CN107530276A

CN107530276A - 使用电纺丝制造含有药物的可生物降解的纤维状物质的方法

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Publication number: CN107530276A
Application number: CN201680023901.XA
Authority: CN
Inventors: 西川靖俊; 牧田昌士; 长田直生
Original assignee: Oceau Ray Beth Corp
Current assignee: Oceau Ray Beth Corp; Orthorebirth Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2018-01-02
Also published as: ZA201706943B; EP3278791A4; BR112017020836A2; HK1249411A1; JPWO2016159240A1; EP3278791A1; US20180021485A1; MX2017012400A; SG11201707988YA; WO2016159240A1

Abstract

本发明提供，可能使药物在体内任何位置局部释放、并且具有生物体内吸收性、在药物释放后在生物体内体被吸收和分解的制剂材料。通过将生物可降解性树脂和药物溶解在溶剂中制造纺丝溶液，通过电纺丝从纺丝溶液中进行纺丝，解决上述课题，成功开发出具有极高的缓释(持续释放)效果的制剂材料。

Description

使用电纺丝制造含有药物的可生物降解的纤维状物质的方法

技术领域

本申请要求2015年3月31日提交的美国临时申请No.62/140722的优先权，其全部内容并入参考。

本发明涉及，用于制备将含有粉末状药物(骨形成用无机粒子，抗癌剂，抗生素等)的热塑性生物可降解性树脂(聚乳酸，PLGA等)作为电纺丝用纺丝溶液进行制备的方法。

本发明还涉及用于使用通过上述方法制造的电纺丝用纺丝溶液通过电纺丝制造可生物降解的纤维的方法。

本发明还涉及用于将通过上述方法制造的可生物降解纤维作为无纺布(非织造织物)或棉有效回收的方法。

本发明涉及包含通过上述制造方法制造的生物体吸收性棉状材料的体内局部植入(埋设入)型缓释(持续释放)剂；以及其使用方法(治疗方法)。

本发明的含药物的生物体吸收性棉状材料具有优异的局部缓释(持续释放)性，并且在释放药物成分后在体内被快速吸收和分解，并且作为除口服施用剂以外的作为长效注射剂(持效型药物)或体内植入(埋设入)型剂型是非常有效的。

背景技术

在药物施用途径中，口服施用占约60％，这是最广泛使用的施用途径。但是，近来通过口服施用预期不能具有足够的吸收性和稳定性的高分子药物的肽、蛋白质药物有所增加，此外在未来，预期将具有大分子量的基因、核酸性药物进一步应用于临床应用。此外，口服施用时，由于被小肠吸收进入全身血流，从而不适于必须具有局部性和缓释(持续释放)性的药物。

作为口服施用以外的施用途径，存在经鼻施用，经肺施用，滴眼，直肠施用，经皮施用，注射施用等各种施用途径。注射剂在口服施用剂之后使用。然而，即使是注射，在静脉滴注注射剂等情况下，通常不会像口服施用那样具有局部持续性效果。此外，注射剂被快速吸收，但是在注射后经常存在药效持续性问题。

另一方面，也开发了长效注射剂(持效型药物)。每次注射药效持续数天至数月的注射剂中，通常用作激素药物，以油基注射剂或悬液注射剂的形式使用。它们也适用于可能在连续口服施用中有问题的抗精神病药。它们经皮注射或肌内注射，并且即使在注射后也预期具有持续效果，但是难以使药物局部地仅在靶位点(组织)处起作用。

作为长时间维持生理活性物质的效果的药物制剂，也研究了使用生物体内降解性聚合物的微球(多核微胶囊)(特开平6-211648号)。微球通常是指粒径为几微米左右的球形制剂，粒径为1μm以下的球形制剂有时称为纳米球。微球满足局部药物缓释(持续释放)性和局部性，但是在通过注射(例如皮下注射等)施用的条件下将其悬浮在液体中，因此，微球具有药物稳定性(药物分散)的问题，因此其研究与开发仍在进行中。

为了防止药物的分散并保持稳定性，也研究了使用疏水性聚合物(作为不可生物降解性聚合物的硅氧烷)作为载体的药物制剂(特开2001-199879)。在这种情况下，可以防止药物的分散，但存在载体残留在体内的问题，将药物应用于相对容易去除药物的部位(例如皮肤下的部位)时没有问题，但药物在体内任何部位的植入(埋设入)都是有风险的。

另一方面，在骨再生材料领域中，已经实施了一种方法，其中通过使生物可降解性树脂(例如聚乳酸等)制成的纤维含有成骨因子而制造的材料埋设入到骨缺损部位中(美国专利公开号2011-000952)。可生物降解的纤维在植入(埋设入)体内后，与体液接触而水解，使可生物降解的纤维中所含的药物缓释(持续释放)，并且可生物降解的纤维随时间流逝在体内被吸收而消失，因此，能够有效地实现骨形成，同时降低患者的负担。

在上述方法中，使用电纺丝作为从生物可降解性树脂制造纤维的方法。在电纺丝方法中，通过在电场中产生的静电吸引力将纺丝溶液作为纤维从喷嘴射出，因此，需要制备可以进行这种纺丝的溶液。

在骨再生材料领域中，迄今为止，通过使用溶剂溶解生物可降解性树脂，已经制造了用于电纺丝的纺丝溶液。

参考文献

专利文献

专利文献1：特开平6-211648

专利文献2：特开2001-199879

专利文献3：美国专利号6689374

专利文献4：美国公开号2011-0009522

专利文献5：国际公开号2015/005205

非专利文献

非专利文献1：Walsh等人Β-TCP骨移植替代双侧兔胫骨缺损模型。Biomaterials29(2008)266-271(β-TCP bone graft substitutes in a bilateral rabbit tibialdefect model.Biomaterials 29(2008)266-271))

