ゼラチンカプセルとHPMCカプセルの違いは何ですか?

主要な違いは単純です。 ゼラチンカプセルは動物由来のコラーゲンから作られていますが、HPMCカプセル（ヒドロキシプロピルメチルセルロースカプセル）は植物ベースです。 。その 1 つの違いが、水分含量、溶解挙動、熱と湿度下での安定性、吸湿性充填物との適合性、ベジタリアン、ビーガン、ハラール市場への適合性における意味のある違いにつながります。サプリメントまたは医薬品のカプセル シェルを選択する場合、これら 2 つのタイプのどちらを選択するかが、配合、賞味期限、対象消費者、およびコスト構造に影響します。

とは何ですか ゼラチンカプセル から作られました

ゼラチン カプセルは 1 世紀以上にわたり業界標準となっています。これらは、ウシ (牛) または豚 (ブタ) の骨、皮膚、結合組織から抽出されたコラーゲンを加工して製造されます。生のコラーゲンは加水分解、精製され、浸漬プロセスを通じて薄い殻に形成されます。その結果、滑らかな質感とよく理解された溶解プロファイルを備えた透明または半透明のシェルが得られます。

ツーピースカプセルとも呼ばれるハードゼラチンカプセルは、粉末、ペレット、または顆粒の充填物を封入するために互いにフィットする本体とキャップで構成されています。ソフトゼラチンカプセル (ソフトジェル) は、魚油、ビタミン E、CoQ10 などの液体または半固体の充填物に通常使用される一体型のシェルです。ソフトジェルの製造工程はロータリーダイ法を採用していますが、ハードゼラチンカプセルは製造後に別途充填します。

標準的なハードゼラチンカプセルには約 13 ～ 16% の水分が含まれています 平衡状態で。この水分はシェルの機械的完全性に不可欠であり、少なすぎるとカプセルが脆くなります。多すぎると柔らかくなり変形します。この湿気に対する敏感さは、ゼラチン シェルの主な制限の 1 つです。

とは何ですか HPMC Capsules and How Are They Made

HPMC カプセルは、ベジタリアン カプセル、ベジ キャップ、または植物ベースのカプセルとも呼ばれ、植物細胞壁の構造成分であるセルロースに由来する半合成ポリマーであるヒドロキシプロピル メチルセルロースから製造されます。セルロースは、ヒドロキシプロピル化およびメチル化を通じて化学的に修飾され、カプセルの製造に適した水溶性のフィルム形成材料を生成します。

市場には主に 2 種類の HPMC カプセルがあります。最初のタイプは、浸漬および乾燥プロセス中に必要なゲル硬化挙動を実現するために、ゲル化剤、通常はカラギーナンまたはジェランガムを使用します。 2 番目のタイプは、熱ゲル化メカニズムを使用する新世代の HPMC カプセルです。HPMC 自体が加熱するとゲル化するため、追加のゲル化剤が必要ありません。この 2 番目のタイプは「クリーン ラベル」として販売されることが多く、カラギーナンに懸念のある配合者によって好まれる場合があります。

HPMC カプセルには通常、水分が 4 ～ 6% しか含まれていません これはゼラチンよりも大幅に低いです。この低い平衡水分含量は、特に水分に敏感な活性成分を扱う場合、HPMC シェルの最も実用的に重要な特性の 1 つです。

ゼラチンカプセルとHPMCカプセルの比較

以下の表は、2 つのカプセル タイプ間の最も重要な技術的および商業的な違いをまとめたものです。

溶解挙動: 2 つのタイプが分岐する場所

溶解は、医薬品および栄養補助食品の製剤における中心的な懸念事項です。どちらのカプセルタイプも水性環境で崩壊して内容物を放出しますが、そのメカニズムと速度は臨床上および商業上重要な点で異なります。

ゼラチンの溶け方

ゼラチンは熱可逆性ゲルを形成します。体温（37℃）の胃液中では、ゼラチンカプセルは比較的早く膨張、破裂、溶解します。 pH 1.2 の模擬胃液 (SGF) を使用した標準的な崩壊試験では、硬ゼラチン カプセルは通常、カプセル内で崩壊します。 5～10分 。この速度は、迅速な発現が必要な即時放出製剤にとって好ましいと考えられます。

ただし、ゼラチンは架橋と呼ばれるプロセスに対して脆弱です。充填材にアルデヒド（ポビドン（アルデヒドを形成する過酸化物不純物を含む可能性がある）などの一般的な賦形剤や特定の噴霧乾燥抽出物など）が含まれている場合、これらの化合物はゼラチンタンパク質鎖のアミン基と反応します。この架橋によりシェル内に追加の共有結合が形成され、シェルが溶解しにくくなります。極端な場合には、架橋ゼラチンカプセルは視覚的に無傷で崩壊試験に合格し、規制当局が「ペリクル」と呼ぶもの、つまり充填物を取り囲む丈夫で不溶性の膜を形成します。この故障モードは FDA のガイダンス文書に詳しく記載されており、製品のリコールにつながりました。

