、IMC および IMC-SAC のナノ懸65

濁液のいずれにおいても、噴霧乾燥後の粉末が良好な再分散性を示し、ナノオーダーの粒子径が維持された（Table 17）。以上の結果より、ナノ共結晶懸濁液は凝集防止剤とともに噴霧乾燥することで、再分散性の良好な固体粉末を得られることが明らかとなり、固形剤として開発可能であると期待された。

Table 17 IMC ナノクリスタルおよび IMC-SAC ナノ共結晶懸濁液の噴霧乾燥後の再分散性
Crystals
IMC
IMC
IMC-SACIMC-SAC

HPMC
(w/v)
0.5%
0.5%
0.5%
0.5%

SDS
(w/v)
0.02%
0.02%
0.02%
0.02%

D-mannitol Particle size
(w/v)
(nm)
3412
2%
164
2627
2%
182

66

PDI
0.32
0.12
0.48
0.19

Zeta potential
(mV)
-17.8
-30.0
0.2
-21.0

第二章の小活本研究では、難水溶性薬物の可溶化による吸収改善技術として、クリスタルエンジニア
リングと可溶化製剤技術を複合化した新規可溶化技術であるナノ共結晶化技法を提案し、その有用性について検討した。複数のモデル共結晶を安定化剤とともに湿式粉砕したと
ころ、FSD-CAF、CBZ-SAC および IMC-SAC のナノ共結晶を調製することが可能であった。湿式粉砕にてナノ共結晶を調製するためには、原薬と CCF の水溶性の差が比較的小さい共結晶を選択することや結晶の格子エネルギーあるいは結合エネルギーが高い
共結晶が望ましいことを明らかとした。また、安定化剤としては水溶性ポリマーである
HPMC と界面活性剤である SDS のいずれもが必要であり、これらの組成比を最適化する
ことで、得られるナノ共結晶の到達粒子径やゼータ電位を制御できることを見出した。
ナノ共結晶の機能性評価として、溶出性および安定性を評価した結果、溶出性においては、既存の可溶化技術であるナノクリスタルや共結晶を上回る溶出プロファイルを示した。FSD-CAF および CBZ-SAC ナノ共結晶は、溶出初期の溶解速度および到達濃度の双方で既存技術では達成できない水準に到達し、非常に有用な可溶化技術であることを示した。安定性試験においても、ナノ共結晶はナノクリスタルと同等以上の物理的および化学的安定性を有し、医薬品開発に十分利用できることを確認した。最後に、ナノ共結晶懸濁液の噴霧乾燥を行ったところ、凝集防止剤とともに噴霧することで再分散性の良好なナノ共結晶粉末が得られ、経口固形剤として開発可能であることを明らかとした。
本研究で新たに構築したナノ共結晶化技法は、既存の可溶化技術を上回る機能を有し、医薬品として開発可能な特性を示すことを明らかとした。本技法が、難水溶性薬物の物性を最適化するために、非常に有用な選択肢の一つとなり得ることを示した。
67

総括
本研究では、難水溶性薬物の開発における課題に着眼し、既存の結晶形探索における課題および可溶化製剤技術における課題に対して、独自に見出した技術である slow
cooling 結晶化法およびナノ共結晶化技法を駆使して、それらを解決する手段を構築した。
第一章では、難溶性薬物の結晶多形スクリーニングにおける、熱力学的安定形の見落としのリスクを軽減すべく、slow cooling 結晶化法を用いたスクリーニング系を構築し、その有用性を実証した。
第二章では、難水溶性薬物の物性を最大限に改善することが可能な新規可溶化技術であるナノ共結晶化技法を開発し、溶出性および安定性の観点から、既存の可溶化技術を上回る特性を有することを示した。
本研究で得られた成果により、近年増加の一途をたどる難溶性薬物の効率的な開発が可能となり、革新的な医薬品の創出に貢献することが期待できる。

