JP2014224114A - 連続工程のマイクロスフェアの製造方法及びそれにより製造されたマイクロスフェア - Google Patents

Abstract

【課題】粒度分布に優れ、粒径を様々に制御でき、大量生産に適した連続工程のマイクロスフェアの製造方法及びそれにより製造されたマイクロスフェアの提供。
【解決手段】担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合して１次エマルジョンを形成するステップ（ステップ１）と、前記１次エマルジョン、及び界面活性剤が溶解した２次溶液の各一定量を連続的に混合して２次エマルジョンを形成するステップ（ステップ２）と、前記２次エマルジョンに圧力を加えるステップ（ステップ３）と、前記２次エマルジョンを攪拌するステップ（ステップ４）をさらに含む、二重乳化法により担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを製造する方法。内部にメッシュ網が装着された反応器にて、前記１次エマルジョン及び前記２次溶液がメッシュ網を通過した後に２次エマルジョンを形成する方法。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、連続工程のマイクロスフェアの製造方法及びそれにより製造されたマイクロスフェアに関し、より詳細には、１次エマルジョンと２次エマルジョンを同時に投入して瞬間的にマイクロスフェアを形成し、形成した前記マイクロスフェアに高圧を加えて攪拌機に投入する過程が連続的に行われるマイクロスフェアの製造方法及びそれにより製造されたマイクロスフェアに関する。

マイクロスフェア製造技術の一般的な製造方法は、溶媒に生分解性高分子担体を溶解し、水溶性薬物を水相に溶解して１次エマルジョンを形成し、次いでポリ(ビニルアルコール)(ＰＶＡ)を溶解した２次溶液に前記１次エマルジョンを投与してマイクロスフェアを形成する方法が代表的である。通常、この方法を不連続工程(discontinuous process)という。この不連続工程は２次溶液が含まれる１つのリアクタに１次エマルジョンを投入してマイクロスフェアを製造する方法であり、ほとんどの商品化工程がこのような不連続工程である。

武田薬品工業株式会社が二重乳化法に関する不連続工程で最初に特許登録(特許文献１)を受け、大量生産、製品化して以来、それに関連する多くの特許が出願された。しかし、不連続工程は、マイクロスフェアの分布度が約１〜４００μｍと非常に広い分布度を有し、マイクロスフェアの凝集や非球形のマイクロスフェアが発生する可能性が高く、商品化のためにスケールを拡大するたびにプロセス変数を制御しなければならないという困難が伴う。

最も代表的な生分解性高分子担体であるポリ(乳酸-コ-グリコール酸、ＰＬＧＡ)やポリ乳酸(ＰＬＡ)は、水不溶性物質であり、有機溶媒に溶解した上で水溶液に投入すると非常に急速に析出する性質を有する。このような性質を利用すると、水溶性薬物のエマルジョンを形成した後に２次溶液に投与する際に、急速に粒子が硬化して薬物を封入することができるという利点がある。しかし、急速に粒子が硬化するので、粒子の形状やサイズの制御が困難であるという欠点がある。特に、製造スケール及び体積が増加すると、急速な粒子硬化を制御することはさらに困難である。

一般に、急速な粒子硬化を制御するためには、２次エマルジョンの高速循環、ホモジナイザー、超音波などの方法で高いエネルギーを瞬間的に加える方法を用いることができる。しかし、製造スケールの拡大に伴って２次エマルジョンの体積も比例して大きくなると、均一な粒子が十分に得られる程度にエネルギーを増加させることは困難であるという問題がある。

また、２次エマルジョンの製造において、１つのリアクタに１次エマルジョンを投入して粒子を形成するが、その際に１次エマルジョンの投入時間、温度、１次エマルジョンと２次水溶液の体積比、高分子担体の濃度、１次エマルジョンの投与位置、２次エマルジョンの循環の有無、及び溶媒の蒸発時間などの非常に多くの変数が重要な作用をする。

よって、実験室用スケールからパイロットスケールや生産スケールに拡大することは非常に困難であり、失敗の最も大きな原因となることが多い。また、不連続工程で製造された粒子は、広い分布度を有し、粒径の分布度もスケールによって異なるので、再現性がない。

こうした背景の下、本発明者らは、１次エマルジョンと２次エマルジョンを同時に投入して瞬間的にマイクロスフェアを形成し、その後高圧を加える過程を連続的に行うことにより、ナノサイズなどの所望の粒径のマイクロスフェアを再現性よく製造できることを立証し、本発明を完成するに至った。

米国特許第４６５２４４１号明細書

本発明の一つの目的は、粒度分布(particle size distribution)に優れ、粒径を様々に制御することができ、大量生産に適したマイクロスフェアの製造方法を提供することである。

また、本発明の他の目的は、前記製造方法により製造されたマイクロスフェアを提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、前記マイクロスフェアを有効成分として含む薬物担体を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、二重乳化法により担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを製造する方法であって、１)担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合して１次エマルジョンを形成するステップ(ステップ１)と、２)前記１次エマルジョン、及び界面活性剤が溶解した２次溶液の各一定量を連続的に混合して２次エマルジョンを形成するステップ(ステップ２)と、３)前記２次エマルジョンに圧力を加えるステップ(ステップ３)とを含むことを特徴とするマイクロスフェアの製造方法を提供する。

