JP2009521270A - ナノ粒子放出型医療デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般に、薬剤放出型血管ステントなどのナノ粒子放出型医療デバイスに関する。
ステントは、血管疾患への機械的介入としてのみならず、生物学的療法を施すための媒体としても使用される。機械的介入の場合、ステントは足場の役目を果たし、管路の壁を物理的に開いた状態に保ち、必要に応じて拡張する働きをする。一般にステントを圧縮することが可能であり、カテーテル経由で小血管まで挿入した後、所望の部位に一旦到達すれば拡張して直径を大きくすることができるようになっている。PTCA(経皮経管冠動脈形成術)手法に適用されているステントを開示している特許文献の例としては、Palmazに発行された米国特許第4733665号明細書、Gianturcoに発行された米国特許第4800882号明細書、及びWiktorに発行された米国特許第4886062号明細書に例証されているステントが挙げられる。
本発明は、ナノ粒子、及びナノ粒子を含有する医療デバイス(例えば、ステントなど)を提供する。前記ナノ粒子は生物活性剤を含むことができ、マトリックス材料をさらに含むことができる。ナノ粒子を医療デバイス(例えば、ステント)上に担持させ、そこから多孔質マトリックス、チャネルを有する表面、貯蔵部構造、又はナノ多孔質表面若しくは微小貯蔵部表面を有するステントを経由して放出することができる。或いは、ナノ粒子を医療デバイス上のコーティング(例えば、薬剤送達ステントのコーティング)中に含有させ、医療デバイスを移植した際にコーティングから放出することもできる。一部の構成では、ナノ粒子はある容積を内包するシェルを有してもよく、又は、ナノ粒子は生物活性剤(例えば、小分子薬剤、タンパク質、又はペプチド)を担持することができる多孔質材料を含んでもよい。
本発明は、ナノ粒子、及びナノ粒子を含有する医療デバイス(例えば、ステントなど)を提供する。前記ナノ粒子は生物活性剤を含むことができ、マトリックス材料をさらに含むことができる。前記ナノ粒子を医療デバイス上に担持させ、そこから多孔質マトリックス、チャネルを有する表面、貯蔵部構造、又は多孔質表面若しくは微小貯蔵部表面でコーティングされたステントを経由して放出することができる。或いは、前記ナノ粒子を医療デバイス上のコーティング(例えば、薬剤送達ステントのコーティング)中に含ませ、医療デバイスを移植した際にコーティングから放出することもできる。以下に意図する医療デバイスにはヒト又は動物の患者に移植し得る任意の適切な医療基材を備える移植式デバイスを含むがこれに限定する意図はない、ということは理解されるべきである。
一実施形態では、ナノ粒子は、例えば薬剤、タンパク質、ペプチド、及び同様の物質で、本明細書中で使用する場合、その含有量を「有効担持量(payload)」と呼ぶことがある以下に記載の生物活性剤、並びにマトリックス材料を含む。マトリックス材料は多孔質であってもよい。或いは、ナノ粒子は、薬剤を含有するためのある容積を内包するシェルを含み得る。マトリックス又はシェル材料は、ポリマー、セラミック、金属、若しくはバイオガラス材料、又はそれらの組合せを含むことができる。マトリックス又はシェルは生分解性又は非分解性であってよく、本明細書に記載の1種又は複数種の生体適合性材料、例えばポリマーを含むことができる。生体適合性ポリマーは、ランダム又はブロックコポリマーとすることができる。
本発明の一実施形態に従ってナノ粒子を作製する一方法は、ダブルエマルジョン法である。この手法は、水溶性の薬剤、ペプチド、又はタンパク質を封入することが望ましいときに使用することができる。本発明においては、「水溶性の」という用語は、約3〜20質量%の範囲内の濃度を有する水溶液を作製することができる小分子薬剤、ペプチド、オリゴヌクレオチド、プラスミド、又はタンパク質として定義される。使用できる薬剤の例としては、ヘパリン、ヒアルロン酸、L−アルギニン、D−アルギニン、L−アルギニン又はD−アルギニンのポリマー及び/又はオリゴマー、血管内皮増殖因子(VEGF)をコードしている遺伝子及びそのアイソフォーム、並びに、一酸化窒素合成酵素(NOS)をコードしている遺伝子及びそのアイソフォームが挙げられる。
本発明の一実施形態に従ってナノ粒子を作製する別の方法は、油中水エマルジョンの調製に続き溶媒の蒸発プロセスを含む。