非专利文献2：Obata等人用于引导骨再生的硅掺杂球霰石/聚(乳酸)混合物的电纺微纤维网。Acta Biometatialla 6(2010)1248-1257(Electrospun microfiber meshesof silicon-doped vaterite/poly(lactic acid)hybrid for guided boneregeneration.Acta Biometatialla 6(2010)1248-1257)

非专利文献3：Fujiwara等人引导骨再生膜由聚己内酯/碳酸钙复合纳米纤维制成。Biomaterials 26(2005)4139-4147)(Guided bone regeneration membrane made ofpolycaprolactone/calcium carbonate composite nano-fibers.Biomaterials 26(2005)4139-4147))

非专利文献4：Hench LL.Polak JM：第三代生物医学材料。Science2002,295：1014-1017)(Third-generation biomedical materials.Science2002,295:1014-1017)

非专利文献5：Weiss等人MYCN的靶向表达在转基因小鼠中引起神经母细胞瘤。EMBO杂志Vol.16No.11pp.2985-2995，1997(Targeted expression of MYCN causesneuroblastomain transgenic mice.The EMBO Journal Vol.16No.11pp.2985-2995,1997)

非专利文献6：Kishida等人Midkine通过Notch 2信号促进神经母细胞瘤。癌症研究73(4)1318-1327，2013(Midkine Promotes Neuroblastoma throughNotch2Signaling.Cancer Res；73(4)1318-1327,2013)

发明内容

发明要解决的课题

因此，本发明的目的是提供一种药物制剂材料，其能够在身体的任何部位局部缓释(持续释放)药物，其具有生物吸收性，并且在药物释放后在生物体内被吸收和分解。

解决课题的手段

作为向受患处局部施用药物的方法，已经提出了一种方法(美国专利号6689374)，其中通过将可生物降解的纤维中含药物而获得的材料埋设入患处以缓释(持续释放)药物。但是，为了制造可以用于电纺丝的纺丝溶液，首先将微粒子分散在水或溶剂中，然后将其均匀地分散在通过溶解生物可降解性树脂制造的溶液中进行混合。然而，当含有大量的粉末微粒子时，这些微粒子不能通过这种方法容易地均匀地分散在纺丝溶液中，其外径小，缓释(持续释放)时间短。

本发明人深入研究，结果发现上述问题可以通过以下方式解决：

1)将生物可降解性树脂和药物溶解在溶剂中以制造纺丝溶液，

2)通过电纺丝从所述纺丝溶液中进行纺丝，本发明人已经成功开发了包含具有大外径纤维状物质的且具有非常高的缓释(持续释放)效果的药物制剂材料。

即，本发明包括以下

[1]一种具有棉状或无纺布(非织造织物)状结构的生物体吸收性棉状材料，由包含药物和可生物降解性树脂的纤维状物质构成，或包括包含药物和可生物降解性树脂的纤维状物质，其平均外径为1μm以上至150μm以下，优选为10μm以上且150μm以下，更优选为30μm以上110μm以下，进一步优选为60μm以上且110μm以下。

[2]根据[1]所述的生物体吸收性棉状材料，其中，所述纤维状物质的平均分子量为5万以上且小于100万，优选为5万以上且小于50万，更优选为6万以上且小于40万。

[3]根据[1]所述的生物体吸收性棉状材料，其干燥或水合时的堆积密度为更优选为

[4]根据中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其中，所述生物可降解性树脂为PLGA或其共聚物。

[5]根据中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其中，所述药物为抗癌剂。

[6]根据中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其进行了灭菌处理。

[7]一种生物体吸收性棉状材料的制造方法，其特征在于包括：

1)将生物可降解性树脂和药物溶解在溶剂中以制造纺丝溶液；和

2)通过电纺丝从前述纺丝溶液进行纺丝。

[8]根据[7]所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其中，在步骤2)中，通过在设置在溶液喷出侧的喷嘴部分和设置在收集器侧的乙醇槽内的板之间施加电压，通过电纺丝进行纺丝，将生物体吸收性棉状材料沉积在乙醇槽内，由此形成具有棉状三维立体结构的生物体吸收性棉状材料。

[9]根据[7]或[8]所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其特征在于，包括作为步骤3)的灭菌处理工序。

[10]根据中任一项所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其中，所述生物可降解性树脂为PLGA或其共聚物，所述溶剂为氯仿或二氯甲烷。

[11]如中任一项所述的制造方法，其中，所述药物为抗癌剂。

[12]一种治疗或预防患者疾病的方法，包括：

1)将根据[6]所述生物体吸收性棉状材料植入(埋设入)患者体内；

2)从生物体吸收性棉状材料中缓释(持续释放)药物；和

3)通过缓释(持续释放)的药物的作用治疗或预防患者的疾病。

[13]根据[10]所述的方法，其特征在于，通过剖腹手术植入(埋设入)根据[6]所述的生物体吸收性棉状材料。

[14]根据[12]所述的方法，其特征在于，通过使用注射器的微创医疗程序(低侵袭性医疗操作)(低侵襲医療手技)将根据[6]所述的生物体吸收性棉状材料植入(埋设入)。

