JP2014533296A - 生物活性剤の持続性送達のためのドラッグデリバリーシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、生物活性剤の持続性送達のためのドラッグデリバリーシステムに関し、前記システムは、植物ベースの材料由来のナノフィブリル化セルロース、および少なくとも１つの生物活性剤、ならびに、合成重合体、生体化合物および天然の重合体から選択される少なくとも１つの担体を含むマトリクスを含む。本発明はまた、前記システムの製造方法およびその用途に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、ドラッグデリバリーの分野における、ナノフィブリル化セルロースの新規の応用に関し、特に、新規の高分子ドラッグデリバリーシステムに関する。本発明は、生物活性剤の持続性送達のための、ナノフィブリル化セルロースを含むマトリクス、前記マトリクスを含むデバイスおよびデリバリーシステム、ならびにそれらの製造方法を取り扱っている。本発明はまた、特に、医療デバイス、組み合わせ製品およびインプラントにおける、前記生物活性剤の持続性送達のためのマトリクスの使用に関する。

高分子材料ベースのドラッグデリバリーシステムは、様々な生物活性剤の持続性送達のために広く使用されている。

セルロースは、地上で最も一般的に発生する天然の重合体であり、また、最も興味深い、天然に存在する分子構造の１つでもある。ナノフィブリル化セルロース中のミクロフィブリルは、鎖が多数の水素結合によって強く分子間結合した高度配向性結晶β−Ｄ−（１−４）グルコピラノース多糖鎖（セルロースＩ結晶）から構成されている。この結晶構造が、その本質的強度と、その比較的高い化学安定性とを担っている。

近年、特に、ナノフィブリル化セルロースの生産のための様々な技術が開発されており、大抵の場合、マイクロファイバーの分離前に繊維壁の構造を弱めるために、化学的、酵素的または機械的な前処理が必要である。ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）は、通常、ミクロフィブリルの統合性を維持しながら細胞壁の超微細構造を分解することによって得られる。これらの方法で得られる基本フィブリルおよびフィブリル束は、典型的な数ナノメートル範囲の直径と、最大で数マイクロメートルの長さとを有する。

ＮＦＣは、強くて丈夫なナノペーパー、少含有量のＮＦＣが高分子マトリクスに加えられたナノコンポジット、ならびに頑丈な発泡体およびエアロゲルの生産について、また、医薬的応用についても、提案されている。

ＷＯ２０１０１４２８５０公報は、固形粒子の製品について記載しており、各粒子は、疎水性コアにおいて活性薬剤を含み、該コアは、少なくとも部分的に疎水性の薬剤でコーティングされている。これらの粒子は、さらに、ナノフィブリル化セルロースと組み合わせることができる。

ＷＯ２００７０２７８４９公報は、創傷治癒システムにおける使用のため、特に多種多様な創傷タイプ、位置、形状、深さおよび治癒の段階のための創傷被覆材としての使用のための、バクテリアナノセルロース由来のＮＦＣの製造および使用のための方法および組成物に関連している。創傷被覆材は、創傷治癒を促進する１つ以上の活性物質を含み得る。

現在のドラッグデリバリーシステム、特に子宮内のデリバリーシステムおよびインプラントにおいて、ポリジメチルシロキサンとエチレン酢酸ビニルとの共重合体をベースとしたシステムが広く使用されている。前記システムは、疎水性の比較的小さい薬物分子には特に好適であり、システムにおいて、薬物は通常、高分子マトリクスリザーバーに組み込まれている。

生物活性剤の高分子デリバリーシステムの使用は、固定血漿中濃度を維持するための生物活性剤の連続投与方法として、顕著な利点を呈する。従って、生物活性剤の持続性送達において使用するための新規の材料の創出に至るであろう、重合体科学および技術の分野における開発のニーズが絶えず存在する。

従って、前記薬剤の持続性送達を提供するために、疎水性および親水性の薬物を含む様々な生物活性剤と、生物活性タンパク質およびペプチドとに適用可能な新規の改善された材料およびマトリクスに対して、明白なニーズが存在する。

本発明の態様は、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクスに関し、前記マトリクスは、ナノフィブリル化セルロース、および少なくとも１つの生物活性剤を含む。

本発明のさらなる態様は、前記マトリクスを含む、生物活性剤の持続性送達のための新規のドラッグデリバリーシステムに関し、前記システムは、現在利用可能なシステムおよび装置の広範な応用を提供する。

本発明のさらなる態様は、少なくとも１つの高分子担体またはリザーバーに組み込まれた前記マトリクスを含む、生物活性剤の持続性送達のためのデバイス、システムおよび製剤に関する。好適には、デバイスは、医療デバイスまたはインプラントである。

本発明のまたさらなる態様は、生物活性剤の持続性送達のための経皮パッチに関し、前記パッチは、少なくとも１つの担体中または担体上に組み込まれたマトリクスを含む。

本発明のまたさらなる態様は、生物活性剤の持続性送達のための、システム、製剤および医療デバイス、ならびに組み合わせ製品における該マトリクスの使用に関する。

本発明のさらなる態様は、代替方法Ａ〜Ｄのいずれかが使用され得る、前記マトリクスの製造方法に関する：
−方法Ａは、少なくとも１つの生物活性剤を、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混ぜて混合物を得た後、その混合物から水を除去して乾燥する工程を含む。
−方法Ｂは、少なくとも１つの生物活性剤を溶媒または緩衝液で溶解して溶液を得て、次に、該溶液を、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混ぜて混合物を得た後、その混合物を噴霧乾燥する工程を含む。
−方法Ｃは、少なくとも１つの生物活性剤を溶媒または緩衝液に混合または溶解して混合物または溶液を得て、次に、これをナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混合して混合物を得て、該混合物を水と混和できる有機抽出剤の体積中に導入し、１つまたはいくつかの要素の形態にして、その要素を取り出して、それらを乾燥する工程を含む。
−方法Ｄは、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液を、水と混和でき、かつ、少なくとも１つの生物活性剤を含む有機抽出剤の体積中に導入し、１つまたはいくつかの要素の形態にして、該要素を取り出して、それらを乾燥する工程を含む。

本発明のさらなる態様は、生物活性剤の持続性送達のためのドラッグデリバリーシステムの製造方法に関し、前記方法は、少なくとも１つの担体中または担体上に前記マトリクスを組み込む工程を含む。

特に、製造の容易さ、様々な生物活性化合物への応用性、最大数年にわたる生物活性剤の持続性放出をもたらすデリバリーシステムへの適合性、および、ファウリングに関する問題を回避することは、本発明によって達成される所望の利益のいくつかの例である。

本発明の特徴的な特性は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

図１は、天然ＮＦＣ（Ａ）およびアニオン性ＮＦＣ（Ｂ）のＣｒｙｏ−ＴＥＭ画像を描写している。 図２は、試料１および２の典型的なナノファイバー幅の分布を図解している。分布は、ＳＥＭ画像から測定される。 図３は、マトリクス断面のＳＥＭ画像を示す：ａ）外科用メスで切られた４０％のインドメタシンを含有するマトリクス（倍率：２００）、ｂ）外科用メスで切られた４０％のイトラコナゾールを含有するマトリクス（倍率：２５０）、ｃ）手で破壊された、４０％のインドメタシンを含有するマトリクス（倍率：１５００）、ｄ）手で破壊された、４０％のイトラコナゾールを含有するマトリクス（倍率：３０００）。 図４は、ＮＦＣ／イトラコナゾール（Ｂ）、ＮＦＣ／インドメタシン（Ａ）マトリクスおよびＮＦＣ／ジプロピオン酸ベクロメタゾン（Ｃ）マトリクス、ならびに対応する純粋な薬物のＤＳＣ曲線を示す。 図５は、ＮＦＣ／インドメタシン、ＮＦＣ／イトラコナゾールおよびＮＦＣ／ベクロメタゾンマトリクス、ならびに対応する純粋な薬物のＸ線ディフラクトグラムを示す。 図６は、インドメタシン含有マトリクスの放出プロフィールを示す。 図７は、数式（３ｂ）を図６のデータにフィットさせたものである。溶出曲線がその後横ばいになるため、６５％未満の放出に対応するタイムポイントのみが使用される。線は、理論上の放出曲線を表している。 図８は、薬物放出の前（Ａ）および後（Ｂ）における、４０％のインドメタシンを含有するマトリクスの断面のＳＥＭ画像を示す。 図９は、ＮＦＣ／イトラコナゾールマトリクスからの薬物放出プロフィールを示す。 図１０は、ＮＦＣ／ジプロピオン酸ベクロメタゾンマトリクスの薬物放出プロフィールを示す。 図１１は、ＩＮＤＯ４０／ＰＤＭＳ／ＰＥＯチューブシステムの薬物放出プロフィールを示す。 図１２は、２０％のイトラコナゾールを含有するアニオン性ＮＦＣマトリクスの断面のＳＥＭ画像を示す：ａ）より低い倍率：ｂ）より高い倍率。 図１３は、アニオン性ＮＦＣ／イトラコナゾールマトリクスからのイトラコナゾールの薬物放出プロフィールを示す。 図１４は、メトプロロールを含有する噴霧乾燥微粒子のＳＥＭ画像を、ａ）より低い倍率およびｂ）より高い倍率で示し、ベラパミルを含有する噴霧乾燥微粒子のＳＥＭ画像を、ｃ）より低い倍率およびｄ）より高い倍率で示す。 図１５は、インドメタシンを含有する噴霧乾燥粒子のＳＥＭ画像を、ａ）より低い倍率およびｂ）より高い倍率で示す。 図１６は、対応する物理的混合物と比較した、インドメタシンＡ）ＩＮＤＯ２０、Ｂ）ＩＮＤＯ３０、Ｃ）ＩＮＤＯ４０を含有するＮＦＣ微粒子のＤＳＣ曲線と、Ｄ）微粒子ＩＮＤＯ２０、ＮＤＯ３０、およびＩＮＤＯ４０の曲線とを示す。 図１７は、対応する物理的混合物と比較した、メトプロロールＡ）ＭＥＴＯ２０、Ｂ）ＭＥＴＯ３０、Ｃ）ＭＥＴＯ４０を含有するＮＦＣ微粒子のＤＳＣ曲線と、Ｄ）微粒子ＭＥＴＯ２０、ＭＥＴＯ３０およびＭＥＴＯ４０の曲線とを示す。 図１８は、非結合区分（fraction）が放出された後のインドメタシン（ＩＮＤＯ２０）を含有する微粒子のＴＥＭ画像を、ａ）より低い倍率およびｂ）より高い倍率で示す。 図１９は、インドメタシン、メトプロロールタータラートおよびベラパミルヒドロクロリドを保有した（loaded）ＮＦＣ微粒子からの薬物放出曲線を示す。 図２０は、数式（６）に従った、溶出時間に対する、（左）メトプロロールならびに（右）インドメタシンおよびベラパミルの薬物の溶出率の関数のプロットを示す。線状の領域は、拡散制御放出を表し、線は、データポイントとのベストフィットである。

定義
別段記載しない限り、明細書および特許請求の範囲において使用される用語は、医薬品およびドラッグデリバリーの分野で一般に使用される意味を有する。具体的には、以下の用語は下記の意味を持つ。

本明細書では、用語「持続的デリバリー」または「持続的放出」は、特定の期間、実質的に一定の薬物レベルを維持することによって、所定の速度で薬物等の生物活性剤を送達または放出することをいう。用語「制御された放出（controlled release）」および「延長された放出（extended release）」、遅延放出（retarded release）、長期化した放出（prolonged release）、遅い放出、速度を制御された放出は、同じ目的のために使用されると理解される。

用語「生物活性剤」は、本明細書においては、治療作用のある活性薬剤、予防薬、薬物物質、薬品、ペプチドまたはタンパク質のことをいう。

本明細書で使用される用語「ナノフィブリル化セルロース」（ＮＦＣ）は、あらゆるミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）およびナノセルロースを包含すると理解される。さらに、広く使用されているフィブリルセルロースの類義語が他にいくつかある。例：フィブリルセルロース、セルロースナノファイバー、（ＣＮＦ）、ナノフィブリル化セルロース、ナノスケールフィブリル化セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、またはセルロースミクロフィブリル。加えて、ある微生物によって生産されるＮＦＣにも、様々な類義語、例えば、バクテリアセルロース（ＢＣ）、微生物セルロース（ＭＣ）、バイオセルロース、ナタデココ（ＮＤＣ）、またはココデナタ（coco de nata）（ＣＤＮ）がある。

発明の詳細な説明
新規の持続性放出ドラッグデリバリー技術に対する需要は、絶えず存在する。遅い放出の製剤が、例えば、避妊、閉経期マネジメントおよび出血についての女性のヘルスケアにおいて、また、子宮筋腫および子宮内膜症の治療のような婦人科の治療においても使用される。多くの場合、経皮デリバリー用のインプラントや、子宮内および膣デリバリーシステムは、持続性送達には好ましい手段である。インプラントにおいては、多くの場合、数日から数か月、さらには数年までの安定した状態の放出が、望ましい。既存の高分子ベースのデリバリーシステムは、通常、例えば、オリゴマーペプチドもしくはタンパク質薬物またはより親水性の高い薬物化合物のデリバリーには、満足いく代替法ではない。

驚くべきことに、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）が、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクスを提供するために使用できることが発見され、前記マトリクスは、ナノフィブリル化セルロースと、それに組み込まれた少なくとも１つの生物活性剤を含む。生物活性剤は、好適には、前記マトリクスに結合しているか、または封入されている。前記マトリクスは、好適には、生物活性剤の持続性送達を提供するためのシステム、医療デバイスまたはインプラントに組み込まれ得る。ナノフィブリル化セルロースは、好適には、前記生物活性剤の担体として作用する。

ＮＦＣベースのマトリクスは、制御された様式で、所定の長い期間、薬物分子等の生物活性剤の放出に使用できる。ゼロ次速度に近い速度などの所望の拡散速度が、多くの生物活性剤で達成でき、これは、特に、埋め込まれた、遅い放出デバイスにおいては、非常に貴重な特徴であるとみなされる。

本発明で使用されるナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）は、任意の植物ベースの材料由来であり得るか、または、これは、任意の微生物セルロース由来であり得る。

用語「セルロース原料」は、セルロースパルプ、精製パルプおよびナノフィブリル化セルロースの生産に使用できる任意のセルロース原料源のことをいう。セルロース原料は、セルロースを含有する任意の植物材料ベースであり得る。

