微粒子

微粒子とは、大きさが0.1～100μmの粒子のことです。市販されている微粒子は、セラミック、ガラス、ポリマー、金属など、さまざまな材料で作られています。^[2]日常生活で遭遇する微粒子には、花粉、砂、ほこり、小麦粉、粉砂糖などがあります。微粒子の研究はマイクロメリティクスと呼ばれていますが、^[3]この用語はあまり一般的ではありません。

マイクロ粒子はマクロスケールよりも表面積と体積の比率がはるかに大きいため、その挙動は大きく異なる可能性があります。たとえば、金属のマイクロ粒子は空気中で爆発する可能性があります。

マイクロスフィアは球状の微粒子であり^[4]、一貫性があり予測可能な粒子表面積が重要な場合に使用されます。

生物系において、微粒子は細胞外小胞(EV) の一種である微小小胞と同義です。

家庭用妊娠検査では金微粒子が利用されています。微粒子の記事には、多くの用途も記載されています。

最近の研究では、注入された負に帯電した免疫修飾微粒子が、炎症性単球によって引き起こされる、または増強される疾患の治療に使用できる可能性があることが示されました。^[5]

微粒子は、痔動脈塞栓術などの低侵襲塞栓術にも使用することができます。^{[6] [7]}

マイクロスフィアは、直径がマイクロメートル範囲（通常 1 μm ～ 1000 μm (1 mm)）の小さな球状粒子です。マイクロスフィアは球状微粒子と呼ばれることもあります。一般に、マイクロスフィアは固体または中空で、マイクロカプセルとは異なり、内部に液体は入っていません。

マイクロスフィアは、様々な天然および合成材料から作ることができます。ガラスマイクロスフィア、ポリマーマイクロスフィア、金属マイクロスフィア、セラミックマイクロスフィアが市販されています。^[8]固体マイクロスフィアと中空マイクロスフィアは密度が大きく異なるため、さまざまな用途に使用されます。中空マイクロスフィアは通常、材料の密度を下げる添加剤として使用されます。固体マイクロスフィアは、その構成材料とサイズに応じて、さまざまな用途があります。

ポリエチレン、ポリスチレン、膨張性マイクロスフィアは、最も一般的なタイプのポリマーマイクロスフィアです。

ポリスチレン マイクロスフィアは、細胞選別や免疫沈降などの手順を容易にする能力があるため、通常はバイオメディカル用途で使用されます。タンパク質とリガンドはポリスチレンに容易かつ永続的に吸着するため、ポリスチレン マイクロスフィアは医学研究や生物学実験に適しています。

ポリエチレンマイクロスフィアは、永久的または一時的な充填剤として一般的に使用されています。融点が低いため、ポリエチレンマイクロスフィアはセラミックやその他の材料に多孔質構造を作ることができます。ポリエチレンマイクロスフィアは球形度が高く、着色および蛍光マイクロスフィアも利用できるため、流れの可視化や流体の流れの分析、顕微鏡技術、健康科学、プロセスのトラブルシューティング、および多数の研究用途に非常に適しています。帯電ポリエチレンマイクロスフィアは、電子ペーパーデジタルディスプレイにも使用されています。 ^{[10] [11]}

膨張性マイクロスフィアは、パフインク、自動車のアンダーボディコーティング、熱可塑性プラスチックの射出成形などで発泡剤として使用されるポリマーマイクロスフィアです。また、人工大理石、水性塗料、ひび割れ充填剤/ジョイントコンパウンドなどの軽量充填剤としても使用できます。膨張性ポリマーマイクロスフィアは、熱を加えると元のサイズの 50 倍以上に膨張します。各球体の外壁は、低沸点炭化水素を包み込む熱可塑性シェルです。加熱すると、炭化水素がシェルの内壁に圧力をかけるため、この外側のシェルが軟化して膨張します。