[15]根据[12]所述的方法，其中，所述药物为抗癌剂，所述疾病为癌症。

[16]根据[15]所述的方法，其中，所述患者已经切除癌组织或癌细胞。

[17]根据[15]或[16]所述的方法，其中，所述癌是恶性骨肿瘤。

[18]一种用于根据[12]或[13]所述的方法的试剂盒，其包括根据[6]所述的生物体吸收性棉状材料。

[19]一种用于根据[14]所述的方法的试剂盒，其包括注射器和根据[6]所述的生物体吸收性棉状材料。

[20]根据[19]所述的试剂盒，其中根据[6]所述的生物体吸收性棉状材料包含在所述注射器中。

“生物可降解性树脂(生物可降解聚合物)”通常被定义为“在正常使用条件下可以以与普通塑料相同的方式使用，但在使用后被分解并最终转化为二氧化碳(碳酸气体)和水并返回自然的树脂”。在本发明中，生物可降解性树脂是指在人和非人哺乳动物(包括家畜，如牛，猪等，伴侣动物如狗和猫等)体内分解的树脂(聚合物)。生物可降解性树脂没有特别限制，可以是纤维素，淀粉等的天然聚合物，也可以是具有优异的生物相容性和生物降解速度和机械强度经调整后的几种生物可降解合成聚合物中的任意一种。例如，作为合成聚合物，可以列举聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA)(聚L乳酸：PLLA，聚-D-乳酸：PDLA)；以及其共聚物；[聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(聚(丙交酯-共-乙交酯)共聚物)(PLGA)]；和聚二噁烷酮(PDS)等。在PLGA的情况下，可以根据期望的分解速度改变单体PLA和PGA的比例。该比例可以是PLA：PGA＝90:10，85:15，80:20，75:25，70:30，65:35，60:40，55:45，50:50，45:55，40：60，35:65，30:70，25:75，20:80，15:85或10:90。

“溶剂”没有特别限制，只要它是在水中溶解度低且为聚合物的良好溶剂的挥发性溶剂即可，例如氯仿，二氯甲烷，四氯化碳等。或者通过添加与这些溶剂相容的溶剂(例如乙醚或乙酸乙酯)而得的混合溶剂也可使用。溶剂优选为不损害“药物”活性的溶剂。

“药物”是指可以通过在可生物降解的纤维中被含有而施用于人体的无机或有机材料，并且当可生物降解的纤维植入(埋设入)人体时发挥活性的物质。

药物的实例包括但不限于抗癌剂，抗生素，具有生理活性的多肽(例如流感疫苗或胰岛素等)，解热剂，止痛剂，免疫刺激剂，免疫抑制剂，抗炎剂，止咳剂，抗癫痫剂，抗组胺剂，降压利尿剂，糖尿病治疗剂，肌肉松弛剂，抗溃疡剂，抗抑郁药，抗过敏剂，抗心绞痛剂，抗心律失常药，血管扩张剂，抗凝剂，止血剂，抗结核药，麻醉拮抗剂，激素剂等。“药物”不仅可以包括医药领域的药物，还可以包括化妆品领域的药物制剂(例如维生素，胎盘和透明质酸等)。该药物优选对上述“溶剂”具有耐性。

“堆积密度”是参照棉的JIS规格L 1097测定的。

“电纺丝(ES)”是指一种制造微纤维的方法，其中在注射器中包含的高分子溶液(聚合物溶液)和收集器电极之间施加高电压，使得从注射器挤出的溶液带电并粘附到收集器作为微纤维。

“微创医疗程序(低侵袭性医疗操作)”是指如下程序：在手术中，与常规程序(例如剖腹手术)相比，不仅身体伤口的尺寸更小，而且对患者的身体和精神负担也更小。内窥镜外科手术等对应于微创医疗程序(低侵袭性医疗操作)。

“注射器”(插入器)是指在X射线透视法等下经皮插入体内的装置，将其中包含的药物或医疗器械留在体内。也可以将内窥镜等连接到注射器。

“灭菌处理”的方法的实例包括放射线灭菌(γ射线，电子束)，环氧乙烷气体灭菌和高压蒸汽灭菌。在本发明中，优选使用γ射线的放射线灭菌。当进行的γ射线的放射线灭菌时，平均分子量降低

发明的效果

本发明作为通过电纺丝从含有药物的生物可降解性树脂制造携带药物的可生物降解的纤维的方法是有效的。

此外，可生物降解的纤维可以提供能够在体内任何位置局部、缓释(持续释放)药物的药物制剂材料，其具有生物吸收性，并在药物缓释(持续释放)后在体内被吸收和分解。

此外，药物制剂在患者体内的植入(埋设入)可产生治疗/预防效果，以提高QOL(生活质量)。

附图说明

[图1A]图1(A)是显示通过参考例1的方法进行纺丝而得的纤维(40TCP-30SiV-30PLLA)的SEM照片。

[图1B]图1(B)表示通过与参考例1相同混合比例(配合比例)、不用捏合机捏合、进行纺丝而得的纤维。

[图2]图2是通过参考例2的方法进行纺丝而得的纤维(70TCP-30PLLA)的SEM照片。

[图3]图3示出了使用参考例3的PLLA100％的实施方式中使用的电纺丝装置进行纺丝而得的纤维。

[图4]图4示出了本发明中使用的电纺丝装置的结构。

[图5]示出了实施例1中进行纺丝而得的纤维(30倍量卡铂-PLGA)的SEM照片。

[图6]计算压缩率和恢复率(回復率)的方法

[图7]实施例2的结果

[图8]形状

[图9]实施例3的结果

[图10]实施例4的结果：来自棉状载体的卡铂的缓释(持续释放)行为。卡铂在168小时内缓释(持续释放)。

[图11]实施例5的结果：发现癌症并在8周龄死亡的小鼠的解剖时的情况。有一个非常大的肿瘤足以填补左肾和右肾之间的空隙。

[图12]实施例5的结果：植入(埋设入)棉状载体并在12周龄时安乐死的小鼠的解剖时的情况(F166)。未观察到肿瘤。棉状载体残留。

[图13]实施例5的结果：植入(埋设入)手术后小鼠体重的变化。植入(埋设入)棉状载体的小鼠的体重增加与假手术小鼠(植入(埋设入)仅由聚合物制成并且不携带抗癌剂的棉状物)的体重增加相同，提示不发生抗癌剂引起的副作用。