植物材料は、木であり得、該木は、トウヒ、マツ、モミ、カラマツ、ダグラスモミもしくはツガ等の軟木の木、もしくは、カバノキ、アスペン、ポプラ、ハンノキ、ユーカリもしくはアカシア等の堅木、または、軟木または堅木の混合物であり得る。非木質材料は、農業残物、草、または、綿、トウモロコシ、小麦、オート麦、ライ麦、大麦、米、亜麻、麻、マニラ麻、サイザル麻、ジュート、ラミー、ケナフ、バガス、竹もしくは葦の、わら、葉、樹皮、種子、殻、花、野菜もしくは果実等のその他の植物物質であり得る。

セルロース原料はまた、細菌発酵プロセス等による、セルロースを生産する微生物由来であり得る。微生物は、アセトバクター属、アグロバクテリウム属、リゾビウム属、シュードモナス属またはアルカリゲネス属、好ましくは、アセトバクター属、より好ましくは、アセトバクター・キシリナム種またはアセトバクター・パスツリアナス種であり得る。

用語「セルロースパルプ」は、化学的、機械的、熱機械的、または化学−熱機械的パルプ化プロセスを使って、任意のセルロース原料から分離したセルロースファイバーのことをいう。植物由来のパルプ、特に、木（軟木または堅木のパルプ、例えば、カバノキのさらしパルプ）であり得、かつ、セルロース分子が上述の方法の１つにおいて酸化したセルロースパルプは、フィブリルセルロースへと分解しやすい。

用語「ナノフィブリル化セルロース」は、分離したセルロースミクロフィブリル（ナノファイバー）の集まり、またはセルロース原料由来のミクロフィブリル束のことをいう。

また、セルロースウィスカ（ナノウィスカ、セルロースナノ結晶、セルロースナノロッド、ロッド状セルロース微結晶またはセルロースナノワイヤー）が、本発明において使用され得る。

用語「ナノフィブリル化セルロース」は、分離したセルロースミクロフィブリル（ナノファイバー）の集まりまたはセルロース原料由来のミクロフィブリル束のことをいう。ミクロフィブリルは、通常、高いアスペクト比を有し、長さは１マイクロメートルを超えるが、数平均径は通常、２００ｎｍ未満である。ミクロフィブリル束の直径もまた、より大きくなり得るが、一般的には１μｍ未満である。最小のミクロフィブリルは、通常、直径が２〜１２ｎｍの、いわゆる基本フィブリルに近い。フィブリルまたはフィブリル束の寸法は、原料および分解方法に依存する。

ＮＦＣは、非常に高い保水値、高度な化学的アクセス可能性（chemical accessibility）、および水または他の極性溶媒において安定したゲルを形成する機能を特徴とする。ＮＦＣ生産物は、通常、高度にフィブリル化したセルロースの密なネットワークである。ＮＦＣはまた、いくらかのヘミセルロースを含有し得る；その量は、植物源に依存する。

ＮＦＣを得るために、セルロースパルプ、酸化したセルロース原料または微生物セルロースの機械的分解は、精製機、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波発生装置、マイクロフリューダイザーやマクロフリューダイザー等のフリューダイザー、またはフリューダイザー型ホモジナイザー等、好適な装置で実行される。好ましくは、機械的に分解したＮＦＣが使用される。

ＮＦＣのいくつかの異なるグレードが、様々な生産技術を使って開発されている。グレードは、製造方法、フィブリル化の程度、および化学組成物によって、異なる特性を有する。グレードの化学組成物もまた異なり得る。原料源、例えば、堅木（ＨＷ）対軟木（ＳＷ）パルプによって、異なる多糖組成物が最終ＮＦＣ生産物中に存在する。通常、非イオン性もしくは天然の、または中性のグレードは、より大きなフィブリル直径を有するが、化学的に改質したグレードは、よりずっと細い。サイズ分布もまた、改質したグレードについては、より小さい。

本明細書において用語「ナノフィブリル化セルロース」は、ＮＦＣの１つのグレード、またはＮＦＣの２つ以上の異なるグレードの組み合わせのことをいう。例えば、フィブリルセルロースの改質したグレードは、いくつかの化合物のゲルへの結合を高めるために、天然のグレードと混ぜられ得る。

ＮＦＣはまた、任意のセルロース原料から得られたセルロースナノファイバーまたはナノファイバー束の任意の化学的または物理的に改質した誘導体をも包含すると理解される。セルロースの化学的改質は、例えば、セルロース分子のカルボキシルメチル化、酸化、（ＴＥＭＰＯ−酸化）、エステル化、またはエーテル化反応に基づいていてよく、それによって、ＮＦＣのカオチン性およびアニオン性グレードが得られる。改質はまた、セルロース表面において、アニオン性、カオチン性、もしくは非イオン性物質、またはこれらの任意の組み合わせの物理的吸着によっても実施され得る。ＴＥＭＰＯ−酸化は、Ｎ−オキシルを媒体とする酸化（例えば、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンＮ−オキシド）のことをいい、これは、ミクロフィブリル化セルロースへと分解しやすい非常に不安定なセルロース材料を生じる。既述の改質は、セルロースナノファイバーの生産の前後またはその間に実行できる。いくつかの改質は、人体内で分解可能な材料をもたらし得る。改質したグレードは、通常、さらしパルプから調製される。改質したグレードにおいて、ヘミセルロースもまた、セルロース領域とともに改質される。アニオン性およびカチオン性グレード等の化学的に改質したグレードは、通常、その表面電荷が変えられている。従って、好適なＮＦＣまたは異なるＮＦＣグレードの組み合わせが、選択および設計され得る。改質は均一でなく、すなわち、何らかの部分が他の部分より改質している可能性が高い。従って、詳細な化学的分析が不可能である―改質した生産物は、常に、様々な多糖構造を有する複雑な混合物である。

ＮＦＣの乾燥粉末は、好都合には、当該技術分野において知られている任意の従来の方法を使って、前記フィブリルセルロースを含有する懸濁液または分散液を噴霧乾燥および／または凍結乾燥することによって製造され得る。

本明細書では、ＮＦＣゲルまたはヒドロゲルは、ナノフィブリル化セルロースの分散液のことをいう。ナノフィブリル化セルロースは、優れたゲル化能を有し、つまり、これは、極性、好適には、水性媒体において、低いコンシステンシーで既にヒドロゲルを形成する。

好適には、セルロースパルプ等のセルロース原料は、機械的分解の前に、酸および塩基で前処理される。前処理は、セルロースパルプに、好ましくは、＋１を超える電荷を持つ任意の正電荷イオンを取り除くため塩酸で酸処理を施してから、＋１の電荷を持つ正電荷イオンを含む無機塩基、好ましくは、Ｎａ^＋イオンが先のイオンに置き換わるＮａＯＨで処理することによって達成される。＋１を超える電荷を持つ正電荷イオンが全くないことが、＋１を超える電荷を持つイオンとのＤＮＡの複合体形成を回避できるため、生命科学および分子生物学の応用において特に有利である。前処理が最終生産物に優れたゲル化特性および透明性をもたらす。前処理されたＮＦＣ生産物は、本明細書においては、イオン交換ＮＦＣと呼ばれる。１つの好ましい実施形態によれば、イオン交換ＮＦＣ、好適には、天然のイオン交換ＮＦＣが使用される。

多くの場合、ＮＦＣの微生物の純度は重要である。従って、ＮＦＣは使用前に、好適には、ゲルの形態で滅菌され得る。例えば、オートクレーブが、好適には、前記の滅菌で使用され得る。加えて、フィブリル化等の機械的分解の前とその間、生産物の微生物汚染を最小限にすることが重要である。フィブリル化／機械的分解の前に、ブリーチ段階の直後、パルプがまだ無菌であるときに、セルロースパルプをパルプミルから無菌で収集することが好都合である。

ＮＦＣの多くの固有の特性により、これは、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクス材料として、特に好適である。これは、無毒かつ生体安定で、すなわち、欠けない均一なマトリクスを形成し、他のヒドロゲルが通常膨張するのと同じように膨張しない。マトリクス構造はシンプルであり、何ら支持膜がなくても適用可能であり、様々な形状に、例えば、サンドイッチ型マトリクスとして製剤できる。ＮＦＣマトリクスは、広範囲の生物活性剤および材料に適合可能かつ好適であり、したがって、それらは、生物活性剤のデリバリー用に設計されたデバイスにおいて使用される広範囲の材料に組み込むことができる。

マトリクス
マトリクスは、ＮＦＣの少なくとも１つのグレード、少なくとも１つの生物活性剤、および、任意で、少なくとも１つの薬学的に許容できる極性溶媒、ならびに任意に添加剤を含む。

好適には、ＮＦＣは、天然のナノフィブリル化セルロースおよびアニオン性ナノフィブリル化セルロース、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、ＮＦＣは、天然のナノフィブリル化セルロースである。好ましくは、植物由来のＮＦＣが使用される。

ＮＦＣは、ヒドロゲルの膨張を制御するが、ヒドロゲルにおいて、膨張は、好ましくは、一次元のみで起こる。デバイスにおいて使用するためのマトリクスにおいては、膨張は、通常、０〜１０％の範囲に及ぶ。好適には、天然（非イオン性）グレードは、所望の膨張特性をもたらし、それは、生物活性剤の持続性送達を提供するのに特に好適である。

好適には、極性溶媒は水、エタノール等、薬学的に許容できる他の極性溶媒、またはそれらの組み合わせである。

マトリクス中のＮＦＣの量は、０．１〜９９．９ｗｔ％の範囲に及ぶ。マトリクスは、実質的に乾燥していてもよく、これは、０．０１〜最大１０ｗｔ％、好適には、０．１〜１０ｗｔ％の水を含有し得る。

マトリクスはまた、通常、０．２〜８０ｗｔ％のＮＦＣと、１０〜８０ｗｔ％の水とを含有するセミドライまたはヒドロゲルであり得る。

マトリクスは、０．０１〜８０ｗｔ％の水を含み得る。水の含有量は、剤形および投与部位によって異なる。

マトリクス内に組み込まれるか、または保有される生物活性剤の量は、特定の生物活性剤、所望の治療効果、およびシステムが治療を提供すると期待される時間によって異なる。マトリクスは、生物活性剤のリザーバーとして使用され得る。様々なサイズおよび形状のリザーバーが、異なる治療領域に用量を投与するために製剤できる。マトリクスの組成物は、製剤タイプ、生物活性剤、治療効果、所望の治療時間によって異なる。

生物活性剤の量の上限は、リザーバーのサイズに依存する。下限は、生物活性剤の活性と、期待される放出時間とに依存する。当業者は、デリバリーシステムのそれぞれの特定の用途に必要な生物活性剤の量を容易に決定することができる。好適には、生物活性剤の量は、０．０００１〜７０ｗｔ％（マトリクスの全乾燥重量から計算される）の範囲内で異なる。これがマトリクスに混合される場合、好ましい量は、０．００１〜５０ｗｔ％である。生物活性剤の量の他の可能な範囲は、０．５〜６０ｗｔ％、５〜５５ｗｔ％、１０〜５０ｗｔ％、２５〜６０ｗｔ％、４０〜５０ｗｔ％および１５〜３５ｗｔ％である。マトリクスは、１つの生物活性剤、または少なくとも２つの活性薬剤の組み合わせを含み得る。

マトリクスのｐＨは、一般にｐＨ調節に使用されている薬学的に許容できる薬剤で、使用部位に従って調節され、好適には、薬学的に許容できる緩衝剤が使用され得、それらは、適用部位に従って選択される。例えば、インプラントとしての使用、または子宮内もしくは眼球用の使用のために設計された製品において、ｐＨは約７に調節され得、膣用の使用のために設計された製品については、ｐＨは約５に調節され得る。

マトリクスはさらに、添加剤を含み得る。前記添加剤の例は、膨張を制御する薬剤、疎水性を制御する薬剤、増粘剤、高分子物質、薬学的に許容できる溶媒、酸化防止剤、安定剤および保存剤等である。

生物活性剤の放出速度は、疎水性の物質の場合は生物活性剤の粒子サイズを変えること、マトリクスの厚さを変えること、ＮＦＣの選択、添加剤の選択、および製造において使用されるプロセスパラメータを変えることなどによって、制御され得る。

生物活性剤の粒子サイズは、好適には、１ｎｍ〜１０００μｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜５００μｍ、特に好ましくは、１０ｎｍ〜１００μｍである。

マトリクスの厚さは、剤形、所望の治療効果、および、システムが治療を提供すると予測される時間によって異なり得る。マトリクスのいくつかの厚さの例は、１〜１０００μｍ、５〜５００μｍ、および５０〜３００μｍである。

マトリクスはまた、ＮＦＣセルロース分子の酵素分解を行うセルロース分解酵素を含み得る。

生物活性剤
生物活性剤は、治療作用のある活性薬剤もしくは予防薬、またはそれらの任意の組み合わせである。

好適には、生物活性剤は、以下を含むが、これらに限定されない：ホルモン剤、ステロイド、避妊薬、ホルモン補充療法用の薬物、抗アンドロゲン、選択的アンドロゲン受容体モジュレーター（ＳＡＲＭ）、月経前症候群の治療用薬物、子宮内膜症の治療用薬物、プロスタグランジン合成阻害剤、プロゲスチン、子宮筋腫（子宮平滑筋腫および平滑筋肉腫）の治療用薬物、子宮頸部熟化／分娩誘発用の薬物、選択的エストロゲン受容体モジュレーター（ＳＥＲＭ）、選択的プロゲスチン受容体モジュレーター（ＳＰＲＭ）、抗マラリア性物質、骨粗しょう症薬、抗プロゲスチン、アロマターゼ阻害剤、骨活性物質、尿失禁抑制物質、セロトニン再摂取阻害剤（ＳＳＲＩ）、尿生殖器障害用の薬物、鎮吐薬、５ＨＴ３アンタゴニスト、血管新生阻害因子、成長因子、酵素、麻酔薬、鎮痛剤、抗凝血および血栓溶解物質、抗炎症物質、抗菌剤、抗原虫性物質、抗ウイルス性物質、神経弛緩薬および抗精神病薬、アヘンアンタゴニストおよびアゴニスト、抗子宮筋腫（anti−fibroid）物質、降圧剤、抗不整脈薬、アンジオテンシン阻害剤、抗原虫性物質、抗中毒（anti−addiction）薬、血管新生阻害因子、抗菌物質、抗癌化学療法物質、抗真菌剤、酸化防止剤、利尿薬、中枢神経系用薬物、線維素溶解物質、フリーラジカルスカベンジャー、遺伝子療法物質、成長因子、神経栄養因子、ペプチド、光力学治療物質、タンパク質、交感神経模倣物質、トロンビン阻害剤、血栓溶解物質、ベータアドレナリン遮断薬、強心性配糖体、アドレナリン刺激剤、血管拡張薬、抗片頭痛調剤薬、抗凝血剤および血栓溶解剤、止血剤、鎮痛剤および解熱剤、神経毒、神経弛緩剤、静菌剤、鎮静剤、抗不安剤、抗精神病薬、抗鬱剤、アルツハイマー病治療薬、抗パーキンソン病薬、抗けいれん薬、鎮吐剤および抗嘔吐剤、抗リウマチ剤、筋弛緩薬、コルチコステロイド、下垂体ホルモン、およびそれらの活性誘導体または類似体、血糖降下薬、甲状腺ホルモン、排卵誘発剤；利尿薬、抗利尿薬；プロスタグランジン、ならびに、それら少なくとも２つの任意の組み合わせ。