HPMC カプセルの溶け方

HPMC カプセルは異なるメカニズムで溶解します。 HPMC は低温および中性から酸性の条件下では水溶性ですが、約 50 ～ 55°C 以上に加熱するとゲル化します。体温 (37°C) では、HPMC カプセルは徐々に水和し、シェルマトリックスの侵食によって溶解します。これは本質的にゼラチンの溶解よりも遅いです。 SGF 中での HPMC カプセルの崩壊には通常 10 ～ 20 分かかります。 使用する特定のグレードとゲル化剤によって異なります。

重要なことに、HPMC はタンパク質ではないため、架橋反応に利用できるアミン基がありません。これは、アルデヒドを含む充填剤、過酸化物生成賦形剤、および反応性植物抽出物が HPMC シェルに架橋のリスクをもたらさないことを意味します。難しい医薬品有効成分 (API) や抽出物を扱う製剤担当者にとって、これは大きな利点となります。

HPMC カプセルは、さまざまな pH 値にわたってより安定した溶解も示します。いくつかの研究では、pH 6.8 の模擬腸液 (SIF) では、SGF と比較してゼラチン カプセルの溶解が大幅に遅くなりましたが、HPMC カプセルの崩壊は比較的安定したままでした。複数の胃腸コンパートメントにわたって内容物を放出することを目的とした製品の場合、この一貫性は貴重です。

水分と安定性: 製剤の重要な変数

水分管理は、カプセル選択において最も見落とされている側面の 1 つであり、HPMC カプセルが特定の充填物に対して特に明確で定量化可能な利点を提供するのはこの点です。

シェルからフィルへの水分移動

ゼラチンカプセルには、重量で最大 16% もの大量の水分が蓄えられており、時間の経過とともに吸湿性の充填物に移行する可能性があります。水の存在下で加水分解する有効成分（アスピリン、特定のペプチド、または多くのプロバイオティクスなど）の場合、この水分移動により保管中に製品が劣化する可能性があります。水分移動の程度は、シェルとフィル間の水分活性勾配、保管温度、および梱包条件によって異なります。

HPMC カプセルは平衡水分が 4 ～ 6% しかないため、吸湿性充填物に移動する水の量が大幅に少なくなります。特にプロバイオティクスは、サプリメント業界で最も湿気に敏感な充填物の一つであり、HPMC カプセルが主流の選択肢となっています。 24 か月の保存期間にわたるプロバイオティクスの生存率はカプセルのシェルの種類によって一桁異なり、他の包装条件が一定に保たれる場合、HPMC は一貫してゼラチンを上回ります。

高湿度環境での動作

ゼラチンカプセルは、相対湿度レベルが約 60 ～ 65% を超えると柔らかくなり、粘着性になります。熱帯気候や暖かい季節の輸送では、ボトル内でカプセルがくっついたり、充填材の重みで変形したり、包装ラインでの取り扱いが困難になったりする可能性があります。このため、東南アジア、南アジア、またはサハラ以南のアフリカ市場向けのゼラチンカプセル製品では、製品の完全性を維持するために、追加の包装技術 (乾燥剤、ホイルパウチ、または窒素パージ) が必要になることがよくあります。

HPMC カプセルは、相対湿度約 80% まで機械的特性を維持します。 、世界的な流通や温暖な気候の市場に対してより堅牢になります。この安定性の利点により、パッケージングの複雑さと関連コストが軽減され、HPMC シェルの単価の高さを部分的に相殺できます。

ゼラチンの低湿時の脆さ

ゼラチンの水分依存性は両方向に作用します。相対湿度約 10% 未満（冬季気候の倉庫や高地での航空輸送中に見られる条件）では、ゼラチン カプセルは水分を失い、充填、輸送、または使用中に脆くなり、ひび割れが発生しやすくなります。 HPMC カプセルは、低湿度での脆性の影響を大幅に軽減し、乾燥した環境で動作する高速カプセル充填機での破損率を低減します。

食事、宗教、倫理的考慮事項

植物ベースのサプリメントと医薬品の市場は過去 10 年間で大幅に成長しており、カプセル シェルのタイプはこの市場シグナルの直接的な部分です。 HPMC カプセルは、ベジタリアンまたはビーガンの食事に従う消費者に適しており、本質的に動物由来の材料が含まれていません。このため、サプリメントのパッケージに表示される割合が増加している「ベジタリアン カプセル」または「ビーガン カプセル」という表示に適しています。

