JP2015506986A

JP2015506986A - 液中パルスレーザーアブレーションによって製造された非晶質医薬微粒子およびその製造方法

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Publication number: JP2015506986A
Application number: JP2014556809A
Authority: JP
Inventors: 雄貴市川; マーキンケヴィクス，アンドリウス
Original assignee: イムラアメリカインコーポレイテッド
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2015-03-05
Also published as: US20130209523A1; DE112013000960T5; WO2013122988A1; US9463243B2

Abstract

本開示は、非晶質固体医薬化合物の微粒子の溶液を製造するために液中でレーザーを使用する方法、前記方法を用いて製造された非晶質医薬剤の微粒子の溶液および前記方法を用いて製造された微粒子に関する。初期結晶構造を非晶質固体に転換する相転移法を介して固化されたターゲットを使用することによって、油圧により圧縮されたターゲットを取り扱う際の技術的困難が克服される。レーザーを使用するアブレーション法により、前記医薬化合物のバイオアベイラビリティおよび溶解度を改良する非晶質固体医薬化合物微粒子を製造する。この改良は、不規則な結晶構造および粒径縮小による拡大された相対表面積の組み合わせの結果として生じる。レーザーを使用する方法は、超短パルスレーザーシステムまたはＵＶ−ｎｓ（紫外ナノ秒）レーザーを用いて実施できる。超短近ＩＲ（赤外）レーザーおよびＵＶ−ｎｓレーザーを用いて得られた結果は、非晶質固体クルクミン微粒子の形成を証明している。

Description

（関連出願）
本出願は、２０１２年２月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／５９８００２号および２０１３年２月１３日に出願された米国特許出願第１３／７６５７６９号の恩典を主張するものである。

本発明は、非晶質医薬微粒子を形成するためのレーザーを使用する方法およびシステムならびにそれらを用いて製造された溶液に関する。

難水溶性医薬化合物のバイオアベイラビリティの改良は、継続的な挑戦課題であり、依然として多数の薬学研究者や製薬会社が関心を寄せている。本明細書および特許請求の範囲では、医薬化合物とは、病的状態を治療するために使用される化合物または製剤、および、別の医薬化合物を作り出すための前駆物質として使用される化合物または製剤を意味する。

非晶質固体は、構造内に結晶質固体のような長距離秩序を有していない固体と特徴付けられている。非晶質固体は、化学結合のために、原子長スケール上で短距離秩序を有する場合がある。非晶質固体は、結晶質構造ではなく不規則構造を有している。固体の非晶質性は、実験によって、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）ピークが観察されないＸ線回折（ＸＲＤ）パターンによって特徴付けることができる。本明細書および特許請求の範囲における不明確さを回避するために、非晶質固体は、類似量の結晶質固体においてブラッグピークを検出するために十分なＸ線曝露および検出パラメーターを使用した場合に、Ｘ線回折パターンにおいてブラッグピークを示さない固体と規定する。

不規則構造であるために、非晶質固体のエンタルピーは、結晶質固体のエンタルピーより高い。分子は、非晶質固体中では不安定エネルギー状態にある。この壊れた結晶質形態のために、非晶質固体の溶解度は結晶質固体の溶解度より高くなる。総説（Ｙ．Ｋａｗａｂａｔａｅｔａｌ．：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．４２０，１，（２０１１）を参照されたい）によると、非晶質固体と結晶質固体の溶解度差は、典型的には１．１〜１０００倍である。そこで、医薬化合物における非晶質固体形の使用は、特定の物理的形状により溶解度を増すのでバイオアベイラビリティを改良する方法の１つとして公知である。

医薬化合物のバイオアベイラビリティを改良する別の戦略は、例えばウェットグラインディング法、高圧均質化法または流動層スプレー乾燥法などを用いて薬物の粒径を減少させ、粒径に比べて相対表面積を拡大する方法である。しかし、これらの方法には、重大な限界がある。米国特許第７５９７２７８号に例示されているように、液中レーザー粉末化は、医薬化合物の微細粒子を製造するための新興技術である。レーザーを使用するアプローチは、従来方法、例えばウェットグラインディング法、高圧均質化法または流動層スプレー乾燥法に比較して多くの利点を提供する。そのようなレーザーを使用する方法における所望の進歩は、バイオアベイラビリティを改良し、溶解度を上げ、粒子の収率を上げることであろう。

一態様では、本発明は、液中レーザーアブレーションを用いて医薬化合物の非晶質微粒子の懸濁液を提供する。本発明は、特に結晶質固体形では難水溶性である医薬化合物とともに使用される。様々な実施形態では、少なくとも２つの特徴：不規則な非晶質構造および粒径縮小により拡大した相対表面積を組み合わせて、医薬化合物のバイオアベイラビリティおよび溶解度を改良する。

一態様では、液中レーザーアブレーションのターゲットとして調製されたバルク医薬化合物は、アブレーションの前に結晶質固体から非晶質固体へ物理的形状を変化させるために、少なくとも１つの相転移を介して変換された。

一態様では、様々な実施形態で製造された医薬化合物の非晶質微粒子は、２００ｎｍ（ナノメートル）以下のスケールにある複雑な超微細構造を有し、この構造によって各粒子の相対表面積が増加する。

一態様では、本発明によって製造された微粒子の不規則な非晶質構造は、結晶微粒子と比較して明確に異なるＸ線回折パターンを有しており、本発明による非晶質固体はＸ線回折パターンにおいてブラッグピークを示さない。さらに振動分光法を使用して、固体バルク物質ターゲットの分子構造がレーザーアブレーション法を受けても維持されることを確証できる。

本発明によって形成された非晶質微粒子は、アブレーション／懸濁液から抽出することができる、またはアブレーション液中にコロイド懸濁液として保持することができる。

また別の態様では、ターゲット調製には、相転移法、例えば溶融する工程が含まれている。相転移は、非晶質固体ターゲット物質を製造するために結晶構造を変化させるだけではなく、ターゲットが油圧圧縮粉末から製造される従来のレーザーアブレーションの問題も軽減する。

先行技術のレーザー破砕法を示すブロック図である。先行技術のレーザーアブレーション法を示すブロック図である。本発明によるレーザーアブレーション法を示すブロック図である。本発明による液中で非晶質医薬化合物の微粒子を製造するためのレーザーを使用するシステムの一部分を示す概略図である。本発明による循環システムを使用して液中で非晶質医薬化合物の微粒子を製造するためのレーザーを使用するシステムの一部分を示す概略図である。本発明による近赤外フェムト秒（近ＩＲ−ｆｓ）パルスレーザーによって粉末化された医薬化合物クルクミンの非晶質微粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す図である。油圧により圧縮された結晶質ターゲット由来のクルクミンターゲットのＸ線回折パターン（点線）、および、本発明に従って調製された非晶質ターゲットのＸ線回折パターン（実線）を示す図である。圧縮された結晶質ターゲット由来のレーザー粉末化クルクミン微粒子のＸ線回折パターン（点線）、および、本発明に従って調製された非晶質ターゲット由来のレーザー粉末化クルクミン微粒子のＸ線回折パターン（実線）を示す図である。本発明による紫外ナノ秒（ＵＶ−ｎｓ）パルスレーザーによって粉末化された非晶質クルクミン微粒子のＴＥＭ写真を示す図である。本発明による近ＩＲ−ｆｓパルスレーザーアブレーション、本発明によるＵＶ−ｎｓパルスレーザーアブレーションまたはクルクミン粉末懸濁液の超音波処理によって調製された非晶質クルクミン微粒子の粒径分布を示す図である。非晶質クルクミンのバルクターゲット物質、本発明による近ＩＲ−ｆｓパルスレーザーアブレーションを使用して調製されたクルクミン微粒子および本発明によるＵＶ−ｎｓパルスレーザーアブレーションを使用して調製されたクルクミン微粒子の減衰全反射フーリエ変換赤外分光法（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ）スペクトルを示す図である。