68

謝辞
本研究を遂行し学位論文をまとめるにあたり、終始熱心なご指導と的確なご助言を賜りました指導教官である明治薬科大学薬学部分子製剤学研究室の深水啓朗教授に深く感謝いたします。
明治薬科大学薬学部薬品物理化学研究室の高波利克教授、ならびに同薬品製造化学研究室の齋藤望教授には副査として多大なるご助言をいただくとともに本論文の細部にわたりご指導を賜り、深く感謝の意を表します。
本研究の遂行にあたり特段のご便宜を賜りました武田薬品工業株式会社の Glenn
Steven 所長に深謝いたします。医薬品物性研究の道に導いていただき、本研究の計画
から完成に至るまで、熱心なご指導と温かい激励を賜りました武田薬品工業株式会社の池田幸弘リサーチマネージャーに深甚たる感謝の意を表します。ナノ共結晶化技法の研究を進めるにあたり、多大なるご助言を賜りました武田薬品工業株式会社の山本克彦主
席研究員に深く感謝申し上げます。結晶多形スクリーニング法の構築にあたり、議論を通じて多くの知識や示唆をいただきました武田薬品工業株式会社の小嶌隆史アソシエイト
サイエンティフィックフェローに厚く御礼申し上げます。結晶多形検討やナノ粉砕の実験を行うにあたり、多くの支援をいただいた武田薬品工業株式会社の木本香哉研究員に感謝いたします。そして、本研究の実施にあたり日常の業務を通じてさまざまなご支援を頂きました武田薬品工業株式会社 Analytical Development の研究員の皆様に御礼申し上げます。
最後に、これまで筆者を支えてくれた両親に感謝するとともに、本研究に専心できるよ
うに温かく見守り、そして終始支えてくれた妻 陽子と毎日元気を与えてくれた息子 悠介に感謝します。
平成 29 年 3 月

69

実験の部
試料と調製
Mebendazole（MBZ）は Sigma Aldrich 社から購入した試薬特級のものを使用した。
MBZ の各結晶形を得るために以下の条件にて結晶化を行った。Form A は、MBZ を
MeOH 中で室温にて 14 日間攪拌した後、得られた結晶をろ取することにより得た。Form
B は、MBZ の AcOEt 溶液からロータリーエバポレーターを用いて再結晶することにより得た。Form C は、MBZ のギ酸／水混液（1:4、v/v）の溶液を室温から 5°C まで冷却し、晶析させた後、得られた結晶をろ取することにより得た。80) 得られた結晶は、80°C にて 3 時間
乾燥し、乾燥後の結晶について、粉末 X 線回折測定により結晶形の確認を行った。上記の再結晶および結晶多形スクリーニングに用いた試薬はすべて和光純薬株式会社より購入したものを使用した。
Carbamazepine（CBZ、form III）および indomethacin（IMC、form γ）は和光純薬株式会
社より購入した試薬特級のものを使用した。Furosemide（FSD、form I）は東京化成株式会
社より購入した試薬グレードのものを使用した。CBZ の二水和物は CBZ の EtOH／水溶液から再結晶したものを用いた。107) 共結晶調製のための CCF である saccharin（SAC）、
caffeine（CAF）、acetamide（ACT）、urea および nicotinamide（NIC）は和光純薬株式会社
より購入した試薬特級のものを用いた。Cytosine（CYT）は東京化成株式会社から購入した試薬グレードのものを用いた。共結晶調製に用いた溶媒はすべて和光純薬株式会社
から購入した試薬特級のものを用いた。ナノ共結晶の安定化剤として使用したドデシル
硫酸ナトリウム（SDS）は和光純薬株式会社より購入した試薬特級のものを用いた。同じく安定化剤として使用したヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）は信越化学株式会
70

社より提供された TC-5E グレードのものを用いた。日本薬局方崩壊試験第 1 液（JP1）および第 2 液（JP2）の調製に用いた塩化ナトリウム、塩酸、リン酸二水素カリウムは和光純薬
株式会社より購入した試薬特級のものを用いた。溶解度測定用のglycochenodeoxycholate（GCDC）は和光純薬株式会社から購入した試薬特級のものを用いた。

Slow cooling 結晶化法による結晶多形スクリーニング
Slow cooling 結晶化法の操作条件を Table 18 に記載した。13 種類の良溶媒および 3
種類の貧溶媒を用い、合計 42 種類の溶媒条件からの晶析操作を行った。溶媒の選択においては、極性、誘電率、水素結合能、粘度などの溶媒特性の多様性を考慮して選択した。73) MBZ の form C 約 20 mg を 10 mL 容量のガラス容器に秤量し、55°C に加熱した状態で各溶媒を添加し、懸濁液を調製した。55°C での飽和溶液を調製するために、得られた懸濁液について孔径 0.45 μm のメンブランフィルター（Millex®-FG 13 mm PTFE、
Millipore 製）を用いて熱時ろ過を行った。貧溶媒添加条件については、55°C の飽和溶液に対して体積比が 1:1 となるまで貧溶媒を徐々に添加した。なお、添加する過程で析出が起こった場合には、その時点で貧溶媒の添加を止めた。調製した溶液について、40穴の晶析装置（北浜製作所製）を用いて、テフロン製のスターラーで 300 rpm にて攪拌をしながら、55°C から 5°C まで 3°C/h で冷却を行った。冷却晶析にて得られた晶析物は、室温にて吸引ろ過および吸引乾燥を行い、回収した。これとは別に、同様の溶液を用いた晶析を小スケールの晶析装置である Crystal16®（Avantium Technologies 製）で実施し、濁度測定による晶析温度のモニタリングを行った。得られた晶析物につき、粉末 X 線回
71

