Development of a predictive simulation for liquid-liquid phase separation on multiphysics modeling

• Project/Area Number: 24K08141
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 白川 善幸 同志社大学, 理工学部, 教授 (70262459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門田 和紀 和歌山県立医科大学, 薬学部, 教授 (50709516)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: マルチフィジックス / 液液相分離 / 界面拡散

Outline of Research at the Start

医薬品原薬開発の晶析プロセスで多く発生するオイルアウト現象について、その発生機構の理解と操作条件との関連性を解明し、オイルアウトの防止または利用のために、非平衡要素を考慮した予測シミュレーションの開発を行う。具体的にはコンピュータ上でモデル系を設定し、分子動力学シミュレーションによって液液相分離を発生させ、生じた分離界面において、その構造を明らかにし、界面の濃度勾配と相互拡散係数の関係を数値的に求める。求めた数値を基に相互作用パラメターを機械学習によって決定し、そのパラメターを用いてフェーズフィールドシミュレーションを行い、メソ・マクロスケールのオイルアウトを予測する。