本明細書で使用する「レーザー破砕」は、例えば米国特許第７５９７２７８号に開示されているように、粒子の懸濁液がレーザーで照射されるレーザー粉末化法を意味する。

本明細書で使用する「レーザーアブレーション」は、例えばＫｅｎｔｈｅｔａｌ．による‘‘ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＰａｃｌｉｔａｘｅｌＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｂｙＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎａｎｄＦｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ’’ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１００，Ｎｏ．３（２０１１）１０２２、および、‘‘ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＷｉｔｈＨｉｇｈＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＲａｔｅＵｌｔｒａｆａｓｔＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎＩｎＬｉｑｕｉｄｓ’’の発明の名称で２０１０年１１月２２日に出願された米国特許出願公開第１２／９５１４９６号に開示されたように、バルクターゲット物質がレーザーで照射されるレーザー粉末化法を意味する。

少なくとも１つの実施形態では、本発明は、非晶質微粒子医薬化合物を製造するためのパルスレーザーを使用する方法を含んでいる。非晶質状態は、難水溶性医薬化合物のバイオアベイラビリティを改良するために有益である。本明細書および特許請求の範囲では、用語「難水溶性医薬化合物」は、水溶解度が１０ｇ／Ｌ（グラム／リットル）以下、より好ましくは１ｇ／Ｌ以下、最も好ましくは１００ｍｇ／Ｌ（ミリグラム／リットル）以下の医薬化合物を意味する。さらに、先行技術の液中レーザーアブレーションもしくはレーザー破砕の様々な限界は、相転移法を介してバルクターゲットの物理的状態を変化させることによって克服される。

図１ａ〜１ｃは、３種類の液中レーザー粉末化法を示す。図１ａは、米国特許第７５９７２７８号（‘２７８号特許）に一般的に記載されたレーザー破砕法の先行技術を示すブロック図である。‘２７８号特許は、本願発明者らがレーザー破砕法と呼ぶレーザー粉末化法を使用する医薬ナノ粒子の懸濁液を製造する方法を開示している。本方法は、１）医薬化合物粒子の最初の懸濁液を形成する工程、および、２）該懸濁液をレーザーで照射する工程、の少なくとも２つの工程を含んでいる。約１００ｎｍの平均粒径が得られ、結果として生じたナノ粒子懸濁液は薬物輸送システムにとって有用と見なされたが、このレーザーを使用する方法には幾つかの限界がある。第１に、レーザー破砕法の効率は、レーザー粉末化可能なレーザー焦点体積に懸濁した粒子が進入する確率によって上がる。この結果、一部の粒子集団は未処理のままになり、一部の粒子集団はレーザー照射に過剰曝露し、医薬化合物の望ましくない分解が誘発される。第２に、工程の進行に伴って懸濁液中の粒子が増えてレーザービームはより散乱するようになるので、この方法はさらにいっそう非効率になる。

図１ｂは、Ｋｅｎｔｈｅｔａｌ．による‘‘ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＰａｃｌｉｔａｘｅｌＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｂｙＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎａｎｄＦｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ’’ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１００，Ｎｏ．３（２０１１）１０２２，（Ｋｅｎｔｈｅｔａｌ．）に一般的に開示された、レーザーアブレーションを使用する第２の先行技術方法を示すブロック図である。本方法は、上述したレーザー破砕法における粒子懸濁液の処理と区別できるように、本願発明者らがレーザーアブレーションと呼ぶレーザー粉末化法のために異なる構成を利用する。Ｋｅｎｔｈｅｔａｌ．の方法では、油圧により圧縮された結晶質パクリタキセル粉末の錠剤が利用された。本願出願人は、圧縮された粉末の構造が図１ａのレーザーを使用する方法の非効率を減少させると予期している。圧縮された錠剤は、レーザーの焦点位置が適切な範囲内にある限り、その上で一貫したレーザーアブレーションが発生可能な平面を有する。しかしＫｅｎｔｈｅｔａｌ．の方法では、何らかのまた別の処理工程を含んでいないレーザーアブレーション後における粒径分布は、この論文の表２に示したように約３μｍのままであり、比較的大きい。任意の特定の理論に従わないので、本願出願人は、Ｋｅｎｔｈｅｔａｌ．の方法では、レーザーパルスが錠剤の表面を粉末化するだけではなくレーザーが作り出す音響機械的衝撃に起因して、圧縮された錠剤が崩れて粉末粒子になることが理由の１つと考えている。このレーザー相互作用の結果により、懸濁液中に未処理粒子が大量に残ってしまう。注目すべきことに、出願人らは、圧縮した粉末の錠剤は脆くて壊れる場合があり、油圧容器から取り出されるときにレーザーアブレーション法に必要な表面平坦性が損なわれることを見いだした。さらに、錠剤をうまく除去した後でさえ、取り扱いが困難な場合がある。そのような圧縮した錠剤は、液体中に、特に流動している液体中に沈められるとばらばらになる。他方、特にそのような液体流は、レーザーアブレーション法の粉末化効率を大幅に改良する。例えば、Ｂａｒｃｉｋｏｗｓｋｉｅｔａｌ．による‘‘Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｃｏｌｌｏｉｄｓｂｙｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄａｎｄｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒａｂｌａｔｉｏｎｉｎｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗ’’；ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９１（２００７）０８３１１３、および、その開示内容全体が参考として本明細書で援用される‘‘ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＭｅｔａｌａｎｄＭｅｔａｌ−ＡｌｌｏｙＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＷｉｔｈＨｉｇｈＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＲａｔｅＵｌｔｒａｆａｓｔＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎＩｎＬｉｑｕｉｄｓ’’との発明の名称で２００９年１月３０日に出願された米国特許出願第１２／３２０６１７号を参照されたい。さらに、レーザーアブレーションで製造された微粒子は出発粉末の結晶構造を保持するので、圧縮された結晶粉末の錠剤はレーザー粉末化するための最善の形態ではない。例えば、上記で言及した米国特許出願第１２／９５１４９６号は、結果として結晶微粒子が形成される超短レーザーを使用する方法を開示している。上記で考察したように、医薬化合物のバイオアベイラビリティのためには非晶質構造が好ましい。

図１ｃは、本発明によるレーザーアブレーション法を示すブロック図である。以下、非晶質医薬化合物微粒子を作り出すためのレーザーアブレーション法を開示する。結晶粉末をターゲットの形に圧縮する代わりに、結晶粉末を固化非晶質形へ変換させることによって、油圧により圧縮した結晶ターゲット物質を取り扱う上での従来からの技術的問題を解決することができた。同時に、本発明者らの実験に基づいて、驚くべきことに本明細書に開示した方法から生じた医薬化合物の非晶質微粒子が作り出された。それゆえ、２つの有益な特徴、すなわち、不規則な非晶質構造と、粒径縮小によって引き起こされる表面積拡大とが結合されている。先行技術の方法を用いた場合と同様に、結晶質医薬化合物粉末が最初の出発物質（１０１）である。本発明において、最初の工程は、レーザーアブレーションの前の非晶質医薬化合物物質（１０２）の形成であり、以下で考察する。