[图14]实施例5的结果：切除腹神经节并用福尔马林固定，进行组织学评价。

[图15]实施例5的结果：H&E染色切片。在主动脉左侧(由黄色箭头表示)，观察到通常没有观察到的成纤维细胞(具有细长核形状)的瘢痕。

[图16]实施例5的结果：H&E染色切片。可以确认钙化部分(看起来像圆形缺失部分：蓝色箭头所示)。

[图17]实施例5的结果：将与棉状载体中含有的卡铂相同的量直接腹腔内给予的小鼠。小鼠移动缓慢并颤抖，其下腹部明显变薄。肠坏死，变得功能失调。胃内摄取的食物积存，但从小肠到大肠都没有内容物。

[图18]实施例5的结果：直接腹腔内给予PBS的小鼠。小鼠的行为和外观都是正常的。内脏无异常。

具体实施方式

在本发明的一个实施方案中，将少量药物加入通过将生物可降解性树脂溶解在溶剂中而获得的溶液并与其混合以制造纺丝溶液，并且使用所述纺丝溶液通过电纺丝进行纺丝。聚乳酸、PLGA可以溶解在溶剂中以制造用于电纺丝的纺丝溶液，因此，可以通过将非常少量的药物混合到聚乳酸或PLGA溶液中而制造纺丝溶液，通过电纺丝进行纺丝。

在本发明的一个实施例中，将上述获得的溶液作为纺丝溶液，填充电纺丝装置的注射器，以作为丝(糸)从喷嘴射出。从喷嘴射出的丝(糸)以抛物线飞向作为目标的接地电极，并沉积在收集器上。收集器形成为网形状并且容纳在装有乙醇溶液的容器中。从喷嘴射出的丝(糸)射入乙醇溶液的表面，并在其射入的位置沉淀在溶液中。沉淀的丝(糸)沉积在收集器上并形成无纺布(非织造织物)状或棉状。棉状是指以下形状：可以用手变形的材料(形状加工性)；可以撕裂，并在撕裂后再次将碎片放在一起(尺寸加工性)；压缩后可恢复(弹力)；并且可以用手挤压以调节其水合量。

在本发明的一个实施方案中，将电纺丝装置的收集器的底表面(约15cm×25cm)用作电极板，从喷嘴射出纤维。收集器不使用乙醇溶液。该方法使得可以以无纺布(非织造织物)状将纤维沉积在收集器上。

实施例

可以参考以下实施例，比较例和参考例更详细地描述本发明，但不限于这些实施例。

<参考例1>PLLA，β-磷酸三钙和含Si的六方碳钙石相碳酸钙(40TCP-30SiV-30PLLA)

步骤1

药物和聚乳酸通过捏合机混合和捏合。将捏合机预热至的设定温度，然后将15g聚L乳酸粒料(PURAC PL24，分子量：熔点：）加入捏合机，在的设定温度下加热混合和捏合约4分钟。然后，将通过混合20gβ-磷酸三钙粉末和15g SiV粉末获得的粉末加入到捏合机中，并将混合物在相同的设定温度下进一步混合和捏合约10分钟。

当在捏合机的180℃至190℃的设定温度下加热时，可以通过在该状态下由捏合机施加扭矩来进行混合和捏合。尽管由捏合机加热的聚L乳酸的状态不完全清楚，但是根据本发明人等的推测，认为存在已经达到聚L乳酸自身的熔点并且处于熔融状态的部分以及为临近熔融的软化状态的部分。

在本发明中，即使在通过加热聚L乳酸而处于软化状态而不达到熔融状态的情况下，只要在软化的状态下通过捏合机施加扭矩，就可将细粉末颗粒均匀地分散在基质树脂(マトリクス樹脂)中。

通过捏合，将稍后加入的β-磷酸三钙粉末和SiV粉末与聚L乳酸混合，使得微粒子均匀分散在聚L乳酸树脂中。虽然分子水平的分散状态不完全清楚，但是基于本发明的发明人等的推测，可以认为，通过聚L乳酸的羧基和β-磷酸三钙的钙离子的配位键、Si(ケイ素)中包含的氨基与羧基之间的酰胺键，将β-磷酸三钙和SiV固定在聚乳酸的基质树脂中。

步骤2

制造药物与聚乳酸的复合物。然后，将得到的β-磷酸三钙，SiV和聚L乳酸的捏合物从捏合机中取出，放置在常温下冷却，以这种方式获得聚L乳酸和药物的复合物块。

步骤3

将上述得到的复合物块溶解在溶剂(例如氯仿)中，制造聚L乳酸浓度为约10％的纺丝溶液。作为将复合物块在溶剂中溶解的方法，通过将复合物块放置在填充有氯仿的容器中并使用磁力搅拌器缓慢旋转复合物块约5小时进行搅拌。

步骤4

将电纺丝装置(例如，Mecc公司的nanon)的注射器(直径：15.8mm，挤出速度：15ml/h))填充通过上述制造的纺丝溶液，施加约30kV的电压，通过喷嘴(注射器针：18G)射出纤维，并且以40mm/sec的速度200mm的移动幅度、针尖清洁间隔2分钟(*)，将喷嘴移动，同时使纤维沉积于收集器(室内条件(内部条件)(庫内条件)温度30度以下；湿度50％以下；从针尖到装置床(装置底板)的长度：37厘米)。

(*)自动清洁针尖形成的液滴的间隔。

如图4所示，在电纺丝中，在收集器侧设置电极，以将从喷嘴射出的丝(糸)引向电极。收集器装在填充有乙醇溶液的容器中，从喷嘴引导向电极的丝(糸)以抛物线射入乙醇溶液的表面，并在射入位置在乙醇溶液中沉淀。沉淀的丝(糸)沉积在形成网状的收集器的网上并形成棉状。在射出时，将喷嘴在轨道上以恒定的距离和速度往复移动，同时进行纺丝，由此在收集器的表面上广泛沉积射出的丝(糸)，这在增加回收率方面是有效的。

