JP2004537540A - 真皮内送達物質の全身吸収増大 - Google Patents
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Abstract
物質を哺乳動物の真皮内へ投与する方法を開示する。この方法は、物質を真皮内へ注射により投与することを含み、その結果、物質を皮下投与した際に得られるものと比較して改善された全身吸収が得られる。投与される物質は、成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである。
Description
【０００１】
関連出願の引照
[0001] 本出願は、米国特許出願０９／８９７，８０１（２００１年６月２９日出願）の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
[0002] 本発明は、物質を皮膚の真皮内層へ投与するための方法およびデバイスに関する。
【０００３】
発明の背景
[0003] 診断薬および薬物などの薬剤を効果的かつ安全に投与することの重要性は以前から認識されていた。これはすべての薬剤について考慮すべき重要なことではあるが、バイオテクノロジー産業から得られたタンパク質など高分子の適切な生物学的利用能を達成することで、効果的かつ再現性のある吸収を達成するためにこの要望が最近顕著になった（Cleland et al., Curr. Opin. Biotechnol. 12: 212-219, 2001）。一般的な針の使用は、皮膚を通して投与することによりヒトや動物に薬剤を送達するための１方法を長い間提供してきた。皮膚を通して再現性のある効果的な送達を達成し、一方では注射しやすさを改善しかつ患者の不安および／または一般的な針に伴う痛みを減らすために、かなりの努力がなされてきた。さらに、ある送達システムでは針を全く使用せず、化学的なメディエーター、または外部駆動力、たとえばイオントフォレーゼ電流、またはエレクトロポレーション（electroporation）もしくはサーマルポレーション（thermal poration）もしくはソノフォレーゼ（sonophoresis）に依存して皮膚の最外層である角質層を突破し、皮膚の表面を通して物質を送達する。しかし、そのような送達システムでは再現性をもって皮膚バリヤーを突破することや薬剤を皮膚表面下の特定の深さへ送達することはできず、したがって臨床結果が変動する可能性がある。このため、角質層を針などで機械的に突破するのが皮膚の表面を通して物質を投与するための最も再現性のある方法を提供し、投与物質の配置の制御および信頼性をもたらすと考えられている。
[0004] 物質を皮膚の表面下に送達するための方法は、ほとんど例外なく経皮投与、すなわち皮膚を通した皮膚下部位への物質送達を伴う。経皮送達には、皮下、筋肉内または静脈内投与経路が含まれる。そのうち筋肉内（ＩＭ）および皮下（ＳＣ）注射が最も一般的に用いられている。
[0005] 解剖学的には、身体の外表は２つの主要な組織層、すなわち外側の表皮（epidermis）とその下の真皮（dermis）からなり、これらが一緒になって皮膚を構成する（概説については、Physiology, Biochemistry, and Molecular Biology of the Skin, 第２版, L.A. Goldsmith 編., Oxford University Press, ニューヨーク, 1991を参照）。表皮は総厚７５〜１５０μｍの５つの層（strata）に小分割される。表皮の下に真皮がある。真皮は２層、すなわち乳頭真皮と呼ばれる最も外側の部分と網状真皮と呼ばれる深部層を含む。乳頭真皮は多数の微小循環血管叢およびリンパ管叢を含む。これに対し、網状真皮は比較的無細胞性かつ無脈管性であり、緻密な膠質性結合組織と弾性結合組織から構成される。表皮および真皮の下に皮下組織（subcutaneous tissue；hypodermisともいう）がある。これは結合組織と脂肪組織からなる。筋肉組織が皮下組織の下にある。
[0006] 前記のように、皮下組織と筋肉組織の両方が一般に薬剤の投与部位として用いられる。しかし、真皮が物質投与部位としてターゲティングされるのは稀である。これは、少なくとも一部は、真皮内間隙に針を正確に配置するのが困難なためであろう。さらに、真皮（特に乳頭真皮）が高度の脈管性をもつことは知られてはいたが、皮下投与と比較して改善された投与物質吸収プロフィールを達成するためにこの高度の脈管性を利用できるとはこれまで認識されていなかった。その理由は、小さな薬物分子は、真皮よりはるかに容易かつ予測可能な方法でターゲティングされる皮下組織に投与された後、一般に速やかに吸収されるからである。これに対し、タンパク質のような大きな分子は、脈管性の程度に関係なく一般に毛細管上皮からは良好に吸収されない。したがって、大きな分子についてすら、より達成困難な真皮内投与によって皮下投与に勝る著しい吸収利点が得られるとは予想しなかったであろう。
[0007] 皮膚の表面下、真皮内間隙領域内へ投与するための１方法は、マントー（Mantoux）ツベルクリン試験にルーティンに用いられている。この方法では、精製したタンパク質誘導体を２７〜３０ゲージの針を用いて浅い角度で皮膚の表面に注射する（Flynn et al, Chest 106: 1463-5, 1994）。しかし注射位置についてある程度不確実性があるため、若干の偽陽性試験結果が生じる可能性がある。さらに、この試験は注射部位に反応を誘発するために局所注射を行うので、マントー法は物質の全身投与のための真皮内注射の採用には至らなかった。
[0008] 幾つかのグループが、”真皮内”注射とされる全身投与について報告した。そのような報告の１つにおいて、皮下注射と”真皮内”注射と記載されるものの比較試験が行われた（Autret et al, Therapie 46:5-8, 1991）。試験された薬剤は、分子量約３６００のタンパク質、カルシトニンであった。その薬物を真皮内注射したと述べているが、それらの注射には４ｍｍの針を用い、これを基底部まで６０度の角度で押しつけた。その結果、注射物は約３．５ｍｍの深さ、すなわち脈管性の乳頭真皮内ではなく網状真皮の下部または皮下組織内に配置されたであろう。実際にこのグループが皮下組織内ではなく網状組織の下部内へ注射したとすれば、物質は血管が比較的少ない網状真皮に低速度で吸収されるか、あるいは皮下領域へ拡散して機能的には皮下への投与および吸収と同じことになったと思われる。このように実際にはまたは機能的には皮下投与であったことで、皮下投与と真皮内投与とされる投与との間に、血漿中最大濃度に達する時間、各アッセイ時間での濃度、および曲線下面積において差がなかったという報告が説明されるであろう。
[0009] 同様に、Bressolleらはナトリウムセフタジダイム（sodium ceftazidime）を”真皮内”注射とされる方法で４ｍｍの針を用いて投与した（Bressolle et al. J. Pharm. Sci. 82:1175-1178, 1993）。その結果、皮膚表面下４ｍｍの深さに注射され、実際にはまたは機能的には皮下注射となったであろう。ただし、ナトリウムセフタジダイムが親水性で比較的低分子量であるため、この場合は皮下吸収が良好であったと思われる。
[0010] 他のグループが、真皮内薬物送達デバイスと記載されるものについて報告している（ＵＳＰ５，００７，５０１）。注射は低速で行うように指示され、注射部位は表皮下のいずれかの領域、すなわち表皮と真皮の境界部、または真皮もしくは皮下組織の内部を意図していた。しかしこの文献には真皮内への選択的投与を示唆する教示は示されておらず、またこの文献はそのような選択的投与から得られるであろう薬物動態上の利点についても示唆していない。
[0011] したがって、薬剤を投与するための効果的で安全な方法およびデバイスがなお求められている。
【０００４】
発明の概要
[0012] 本発明は、真皮間隙の直接ターゲティングに基づく新規な非経口投与方法に関する。そのような方法は薬物動態（ＰＫ）および薬力学的（ＰＤ）パラメーターを著しく変化させる。以下において真皮アクセス（dermal-access）手段と呼ぶ真皮内（intradermal，ＩＤ）直接投与手段、たとえばマイクロニードルをベースとする注射システムおよび注入システム（または真皮内間隙を正確にターゲティングするための他の手段）を用いる投与の採用により、皮下および静脈内送達という伝統的な非経口投与経路と比較して、薬物および診断用物質を含めた多くの物質、特にタンパク質およびペプチドホルモンの薬物動態を変化させることができる。これらの知見は、マイクロデバイスをベースとする注入手段に関係するだけでなく、他の送達方法、たとえば真皮内間隙への流体もしくは粉末の無針衝撃式注射（needleless, needle free ballistic injection）、マントー型ＩＤ注射、マイクロデバイスによる増強イオントフォレーゼ、および流体の直接沈着、または他の皮内投薬形態にも関係する。本明細書には、静脈内アクセスを必要とせずに非経口投与薬物の取込み速度を高める方法を開示する。この送達方法の著しく有益な効果のひとつは、Ｔｍａｘ（薬物の最大血中濃度に達するまでの時間）の短縮が達成されることである。付随する潜在的利点には、当該単位用量に対する最大濃度（Ｃｍａｘ）の増大、生物学的利用能の増大、より速やかな取込み速度、より速やかな薬力学的作用または生物学的作用のオンセット、および薬物蓄積作用の低減が含まれる。本発明によれば、改善された薬物動態とは、皮下、筋肉内その他の非ＩＶ非経口投与による薬物送達手段と比較した生物学的利用能の増大、遅延時間（Ｔｌａｇ）の短縮、Ｔｍａｘの短縮、より速やかな吸収速度、より速やかなオンセット、および／または当該化合物投与量に対するＣｍａｘの増大を意味する。
[0013] 生物学的利用能とは、当該投与量のうち血液コンパートメントに到達した全量を意味する。これは一般に、濃度−対−時間のプロットにおける曲線下面積として測定される。”遅延時間”とは、化合物の投与と測定可能または検出可能な血中または血漿中濃度に達するまでの時間と間の遅れを意味する。Ｔｍａｘは化合物の最大血中濃度に達するまでの時間を表わす数値であり、Ｃｍａｘは当該投与量および投与方法により到達する最大血中濃度である。オンセット時間は、Ｔｌａｇ、ＴｍａｘおよびＣｍａｘの関数である。これらすべてのパラメーターが、生物学的作用の発現に必要な血中（またはターゲット組織中）濃度に達するのに必要な時間に影響を与えるからである。ＴｍａｘおよびＣｍａｘはグラフで表わした結果を視覚検査することにより判定でき、２つの化合物投与方法を比較するのに十分な情報を提供できる場合が多い。しかし、動態モデル（後記）および／または当業者に既知の他の手段を用いて分析することにより、さらに厳密に数値を測定できる。
[0014] 本発明が教示する真皮間隙の直接ターゲティングにより、薬物および診断用物質の作用オンセットがより速やかになる。本発明者らは、真皮の微小な毛細血管および毛細リンパ管に選択的にアクセスする制御ＩＤ投与により物質を速やかに吸収および全身分布させることができ、したがって物質はそれらの有益な効果をＳＣ投与より速やかに発揮しうることを見いだした。これは、速やかなオンセットが要求される薬物、たとえば血糖を低下させるためのインスリン、痛みの軽減、たとえば癌の痛みの除去、または片頭痛の軽減、または救急薬物、たとえばアドレナリンもしくはヘビ毒抗毒素にとって、特に重要である。天然ホルモンも、速やかな放出オンセットバーストに続く速やかなクリアランスを伴って、拍動的に放出される。一例には、生物学的刺激、たとえば高い血糖値に応答して放出されるインスリンが含まれる。他の例は、一定間隔で拍動的に放出される女性生殖ホルモンである。ヒト成長ホルモンも正常な患者では睡眠中に拍動的に放出される。この利点のため、合成薬物を用いて自然の身体リズムを模倣することによって、より良い療法を行うことができる。本発明は、現在行われているある種の療法、たとえばインスリン送達による血糖調節を、より促進することもできる。”閉ループ”インスリンポンプを調製するという現在の試みの多くは、インスリン投与と生物学的効果が起きるのを待つ間の遅れが障害となっている。このため、十分なインスリンが投与されたかをリアルタイムで確認するのが難しく、過剰投与およびリスクの大きい低血糖が避けられない。ＩＤ送達のより速やかなＰＫ／ＰＤは、この種の問題の多くを取り除く。
[0015] 前記のように、哺乳動物の皮膚は２層、具体的には表皮と真皮を含む。表皮は５層、すなわち角質層、透明層、顆粒層、有棘層および胚芽層からなり、真皮は２層、すなわち上部の乳頭真皮と深部の網状真皮からなる。真皮および表皮の厚さは個体間で異なり、また個体内でも身体の異なる場所では異なる。個々の試験報告によっては、たとえば表皮の厚さは約４０〜約９０μｍの変動があり、真皮の厚さは身体のある領域での表皮直下１ｍｍ未満の深さから身体の他の領域では２〜約４ｍｍの深さまで変動すると報告されている（Hwang et al., Ann Plastic Surg 46:327-331, 2001; Southwood, Plast. Reconstr. Surg 15:423-429, 1955; Rushmer et al., Science 154:343-348, 1966）。
[0016] 本明細書中で用いる真皮内投与とは、脈管に富む乳頭真皮に物質が容易に到達し、毛細血管および／または毛細リンパ管内へ容易に吸収されて全身で生物学的に利用できる状態になるように、真皮内へ物質を投与することを意味するものとする。これは、物質を真皮の上部領域（すなわち乳頭真皮）に配置するか、あるいは比較的脈管の少ない網状真皮の上部に、物質が容易に乳頭真皮内へ拡散するような状態で配置することにより達成できる。少なくとも約０．３ｍｍ、より好ましくは少なくとも約０．４ｍｍ、最も好ましくは少なくとも約０．５ｍｍから、約２．５ｍｍ以下、より好ましくは約２．０ｍｍ以下、最も好ましくは約１．７ｍｍ以下までの深さに物質を主に配置すると、高分子および／または疎水性物質が速やかに吸収されると考えられる。より深い部位および／または網状真皮の下部に物質を主に配置すると、物質は網状真皮または皮下領域に低速で吸収されると考えられ、いずれの場合も高分子および／または疎水性物質の吸収は低下するであろう。乳頭真皮下の網状真皮内であって、ただし真皮と皮下組織の境界部より十分に上方であるこの真皮間隙に物質を制御送達すると、物質が（乳頭真皮内の）（妨害のない）毛細血管およびリンパ管床へ効果的に（外側へ）移動して、ここでこれらの毛細管により全身循環内へ吸収され、移動中に他の皮膚組織コンパートメントにより捕捉されることがない。
[0017] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬のより速やかな全身分布およびオフセットが達成されることである。これは、体内で拍動的に分泌される多くのホルモンにも適切である。連続循環濃度をもつ投与物質には多くの副作用が伴う。きわめて適切な例は、連続的に血中に存在すると実際には反対の作用をもつ（不妊を引き起こす）女性生殖ホルモンである。インスリンの連続的な高濃度も、インスリン受容体の量および感受性を共にダウンレギュレートすると思われる。
[0018] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬のより高い生物学的利用能が達成されることである。この効果は、高分子量物質、特にタンパク質、ペプチドおよび多糖類のＩＤ投与に最も著しい。直接的な利点は、生物学的利用能の向上したＩＤ投与によれば、より有効性の低い薬剤を用いた場合と同等な生物学的効果が得られることである。その結果、特に高価なタンパク質療法薬および診断薬に関して、製薬業者にとって、またおそらく消費者にとっても、直接的な経済的利益が得られる。より高い生物学的利用能によって、全投薬量を減らし、高い投薬量に伴う患者への副作用を軽減することもできる。
[0019] 本発明の他の利点は、薬物または診断用物質のより高い最大濃度が達成されることである。本発明者らは、ＩＤ投与した物質がより速やかに吸収され、ボーラス投与ではより高い初期濃度が得られることを見いだした。これは、その効果が最大濃度に関係する物質に最も有益である。より速やかなオンセットによって、より少量の物質でより高いＣＭａｘ値に到達できる。したがって、投薬量を減らすことができ、これにより経済的利益が得られるほか、身体が排出しなければならない薬物または診断薬の量がより少ないので生理学的利益も得られる。
[0020] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬の全身排出速度または内因性クリアランス機序に変化がないことである。本発明者らによる現在までのすべての研究で、被験物質についてＩＶまたはＳＣ投与経路と同じ全身排出速度が維持されていた。これは、この投与経路で全身クリアランスの生物学的機序に変化がないことを示す。ＦＤＡ申請の前に分解およびクリアランスの経路を再検討する必要がないので、これは規制の観点から有利である。投薬方式を予測できるので、これは薬物動態の観点からも有益である。ある物質は、それらのクリアランス機序が濃度依存性であれば身体からより速やかに排出される可能性がある。ＩＤ送達はより高いＣｍａｘを生じるので、内因性機序は変化しないがクリアランス速度が高まる可能性はある。
[0021] 本発明の他の利点は、薬力学的機序または生物学的応答機序に変化がないことである。前記のように、本発明により教示される方法で投与した薬物も、他の送達手段に固有のものと同じ生物学的経路でそれらの作用を発揮する。薬力学的変化があるとすれば、それは生物学的系内への出現、消失、および存在する薬物または診断薬の濃度のパターンの相異に関連するにすぎない。
[0022] 本発明方法を用いると、薬剤化合物をボーラスとして、または注入により投与できる。本明細書中で用いる”ボーラス（bolus）”という用語は、１０分以内の期間で送達される量を意味するものとする。”注入（infusion）”とは、物質を１０分より長い期間かけて送達することを意味するものとする。ボーラス投与または送達は、速度制御手段、たとえばポンプを用いて実施でき、あるいは特別な速度制御手段なしで、たとえば使用者の自己注射により実施できると理解される。
[0023] 本発明の他の利点は、薬物が全身吸収される前に皮膚組織コンパートメント内を通過して捕捉されるときに生じる物理的バリヤーまたは動態バリヤーが排除されることである。そのようなバリヤーが排除されるので、多様な薬物クラスにきわめて広範に適用できる。皮下投与される多くの薬物が、この蓄積作用を及ぼす。すなわち、薬物は脂肪組織に対して親和性であり、またはここから徐々に拡散するので、捕捉された皮下間隙から全身吸収前の律速段階として徐々に放出される。この蓄積作用の結果、ＩＤと比較してより低いＣｍａｘおよびより長いＴｍａｘが生じ、吸収の個体間変動が高くなる可能性がある。この作用は、受動パッチ法（透過促進剤を含有するもの、または含有しないもの）、イオントフォレーゼ法、ソノフェレーゼ、または角質層剥離もしくは破壊法を含めた、経皮送達方法との比較にも関係する。経皮パッチ法は、不透過性の高い角質層および表皮バリヤーを通した薬物分配に依存する。高親油性化合物を除いて、このバリヤーを突破できる薬物はほとんどない。これを突破できるものは、薬物の組織飽和および捕捉のため、オフセット動態の延長を示す場合が多い。能動経皮手段は受動送達手段より速やかな場合が多いが、電荷反発その他の電気的または静電気的手段で移動させることができるか、あるいは音波を付与した際に組織の空洞形成により生じる一過性のポアを通して受動的に運ばれる化合物クラスに限定される。それでもなお角質層および表皮はこの輸送を阻止する作用をもつ。サーマルまたはレーザーアブレーション、剥離手段その他による角質層剥離も、薬物の透過または取込みを促進する駆動力はない。機械的手段による直接ＩＤ投与は、皮膚の動態バリヤー性を克服し、薬物またはその調合用賦形剤の製剤学的または物理化学的特性により制限されない。
