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アイケア製品の温度依存性と流動挙動を理解する - Kinexusによる粘度測定

はじめに

NETZSCH Kinexus Prime シリーズのレオメーターは、その感度、必要体積の少なさ、モジュール型形状、Advanced Software 機能により、幅広い複雑な流体や半固体の特性評価が可能です。特に、超低摩擦エアベアリングを採用したレオメーターは、非常に低いせん断速度 (0.001 1/s) から非常に高いせん断速度 (10,000 1/s) まで、比類のない感度を実現します。これは、スポイトを通したせん断やまばたきの際の眼球上の生理的せん断のような実際の条件下での材料の挙動を理解し、測定できるようにするために重要です。眼科治療に特化した企業は、Kinexus Primeシリーズのレオメーターで生成されたデータを使用して、製剤開発に影響を与えることができます。

点眼薬は、ドライアイ、緑内障、季節性アレルギーなどの眼疾患に対する最前線の治療手段です。しかし、点眼薬の効果がほとんどないことはよく知られており、点眼された薬物のうち標的組織に到達するのは5%未満である[1]。この現象は主に、異物を排除しようとする眼球の自然な作用によって引き起こされる。図1に示すように、眼球の前面は、複雑な涙液膜や角膜の疎水性と親水性など、多数のバリアから構成されている。さらに、鼻涙管からの排出とまばたきは、点眼された点眼薬を素早く排除する上で大きな役割を果たす。まばたきは、まぶたが開いている間のせん断速度がゼロから、まぶたが素早く閉じたり開いたりするときのせん断速度が非常に大きくなる、ユニークなケースである。

有効成分の滞留時間を改善するために、軟膏、ゲル、エマルションなど、さまざまな剤形を使用することができる。NETZSCH 。最近、あるアイケア医薬品・機器メーカーの研究開発グループと協力して、軟膏や潤滑点眼剤の処方開発の指針となる独自の試験方法を、プログラム可能なrSpace ソフトウェアで開発した。

1) 人間の眼球前面の解剖学的構造 [2].

測定条件

Kinexus レオメータは、rSpace ソフトウェアを使用しており、ユーザーはカスタムテストシーケンスをプログラムすることができます。また、6カ国語に対応した200以上の内蔵プログラムにアクセスし、変更することもできます。

提供された試料をテストするために、加熱のための断続的な休止を挟みながら、異なる温度で、せん断速度の範囲にわたって単一の試料を測定できるカスタムシーケンスが作成されました。この方法は、室温で一次包装から外用剤が塗布された状態(せん断流)と、生理的温度に近い状態でのまばたきの影響の両方をシミュレートするものである。試験パラメーターの概要は表1に示す。

表1:眼科用外用剤を測定するための試験パラメータ

形状1°コーン、40 mm
試料量0.8 ml
ギャップ (H)1.5 mm
法線力5 N
試験温度25℃および37
等温せん断範囲1 -5000 1/s

局所製剤の比較

図2aはペトロラタム、ミネラルオイル、ラノリンからなる眼軟膏で、ドライアイの症状を一晩で緩和するために使用される。図2bもまた、ドライアイの症状を一晩中治療するために使用される軟膏であるが、ペトロラタム、鉱物油、ラノリンとともにビタミンAを含む。最後に、図2cは高分子ヒアルロン酸ナトリウムとグリセリンを配合した眼潤滑剤である。

2) a)眼軟膏、b)ビタミンAを含む別の眼軟膏、c)眼潤滑剤の粘度比較。すべての試料は25℃と37℃の両方で、1~5000 1/sの範囲で測定された。

3つの試料はすべて、ドライアイ患者に快適な眼を提供するように設計されているが、図2aおよび2bに示す眼軟膏製剤は、図2cに示す潤滑剤に比べて桁違いに粘度が高い。図2aおよび2bに示した眼軟膏製剤は、図2cに示した潤滑剤に比べて桁違いに粘度が高い。さらに、軟膏剤には明らかな温度依存性があり、試料を常温から生理的温度まで加熱すると粘度が著しく低下する。対照的に、潤滑剤は温度が上昇しても粘度がわずかに低下するだけで、全体的な反応プロファイルは変化しない。軟膏は眼球の熱に対して「溶ける」が、保持時間を延長するのに十分な粘性は維持される。このような軟膏は、重度のドライアイや角膜疾患の患者の目の快適さのためにしばしば使用される。一方、眼用潤滑剤は明確なせん断減粘効果を示し、この製剤がまばたきの機能としてせん断減粘し、すぐに除去されたり視界を妨げたりしないことを示唆している。

最後に、両者とも同じような処方の眼用潤滑剤であるにもかかわらず、図2aと2bに示された反応プロファイルには明確な違いがある。室温では、図2bは図2aのような緩やかな反応ではなく、せん断に対する二相性の反応を示している。さらに、生理的温度では、試料2bは2aに比べて著しく粘性が高い。この結果は、Kinexusユニットの感度と、組成が類似していても製品を区別する能力を示している。

概要

NETZSCH Kinexus Primeシリーズのレオメーターは、複雑な流体や半固体の特性評価において、汎用性と高度なカスタマイズ性を提供します。製薬およびライフサイエンス用途では、large のせん断速度範囲にわたる高い感度と、少ない試料量が重要な特性です。ここでは、製剤開発をサポートするために、市販のアイケア製品に関するデータを作成するために、Kinexus用にカスタム試験法を作成した方法を紹介します。幅広いせん断速度範囲により、ユーザーはまばたきのせん断速度をシミュレートすることができ、眼球滞留時間、患者の快適性、ぼやけについて製剤専門スタッフの指針となります。

Literature

  1. [1]
    Achouri, D., Alhanout, K., Piccerelle, P., & Andrieu, V. (2013).点眼薬物送達における最近の進歩。Drug development and industrial pharmacy, 39(11), 1599-1617.
  2. [2]
    Ross, M., & Sheardown, H. (2023).従来の点眼薬に代わるサーモゲルの前眼部への応用。Advanced Therapeutics, 6(8), 2300068.
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