好適には、子宮内膜出血を抑制する物質として、プロスタグランジン合成阻害剤様ジクロフェナクナトリウム、ＮＳＡＩＤ（ナプロキセン、インドメタシン、イブプロフェン、メフェナム酸、フルルビプロフェン等）、ロイコトリエン阻害剤（例えば、ザフィルルカストおよびモンテルカストならびにその塩）、オキシトシンアンタゴニスト、膵臓トリプシン阻害剤様トラジロール、ＣＯＸ阻害剤、抗線維素溶解薬（トラネキサム酸およびその前駆体等）、アミノカプロン酸、ＰＡＩ−１、デスモプレシン、クエン酸クロミフェン、p−アミノメチル−安息香酸、エストロゲン、抗エストロゲン、アロマターゼ阻害剤、サイトカイン阻害剤、グルココルチコイド、顕著なグルココルチコイド活性を有するプロゲストゲン、ダナゾールならびにゲストリノンが挙げられるが、これらに限定されない。

用語「プロゲスチンステロイド」および「プロゲスチン」は、黄体のホルモンであるプロゲステロンによって生じる生物学的変化のいくつかまたはすべてに影響する、天然または合成の薬剤をいうのに、置替可能に使用される。

本発明における使用に特に好適な治療作用のある活性物質として、レボノルゲストレル、ノルゲスチメート、ノルエチステロン、デソゲストレルジドロゲステロン、ドロスピレノン、３−β−ヒドロキシデソゲストレル、３−ケトデソゲストレル（＝エトノゲストレル）、１７−デアセチルノルゲスチメート、１９−ノルプロゲステロン、アセトキシプレグネノロン、アリルエストレノール、アムゲストン、クロルマジノン、シプロテロン、デメゲストン、デソゲストレル、ジエノゲスト、ジヒドロゲステロン、ジメチステロン、エチステロン、エチノジオールジアセテート、フルロゲストンアセテート、ガストリノン、ゲストデン、ゲストリノン、ヒドロキシメチルプロゲステロン、ヒドロキシプロゲステロン、リネストレノール（＝リノエストレノール）、メドロゲストン、メドキシプロゲステロン、メゲストロール、メレンゲストロール、ノメゲストロール、ノルエチンドロン（＝ノルエチステロン）、ノルエルゲストロミン）ノルエチノドレル、ノルゲストレル（ｄ−ノルゲストレルおよびｄｌ−ノルゲストレルを含む）、ノルゲストリエノン、ノルメチステロン、プロゲステロン、キンゲスタノール、（１７α）−１７−ヒドロキシ−１１−メチレン−１９−ノルプレグナ−４，１５−ジエン−２０−イン−３−オン、チボロン、トリメゲストン、アルゲストンアセトフェニド、ネストロン、プロメゲストン、１７−ヒドロキシプロゲステロンエステル、１９−ノル−１７ヒドロキシプロゲステロン、１７α−エチニル−テストステロン、１７α−エチニル−１９−ノル−テストステロン、ｄ−１７β−アセトキシ−１３β−エチル−１７α−エチニル−ゴナ−４−エン−３−オンオキシム、タナプロゲット、チボロン、ネストロン、１７−ヒドロキシプロゲステロン誘導体、１９−ノル−テストステロン誘導体、１９−ノル−プロゲステロン誘導体、フインゲスタノールアセテート、ジメチデローム、フィトプロゲスチン、動物由来プロゲスチン、および動物由来プロゲスチンの代謝性誘導体、１７−α．−アセトキシ−１３．β．−エチル−１７．α．−エチニル−ゴナ−４−エン−３−オンオキシム、カプロン酸ゲストノロン、プロメゲストン，１３β−エチル−１７β−ヒドロキシゴナ−４−エン−３−オン、１３β，１７α−ジエチル−１７β−ヒドロキシゴナ−４−エン−３−オン、および、１７α−エチニル−β−アセトキシ−１９−ノルアンドロスタ−４−エン−３オンオキシムの群から選択されるゲスタゲンが挙げられる。

本発明における使用に特に好適な治療作用のある活性物質として、メストラノール、ノノキシノール−９、ＳＴ−１４３５（プロゲスチン）、Pain end Migraine 5HT-1受容体遮断薬（アルモトリプタン、エレトリプタン、フロバトリプタン、ナラトリプタン、リザトリプタン、スマトリプタン、およびゾルマトリプタン等）を含むものから選択される避妊薬が挙げられる。

本発明における使用に特に好適なホルモン補充療法のための治療作用のある活性物質として、黄体形成ホルモン放出ホルモン、ＳＴ−１４３５が挙げられる。

用語「エストロゲンステロイド」および「エストロゲン」は、エストラジオール等のエストロゲンホルモンの特徴である生物学的効果を及ぼす天然または合成の薬剤のことをいうのに、置換可能に使用される。本明細書で使用される用語「エストロゲンステロイド」および「エストロゲン」はまた、通常、妊馬の尿中から得られる、天然起源の水溶性の共役形態の混合エストロゲンの非晶質調剤である「共役エストロゲン」（例えば、エストロンスルファートナトリウム）を包含する。また、硫酸エステルのナトリウム塩の混合物、またはエストロゲン物質の硫酸抱合体のグルカノリド（glucanoride）である、「エステル化エストロゲン」も含まれる。

好適なエストロゲンの例として、エストラジオール、エストラジオールバレレート、エストラジオールベンゾエート、１７−βエストラジオール、エストラジオールシピオネート、エストロン、ピペラジンエストロンスルフェート、エストリオール、エチルエストラジオール、エストラジオール半水和物、ポリエストラジオールフォスファート、エストロンポタシウムスルフェート、エステトロール、ベンゼストロール、クロロトリアニセン、メタレネストリル、ジエンエストロール、ジエチルスチルベストロールジフォスファート、メストラノール、ジエチルスチルベストロール（ＤＥＳ）、キネストラノール（quinestranol）、フィトエストロゲン、１，３，５（１０）−エストラトリエン−３，１７α−ジオールジプロピオネート、エストラ−１，３，５（１０）−トリエン３，１７−．α．−ジオールバレレート、１７−エチニルエストラジオール−３−メチルエーテル、１７−エチニルエストラジオール−３−シクロペンチルエーテル、動物由来エストロゲン（例えば、ウマ科の共役エストロゲン）、および動物由来エストロゲンの代謝性誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。これらはまた、細胞内に存在する公知のエストロゲン受容体、もしくは、細胞外膜に結合して、エストラジオールもしくは他のエストロゲン化合物の生物学的効果を模倣する生物学的効果を生じるエストロゲン受容体に結合する任意のステロイドもしくは非ステロイド化合物、またはそのエステル、偽多形体、薬学的に許容できる溶媒和物、水和物もしくは半水和物を含む。

好適なアンドロゲンの例として、テストステロン、メチルテストステロン、フルオキシメステロン、テストステロンアセテート、テストステロンシピオネート、テストステロンエナンタート、テストステロンプロピオネート、オキシメトロン、エチルエストレノール、オキサンドロロン、ナンドロロンフェンプロピオネート、ナンドロロンデカノエート、テストステロンブシレート、スタノゾロール、ドロモスタノロンプロピオネート、アンドロステンジオン、デヒドロペピアンドロステロン（dehydropepiandrosterone）、デヒドロエピアンドロステロンスルフェート（ＤＨＥＡＳ）、ジヒドロテストステロン、フィトアンドロゲン、動物由来アンドロゲン、および動物由来アンドロゲンの代謝性誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。これはまた、細胞質または膜結合アンドロゲン受容体に結合して、テストステロンまたは他のアンドロゲン化合物を模倣する生物学的効果を生じる任意のステロイド系または非ステロイド化合物を含む。同じまたは類似した生理活性を提供することが知られているテストステロンから合成的に誘導化される緊密に関連するアンドロゲン化合物として、テストステロン塩およびエステル、シプロテロンアセテート、ダナゾール、フィナステリド、フルオキシメステロン、メチルテストステロン、ナンドロロンデカノエート、ナンドロロンフェンプロピオネート、オキサンドロロン、オキシメトロン、スタノゾロール、ならびにテストラクトンが挙げられる。

「選択的アンドロゲン受容体モジュレーター」（「ＳＡＲＭ」）は、アンドロゲン類似体であり、かつ、組織選択効果を及ぼす化合物である。こうした化合物は、アンドロゲンアンタゴニストまたは部分アゴストとして機能し得る。ＳＡＲＭの好適な例として、シプロテロンアセテート、ヒドロキシフルタミド、ビカルタミド、スピロノラクトン、４−（トリフロロメチル）−２（１Ｈ）−ピロリジノ［３，２−ｇ］キノリノン誘導体、１，２−ジヒドロピリドノ［５，６−ｇ］キノリン誘導体、およびピペリジノ［３，２−ｇ］キノリノン誘導体が挙げられる。

「選択的エストロゲン受容体モジュレーター」（「ＳＥＲＭ」）は、エストロゲン類似体であり、かつ、組織選択効果を及ぼす化合物である。こうした化合物は、エストロゲンアンタゴニストまたは部分アゴニストとして機能し得る。ＳＥＲＭの好適な例として、タモキシフェン、ラロキシフェン、クロミフェン、ドロロキシフェン、イドキシフェン、トレミフェン、バゼドキシフェン、アルゾキシフェン、ラソフォキシフェン、オルメロキシフェン、レボルメロキシフェン、トレミフェン、４−ヒドロキシ−タモキシフェン、４−ヒドロキシ−トレミフェン、オスペミフェン、チボロン、ＩＣＩ １８２，７８０、ＩＣＩ １６４，３８４、ジエチルシチルベステロール（diethylstilbesterol）、ゲニステイン、ナフォキシジン、モクセストロール、１９−ノル−プロゲステロン誘導体、および１９−ノル−テストステロン誘導体が挙げられる。

「選択的プロゲスチン受容体モジュレーター」（「ＳＰＲＭ」）は、プロゲステロン類似体であり、かつ、組織選択効果を及ぼす化合物である。こうした化合物は、プロゲステロンアンタゴニストまたは部分アゴニストとして機能し得る。ＳＰＲＭの好適な例として、ＲＵ４８６（ミフェプリストン）、ＣＤＢ２９１４（ウリプリスタル、ウリプリスタルアセテート）、１９−ノル−プロゲステロン誘導体、１９−ノル−テストステロン誘導体、６−アリール−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン誘導体、５−アリール−１，２−ジヒドロ−５Ｈ−クロメノ［３，４−fjキノリン誘導体、５−アルキル１，２−ジヒドロコメノ（dihydrochomeno）［３，４−fjキノリン誘導体、および６−チオフェンヒドロキノリン誘導体が挙げられる。

好適な抗アンドロゲンの例として、シプロテロンアセテート、フルタミド、ニルタミドおよびダナゾールが挙げられる。

好適なアロマターゼ阻害剤の例として、エキセメスタン、フォルメスタン、およびアタメスタン等が挙げられるが、これらに限定されない。非ステロイドアロマターゼ阻害剤の好適な例として、ファドロゾール、レトロゾール、ボロゾール、アナストロゾール、フィンロゾール、およびタモキシフェンが挙げられるが、これらに限定されない。

