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マイクロ波化学株式会社

マイクロ波化学プラットフォームによるものづくり企業へのソリューション提供

会社カテゴリー:製造機械・装置、医薬品製造

主サービス提供地域:日本

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ニュースリリース

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製品・サービス

2022/05/18

凍結乾燥

開発、製造

凍結乾燥は、医薬品のみならず、食品業界など、様々な分野で使用される技術です。
当社はマイクロ波の技術プラットフォームを活用し、従来の課題であった、処理速度とコラプスのトレードオフを解消し、効率の良い凍結乾燥プロセスを確立致しました。

現状の課題

これまで、凍結乾燥は処理に多くの時間を要する、また、バッチ効率が悪いといった課題がありました。この原因は、従来手法である棚乾燥方式において、氷の昇華エネルギー供給が伝熱面積に依存していることに起因します。物理的に対象物との接触面積を増やすことは容易ではないため、仮に処理速度を上げるためには棚温度を高くする必要がありました。一方、棚温度を高くした場合には、凍結により形状を保持していた対象物の崩壊(コラプス)が起こるリスクもあるため、現実的にはこのトレードオフの解消が困難でした。

本装置のソリューション

マイクロ波は電磁場であり、エネルギー供給が伝熱面に依存しないという特徴があります。エネルギー供給はマイクロ波の出力のみに依存します。また、マイクロ波は製品を透過し、内部の氷にのみ選択的に吸収されます。したがって、製品温度が上がることなく、氷にのみ必要なエネルギーを供給できることから、コラプスの発生抑制と効果的な昇華を両立させることが可能となりました。

特徴

  • マイクロ波による高速な昇華エネルギー供給により、1/5~1/10程度の時間短縮が可能
  • 設備コスト、労務費低減

 

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2022/05/18

PharmaWave-1(ペプチド合成装置)

モダリティ、開発、製造

研究開発段階では、その簡便さ、効率性から加熱方法としてマイクロ波を用いることが多いですが、実機製造の際にはスチームなどの熱源が用いられ、スケールアップの際に整合性が取れないことが製品上市における障壁の一つであったと認識しています。
そのような背景の下、当社はマイクロ波の技術プラットフォームを活用し、ペプチド医薬品の大規模製造を見据えた固相合成装置を開発いたしました。
本装置により上記課題の解決のみならず、低コストで高品質なペプチドを得ることが可能になります。

現状の課題

ペプチド医薬品は、アミノ酸残基が多くなるほど合成回数も増加します。仮に、不純物を多く含む合成段階である場合には、次の反応の前に精製を行う必要がありますが、このような操作を複数回経る場合、最終製品に与えるコストインパクトが非常に大きくなる点が課題として挙げられます。したがって、ペプチド医薬品合成においては、各工程で高収率、かつ、高純度な生成物を得ることが強く求められています。 

 

本装置のソリューション

  • マイクロ波の直接的、選択的な加熱を活かし、スケールアップ時の温度ムラを解消し、副生物の発生を抑制
  • 1 Lのラボスケールで得たデータを基に、スケールアップが容易(300 Lまで対応可)
  • 活性化剤に選択的にエネルギーを与えることで、反応を効率良く進行させ、高価な原料であるアミノ酸の当量数を削減することが可能

 

特徴

純度、収率ともに改善効果が期待される

マイクロ波効果;イメージ図

             *CH: conventional heating
              MW: microwave

  下記の仮定をおいて計算
  ・2箇所を除いて各ステップの縮合効率 98%
  ・2箇所での収率: CH70%, MW90%
 

反応効率化により、原料当量数の低減が可能

 

実績/ペプチド医薬品合成(ぺプチスター様)

 

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2022/05/18

マイクロ波化学の技術概要と事業モデル

製造、開発

マイクロ波は、加熱、乾燥などの工程を従来プロセスに比べて大幅な時間短縮、省エネをもたらす技術です。
また、電気をエネルギー源とする技術であるため、カーボンニュートラルの解決策としても注目されております。当社試算では、再生可能エネルギー由来の電気とマイクロ波の組み合わせにより、化石燃料を用いる従来プロセスに比べて90%程度のCO2排出量削減が可能であると見込んでおります。

マイクロ波の特徴

マイクロ波とは、0.3〜300 GHzの周波数を有する電磁波であり、直接的、選択的、効率的にエネルギーを伝達できる手段です。

従来の加熱とマイクロ波の比較例として、ご家庭にて、ガスコンロ、もしくは電子レンジを用いてお湯を沸かす場合をご想像下さい。
 
ガスコンロの場合、鍋が火に接している部分から徐々に内部の水にエネルギーが伝わることで水がお湯となります。
この際、鍋自体も加熱されて直に手で触れられないほど高温になっていることから、加熱対象物である水のみならず、周囲環境にもエネルギーが多く伝わっていることが分かります。

一方、電子レンジの場合、ガスコンロに比べて非常に短い時間でお湯が沸き、かつ、加熱直後でもマグカップなどの容器は手で触れられる程度の温度に留まっているはずです。
このことから、マイクロ波によって内部の水に直接、選択的にエネルギーが伝わっていることがご想像いただけるのではないでしょうか。

 

マイクロ波化学の強み:反応系、反応器デザイン

当社は、2つのデザイン力に強みを持っていると考えています。

1つ目は、反応系デザインです。
これは、お客様の課題の解決のために、様々な物質が混在する中で、どの成分にマイクロ波を伝達させることが最適か設計する技術です。
物質のマイクロ波吸収特性の評価技術、および、これまで蓄積してきた膨大な物質のデータベースがこのデザイン力の根源となっています。

もう1点は、反応器デザインであり、熱流体、電磁場解析など、各種シミュレーションを基盤とした設計技術のことを指します。

一般的に、容器のサイズや製造規模が大きくなるほど、、マイクロ波を狙い通り物質へ伝達する難易度が上がります。この課題が、マイクロ波の工業的な利用を困難としてきた大きな理由の一つでした。

当社は、2つのデザイン力を駆使することでこの課題を克服し、2014年に世界で初めてマイクロ波を利用した化学工場を立ち上げ、脂肪酸ブチルエステルを呼ばれる有機化合物を年間3200tで製造、販売を行うことに成功しました。



 

マイクロ波によるトータルソリューション

当社は、お客様の課題に対してマイクロ波を用いたソリューションを、開発ベースで作り上げる事業モデルを取っております。

お客様から共同開発費を頂戴する対価として、当社が20億以上の投資により培ってきた、マイクロ波の技術プラットフォーム、人員、各種インフラをパッケージとしてご提供し、
ラボレベルから実機製造に至るまで一気通貫でサポート致します。

なお、事業化に至るまでの道のりは4つのPhaseに分けられ、それぞれ以下の内容になります。

 Phase 1(コンセプト検証):どのようにマイクロ波を用いることがお客様の課題解決に最適となるかデザイン
 Phase 2(実証開発):Phase 1で検証したコンセプトを実現するためにベンチ、パイロット機を製作し、実機製作に向けたデータを取得
 Phase 3(実機導入):Phase 2で得られたエンジニアリングデータを基に実機を建設、立ち上げ
 Phase 4(事業化):マイクロ波設備を用いて、お客様が事業を行う

事業モデル

マイクロ波の適用可能性

マイクロ波は、加熱など、エネルギーを要するプロセスであればその多くに適用できる技術です。
医薬系のみならず、化学、食品、電子材料など、非常に多様な業界への展開も進んでおります。

 

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キャンペーン

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セミナー

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ホワイトペーパー

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