JP2016507585A - 活性薬剤の放出のためのポリマーシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に、活性薬剤の放出のためのポリマーシステム、及びこれを製造するための方法に関する。開示したポリマーシステムは、治療剤の放出のための注射可能なヒドロゲルであり得る。
ヒドロゲルは、架橋した親水性ホモポリマー若しくはヘテロコポリマーのネットワークであって、多量の水若しくは生体液を吸収し、保持する能力を有する。ヒドロゲルは、産業界において非常に興味のあるものであり、需要が高いものである。天然及び合成のヒドロゲルは、生体組織工学用マトリックス、創傷被覆材、皮膚充填材、及び薬物送達デバイスとして利用されている。特に、注射可能なヒドロゲルは、体内でその場で、安定なデポを形成し、そのペイロードを持続的に放出し得るタンパク質送達システムとして多くの注目を受けている。かかるヒドロゲルの使用は、それが外科的手技の必要性を排除し、臨床現場でのタンパク質送達を可能とするので、望ましい。
第1の側面によると、活性薬剤の放出のためのポリマーシステムであって、活性薬剤を含有する第1のポリマー相を含み、第1のポリマー相は、設定サイズ範囲の個別領域を形成し、かつその中の活性薬剤の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体(conjugate)を含む第2のポリマー相内に分散しているポリマーシステムが提供される。
a.第1のポリマー相ポリマー、ポリマー−フェノール複合体及び活性薬剤を含む水性反応混合物を提供する工程、
b.前記第2のポリマー相の形成中にポリマー−フェノール複合体の架橋速度を制御し、それにより、活性薬剤を中に有する第1のポリマー相の個別領域の設定サイズ範囲を制御する工程
を含む前記方法が提供される。
本明細書で用いている語句及び用語は、指摘した意味を有する:
本明細書の文脈で用いるとき、用語「相」は、ポリマーシステムの別々の均質で非混和性の部分であって、ポリマーシステムの他の部分から物理的に分離され得るものをいうことを意図されている。ポリマーシステムの一方の相は、連続相である第2の相により分散され又は取り囲まれている。
さて、活性薬剤の放出のためのポリマーシステムの例示的な非限定的実施形態を開示する。ポリマーシステムは、活性薬剤を含有する第1のポリマー相を含み、その第1のポリマー相は、設定サイズ範囲の個別領域を形成し、かつその中の活性薬剤の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体を含む第2のポリマー相内に分散している。
a.第1のポリマー相のポリマー、ポリマー−フェノール複合体及び活性薬剤を含む水性反応混合物を提供する工程、及び
b.前記第2のポリマー相の形成中に前記ポリマー−フェノール複合体の架橋速度を制御し、それにより前記活性薬剤を中に有する第1のポリマー相の個別領域の設定サイズ範囲を制御する工程
を含む。
図1は、活性薬剤6の放出のためのポリマーシステム10を描写する概略図であり、活性薬剤6を含有する第1のポリマー相4を含み、この第1のポリマー相4は、設定サイズ範囲の個別領域を形成しており、第1のポリマー相4により封入されている活性薬剤6の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体を含む第2の相内に分散している。第1のポリマー相4を構成するポリマーは、第1のポリマー相4における活性薬剤6の優先的分配により活性薬剤のためのリザーバとして作用する。したがって、初期バースト放出は、防止される。第1のポリマー相からの活性薬剤6の拡散が第2のポリマー相2中の活性薬剤6の稠度が低下したときだけ低下するからである。第2のポリマー相2中の活性薬剤6の濃度のこの低下は、ポリマーシステム10が活性薬剤6を放出するときに生じる。第2のポリマー相2中での活性薬剤の補給の結果、活性薬剤6の濃度は、ほぼ一定のままである。
本発明の非限定的例と比較例を、具体例を参照してより詳細に記載するが、本発明の範囲をいかなる様態でも限定するものと解すべきではない。