抗プロゲスチンの好適な例として、以下が挙げられるが、これに限定されない：
１１β−［（４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１−プロピニル）−４，９−エストラジエン−３−オン（ミフェプリストン）
１１β−［（４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１−プロピニル）−１８−ホモエストラ−４，９−ジエン−３−オン
１１β−［（４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１−プロピニル）−１７ａ−ホモエストラ−４，９，１６−トリエン−３−オン
１１β−［（４−ジメチルアミノ）フェニル］−１７α−ヒドロキシ−１７β−（３−ヒドロキシプロピル）−１３α−メチル−エストラ−４，９−ジエン−３−オン（オナプリストン）
（Ｚ）−１１β−［（４−ジメチルアミノ）フェニル）］−１７β−ヒドロキシ−１７α−（３−ヒドロキシ−１−プロペニル）エストラ−４，９−ジエン−３−オン（リロプリストン）
１１β−（４−アセチルフェニル）−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１−プロピニル）エストラ−４，９−ジエン−３−オン
（Ｚ）−１１β−（４−アセチルフェニル）−１７β−ヒドロキシ−１７α−（３−ヒドロキシ−１−プロペニル）エストラ−４，９−ジエン−３−オン
１１β−（４−メトキシフェニル）−１７β−ヒドロキシ−１７α−エチニル−４，９−エストラジエン−３−オン
（Ｚ）−１１β−［（４−ジメチルアミノ）フェニル）］−１７β−ヒドロキシ−１７α−（３−ヒドロキシ−１−プロペニル）エストラ−４−エン−３−オン
４−［１７β−メトキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ］−オキシム
４−［１７β−ヒドロキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−ｙ］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−オキシム
４−［１７β−メトキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−［Ｏ−（エチルアミノ）カルボニル］オキシム、
４−［１７β−メトキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−［Ｏ−（エトキシ）カルボニル］オキシム
４−［１７β−メトキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−［Ｏ−（エチルチオ）カルボニル］オキシム
４−［１７β−メトキシ−１７α−（エトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−［Ｏ−（エチルチオ）カルボニル］オキシム
４−［１７β−ヒドロキシ−１７α−（メトキシメチル）−３−オキソエストラ−４，９−ジエン−１１β−イル］ベンズアルデヒド−１−（Ｅ）−［Ｏ−（ｎ−プロピルチオ）カルボニル］オキシム
（Ｚ）−６’−（４−シアノフェニル）−９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−１７α−［４−（１−オキソ−３−メチルブトキシ）−１−ブテニル］４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’；１０，９，１１］エストラ−４−エン−３−オン
（Ｚ）−６’−（４−シアノフェニル）−９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−１７α−［３−（１−オキソ−３−メチルブトキシ）−１−プロペニル］４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’；１０，９，１１］エストラ−４，１５−ジエン−３−オン
（Ｚ）−６’−（４−シアノフェニル）−９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−１７α−（３−ヒドロキシ−１−プロペニル）−４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’：１０，９，１１］エストラ−４，１５−ジエン−３−オン
（Ｚ）−６’−（３−ピリジニル）−９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−１７α−（３−ヒドロキシ−１−プロペニル）−４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’：１０，９，１１］エストラ−４，１５−ジエン−３−オン
１１β−（４−アセチルフェニル）−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル）エストラ−４，９−ジエン−３−オン
６’−（アセチルオキシ）−９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−１７α−（１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル）−４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’：１０，９，１１］エストラ−４−エン−３−オン
９，１１α−ジヒドロ−１７β−ヒドロキシ−６’−（ヒドロキシメチル）−１７α−（１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル）−４’Ｈ−ナフト［３’，２’，１’：１０，９，１１］エストラ−４−エン−３−オン
１１β−（４−アセチルフェニル）−１９，２４−ジノル−１７，２３−エポキシ−１７α−コラ−４，９，２０−トリエン−３−オン
１１β−（４−メトキシフェニル）−１９，２４−ジノル−１７，２３−エポキシ−１７α−コラ−４，９，２０−トリエン−３−オン
（Ｚ）−１１β，１９−［４−（３−ピリジニル）−ｏ−フェニレン）−１７β−ヒドロキシ−１７α−［３−ヒドロキシ−１−プロペニル］−４−アンドロステン−３−オン、
（Ｚ）−１１β，１９−［４−（４−シアノフェニル−ｏ−フェニレン）］−１７β−ヒドロキシ−１７α−［３−ヒドロキシ−１−プロペニル］−４−アンドロステン−３−オン
１１β−［４−（１−メチルエテニル）フェニル］−１７α−ヒドロキシ−１７β−（３−ヒドロキシプロピル）−１３α−エストラ−４，９−ジエン−３−オン
１１β−［４−（３−フラニル）フェニル］−１７α−ヒドロキシ−１７β−（３−ヒドロキシプロピル）−１３α−エストラ−４，９−ジエン−３−オン
４’，５’−ジヒドロ−１１β−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］−６β−メチルスピロ［エストラ−４，９−ジエン−１７β，２’（３’Ｈ）−フラン］−３−オン
４’，５’−ジヒドロ−１１β−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］−７β−メチルスピロ［エストラ−４，９−ジエン−１７β，２’（３’Ｈ）−フラン］−３−オン
４−β，１７α−ジメチル−１７β−ヒドロキシ−３−オキソ−４α，５−エポキシ−５α−アンドロスタン−２α−カルボニトリル
７α−［９−（４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチル）スルフィニル］ノニル］エストラ−１，３，５（１０）−トリエン−３，１７β−ジオール
３−（４−クロロ−３−トリフロロメチルフェニル）−１−（４−ヨードベンゼンスルホニル）−１，４，５，６−テトラヒドロピリダジン；（Ｒ，Ｓ）３−（４−クロロ−３−トリフロロメチルフェニル）−１−（４−ヨードベンゼンスルホニル）−６−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリダジン
３−（３，４−ジクロロフェニル）−１−（３，５−ジクロロベンゾイル）−１，４，５，６−テトラヒドロピリダジン
３−（３，４−ジクロロフェニル）−１−（２，５−ジクロロベンゼンスルホニル）−１，４，５，６−テトラヒドロピリダジン
７，８−ジブロモ−３，４−ジアゾ−１，２，３，１０，１０ａ−ヘキサヒドロ−３−（４−ヨードベンゼンスルホニル）−フェナントレン
７−クロロ−３，４−ジアゾ−１，２，３，９，１０，１０ａ−ヘキサヒドロ−３−（２，５−ジクロロベンゼンスルホニル）−フェナントレン

経皮デリバリーに特に好適な生物活性薬剤は、通常、１０００Ｄａ未満の分子量を有する比較的小さい化合物であり、好適な脂質および水溶解性を有し、電荷を帯びていない。さらに、前記薬剤は、強い初回通過代謝および肝臓毒性を有し、これらは、経口または経静脈投与には不都合である。加えて、経皮デリバリーにおいて、薬剤の治療用量は少量で、日毎の用量は最大１０ｍｇ、有効血漿中濃度は最大５ｎｇ／ｍｌであるべきで、化合物は、感作、炎症またはアレルギーを起こすべきでない。経皮使用のための好適な生物活性剤の例としては、以下が挙げられるが、これに限定されない：スコポラミン、ニトログリセリン、ニコチン、クロニジン、リドカイン、フェンタニル、エストラジオールおよび他の女性ホルモン、テストステロンおよび他の男性ホルモン、ノルエルゲストロミン、エチニルエストラジオール、ジクロフェナク、オキシデュチニン（oxydutynin）、ロチゴン（rotigone）、メチルフェニデート、ならびにリバスティグミン。

生物活性ペプチドおよびタンパク質もまた、本発明のマトリクスに組み込まれ得る。好適なペプチドの例として、成長ホルモン放出因子、ゴナドトロピン放出ホルモンアゴニスト、ＬＨＲＨ、ロイプロリド、ブセレリン、ナファレリン、バソプレシン、アルギニンバソプレシン、デスモプレシン、８−アルギニンバソプレシンデスグリシンアミド、ソマトスタチン類似体、オクトレオチド、コレシストキニン類似体、ＣＣＫ−８、アンジオテンシン２、カルシトニン、副甲状腺ホルモン、およびインスリンが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明による、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクスは、口腔内（例えば、舌下）、局所、眼、眼内、経皮、腸内、直腸、皮下、膣および子宮内の投与に使用され得る。ＮＦＣマトリクスはまた、特に、非経口および粘膜付着性適用に好適である。

本発明による、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクスは、そのままで使用されてもよいし、剤形、経皮パッチ、医療デバイス、インプラント等に組み込まれてもよい。

マトリクスの製造
本発明のマトリクスは、以下の方法Ａ〜Ｄのいずれか１つに従って製造され得、これによって、生物活性剤の粒子または分子を含むＮＦＣ膜またはマトリクスが得られる：
Ａ：混ぜ合わせ、その後、水の除去および乾燥
Ｂ． 噴霧乾燥法
Ｃ． 押出法
Ｄ． 含浸法

Ａ． 第一の代替方法は、少なくとも１つの生物活性剤を、０．０１〜５０ｗｔ％のナノフィブリル化セルロースを含有する水性懸濁液または分散液、好適にはゲルと混ぜ合わせて混合物を得てから、水を混合物から取り除いて乾燥する工程を含む。水溶性のゲルが０．０１〜１０ｗｔ％、好ましくは、０．１〜２ｗｔ％のナノフィブリル化セルロースを含有する場合、混合物からの水の除去は、好ましくは、１００ｎｍ〜５０μｍのフィルター孔径を使ったろ過（真空または加圧ろ過のいずれか）、または蒸発によって行われる。水溶性のゲルが５〜５０ｗｔ％、好ましくは、１０〜３０ｗｔ％のナノフィブリル化セルロースを含有する場合、好適には、混合物からの水の除去は、好適には、水圧を使った圧縮によって実行される。超音波処理が、混ぜ合わせにおいて使用され得る。残りの湿ったマトリクスの乾燥は、０〜２５０℃の温度で、オーブン等で空気乾燥として実行される。ゲル中で使用される水は、好ましくは、高純度の滅菌水である。マトリクスの空隙率は、水と共に薬学的に許容できる水混和性溶媒を使うことによって、混ぜ合わせ、ろ過、または乾燥段階において変更できる。

生物活性剤とＮＦＣ懸濁液またはゲルとの混合は、マトリクス内での薬剤の均一な分布のためと、あり得る粒子凝集物を破壊するためには、重要な工程である。好適には、緩やかな機械的混合が適用されてから、任意で、粒子凝集物の破壊を助け、懸濁液中の薬剤の均一な分布を促進する音波処理が続く。ＮＦＣヒドロゲルが乾燥すると、ナノファイバーが凝集し始め、互いに緊密な結合を形成し；水分子とナノファイバーとの間の水素結合は、ナノファイバー間の水素結合に置き換えられる。このプロセスは、文献においては角質化として知られ、結合剤を使用せずに高強度の材料を生産することが知られている（Young, Cellulose 1, 107-130, 1994; Hult et al． Polymer 42:3309-3314, 2001, Fernandez Diniz et al． Wood Sci Technol 37, 489-494, 2004）。角質化は不可逆であり、すなわち、ファイバーが水中で再懸濁しても当初の水が膨潤した状態には戻らない。このように、固形薬物粒子を捕集する緊密なファイバーネットワークが形成される。この製造方法は、フィルム状のマトリクスシステムの生産に至る。

この生産方法の利点は、最終生産物の望ましい特性と、使用される薬物の特性とに依存した、あり得る変形形態のためのその柔軟性である。従って、マトリクスの厚さは、ＮＦＣ懸濁液の濃度を変えることによって容易に調整できる。濃度が高い程、より厚いマトリクスの生産に至ることになる。さらに、感熱性の薬物に適合するべく乾燥工程が調節できる。ＮＦＣフィルムは、室温で乾燥することによっても生産できる。

ドラッグデリバリーシステムで現在使用されている、多くの重合体マトリクスの製造と比較すると、ＮＦＣを使用することによってマトリクスまたはデリバリーシステムを製造するこの方法は、触媒が必要とされず、比較的低い温度が使用できる（これは、ペプチド、タンパク質等の生体分子が活性物質として使用される場合に重要である。）ためシンプルである。溶解速度は、例えば、マトリクス中の生物活性剤の薬物保有量を変えることによって調節できる。

この生産方法の利点は、最終生産物の望ましい特性と、使用される生物活性剤の特性とに依存した、あり得る変形形態のためのその柔軟性である。従って、マトリクスの厚さは、ＮＦＣ懸濁液の濃度を変えることによって容易に調整できる。濃度が高い程、より厚いマトリクスの生産に至ることになる。さらに、乾燥工程は、感熱性の薬剤に適合するべく、調節され得る。

Ｂ． 第二の代替方法は、少なくとも１つの生物活性剤を溶媒または緩衝液に溶解して０．０１〜８０％の溶解した薬剤を含有する溶液を得て、次に、溶液を、０．１〜５％、好ましくは、０．５〜１．６％のナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液、好適にはゲルと混ぜ合わせ、０．０５〜１０％、好ましくは、０．１〜２％のナノフィブリル化セルロース、および０．０１〜５％、好ましくは、０．０１〜２％の薬剤を含有する懸濁液または混合物を得て、次に、懸濁液をスプレードライヤーにおいて乾燥する工程を含む。好適には、超音波処理が、混ぜ合わせ工程において使用される。好適には、スプレードライヤーは、二流体ノズルを備えている。好適には、これは、並流モードで操作される。好適には、入口温度は、１８０〜２３０℃で、出口温度は、８０〜１４０℃である。マトリクスは、持続性放出製剤、医療デバイス、経皮パッチ等に組み込むことができる粉末状の生産物として得られる。

Ｃ． 第三の代替方法は、０．１〜５０％、好ましくは、１〜１０％のナノフィブリル化セルロースと、少なくとも１つの生物活性剤とを含有する水性懸濁液または分散液、好適にはゲルを、水と混和できる有機抽出剤の体積中に導入し、１つまたはいくつかの要素、好ましくは、細長い要素の形態にして、要素を取り出し、それらを乾燥する工程を含む。好適には、水溶性のゲルが、スリットまたはノズル等のポートを介して、または、撹拌によってより小さい物体へと砕けるより大きな塊として、抽出剤に導入される。好適には、要素は、乾燥前に有機抽出剤で洗浄される。要素は、この方法においては、凝集性を保ち、分散しない。

Ｄ． 第４の代替方法は、０．１−５０％、好ましくは、１−１０％のナノフィブリル化セルロースを含有する水溶性のゲルを、水と混和でき、かつ、少なくとも１つの生物活性剤を含有する有機抽出剤の体積中に導入して、１つまたはいくつかの要素、好ましくは、細長い要素の形態にして、要素を取り除き、それらを乾燥する工程を含む。好適には、水溶性のゲルは、スリットまたはノズル等のポートを介して、または、撹拌によってより小さい物体へと砕けるより大きな塊として、抽出剤に導入される。好適には、要素は、乾燥前に有機抽出剤で洗浄されてもよい。この方法で、ＮＦＣゲルに生物活性剤が含浸される。この方法は、限られた水溶性を有する生物活性剤には特に好適である。

乾燥時間を減らし、かつ、ＮＦＣヒドロゲルから出発して様々な生産物を製造することを可能にする実際の方法によって、水は、薬学的に許容できる水混和性の液体、例えば、エタノールを抽出剤として使って、ＮＦＣゲルから抽出できる。

乾燥と同時に、ナノセルロースフィブリルと混合した１つ以上の他の成分を含み得るファイバーまたはフィルムの形態の、ＮＦＣ生産物が得られ得る。これらの成分は、ヒドロゲルに組み込まれ、その場合、それらは、形成中、ファイバーもしくはフィルム、または、抽出剤中に残り、その場合、それらは、ファイバーまたはフィルムが抽出剤と接触している間、ファイバーまたはフィルムに浸透する。ファイバーまたはフィルムが調製されているとき、両方の代替法が同時に可能である。

ＮＦＣヒドロゲルは、それが個別の物理的物質として抽出剤中に存在するよう、水混和性液体（抽出剤）に導入される。ファイバー生産物がＮＦＣヒドロゲルから製造される場合、ヒドロゲルは、最初は途切れのない細長い「紐」状の物体として、１つの個別の紐または２つ以上の平行な紐のいずれかとして、抽出剤へと導入される。