図１ｃのレーザーアブレーション工程１０３を参照して、図２は、本発明による、液中で非晶質医薬化合物の微粒子を製造するためのレーザーを使用するシステムの一部分を概略図で示す。一実施形態では、レーザービーム１が図示されていないパルスレーザー源から供給され、レンズ２によって焦点が合わされ、案内機構３によって誘導される。案内機構３はターゲット４に向けてレンズ２の前に配置することもできる。ターゲットホルダ５に載せられたターゲット４は、対象の医薬化合物を含有する非晶質のペレット形の固体である。ターゲット４およびターゲットホルダ５は、容器７内の液体６の表面の下方に数ｍｍ、好ましくは１ｃｍ未満、沈められる。攪拌棒８の動きによって作られる液体６の流れは、生成された微細な医薬化合物粒子９がレーザー照射領域に留まるのを防ぐ。液体６の流れは、レーザー焦点体積も冷却する。

液体層の厚さは、レーザービーム１のごくわずかな線形ならびに非線形吸収によって決定される。そこで、レーザー源の波長は、中赤外〜近赤外範囲（例、約２０００ｎｍ〜７８０ｎｍ）、可視範囲（例、７００ｎｍ〜４００ｎｍ）、または紫外範囲（例、３９５ｎｍ〜２６６ｎｍ）の低さであってよい。ビーム１のパルスエネルギーは、好ましくは１０ｎＪ（ナノジュール）〜２ｍＪ（ミリジュール）、より好ましくは５０ｎＪ〜３００μＪ（マイクロジュール）、そして最も好ましくは０．１〜１００μＪである。ビーム１のパルス持続時間は、１０ｆｓ（フェムト秒）〜１００ｎｓ（ナノ秒）、好ましくは１０ｆｓ〜１０ｎｓ、そして最も好ましくは３０ｆｓ〜１０ｐｓ（ピコ秒）であってよい。極めて短い、例えば１００ｆｓ未満のパルス持続時間は、望ましくない熱作用を減少させるが、パルス持続時間が数十ｆｓに近付くと、または液体層が無視できない程の厚さであれば、液体中の屈折指数の波長分散に起因してパルスの一時的拡大が重要になる。その場合、分散補償のための追加の光学素子を補償する光路内に挿入することができる。分散補償のための光学素子には、一対の光学回折格子および一対のボリュームブラッググレーティング（ｖｏｌｕｍｅＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓ）が含まれるがこれらに限定されない。さらに開示された構成、または、光ファイバー、フォトニック結晶繊維、フォトニックバンドギャップ繊維、非線形光ファイバーおよびファイバーブラッググレーティングを含むがそれらに限定されない光導波路において遭遇する符号と反対符号の分散を有する物質の挿入は、パルス持続時間拡大の影響を補償することができる。好ましくは、ビーム１のパルス繰り返し数は、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、いくつかの実施形態では、約１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚおよび／または〜約１０ＭＨｚの範囲内であってよい。案内機構３は、迅速な走査、または、ターゲット４の表面上でのレーザービーム１の他の移動のために構成された、振動ミラー３であってよい。ミラー３の振動周波数は、表面上の走査速度が０．０１ｍ（メートル）／秒以上であるように、好ましくは１０Ｈｚ以上であり、角度振幅は１ｍｒａｄ（ミリラド）以上である。そのようなミラーは、圧電駆動ミラー、ガルバノミラー、またはビーム移動に適切な他の装置であってよい。２枚以上のミラーを使用すると、対物レンズの像面内での二次元移動を達成することができる。理想的には、像面およびターゲット表面は完全に平行であり、より好ましくはターゲットへのレーザービームパルスの入射角は、像面内のスポットの位置とは無関係に一定角度である。光路に沿って焦点の位置を調整するために、別のレンズもしくはレンズシステムを実装することもできる。

図１ｃの非晶質ターゲット調製工程１０２を参照すると、ターゲット４は、結晶質医薬化合物を溶融および急冷する工程によって調製される非晶質形の固体医薬化合物であってよく、この固体医薬化合物は、最初は入手可能な粉末形、例えば以下で記載するＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社製の結晶質クルクミン粉末であってよい。非晶質ターゲット４は、数種の他の公知の方法によっても製造できるが、溶融抽出法が好ましい。例えば、Ｊ．Ｂｒｅｉｔｅｎｂａｃｈによる‘‘Ｍｅｌｔｅｘｔｒｕｓｉｏｎ：ｆｒｏｍｐｒｏｃｅｓｓｔｏｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’’：ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓａｎｄＢｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．５４，１０７（２００２）、または、Ｋ．Ｊ．Ｃｒｏｗｌｅｙｅｔａｌ．による‘‘Ｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｇｌａｓｓ−ｆｏｒｍｅｒｆｒａｇｉｌｉｔｙ’’：ＴｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，Ｖｏｌ．３８０，７９（２００１）を参照されたい。その他の方法には以下が含まれるがこれらに限定されない。スプレー乾燥法は、Ｊ．Ｐａｒｋｅｔａｌ．による‘‘Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｃｅｆｄｉｎｉｒｕｓｉｎｇｓｐｒａｙ−ｄｒｙｉｎｇａｎｄＳＡＳ−ｐｒｏｃｅｓｓ’’：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３９６，２３９（２０１０）を参照されたい。スプレー凍結法は、Ｔ．Ｌ．Ｒｏｇｅｒｓｅｔａｌ．による‘‘ＥｎｈａｎｃｅｄＡｑｕｅｏｕｓＤｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆａＰｏｏｒｌｙＷａｔｅｒＳｏｌｕｂｌｅＤｒｕｇｂｙＮｏｖｅｌＰａｒｔｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｓｐｒａｙ−ＦｒｅｅｚｉｎｇｉｎｔｏＬｉｑｕｉｄｗｉｔｈＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＦｒｅｅｚｅ−Ｄｒｙｉｎｇ’’：ＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．２０，４８５（２００３）を参照されたい。凍結乾燥法は、Ｄ．Ｌ．ＴｅａｇａｒｄｅｎａｎｄＤ．Ｓ．Ｂａｋｅｒによる‘‘Ｐｒａｃｔｉｃａｌａｓｐｅｃｔｓｏｆｌｙｏｐｈｉｌｉｚａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｎｏｎ−ａｑｕｅｏｕｓｃｏ−ｓｏｌｖｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓ’’：ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ．１５，１１５（２００２）を参照されたい。エレクトロスプレー法は、Ｊ．Ｙａｏｅｔａｌ．：ＡｅｒｏｓｏｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．３９，９８７（２００８）を参照されたい。溶媒共沈法は、Ｚ．Ｄｏｎｇｅｔａｌ．による‘‘Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｏｌｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｏｔ−ｍｅｌｔｅｘｔｒｕｓｉｏｎａｎｄｓｏｌｖｅｎｔｃｏ−ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ’’：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３５５，１４１（２００８）を参照されたい。水和化合物の脱水は、Ｌ．Ｙｕｅｔａｌ．による‘‘Ａｍｏｒｐｈｏｕｓｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｏｌｉｄｓ：ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ’’：ＡｄｖａｎｃｅｄＤｒｕｇＤｅｌｉｖｅｒｙＲｅｖｉｅｗｓ，Ｖｏｌ．４８，２７（２００１）を参照されたい。そして、超臨界抗溶媒法は、Ｊ．Ｐａｒｋｅｔａｌ．による‘‘Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｃｅｆｄｉｎｉｒｕｓｉｎｇｓｐｒａｙ−ｄｒｙｉｎｇａｎｄＳＡＳ−ｐｒｏｃｅｓｓ’’：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３９６，２３９（２０１０）またはＴ．Ｌ．Ｒｏｇｅｒｓｅｔａｌ．による‘‘ＥｎｈａｎｃｅｄＡｑｕｅｏｕｓＤｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆａＰｏｏｒｌｙＷａｔｅｒＳｏｌｕｂｌｅＤｒｕｇｂｙＮｏｖｅｌＰａｒｔｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｓｐｒａｙ−ＦｒｅｅｚｉｎｇｉｎｔｏＬｉｑｕｉｄｗｉｔｈＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＦｒｅｅｚｅ−Ｄｒｙｉｎｇ’’：ＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．２０，４８５（２００３）を参照されたい。これらの方法はいずれも、出発物質である結晶質固体を本明細書で規定した非晶質固体物質に相転移法を介して変換するために使用される。