[0024] 本発明の他の利点は、投薬方式の制御性が高いことである。本発明者らは、この経路で送達した薬物または診断薬のオンセットおよびオフセット動態が速やかであるので、ＩＤ注入試験は制御性および予測性の高い投薬プロフィールを示すということを確認した。これにより、ＩＤ送達と、身体への薬物または診断薬の計量投与を調節するための流体制御手段その他の制御システムを組み合わせると、目的投薬方式をほぼ絶対的に制御できる。この利点だけでも、大部分の薬物または診断薬送達方法の主要な目標のひとつである。前記に定義したボーラスＩＤ物質投与は、ＩＶ注射に最も類似する動態をもたらし、疼痛寛解化合物、食事時間用インスリン、救急薬物、勃起機能不全用化合物、または速やかなオンセットを要求する他の薬物に最も望ましい。単独でまたは相乗的に作用しうる物質の組合わせも含まれる。注入によりＩＤ投与期間を延長すると、ＳＣ取込みパラメーターを効果的に、しかもより良好な予測性をもって模倣できる。このプロフィールは、成長ホルモンまたは鎮痛薬などの物質に特に好適である。一般に低い注入速度での長時間注入により、抗凝固薬、基礎インスリンおよび慢性疼痛療法に望ましい連続的な低い基礎薬物濃度を得ることができる。これらの動態プロフィールを多様な様式で組合わせると、目的とするほぼすべての動態プロフィールを示すことができる。一例は、９０分毎の間欠的ピークと拍動間での完全なクリアランスとが要求される、妊娠誘発のための生殖ホルモン（ＬＨＲＨ）の拍動送達である。他の例は、片頭痛軽減用薬物の速やかなピークオンセット、続いて疼痛予防のためのより低い濃度である。
[0025] 本発明の他の利点は、薬物および診断薬の分解および／または不都合な免疫原活性が減少することである。化学的促進剤またはイオントフォレーゼもしくはソノフォレーゼもしくはエレクトロポレーションもしくはサーマルポレーションを用いる経皮法では、高い代謝活性および免疫原活性をもつ生存表皮層を薬物が通過する必要がある。表皮内での物質の代謝変換または免疫グロブリンによる捕捉により、吸収に利用される薬物量が減少する。ＩＤ投与は、薬物を真皮内に直接配置し、したがって表皮を完全に回避することにより、この問題を克服する。
[0026] 本発明のこれらおよび他の利点は、乳頭真皮による吸収を直接ターゲティングすること、および薬物、診断薬その他の物質を皮膚真皮間隙へ制御送達することにより達成される。本発明者らは、真皮内間隙を特異的にターゲティングし、送達の速度およびパターンを制御することにより、個々の薬物が示す薬物動態を予想外に改善でき、多くの場合、得られる臨床効果に応じて変更できることを見いだした。そのような薬物動態は、ＩＶアクセス以外の非経口投与経路では容易には達成または制御できない。
[0027] 本発明は、薬物、診断薬その他の物質をヒトまたは動物にＩＤ送達することの臨床有用性を改善する。本発明方法は、真皮アクセス手段（たとえば小ゲージの針、特にマイクロニードル）を用いて真皮内間隙を直接ターゲティングし、物質を真皮内間隙へボーラスとして、または注入により送達する。真皮アクセス手段を真皮内に配置すると、有効物質を効果的に送達し、その薬物動態を制御できることが見いだされた。真皮アクセス手段は、皮膚からの物質の漏れを阻止し、かつ真皮内間隙での吸着を改善するように設計される。本発明方法により送達されるホルモン系薬物の薬物動態は、薬物の一般的なＳＣ送達の薬物動態と大幅に異なることが認められた。これは、本発明方法によるＩＤ投与が改善された臨床結果をもたらすであろうということを示す。真皮アクセス手段を真皮内間隙の適切な深さに配置しかつ流体送達の体積および速度を制御する送達デバイスにより、物質を漏出なしに目的位置に正確に送達できる。
[0028] ＩＶアクセスの必要なしに非経口投与薬物の取込み速度を高める方法を開示する。この効果により、Ｔｍａｘが短縮する。付随する潜在的利点には、当該単位用量に対する最大濃度（Ｃｍａｘ）の増大、生物学的利用能の増大、より速やかな薬力学的作用または生物学的作用のオンセット、および薬物蓄積作用の低減が含まれる。
[0029] 真皮アクセス手段の深さを真皮内間隙に適切に制御すると、本発明方法に従って送達されるホルモン系薬物の薬物動態により、必要ならば一般的なＳＣ薬物送達の場合と類似の臨床結果を達成できることも見いだされた。
[0030] 個々の化合物の薬物動態プロフィールは、化合物の化学的特性に応じて異なるであろう。たとえば少なくとも１０００ダルトンの分子量をもつ比較的大きな化合物、より大きな少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンおよびそれ以上の化合物、ならびに／あるいは疎水性化合物は、従来の非経口投与法、たとえば筋肉内、皮下または真皮下注射と比較して最も著しい変化を示すと予想される。小さな親水性物質は、全体としてＩＤ送達について他の方法と類似の動態を示すと予想される。
【０００５】
図面の説明
[0031] 図１は、即効性薬物の真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血漿インスリン濃度の時間経過を示す。
[0032] 図２は、即効性インスリンの真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血糖値の時間経過を示す。
[0033] 図３は、即効性インスリンとレギュラーインスリンのボーラスＩＤ投与の比較を示す。
[0034] 図４は、即効性インスリンのボーラス投与について、真皮内注射深さの違いがインスリン濃度の時間経過に与える影響を示す。
[0035] 図５は、皮下投与または真皮内投与した長時間作用形インスリンのボーラスＩＤ投与について、インスリン濃度の時間経過の比較を示す。
[0036] 図６および７は、真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態利用能および薬力学的結果の比較を示す。
[0037] 図８、９および１０は、低分子量ヘパリンのボーラス、短時間注入、長時間注入による真皮内送達の比較と、皮下注入との比較を示す。
[0038] 図１１は、真皮内単一ニードル投与、真皮内アレイ投与および皮下ボーラス投与の血漿ゲノトロピン濃度の時間経過を示す。
【０００６】
発明の詳細な説明
[0039] 本発明は、薬物その他の物質をヒトまたは動物対象に真皮内間隙の直接ターゲティングにより送達することによる療法処置方法を提供する。その際、薬物その他の物質はデバイスに組み込まれた１以上の真皮アクセス手段により真皮内間隙へ投与される。本発明方法により注入される物質は、ＳＣ注射により投与された同じ物質についてみられるものより優れた、臨床的に望ましい薬物動態を示すことが認められた。
[0040] 本発明方法によるＩＤ投与に用いる真皮アクセス手段は、それが対象の皮膚を真皮内間隙内の目的とするターゲティング深さにまで貫入し、それを貫通しない限り、決定的なものではない。大部分の場合、本発明のデバイスは皮膚に約０．５〜２ｍｍの深さまで貫入する。真皮アクセス手段は、一般的な注射針、カテーテル、または単独で、もしくは多数のニードルのアレイとして用いられるあらゆるタイプのマイクロニードルを含むことができる。真皮アクセス手段は、衝撃注射デバイスを含めた無針デバイスを含むことができる。本明細書中で用いる”針”または”ニードル”という用語は、そのような針様の構造体すべてを含むものとする。本明細書中で用いるマイクロニードルという用語は、そのような構造体が円筒状である場合、約３０ゲージより細い、一般に約３１〜５０ゲージの構造体を含むものとする。したがって、マイクロニードルという用語に含まれる円筒状以外の構造体は、これに相当する直径をもち、角錐、四角形、八角形、くさび形、その他の幾何学的形状を含むものである。真皮アクセス手段には、衝撃式流体注射デバイス、粉末ジェット送達デバイス、圧電−、起電力−、電磁支援送達デバイス、ガス支援送達デバイスも含まれる。これらは皮膚に直接貫入して送達のためのアクセスをもたらし、あるいは真皮間隙内のターゲティング位置に物質を直接送達する。真皮アクセス手段による物質送達のターゲティング深さを変更することにより、薬物または物質の薬物動態および薬力学的（ＰＫ／ＰＤ）挙動を、各患者の状態に最適な目的とする臨床用途に合わせることができる。真皮アクセス手段による物質送達のターゲティング深さは、担当者が手動で、または目的深さに達した時点を指示する指示手段の支援によりもしくは支援なしに制御できる。しかし好ましくは、デバイスは真皮間隙内の目的深さにまで皮膚貫入を制御するための構造手段を備えている。これは最も一般的には、真皮アクセス手段の軸に付随する広がった領域またはハブ（hub）により達成される。これは、針を取り付ける支え（backing）構造体またはプラットフォームの形をとることができる。真皮アクセス手段としてのマイクロニードルの長さは、加工プロセスで容易に変更でき、２ｍｍ未満の長さでルーティンに作製される。マイクロニードルはまた、注射または注入に際しての痛みその他の知覚をさらに減らすために、きわめて鋭利で、きわめて小さなゲージのものである。それらは本発明において個々の単一内腔マイクロニードルとして使用でき、あるいは物質送達速度または一定期間内の送達量を増大させるために、多数のマイクロニードルを直線アレイまたは二次元アレイ状に組合わせまたは加工してもよい。貫入深さを制限するのにも役立つホルダーおよびハウジングなど多様なデバイスに、マイクロニードルを組み込むことができる。本発明の真皮アクセス手段は、送達前の物質を収容する溜め、または薬物その他の物質を加圧下で送達するためのポンプその他の手段を含むこともできる。あるいは、真皮アクセス手段を収容したデバイスをそのような付属部品に外部接続してもよい。
[0041] 微小毛細血管および微小毛細リンパ管と密接した真皮コンパートメント内へ薬物を投与することにより、ＩＶ様の薬物動態が達成される。微小毛細管または毛細管床とは、真皮領域内の血管またはリンパ管排出経路を表わすと理解すべきである。
[0042] いずれかの作用機序理論に拘束されるつもりはないが、真皮内へ投与した際にみられる速やかな吸収は、血管およびリンパ管に富む叢が真皮にあるためと考えられる。しかし、真皮に血管およびリンパ管の叢があること自体が高分子の吸収増大をもたらすとは予想されなかったであろう。毛細管上皮は、タンパク質、多糖類、核酸ポリマー、ポリマーが結合している基質（たとえばＰＥＧ化タンパク質）などの高分子に対して、普通は透過性が低いか、または不透過性だからである。そのような高分子は、少なくとも１０００ダルトンの分子量、またはより高い少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンもしくはそれ以上の分子量をもつ。さらに、間質から脈管コンパートメント内へのリンパ排液が比較的遅いことからも、薬剤を真皮内に配置すると血漿濃度が速やかに上昇するとは予想されなかったであろう。
[0043] 本明細書に報告する予想外の吸収増大に対する可能な説明のひとつは、物質を乳頭真皮に容易に到達するように注射すると、血流および毛細管透過性が増大するというものである。たとえば、３ｍｍの深さに針刺挿入すると血流が増大することが知られており、これは痛み刺激に無関係であり、組織のヒスタミン放出によるものであると推定されている（Arildsson et al., Microvascular Res. 59:122-130, 2000）。これは、皮膚傷害に応答して誘発された急性炎症反応により血流および毛細管透過性の一過性増大が生じるという所見と一致する（Physiology, Biochemistry, and Molecular Biology of the Skin, 第２版, L.A. Goldsmith編, Oxford Univ. Press, ニューヨーク, 1991, p. 1060；Wilhem, Rev. Can. Biol. 30:153-172, 1971参照）。同時に、真皮内層への注射は間質圧を上昇させると予想される。間質圧が約−７〜約＋２ｍｍＨｇの数値から上昇すると（”正常範囲”を超える）、リンパ管が拡張してリンパ流が増大することが知られている（Skobe et al., J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 5:14-19, 2000）。したがって、真皮内層への注射により誘発された間質圧上昇が、リンパ流の増大および真皮内へ注射された物質の吸収増大を誘発すると考えられる。
[0044] ”薬物動態の改善”とは、たとえば最大血漿濃度に達するまでの時間（Ｔｍａｘ）、最大血漿濃度の高さ（Ｃｍａｘ）、または検出可能な最小血中もしくは血漿濃度が得られるまでの時間（Ｔｌａｇ）などの標準的な薬物動態パラメーターにより測定した薬物動態プロフィールの増強が達成されることを意味する。吸収プロフィールの増強とは、そのような薬物動態パラメーターにより測定した吸収が改善または増大することを意味する。薬物動態パラメーターの測定および最小有効濃度の測定は、当技術分野でルーティンに行われている。得られる数値は、標準投与経路、たとえば皮下投与または筋肉内投与と比較して増大していると予測される。そのような比較においては、必ずしも必須ではないが、真皮内層への投与と参照部位への投与、たとえば皮下投与とを同一投与レベルで、すなわち同一量および同一濃度の薬物、ならびに同一キャリヤービヒクルで、かつ単位時間当たりの量および体積に関して同一投与速度で行うことが好ましい。たとえば、１００μｇ／ｍｌの濃度および毎分１００μＬの速度で５分間かけた特定薬剤の真皮内投与を、１００μｇ／ｍｌの同一濃度および毎分１００μＬの同一速度で５分間かけた同一薬剤の皮下間隙への投与と比較することが好ましい。
[0045] 吸収プロフィールの増強は、皮下注射した場合に良好に吸収されない物質、たとえば高分子および／または疎水性物質について特に顕著であると考えられる。高分子は一般に皮下投与では良好に吸収されない。これは、毛細管ポアサイズと比較したそれらのサイズだけによるものではなく、それらのサイズのため間質内での拡散が遅いことにもよると思われる。高分子は疎水性および／または親水性をもつ別個のドメインを保有しうると理解されている。これに対し、親水性である小分子は皮下投与した場合に一般に良好に吸収されるので、真皮内注射した際に皮下投与による吸収と比較して吸収プロフィールの増強はみられない可能性がある。本明細書において疎水性物質という表現は、水溶解度が低く実質的に不溶性である低分子量物質、たとえば１０００ダルトン未満の分子量をもつ物質を意味するものとする。
[0046] 前記のＰＫおよびＰＤの利点は、真皮毛細管床を正確に直接ターゲティングすることにより最も良好に実現される。これは、たとえば約２５０ミクロン未満の外径、および２ｍｍ未満の露出長さをもつマイクロニードルシステムを用いることにより達成される。そのようなシステムは、既知の方法を用いて、鋼、シリコン、セラミック、および他の金属、プラスチック、ポリマー、糖類、生物材料および／または生分解性材料、ならびに／あるいはそれらの組合わせを含めた多様な材料で作成できる。
[0047] 真皮内投与方法のある種の特色は臨床的に有用なＰＫ／ＰＤおよび投与精度をもたらすことが見いだされた。たとえばニードル出口を皮内に配置するとＰＫ／ＰＤパラメーターが有意の影響を受けることが認められた。一般的または標準的ゲージのニードルのベベル付き出口は比較的大きな露出高さ（exposed height；出口の縦方向立ち上がり）をもつ。ニードル尖端を真皮内間隙内の目的深さに配置することはできるが、ニードル出口の露出高さが大きいため、送達物質が皮膚表面近くのはるかに浅い位置に堆積する。その結果、皮膚自体が及ぼす逆圧と注射または注入により蓄積しつつある液体により形成される圧力のため、物質が皮膚の外へ流れ出る傾向がある。すなわち、露出高さの大きいニードル出口は深い位置では効率的に塞がれるが、同じ露出高さの出口が真皮内間隙内の浅い位置に配置されたときは効率的に塞がれない。一般にニードル出口の露出高さは０〜約１ｍｍであろう。露出高さ０ｍｍのニードル出口はベベルをもたず、ニードルの尖端にある。この場合、出口の深さはニードルの貫入深さと同じである。ベベルまたはニードル側面開口により形成されたニードル出口は、測定可能な高さをもつ。単一ニードルが物質を真皮間隙へ送達するための開口または出口を１つより多くもっていてもよいと理解される。
[0048] 注射または注入の圧力を制御することにより、ＩＤ投与に際して生じる高い逆圧を回避できることも見いだされた。一定の圧力を液体界面に直接付与することによってより一定の送達速度を達成でき、これによって最適な吸収を達成し、改善された薬物動態を得ることができる。送達部位で渦流が生じるのを阻止し、かつ真皮アクセス手段を皮膚から引き出すことにより生じる逆圧を阻止するために、送達の速度および体積も制御できる。選択した物質についてこれらの効果を得るのに適切な送達の速度および体積は、ごく普通の技術を用いた実験により決定できる。多数ニードルの間隔を大きくすることにより、流体分布の拡大および送達速度の増大または流体体積の増大が可能になる。さらに、ＩＤ注射または注入によれば、特にインビボ分解もしくはクリアランスを受けやすい薬物または皮下脂肪組織に対する親和性をもつ化合物または皮下マトリックスへの拡散が遅い高分子について、一般的なＳＣ投与より高い初期血漿薬物濃度が得られる場合が多いことが認められた。このため、多くの場合、ＩＤ経路ではより少量の物質を投与すればよい。
[0049] 本発明の実施に有用な投与方法には、ヒトまたは動物対象へのボーラスおよび注入による薬物その他の物質の送達がいずれも含まれる。ボーラス投与は、１体積単位で比較的短い期間、一般に約１０分未満で送達される１回量である。注入投与は、選択した速度（一定でも変動してもよい）で比較的長い時間をかけて、一般に約１０分より長い時間で流体を投与することを含む。物質を送達するためには、真皮アクセス手段を対象の皮膚に接して配置し、真皮内間隙内に直接ターゲティングアクセスし、送達または投与すべき物質（１以上）を真皮内間隙へ投与する。ここで物質は局所作用するか、あるいは血流に吸収されて全身分布することができる。送達すべき物質を収容した溜めに真皮アクセス手段を接続してもよい。送達または投与すべき物質の形態には、医薬的に許容できる希釈剤または溶剤中におけるその溶液、エマルション、懸濁液、ゲル、懸濁または分散した粒子、たとえばマイクロ粒子またはナノ粒子、ならびにそれらのｉｎ ｓｉｔｕ形成ビヒクルが含まれる。溜めから真皮内間隙への送達は、送達すべき物質に外圧その他の駆動手段を付与せずに受動的に、および／または圧力その他の駆動手段を付与して能動的に行うことができる。好ましい加圧手段の例には、ポンプ、注射器、エラストマー膜、ガス圧、圧電−、起電力−、電磁−圧入、またはベレビレ（Belleville）スプリングもしくはワッシャー、あるいはそれらの組合わせが含まれる。所望により、加圧手段で物質送達速度を変動制御してもよい。その結果、物質は真皮内間隙に進入し、臨床的に有効な結果をもたらすのに十分な量および速度で吸収される。
