JP2018065882A - 粘膜浸透が増強されたかまたは炎症が低減されたナノ粒子 - Google Patents

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Abstract

【課題】ナノ粒子の提供。
【解決手段】上記ナノ粒子は、１種以上のコアポリマー、１種以上の表面改変物質、および１種以上の１５００ａｍｕ未満の分子量を有する乳化剤のエマルジョンによって形成され、ここで上記１種以上の表面改変物質は、３を超える表面密度／完全表面被覆率（Γ／Γ＊）を有し、そして上記１種以上の表面改変物質の密度は、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、１鎖〜１００鎖／１００ｎｍ２である。一局面において、上記１種以上の表面改変物質の密度が、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、１鎖〜５０鎖／１００ｎｍ２である。別の局面において、上記１種以上の表面改変物質の密度が、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、５鎖〜５０鎖／１００ｎｍ２である。
【選択図】なし

Description

（発明の分野）
本発明は、ナノ粒子、特に、粘液（例えば、ヒト粘液）に迅速に浸透するナノ粒子、およびこれを作製および使用するための方法の分野にある。
（発明の背景）
生分解性ナノ粒子を介した治療剤の局所送達は、しばしば、全身薬物投与を超える利点（低下した全身性副作用および標的部位における制御された薬物レベルが挙げられる）を提供する。しかし、粘膜表面における制御された薬物送達は、保護粘液層の存在によって制限されてきた。
粘液は、皮膚によって覆われていない全ての露出した上皮表面（例えば、気道、消化管、鼻咽腔路（ｎａｓｏｐｈａｒｙｎｇｅａｌ ｔｒａｃｔ）、および女性の生殖系路、および眼の表面）を被覆する粘弾性ゲルである。粘液は、立体的および／もしくは接着性の相互作用を介して、従来の粒状薬物送達系を効率的に捕捉する。粘液ターンオーバーの結果として、粘膜表面へと局所送達された大部分の治療剤は、不十分にしか保持されず、分布しないという欠点をもち、このことが、それらの効力を制限している。上記粘液バリアへと深く浸透する生分解性ナノ粒子は、粘膜表面において、改善された薬物分布、保持および効力を提供し得る。
低分子量ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の密な被覆は、ナノ粒子が粘弾性の高いヒト粘液分泌物を迅速に浸透することを可能にする。親水性かつ生物学的に不活性であるＰＥＧ被覆は、ナノ粒子と粘液成分との間の接着性の相互作用を効率的に最小限にする。生分解性粘液浸透粒子（ＭＰＰ）は、予め製作された粘膜接着性ナノ粒子上への特定のＰＬＵＲＯＮＩＣ（例えば、Ｆ１２７）の物理的吸着によって調製された。さらに、ＭＰＰは、ポリ（セバシン酸）およびＰＥＧのジブロックコポリマーを使用するナノ沈殿（ｎａｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）によって調製されてきた。
しかし、ナノ沈殿によって調製される生分解性ＭＰＰの範囲は制限されている。なぜなら、それは、水混和性溶媒での上記薬物およびポリマーの溶解を要するからである。多くの疎水性薬物は、重篤な全身性副作用に起因して、ＭＰＰによる局所送達から利益を得る可能性がある。しかし、それらの水混和性有機溶媒中での不十分な溶解度は、ナノ沈殿によるＭＰＰへの効率的捕捉を制限する。
他の現れてきているクラスの薬物（核酸、ペプチドおよびタンパク質が挙げられる）は、粘膜部位において疾患を処置する限りない可能性を有する。しかし、これら親水性薬物は、ナノ沈殿によりＭＰＰへと容易に処方できない。エマルジョン溶媒エバポレーションは、親水性薬物（水中油中水型二重エマルジョン）および疎水性薬物（水中油型一重エマルジョン）の両方を生分解性ナノ粒子へと効率的に被包するために広く使用されているが、得られる粒子は、従来の乳化剤であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が使用される場合に粘膜接着性である。
上記に記載されるとおりの粘液浸透特性の低下なく、ナノ粒子へと広範囲の薬物を被包し得る粘液浸透粒子を調製するための新たな方法が必要である。注射を介して投与される処方物が同様に必要である。粘膜浸透を増強するものへの類似の被覆がまた、上記薬物粒子によって誘発される炎症を低下させることが決定された。
従って、本発明の目的は、粘液浸透特性の低下も上記に記載されるとおりの粒子によって誘発される炎症の増大もなく、広範囲の薬物を上記生分解性ナノ粒子へと被包し得る粒子を調製するための方法、およびその得られる粒子を提供することである。
本発明の別の目的は、高薬物負荷および表面改変物質（ｓｕｒｆａｃｅ ａｌｔｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）の密な被覆を有する粒子（例えば、ナノ粒子およびマイクロ粒子）を提供して、種々の投与経路を介して有効な薬物送達を提供することである。
（発明の要旨）
１種以上のコアポリマー、１種以上の表面改変物質、および１種以上の低分子量乳化剤のエマルジョンによって形成されるナノ粒子が、開発された。上記粒子は、上記１種以上のコアポリマーを有機溶媒に溶解する工程、上記１種以上のコアポリマーの溶液を、上記乳化剤の水性溶液もしくは懸濁物に添加して、エマルジョンを形成する工程、次いで、上記エマルジョンを、上記乳化剤の第２の溶液もしくは懸濁物に添加して、上記ナノ粒子の形成をもたらす工程によって作製される。上記コアおよび乳化剤は、別個であってもよいし、一緒に結合体化されてもよいし、上記表面改変物質の１個以上のブロックを含むブロックコポリマーの形態にあってもよい。好ましい実施形態において、上記表面改変物質は、約１ｋＤ〜約１０ｋＤ、好ましくは、約１ｋＤ〜約５ｋＤ、より好ましくは、約５ｋＤの分子量を有するポリエチレングリコールである。この実施形態において、上記ポリエチレングリコールの密度は、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、約１〜約１００鎖／ｎｍ２、好ましくは、約１〜約５０鎖／ｎｍ２、より好ましくは、約５〜約５０鎖／ｎｍ２、最も好ましくは、約５〜約２５鎖／ｎｍ２である。
上記乳化剤の分子量の重要性は、実施例によって実証される。好ましい実施形態において、上記１種以上の乳化剤の分子量は、１５００ａｍｕ、１３００ａｍｕ、１２００ａｍｕ、１０００ａｍｕ、８００ａｍｕ、６００ａｍｕ、もしくは５００ａｍｕ未満である。好ましい乳化剤としては、コール酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、サポニン、ＴＷＥＥＮ（登録商標）２０、ＴＷＥＥＮ（登録商標）８０、および糖エステルが挙げられる。上記表面改変物質は、上記１種以上の乳化剤を入れる場合、上記粒子の表面電荷を中性もしくは本質的に中性にするために有効な量において存在する。上記乳化剤は、少なくとも約５０％、好ましくは、少なくとも５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、もしくは９５％の乳化能力を有する。
上記ナノ粒子は、治療剤、予防剤、機能性因子（ｎｕｔｒａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｇｅｎｔ）もしくは診断剤の送達のためにとくに有用である。これらは、経腸的に、非経口的に、もしくは局所的に、好ましくは、粘膜表面に投与され得る。好ましい実施形態において、上記粒子は、静脈内注射、皮下注射、筋肉内注射、腹腔内注射によって、または結膜下（ｓｕｂｊｕｎｃｔｉｖａｌｌｙ）に投与される。一実施形態において、上記粒子は、気道（ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｔｒａｃｔ）に、鼻内に、膣内に、直腸に、もしくは口内に投与される。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する：
（項目１）
１種以上のコアポリマー、１種以上の表面改変物質、および１種以上の低分子量乳化剤のエマルジョンによって形成される、ナノ粒子。
（項目２）
上記表面改変物質は、．．．．項目１に記載のナノ粒子。
（項目３）
上記コアポリマーおよび上記表面改変物質は、別個の成分である、項目１に記載のナノ粒子。
（項目４）
上記表面改変物質は、上記コアポリマーに共有結合される、項目１に記載のナノ粒子。
（項目５）
上記コアポリマーは、上記表面改変物質の１個以上のブロックを含むブロックコポリマーである、項目３に記載のナノ粒子。
（項目６）
上記コアポリマーは、上記コアポリマーの一方の末端において共有結合された上記表面改変物質の単一のブロックを含む、項目４に記載のナノ粒子。
（項目７）
上記コアポリマーは、上記表面改変物質に共有結合されていない１種以上のポリマーをさらに含む、項目１、３、４、または５のいずれか１項に記載のナノ粒子。
（項目８）
上記表面改変物質に共有結合されていない上記１種以上のポリマーは、上記１種以上のコアポリマーと同じ化学組成を有する、項目６に記載のナノ粒子。
（項目９）
上記表面改変物質は、ポリエチレングリコールである、項目１〜７のいずれか１項に記載のナノ粒子。
（項目１０）
上記ポリエチレングリコールの分子量は、約１ｋＤ〜約１０ｋＤ、好ましくは、約１ｋＤ〜約５ｋＤ、より好ましくは、約５ｋＤである、項目８に記載のナノ粒子。
（項目１１）
上記ポリエチレングリコールの密度は、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、約１鎖／ｎｍ２〜約１００鎖／ｎｍ２、好ましくは、約１鎖／ｎｍ２〜約５０鎖／ｎｍ２、より好ましくは、約５鎖／ｎｍ２〜約５０鎖／ｎｍ２、最も好ましくは、約５鎖／ｎｍ２〜約２５鎖／ｎｍ２である、項目９または１０に記載のナノ粒子。
（項目１２）
上記１種以上の乳化剤の分子量は、１５００ａｍｕ、１３００ａｍｕ、１２００ａｍｕ、１０００ａｍｕ、８００ａｍｕ、６００ａｍｕもしくは５００ａｍｕ未満である、項目１〜１１のいずれか１項に記載のナノ粒子。
（項目１３）
上記１種以上の乳化剤は、中性か、正に荷電されているか、負に荷電されているか、もしくはこれらの組み合わせである、項目１２に記載のナノ粒子。
（項目１４）
上記１種以上の低分子量乳化剤は、コール酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、サポニン、ＴＷＥＥＮ ２０、ＴＷＥＥＮ ８０、および糖エステルからなる群より選択される、項目１３に記載のナノ粒子。
（項目１５）
上記１種以上の表面改変物質は、上記１種以上の乳化剤を入れる場合に、上記粒子の表面電荷を中性もしくは本質的に中性にするために有効な量において存在する、項目１３に記載のナノ粒子。
（項目１６）
上記１種以上の乳化剤は、少なくとも約５０％、好ましくは、少なくとも５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％もしくは９５％の乳化能力を有する、項目１〜１５のいずれか１項に記載のナノ粒子。
（項目１７）
１種以上の治療剤、予防剤、もしくは診断剤をさらに含む、項目１〜１６のいずれか１項に記載のナノ粒子。
（項目１８）
項目１〜１７のいずれか１項に記載のナノ粒子および１種以上の薬学的に受容可能なキャリアを含む、薬学的組成物。
（項目１９）
１種以上の治療剤、予防剤、および／もしくは診断剤をそれを必要とする患者に投与する方法であって、上記方法は、有効量の項目１〜１７のいずれか１項に記載の粒子を投与する工程を包含する、方法。
（項目２０）
上記粒子は、経腸的に、非経口的に、もしくは局所的に投与される、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
１種以上の治療剤、予防剤、もしくは診断剤をそれを必要とする患者に投与する方法であって、上記方法は、有効量の項目１〜１６のいずれか１項に記載の粒子を投与する工程を包含する、方法。
（項目２２）
上記粒子は、非経口的に投与される、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
上記粒子は、静脈内注射、皮下注射、筋肉内注射、もしくは腹腔内注射によって投与される、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
上記粒子は、結膜下に投与される、項目２２に記載の方法。
（項目２５）
上記粒子は、局所投与される、項目２１に記載の方法。
（項目２６）
上記粒子は、眼もしくはその区画に局所適用される、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
上記粒子は、気道に、鼻内に、膣内に、直腸に、もしくは口内に投与される、項目２５に記載の方法。
（項目２８）
項目１〜１７のいずれか１項に記載の粒子を作製する方法であって、上記方法は、有機溶媒中で１種以上のコアポリマーを溶解させる工程、上記１種以上のコアポリマーの溶液を乳化剤の水性溶液もしくは懸濁物に添加して、エマルジョンを形成する工程、および上記エマルジョンを上記乳化剤の第２の溶液もしくは懸濁物に添加して、上記ナノ粒子の形成をもたらす工程を包含する、方法。
（項目２９）
項目２８に記載の方法から調製されるナノ粒子。
