メソポーラス材料の高効率な薬物送達分野における添加量は固定値ではなく、多くの要因の総合的な影響を受ける。
一、薬物の性質による影響
1.1 薬物の溶解度
溶解度が低い薬物は、十分な薬物担持量を達成するために、より多くのメソポーラス材料が必要になる場合がある。例えば、タキソールなどの難溶性の脂溶性薬物は、水に対する溶解度が極めて小さいため、メソポーラス材料を用いて担持する際、メソポーラス材料と薬物の質量比が 5：1、甚至にそれ以上になることもあり、十分な細孔で薬物を収容し、薬物の分散性と安定性を高めるためである。一方、溶解度が比較的良好な薬物の場合、メソポーラス材料の使用量は相対的に少なく、質量比は 1：1 - 2：1 程度であることが多い。
タキサールの合成方法
1.2 薬物の投与量ニーズ
臨床治療において、異なる疾患や患者によって薬物の投与量ニーズは大きく異なる。高投与量の薬物が必要な場合、それに応じてより多くのメソポーラス材料が薬物を担持するために必要になる。例えば、深刻な感染症を治療する抗生物質の場合、十分な薬物放出量を確保して治療効果を達成するために、メソポーラス材料の添加量は必要な薬物投与量に応じて調整され、製剤中での占める割合が比較的大きくなることがある。
二、メソポーラス材料の特性による違い
2.1 細孔容積と比表面積
細孔容積が大きく、比表面積が高いメソポーラス材料は、単位質量当たりにより多くの薬物を担持できるため、使用量が相対的に少ない。例えば、超大細孔容積を持つメソポーラスカーボン材料は、同じ薬物を担持する場合、細孔容積の小さいメソポーラス材料と比較して、その使用量は後者の 30% - 50% 程度で済む。これは、大きな細孔容積と高い比表面積が、薬物分子を収容し結合するためのより多くの空間と吸着サイトを提供するからである。
メソポーラス材料の薬物担持量は多くの要因に制約される。メソポーラスシリカによる小分子薬物のイブプロフェンの担持量は 10% - 30%（質量分率）である。メソポーラスシリカの細孔径が 3 ナノメートルから 8 ナノメートルに増大すると、イブプロフェンの担持量は 12% から 25% に上がる。一方、規則的なメソポーラスカーボンは、その整然とした細孔構造と超高い比表面積（2000 平方メートル / グラム以上）により、疎水性薬物のクルクミンの担持量を 65% 以上にすることができる。実際の応用では、薬物の分子サイズ、溶解度、メソポーラス材料の細孔径、比表面積などのパラメータに基づいて、薬物担持条件を最適化する必要がある。例えば、高分子のタンパク質薬物の場合、細孔径の大きいメソポーラス材料を選択し、担持時間を適切に延長し、薬物濃度を上げることで薬物担持量を高める。
2.2 材料の安定性
安定性が低いメソポーラス材料は、体内で比較的早く分解したり構造が破壊されたりする可能性があるため、薬物送達過程の有効性を維持するために、その過程での損耗を補うために使用量を増やす必要がある場合がある。逆に、安定性の高いメソポーラス材料の場合、一度の投与で必要な使用量は適切に減らすことができる。
三、投与経路と製剤形態に応じた調整
3.1 注射投与
注射用製剤の場合、製剤に良好な流動性と安定性が要求され、粒径などにも厳しい制限がある。メソポーラス材料の使用量は正確に制御され、最終的な製剤が注射の要求を満たすようにする必要がある。一般的に、注射用のナノサイズのメソポーラス材料 - 薬物製剤において、メソポーラス材料の製剤全体に占める質量分率は 10% - 30% 程度に制御される。十分な薬物担持量を確保しつつ、材料が過剰になって製剤が粘調になったり、副作用
を引き起こしたりすることを避けるためである。
抗がん薬のマウス静脈注射実験
動物実験と前臨床研究において、メソポーラス材料の薬物担持システムの体内投与量は厳格に管理される。例えば、マウスに対する静脈注射実験で、メソポーラス材料の薬物担持システムを用いて抗腫瘍薬を投与する場合、投与量は通常、体重 1 キログラム当たり 5 - 50 ミリグラム（メソポーラス材料の質量で計算）に制御される。投与量が体重 1 キログラム当たり 5 ミリグラム未満の場合、一部のマウスで腫瘍の成長を効果的に抑制できない。一方、投与量が体重 1 キログラム当たり 50 ミリグラムを超えると、約 30% のマウスで体重が明らかに減少し、肝腎機能障害などの毒性副作用が現れる。メソポーラス材料の薬物担持量が 30% で、体重 1 キログラム当たり 10 ミリグラムの薬物治療量を達成するために、体重 20 グラムのマウスでは、メソポーラス材料約 6.7 ミリグラムを含む薬物担持システムを注射する必要がある。
3.2 経口投与
経口製剤の場合、胃腸管の耐性と薬物放出環境を考慮する必要がある。メソポーラス材料の使用量は通常比較的多く、一方では薬物が胃腸管の複雑な環境で安定して放出できるようにするため、もう一方では製剤が胃腸管内で良好な分散性を持つようにするためである。経口錠剤やカプセル剤において、メソポーラス材料は製剤総質量の 30% - 60% を占めることがある。
3.3 補助添加剤
薬物担持過程では、時々薬物担持効率や安定性を高めるために、いくつかの補助添加剤を添加することがある。例えば、少量の界面活性剤（例：ドデシル硫酸ナトリウム SDS）を添加して、薬物のメソポーラス材料表面での分散性を改善する。その使用量は一般的にメソポーラス材料の質量の 0.1% - 1% に制御され、過剰に使用すると薬物の放出挙動やメソポーラス材料の生体適合性に影響を与える可能性がある。
四、治療目標に基づいた決定
4.1 局所治療
局所治療、例えば皮膚創傷治癒、眼疾患治療などに使用される場合、薬物は局所でのみ作用すればよいため、メソポーラス材料の使用量は相対的に少ない。例えば、眼の炎症を治療する点眼薬の場合、メソポーラス材料 - 薬物製剤中のメソポーラス材料の含有量は比較的低く、眼に刺激を与えないように、通常製剤中の質量分率で 5% - 15% である。
ナノハイドロゲル点眼液は目の炎症の治療に非常に有効です。
4.2 全身治療
全身性の疾患、例えば癌の化学療法、ある種の慢性疾患の長期的な薬物治療などに対しては、薬物が体内で持続的に循環し作用する必要があり、薬物の担持量と放出安定性に対する要求が比較的高いため、メソポーラス材料の使用量は一般的に多い。癌の化学療法用のナノ医薬製剤において、メソポーラス材料は製剤総質量の 20% - 50% を占めることがある。