あるいは、ヒドロゲルは、好ましくは一定の厚さを有する、フィルムの形態のＮＦＣ生産物を製造するために、途切れのない、より幅広い２次元の物体として水混和性の抽出剤に導入できる。

ＮＦＣヒドロゲル中の水は、完全にまたは部分的に、例えば、エタノールに変えることができる。プロセスの第二段階において、抽出剤は、例えば、真空および／または昇温状態（昇温状態を使用する場合、これは、２５℃より高い温度である）で取り除かれ、実質的に乾燥したＮＦＣが得られる。乾燥は、加圧ろ過によっても起こり得る。

個別の物理的物質を生じるための、ヒドロゲルを抽出剤体積中へと導入する可能な方法は、ポートを通した、例えば、スリットもしくはノズルを通した供給、または、撹拌によって抽出剤体積中でより小さい物体へと砕ける大きな塊で、直接抽出剤へと供給することを含む。

有機抽出剤は、水と混和できる任意の液体であり、好ましくは、適度な極性を有する。好適な抽出剤は、有機液体、好ましくは、水混和性アルコールであり、メタノール、エタノール、およびイソプロパノールや、ジオキサンおよびＴＨＦが含まれるが、これらに限定されない。

生物活性化合物は、その特徴に従って、ＮＦＣヒドロゲルまたは抽出剤のいずれかに加えることができる。

産業規模では、ＮＦＣゲルは、個別の物理的物体の形成を可能にする好適なポートを通して、抽出槽へと導入される。該物体の形状は、ポートと、ゲルの導入速度とによって決定される。ポートは、いくつかの開口部を含み得、該開口部を通してＮＦＣヒドロゲルが押し出される。ヒドロゲルは、抽出槽内で、多くの細長い物体、ヒドロゲルの「ワーム（worms）」またはリボン、概して紐状の細長い物体をつくる、例えば、好適なブレーカー・プレートを有する押出機によって導入できる。あるいは、目的が小さい球体またはビーズを得ることであれば、スプレーノズルが使用でき、その場合、ヒドロゲルは、連続した筋としてではなく、短い間隔で、「滴状（dropwise）」に導入される。このように、ヒドロゲルを導入するポートは、いくつかのスプレーノズルを並行に含み得、該スプレーノズルから、ヒドロゲルが滴として出てくる。

ゲル中のＮＦＣフィブリルの濃度は、ゲルの総重量に基づいて、好ましくは、０．５〜５％であるが、これに限定されない。

１つ以上の所望の添加剤が、好適には、添加剤をヒドロゲルに混ぜ合わせることによって、製造中にマトリクスに組み込まれ得る。

担体材料
マトリクスは、２４時間〜１週間の持続性放出用に設計され得る、経皮パッチ等、生物活性剤の持続性送達のための最終製剤と、１ヶ月〜最大１０年間、通常、１〜５年の持続性放出を提供するための眼内デバイス、医療用インプラント、婦人科用インプラント、子宮内デリバリーシステムおよび膣デリバリーシステムを含む医療デバイスと、１ヶ月〜２８ヶ月、通常、２週間〜１ヶ月の持続性放出を有する経膣デリバリーシステムにも組み込まれ得る。本発明のマトリクスはまた、経口（例えば、舌下）、局所、眼内、腸内、直腸および皮下投与での使用と、非経口および粘膜付着性適用に好適な最終の製剤にも組み込まれ得る。

好適な担体材料は、天然起源の、または合成の材料、好ましくは、人体内起源の体液および組織と生物学的に適合した材料であり、デバイスが接触することになる体液には実質的に溶解しない。システムは所定の位置に長期間留まることを目的としているため、素早く溶解する材料、または、自然の体液での溶解度が高い材料の使用は回避するべきである。好適には、天然起源の重合体および生体分子と、様々な合成重合体とが使用できる。

既述のＮＦＣマトリクスと組み合わせて使用される好適な担体材料の例として、ポリシロキサン、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、ジメチルシロキサンの共重合体、メチルビニルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブチレン等のポリオレフィン；ポリオレフィン共重合体（例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体およびエチレン−アクリル酸共重合体、エチレン／プロピレン共重合体等のエチレン系共重合体）、アクリル酸重合体、エチレン／エチルアクリレート共重合体、ポリ（ブチルメタクリレート）、可塑化ポリ（エチレンテレフタラート）、架橋ポリ（ビニル−ピロリドン）、ポリウレタン共重合体（例えば、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、脂肪族系、芳香属系およびそれらの混合物であるブロックおよびランダム共重合体等）を含む熱可塑性ポリウレタンおよび熱可塑性ポリウレタンエラストマー；熱可塑性ポリウレタンや、ポリカーボネートを含むシリコーン；ポリウレタン−ポリウレア、ポリイソシアヌレート、ポリウレタン−ポリイソシアヌレート、ポリアミド−ポリウレタン、ポリ（イソブチレン）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ（メタクリラート）、ポリメチルメタクリラート、ポリアルキルシアノアクリレート、塩化ビニルデンアクリロニトリル、塩化ビニルジエチルフマレート、ビニル芳香属重合体（ポリスチレン等）；スチレン−イソブチレン−スチレン共重合体、ビニル芳香族共重合体（オレフィンおよびスチレンまたはα−メチルスチレンの共重合体等、例えば、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリイソブチレンとポリスチレンまたはポリメチルスチレンの共重合体、例えば、ポリスチレン−ポリイソブチレン−ポリスチレントリブロック共重合体）、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリラート）（ｐＨＥＭＡ）、ポリアセタール；クロロポリマー（ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等）；フッ素重合体（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）；ポリエステル（ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等）；ポリエステル−エーテル；ポリアミド（ナイロン、可塑化ナイロンおよび可塑化ソフトナイロン等）；ナイロンブロック、ポリビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン・グリコール、ポリメチルペンテン、ポリヒドロキシアルカノアート（例えば、ポリ（ヒドロキシバレレート）、ポリ（ヒドロキシブチラート）、ポリ（ヒドロキシブチラート−ｃｏ−バレレート）等）、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、ポリ（グリコリド）、ポリ（Ｌ−ラクチド）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）、ポリ（グリコール酸−ｃｏ−トリメチレンカーボナート）、ポリアンヒドリド、ポリオルトエステル、ポリエーテル、ポリエーテルブロック（例えば、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（トリメチレンオキシド）、ポリ（プロピレンオキシド）またはポリ（テトラメチレンオキシド）ブロック等であって、その１つの特定の例はポリ（テトラメチレンオキシド）− −ポリアミド−１２ブロック共重合体である）を含むポリアミドエーテル（ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）等）、ポリオクテナマー、環状および線状ポリオクテナマーの混合物、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（トリメチレンカーボナート）、ポリエステルアミド、ｃｏ−ポリ（エーテル−エステル）（例えば、ＰＥＯ／ＰＬＡ）、ポリホスファゼン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、生体分子（フィブリン、フィブリノーゲン、セルロース、デンプンおよびコラーゲン等）、親水性の重合体（親水性のヒドロゲル等）、架橋ポリビニルアルコール、天然ゴム、ネオプレンゴム、ブチルゴム、架橋剤の添加後、硬化触媒の存在下で室温でエラストマーまで硬化する、室温で硬化するタイプのヒドロキシル末端オルガノポリシロキサン、ヒドロシリル化によって室温または昇温状態で硬化する一または二成分ジメチルポリシロキサン組成物、ならびに、それらの任意の混合物が含まれるが、これらに限定されない。

ポリシロキサン、特に、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）は、生物活性剤の浸透率を調整する膜としての使用に非常に好適である。ポリシロキサンは生理不活性であり、広範な群の薬物が、必要な強度特性をも有するポリシロキサン膜を透過できる。

材料の構造的統合性は、シリカまたはケイ藻土等の粒子材料の添加によって高められ得る。すべての添加剤は生体適合性であって、患者に無害である必要があることを考慮しながら、例えば、エラストマーの親水または疎水特性を調節するために、エラストマーもまた他の添加剤と混合できる。１つまたはいくつかの治療作用のある物質、例えば、シクロデキストリン誘導体等の薬剤を形成する複合体の放出速度をさらに調整して、物質のイニシアルバーストを、許容されるか、または所望のレベルにまで調節するために、コアまたは膜はまた、追加で材料を含み得る。所望の物理的特性をデリバリーシステムの本体に提供するために、例えば、界面活性剤、消泡剤、可溶化剤もしくは吸収抑制剤等の補助剤、または、そうした物質の任意の２つ以上の混合物もまた、添加することができる。さらに、デリバリーシステムに所望の外観を与えるために、顔料、つや出し剤、つや消し剤、着色剤、マイカまたは同等物等の添加剤を、デリバリーシステムの本体もしくは膜に、または両方に加えることができる。

ＮＦＣおよび少なくとも１つの生物活性剤を含むマトリクスを、重合体等の好適な担体材料、および添加剤等と組み合わせて最終製剤またはリザーバーへと組み込むことは、以下の方法（ただしこれに限定されない）によって、所望の形態へと実施され得る：コーティング押出（一回または複数回のコーティング）、圧縮成形、オーバーモールド、積層成形、射出成形、スプレーコーティング、ディッピング、プラズマコーティング、混ぜ合わせ、担持（loading）等。最終製剤が、生体分解性の重合体等の重合体（例えば、ポリラクチド等）でさらにコーティングされ得る。リザーバーはまた、システムのコアを形成するマトリクスを包む任意の所望のサイズおよび形状のチューブまたは容器であり得る。

本発明による子宮内のデリバリーシステム（ＩＵＤ）は、必要とされる任意のサイズで製造でき、正確なサイズは、哺乳動物および特定の用途に依存している。実際、デリバリーシステムの寸法は、子宮腔のサイズに近くなければならない。ヒトの女性については、フレームの外径は、通常、１８〜４２ｍｍ、好ましくは、２０〜３８ｍｍまたは２２〜３６ｍｍである。断面径は通常、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは、１〜６ｍｍ、より好ましくは、約１．５〜４ｍｍである。

通常、リザーバーの外径は、０．５〜５ｍｍ、好ましくは、１〜３．５ｍｍで変動し得る。リザーバーがコーティング方法によって製造される場合、壁厚は、０．０１〜約５ｍｍ、好ましくは、０．２〜３．５ｍｍであり得る。従来のリザーバーの長さは、５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは、１５〜３８ｍｍで変動し得る。リザーバーが２つ以上のコアを含む場合、コアの長さは、必要な性能を得るべく選択され、例えば、５〜３５ｍｍである。

コアを包む重合体層、膜またはフィルムの厚さは、当該技術分野において知られている方法によって、許容できる公差内で製造できるようになっており、好都合には、０．０１〜１．０ｍｍ、好ましくは、０．１〜０．６ｍｍの範囲内にある。コアを分離する重合体層の厚さは、約０．０１〜５ｍｍ、好ましくは、１〜５ｍｍであり得、材料の性質と、１つのコアから他のコアへの活性材料の浸透を防ぐ能力とに依存する。

本発明による膣デリバリーシステム（ＩＶＲ）は、必要とされる任意のサイズで製造でき、正確なサイズは、哺乳動物と特定の用途とに依存する。実際、ヒトの女性について、外部リング直径は、通常、３５〜７０ｍｍ、好ましくは、３５〜５８ｍｍまたは４５〜６５ｍｍ、より好ましくは、５０〜５８ｍｍである。断面径は、通常、１〜１０ｍｍである。特定の実施形態において、断面径は、２〜６ｍｍであり、具体的な実施形態においては、約３．０〜５．５ｍｍであり、他の実施形態においては、約３．５〜４．５ｍｍであり、また他の実施形態においては、４．０〜５．０ｍｍである。

デリバリーシステム内のキャビティまたは不活性支持部材があれば、その直径は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内で変動し、活性物質を含有する層は、０．１〜５．０ｍｍ、好ましくは、０．２〜３．５ｍｍの厚さを有する。

コアに組み込まれる治療作用のある活性物質の量は、特定の治療作用のある活性物質、所望の治療効果、およびシステムが治療を提供すると期待される時間によって変動する。異なる治療領域のために用量を投与するため、様々なサイズおよび形状のリザーバーが製剤できる。治療作用のある活性物質の量の上限は、リザーバーのサイズに依存する。下限は、治療作用のある活性物質の活性と、期待される放出時間とに依存する。当業者は、デリバリーシステムのそれぞれの特定の用途のために必要な治療作用のある活性物質の量を容易に決定することができる。好ましくは、治療作用のある活性物質の量は、重合体組成物と混合されている場合、特に、子宮内および膣デリバリーシステムにおいて、０．０１〜６０ｗｔ−％で変動し、好ましい量は、５〜５０ｗｔ−％である。治療作用のある活性物質の量の他の可能な範囲は、０．５〜６０ｗｔ−％、５〜５５ｗｔ−％、１０〜５０ｗｔ−％、２５〜６０ｗｔ−％、４０〜５０ｗｔ−％および１５〜３５ｗｔ−％である。

好ましくは、上記のポリ（アルキレンオキシド）基は、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）基である。コアまたは膜の重合体組成物において、ポリ（アルキレンオキシド）基を含むポリシロキサン、例えば、ポリ（エチレンオキシド）基を、アルコシ末端グラフトとして、またはケイ素−炭素結合（ＰＥＯ−ｂ−ＰＤＭＳ共重合体）によってポリシロキサンユニットに結合しているブロックとして含むポリジメチルシロキサンの比率は、重合体の総量の０〜８０％内で変動するが、当然より高くなることもできる。

ポリ（アルキレンオキシド）基を含むポリシロキサンの比率の他にあり得る範囲は、重合体組成物の量の５〜６０％または１０〜５０％、好ましくは、１０〜４５％、より好ましくは、２０〜４０％である。

ＮＦＣの多くの固有の特性のために、これは、生物活性剤の持続性送達のためのマトリクス材料として、特に好適である。これは無毒かつ生体安定であり、すなわち、これは、欠けない均一なマトリクスを形成し、他のヒドロゲルが通常膨張するように膨張しない。マトリクス構造はシンプルで、支持膜が全くなくても適用可能であり、様々な形状、例えば、サンドイッチ型のマトリクスとして製剤できる。ＮＦＣマトリクスは、広範囲の生物活性剤、ならびに、疎水性の分子、親水性の分子、ペプチドおよびタンパク質を含む材料に適合可能であり、かつ好適である。