[0050] 本明細書中で用いる”臨床的に有効な結果”という用語は、物質（１以上）の投与により生じる臨床的に有用な生物学的応答を意味し、これには診断上有用な応答と療法上有用な応答がいずれも含まれる。たとえば、診断試験または疾病もしくは症状の予防もしくは治療が、臨床的に有効な結果をもたらす。そのような臨床的に有効な結果には、診断結果、たとえばイヌリン注射後の糸球体濾過圧の測定、小児におけるＡＣＴＨ注射後の副腎皮質機能の診断、コレシストキニン注射により胆嚢を収縮させて胆汁を排出させる処置など、ならびに療法結果、たとえばインスリン注射による臨床的に適切な血糖値制御、副甲状腺ホルモンまたは成長ホルモンなどのホルモン注射による臨床的に適切なホルモン欠乏症管理、抗毒素注射による臨床的に適切な毒素処置などが含まれる。
[0051] 本発明により真皮内送達できる物質には、薬理活性または生物活性をもつ物質が含まれるものとし、これには療法上の利益または保健上の利益をもたらす診断薬、薬物、および他の物質、たとえば栄養剤などが含まれる。本発明に関して有用な診断用物質には、高分子物質、たとえばイヌリン、ＡＣＴＨ（たとえば副腎皮質刺激ホルモン注射）、黄体形成ホルモン放出ホルモン（たとえば塩酸ゴナドレリン（Gonadorelin Hydrochloride））、成長ホルモン放出ホルモン（たとえば酢酸セルモレリン（Sermorelin Acetate））、コレシストキニン（シンカリド（Sincalide））、副甲状腺ホルモンおよびそのフラグメント（たとえば酢酸テリパラチド（Teriparatide Acetate））、甲状腺放出ホルモンおよびその類似体（たとえばプロチレリン（protirelin）が含まれる。
[0052] 本発明に使用できる療法用物質には、下記のものが含まれる：アルファ−１抗トリプシン、抗血管形成薬、アンチセンス、ブトルファノール（butorphanol）、カルシトニンおよび類似体、セレダーゼ（Ceredase）、COX-II阻害薬、外皮用剤、ジヒドロエルゴタミン、ドーパミンアゴニストおよびアンタゴニスト、エンケファリンその他のオピオイドペプチド、上皮増殖因子、エリスロポエチンおよび類似体、卵胞刺激ホルモン、G-CSF、グルカゴン、GM-CSF、グラニセトロン（granisetron）、成長ホルモンおよび類似体（成長ホルモン放出ホルモンを含む）、成長ホルモンアンタゴニスト、ヒルジンおよびヒルジン類似体（たとえばヒルログ（Hirulog））、IgE抑制薬、インスリン、インスリノトロピン（insulinotropin）および類似体、インスリン様成長因子、インターフェロン、インターロイキン、黄体形成ホルモン、黄体形成ホルモン放出ホルモンおよび類似体、ヘパリン、低分子量ヘパリンおよび他の天然、修飾または合成グリコサミノグリカン、M-CSF、メトクロプラミド（metoclopramide）、ミダゾラム（Midazolam）、モノクローナル抗体、ＰＥＧ化抗体、ＰＥＧ化タンパク質、または親水性もしくは疎水性ポリマーもしくは他の官能基で修飾されたタンパク質、融合タンパク質、一本鎖抗体フラグメント、または任意の組合わせの結合タンパク質、高分子もしくはその追加官能基を含むもの、麻薬性鎮痛薬、ニコチン、非ステロイド系抗炎症薬、オリゴ糖、オンダンセトロン（ondansetron）、副甲状腺ホルモンおよび類似体、副甲状腺ホルモンアンタゴニスト、プロスタグランジンアンタゴニスト、プロスタグランジン、組換え可溶性受容体、スコポラミン、セロトニンアゴニストおよびアンタゴニスト、シルデナフィル（Sildenafil）、テルブタリン（Terbutaline）、血栓溶解薬、組織プラスミノーゲン活性化薬、TNFおよびTNFアンタゴニスト；ワクチン（キャリヤー／アジュバントを含むものまたは含まないもの）：これには下記に関連する予防薬および療法用抗原が含まれる（サブユニットタンパク質、ペプチドおよび多糖類、多糖類結合体、毒素、遺伝子ベースのワクチン、生弱毒細胞、再組合わせ（reassortant）細胞、不活化細胞、全細胞、ウイルスベクターおよび細菌ベクターが含まれるが、これらに限定されない）：嗜癖、関節炎、コレラ、コカイン嗜癖、ジフテリア、破傷風、HIB、ライム病、髄膜炎菌（meningococcus）症、麻疹、流行性耳下腺炎、風疹、水痘、黄熱病、呼吸系発疹ウイルス（Respiratory syncytial virus）症、ダニ媒介性日本脳炎、肺炎球菌（pneumococcus）症、連鎖球菌（streptococcus）症、チフス、インフルエンザ、肝炎（Ａ、Ｂ、ＣおよびＥ型肝炎を含む）、中耳炎、狂犬病、ポリオ、HIV、パラインフルエンザ、ロタウイルス症、エプスタイン−バーウイルス症、CMV、クラミジア（clamydia）症、型別不能ヘモフィルス（non-typeable haemophilus）症、モラクセラカタラーリス（moraxella catarrhalis）症、ヒト乳頭腫ウイルス症、結核症（BCGを含む）、淋疾、喘息、アテローム性硬化症、マラリア、大腸菌（E-coli）症、アルツハイマー病、ヘリコバクター・ピロリ（H. Pylori）症、サルモネラ（salmonella）症、糖尿病、癌、単純ヘルペスウイルス症、ヒト乳頭腫；ならびにたとえば下記の主要な療法薬すべてを含めた同様な他の物質：感冒薬、抗嗜癖薬、抗アレルギー薬、抗嘔吐薬、抗肥満症薬、抗骨粗鬆症薬、抗感染症薬、鎮痛薬、麻酔薬、食欲抑制薬、抗関節炎薬、抗喘息薬、抗痙攣薬、抗うつ薬、抗糖尿病薬、抗ヒスタミン薬、抗炎症薬、抗片頭痛剤、乗物酔治療剤、制吐薬、抗腫瘍薬、抗パーキンソン薬、鎮痒薬、神経安定薬、下熱薬、抗コリン作動薬、ベンゾジアゼピンアンタゴニスト、血管拡張薬（全身、冠動脈、末梢および脳を含む）、骨刺激薬、中枢神経系刺激薬、ホルモン、催眠薬、免疫抑制薬、筋弛緩薬、副交感神経遮断薬、副交感神経作動薬、プロスタグランジン、タンパク質、ペプチド、多糖類その他の高分子、精神刺激薬、鎮静薬、ならびに性的機能低下治療薬、および精神安定薬。
[0053] インスリン注入データの薬物動態分析を下記に従って実施した。段階的非線形最小二乗回帰法を用いて、各動物から得たインスリン濃度−時間データを分析した。まず、陰性対照条件に関するインスリン濃度−時間データに二重指数関数型実験方程式をあてはめた。この分析により、残留インスリンの一次放出が推定され、放出の一次速度定数、放出部位の残留インスリン濃度、放出の遅延時間、および全身循環からのインスリン排出の一次速度定数に関するパラメーターが得られる。この分析段階で得られるパラメーターは特別な重要性をもたず、内因性供給源から生じる循環インスリン分に関係するにすぎない。
[0054] 分析の第２段階は、皮下または真皮内への注入途中および注入後のインスリン濃度−時間データに対する陽的（explicit）コンパートメントモデルのあてはめを伴う。数学モデルの基礎となるスキームを図１の上部に示す［ＰＫ／ＰＤモデル図］。インスリンの注入をｔ＝０からｔ＝２４０分まで行う；遅延時間（ｔｌａｇ，２）後、注入部位からの吸収は吸収速度定数ｋａにより支配される一次プロセスにより媒介された。全身循環に吸収されたインスリンは、未知の生物学的利用能分画Ｆが混入した見掛け体積Ｖ中へ分布し、一次速度定数Ｋに従って排出された。このあてはめにより、ｔｌａｇ，２、ｋａ、Ｖ／ＦおよびＫの推定値がルーティンに得られた；分析の第１段階で得られた内因性インスリンの配置に伴うパラメーター（ＣＲ、ｔｌａｇ，１、ｋＲ）を定数として処理した。
[0055] パラメーター推定値を平均±ＳＤとして報告する。２つの異なるインスリン投与モデル（皮下注入−対−真皮内注入）間の各パラメーターの差の有意性を、対スチューデントｔ−試験により評価した。
インスリン注入データの薬物動態分析を下記に従って計算した。血漿グルコース濃度をインスリン薬理作用の代用として用いた。時間ｔに対する変数Ｒ（血漿グルコース濃度）の応答の変化を下記のようにモデリングした：
【０００７】
【数１】
[0056] この式中、ｋｉｎはゼロ次注入のグルコース、ｋｏｕｔはグルコース排出を媒介する一次速度定数、Ｅは下記のＳ字形Ｈｉｌｌ相関に従ったインスリンの作用である：
【０００８】
【数２】
[0057] この式中、Ｅｍａｘはインスリンによるｋｏｕｔの最大刺激、ＥＣ５０はｋｏｕｔの刺激が最大の半分であるインスリン濃度、Ｃはインスリン濃度、γはこの相関のＨｉｌｌ係数である。最初のモデリングの試みでは、血漿インスリン濃度を薬理学的応答の媒体として用いた。しかしこの方法では、血漿インスリン濃度の漸増に対する血漿グルコース応答の遅れが捕獲されなかった。したがって最終的には、全身薬物動態コンパートメントに対して末梢にある仮説作用コンパートメントからインスリンの作用が媒介される作用−コンパートメントモデリング方法を適用した。
[0058] 薬力学的分析を２段階で実施した。第１段階の分析では、グルコース配置に関連する薬物動態パラメーターの初期推定値（ｋｏｕｔおよびグルコース分布体積Ｖｇｌｕｃｏｓｅ）を、陰性対照条件下のグルコース濃度−時間データから決定した。次いで全積分薬物動態−薬力学モデルを、各動物についての陰性対照条件下および各インスリン送達条件下でのグルコース濃度−時間データに同時にあてはめた（すなわち各動物について２組の薬力学的パラメーターが得られた：皮下インスリン注入／陰性対照データの同時分析からのものと、真皮内インスリン注入／陰性対照データの同時分析からのもの）。すべての薬力学的分析において、各動物からのインスリン濃度−時間データの薬物動態分析に際して得られたインスリン配置を支配するパラメーターを一定に保持した。
[0059] 他のすべての薬力学的分析値は、当技術分野で既知のソフトウェアプログラムおよび手法を用いる非コンパートメント法により計算された。
[0060] 本発明を全般的に記載したが、限定ではない以下の具体例および添付の図面に関する説明は、真皮アクセス式直接ターゲティング型の薬物投与方法を実施するための多様な例、ならびに改善されたＰＫおよびＰＤ作用が得られる真皮投与薬物の例を示す。
[0061] 単一ニードルを含む真皮アクセス用マイクロデバイスの代表例を、３４ゲージ鋼ストック（MicroGroup, Inc.，マサチュセッツ州メドウェイ）から作成し、８００グリットのカーボランダム製研削ホイールにより２８°ベベル１つを研削した。ニードルをアセトンおよび蒸留水中での逐次超音波処理により洗浄し、蒸留水で流動検査した。マイクロニードルをＵＶ硬化エポキシ樹脂で小ゲージカテーテルチューブ（Maersk Medical）に接合した。カテーテルチューブのハブを深さ制限調節に用いて機械的割り出しプレートによりニードル長さを設定し、光学顕微鏡検査により確認した。種々の長さのニードルを用いる実験のために、割り出しプレートによりニードル露出長さを０．５、０．８、１、２または３ｍｍに調整した。流体計量デバイス（ポンプまたは注射器）への接続は、カテーテル出口にある一体型ルアーアダプターにより行った。注射する際は、ニードルを皮膚の表面に直角に挿入し、ボーラス送達のためには手で軽く押しつけて適所に保持し、あるいは長時間注入のためには医療用接着テープで直立状態に保持した。注射の直前と直後にデバイスの機能および流体流れを検査した。このルアーロック式単一ニードルカテーテルデザインを、以下においてSS1_34と表示する。
[0062] アクリル系ポリマーから機械加工した直径１”のディスクを含むさらに他の真皮アクセス用アレイマイクロデバイスを作成した。このディスクは、中央入口から各ニードルへ枝分かれした低体積の流路をもつ。流体の装入はハミルトンマイクロシリンジに接続した低体積カテーテルラインにより行われ、送達速度はシリンジポンプにより制御された。ニードルをディスクに直径１５ｍｍの円形パターンで配列した。それぞれ１２ｍｍおよび７ｍｍのニードル間隔をもつ３ニードルアレイおよび６ニードルアレイを作成した。すべてのアレイデザインに、単一ベベル付き、長さ１ｍｍの３４Ｇステンレス鋼マイクロニードルを用いた。３ニードル、１２ｍｍ間隔のカテーテルデザインを以下においてSS3_34Bと表示し、６ニードル、７ｍｍ間隔のカテーテルデザインを以下においてSS6_34Aと表示する。
[0063] アクリル系ポリマーから機械加工した直径１１ｍｍのディスクを含むさらに他の真皮アクセス用アレイマイクロデバイスを作成した。このディスクは、中央入口から各ニードルへ枝分かれした低体積の流路をもつ。流体の装入はハミルトンマイクロシリンジに接続した低体積カテーテルラインにより行われ、送達速度はシリンジポンプにより制御された。ニードルをディスクに直径約５ｍｍの円形パターンで配列させた。約４ｍｍの間隔をもつ３ニードルアレイを前記のようにカテーテルに接続した。これらのデザインを以下において、それぞれニードル長さ１ｍｍ、２ｍｍおよび３ｍｍについて、SS3S_34_1、SS3C_34_2およびSS3S_34_3と表示する。
[0064] 皮膚貫入に使われる長さが１〜２ｍｍとなるように尖端付近で９０°の角度に折り曲げたステンレス鋼製３０ゲージニードルを用いて、さらに他の真皮アクセスＩＤ注入デバイスを作成した。ニードルを挿入したときニードル出口（ニードルの尖端）は皮内１．７〜２．０ｍｍの深さにあり、ニードル出口の全露出高さは１．０〜１．２ｍｍであった。このデザインを以下においてSSB1_30と表示する。
【０００９】
実施例Ｉ
[0065] 低速注入ＩＤインスリン送達をブタにおいて証明した。尖端から１．０μｍの位置に出口（露出高さ100 mm）をもつ中空シリコンベースの単腔マイクロニードル（全長2 mm、200 X 100 mm OD、約33ゲージに相当）を当技術分野で既知の方法（USP 5,928,207）により作成し、マイクロボアカテーテル（Disetronic）に嵌め込んて使用した。マイクロニードルの遠位末端をプラスチックカテーテルに挿入し、エポキシ樹脂で適所に接合して、深さ制限ハブを形成した。ニードル出口をエポキシハブの約１ｍｍ上に配置し、これにより皮膚へのニードル出口の貫入を約１ｍｍに制限した。これは、ブタの真皮内間隙の深さに相当する。このカテーテルを流体送達制御用のMiniMed 507インスリンポンプに接続した。マイクロニードルの遠位末端をプラスチックカテーテルに挿入し、エポキシ樹脂で適所に接合して、深さ制限ハブを形成した。ニードル出口をエポキシハブの約１ｍｍ上に配置し、これにより皮膚へのニードル出口の貫入を約１ｍｍに制限した。これは、ブタの真皮内間隙の深さに相当する。流体流路の開通性を視覚観察により確認し、標準的１ｃｃ注射器で付加した圧力で閉塞はみられなかった。このカテーテルを、カテーテル出口で外部インスリン注入ポンプ（MiniMed 507）に一体型ルアー接続部により接続した。ポンプにフマログ（Humalog、商標）(Lispro)インスリン（Eli Lilly、インディアナ州インディアナポリス）を充填し、製造業者の指示書に従ってカテーテルおよびマイクロニードルにインスリンを呼び入れした。麻酔したブタにサンドスタチン（Sandostatin、登録商標）(Sandoz、ニュージャージー州イースト・ハノーバー）溶液をＩＶ注入により投与して、基礎膵機能およびインスリン分泌を抑制した。適切な誘導期間およびベースラインサンプリングの後、呼び入れ済みマイクロニードルをハブ停止部まで動物の側腹部の皮膚の表面に直角に挿入した。２Ｕ／時の速度のインスリン注入を用い、４時間維持した。血液試料を定期的に採取し、血清インスリン濃度および血糖値を分析した。注入前のベースラインインスリン濃度が、アッセイのバックグラウンド検出濃度であった。注入開始後、血清インスリン濃度はプログラミングしたインスリン速度に対応する上昇を示した。血糖値も、インスリンを注入しない陰性対照（ＮＣ）に相当する低下を示し、この低下は一般的なＳＣ注入と比較して改善されていた。この実験で、マイクロニードルは適切に皮膚バリヤーを突破して薬物を医薬として適切な速度でインビボ送達することが証明された。インスリンのＩＤ注入は薬物動態的に許容できる投与経路であることが証明され、血糖値低下の薬力学的応答も証明された。ＩＤ注入のＰＫパラメーター計算値は、インスリンがＳＣ投与よりはるかに速やかに吸収されることを示す。ＩＤ間隙からの吸収はほぼ即時開始する：すなわち吸収前の遅延時間（ｔｌａｇ）は、ＩＤおよびＳＣについてそれぞれ０．８８分−対−１３．６分であった。投与部位からの取込み速度も約３倍増大し、ＩＤおよびＳＣについてそれぞれｋａ＝０．０６６６−対−０．０２２５ｍｉｎ−１である。ＩＤ投与により送達したインスリンの生物学的利用能は、ＳＣ投与より約１．３倍増大している。
【００１０】
実施例ＩＩ
[0066] Lilly Lispro即効性インスリンのボーラス送達をＩＤおよびＳＣボーラス投与により行った。ＩＤ注射用マイクロデバイスは真皮アクセス用アレイデザインSS3_34であった。１００ｕＬの体積に相当する１０国際単位（Ｕ）それぞれを、糖尿病Yucatanミニブタに投与した。被験動物はランゲルハンス島細胞の化学的除去により予め糖尿病にしてあり、もはやインスリンを分泌することはできなかった。マイクロニードルアレイにより、または皮下組織間隙に挿入した標準的な３０Ｇ×1/2インチの注射針により、被験動物にインスリン注射を行った。市販の化学発光アッセイキット（Immulite、カリフォルニア州ロスアンゼルス）により循環血清インスリン濃度を検出し、血糖試験片により血糖値を測定した。ＩＤ注射は分析用マイクロシリンジを用いて手の圧力で行われ、約６０秒かけて投与された。これに対し、ＳＣ投与に要したのはわずか２〜３秒であった。図１において、ボーラス投与後の血清インスリン濃度により、ＩＤ経路で投与した場合の方が注射したインスリンの速やかな取込みおよび分布を表わすことが証明される。ＳＣ投与と対比してＩＤ投与の方が最大濃度に達するまでの時間（Ｔｍａｘ）が短く、得られる最大濃度（Ｃｍａｘ）が高い。さらに図２は、血糖値（ＢＧ）の低下によって測定した投与インスリンに対する薬力学的な生物学的応答がより速やかでより大きな変化を示したことも証明する。ＩＤ投与後、より早期に、より多量のインスリンが利用可能となったからである。
【００１１】
実施例ＩＩＩ
[0067] Lilly Lisproは即効性インスリンとされており、天然のヒトインスリンとわずかに異なるタンパク質構造をもつ。Hoechstレギュラーインスリンは天然ヒトインスリンのタンパク質構造を維持し、Lisproと化学的には類似するが、伝統的なＳＣ経路で投与した場合に取込みがより遅い。両タイプのインスリンをＩＤ経路でボーラス投与して、この経路で取込みの差が認められるかを判定した。真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS3_34を用いて、いずれかのタイプのインスリン５ＵをＩＤ間隙に投与した。時間に対するインスリン濃度を図３に示す。ＩＤ経路で投与すると、レギュラーインスリンと即効性インスリンのＰＫプロフィールは本質的に等しく、両インスリンタイプとも伝統的なＳＣ経路で投与したLisproより速やかな取込みを示した。これは、ＩＤ投与に対する取込み機序が投与物質のわずかな生化学的変化により受ける影響はより少なく、ＩＤ送達がレギュラーインスリンについてＳＣ投与即効性インスリンより優れた有利なＰＫ取込みプロフィールをもたらすという証拠である。
