徐放性製剤

拡散システムの放出速度は、通常はポリマーの一種であるバリアを通して薬剤が溶解する速度に依存します。拡散システムは、リザーバーデバイスとマトリックスデバイスの2つのサブカテゴリに分類できます。^{[ 3 ]}

• リザーバーデバイスは薬剤をポリマーでコーティングしており、リザーバーデバイスが持続放出効果を発揮するためには、ポリマーが溶解せず、薬剤が拡散によって放出される必要がある。^{[ 3 ]}リザーバーデバイスの放出速度はポリマーを変更することで調整でき、ゼロ次放出を実現できる可能性がある。ただし、分子量の大きい薬剤は膜を透過しにくい。^{[ 7 ] [ 8 ]}
• マトリックスデバイスは、薬剤が溶解/分散されるマトリックス（薬剤とゲル化剤の混合物）^{[ 9 ]を形成します。 [ 8 ]}薬剤は通常ポリマー内に分散され、拡散によって放出されます。しかし、このデバイスで薬剤をSRにするには、マトリックス内での薬剤の溶解速度が放出速度よりも速くなければなりません。マトリックスデバイスではゼロ次放出は実現できませんが、より高分子量の分子を使用できます。^{[ 7 ]}また、拡散マトリックスデバイスは製造が容易で、消化管内での変化から保護されやすい傾向がありますが、食物などの要因が放出速度に影響を与える可能性があります。^{[ 6 ]}

溶解システムは、薬剤が持続放出特性を持つようにシステムをゆっくりと溶解させる必要があり、これは適切な塩や誘導体を使用したり、薬剤を溶解性物質でコーティングしたりすることで実現できます。^{[ 3 ]}これは、水への溶解度が高い薬剤化合物に使用されます。^{[ 6 ]}薬剤がゆっくりと溶解するコーティングで覆われると、最終的に薬剤が放出されます。拡散ではなく、薬剤の放出はコーティングの溶解度と厚さに依存します。このメカニズムにより、溶解が薬剤放出の律速段階となります。^{[ 3 ]}溶解システムは、リザーバーデバイスとマトリックスデバイスと呼ばれるサブカテゴリに分類できます。^{[ 6 ]}

• リザーバーデバイスは、薬剤をゆっくりと溶解する適切な材料でコーティングします。また、厚さの異なるビーズをグループとして投与することで、薬剤を複数回に分けて放出させ、徐放性製剤（SR）を作成することもできます。^{[ 6 ]}
• マトリックスデバイスは、薬剤がマトリックス内に含まれており、コーティングの代わりにマトリックスが溶解します。薬剤含浸球状または薬剤含浸錠剤のいずれかの形態で提供されます。^{[ 6 ]}

浸透圧制御放出経口投与システム（OROS）は、半透膜の外膜と、そこにレーザーで開けられた1つ以上の小さな穴を持つ硬質錠剤の形をしています。錠剤が体内を通過する際に、半透膜を通して浸透によって水が吸収され、その結果生じる浸透圧によって有効成分が錠剤の開口部から押し出されます。OROSは、経口薬物送達に浸透圧ポンプの使用を先駆的に行ったALZA Corporationが所有する商標名です。^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

浸透放出システムは、他の制御放出メカニズムに比べて多くの大きな利点があります。pH、食物摂取、消化管運動、腸内環境の違いなどの要因の影響をはるかに受けにくいです。浸透ポンプを使用して薬剤を投与すると、薬剤送達速度の制御に関してさらに固有の利点があります。これにより、長期間にわたってより正確な薬剤送達が可能になり、より予測可能な薬物動態が得られます。ただし、浸透放出システムは比較的複雑で、製造がやや難しく、変形しない錠剤からの刺激性薬剤の長期放出により、消化管の刺激や閉塞を引き起こす可能性があります。^{[ 10 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

イオン交換法では、樹脂は架橋された水不溶性ポリマーであり、イオン化可能な官能基を含み、ポリマーの繰り返しパターンを形成してポリマー鎖を形成します。^{[ 3 ] [ 6 ]}薬剤は樹脂に結合しており、イオンとイオン交換基の適切な相互作用が起こると放出されます。薬剤放出の面積と長さ、および架橋ポリマーの数が薬剤放出速度を決定し、SR効果を決定します。^{[ 6 ]}

浮遊システムとは、密度が低いため胃液に浮くシステムです。胃液の密度は約 1 g/mL であるため、投与される薬剤/錠剤はそれよりも密度が低い必要があります。浮力により、システムは胃の上部に浮上し、排泄の心配なくゆっくりと放出されます。このシステムでは、十分な胃液と食物が存在する必要があります。^{[ 3 ]}粉末、カプセル、錠剤など、多くの種類の薬剤がこの方法を使用しています。^{[ 19 ]}

生体接着システムは一般的に粘液に付着するように設計されており、口腔周辺は粘液レベルが高いため、口腔内での相互作用には適していますが、他の部位ではそれほど簡単ではありません。薬剤に磁性材料を添加することで、体外から別の磁石で薬剤を保持し、システムを所定の位置に保持することができます。しかし、このシステムに対する患者のコンプライアンスは低いです。^{[ 3 ]}

マトリックスシステムは、薬剤と材料の混合物であり、薬剤の拡散を遅らせる効果があります。ただし、このシステムには、疎水性マトリックス、脂質マトリックス、親水性マトリックス、生分解性マトリックス、鉱物マトリックスなど、いくつかのサブカテゴリーがあります。^{[ 3 ]}

• 疎水性マトリックスとは、薬剤と疎水性ポリマーを混合したものです。薬剤は溶解後、親水性ポリマーによって作られたチャネルを通って放出されるため、SR（徐放性）が生じます。^{[ 3 ]}
• 親水性マトリックスは、前述のように、薬剤または複数の薬剤とゲル化剤の混合物であるマトリックスに戻ります。^{[ 3 ]}このシステムは、コストと幅広い規制上の承認のため、好まれています。使用されるポリマーは、セルロース誘導体、非セルロース天然、アクリル酸ポリマーのカテゴリに分類できます。^{[ 20 ]}
• 脂質マトリックスはワックスまたは類似の材料を使用する。薬物放出はワックスを通じた拡散とワックスの浸食によって起こり、消化液に敏感である傾向がある。^{[ 3 ]}
• 生分解性マトリックスは、酵素やタンパク質などの生物学的化合物によって分解される不安定な結合モノマーでできています。^{[ 3 ]}
• 一般的に、使用されるポリマーは海藻から得られる鉱物マトリックスである。^{[ 3 ]}

放出を引き起こすために使用できる刺激の例としては、pH、酵素、光、磁場、温度、超音波、浸透、細胞牽引力^{[ 21 ] [ 22 ]} 、 MEMS ^{[ 23 ]}およびNEMS ^{[ 24 ]}の電子制御などがある。

3次元架橋ポリマーでできたマイクロサイズ（ 直径50～600μm）の球状ヒドロゲルは、薬物の放出を制御するための薬物キャリアとして使用できます。これらのヒドロゲルはマイクロゲルと呼ばれます。DCビーズのように負電荷を持つものもあります。イオン交換メカニズムにより、反対の電荷を持つ両親媒性薬物を大量にこれらのマイクロゲル内部に搭載できます。そして、これらの薬物の放出は、pH、イオン強度、温度などの特定のトリガー因子によって制御できます。^{[ 25 ]}