CN104080441A - 包括肽治疗剂和氨基酸的微针装置、制备和使用其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括微针阵列和敷设在所述微针上或在其内的涂层的医疗装置，以及制备此类装置的方法。所述涂层包括肽治疗剂和氨基酸。还公开了用微针阵列上的氨基酸使肽治疗剂稳定化的方法。在一些情况下，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。在一些情况下，所述肽治疗剂是组氨酸。

Description

包括肽治疗剂和氨基酸的微针装置、制备和使用其的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年11月30日提交的美国临时申请No.61/565,227和61/565,247的优先权，所述申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
在无需刺穿皮肤的情况下使治疗剂(如药物)通过皮肤而到达局部组织或体循环系统的透皮递送，例如使用透皮贴剂，已成功用于有限数量的治疗剂分子。通过皮肤传输分子的主要屏蔽是角质层(皮肤的最外层)。
已公开了包括相对较小结构(有时称为微针或微钉)的阵列的装置以结合治疗剂和其它物质通过皮肤和其他表面的递送来使用。通常将装置压贴皮肤以努力刺穿角质层，使得治疗剂和其它物质可以穿过该层并进入下面的组织中。
具有流体贮存器和导管(通过该导管可向皮肤递送治疗物质)的微针设备已被提出，但这样的系统仍存在众多困难，例如制造能够可靠地用于流体流的非常细的通道的能力和费用。
在微针阵列的表面上具有干燥的涂层的微针装置也已经被开发。这类装置通常比具有流体贮存器的微针装置更简单，并可以直接向皮肤中注入治疗物质，而无需对流经微针装置中极细通道的流体流提供可靠控制。
发明内容
肽治疗剂，尤其是多肽和蛋白质的开发中的一项挑战，是可导致生物活性损失的物理的(例如，吸附、聚集、变性、或沉淀)和化学的(例如，水解、氧化、酰化、或脱酰胺)不稳定性的处理。现已发现，氨基酸的添加通常提高了涂覆在具有穿刺皮肤的微针阵列的透皮递送装置上的肽治疗剂的稳定性。
在一个方面，本公开提供了包括微针阵列的医疗装置，在所述微针的至少一部分上或在其内有涂层。所述涂层包括肽治疗剂和氨基酸，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。所述涂层能够基本上不含山梨醇。
在另一方面，公开了制备此类医疗装置的方法。所述方法通常包括：
提供包含肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物，其中在所述含水组合物中，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。
使所述微针与所述组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述氨基酸。
在另一方面，本公开提供了包括微针阵列的医疗装置，在所述微针的至少一部分上或在其内有涂层。所述涂层包括肽治疗剂和组氨酸。所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比能够是小于2:1。
在另一方面，公开了制备此类医疗装置的方法。所述方法通常包括：
提供包含肽治疗剂、组氨酸和缓冲液的含水组合物，其中所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1；
使所述微针与所述组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述组氨酸。
在另一方面，本公开提供了使在微针阵列上或在其内的肽治疗剂稳定化的方法，所述方法包括将氨基酸掺入所述微针阵列。在一些实施例中，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。在一些实施例中，所述氨基酸是组氨酸。在一些实施例中，所述氨基酸(例如，组氨酸)与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1。
在本专利申请中，诸如“一个”、“一种”和“所述”之类的术语并非仅指单一实体，而是包括一般类别，其具体例子可用于举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可以与术语“至少一种”互换使用。后接列表的短语“至少一种(一个)”和“包括至少一种(一个)”指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。除非另外指明，否则所有数值范围均包括它们的端点以及端点之间的非整数值。
除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。例如，“在所述微针的至少一部分上或在其内的涂层”是指所述涂层在所述微针的至少一部分上和/或在其内。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。
如本文所用，术语“肽”是指肽、多肽和蛋白质。术语“肽”、“多肽”和“蛋白质”在本公开的上下文中是可互换的。这些术语是指具有至少两个通过肽键连接的氨基酸的分子。这些术语包括低聚肽、蛋白质片段、类似物、衍生物(例如，糖基化的衍生物和聚乙二醇化的衍生物)和融合蛋白。
除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中常用的含义。本文给出的定义有利于理解本文中频繁使用的某些术语，且并不意味着限制本发明的范围。
在重量百分比基于固形物总重量的实施例中，固形物是不可挥发的那些成分。例如，固形物的总重量不包括可挥发的载体(例如，水或挥发性共溶剂)。
本发明的上述发明内容并不意在描述本发明的每个公开的实施例或每种实施方式。以下描述更具体地例示了示例性实施例。在本申请中，通过例子列表提供了指导，其例子可用于多种组合中。在每一种情形下，所列举的列表仅仅作为代表性群组，而不应被理解为排他性列表。
附图说明
结合附图，参考以下对本发明的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本发明，其中：
图1为未涂覆涂层的微针阵列的示意性剖视图；
图2为贴剂形式的微针装置的示意性透视图；并且
图3为涂覆的微针阵列的示意性剖视图。
附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的组件并非意图限制在另一附图中以相同标号标记的组件。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，附图形成说明的一部分，并且其中通过举例说明的方式示出若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，设想了其他实施例并可以进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
随着重组DNA技术的发展，多种肽治疗剂已可用于治疗用途。这些剂包括奥曲肽、亮丙瑞林、甲状旁腺激素、促黄体激素释放激素、胰岛素、血管内皮生长因子、以及许多其他的。肽治疗剂的开发中的一项挑战，是可导致生物活性损失的物理的(例如，吸附、聚集、变性、或沉淀)和化学的(例如，水解、氧化、酰化、或脱酰胺)不稳定性的处理。
氧化是肽治疗剂的主要化学降解途径。蛋白质中的His、Met、Cys、Trp和Tyr残基的侧链是氧化的潜在位点。一些蛋白质在制备和储存过程中对光照非常敏感，光照还能够导致这些分子的修饰。氧含量和光照剂量均可导致氧化和影响氧化速率，并促进聚集或其他降解途径。氧化能够改变蛋白质的生理化学特性，并导致聚集或片段化，其能够不利地影响效能和免疫原性。酰化是肽治疗剂的不稳定性的另一途径。亲核伯胺，例如在N末端处或赖氨酸侧链，能够与羧酸根基团反应，形成酰化的肽加合物。肽的酰化可导致活性的损失、受体特异性或免疫原性的改变。蛋白质的聚集是物理不稳定性的例子，聚集体的形成能够导致生物活性的损失、溶解度的损失、和免疫原性的增强。