【００１２】
実施例ＩＶ
[0068] ＳＣと比較したＰＫ上の利点および相異を得るためには真皮間隙内への正確な薬物堆積が必要であることを証明するために、種々の長さのニードルをもつマイクロニードルアレイによるLilly Lispro即効性インスリンのボーラス送達を行った。真皮アクセスデザインSS3_34を用いて、５ＵのLilly Lispro即効性インスリンを投与した。同一ニードルアレイ形状をもつ他のマイクロデバイスを作成した；マイクロデバイスアレイの露出ニードル長さを長くして、ニードル長さ２ｍｍおよび３ｍｍのアレイを収容した。Yucatanミニブタの平均全真皮厚さは１．５〜２．５ｍｍである。したがってインスリンの堆積は、１ｍｍ、２ｍｍおよび３ｍｍ長さのニードルについて、それぞれ真皮内、ほぼ真皮／皮下境界部、および真皮下方の皮下内に行われると予想される。ボーラスインスリン投与は実施例ＩＩの記載に従って行われた。時間に対する平均インスリン濃度を図４に示す。このデータは、マイクロニードル長さが長くなるのに伴って、得られるＰＫプロフィールがよりＳＣ投与に近似し始めることを明瞭に示す。このデータは、真皮間隙を直接ターゲティングすることの利点を証明する。そのような利点には、速やかな取込みおよび分布、ならびに高い初期濃度が含まれる。このデータは多数例の平均であるから、長い２ｍｍおよび３ｍｍのマイクロニードルにより個体間ＰＫプロフィール変動性が増大することは示さない。皮膚の厚さは個体間で、さらに個体内でも異なる可能性があるので、真皮間隙を正確にターゲティングする短いニードル長さの方がそのＰＫプロフィールの再現性が大きいことを、このデータは証明する。短いニードルは、薬物をより一貫して同一組織コンパートメント内に堆積するからである。物質を真皮間隙のより深い部位へ、または一部もしくは全部を皮下間隙内へ堆積または投与する長いマイクロニードルは、血管に富む真皮領域を直接ターゲティングする浅い投与と比較してＰＫ利点が少ないかまたは無いことを、このデータは証明する。
【００１３】
実施例Ｖ
[0069] Lantus長時間作用形インスリンのボーラス送達をＩＤ経路で行った。Lantusは、注射すると投与部位に微小沈殿を生じるインスリン溶液である。これらの微小粒子は体内で徐々に溶解して、（製造業者の文献によれば）現在用いられている他の長時間作用形インスリン、たとえば結晶質亜鉛沈殿（たとえばLente、NPH）より安定な低濃度の循環インスリンを供給する。Lantus insulin (投与量10 U、100 uL）を、前記に従って真皮アクセスデザインSS3_34および標準ＳＣ法により糖尿病Yucatanミニブタに投与した。図５に示すように、ＩＤ経路で投与した場合、ＳＣと類似のＰＫプロフィールが得られた。微細な相異には、ＩＤインスリン送達直後のわずかに高い”バースト”が含まれる。これは、きわめて高い分子量の化合物または小粒子であってもＩＤ投与によれば取込みが達成されることを証明する。より重要な点は、体内での生物学的クリアランス機序が投与経路または薬物の使用方法によってさほど変化しないという事実をこれが支持することである。これは、長い循環半減期をもつ薬物（その例は、癌治療に用いる高分子の可溶性受容体もしくは他の抗体、または化学修飾種、たとえばＰＥＧ化された薬物であろう）にとってきわめて重要である。
【００１４】
実施例ＶＩ
[0070] ボーラスＩＤ送達によるヒト顆粒球コロニー刺激因子（ＧＣＳＦ）(ノイポゲン、Neupogen)を、真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS3_34B（アレイ）またはSS1_34（単一ニードル）によりYucatanミニブタに投与した。送達速度をHarvardシリンジポンプで制御し、１〜２．５分かけて投与した。図６は、ＧＣＳＦに特異的なＥＬＩＳＡイムノアッセイにより測定した、血漿中におけるＧＣＳＦのＰＫ利用能を示す。ＩＶおよびＳＣ送達による投与を対照として行った。図６においては、ＧＣＳＦのボーラスＩＤ送達の方がＩＤ送達に伴う速やかな取込みを示す。ＳＣについての１２０分に対比して、約３０〜９０分でＣｍａｘに到達する。曲線下面積（ＡＵＣ）がはるかに大きいことにより証明されるように、生物学的利用能も約２倍と著しく増大する。ＧＣＳＦの循環濃度は長時間検出される。これは、ＩＤ送達が薬物固有の生物学的クリアランス機序または速度を変化させないことを示す。これらのデータは、デバイスのデザインがＩＤ間隙からの薬物取込みに与える影響が小さいことも示す。図７に示したデータも、ＧＣＳＦ投与の結果として生じる白血球増加の程度および時間経過を、陰性対照（ＧＣＳＦを投与しなかった）と対比して示す。標準的な獣医学的血球計数法により、白血球数（ＷＢＣ）を測定した。ＩＤ送達は臨床的に有意な同じ生物学的結果を示す。すべての送達手段がほぼ等しいＰＤ結果を示すが、ＩＤ送達では生物学的利用能が約２倍増大するので、本質的に同じ生理学的結果を得るためにはＳＣと比較して半量を用いればよいことをこのデータは示唆する。
【００１５】
実施例ＶＩＩ
[0071] ペプチド系薬物、すなわちヒト副甲状腺ホルモン１−３４（ＰＴＨ）を用いてＩＤ投与実験を行った。ＰＴＨを４時間注入し、続いて２時間のクリアランスを行わせた。対照ＳＣ注入は、”つまみ上げ（pinch-up）”法で皮膚に対して横方向に挿入した標準３１ゲージ注射針により皮下間隙へ行われた。ＩＤ注入は真皮アクセス用マイクロバイスデザインSSB1_30（皮膚貫入に使われる長さが１〜２ｍｍとなるように尖端を９０°の角度で折り曲げたステンレス鋼３０ゲージニードル）により行われた。ニードルを挿入したとき、ニードル出口（ニードル尖端）は皮内１．７〜２．０ｍｍの深さにあった。０．６４ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液を７５μＬ／時の速度で注入した。流速をHarvardシリンジポンプにより制御した。重量正規化したＰＴＨ血漿濃度を図ＸＸに示す。重量正規化した送達プロフィールは、ＩＤ送達ではより大きな曲線下面積（ＡＵＣ）（より高い生物学的利用能を示す）、より早期のサンプリング時点（たとえば１５分および３０分）でより高いピーク値（より速やかなオンセットを示す）および注入停止後の速やかな減少（蓄積作用なしに速やかに取り込まれることも示す）を証明する。
【００１６】
実施例ＶＩＩＩ
[0072] 図８には、Yucatanミニブタに異なる真皮アクセス用マイクロデバイス構造体によりボーラス送達した後の低分子量ヘパリン（low molecular weight heparin (ＬＭＷＨ)）フラグメント、フラグミン（Fragmin）の代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。それぞれの場合、送達量は2500 IU（国際単位）のフラグミン（25000 IU/mLの配合物100 ul）であった。標準ＳＣ送達は、つまみ上げ法で皮下組織間隙内へ横方向に挿入した標準的３０Ｇ針により行われた。カテーテルチューブに接続したニードル長さ０．５ｍｍまたは１．０ｍｍの真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS1_34を投与に用いた。使用に際しては、マイクロニードルの全露出長さを皮膚の表面に直角に深さ制限部まで挿入し、薬物注入期間中、機械的手段で適所に保持した。マイクロニードルによるボーラス注射は、ガラス製マイクロシリンジから手の圧力により１〜２．５分間で行われた。表１の薬物動態結果の計算値は、マイクロデバイス送達により得られるＣｍａｘの増大およびＴｍａｘの短縮を示す。
【００１７】
【表１】
両マイクロニードルデバイスにより得たプロフィールは本質的に等しかった。これは、そのデバイスが適切に真皮組織コンパートメントにアクセスしてその中へ薬物を送達する限り、送達プロフィールは本質的にデバイス構造に無関係であることを示す。他の真皮アクセス用マイクロデバイスシステムを用いて薬物動態取込みの同等な変化を達成できる。これには、上記と同じ寸法および挿入深さをもつ３本および６本のマイクロニードルを含むアレイが含まれる。
【００１８】
実施例ＩＸ
[0073] 図９に、下記の投与条件でボーラス投与したフラグミンについての比較血漿プロフィールを示す：1). SC注射体積100uL；全投与量2500IU、2). ID注射体積100uL；全投与量2500IU；ニードル長さ1.0mm(SS1_34)、および3). ID注射体積100uL；全投与量2500IU ；ニードル長さ0.5mm(SS1_34)。投与時点でこれらの動物を８．８〜１２．３ｋｇ以内の体重に体重調整した。粗データに投与時の動物体重を掛け、そして１５で割ることにより、すべての血漿プロフィールを平均動物体重１５．０ｋｇに正規化した。ただし、各血漿プロフィールは投与量変動に対しては調整されていない。粗データに基づいてＰＫパラメーターを計算し、投与濃度と動物体重の両方に対して補正した。このデータは、ＳＣ投与と比較してＩＤ投与について薬物生物学的利用能および分布のオンセット時間が短縮されたことを証明する。
【００１９】
【表２】
実施例Ｘ
[0074] 図９に、Yucatanミニブタにフラグミン ＬＭＷＨを短時間注入送達した代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。体積200uL中、合計2500 IU（125000 IU/mLの濃度）のＬＭＷＨを０．５〜２時間かけて注入した。体積注入速度は100〜400uL／時であった。真皮アクセス用アレイマイクロデバイスは、流体送達用シリンジポンプに接続したデザインSS3_34であった。アレイ内の各マイクロニードルは、挿入用全長１ｍｍであった。同等な投与量（25000 IU/mlのもの100uL）のＬＭＷＨを２分以内で同様なマイクロニードルアレイによりＩＤボーラス注射したもの、および標準ＳＣボーラス投与を比較のために示す。得られた血漿プロフィールは、真皮内マイクロデバイスシステムにより得られる薬物送達プロフィールの制御性が高いことを証明する。このデータは、この注入制御手段によれば薬物動態を注入速度により調節できることを証明する。体積注入速度の低下に伴って、それぞれＣｍａｘが低下し、Ｔｍａｘが延長する。注入期間が終了した時点で、フラグミンのＴｍａｘが実験誤差の範囲内でルーティンに得られた。この短時間注入投与の結果は、標準ＩＤ投与に普通のものより高い全流体体積を送達できることを証明する（マントー法は１回当たり約100〜150uLに制限される）。
【００２０】
実施例ＸＩ
[0075] 図１０は、YucatanミニブタにフラグミンＬＭＷＨを低速注入送達した後の代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。体積80uL中、合計2000 IU（25000 IU/mLの濃度）のＬＭＷＨを５時間かけて注入した。体積注入速度は16uL／時であった。注入手段は、市販のインスリンポンプをデザインSS1_34のＩＤマイクロデバイスに接続したもの、または市販のインスリン注入カテーテルであった。この場合も、得られた血漿プロフィールはマイクロデバイスにより注入したＬＭＷＨのオンセットの方が速やかであることを示す。５時間目にカテーテルセットを取り外した後、検出可能な血漿活性が直ちに低下することにより証明されるように、ＩＤ送達は蓄積作用がないことも示す。これに対し、ＳＣ注入ＬＭＷＨの血漿濃度は、７時間目（注入停止後、完全に２時間）までピークに達しない。いずれの注入方法も実験期間中には定常状態に達しないが、これはＰＫモデリングにより予め予想されていた。この例は、低い注入速度でも制御ＩＤ送達のＰＫ利点が得られること、およびその制御度を投与プロフィールにおいて達成できることを容易に証明する。このプロフィールは、ＬＭＷＨ、インスリンなどのように、高いピーク濃度をもたない低い連続循環基礎濃度が要求される薬物に最適であろう。
【００２１】
実施例ＸＩＩ
[0076] 表３は、ゲノトロピン（Genotropin）組換えヒト成長ホルモン（3.6 IUのゲノトロピン）を真皮内マイクロデバイスおよび標準的な皮下注射方法によりボーラス送達した後のｈＧＨの重量正規化血清濃度を示す。注射体積は１００ｕＬ、薬物濃度は３６ＩＵ／ｍＬであった。真皮アクセス用アレイマイクロデバイスは、露出ニードル長さ１ｍｍのSS1_34およびSS3_34デザインであった。単一ニードルおよび３ニードルアレイの両方について、２．２２分の公称ボーラス注射期間中、シリンジポンプを用いてマイクロデバイス注入速度を４５ｕＬ／分に制御した。ＳＣ送達は、２７Ｇインスリンカテーテルにより１．０ｍＬ／分の流速で公称１０秒間の注入により行われた。得られた薬物動態の相異は明瞭であり、ＩＤ送達ではＴｍａｘが著しく短縮し、かつＣｍａｘがはるかに増大する。生物学的半減期および生物学的利用能は、ＩＤ経路とＳＣ経路の両方について統計学的に同等である。単一ニードルまたはアレイのいずれの真皮内アクセス用マイクロデバイス構造による投与でも、同等な薬物動態性能が得られる。
【００２２】
【表３】
実施例ＸＩＩＩ
[0077] 表４のデータは、真皮内マイクロデバイスおよび標準的な皮下方法でボーラス送達した低分子量、高水溶性の抗片頭痛化合物アルモトリプタン（Almotriptan）が同等なＰＫプロフィールをもつことを証明する。下記の表は、アルモトリプタン３．０ｍｇ注射後の血清濃度測定値から決定したＰＫパラメーター計算値を示す。ＳＣおよびＩＤの注射体積は両方とも１００ｕＬであり、薬物濃度は３０ｍｇ／ｍＬであった。マイクロデバイスデザインSS3_34およびSS6_34を用い、約２〜２．５分かけて投与した。アルモトリプタンは低分子の疎水性化合物であり、ＳＣ注射で明らかな蓄積を示さない。したがって、ＩＤ投与とＳＣ投与の間に薬物動態取込みの差はみられなかった。この薬物は、いずれの経路でも組織間隙を通して容易に分配され、速やかに吸収される。しかしＩＤ投与の方が患者の知覚が少なく、適切な投与部位へ容易かつ速やかにアクセスできるため、なお有利である。
[0078]
【００２３】
【表４】
[0079] 以上の各実施例および結果は、マルチポイントアレイＩＤ投与および単一ニードルＩＤ投与を用いる本発明の送達方法では、ＳＣ注射より高いＣｍａｘを伴う速やかな取込みが達成されることを証明する。ＩＤによる取込みおよび分布は、約０．５〜約１．７ｍｍのニードル長さを用いた場合、ニードル数およびニードル間隔など、デバイスの幾何学的パラメーターによる明らかな影響を受けない。生体吸収のための濃度制限がみられず、ＰＫプロフィールは原則として濃度基準の送達速度により支配された。ＩＤ投与の主な制限は、外因性物質を緻密な組織コンパートメント内へ漏出なしに注入するために、全体積および体積注入速度の制限である。ＩＤ間隙からの薬物吸収はデバイスのデザインおよび体積注入速度のいずれの影響も受けないと思われるので、この制限を克服して必要または望ましい療法プロフィールを得るために、多様な配合物／デバイスの組合わせを採用できる。たとえば投薬方式の体積制限は、より高濃度の配合物の使用または注入部位の総数の増加により回避できる。さらに、物質の注入または投与の速度を操作することにより、有効なＰＫ制御が達成される。
[0080] 一般に、本明細書に記載する真皮アクセス用マイクロニードルデバイスを用いる方法により教示されるＩＤ送達は、容易にアクセスできかつ再現性のある、生物学的利用能の高い非経口送達経路を提供する。生物学的取込みパラメーターが取込みの律速因子ではないので、この方法はデバイス注入パラメーターの調節により血漿プロフィールを調整できる。
[0081] 以上に記載した実施例において、本発明方法が著しく改善された医薬的に有効な速度で薬物をインビボ送達できることが証明される。このデータは、本発明方法の教示に従って他の薬物をヒトにＩＤ投与しても改善された薬理学的結果が得られるであろうということを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】即効性薬物の真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血漿インスリン濃度の時間経過を示す。
【図２】即効性インスリンの真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血糖値の時間経過を示す。
【図３】即効性インスリンとレギュラーインスリンのボーラスＩＤ投与の比較を示す。
【図４】即効性インスリンのボーラス投与について、真皮内注射深さの違いがインスリン濃度の時間経過に与える影響を示す。
【図５】皮下投与または真皮内投与した長時間作用形インスリンのボーラスＩＤ投与について、インスリン濃度の時間経過の比較を示す。
【図６】真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態利用能果の比較を示す。
【図７】真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬力学的結果の比較を示す。
【図８】低分子量ヘパリンのボーラス注射による真皮内送達と皮下注射との比較を示す。
【図９】低分子量ヘパリンの短時間注入による真皮内送達と皮下注射との比較を示す。
【図１０】低分子量ヘパリンの長時間注入による真皮内送達と皮下注入との比較を示す。
【図１１】真皮内単一ニードル投与、真皮内アレイ投与および皮下ボーラス投与の血漿ゲノトロピン濃度の時間経過を示す。
関連出願の引照
[0001] 本出願は、米国特許出願０９／８９７，８０１（２００１年６月２９日出願）の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
[0002] 本発明は、物質を皮膚の真皮内層へ投与するための方法およびデバイスに関する。
【０００３】
発明の背景
[0003] 診断薬および薬物などの薬剤を効果的かつ安全に投与することの重要性は以前から認識されていた。これはすべての薬剤について考慮すべき重要なことではあるが、バイオテクノロジー産業から得られたタンパク質など高分子の適切な生物学的利用能を達成することで、効果的かつ再現性のある吸収を達成するためにこの要望が最近顕著になった（Cleland et al., Curr. Opin. Biotechnol. 12: 212-219, 2001）。一般的な針の使用は、皮膚を通して投与することによりヒトや動物に薬剤を送達するための１方法を長い間提供してきた。皮膚を通して再現性のある効果的な送達を達成し、一方では注射しやすさを改善しかつ患者の不安および／または一般的な針に伴う痛みを減らすために、かなりの努力がなされてきた。さらに、ある送達システムでは針を全く使用せず、化学的なメディエーター、または外部駆動力、たとえばイオントフォレーゼ電流、またはエレクトロポレーション（electroporation）もしくはサーマルポレーション（thermal poration）もしくはソノフォレーゼ（sonophoresis）に依存して皮膚の最外層である角質層を突破し、皮膚の表面を通して物質を送達する。しかし、そのような送達システムでは再現性をもって皮膚バリヤーを突破することや薬剤を皮膚表面下の特定の深さへ送達することはできず、したがって臨床結果が変動する可能性がある。このため、角質層を針などで機械的に突破するのが皮膚の表面を通して物質を投与するための最も再現性のある方法を提供し、投与物質の配置の制御および信頼性をもたらすと考えられている。