非晶質ターゲット４にアブレーション法のために好ましい平面を備えさせるためには、熱成形工程のような成型工程、または、プレス加工、機械加工や二次成形法のような形成工程を非晶質固体に適用することができる。ターゲット４は、溶解度を高めるため、バルク固体およびバルク固体から製造された粒子の非晶質性を維持するために賦形剤をさらに含有することができる。適切な賦形剤の例には、塩、イオン性化合物、ポリマー、セルロース、糖、寒天またはゼラチンが含まれるがそれらに限定されない。より具体的な例には、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリソルベート、トコフェリルポリエチレングリコールスクシネート（ＴＰＧＳ）、それらのモノマーおよび誘導体もしくは混合物のいずれかを含むコポリマーが含まれるがそれらに限定されない。本発明における使用に適合する医薬化合物には、有機物質、無機物質が含まれる、または当分野における公知の条件でガラス形成能力を有する限り、該医薬化合物は有機物質および無機物質両方の組み合わせであってよい。ガラス化としても知られるガラス転移を介して溶融液体状態から急速冷却されてガラスを形成する場合、物質はガラス形成能力を有する。急速急冷による、冷却に伴う物質内での結晶化はあり得ない。

ターゲットホルダ５は、光学的に耐久性のある物質、例えばガラスから製造されてよいが、これはターゲット４が正規の位置に安定して保持される限り必須ではない。液体６は、好ましくは、好ましくは１ｋΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有する脱イオン水もしくは蒸留水であるが、それらに限定されてはいない。液体６は、イオン溶液、または液体およびその他の揮発性有機化合物を含有するアルコール、ケトン、有機酸、アルデヒド、芳香族基を含むがそれらに限定されない他の有機化合物との混合物であってもよい。さらに、液体６は、液体中のコロイド安定性を維持するためまたは製造された粒子の非晶質性を維持するための、製造された非晶質医薬化合物粒子のために賦形剤、表面安定剤もしくは補助安定剤を含有していてよい。

適切な表面安定剤および補助安定剤は、好ましくはポリマーまたはコポリマーである。他の適切な表面安定剤には、界面活性剤、ペプチド、タンパク質およびそれらの組み合わせが含まれる。表面安定剤および補助安定剤の代表的な例には、ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎおよびＴｈｅＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＧｒｅａｔＢｒｉｔａｉｎが共同発行したＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＥｘｃｉｐｉｅｎｔｓ（ＴｈｅＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＰｒｅｓｓ，１９８６）に列挙されたポリマー、コポリマー、界面活性剤、タンパク質およびその他の医薬賦形剤が含まれるがそれらに限定されない。例には、ポリビニルピロリドン（例、ＰＶＰＫ１２、ＰＶＰＫ１７およびＰＶＰＫ３０）、例えばＨＰＣ−ＳＬ、ＨＰＣ−Ｌ、ＨＰＭＣのようなセルロースポリマー、ビニルピロリドンおよびビニルアセテートのコポリマー（例、Ｐｌａｓｄｏｎｅ（登録商標）Ｓ６３０、ＶＡ６４）、例えばエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのブロック共重合体であるＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）Ｆ６８、Ｆ１０８のようなポロキサマー、ポリエチレングリコール（例、ＰＥＧ４００、ＰＥＧ２０００およびＰＥＧ４０００）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、チロキサポール、ポリオキシエチレンヒマシ油誘導体、コロイド状二酸化ケイ素、カルボマー（例、ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅ社製のＣａｒｂｏｐｏｌ９３４）、カルボキシメチルセルロース、例えばポリソルベート８０、ポリソルベート２０のようなポリソルベートナトリウム、塩化ベンズアルコニウム、帯電リン脂質、ドクセートナトリウム、およびＡｅｒｏｓｏｌＯＴ（Ｃｙｔｅｃ社）が含まれる。

表面安定剤のその他の例には、ゼラチン、カゼイン、リゾチーム、アルブミン、コレステロール、ステアリン酸、クエン酸、ステアリン酸カルシウム、グリセロールモノステアレート、ドデシル硫酸ナトリウム、メチルセルロース、非結晶質セルロース、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、およびＲｏｈｍａｎｄＨａａｓ社から入手可能なアルキルアリールポリエーテルスルホン酸塩であるＴｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−２００が含まれる。上記いずれかの混合物も本発明の範囲内に含まれる。

上記の賦形剤、表面安定剤もしくは補助安定剤は、レーザーアブレーション法の前、最中または後のいずれでも液体６に加えることができる。賦形剤を、ターゲット４内にその調製中に含めることもできる。

また別の態様では、本発明による非晶質医薬化合物微粒子を製造するためのレーザーを使用するシステムは、さらに液体循環システムを含めることができる。図３は、本方法を実施するためにそのようなレーザーを使用するシステムの例を概略図で示す。ターゲット４は、上述した医薬化合物を含有するペレット形の非晶質固体である。ターゲット４は、最上位にガラス窓１０で蓋がされている容器７中の液体６の表面から数ｍｍ、好ましくは１ｃｍ未満、下方に沈められる。液体６が漏出しないよう、Ｏリング型のシール１１がガラス窓１０と容器７との間に配置されている。容器７は、容器７と液体６が示す並進移動を作り出すことのできる移動ステージ１２上に固定される。容器７には入口１３および出口１４があり、液体６は容器７を通って流れ、生成される医薬微粒子９は他の場所に運ばれ収集される。ターゲット４とガラス窓１０との間隙を充填するため、およびレーザーアブレーション中に生成された気泡がガラス窓１０の上に滞留することを回避するため、流体６の流れは十分に速くなければならない。

液体６の流れは、図示していない循環システムによって、入口１３および出口１４を使用して容器７内に導入される。好ましくは、液体６は、１ｍＬ（ミリリットル）／秒以上の速度、より好ましくは１０ｍＬ／秒以上の速度で流れる。２００９年１月３０日に出願された米国特許出願第１２／３２０６１７号で考察されたように、液体の流れ、ビーム移動またはその両方を用いてレーザー照射領域内での熱蓄積を制御することができる。