这些以及其他的降解途径能够导致活性的损失。因此，期望提供用于配制和递送具有提高的化学和物理稳定性并表现出最长的保存期的肽治疗剂的组合物。现已发现，氨基酸对于使涂覆在具有多个穿刺皮肤的微针的医疗装置上和/或在其内的肽治疗剂稳定化是有用的。不受理论的约束，据信氨基酸的添加充分减少了肽制剂的氧化、光氧化、酰化和聚集。
多种肽治疗剂可有效地掺入根据本公开的或根据本公开制备的医疗装置中。示例性的肽治疗剂包括甲状旁腺激素、降钙素、溶菌酶、胰岛素、醋酸格拉替雷、醋酸戈舍瑞林、生长激素抑制素、奥曲肽、亮丙瑞林、加压素、胸腺素α-1、心房利钠肽(ANP)、内啡肽、生长因子(例如，血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、促红细胞生成素(EPO)、骨形态发生蛋白(BMP)、和表皮生长因子(EFG)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板衍生生长因子释放因子)、生长激素释放激素(GHRH)、干扰素(例如，干扰素α、干扰素β、和干扰素γ)、抗微生物肽、链道酶α、组织纤溶酶原激活剂、尿激酶、ANP间隙抑制剂、促黄体激素释放激素(LHRH)、黑素细胞刺激激素(α&β-MSH)，垂体激素(hGH)，促肾上腺皮质激素(ACTH)，人绒毛膜促性腺激素，链激酶，白细胞介素，促生育素(尿促卵泡素(FSH)和LH))，蛋白质C，蛋白质S，血管紧张素，血管生成素，内皮素，喷替吉肽，脑钠肽(BNP)，神经肽Y，胰岛淀粉样多肽(IAPP)，血管活性肠肽(VIP)，水蛭素，胰高血糖素，胰岛素，促胰岛激素类似物以及上述任何肽治疗剂、融合蛋白和肽疫苗的衍生物。肽疫苗包括具有如上文所定义的肽形式的抗原的那些。示例性的肽疫苗包括治疗癌症疫苗、炭疽热疫苗、流感疫苗、莱姆症疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、天花疫苗、肝炎疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、丙型肝炎疫苗、百日咳疫苗、风疹疫苗、白喉疫苗、脑炎疫苗、日本脑炎疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗、黄热病疫苗、脑灰质炎疫苗、疱疹疫苗、人乳头状瘤病毒疫苗、轮状病毒疫苗、肺炎球菌疫苗、脑膜炎疫苗、百日咳疫苗、破伤风疫苗、伤寒热疫苗、霍乱疫苗、肺结核疫苗、严重急性呼吸综合征(SARS)疫苗、HSV-1疫苗、HSV-2疫苗、HIV疫苗以及它们的组合。在一些实施例中，所述肽疫苗包括流感疫苗、脑灰质炎疫苗、甲型肝炎疫苗和癌症疫苗中的至少一种。
多种氨基酸可有效地掺入根据本公开的或根据本公开制备的医疗装置中。有用的氨基酸包括能够具有净正电荷或净负电荷的天然存在的氨基酸和合成的氨基酸。通常，有用的氨基酸在3至11范围内的pH能够具有净正电荷或净负电荷。所述氨基酸可具有L或D费舍尔构型。在一些实施例中，所述氨基酸是组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、或谷氨酸。在一些实施例中，所述氨基酸是组氨酸、赖氨酸、或精氨酸。在一些实施例中，与具有净正电荷的肽治疗剂一起，此类氨基酸能够是有用的。在一些实施例中，所述氨基酸是天冬氨酸或谷氨酸。在一些实施例中，与具有净负电荷的肽治疗剂一起，此类氨基酸能够是有用的。在一些实施例中，所述氨基酸是组氨酸。在本文所公开的涂层或涂层制剂(其可以是含水组合物)中，所述氨基酸可以是盐形式。
在许多实施例中，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。在一些实施例中，所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷。例如，所述肽治疗剂可以是甲状旁腺激素、溶菌酶、胰岛素、或鲑降钙素，而所述氨基酸可以是组氨酸、精氨酸、或赖氨酸。在其他实施例中，所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净负电荷。例如，所述肽治疗剂可以是胰岛素，而所述氨基酸可以是天冬氨酸或谷氨酸。在所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷的实施例中和在所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净负电荷的实施例中，可以说所述肽治疗剂和所述氨基酸具有相同的电荷或匹配的电荷。即，如果所述电荷处于相同的方向，无论电荷的量值如何，所述肽治疗剂和所述氨基酸上的电荷可被认为是相同的或匹配的。具有净负电荷或净正电荷的氨基酸未必可以说是两性离子(即，中性的)。
所述肽治疗剂和所述氨基酸的净电荷通常是在被用于在下文所述的方法中涂覆微针阵列的制剂中建立的。通常，所述肽治疗剂和所述氨基酸是溶解在或分散在确定pH的溶剂中的。例如，所述pH可以是在3至11、4至10、6至8、或5.5至8.5范围内的。在一些在其中所述氨基酸是组氨酸的实施例中，所述pH可以是在3至6、3至5、3至4、或4至5的范围内的。所述制剂能够是被缓冲在特定的制剂pH的含水组合物。当所述含水组合物的一部分在用所述组合物涂覆微针阵列之后挥发时，所述肽治疗剂和所述氨基酸保持它们的净电荷并且被掺入涂层中。
具有净电荷的氨基酸可以说是基本上处于带电的形式，因为通常存在带电的和中性的种类之间的平衡。在一些实施例中，所述氨基酸的带电形式与可能存在的中性形式的比率能够是至少10:1。在一些实施例中，所述氨基酸的带电形式与中性形式的比率是至少100:1、至少1000:1、或至少10,000:1。此类比率能够在溶液中被测定，例如，利用所述制剂pH和所述氨基酸侧链的pKa之间的差值。如果对于实施本公开有用的氨基酸的等电点高于所述制剂pH，则它们被认为具有净正电荷。如果对于实施本公开有用的氨基酸的等电点低于所述制剂pH，则它们被认为具有净负电荷。
就肽治疗剂而言，当其等电点低于所述制剂的pH时，其通常被描述为具有净负电荷。当所述肽治疗剂的等电点高于所述制剂的pH时，其通常被描述为具有净正电荷。
在一些实施例中，在生理pH(例如，7至7.4的范围内)限定所述氨基酸和所述肽治疗剂的净电荷可以是有用的。在这些实施例中，如果肽治疗剂的等电点小于约7，其通常被描述为具有净负电荷。如果肽治疗剂的等电点大于约7，其通常被描述为具有净正电荷。
与美国专利申请公布2006/0188555(Cormier等人)相对(其提出肽治疗剂应当与特定的抗衡离子一起被配制，以限制制剂中纤丝的形成)，现已发现，包括不具有相反净电荷的肽治疗剂和氨基酸的制剂和涂层具有有用的物理和化学稳定性。在所述肽治疗剂和所述氨基酸在其中均具有净正电荷或均具有净负电荷的实施例中，所述氨基酸不能被认为是所述肽治疗剂的抗衡离子。
在一些实施例中，所述氨基酸是组氨酸。组氨酸在包含具有净正电荷或净负电荷的肽治疗剂的涂层中可以是有用的。在本文所公开的涂层中，组氨酸可使很多种肽治疗剂(例如，净带负电的和净带正电的)在40℃和96％相对湿度稳定化至比多种其他氨基酸更高的程度。