図１ａおよび図１ｂは、乳化法によって調製される、ＣＨＡおよびＰＶＡを含むＰＬＡ−ＰＥＧナノ粒子およびＰＣＬ−ＰＥＧナノ粒子の代表的軌跡である。図１ｃおよび図１ｄは、時間（時間スケール／ｓ）の関数として集合平均化した幾何平均二乗変位（ｅｎｓｅｍｂｌｅ−ａｖｅｒａｇｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ）（＜ＭＳＤ＞／μｍ２）を示すグラフである。図１ｅおよび図１ｆは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図１ｇおよび図１ｈは、時間をわたって生理学的３０μｍ厚の粘液層に浸透し得る粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図１ａおよび図１ｂは、乳化法によって調製される、ＣＨＡおよびＰＶＡを含むＰＬＡ−ＰＥＧナノ粒子およびＰＣＬ−ＰＥＧナノ粒子の代表的軌跡である。図１ｃおよび図１ｄは、時間（時間スケール／ｓ）の関数として集合平均化した幾何平均二乗変位（ｅｎｓｅｍｂｌｅ−ａｖｅｒａｇｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ）（＜ＭＳＤ＞／μｍ２）を示すグラフである。図１ｅおよび図１ｆは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図１ｇおよび図１ｈは、時間をわたって生理学的３０μｍ厚の粘液層に浸透し得る粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図１ａおよび図１ｂは、乳化法によって調製される、ＣＨＡおよびＰＶＡを含むＰＬＡ−ＰＥＧナノ粒子およびＰＣＬ−ＰＥＧナノ粒子の代表的軌跡である。図１ｃおよび図１ｄは、時間（時間スケール／ｓ）の関数として集合平均化した幾何平均二乗変位（ｅｎｓｅｍｂｌｅ−ａｖｅｒａｇｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ）（＜ＭＳＤ＞／μｍ２）を示すグラフである。図１ｅおよび図１ｆは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図１ｇおよび図１ｈは、時間をわたって生理学的３０μｍ厚の粘液層に浸透し得る粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図２ａおよび図２ｂは、ヒト頚膣粘液におけるＭＰＰの輸送速度に対するＰＥＧ ＭＷの影響を示す：図２ａは、時間スケール／ｓの関数として集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ／μｍ２＞を示すグラフである。図２ｂは、１ｓの時間スケールで個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。粒子を、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（６ｗｔ％ ＰＥＧ）を使用して、上記乳化法で調製した。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図２ａおよび図２ｂは、ヒト頚膣粘液におけるＭＰＰの輸送速度に対するＰＥＧ ＭＷの影響を示す：図２ａは、時間スケール／ｓの関数として集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ／μｍ２＞を示すグラフである。図２ｂは、１ｓの時間スケールで個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。粒子を、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（６ｗｔ％ ＰＥＧ）を使用して、上記乳化法で調製した。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図３ａは、時間スケールの関数としての集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ／μｍ２＞を示すグラフである。図３ｂは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図３ｃは、時間をわたって３０μｍ厚の粘液層に浸透し得ると推測される粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図３ａは、時間スケールの関数としての集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ／μｍ２＞を示すグラフである。図３ｂは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図３ｃは、時間をわたって３０μｍ厚の粘液層に浸透し得ると推測される粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として示される。 図４ａ〜４ｃは、ナノ粒子の粘液浸透に対する表面ＰＥＧ被覆率（［Γ／Γ＊］）の影響を示す模式図である。図４ａ〜４ｃは、被覆率を増大させたときの表面ＰＥＧ被覆を含むＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子の調製を示す。表面ＰＥＧ被覆率が増大するにつれて、ＰＥＧの状況（ｒｅｇｉｍｅ）は、マッシュルーム型（隣接するＰＥＧ鎖が重なり合わない，［Γ／Γ＊］＜１，図４ａ）から、ブラシ型（隣接するＰＥＧ鎖が重なり合う，１＜［Γ／Γ＊］＜３，図４ｂ）、密なブラシ型（［Γ／Γ＊］＞３，図４ｃ）へと変化する。低ＰＥＧ被覆率（［Γ／Γ＊］＜１，図４ａ）において、ムチン線維は、ナノ粒子コアへと強く接着する。中程度のＰＥＧ被覆率（１＜［Γ／Γ＊］＜３，図４ｂ）において、ムチン線維は、上記ナノ粒子コアへと部分的になお吸収され得る。高（［Γ／Γ＊］＞３，図４ｃ）ＰＥＧ被覆率において、上記ナノ粒子コアは、上記生体不活性ＰＥＧコロナによって完全に保護され、ナノ粒子へのムチンの吸収を生じなかった。図４ｃは、低ＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子が粘液中に固定され、中程度のＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子が粘液中で妨げられるかもしくはさらに固定され、高いおよび非常に高いＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子が、粘液に迅速に浸透し得ることを示す。
（発明の詳細な説明）
Ｉ．定義
「ナノ粒子」とは、本明細書で使用される場合、一般に、約１ｎｍから最大で（しかし含む）約１ミクロンまで、より好ましくは、約５ｎｍ〜約５００ｎｍ、最も好ましくは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの直径を有する任意の形状の粒子をいう。球形状を有するナノ粒子は、一般に、「ナノスフェア」といわれる。
「平均粒度」とは、本明細書で使用される場合、一般に、粒子集団における粒子の統計的平均粒度（直径）をいう。本質的に球状の粒子の直径は、物理直径もしくは流体力学的径といわれ得る。非球状粒子の直径は、優先的に上記流体力学的径に言及し得る。本明細書で使用される場合、非球状粒子の直径は、上記粒子の表面の２点間の最大直線距離に言及し得る。平均粒度は、当該分野で公知の方法（例えば、動的光散乱法）を使用して測定され得る。
「空気力学的質量中央粒子径（Ｍａｓｓ Ｍｅｄｉａｎ Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）（ＭＭＡＤ）」とは、本明細書で使用される場合、複数の粒子の空気力学的メジアンサイズをいう。「空気力学的径」とは、一般には、空気中で、粉末として、同じ沈降速度を有する単位密度球体の直径であり、従って、その沈降挙動の点からエアロゾル化粉末もしくは他の分散した粒子もしくは粒子処方物を特徴づけるための有用な方法である。上記空気力学的径は、粒子もしくは粒子形状、密度、および上記粒子の物理的サイズを包含する。ＭＭＡＤは、当該分野で公知の方法によって（例えば、カスケードインパクション法によって）実験的に決定され得る。
「タップ密度」とは、本明細書で使用される場合、粉末の密度の尺度をいう。タップ密度は、ＵＳＰバルク密度およびタップ密度法（米国薬局方協会，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ， Ｍｄ．，１０ｔｈ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ，４９５０〜４９５１、１９９９）を使用して決定され得る。低タップ密度に寄与し得る特徴としては、不規則な表面テクスチャーおよび多孔性構造が挙げられる。
「単分散」および「均一なサイズ分布」とは、本明細書で交換可能に使用され、粒子が同じもしくはほぼ同じ直径もしくは空気力学的径を有する複数のナノ粒子もしくはマイクロ粒子を記載する。本明細書で使用される場合、単分散分布とは、上記分布のうちの８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８６％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％以上が、質量中位径（ｍａｓｓ ｍｅｄｉａｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ）もしくは空気力学的径のうちの５％以内にある粒子分布をいう。
「肺投与」とは、本明細書で使用される場合、吸入によって肺へと活性作用物質を含む薬学的処方物を投与することをいう。本明細書で使用される場合、用語「吸入」とは、肺胞への空気の吸い込みをいう。空気の吸い込みは、口もしくは鼻を介して起こり得る。空気の吸い込みは、処方物の自己投与と同時に吸入することによって起こり得るか、またはレスピレータを介した患者へのレスピレータでの投与によって起こり得る。
「薬学的に受容可能な」とは、本明細書で使用される場合、理にかなった医学的判断の範囲内で、食品医薬品局のような当局のガイドラインに従って、過度の毒性も、刺激も、アレルギー応答も、他の問題もしくは合併症もなく、妥当な利益／リスク比とつりあっている、ヒトおよび動物の組織と接触した状態での使用に適切な化合物、物質、組成物、および／もしくは投与形態に言及する。
「生体適合性」および「生物学的に適合性」とは、本明細書で使用される場合、一般に、それらの任意の代謝産物もしくは分解生成物とともに、レシピエントに対して一般に非毒性であり、レシピエントに対して何ら顕著な有害作用も引き起こさない物質に言及する。概して、生体適合性物質は、患者に投与される場合、顕著な炎症応答も免疫応答も誘発しない物質である。
「分子量」とは、本明細書で使用される場合、一般に、別段特定されなければ、バルクポリマーの相対的平均鎖長をいう。実際には、分子量は、種々の方法（ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）もしくは毛細管粘度測定法が挙げられる）を使用して概算もしくは特徴づけられ得る。ＧＰＣ分子量は、数平均分子量（Ｍｎ）とは対照的に、重量平均分子量（Ｍｗ）として報告される。毛細管粘度測定法は、濃度、温度、および溶媒条件の特定のセットを使用して、希釈ポリマー溶液から決定される固有粘度として分子量の推定値を提供する。
「親水性」とは、本明細書で使用される場合、水に対して親和性を有するという特性をいう。例えば、親水性ポリマー（もしくは親水性ポリマーセグメント）は、水性溶液中で主に可溶性であり、そして／または水を吸収する傾向を有するポリマー（もしくはポリマーセグメント）である。一般に、ポリマーの親水性が高いほど、そのポリマーは、水に溶解するか、水と混ざるか、または水にぬれるという傾向がより高い。
「疎水性」とは、本明細書で使用される場合、水に対する親和性を欠くか、もしくはさらに水をはじくという特性をいう。例えば、ポリマー（もしくはポリマーセグメント）の疎水性が高いほど、そのポリマー（もしくはポリマーセグメント）は、水に溶けないか、水と混ざらないか、もしくは水にぬれないという傾向がより高い。
「粘液」とは、本明細書で使用される場合、おもにムチン糖タンパク質および他の物質を含む粘弾性の天然物質であって、種々の器官／組織（呼吸器系、鼻系、頚腟（ｃｅｒｖｉｃｏｖａｇｉｎａｌ）系、消化器系、直腸系、視覚系および聴覚系が挙げられる）の上皮表面を保護するものをいう。
「痰」とは、本明細書で使用される場合、種々の高分子（例えば、ムチン糖タンパク質に加えて、死細胞から放出されるＤＮＡ、アクチンおよび他の細胞砕片）からなる粘弾性の高い粘液分泌物をいう。「痰」は、一般に、閉塞性肺疾患（喘息、ＣＯＰＤおよびＣＦが挙げられるが、これらに限定されない）に罹患した患者の病的な気道に存在する。「ＣＦ粘液」および「ＣＦ痰」とは、本明細書で使用される場合、それぞれ、嚢胞性線維症に罹患している患者に由来する粘液および痰をいう。
「粘液分解剤」とは、本明細書で使用される場合、患者に投与されるときに、粘液クリアランス速度を増大させる物質をいう。粘液分解剤は、当該分野で公知である。例えば、Ｈａｎｅｓ， Ｊ． ｅｔ ａｌ． Ｇｅｎｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｌｕｎｇ， ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｉｎｈａｌａｔｉｏｎ Ａｅｒｏｓｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｉｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：４８９−５３９（２００３）を参照のこと。粘液分解剤の例としては、ムチンに存在するジスルフィド結合およびスルフヒドリル結合を切断するＮ−アセチルシステイン（ＮＡＣ）が挙げられる。他の粘液分解剤としては、ヨモギ、ブロメライン、パパイン、クサギ、アセチルシステイン、ブロムヘキシン、カルボシステイン、エプラジノン、メスナ、アンブロキソール、ソブレロール、ドミオドール、デヌホソール、レトステイン、ステプロニン、チオプロニン、ゲルゾリン、サイモシンβ４、ネルテネキシン、エルドステイン、および種々のＤＮａｓｅ（ｒｈＤＮａｓｅを含む）が挙げられる。
「ＣＦ粘液抵抗性／拡散性粒子」とは、本明細書で使用される場合、ＣＦ粘液中で低下したもしくは低い粘膜接着を示し、従って、他の粒子より高い速度で上記ＣＦ粘液を通過する粒子をいう。このような粒子は、ＣＦ粘液を介して高い拡散性を有すると特徴づけられ得る。特定の実施形態において、ＣＦ粘液抵抗性／拡散性粒子は、約０．０１μｍ２／ｓより高い、より好ましくは、約０．５μｍ２／ｓより高い、最も好ましくは、約１μｍ２／ｓより高い、ＣＦ粘液中の有効拡散率を有する。好ましい実施形態において、粒子集団は、上記粒子集団のうちの少なくとも３０％、より好ましくは、少なくとも４０％、最も好ましくは、少なくとも５０％が、１０μｍ厚のＣＦ痰層を１時間以内に横断して拡散する場合に、「ＣＦ粘液抵抗性／拡散性」として特徴づけられ得る。
「嚢胞性線維症」（ＣＦ）とは、本明細書で使用される場合、嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節因子（ｃｙｓｔｉｃ ｆｉｂｒｏｓｉｓ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）（ＣＦＴＲ）をコードする遺伝子における１種以上の変異から生じる遺伝病（ｉｎｈｅｒｉｔｅｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｓｅａｓｅ）をいう。嚢胞性線維症を有する患者において、気道上皮において内因的に発現されるＣＦＴＲの変異は、イオンおよび流体輸送における不均衡を引き起こす低下した先端アニオン分泌をもたらす。得られたアニオン輸送の低下は、肺において増強された粘液蓄積およびＣＦ患者において最終的に死を引き起こす付随する微生物感染に寄与する。呼吸器疾患に加えて、ＣＦ患者は、代表的には、消化器の問題および処置されないままの場合、死を生じる膵臓機能不全を患う。ＣＦ染色体のＣＦＴＲ遺伝子の配列分析から、種々の疾患を引き起こす変異が明らかになった。現在までのところ、ＣＦ遺伝子において１０００を超える疾患を引き起こす変異が同定された（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｎｅｔ．ｓｉｃｋｋｉｄｓ．ｏｎ．ｃａ／ｃｆｔｒ／）。最も優勢な変異は、ＣＦＴＲアミノ酸配列の５０８位におけるフェニルアラニンの欠失であり、ΔＦ５０８−ＣＦＴＲと一般にいわれる。この変異は、嚢胞性線維症の症例のうちの約７０％において生じ、重篤な疾患と関連する。嚢胞性線維症は、米国において乳児２，５００名につき１名が罹患している。
「嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節因子」（ＣＦＴＲ）は、本明細書で使用される場合、身体（呼吸組織および消化組織が挙げられる）全体にわたる電解質輸送の維持に重要な膜貫通タンパク質をいう。ＣＦＴＲは、膜貫通ドメイン（各々は、６つの膜貫通らせんを含む）およびヌクレオチド結合ドメインの縦列反復から作られるタンパク質をコードする約１４８０アミノ酸から構成される。ＣＦＴＲをコードする遺伝子は、同定され、配列決定された。Ｇｒｅｇｏｒｙ， Ｒ． Ｊ． ｅｔ ａｌ Ｎａｔｕｒｅ ３４７：３８２３８６ （１９９０）； Ｒｉｃｈ， Ｄ． Ｐ． ｅｔ ａｌ． Ｎａｔｕｒｅ ３４７：３５８−３６２ （１９９０）、およびＲｉｏｒｄａｎ， Ｊ． Ｒ． ｅｔ ａｌ． Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４５：１０６６−１０７３ （１９８９）を参照のこと。
「核酸」とは、本明細書で使用される場合、種々の治療目的で安定性を増大させるために改変されるＤＮＡ、ＲＮＡ、および核酸分子をいう。一例は、ヒト嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節因子（ＣＦＴＲ）タンパク質、そのアナログおよび改変体をコードする遺伝子であり、これは、ＣＦに特徴的な症状のうちのいくつかを少なくとも一部矯正するためにＣＦ個体において発現され得る。これはまた、上記遺伝子へと矯正もしくは改変を導入するための領域（例えば、三重らせん形成ＤＮＡ）を含み、上記ＣＦ患者の遺伝子のうちの少なくともいくつかにおいて内因性ＣＦ遺伝子を矯正するために使用され得るＤＮＡフラグメントのような分子を含む。この用語は、ＣＦＴＲ遺伝子に限定されるのではなく、疾患を処置するか、診断するかもしくは治癒させるために使用され得るあらゆる遺伝物質に適用されることに注意すべきである。
語句「非経口投与」および「非経口投与される」とは、当該分野で認識されている用語であり、経腸投与および局所投与以外の投与様式（例えば、注射）を含み、静脈内、筋肉内、胸内、血管内、心膜内、動脈内、鞘内、嚢内、眼窩内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、被膜下、クモ膜下、髄腔内、結膜下、および胸骨内の注射および注入が挙げられるが、これらに限定されない。
用語「界面活性剤」とは、本明細書で使用される場合、流体の表面張力を下げる作用物質をいう。
用語「治療剤」とは、疾患もしくは障害を予防もしくは処置するために投与され得る作用物質をいう。治療剤は、核酸、核酸アナログ、低分子、ペプチド模倣物、タンパク質、ペプチド、炭水化物もしくは糖、液体、または界面活性剤、あるいはこれらの組み合わせであり得る。
疾患、障害もしくは状態を用語「処置する」もしくは上記疾患、障害もしくは状態に対する素因を有し得るが、これらを有するとは未だ診断されていない動物においてそれらが起こらないように予防する；上記疾患、障害もしくは状態を阻害する（例えば、その進行を妨げる）；および上記疾患、障害、もしくは状態を軽減する（例えば、上記疾患、障害および／もしくは状態の後退を引き起こす）。上記疾患もしくは状態を処置することとしては、その根底にある病態生理に影響を及ぼさなくても、上記特定の疾患もしくは状態の少なくとも１つの症状を改善すること（例えば、鎮痛剤が疼痛の原因を処置していないとしても、上記鎮痛剤の投与によって被験体の疼痛を処置すること）が挙げられる。
用語「標的化部分」とは、本明細書で使用される場合、特定の場所に局在化するか、もしくは特定の場所から離れて位置する部分をいう。上記部分は、例えば、タンパク質、核酸、核酸アナログ、炭水化物、もしくは低分子であり得る。上記実体は、例えば、治療用化合物（例えば、低分子）、もしくは診断実体（例えば、検出可能な標識）であり得る。上記場所は、組織、特定の細胞タイプ、もしくは細胞内区画であり得る。一実施形態において、上記標的化部分は、活性な実体の局在化を誘導し得る。上記活性な実体は、低分子、タンパク質、ポリマー、もしくは金属であり得る。上記活性な実体は、治療目的、予防目的、もしくは診断目的のために有用であり得る。
用語「治療上有効な量」とは、本明細書で記載される粒子の中および／もしくはその上に組み込まれる場合、いかなる医学的処置にも適用可能な妥当な利益／リスク比においてある種の所望の効果を生じる上記治療剤の量に言及する。上記有効量は、処置されている疾患もしくは状態、投与されている特定の標的化構築物、被験体のサイズ、または上記疾患もしくは状態の重篤度のような要因に依存して変動し得る。当業者は、過度な実験を必要とすることなく、特定の化合物の上記有効量を経験的に決定し得る。
用語「組み込まれる」および「被包される」とは、所望の適用において活性作用物質の放出（例えば、徐放）を可能にする組成物の中および／もしくは上記組成物の上へのこのような作用物質を組み込むか、処方するか、または別の方法で含むことをいう。上記用語は、治療剤もしくは他の物質が、例えば：このようなポリマーのうちのモノマーに結合される（共有結合、イオン結合もしくは他の結合相互作用によって）、物理的混合、ポリマーの被覆層の中に上記作用物質を包むこと、上記ポリマーの中に組み込まれる、上記ポリマーマトリクス全体に分布させられる、上記ポリマーマトリクスの表面に（共有結合もしくは他の結合相互作用によって）付加される、上記ポリマーマトリクス内部に被包されるなどを含め、ポリマーマトリクスに組み込まれる任意の様式を企図する。用語「同時組み込み（ｃｏ−ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）」もしくは「同時被包（ｃｏ−ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）」とは、治療剤もしくは他の物質および少なくとも１種の他の治療剤もしくは他の物質を主題の組成物に組み込むことをいう。
ＩＩ．粘液浸透ナノ粒子（ＭＰＰ）
Ａ．コアポリマー
生体適合性ポリマーの任意の数が、上記ナノ粒子を調製するために使用され得る。一実施形態において、上記生体適合性ポリマーは、生分解性である。別の実施形態において、上記粒子は、非分解性である。他の実施形態において、上記粒子は、分解性粒子および非分解性粒子の混合物である。
例示的ポリマーとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：
シクロデキストリン含有ポリマー、特に、カチオン性シクロデキストリン含有ポリマー（例えば、米国特許第６，５０９，３２３号に記載されるもの）、
ラクトンから調製されるポリマー（例えば、ポリ（カプロラクトン）（ＰＣＬ））、ポリヒドロキシ酸およびそのコポリマー（例えば、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、ポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）、ポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＧＡ）、ポリ（Ｌ−乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＬＧＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）（ＰＤＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（Ｄ−ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン−ｃｏ−グリコリド）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−ＰＥＯ−ｃｏ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−ＰＰＯ−ｃｏ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）、およびこれらのブレンド）、
ポリアルキルシアノアクリレート（ｐｏｌｙａｌｋｙｌ ｃｙａｎｏａｃｒａｌａｔｅ）、
ポリウレタン、
ポリアミノ酸（例えば、ポリ−Ｌ−リジン（ＰＬＬ）、ポリ（吉草酸）、およびポリ−Ｌ−グルタミン酸）、
ヒドロキシプロピルメタクリレート（ＨＰＭＡ）、
ポリ無水物、
ポリエステル、
ポリオルトエステル、
ポリ（エステルアミド）、
ポリアミド、
ポリ（エステルエーテル）、
ポリカーボネート、
ポリアルキレン（例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレン）、
ポリアルキレングリコール（例えば、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、ポリアルキレンオキシド（ＰＥＯ））、
ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、エチレンビニルアセテートポリマー（ＥＶＡ））、
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ポリビニルエーテル、
ポリビニルエステル（例えば、ポリ（ビニルアセテート））、
ポリビニルハライド（例えば、ポリ（ビニルクロリド）（ＰＶＣ）、ポリビニルピロリドン、ポリシロキサン）、
ポリスチレン（ＰＳ）、
誘導体化セルロースを含むセルロース（例えば、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、セルロースエーテル、セルロースエステル、ニトロセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、およびカルボキシメチルセルロース）、
アクリル酸のポリマー（例えば、ポリ（メチル（メタ）アクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（エチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ブチル（メタ）アクリレート）、ポリ（イソブチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ヘキシル（メタ）アクリレート）、ポリ（イソデシル（メタ）アクリレート）、ポリ（ラウリル（メタ）アクリレート）、ポリ（フェニル（メタ）アクリレート）、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（イソプロピルアクリレート）、ポリ（イソブチルアクリレート）、ポリ（オクタデシルアクリレート）（まとめて「ポリアクリル酸」といわれる））、
ポリジオキサノンおよびそのコポリマー、
ポリヒドロキシアルカノエート、
ポリプロピレンフマレート、
ポリオキシメチレン、
ポロキサマー、
ポリ（酪酸）、
トリメチレンカーボネート、ならびに
ポリホスファゼン。
上記のコポリマー（例えば、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、もしくはグラフトコポリマー）または上記で列挙されたポリマーのブレンドがまた、使用され得る。
上記ポリマーの官能基は、上記ポリマーの特性を変化させるために、および／または上記官能基の反応性を改変する（例えば、低下させるもしくは増大させる）ために、キャップされ得る。例えば、カルボン酸のカルボキシル末端は、ポリマー（例えば、ラクチド含有ポリマーおよびグリコリド含有ポリマー）を含み、必要に応じて、例えば、エステル化によってキャップされ得、ヒドロキシル末端は、必要に応じて、例えば、エーテル化もしくはエステル化によってキャップされ得る。
ＰＥＧもしくはその誘導体と、上記のポリマーのうちのいずれかとのコポリマーは、上記ポリマー粒子を作製するために使用され得る。特定の実施形態において、上記ＰＥＧもしくは誘導体は、上記コポリマーの内側の位置に位置し得る。あるいは、上記ＰＥＧもしくは誘導体は、上記コポリマーの末端付近もしくは末端の位置に位置し得る。例えば、上記ポリマーのうちの１種以上は、ポリエチレングリコールのブロックで終端され得る。いくつかの実施形態において、上記コアポリマーは、ｐｅｇ化ポリマーと非ｐｅｇ化ポリマーとのブレンドであり、ここで上記ベースポリマーは、同じ（例えば、ＰＬＧＡおよびＰＬＧＡ−ＰＥＧ）であるか、または異なる（例えば、ＰＬＧＡ−ＰＥＧおよびＰＬＡ）。特定の実施形態において、上記マイクロ粒子もしくはナノ粒子は、ＰＥＧの領域を相分離させるかもしくは別の方法でＰＥＧの領域を上記粒子の表面に位置させる条件下で、形成される。上記表面に局在化されたＰＥＧ領域は単独で、表面改変剤の機能を発揮し得るか、または上記表面改変剤を含み得る。特定の実施形態において、上記粒子は、上記表面改変物質としてのポリエチレングリコールのブロックで終端された１種以上のポリマーから調製される。
重量平均分子量は、所定のポリマーに対して変動し得るが、一般に、約１０００ダルトン〜１，０００，０００ダルトン、１０００ダルトン〜５００，０００ダルトン、１０００ダルトン〜２５０，０００ダルトン、１０００ダルトン〜１００，０００ダルトン、５，０００ダルトン〜１００，０００ダルトン、５，０００ダルトン〜７５，０００ダルトン、５，０００ダルトン〜５０，０００ダルトン、もしくは５，０００ダルトン〜２５，０００ダルトンである。
好ましい天然ポリマーの例としては、タンパク質（例えば、アルブミン、コラーゲン、ゼラチンおよびプロラミン（例えば、ゼイン））、およびポリサッカリド（例えば、アルギネート）が挙げられる。
いくつかの実施形態において、上記粒子は、ナノ粒子遺伝子キャリアとして使用され得る。これら実施形態において、上記粒子は、負に荷電した１種以上の核酸と複合体を形成する１種以上のポリカチオン性ポリマーから形成され得る。
上記カチオン性ポリマーは、１分子あたり少なくとも２個の正電荷を有し、核酸に生理学的条件（すなわち、身体内もしくは細胞内で遭遇するｐＨおよび塩条件）下で結合するために十分な電荷密度および分子サイズを有する任意の合成もしくは天然のポリマーであり得る。特定の実施形態において、上記ポリカチオン性ポリマーは、１個以上のアミン残基を含む。
適切なカチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリビニルピリジン、アミノアセタール化ポリ（ビニルアルコール）、１個以上のアミン残基を有するアクリル酸もしくはメタクリル酸ポリマー（例えば、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート））、ポリアミノ酸（例えば、ポリオルニチン、ポリアルギニン、およびポリリジン）、プロタミン、カチオン性ポリサッカリド（例えば、キトサン、ＤＥＡＥ−セルロース、およびＤＥＡＥ−デキストラン）、およびポリアミドアミンデンドリマー（カチオン性デンドリマー）、ならびにこれらのコポリマーおよびブレンドが挙げられる。好ましい実施形態において、上記ポリカチオン性ポリマーは、ＰＥＩである。
カチオン性ポリマーは、直線状もしくは分枝状のいずれかであり得、ホモポリマーもしくはコポリマーのいずれかであり得、アミノ酸を含む場合、Ｌ配置もしくはＤ配置のいずれかを有し得、これら特徴のいずれかの混合を有し得る。好ましくは、上記カチオン性ポリマー分子は、これが１種以上の核酸分子を含む密集した複合体を形成することを可能にするために十分に可撓性である。