生体適合性および耐性は、意図された放出プロフィールおよび／または得られたデバイスの形状的寸法とともに、最も重要である。本発明によれば、生物活性剤の調節可能かつ所定の放出プロフィールが達成され得るが、同時に広範な生体付着が生体適合性デリバリーシステムで回避できる。

以下の実施例は、上述のような、本発明の実施形態を例示しており、これらは、本発明を限定することを決して意図していない。

実施例１
ＮＦＣ材料の製造
以下のＮＦＣ材料を実施例において使用した：天然のＮＦＣ（試料１）およびアニオン性ＮＦＣ（試料２）
試料１：天然のＮＦＣは、フィブリル化するための工業用フリューダイザーを使った高圧均一化によって、ブリーチしたセルロースパルプからできている。原料を、パルプミルから無菌で回収し、滅菌した機械で均一化する前に十分に精製した。従って、微生物の純度は、生産プロセス全体にわたって維持された。フィブリル化の前に、精製されたパルプファイバーを、滅菌された、超高品質な水で希釈した。得られるヒドロゲルのナノファイバー濃度は、通常、１．７ｗｔ％である。フィブリル化の直後に、ナノファイバーヒドロゲルをオートクレーブした（１２１℃／２０分）。

試料２：上記と同様のフィブリル化技術を使って、アニオン性ＮＦＣを同じセルロースパルプ材料から調製したが、但し、セルロースパルプを、フィブリル化の前に陰イオン的に改質した。アニオン性改質は、セルロースパルプの酸化に基づいている。改質により、セルロースパルプはセルロースナノファイバーへと分解しやすい。また、不安定化反応が、表面のアニオン性セルロースナノファイバーにおいて、アルデヒドおよびカルボン酸に官能性をもたらし、これが材料の親水性を高める。ＷＯ０９／０８４５６６およびＪＰ２００７０３４０３７１はそういった改質を開示している。酸化したセルロースパルプを、化学的改質の後、十分に精製した。精製されたファイバーを、フィブリル化の前に、滅菌された、超高品質な水で希釈した。得られるヒドロゲルのＮＦＣ濃度は、通常、０．７ｗｔ％である。フィブリル化の直後、ＮＦＣヒドロゲルをオートクレーブした（１２１℃／２０分）。

天然のＮＦＣおよびアニオン性ＮＦＣのＣｒｙｏ−ＴＥＭ画像が、図１に示されている。天然のＮＦＣヒドロゲルは、個々のセルロースナノフィブリルおよびファイバー束の混合物から構成されている（１Ａ）。最小ファイバーの直径は、およそ７ｎｍであるが、大部分のセルロース材料は、５０〜１００ｎｍの束構造を形成する。もつれたり、束になる材料の性質のため、正確な長さスケールは画像からは推定できないが、個々のナノファイバーは、長さ数マイクロメートルであることは明確のようである。アニオン性ＮＦＣヒドロゲルのＣｒｙｏ−ＴＥＭ画像（１Ｂ）は、均一に分布した個々のセルロースナノファイバーネットワークを示している。これらのナノファイバーの直径はおよそ７ｎｍであり、その長さは１マイクロメートルを超える。ナノファイバーは、長さ１００〜２００ｎｍの真っ直ぐなセグメントを有し、この後には、ファイバー軸に沿った鋭い屈曲が続く。これらの真っ直ぐなセグメントは、高結晶性セルロース領域から構成されており、曲がり部位は、非晶質部分によって形成されている。試料１および２の典型的なナノファイバー幅分布が図２に示されている。分布は、ＳＥＭ画像から算出され、従って、実際のサイズは、ＳＥＭ画像化時の凝集によってこれらの値とは異なり得る。

実施例２
インドメタシンまたはイトラコナゾールまたはジプロピオン酸ベクロメタゾンを含有する、制御されたドラッグデリバリーのためのＮＦＣマトリクスの製造
１．６６ｗｔ％の水性ＮＦＣ懸濁液（ＵＰＭキュメント社、フィンランド）、インドメタシン（ホーキンス社、ＵＳＡ）、イトラコナゾール（Ａｐｏｔｅｃｎｉａ社、ムルシア、スペイン）およびジプロピオン酸ベクロメタゾン（シグマアルドリッチ社、ドイツ）を、本実施例において使用した。

３つの化合物すべては、実際上、水に溶けない（溶解性＜１μｇ／ｍｌ）。この特性は、多くの場合、製剤設計において障害となる。しかし、マトリクス生産は、薬物がろ過塊に残ってフィルターを通らないはずであるというろ過工程を伴っていたため、この特徴を利点として使用した。同じ生産方法を、３つすべての薬物を含有するマトリクスシステムの調製に適用した。高粘度のＮＦＣ水性懸濁液を、表１に記された比率で薬物と混合した。この表には、マトリクス生産に使用されたＮＦＣ／インドメタシン、ＮＦＣ／イトラコナゾールおよびＮＦＣ／ベクロメタゾン懸濁液の含有量が示されている。数字は、最初の懸濁液において使用した薬物およびファイバーの質量分率である。様々な製剤のラベルもまた、表に記されている。数字は、最初の懸濁液において使用された質量分率である。様々な製剤のラベルもまた、表に記されている。混合物を、２ｍｍステップのマイクロプローブを備えた高強度超音波プロセッサを使って２分間超音波処理した。以下の設定を使用した：電力７５０Ｗ、周波数２０ｋＨｚおよび振幅２０％。調製した混合物を、比率（１：１）で水で希釈した。次に、懸濁液を直径４７ｍｍおよび孔径０．２μｍのＰＶＤＦ膜フィルターでろ過した。ろ過プロセスにおいて、水不溶性の薬物の粒子は、フィルター上に残り、細かいセルロースファイバーのネットワークに捕集された。ろ過後、湿ったマトリクスを、６５℃の温度でオーブンで４時間乾燥した。ろ液を回収し、フィルターを通過した薬物の量を、好適なＨＰＬＣ法によって決定した。

薬物保有率を、懸濁液の調製で使用した薬物量、およびろ過において失われた薬物量、ならびに、溶解テストの最初の２４時間で溶解した薬物の表面区分の差異として算出した。表２は、生産ロス、薬物の表面区分、ならびに、ＮＦＣ／インドメタシン、ＮＦＣ／イトラコナゾール、改質ＮＦＣ／イトラコナゾールおよびＮＦＣ／ベクロメタゾンマトリクスの最終の保有度を示す。全ての値は、質量パーセンテージによる。インドメタシンは、イトラコナゾールおよびベクロメタゾンよりもより高い水溶解性を有し、それによって、僅かにより多い量のインドメタシンがろ過において失われた。さらに、ベクロメタゾンマトリクスの場合、より多い量の薬物が、マトリクス表面に位置していた。従って、ベクロメタゾンマトリクスは、イトラコナゾールマトリクスと比較して、僅かに低い保有度を有する（表２）。表２は、ＮＦＣ／インドメタシン、ＮＦＣ／イトラコナゾール、ＮＦＣ／ベクロメタゾンマトリクスの生産ロス、薬物の表面区分および最終保有度を示す。すべての値は、質量パーセンテージによる。

マトリクス構造（形態）をＳＥＭを使って調査した。インドメタシンおよびイトラコナゾールを保有したマトリクスの断面の顕微鏡写真を、ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ（商標）ＦＥＧ走査型電子顕微鏡を使って得た。２つの異なる方法で試料を調製した。内部マトリクス構造を分析するために、マトリクスを手で破壊した。厚さの決定のために、マトリクスを外科用メスで切り取り、平坦かつ平滑な断面表面を得た。両方のケースにおいて、試料をシリコーン接着剤のついた両面カーボンテープに固定し、Ａｇａｒスパッタ装置で２５秒間、白金でスパッタした。図３（ａ）および（ｂ）は、４０％の薬物を含有する、イトラコナゾールおよびインドメタシンを保有したマトリクスの断面のＳＥＭ画像を示す。３（ａ）〜（ｄ）は、非改質ＮＦＣでできている。図３（ａ）および（ｂ）に示される試料を、マトリクスを外科用メスで切り取ることによって調製した。これによって、平滑な表面がつくり出され、マトリクスを手で破壊したときに起こるキャッピングおよび積層が防がれた。従って、マトリクスの厚さは容易に決定できた。上記の通り、マトリクスの厚さは、生産において使用される懸濁液の濃度に依存する。ＮＦＣおよび／または薬物の濃度が高いほど、マトリクスの厚さが増大する。このように、異なる濃度を選択することによって厚さは調整できる。イトラコナゾールおよびインドメタシンを保有したマトリクスの生産のために選択された濃度は、１５０〜２００μｍの範囲の厚さを生じた。厚さは、マトリクスの機械的特性に影響する。厚さ６０μｍの純粋なＮＦＣでできたフィルムは非常に柔らかく、従来の紙のように折り曲げることができるが、優れた機械的特性を有する。マトリクスが鋏で容易に切れるので、弾性により、取扱いと必要であれば形状の調節（例えば、スライス、長方形）とが容易になる。図３（ｃ）および（ｄ）は、断面形態の画像化を行うために手で破壊したマトリクスの断面を表し、図３（ｅ）および（ｆ）は、イトラコナゾールを保有した、改質したＮＦＣでできたマトリクスの断面を表す。ＮＦＣファイバーは、ろ過プロセスにおいて、ラメラ相に配向および組織化して、捕集された薬物粒子の周囲に複数の薄膜を形成する。マトリクス中の薬物粒子のサイズは、インドメタシンとイトラコナゾールとで異なり、出発物質の粒子サイズに対応しているが、これは、生産プロセスが粒子サイズの低下を含んでいなかったためである。

マトリクスシステムの熱特性を、ＤＳＣによって測定した。薬物を保有したマトリクスの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を、示差走査熱量測定器Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ ＤＳＣ ８２３ｅを使って実行した。試料をアルミニウム皿に入れ、１０℃／分の走査速度で、２５〜２００℃で加熱した。マトリクス試料を、同じ設定を使って分析した純粋な薬物試料と比較した。純粋なインドメタシンのＤＳＣサーモグラム（図４）は、１６０℃で、γ結晶質インドメタシンの融解温度に対応した鋭い吸熱ピークを示す。結晶質薬物の広いピークが、マトリクスシステムのＤＳＣプロフィールにおいても検出でき、γ型の結晶質インドメタシンの存在を示している。同様の挙動がイトラコナゾールおよびベクロメタゾン試料のケースにおいて観察され、該ケースにおいて、純粋な薬物が、薬物の結晶形態を表す鋭いピークを生じる。イトラコナゾールおよびベクロメタゾンを保有したマトリクスについても、純粋な薬物と同じ温度で吸熱ピークが観察される。結果は、マトリクス生産プロセスが薬物の物理的状態に大きく影響せず、結晶格子が損なわれないままであることを示している。

マトリクスにおける薬物の物理的状態を確認するために、薬物だけと、空のマトリクスと、薬物を保有したマトリクスとのＸ線回析調査を実行した。ＸＲＰＤは、ｔｈｅｔａ−ｔｈｅｔａ回析計を使って実施した。角度範囲は、５°〜４０°であり、測定時間は１５分／試料であった。マトリクス試料の強度と、純粋なＮＦＣでできた膜の強度とを、実験的強度曲線にフィットさせることによって、試料の結晶度を推定した。上述の試料のＸ線ディフラクトグラムは、薬物が依然としてその結晶形態で存在することを示した（図５）。ピークの強度は、保有度の低下とともに低下している。分析した試料の質量はすべてのケースにおいて一定であったが、試料が異なる保有度を有しており、従ってより少ない量の薬物を含有していたことになるため、ピークの強度の低下は、使用した実験的方法の結果によるものである。

マトリクスからの拡散を制限した放出を決定するために、薬物放出の調査を実施した。溶解速度の決定において、マトリクスシステムの断片（４．５ｍｇ）を切り取り、４００ｍｌの媒質を含む標準的な溶解装置（パドル法、Ｐｈ．Ｅｕｒ．７^ｔｈ）の瓶に入れた。媒質を、薬物の溶解性に基づいて選択した。インドメタシンリン酸塩の場合には、緩衝液（ｐＨ５．０）を媒質として使用し、イトラコナゾールを保有したマトリクスについては、２g／ｌのＮａＣｌ水溶液（ｐＨ１．２）を使用し、ベクロメタゾンマトリクスについては、溶解媒質は、１％（ｗ／ｗ）のヒドロキシプロピルβシクロデキストリンであった。表面に位置する薬物の区分を取り除くために、マトリクスを、６０ｒｐｍのパドル回転速度で媒質中に一晩放置した。次に、マトリクスを２５ｍｌの媒質が入った５０ｍｌのガラス瓶に移し、三角フラスコ用のトレイを備えた振とう水槽内に置いた。振とう回数を１００分^−１に設定した。媒質の試料を様々なタイムポイントで取り出し、薬物の放出量を決定するために好適なＨＰＬＣ方法で分析した。３回の並行測定を実施した。図６は、インドメタシン含有マトリクスの放出プロフィールを示す。マトリクスは平坦で、かつ、厚さに対する長さの大きなアスペクト比を有するため、それらの放出は、単純なＨｉｇｕｃｈｉの式
（式中、Ｑは、放出された薬物の量、Ａは、マトリクスの表面積、Ｄは、マトリクス中の薬物の拡散係数、εは、マトリクスの空隙率、τは、マトリクスの屈曲度、ρは、マトリクス中の薬物材料の密度、Ｃ_ｓは、マトリクス中の薬物の飽和溶解度、ｔは、時間である。）でモデル化できる。上記の数式における薬物の密度は、
（式中、ｆはマトリクス中の薬物の体積分率、ρ_ＩＮＤはインドメタシンの密度である。）と推定できる。薬物が低い水溶性を有する、すなわちρ＞＞Ｃ_ｓと仮定すると、数式（１）は、

（式中、Ｖは容積、ｈはマトリクスの厚さである。）となる。図６のデータをフィットするのに、数式（３ｂ）を使用した。結果は図７に示され、図７で使用される理論上の放出曲線のフィッティングパラメータは、表３に示されている。

データは、Ｈｉｇｕｃｈｉの式に非常によくフィットし、この場合、拡散は非常に遅いが拡散抑制放出を示している（１ｍｍ^２の表面積で、これは１０^−１２ｍ^２／ｓの領域内になるだろうが、正確な値を得ることは困難である）。