好ましくは、本発明のマイクロスフェアの製造方法は、ステップ３の後に前記２次エマルジョンを攪拌するステップ(ステップ４)をさらに含んでもよい。

本発明のマイクロスフェアの製造方法は、１次エマルジョンと２次溶液の各一定量が連続的に接触してマイクロスフェアを瞬間的に形成し、その後高圧処理工程を経るので、ナノサイズなどの所望の粒径のマイクロスフェアを再現性よく連続工程で大量生産できることを特徴とする。

また、本発明のマイクロスフェアの製造方法は、攪拌過程を連続して行うことにより、連続工程によるスケール変数の最小化効果をより大きく期待することができる。

マイクロスフェアの製造方法に関する従来技術として様々な方法が開発されている。そのうち最も代表的な方法として二重乳化法が挙げられ、二重乳化法の最も代表的な製造工程が不連続工程である。しかし、従来の方法において、所望のサイズの粒子を均一な粒子分布で生成することは非常に困難な技術的課題であると認識されている。例えば、大量生産の際に普遍的に用いられている不連続の二重乳化工程においては、１μｍ〜１００μｍ、時にはそれ以上の不均一粒子が生成される。

このような粒子の不均一性の問題を解決するために、一般に２次エマルジョンを連続的に循環させてエネルギーを加える方式を用いるが、製造スケールが大きくなればなるる程必要とするエネルギーが大きくなる点が問題解決の限界となる。 ナノサイズの製造のように、非常に大きなエネルギーを瞬間的に加えなければならない場合はさらに限界がある。よって、ナノサイズの製造のために界面活性剤の濃度を非常に高くする方法や、高分子のＰＥＧ化によりミセル(micelle)形態に製造する方式などが試行されているが、このような従来技術は、１つの製造条件の変化が他の諸変数に影響を及ぼすので、変数制御が困難な大量生産工程において、ナノサイズからマイクロサイズのマイクロスフェアまでの様々な所望の粒径を得る方法として活用することは困難である。

しかし、驚くべきことに、本発明においては、２次エマルジョンでマイクロスフェアを瞬間的に形成し、その後前記２次エマルジョンに圧力を加えることにより、加える圧力の変化させるだけでナノサイズからマイクロサイズまでの様々な粒径を容易に調整することができる。

ステップ１は、担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合して１次エマルジョンを形成するステップであり、生理活性物質と担体用高分子を含む１次エマルジョンを形成するステップである。

本発明において使用される用語「生理活性物質」とは、生物が生を営む上での生体の機能を増進又は抑制する物質であり、生体内での機能調節に関与する物質の欠乏や過度な分泌により異常な病態を示す場合にそれを正常に調節する役割を果たす物質を意味する。

本発明において、前記生理活性物質は、ＬＨＲＨ(黄体形成ホルモン放出ホルモン)同族体、ペプチド及びそれらの塩からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。具体的には、前記生理活性物質は、ＬＨＲＨ同族体のうち、アゴニストとして、ゴセレリン、酢酸リュープロリド、トリプトレリン、ブセレリン、ナファレリンなどを用いることができ、アンタゴニストとして、セトロレリクス、アルギチドなどを用いることができる。この他にも、タンパク質、ＤＮＡ、化学薬物などの水溶性及び非水溶性薬物の全てを制限なく用いることができる。また、前記生理活性物質は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明において、生理活性物質を溶解するための溶媒の例としては水が挙げられるが、水に限定されるものではなく、薬物を溶解することができるあらゆる溶媒を用いることができる。

本発明において使用される用語「担体用高分子」とは、生理活性物質を送達するために、それを担持する役割を果たす高分子を意味する。

本発明において、前記担体用高分子としては、通常の高分子を用いてもよい。好ましくは、前記担体用高分子は生分解性高分子であってもよい。具体的には、前記担体用高分子は、ポリラクチド(PLA)、ポリグリコリド(PGA)、ポリ(ラクチド-co-グリコリド、PLGA)などのポリエステル、ポリオルトエステル(polyorthoester)、ポリアンヒドリド(polyanhydride)、ポリアミノ酸、ポリアセタール(polyacetal)、ポリシアノアクリレート(polycyanoacrylate)、ポリカプロラクトン(polycaprolactone)、ポリジオキサノン(polydioxanone)、ポリアルキレンアルキレート(polyalkylene alkylate)などからなる群から選択される少なくとも１つであってもよいが、これらに限定されるものではない。

本発明において、担体用高分子を溶解するために用いる溶媒の種類は特に限定されるものではない。例えば、本発明において、前記１次エマルジョンは、前記担体用高分子をメチレンクロリド、クロロホルム、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド及びエチルアセテートからなる群から選択される少なくとも１つの溶媒に溶解して作成することができるが、これらに限定されるものではない。

ステップ２は、前記１次エマルジョン、及び界面活性剤が溶解した２次溶液の各一定量を連続的に混合して２次エマルジョンを形成するステップである。

本発明において使用される用語「界面活性剤」とは、２次エマルジョン中で粒子の形成を容易にする役割を果たす２次溶液中に溶解している物質を意味する。

通常、二重乳化法の２次エマルジョンには、粒子の形成を容易にするために界面活性剤が添加される。最も代表的な例として、非イオン性界面活性剤であるポリ(ビニルアルコール)が挙げられるが、これに限定されるものではなく、ポリソルベート、ポロキサマー、ポリエチレングリコールなどが用いられる。