デキストラン(Mw=500kDa)、ポリエチレングリコール(PEG、Mw=10kDa)、チラミン、クロロギ酸4−ニトロフェニル(PNC)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ピリジン、デキストラナーゼ及びフルオレセインイソチオシアナート(FITC)標識ウシ血清アルブミン(FITC−BSA)は、Sigma−Aldrich(米国ミネソタ州)から購入した。PEG−スクシンイミジルプロピオナート(PEG−SPA、Mw=5kDa)は、Nektar Therapeutics(米国カリフォルニア)から得た。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP、190単位mg-1)は、和光純薬工業(日本国大阪)から購入した。過酸化水素(H2O2)は、Lancaster Synthesis(英国ランカシャー)から得た。インターフェロンアルファ−2a(IFN−α2a)は、Santa Cruz biotechnology(米国カリフォルニア)から購入した。ペグ化IFN−α2a(PEGASYS)、ペグ化エポエチンベータ(Mircera)及びペグ化顆粒球コロニー刺激因子(Neulastim)は、Roche(スイス国バーゼル)から得た。PBL Interferon Source(米国ニュージャージー)から得たヒトインターフェロン−アルファELISAキット、Abcam(英国ケンブリッジ)から得たエリスロポエチンELISAキット及びSigma−Aldrich(米国ミネソタ)から得たG−CSF/CSF3ELISAキットは、製造者の指示に従って使用した。他のすべての薬品は、分析等級のものであった。タンパク質LoBindマイクロ遠心チューブは、Eppendorf(ドイツ国ハンブルグ)から入手した。
ポリマー−フェノール複合体の合成
デキストラン(5g、92.36mmolのOH)を100mLのDMSO/ピリジン(1:1、v/v)混合物に溶かすことによって、デキストラン−チラミン複合体を合成した。デキストラン溶液を4℃で冷却した後、PNC(1.1g、5.46mmol)をゆっくり加えた。この反応混合物を4℃で24時間撹拌した。この溶液を冷エタノール中に注いだ後、沈殿を冷エタノール及びジエチルエーテルで洗浄した後、真空オーブン中25℃で乾燥した。この乾燥したデキストラン−PNC複合体(1g、0.37mmolのPNC)を7mLのDMSOに溶かした。この溶液に、チラミン(35mg、0.25mmol)を加えて、複合化反応を開始させた。この混合物を25℃で24時間撹拌した。ついで、この溶液を、撹拌しながら、冷脱イオン水(200mL)に滴下した。得られたデキストラン−チラミン複合体を、3,500Daの分画分子量を有する透析チューブに移した。チューブを脱イオン水に対して透析した。精製した溶液を凍結乾燥してデキストラン−チラミン複合体を得た。
デキストラン−チラミン/PEG二相溶液中のタンパク質の分配の分析
デキストランとPEGを、それぞれ10%(w/v)及び30%(w/v)の濃度で、10mMのリン酸緩衝生理食塩水(PBS、pH7.4)に溶かした。タンパク質の分配係数を決定するために、270μLのデキストラン溶液、30μLのPEG溶液及び12μLのタンパク質溶液をタンパク質LoBindマイクロ遠心チューブ中で混合した。試験したタンパク質を以下に掲げる:IFN−α2a(0.72μg/mL)、PEGASYS(2.16μg/mL)、エリスロポエチン(2IU/mL)、Mircera(3.33μg/mL)、顆粒球コロニー刺激因子(10ng/mL)及びNeulastim(1μg/mL)。相分離を誘起させるために、混合物を4℃で1時間静置した。上側の(PEG)相及び下側の(デキストラン)相のタンパク質濃度を対応するELISAキットを用いることによって測定した。PEG相のタンパク質濃度をデキストラン相のタンパク質濃度で除することによって分配係数を決定した。
相分離構造を有するデキストラン−チラミン/PEGヒドロゲルの形成及び特性決定
デキストラン−チラミン複合体とPEGを、10mMのPBS溶液(pH7.4)中に、それぞれ10%(w/v)及び30%(w/v)の濃度で溶解した。典型的に、270μLのデキストラン−チラミン溶液、30μLのPEG溶液及び6μLの脱イオン水をマイクロ遠心チューブ中で混合した。その後、種々の濃度の3μLのHRP及び3μLのH2O2溶液を添加した。この混合物をすぐに撹拌し、得られた混合物210μLをHAKKE Rheoscope 1 レオメーター(ドイツ国カルルスルーヘ)のボトムプレートに適用した。レオロジー測定を、直径3.5cm、円錐角0.949°の円錐平板幾何学形状を用いて37℃で行った。貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の進展を時間の関数としてモニターした。比較のために、PEG溶液の代わりに30μLの脱イオン水を用いてデキストラン−チラミンヒドロゲルを調製した。
イン・ビボでの、相分離構造を有するデキストラン−チラミン/PEGヒドロゲルからのタンパク質放出