结果

上述通过电纺丝从喷嘴射出的纤维的平均直径为约50μm。所得纤维的SEM照片如图1(A)所示。为了比较参考，图1(B)示出了，通过电纺丝装置从采用与参考例1相同组成比、不经过捏合机捏合而制造的溶液、进行纺丝的结果。至少获得纤维状物质，但是具有比通过电纺丝制造的纤维大得多的直径。

<参考例2>β-磷酸三钙和PLLA(70TCP-30PLLA)

步骤1

通过捏合机捏合β-磷酸三钙和聚L乳酸(PURAC PL24，分子量：)。

将捏合机设定温度设定为预热3分钟，然后将15g聚L乳酸粒料加入到捏合机中，在180℃至190℃的设定温度下加热捏合约4分钟。然后，将35gβ-磷酸三钙粉末加入到捏合机中，并将两者混合，在相同的设定温度下进一步捏合约10分钟。

当在捏合机的180℃至190℃的设定温度下加热时，可以在该状态下由捏合机施加扭矩来捏合该混合物。由捏合机加热的聚L乳酸的状态不完全清楚。根据本发明人等的推测，认为存在已经达到聚L乳酸自身的熔点并且处于熔融状态的部分以及为临近熔融的软化状态的部分。

通过捏合，将稍后加入的β-磷酸三钙粉末和聚L乳酸良好混合，使得其均匀分散在聚L乳酸树脂中。关于分散状态，通过本发明人等的推测，认为，通过聚L乳酸的羧基和β-磷酸三钙的钙离子的配位键、将β-磷酸三钙固定在聚乳酸的基质树脂中。

步骤2

制造了β-磷酸三钙和聚乳酸的复合物。

然后，将得到的β-磷酸三钙和聚L乳酸的捏合物从捏合机中取出，放置在常温下冷却。获得聚L乳酸和TCP的复合物块。

步骤3

将上述得到的PLLA和β-磷酸三钙的复合物块溶解在溶剂(例如氯仿)中，制造PLLA浓度为约10重量％的纺丝溶液。作为将复合物块在溶剂中溶解的方法，将复合物块放置在填充有溶剂(例如氯仿)的容器中并使用磁力搅拌器缓慢旋转复合物块，搅拌约5小时。

步骤4

电纺丝装置的注射器中填充纺丝溶液，纺丝溶液作为纤维从喷嘴射出，纤维沉积在收集器上。

如图4所示，在电纺丝中，在收集器侧设置电极，以将从喷嘴射出的丝(糸)引向电极。收集器装在填充有乙醇溶液的容器中，从喷嘴引导向电极的丝(糸)以抛物线射入乙醇溶液的表面，并在射入位置在乙醇溶液中沉淀。沉淀的丝(糸)沉积在形成网状的收集器的网上，形成棉状。

结果

与上述的PLLA-βTCP-SiV的情况相比，通过电纺丝从喷嘴射出的纤维的直径不稳定，纤维的直径为左右。所得纤维的SEM照片如图2所示。

<参考例3>PLLA 100％

图3示出了在相同条件下从参考例1和2中使用的由100％PLLA组成的生物可降解性树脂通过电纺丝进行纺丝而得的纤维。

预期当混合的药物的量非常小时，通过电纺丝进行纺丝可以得到同样的纤维。

<参考例4>PLGA和SiV(50SiV-50PLGA)

步骤1

药物和PLGA通过捏合机捏合。

将装置的设定温度设定为加热捏合机3分钟，然后将25g PLGA(摩尔比：82:18，熔点：)粒料加入捏合机中，在160℃至165℃的设定温度下加热捏合约4分钟。然后，将通过混合25g SiV而得的粉末加入到捏合机中，并在相同的设定温度下进一步捏合约10分钟。

当在捏合机的160℃至165℃的设定温度下加热时，可以通过在该状态下由捏合机施加扭矩来捏合该混合物。捏合机加热的PLGA的状态并不清楚。但是根据本发明人等的推测，认为存在已经达到自身的熔点并且处于熔融状态的部分以及为临近熔融的软化状态的部分。

在本发明中，即使在通过加热聚L乳酸而处于软化状态而不达到熔融状态的情况下，只要在软化的状态下通过捏合机施加扭矩而进行捏合，就可将粉末颗粒均匀地分散在基质树脂(マトリクス樹脂)中。

通过捏合，将稍后加入的SiV粉末与PLGA混合，均匀分散在聚L乳酸树脂中。对于分散状态不，根据本发明的发明人等的推测，可以认为，PLGA的羧基和碳酸钙的钙进行配位键合，PLGA的羧基和Si(ケイ素)的氨基进行酰胺键合，由此固定在聚乳酸的基质树脂中。

步骤2

制造SiV和PLGA的复合物。

然后，将得到的SiV和PLGA的捏合物从捏合机中取出，在常温下放置冷却。获得PLGA和药物的复合物块。

步骤3

将通过上述获得的PLGA和SiV的复合物块溶解在溶剂(例如氯仿)中，制造PLGA浓度为约重量％的纺丝溶液。作为将复合物块在溶剂中溶解的方法，将复合物块放置在填充有溶剂(例如氯仿)的容器中并使用磁力搅拌器缓慢旋转复合物块，搅拌约5小时。

步骤4

电纺丝装置的注射器中填充纺丝溶液。纺丝溶液作为纤维从喷嘴射出，纤维沉积在收集器上。

在电纺丝中，在收集器侧设置电极以将从喷嘴射出的丝(糸)引向电极。收集器装在填充有乙醇溶液的容器中，从喷嘴引导向电极的丝(糸)以抛物线射入乙醇溶液的表面，并在射入位置在乙醇溶液中沉淀。沉淀的丝(糸)沉积在形成网状的收集器的网上，形成棉状。