[0004] 物質を皮膚の表面下に送達するための方法は、ほとんど例外なく経皮投与、すなわち皮膚を通した皮膚下部位への物質送達を伴う。経皮送達には、皮下、筋肉内または静脈内投与経路が含まれる。そのうち筋肉内（ＩＭ）および皮下（ＳＣ）注射が最も一般的に用いられている。
[0005] 解剖学的には、身体の外表は２つの主要な組織層、すなわち外側の表皮（epidermis）とその下の真皮（dermis）からなり、これらが一緒になって皮膚を構成する（概説については、Physiology, Biochemistry, and Molecular Biology of the Skin, 第２版, L.A. Goldsmith 編., Oxford University Press, ニューヨーク, 1991を参照）。表皮は総厚７５〜１５０μｍの５つの層（strata）に小分割される。表皮の下に真皮がある。真皮は２層、すなわち乳頭真皮と呼ばれる最も外側の部分と網状真皮と呼ばれる深部層を含む。乳頭真皮は多数の微小循環血管叢およびリンパ管叢を含む。これに対し、網状真皮は比較的無細胞性かつ無脈管性であり、緻密な膠質性結合組織と弾性結合組織から構成される。表皮および真皮の下に皮下組織（subcutaneous tissue；hypodermisともいう）がある。これは結合組織と脂肪組織からなる。筋肉組織が皮下組織の下にある。
[0006] 前記のように、皮下組織と筋肉組織の両方が一般に薬剤の投与部位として用いられる。しかし、真皮が物質投与部位としてターゲティングされるのは稀である。これは、少なくとも一部は、真皮内間隙に針を正確に配置するのが困難なためであろう。さらに、真皮（特に乳頭真皮）が高度の脈管性をもつことは知られてはいたが、皮下投与と比較して改善された投与物質吸収プロフィールを達成するためにこの高度の脈管性を利用できるとはこれまで認識されていなかった。その理由は、小さな薬物分子は、真皮よりはるかに容易かつ予測可能な方法でターゲティングされる皮下組織に投与された後、一般に速やかに吸収されるからである。これに対し、タンパク質のような大きな分子は、脈管性の程度に関係なく一般に毛細管上皮からは良好に吸収されない。したがって、大きな分子についてすら、より達成困難な真皮内投与によって皮下投与に勝る著しい吸収利点が得られるとは予想しなかったであろう。
[0007] 皮膚の表面下、真皮内間隙領域内へ投与するための１方法は、マントー（Mantoux）ツベルクリン試験にルーティンに用いられている。この方法では、精製したタンパク質誘導体を２７〜３０ゲージの針を用いて浅い角度で皮膚の表面に注射する（Flynn et al, Chest 106: 1463-5, 1994）。しかし注射位置についてある程度不確実性があるため、若干の偽陽性試験結果が生じる可能性がある。さらに、この試験は注射部位に反応を誘発するために局所注射を行うので、マントー法は物質の全身投与のための真皮内注射の採用には至らなかった。
[0008] 幾つかのグループが、”真皮内”注射とされる全身投与について報告した。そのような報告の１つにおいて、皮下注射と”真皮内”注射と記載されるものの比較試験が行われた（Autret et al, Therapie 46:5-8, 1991）。試験された薬剤は、分子量約３６００のタンパク質、カルシトニンであった。その薬物を真皮内注射したと述べているが、それらの注射には４ｍｍの針を用い、これを基底部まで６０度の角度で押しつけた。その結果、注射物は約３．５ｍｍの深さ、すなわち脈管性の乳頭真皮内ではなく網状真皮の下部または皮下組織内に配置されたであろう。実際にこのグループが皮下組織内ではなく網状組織の下部内へ注射したとすれば、物質は血管が比較的少ない網状真皮に低速度で吸収されるか、あるいは皮下領域へ拡散して機能的には皮下への投与および吸収と同じことになったと思われる。このように実際にはまたは機能的には皮下投与であったことで、皮下投与と真皮内投与とされる投与との間に、血漿中最大濃度に達する時間、各アッセイ時間での濃度、および曲線下面積において差がなかったという報告が説明されるであろう。
[0009] 同様に、Bressolleらはナトリウムセフタジダイム（sodium ceftazidime）を”真皮内”注射とされる方法で４ｍｍの針を用いて投与した（Bressolle et al. J. Pharm. Sci. 82:1175-1178, 1993）。その結果、皮膚表面下４ｍｍの深さに注射され、実際にはまたは機能的には皮下注射となったであろう。ただし、ナトリウムセフタジダイムが親水性で比較的低分子量であるため、この場合は皮下吸収が良好であったと思われる。
[0010] 他のグループが、真皮内薬物送達デバイスと記載されるものについて報告している（ＵＳＰ５，００７，５０１）。注射は低速で行うように指示され、注射部位は表皮下のいずれかの領域、すなわち表皮と真皮の境界部、または真皮もしくは皮下組織の内部を意図していた。しかしこの文献には真皮内への選択的投与を示唆する教示は示されておらず、またこの文献はそのような選択的投与から得られるであろう薬物動態上の利点についても示唆していない。
[0011] したがって、薬剤を投与するための効果的で安全な方法およびデバイスがなお求められている。
【０００４】
発明の概要
[0012] 本発明は、真皮間隙の直接ターゲティングに基づく新規な非経口投与方法に関する。そのような方法は薬物動態（ＰＫ）および薬力学的（ＰＤ）パラメーターを著しく変化させる。以下において真皮アクセス（dermal-access）手段と呼ぶ真皮内（intradermal，ＩＤ）直接投与手段、たとえばマイクロニードルをベースとする注射システムおよび注入システム（または真皮内間隙を正確にターゲティングするための他の手段）を用いる投与の採用により、皮下および静脈内送達という伝統的な非経口投与経路と比較して、薬物および診断用物質を含めた多くの物質、特にタンパク質およびペプチドホルモンの薬物動態を変化させることができる。これらの知見は、マイクロデバイスをベースとする注入手段に関係するだけでなく、他の送達方法、たとえば真皮内間隙への流体もしくは粉末の無針衝撃式注射（needleless, needle free ballistic injection）、マントー型ＩＤ注射、マイクロデバイスによる増強イオントフォレーゼ、および流体の直接沈着、または他の皮内投薬形態にも関係する。本明細書には、静脈内アクセスを必要とせずに非経口投与薬物の取込み速度を高める方法を開示する。この送達方法の著しく有益な効果のひとつは、Ｔｍａｘ（薬物の最大血中濃度に達するまでの時間）の短縮が達成されることである。付随する潜在的利点には、当該単位用量に対する最大濃度（Ｃｍａｘ）の増大、生物学的利用能の増大、より速やかな取込み速度、より速やかな薬力学的作用または生物学的作用のオンセット、および薬物蓄積作用の低減が含まれる。本発明によれば、改善された薬物動態とは、皮下、筋肉内その他の非ＩＶ非経口投与による薬物送達手段と比較した生物学的利用能の増大、遅延時間（Ｔｌａｇ）の短縮、Ｔｍａｘの短縮、より速やかな吸収速度、より速やかなオンセット、および／または当該化合物投与量に対するＣｍａｘの増大を意味する。
[0013] 生物学的利用能とは、当該投与量のうち血液コンパートメントに到達した全量を意味する。これは一般に、濃度−対−時間のプロットにおける曲線下面積として測定される。”遅延時間”とは、化合物の投与と測定可能または検出可能な血中または血漿中濃度に達するまでの時間と間の遅れを意味する。Ｔｍａｘは化合物の最大血中濃度に達するまでの時間を表わす数値であり、Ｃｍａｘは当該投与量および投与方法により到達する最大血中濃度である。オンセット時間は、Ｔｌａｇ、ＴｍａｘおよびＣｍａｘの関数である。これらすべてのパラメーターが、生物学的作用の発現に必要な血中（またはターゲット組織中）濃度に達するのに必要な時間に影響を与えるからである。ＴｍａｘおよびＣｍａｘはグラフで表わした結果を視覚検査することにより判定でき、２つの化合物投与方法を比較するのに十分な情報を提供できる場合が多い。しかし、動態モデル（後記）および／または当業者に既知の他の手段を用いて分析することにより、さらに厳密に数値を測定できる。
[0014] 本発明が教示する真皮間隙の直接ターゲティングにより、薬物および診断用物質の作用オンセットがより速やかになる。本発明者らは、真皮の微小な毛細血管および毛細リンパ管に選択的にアクセスする制御ＩＤ投与により物質を速やかに吸収および全身分布させることができ、したがって物質はそれらの有益な効果をＳＣ投与より速やかに発揮しうることを見いだした。これは、速やかなオンセットが要求される薬物、たとえば血糖を低下させるためのインスリン、痛みの軽減、たとえば癌の痛みの除去、または片頭痛の軽減、または救急薬物、たとえばアドレナリンもしくはヘビ毒抗毒素にとって、特に重要である。天然ホルモンも、速やかな放出オンセットバーストに続く速やかなクリアランスを伴って、拍動的に放出される。一例には、生物学的刺激、たとえば高い血糖値に応答して放出されるインスリンが含まれる。他の例は、一定間隔で拍動的に放出される女性生殖ホルモンである。ヒト成長ホルモンも正常な患者では睡眠中に拍動的に放出される。この利点のため、合成薬物を用いて自然の身体リズムを模倣することによって、より良い療法を行うことができる。本発明は、現在行われているある種の療法、たとえばインスリン送達による血糖調節を、より促進することもできる。”閉ループ”インスリンポンプを調製するという現在の試みの多くは、インスリン投与と生物学的効果が起きるのを待つ間の遅れが障害となっている。このため、十分なインスリンが投与されたかをリアルタイムで確認するのが難しく、過剰投与およびリスクの大きい低血糖が避けられない。ＩＤ送達のより速やかなＰＫ／ＰＤは、この種の問題の多くを取り除く。
[0015] 前記のように、哺乳動物の皮膚は２層、具体的には表皮と真皮を含む。表皮は５層、すなわち角質層、透明層、顆粒層、有棘層および胚芽層からなり、真皮は２層、すなわち上部の乳頭真皮と深部の網状真皮からなる。真皮および表皮の厚さは個体間で異なり、また個体内でも身体の異なる場所では異なる。個々の試験報告によっては、たとえば表皮の厚さは約４０〜約９０μｍの変動があり、真皮の厚さは身体のある領域での表皮直下１ｍｍ未満の深さから身体の他の領域では２〜約４ｍｍの深さまで変動すると報告されている（Hwang et al., Ann Plastic Surg 46:327-331, 2001; Southwood, Plast. Reconstr. Surg 15:423-429, 1955; Rushmer et al., Science 154:343-348, 1966）。
[0016] 本明細書中で用いる真皮内投与とは、脈管に富む乳頭真皮に物質が容易に到達し、毛細血管および／または毛細リンパ管内へ容易に吸収されて全身で生物学的に利用できる状態になるように、真皮内へ物質を投与することを意味するものとする。これは、物質を真皮の上部領域（すなわち乳頭真皮）に配置するか、あるいは比較的脈管の少ない網状真皮の上部に、物質が容易に乳頭真皮内へ拡散するような状態で配置することにより達成できる。少なくとも約０．３ｍｍ、より好ましくは少なくとも約０．４ｍｍ、最も好ましくは少なくとも約０．５ｍｍから、約２．５ｍｍ以下、より好ましくは約２．０ｍｍ以下、最も好ましくは約１．７ｍｍ以下までの深さに物質を主に配置すると、高分子および／または疎水性物質が速やかに吸収されると考えられる。より深い部位および／または網状真皮の下部に物質を主に配置すると、物質は網状真皮または皮下領域に低速で吸収されると考えられ、いずれの場合も高分子および／または疎水性物質の吸収は低下するであろう。乳頭真皮下の網状真皮内であって、ただし真皮と皮下組織の境界部より十分に上方であるこの真皮間隙に物質を制御送達すると、物質が（乳頭真皮内の）（妨害のない）毛細血管およびリンパ管床へ効果的に（外側へ）移動して、ここでこれらの毛細管により全身循環内へ吸収され、移動中に他の皮膚組織コンパートメントにより捕捉されることがない。
[0017] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬のより速やかな全身分布およびオフセットが達成されることである。これは、体内で拍動的に分泌される多くのホルモンにも適切である。連続循環濃度をもつ投与物質には多くの副作用が伴う。きわめて適切な例は、連続的に血中に存在すると実際には反対の作用をもつ（不妊を引き起こす）女性生殖ホルモンである。インスリンの連続的な高濃度も、インスリン受容体の量および感受性を共にダウンレギュレートすると思われる。
[0018] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬のより高い生物学的利用能が達成されることである。この効果は、高分子量物質、特にタンパク質、ペプチドおよび多糖類のＩＤ投与に最も著しい。直接的な利点は、生物学的利用能の向上したＩＤ投与によれば、より有効性の低い薬剤を用いた場合と同等な生物学的効果が得られることである。その結果、特に高価なタンパク質療法薬および診断薬に関して、製薬業者にとって、またおそらく消費者にとっても、直接的な経済的利益が得られる。より高い生物学的利用能によって、全投薬量を減らし、高い投薬量に伴う患者への副作用を軽減することもできる。
[0019] 本発明の他の利点は、薬物または診断用物質のより高い最大濃度が達成されることである。本発明者らは、ＩＤ投与した物質がより速やかに吸収され、ボーラス投与ではより高い初期濃度が得られることを見いだした。これは、その効果が最大濃度に関係する物質に最も有益である。より速やかなオンセットによって、より少量の物質でより高いＣＭａｘ値に到達できる。したがって、投薬量を減らすことができ、これにより経済的利益が得られるほか、身体が排出しなければならない薬物または診断薬の量がより少ないので生理学的利益も得られる。
[0020] 本発明の他の利点は、薬物または診断薬の全身排出速度または内因性クリアランス機序に変化がないことである。本発明者らによる現在までのすべての研究で、被験物質についてＩＶまたはＳＣ投与経路と同じ全身排出速度が維持されていた。これは、この投与経路で全身クリアランスの生物学的機序に変化がないことを示す。ＦＤＡ申請の前に分解およびクリアランスの経路を再検討する必要がないので、これは規制の観点から有利である。投薬方式を予測できるので、これは薬物動態の観点からも有益である。ある物質は、それらのクリアランス機序が濃度依存性であれば身体からより速やかに排出される可能性がある。ＩＤ送達はより高いＣｍａｘを生じるので、内因性機序は変化しないがクリアランス速度が高まる可能性はある。
[0021] 本発明の他の利点は、薬力学的機序または生物学的応答機序に変化がないことである。前記のように、本発明により教示される方法で投与した薬物も、他の送達手段に固有のものと同じ生物学的経路でそれらの作用を発揮する。薬力学的変化があるとすれば、それは生物学的系内への出現、消失、および存在する薬物または診断薬の濃度のパターンの相異に関連するにすぎない。
[0022] 本発明方法を用いると、薬剤化合物をボーラスとして、または注入により投与できる。本明細書中で用いる”ボーラス（bolus）”という用語は、１０分以内の期間で送達される量を意味するものとする。”注入（infusion）”とは、物質を１０分より長い期間かけて送達することを意味するものとする。ボーラス投与または送達は、速度制御手段、たとえばポンプを用いて実施でき、あるいは特別な速度制御手段なしで、たとえば使用者の自己注射により実施できると理解される。
[0023] 本発明の他の利点は、薬物が全身吸収される前に皮膚組織コンパートメント内を通過して捕捉されるときに生じる物理的バリヤーまたは動態バリヤーが排除されることである。そのようなバリヤーが排除されるので、多様な薬物クラスにきわめて広範に適用できる。皮下投与される多くの薬物が、この蓄積作用を及ぼす。すなわち、薬物は脂肪組織に対して親和性であり、またはここから徐々に拡散するので、捕捉された皮下間隙から全身吸収前の律速段階として徐々に放出される。この蓄積作用の結果、ＩＤと比較してより低いＣｍａｘおよびより長いＴｍａｘが生じ、吸収の個体間変動が高くなる可能性がある。この作用は、受動パッチ法（透過促進剤を含有するもの、または含有しないもの）、イオントフォレーゼ法、ソノフェレーゼ、または角質層剥離もしくは破壊法を含めた、経皮送達方法との比較にも関係する。経皮パッチ法は、不透過性の高い角質層および表皮バリヤーを通した薬物分配に依存する。高親油性化合物を除いて、このバリヤーを突破できる薬物はほとんどない。これを突破できるものは、薬物の組織飽和および捕捉のため、オフセット動態の延長を示す場合が多い。能動経皮手段は受動送達手段より速やかな場合が多いが、電荷反発その他の電気的または静電気的手段で移動させることができるか、あるいは音波を付与した際に組織の空洞形成により生じる一過性のポアを通して受動的に運ばれる化合物クラスに限定される。それでもなお角質層および表皮はこの輸送を阻止する作用をもつ。サーマルまたはレーザーアブレーション、剥離手段その他による角質層剥離も、薬物の透過または取込みを促進する駆動力はない。機械的手段による直接ＩＤ投与は、皮膚の動態バリヤー性を克服し、薬物またはその調合用賦形剤の製剤学的または物理化学的特性により制限されない。
[0024] 本発明の他の利点は、投薬方式の制御性が高いことである。本発明者らは、この経路で送達した薬物または診断薬のオンセットおよびオフセット動態が速やかであるので、ＩＤ注入試験は制御性および予測性の高い投薬プロフィールを示すということを確認した。これにより、ＩＤ送達と、身体への薬物または診断薬の計量投与を調節するための流体制御手段その他の制御システムを組み合わせると、目的投薬方式をほぼ絶対的に制御できる。この利点だけでも、大部分の薬物または診断薬送達方法の主要な目標のひとつである。前記に定義したボーラスＩＤ物質投与は、ＩＶ注射に最も類似する動態をもたらし、疼痛寛解化合物、食事時間用インスリン、救急薬物、勃起機能不全用化合物、または速やかなオンセットを要求する他の薬物に最も望ましい。単独でまたは相乗的に作用しうる物質の組合わせも含まれる。注入によりＩＤ投与期間を延長すると、ＳＣ取込みパラメーターを効果的に、しかもより良好な予測性をもって模倣できる。このプロフィールは、成長ホルモンまたは鎮痛薬などの物質に特に好適である。一般に低い注入速度での長時間注入により、抗凝固薬、基礎インスリンおよび慢性疼痛療法に望ましい連続的な低い基礎薬物濃度を得ることができる。これらの動態プロフィールを多様な様式で組合わせると、目的とするほぼすべての動態プロフィールを示すことができる。一例は、９０分毎の間欠的ピークと拍動間での完全なクリアランスとが要求される、妊娠誘発のための生殖ホルモン（ＬＨＲＨ）の拍動送達である。他の例は、片頭痛軽減用薬物の速やかなピークオンセット、続いて疼痛予防のためのより低い濃度である。