在根据本公开的或根据本公开制备的医疗装置中，所述氨基酸可以以多种有用的相对于所述肽治疗剂的量存在。在一些实施例中，包括在上述实施例中的任何一个中，所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比是在0.25:1至51:1的范围内。在一些实施例中，所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比是在0.5:1至25:1或0.5:1至20:1的范围内。有利地，在多个实施例中，不需要大大过量的氨基酸。在这些实施例中，所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比可以小于2:1、小于1.5:1、或小于1:1。例如，所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比可以在0.5:1至2:1、0.5:1至1.5:1、或0.5:1至1:1的范围内。在所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比在其中小于2:1、小于1.5:1、或小于1:1的实施例中，所述氨基酸将一般不被认为以足以中和所述肽治疗剂的量存在。
在一些实施例中，包括在上述实施例中的任何一个中，尤其是当所述涂层是在所述微针的外表面上或在中空微针的内表面上时，所述氨基酸以按所述涂层中固形物的总重量计至少0.1重量百分比的量存在，在一些实施例中为至少0.5重量百分比，在一些实施例中为至少1重量百分比，以及在一些实施例中为至少2重量百分比。在一些实施例中，按所述涂层中固形物的总重量计，所述氨基酸以至多25重量百分比的量存在，在一些实施例中为至多15重量百分比，在一些实施例中为至多10、9、或8重量百分比。在一些实施例中，按所述涂层中固形物的总重量计，所述氨基酸以0.1重量百分比至20重量百分比、0.1重量百分比至10重量百分比、或1重量百分比至8重量百分比的量存在。
在一些实施例中，包括在上述实施例中的任何一个中，尤其是当所述涂层是在所述微针的外表面上或在中空微针的内表面上时，所述肽治疗剂以按所述涂层中固形物的总重量计至少10重量百分比的量存在，在一些实施例中为至少20重量百分比，在一些实施例中为至少50重量百分比，以及在一些实施例中为至少60重量百分比。在一些实施例中，按所述涂层中固形物的总重量计，所述肽治疗剂以至多99.9重量百分比的量存在，在一些实施例中为至多99.5重量百分比，在一些实施例中为至多99、95、或92重量百分比。在一些实施例中，按所述涂层中固形物的总重量计，所述肽治疗剂以10重量百分比至99.9重量百分比、50重量百分比至99.5重量百分比、或50重量百分比至95重量百分比的量存在。
本文所公开的涂层还可以包含至少一种赋形剂。赋形剂可以发挥作用以维持所述肽治疗剂的活性、有利于将涂层在微针上沉积时涂层制剂的性能、在穿透角质层或其他组织时抵抗对涂层或微针结构本身的破坏、或者它们的组合。示例性的赋形剂包括，例如，缓冲液、碳水化合物、聚合物、表面活性剂、非挥发性非水溶剂、酸、碱、氧化剂、糖精(例如，二水糖精钠)、脂类(例如，二棕榈酰胆碱(DPPC))和无机盐(例如，氯化钠和氯化钾)。
涂层中以及因此用于沉积涂层的涂层制剂中的至少一种赋形剂的量可以根据以下因素中的至少一种而变化：涂层制剂中组分的种类、微针阵列上所期望的肽治疗剂和氨基酸的量、被涂覆的微针阵列的类型、微针上涂层的形状和位置、或其他考虑因素。
在一些实施例中，用于制备根据本公开的包括微针的医疗装置的方法包括提供包含肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物。相似地，对于涂覆微针阵列有用的本文所公开的含水组合物通常包括肽治疗剂、氨基酸和缓冲液。缓冲液通常起稳定用于将涂层沉积在微针上的涂层制剂的pH的作用。所使用的具体缓冲液可以至少部分地取决于涂层中所包括的具体肽治疗剂和氨基酸。所述制剂的pH能够，例如，帮助维持所述组合物中的肽治疗剂和氨基酸的溶解度。如上文所述，pH一般还控制着所述氨基酸和肽治疗剂上的电荷。
多种缓冲液能够被用于对于实施本公开有用的含水组合物中。示例性的缓冲液包括组氨酸、磷酸盐缓冲液、乙酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、甘氨酸缓冲液、乙酸铵缓冲液、琥珀酸盐缓冲液、焦磷酸盐缓冲液、三羟甲基氨基甲烷乙酸盐(TA)缓冲液和三羟甲基氨基甲烷缓冲液。也可利用缓冲盐水溶液作为缓冲液。示例性的缓冲盐水溶液包括磷酸盐缓冲盐水(PBS)、Tris缓冲盐水(TBS)、乙酸钠缓冲盐水(SSA)和柠檬酸钠缓冲盐水(SSC)。在一些实施例中，磷酸盐缓冲盐水被用于所述含水组合物。多种pH值可以是有用的，取决于，例如，所述肽治疗剂和所述氨基酸。在一些实施例中，所述pH可以是在3至11、4至10、6至8、或5.5至8.5范围内的。在一些实施例中，例如，在其中所述氨基酸是组氨酸的，所述pH可以是在3至6、3至5、或4至5的范围内的。
应当理解，在本文所公开的包括肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物中，单种氨基酸不能够既作为氨基酸组分又作为缓冲液。例如，在组氨酸在其中被用作缓冲液的包括肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物中，另一种氨基酸作为氨基酸组分存在。此外，应当理解，对于实施本公开有用的含水组合物中的氨基酸不一定缓冲所述含水组合物。
在一些实施例中，包含肽治疗剂和氨基酸的涂层或本文所公开的含水组合物还包含碳水化合物。碳水化合物可以是有用的，例如，用于使包含对于在本文所公开的方法中涂覆微针有用的肽治疗剂的含水组合物稳定化。碳水化合物可以是糖，包括单糖、二糖和多糖，并且可以包括例如非还原性糖，如棉子糖、水苏糖、蔗糖和海藻糖；以及还原糖，如单糖和二糖。示例性的单糖包括芹菜糖、阿拉伯糖、毛地黄毒素糖、岩藻糖、果糖、半乳糖、葡萄糖、古洛糖、金缕梅糖、艾杜糖、来苏糖、甘露糖、核糖、塔格糖、山梨糖醇、木糖醇和木糖。示例性的二糖包括蔗糖、海藻糖、纤维二糖、龙胆二糖、乳糖、乳果糖、麦芽糖、蜜二糖、樱草糖、芦丁糖、绵枣儿二糖、槐二糖、松二糖和、荚豆二糖。在实施例中，可以利用蔗糖、海藻糖、果糖、麦芽糖或其组合。所示例的糖的所有光学异构体(D、L和外消旋混合物)也可以包括在本文中。有用的多糖包括淀粉如羟乙基淀粉、预糊化玉米淀粉、戌淀粉、糊精、葡聚糖或硫酸葡聚糖、γ-环糊精、α-环糊精、β-环糊精、葡糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、2-羟基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精和磺基丁基醚-γ-环糊精。在实施例中，可利用羟乙基淀粉、糊精、葡聚糖、γ-环糊精、β-环糊精或它们的组合。在实施例中，可以利用具有35,000至76,000平均分子质量的葡聚糖。在一些实施例中，所述至少一种碳水化合物是纤维素。合适的纤维素包括羟乙基纤维素(HEC)、甲基纤维素(MC)、微晶纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基纤维素(HPC)、以及它们的混合物。
有利地，通常，所述含水组合物和包含所述肽治疗剂和所述氨基酸的涂层甚至在不存在碳水化合物时也是稳定的。在一些这样的实施例中，所述含水组合物和所述涂层基本上不含碳水化合物。例如，所述含水组合物和所述涂层能够基本上不含糖类，包括单糖、二糖和多糖。例如，所述含水组合物和所述涂层可不含上文所列的任何单糖、二糖和多糖。在根据本公开的医疗装置的一些实施例中，基本上不含山梨醇。在根据本公开的方法的一些实施例中，所述含水组合物基本上不含山梨醇。“基本上不含”在指上文所列的任何碳水化合物或山梨醇时，是指碳水化合物或山梨醇能够存在，但是是以小于使所述含水组合物或所述涂层稳定化所需的量。“基本上不含”特定碳水化合物或山梨醇包括不含所述碳水化合物或山梨醇，并且还包括其中所述碳水化合物或山梨醇的摩尔含量小于肽治疗剂的摩尔含量。在一些实施例中，术语“基本上不含”特定碳水化合物或山梨醇是指所述碳水化合物或山梨醇的量按所述组合物中固形物的总量计，按摩尔或按重量小于百分之4、3、2、或1。在一些实施例中，所述含水组合物和/或包含所述肽治疗剂和所述氨基酸的涂层不含碳水化合物。在一些实施例中，所述含水组合物和/或包含所述肽治疗剂和所述氨基酸的涂层不含山梨醇。