折測定および熱分析（DSC および TG）によって結晶形の確認を行った。

Table 18 MBZ の slow cooling 結晶化法の操作条件
Polymorph screening
Equipment:
Volume:Starting concentration:
Solvents:
Temperature:
Cooling rate:
Stirring rate:

Experimental conditions
40-well heat block crystallizer
10-mL glass tube
Saturated solution at 55°C (crystal or amorphous)
13 single solvents
29 combinations of solvents (13) / anti-solvents (3)From 55°C to 5°C (cooling)
3°C/h
300 rpm

MBZ の溶解度測定
MBZ の form A、B および C の溶解度を測定するために、10 mL 容量のガラス容器に 5、25、40 および 55°C にて 7 種類の晶析溶媒（MeOH、EtOH、IPA、2-BuOH、AcOEt、
MeCN および Toluene）の懸濁液を調製し、40 穴の晶析装置を用いて、温度を維持し、24時間の攪拌を行った。攪拌後の懸濁液について、遠心ろ過チューブ Spin-X®（CorningLife Sciences 製）を用いてろ過し、ろ液について高速液体クロマトグラフィー（HPLC）により濃度を測定し、結晶の残渣について粉末 X 線回折測定により結晶形を確認した。なお、結晶形転移が確認された場合には、攪拌時間を 6 時間あるいは 3 時間に短縮して、再測定を行った。溶解度測定は、各条件につき 3 回実施した。

MBZ の結晶形に影響を及ぼす因子の探索実験
晶析溶媒として、MeOH、AcOEt および IPA を選択し、冷却速度、開始濃度および晶析72

温度を変えて、晶析実験を行った。すべての晶析操作は、10 mL 容量のガラス容器と 40
穴の晶析装置を用いて実施した。また、冷却速度の検討における晶析実験は、
Crystal16®を用いて、晶析温度のモニタリングを実施した。冷却速度として、1、3、10°C/h
および急冷の 4 条件を設定し、55°C から 5°C までの冷却晶析実験を行った。また、開始
濃度／晶析温度の検討実験では、開始濃度として 55°C での飽和溶液の 100%、80%、
65%および 50%を設定し、50、40、30、20 および 10°C で晶析実験を行った。それぞれの濃度設定にて、55°C で溶液を調製した後、設定した晶析温度まで直ちに冷却し、晶析されるまで 300rpm にて攪拌しながら最長 30 時間まで維持した。晶析物が得られた時点ですぐに吸引ろ過にて回収し、粉末 X 線回折測定により結晶形を確認した。

結晶化誘導時間の測定
MBZ と晶析溶媒間の界面エネルギーを算出するために、結晶化誘導時間の測定を
EtOH、EtOH／n-Heptane 混液（1:1、v/v）、2-BuOH および 2-BuOH／n-Heptane 混液（1:1、v/v）中で実施した。各溶媒中で、4 段階の開始濃度（過飽和度）を設定し、55°C にて溶液を調製した。その後、25°C に温調した Crystal16®中に各濃度の溶液を投入し、結晶化が起こるまでの時間を測定した。過飽和度 S は、S=開始濃度（55°C）／25°C での溶解度で算出した。

共結晶の調製
FSD の共結晶および塩は、Goud らにより報告された方法 91)にしたがって調製した。
FSD-CAF、FSD-UREA、FSD-ACT、FSD-NIC および FSD-CYT は、乳鉢による共粉砕法
73

により調製した。等モルの FSD とそれぞれの CCF を乳鉢に秤量し、5、6 滴の MeOH、
Acetone もしくは MeCN を添加し、20 分間の粉砕を行った後、粉末を回収した。CBZ-SAC
については、スラリー熟成法により調製した。等モルの CBZ と SAC を MeCN 中に分散させ懸濁液を調製し、室温下で 16 時間の攪拌を行った。その後、吸引ろ過により晶析物を回収し、室温にて 16 時間真空乾燥させた。IMC-SAC についてもスラリー熟成法により調製した。等モルの IMC と SAC を MeCN 中に分散させ懸濁液を調製し、室温下で 3 日間の攪拌を行った。得られた晶析物は CBZ-SAC と同様に回収し、乾燥した。得られた結晶
は粉末 X 線測定により、結晶形を確認した。