PEGASYSを添加したデキストラン−チラミン/PEGヒドロゲルを例3で記載した手法にしたがって調製した。典型的に、270μLのデキストラン−チラミン溶液、30μLのPEG溶液及び6μLのPEGASYS(360μg/mL)を、タンパク質LoBindマイクロ遠心チューブ中で混合した。その後、種々の濃度の3μLのHRP及び3μLのH2O2溶液を添加した。この混合物を、すぐにボルテックスし、得られた混合物の210μLを1.5mm間隔で一緒に締め付けた2枚の平行ガラス板の間に注入した。ゲル化を50rpmのオービタルシェーカー上、37℃で1時間進行させた。比較のために、PEG溶液の代わりに30μLの蒸留水を用いて、タンパク質添加デキストラン−チラミンヒドロゲルを調製した。
ヒドロゲル中ヒアルロン酸(HA)に対してデキストランを使用することに比較研究
デキストラン系ヒドロゲルは、HA系ヒドロゲルよりも体内においてより長い滞在時間を有する。HAは、ヒアルロニダーゼにより分解されるが、デキストランは、デキストラナーゼにより分解される。ヒアルロニダーゼは、体内において、デキストラナーゼよりもより豊富に産生されるので、HA系ヒドロゲルは、生体内において、デキストラン系ヒドロゲルよりも.より速く分解される。したがって、デキストラン系ヒドロゲルは、長期タンパク質送達システムとして、より安定である。さらに、デキストラン系ヒドロゲルは、デキストランがHAよりもはるかに安価であるので、より費用効率が高い。
開示した活性薬剤の放出のためのポリマーシステムは、種々の活性薬剤の持続した及び制御された送達に特に有利である。特に、活性薬剤の放出速度は、第1のポリマー相の個別領域のサイズを変えることによって制御することができることが示されている。これは、重合中にフェノール基(又はフェノール含有基)間の架橋のための触媒の濃度を制御することにより達成することができる。
Claims (40)
- 活性薬剤の放出のためのポリマーシステムであって、前記活性薬剤を含有する第1のポリマー相を含み、前記第1のポリマー相は、設定サイズ範囲の個別領域を構成し、かつその中の前記活性薬剤の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体を含む第2のポリマー相内に分散している前記ポリマーシステム。
- 前記第2のポリマー相が、前記第2のポリマー相の形成中に架橋速度を制御し、それにより前記第1のポリマー相の個別領域の設定サイズ範囲を制御する薬剤を利用することによって形成されたものである請求項1に記載のポリマーシステム。
- 重合中に架橋速度を制御する薬剤が、触媒である請求項2に記載のポリマーシステム。
- 前記触媒が、西洋ワサビペルオキシダーゼ、ヒトミエロペルオキシダーゼ ラクトペルオキシダーゼ 好酸球ペルオキシダーゼ 甲状腺ペルオキシダーゼ、プロスタグランジンHシンターゼ、大豆ペルオキシダーゼ、ヘミン、ヘマチン、マイクロペルオキシダーゼ−11及びシトクロムcからなる群の中から選ばれたものである請求項3に記載のポリマーシステム。
- 前記薬剤の濃度が、架橋速度を制御するために変えられている請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記活性薬剤の前記ポリマーシステムからの放出率が、前記個別領域のサイズに依存している請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- より小さな個別領域が、より大きな個別領域に比べて、前記ポリマーシステムからの活性薬剤のより遅い放出をもたらす請求項6に記載のポリマーシステム。
- 前記ポリマーシステムからの前記活性薬剤の放出率が、1日当たり0.5〜20%である請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記個別領域のサイズが、ミクロン範囲又はナノ範囲内にある請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記個別領域のサイズが、1μm〜150μm、1μm〜10μm、1μm〜20μm、1μm〜30μm、1μm〜40μm、1μm〜50μm、50μm〜150μm、10μm〜150μm、20μm〜150μm、30μm〜150μm、40μm〜100μm、5μm〜100μm及び1μm〜100μmからなる群の中から選ばれた範囲内にある請求項9に記載のポリマーシステム。