本発明において使用される用語「２次溶液」とは、２次エマルジョンを形成するために１次エマルジョンと混合する物質を意味する。

本発明において、前記２次溶液を形成する、すなわち界面活性剤を溶解する溶媒としては水性媒質を用いることができ、具体例として水が挙げられるが、これに限定されるものではなく、生理活性物質を溶解することができるあらゆる溶媒を用いることができる。

本発明において、ステップ２は、液体移送ポンプにより前記１次エマルジョン及び前記２次溶液の各一定量を連続的に２次エマルジョンが形成される反応器まで移送し、前記１次エマルジョン及び前記２次溶液を混合して２次エマルジョンを形成することにより行ってもよい。

本発明において、前記反応器は、内部にメッシュ網が装着されており、前記１次エマルジョン及び前記２次溶液がメッシュ網を通過した後で２次エマルジョンを形成するようにしたものであってもよい。

本発明において、前記メッシュ網の目開きは０．１μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１μｍ〜５０μｍである。

ステップ３は、前記２次エマルジョンに圧力を加えるステップであり、２次エマルジョンに一定圧力を加えてマイクロスフェアの粒径、粒度分布などを制御するステップである。

本発明において、前記圧力は０ｐｓｉ〜３０，０００ｐｓｉ、好ましくは５００ｐｓｉ〜３０，０００ｐｓｉ、より好ましくは５００ｐｓｉ〜２５，０００ｐｓｉであってもよい。

本発明において、ステップ３は、高圧均質機や高圧ポンプなどの高圧を加えることのできる装置を用いて圧力を加えることにより行ってもよい。

一般に、マイクロスフェアの製造工程における高圧処理工程は、エマルジョン形成時の高圧均質により均質混合の効率を向上させる目的で行われる。特に、高圧均質機が上記目的を達成するために代表的に用いられるが、実際のマイクロスフェアの商業的生産には高圧均質機が用いられないばかりか、高圧均質過程を行うことによりマイクロスフェアを生産することも容易ではない。通常の高圧均質機を用いる方式で微粒子を形成するには、１次エマルジョンと２次溶液を混合して２次エマルジョンを形成し、その後高圧均質機の注入部に注入して順次高圧セルを通過させなければならない。高圧均質機が高圧セルを通過させる速度は平均７０ｍＬ／ｍｉｎ程度であり、速度に応じて所要時間が変わり、製造スケールが大きくなるほど長時間を要する。従来は、注入部の２次エマルジョンから１次エマルジョンの溶媒が除去されることにより、ポリマーが硬化して不均一なポリマー凝集が生じ、相分離して粒子形成が不可能になっていた。特に、ＰＬＧＡなどの疎水性ポリマーと２次溶媒として水を用いる場合には、硬化速度は急激に速くなり、粒子形成が行われないばかりか、凝集体が高圧セルを閉塞する現象も生じる。

本発明は、通常の高圧処理工程とは異なり、(ｉ)２次エマルジョンを瞬間形成した後、(ｉｉ)１次エマルジョンの溶媒が蒸発する前に高圧処理工程を経ることにより、高圧工程中にポリマーが硬化する現象や、エマルジョンが相分離して微粒子が形成されない現象を防止することができる。

本発明による連続工程は、２次エマルジョン及びマイクロスフェアの瞬間形成ステップが無限に繰り返されるので、大量生産工程に容易に適用できる。すなわち、本発明は、メッシュ網を、例えば高圧均質機の注入部のように１次エマルジョンと２次溶液が出会って反応する部位(反応部)に設置し、メッシュ網に１次エマルジョンが滴下される瞬間、高圧均質機内部のポンプが１次エマルジョンと２次溶液をポンピングし、メッシュ網を通過しながら微粒子が瞬間的に形成されるようにすることができる(図１ａ)。あるいは、メッシュ網の代わりに均質機を取り付けて１次エマルジョンと２次溶液が出会う速度を調整することにより、瞬間的に微粒子が形成されるようにすることもできる(図１ｂ)。

従来技術においても連続工程の概念を採用したものがあるが、単に粒子を形成して攪拌機に移動する過程を連続化したものにすぎず、本発明のようにナノサイズのマイクロスフェアまで再現性よく得られるものは無い。