湿式粉砕法によるナノクリスタルおよびナノ共結晶懸濁液の調製
FSD、CBZ、IMC およびそれらの共結晶もしくは塩の粉末を安定化剤である 0.5%（w/v）
HPMC および 0.02%（w/v）を含有した水溶液中に乳鉢を用いて混合、分散させ、自転・公転式ナノ粉砕機 NP-100（シンキー製）を用いて湿式粉砕を行った。具体的には、それぞれの粉末約 100 mg を安定化剤水溶液 5 mL 中に均一に懸濁させ、ジルコニア製の粉
砕筒に 0.1 mm 径のジルコニアビーズ約 10 g とともに投入し、回転数 2000 rpm で 2 分間
および 400 rpm で 2 分間を 1 サイクルとし、合計 3～5 サイクルで湿式粉砕を実施した。
粉砕中の粉砕室の温度は-10°C に設定した。粉砕後に得られた懸濁液をジルコニアビー
ズと分離し、回収するために、遠心メッシュフィルターにて 400 rpm で 1 分間遠心分離し、懸濁液を回収した。調製は各サンプルにつき 3 回ずつ実施した。得られた懸濁液につき、粒子径、ゼータ電位、ラマン分光測定および HPLC 分析による純度測定を実施した。また、結晶形および結晶化度を測定するために、懸濁液を遠心後、ペースト状の沈殿物を風乾74させた後、得られた固形物につき粉末 X 線回折測定にて分析を行った。

ナノ共結晶調製に用いる安定化剤組成の最適化
安定化剤組成がナノ共結晶の特性に及ぼす影響を検討するために CBZ-SAC 共結晶を用いて、様々な組成の安定化剤水溶液中で粉砕を実施した。HPMC 濃度としては 0～
1.5%（w/v）とし、SDS 濃度としては 0～0.12%（w/v）で変動させ、それぞれの組み合わせにより合計 19 条件の組成にて上述の粉砕条件と同様に湿式粉砕を行った。調製はそれ
ぞれの組成につき、3 回ずつ実施した。得られた懸濁液につき、粒子径およびゼータ電位測定を行った。

ナノクリスタルおよびナノ共結晶懸濁液の安定性試験
湿式粉砕により調製した FSD、CBZ および IMC ナノクリスタル懸濁液および FSD-CAF、
CBZ-SAC および IMC-SAC ナノ共結晶懸濁液について、5°C および 25°C にて 3 ヶ月間、密栓ガラス容器で保存し、物理的および化学的安定性を評価した。保存 1 および 3 ヵ月
後に粒子径およびゼータ電位を測定した。また、保存 3 ヵ月後には結晶形および純度を測定した。

FSD、CBZ、IMC、FSD-CAF および CBZ-SAC の溶解度測定
難水溶性モデル薬物である FSD、CBZ および IMC につき、JP1、JP2 および 20 mM
GCDC 含有 JP2 に対する 37.0°C での溶解度測定を shake-flask 法 108)により実施した。また、ナノ共結晶の溶出試験のサポートデータを取得するために、FSD、FSD-CAF、CBZ
75

DH および CBZ-SAC について、JP1 および 0.01%（w/v）HPMC および 0.0004%（w/v）SDS
含有 JP1 に対する 37.0°C での溶解度測定を shake-flask 法により実施した。なお、溶解度
測定溶媒の HPMC と SDS の含有濃度は、溶出試験中にナノ共結晶懸濁液から溶出する安定化剤の濃度と同等となるよう設定した。具体的な操作としては、それぞれの粉末約 10
mg をそれぞれの溶解度測定溶媒約 5 mL に分散し、37.0°C に設定した振とう恒温槽
Lt-10F（タイテック製）を用いて 3 時間振とうした。振とう後の懸濁液について、孔径 0.22μm のメンブランフィルター（Millex®-GV 13 mm PVDF、Millipore 製）を用いてろ過し、ろ液について HPLC により濃度を測定した。測定は 3 回実施した。