豚由来のゼラチンは、イスラム教の食事法 (ハラール) およびユダヤ教の食事法 (コーシャ) で禁止されています。ウシゼラチンは、動物が関連する宗教的要件に従って屠殺され、加工施設が認証基準を満たしている場合、ハラールまたはコーシャー認証を受けることができますが、認証は自動的に行われるわけではないため、文書で確認する必要があります。 HPMC カプセルには、ハラールまたはコーシャ準拠のための宗教認証は必要ありません 、これらの消費者グループをターゲットとするメーカーのサプライチェーンとラベル表示プロセスを簡素化します。

Grand View Researchの市場調査によると、HPMCが大半を占める世界のベジタリアンカプセル市場は、2022年には3億6,000万米ドル以上と評価され、クリーンラベルや植物ベースのサプリメント製品に対する消費者の需要の高まりもあり、2030年まで約8%の年平均成長率で成長すると予測されています。この成長はゼラチンカプセル市場全体を上回っており、業界の好みが徐々に変化していることを示しています。

酸素透過性と酸化に敏感な成分の保護

カプセルシェルの酸素透過性は、魚油、アスタキサンチン、脂溶性ビタミン、CoQ10、および多くの植物抽出物など、酸化しやすいフィルに関連する要素です。 HPMC は、同等のシェル厚さと含水量のゼラチンよりも酸素透過性が低くなります。

で発表されたある研究 国際薬学ジャーナル HPMCハードカプセルにカプセル化された充填物は、加速安定性試験後に、ハードゼラチンカプセル内の同一の充填物と比較して、著しく低い過酸化物価(脂質酸化の尺度)を示すことを実証した。カプセル自体が充填前の最後の防御線である製品の場合、ほとんどの包装システムではカプセルのシェルが主要な酸素バリアではありませんが、その役割はボトルやブリスターに属しますが、HPMC の低い透過性は目に見える利点をもたらします。

液体または半固体の充填物が帯付きハードカプセルの内側に封入されている液体充填ハードカプセル (LFHC) の場合、充填物がシェルの内面と直接かつ連続的に接触するため、シェルのバリア特性がさらに重要になります。 HPMC LFHC システムは、HPMC の低い水分透過性と酸素透過性により保存期間に明らかな利点が得られる、敏感な脂質ベースの製剤に使用されます。

フィルの互換性: 各タイプでどの成分がより効果的に作用するか

すべての有効成分が両方のカプセル タイプと同等に適合するわけではありません。フィルシェルの互換性を理解することで、安定性の低下、バイオアベイラビリティの問題、規制による拒否を防ぐことができます。

より適した塗りつぶし HPMCカプセル

• プロバイオティクスと生きた細菌培養物 - 殻の水分含量が低いため
• 塩化マグネシウム、特定のアミノ酸、または噴霧乾燥したハーブ抽出物などの吸湿性粉末
• 一部の天然樹脂、イチョウ抽出物、ポビドンベースの製剤などのアルデヒド含有フィル
• オメガ-3 脂肪酸、CoQ10、ビタミン A などの酸化に敏感な親油性活性物質
• 動物由来成分を避ける消費者向けの製品
• 温度管理されたコールドチェーンを使用せずに製品を高湿度の市場に流通させる

ゼラチンカプセルに適した充填物

• 炭酸カルシウム、タルク、または多くの合成 API などの乾燥した非吸湿性粉末
• 可能な限り速い崩壊が要求される即時放出医薬品
• 液体はソフトジェルの形で充填されます - ビタミン E、魚油、植物性オレオレジン - ロータリーダイの製造プロセスでゼラチンのフィルム形成特性が利用されます
• ゼラチンシェルとHPMCシェルの価格差が商業的に大きく、コスト制約が厳しい製品
• ゼラチンカプセルに関する広範な規制先例により承認経路が簡素化される大量の医薬品用途

コストの違いと商業的な意味

コストは、特に大量生産の製品の場合、カプセルの選択における重要な要素です。ゼラチン カプセルは、成熟した大規模なグローバル サプライ チェーンの恩恵を受けています。大手メーカーである Capsugel (現在は Lonza の一部)、Qualicaps、ACG、Suheung はゼラチン カプセルを大量に生産しているため、単位あたりのコストが下がります。商用数量で購入される標準サイズ 0 のハードゼラチン カプセルの場合、価格は通常、容量と仕様に応じて、1,000 個あたり 8 ～ 15 米ドルの範囲になります。

HPMC カプセルは通常、同等のゼラチン カプセルよりも 1 個あたりのコストが 20 ～ 50% 高くなります。 。小売価格 30 ～ 40 米ドルで販売されている 60 カプセル入りの製品の場合、このコスト差は通常吸収可能です。ボトルあたり 8 ～ 10 米ドルで販売されている商品サプリメントの場合、カプセルのコストの差が利益率に大きな影響を与える可能性があります。ただし、コストの計算には、包装の複雑さの軽減（乾燥剤の削減、ホイル要件の簡素化）、安定性関連の再配合の削減、およびより高い小売価格を支払うことをいとわないプレミアムベジタリアンおよびビーガンの消費者層への市場アクセスによる潜在的な節約も考慮する必要があります。