ステップ４は、前記２次エマルジョンを攪拌するステップであり、２次エマルジョンを一定速度で攪拌して均一な粒度分布のマイクロスフェアの形成を促進するステップである。

本発明において、ステップ４は、前記２次エマルジョンを２次エマルジョンが形成される反応器から連続的に攪拌機に投入し、攪拌機内で攪拌することにより行うことができる。

本発明において、前記２次エマルジョンを攪拌機に投入する速度は、反応器に１次エマルジョン及び２次溶液が供給される速度と同一となるように制御されることが好ましい。

本発明において、前記２次エマルジョンを攪拌機に投入する手段は、高圧ポンプ又は液体移送ポンプであってもよいが、これに限定されるものではない。

また、本発明は、上記方法で製造された、担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを提供する。

さらに、本発明は、前記マイクロスフェアを有効成分として含む薬物担体を提供する。

本発明において、前記薬物担体は注射剤の形態であるが、これに限定されるものではない。

さらに、本発明は、二重乳化法により担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを製造するための装置であって、ａ)担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合した１次エマルジョンを入れる第１容器と、ｂ)界面活性剤を溶解した２次溶液を入れる第２容器と、ｃ)前記第１容器の１次エマルジョン、及び第２容器の２次溶液が連続的に投入されて２次エマルジョンが形成される反応部と、ｄ)前記２次エマルジョンに圧力を加える圧力部と、ｅ)前記圧力部を通過した溶液を攪拌する攪拌機とを含むマイクロスフェア製造装置を提供する。

本発明において、前記圧力部は、高圧均質機又は高圧ポンプを含んでもよい。

本発明による連続工程を用いてマイクロスフェアを製造する装置の一実施形態を図１ａに示し、他の実施形態を図１ｂに示す。

図１ａは、２次溶液が供給されると同時に１次エマルジョンが２次溶液に滴下されてメッシュ網を通過し、その後マイクロスフェアを形成するマイクロスフェアの製造装置を示す概略図である。

図１ａによれば、本発明のマイクロスフェアの製造装置は、担体用高分子と生理活性物質が分散又は混合している１次エマルジョンを入れる第１容器１と、界面活性剤を溶解した２次溶液を入れる第２容器２と、前記第１容器の１次エマルジョン、及び第２容器の２次溶液が連続的に投入されて２次エマルジョンが形成される反応部３と、前記２次エマルジョンに圧力を加える圧力部４と、圧力部４を通過した溶液を攪拌する攪拌機５とを含む。ここで、圧力部４は、内部に高圧セルが取り付けられた高圧均質機を含んでもよい。また、１次エマルジョンを反応部に移送するためにポンプ７を用い、２次溶液を反応部に移送するためにポンプ８を用いる。

ここで、２次溶液が流速０．００１ｍＬ／ｍｉｎ〜１００ｍＬ／ｍｉｎ、好ましくは１ｍＬ／ｍｉｎ〜５０ｍＬ／ｍｉｎ、より好ましくは２ｍＬ／ｍｉｎ〜３０ｍＬ／ｍｉｎで供給されると、１次エマルジョンが反応部３に滴下される。滴下体積は約０．０１μｌ〜１００ｍｌ、好ましくは０．１μｌ〜１ｍＬ、より好ましくは２０μｌ〜１００μｌである。滴下体積が０．０１μｌより小さいと、滴下量が少なすぎて製造体積が非常に大きくなるという欠点がある。

必ずしも要求されるものではないが、粒子形成が容易になるように、反応部３の内部にメッシュ網６が装着される。ここで、メッシュ網の目開きは、０．１μｍ〜１０ｍｍが好ましい。メッシュ網の目開きは粒子の形状及びサイズを決定する変数の１つであり、０．１μｍ以下では液相が通過することは困難である。メッシュ網の数によっても粒径を調整することができるが、メッシュ網の数は１個〜１０個が好ましく、メッシュ網の数が１０個以上になると液相の通過が困難にはなるが、特にその数が限定されるものではない。メッシュ網の材質も粒子の形状を決定する重要な要素の１つである。迅速な硬化のためにはメッシュ網の材質が親水性を有するステンレススチールであることが好ましく、球形の形状を適切に形成するためにはテフロンやナイロンであることが好ましい。しかし、特にメッシュ網の材質が限定されるものではない。

高圧均質機の圧力は０ｐｓｉ〜３０，０００ｐｓｉであってもよい。これは、現在商業的に可能な高圧均質機の機械的限界である３０，０００ｐｓｉを示したものにすぎず、実際に本発明に適用できる圧力の値が限定されるものではない。高圧均質機の圧力に応じて、粒径はナノサイズ(０〜５００ｎｍ)からマイクロサイズ(２０〜３０ｕｍ)まで様々に調整することができる。球形の粒子を得るために、圧力は、より好ましくは０ｐｓｉ〜２５，０００ｐｓｉに設定されてもよい。

製造設備によっては、高圧均質機内で１次エマルジョンを２次溶液に滴下し、その後高圧セル処理工程を経るようにするのではなく、高圧均質機の外部の別途の反応器で滴下及び２次エマルジョン形成を経た後、高圧均質機に前記２次エマルジョンを移動してもよい。この場合、メッシュ網は高圧均質機の外部に設置された別途の反応器内に設置されてもよい。

前記２次エマルジョンを攪拌機に投入する手段は、高圧ポンプ又は液体移送ポンプであってもよい。

図１ｂは本発明によるマイクロスフェアの製造装置の他の一実施形態を示す概略図である。

図１ｂによれば、本発明のマイクロスフェアの製造装置は、担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合した１次エマルジョンを入れる第１容器１０と、界面活性剤を溶解した２次溶液を入れる第２容器２０と、前記第１容器の１次エマルジョン、及び第２容器の２次溶液が連続的に投入されて２次エマルジョンが形成される反応部３０と、前記２次エマルジョンに圧力を加える圧力部４０と、前記圧力部を通過した溶液を攪拌する攪拌機５０とを含む。反応部３０内には均質機６０が装着されている。また、１次エマルジョンを反応部から移送するために液体輸送ポンプ７０を用いることができ、２次溶液を反応部から移送するために液体輸送ポンプ８０を用いることができるが、関連技術分野において液体輸送のために通常用いられる手段であれば、いかなるものでも当業者の判断により適宜選択して用いることができる。圧力部４０は高圧ポンプ９０を含んでもよく、その場合、高圧ポンプ９０は溶液に圧力を加えると同時にそれを攪拌機に移動させる。