フィットの勾配は、数式（４）に従った、数式（３ｂ）における空隙率／屈曲度因子の相違を推定するために使用できる。
ここで、厚さは、すべてのケースにおいて同じであると仮定され、体積分率ｆは、マトリクス中の薬物の質量分率（φ）に線形従属すると仮定されるが、但し、これが完全に有効なのは、薬物およびマトリクスの密度が同様である場合のみである。より高い空隙率またはより低い屈曲度のため、すなわち、マトリクスがより「オープン」であるため、ＩＮＤＯ３０およびＩＮＤＯ４０試料における見かけの拡散は、ＩＮＤＯ２０試料よりも速いことを結果は示している。ＩＮＤＯ３０およびＩＮＤＯ４０の放出速度の相違は、主に、異なる薬物体積分率に起因すると思われる。これはまた、Ｑ／Ｑ∞＊φ^１／２対ｔ^１／２をプロットすると明らかとなる。興味深いことに、すべての試料について、放出は、最初は少し遅いようである。これは、ＩＮＤＯ４０試料のケースで最も明らかのようであり、ＩＮＤＯ２０試料において最も不明瞭であるようだ。このことは、水がマトリクス内に拡散し、薬物を溶解し始めるのにはいくらか時間がかかることを示し得る。

図８は、薬物放出の前後の、インドメタシンを保有したマトリクスの断面を示す。マトリクスの形状および厚さは、薬物が放出された後も依然として変わらず、高度に多孔性の構造はそのままである。

図９は、イトラコナゾールマトリクスの放出プロフィールを示し、図１０は、ベクロメタゾンマトリクスの放出プロフィールを示す。溶出曲線の形状は、インドメタシンマトリクスとは異なり、そのため、放出速度が異なる可能性が高い。イトラコナゾールおよびベクロメタゾンマトリクスは、薬物をよりゆっくりと放出し、３ヶ月の期間にわたって一定の制御された放出を生じる。インドメタシンマトリクスのケースに適用したＨｉｇｕｃｈｉモデルは、ここでは適用されず、明らかに、放出は、マトリクスシステムからのシンプルな薬物拡散によって制御されない。イトラコナゾールマトリクスからの放出は、ベクロメタゾンマトリクスの場合（Ｒ^２＞０．９８２２）と同様に、０次速度（Ｒ^２＞０．９８６３）により説明するのが最も近い。すべてのマトリクスは同じ厚さを有するため、このパラメータは放出プロフィールの相違の理由とはみなされ得ないと推定できる。上述の通り、組み込まれた薬物の粒子サイズは異なる。イトラコナゾール粒子はより小さく、均一に分布した小さい粒子の溶解によって、イトラコナゾールマトリクスの屈曲度が、インドメタシンのものの屈曲度と比較して増大する。さらに、より大きなインドメタシン粒子は、ＮＦＣマトリクスのラメラ構造をより破壊し得、それらをより疎にし得る。

粒子サイズの他に、２つのシステムの湿潤特性が異なっているようである。これは、マトリクス表面と水滴との間の接触角度が測定される接触角度測定によって確認される（表４）。インドメタシンマトリクスの表面は、親水性がより高く、マトリクス内へのより速い湿潤および水拡散を生じる。さらに、溶解テストに使用される媒質のｐＨ値は、ＮＦＣの挙動に影響する。ＮＦＣは、中性の環境で僅かに負の電荷を帯びている。電荷は、材料中に存在するヘミセルロース残基のカルボキシル基由来である。これらのカルボキシル基のｐＫａ値は３．７である。従って、インドメタシンマトリクスのために使用した溶解媒質のｐＨ値５によって、これらのカルボキシル基のより大きい部分がイオン化型となるであろう。これによって、隣接するＮＦＣファイバー間またはマトリクス層間の反発作用が生じ、水浸透およびマトリクス膨張が起こりやすくなり、その結果、ｐＨ値が１．２であるイトラコナゾールマトリクスに使用した溶解媒質と比較して、薬物放出がより速くなる。この効果は、改質ＮＦＣ／イトラコナゾールマトリクスのケースにおいては、改質ＮＦＣファイバーが表面に高い含有量のカルボン酸残基を有するため、よりいっそう明白である。これによって、純水に入れた時に、広範なマトリクス膨張が起きる。しかしながら、溶解媒質のｐＨ（１．２）で、膨張プロセスが制限される。前述のすべての要因によって、イトラコナゾールおよびベクロメタゾンマトリクスからの放出が、インドメタシンマトリクスと比較して遅くなる。しかしながら、これらの要因の影響は、完全に明確ではなく、進行中の調査の主題である。

実施例３
インドメタシンを含有する、制御されたドラッグデリバリーのための、ＰＤＭＳ／ＰＥＯチューブに組み込まれたＮＦＣマトリクス
インドメタシンをモデル化合物として使用することによって、マトリクスを生産した。実施例２で説明したろ過および乾燥の方法を使って、マトリクスを生産した。

マトリクスのスライスを切り取り、ポリジメチルシロキサン／ポリエチレン酸化物（ＰＤＭＳ／ＰＥＯ）製の長さ３ｃｍのチューブに入れ、チューブを両端からシリコーン接着剤を使ってシールした。

ＰＤＭＳ−ｂ−ＰＥＯチューブ５０：５０
外径：２．４５３ｍｍ
内径：１．９８ｍｍ
壁厚：０．２３６５ｍｍ

ＰＥＯ−ｂ−ＰＤＭＳ／ＰＤＭＳ ５５１０
外径：２．９６ｍｍ
内径：２．３８ｍｍ
壁厚：０．２９ｍｍ

マトリクスシステムをポリジメチルシロキサン−ｂ−ポリエチレン酸化物共重合体（ＰＤＭＳ−ｂ−ＰＥＯ）およびＰＤＭＳ製のエラストマーチューブに詰めた後、溶解テストを実施した。ＰＤＭＳ−ｂ−ＰＥＯは、ＰＤＭＳおよびＰＥＯの比率が異なる共重合体である。ＰＤＭＳ／ＰＤＭＳ−ｂ−ＰＥＯ比率が違う、２つの異なるタイプのチューブを使用した。ＩＮＤＯ４０マトリクスのスライスを切り取り、選択されたチューブに入れた。チューブをシリコーン接着剤でシールし、５０ｍｌの媒質が入った１００ｍｌのガラス瓶に入れ、振とう水槽に入れた。

調製されたシステムからの放出の調査を実施した。マトリクスを有するチューブを、５０ｍｌの溶解媒質（リン酸緩衝液ｐＨ５．０）が入った１００ｍｌの瓶に入れて、振とう水槽に入れた。媒質の試料を様々なタイムポイントで取り出し、薬物の放出量を決定するために、好適なＨＰＬＣ方法によって分析した。３回の並行測定を実施した。各サンプリング後、溶解媒質の全量を新鮮な媒質と取り換えた。

ＩＮＤＯ４０／ＰＤＭＳ／ＰＥＯチューブシステムからの放出を示す溶出曲線が、図１１に示されている。両方のシステムは、マトリクスシステム単独よりも遅い放出を生じる。さらに、この場合、薬物の表面区分が洗浄されなくても、バースト効果は見受けられず、薬物放出は、ラグタイムなく即座に開始する。これは、チューブもまた、薬物放出の制御に貢献しているという事実によるものである。これらの結果は、薬物放出プロフィールをさらに調整するべく、調製されたマトリクスが、現在使用されている材料と組み合わせて使用できることを証明している。

実施例４
イトラコナゾールを含有する、制御されたドラッグデリバリーのためのアニオン性ＮＦＣマトリクスの製造
マトリクスを、０．５％のアニオン性ＮＦＣ懸濁液、および、モデル薬物としてのイトラコナゾールを使用して生産した。アニオン性ＮＦＣファイバーおよび薬物を、比率２０％／８０％（ｍ／ｍ）で混合した。混合物を、２ｍｍステップのマイクロプローブを備えた高強度超音波プロセッサを使って２分間超音波処理した。以下の設定を使用した：電力７５０Ｗ、周波数２０ｋＨｚ、振幅２０％。調製された混合物を真空オーブンで３０分間脱気し、次に、型で鋳造し、室温で５日間乾燥させておいた。

ＳＥＭを使ってマトリクス構造（形態学）を調査した。アニオン性ＮＦＣ／イトラコナゾールマトリクスの断面の顕微鏡写真は、ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ（商標）ＦＥＧ走査型電子顕微鏡を使って得られた。試料を、シリコーン接着剤のついた両面カーボンテープに固定し、Ａｇａｒスパッタ装置で、白金で２５秒間スパッタした。実施例２において説明した通り、マトリクスの厚さは、生産に使用した懸濁液の濃度に依存する。アニオン性ＮＦＣ／イトラコナゾールマトリクスの生産のために選択された濃度によって、およそ１００μｍの厚さになった。図１２は、マトリクスの内部構造のＳＥＭ画像を示し、該画像において、固形薬物粒子は、アニオン性ＮＦＣの層で被覆されている。

薬物放出の調査のため、マトリクスの断片（３．５ｍｇ）を切り取り、２５ｍｌの媒質の入った５０ｍｌのガラス瓶に置き、三角フラスコ用のトレイを備えた振とう水槽に入れた。振とう回数を１００分^−１に設定した。媒質の試料を様々なタイムポイントで取り出し、薬物の放出量を決定するために好適なＨＰＬＣ方法によって分析した。３回の並行測定を行った。図１３は、アニオン性ＮＦＣマトリクスからのイトラコナゾールの放出プロフィールを示す。

実施例５
制御されたドラッグデリバリーのためのＮＦＣ微粒子
１．６６％の水懸濁液の形態の天然のＮＦＣ（ＵＰＭキュメント社、フィンランド）、インドメタシン、（ホーキンス社、ＵＳＡ）、ナドロール、アテノロール、メトプロロールタータラート、ベラパミルヒドロクロリド（シグマアルドリッチ社、ドイツ）およびイブプロフェン（オリオンファーマ社、フィンランド）から、薬物物質を含有する噴霧乾燥したＮＦＣ粒子を製造した。

すべての懸濁液を同じ方法で調製した。第一に、薬物を好適な溶媒に溶解した。アテノロール、ナドロール、メトプロロールタータラート、およびベラパミルヒドロクロリドを水に溶解し、イブプロフェンおよびインドメタシンを５０ｍＭの水性ＮＨ_４ＯＨに溶解した。次に、溶解および懸濁した材料の濃度が０．５％となるように、溶液をＮＦＣ懸濁液と混合した。ＮＦＣおよび薬物を混合した比率が表８に示されている。使用したＮＦＣが１．６６％の水分散液の形態であったため、供給懸濁液の濃度、および表８における比率は、ＮＦＣ懸濁液中の乾燥ファイバー含有量を使って算出される。調製した懸濁液を、１３ｍｍプローブを備えた高強度超音波プロセッサを使って１５分間超音波処理し、次に、機械式攪拌機にて速度１８００ｒｐｍで１５分間混合した。３０％および４０％のイブプロフェンおよびアテノロールを含有するバッチは、目的の比率を２０／８０とする粒子が、望ましい特性を有していなかったため、生産しなかった。

懸濁液を、ミニスプレードライヤーＢｕｃｈｉ Ｂ−１９１を使って乾燥した。スプレードライヤーは、二流体ノズルを備え、これは、並流モード（供給懸濁液および乾燥気流は同じ方向である）で動作する。以下のパラメータを使って乾燥を行った：入口温度２２０℃、出口温度範囲１２０〜１２７℃、噴霧流７００ｌ／ｈ、空気圧７ｂａｒ、アスピレータ設定９５％、ポンプ設定１８％。懸濁したセルロースナノファイバーの沈殿を防ぐために、乾燥プロセス中、磁気攪拌機を使って供給懸濁液を連続して混合した。

噴霧乾燥したインドメタシン微粒子の顕微鏡写真は、走査型電子顕微鏡を使って得られた。試料を両面カーボンテープに固定し、Ａｇａｒスパッタ装置で２５秒間、白金でスパッタした。メトプロロールおよびベラパミル微粒子の画像は、ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ（商標）ＦＥＧ走査型電子顕微鏡を使って得られた。インドメタシン試料と同様に試料を調製した。形態的特性評価と粒子サイズ決定のために顕微鏡写真を使用した。

微粒子のＴＥＭ画像は、ＦＥＩ Ｔｅｃｎａｉ Ｆ１２を使って得られた。微粒子分散液を、メッシュサイズ３００のＦｏｒｍｖａｒフィルムでコーティングされた銅グリッド上で乾燥した。画像は、溶解テスト後の微粒子特性評価のために使用した。

生産された粒子のＳＥＭ画像（図１４および１５）は、約５μｍのサイズを有する不規則で、大まかな球体状の粒子の形状を示す。同じ方法による、未保有のＮＦＣ粒子の形状は、薬物が保有された粒子と同様の形状およびサイズを有していた。しかしながら、この場合、観察されたもっとも興味深い特徴は、より高い倍率によって粒子表面の繊維性構造が現れる、噴霧乾燥した微粒子表面に関連していた。インドメタシンが保有された粉末の場合、一定量のインドメタシンが、個々に乾燥した遊離した薬物として存在した。これは、図１５において、針状析出物として見ることができる。この現象は、ベラパミルおよびメトプロロールが使用された場合には見られなかった（図１４）。これは、恐らく、薬物の溶液がＮＦＣ懸濁液に添加されたときに噴霧プロセスの前に起こったインドメタシンの沈殿の結果によるものである。

既知の量の微粒子を１−Ｎ−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡＭＩＭＣｌ）中に溶解する薬物含有量について、噴霧乾燥粒子を分析した。溶液をＤＭＳＯで希釈し、好適なＨＰＬＣ法によって分析した。乾燥した微粒子における全薬物保有率は、粉末生産物中に存在するすべての薬物材料、すなわち、堅く結合した封入薬物、粒子表面上のキャビティ内に吸着した弱く結合した薬物、および、個々に乾燥した未封入の薬物を含む。薬物の非結合区分は、３０分以内に溶解媒質に放出された、個別に噴霧乾燥されたか、またはゆるく結合した薬物を表している。