本発明の一実施形態に従ってナノ粒子を作製するさらに別の方法は、噴霧乾燥法である。この手法は、有機溶媒中で溶解する薬剤を封入することが望ましいときに使用できる。この方法に従えば、薬剤及び封入ポリマーを含有する溶液を、薬剤及び封入ポリマーの両方が可溶性を示す適切な有機溶媒中に溶解させることができる。適切な溶媒の一例は塩化メチレンでもよい。続いて、当業者に公知の方法に従い前記溶液を噴霧乾燥させることができる。結果として、ポリマー中に封入された薬剤を含むナノ粒子が形成される。
本発明の一実施形態に従ってナノ粒子を作製する別の方法は、極低温法である。この手法は、タンパク質などの不安定な薬剤の処理に使用できる。凍結乾燥粉末として処方した前記薬剤を、塩化メチレンなどの揮発性有機溶媒中に溶解している適切な封入ポリマーを含むポリマー相の中に懸濁させることができる。前記懸濁液は、凍結エタノールを入れ液体窒素で覆った容器の中に噴霧することにより微粒化することができる。次に、この系を約−80℃に温めてエタノールを液化し、微粒子から有機溶媒を抽出することができる。硬化した微粒子を濾過又は遠心分離により回収し、凍結乾燥する。
本発明の一実施形態に従ってナノ粒子を作製する別の方法は、架橋法である。この手法は、選択された封入ポリマーが熱硬化性ポリマーであるため架橋により硬化させることが可能な場合に使用できる。架橋法は少なくとも2種類の不飽和化合物を使用し、その1つが架橋剤として働く。
本明細書に記載のナノ粒子は、バインダーポリマーを使用し又は使用せずに、医療デバイス上にコーティング又は堆積させることができる。本明細書で使用する場合、バインダーポリマーは生体適合性ポリマー又はポリマーブレンドを指し、これらはナノ粒子中に含まれ得るポリマーと同じであっても異なっていてもよい。
任意の生体適合性ポリマーを上述のナノ粒子中及び/又はデバイス上のコーティング中に含ませることができる。生体適合性ポリマーは生分解性(生体浸食性若しくは生体吸収性のいずれか又は両方)又は非分解性であってよく、親水性又は疎水性であってもよい。
一部の実施形態では、ナノ粒子及び/又はコーティングは生体有益性材料をさらに含むことができる。生体有益性材料は、ポリマー材料でも非ポリマー材料でもよい。生体有益性材料は、好ましくは非毒性、非抗原性及び非免疫原性である。生体有益性材料は、非汚染性、血液適合性、能動的に非血栓形成性、又は抗炎症性であることにより、いずれも医薬活性剤の放出に依存することなく、前記粒子又はデバイスの生体適合性を向上させる材料である。
マトリックス材料と共にナノ粒子を形成する生物活性剤は、治療剤、予防剤、又は診断剤である任意の生物活性剤とすることができる。これらの物質は、抗増殖性又は抗炎症性を有し得るか、又は抗悪性腫瘍性、抗血小板性、抗凝血性、抗フィブリン性、抗血栓性、抗有糸分裂性、抗生性、抗アレルギー性、及び抗酸化性などその他の特性を有し得る。前記物質は、細胞増殖抑制剤、NO放出剤又は発生剤など内皮の治癒を促進する物質、内皮前駆細胞を誘引する物質、又は平滑筋細胞の増殖を抑制する一方で内皮細胞の付着、遊走、及び増殖を促進する物質(例えば、CNP、ANP、若しくはBNPペプチドなどのナトリウム利尿ペプチド、又はRGD若しくは環状RGDペプチド)とすることができる。適切な治療剤及び予防剤の例としては、治療、予防、又は診断作用を有する無機及び有機の合成化合物、タンパク質及びペプチド、多糖類及びその他の糖類、脂質、並びにDNA及びRNA核酸配列が挙げられる。生物活性剤のその他いくつかの例としては、抗体、受容体リガンド、酵素、接着ペプチド、血液凝固因子、ストレプトキナーゼ及び組織プラスミノーゲンアクチベーターなどの阻害剤又は血栓溶解剤、免疫化用抗原、ホルモン及び成長因子、アンチセンスオリゴヌクレオチド及びリボザイムなどのオリゴヌクレオチド、並びに遺伝子治療で使用するためのレトロウイルスベクターが挙げられる。抗増殖剤の例としては、ラパマイシン及びその機能的誘導体又は構造的誘導体、40−O−(2−ヒドロキシ)エチルラパマイシン(エベロリムス)、及びその機能的誘導体又は構造的誘導体、パクリタキセル及びその機能的誘導体並びに構造的誘導体が挙げられる。ラパマイシン誘導体の例としては、40−エピ−(N1−テトラゾリル)ラパマイシン(ABT−578)、40−O−(3−ヒドロキシ)プロピル−ラパマイシン、40−O−[2−(2−ヒドロキシ)エトキシ]エチル−ラパマイシン、及び40−O−テトラゾール−ラパマイシンが挙げられる。パクリタキセル誘導体の例としては、ドセタキセルが挙げられる。