- 前記個別領域が、前記第2の相内でミクロドメイン、ミクロスフェア又はミクロカプセルを形成している請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記架橋ポリマー−フェノール複合体が、架橋多糖−フェノール複合体又は架橋タンパク質−フェノール複合体である請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記多糖が、デキストランポリマー、キトサン、キチン、セルロース、キトサン、キチン、セルロース、スターチ、グリコーゲン、アルギナート、カラギーナン、フィコール、ゲラン、グアーガム、ヒアルロン酸、ヘパリン、メチルセルロース、ペクチン、ポリスクロース、プルラン、スクレログルカン、キサンタン及びキシログルカンからなる群の中から選ばれたものである請求項12に記載のポリマーシステム。
- 前記デキストランポリマーが、メタクリラート化デキストラン(dexMA)、ヒドロキシエチルメタクリラート化デキストラン(dexHEMA)、ヒドロキシエチルメタクリラート化デキストラン−ラクタート(dexLactateHEMA)、デキストラン硫酸、ヒドロキシプロピルデキストラン、及びシクロデキストリン−デキストラン複合体からなる群の中から選ばれたものである請求項13に記載のポリマーシステム。
- 前記デキストランポリマーの置換度が、1から30までである請求項14に記載のポリマーシステム。
- 前記フェノールが、フェノール含有化合物である請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記フェノール含有化合物が、チラミン、チロシン、ヒドロキシフェニル酢酸、3−(4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、カテキン、没食子酸エピカテキン、エピガロカテキン、没食子酸エピガロカテキン(EGCG)、ガロカテキン、没食子酸ガロカテキン、ジヒドロキシフェニルアラニン、ドーパミン、ノルエピネフリン、タンニン、タンニン酸、没食子酸、ピロガロール、ピロール、それらの誘導体、及びそれらの組合せからなる群の中から選ばれたものである請求項16に記載のポリマーシステム。
- 前記ポリマー−フェノール複合体が、デキストラン−チラミン複合体又はゼラチン−フェノール複合体である請求項1から請求項17までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記第1のポリマー相が、ポリエーテル、ポリアミン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリ(アミノ酸)、多糖、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリ脂肪族、ポリ芳香族、ポリカーボネート、及びそれらの組合せからなる群の中から選ばれるポリマーを含む請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記ポリマーが、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリエチレンイミン、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリ(スチレンスルホン酸)、ヒドロキシプロピルデキストラン、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、フィコール、プルロニックF68、ノニルフェノールポリオキシエチレン20、ゾニール及びそれらの組合せからなる群の中から選ばれたものである請求項19までに記載のポリマーシステム。
- 前記活性薬剤が、タンパク質、抗体、ペプチド、小分子薬物、核酸系薬物、ナノ粒子状システム及びそれらの混合物からなる群の中から選ばれたものである請求項1から請求項20までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記活性薬剤が、インスリン、ウシ血清アルブミン及びインターフェロンからなる群の中から選ばれたものである請求項20に記載のポリマーシステム。
- 前記活性薬剤が、前記第2の相に比べて前記第1の相に優先的に分配するポリマーに複合化されている請求項1〜請求項22のいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 前記複合化活性薬剤の20%よりも多くが、前記第2の相に比べて、第1の相中に存在している請求項22に記載のポリマーシステム。
- 前記複合化活性薬剤が、PEG複合化活性薬剤である請求項22又は23に記載のポリマーシステム。
