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2018 年度 実績報告書

マイクロ波常温乾燥による生物製剤のガラス化保存法の検証

研究課題

研究課題/領域番号 17K18843
研究機関九州工業大学

研究代表者

鶴田 隆治  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (30172068)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード熱工学 / タンパク質 / マイクロ波泡乾燥 / ガラス化 / 生物製剤
研究実績の概要

タンパク質を用いた医薬品が増えているが,溶液状態での安定性確保が困難なため,一般には凍結乾燥(以下FD)によって乾燥保存されている.しかし,FDは乾燥に長時間・高エネルギーを要するうえ,凍結過程でタンパク質が失活,凝集する可能性がある.そこでFDに代わる高速・高品位な乾燥方法としてマイクロ波常温乾燥(以下MVD)に着目した.この研究では,MVDで乾燥させた卵白の分子構造が維持され,リゾチームの分解活性も保存されることを確認することができた.また,熱により敏感とされているプロテアーゼについても,MVDによる乾燥時間の大幅な短縮と分子構造の維持が確認された.加えて,MVDのマイクロ波出力と真空度を調整して試料に発泡状態を形成することにより,更なる高速化を可能とするマイクロ波発泡乾燥(以下MFD)が極めて有効であることを示し,試料の発泡特性の観察と乾燥後の分解活性の評価を行った.
MFDの具体としては,実験試料に卵白,リゾチーム水溶液(10wt%),プロテアーゼ水溶液(10wt%),およびスクロース水溶液(40wt%)各5gを用い,ガラス製のビーカー(容量100mL)に入れて乾燥を行った.発泡乾燥は5kPa,100~200Wの条件で行い,乾燥中の温度がスクロースでは50 ℃以下,それ以外の試料は40℃以下とした.乾燥後の品質評価においては,リゾチームを試料として,紫外可視分光光度計を用いて分解活性測定を行い,基質分解による吸光度変化を測定した.また,乾燥後の試料の保存温度の目安として,示差走査熱量計を用いてガラス転移温度を測定した.
その結果,発泡をともなうMFDによって大幅な乾燥時間の短縮が可能になり,発泡乾燥後にも,リゾチームの分解活性が維持できており,タンパク質の品質が保たれていることを確認した.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Ambient temperature drying of therapeutic protein solution with use of microwave2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuruta Takaharu、Ogawa Takuma、Abe Ryosuke、Tanigawa Hirofumi
    • 雑誌名

      Proceedings of IDS 2018: 21st International Drying Symposium

      巻: 1 ページ: 651-658

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.4995/ids2018.2018.7537

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 生物由来タンパク質製剤のマイクロ波発泡乾燥の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      藤田琴音,小川拓馬,鶴田隆治,谷川洋文
    • 学会等名
      日本伝熱学会第56回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] Microwave Foam-Drying of Egg White2019

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Tsuruta, Takuma Ogawa, Kotone Fujita, Hirofumi Tanigawa
    • 学会等名
      EuroDrying'2019, 7th European Drying Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物由来水溶性タンパク質のマイクロ波真空発泡乾燥2018

    • 著者名/発表者名
      小川拓馬,鶴田隆治,谷川洋文
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2018

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公開日: 2019-12-27  

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