<比较例1>TCP-SiV-PLLA的制造结果

本发明人试图在与参考例1相同的条件下生产纤维，不同之处在于改变了PLLA，β-磷酸三钙和含Si的六方碳钙石相碳酸钙之间的比例。下表1示出成功制造纤维的条件，下表2表示纤维未成功生产的条件。

[表1]

[表2]

当聚合物的比例为20重量％时，粉末的比例太大而不能进行捏合。此外，当不使用捏合机工序而直接溶解在氯仿中时，不能进行纺丝，溶液仅从针尖啪嗒啪嗒地滴下。

<比较例2>TCP-SiV-PLGA的制造结果

本发明人试图使用PLGA(LG855S(由Evonik公司制造，PLLA：PGA＝85:15))代替PLLA来生产纤维。下表3示出了成功制造纤维的条件，下表4示出了纤维未成功生产的条件。

[表3]

△：轻微干巴巴的(少しぼろぼろする)

[表4]

当聚合物的比例为20重量％时，粉末的比例太大而不能进行捏合。此外，当捏合温度低时，聚合物不能熔融和捏合，并且当省去捏合过程时，不能进行纺丝而制作纤维。

<实施例1>PLLA或PLGA，抗癌剂(卡铂粉末，依托泊苷粉末，盐酸多柔比星粉末)和抗生素

将少量抗癌剂(卡铂粉末，依托泊苷粉末，盐酸多柔比星粉末)和抗生素混合到通过将PLLA或PLGA溶解在溶剂中而获得的溶液中以制造纺丝溶液，并通过电纺丝从纺丝溶液中进行纺丝。

材料

生物降解性树脂：PLGA(LG855S(由Evonik公司制造，PLLA：PGA＝85:15))

卡铂(顺式-二胺(1,1-环丁烷二羧酸)铂(II))(CAS号：41575-94-4，制品代码：C2043，东京化成工业股份有限公司(東京化成工業株式会社))

方法

步骤1

首先，将3g PLGA和卡铂溶于氯仿中以制造PLGA浓度为约6重量％的纺丝溶液，卡铂的量如下表5所示。将电纺丝装置(例如，Mecc公司nanon(Mecc社nanon))的注射器(直径：15.8mm，挤出速度：15ml/h)中填充所制造的纺丝溶液，通过施加约28kV的电压将纺丝溶液作为纤维从喷嘴(注射器针18G)射出，并且将喷嘴以100mm至150mm的移动幅度、移动速度40mm/sec、针尖清洁间隔2分钟进行移动，同时纤维沉积在收集器上(室内条件温度：30度以下，湿度50％以下，针尖至装置床(装置底板)37cm)进行。将沉积的纤维在室温下干燥，得到含有卡铂的棉状物。

[表5]

样品名称	聚合物的量	卡铂的量	卡铂浓度	形成棉状形状
					1倍量	3.0g	15mg	0.50％	成功
10倍量	3.0g	150mg	4.8％	成功
					30倍量	3.0g	450mg	13％	成功
60倍量	3.0g	900mg	23％	失败

结果

图5是所得的含有卡铂的聚乳酸-乙醇酸共聚物(30倍量)的SEM照片。纤维是三维缠结的，以形成棉状。纤维在长度方向上不粘合，形成蓬松的三维立体棉状结构。纤维的平均外径为部分外径为

<实施例2>弹力的测定

对实施例1中制造的30倍量含有卡铂的聚乳酸-乙醇酸共聚物(以下称为DDS用样品)和ReBOSSIS(注册商标)(参考例1中的40TCP-30SiV-30PLLA)的弹力相关、被批准的人造骨产品的ReFit(HOYA Technosurgical股份有限公司(HOYA Technosurgical株式会社))和OSferion(Olympus Terumo Biomaterials股份有限公司(オリンパステルモバイオマテリアル株式会社))进行比较，测定。

材料

使用的每个样品的概要示于表6中。

[表6]

表6弹力试验样品概要

方法

首先，将0.1g ReBOSSIS或DDS用样品或10×10×10mm(1.0mL)ReFit或OSferion置于内径为22mm的透明管中。在水合条件下的实验中，分别向ReBOSSIS中加入0.8cc纯水，向DDS用样品中加入1.6cc纯水，向ReFit和OSferion中加入1cc纯水。将指定的盖(0.417g)放置在每个样品上。此时的体积高度定义为h₀。

然后，将指定重物(9.911g)放置在盖上，此时的体积高度被定义为h₁。

最后，除去重物后的体积高度定义为h₂。通过计算在盖的四个角(角落)测量的高度的平均值来确定h₀，h₁，h₂。

图6示出了压缩率的计算方法和恢复率的计算方法。

结果

弹力试验的结果如下表7所示。通过计算确定的压缩率和恢复率示于表8中。此外，将实验的照片(左侧：加载重物之前，中心：加载重物时，右侧：除去重物后)合并示于图7。

[表7]

表7弹力试验结果

[表8]

压缩率、恢复率结果

ReFit或OSferion的压缩率和恢复率均为0，而ReBOSSIS或DDS用样品具有一定的压缩率和恢复率。

应当注意，当参考JIS规格L1097测量实施例的DDS用样品的堆积密度时，干燥状态下的堆积密度为0.0177g/cm³，水合状态下的堆积密度为0.0266g/cm³。

结果表明，根据本发明的生物体吸收性棉状材料在插入注射器等时可被压缩，通过微创医疗程序(低侵袭性医疗操作)通过注射器引入体内，然后在体内迅速恢复其体积。

<实施例3>形状尺寸加工性

在形状加工性和尺寸加工性方面，将实施例1中制造的含有30倍量卡铂的聚乳酸-乙醇酸共聚物(以下称为DDS用样品)和ReBOSSIS(注册商标)(参考例1的40TCP-30SiV-30PLLA)与经批准的人造骨产品的ReFit(HOYA Technosurgical股份有限公司)和OSferion(Olympus Terumo Biomaterials股份有限公司)进行比较。