いくつかの実施形態において、上記ポリカチオン性ポリマーは、約５，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトンの間、より好ましくは、約５，０００〜約５０，０００ダルトンの間、最も好ましくは、約１０，０００〜約３５，０００ダルトンの間の分子量を有する。
Ｂ．粘液を通っての拡散を促進する物質
上記ナノ粒子は、好ましくは、１種以上の表面改変剤もしくは表面改変物質で被覆されるかもしくはこれらを含む。「表面交互式作用物質（Ｓｕｒｆａｃｅ−ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）」とは、本明細書で使用される場合、上記表面に関する粒子の１種以上の特性（親水性（例えば、上記粒子をより親水性にするかより疎水性にする）、表面電荷（例えば、上記表面を中性もしくはほぼ中性にまたはより負にもしくは正にする）が挙げられる）を改変し、そして／または粘液のような、体液および／もしくは組織におけるもしくはこれらを通っての輸送を増強する作用物質もしくは物質をいう。いくつかの実施形態において、上記表面交互式物質は、直接的な治療効果（例えば、炎症の低下）を提供する。
上記表面改変剤の例としては、タンパク質（アニオン性タンパク質（例えば、アルブミン）が挙げられる）、界面活性剤、糖もしくは糖誘導体（例えば、シクロデキストリン）、治療剤、およびポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。好ましいポリマーとしては、ヘパリン、ポリエチレングリコール（「ＰＥＧ」）およびポロキサマー（ポリエチレンオキシドブロックコポリマー）が挙げられる。最も好ましい物質は、ＰＥＧである。
界面活性剤の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：Ｌ−α−ホスファチジルコリン（ＰＣ）、１，２−ジパルミトイルホスファジルコリン（ＤＰＰＣ）、オレイン酸、ソルビタントリオレエート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、天然レシチン、オレイルポリオキシエチレン（２）エーテル、ステアリルポリオキシエチレン（２）エーテル、ラウリルポリオキシエチレン（４）エーテル、オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロックコポリマー、合成レシチン、ジエチレングリコールジオレエート、テトラヒドロフルフリルオレエート、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、グリセリルモノオレエート、グリセリルモノステアレート、グリセリルモノリシノレート、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコール４００、セチルピリジニウムクロリド、塩化ベンザルコニウム、オリーブ油、グリセリルモノラウレート、コーン油、綿実油、およびヒマワリ種子油、レシチン、オレイン酸、およびソルビタントリオレエート。
一実施形態において、上記粒子は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）で被覆されるか、もしくはこれを含む。ＰＥＧは、上記粒子の表面上への被覆として適用され得る。あるいは、上記ＰＥＧは、上記粒子を形成するために使用される上記コアポリマーに（例えば、内部に、または一方もしくは両方の末端に）共有結合されるブロックの形態であり得る。特定の実施形態において、上記粒子は、ＰＥＧを含むブロックコポリマーから形成される。より特定の実施形態において、上記粒子は、ＰＥＧを含むブロックコポリマーから調製され、ここでＰＥＧは、上記ベースポリマーの末端に共有結合される。
代表的なＰＥＧ分子量としては、３００Ｄａ、６００Ｄａ、１ｋＤａ、２ｋＤａ、３ｋＤａ、４ｋＤａ、６ｋＤａ、８ｋＤａ、１０ｋＤａ、１５ｋＤａ、２０ｋＤａ、３０ｋＤａ、５０ｋＤａ、１００ｋＤａ、２００ｋＤａ、５００ｋＤａ、および１ＭＤａ、ならびに３００ダルトン〜１ＭＤａの範囲内の全ての数値が挙げられる。好ましい実施形態において、上記ＰＥＧは、分子量 約５ｋＤを有する。任意の所定の分子量のＰＥＧは、長さ、密度および分枝のような他の特徴において変動し得る。
ｉ．表面密度の評価
ナノ粒子上のポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）の表面密度は、インビボでのそれらの成功裏の適用を決定するにあたって重要なパラメーターである。粘膜表面への薬物の制御された送達は、保護粘液層が存在することが原因で難題であり、上記粘液浸透粒子は、粘膜表面における改善された薬物分布（ｄｒａｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、保持および効力における見込みを示す。生分解性ナノ粒子上のＰＥＧの密な被覆は、粘液構成要素とナノ粒子との間の大いに低下した接着相互作用が原因で、粘液を通っての迅速な浸透を可能にし得る。しかし、上記表面ＰＥＧ密度をどのように最適に制御し、インビボ適用のための生分解性粘液浸透ナノ粒子をどのように調製するかは、なお未知のままである。
種々の方法（ナノ粒子の物理化学的特性（例えば、表面電荷および流体力学的径）に対する変化を直接測定するものを含む）が、ナノ粒子上の表面ＰＥＧ密度を評価するために使用されてきた。しかし、これら方法は、上記粒子表面１ｎｍ２あたりのＰＥＧ鎖の数についての定量的情報を提供できない。
上記表面ＰＥＧ密度を直接定量するために、種々の技術が適用されてきた。熱重量分析（ＴＧＡ）が、ＰＥＧ含有量を計算するために使用され得るが、それは無機物質に限定され、比較的多量のサンプルの使用もまた要する。
色素および試薬（例えば、蛍光色素）の官能性ＰＥＧへの反応は、ＰＥＧ定量のために広く使用された。これらの方法において、官能基（例えば、−ＳＨ、−ＮＨ２など）と反応しなかったＰＥＧ分子は、特定の試薬との反応の後に蛍光アッセイもしくは比色定量によって定量され、上記表面ＰＥＧ密度は、上清中の反応していないＰＥＧ部分を差し引くことによって達成された。しかし、これら方法は、表面ＰＥＧ化および官能性ＰＥＧに限定される。ＰＲＩＮＴナノ粒子上の表面ＰＥＧ密度を上清中の反応していないフルオレセイン−ＰＥＧのシグナルの測定によって定量するために使用される類似の方法は、ＰＥＧでのナノ粒子の表面改変に限定される。従って、これら定量的アッセイは、ＰＥＧ含有ブロックコポリマーから調製される生分解性ナノ粒子（例えば、広く使用されるポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）−ポリ（エチレングリコール）（ＰＬＧＡ−ＰＥＧ）およびポリ（乳酸）−ポリ（エチレングリコール）（ＰＬＡ−ＰＥＧ））上のＰＥＧ密度を決定するためには適していない。
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）は、定性的にかつ定量的に本明細書で記載されるＰＥＧ含有ポリマーナノ粒子上の表面ＰＥＧ密度を評価するために使用され得る（ＰＥＧピークは、代表的には、約３．６５ｐｐｍで観察される）。ナノ粒子が、ＮＭＲ溶媒Ｄ２Ｏ内に分散される場合、表面ＰＥＧのみ（コア内に埋め込まれるＰＥＧではない）が、ＮＭＲによって直接検出され得る。従って、ＮＭＲは、ＰＥＧの表面密度を直接測定するための手段を提供する。
いくつかの実施形態において、ＰＥＧ表面密度は、ｐｅｇ化および非ｐｅｇ化粒子の混合物から上記粒子を調製することによって制御され得る。例えば、ＰＬＧＡナノ粒子上のＰＥＧの表面密度は、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）およびポリ（エチレングリコール）（ＰＬＧＡ−ＰＥＧ）の混合物から粒子を調製することによって正確に制御され得る。定量的１Ｈ核磁気共鳴法（ＮＭＲ）は、ナノ粒子上の上記表面ＰＥＧ密度を測定するために使用され得る。ヒト粘液での複数粒子追跡、ならびにマウス膣におけるムチン結合および組織分布の研究から、ＰＥＧ密度閾値が存在し、それは、粘液を浸透するにあたって有効であるＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子に対して約１０〜１６ ＰＥＧ鎖／１００ｎｍ２であることが明らかにされた。この密度閾値は、上記粒子を調製するために使用されるコアポリマー、粒度、および／もしくはＰＥＧの分子量を含む種々の要因に依存して変動し得る。
上記被覆の密度は、表面改変物質および上記粒子の組成を含む種々の要因に基づいて変動し得る。一実施形態において、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の密度は、１Ｈ ＮＭＲによって測定される場合、１ｎｍ２あたり少なくとも０．１個、０．２個、０．５個、０．８個、１個、２個、５個、８個、１０個、１５個、２０個、２５個、４０個、５０個、６０個、７５個、８０個、９０個、もしくは１００個の鎖である。上記の範囲は、１ｎｍ２あたり０．１〜１００ユニットの全ての値を含む。
特定の実施形態において、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の密度は、約１〜約２５個の鎖／ｎｍ２、約１〜約２０個の鎖／ｎｍ２、約５〜約２０個の鎖／ｎｍ２、約５〜約１８個の鎖／ｎｍ２、約５〜約１５個の鎖／ｎｍ２、もしくは約１０〜約１５個の鎖／ｎｍ２である。上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の濃度はまた、変動し得る。いくつかの実施形態において、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の目標濃度は、少なくとも０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、もしくは２５％またはそれより高い。上記の範囲は、０．５％〜２５％の全ての値を含む。別の実施形態において、上記粒子における上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の濃度は、少なくとも０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、もしくは２５％である。上記の範囲は、０．５％〜２５％の全ての値を含む。なお他の実施形態において、上記粒子の表面上の上記表面改変物質含有量（例えば、ＰＥＧ）は、少なくとも０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、もしくは２５％である。上記の範囲は、０．５％〜２５％の全ての値を含む。
特定の実施形態において、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）の密度は、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）が、拡がったブラシ構成を採用した結果である。
他の実施形態において、上記表面改変部分の質量は、上記粒子の質量のうちの少なくとも１／１０，０００、１／７５００、１／５０００、１／４０００、１／３４００、１／２５００、１／２０００、１／１５００、１／１０００、１／７５０、１／５００、１／２５０、１／２００、１／１５０、１／１００、１／７５、１／５０、１／２５、１／２０、１／５、１／２、もしくは９／１０である。上記の範囲は、１／１０，０００〜９／１０の全ての値を含む。
Ｃ．乳化剤
本明細書で記載される粒子は、乳化剤（特に、低分子量乳化剤）を含む。上記乳化剤は、粒子形成の間に上記粒子へと組み込まれ、従って、仕上げられた粒子の成分である。上記乳化剤は、上記粒子内に被包され得るか、上記ポリマーマトリクス内に全てもしくは一部分散され得る（例えば、上記乳化剤の一部が上記ポリマーマトリクスから拡がる）か、そして／または上記粒子の表面と（例えば、共有結合的にもしくは非共有結合的に）会合される。
「低分子量」とは、本明細書で使用される場合、一般に、１５００ａｍｕ、１４００ａｍｕ、１３００ａｍｕ、１２００ａｍｕ、１１００ａｍｕ、１０００ａｍｕ、９００ａｍｕ、８００ａｍｕ、７００ａｍｕ、６００ａｍｕ、５００ａｍｕ、４００ａｍｕ、もしくは３００ａｍｕ未満の分子量を有する乳化剤に言及する。いくつかの実施形態において、上記分子量は、１３００ａｍｕ未満である。いくつかの実施形態において、上記分子量は、約３００ａｍｕ〜約１２００ａｍｕである。
上記乳化剤は、正に荷電し得るか、負に荷電し得るか、または中性であり得る。負に荷電した乳化剤の例としては、コール酸ナトリウム塩（ＣＨＡ， ＭＷ＝４３０）およびスルホコハク酸ジオクチルナトリウム（ＤＳＳ， ＭＷ＝４５５）が挙げられるが、これらに限定されない。正に荷電した乳化剤の例としては、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ， ＭＷ＝３６４）が挙げられるが、これに限定されない。中性乳化剤の例としては、サポニン（ｓａｐｏｎ）（ＭＷ＝１１９１）、ＴＷＥＥＮ ２０（ＭＷ＝１，２２５）、ＴＷＥＥＮ ８０（ＭＷ＝１３１０）、および糖エステルＤ１２１６（ラウリン酸スクロース， ＳＥ， ＭＷ＝５２４）が挙げられるが、これらに限定されない。
低分子量を有することに加えて、上記乳化剤は、粒子凝集を妨げるために、粒子形成の間にエマルジョン液滴を適切に安定化させることができなければならない。特定の乳化剤の乳化能力は、以下の式を使用して計算され得、パーセントとして表される：
乳化能力＝ナノ粒子の重量／（ナノ粒子の重量＋凝集した粒子の重量）×１００％ 。
いくつかの実施形態において、上記乳化能力は、少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、もしくは９５％である。この範囲は、５０〜９５の間の全ての値を含む。
凝集形成を妨げるために上記エマルジョン液滴を適切に安定化させることに加えて、安定化剤は、中性もしくはほぼ中性の表面電荷を提供するために、上記表面改変物質のコロナ（ｃｏｒｏｎａ）（例えば、ＰＥＧ）によって上記粒子表面において完全に保護されるように十分小さくなければならない。荷電した粒子の輸送は、荷電した粒子と反対に荷電した種とのインビボでの相互作用に起因して、妨げられ得る。例えば、上記粒子が粘液に迅速に浸透する能力は、少なくとも一部、上記粒子の表面電荷に依存する。従って、上記乳化剤は、上記表面電荷がゼロもしくは実質的にゼロである（例えば、−１０〜１０ｅｖ、−５〜５ｅｖ、−３〜３ｅｖ、−２〜２ｅｖ、もしくは−１〜１ｅｖ）ように、上記乳化剤が、荷電されていれば（例えば、正にもしくは負に）、上記電荷が上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）のコロナによって保護されるほど十分に小さくなければならない。
Ｄ．治療剤、予防剤、機能性因子および／もしくは診断剤
１．治療剤
いくつかの実施形態において、上記粒子は、１種以上の治療剤を、その中に被包したか、その中に分散させたか、そして／または粒子の表面と共有結合もしくは非共有結合している。上記治療剤は、低分子、タンパク質、ポリサッカリドもしくはサッカリド、核酸分子および／または脂質であり得る。
ｉ．低分子治療剤