在一些实施例中，本文所公开的含水组合物和涂层包括至少一种表面活性剂。所述至少一种表面活性剂可以是两性的、阳离子的、阴离子的或非离子的。示例性的合适表面活性剂包括卵磷脂、聚山梨醇酯(例如聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯40和聚山梨醇酯80)、甘油、N-月桂酰胺基乙基-N-羟乙基乙酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基氯化吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(DoTAC)、去氧胆酸钠、烷基苄基二甲基氯化铵、脱水山梨糖醇月桂酸酯和烷氧基化醇(例如月桂基聚氧乙烯醚-4)。有利地，在一些实施例中，表面活性剂在本文所公开的涂层和含水组合物中是非必需的。在一些这样的实施例中，所述含水组合物和所述涂层基本上不含表面活性剂。“基本上不含表面活性剂”是指不含表面活性剂，或者基于所述组合物或涂层中的总固形物，具有按重量计至多百分之1、0.5、0.1,或0.01的表面活性剂。
非挥发性的、非水的溶剂在本文所公开的含水组合物中可以是有用的，并可存在于所得到的涂层中。示例性的合适的非挥发性、非水的溶剂包括丙二醇、二甲基亚砜、甘油、1-甲基-2-吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺。
本文所公开的含水组合物和涂层可包括至少一种抗氧化剂。示例性的合适抗氧化剂包括例如柠檬酸钠、柠檬酸、抗坏血酸、甲硫氨酸、抗坏血酸钠、以及它们的组合。有利地，在一些实施例中，此类抗氧化剂在本文所公开的涂层和含水组合物中是非必需的。在一些这样的实施例中，基于所述组合物或涂层中的总固形物，所述含水组合物和所述涂层能够具有按重量计至少百分之1、0.5、0.1、或0.01的任何这些抗氧化剂。
在一些实施例中，本文所公开的涂层或含水组合物包括至少一种聚合物。示例性的有用的聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇山梨坦异硬脂酸酯。在一些实施例中，具有5,000至1.5百万的数量平均分子量的PVP可以是有用的。在一些实施例中，具有300至8,000的数量平均分子量的聚乙二醇可以是有用的。
在一些实施例中，本文所公开的涂层或含水组合物可包括所述肽治疗剂之外的多肽。组成所述多肽的氨基酸可以是相同的或者至少一些氨基酸可以彼此不同。示例性的有用的聚氨基酸(相同的氨基酸)可以包括聚组氨酸、聚天冬氨酸和聚赖氨酸。
在所述涂层和含水组合物的一些实施例中，存在所述肽治疗剂和/或所述氨基酸的抗衡离子。对于向带正电的肽治疗剂或氨基酸提供抗衡离子有用的示例性的弱酸包括乙酸、丙酸、戊酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、羟基丙二酸、延胡索酸、丙二酸、丁酸、巴豆酸、二甘醇酸和戊二酸。对于向带正电的肽治疗剂或氨基酸提供抗衡离子有用的示例性的强酸包括盐酸、氢溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸和甲磺酸。对于向带负电的肽治疗剂或氨基酸提供抗衡离子有用的示例性的弱碱包括氨、吗啉、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨基丁三醇、甲基葡糖胺和葡糖胺。对于向带负电的肽治疗剂或氨基酸提供抗衡离子有用的示例性的强碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁。
用于制备根据本公开的包括微针的医疗装置的方法包括提供包含肽治疗剂、氨基酸、以及在一些实施例中包含缓冲液的含水组合物。因此，本公开还提供了适合涂覆微针阵列的含水组合物。所述含水组合物包括肽治疗剂、氨基酸、以及任选地包括缓冲液。选择组合物中这些成分的量，目的是在沉积于微针上的所得涂层中得到上文所述量的固体非挥发性成分。所述含水组合物还可包括上文所述的任何赋形剂。通过使微针与组合物接触，将涂层沉积在微针上。
除了作为可挥发的载体的水之外，所述含水组合物还能够包括至少一种共溶剂(其也可以是可挥发的载体)。示例性的有用的共溶剂(其可以是可挥发的载体)包括乙醇、异丙醇、甲醇、丙醇和丁醇。C1-4醚、C1-4酮、和C1-4酯，例如，也可以是有用的。有用的挥发性共溶剂通常是具有至多120℃的沸点的那些，在一些实施例中为至多100℃。非挥发性的共溶剂也可以被包括，如上文所述。通常，所述涂层制剂中的溶剂被选择为使得其可溶解或分散所述肽治疗剂、所述氨基酸、和任何可能存在的赋形剂。基于所述含水组合物的总重量计，所述含水组合物能够具有按重量计5％至80％、按重量计10％至70％、或按重量计50％至70％的总体固形物含量。
对于使所述涂层沉积在微针上有用的含水组合物能够被设计为具有所期望的粘度、表面张力、和/或所述含水组合物在包括微针的材料上的接触角。
所述含水组合物的粘度能够是对于在微针上提供所期望量的均匀涂层重要的因素。含水组合物的所期望的粘度能够至少部分地取决于微针的几何形状、所采用的具体涂覆方法、和所期望的涂覆步骤的数量中的至少一种、以及其他的因素。在一些实施例中，当在25℃的温度以100s-1的剪切速率测量时，所述含水组合物具有500至30,000厘泊(cps)的范围内(在一些实施例中，在500至10,000cps或500至8,000cps的范围内)的剪切粘度。剪切粘度是流体受剪切应力而变形的抗性的量度。多种仪器可以用于粘度测试，包括流变仪，例如得自美国特拉华州纽卡斯尔的TA仪器公司(TA Instruments,New Castle,DE)的流变仪。
对于在微针上提供所期望的量的材料而不会沿微针过度散布或散布到微针基材上，含水组合物的表面张力能够是重要的因素。含水组合物的所期望的表面张力能够至少部分地取决于微针的几何形状、所采用的具体涂覆方法、和所期望的涂覆步骤的数量中的至少一种、以及其他的因素。在一些实施例中，所述含水组合物具有至多60达因/厘米的表面张力(在环境的或室温的条件下测量)，在一些实施例中为至多55达因/厘米。在一些实施例中，所述含水组合物具有40达因/厘米至55达因/厘米范围内的表面张力。表面张力能够使用悬滴方法测定。在测定表面张力的悬滴法中，一滴液体因表面张力作用而从管的末端悬垂。因表面张力所致的力与液体和管之间边界的长度成正比。涵盖用于测定液滴相关参数的光学系统和用于基于所测得的参数计算表面张力的软件包的多种仪器均可用于本文。一种示例性仪器为可得自德国汉堡的克鲁斯公司(Krüss,Hamburg,Germany)的液滴形状分析系统(Drop Shape Analysis System)(DSA100S型)。
对于在微针上提供所期望的量的材料而不会沿微针过度散布或散布到微针基材上，含水组合物在包括微针的材料(也被称为“微针材料”)上的接触角能够是重要的因素。含水组合物在微针材料上的所期望的接触角能够至少部分地取决于微针的组成、微针的几何形状、所采用的具体涂覆方法、和所期望的涂覆步骤数量中的至少一种、以及其他的因素。在一些实施例中，所述含水组合物具有至少50度、至少55度、或至少65度的与微针材料的接触角(在环境的或室温的条件下测量)。含水组合物在微针材料上的接触角可以采用多种方法进行测定，例如，使用固着液滴法。通常，测角计(或采用了测角计的仪器)能够被用于测量接触角；此类仪器的一个例子是可购自德国汉堡的克鲁斯公司(Krüss,Hamburg,Germany)的Drop Shape Analysis System(型号DSA100S)。在实施例中，能够在将含水组合物转移到基底(微针材料)上的5秒钟内测定接触角。含水组合物相对于微针材料的接触角在由所述微针材料制成的水平基底上被测定。
微针材料可以是(或包含)硅或金属，例如不锈钢、钛或镍钛合金。微针材料还可以是(或包含)医用级聚合物材料。在包括上述任一实施例在内的一些实施例中，所述微针材料能够是医用级聚合物材料。医用级聚合物材料的示例性类型包括聚碳酸酯和液晶聚合物(本文称为“LCP”)。