微粒子生成のためには、ターゲット４の上方にガラス窓１０を配置し、流れる液体６でターゲット４と窓１０との間隙を満たすことが好ましい。液体の流れにより、生成された微粒子９を液体６中に均一に分散させることができる。しかし当然のことながら、容器７の最上位にガラス窓１０がなければ、流れる液体６の上面が流動中に変動し、ターゲット４の上方の液体６の厚さを変動させる可能性がある。これはレーザービーム１の光路特性を変化させ、製造された微粒子の粒径分布をさらに広げる。このため、様々な実施形態では、ターゲット４の上方で液体６の一定深さを維持するために流れる液体６の上方に光窓１０が導入される。循環システムを利用できない場合、例えば図３に示したようにレーザービーム１に垂直の側方振動移動を移動ステージ１２へ導入することにより、液体６がアブレーションスポットを局所的に横断することもできる。移動ステージ１２は、好ましくは数Ｈｚの振動周波数、および数ｍｍの振幅を有する。液体循環を生成するために加振器も使用可能であり、加振器の円運動は液体６の円運動を引き起こすことができる。上記の状況では、ガラス窓１０は必ずしも必要とされない。しかし、移動ステージ１２もしくは加振器の使用により、ターゲット４の上方で液体層厚が不均一になり、生成された微粒子９の粒径分布はより広がる。

図２および図３に示した実施形態はどちらも、ターゲット４が液体６内に完全に沈められていることを示しているが、これは本発明の実施形態を実施するための必須の状態ではない。ターゲット４の一部分が液体６と接触している限り、レーザーアブレーションはターゲット−液体界面で発生可能である。

例えば本発明を具体的に示すために、難水溶性医薬化合物としてクルクミンを使用した。非晶質クルクミン微粒子は、本発明によって、図２に示した実施形態に類似する実施形態を使用して製造された。ターメリックは、ショウガ科（Ｚｉｎｇｉｂｅｒａｃｅａｅ）の一員であるクルクマ・ロンガ（Ｃｕｒｃｕｍａｌｏｎｇａ）の根茎に由来する人気のある明るい黄色のインド産の香辛料である。クルクミノイドは、ターメリックを黄色くするポリフェノール化合物であり、ターメリックの主要クルクミノイドはクルクミンである。クルクミンは水不溶性であり、Ｒ．Ａ．Ｓｈａｒｍａｅｔａｌ．による‘‘Ｃｕｒｃｕｍｉｎ：Ｔｈｅｓｔｏｒｙｓｏｆａｒ’’：ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＣａｎｃｅｒＶｏｌ．４１（２００５）１９５５の導入部において言及されているように、東洋医学では紀元前２千年から使用されてきた。さらに、近年の研究は、クルクミンには、例えば抗癌作用、抗炎症作用、抗発癌性作用、およびコレステロール低下作用など多数の活性な薬効作用があると示唆してきた。Ｒ．Ｂｅｎａｓｓｉｅｔａｌ．による‘‘ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎＣｕｒｃｕｍｉｎ：ＡｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｉｔｈＮＭＲ，ＵＶ−ｖｉｓａｎｄＩＲｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ’’：ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，８９２（２００８）１６８を参照されたい。その他の提案された作用には以下が含まれる：抗菌作用、抗ウイルス作用、抗酸化作用（Ｓ．Ｎａｆｉｓｉｅｔａｌ．による‘‘ＣｕｒｃｕｍｉｎＢｉｎｄｉｎｇｔｏＤＮＡａｎｄＲＮＡ’’：ＤＮＡＡＮＤＣＥＬＬＢＩＯＬＯＧＹＶｏｌ．２８Ｎｏ．４（２００９）２０１参照）、肝保護作用、腎保護作用、血栓抑制作用、心筋梗塞保護作用、血糖降下作用、抗リウマチ作用（Ｐ．Ａｎａｎｄｅｔａｌ．による‘‘ＢｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｕｒｃｕｍｉｎ：ＰｒｏｂｌｅｍｓａｎｄＰｒｏｍｉｓｅｓ’’：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．６（２００７）８０７参照）、および、アルツハイマー病に対する保護作用（Ｇ．Ｇ．Ｏｓｂｏｒｎｅｔａｌ．による‘‘ＣｕｒｒｅｎｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｓｆｏｒＰａｔｉｅｎｔｓＷｉｔｈＡｌｚｈｅｉｍｅｒＤｉｓｅａｓｅ’’：ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＯｓｔｅｏｐａｔｈｉｃＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１，２０１０Ｖｏｌ．１１０ｎｏ．９ｓｕｐｐｌ．８Ｓ１６−Ｓ２６参照）。

図４ａおよび図４ｂは、本発明によって製造された非晶質のクルクミン超微粒子のＴＥＭ写真を示す。この非晶質のクルクミン超微粒子懸濁液は、以下で記載するように脱イオン水の液体中で調製した非晶質クルクミンターゲットのレーザーアブレーションによって調製した。懸濁液のサンプルは、ＴＥＭ格子上で乾燥させて写真撮影した。本発明の方法において、市販の超高速ファイバーレーザーであるＩＭＲＡＡｍｅｒｉｃａ社製のＤ−１０００を１００ｋＨｚのパルス繰り返し数で作動するパルスレーザー源として利用した。このレーザーは、約１０μＪまでの利用可能なエネルギーおよび７００ｆｓ未満のパルス持続時間を備えるパルスを生成する。図４ａおよび図４ｂに示した超微粒子は、およそ３μＪの低パルスエネルギーを用いて得られた。このレーザー源の波長の中心は、約１０４５ｎｍであった。パルスレーザービームは、１０ｃｍの焦点距離を有するｆ−θレンズを装備した二次元レーザースキャナー内に誘導された。

レーザーアブレーションに使用した非晶質クルクミンターゲットは、ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社から購入した結晶質クルクミン粉末をホットプレートに載せたガラス皿内で約２１０℃まで加熱し、これを室温まで急速冷却して調製した。クルクミンの融点が１８３℃であるので、結晶質クルクミン粉末は２１０℃で液相に変わった。結晶質クルクミン粉末が液相に変わった後、ガラス皿を直ちにホットプレートから外し、室温の金属板上に置いた。金属板上の液体クルクミンの急冷速度は、２０℃／分を超える。図５は、上述したように調製した非晶質クルクミンターゲットのＸ線回折プロファイル、および、油圧により圧縮された結晶質クルクミン粉末から製造したターゲットのＸ線回折プロファイルを示す。非晶質ターゲットのプロファイルは実線で示し、油圧により圧縮された結晶質クルクミンのプロファイルは点線で示した。圧縮された結晶質ターゲットの累積時間は非晶質ターゲットの累積時間の１０分の１であったが、結晶質サンプルのパターンでは鮮明なブラッグピークが明瞭に観察される。他方、非晶質ターゲットはブラッグピークを伴わない幅広のピークを示す。ブラッグピークが見られないのは、非晶質のクルクミンのガラス状構造のためである。この実施形態では、ターゲットのガラス状態は、結晶質粉末を融点を超えて加熱し、液体へ変換させ、その後液相から高速急冷することによって達成した。しかし、上記で考察したように、結晶質出発物質から医薬化合物の非晶質バルクターゲットを製造するための他の方法、例えば好ましい溶融溶出法がある。さらに、圧力などの他の熱力学的パラメーターは、それによってバルク結晶質物質からガラス状非結晶質構造が形成される相転移を誘導するために変化させることができる。

