Continuous production of nano sized liposomes using multi phase CO2 and countercurrent contact method

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02509
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: Aida Taku 福岡大学, 工学部, 助教 (00466541)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): シャーミン タンジナ 福岡大学, 工学部, 助教 (00794182) ; 三島 健司 福岡大学, 工学部, 教授 (40190623)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リポソーム / 超臨界二酸化炭素 / 超音波 / 向流接触流通式反応装置

Outline of Final Research Achievements

The development of a organic solvent free method for producing nano size d liposomes (LP) for medical uses is a big challenge. In this work, we challenged to develop a continuous method for producing LP using supercritical CO2, water and direct ultrasonication. First, we developed a batch reactor and examined the effects of pressure, temperature, ultrasonic irradiation time, and CO2 phases (gas, supercritical, liquid) on LS generation. Next, 3 of these batch reactors were connected vertically, in a tower manner: phospholipid suspension is supplied from the top of the tower, liquid CO2 is supplied from the bottom of tower, allowing countercurrent contact, where temperature gradient is applied from high temperature (60°C) to low temperature (10°C) under constant pressure conditions (8MPa), changing the CO2 phase (gas, supercritical, liquid) as the suspension is contacted with additional ultrasonic sonication. Issues and future prospects of this method have been made clear.

Free Research Field

化学工学、反応工学、超臨界流体工学、高分子科学、糖化学、バイオマス、超臨界水改質、天然高分子

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

医療用ナノリポソームは、mRNAのワクチンで使用されるように非常に有用である。本研究では、ナノ・リポソーム（LS）生産の課題である有機溶剤を使用しない生産性の高い連続式のプロセスの開発に独創的かつ新規な装置の開発により挑戦したものである。本プロセスは、二酸化炭素を有効利利用、有機溶媒を使用しない、超音波照射などのグリーン技術を駆使した点からも、社会的意義は大きい。本向流式の連続装置の完成は、実現はできなかったが、多くの課題が明確となり、今後の開発の方向性も示すことができた。今後、これらの課題が解決され、装置が完成し、本手法の優位性が明らかとなることを願う。