[0025] 本発明の他の利点は、薬物および診断薬の分解および／または不都合な免疫原活性が減少することである。化学的促進剤またはイオントフォレーゼもしくはソノフォレーゼもしくはエレクトロポレーションもしくはサーマルポレーションを用いる経皮法では、高い代謝活性および免疫原活性をもつ生存表皮層を薬物が通過する必要がある。表皮内での物質の代謝変換または免疫グロブリンによる捕捉により、吸収に利用される薬物量が減少する。ＩＤ投与は、薬物を真皮内に直接配置し、したがって表皮を完全に回避することにより、この問題を克服する。
[0026] 本発明のこれらおよび他の利点は、乳頭真皮による吸収を直接ターゲティングすること、および薬物、診断薬その他の物質を皮膚真皮間隙へ制御送達することにより達成される。本発明者らは、真皮内間隙を特異的にターゲティングし、送達の速度およびパターンを制御することにより、個々の薬物が示す薬物動態を予想外に改善でき、多くの場合、得られる臨床効果に応じて変更できることを見いだした。そのような薬物動態は、ＩＶアクセス以外の非経口投与経路では容易には達成または制御できない。
[0027] 本発明は、薬物、診断薬その他の物質をヒトまたは動物にＩＤ送達することの臨床有用性を改善する。本発明方法は、真皮アクセス手段（たとえば小ゲージの針、特にマイクロニードル）を用いて真皮内間隙を直接ターゲティングし、物質を真皮内間隙へボーラスとして、または注入により送達する。真皮アクセス手段を真皮内に配置すると、有効物質を効果的に送達し、その薬物動態を制御できることが見いだされた。真皮アクセス手段は、皮膚からの物質の漏れを阻止し、かつ真皮内間隙での吸着を改善するように設計される。本発明方法により送達されるホルモン系薬物の薬物動態は、薬物の一般的なＳＣ送達の薬物動態と大幅に異なることが認められた。これは、本発明方法によるＩＤ投与が改善された臨床結果をもたらすであろうということを示す。真皮アクセス手段を真皮内間隙の適切な深さに配置しかつ流体送達の体積および速度を制御する送達デバイスにより、物質を漏出なしに目的位置に正確に送達できる。
[0028] ＩＶアクセスの必要なしに非経口投与薬物の取込み速度を高める方法を開示する。この効果により、Ｔｍａｘが短縮する。付随する潜在的利点には、当該単位用量に対する最大濃度（Ｃｍａｘ）の増大、生物学的利用能の増大、より速やかな薬力学的作用または生物学的作用のオンセット、および薬物蓄積作用の低減が含まれる。
[0029] 真皮アクセス手段の深さを真皮内間隙に適切に制御すると、本発明方法に従って送達されるホルモン系薬物の薬物動態により、必要ならば一般的なＳＣ薬物送達の場合と類似の臨床結果を達成できることも見いだされた。
[0030] 個々の化合物の薬物動態プロフィールは、化合物の化学的特性に応じて異なるであろう。たとえば少なくとも１０００ダルトンの分子量をもつ比較的大きな化合物、より大きな少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンおよびそれ以上の化合物、ならびに／あるいは疎水性化合物は、従来の非経口投与法、たとえば筋肉内、皮下または真皮下注射と比較して最も著しい変化を示すと予想される。小さな親水性物質は、全体としてＩＤ送達について他の方法と類似の動態を示すと予想される。
【０００５】
図面の説明
[0031] 図１は、即効性薬物の真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血漿インスリン濃度の時間経過を示す。
[0032] 図２は、即効性インスリンの真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血糖値の時間経過を示す。
[0033] 図３は、即効性インスリンとレギュラーインスリンのボーラスＩＤ投与の比較を示す。
[0034] 図４は、即効性インスリンのボーラス投与について、真皮内注射深さの違いがインスリン濃度の時間経過に与える影響を示す。
[0035] 図５は、皮下投与または真皮内投与した長時間作用形インスリンのボーラスＩＤ投与について、インスリン濃度の時間経過の比較を示す。
[0036] 図６および７は、真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態利用能および薬力学的結果の比較を示す。
[0037] 図８、９および１０は、低分子量ヘパリンのボーラス、短時間注入、長時間注入による真皮内送達の比較と、皮下注入との比較を示す。
[0038] 図１１は、真皮内単一ニードル投与、真皮内アレイ投与および皮下ボーラス投与の血漿ゲノトロピン濃度の時間経過を示す。
【０００６】
発明の詳細な説明
[0039] 本発明は、薬物その他の物質をヒトまたは動物対象に真皮内間隙の直接ターゲティングにより送達することによる療法処置方法を提供する。その際、薬物その他の物質はデバイスに組み込まれた１以上の真皮アクセス手段により真皮内間隙へ投与される。本発明方法により注入される物質は、ＳＣ注射により投与された同じ物質についてみられるものより優れた、臨床的に望ましい薬物動態を示すことが認められた。
[0040] 本発明方法によるＩＤ投与に用いる真皮アクセス手段は、それが対象の皮膚を真皮内間隙内の目的とするターゲティング深さにまで貫入し、それを貫通しない限り、決定的なものではない。大部分の場合、本発明のデバイスは皮膚に約０．５〜２ｍｍの深さまで貫入する。真皮アクセス手段は、一般的な注射針、カテーテル、または単独で、もしくは多数のニードルのアレイとして用いられるあらゆるタイプのマイクロニードルを含むことができる。真皮アクセス手段は、衝撃注射デバイスを含めた無針デバイスを含むことができる。本明細書中で用いる”針”または”ニードル”という用語は、そのような針様の構造体すべてを含むものとする。本明細書中で用いるマイクロニードルという用語は、そのような構造体が円筒状である場合、約３０ゲージより細い、一般に約３１〜５０ゲージの構造体を含むものとする。したがって、マイクロニードルという用語に含まれる円筒状以外の構造体は、これに相当する直径をもち、角錐、四角形、八角形、くさび形、その他の幾何学的形状を含むものである。真皮アクセス手段には、衝撃式流体注射デバイス、粉末ジェット送達デバイス、圧電−、起電力−、電磁支援送達デバイス、ガス支援送達デバイスも含まれる。これらは皮膚に直接貫入して送達のためのアクセスをもたらし、あるいは真皮間隙内のターゲティング位置に物質を直接送達する。真皮アクセス手段による物質送達のターゲティング深さを変更することにより、薬物または物質の薬物動態および薬力学的（ＰＫ／ＰＤ）挙動を、各患者の状態に最適な目的とする臨床用途に合わせることができる。真皮アクセス手段による物質送達のターゲティング深さは、担当者が手動で、または目的深さに達した時点を指示する指示手段の支援によりもしくは支援なしに制御できる。しかし好ましくは、デバイスは真皮間隙内の目的深さにまで皮膚貫入を制御するための構造手段を備えている。これは最も一般的には、真皮アクセス手段の軸に付随する広がった領域またはハブ（hub）により達成される。これは、針を取り付ける支え（backing）構造体またはプラットフォームの形をとることができる。真皮アクセス手段としてのマイクロニードルの長さは、加工プロセスで容易に変更でき、２ｍｍ未満の長さでルーティンに作製される。マイクロニードルはまた、注射または注入に際しての痛みその他の知覚をさらに減らすために、きわめて鋭利で、きわめて小さなゲージのものである。それらは本発明において個々の単一内腔マイクロニードルとして使用でき、あるいは物質送達速度または一定期間内の送達量を増大させるために、多数のマイクロニードルを直線アレイまたは二次元アレイ状に組合わせまたは加工してもよい。貫入深さを制限するのにも役立つホルダーおよびハウジングなど多様なデバイスに、マイクロニードルを組み込むことができる。本発明の真皮アクセス手段は、送達前の物質を収容する溜め、または薬物その他の物質を加圧下で送達するためのポンプその他の手段を含むこともできる。あるいは、真皮アクセス手段を収容したデバイスをそのような付属部品に外部接続してもよい。
[0041] 微小毛細血管および微小毛細リンパ管と密接した真皮コンパートメント内へ薬物を投与することにより、ＩＶ様の薬物動態が達成される。微小毛細管または毛細管床とは、真皮領域内の血管またはリンパ管排出経路を表わすと理解すべきである。
[0042] いずれかの作用機序理論に拘束されるつもりはないが、真皮内へ投与した際にみられる速やかな吸収は、血管およびリンパ管に富む叢が真皮にあるためと考えられる。しかし、真皮に血管およびリンパ管の叢があること自体が高分子の吸収増大をもたらすとは予想されなかったであろう。毛細管上皮は、タンパク質、多糖類、核酸ポリマー、ポリマーが結合している基質（たとえばＰＥＧ化タンパク質）などの高分子に対して、普通は透過性が低いか、または不透過性だからである。そのような高分子は、少なくとも１０００ダルトンの分子量、またはより高い少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンもしくはそれ以上の分子量をもつ。さらに、間質から脈管コンパートメント内へのリンパ排液が比較的遅いことからも、薬剤を真皮内に配置すると血漿濃度が速やかに上昇するとは予想されなかったであろう。
[0043] 本明細書に報告する予想外の吸収増大に対する可能な説明のひとつは、物質を乳頭真皮に容易に到達するように注射すると、血流および毛細管透過性が増大するというものである。たとえば、３ｍｍの深さに針刺挿入すると血流が増大することが知られており、これは痛み刺激に無関係であり、組織のヒスタミン放出によるものであると推定されている（Arildsson et al., Microvascular Res. 59:122-130, 2000）。これは、皮膚傷害に応答して誘発された急性炎症反応により血流および毛細管透過性の一過性増大が生じるという所見と一致する（Physiology, Biochemistry, and Molecular Biology of the Skin, 第２版, L.A. Goldsmith編, Oxford Univ. Press, ニューヨーク, 1991, p. 1060；Wilhem, Rev. Can. Biol. 30:153-172, 1971参照）。同時に、真皮内層への注射は間質圧を上昇させると予想される。間質圧が約−７〜約＋２ｍｍＨｇの数値から上昇すると（”正常範囲”を超える）、リンパ管が拡張してリンパ流が増大することが知られている（Skobe et al., J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 5:14-19, 2000）。したがって、真皮内層への注射により誘発された間質圧上昇が、リンパ流の増大および真皮内へ注射された物質の吸収増大を誘発すると考えられる。
[0044] ”薬物動態の改善”とは、たとえば最大血漿濃度に達するまでの時間（Ｔｍａｘ）、最大血漿濃度の高さ（Ｃｍａｘ）、または検出可能な最小血中もしくは血漿濃度が得られるまでの時間（Ｔｌａｇ）などの標準的な薬物動態パラメーターにより測定した薬物動態プロフィールの増強が達成されることを意味する。吸収プロフィールの増強とは、そのような薬物動態パラメーターにより測定した吸収が改善または増大することを意味する。薬物動態パラメーターの測定および最小有効濃度の測定は、当技術分野でルーティンに行われている。得られる数値は、標準投与経路、たとえば皮下投与または筋肉内投与と比較して増大していると予測される。そのような比較においては、必ずしも必須ではないが、真皮内層への投与と参照部位への投与、たとえば皮下投与とを同一投与レベルで、すなわち同一量および同一濃度の薬物、ならびに同一キャリヤービヒクルで、かつ単位時間当たりの量および体積に関して同一投与速度で行うことが好ましい。たとえば、１００μｇ／ｍｌの濃度および毎分１００μＬの速度で５分間かけた特定薬剤の真皮内投与を、１００μｇ／ｍｌの同一濃度および毎分１００μＬの同一速度で５分間かけた同一薬剤の皮下間隙への投与と比較することが好ましい。
[0045] 吸収プロフィールの増強は、皮下注射した場合に良好に吸収されない物質、たとえば高分子および／または疎水性物質について特に顕著であると考えられる。高分子は一般に皮下投与では良好に吸収されない。これは、毛細管ポアサイズと比較したそれらのサイズだけによるものではなく、それらのサイズのため間質内での拡散が遅いことにもよると思われる。高分子は疎水性および／または親水性をもつ別個のドメインを保有しうると理解されている。これに対し、親水性である小分子は皮下投与した場合に一般に良好に吸収されるので、真皮内注射した際に皮下投与による吸収と比較して吸収プロフィールの増強はみられない可能性がある。本明細書において疎水性物質という表現は、水溶解度が低く実質的に不溶性である低分子量物質、たとえば１０００ダルトン未満の分子量をもつ物質を意味するものとする。
[0046] 前記のＰＫおよびＰＤの利点は、真皮毛細管床を正確に直接ターゲティングすることにより最も良好に実現される。これは、たとえば約２５０ミクロン未満の外径、および２ｍｍ未満の露出長さをもつマイクロニードルシステムを用いることにより達成される。そのようなシステムは、既知の方法を用いて、鋼、シリコン、セラミック、および他の金属、プラスチック、ポリマー、糖類、生物材料および／または生分解性材料、ならびに／あるいはそれらの組合わせを含めた多様な材料で作成できる。
[0047] 真皮内投与方法のある種の特色は臨床的に有用なＰＫ／ＰＤおよび投与精度をもたらすことが見いだされた。たとえばニードル出口を皮内に配置するとＰＫ／ＰＤパラメーターが有意の影響を受けることが認められた。一般的または標準的ゲージのニードルのベベル付き出口は比較的大きな露出高さ（exposed height；出口の縦方向立ち上がり）をもつ。ニードル尖端を真皮内間隙内の目的深さに配置することはできるが、ニードル出口の露出高さが大きいため、送達物質が皮膚表面近くのはるかに浅い位置に堆積する。その結果、皮膚自体が及ぼす逆圧と注射または注入により蓄積しつつある液体により形成される圧力のため、物質が皮膚の外へ流れ出る傾向がある。すなわち、露出高さの大きいニードル出口は深い位置では効率的に塞がれるが、同じ露出高さの出口が真皮内間隙内の浅い位置に配置されたときは効率的に塞がれない。一般にニードル出口の露出高さは０〜約１ｍｍであろう。露出高さ０ｍｍのニードル出口はベベルをもたず、ニードルの尖端にある。この場合、出口の深さはニードルの貫入深さと同じである。ベベルまたはニードル側面開口により形成されたニードル出口は、測定可能な高さをもつ。単一ニードルが物質を真皮間隙へ送達するための開口または出口を１つより多くもっていてもよいと理解される。
[0048] 注射または注入の圧力を制御することにより、ＩＤ投与に際して生じる高い逆圧を回避できることも見いだされた。一定の圧力を液体界面に直接付与することによってより一定の送達速度を達成でき、これによって最適な吸収を達成し、改善された薬物動態を得ることができる。送達部位で渦流が生じるのを阻止し、かつ真皮アクセス手段を皮膚から引き出すことにより生じる逆圧を阻止するために、送達の速度および体積も制御できる。選択した物質についてこれらの効果を得るのに適切な送達の速度および体積は、ごく普通の技術を用いた実験により決定できる。多数ニードルの間隔を大きくすることにより、流体分布の拡大および送達速度の増大または流体体積の増大が可能になる。さらに、ＩＤ注射または注入によれば、特にインビボ分解もしくはクリアランスを受けやすい薬物または皮下脂肪組織に対する親和性をもつ化合物または皮下マトリックスへの拡散が遅い高分子について、一般的なＳＣ投与より高い初期血漿薬物濃度が得られる場合が多いことが認められた。このため、多くの場合、ＩＤ経路ではより少量の物質を投与すればよい。
[0049] 本発明の実施に有用な投与方法には、ヒトまたは動物対象へのボーラスおよび注入による薬物その他の物質の送達がいずれも含まれる。ボーラス投与は、１体積単位で比較的短い期間、一般に約１０分未満で送達される１回量である。注入投与は、選択した速度（一定でも変動してもよい）で比較的長い時間をかけて、一般に約１０分より長い時間で流体を投与することを含む。物質を送達するためには、真皮アクセス手段を対象の皮膚に接して配置し、真皮内間隙内に直接ターゲティングアクセスし、送達または投与すべき物質（１以上）を真皮内間隙へ投与する。ここで物質は局所作用するか、あるいは血流に吸収されて全身分布することができる。送達すべき物質を収容した溜めに真皮アクセス手段を接続してもよい。送達または投与すべき物質の形態には、医薬的に許容できる希釈剤または溶剤中におけるその溶液、エマルション、懸濁液、ゲル、懸濁または分散した粒子、たとえばマイクロ粒子またはナノ粒子、ならびにそれらのｉｎ ｓｉｔｕ形成ビヒクルが含まれる。溜めから真皮内間隙への送達は、送達すべき物質に外圧その他の駆動手段を付与せずに受動的に、および／または圧力その他の駆動手段を付与して能動的に行うことができる。好ましい加圧手段の例には、ポンプ、注射器、エラストマー膜、ガス圧、圧電−、起電力−、電磁−圧入、またはベレビレ（Belleville）スプリングもしくはワッシャー、あるいはそれらの組合わせが含まれる。所望により、加圧手段で物質送達速度を変動制御してもよい。その結果、物質は真皮内間隙に進入し、臨床的に有効な結果をもたらすのに十分な量および速度で吸収される。
[0050] 本明細書中で用いる”臨床的に有効な結果”という用語は、物質（１以上）の投与により生じる臨床的に有用な生物学的応答を意味し、これには診断上有用な応答と療法上有用な応答がいずれも含まれる。たとえば、診断試験または疾病もしくは症状の予防もしくは治療が、臨床的に有効な結果をもたらす。そのような臨床的に有効な結果には、診断結果、たとえばイヌリン注射後の糸球体濾過圧の測定、小児におけるＡＣＴＨ注射後の副腎皮質機能の診断、コレシストキニン注射により胆嚢を収縮させて胆汁を排出させる処置など、ならびに療法結果、たとえばインスリン注射による臨床的に適切な血糖値制御、副甲状腺ホルモンまたは成長ホルモンなどのホルモン注射による臨床的に適切なホルモン欠乏症管理、抗毒素注射による臨床的に適切な毒素処置などが含まれる。
[0051] 本発明により真皮内送達できる物質には、薬理活性または生物活性をもつ物質が含まれるものとし、これには療法上の利益または保健上の利益をもたらす診断薬、薬物、および他の物質、たとえば栄養剤などが含まれる。本発明に関して有用な診断用物質には、高分子物質、たとえばイヌリン、ＡＣＴＨ（たとえば副腎皮質刺激ホルモン注射）、黄体形成ホルモン放出ホルモン（たとえば塩酸ゴナドレリン（Gonadorelin Hydrochloride））、成長ホルモン放出ホルモン（たとえば酢酸セルモレリン（Sermorelin Acetate））、コレシストキニン（シンカリド（Sincalide））、副甲状腺ホルモンおよびそのフラグメント（たとえば酢酸テリパラチド（Teriparatide Acetate））、甲状腺放出ホルモンおよびその類似体（たとえばプロチレリン（protirelin）が含まれる。