すなわち、図１ｂにおいては、２次溶液が液体輸送ポンプ８０により均質機６０が取り付けられた反応部３０に供給され、１次エマルジョンが液体輸送ポンプ７０により均質機６０が取り付けられた反応部３０に供給されると、均質機６０が瞬間的にマイクロスフェアを形成する。形成されたマイクロスフェアは、高圧ポンプ９０が加える圧力により一定速度で攪拌機５０に移動される。

高圧ポンプ９０からの圧力が与える瞬間的エネルギーにより、２次エマルジョンの形成時に大く不均一に形成される粒子が、非常に小さく均一に成形される。高圧ポンプ９０が加える瞬間的エネルギーが高いほど、強いパルスにより粒子が分解されて、粒子が小さく形成される。すなわち、本発明において、高圧ポンプ９０は単なる液体移送の手段ではなく、瞬間的なエネルギーにより粒子を非常に小さく均一に形成するという効果がある。

高圧ポンプの圧力が低いほど溶液が攪拌機に移動する速度は遅くなる。本発明の一実施例において、高圧ポンプの圧力を２５，０００ｐｓｉに設定した時、溶液は７０ｍＬ／ｍｉｎで移動した。圧力が低いほど溶液の移動速度が遅くなるので製造時間は長くなり、圧力が高いほど溶液の移動速度が速くなるので製造時間は短くなる。

２次溶液が液体輸送ポンプにより移動する速度と１次エマルジョンが移動する速度は適切に調整される必要があり、形成されるマイクロスフェアが攪拌機に移動する速度と２次溶液が供給される速度が同程度であると、反応部３０に常に一定体積の２次エマルジョンが形成される。マイクロスフェアの攪拌機への移動速度は約１ｍＬ／ｍｉｎ〜１００ｍＬ／ｍｉｎ、好ましくは２０ｍＬ／ｍｉｎ〜７０ｍＬ／ｍｉｎであるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。製造スケールが大きくなるほど、時間短縮のために移動速度が速くなるように設定してもよい。一定容器で一定体積を維持しつつ連続的にマイクロスフェアを形成する場合、特定サイズの微粒子を得る上での製造体積変化の変数は時間のみとなる。製造時間は製造スケールに比例して増加する。

本発明は、一定量のマイクロスフェアが連続的に生成されるマイクロスフェアの製造方法を提供する。本発明は、通常の不連続工程で粒子を製造した場合に比べて、製造体積が大きくなるにもかかわらず、小さく均一な粒子を製造することができ、製造体積が大きくなっても容器や製造条件を変える必要がない。一定体積で２次エマルジョンが連続的に作成されて移動する過程により、常に粒子形成条件が一定に維持されるという利点がある。

このように、粒子形成条件を一定に維持しつつ時間のみ比例して増加させることにより、製造体積を制限なく増加させることができるので、製造体積が増加するほど所望の条件を満たすマイクロスフェアの絶対量をより多く確保することができる。すなわち、製造体積が増加するほど粒子の均一度が向上するという効果がある。

また、本発明によれば、粒子形成過程で加えられる圧力を調整することにより、粒径をナノサイズやマイクロサイズなどの所望のレベルに容易に調整できるという利点があり、メッシュ網の材質、数、目開きにより粒子の形状と封入率を設定することができる。

また、不連続工程においては、高含量で封入するために高粘度の１次エマルジョンを２次溶液に投入するが、高粘度の１次エマルジョンは投与する際の剪断力が非常に高いので投与が困難であり、０．２μｍの滅菌フィルタも用いることができない。しかし、本発明は、瞬間的にマイクロスフェアを形成するので、高粘度の１次エマルジョンが必要なく、０．２μｍの滅菌フィルタを用いることができる濃度であっても高含量で封入することができる。

マイクロスフェアを形成するための本発明の連続工程を行う装置の概略図であり、１次エマルジョンを滴下する際に２次溶液を液体移送ポンプにより一定速度で注入し、メッシュ網を通過させて２次エマルジョンを形成し、圧力部である高圧均質機を通過させて均質化した粒子を形成し、攪拌機に連続的に投入する製造装置を示すものである。 マイクロスフェアを形成するための本発明の連続工程を行う装置の概略図であり、２次溶液を液体輸送ポンプにより均質機が取り付けられた反応部に供給し、１次エマルジョンを液体輸送ポンプにより均質機が取り付けられた反応部に供給すると、均質機が瞬間的にマイクロスフェアを形成し、形成したマイクロスフェアが高圧ポンプを介して攪拌機に移動する製造装置を示すものである。 製造スケールが１ｇである実施例４により製造されたマイクロスフェアの表面を示すＳＥＭ(scanning electron microscope)写真である。 製造スケールが１０ｇである実施例５により製造されたマイクロスフェアの表面を示すＳＥＭ写真である。