最終の保有率は、水素結合によってＮＦＣに結合しているか、または粒子内に物理的に捕集されている薬物の量を表す。それぞれのバッチについて、薬物保有率の詳細が表９に記されており、噴霧乾燥粒子の収率、全保有率、非結合区分および最終の保有率が、質量パーセントで表されている。インドメタシン微粒子は、６．１〜１５．１％の範囲という最高の最終保有率を有していたが、メトプロロールおよびベラパミル粒子の場合、その値は４．５〜８．２％であった。これら３つの薬物を含有する粒子を、さらなる調査のために選択した。イブプロフェンを含有する粒子は、高い入口温度と低いイブプロフェンの融点との組み合わせにより、大部分の薬物が溶けて、壁に付着し、この結果、許容できない乾燥が生じたため、最低の全保有率１１．７％を有していた（表９）。ナドロールおよびアテノロールの場合、１．０６〜３．６％の範囲にあった最終保有率の低い値は、ＮＦＣの添加後、供給懸濁液中に薬物の沈殿を生じる、限られた薬物の水溶性の結果として説明できるかもしれない。このため、高い割合の薬物が個別に乾燥した。しかしながら、最終保有率の主な相違は、恐らく、セルロースファイバーに対する、薬物の異なる親和性のせいである。薬物が、セルロース結晶の表面に直接結合し得ることと、イオン相互作用および分散液媒質の選択が、結合プロセスにおいて重要な役割を有することとが示された。我々の調査において、ＮＨ_３水溶液をインドメタシンの溶媒として使い、これが負電荷を生じたが、メトプロロールおよびベラパミルは、それらの塩を使用したため正電荷であった。

噴霧乾燥粒子、および、ＮＦＣとテストした薬物との物理的混合物の示差走査熱量測定を実施した。物理的混合物は、噴霧乾燥ＮＦＣ粉末および薬物を、薬物を保有した粒子における比率に対応する比率で混合することによって調製された。試料をアルミニウム皿に入れ、走査速度１０℃／分で２５〜２００℃で加熱した。乾燥粒子中の薬物の物理的状態を、熱分析によって評価した。生産された粉末のＤＳＣ熱プロフィールを、対応する薬物−ＮＦＣ物理的混合物と比較した（図１６および１７）。ＩＮＤＯ２０、ＩＮＤＯ３０およびＩＮＤＯ４０のＤＳＣ曲線（図１６）は、幅広い吸熱ピークを５８℃〜１００℃の温度範囲で示し、これは、噴霧乾燥プロセスの後、試料中に保たれる水のロスに関連する。物理的混合物については、結晶型γのインドメタシンの融解に対応した温度で鋭いピークが観察される。噴霧乾燥粒子について、ピークはより低い温度に移り、ピーク強度は著しく低下した。ピークの位置は、インドメタシンがα型で存在することを示し、ピークの強度は、その結晶度が低下していることを示している。溶媒としての５０ｍＭのＮＨ_４ＯＨの使用と、乾燥中の高温を伴う生産条件とによって、小部分の薬物が結晶質状態を保った。融解温度が１６０〜１６４℃である結晶型γによる、融点１５３〜１５５℃を有する結晶型αへの変形が起こった。しかしながら、最終生産物中の薬物は、主に非晶質状態にある。メトプロロール（図１７）およびベラパミル（データは図示せず）の場合に、同様の結果が得られた。物理的混合物に見られる鋭い融解ピークが、噴霧乾燥生産物においては消え、薬物もまた、生産プロセス後は非晶質状態にあることを示す。これらの結果は、非晶質材料を生産するための噴霧乾燥プロセスを報告する文献のデータに従っている。

溶解の調査のため、４０ｍｇの微粒子を、孔径０．２μｍを有する親水性のポリプロピレン膜に置き、真空ろ過システムを使って４００ｍｌの媒質で洗浄した。メトプロロールタータラート、ベラパミルヒドロクロリド、ナドロールおよびアテノロールの場合、脱イオン水を媒質として使用し、インドメタシンおよびイブプロフェンについては、薬物の溶解性に基づいて、リン酸緩衝液ｐＨ７．４を媒質として選択した。この工程は、薬物の非結合区分を取り除くために実行した。非結合薬物区分を定量化するために、媒質中の薬物の濃度を、好適なＨＰＬＣ方法によって測定した。非結合区分を取り除いた後、試料を１０ｍｌの媒質が入った５０ｍｌのガラス瓶に移し、三角フラスコ用のトレイを備えた振とう水槽に入れた。振とう回数を１１０分^−１に設定した。試料（０．３ｍｌ）を様々なタイムポイントで取り出し、１２０００ｒｐｍで５分間遠心分離した。薬物の放出量を決定するために、上清を好適なＨＰＬＣ方法で分析し、沈降した微粒子を媒質中で再懸濁し、瓶に戻した。放出速度を分析するため、溶解テストの結果をＢａｋｅｒおよびＬｏｎｓｄａｌｅによって開発された数学的モデルにフィットした。薬物の非結合区分を洗浄した後、溶解テストを実施した。別々に噴霧乾燥した薬物の区分を表す非結合区分は比較的高く、水に容易にアクセスできる弱く結合した区分もそうであった。図１８は、非結合薬物区分が放出された後の粒子の外観を示す。示されている粒子には、インドメタシン（ＩＮＤＯ ２０）が保有されており、この場合、非結合区分は７３．２％であった。写真は、粒子のある部分が、弱く結合した区分を放出した後、高度に多孔性の繊維性構造として現れることを示している。図１９は、６．１％、１２．２％、１５．１％のインドメタシン、４．５％、５．１％、７．７％のメトプロロールおよび４．５％、５．４％、８．２％のベラパミルを含有する微粒子の溶解プロフィールを示す。放出におけるこのバースト相の後、溶解プロフィールは、過度に遅い放出速度を特徴とするが、これは、薬物の緊密に結合した区分を放出する結果である（図１９）。溶出曲線を、ＢａｋｅｒおよびＬｏｎｓｄａｌｅ（Baker et al., 1974）によって開発された、球体状マトリクスからの薬物放出速度を説明する数学的モデルにフィットした。溶解速度は、数式：
（式中、Ｍ_ｔは、時間ｔにおける薬物放出量、Ｍ_∞は、不定時間における薬物放出量、Ｄ_ｍは、粒子中の薬物の有効拡散係数、Ｃ_ｍｓは、マトリクス中の薬物溶解性、ｒ_０は、球体状マトリクスの半径、Ｃ_０は、マトリクス中の薬物の最初の濃度である。）によって得られる。数式（５）は、以下のように変形できる：
（式中、放出定数ｋは、数式の左側（ｆ）を時間に対してプロットしたときに得られる曲線の勾配に対応する（図２０）。）。

ＭＥＴＯ２０およびＶＥＲＡ２０の場合、図２０のプロットは、明確に区別できる２つの部分からなり、第一の部分は、１または２週間にそれぞれ対応している。この期間の粒子は、溶解中、それ以降とは異なる放出速度を示す。これは恐らく、粒子表面近くに位置する薬物の区分か、または、緩く結合した区分の放出によるものである。この部分が放出された後、薬物放出速度の明らかな低下が見受けられた。

第二の期間において、薬物は、マトリクスシステムから拡散によって放出される。二相現象はインドメタシンを含有する粒子においては見られず、一定の勾配が溶解中ずっと得られた。溶出曲線の形状の相違は、溶解媒質での異なる溶解性の結果であり得る。インドメタシンはより低い溶解性を有し、これが、最初の２週間、ゆるく結合した区分の、より遅い放出を生じる。表１０は、インドメタシン、メトプロロールおよびベラパミルを含有する噴霧乾燥粒子について、決定係数の値と、すべてのバッチに対する勾配（図７に示されるフィットからの勾配）とを記す。３つすべてのインドメタシン試料の放出速度定数ｋは、同様の値を有し、これは、薬物の保有が拡散速度に影響しないことを示している。

さらに、ＶＥＲＡ２０試料がＭＥＴＯ２０よりもかなり高い値ｋを有し、かつ、両方の薬物が自由に水に溶けるため、溶解媒質での薬物の溶解性が、主に拡散速度を決定するわけではなかった（表９）。また、インドメタシンの溶解性は、ベラパミルおよびメトプロロールと比較して非常に低いが、その溶解速度は依然として、ＶＥＲＡ２０の速度とＭＥＴＯ２０の速度との間にあった。従って、拡散速度の相違は、ＮＦＣに対する薬物の異なる親和性のせいである可能性が最も高い。

ＮＦＣは、水への強い親和性を有し、そのため、これを乾燥することが困難になる。噴霧乾燥チャンバにおける滞留時間は短く、従って、乾燥には高温を使用する必要がある。より低い温度および／またはより高い供給速度を使用する場合、湿った材料は、チャンバに付着するであろう。ＡＰＩを含有するＮＦＣの水性懸濁液を噴霧乾燥する時に高温を適用すると、乾燥プロセスにおけるＡＰＩの分解のリスクが高まる。高温はまた、ＡＰＩの融点が低い場合、その選択を制限する（表１１は、融点の値（Ｔ_ｍ）と、水溶解性と、テストした薬物の水溶液における安定性とを示す）。概して、粒子は、噴霧中に、並流ドライヤの出口温度より１５〜２０℃低い最高温度に達する。粒子生産中、出口温度は１２０〜１２７℃の範囲内であり、これは、乾燥の成功には十分であった。

噴霧プロセスの第二の抑制工程は、噴霧液体へのＡＰＩの溶解性である（表１１）。本作業において、スプレードライヤーを水性溶媒に限定した。従って、アテノロール、ナドロール、メトプロロールタータラートおよびベラパミルヒドロクロリドの場合においては、水を溶媒として使用したが、インドメタシンおよびイブプロフェンは、５０ｍＭの水性ＮＨ_４ＯＨに溶解した。乾燥プロセスにおいては乾燥チャンバが高温であるため、ＮＨ_３は、気体として取り除かれるため、ＮＨ_４ＯＨが溶媒として選択された。より高い濃度が、高い粘度により、スプレーノズルの目詰まりを起こしたため、すべての場合において、供給懸濁液の固形含有量を０．５％に保った。採用した方法によって、白い粉末が生産されたが、黄色の粉末を生じたインドメタシンは例外である。この色は黄色の非晶質インドメタシンの結果である。インドメタシンの量が増えるにつれ、粉末の色の強度が高くなった。多くの材料が乾燥チャンバに付着したため、収率は１９〜３５％の範囲内であった。高温が、チャンバ内の薬物の融解を誘発し、粉末のべたつきおよび接着性が生じ、収率が低くなった。

本発明を実施する現在好ましい形態を含めて、特定の実施例に関して本発明を説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、上述の実施形態の多くの変形形態および順列形態があることが当業者にはわかるだろう。本発明は、その応用において本明細書に示した構成要素の構成および配置の詳細に限定されないことが理解されるべきである。上述の変形形態および修正形態は、本発明の範囲内にある。

Claims (14)

1. 生物活性剤の持続性送達のためのドラッグデリバリーシステムであって、前記システムが、植物ベースの材料由来のナノフィブリル化セルロースと、少なくとも１つの生物活性剤と、合成重合体、生体化合物および天然の重合体から選択される少なくとも１つの担体とを含むマトリクスを含むことを特徴とするシステム。
2. 前記システムが、医療デバイス、組み合わせ生産物、インプラント、経皮パッチ、または経口、舌下、局所、眼内、腸内、直腸、皮下、非経口もしくは粘膜付着性適用のための製剤であることを特徴とする請求項１に記載のドラッグデリバリーシステム。
3. 前記システムが、子宮内デリバリーシステムもしくは膣デリバリーシステムまたは皮下インプラントであることを特徴とする請求項１または２に記載のドラッグデリバリーシステム。
4. 前記マトリクスが、０．１〜９９．９ｗｔ％のナノフィブリル化セルロースを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステム。
5. 前記マトリクスが、マトリクスの乾燥重量に基づく算出で０．０００１〜７０ｗｔ％の少なくとも１つの生物活性剤を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステム。
6. 前記ナノフィブリル化セルロースが、ナノフィブリル化セルロースの天然およびアニオン性グレードから選択されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステム。
7. 前記ナノフィブリル化セルロースが、イオン交換した天然のナノフィブリル化セルロースから選択されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステム。
8. 前記マトリクスが、０．０１〜１０ｗｔ％の水を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の生物活性剤の持続性送達のためのドラッグデリバリーシステムの製造方法であって、前記方法が、以下の方法Ａ〜Ｄ：
   方法Ａは、少なくとも１つの生物活性剤をナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混ぜ合わせて混合物を得た後、前記混合物から水を除去して乾燥させる工程を含み；
   方法Ｂは、少なくとも１つの生物活性剤を溶媒または緩衝液に溶解して溶液を得て、次に、該溶液を、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混ぜ合わせて混合物を得た後、前記混合物を噴霧乾燥する工程を含み；
   方法Ｃは、少なくとも１つの生物活性剤を溶媒または緩衝液に混合または溶解して配合物または溶液を得て、次に、該配合物または溶液を、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液と混合して混合物を得て、該混合液を、水と混和できる有機抽出剤の体積中へとポートを通して導入し、１つまたはいくつかの要素の形態にして、前記要素を取り除き、それらを乾燥する工程を含み；
   方法Ｄは、ナノフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液または分散液を、水と混和でき、かつ少なくとも１つの生物活性剤が溶解した有機抽出剤の体積中にポートを通して導入し、１つまたはいくつかの要素の形態にして、前記要素を取り除き、それらを乾燥する工程を含む、
   から選択される方法でマトリクスを製造する工程と、
   合成重合体、生体化合物および天然の重合体から選択される少なくとも１つの担体中または担体上に前記マトリクスを組み込む工程と
   を含むことを特徴とする、前記方法。
10. 前記方法において、少なくとも１つの担体中または担体上に前記マトリクスを組み込むことが、コーティング押出、圧縮成形、オーバーモールド、積層成形、射出成形、スプレーコーティング、ディッピング、プラズマコーティング、担持および混ぜ合わせから選択される１つ以上の工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記方法が、重合体でコーティングすることをさらに含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
12. 生物活性剤の持続性送達のための、請求項１〜８のいずれか１項に記載のドラッグデリバリーシステムの使用。
13. 前記システムが、医療デバイス、組み合わせ生産物、インプラント、経皮パッチ、または、経口、舌下、局所、眼内、腸内、直腸、皮下、非経口もしくは粘膜付着性適用のための製剤であることを特徴とする請求項１２に記載の使用。
14. 前記システムが、子宮内デリバリーシステムもしくは膣デリバリーシステムまたは皮下インプラントであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の使用。