低分子治療剤の例示的クラスとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：鎮痛剤、抗炎症薬、解熱剤、抗鬱剤、抗癲癇剤、抗精神病剤（ａｎｔｉｏｐｓｙｃｈｏｔｉｃ ａｇｅｎｔ）、神経保護剤、抗増殖剤（例えば、抗癌剤）、抗感染症剤（例えば、抗菌剤および抗真菌剤）、抗ヒスタミン剤、抗片頭痛薬、抗ムスカリン剤、抗不安薬、鎮静剤、催眠剤（ｈｙｐｎｏｔｉｃｓ）、抗精神病剤、気管支拡張剤、抗喘息薬、心血管薬、コルチコステロイド、ドパミン作用剤、電解質、胃腸薬、筋弛緩剤、栄養剤（ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ａｇｅｎｔ）、ビタミン、副交感神経作用剤、興奮剤、食欲抑制剤および抗ナルコレプシー剤（ａｎｔｉ−ｎａｒｃｏｌｅｐｔｉｃｓ）。
ｉｉ．核酸
いくつかの実施形態において、上記作用物質は、１種以上の核酸である。上記核酸は、内因性核酸配列を変化させ得るか、矯正し得るか、または置換し得る。上記核酸は、癌を処置するために、他の肺疾患および肺機能に影響を及ぼす代謝病における遺伝子、パーキンソンおよびＡＬＳの処置のためのもののような遺伝子（ここで上記遺伝子は、鼻送達を介して脳に達する）の欠損を矯正するために使用される。
遺伝子治療は、疾患発生を担う欠損遺伝子を矯正するための技術である。研究者らは、欠陥のある遺伝子を矯正するためにいくつかのアプローチのうちの１つを使用し得る：
・正常な遺伝子を、機能しない遺伝子を置換するために、ゲノム内の非特異的位置へと挿入し得る。このアプローチは、最も一般的である。
・異常な遺伝子を、相同組み換えを介して正常な遺伝子に交換し得る。
・異常な遺伝子を、上記遺伝子をその正常な機能に戻す選択的復帰変異を介して修復し得る。
・特定の遺伝子の調節（遺伝子のスイッチを入れたり遺伝子のスイッチを消す程度）を、変化させ得る。
上記核酸は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、化学的に改変された核酸、もしくはそれらの組み合わせであり得る。例えば、核酸半減期の安定性および酵素による切断への耐性を増大させるための方法は、当該分野で公知であり、ポリヌクレオチドの核酸塩基、糖、もしくは結合への１以上の改変もしくは置換を含み得る。上記核酸は、所望の使用に適合するように作られている特性を含むように特注で合成され得る。一般的な改変としては、ロックド核酸（ｌｏｃｋｅｄ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）（ＬＮＡ）、非ロックド核酸（ｕｎｌｏｃｋｅｄ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）（ＵＮＡ）、モルホリノ、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、ホスホロチオエート連結、ホスホノアセテート連結、プロピンアナログ、２’−Ｏ−メチルＲＮＡ、５−Ｍｅ−ｄＣ、２’−５’連結ホスホジエステル連結、キメラ連結（ホスホロチオエート連結および改変ならびにホスホジエステル連結および改変の混合）、脂質およびペプチドとの結合体化、ならびにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、上記核酸は、ヌクレオチド間連結改変（例えば、アキラルかつ荷電していないサブユニット間連結を有するホスフェートアナログ（例えば、Ｓｔｅｒｃｈａｋ， Ｅ． Ｐ． ｅｔ ａｌ．， Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍ． ， ５２：４２０２， （１９８７））、またはアキラルサブユニット間連結を有する荷電していないモルホリノベースのポリマー（例えば、米国特許第５，０３４，５０６号を参照のこと）を含む。いくつかのヌクレオチド間連結アナログは、モルホリデート、アセタール、およびポリアミド連結複素環を含む。他の骨格および連結改変としては、ホスホロチオエート、ペプチド核酸、トリシクロ−ＤＮＡ、デコイオリゴヌクレオチド、リボザイム、シュピーゲルマー（ｓｐｉｅｇｅｌｍｅｒ）（Ｌ核酸を含む、高結合親和性を有するアプタマー）、もしくはＣｐＧオリゴマーが挙げられるが、これらに限定されない。
ホスホロチオエート（もしくはＳ−オリゴ）は、架橋していない酸素のうちの１つが、硫黄によって置換される、正常なＤＮＡの改変体である。上記ヌクレオチド間結合の硫化は、５’→３’および３→５’ ＤＮＡ ＰＯＬ １エキソヌクレアーゼ、ヌクレアーゼＳ１およびＰ１、ＲＮａｓｅ、血清ヌクレアーゼおよび蛇毒素ホスホジエステラーゼを含むエンドヌクレアーゼおよびエキソヌクレアーゼの作用を劇的に低下させる。さらに、脂質二重層を横断する可能性が増大する。これら重要な改善が原因で、ホスホロチオエートは、細胞調節において増大しつつある適用が見出された。ホスホロチオエートは、２つの主な経路によって：ホスホン酸水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ）に対する二硫化炭素中の元素硫黄の溶液の作用によって、またはテトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）もしくは３Ｈ−１，２−ベンゾジチオール（ｂｅｎｓｏｄｉｔｈｉｏｌ）−３−オン １，１−ジオキシド（ＢＤＴＤ）．４のいずれかで亜リン酸トリエステルを硫化するためのより近年の方法によって、作製される。後者の方法は、大部分有機溶媒中での元素硫黄の不溶性および二硫化炭素の毒性という問題を回避する。上記ＴＥＴＤ法およびＢＤＴＤ法はまた、より高い純度のホスホロチオエートを生じる。
ペプチド核酸（ＰＮＡ）は、オリゴヌクレオチドのリン酸骨格が、Ｎ−（２−アミノエチル）−グリシンユニットを反復することによってその全体として置換され、ホスホジエステル結合がペプチド結合によって置換される分子である。種々の複素環塩基が、メチレンカルボニル結合によって上記骨格に連結される。ＰＮＡは、オリゴヌクレオチドに類似した複素環式塩基の間隔を維持するが、アキラルかつ中性に荷電した分子である。ペプチド核酸は、代表的には、ペプチド核酸モノマーから構成される。上記複素環式塩基は、標準塩基（ウラシル、チミン、シトシン、アデニンおよびグアニン）のうちのいずれか、または以下に記載される改変複素環式塩基のうちのいずれかであり得る。ＰＮＡは、１種以上のペプチドもしくはアミノ酸バリエーションおよび改変を有し得る。従って、上記ＰＮＡの骨格成分は、ペプチド連結であってもよいし、または代わりに、それらは非ペプチド結合であってもよい。例としては、アセチルキャップ、アミノスペーサー（例えば、８−アミノ−３，６−ジオキサオクタン酸（本明細書でＯ−リンカーといわれる）など）が挙げられる。ＰＮＡを化学的に組み立てるための方法は、周知である。
いくつかの実施形態において、上記核酸は、１以上の化学的に改変された複素環式塩基（イノシン、５−（１−プロピニル）ウラシル（ｐＵ）、５−（１−プロピニル）シトシン（ｐＣ）、５−メチルシトシン、８−オキソ−アデニン、プソイドシトシン、プソイドイソシトシン、５および２−アミノ−５−（２’−デオキシ−β−Ｄ−リボフラノシル）ピリジン（２−アミノピリジン）、および種々のピロロ−およびピラゾロピリミジン誘導体、４−アセチルシトシン、８−ヒドロキシ−Ｎ−６−メチルアデノシン、アジリジニルシトシン、５−（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５−ブロモウラシル、５−カルボキシメチルアミノメチル−２−チオウラシル、５−カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、Ｎ６−イソペンテニルアデニン、１−メチルアデニン、１−メチルプソイドウラシル、１−メチルグアニン、１−メチルイノシン、２，２−ジメチルグアニン、２−メチルアデニン、２−メチルグアニン、３−メチルシトシン、Ｎ６−メチルアデニン、７−メチルグアニン、５−メチルアミノメチルウラシル、５−メトキシ−アミノメチル−２−チオウラシル、β−Ｄ−マンノシルキューオシン、５’−メトキシカルボニルメチルウラシル、５−メトキシウラシル、２−メチルチオ−Ｎ６−イソペンテニルアデニン、ウラシル−５−オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル−５−オキシ酢酸、オキシブトキソシン（ｏｘｙｂｕｔｏｘｏｓｉｎｅ）、プソイドウラシル、キューオシン、２−チオシトシン、５−メチル−２−チオウラシル、２−チオウラシル、４−チオウラシル、５−メチルウラシル、Ｎ−ウラシル−５−オキシ酢酸メチルエステル、２，６−ジアミノプリン、および２’−改変アナログ（例えば、Ｏ−メチル、アミノ−、およびフルオロ改変アナログが挙げられるが、これらに限定されない）が挙げられるが、これらに限定されない）を含む。２’−フルオロ（２’−Ｆ）ピリミジンで改変した阻害性ＲＮＡは、インビボで都合のよい特性を有するようである。さらに、１報告から、近年、２’−Ｆ改変ｓｉＲＮＡは、２−ＯＨ含有ｓｉＲＮＡと比較して、細胞培養において増強された活性を有することが示唆された。２’−Ｆ改変ｓｉＲＮＡは、マウスにおいて機能的であるが、それらは、２’−ＯＨ ｓｉＲＮＡを超えて増強された細胞内活性を必ずしも有するわけではない。
いくつかの実施形態において、上記核酸は、１種以上の糖部分改変（２’−Ｏ−アミノエトキシ、２’−Ｏ−アンモニオエチル（ａｍｏｎｉｏｅｔｈｙｌ）（２’−ＯＡＥ）、２’−Ｏ−メトキシ、２’−Ｏ−メチル、２−グアニドエチル（２’−ＯＧＥ）、２’−Ｏ，４’−Ｃ−メチレン（ＬＮＡ）、２’−Ｏ−（メトキシエチル）（２’−ＯＭＥ）および２’−Ｏ−（Ｎ−（メチル）アセトアミド）（２’−ＯＭＡ）が挙げられるが、これらに限定されない）を含む。
遺伝子治療の方法は、代表的には、細胞の遺伝子型を変化させる核酸分子の細胞への導入に依拠する。上記核酸分子の導入は、内因性遺伝子を、遺伝子組み換えを介して矯正、置換、もしくは別の方法で変化させ得る。方法は、欠損遺伝子、異種遺伝子、もしくは低分子核酸分子（例えば、オリゴヌクレオチド）の全体の置換コピーの導入を包含し得る。例えば、矯正遺伝子は、宿主のゲノム内の非特異的位置へと導入され得る。このアプローチは、代表的には、上記細胞に置換遺伝子を導入するための送達系（例えば、遺伝的に操作されたウイルスベクター）を要する。
遺伝子配列および適切な転写および翻訳制御エレメントを含む発現ベクターを構築するための方法は、当該分野で周知である。これら方法としては、インビトロ組み換えＤＮＡ技術、合成技術、およびインビボ遺伝子組み換えが挙げられる。発現ベクターは、一般には、挿入されたコード配列の翻訳および／もしくは転写のための必要な要素である調節配列を含む。例えば、上記コード配列は、好ましくは、所望の遺伝子生成物の発現を制御する一助となるプロモーターおよび／もしくはエンハンサーに作動可能に連結される。生物工学において使用されるプロモーターは、遺伝子発現の制御の意図されたタイプに従って種々のタイプのものである。それらは、一般に、構成的プロモーター、組織特異的もしくは発生段階特異的なプロモーター、誘導性プロモーター、および合成プロモーターに分けられ得る。
ウイルスベクターは、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、ＡＩＤＳウイルス、神経栄養ウイルス（ｎｅｕｒｏｎａｌ ｔｒｏｐｈｉｃ ｖｉｒｕｓ）、シンドビスウイルスおよび他のＲＮＡウイルス（ＨＩＶ骨格を有するこれらウイルスを含む）を含む。これらウイルスをベクターとしての使用に適切にする、これらウイルスの特性を共有する任意のウイルスファミリーもまた有用である。代表的には、ウイルスベクターは、初期非構造遺伝子、後期構造遺伝子、ＲＮＡポリメラーゼＩＩＩ転写物、複製およびキャプシド化に必要な逆方向末端反復、およびウイルスゲノムの転写および複製を制御するプロモーターを含む。ベクターとして作出される場合、ウイルスは、代表的には、上記初期遺伝子のうちの１つ以上が除去され、遺伝子もしくは遺伝子／プロモーターカセットが、上記除去されたウイルスＤＮＡの代わりにウイルスゲノムの中に挿入される。
標的組み換え（例えば、相同組換え（ＨＲ））を介した遺伝子標的化は、遺伝子矯正の別のストラテジーである。標的遺伝子座における遺伝子矯正は、上記標的遺伝子に相同なドナーＤＮＡフラグメントによって媒介され得る（Ｈｕ， ｅｔ ａｌ， Ｍｏｌ． Ｂｉｏｔｅｃｈ．， ２９：１９７−２１０ （２００５）； Ｏｌｓｅｎ， ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｇｅｎｅ Ｍｅｄ．， ７：１５３４−１５４４ （２００５））。標的化された組換えの１方法は、配列特異的様式において二重鎖ＤＮＡ中のホモプリンホモピリミジン部位に第３の鎖として結合する三重鎖形成オリゴヌクレオチド（ＴＦＯ）の使用を含む。三重鎖形成オリゴヌクレオチドは、二本鎖もしくは一本鎖いずれかの核酸と相互作用し得る。三重鎖分子が標的領域と相互作用する場合、三重鎖といわれる構造が形成され、ここでは、ワトソン−クリックおよびフーグスティーン塩基対形成の両方に依存して複合体を形成するＤＮＡの３本の鎖がある。三重鎖分子は、これらが高親和性および特異性で標的領域を結合し得るので好ましい。上記三重鎖形成分子は、１０−６、１０−８、１０−１０、もしくは１０−１２未満のＫｄで上記標的分子を結合することが好ましい。
三重鎖形成オリゴヌクレオチド（ＴＦＯ）およびペプチド核酸（ＰＮＡ）を使用する標的化遺伝子治療のための方法は、米国公開出願番号２００７０２１９１２２に記載され、ＨＩＶのような感染性疾患を処置するためのそれらの使用は、米国公開出願番号２００８０５０９２０に記載される。上記三重鎖形成分子はまた、テイルクランプ（ｔａｉｌ ｃｌａｍｐ）ペプチド核酸（ｔｃＰＮＡ）（例えば、米国公開出願番号２０１１／０２６２４０６に記載されるもの）であり得る。非常に安定なＰＮＡ：ＤＮＡ：ＰＮＡ三重鎖構造は、２本のＰＮＡ鎖を含む二重鎖ＤＮＡの鎖侵入から形成され得る。この複合体において、上記ＰＮＡ／ＤＮＡ／ＰＮＡ三重らせん部分および上記ＰＮＡ／ＤＮＡ二重鎖部分はともに、ピリミジンリッチ三重らせんの置換を生じ、ヌクレオチド除去修復経路を強力に誘発し、上記ドナーオリゴヌクレオチドとの組換えのための部位を活性化することが示された、変化した構造を作り出す。２本のＰＮＡ鎖はまた、ビス−ＰＮＡ分子を形成するために一緒に連結され得る。上記三重鎖形成分子は、矯正される配列を提供する１種以上のドナーオリゴヌクレオチドと組み合わせて使用される場合、哺乳動物細胞において部位特異的相同組換えを誘導するために有用である。ドナーオリゴヌクレオチドは、三重鎖形成分子につなげられ得るか、または上記三重鎖形成分子とは分離し得る。上記ドナーオリゴヌクレオチドは、上記標的二重鎖ＤＮＡに対して少なくとも１つのヌクレオチド変異、挿入もしくは欠失を含み得る。
２つの二重鎖形成分子（例えば、偽相同性（ｐｓｅｕｄｏｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）オリゴヌクレオチドの対）はまた、染色体部位においてドナーオリゴヌクレオチドとの組換えを誘導し得る。標的化遺伝子治療における偽相同性オリゴヌクレオチドの使用は、米国公開出願２０１１／０２６２４０６に記載される。偽相同性オリゴヌクレオチドは、例えば、立体障害に起因して、互いに認識もハイブリダイズもしないが、各々は、上記標的部位において相補的核酸鎖を認識およびハイブリダイズし得るように、１個以上の改変を含む相補的オリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、偽相補的オリゴヌクレオチドは、偽相補的ペプチド核酸（ｐｃＰＮＡ）である。偽相補的オリゴヌクレオチドは、誘導された組換えの方法より効率的であり、増大した融通性を提供し得る（例えば、上記標的二本鎖ＤＮＡ中のポリプリン配列を要する三重らせんオリゴヌクレオチドおよびビス−ペプチド核酸）。