以下、実施例を挙げて本発明の構成及び効果をより具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の例示にすぎず、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３では図１ａの工程によりマイクロスフェアを製造し、実施例４、５では図１ｂの工程によりマイクロスフェアを製造した。

＜実施例１：５，０００ｐｓｉの高圧均質機の圧力を用いた酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造方法＞
酢酸リュープロリド１８０ｍｇを蒸留水３００μｌに溶解し、ＰＬＧＡ(Resomer RG502H)７２０ｍｇをメチレンクロリド３ｍＬに溶解した。この高分子溶液と酢酸リュープロリド溶液を均質機で混合して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを１０ｍＬ注射器に入れて注射器ポンプに装着し、その後０．６ｍＬ／ｍｉｎで１次エマルジョンを高圧均質機の注入部に滴下した。２次溶液として、１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液も、高圧均質機のポンプが液体を移動させる速度と同程度の速度で連続的に注入した。高圧均質機の圧力は５，０００ｐｓｉであり、ここで平均流速は約７０ｍＬ／ｍｉｎであった。高圧均質機の高圧ポンプにより、連続的に形成されるマイクロスフェアを攪拌機に投入し、平均１００〜１５０ｒｐｍで常温にて攪拌した。４時間攪拌して製造されたマイクロスフェアを蒸留水で数回洗浄し、その後凍結乾燥した。

＜実施例２：１，０００ｐｓｉの高圧均質機の圧力を用いた酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造方法＞
酢酸リュープロリド１８０ｍｇを蒸留水３００μｌに溶解し、ＰＬＧＡ(Resomer RG502H)７２０ｍｇをメチレンクロリド３ｍＬに溶解した。この高分子溶液と酢酸リュープロリド溶液を均質機で混合して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを１０ｍＬ注射器に入れて注射器ポンプに装着し、その後０．６ｍＬ／ｍｉｎで１次エマルジョンを高圧均質機の注入部に滴下した。２次溶液として、１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液も、高圧均質機のポンプが液体を移動させる速度と同程度の速度で連続的に注入した。高圧均質機の圧力は１，０００ｐｓｉであり、ここで平均流速は約２０〜３０ｍＬ／ｍｉｎであった。高圧均質機の高圧ポンプにより、連続的に形成されたマイクロスフェアを攪拌機に投入し、平均１００〜１５０ｒｐｍで常温にて攪拌した。４時間攪拌して製造されたマイクロスフェアを蒸留水で数回洗浄し、その後凍結乾燥した。

＜実施例３：０ｐｓｉの高圧均質機の圧力を用いた酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造方法＞
酢酸リュープロリド１８０ｍｇを蒸留水３００μｌに溶解し、ＰＬＧＡ(Resomer RG502H)７２０ｍｇをメチレンクロリド３ｍＬに溶解した。この高分子溶液と酢酸リュープロリド溶液を均質機で混合して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを１０ｍＬ注射器に入れて注射器ポンプに装着し、その後０．６ｍＬ／ｍｉｎで１次エマルジョンを高圧均質機の注入部に滴下した。２次溶液として、１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液も、高圧均質機のポンプが液体を移動させる速度と同程度の速度で連続的に注入した。高圧均質機の圧力は０ｐｓｉであり、ここで平均流速は約２０〜３０ｍＬ／ｍｉｎであった。高圧均質機の高圧ポンプにより、連続的に形成されるマイクロスフェアを攪拌機に投入し、平均１００〜１５０ｒｐｍで常温にて攪拌した。４時間攪拌して製造されたマイクロスフェアを蒸留水で数回洗浄し、その後凍結乾燥した。

＜実施例４：製造スケール１ｇの酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造方法＞
酢酸リュープロリド１２５ｍｇを蒸留水３００μｌに溶解し、ＰＬＧＡ(Resomer RG502H)８４０ｍｇをメチレンクロリド３ｍＬに溶解した。リュープロリド溶液とＰＬＧＡ高分子溶液を均質機で均質化して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを液体移送ポンプにより流速３．３ｍＬ／ｍｉｎで移動させて反応器の注入部に投入した。２次溶液として、１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液も、流速７０ｍＬ／ｍｉｎで液体移送ポンプにより反応器の注入部に投入した。反応器の注入部に予め装着しておいた均質機において、平均２０，０００ｒｐｍで１次エマルジョンと２次溶液を均質化して２次エマルジョンを形成した。形成した前記２次エマルジョンを、移送管を介して攪拌機に移動させた。前記移送管内には２５，０００ｐｓｉに設定した高圧ポンプを設置しておき、前記２次エマルジョンを平均７０ｍＬ／ｍｉｎの速度で攪拌機に投入した。攪拌機への投入速度は、マイクロスフェア形成時の２次溶液の投入速度と同一又は同程度に調整した。攪拌機に投入したマイクロスフェアを平均１００〜１５０ｒｐｍで常温にて４時間攪拌し、その後蒸留水で数回洗浄して凍結乾燥した。