図４ａおよび図４ｂに示した粒子の直径は、サブ１００ｎｍ〜μｍであり、これらの粒子は、粒子の全実表面積を拡大するために有益である、サブ１００ｎｍサイズの隆起、凹みおよび細孔を含む複雑なナノ構造を有している。これらナノ構造の例は、図４ｂにおいて矢印が指し示す。矢印４０１、４０２および４０３のセットは、ナノサイズの隆起、ナノサイズの凹みおよびナノサイズの細孔を各々指す。これらの不規則な幾何学形状は、ナノ構造の表面積を広げるのに有益であり、レーザーアブレーションによって製造された粒子の特徴である。乾燥させた、レーザーアブレーション法により製造した粒子のＴＥＭ写真の分析により、粒子を定量的に特徴付けることができる。レーザーアブレーション法で生成した乾燥した粒子のＴＥＭ写真の分析は、その粒子を定量的に特徴付けるのに使用することができる。そのような分析では、レーザーアブレーション法により製造したコロイド懸濁液は、粒子密度を低減させるためにまず希釈され、次に該懸濁液のサンプルをＴＥＭ格子に適用し、ＴＥＭ格子上で乾燥させる。希釈の目的は、粒子が格子上で相互分離されているサンプルを生成することである。次に、分散した粒子の写真を形態学的分析のために撮影する。個別粒子の総数を計数し、隆起、凹みもしくはサブ１００ｎｍの細孔の３つの特徴的なナノ構造のうち少なくとも１つを有する粒子の数も決定する。これらの構造はサイズが２００ｎｍ以下である。次に、レーザーアブレーションによって製造された粒子の特徴である、これらナノ構造の少なくとも１つを有する総数のパーセンテージを決定できる。好ましくは少なくとも５０％の粒子がこれらナノ構造の１つ以上を有し、より好ましくは少なくとも７０％の粒子がこれらナノ構造の１つ以上を有している。

図６は、油圧により圧縮された結晶質粉末から製造されたターゲットを使用してレーザーアブレーション法によって製造された結晶質クルクミン微粒子と比較して、本発明によって非晶質ターゲット物質から製造された非晶質クルクミン微粒子のＸ線回折パターンを示す。Ｘ線回折パターンは、Ｂｒｕｋｅｒ社製のＤ８ＤＩＳＣＯＶＥＲを使用して各懸濁液からの乾燥した微粒子数ｍｇについて測定した。容易に理解されるように、非晶質ターゲットから製造された非晶質微粒子についての実線で示すＸ線回折プロファイルには、ブラッグピークは存在せず、圧縮した結晶質ターゲットから製造された微粒子についての点線で示すＸ線回折プロファイルには、ブラッグピークが出現するが、顕著なブラッグピークが存在しないおよそ３５度の強度レベルはこれら２つのサンプルで類似している。これは、非晶質ターゲットから生成されたクルクミン微粒子が、非晶質クルクミンのバルクターゲットのガラス状構造を保持していることを示している。

図６において、非晶質クルクミン微粒子ではブラッグピークが存在しないが、これは非晶質度がほぼ１００％であることを意味する。しかし当然のことながら、本発明は、製造した粒子の構造が部分的に非晶質となる可能性を排除しないことを理解されたい。好ましくは、本発明によるバルクターゲットおよび非晶質医薬化合物微粒子の非晶質度は、５０％以上、より好ましくは７０％以上、最も好ましくは９０％以上である。非晶質度は、例えば、所定ピークの高さとピークが出現しないと思われるバックラウンドレベルとの比率をスケーリングすることによって規定できる。一例として、サンプルの非晶質性を定量するためのステップワイズ法は、以下のとおりである。１．医薬化合物の類似量の結晶質固体と非晶質固体とを調製する。２．合理的に類似の条件下で両方の固体についてＸ線回折を測定する。３．結晶質固体のＸ線回折パターンにおける代表的なブラッグピークを選択する。４．結晶質固体のＸ線回折パターンにおいてピークが出現しないバックグラウンドレベルを見つける。５．結晶質固体について代表的なブラッグピークの高さとバックグラウンドレベルとの比率を計算する。６．非晶質固体において対応する角度で同一信号の比率を計算する。７．製造された粒子についての比率を同様の方法で計算する。８．結晶質固体および非晶質固体が各々０％および１００％の非晶質度を有すると仮定して、工程５）および６）で得られた２つの点の間を線形補間することにより、工程７）で得られた比率に基づいて、製造した粒子についての非晶質度を計算する。

レーザーアブレーション法は、様々なレーザーシステムを用いて実施できる。レーザービーム１のレーザー源として、上述した他のシステムと同様、数ｎｓのパルス持続時間を有するＵＶパルスレーザーを使用することができる。図７ａおよび図７ｂは、市販のＥＫＳＰＬＡ社製のＵＶ−ｎｓパルスレーザーＢａｌｔｉｃを使用して製造した非晶質クルクミン超微粒子のＴＥＭ写真を示す。レーザーパラメーターは、１００ｋＨｚの繰り返し数で非晶質ターゲットを照射する３０ｎｓ未満のパルス持続時間で、３μＪのパルスエネルギーであった。レーザーフルエンスは、上記の近ＩＲ超高速レーザーアブレーションで使用したフルエンスと同一の３Ｊ／ｃｍ^２に調整した。波長の中心は、３５５ｎｍであった。レーザービームは、およそ１６ｃｍの焦点距離を有するＵＶｆ−θレンズを装備した二次元レーザースキャナー内に誘導された。

ＵＶ−ｎｓレーザーによって製造された粒子を、図７ａおよび図７ｂに示す。上述のように、近ＩＲ超短レーザーを使用して製造した粒子に類似して、粒径はサブ１００ｎｍ〜μｍであり、粒子はサブ１００ｎｍサイズ範囲内にある隆起、凹みおよび細孔を含む超微細構造を有している。これらナノ構造の例は、図７ａおよび図７ｂにおいて矢印が指し示す。矢印７０１、７０２および７０３のセットは、ナノサイズの隆起、ナノサイズの凹みおよびナノサイズの細孔を各々指す。このサンプルについてはＸ線回折パターンを示していないが、バルク物質の非晶質構造は微粒子内で保持されていると考えられる。この考えは、使用されたレーザー源の持続時間とは無関係に、液中レーザー粉砕法によってほぼ同一のスペクトルが得られることが示されている、Ｊ．Ｐ．Ｓｙｌｖｅｓｔｒｅｅｔａｌ．による‘‘Ｎａｎｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｅｇｅｓｔｒｏｌａｃｅｔａｔｅｂｙｌａｓｅｒｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎａｑｕｅｏｕｓｍｉｌｉｕ’’：ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＲｅｌｅａｓｅＶｏｌ．１４９，２７３（２０１１）の中のＸ線回折データによって支持されている。