一般来讲，“阵列”是指包括超过一个(在实施例中，多个)结构的本文所述的医疗装置，所述结构能够刺穿角质层以有利于肽治疗剂和氨基酸向皮肤的透皮递送。术语“微结构”和“微针”是指与能够刺穿角质层以有利于肽治疗剂和氨基酸向皮肤的透皮递送的阵列相关的结构。以举例的方式，微结构可包括针或针样结构以及能够刺穿角质层的其他结构。因此，术语“微针阵列”或“微针的阵列”能够指能够刺穿角质层以有利于肽治疗剂和氨基酸向皮肤的透皮递送的多种结构。
对于实施本公开有用的微针阵列能够具有多种构造，例如下面的专利和专利申请中描述的那些，这些专利和专利申请的公开内容以引用方式并入本文。微针阵列的一个实施例包括美国专利申请公布No.2005/0261631(Clarke等人)中所公开的结构，该专利申请描述了呈截锥形并具有受控的高宽比的微针。微针阵列的另一个实施例包括美国专利No.6,881,203(Delmore等人)中所公开的结构，该专利描述了在外表面上形成至少一个通道的锥形微针。微针阵列的另一个实施例包括国际申请公布No.WO2011/014514(Gonzalez等人)和WO2010/059065(Burton等人)中所公开的结构，二者均描述了中空的微针。对于中空的微针，其凹形表面、凸形表面、或这两种表面可包括本文所公开的涂层。凹形表面上的涂层可被认为是在微针“内”。在一些实施例中，所述微针是实心微针(即，所述微针通体是实心的)。
一般来讲，微针阵列包括多根微针。图1示出了包括四根微针110(图1中提及其中的两根)的微针阵列100的一部分，这四根微针设置在微针基底120上。每根微针110具有高度h，该高度h为从微针110的尖端到基底120处微针底部的长度。单根微针的高度或微针阵列上所有微针的平均高度可被称为微针的高度h。在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约100至1200微米(μm)的高度，在一些实施例中为约200至1000μm，或约200至750μm。在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，微针阵列含有每平方厘米的微针阵列200至1500根微针。
单根微针或微针阵列中的多根微针还可以由它们的纵横比表征。微针的高宽比为微针的高度h对宽度(在微针的底部处)w的比率(如图1中所见)。纵横比可以表示为h:w。在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有2:1至5:1范围内的纵横比。在一些这样的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少3:1的纵横比。
对于实施本公开有用的微针阵列中的微针或多根微针能够具有多种形状。在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，多根微针中的每一根可具有四方锥体形状或皮下注射针的形状。在一些这样的实施例中，所述形状是四方锥体。
在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，根据本公开的医疗装置可以是贴剂的形式。此类实施例的一个例子在图2中更详细地示出。图2示出了一种包含贴片20的医疗装置，所述贴片呈微针阵列22、压敏粘合剂24和背衬26的组合的形式。这样的贴片20或包含多个微针阵列或多个贴片20的其他装置能够被称为递送装置。微针阵列22用从微针基底14突出的微针10说明。微针10可以任何所需的图案布置或者无规地分布在微针基底14上。如图所示，微针10以均匀间隔的行布置。在包括本文所述任一实施例在内的一些实施例中，微针阵列能够具有大于约0.1cm2且小于约20cm2的在非结构表面上的表面面积。在一些这样的实施例中，所述微针阵列区域为至少约0.5cm2且至多为约5cm2。在一些实施例(未示出)中，贴剂20的基底14的一部分不具有微针(即，它是非结构化的)。在一些这样的实施例中，所述非结构化表面具有大于面向患者皮肤表面的装置表面的总面积的约1％并小于约75％的面积。在另一这样的实施例中，所述非结构化表面具有大于约0.10平方英寸(0.65cm2)至小于约1平方英寸(6.5cm2)的面积。在另一个实施例(如图2所示)中，将微针设置在阵列22的几乎整个表面区域上方，从而基本不存在非结构化的区域。
在制备本文所述的医疗装置的方法中，微针与含水组合物的接触能够通过浸涂微针进行。此类方法描述于，例如，美国专利申请公布No.2008/0051699(Choi等人)中，其公开内容以引用的方式并入本文，尤其是其中关于图10A、10B和10C的。
在浸涂时，通过仅使微针高度的一部分与含水组合物接触并避免与微针基底接触，避免了浪费肽治疗剂和氨基酸。图3以剖视图的形式示出了包括四根微针210(图3中提及了其中的两根)的微针阵列200的一部分，这四根微针设置在微针基底220上。涂层250以与微针210的尖端相距距离260的方式设置在微针上。这通过使不超过一部分的微针高度与含水组合物接触来实现。因此，在包括本文所述包括使微针与含水组合物接触的步骤的任一实施例在内的一些实施例中，微针各自具有尖端和底部，尖端从底部延伸一段距离(h)，并且通过使微针的尖端和微针的一部分与组合物接触来实施接触，所述微针的一部分延伸不超过从尖端到底部的距离的90％(0.9h)，在一些实施例中为不超过该距离的70％(0.7h)，或不超过该距离的50％(0.5h)。应当理解，该距离可以适用于单根微针或适用于阵列中微针的平均值。在包括本文所述包括设置在微针上的涂层的任一实施例在内的一些实施例中，至少50％的微针具有在微针上尖端附近存在并且朝底部延伸不超过该距离的90％，优选地不超过该距离的70％，更优选地不超过该距离的50％的涂层。
在一些实施例中，当微针与含水组合物接触时，所述微针朝下面向所述含水组合物。在一些这样的实施例中，在微针与含水组合物接触之后，接触被终止，并且所述微针在所述含水组合物的一部分挥发之前和/或过程中被面向上方地定位。在这种位置下，留在微针上的含水组合物的一部分可以流向底部，使微针的尖端暴露或仅有少量的涂层留在尖端上。流动的程度可取决于诸如上文所述的粘度、接触角和表面张力等因素。
从含水组合物中移出微针之后，一些涂层制剂留在微针上，该量取决于如上文所述的含水组合物特性和微针材料的表面特性。从粘附于微针的含水组合物中移除至少一部分的水，得到设置在微针上的涂层。可使用一个或多个额外的接触步骤。涂层的形状、平均涂层厚度以及被涂层覆盖的微针表面的量取决于上文讨论的因素以及接触步骤重复的次数。
图3示出了具有设置在微针上的涂层的一个实施例，其中微针的尖端基本上暴露出(没有涂层或存在相对较少量的涂层)一段距离270。在包括本文所述包括设置在微针上的涂层的任一实施例在内的一些实施例中，微针的尖端暴露或在尖端上仅存在少量的涂层。在一些这样的实施例中，距离270为从尖端至底部的距离的至少1％(0.01h)、3％(0.03h)或6％(0.06h)。在一些这样的实施例中，距离270为从尖端至底部的距离的至多10％(0.1h)。
在包括本文所述包括设置在微针上或在其内的涂层的任一实施例在内的一些实施例中，涂层以每根微针0.01至2微克的平均量存在于微针上。可以通过在将涂层设置在微针上之前和之后称量微针阵列并用差值除以阵列中微针的根数，从而测定涂层重量。一旦被涂覆的微针阵列变为恒重(表示在涂覆后测定重量之前，水和任何其他可挥发的载体已被充分去除)即能够进行上述测量。作为另外一种选择，可以以分析方式测定整个阵列的所有微针上的涂层中固态组分的总量，然后基于用于含水组合物中的所有固态组分的已知重量计算固形物总重量。
水和任何其他载体的挥发能够利用多种方式进行，包括例如，在环境条件下干燥；在非环境条件的条件(例如不是室温的温度或不是平均湿度的湿度)下干燥；多次干燥；用热干燥、冻干、冷冻干燥；其他类似的技术；或它们的组合。
