【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT0257

利用課題名 / Title

超臨界流体を用いた機能性コーティング粒子の生成

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

コーティング,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

池田 雅弘

所属名 / Affiliation

広島工業大学工学部 機械システム工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-101：低損傷走査型分析電子顕微鏡
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

核となる微粒子の表面にコーティングすることは，例えば医薬品分野では，薬剤の品質劣化を防ぐ安定化や，苦み，臭いなどをマスキングするほか，コーティング物質の選択やコーティング層の厚みの制御などにより，有効成分の体内での放出をコントロールして，必要な部位への投与をするドラッグデリバリーシステムの中心技術として研究・開発が進められている。
本研究は，前年度までに引き続き，ポリマーを溶解した有機溶媒を超臨界流体中に噴霧し，超臨界貧溶媒法 (SAS法) によりポリマー微粒子を生成した。ポリマーの貧溶媒として用いた超臨界流体には，あらかじめコーティング物質を溶解した。そして，生成したポリマー微粒子を核粒子とし，超臨界サスペンション噴出法 (RESSus法) を組み合わせ，微粒子生成とコーティングを連続で行い，生成粒子の形状や粒子径について検討した。

実験 / Experimental

二酸化炭素をボンベから供給し，高圧ポンプで抽出槽（内容積1.5×10^-3 m³）に送液した。抽出槽は，周囲に設置したカートリッジヒーターにより温度コントロールした。RESSus法による粒子生成の際には，抽出槽内にあらかじめコーティング物質のパラフィンを充填し，SAS法と同様にp=8，10，12，14，16，18 MPa，温度T =3４3 Kの条件で，攪拌機を用いて300 rpmで1時間以上攪拌した。抽出槽に接続したRESSus法用のノズルには，ノズル側面の対向した2箇所にSAS法による微粒子生成用のノズル (出口径D_S=0.2 mm，出口長さ1.5 mm) を設置し，高圧ポンプを用い，核粒子となるポリマー (PLGA) を溶解したアセトンを20 ml/minの一定流量でノズル内に噴霧した。なお，今年度のアセトン-PLGA溶液の濃度は，1.0と3.0 wt%で行った。ノズル内でSAS法により生成したPLGA微粒子は，パラフィンを溶解した超臨界二酸化炭素中に懸濁し，RESSus法によるノズル (出口径D_R=0.2 mm，出口長さ1 mm)　より常温・大気圧下に噴出した。ノズルは，断熱膨張時の温度低下によるノズル出口の閉塞を防ぐため，カートリッジヒーターを用いてT_n=423 Kの一定温度となるよう温度コントロールした。生成した微粒子の採取は，ノズルから200 mm離れた位置で，ノズル軸の垂直面に設置した採取板に噴き付けて行った。
そして，生成した微粒子は JEOL JSM-7500FAとJEOL JSM-7800F Primeを用いて観察と元素分析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

本研究において，前年度までの結果と同様に，全ての条件においてSAS法で生成した約1 μmの球状の微粒子にRESSus法によりコーティングした微粒子が得られた。本研究での結果の一例として，RESSus法を用いて，p =12 MPa, T =343 K，アセトン-PLGA溶液の濃度が１.0 wt%の条件で生成した微粒子のSEM写真を図1 ，2に示す。なお，図1に加速電圧が1.0 kV で観察した結果を示し，図2に同一の粒子を元素分析するために加速電圧を5.0 kVで観察した結果を示す．図1に示すSEMの加速電圧が1.0 kVの条件では，生成した微粒子の粒子径，形状や表面状態等を変形することなく観察することができた。しかし，図2の元素分析を行うためにSEMの加速電圧を５.0 kVにした条件では，球状の生成物からの変形が見られた。これは，核粒子のPLGAやコーティング物質のパラフィンがSEMの電子線により多くのダメージを受けたためと考えられる。
今後は，引き続き球状の微粒子や繊維状の生成物の生成機構を検討すると共に，SEM-EDSでの条件も再検討した元素分析を行い，コーティング膜についての詳細な検討についても続ける予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 生成微粒子のSEM写真（加速電圧：1.0 kV）

図2 生成微粒子のSEM写真（加速電圧：5.0 kV）

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 佐々木 了雅，延藤 彰汰，池田 雅弘，“超臨界二酸化炭素を用いた微粒子の生成およびコーティング”，⽇本機械学会 中国四国学⽣会 第55回学⽣員卒業研究発表講演会，（2025年3月6日），04A2．

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件