２．診断剤
例示的診断物質としては、常磁性分子、蛍光化合物、磁性分子、および放射性核種が挙げられる。適切な診断剤としては、以下が挙げられるが、これに限定されない：ｘ線画像化剤および造影剤。放射性核種はまた、画像化剤として使用され得る。他の適切な造影剤の例としては、ガスもしくはガス放出化合物（これらは、放射線不透過性である）が挙げられる。ナノ粒子は、投与される粒子の位置を決定するために有用な作用物質をさらに含み得る。この目的で有用な作用物質としては、蛍光タグ、放射性核種および造影剤が挙げられる。
上記１種以上の治療剤、予防剤、および／もしくは診断剤がポリマーナノ粒子内に被包され、そして／または上記ナノ粒子の表面と会合される実施形態に関しては、％薬物負荷は、約１重量％〜約８０重量％、約１重量％〜約５０重量％、好ましくは、約１重量％〜約４０重量％、より好ましくは、約１重量％〜約２０重量％、最も好ましくは、約１重量％〜約１０重量％である。上記の範囲は、１％〜８０％の全ての値を含む。上記作用物質が上記粒子の表面と会合される実施形態に関して、上記％負荷は、薬物の量が被包の方法によって制限されないので、より高い可能性がある。いくつかの実施形態において、送達される上記作用物質は、ナノ粒子内に被包され得、上記粒子の表面と会合され得る。機能性因子がまた、組み込まれ得る。これらは、ビタミン、補助物質（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓ）（例えば、カルシウムもしくはビオチン）、または天然成分（例えば、植物抽出物もしくは植物ホルモン）であり得る。
Ｅ．粒子の特性
１．表面電荷および粒度
粘液を介したそれらの拡散を容易にするために、本明細書で記載されるナノ粒子は、代表的には、ほぼ中性の表面電荷を有する。特定の実施形態において、上記ナノ粒子は、約１０ｍＶ〜約−１０ｍＶの間、好ましくは、約５ｍＶ〜約−５ｍＶの間、好ましくは、約３ｍＶ〜約−３ｍＶの間、より好ましくは、約２ｍＶ〜約−２ｍＶの間のζ電位を有する。上記で考察されるように、本明細書で記載される粒子は、１種以上の低分子量乳化剤を含む。上記乳化剤は中性であり得、この場合、上記乳化剤は、上記粒子の表面電荷に対してほとんどもしくは全く影響を有しない。しかし、ある場合において、上記乳化剤は、正に荷電しているかもしくは負に荷電している。これら実施形態において、上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）は、上記正に荷電したもしくは負に荷電した乳化剤を保護し、効率的に中性の表面を生じるコロナを形成するために十分な密度において存在しなければならない。
本明細書で記載される粒子は、ナノ粒子といわれるものの、代表的には、１ｎｍから最大約１ミクロン（しかし含まない）まで、より好ましくは、約５ｎｍ〜約５００ｎｍ、最も好ましくは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の平均直径を有する。特定の実施形態において、上記粒子の平均直径は、約１００ｎｍ〜約１５０ｎｍである。しかし、粒子は、ミクロン範囲のサイズに調製され得る。上記粒子を調製するために使用される条件および／もしくは物質は、上記粒子のサイズを変化させるために変動し得る。
特定の実施形態において、上記ナノ粒子は、噴霧化もしくは４℃において少なくとも１ヶ月、より好ましくは、少なくとも２ヶ月、最も好ましくは、少なくとも３ヶ月の間にわたる貯蔵の後に、それらの粒度およびζ電位を保持する。
２．輸送能力に対する乳化剤の効果
いくつかの実施形態において、上記粒子は、粘膜への薬物送達のために粘液に浸透するように投与される。本明細書で記載される粒子は、粘液を通っての輸送を増強し得る表面改変物質を含む。例えば、ＰＥＧ含有ブロックコポリマーは、密で、粘液不活性ＰＥＧ被覆を、上記乳化法によって形成されるエマルジョン液滴の表面上に形成するように自己集合し得るが、低分子量（ＭＷ）乳化剤が従来のより高分子量のもしくは高分子量乳化剤（例えば、ＰＶＡ）の代わりに使用され得る場合に限る。上記低ＭＷ乳化剤は、高ＭＷ乳化剤で調製したナノ粒子と比較して、１ｓの時間スケールにおいて、ＣＶＭにおけるナノ粒子の平均二乗変位（＜ＭＳＤ＞）で平均して、数千倍もの増大を生じた。
さらに、本明細書で記載される粒子は、水中での同じ粒子より１／１０倍の有効速度でＣＶＭに浸透した。例えば、上記ＰＥＧ含有ジブロックコポリマーであるポリ（乳酸）−ｂ−ＰＥＧ５ｋ（ＰＬＡ−ＰＥＧ５ｋ， Ｍｎ約９５ｋＤａ）およびポリ（ε−カプロラクトン）−ｂ−ＰＥＧ５ｋ（ＰＣＬ−ＰＥＧ５ｋ， Ｍｎ約７８ｋＤａ）もまた、評価した。これら２種のポリマーおよびＰＶＡから作製したナノ粒子は、ＣＶＭ中で固定されたが、迅速な粘液浸透が、低ＭＷ乳化剤であるＣＨＡを使用して作製されたナノ粒子について認められ、有効分散率は、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋナノ粒子について作製されたものに類似した。
いくつかの実施形態において、本明細書で記載される粒子（低分子量乳化剤で調製される）は、上記ＰＶＡで調製された粒子より少なくとも５００倍、１０００倍、１５００倍、２０００倍、２５００倍、３０００倍、３５００倍、４０００倍、４５００倍、５０００倍、５５００倍、６０００倍、７０００倍、８０００倍、９０００倍、もしくは１００００倍の輸送速度を示し、そして／または水中の同じ粒子の速度の１／２５、１／２０、１／１９、１／１８、１／１７、１／１６、１／１５、１／１４、１／１３、１／１２、１／１１、１／１０、１／９、１／８、１／７、１／６、１／５、１／４もしくは１／３である有効速度を示した。
ＰＥＧの非存在下では、ＰＬＧＡ／ＣＨＡナノ粒子は、非常にアニオン性の表面電荷を有し、粘膜接着性であった。対照的に、粘液浸透ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／ＣＨＡナノ粒子の表面電荷は、ほぼ中性であった。このことはＰＬＧＡおよびＣＨＡの負電荷をマスクした密なＰＥＧ被覆の形成を示唆する。上記低ＭＷ乳化剤の濃度は、ナノ粒子表面電荷および粘液浸透特性に有意な影響を及ぼさない。なぜなら、上記ＰＥＧコロナは、上記粒子表面上のこれら分子を完全に保護するようだからである。
さらに、上記乳化剤と関連する固有の電荷（ＤＳＳおよびＣＨＡは、負に荷電しており、ＣＴＡＢは、正に荷電しており、サポニン、ビタミン−Ｅ ＴＰＧＳ、ＴＷＥＥＮ２０、ＴＷＥＥＮ８０およびＳＥは、中性に荷電している）は、上記表面電荷および粘液浸透特性に対してほとんどもしくは全く影響を有しなかった。これは、上記粒子表面上のこれら低ＭＷ乳化剤分子を保護するにあたって上記ＰＥＧコロナの役割をさらに裏付ける。
乳化剤の選択はまた、乳化プロセスの間のＰＥＧブラシ形成の程度に影響を及ぼした。例えば、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／ＰＶＡナノ粒子およびＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／ＣＨＡナノ粒子の両方は、ほぼ中性の表面電荷を有するものの、ＣＨＡ処方物のみが、粘液を浸透する。ＰＶＡおよびＰＥＭＡは、親水性側鎖で修飾された直線状の疎水性骨格を含むので、他の乳化剤とは異なる。ＰＶＡもしくはＰＥＭＡが油／水界面を安定化する場合、疎水性ポリマー骨格は、それらが突出したＰＥＧブラシと密に接触した状態にある上記油／水界面において多価として接着し得ることが考えられる。従って、ＰＶＡおよびＰＥＭＡは、上記粒子表面上のＰＥＧ分子の構造を破壊して、それによって、上記粒子を粘膜接着性にし得る。ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／ＰＥＭＡナノ粒子の場合、上記負の表面電荷（−４２ｍＶ）は、上記ＰＥＧ被覆の破壊を示唆する。なぜなら、上記電荷は、上記表面上に露出されたＰＥＭＡ分子から生じている可能性があるからである。
しかし、低ＭＷ乳化剤の全てが、ＭＰＰの調製に適しているわけではない。例えば、Ｃｒｅｍｏｐｈｏｒｅ ＥＬ、ＴＷＥＥＮ ８０、ビタミン−Ｅ ＴＰＧＳ、ＰＬＵＲＯＮＩＣ Ｆ１２７およびＦ６８は、粒子調製の間にエマルジョン液滴を十分に安定化できず、種々の程度の大きな凝集物の形成を生じた。このように調製されて凝集しなかったナノ粒子画分は、粘液浸透性であったが、上記ナノ粒子収率は、３０％程度の低さであった。従って、上記乳化法によってＰＥＧ含有ブロックコポリマーからＭＰＰを生成できることは、上記乳化剤のＭＷおよび乳化能力の両方に大きく依存する。上記乳化剤の乳化能力を、１％ 乳化剤を含む水相において調製した凝集しなかったＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子のパーセンテージによって概算した。上記乳化剤は、エマルジョン液滴を安定化するために十分強くなければならないが、上記ＰＥＧコロナによって上記粒子表面で完全に保護されるように十分小さくなければならない。
広い範囲のＰＥＧ ＭＷ（１ｋＤａ、２ｋＤａ、５ｋＤａ、および１０ｋＤａ）を有し、上記乳化法によって調製されるＰＬＧＡ−ＰＥＧ／ＣＨＡナノ粒子は全て、粘液に迅速に浸透した。上記ナノ粒子の表面電荷は、上記ＰＥＧのＭＷに反比例し、−１８ｍＶ（１ｋＤａ）から−２．３ｍＶ（１０ｋＤａ）まで変動した。１Ｈ ＮＭＲによって測定された上記表面ＰＥＧ密度［Γ］（１００ｎｍ２あたりのＰＥＧの数）は、ＰＥＧ ＭＷが増大するにつれて低下した。しかし、表面ＰＥＧ密度 対 ブラシ様ＰＥＧ被覆の形成に必要とされる理論的ＰＥＧ密度［Γ＊］の比［Γ／Γ＊］は、ＰＥＧ ＭＷとは無関係に２より大きかった。このことは、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（１〜１０ｋＤａ）／ＣＨＡナノ粒子の表面上のＰＥＧの密なブラシ様被覆の存在を示す。上記粒子表面上の密なＰＥＧブラシの形成は、粘液浸透に必要なようである。
疎水性薬物および親水性薬物の両方がＰＬＧＡ−ＰＥＧ ＭＰＰの中に効率的に被包され得ることが確認された。２つのモデル化合物：クルクミン（疎水性薬物（ＭＷ＝３６８Ｄａ））およびＢＳＡ（親水性タンパク質（ＭＷ＝６６ｋＤａ））を、それぞれ、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／ＣＨＡナノ粒子へとｏ／ｗ一重エマルジョンを使用して被包し、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ／サポニンナノ粒子へとｗ／ｏ／ｗ二重エマルジョンを使用して被包した。低ＭＷ乳化剤を使用することによる疎水性クルクミンおよび親水性ＢＳＡの両方のＭＰＰへの被包効率は、ＰＶＡを使用する上記乳化法による従来の粒子（ＣＰ）で達成されたものに類似した。
クルクミン負荷ナノ粒子およびＢＳＡ負荷ナノ粒子は、それぞれ、τ＝１ｓにおいて水中の速度のほんの１／６および１／３６の速度で粘液に迅速に拡散した。他方で、ＰＶＡで調製したナノ粒子は、ＣＶＭ中に固定され、輸送速度は水中の速度の１／２，０００未満であった。クルクミン−ＭＰＰおよびＢＳＡ−ＭＰＰのうちの実質的な画分、それぞれ最大４０％までおよび３０％が、６０分以内に生理学的に厚い粘液層に浸透すると予測されるのに対して、ＰＶＡ被覆ナノ粒子のうちの＜１％が、そのようになると予測される。
ＩＩＩ．薬学的組成物
本明細書で記載される処方物は、粘膜表面への投与のために適した薬学的キャリア中の有効量のナノ粒子を含む。上記処方物は、非経口的に（例えば、注射もしくは注入によって）、局所的に（例えば、眼に）、もしくは肺投与を介して、投与され得る。
Ａ．肺用処方物
薬学的処方物および患者への活性作用物質の肺投与のための方法は、当該分野で公知である。
気道は、大気と血流との間のガス交換に関与する構造である。気道は、上気道（口腔咽頭部および喉頭を含む）、続いて、下気道（これは、気管、続いて、気管支および細気管支への分岐部を含む）を含む。上気道および下気道は、誘導気道といわれる。次いで、末端細気管支は、呼吸細気管支へと分かれ、これは次いで、最終の呼吸ゾーンであり、ガス交換が行われる肺胞、もしくは肺深部へと至る。
処方物は、乾燥粉末処方物および液体処方物へと分けられ得る。乾燥粉末処方物および液体処方物はともに、エアロゾル処方物を形成するために使用され得る。用語エアロゾルは、本明細書で使用される場合、噴霧体を使用して生成されようがそうでなかろうが、粒子（これは、溶液もしくは懸濁物の中にあり得る）の微細な霧の任意の調製物をいう。
１．乾燥粉末処方物
乾燥粉末処方物は、肺投与に適したナノ粒子キャリアを含む微細に分割された固体処方物である。乾燥粉末処方物は、最低でも、１種以上の肺投与に適したナノ粒子キャリアを含む。このような乾燥粉末処方物は、空気もしくは適切な噴霧体以外のいかなるキャリアの恩恵を受けずとも、肺吸入を介して患者に投与され得る。
他の実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、１以上のナノ粒子遺伝子キャリアを薬学的に受容可能なキャリアと組み合わせて含む。これら実施形態において、上記ナノ粒子遺伝子キャリアおよび薬学的キャリアは、肺への送達のためにナノ粒子もしくはマイクロ粒子へと形成され得る。
上記薬学的キャリアは、充填剤もしくは脂質もしくは界面活性剤を含み得る。天然の界面活性剤（例えば、ジパルミトイルホスファチジルコリン（ＤＰＰＣ））が最も好ましい。合成および動物由来の肺界面活性剤としては、以下が挙げられる。
合成肺界面活性剤
Ｅｘｏｓｕｒｆ − ＤＰＰＣとヘキサデカノールおよび拡散剤（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）として添加されるチロキサポールとの混合物
Ｐｕｍａｃｔａｎｔ（人工肺拡張化合物（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｌｕｎｇ Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）もしくはＡＬＥＣ）−ＤＰＰＣとＰＧとの混合物ＫＬ−４ − ＤＰＰＣ、パルミトイル−オレオイルホスファチジルグリセロール、およびパルミチン酸から構成され、ＳＰ−Ｂの構造特性を模倣する２１アミノ酸合成ペプチドと組み合される。
Ｖｅｎｔｉｃｕｔｅ − ＤＰＰＣ、ＰＧ、パルミチン酸および組換えＳＰ−Ｃ 。
動物由来界面活性剤
Ａｌｖｅｏｆａｃｔ − ウシ肺洗浄液から抽出される
Ｃｕｒｏｓｕｒｆ − 切り刻んだブタ肺に由来する材料から抽出される
Ｉｎｆａｓｕｒｆ − 仔ウシ肺洗浄液から抽出される
Ｓｕｒｖａｎｔａ − 切り刻んだウシ肺からさらにＤＰＰＣ、パルミチン酸およびトリパルミチンで抽出される
Ｅｘｏｓｕｒｆ、Ｃｕｒｏｓｕｒｆ、Ｉｎｆａｓｕｒｆ、およびＳｕｒｖａｎｔａは、米国において現在ＦＤＡが使用を承認している界面活性剤である。