一旦含水组合物的一部分(其可以是水或非水的溶剂的一部分或全部)已蒸发(在单个接触步骤或多个接触步骤之后)，微针阵列上的含水组合物即能够被称为“涂层”，如上文所述。如本文所述的涂层能够一般地被称为干燥的涂层或固体涂层。
在一些实施例中，根据本公开的医疗装置能够包括可溶解的微针的阵列。所述可溶解的微针可以以上文关于设置在微针上的涂层所描述的多种量包含所述肽治疗剂和氨基酸。可溶解的微针还包括可溶解的基质材料。所述可溶解的基质材料可以是在角质层下面的组织中充分溶解，以使得肽治疗剂和氨基酸能够释放至组织中的任何固体材料。在一些实施例中，可溶解的基质材料选自透明质酸、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、葡萄糖、葡聚糖、海藻糖、麦芽糖糊精、以及它们的组合。
通过将含有可挥发载体和可溶解基质材料(优选地为水溶性)的溶液浇注含有微结构化空穴的模具中并干燥，可以制造可溶解微针的阵列。微结构化空穴的内部形状对应于可溶解微针的外部形状。该模具可以由不会永久性粘结至用于制备可溶解微针的材料或对此材料具有低附着性的材料(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))构成。
可以通过首先将含有可挥发载体(优选地还包括可溶解基质材料)的这些组分的溶液装载到含有微结构化空穴的模具，将肽治疗剂和氨基酸掺入可溶解的微针。在至少部分地干燥(使可挥发载体的至少一部分挥发)之后，用可溶解的基质材料(无肽治疗剂和氨基酸)的溶液填充模具，然后进行干燥。作为另外一种选择，在一步式方法中，肽治疗剂和氨基酸能够与含可挥发载体的溶液中的可溶解的基质材料混合，并用该溶液填充模具，然后进行干燥。可挥发载体能够包括水或上文所述的任何挥发性的非水溶剂(例如，乙醇)。干燥能够使用上文所述的任何技术进行。
在包括可溶解的微针的实施例中，包含肽治疗剂和氨基酸的涂层可以被认为是在所述微针的至少一部分内。
通过使受试者的组织与微针接触并用手施加压力以迫使微针进入组织中，可以实施微针装置的施加。作为另外一种选择，可以采用可施加压力以迫使微针进入组织中的施加装置。这样可以提供更为均匀的压力分布并且以最佳速度迫使微针进入组织中，使得基本上所有微针均能够将肽治疗剂释放到组织中。在一些实施例中，使组织与微针装置接触是以5至10米/秒的微针速度进行的。“受试者”能够包括人、羊、马、牛、猪、狗、猫、大鼠、小鼠、或其他哺乳动物。
本公开的一些实施例
1.一种医疗装置，包括：
微针阵列；和
在所述微针的至少一部分上或在其内的涂层，其中所述涂层包含：
肽治疗剂，和
氨基酸，
其中所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷，并且其中所述涂层基本上不含山梨醇。
2.根据实施例1所述的医疗装置，其中所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1。
3.根据实施例1所述的医疗装置，其中所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比在0.5:1至55:1的范围内。
4.根据实施例1至3中任一项所述的医疗装置，其中所述氨基酸是组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、或谷氨酸。
5.根据实施例4所述的医疗装置，其中所述氨基酸是组氨酸。
6.根据实施例1至5中任一项所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷。
7.根据实施例1至4中任一项所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净负电荷。
8.根据实施例1至7中任一项所述的医疗装置，其中基于所述涂层的总重量计，所述氨基酸以按重量计0.1至15％的范围存在于所述涂层中。
9.根据实施例1至8中任一项所述的医疗装置，其中所述微针阵列包括可溶解的基质材料。
10.根据实施例1至8中任一项所述的医疗装置，其中至少一些所述微针是中空的。
11.一种医疗装置，包括：微针阵列；和
在所述微针的至少一部分上或在其内的涂层，其中所述涂层包含：
肽治疗剂，和
组氨酸，
其中所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1。
12.根据实施例11所述的医疗装置，其中所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于1.5:1。
13.根据实施例11或12所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂具有净正电荷。
14.根据实施例11或12所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂具有净负电荷。
15.根据实施例11至14中任一项所述的医疗装置，其中基于所述涂层的总重量计，组氨酸以按重量计0.1至15％的范围存在于所述涂层中。
16.根据实施例11至15中任一项所述的医疗装置，其中所述组氨酸使所述涂层中的肽治疗剂稳定化。
17.根据前述实施例中任一项所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂是甲状旁腺激素、降钙素、溶菌酶、胰岛素、醋酸格拉替雷、醋酸戈舍瑞林、奥曲肽、亮丙瑞林、加压素、心房利钠肽(ANP)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、促红细胞生成素(EPO)、骨形态发生蛋白(BMP)、表皮生长因子(EFG)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、干扰素α、干扰素β、干扰素γ、抗微生物肽、链道酶α、组织纤溶酶原激活剂、融合蛋白、或疫苗。
18.根据前述实施例中任一项所述的医疗装置，其中所述涂层以每根微针0.01至2微克的平均量存在于所述微针上。
19.一种制备包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物，其中在所述含水组合物中，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述氨基酸。
20.根据实施例19所述的方法，其中所述缓冲液包括磷酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、或三(羟甲基)氨基甲烷。
21.一种使微针阵列上的涂层中的肽治疗剂稳定化的方法，所述方法包括将氨基酸掺入所述涂层，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。
22.根据实施例19至21中任一项所述的方法，其中所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1。
23.根据实施例19至21中任一项所述的方法，其中所述氨基酸与所述肽治疗剂的摩尔比在0.5:1至55:1的范围内。
24.根据实施例19至23中任一项所述的方法，其中所述氨基酸是组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、或谷氨酸。
25.根据实施例24所述的方法，其中所述氨基酸是组氨酸。
26.根据实施例19至25中任一项所述的方法，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷。
27.根据实施例19至25中任一项所述的方法，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净负电荷。
28.根据实施例19至27中任一项所述的方法，其中基于所述涂层的总重量计，所述氨基酸以按重量计0.1至15％的范围存在于所述涂层中。
29.根据实施例19至28中任一项所述的方法，其中所述含水组合物具有在3至11的范围内的pH。