ガラス微小球は主に、軽量化のための充填剤や増量剤、高速道路の安全のための反射板、化粧品や接着剤の添加剤として使用され、医療技術への応用も限定されています。

透明度の高いガラスから作られたマイクロスフィアは、非常に高品質の光マイクロキャビティまたは光マイクロ共振器として機能します。

セラミックマイクロスフィアは主に粉砕媒体として使用されます。

外側のポリマーシェルに薬剤を充填した中空マイクロスフィアは、新しいエマルジョン溶媒拡散法とスプレー乾燥技術によって製造されました。

マイクロスフィアは、品質、球形度、均一性、粒子サイズ、粒子サイズ分布が多岐にわたります。それぞれの用途に応じて適切なマイクロスフィアを選択する必要があります。

マイクロスフィアの新しい用途は毎日発見されています。以下はそのほんの一部です。

• アッセイ- コーティングされたマイクロスフィアは生物学および薬物研究における測定ツールを提供します
• 浮力- 中空マイクロスフィアはプラスチック（ガラスおよびポリマー）の材料密度を下げるために使用され、中性浮力マイクロスフィアは流体の流れの可視化によく使用されます。
• 粒子画像流速測定法-流れの可視化に使用される固体または中空の微小球。粒子の密度は流体の密度と一致する必要があります。^[12]
• セラミックス- フィルター用の多孔質セラミックス（焼成中に溶ける微小球、ポリエチレン微小球）の製造に使用したり、高強度軽量コンクリートの製造に使用したりします。^[13]
• 化粧品- しわを隠したり色をつけたりするために使用される不透明なマイクロスフィア、塗布時に「滑らかなボールベアリング」のような質感を提供する透明なマイクロスフィア（ポリエチレンマイクロスフィア）
• デコンボリューション-顕微鏡の特性評価や画像デコンボリューションを行うための実験的な点広がり関数を得るには、小さな蛍光微粒子（<200ナノメートル）が必要です。
• 薬物送達- たとえばポリマーで作られた小型の徐放性薬物カプセルとして。同様の用途として、造影超音波で使用されるマイクロバブル造影剤の外殻としての使用があります。
• 電子ペーパー- Gyricon 電子ペーパーで使用される二重機能マイクロスフィア
• 断熱 – 膨張可能なポリマーマイクロスフィアは断熱と防音に使用されます。
• パーソナルケア- 角質除去剤としてスクラブに添加（ポリエチレンマイクロスフィア）
• スペーサー - LCD 画面でガラス パネル間の正確な間隔を確保するために使用されます (ガラス)
• 標準- 単分散マイクロスフェアは、粒子ふるいおよび粒子計数装置の較正に使用されます。
• 再帰反射材- 道路や標識に使用される塗料の上に追加され、道路の線や標識の夜間の視認性を高めます（ガラス）。
• 増粘剤 -粘度と浮力を変えるために塗料やエポキシに添加されます
• 薬剤は HBS 浮遊性マイクロスフェアとして製剤化できます。マイクロスフェアとして製剤化できる薬剤のリストは次のとおりです:レパグリニド、シメチジン、ロシグリタゾン、ニトレンジピン、アシクロビル、ラニチジン HCl、ミソプロストール、メトホルミン、アセクロフェナク、ジルチアゼム、L-ドーパおよびベネセラギド、フルオロウラシル。

一部の科学者は、生命の起源における重要な段階として仮説を立てた小さな球状の単位を、ミクロスフェアまたはタンパク質原細胞と呼ぶことがあります。

1953 年、スタンレー・ミラーとハロルド・ユーリーは 、生命が進化する前の地球上で見られた条件を模倣するように設計された実験室条件の下で、無機の前駆化合物から多くの単純な生体分子が自発的に形成されることを実証しました。特に興味深いのは、アミノ酸がタンパク質の構成要素であるため、得られたアミノ酸の収量が非常に多かったことです。

1957 年、シドニー フォックスは、乾燥アミノ酸混合物を中程度の熱にさらすと重合が促進されることを実証しました。結果として生じたポリペプチド、つまりプロテノイドを熱湯に溶かし、溶液を冷却すると、直径約 2 μm の小さな球状の殻、つまりミクロスフェアが形成されました。適切な条件下では、ミクロスフェアの表面に新しい球が芽生えます。

外見は細胞に似ているが、ミクロスフィア自体は生きているわけではない。出芽によって無性生殖はするが、いかなる遺伝物質も受け継がない。しかし、細胞に似た膜で囲まれた容積を提供することで、生命の発達に重要な役割を果たした可能性がある。ミクロスフィアは細胞のように成長することができ、物質の拡散と浸透を受ける二重膜を含む。シドニー・フォックスは、これらのミクロスフィアがより複雑になるにつれて、より生命に近い機能を果たすようになると仮定した。それらは従属栄養生物、つまりエネルギーと成長のために環境から栄養素を吸収する能力を持つ生物になるだろう。その時期に環境中の栄養素の量が減少するにつれて、それらの貴重な資源をめぐる競争が激化した。より複雑な生化学反応を持つ従属栄養生物は、この競争で有利になるだろう。時が経つにつれて、光合成を使ってエネルギーを生成する生物が進化した。

マイクロスフィアの研究から得られた有益な発見の 1 つは、分子レベルでがんと闘う方法です。Wake Oncologists によると、 SIR-Spheresマイクロスフィアはベータ線を放出する放射性ポリマー球です。医師は鼠径部から肝動脈にカテーテルを挿入し、腫瘍部位に何百万ものマイクロスフィアを直接送達します。SIR-Spheres マイクロスフィアは肝臓腫瘍を標的とし、健康な肝臓組織は保護します。がんマイクロスフィア技術は、がん治療の最新トレンドです^[要出典]。薬剤師は、最大の治療価値と最小または無視できる範囲の副作用で製品を処方するのに役立ちます。抗がん剤の主な欠点は、腫瘍組織のみに対する選択性の欠如であり、これが重篤な副作用を引き起こし、治癒率が低くなります。したがって、従来の薬物送達システム方法では、異常な細胞を標的とすることは非常に困難です。マイクロスフィア技術は、正常細胞に重大な副作用を引き起こすことなく、部位特異的な作用 (大幅に誇張されている) に使用できる唯一の方法である可能性があります。^[14]

微粒子は、赤血球、白血球、血小板、または内皮細胞から細胞外 微小小胞として放出されることがあります。これらの生物学的微粒子は、通常直径が 100 nm を超える脂質二重層結合体として細胞の細胞膜から剥がれ落ちると考えられています。「微粒子」は、この意味で止血の文献で最も頻繁に使用されており、通常は血液循環中に見られる血小板 EV の用語です。EV は親細胞の特徴的な膜タンパク質組成を保持しているため、MP やその他の EV は疾患のバイオマーカーなどの有用な情報を持っている可能性があります。これらは、フローサイトメトリー、^[15]や動的光散乱などの方法で検出および特徴付けることができます。

• コアセルベート
• 発光する
• プロテノイド
• マイクロカプセル化
• マイクロビーズ
• ナノ粒子

• さまざまな用途のマイクロスフィアの画像