薬学的キャリアはまた、１種以上の安定化剤もしくは分散剤を含み得る。上記薬学的キャリアはまた、１種以上のｐＨ調節剤もしくは緩衝剤を含み得る。適切な緩衝剤としては、有機酸および塩基から調製される有機塩（例えば、クエン酸ナトリウムもしくはアスコルビン酸ナトリウム）を含む。上記薬学的キャリアはまた、１種以上の塩（例えば、塩化ナトリウムもしくは塩化カリウム）を含み得る。
乾燥粉末処方物は、代表的には、１種以上のナノ粒子キャリアと１種以上の薬学的に受容可能なキャリアとをブレンドすることによって調製される。必要に応じて、さらなる活性作用物質が、以下で考察されるように、上記混合物へと組み込まれ得る。次いで、上記混合物は、当該分野で公知の技術（例えば、凍結乾燥、噴霧乾燥、凝集、スプレーコーティング、コアセルベーション、低温キャスティング（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｓｔｉｎｇ）、ミリング（例えば、空気摩擦ミリング（ａｉｒ−ａｔｔｒｉｔｉｏｎ ｍｉｌｌｉｎｇ）（ジェットミル（ｊｅｔ ｍｉｌｌｉｎｇ））、ボールミル）、高圧ホモジナイゼーション、および／または超臨界晶析）を使用して、肺投与に適した粒子へと形成される。
粒子形成の適切な方法は、所望の粒度、粒度分布、および上記処方物に望まれる粒子形態に基づいて選択され得る。いくつかの場合において、粒子形成の方法は、肺投与のための所望の粒度、粒度分布を有する粒子集団を生じるように選択される。あるいは、粒子形成の方法は、例えば、ふるいにかけることによって、粒子集団（ここから肺投与のための所望の粒度、粒度分布を有する粒子集団が単離される）を生成し得る。
粒子形態が肺への粒子の浸透深度に影響を及ぼすことは、当該分野で公知である。よって、乾燥粉末処方物は、上記１種以上の活性作用物質の肺の所望の領域への送達を達成するのに適切な空気力学的質量中央粒子径（ＭＭＡＤ）、タップ密度、および表面の粗さを有する粒子へと加工処理される。例えば、肺深部への送達のための好ましい粒子形態は、当該分野で公知であり、例えば、米国特許第７，０５２，６７８号（Ｖａｎｂｅｖｅｒ，
ｅｔ ａｌ．）に記載される。
約５ミクロンより大きな空気力学的質量中央粒子径（ＭＭＡＤ）を有する粒子は、一般に、肺に達しない；代わりに、それらは、のどの後ろにぶつかる傾向にあり、嚥下される。直径約３〜約５ミクロンを有する粒子は、上部肺領域から中間部肺領域（誘導気道）に達するのに十分小さいが、肺胞に達するには大きすぎる可能性がある。より小さな粒子（すなわち、約０．５〜約３ミクロン）が、肺胞領域に効率的に達し得る。約０．５ミクロンより小さな直径を有する粒子はまた、沈降によって肺胞領域に堆積し得る。
肺胞領域への送達を達成するために有効である正確な粒度範囲は、送達される粒子のタップ密度を含む、いくつかの要因に依存する。概して、タップ密度が低下するにつれて、肺の肺胞領域に効率的に達し得る粒子のＭＭＡＤは、増大する。従って、低タップ密度を有する粒子の場合、約３〜約５ミクロン、約５〜約７ミクロン、もしくは約７〜約９．５ミクロンの直径を有する粒子は、肺へ効率的に送達され得る。肺内の最大堆積のための好ましい空気力学的径は、計算され得る。例えば、米国特許第７，０５２，６７８号（Ｖａｎｂｅｖｅｒ， ｅｔ ａｌ．）を参照のこと。
マイクロ粒子は、それら表面が粘液抵抗性であるとしても、粘液を通って拡散できない。しかし、粘液浸透粒子は、マイクロ粒子の中に被包されて、肺上部にぶつかり得、その後、上記ナノ粒子を放出し得る。いくつかの実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、約０．０５〜約１０ミクロンの間、より好ましくは、約０．０５ミクロン〜約７ミクロンの間、最も好ましくは、約０．０５〜約５ミクロンの間の空気力学的質量中央粒子径を有する複数の粒子から構成される。いくつかの実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、約０．０５ミクロン〜約３ミクロンの間、より好ましくは、約０．０５ミクロン〜約１ミクロンの間、より好ましくは、約０．０５ミクロン〜約０．７ミクロンの間の空気力学的質量中央粒子径を有する複数の粒子から構成される。いくつかの実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、約３〜約５ミクロンの間の空気力学的質量中央粒子径を有する複数の粒子から構成される。いくつかの実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、約５〜約７ミクロンの間の空気力学的質量中央粒子径を有する複数の粒子から構成される。いくつかの実施形態において、上記乾燥粉末処方物は、約７〜約９．５ミクロンの間の空気力学的質量中央粒子径を有する複数の粒子から構成される。
いくつかの場合において、直径約３ミクロンより大きな粒子を送達することは、有利であり得る。肺胞マクロファージによる粒子のファゴサイトーシスは、粒子直径が約３ミクロンを超えて大きくなると、急激に減少する。Ｋａｗａｇｕｃｈｉ， Ｈ．， ｅｔ ａｌ， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ７： ６１−６６ （１９８６）； Ｋｒｅｎｉｓ， Ｌ． Ｊ． ａｎｄ Ｓｔｒａｕｓｓ， Ｂ．， Ｐｒｏｃ． Ｓｏｃ． Ｅｘｐ． Ｍｅｄ．， １０７： ７４８−７５０ （１９６１）；およびＲｕｄｔ， Ｓ． ａｎｄ Ｍｕｌｌｅｒ， Ｒ． Ｒ， Ｊ． Ｃｏｎｔｒ． Ｒｅｌ， ２２： ２６３−２７２ （１９９２）。３ミクロンより大きな空気力学的容積を有する粒子を投与することによって、肺胞マクロファージによるファゴサイトーシスでの貪食および肺からのクリアランスは、最小限にされ得る。
いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、１０ミクロン、９ミクロン、８ミクロン、７ミクロン、６ミクロン、もしくは５ミクロン未満の空気力学的径を有する。いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きな空気力学的径を有する。
いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きくかつ約１０ミクロン未満、より好ましくは、約０．０３ミクロンより大きくかつ約７ミクロン未満、最も好ましくは、約０．０３ミクロンミクロンより大きくかつ約５ミクロン未満の空気力学的径を有する。いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きくかつ約３ミクロン未満の空気力学的径を有する。いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きくかつ約５ミクロン未満の空気力学的径を有する。いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きくかつ約７ミクロン未満の空気力学的径を有する。いくつかの実施形態において、乾燥粉末処方物中の上記粒子のうちの少なくとも約８０％、より好ましくは、少なくとも約９０％、最も好ましくは、少なくとも約９５％は、約０．０３ミクロンより大きくかつ約９．５ミクロン未満の空気力学的径を有する。
いくつかの実施形態において、上記粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ３未満、より好ましくは、約０．２５ｇ／ｃｍ３未満、最も好ましくは、約０．１ｇ／ｃｍ３未満のタップ密度を有する。低タップ密度に寄与し得る特徴としては、不規則な表面テクスチャーおよび多孔性構造が挙げられる。
いくつかの場合において、上記粒子は、形状が球状もしくは卵形である。上記粒子は、なめらかなもしくは粗い表面テクスチャーを有し得る。上記粒子はまた、ポリマーもしくは他の適切な物質で被覆されて、肺において１種以上の活性作用物質の放出を制御し得る。
乾燥粉末処方物は、適切な当該分野で公知の方法を使用して乾燥粉末として投与され得る。あるいは、上記乾燥粉末処方物は、以下で記載される液体処方物中に懸濁され得、液体処方物の送達のために当該分野で公知の方法を使用して、肺へと投与され得る。
２．液体処方物
液体処方物は、液体薬学的キャリア中に懸濁された１以上のナノ粒子キャリアを含む。
適切な液体キャリアとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：蒸留水、脱イオン水、純水もしくは超純水、食塩水、ならびに塩および／もしくは緩衝剤を含む他の生理学的に受容可能な水性溶液（例えば、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）、リンゲル溶液、および等張性塩化ナトリウム、または動物もしくは人への投与について受容されている任意の他の水性溶液）。
好ましくは、液体処方物は、生理学的流体に対して等張性およびほぼ同じｐＨ（約ｐＨ４．０〜約ｐＨ７．４、より好ましくは、約ｐＨ６．０〜ｐＨ７．０の範囲）である。上記液体薬学的キャリアとしては、１種以上の生理学的に適合性の緩衝液（例えば、リン酸緩衝液）が挙げられ得る。当業者は、肺投与用の水性溶液に適切な塩類含有量およびｐＨを容易に決定し得る。
液体処方物は、１種以上の懸濁剤、例えば、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、トラガカントガム、もしくはレシチンを含み得る。液体処方物はまた、１種以上の保存剤（例えば、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルもしくはｐ−ヒドロキシ安息香酸ｎ−プロピル）を含み得る。
いくつかの場合において、上記液体処方物は、低毒性有機性（すなわち、非水性）クラス３残留溶媒である１種以上の溶媒（例えば、エタノール、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、およびプロパノール）を含み得る。これら溶媒は、それが上記処方物を容易にエアロゾル化する能力に基づいて選択され得る。上記液体処方物中に含まれるいかなるこのような溶媒も、上記液体処方物に存在する１種以上の活性作用物質と有害に反応するべきではない。上記溶媒は、上記溶液もしくは懸濁物のエアロゾルの形成を可能にするために十分に揮発性であるべきである。さらなる溶媒もしくはエアロゾル化剤（例えば、フレオン、アルコール、グリコール、ポリグリコール、もしくは脂肪酸）はまた、上記揮発性を増大させることおよび／または上記溶液もしくは懸濁物のエアロゾル化挙動を変化させることが望まれる場合に、上記液体処方物に含められ得る。
液体処方物はまた、当業者の周知の少量のポリマー、界面活性剤、もしくは他の賦形剤を含み得る。この文脈において、「少量」とは、肺における上記１種以上の活性作用物質の取り込みに有害に影響を及ぼし得る賦形剤が存在しないことを意味する。
３．エアロゾル処方物
上記乾燥粉末処方物および液体処方物は、肺投与のためのエアロゾル処方物を形成するために使用され得る。治療剤を気道へ送達するためのエアロゾルは、当該分野で公知である。用語エアロゾルは、本明細書で使用される場合、気体に懸濁される固体粒子もしくは液体粒子の微細な霧の任意の調製物をいう。いくつかの場合において、上記気体は、噴霧体であり得る；しかし、これは、必要ではない。エアロゾルは、多くの標準的技術（超音波処理もしくは高圧処理として含まれる）を使用して生成され得る。
好ましくは、上記の乾燥粉末処方物もしくは液体処方物は、１種以上の噴霧体を使用して、エアロゾル処方物へと処方される。適切な噴霧体としては、空気、炭化水素（例えば、ペンタン、イソペンタン、ブタン、イソブタン、プロパンおよびエタン）、二酸化炭素、クロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、およびこれらの組み合わせが挙げられる。適切なフルオロカーボンとしては、１〜６個の水素を含むフルオロカーボン（例えば、ＣＨＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ、ＣＨ２Ｆ２ＣＨ３、およびＣＦ３ＣＨＦＣＦ３）ならびにフッ素化エーテル（例えば、ＣＦ３−Ｏ−ＣＦ３、ＣＦ２Ｈ−Ｏ−ＣＨＦ２、およびＣＦ３−ＣＦ２−Ｏ−ＣＦ２−ＣＨ３）が挙げられる。適切なフルオロカーボンとしてはまた、ペルフルオロカーボン（例えば、１〜４個の炭素のペルフルオロカーボン（ＣＦ３ＣＦ３、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ３、およびＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３が挙げられる））が挙げられる。
好ましくは、上記噴霧体としては、１種以上のヒドロフルオロアルカン（ＨＦＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。適切なＨＦＡ噴霧体としては、１，１，１，２，３，３−ヘプタフルオロ−ｎ−プロパン（ＨＦＡ ２２７）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＡ １３４）、１，１，１，２，２５ ３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ２２７）、またはこれら噴霧体の任意の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
好ましくは、上記１種以上の噴霧体は、それらを噴霧体として有効にするように十分な蒸気圧を有する。好ましくは、上記１種以上の噴霧体は、上記混合物の密度が、上記エアロゾル処方物中での上記粒子の沈降もしくはクリーム化（ｃｒｅａｍｉｎｇ）を最小限にするために、上記エアロゾル処方物中の上記粒子の密度に適合されるように、選択される。上記噴霧体は、好ましくは、上記エアロゾル処方物の複数の選択された用量をエアロゾルキャニスターから推進させるために十分な量において存在する。
４．肺投与のためのデバイス
いくつかの場合において、デバイスは、上記処方物を肺へ投与するために使用される。適切なデバイスとしては、乾燥粉末吸入器、加圧式定量噴霧吸入器、ネブライザ、および電気流体力学式エアロゾルデバイス（ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ａｅｒｏｓｏｌ ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられるが、これらに限定されない。
吸入は、患者の鼻および／もしくは口を通じて起こり得る。投与は、吸入しながら上記処方物を自己投与することによって、またはレスピレータで患者へとレスピレータを介して上記処方物を投与することによって起こり得る。
乾燥粉末吸入器
上記の乾燥粉末処方物は、乾燥粉末吸入器（ＤＰＩ）を使用して患者の肺に投与され得る。ＤＰＩデバイスは、代表的には、容器内部の乾燥粉末の雲状物（ｃｌｏｕｄ）を作るために、ガスの噴出のような機構を使用し、次いで、これは、上記患者によって吸入され得る。
乾燥粉末吸入器において、上記投与される用量は、加圧されていない乾燥粉末の形態において貯蔵され、上記吸入器の作動の際に、上記粉末の粒子が、被験体によって吸入される。いくつかの場合において、圧縮ガス（すなわち、噴霧体）は、加圧式定量噴霧吸入器（ｐＭＤＩ）に類似して、上記粉末を投薬するために使用され得る。いくつかの場合において、上記ＤＰＩは、呼吸で作動され得、このことは、吸息に対して正確に応答してエアロゾルが作られることを意味する。代表的には、乾燥粉末吸入器は、咳の誘発を回避するために、吸入あたり数十ミリグラム未満の用量を投与する。