30.根据实施例19至39中任一项所述的方法，其中所述含水组合物或所述涂层基本上不含山梨醇。
31.一种制备包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含肽治疗剂、组氨酸和缓冲液的含水组合物，其中在所述含水组合物中，所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1；
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述组氨酸。
32.根据实施例31所述的方法，其中所述含水组合物具有在3至11的范围内的pH。
33.根据实施例31或32所述的方法，其中所述组氨酸与肽治疗剂的摩尔比小于1.5:1。
34.根据实施例31、32、或33所述的方法，其中所述肽治疗剂具有净正电荷。
35.根据实施例31、32、或33所述的方法，其中所述肽治疗剂具有净负电荷。
36.根据实施例31至35中任一项所述的方法，其中基于所述涂层的总重量计，组氨酸以按重量计0.1至15％的范围存在于所述涂层中。
37.根据实施例31至36中任一项所述的方法，其中缓冲液包括磷酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、或三(羟甲基)氨基甲烷。
38.根据实施例19至37中任一项所述的方法，其中所述肽治疗剂是甲状旁腺激素、降钙素、溶菌酶、胰岛素、醋酸格拉替雷、醋酸戈舍瑞林、奥曲肽、亮丙瑞林、加压素、心房利钠肽(ANP)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、促红细胞生成素(EPO)、骨形态发生蛋白(BMP)、表皮生长因子(EFG)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、干扰素α、干扰素β、干扰素γ、抗微生物肽、链道酶α、组织纤溶酶原激活剂、融合蛋白、或疫苗。
39.根据实施例19至38中任一项所述的方法，其中所述涂层以每根微针0.01至2微克的平均量存在于所述微针上。
40.一种制备根据实施例1至10中任一项所述的包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含所述肽治疗剂和所述氨基酸的含水组合物；
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述氨基酸。
41.一种制备根据实施例11至16中任一项所述的包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含所述肽治疗剂和所述组氨酸的含水组合物；
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述组氨酸。
本文提供了以下例子来更具体地举例说明本发明的多个实施例，但是这些例子中记载的具体材料及其量，以及其他条件和细节绝非意在限制本发明。
实例
材料
微针阵列是使用VECTRA MT1300热塑性液晶聚合物(LCP)(美国肯塔基州弗洛伦斯的泰科纳工程塑料公司(Ticona Engineering Polymers,Florence,KY))注塑的。微针阵列起作用的四方锥体型微针具有约500微米的高度和大约3:1的纵横比。微针以约316个微针组成的八边形图案排列，在各个微针之间具有约550微米(从顶端到顶端进行测量)的相等间距。
PTH，甲状旁腺激素(1-34)(人类)，以乙酸盐的形式得自美国加州托伦斯的巴亨公司(Bachem,Torrence,CA)。鲑降钙素和溶菌酶得自美国加州拉荷亚的Calbiochem公司(Calbiochem,LaJolla,CA)。胰岛素得自美国密苏里州圣路易斯的西格玛公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)。
L-组氨酸一盐酸盐(His-HCl)得自美国新泽西州菲利普斯堡的J.T.Baker(J.T.Baker,Phillipsburg,NJ.)。
L-精氨酸盐酸盐(Arg-HCl)得自美国新泽西州新布朗斯维克的斯百全公司(Spectrum Chemical,New Brunswick,NJ.)。
磷酸盐缓冲盐水(1X PBS)得自美国俄亥俄州索伦的Amresco公司(Amresco LLC,Solon,OH.)。
使用配备了二元泵、带孔板恒温自动进样器、恒温柱室、和二极管阵列紫外检测器的Agilent1100HPLC系统(美国特拉华州威明顿的安捷伦科技公司(Agilent Technologies,Wilmington,DE))测定了涂覆在微针阵列上的制剂中的蛋白质或多肽含量。具有5μm粒度和2.1×150mm内径的Zorbax300SB-C8柱(美国特拉华州威明顿的安捷伦科技公司(AgilentTechnologies,Wilmington,DE))被用于分离。所述柱被维持在50℃。移动相由两种洗脱剂组成。洗脱剂A是0.1％TFA(三氟乙酸)水溶液，洗脱剂B是0.1％TFA乙腈溶液(美国新泽西州新布朗斯维克的斯百全公司(Spectrum Chemical,New Brunswick,NJ.))。经过30分钟时间应用了从80/20至50/50(A/B)的线性梯度。流量为0.4mL/分钟，紫外检测波长被设定在214nm。总的运行时间是34分钟，而样品注射体积是15μL。
用pH试纸(可以以商品名“COLORpHAST”购自美国新泽西州吉布斯敦的EMD Chemicals公司(EMD Chemicals,Gibbstown,NJ))测定了所述制剂的pH。
实例1
制备了在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中包含10mg/mL的PTH和12mg/mL的L-组氨酸一盐酸盐(His-HCl)的样品制剂。上述样品制剂的pH是5.5-6.0。还制备了在PBS中包含10mg/mL的PTH的对照制剂。该对照制剂中不含有His-HCl。对照制剂的pH是6.0。用上述样品或对照制剂涂覆了微针阵列。通过将50μL的所述制剂逐滴添加至由八边形的微针图形限定的阵列的部分，进行了涂覆。于35℃在烘箱中干燥浸没涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)约15小时。
干燥后，涂覆的阵列被置于维持在40℃和96％相对湿度(RH)的储存小室中。在所述小室中储存1、3、7和14天之后，测定了涂覆的阵列的PTH含量。在指定的时间点，从小室中取出阵列，并用PBS(2mL)清洗，以从阵列上除去涂层。使用上文描述的HPLC方法分析了所得到的洗涤溶液的等分试样的PTH含量。通过测量新鲜涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)的初始PTH含量，制备了参考标准品。被用作参考标准品的阵列被储存在约4℃的冰箱中，并在被制备的一天内被分析。在每一时间点，通过测量所选择的涂层中PTH的峰面积，并除以在相应的参考标准品中所测量的PTH的峰面积，确定了样品或对照涂层中剩余的未降解的PTH的百分比。结果报告见表1。
表1：
实例2
除了样品制剂包含12mg/mL的L-精氨酸盐酸盐，而不是L-组氨酸一盐酸盐之外，使用了与实例1中所描述的相同的方法。上述样品制剂的pH是6.0。结果列于表2中。
表2：
实例3
制备了在PBS中包含5mg/mL的鲑降钙素和12mg/mL的L-组氨酸一盐酸盐(His-HCl)的样品制剂。上述样品制剂的pH是5.5。还制备了在PBS中包含5mg/mL鲑降钙素的对照制剂。该对照制剂中不含有His-HCl。对照制剂的pH是6.0-6.5。用上述样品或对照制剂涂覆了微针阵列。通过将50μL的所述制剂逐滴添加至由八边形的微针图形限定的阵列的部分，进行了涂覆。于35℃在烘箱中干燥浸没涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)约15小时。