製造した非晶質微粒子の粒径分布に関して、いくつかの実施形態では、ＵＶ−ｎｓレーザーの使用は、平均粒径をより小さくできるという利点を有する場合がある。図８は、本発明による同一非晶質クルクミンターゲット上で近ＩＲ−ｆｓレーザーまたはＵＶ−ｎｓレーザーのいずれかを使用して製造された粒子の粒径分布の比較である。このサイズ測定には、粒子非球性パラメーターが実際的非球形粒子について最高の３であると仮定し、ＣＰＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＣＰＳＤｉｓｋＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅＤＣ２４０００ＵＨＲを利用した。

水中でのクルクミン粉末の単純音波処理によって作製された粒径懸濁液と比較して、どちらのレーザーアブレーション法も３０００ｎｍ未満の粒子集団を明確に増加させた。しかし、本発明によるＵＶ−ｎｓレーザーを使用して作製された懸濁液中には、粒子の集団は１０００ｎｍ未満に限定される。これは、ターゲット表面上で発生するレーザーアブレーション法だけではなく、生成および懸濁した粒子のレーザー破砕法も同時に発生するためと考えられる。それは、このレーザーシステムの波長の中心である３５５ｎｍの波長でクルクミンの線形吸収が行われるためである。

さらに、図９におけるほぼ同一のＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルは、使用したレーザー源とは無関係に、ターゲット物質の分子構造が、製造された微粒子におけるレーザーアブレーション法を通して保たれることを示している。図９において矢印９０１のセットは、Ｒ．Ｂｅｎａｓｓｉｅｔａｌ．によって指定された典型的なクルクミン振動線を示す。Ｒ．Ｂｅｎａｓｓｉｅｔａｌ．による‘‘ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎＣｕｒｃｕｍｉｎ：ＡｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｉｔｈＮＭＲ，ＵＶ−ｖｉｓａｎｄＩＲｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ’’：ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，８９２（２００８）１６８を参照されたい。

上記で考察したように、ナノ微粒子は、近ＩＲ超短パルスおよびＵＶ−ｎｓパルスの両方で製造された。様々な配列で短波長の超短パルスを利用できる。そのようなレーザーシステムは、例えば利用可能なピーク出力を増加させるように、ＩＲパルスを周波数変換して、最も好ましくは近ＵＶ範囲内にあるＵＶパルスを伴う、可視（例、緑色）パルスもしくはＵＶパルスを生成することができる。

さらにまた別の代替例として、本発明の譲受人はさらに、繰り返し周波数の逆数の３分の１より短い一時的な分離を有する少なくとも２つのパルスを含む時間でグループ化されたパルスを生成するための超短レーザー法およびシステムを開発した。このシステムは、生成された医薬微粒子の粒径を制御するために有益である、バーストモードｆｓパルスレーザーと呼ばれている。その開示内容全体が参考として本明細書で援用される、Ｍ．Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｂ．Ｌｉｕ，Ｚ．Ｈｕ，Ｚ．Ｌｉｕ，Ｙ．ＵｅｈａｒａａｎｄＹ．Ｃｈｅ，‘‘Ｂｕｒｓｔ−ＭｏｄｅＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＡｂｌａｔｉｏｎ’’：ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．２，０４２５０１（２００９）および２００９年３月１１日に出願された米国特許出願第１２／４０１９６７号を参照されたい。

本発明の様々な実施形態では、非晶質医薬化合物微粒子の安定性純粋コロイドを製造できる。これらのコロイドは室温２５℃で少なくとも１週間にわたり、安定剤を加えなくても安定である可能性がある。しかし本発明の様々な実施形態では、液体６が安定剤をなくすることを必要とはしていない。安定剤は、良好に分散した溶液を得るために有用な可能性がある。

本発明による非晶質医薬化合物微粒子のコロイド懸濁液は、経口投与、注射または点眼液に使用できる。懸濁液は、また別の薬物調剤の前駆物質として使用することもできる。しかし、コロイド形は必ずしも必要ではない。微粒子は、溶液から粒子を加熱、凍結乾燥、真空乾燥または遠心分離による懸濁液の蒸発を含むがそれらに限定されない方法によって懸濁液から取り除くことができる。懸濁液から微粒子を取り除くことは、非晶質相内の非晶質医薬化合物微粒子が該懸濁液内での再結晶化過程に起因して結晶相に変換するのを防ぐのに有益である。

本発明の少なくとも１つの実施形態は、液体、および、該液体中に分散した医薬化合物の複数の微粒子を含む難水溶性医薬化合物の微粒子の溶液である。粒子は、非晶質固体を含んでおり、平均粒径１〜５０００ｎｍである。微粒子は、バルク物質のパルスレーザーアブレーション処理による医薬化合物の難水溶性バルク物質から引き出され、該バルク物質の化学組成を保持している。

少なくとも１つの実施形態は、非晶質固体医薬化合物の微粒子を含み、該微粒子は１〜５００ｎｍの平均粒径を有している。この微粒子は、液中のバルク物質のパルスレーザーアブレーション処理による医薬化合物の難水溶性バルク物質から引き出され、該バルク物質の化学組成を保持している。

少なくとも１つの実施形態は、医薬化合物の微粒子の溶液を製造する方法を含んでいる。本方法は、非晶質固体を含む医薬化合物の難水溶性バルクターゲット物質を提供する工程であって該ターゲット物質の少なくとも一部分は液体の少なくとも一部分と接触している工程と、該ターゲット物質をパルスレーザーアブレーションビームで照射して該非晶質医薬化合物の複数の微粒子を形成する工程と、を含み、該粒子は１〜５０００ｎｍの平均粒径を有し、該粒子は該バルクターゲット物質の化学組成を保持している工程を含んでいる。

１つ以上の実施形態では、バルクターゲット物質は、医薬化合物の非晶質固体を含んでいる。

１つ以上の実施形態では、粒子の非晶質性は、少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７０％、および最も好ましくは少なくとも９０％である。

１つ以上の実施形態では、超微粒子の平均粒径は、約１〜１０００ｎｍまたは約１〜２００ｎｍであってよい。

１つ以上の実施形態では、５０％以上の微粒子が、隆起、凹みもしくは細孔を含む２００ｎｍ以下の超微細ナノ構造を有している。

１つ以上の実施形態では、非晶質固体医薬化合物の微粒子は、抗癌性、抗炎症性、抗発癌性、コレステロール低下性、抗菌性、抗ウイルス性、抗酸化性、肝保護性、腎保護性、血栓抑制性、心筋梗塞保護性、血糖降下性、抗リウマチ性および抗アルツハイマー病性の内の少なくとも１つの薬効において活性である。

１つ以上の実施形態では、医薬化合物の非晶質固体のバルク物質は、少なくとも１つの物理的処理を含む方法であって、該医薬化合物の最初の結晶構造が少なくとも１つの相転移を受けて非晶質固体に転換される方法によって調製される。

１つ以上の実施形態では、医薬化合物のμｍ〜ｍｍサイズの粉末から非晶質固体バルクターゲット物質への固化は、バルクターゲット物質を形成するための圧縮する工程、溶融する工程、または少なくとも１つのバインダー物質と混合する工程の内の少なくとも１つによって行われる。

１つ以上の実施形態では、レーザーパラメーターは、約１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚまたは約１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚのパルス繰り返し数、約１０ｎＪ〜２ｍＪ、より好ましくは５０ｎＪ〜３００μＪ、最も好ましくは約０．１μＪ〜１００μＪのパルスエネルギー、ＵＶ、可視光もしくは近ＩＲ波長、約１０ｆｓ〜１００ｎｓ、より好ましくは約１０ｆｓ〜約１０ｎｓ、最も好ましくは約３０ｆｓ〜１０ｐｓのパルス持続時間を含むことができる。