＜実施例５：製造スケール１０ｇの酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造方法＞
酢酸リュープロリド１．２５ｇを蒸留水３ｍＬに溶解し、ＰＬＧＡ(Resomer RG502H)８．４ｇをメチレンクロリド３０ｍＬに溶解した。リュープロリド溶液とＰＬＧＡ高分子溶液を均質機で均質化して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを液体移送ポンプにより流速３．３ｍＬ／ｍｉｎで移動させて反応器の注入部に投入した。２次溶液として、１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液も、流速７０ｍＬ／ｍｉｎで液体移送ポンプにより反応器の注入部に投入した。反応器の注入部に予め装着しておいた均質機において、平均２０，０００ｒｐｍで１次エマルジョンと２次溶液を均質化して２次エマルジョンを形成した。形成した前記２次エマルジョンを、移送管を介して攪拌機に移動させた。前記移送管内には２５，０００ｐｓｉに設定した高圧ポンプを設置しておき、前記２次エマルジョンを平均７０ｍＬ／ｍｉｎの速度で攪拌機に投入した。攪拌機の投入速度は、マイクロスフェア形成時の２次溶液の投入速度と同一又は同程度に調整した。攪拌機に投入したマイクロスフェアを平均１００〜１５０ｒｐｍで常温にて４時間攪拌し、その後蒸留水で数回洗浄して凍結乾燥した。

＜比較例１：従来の二重乳化法を用いた酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造＞
酢酸リュープロリド５０ｍｇを蒸留水１００μｌに溶解し、次いでＰＬＧＡ(Lakeshore 7525DLPLG2A)４５０ｍｇをメチレンクロリド１ｍＬに溶解した高分子溶液に混合して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを、予め製造しておいた１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液２００ｍＬにホモジナイザーで分散させた。２次エマルジョンを形成し、その後２時間攪拌して溶媒を除去した。固形化したマイクロスフェアを蒸留水で数回洗浄し、その後凍結乾燥した。

＜比較例２：従来の二重乳化法を用いた酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの製造＞
酢酸リュープロリド１００ｍｇを蒸留水１００μｌに溶解し、次いでＰＬＧＡ(Lakeshore 7525DLPLG2A)９００ｍｇをメチレンクロリド１ｍＬに溶解した高分子溶液に混合して１次エマルジョンを製造した。製造した１次エマルジョンを、予め製造しておいた１％ポリビニルアルコール(分子量３０，０００〜５０，０００)を含有する蒸留水溶液３５０ｍＬにホモジナイザーで分散させた。２次エマルジョンを形成し、その後２時間攪拌して溶媒を除去した。固形化したマイクロスフェアを蒸留水で数回洗浄し、その後凍結乾燥した。

本発明の実施例１〜５及び比較例１、２により製造した場合の全製造体積及び粒子製造時間を表１に示す。

＜実験例１：マイクロスフェアにおける酢酸リュープロリド封入量の測定＞
薬物の封入率は、マイクロスフェアの一定量をジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)に完全に溶解し、その後シリンジフィルタで濾過して検液として用い、高速液体クロマトグラフィー(ＨＰＬＣ)を用いてマイクロスフェア内に封入されている薬物の含有量を測定した。ここで、ＨＰＬＣ分析のために、Ｃ１８カラム(１５０ｍｍＬ.×４．６ｍｍＩ．Ｄ． ５μｍ)とＧｅｍｉｎｉ−ＮＸ Ｃ１８カラム(４．０ｍｍＬ．×３．０ｍｍＩ．Ｄ．)を用いた。試料の溶媒及び移動相は、炭酸カリウムと２５％アセトニトリル(ＡＣＮ)水溶液(ｐＨ７．０)であり、ＵＶ２２０ｎｍで検出した。

製造されたマイクロスフェア内における薬物の含有量を測定した。その封入量を表２に示す。

表２から分かるように、本発明のほとんどのマイクロスフェア製剤の薬物封入量が１０〜１２％の重量であり、高い高分子担体濃度を有する比較例１と比較して、封入量が著しく改善された。高分子担体濃度は封入量を決定する重要な要素であるが、従来のマイクロスフェアの製造方法においては、１０％の封入量に達するために、高分子担体濃度を８００〜９００ｍｇ／ｍＬの高濃度に製造しなければならなかった。しかし、高濃度の高分子担体溶液は粘度が高いので、１次エマルジョンを形成して２次溶液に投入する際に、非常に高い剪断力を有する。また、粘度が高いと、滅菌フィルタを用いることができないという欠点がある。本発明は、低濃度の高分子担体濃度である約２４０〜３２０ｍｇ／ｍＬであっても封入量を１０〜１２％に増加させることができるという利点がある。

＜実験例２：酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの粒径測定＞
マイクロスフェアの粒径は、凍結乾燥した粒子を水相に再分散し、湿式粒度分析器(Particle size Analyzer, マスタサイザー2000S, マルバーン社, 米国)を用いて測定した。

その結果を表３に示す。

表３の結果から、高圧均質機の圧力が高くなるほど粒径は小さくなることが分かる(実施例１，２，３)。

また、製造体積が大きくなるほどむしろ粒径が均一になることが分かった(実施例４及び５)。これは、マイクロスフェアの製造時間が長くなるほど、開始時と完了時に生じる粒子の不均一性が減少するからであると考えられる。