[0052] 本発明に使用できる療法用物質には、下記のものが含まれる：アルファ−１抗トリプシン、抗血管形成薬、アンチセンス、ブトルファノール（butorphanol）、カルシトニンおよび類似体、セレダーゼ（Ceredase）、COX-II阻害薬、外皮用剤、ジヒドロエルゴタミン、ドーパミンアゴニストおよびアンタゴニスト、エンケファリンその他のオピオイドペプチド、上皮増殖因子、エリスロポエチンおよび類似体、卵胞刺激ホルモン、G-CSF、グルカゴン、GM-CSF、グラニセトロン（granisetron）、成長ホルモンおよび類似体（成長ホルモン放出ホルモンを含む）、成長ホルモンアンタゴニスト、ヒルジンおよびヒルジン類似体（たとえばヒルログ（Hirulog））、IgE抑制薬、インスリン、インスリノトロピン（insulinotropin）および類似体、インスリン様成長因子、インターフェロン、インターロイキン、黄体形成ホルモン、黄体形成ホルモン放出ホルモンおよび類似体、ヘパリン、低分子量ヘパリンおよび他の天然、修飾または合成グリコサミノグリカン、M-CSF、メトクロプラミド（metoclopramide）、ミダゾラム（Midazolam）、モノクローナル抗体、ＰＥＧ化抗体、ＰＥＧ化タンパク質、または親水性もしくは疎水性ポリマーもしくは他の官能基で修飾されたタンパク質、融合タンパク質、一本鎖抗体フラグメント、または任意の組合わせの結合タンパク質、高分子もしくはその追加官能基を含むもの、麻薬性鎮痛薬、ニコチン、非ステロイド系抗炎症薬、オリゴ糖、オンダンセトロン（ondansetron）、副甲状腺ホルモンおよび類似体、副甲状腺ホルモンアンタゴニスト、プロスタグランジンアンタゴニスト、プロスタグランジン、組換え可溶性受容体、スコポラミン、セロトニンアゴニストおよびアンタゴニスト、シルデナフィル（Sildenafil）、テルブタリン（Terbutaline）、血栓溶解薬、組織プラスミノーゲン活性化薬、TNFおよびTNFアンタゴニスト；ワクチン（キャリヤー／アジュバントを含むものまたは含まないもの）：これには下記に関連する予防薬および療法用抗原が含まれる（サブユニットタンパク質、ペプチドおよび多糖類、多糖類結合体、毒素、遺伝子ベースのワクチン、生弱毒細胞、再組合わせ（reassortant）細胞、不活化細胞、全細胞、ウイルスベクターおよび細菌ベクターが含まれるが、これらに限定されない）：嗜癖、関節炎、コレラ、コカイン嗜癖、ジフテリア、破傷風、HIB、ライム病、髄膜炎菌（meningococcus）症、麻疹、流行性耳下腺炎、風疹、水痘、黄熱病、呼吸系発疹ウイルス（Respiratory syncytial virus）症、ダニ媒介性日本脳炎、肺炎球菌（pneumococcus）症、連鎖球菌（streptococcus）症、チフス、インフルエンザ、肝炎（Ａ、Ｂ、ＣおよびＥ型肝炎を含む）、中耳炎、狂犬病、ポリオ、HIV、パラインフルエンザ、ロタウイルス症、エプスタイン−バーウイルス症、CMV、クラミジア（clamydia）症、型別不能ヘモフィルス（non-typeable haemophilus）症、モラクセラカタラーリス（moraxella catarrhalis）症、ヒト乳頭腫ウイルス症、結核症（BCGを含む）、淋疾、喘息、アテローム性硬化症、マラリア、大腸菌（E-coli）症、アルツハイマー病、ヘリコバクター・ピロリ（H. Pylori）症、サルモネラ（salmonella）症、糖尿病、癌、単純ヘルペスウイルス症、ヒト乳頭腫；ならびにたとえば下記の主要な療法薬すべてを含めた同様な他の物質：感冒薬、抗嗜癖薬、抗アレルギー薬、抗嘔吐薬、抗肥満症薬、抗骨粗鬆症薬、抗感染症薬、鎮痛薬、麻酔薬、食欲抑制薬、抗関節炎薬、抗喘息薬、抗痙攣薬、抗うつ薬、抗糖尿病薬、抗ヒスタミン薬、抗炎症薬、抗片頭痛剤、乗物酔治療剤、制吐薬、抗腫瘍薬、抗パーキンソン薬、鎮痒薬、神経安定薬、下熱薬、抗コリン作動薬、ベンゾジアゼピンアンタゴニスト、血管拡張薬（全身、冠動脈、末梢および脳を含む）、骨刺激薬、中枢神経系刺激薬、ホルモン、催眠薬、免疫抑制薬、筋弛緩薬、副交感神経遮断薬、副交感神経作動薬、プロスタグランジン、タンパク質、ペプチド、多糖類その他の高分子、精神刺激薬、鎮静薬、ならびに性的機能低下治療薬、および精神安定薬。
[0053] インスリン注入データの薬物動態分析を下記に従って実施した。段階的非線形最小二乗回帰法を用いて、各動物から得たインスリン濃度−時間データを分析した。まず、陰性対照条件に関するインスリン濃度−時間データに二重指数関数型実験方程式をあてはめた。この分析により、残留インスリンの一次放出が推定され、放出の一次速度定数、放出部位の残留インスリン濃度、放出の遅延時間、および全身循環からのインスリン排出の一次速度定数に関するパラメーターが得られる。この分析段階で得られるパラメーターは特別な重要性をもたず、内因性供給源から生じる循環インスリン分に関係するにすぎない。
[0054] 分析の第２段階は、皮下または真皮内への注入途中および注入後のインスリン濃度−時間データに対する陽的（explicit）コンパートメントモデルのあてはめを伴う。数学モデルの基礎となるスキームを図１の上部に示す［ＰＫ／ＰＤモデル図］。インスリンの注入をｔ＝０からｔ＝２４０分まで行う；遅延時間（ｔｌａｇ，２）後、注入部位からの吸収は吸収速度定数ｋａにより支配される一次プロセスにより媒介された。全身循環に吸収されたインスリンは、未知の生物学的利用能分画Ｆが混入した見掛け体積Ｖ中へ分布し、一次速度定数Ｋに従って排出された。このあてはめにより、ｔｌａｇ，２、ｋａ、Ｖ／ＦおよびＫの推定値がルーティンに得られた；分析の第１段階で得られた内因性インスリンの配置に伴うパラメーター（ＣＲ、ｔｌａｇ，１、ｋＲ）を定数として処理した。
[0055] パラメーター推定値を平均±ＳＤとして報告する。２つの異なるインスリン投与モデル（皮下注入−対−真皮内注入）間の各パラメーターの差の有意性を、対スチューデントｔ−試験により評価した。
インスリン注入データの薬物動態分析を下記に従って計算した。血漿グルコース濃度をインスリン薬理作用の代用として用いた。時間ｔに対する変数Ｒ（血漿グルコース濃度）の応答の変化を下記のようにモデリングした：
【０００７】
【数１】
【０００８】
【数２】
[0058] 薬力学的分析を２段階で実施した。第１段階の分析では、グルコース配置に関連する薬物動態パラメーターの初期推定値（ｋｏｕｔおよびグルコース分布体積Ｖｇｌｕｃｏｓｅ）を、陰性対照条件下のグルコース濃度−時間データから決定した。次いで全積分薬物動態−薬力学モデルを、各動物についての陰性対照条件下および各インスリン送達条件下でのグルコース濃度−時間データに同時にあてはめた（すなわち各動物について２組の薬力学的パラメーターが得られた：皮下インスリン注入／陰性対照データの同時分析からのものと、真皮内インスリン注入／陰性対照データの同時分析からのもの）。すべての薬力学的分析において、各動物からのインスリン濃度−時間データの薬物動態分析に際して得られたインスリン配置を支配するパラメーターを一定に保持した。
[0059] 他のすべての薬力学的分析値は、当技術分野で既知のソフトウェアプログラムおよび手法を用いる非コンパートメント法により計算された。
[0060] 本発明を全般的に記載したが、限定ではない以下の具体例および添付の図面に関する説明は、真皮アクセス式直接ターゲティング型の薬物投与方法を実施するための多様な例、ならびに改善されたＰＫおよびＰＤ作用が得られる真皮投与薬物の例を示す。
[0061] 単一ニードルを含む真皮アクセス用マイクロデバイスの代表例を、３４ゲージ鋼ストック（MicroGroup, Inc.，マサチュセッツ州メドウェイ）から作成し、８００グリットのカーボランダム製研削ホイールにより２８°ベベル１つを研削した。ニードルをアセトンおよび蒸留水中での逐次超音波処理により洗浄し、蒸留水で流動検査した。マイクロニードルをＵＶ硬化エポキシ樹脂で小ゲージカテーテルチューブ（Maersk Medical）に接合した。カテーテルチューブのハブを深さ制限調節に用いて機械的割り出しプレートによりニードル長さを設定し、光学顕微鏡検査により確認した。種々の長さのニードルを用いる実験のために、割り出しプレートによりニードル露出長さを０．５、０．８、１、２または３ｍｍに調整した。流体計量デバイス（ポンプまたは注射器）への接続は、カテーテル出口にある一体型ルアーアダプターにより行った。注射する際は、ニードルを皮膚の表面に直角に挿入し、ボーラス送達のためには手で軽く押しつけて適所に保持し、あるいは長時間注入のためには医療用接着テープで直立状態に保持した。注射の直前と直後にデバイスの機能および流体流れを検査した。このルアーロック式単一ニードルカテーテルデザインを、以下においてSS1_34と表示する。
[0062] アクリル系ポリマーから機械加工した直径１”のディスクを含むさらに他の真皮アクセス用アレイマイクロデバイスを作成した。このディスクは、中央入口から各ニードルへ枝分かれした低体積の流路をもつ。流体の装入はハミルトンマイクロシリンジに接続した低体積カテーテルラインにより行われ、送達速度はシリンジポンプにより制御された。ニードルをディスクに直径１５ｍｍの円形パターンで配列した。それぞれ１２ｍｍおよび７ｍｍのニードル間隔をもつ３ニードルアレイおよび６ニードルアレイを作成した。すべてのアレイデザインに、単一ベベル付き、長さ１ｍｍの３４Ｇステンレス鋼マイクロニードルを用いた。３ニードル、１２ｍｍ間隔のカテーテルデザインを以下においてSS3_34Bと表示し、６ニードル、７ｍｍ間隔のカテーテルデザインを以下においてSS6_34Aと表示する。
[0063] アクリル系ポリマーから機械加工した直径１１ｍｍのディスクを含むさらに他の真皮アクセス用アレイマイクロデバイスを作成した。このディスクは、中央入口から各ニードルへ枝分かれした低体積の流路をもつ。流体の装入はハミルトンマイクロシリンジに接続した低体積カテーテルラインにより行われ、送達速度はシリンジポンプにより制御された。ニードルをディスクに直径約５ｍｍの円形パターンで配列させた。約４ｍｍの間隔をもつ３ニードルアレイを前記のようにカテーテルに接続した。これらのデザインを以下において、それぞれニードル長さ１ｍｍ、２ｍｍおよび３ｍｍについて、SS3S_34_1、SS3C_34_2およびSS3S_34_3と表示する。
[0064] 皮膚貫入に使われる長さが１〜２ｍｍとなるように尖端付近で９０°の角度に折り曲げたステンレス鋼製３０ゲージニードルを用いて、さらに他の真皮アクセスＩＤ注入デバイスを作成した。ニードルを挿入したときニードル出口（ニードルの尖端）は皮内１．７〜２．０ｍｍの深さにあり、ニードル出口の全露出高さは１．０〜１．２ｍｍであった。このデザインを以下においてSSB1_30と表示する。
【０００９】
実施例Ｉ
[0065] 低速注入ＩＤインスリン送達をブタにおいて証明した。尖端から１．０μｍの位置に出口（露出高さ100 mm）をもつ中空シリコンベースの単腔マイクロニードル（全長2 mm、200 X 100 mm OD、約33ゲージに相当）を当技術分野で既知の方法（USP 5,928,207）により作成し、マイクロボアカテーテル（Disetronic）に嵌め込んて使用した。マイクロニードルの遠位末端をプラスチックカテーテルに挿入し、エポキシ樹脂で適所に接合して、深さ制限ハブを形成した。ニードル出口をエポキシハブの約１ｍｍ上に配置し、これにより皮膚へのニードル出口の貫入を約１ｍｍに制限した。これは、ブタの真皮内間隙の深さに相当する。このカテーテルを流体送達制御用のMiniMed 507インスリンポンプに接続した。マイクロニードルの遠位末端をプラスチックカテーテルに挿入し、エポキシ樹脂で適所に接合して、深さ制限ハブを形成した。ニードル出口をエポキシハブの約１ｍｍ上に配置し、これにより皮膚へのニードル出口の貫入を約１ｍｍに制限した。これは、ブタの真皮内間隙の深さに相当する。流体流路の開通性を視覚観察により確認し、標準的１ｃｃ注射器で付加した圧力で閉塞はみられなかった。このカテーテルを、カテーテル出口で外部インスリン注入ポンプ（MiniMed 507）に一体型ルアー接続部により接続した。ポンプにフマログ（Humalog、商標）(Lispro)インスリン（Eli Lilly、インディアナ州インディアナポリス）を充填し、製造業者の指示書に従ってカテーテルおよびマイクロニードルにインスリンを呼び入れした。麻酔したブタにサンドスタチン（Sandostatin、登録商標）(Sandoz、ニュージャージー州イースト・ハノーバー）溶液をＩＶ注入により投与して、基礎膵機能およびインスリン分泌を抑制した。適切な誘導期間およびベースラインサンプリングの後、呼び入れ済みマイクロニードルをハブ停止部まで動物の側腹部の皮膚の表面に直角に挿入した。２Ｕ／時の速度のインスリン注入を用い、４時間維持した。血液試料を定期的に採取し、血清インスリン濃度および血糖値を分析した。注入前のベースラインインスリン濃度が、アッセイのバックグラウンド検出濃度であった。注入開始後、血清インスリン濃度はプログラミングしたインスリン速度に対応する上昇を示した。血糖値も、インスリンを注入しない陰性対照（ＮＣ）に相当する低下を示し、この低下は一般的なＳＣ注入と比較して改善されていた。この実験で、マイクロニードルは適切に皮膚バリヤーを突破して薬物を医薬として適切な速度でインビボ送達することが証明された。インスリンのＩＤ注入は薬物動態的に許容できる投与経路であることが証明され、血糖値低下の薬力学的応答も証明された。ＩＤ注入のＰＫパラメーター計算値は、インスリンがＳＣ投与よりはるかに速やかに吸収されることを示す。ＩＤ間隙からの吸収はほぼ即時開始する：すなわち吸収前の遅延時間（ｔｌａｇ）は、ＩＤおよびＳＣについてそれぞれ０．８８分−対−１３．６分であった。投与部位からの取込み速度も約３倍増大し、ＩＤおよびＳＣについてそれぞれｋａ＝０．０６６６−対−０．０２２５ｍｉｎ−１である。ＩＤ投与により送達したインスリンの生物学的利用能は、ＳＣ投与より約１．３倍増大している。
【００１０】
実施例ＩＩ
[0066] Lilly Lispro即効性インスリンのボーラス送達をＩＤおよびＳＣボーラス投与により行った。ＩＤ注射用マイクロデバイスは真皮アクセス用アレイデザインSS3_34であった。１００ｕＬの体積に相当する１０国際単位（Ｕ）それぞれを、糖尿病Yucatanミニブタに投与した。被験動物はランゲルハンス島細胞の化学的除去により予め糖尿病にしてあり、もはやインスリンを分泌することはできなかった。マイクロニードルアレイにより、または皮下組織間隙に挿入した標準的な３０Ｇ×1/2インチの注射針により、被験動物にインスリン注射を行った。市販の化学発光アッセイキット（Immulite、カリフォルニア州ロスアンゼルス）により循環血清インスリン濃度を検出し、血糖試験片により血糖値を測定した。ＩＤ注射は分析用マイクロシリンジを用いて手の圧力で行われ、約６０秒かけて投与された。これに対し、ＳＣ投与に要したのはわずか２〜３秒であった。図１において、ボーラス投与後の血清インスリン濃度により、ＩＤ経路で投与した場合の方が注射したインスリンの速やかな取込みおよび分布を表わすことが証明される。ＳＣ投与と対比してＩＤ投与の方が最大濃度に達するまでの時間（Ｔｍａｘ）が短く、得られる最大濃度（Ｃｍａｘ）が高い。さらに図２は、血糖値（ＢＧ）の低下によって測定した投与インスリンに対する薬力学的な生物学的応答がより速やかでより大きな変化を示したことも証明する。ＩＤ投与後、より早期に、より多量のインスリンが利用可能となったからである。
【００１１】
実施例ＩＩＩ
[0067] Lilly Lisproは即効性インスリンとされており、天然のヒトインスリンとわずかに異なるタンパク質構造をもつ。Hoechstレギュラーインスリンは天然ヒトインスリンのタンパク質構造を維持し、Lisproと化学的には類似するが、伝統的なＳＣ経路で投与した場合に取込みがより遅い。両タイプのインスリンをＩＤ経路でボーラス投与して、この経路で取込みの差が認められるかを判定した。真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS3_34を用いて、いずれかのタイプのインスリン５ＵをＩＤ間隙に投与した。時間に対するインスリン濃度を図３に示す。ＩＤ経路で投与すると、レギュラーインスリンと即効性インスリンのＰＫプロフィールは本質的に等しく、両インスリンタイプとも伝統的なＳＣ経路で投与したLisproより速やかな取込みを示した。これは、ＩＤ投与に対する取込み機序が投与物質のわずかな生化学的変化により受ける影響はより少なく、ＩＤ送達がレギュラーインスリンについてＳＣ投与即効性インスリンより優れた有利なＰＫ取込みプロフィールをもたらすという証拠である。
【００１２】
実施例ＩＶ
[0068] ＳＣと比較したＰＫ上の利点および相異を得るためには真皮間隙内への正確な薬物堆積が必要であることを証明するために、種々の長さのニードルをもつマイクロニードルアレイによるLilly Lispro即効性インスリンのボーラス送達を行った。真皮アクセスデザインSS3_34を用いて、５ＵのLilly Lispro即効性インスリンを投与した。同一ニードルアレイ形状をもつ他のマイクロデバイスを作成した；マイクロデバイスアレイの露出ニードル長さを長くして、ニードル長さ２ｍｍおよび３ｍｍのアレイを収容した。Yucatanミニブタの平均全真皮厚さは１．５〜２．５ｍｍである。したがってインスリンの堆積は、１ｍｍ、２ｍｍおよび３ｍｍ長さのニードルについて、それぞれ真皮内、ほぼ真皮／皮下境界部、および真皮下方の皮下内に行われると予想される。ボーラスインスリン投与は実施例ＩＩの記載に従って行われた。時間に対する平均インスリン濃度を図４に示す。このデータは、マイクロニードル長さが長くなるのに伴って、得られるＰＫプロフィールがよりＳＣ投与に近似し始めることを明瞭に示す。このデータは、真皮間隙を直接ターゲティングすることの利点を証明する。そのような利点には、速やかな取込みおよび分布、ならびに高い初期濃度が含まれる。このデータは多数例の平均であるから、長い２ｍｍおよび３ｍｍのマイクロニードルにより個体間ＰＫプロフィール変動性が増大することは示さない。皮膚の厚さは個体間で、さらに個体内でも異なる可能性があるので、真皮間隙を正確にターゲティングする短いニードル長さの方がそのＰＫプロフィールの再現性が大きいことを、このデータは証明する。短いニードルは、薬物をより一貫して同一組織コンパートメント内に堆積するからである。物質を真皮間隙のより深い部位へ、または一部もしくは全部を皮下間隙内へ堆積または投与する長いマイクロニードルは、血管に富む真皮領域を直接ターゲティングする浅い投与と比較してＰＫ利点が少ないかまたは無いことを、このデータは証明する。
【００１３】
実施例Ｖ
[0069] Lantus長時間作用形インスリンのボーラス送達をＩＤ経路で行った。Lantusは、注射すると投与部位に微小沈殿を生じるインスリン溶液である。これらの微小粒子は体内で徐々に溶解して、（製造業者の文献によれば）現在用いられている他の長時間作用形インスリン、たとえば結晶質亜鉛沈殿（たとえばLente、NPH）より安定な低濃度の循環インスリンを供給する。Lantus insulin (投与量10 U、100 uL）を、前記に従って真皮アクセスデザインSS3_34および標準ＳＣ法により糖尿病Yucatanミニブタに投与した。図５に示すように、ＩＤ経路で投与した場合、ＳＣと類似のＰＫプロフィールが得られた。微細な相異には、ＩＤインスリン送達直後のわずかに高い”バースト”が含まれる。これは、きわめて高い分子量の化合物または小粒子であってもＩＤ投与によれば取込みが達成されることを証明する。より重要な点は、体内での生物学的クリアランス機序が投与経路または薬物の使用方法によってさほど変化しないという事実をこれが支持することである。これは、長い循環半減期をもつ薬物（その例は、癌治療に用いる高分子の可溶性受容体もしくは他の抗体、または化学修飾種、たとえばＰＥＧ化された薬物であろう）にとってきわめて重要である。