- 前記PEG複合化活性薬剤が、PEGインターフェロンアルファ−2a(PEGASYS)、ペグ化L−アスパラギナーゼ(Oncaspar)、PEG−アデノシンデアミナーゼ(Adagen)、ペギネサチド(Omontys)、ペグ化ウリカーゼ(Pegloticase)、ペグ化ヒアルロニダーゼ、ペグ化上皮成長因子、ペグ化腫瘍壊死因子、ペグ化腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(PEG−TRAIL)、セルトリズマブペゴル(Cimzia)、ペグ化エリスロポエチン(Mircera)、ペガプタニブ(Macugen)、ペグ化遺伝子組換えヒトメチオニル顆粒球コロニー刺激因子(Neulasta)、PEG−ヒト成長ホルモンヒト成長ホルモン変異タンパク質アンタゴニスト(Somavert)及びペグ化インターフェロンアルファ−2b(Pegintron)からなる群の中から選ばれたものである請求項22から請求項24までのいずれか1項に記載のポリマーシステム。
- 活性薬剤の放出のための注射可能なヒドロゲルであって、前記活性薬剤を含有する第1のポリマー相を含み、前記第1のポリマー相は、設定サイズ範囲の個別領域を形成し、かつその中の活性薬剤の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体を含む第2のポリマー相内に分散している前記ヒドロゲル。
- 前記ヒドロゲルが、現場で生成したものである請求項26に記載の注射可能なヒドロゲル。
- 請求項26又は27に記載の注射可能なヒドロゲルを活性成分として含む、生物活性物質又は薬物を送達するためのキャリヤー。
- 活性薬剤を含有する第1のポリマー相を含み、第1のポリマー相は、設定サイズ範囲の個別領域を構成し、かつその中の活性薬剤の放出のための架橋ポリマー−フェノール複合体を含む第2のポリマー相内に分散している、活性薬剤の放出のためのポリマーシステムを形成するための方法であって、
a.第1のポリマー相ポリマー、ポリマー−フェノール複合体及び活性薬剤を含む水性反応混合物を提供する工程、
b.前記第2のポリマー相の形成中にポリマー−フェノール複合体の架橋速度を制御し、それにより、活性薬剤をその中に有する第1のポリマー相の個別領域の設定サイズ範囲を制御する工程
を含む前記方法。 - 前記第2のポリマー相の架橋速度を制御する薬剤を前記反応混合物に添加する工程を含む請求項29に記載の方法。
- 前記第2のポリマー相.の架橋速度を制御するように前記薬剤の濃度を選定する工程を含む請求項30に記載の方法。
- 前記架橋工程が、一対のポリマー−フェノール複合体間のC−C結合又はC−O結合の形成を含む請求項29から請求項31までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応混合物に酸化剤を添加する工程を含む請求項29から請求項32までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応混合物に活性薬剤を添加する工程を含む請求項29から請求項33までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記架橋を、1分間〜60分間行う請求項29から請求項34までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記架橋を、4℃〜40℃の温度で行う請求項29から請求項35までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記薬剤が、触媒である請求項30から請求項36までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記触媒が、西洋ワサビペルオキシダーゼ、ヒトミエロペルオキシダーゼ、ラクトペルオキシダーゼ、好酸球ペルオキシダーゼ、甲状腺ペルオキシダーゼ、プロスタグランジンHシンターゼ、大豆ペルオキシダーゼ、ヘミン、ヘマチン、マイクロペルオキシダーゼ−11及びシトクロムcからなる群の中から選ばれる請求項37に記載の方法。
- 前記酸化剤が、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、超酸化水素、超酸化カリウム、アルキルペルオキシド、アリールペルオキシド、アシルペルオキシド、有機ヒドロペルオキシド 有機過酸、過炭酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム及びペルボラートからなる群の中から選ばれたペルオキシドである請求項33から請求項38までのいずれか1項に記載の方法。
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