抗悪性腫瘍剤及び/又は抗有糸分裂剤の例としては、メトトレキサート、アザチオプリン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、フルオロウラシル、塩酸ドキソルビシン(例えば、Pharmacia&Upjohn,Peapack N.J.製のAdriamycin(登録商標))、及びマイトマイシン(例えば、Bristol−Myers Squibb Co.,Stamford,Conn.製のMutamycin(登録商標))が挙げられる。前述の抗血小板剤、抗凝血剤、抗フィブリン剤、及び抗トロンビン剤の例としては、ヘパリンナトリウム、低分子量ヘパリン、ヘパリノイド、ヒルジン、アルガトロバン、フォルスコリン、バピプロスト、プロスタサイクリン及びプロスタサイクリンアナログ、デキストラン、D−phe−pro−arg−クロロメチルケトン(合成抗トロンビン剤)、ジピリダモール、糖タンパクIIb/IIIa血小板膜受容体アンタゴニスト抗体、組換えヒルジン、Angiomax(Biogen,Inc.,Cambridge,Mass.)などのトロンビン阻害剤、カルシウムチャネル遮断剤(ニフェジピンなど)、コルヒチン、線維芽細胞成長因子(FGF)アンタゴニスト、魚油(ω−3脂肪酸)、ヒスタミンアンタゴニスト、ロバスタチン(HMG−CoA還元酵素阻害剤、コレステロール低下剤、Merck&Co.,Inc.,Whitehouse Station,NJ製の商品名Mevacor(登録商標))、モノクローナル抗体(血小板由来成長因子(PDGF)受容体に特異的な抗体など)、ニトロプルシド、ホスホジエステラーゼ阻害剤、プロスタグランジン阻害剤、スラミン、セロトニン遮断剤、ステロイド、チオプロテアーゼ阻害剤、トリアゾロピリミジン(PDGFアンタゴニスト)、一酸化窒素又は一酸化窒素供与体、スーパーオキシドジスムターゼ、スーパーオキシドジスムターゼ模倣体、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(4−アミノ−TEMPO)、エストラジオール、抗癌剤、多様なビタミンなどの栄養補助食品、及びそれらの組合せが挙げられる。ステロイド系及び非ステロイド系抗炎症剤を含む抗炎症剤の例としては、タクロリムス、デキサメタゾン、クロベタゾール、又はそれらの組合せが挙げられる。細胞増殖抑制物質の例としては、アンジオペプチン、カプトプリル(例えば、Bristol−Myers Squibb Co.,Stamford,Conn.製のCapoten(登録商標)及びCapozide(登録商標))などのアンジオテンシン変換酵素阻害剤、シラザプリル又はリシノプリル(例えば、Merck&Co.,Inc.,Whitehouse Station,NJ製のPrinivil(登録商標)及びPrinzide(登録商標))が挙げられる。抗アレルギー剤の一例としては、ペミロラストカリウムがある。適切と考えられるその他の治療物質又は治療剤としては、α−インターフェロン、ピメクロリムス、メシル酸イマチニブ、ミドスタウリン、生物活性RGD、及び遺伝子操作された内皮細胞が挙げられる。前述の物質は、それらのプロドラッグ又は補助薬の形で使用することもできる。また、前述の物質には、それらの代謝産物及び/又は前記代謝産物のプロドラッグも含まれる。前述の物質は例として掲載するものであり、限定することを意図していない。現在入手できる、又は将来的に開発し得るその他の活性剤も、同様に適用可能である。
本発明において使用する場合、移植式デバイスは、ヒト又は動物の患者に移植することができる任意の適切な医療基材であってよい。このような移植式デバイスの例としては、自己拡張ステント、バルーン拡張ステント、ステントグラフト、グラフト(例えば、大動脈グラフト)、人工心臓弁、脳脊髄液シャント、ペースメーカー電極、カテーテル、及び心内膜リード(例えば、Guidant Corporation,Santa Clara,CAから入手可能なFINELINE及びENDOTAK)、吻合デバイス及びコネクター、スクリューなどの整形外科用インプラント、脊椎インプラント、電気刺激デバイスが挙げられる。デバイスの基礎的な構造は、実質的に任意の設計が可能である。デバイスは、コバルトクロム合金(ELGILOY)、ステンレス鋼(316L)、高窒素ステンレス鋼、例えばBIODUR108、コバルトクロム合金L−605、「MP35N」、「MP20N」、ELASTINITE(Nitinol)、タンタル、ニッケル−チタン合金、プラチナ−イリジウム合金、金、マグネシウムなどの金属材料若しくは合金、又はそれらの組合せなどで作製することができるが、限定しない。「MP35N」及び「MP20N」は、Standard Press Steel Co.,Jenkintown,PAから入手できるコバルト、ニッケル、クロム及びモリブデンの合金の商品名である。「MP35N」は、コバルト35%、ニッケル35%、クロム20%、及びモリブデン10%から成る。「MP20N」は、コバルト50%、ニッケル20%、クロム20%、及びモリブデン10%から成る。生体吸収性又は生体安定性ポリマー製のデバイスも、本発明の実施形態と共に使用できよう。