干燥后，涂覆的阵列被置于维持在40℃和96％相对湿度(RH)的储存小室中。在所述小室中储存1、3、7和14天之后，测定了涂覆的阵列的鲑降钙素含量。在指定的时间点，从小室中取出阵列，并用PBS(1mL)清洗，以从阵列上除去涂层。使用上文描述的HPLC方法分析了所得到的洗涤溶液的等分试样的鲑降钙素含量。通过测量新鲜涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)的初始鲑降钙素含量，制备了参考标准品。被用作参考标准品的阵列被储存在约4℃的冰箱中，并在被制备的一天内被分析。通过测量所选择的涂层中鲑降钙素的峰面积，并除以在相应的参考标准品中所测量的鲑降钙素的峰面积，确定了在每一时间点在涂层中剩余的未降解的鲑降钙素的百分比。结果报告见表3。
表3：
实例4
除了样品制剂包含12mg/mL的L-精氨酸盐酸盐，而不是L-组氨酸一盐酸盐之外，使用了与实例3中所描述的相同的方法。上述样品制剂的pH是6.0-6.5。结果报告见表4。
表4：
实例5
制备了在0.1N乙酸中包含5mg/mL的胰岛素和12mg/mL的L-组氨酸一盐酸盐(His-HCl)的样品制剂。上述样品制剂的pH是3.0-3.5。还制备了在0.1N乙酸中包含5mg/mL胰岛素的对照制剂。该对照制剂中不含有His-HCl。对照制剂的pH是3.0-3.5。用上述样品或对照制剂涂覆了微针阵列。通过将50μL的所述制剂逐滴添加至由八边形的微针图形限定的阵列的部分，进行了涂覆。于35℃在烘箱中干燥浸没涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)约15小时。
干燥后，涂覆的阵列被置于维持在40℃和96％相对湿度(RH)的储存小室中。在所述小室中储存1、3、7和14天之后，测定了涂覆的阵列的胰岛素含量。在指定的时间点，从小室中取出阵列，并用0.1N乙酸(1mL)清洗，以从阵列上除去涂层。使用上文描述的HPLC方法分析了所得到的洗涤溶液的胰岛素含量。通过测量新鲜涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)的胰岛素含量，制备了参考标准品。被用作参考标准品的阵列被储存在约4℃的冰箱中，并在被制备的一天内被分析。通过测量所选择的涂层中胰岛素的峰面积，并除以在相应的参考标准品中所测量的胰岛素的峰面积，确定了在每一时间点在涂层中剩余的未降解的胰岛素的百分比。结果列于表5。
表5：
实例6
除了样品制剂包含12mg/mL的L-精氨酸盐酸盐，而不是L-组氨酸一盐酸盐之外，使用了与实例5中所描述的相同的方法。上述样品制剂的pH是3.0-3.5。结果在表6中报告。
表6：
实例7
制备了在PBS中包含10mg/mL的溶菌酶和12mg/mL的L-组氨酸一盐酸盐(His-HCl)的样品制剂。上述样品制剂的pH是5.5-6.0。还制备了在PBS中包含10mg/mL的溶菌酶的对照制剂。该对照制剂中不含有His-HCl。对照制剂的pH是6.5。用上述样品或对照制剂涂覆了微针阵列。通过将50μL的所述制剂逐滴添加至由八边形的微针图形限定的阵列的部分，进行了涂覆。于35℃在烘箱中干燥浸没涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)约15小时。
干燥后，涂覆的阵列被置于维持在40℃和96％相对湿度(RH)的储存小室中。在所述小室中储存1、3、7和14天之后，测定了涂覆的阵列的溶菌酶含量。在指定的时间点，从小室中取出阵列，并用PBS(2mL)清洗，以从阵列上除去涂层。使用上文描述的HPLC方法分析了所得到的洗涤溶液的等分试样的溶菌酶含量。通过测量新鲜涂覆的阵列(样品和对照制剂均进行涂覆)的溶菌酶含量，制备了参考标准品。被用作参考标准品的阵列被储存在约4℃的冰箱中，并在被制备的一天内被分析。通过测量所选择的涂层中溶菌酶的峰面积，并除以在相应的参考标准品中所测量的溶菌酶的峰面积，确定了在每一时间点在涂层中剩余的未降解的溶菌酶的百分比。结果列于表7中。
表7：
实例8
除了样品制剂包含12mg/mL的L-精氨酸盐酸盐，而不是L-组氨酸一盐酸盐之外，使用了与实例7中所描述的相同的方法。上述样品制剂的pH是6.5。结果列于表8中。
表8：
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明不限于上述实施例，但应受以下权利要求书及其任何等同物中提及的限制的控制。

Claims (15)

1.一种医疗装置，包括：
微针阵列；和
在所述微针的至少一部分上或在其内的涂层，其中所述涂层包含：
肽治疗剂，和
氨基酸，
其中所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷，并且其中所述涂层基本上不含山梨醇。
2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中所述氨基酸是组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、或谷氨酸。
3.根据权利要求2所述的医疗装置，其中所述氨基酸是组氨酸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷。
5.一种医疗装置，包括：
微针阵列；和
在所述微针的至少一部分上或在其内的涂层，其中所述涂层包含：
肽治疗剂，和
组氨酸，
其中所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1。
6.根据权利要求5所述的医疗装置，其中所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于1.5:1。
7.根据权利要求5或6所述的医疗装置，其中所述肽治疗剂具有净正电荷。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的医疗装置，其中所述组氨酸使所述涂层中的所述肽治疗剂稳定化。
9.根据前述权利要求中任一项所述的医疗装置，其中所述微针阵列包括可溶解的基质材料，或其中所述微针的至少一部分是中空的。
10.一种制备包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含肽治疗剂、氨基酸和缓冲液的含水组合物，其中在所述含水组合物中，所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷；
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述氨基酸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述含水组合物具有在3至11的范围内的pH。
12.一种使在微针阵列上或在其内的肽治疗剂稳定化的方法，所述方法包括将氨基酸掺入所述微针阵列，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸二者均具有净正电荷或二者均具有净负电荷。
13.根据权利要求10、11、或12所述的方法，其中所述氨基酸是组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、或谷氨酸。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述肽治疗剂和所述氨基酸各自具有净正电荷。
15.一种制备包括微针的医疗装置的方法，所述方法包括：
提供包含肽治疗剂、组氨酸和缓冲液的含水组合物，其中在所述含水组合物中，所述组氨酸与所述肽治疗剂的摩尔比小于2:1；
使所述微针与所述含水组合物接触；以及
使所述含水组合物的一部分挥发，以在所述微针的至少一部分上提供涂层，其中所述涂层至少包含所述肽治疗剂和所述组氨酸。
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