プローブソニケーターは、高周波音波（20 kHz 超）を粗エマルションに直接伝達して、音響キャビテーションとして知られる現象を発生させることによって動作します。このプロセスは、内部油相をナノサイズの粒子に粉砕する強力な物理的せん断力を生成し、非常に短い時間で界面張力を効果的に克服します。
プローブソニケーターの主な機能は、高エネルギーキャビテーションを使用して粒子径を 20〜200 nm の範囲に急速に縮小し、結果として得られるナノエマルションが高い運動安定性と改善された薬物バイオアベイラビリティを持つことを保証することです。
高エネルギー乳化のメカニズム
プローブソニケーターがナノエマルションをどのように精密化するかを理解するには、振動自体を超えて、それが生成する流体ダイナミクスを理解する必要があります。
音響キャビテーションの生成
プローブは、20 kHz を超える周波数で超音波を伝送します。
これらの波は液体中を伝播し、高圧と低圧の交互のサイクルを生成します。低圧サイクル中に微細な真空泡が形成され、高圧サイクル中にそれらが激しく崩壊します。
せん断力の威力
これらのキャビテーション泡の崩壊は、プローブのすぐ近くで強力な物理的衝撃とせん断力を生成します。
単純な混合ではなく、この激しい機械的作用が、粗エマルション構造を破壊するために必要なエネルギーを提供します。
エマルションの物理的変換
この段階の目標は、標準的な混合物を精密化されたナノ構造に変換することです。
分散相の分解
超音波エネルギーの主なターゲットは、薬物を含む油相（内部分散相）です。
せん断力はこれらのより大きな油滴を粉砕し、粗い懸濁液から大幅に小さく均一な粒子に縮小します。
界面張力の克服
ナノサイズの粒子を生成すると表面積が大幅に増加するため、かなりの界面張力を克服する必要があります。
プローブソニケーターの高エネルギー入力は、この張力障壁を克服し、油相と水相が安定したナノメトリック状態で共存できるようにします。
運用要件とトレードオフ
プローブ超音波処理は非常に効果的ですが、正しく機能するには特定の条件に依存します。プロセスの整合性のために、これらの前提条件を理解することが不可欠です。
界面活性剤の必要性
高エネルギーだけでは、超音波処理が停止した後の安定性を維持するには不十分な場合が多いです。
メトカルバモールナノエマルションの調製で述べたように、プロセスは界面活性剤の存在下で行われる必要があります。界面活性剤は新しく形成されたナノ粒子を安定化し、それらがより大きな粒子に再凝集するのを防ぎます。
エネルギー強度 vs. 処理時間
これは高エネルギー技術であり、低エネルギー自発乳化とは異なります。
トレードオフは、かなりの電力入力が必要ですが、目的の粒子径の縮小を短時間で達成できるため、迅速な処理に効率的であるということです。
目標に合わせた適切な選択
プローブソニケーターは、製薬および化学工学における特定の成果のために設計された精密なツールです。
- 主な焦点がバイオアベイラビリティの場合：薬物吸収の表面積が増加するため、粒子径が20〜200 nmの間であることを確認してください。
- 主な焦点が製品の外観の場合：成功した精密化されたナノエマルションを示す半透明の外観を達成するために、同じナノメトリックサイズ範囲を目指してください。
- 主な焦点が保存期間の場合：超音波処理エネルギーによって達成された運動安定性を固定するために、界面活性剤濃度が十分であることを確認してください。
プローブ超音波処理のキャビテーション効果を活用することで、物理エネルギーを化学的安定性に変換します。
概要表：
| 特徴 | メカニズム/詳細 |
|---|---|
| コアプロセス | 音響キャビテーション（高周波音波 > 20 kHz） |
| 作用力 | 強力な物理的せん断力と泡の崩壊 |
| 粒子径 | 油滴を 20〜200 nm の範囲に縮小 |
| 主な成果 | 運動安定性と薬物バイオアベイラビリティの向上 |
| 要件 | 粒子凝集を防ぐための界面活性剤の存在 |
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参考文献
- B Joshna, Janaki Devi Sirisolla. Nanoemulgels: A new approach for the treatment of skin-related disorders. DOI: 10.25258/ijpqa.15.3.107
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Enokon ナレッジベース .