FSD-CAF および CBZ-SAC ナノ共結晶の溶出試験
湿式粉砕により調製した FSD-CAF および CBZ-SAC ナノ共結晶懸濁液について、溶出試験機 NTR6200A（富山産業製）を用いてパドル法により溶出試験を実施した。試験液として、37±0.5°C に加温した 250 mL の JP1 を用い、パドル回転数は 50 rpm に設定した。
また、対照として FSD あるいは CBZ のナノクリスタル懸濁液、未粉砕の FSD、CBZ DH、
FSD-CAF あるいは CBZ-SAC の結晶を安定化剤水溶液（0.5%HPMC+0.02%SDS）に分散させた懸濁液についても同様に溶出試験を実施した。FSD および CBZ の用量としては、それぞれフリー体の用量換算として 40 mg/vessel および 100 mg/vessel に設定した。それ
ぞれの溶出液は、試験開始から 1、3、5、7.5、10、15、20、30、45 および 60 分後に約 1
mL をサンプリングし、孔径 0.02 μm のポリエチレンメンブランフィルター（Entegris 製）を用いてろ過し、ろ液について HPLC により濃度を測定した。溶出試験は各試料につき 3 回実施した。
76

粉末 X 線回折測定
粉末 X 線回折測定は、試料水平型多目的 X 線回折装置 Ultima IV（リガク株式会社製）
を用いて実施した。X 線源は CuKα 線源（λ=0.154 nm）を用い、管電流 50 mA、管電圧 40kV に設定し、測定を行った。データは走査スピード 6°/min で走査角（2θ）として 2° から35°まで 0.02°刻みで取得した。粉末試料については、試料約 2 mg をシリコン製無反射試
料板に試料をのせ、平らになるよう成形して測定した。懸濁液試料については、遠心機
Himac CR21G（日立工機株式会社製）を用いて、19000 rpm で 10 分間遠心して得られたペースト状の沈殿物を風乾して得た固体を粉末試料と同様にシリコン製無反射試料板にのせて測定した。結晶化度については、Hermans 法 109)を用いて粉末 X 線パターンのピーク解析を行うことにより計算した。

示差走査型熱量測定（DSC）および熱重量測定（TG）
示差走査熱量測定は、DSC1 system（メトラートレド株式会社製）を用いて実施した。ア
ルミニウムパンに封入した約 1 mg の試料を 200 mL/min の窒素気流下にて昇温速度
5 °C/min で 25°C から 300 °C まで測定した。熱重量測定は、TGA/DSC1 system（メトラー
トレド株式会社製）を用いて実施した。アルミニウムパン（開放）に秤量した約 1 mg の試料を 40 mL/min の窒素気流下にて昇温速度 5 °C/min で 25°C から 300 °C まで測定した。

ラマン分光分析
ラマンスペクトルは、RXN1 system（Kaiser Optical Systems 社製）を用いて取得した。レ
77

ーザー出力 400 mW で波長 785 nm のダイオードレーザーを励起源として、空冷式 CCD
検出器と 10 倍対物レンズを用いて検出した。露光時間 10 秒、積算時間 2 回で 200 cm−1から 2000 cm−1 まで 4 cm−1 刻みにスペクトルを取得した。粉末試料はスライドガラスにのせて測定を行った。懸濁液試料については、2 mL の石英セルに入れて測定行った。

粒子径測定およびゼータ電位測定
粒子径測定は、Zetasizer Nano ZS (Malvern 社製)を用いて、動的光散乱法にて測定を行った。懸濁液試料を蒸留水で希釈し、ポリスチレン製セルに分散させて測定を行った。
ゼータ電位は、同じ装置を用いて、光散乱電気泳動法にて測定を行った。懸濁液試料を蒸留水で希釈し、電極付の専用セルに投入して測定を行った。

HPLC 分析
溶解度あるいは溶出試験における HPLC 定量分析は、Prominence UFLC（株式会社
島津製作所製）およびフォトダイオードアレイ検出器を用いて測定した。HPLC カラムは
YMC PackPro C18（株式会社ワイエムシィ社製）の粒子径 5μm、カラムサイズ 4.6 mmφ×
150 mm のものを用い、カラム温度は 40°C とした。移動相として、50 mM 酢酸アンモニウ
ム水溶液とアセトニトリルの混液を用い、流速 1.0 mL/min として測定した。移動相の混合比およびグラジエントプログラムは、測定対象の薬物によって都度最適化した。全ての薬物につき、検出波長は 230 nm とした。純度測定は、薬物由来のピークの面積百分率を計算し、算出した。

78

掲載論文
Karashima M., Kimoto K., Kojima T., Ikeda Y., J. Cryst. Growth, 390, 30-37 (2014).

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