所使用的每个样品的概要示于表9中，并且每个样品的形状如图8所示。

[表9]

表9样品概要

1.形状加工性

检验了是否可以使用工具将每个样品加工成可以包含在直径为8.5至9mm的圆柱形塑料容器中的形状。使用的工具是镊子，切割器和截骨术剪刀，确定是否可以使用这些工具处理每个样品，并且确定将每个样品处理成圆柱形形状所需的时间。在干燥状态和水合状态下测定各样品的形状加工性。请参阅上述使用的样品和水合量。

2.尺寸加工性

研究了，每个样品是否可以用手撕裂成一半，并且确定撕裂后可以再次将两半放在一起。在干燥状态和水合状态下测定各样品的尺寸加工性。请参阅上述使用的样品和水合量。

结果

1.形状加工性

[表10]

表10形状加工性的结果

图9显示加工后的样品和包装在塑料容器中的样品。

处于干燥状态的ReBOSSIS和水合状态的ReBOSSIS可以手动成型，并且可以在短时间内包装在塑料容器中，因为它们的形状在包装在塑料容器中时可以容易地加工。干燥状态下的ReFit需要用切割器进行处理，因此需要时间进行成型。在水合状态下的ReFit可以相对快速地变形，因为它的形状可以在一定程度上用手成型。即使在水合状态下，OSferion的性状也几乎没有变化，因此在干燥状态和水合状态下成型都需要时间。

如ReBOSSIS的情况，DDS用样品的形状可以在短时间内进行处理。

2.尺寸加工性

[表11]

表11尺寸加工性的结果

干燥状态的ReBOSSIS和水合状态下的ReBOSSIS都可以用手撕裂，然后可以再次放在一起。ReFit在水合后可被手撕裂，但不能以任意形状撕裂。因此，尺寸处理的自由度低于ReBOSSIS。如在ReBOSSIS的情况下，DDS用样品可以用手撕裂，然后可以将这些碎片再次放在一起。

该结果表明，根据本发明的生物体吸收性棉状材料可以非常容易地成形以适合植入(埋设入)部位。

<实施例4>携带抗癌剂的生物体吸收性棉状材料的缓释(持续释放)性

方法

首先，称量25mg的含有携带30倍量卡铂的棉状材料，并放入各个1.5cm³的Eppendorf管中。然后，向其中加入0.5cm³的纯水以将棉状材料浸入纯水中。在规定的时间间隔内，用镊子去除棉状材料并转移到空的1.5cm³Eppendorf管中。然后，在空的Eppendorf管中新加入0.5cm³的纯水以交换溶液。(溶液在1天或更长时间后的早晨更换一次)。

用紫外分光光度计测定每个取样时间的卡铂量。称取10μL在每个采样时间获得的储存溶液，并用100μL孔(10倍稀释)中的超纯水稀释以测量卡铂的量。在本实验中，待测样品数为3(n＝3)。缓释(持续释放)性和UV的测定条件如下。

测定条件

采样时间：5分钟，1、2、4、6小时，1、2、3、4、7天

检测条件：UV(220nm)

结果

在168小时内观察到来自棉状载体的卡铂的缓释(持续释放)行为(图10)。

因此，可以说，棉状载体是能够长期局部施用抗癌剂的极好的药物载体。

<实施例5>携带抗癌剂的生物可吸收棉质材料作为新药物递送(DDS)材料的有效性

方法

使用纯合(Tg/Tg)小鼠品系，其通过回交来自表达来自作为交感神经特异性酶的酪氨酸羟化酶(TH)的启动子的MYCN基因的转基因(Tg)小鼠(非专利文献5：Weiss等人)与129tTer/SvJcl野生型小鼠(CLEA Japan)来建立(非专利文献6：Kishida等人)。这些小鼠(其中神经嵴细胞注定分化成交感神经和在表达作为标记物之一的TH时表达MYCN，自发性地从是交感神经节之一的肠系膜上神经节发展为神经母细胞瘤)死于约7至8至9周龄，杂合小鼠在出生后2个月或以后(周龄)达到性成熟时发生肿瘤，死亡。

进行实验，其中根据以下实验方案(表12)将实施例1中制造的含有30倍量卡铂的聚乳酸-乙醇酸共聚物(生物体吸收性棉状材料(棉状载体))留置入(植入)(埋设入)纯合型(Tg/Tg)小鼠(在作为神经母细胞瘤发生的主要部位的腹部肠系膜上神经节附近(两肾之间))，将与棉状载体中所含的卡铂相同量的卡铂直接施用于小鼠的腹腔内，并将磷酸缓冲生理盐水(PBS)施用于小鼠的腹腔内，作为比较对象。

[表12]

结果

没有植入(埋设入)棉状载体的小鼠在7至8周龄时死亡，但植入(埋设入)棉状载体的小鼠继续生存超过8周龄，F166和F179在12周龄时被安乐死。

图11显示了在8周龄时发展为癌症并死亡的小鼠的解剖时的情况，图12显示植入(埋设入)棉状载体、12周龄时被安乐死的小鼠(F166)的解剖时的情况。

植入(埋设入)手术后小鼠体重的变化如图13所示。

在图11中，观察到足以弥补左肾和右肾间隙的非常大的肿瘤，小鼠明显死于癌症，另一方面，如图12所示，即使经过12周也完全没有观察到肿瘤。因此，切除腹膜神经节(F166)并用福尔马林固定(图14)。