１つ以上の実施形態では、非晶質性は、結晶構造の典型的な明確なブラッグピークを有していない平滑なバックグラウンドを示すＸ線回折パターンによって特徴付けられる。

１つ以上の実施形態では、非晶質固体医薬化合物の微粒子は、任意の懸濁液から分離される。

本発明を要約するために、本明細書では本発明の所定の態様、利点および新規の特徴を記載した。しかし当然のことながら、いずれか特定の実施形態によって、必ずしもそのような利点の全てを達成できる訳ではない。従って、本発明は、本明細書で教示もしくは示唆したような他の利点を必ずしも達成せずに、１つ以上の利点を達成する方法で具現化し、もしくは実施することができる。

そこで、本明細書では所定の実施形態のみを詳細に記載してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱せずに数多くの変更を加えられることは明白であろう。当然のことながら、これらの配置は相互に排他的ではない。所望の設計目的を達成するために、適切な方法で実施形態間において要素を結合することができる。さらに、頭字語は、本明細書および特許請求の範囲を読みやすくするためにのみ使用されている。なお、これらの頭字語は使用された用語の普遍性を低めることは意図しておらず、特許請求の範囲を本明細書で記載した実施形態に制限すると解釈するべきではない。

Claims

液体、および
非晶質固体を有し平均粒径が１〜５０００ｎｍ（ナノメートル）である、前記液体中に分散した医薬化合物の複数の微粒子を含み、前記微粒子は、難水溶性バルク物質のパルスレーザーアブレーション処理により前記医薬化合物の前記難水溶性バルク物質から引き出され、前記微粒子は前記バルク物質の化学組成を保持している、難水溶性医薬化合物の微粒子の溶液。
前記バルク物質は、前記医薬化合物の非晶質固体を含む、請求項１に記載の溶液。
前記医薬化合物の複数の前記微粒子は、少なくとも５０％の非晶質度を有する、請求項１に記載の溶液。
前記微粒子は、１〜１０００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子である、請求項１に記載の溶液。
前記微粒子は、１〜２００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子である、請求項１に記載の溶液。
前記微粒子の総数の５０％以上は、細孔、凹みまたは隆起の内の少なくとも１つを含む２００ｎｍ以下の超微細構造を有する、請求項１に記載の溶液。
医薬化合物の前記微粒子は、抗癌性、抗炎症性、抗発癌性、コレステロール低下性、抗菌性、抗ウイルス性、抗酸化性、肝保護性、腎保護性、血栓抑制性、心筋梗塞保護性、血糖降下性、抗リウマチ性、および抗アルツハイマー病保護性の内の少なくとも１つの薬効において活性である、請求項１に記載の溶液。
前記医薬化合物の非晶質固体の前記バルク物質は、少なくとも１つの物理的処理を含む方法であって、前記医薬化合物の初期結晶構造が少なくとも１つの相転移を受け、それにより非晶質固体に転換される方法によって調製される、請求項２に記載の溶液。
請求項１に記載の溶液を含有する医薬化合物。
前駆物質から製造された医薬化合物であって、前記前駆物質の少なくとも１つは請求項１に記載の溶液を含む、医薬化合物。
１〜５０００ｎｍの平均粒径を有する非晶質固体医薬化合物の複数の微粒子を含み、前記微粒子は液中での難水溶性バルク物質のパルスレーザーアブレーション処理により前記医薬化合物の前記難水溶性バルク物質から引き出され、前記微粒子は前記バルク物質の化学組成を保持している、医薬化合物の微粒子。
前記バルク物質は前記医薬化合物の非晶質固体を含む、請求項１１に記載の微粒子。
前記医薬化合物の複数の前記微粒子は、少なくとも５０％の非晶質度を有する、請求項１１に記載の微粒子。
前記微粒子は、１〜１０００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子である、請求項１１に記載の微粒子。
前記微粒子は、１〜２００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子である、請求項１１に記載の微粒子。
前記微粒子の総数の５０％以上は、細孔、凹みまたは隆起の内の少なくとも１つを含む２００ｎｍ以下の超微細構造を有する、請求項１１に記載の微粒子。
医薬化合物の前記微粒子は、抗癌性、抗炎症性、抗発癌性、コレステロール低下性、抗菌性、抗ウイルス性、抗酸化性、肝保護性、腎保護性、血栓抑制性、心筋梗塞保護性、血糖降下性、抗リウマチ性および抗アルツハイマー病保護性の内の少なくとも１つの薬効において活性である、請求項１１に記載の微粒子。
前記医薬化合物の非晶質固体の前記バルク物質は、少なくとも１つの物理的処理を含む方法であって、前記医薬化合物の初期結晶構造が少なくとも１つの相転移を受け、それにより非晶質固体に転換される方法によって調製される、請求項１４に記載の微粒子。
請求項１１に記載の微粒子を含有する医薬化合物。
前記前駆物質から製造された医薬化合物であって、前記前駆物質の少なくとも１つは請求項１１に記載の微粒子を含む、医薬化合物。
ａ）非晶質固体を含む医薬化合物の難水溶性バルクターゲット物質を提供する工程であって、前記ターゲット物質の少なくとも一部分は液体の少なくとも一部分と接触している工程、および
ｂ）前記ターゲット物質をパルスレーザーアブレーションビームで照射して前記非晶質医薬化合物の複数の微粒子を形成する工程であって、前記微粒子が１〜５０００ｎｍの平均粒径を有し、前記微粒子が前記バルクターゲット物質の化学組成を保持している工程を含む、医薬化合物の微粒子の溶液を製造する方法。
工程ａ）において前記提供されたバルクターゲットは、少なくとも５０％の非晶質度を有する、請求項２１に記載の方法。
工程ａ）は、少なくとも１つの物理的処理を含む方法によって調製されたバルクターゲット物質を提供する工程であって、前記医薬化合物の初期結晶構造は、少なくとも１つの相転移を受け、それにより非晶質固体に転換される工程を含む、請求項２１に記載の方法。
工程ａ）は、圧縮する工程、溶融する工程、または少なくとも１つのバインダー物質と混合する工程の内の少なくとも１つによって、前記医薬化合物のμｍ〜ｍｍサイズの粉末から前記バルクターゲット物質を形成する工程をさらに含み、それにより前記バルクターゲット物質を形成する、請求項２１に記載の方法。
工程ｂ）は、１〜１０００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子を形成する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
工程ｂ）は、１〜２００ｎｍの平均粒径を有する超微粒子を形成する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
前記非晶質固体医薬化合物の非晶質性は、結晶構造の典型的な明確なブラッグピークを有していない平滑なバックグラウンドを示すＸ線回折パターンによって特徴付けられる、請求項１に記載の溶液。
前記非晶質固体医薬化合物の非晶質性は、結晶構造の典型的な明確なブラッグピークを有していない平滑なバックグラウンドを示すＸ線回折パターンによって特徴付けられる、請求項１１に記載の微粒子。
前記非晶質固体医薬化合物の非晶質性は、結晶構造の典型的な明確なブラッグピークを有していない平滑なバックグラウンドを示すＸ線回折パターンによって特徴付けられる、請求項２１に記載の方法。
前記液体から複数の前記微粒子を分離する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。