本発明の実施形態に従い、ナノ粒子は、医療デバイス(例えば、ステント)の送達中及び(ステントの場合には)拡張中、又はその後に、移植部位において所望の速度で、及び所定の期間、前記デバイスから放出することができる。
Claims (33)
- ナノ粒子を備える医療デバイスであって、
前記ナノ粒子が、マトリックス、シェル、ポリマーミセル、ポリメロソーム、又はそれらの組合せと、
生物活性剤とを含み、
前記マトリックス又はシェルがセラミック材料、バイオガラス、金属、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料で形成されている、医療デバイス。 - 前記ナノ粒子を含むポリマーコーティングを備える請求項1に記載の医療デバイスであって、
前記コーティングが生分解性であり、前記ナノ粒子は前記コーティングより長い分解時間スケールを有するか、
前記コーティングが生分解性であり、前記ナノ粒子は前記コーティングから放出されるまで分解を開始しないか、又は
前記コーティングが非生分解性であり、前記ナノ粒子は前記コーティングから放出されるまで分解を開始しない、医療デバイス。 - 前記ナノ粒子がポリ(乳酸)、ポリ(エステルアミド)、又はその組合せを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が1種又は複数種のブロックコポリマーを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子がポリマーシェル、ポリマーミセル、ポリメロソーム、又はそれらの組合せを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ポリマーシェル、ポリマーミセル、ポリメロソーム、又はそれらの組合せが生分解性である、請求項5に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が、セラミック材料、バイオガラス、金属、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料で形成されているマトリックス又はシェルを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記マトリックス又はシェルが生分解性である、請求項7に記載の医療デバイス。
- 前記マトリックス又はシェルがマンガン(Mn)、金(Au)、鉄、又はそれらの組合せを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子がバイオポリマーを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記バイオポリマーが、キトサン、絹エラスチン、ポリ(アクリル酸)(PAA)、レクチン複合ポリマー、脂質若しくはコレステロール複合ポリマー又はコポリマー、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項10に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が、ポリマー、ペプチド、タンパク質、又はそれらの組合せをグラフトすることにより修飾された表面を含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が、非免疫原性ポリマー、接着分子、又はその組合せにより修飾された表面を含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記非免疫原性ポリマーがポリエチレングリコール(PEG)である、請求項13に記載の医療デバイス。
- 前記接着分子がRGDペプチド、環状RGDペプチド、RGD模倣体、又はそれらの組合せである、請求項13に記載の医療デバイス。
- 前記接着分子が、血管構造の表面分子に対し親和性を有するペプチドである、請求項13に記載の医療デバイス。