此外，如图12所示，棉状载体残留，这是因为在植入(埋设入)后只有8周(12周龄)已经过去了，预计棉状载体在植入(埋设入)后约半年内完全在体内被吸收。

如图13所示，植入(埋设入)棉状载体的小鼠的体重增加与假手术小鼠相似，这表明没有发生抗癌剂的副作用。即使在假手术之后，小鼠在8周龄时死于癌症，植入(埋设入)棉状载体的小鼠的体重继续稳定增加，这表明小鼠治愈了癌症。

图15和16示出了植入(埋设入)棉状载体的小鼠(图14)的H&E染色切片的情况。

从图15和16，得到以下发现。

·没有观察到具有小细胞体和细胞质差的“神经母细胞瘤细胞”。

·观察到成纤维细胞钙化和瘢痕形成。

从上述可以看出，癌细胞被棉状材料的抗癌作用杀死，杀死的癌细胞的死亡痕迹作为疤痕而残留。

此处，图17表示将与棉状载体中所含量卡铂相同量的卡铂直接腹腔内施用的小鼠的外观和解剖时的情况，图18显示了直接给予作为比较对象的PBS的小鼠的外观和解剖时的情况。

要注意的是，卡铂直接腹腔内施用的小鼠是健康小鼠，但是所有的小鼠在数天内死亡。另一方面，施用PBS的小鼠在施用后生存三周以上，因此在施用后第4周被安乐死。

如图17和图18所示，当以与棉状载体中所含的卡铂相同的量直接施用卡铂时，由于发生严重的副作用，小鼠死亡。

向小鼠腹腔内施用的卡铂的LD50(半数致死剂量)为150mg/kg。因此，在体重为30g的小鼠的情况下，LD50为4.5mg。30倍量载体0.05g中的卡铂的量为7.5mg，以比LD50多的量留置(植入)(埋设入)，然而，小鼠M169，F166和F179存活并且所述小鼠的癌症被成功治疗。据指出，即使卡铂的量超过LD50，使用所述载体也可以缓释(持续释放)卡铂，从而减少副作用。

概要

在使用神经母细胞瘤模型小鼠的实验中，卡铂直接施用的小鼠在生命结束前几天死于严重的副作用。另一方面，植入(埋设入)棉状载体的小鼠寿命超过8周，没有发现副作用，并在12周龄时为了进行尸体解剖而被安乐死，作为病理检查的结果，未观察到癌细胞。

因此，棉状载体使得可以局部施用抗癌剂而不引起全身副作用并杀死癌细胞。

从上述可以看出，携带抗癌剂的生物体吸收性棉状材料作为新药物递送(DDS)材料是非常有效的。

工业实用性

如上所述，根据本发明的可生物降解的纤维可以提供能够在体内的任何部位局部且可长期地缓释(持续释放)药物，具有生物吸收性并在药物缓释(持续释放)后被生物体吸收分解的药物制剂材料。

此外，药物制剂在患者体内的植入(埋设入)可以产生治疗/预防作用、增加QOL(生活质量)而不引起全身副作用。

Claims

1.一种具有棉状或无纺布(非织造织物)状结构的生物体吸收性棉状材料，其包含含有药物和生物可降解性树脂的纤维状物质，其平均外径为1μm以上至150μm以下，或所述生物体吸收性棉状材料由含有药物和生物可降解性树脂的纤维状物质构成。

2.根据权利要求1所述的生物体吸收性棉状材料，其中，所述纤维状物质的平均分子量为5万以上且小于100万。

3.根据权利要求1所述的生物体吸收性棉状材料，其堆积密度为0.01g/cm³至0.1g/cm³。

4.根据权利要求中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其特征在于，所述生物可降解性树脂为PLGA或其共聚物。

5.根据权利要求中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其中，所述药物为抗癌剂。

6.根据权利要求中任一项所述的生物体吸收性棉状材料，其进行灭菌处理。

7.一种生物体吸收性棉状材料的制造方法，包括：

2)通过电纺丝从所述纺丝溶液中进行纺丝而生成。

8.根据权利要求7所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其特征在于，在步骤2)中，通过在设置在纺丝溶液喷出侧的喷嘴部分和设置在收集器侧的乙醇槽内的板之间施加电压，通过电纺丝进行纺丝，将生物体吸收性棉状材料沉积在乙醇槽内，由此形成具有棉状三维立体结构的生物体吸收性棉状材料。

9.根据权利要求7或8所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其特征在于，包括作为步骤3)的灭菌处理工序。

10.根据权利要求中任一项所述的生物体吸收性棉状材料的制造方法，其中，所述生物可降解性树脂为PLGA或其共聚物，所述溶剂为氯仿或二氯甲烷。

11.如权利要求中任一项所述的制造方法，其中，所述药物为抗癌剂。

12.一种治疗或预防患者疾病的方法，包括：

1)将根据权利要求6所述生物体吸收性棉状材料植入(埋设入)患者体内；

2)从生物体吸收性棉状材料中缓释(持续释放)药物；和

3)通过缓释(持续释放)的药物的作用治疗或预防患者的疾病。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过剖腹手术植入(埋设入)根据权利要求6所述的生物体吸收性棉状材料。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过使用注射器的微创医疗程序(低侵袭性医疗操作)(低侵襲医療手技)将根据权利要求6所述的生物体吸收性棉状材料植入(埋设入)。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述药物为抗癌剂，所述疾病为癌症。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述患者已经切除癌组织或癌细胞。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述癌是恶性骨肿瘤。

18.一种用于根据权利要求12或13所述的方法的试剂盒，其包括根据权利要求6所述的生物体吸收性棉状材料。

19.一种用于根据权利要求14所述的方法的试剂盒，其包括注射器和根据权利要求6所述的生物体吸收性棉状材料。

20.根据权利要求19所述的试剂盒，其中根据权利要求6所述的生物体吸收性棉状材料包含在所述注射器中。