23.07.2026 by Aileen Sammler
レオダイアライシス：NETZSCH Kinexusレオメーターによる化学的条件とせん断力の同時制御
化学的変化とせん断が同時に生じた場合、材料はどのように反応するのでしょうか？NETZSCH 社製のKinexusレオメーターで、レオダイアライシスを体験してください！
新しいレオダイアライシス・ソリューションをご覧ください
軟質材料が単独で機械的力を受けることはめったにありません。
実際のプロセスでは、せん断と化学的変化が同時に起こります。
これまで、市販の回転式レオメーターでは、試験中に機械的な応力やひずみを制御することはできましたが、化学環境を動的に制御することはできませんでした。このため、ゲル、生体高分子、医薬品、食品システム、および生体材料の理解において、盲点が生じていました。
新しい レオダイアライシス ソリューションにより、 NETZSCH Kinexus回転式レオメーター向けの新しいRheodialysisソリューションにより、このギャップは解消されました。
なぜこれが重要なのでしょうか？
医薬品の有効成分を封入するために使用されるアルギン酸ハイドロゲルについて考えてみよう。
この材料はカルシウムイオンと接触するとすぐに、液体からゲルへと変化し始めます。同時に、拡散過程が生じ、構造が変化し、その機械的特性も絶えず変化していきます。
これまで、研究者は一般的には、化学変化かレオロジー的応答のいずれか一方のみをモニタリングすることができました。現実的な条件下で両方を同時に研究することは、依然として極めて困難でした。
レオダイアライシスによって 、この状況は一変しました 。これにより、研究者は、材料の化学的環境が変化する中で、その材料が機械的にどのように反応するかをリアルタイムで観察できるようになり、実験室での測定結果が実環境の条件に大幅に近づきました。
共同イノベーション：リバプール大学、ダラム大学、およびNETZSCH
レオダイアライシス（Rheodialysis）は、リバプール大学（アンダース・アウフダーホルスト＝ロバーツ博士）およびダラム大学（ジョン・ガーキン教授、ライ・チャン博士）が、NETZSCH Analizing & Testing社と緊密に連携して開発したものです。
その目的は明確でした。それは、レオロジー試験中に化学的環境と機械的力を同時に制御できるようにすることです。パートナー各社は、これをクローズドシステムとして商品化するのではなく、オープンソースのアプローチを採用し、この概念を研究コミュニティが利用できるようにしました。
レオダイアライシス技術は、ある根本的な課題に取り組んでいます。すなわち、化学的刺激と機械的刺激が独立して作用することはほとんどなく、生物学的および産業的システムにおいては、これらが相乗的に作用するのです。
レオダイアライシスとは？
レオダイアライシスでは、NETZSCH 社製Kinexus回転式レオメーターのベース部に、多孔質膜を備えた特注のフローセルが組み込まれています。
この膜を介して、緩衝液、溶媒、酸、酵素、およびIonic が受動拡散によって試料内に導入されます。
同時に、振動、せん断、応力制御といった標準的なレオロジー試験が実施されます。
その結果：
化学環境が動的に変化している間も、レオロジー特性をリアルタイムでモニタリングできます。
直接的な流体の流れによる試料の損傷がありません。測定が中断されることもありません。
なぜ「レオダイアライシス」と呼ばれるのか？
なぜ「 レオダイアライシスと呼ばれるのでしょうか？
この用語は、次の2つの概念を組み合わせたものです：
- レオロジー – 物質の流動や変形を研究する学問
- ダイアライシス – 膜を通じた分子の制御された輸送
透析が、ある物質を膜を通過させつつ他の物質を分離するのを可能にするのと同様に、レオダイアライシスは、レオロジー測定中に試料との制御された化学的交換を可能にします。