- 血管又は病変部に治療を施すために、前記ナノ粒子が前記コーティングから放出されること、及び、前記血管又は病変部中に浸透することが可能である、前記ナノ粒子を含む薬剤送達用コーティングを備える、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が光造形法によって前記デバイス上に堆積される、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が血液適合性バインダーにより互いに結合され、前記バインダーが生体適合性ポリマー及び高分子量PEGの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ポリマーがポリ(D,L−乳酸)、ポリ(エステルアミド)、又はその組合せを含む、請求項12に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が前記デバイスのチャネル又は貯蔵部中に堆積されている、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子が血液適合性バインダーにより互いに結合され、前記バインダーが生体適合性ポリマー及び高分子量PEGの少なくとも1つを含む、請求項21に記載の医療デバイス。
- 前記生体適合性ポリマーがポリ(D,L−乳酸)、ポリ(エステルアミド)、又はその組合せである、請求項22に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子を含むポリマーコーティングを備える請求項1に記載の医療デバイスであって、
前記ナノ粒子がポリマーシェル、ポリマーミセル、ポリメロソーム、又はそれらの組合せを含み、
前記ポリマーコーティングが前記ポリマーシェル、前記ポリマーミセル、前記ポリメロソーム、又はそれらの組合せより速く分解する、医療デバイス。 - 請求項1に記載の医療デバイスであって、
前記医療デバイスは生分解性の本体部分を含み、
前記ナノ粒子が前記生分解性の本体部分内に包埋され、
前記ナノ粒子が前記生分解性の本体部分より長い分解時間スケールを有するか、前記生分解性の本体部分から放出されるまで分解を開始しないかのいずれかである、医療デバイス。 - 前記医療デバイスがステントである、請求項25に記載の医療デバイス。
- 前記生分解性の本体部分が前記ナノ粒子を分解から保護する、請求項25に記載の医療デバイス。
- 前記ナノ粒子又は前記生分解性の本体部分の少なくとも一方が酵素分解可能である、請求項25に記載の医療デバイス。
- 表面上に多孔質構造又は微小貯蔵部を有する請求項1に記載の医療デバイスであって、
前記構造又は表面が金属、セラミック、カーボン、プラスチック、ポリマー製、又はそれらの組合せであり、
前記ナノ粒子が、配置前に前記表面上の多孔質構造又は微小貯蔵部内に担持され、前記表面上の多孔質構造又は微小貯蔵部から放出される、医療デバイス。 - 前記多孔質構造がナノ多孔質構造である、請求項29に記載の医療デバイス。
- 前記医療デバイスがステントである、請求項1に記載の医療デバイス。
- 前記生物活性剤が、パクリタキセル、ドセタキセル、エストラジオール、一酸化窒素供与体、スーパーオキシドジスムターゼ、スーパーオキシドジスムターゼ模倣体、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(4−アミノ−TEMPO)、タクロリムス、デキサメタゾン、ラパマイシン、ラパマイシン誘導体、40−O−(2−ヒドロキシ)エチル−ラパマイシン(エベロリムス)、40−O−(3−ヒドロキシ)プロピル−ラパマイシン、40−O−[2−(2−ヒドロキシ)エトキシ]エチル−ラパマイシン、及び40−O−テトラゾール−ラパマイシン、40−エピ−(N1−テトラゾリル)ラパマイシン(ABT−578)、クロベタゾール、ピメクロリムス、メシル酸イマチニブ、ミドスタウリン、それらのプロドラッグ、それらの補助薬、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項31に記載の医療デバイス。
- 請求項32に記載の医療デバイスを患者に移植することを含む患者の疾患を治療する方法であって、前記疾患がアテローム硬化症、血栓症、再狭窄、出血、血管の解離又は穿孔、動脈瘤、不安定プラーク、慢性の完全閉塞、跛行、静脈及び人工移植片に対する吻合性増殖、胆管閉塞、尿管閉塞、腫瘍閉塞、及びそれらの組合せからなる群から選択される、方法。
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