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科学的根拠に基づく製剤処方最適化法として、薄板スプライン補間を基礎とする多目的同時最適化法(RSM-S)を開発し、DDS製剤の処方設計に関する事例に適用してその有用性を評価した。また製剤特性に要求される条件を満たす設計変数の変動範囲を表すデザインスペース(DS)の設定方法について検討し、モンテカルロ探索に基づく全く新奇な設定方法を開発した。さらにDS内で設計変数が独立に変動し得る領域(コントロールスペース(CS))の同定を目的としたトポロジカルな手法について検討した。その結果、最適解とDS上の許容限界点との最短ユークリッド距離を推定し、この値を半径とする超球に内接する超立方体をCSとして定義する手法を考案し、これより各設計変数が独立に変動し得るCSの同定に成功した。各種の製剤設計事例に本手法を適用し、DS及びCSの同定を試みた結果、いずれの事例においても最適解の近傍にDSを推定することができ、さらに合理的なCSの推定も可能であることが示された。DSの形状は事例ごとに大きく異なり、設計変数と製剤特性間に非線形性が強い場合には、DSは複雑な形状を示した。また製剤特性に対する影響が強い設計変数が含まれる場合、CSは当該変数の影響を強く受けるため、最適解を推定する前に、製剤特性に対する設計変数の影響を十分に検討しておくこと必要があると考えられた。
水溶性薬物モデルとしてジルチアゼム塩酸塩を選び、本手法を適用して長期徐放マトリックス錠を試作した。その結果、いずれの製剤特性も設計変数の組み合わせにより高精度に予測され、これに基づいて合理的なDS及びCSが同定された。
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