＜実験例３：酢酸リュープロリド含有マイクロスフェアの表面形態測定＞
実施例４及び５の方法で製造されたマイクロスフェアの表面を走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)で観察した。その測定結果を図２ａ及び２ｂに示す。

実施例５においては製造スケールが実施例４と比較して１０倍に増加したが、粒径はむしろ均一で小さいことが観察された。通常の不連続工程においては、製造スケールを１０倍に増加すると、それに比例して２次エマルジョンを形成する際の分散のためのエネルギーを増加させなければならない。そのエネルギーの形態には、均質機のｒｐｍを増加する方法や、超音波を用いる方法や、インライン均質機で全溶液を循環させて均質化する方法などがある。製造スケールに比例して製造体積も同様に増加させなければならないが、その理由は、１次エマルジョンに対する２次溶液の体積が封入量に多くの影響を及ぼすからである。少なくとも同じ封入量を維持するためには、１次エマルジョンの製造スケールが大きくなるほど、２次溶液の体積も比例して増加させなければならない。以上の理由から、製造体積も製造スケールと共に増加させ、分散のために高いエネルギーを加えると、同じサイズの粒子を得ることができる。本発明は、製造スケールや製造体積に関係なく、一定体積かつ一定量の微粒子が連続的に製造される方法により、製造スケールが大きくなるほど、むしろ均一に粒子が生成されるという利点を有する。また、製造スケールが大きくなっても、別途に物理的条件を変更する必要がない。

Claims (19)

1. 二重乳化法により担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを製造する方法であって、
   担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合して１次エマルジョンを形成するステップ(ステップ１)と、
   前記１次エマルジョン、及び界面活性剤が溶解した２次溶液の各一定量を連続的に混合して２次エマルジョンを形成するステップ(ステップ２)と、
   前記２次エマルジョンに圧力を加えるステップ(ステップ３)とを含むことを特徴とするマイクロスフェアの製造方法。
2. 前記ステップ３の後に、前記２次エマルジョンを攪拌するステップ(ステップ４)をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ２が、液体移送ポンプにより前記１次エマルジョン及び前記２次溶液の各一定量を連続的に２次エマルジョンが形成される反応器まで移送し、前記１次エマルジョン及び前記２次溶液を混合して２次エマルジョンを形成することにより行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記反応器が、内部にメッシュ網が装着されており、前記１次エマルジョン及び前記２次溶液がメッシュ網を通過した後に２次エマルジョンを形成するようにしたものである、請求項３に記載の方法。
5. 前記メッシュ網の目開きが１〜５０μｍである、請求項４に記載の方法。
6. 前記圧力が０ｐｓｉ〜３０，０００ｐｓｉである、請求項１に記載の方法。
7. 前記ステップ３が、高圧均質機又は高圧ポンプのいずれかを用いて圧力を加えることにより行われる、請求項１に記載の方法。
8. 前記ステップ４が、前記２次エマルジョンを２次エマルジョンが形成される反応器から連続的に攪拌機に投入し、攪拌機内で攪拌することにより行われる、請求項２に記載の方法。
9. 前記２次エマルジョンを攪拌機に投入する速度が、反応器に１次エマルジョン及び２次溶液が供給される速度と同一であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記２次エマルジョンを攪拌機に投入する手段が、高圧ポンプ又は液体移送ポンプである、請求項８に記載の方法。
11. 前記生理活性物質が、ＬＨＲＨ(黄体形成ホルモン放出ホルモン)同族体、ペプチド及びそれらの塩からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
12. 前記生理活性物質は、ゴセレリン、酢酸リュープロリド、トリプトレリン、ブセレリン、ナファレリン、セトロレリクス及びアルギチド(argitide)からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記担体用高分子は生分解性高分子である、請求項１に記載の方法。
14. 前記担体用高分子は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリ(ラクチド-co-グリコリド)、ポリオルトエステル、ポリアンハイドリド、ポリアミノ酸、ポリヒドロキシブチル酸、ポリカプロラクトン、ポリアルキルカーボネート、脂質、脂肪酸、ワックス、アルブミン、ゼラチン、コラーゲン、フィブリン酸、アルギン酸、キチン、キトサン、デキストラン、ヒアルロン酸及びデンプンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１〜１４のいずれかの方法で製造された、担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェア。
16. 請求項１５のマイクロスフェアを有効成分として含む薬物担体。
17. 注射剤の形態である、請求項１６に記載の薬物担体。
18. 二重乳化法により担体用高分子内に生理活性物質が封入されたマイクロスフェアを製造するための装置であって、
    担体用高分子と生理活性物質を分散又は混合した１次エマルジョンを入れる第１容器と、
    界面活性剤を溶解した２次溶液を入れる第２容器と、
    前記第１容器の１次エマルジョン、及び第２容器の２次溶液が連続的に投入されて２次エマルジョンが形成される反応部と、
    前記２次エマルジョンに圧力を加える圧力部と、
    前記圧力部を通過した溶液を攪拌する攪拌機とを含むマイクロスフェア製造装置。
19. 前記圧力部は、高圧均質機又は高圧ポンプのいずれかを含む、請求項１８に記載の装置。