これにより、材料の挙動を継続的に監視しながら、イオンの拡散、溶媒交換、酵素への曝露、pHの変化、栄養素の輸送といったプロセスを模擬することが可能になります。
なぜこれが軟質材料にとって重要なのか
ほとんどすべての軟質材料は、以下の要因の影響を受けやすい：
- 機械的応力
- 化学的環境
- 時間依存の拡散過程
例としては、次のようなものがあります：
- 血栓の形成と分解
- アルギネートのゲル化
- 胃内環境下での食物の消化
- 生理的せん断下での薬物放出
- 塩分や酵素にさらされるクリームや化粧品
実世界のプロセスをレオメーターに取り入れる
多くの柔らかい素材は、周囲の環境に応じて反応するように設計されています。
例えば：
アルギネートハイドロゲル
海藻由来のアルギネートは、薬物送達、組織工学、細胞カプセル化などで広く利用されています。カルシウムイオンに曝露されると、Ionic 架橋反応により材料はゲル化します。レオダイアリシスを利用することで、研究者はこのゲル化プロセスをリアルタイムで監視しながら、変化する粘弾性特性を測定することができます。
食品の消化に関する研究
食品の構造は、摂取中に機械的な変形を受けるだけではありません。同時に、pH値の変化、塩分、消化酵素の影響も受けます。レオダイアライシスにより、研究者は消化過程により近い条件下で、食品の食感や構造がどのように変化するかを研究することができます。
医薬品製剤
薬物送達システムは、多くの場合、拡散制御プロセスに依存しています。レオダイアライシスを利用することで、研究者は、機械的力が加えられている間に、緩衝液、イオン、その他の試薬が材料の構造や放出挙動にどのような影響を与えるかを調査することができます。
これらの例は、化学的要因とせん断力を同時に制御することで、従来のレオロジー測定では捉えきれない知見が得られる理由を示しています。
レオダイアライシスにより、研究者は以下のことが可能になります：
✔ ポンプの設定や濃度を調整して化学的拡散速度を制御する
✔Ionic 交換中にゲル化点を精密にIdentify する
✔ 実際の処理条件をより正確にモデル化する
新しいホワイトペーパーで示されているように、異なる周波数における振動位相角の収束により、その場でのIonic 交換中の正確なゲル化点を特定することができます。
ホワイトペーパーはこちらからダウンロードしてください：
NETZSCH Kinexusレオメーターの主な利点
レオダイアライシスは 、モジュラー式のKinexusプラットフォーム専用に設計されています ：
- 既存システムへのシームレスな統合
- せん断および軸方向の測定に対する高感度
- 複数ユーザーが利用する実験室向けのプラグアンドプレイ式カートリッジコンセプト
これにより、標準的なレオメーターを動的な化学・レオロジー試験プラットフォームへと変革します。
したがって、レオダイアライシスは以下の分野に新たな可能性を切り開きます：
- 高分子のゲル化速度のモニタリング
- 構造化食品の消化過程のシミュレーション
- 医薬品の放出メカニズムの解明
- 化学的および機械的負荷が複合的に作用する下での接着剤の劣化の研究
- 制御された環境下における生体材料の応答の解明
これにより、新たな実験の次元が開かれます。つまり、材料が実際に使用される状況そのままに試験を行うことが可能になるのです。
カスタマイズ、統合、革新
レオロジー試験において、画一的な手法がすべてに通用するわけではありません。だからこそ、 NETZSCH Kinexus回転式レオメーター は、最大限の柔軟性を実現するよう設計されたオープンプラットフォームとして構築されています：
✔️ サードパーティ製ツールの統合が可能。
✔️ カスタムアクセサリーの装着が可能。
✔️ 当社のNETZSCH 専門スタッフと共同で新しいソフトウェアソリューションを開発できます。
レオダイアライシスは、研究チームと産業界の緊密な連携によって実現可能となる事例の一つに過ぎません。貴社のアプリケーションを次のイノベーション事例として取り上げたい場合は、ぜひ弊社までご連絡ください！