規制コストの観点から見ると、HPMC カプセルは USP と Ph.Eur の両方で十分に確立されています。これらは、FDA の経口剤形の不活性成分データベースに含まれています。医薬品のゼラチンから HPMC への切り替えには、追加の申請または変更通知が必要になる場合がありますが、これは一般に、十分に特徴付けられた製品にとって大きな障壁ではありません。

製造および充填ラインの考慮事項

ゼラチンカプセルと HPMC カプセルはどちらも、断続運動および連続運動のドーセータやタンピングピンフィラーなどの標準的な高速カプセル充填機と互換性があります。ただし、処方者と受託製造者が考慮すべき取り扱いには実際的な違いがあります。

HPMC カプセルは、乾燥条件下ではゼラチンと比較して機械的破断伸びがわずかに低い傾向があります。これは、低い相対湿度で稼働する充填機では、キャップまたは本体の破損率がわずかに高くなる可能性があることを意味します。最新の充填機のほとんどは、HPMC カプセルの寸法と脆さプロファイルに合わせて調整できますが、既存のラインでゼラチンから HPMC に切り替える場合は、生産試用をお勧めします。

また、HPMC カプセルはゼラチンと比較して摩擦係数の値がわずかに異なるため、カプセルの配向や振動する選別トレイ上での輸送に影響を与える可能性があります。繰り返しになりますが、これは、ほとんどの経験豊富なカプセル充填作業で遭遇し、対処される管理可能な変数です。

ハードカプセルを使用した液体充填用途の場合、HPMC シェルには、液体の漏れを防ぐためにカプセルをシールするためのバンディング (キャップと本体の接合部の周囲に適用される HPMC 溶液の薄いストリップ) が必要です。ゼラチンカプセルにもバンドを付けることができますが、プロセスは基本的に同じです。 Capsugel LiquigelTM システムなどの特殊機器は、液体充填用途で HPMC と連携して動作するように特別に設計されています。

ゼラチンではなく HPMC カプセルを選択する場合

上記の技術的特性に基づいて、次のシナリオは HPMC カプセルを選択するための明確な指標を示しています。

1. 詰め物には、生きた微生物 (プロバイオティクス) または殻の水分移動に敏感な水分活性を持つ成分が含まれています。
2. 充填物にはアルデヒド、還元糖、または過酸化物を生成する賦形剤が含まれており、ゼラチンシェルを架橋して溶解を損なう可能性があります。
3. この製品は、ベジタリアン、ビーガン、ハラル、またはコーシャ市場向けに位置付けられています。
4. この製品は、信頼性の高いコールドチェーンや気候制御なしで、湿度の高い市場に流通されます。
5. 充填物は酸化に敏感であり、カプセルシェルは一次または二次の酸素バリアとして機能します。
6. この製品は、SGF 条件と SIF 条件の両方でテストされた製品など、さまざまな pH 環境にわたって一貫した溶解を必要とします。

逆に、充填物が非反応性かつ非吸湿性である場合、対象消費者に動物由来の成分を排除する食事制限がない場合、胃液への迅速な溶解が主な設計目標である場合、コストの最小化が重要である場合、または製品がソフトジェルである場合（HPMC ベースのソフトジェル技術はゼラチン ソフトジェルよりもまだ成熟しておらず、広く入手可能ではない）、ゼラチン カプセルは合理的な選択であり続けます。

プルランおよびその他の代替カプセル素材に関する注意事項

ほとんどの製剤における選択はゼラチンか HPMC かになりますが、他のカプセルシェル材料も存在することは注目に値します。プルランカプセルは真菌によって生成される多糖類から作られます。 アウレオバシジウム プルランス も植物由来であり、非常に低い酸素透過性を備えています。 HPMCよりも約300分の1低い Capsugel の Plantcaps 製品ラインのデータによると。プルラン カプセルは、酸化に敏感な高級製剤に使用されますが、ゼラチンや HPMC よりも大幅に高価になります。

デンプンベースのカプセルは一部の市場で使用されている別の選択肢であり、魚ゼラチンカプセルは、陸生動物を避けるが厳格なベジタリアン食に従わない消費者に、豚または牛ゼラチンに代わるハラール適合性のある代替品を提供します。これらはそれぞれ、特定の製剤や市場の要件に対するニッチなソリューションですが、HPMC カプセルは、サプリメントと医薬品の両方の用途において世界的に依然として主要な非ゼラチン オプションです。