【００１４】
実施例ＶＩ
[0070] ボーラスＩＤ送達によるヒト顆粒球コロニー刺激因子（ＧＣＳＦ）(ノイポゲン、Neupogen)を、真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS3_34B（アレイ）またはSS1_34（単一ニードル）によりYucatanミニブタに投与した。送達速度をHarvardシリンジポンプで制御し、１〜２．５分かけて投与した。図６は、ＧＣＳＦに特異的なＥＬＩＳＡイムノアッセイにより測定した、血漿中におけるＧＣＳＦのＰＫ利用能を示す。ＩＶおよびＳＣ送達による投与を対照として行った。図６においては、ＧＣＳＦのボーラスＩＤ送達の方がＩＤ送達に伴う速やかな取込みを示す。ＳＣについての１２０分に対比して、約３０〜９０分でＣｍａｘに到達する。曲線下面積（ＡＵＣ）がはるかに大きいことにより証明されるように、生物学的利用能も約２倍と著しく増大する。ＧＣＳＦの循環濃度は長時間検出される。これは、ＩＤ送達が薬物固有の生物学的クリアランス機序または速度を変化させないことを示す。これらのデータは、デバイスのデザインがＩＤ間隙からの薬物取込みに与える影響が小さいことも示す。図７に示したデータも、ＧＣＳＦ投与の結果として生じる白血球増加の程度および時間経過を、陰性対照（ＧＣＳＦを投与しなかった）と対比して示す。標準的な獣医学的血球計数法により、白血球数（ＷＢＣ）を測定した。ＩＤ送達は臨床的に有意な同じ生物学的結果を示す。すべての送達手段がほぼ等しいＰＤ結果を示すが、ＩＤ送達では生物学的利用能が約２倍増大するので、本質的に同じ生理学的結果を得るためにはＳＣと比較して半量を用いればよいことをこのデータは示唆する。
【００１５】
実施例ＶＩＩ
[0071] ペプチド系薬物、すなわちヒト副甲状腺ホルモン１−３４（ＰＴＨ）を用いてＩＤ投与実験を行った。ＰＴＨを４時間注入し、続いて２時間のクリアランスを行わせた。対照ＳＣ注入は、”つまみ上げ（pinch-up）”法で皮膚に対して横方向に挿入した標準３１ゲージ注射針により皮下間隙へ行われた。ＩＤ注入は真皮アクセス用マイクロバイスデザインSSB1_30（皮膚貫入に使われる長さが１〜２ｍｍとなるように尖端を９０°の角度で折り曲げたステンレス鋼３０ゲージニードル）により行われた。ニードルを挿入したとき、ニードル出口（ニードル尖端）は皮内１．７〜２．０ｍｍの深さにあった。０．６４ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液を７５μＬ／時の速度で注入した。流速をHarvardシリンジポンプにより制御した。重量正規化したＰＴＨ血漿濃度を図ＸＸに示す。重量正規化した送達プロフィールは、ＩＤ送達ではより大きな曲線下面積（ＡＵＣ）（より高い生物学的利用能を示す）、より早期のサンプリング時点（たとえば１５分および３０分）でより高いピーク値（より速やかなオンセットを示す）および注入停止後の速やかな減少（蓄積作用なしに速やかに取り込まれることも示す）を証明する。
【００１６】
実施例ＶＩＩＩ
[0072] 図８には、Yucatanミニブタに異なる真皮アクセス用マイクロデバイス構造体によりボーラス送達した後の低分子量ヘパリン（low molecular weight heparin (ＬＭＷＨ)）フラグメント、フラグミン（Fragmin）の代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。それぞれの場合、送達量は2500 IU（国際単位）のフラグミン（25000 IU/mLの配合物100 ul）であった。標準ＳＣ送達は、つまみ上げ法で皮下組織間隙内へ横方向に挿入した標準的３０Ｇ針により行われた。カテーテルチューブに接続したニードル長さ０．５ｍｍまたは１．０ｍｍの真皮アクセス用マイクロデバイスデザインSS1_34を投与に用いた。使用に際しては、マイクロニードルの全露出長さを皮膚の表面に直角に深さ制限部まで挿入し、薬物注入期間中、機械的手段で適所に保持した。マイクロニードルによるボーラス注射は、ガラス製マイクロシリンジから手の圧力により１〜２．５分間で行われた。表１の薬物動態結果の計算値は、マイクロデバイス送達により得られるＣｍａｘの増大およびＴｍａｘの短縮を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
実施例ＩＸ
[0073] 図９に、下記の投与条件でボーラス投与したフラグミンについての比較血漿プロフィールを示す：1). SC注射体積100uL；全投与量2500IU、2). ID注射体積100uL；全投与量2500IU；ニードル長さ1.0mm(SS1_34)、および3). ID注射体積100uL；全投与量2500IU ；ニードル長さ0.5mm(SS1_34)。投与時点でこれらの動物を８．８〜１２．３ｋｇ以内の体重に体重調整した。粗データに投与時の動物体重を掛け、そして１５で割ることにより、すべての血漿プロフィールを平均動物体重１５．０ｋｇに正規化した。ただし、各血漿プロフィールは投与量変動に対しては調整されていない。粗データに基づいてＰＫパラメーターを計算し、投与濃度と動物体重の両方に対して補正した。このデータは、ＳＣ投与と比較してＩＤ投与について薬物生物学的利用能および分布のオンセット時間が短縮されたことを証明する。
【００１９】
【表２】
[0074] 図９に、Yucatanミニブタにフラグミン ＬＭＷＨを短時間注入送達した代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。体積200uL中、合計2500 IU（125000 IU/mLの濃度）のＬＭＷＨを０．５〜２時間かけて注入した。体積注入速度は100〜400uL／時であった。真皮アクセス用アレイマイクロデバイスは、流体送達用シリンジポンプに接続したデザインSS3_34であった。アレイ内の各マイクロニードルは、挿入用全長１ｍｍであった。同等な投与量（25000 IU/mlのもの100uL）のＬＭＷＨを２分以内で同様なマイクロニードルアレイによりＩＤボーラス注射したもの、および標準ＳＣボーラス投与を比較のために示す。得られた血漿プロフィールは、真皮内マイクロデバイスシステムにより得られる薬物送達プロフィールの制御性が高いことを証明する。このデータは、この注入制御手段によれば薬物動態を注入速度により調節できることを証明する。体積注入速度の低下に伴って、それぞれＣｍａｘが低下し、Ｔｍａｘが延長する。注入期間が終了した時点で、フラグミンのＴｍａｘが実験誤差の範囲内でルーティンに得られた。この短時間注入投与の結果は、標準ＩＤ投与に普通のものより高い全流体体積を送達できることを証明する（マントー法は１回当たり約100〜150uLに制限される）。
【００２０】
実施例ＸＩ
[0075] 図１０は、YucatanミニブタにフラグミンＬＭＷＨを低速注入送達した後の代表的な重量正規化血漿プロフィールを示す。体積80uL中、合計2000 IU（25000 IU/mLの濃度）のＬＭＷＨを５時間かけて注入した。体積注入速度は16uL／時であった。注入手段は、市販のインスリンポンプをデザインSS1_34のＩＤマイクロデバイスに接続したもの、または市販のインスリン注入カテーテルであった。この場合も、得られた血漿プロフィールはマイクロデバイスにより注入したＬＭＷＨのオンセットの方が速やかであることを示す。５時間目にカテーテルセットを取り外した後、検出可能な血漿活性が直ちに低下することにより証明されるように、ＩＤ送達は蓄積作用がないことも示す。これに対し、ＳＣ注入ＬＭＷＨの血漿濃度は、７時間目（注入停止後、完全に２時間）までピークに達しない。いずれの注入方法も実験期間中には定常状態に達しないが、これはＰＫモデリングにより予め予想されていた。この例は、低い注入速度でも制御ＩＤ送達のＰＫ利点が得られること、およびその制御度を投与プロフィールにおいて達成できることを容易に証明する。このプロフィールは、ＬＭＷＨ、インスリンなどのように、高いピーク濃度をもたない低い連続循環基礎濃度が要求される薬物に最適であろう。
【００２１】
実施例ＸＩＩ
[0076] 表３は、ゲノトロピン（Genotropin）組換えヒト成長ホルモン（3.6 IUのゲノトロピン）を真皮内マイクロデバイスおよび標準的な皮下注射方法によりボーラス送達した後のｈＧＨの重量正規化血清濃度を示す。注射体積は１００ｕＬ、薬物濃度は３６ＩＵ／ｍＬであった。真皮アクセス用アレイマイクロデバイスは、露出ニードル長さ１ｍｍのSS1_34およびSS3_34デザインであった。単一ニードルおよび３ニードルアレイの両方について、２．２２分の公称ボーラス注射期間中、シリンジポンプを用いてマイクロデバイス注入速度を４５ｕＬ／分に制御した。ＳＣ送達は、２７Ｇインスリンカテーテルにより１．０ｍＬ／分の流速で公称１０秒間の注入により行われた。得られた薬物動態の相異は明瞭であり、ＩＤ送達ではＴｍａｘが著しく短縮し、かつＣｍａｘがはるかに増大する。生物学的半減期および生物学的利用能は、ＩＤ経路とＳＣ経路の両方について統計学的に同等である。単一ニードルまたはアレイのいずれの真皮内アクセス用マイクロデバイス構造による投与でも、同等な薬物動態性能が得られる。
【００２２】
【表３】
[0077] 表４のデータは、真皮内マイクロデバイスおよび標準的な皮下方法でボーラス送達した低分子量、高水溶性の抗片頭痛化合物アルモトリプタン（Almotriptan）が同等なＰＫプロフィールをもつことを証明する。下記の表は、アルモトリプタン３．０ｍｇ注射後の血清濃度測定値から決定したＰＫパラメーター計算値を示す。ＳＣおよびＩＤの注射体積は両方とも１００ｕＬであり、薬物濃度は３０ｍｇ／ｍＬであった。マイクロデバイスデザインSS3_34およびSS6_34を用い、約２〜２．５分かけて投与した。アルモトリプタンは低分子の疎水性化合物であり、ＳＣ注射で明らかな蓄積を示さない。したがって、ＩＤ投与とＳＣ投与の間に薬物動態取込みの差はみられなかった。この薬物は、いずれの経路でも組織間隙を通して容易に分配され、速やかに吸収される。しかしＩＤ投与の方が患者の知覚が少なく、適切な投与部位へ容易かつ速やかにアクセスできるため、なお有利である。
[0078]
【００２３】
【表４】
[0080] 一般に、本明細書に記載する真皮アクセス用マイクロニードルデバイスを用いる方法により教示されるＩＤ送達は、容易にアクセスできかつ再現性のある、生物学的利用能の高い非経口送達経路を提供する。生物学的取込みパラメーターが取込みの律速因子ではないので、この方法はデバイス注入パラメーターの調節により血漿プロフィールを調整できる。
[0081] 以上に記載した実施例において、本発明方法が著しく改善された医薬的に有効な速度で薬物をインビボ送達できることが証明される。このデータは、本発明方法の教示に従って他の薬物をヒトにＩＤ投与しても改善された薬理学的結果が得られるであろうということを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】即効性薬物の真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血漿インスリン濃度の時間経過を示す。
【図２】即効性インスリンの真皮内ボーラス投与と皮下ボーラス投与の血糖値の時間経過を示す。
【図３】即効性インスリンとレギュラーインスリンのボーラスＩＤ投与の比較を示す。
【図４】即効性インスリンのボーラス投与について、真皮内注射深さの違いがインスリン濃度の時間経過に与える影響を示す。
【図５】皮下投与または真皮内投与した長時間作用形インスリンのボーラスＩＤ投与について、インスリン濃度の時間経過の比較を示す。
【図６】真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態利用能果の比較を示す。
【図７】真皮内に単一ニードルまたは３点ニードルアレイを用いて、皮下に、または静脈内に投与された顆粒球コロニー刺激因子の薬力学的結果の比較を示す。
【図８】低分子量ヘパリンのボーラス注射による真皮内送達と皮下注射との比較を示す。
【図９】低分子量ヘパリンの短時間注入による真皮内送達と皮下注射との比較を示す。
【図１０】低分子量ヘパリンの長時間注入による真皮内送達と皮下注入との比較を示す。
【図１１】真皮内単一ニードル投与、真皮内アレイ投与および皮下ボーラス投与の血漿ゲノトロピン濃度の時間経過を示す。
Claims (54)
- 物質を哺乳動物に投与する方法であって、物質を哺乳動物の真皮内へ注射することを含み、その際、物質を皮下に注射した際に生じる吸収と比較して改善された全身吸収が生じ、物質が成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである方法。
- 物質がヒト成長ホルモンである、請求項１に記載の方法。
- 物質が低分子量ヘパリンである、請求項１に記載の方法。
- 物質がドーパミン受容体アゴニストである、請求項１に記載の方法。
- 物質がナノ粒子の形状である、請求項１に記載の方法。
- 注射が少なくとも１本の中空針、エレクトロポレーションまたはサーマルポレーションによるものである、請求項１に記載の方法。
- 注射が少なくとも１本の中空針によるものである、請求項６に記載の方法。
- 少なくとも１本の中空針がマイクロニードルのアレイを含む、請求項７に記載の方法。
- 物質をボーラス注射により投与する、請求項１に記載の方法。
- 物質を反復ボーラス注射により投与する、請求項９に記載の方法。
- 物質を哺乳動物に投与する方法であって、真皮からの物質の全身吸収を達成するために、物質を哺乳動物の真皮内へ選択的に注射することを含み、その際、物質が成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである方法。
- 真皮内への選択的な物質注射が、少なくとも１本の中空針、エレクトロポレーションまたはサーマルポレーションによるものである、請求項１１に記載の方法。
- 真皮内への選択的な物質注射が、物質を真皮内へ送達して真皮からの物質の全身吸収を達成するのに適切であるように選定された長さおよび出口を有する少なくとも１本の中空針によるものである、請求項１２に記載の方法。
- 物質がヒト成長ホルモンである、請求項１１に記載の方法。
- 物質が低分子量ヘパリンである、請求項１１に記載の方法。
- 物質がドーパミン受容体アゴニストである、請求項１１に記載の方法。
- 物質がナノ粒子の形状である、請求項１１に記載の方法。
- 少なくとも１本の中空針がマイクロニードルのアレイを含む、請求項１３に記載の方法。
- 物質を真皮内へ選択的に注射して、物質を皮下投与した際に生じる吸収と比較して改善された全身吸収を達成する、請求項１１に記載の方法。
- 物質をボーラス注射により投与する、請求項１１に記載の方法。
- 物質を反復ボーラス注射により投与する、請求２１に記載の方法。
- 物質を哺乳動物に投与する方法であって、物質を哺乳動物の真皮内へ選択的に注射することを含み、その際、真皮からの物質の全身吸収が生じ、物質が成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである方法。
- 真皮内への選択的な物質注射が、少なくとも１本の中空針、エレクトロポレーションまたはサーマルポレーションによるものである、請求項２２に記載の方法。
- 物質を真皮内へ送達するのに適切であるように選定された長さおよび出口を有する少なくとも１本の中空針により、物質を真皮内へ選択的に注射することを含む、請求項２３に記載の方法。
- 物質がヒト成長ホルモンである、請求項２２に記載の方法。
- 物質が低分子量ヘパリンである、請求項２２に記載の方法。
- 物質がドーパミン受容体アゴニストである、請求項２２に記載の方法。
- 物質がナノ粒子の形状である、請求項２２に記載の方法。
- 少なくとも１本の中空針がマイクロニードルのアレイを含む、請求項２２に記載の方法。
- 真皮における物質吸収により、物質を皮下投与した際に生じる吸収と比較して改善された全身吸収が生じる、請求項２２に記載の方法。
- 物質をボーラス注射により投与する、請求項２２に記載の方法。
- 物質を反復ボーラス注射により投与する、請求３１に記載の方法。
- 成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストを含む組成物を哺乳動物に投与するためのデバイスであって、組成物の全身吸収を達成するためにデバイスが組成物を真皮内へ選択的に送達するように構成された、エレクトロポレーション注射システムまたはサーマルポレーション注射システムであるデバイス。
- 成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストを含む組成物を哺乳動物に投与するためのデバイスであって、デバイスが組成物を真皮内へ選択的に送達するように構成され、その際、組成物の全身吸収が達成される、エレクトロポレーション注射システムまたはサーマルポレーション注射システムであるデバイス。
- 物質を哺乳動物に投与する方法であって、同一用量の物質を皮下ボーラス投与した際に生じる全身吸収と比較して改善された全身吸収を達成するために、物質を真皮へ選択的に送達することを含み、その際、物質が成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである方法。
- 物質がヒト成長ホルモンである、請求項３５に記載の方法。
- 物質が低分子量ヘパリンである、請求項３５に記載の方法。
- 物質がドーパミン受容体アゴニストである、請求項３５に記載の方法。
- 物質がナノ粒子の形状である、請求項３５に記載の方法。
- 送達が少なくとも１本の中空針、エレクトロポレーションまたはサーマルポレーションによるものである、請求項３５に記載の方法。
- 送達が少なくとも１本の中空針によるものである、請求項３５に記載の方法。
- 少なくとも１本の中空針がマイクロニードルのアレイを含む、請求項３５に記載の方法。
- 物質をボーラス注射により投与する、請求項３５に記載の方法。
- 物質を反復ボーラス注射により投与する、請求項３５に記載の方法。
- 物質を哺乳動物に投与する方法であって、物質を真皮へ選択的に送達し、その際、同一用量の物質を皮下ボーラス投与した際に生じる全身吸収と比較して改善された全身吸収が生じることを含み、物質が成長ホルモン、低分子量ヘパリンまたはドーパミン受容体アゴニストである方法。
- 物質がヒト成長ホルモンである、請求項４５に記載の方法。
- 物質が低分子量ヘパリンである、請求項４５に記載の方法。
- 物質がドーパミン受容体アゴニストである、請求項４５に記載の方法。
- 物質がナノ粒子の形状である、請求項４５に記載の方法。
- 送達が少なくとも１本の中空針、エレクトロポレーションまたはサーマルポレーションによるものである、請求項４５に記載の方法。
- 送達が少なくとも１本の中空針によるものである、請求項４５に記載の方法。
- 少なくとも１本の中空針がマイクロニードルのアレイを含む、請求項５１に記載の方法。
- 物質をボーラス注射により投与する、請求項４５に記載の方法。
- 物質を反復ボーラス注射により投与する、請求項４５に記載の方法。
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