ＤＰＩは、処方物を肺へ投与するための種々の機械式手段を介して機能する。いくつかのＤＰＩにおいて、ドクターブレードもしくはシャッターは、レザバに含まれる乾燥粉末処方物を横切ってスライドし、上記処方物を流路へとよりわけて、それによって、上記患者は、１回の呼吸で上記粉末を吸入し得る。他のＤＰＩにおいて、上記乾燥粉末処方物は、予め形成された投与形態（例えば、ブリスター、チューブ（ｔａｂｕｌｅ）、錠剤、ゲルキャップ）にパッケージされ、これは、次いで、穿刺されるか、絞り出されるか、もしくは別の方法で開封されて、その後の吸入のために上記乾燥粉末処方物を流路へと放出する。さらに他のＤＰＩは、上記乾燥粉末処方物をチャンバもしくはカプセルへと放出し、患者が吸入するまで空気中で上記乾燥粉末処方物を懸濁したまま保持するように、機械式もしくは電気式の撹拌器を使用する。
乾燥粉末処方物は、種々の形態（例えば、ＤＰＩのレザバの中に挿入するための固めていない粉末（ｌｏｏｓｅ ｐｏｗｄｅｒ）、ケーキ、もしくは加圧形状）にパッケージされ得る。
上記の処方物の投与のために適したＤＰＩの例としては、Ｔｕｒｂｏｈａｌｅｒ（登録商標）吸入器（Ａｓｔｒａｚｅｎｅｃａ， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．）、Ｃｌｉｃｋｈａｌｅｒ（登録商標）吸入器（Ｉｎｎｏｖａｔａ， Ｒｕｄｄｉｎｇｔｏｎ， Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ， ＵＫ）、Ｄｉｓｋｕｓ（登録商標）吸入器（Ｇｌａｘｏ， Ｇｒｅｅｎｆｏｒｄ， Ｍｉｄｄｌｅｓｅｘ， ＵＫ）、ＥａｓｙＨａｌｅｒ（登録商標）（Ｏｒｉｏｎ， Ｅｘｐｏｏ， ＦＩ）、Ｅｘｕｂｅｒａ（登録商標）吸入器（Ｐｆｉｚｅｒ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｎ．Ｙ．）、Ｑｄｏｓｅ（登録商標）吸入器（Ｍｉｃｒｏｄｏｓｅ， Ｍｏｎｍｏｕｔｈ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ， Ｎ．Ｊ．）、およびＳｐｉｒｏｓ（登録商標）吸入器（Ｄｕｒａ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， Ｃａｌｉｆ．）が挙げられる。
加圧式定量噴霧吸入器
上記の液体処方物は、加圧式定量噴霧吸入器（ｐＭＤＩ）を使用して患者の肺に投与され得る。
加圧式定量噴霧吸入器（ｐＭＤＩ）は、一般に、少なくとも２種の構成要素を含む：上記液体処方物が１種以上の噴霧体と組み合わせて加圧下で保持されているキャニスター、および上記キャニスターを保持および作動するために使用される容器。上記キャニスターは、上記処方物の単一もしくは複数の用量を含み得る。上記キャニスターは、バルブ、代表的には、計量バルブ（これから、上記キャニスターの内容物が排出され得る）を含み得る。エアロゾル化薬物は、上記キャニスターに力を加えて、上記薬物を容器の中に押し出すことによって、それによって、上記バルブを開け、上記バルブから上記容器出口を通って上記薬物粒子が運ばれるようにすることによって、上記ｐＭＤＩから投薬される。上記キャニスターからの排出の際に、上記液体処方物は霧化され、エアロゾルを形成する。
ｐＭＤＩは、代表的には、上記キャニスターの内容物を加圧し、そして上記液体処方物を上記容器出口から推進し、エアロゾルを形成するために、１種以上の噴霧体を使用する。任意の適切な噴霧体（上記で考察されたものを含む）が、利用され得る。上記噴霧体は、種々の形態をとり得る。例えば、上記噴霧体は、圧縮ガスもしくは液化ガスであり得る。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）は、液体噴霧体としてかつては一般に使用されていたが、現在では禁止されている。それらは、現在広く受け入れられているヒドロフルオロアルカン（ＨＦＡ）噴霧体によって取って代わられている。
ｐＭＤＩは、多くの供給業者（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ａｖｅｎｔｉｓ、Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ Ｉｎｇｌｅｈｅｉｍ、Ｆｏｒｅｓｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｇｌａｘｏ−Ｗｅｌｌｃｏｍｅ、Ｓｃｈｅｒｉｎｇ ＰｌｏｕｇｈおよびＶｅｃｔｕｒａが挙げられる）から入手可能である。いくつかの場合において、上記患者は、吸息と協調して上記ｐＭＤＩからエアロゾル化処方物を手動で排出することによって、エアロゾル化処方物を投与する。このようにして、上記エアロゾル化処方物は、吸息の気流に乗って、肺へと運ばれる。
他の場合には、吸入を感知した際に、上記処方物の一定用量を同時に排出する呼吸作動トリガー（例えば、Ｔｅｍｐｏ（登録商標）吸入器（ＭＡＰ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ， Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， Ｃａｌｉｆ．）に含まれるもの）が使用され得る。これらデバイスは、上記エアロゾル処方物を、ユーザーが吸入を始めるときに排出し、これは、呼吸作動加圧式定量噴霧吸入器（ｂａＭＤＩ）として公知である。
ネブライザ
上記の液体処方物はまた、ネブライザを使用して投与され得る。ネブライザは、上記の液体処方物、通常は、水性ベースの組成物を、小さな液滴の霧もしくは雲状物（好ましくは、下気道へと吸入され得る５ミクロン未満の空気力学的質量中央粒子径を有する）へと変換する液体エアロゾル生成器である。このプロセスは、霧化といわれる。上記液滴は、上記エアロゾルの雲状物が吸入される場合に、上記１種以上の活性作用物質を、鼻、上気道もしくは肺深部へと運ぶ。ネブライザの任意のタイプが上記処方物を患者に投与するために使用され得る（空気式（ジェット）ネブライザおよび電気機械式ネブライザが挙げられるが、これらに限定されない）。
空気式（ジェット）ネブライザは、上記液体処方物の霧化のための駆動力として、加圧化ガス供給を利用する。圧縮ガスは、周りの液体処方物をのせ、これを薄いフィルムもしくはフィラメントへと剪断する低圧力場を作り出すために、ノズルもしくはジェットを介して送達される。上記フィルムもしくはフィラメントは不安定であり、小さな液滴へと壊れ、これら液滴は、上記圧縮ガス流によって吸気へと運ばれる。上記液滴のしぶき（ｐｌｕｍｅ）へと挿入されるバッフルは、大きな液滴を選抜して、それらをバルク液体レザバへと戻す。空気式ネブライザの例としては、ＰＡＲＩ ＬＣ Ｐｌｕｓ（登録商標）、ＰＡＲＩ ＬＣ Ｓｐｒｉｎｔ（登録商標）、Ｄｅｖｉｌｂｉｓｓ ＰｕｌｍｏＡｉｄｅ（登録商標）、およびＢｏｅｈｒｉｎｇｅｒ Ｉｎｇｅｌｈｅｉｍ Ｒｅｓｐｉｍａ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない。
電気機械式ネブライザは、液体処方物を霧化するために電気的に生成された機械力を利用する。上記電気機械式駆動力は、例えば、上記液体処方物を超音波周波数で振動させることによって、または上記バルク液体を、薄いフィルム中の小さな孔を通して押し出すことによって適用され得る。上記力は、薄い液体フィルムもしくはフィラメントの流れを生成し、これらは、小さな液滴へと壊れて、ゆっくりと動くエアロゾルの流れを形成し、これは、吸息流に乗り得る。
いくつかの場合において、上記電気機械式ネブライザは、超音波式ネブライザであり、ここで上記液体処方物は、超音波範囲の周波数で振動する振動器へと連結される。上記連結は、上記液体を上記振動器（例えば、保持カップ中のプレートもしくはリング）と直接接触した状態に置くことによって、または大きな液滴を固体振動発生器（ｓｏｌｉｄ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）（ホーン）上に置くことによって、達成される。上記振動は、円形の直立したフィルムを生成し、これは、それらの縁部において液滴へと壊れて、上記液体処方物を霧化する。超音波式ネブライザの例としては、ＤｕｒｏＭｉｓｔ（登録商標）、Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂｅｅｔｌｅ Ｎｅｂ（登録商標）、Ｏｃｔｉｖｅ Ｔｅｃｈ Ｄｅｎｓｙｌｏｇｉｃ（登録商標）、およびＪｏｈｎ Ｂｕｎｎ Ｎａｎｏ−Ｓｏｎｉｃ（登録商標）が挙げられる。
いくつかの場合において、上記電気機械式ネブライザは、メッシュネブライザであり、ここで上記液体処方物は、２〜８ミクロン直径の範囲の小さな孔を有するメッシュもしくは膜を通過させられ、薄いフィラメントを生成し、これは、小さな液滴へと壊れる。特定の設計において、上記液体処方物は、ソレノイドピストンドライバー（例えば、ＡＥＲｘ（登録商標）ネブライザ）で圧力を加えることによって、または圧電性振動プレートとメッシュとの間に液体を挟むことによって（これは、振動ポンプ輸送動作を生じる（例えば、ＥＦｌｏｗ（登録商標）、ＡｅｒｏｖｅｃｔＲｘ（登録商標）、もしくはＴｏｕｃｈＳｐｒａｙ（登録商標）ネブライザ））、メッシュを通して押し出される。他の場合において、上記メッシュは、上記液体の直立した柱状物（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｃｏｌｕｍｎ）を通って前後に振動して、上記液体を、孔を通してポンプ輸送する。
このようなネブライザの例としては、ＡｅｒｏＮｅｂ Ｇｏ（登録商標）、ＡｅｒｏＮｅｂ Ｐｒｏ（登録商標）、ＰＡＲＩ ＥＦｌｏｗ（登録商標）、Ｏｍｒｏｎ ２２ＵＥ（登録商標）；およびＡｒａｄｉｇｍ ＡＥＲｘ（登録商標）が挙げられる。
電気流体力学式エアロゾルデバイス
上記の液体処方物はまた、電気流体力学式（ＥＨＤ）エアロゾルデバイスを使用して投与され得る。ＥＨＤエアロゾルデバイスは、電気エネルギーを使用して、液体薬物溶液もしくは懸濁物をエアロゾルにする。ＥＨＤエアロゾルデバイスの例は、当該分野で公知である。例えば、米国特許第４，７６５，５３９号（Ｎｏａｋｅｓ ｅｔ ａｌ．）および同第４，９６２，８８５号（Ｃｏｆｆｅｅ， Ｒ．Ａ．）を参照のこと。
上記処方物の電気化学的特性は、上記液体処方物を肺へとＥＨＤエアロゾルデバイスで送達する場合に最適化するための重要なパラメーターであり得、このような最適化は、当業者によって慣用的に行われる。
Ｃ．非経口処方物
いくつかの実施形態において、上記ナノ粒子は、溶液もしくは懸濁物の形態において、非経口送達（例えば、注射もしくは注入）のために処方される。上記処方物は、任意の経路（例えば、血流）を介して、もしくは処置される器官もしくは組織へと直接投与され得る。いくつかの実施形態において、上記ナノ粒子は、眼への非経口投与のために処方される。
「非経口投与」とは、本明細書で使用される場合、消化管または非侵襲性の局所的（ｔｏｐｉｃａｌ）もしくは局部的（ｒｅｇｉｏｎａｌ）経路を介する以外の任意の方法による投与を意味する。例えば、非経口投与としては、静脈内に、皮内に、腹腔内に、胸内に、気管内に、筋肉内に、皮下に、結膜下に、注射によって、および注入によって、患者に投与することが挙げられ得る。
非経口処方物は、当該分野で公知の技術を使用して水性組成物として調製され得る。代表的には、このような組成物は、注射用処方物、例えば、溶液もしくは懸濁物；注射前に再構成媒体を添加して溶液もしくは懸濁物を調製するために使用するのに適した固体形態；エマルジョン（例えば、油中水（ｗ／ｏ）型エマルジョン、水中油（ｏ／ｗ）型エマルジョン、およびそれらのミクロエマルジョン、リポソーム、もしくはエマルソーム（ｅｍｕｌｓｏｍｅ））として調製され得る。
上記キャリアは、例えば、水、エタノール、１種以上のポリオール（例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール）、油（例えば、植物性油（例えば、ラッカセイ油、コーン油、ゴマ油など）、およびこれらの組み合わせを含む、溶媒もしくは分散媒であり得る。適切な流動性は、例えば、被覆（例えば、レシチン）の使用によって、分散物の場合には必要とされる粒度の維持によって、および／または界面活性剤の使用によって、維持され得る。多くの場合、等張剤（例えば、糖もしくは塩化ナトリウム）を含めることは、好ましいことである。
遊離酸もしくは塩基、またはこれらの薬理学的に受容可能な塩としての上記活性化合物の溶液および分散物は、１種以上の薬学的に受容可能な賦形剤（界面活性剤、分散剤、乳化剤、ｐＨ改変剤、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない）と適切に混合された、水もしくは別の溶媒または分散媒中で調製され得る。
適切な界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、両性（ａｍｐｈｏｔｅｒｉｃ）、または非イオン性の界面活性作用物質であり得る。適切なアニオン性界面活性剤としては、カルボキシレート、スルホネートおよびスルフェートイオンを含むものが挙げられるが、これらに限定されない。アニオン性界面活性剤の例としては、長鎖アルキルスルホネートおよびアルキルアリールスルホネートのナトリウム、カリウム、アンモニウム（例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）；ジアルキルナトリウムスルホスクシネート（例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）；ジアルキルナトリウムスルホスクシネート（例えば、ナトリウムビス−（２−エチルチオキシル（ｅｔｈｙｌｔｈｉｏｘｙｌ））−スルホスクシネート）；およびアルキルスルフェート（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム）が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、四級アンモニウム化合物（例えば、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、臭化セトリモニウム、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ポリオキシエチレンおよびココナツアミンが挙げられるが、これらに限定されない。非イオン性界面活性剤の例としては、エチレングリコールモノステアレート、プロピレングリコールミリステート、グリセリルモノステアレート、グリセリルステアレート、ポリグリセリル−４−オレエート、ソルビタンアシレート、スクロースアシレート、ＰＥＧ−１５０ラウレート、ＰＥＧ−４００モノラウレート、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリソルベート、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ＰＥＧ−１０００セチルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリプロピレングリコールブチルエーテル、Ｐｏｌｏｘａｍｅｒ（登録商標） ４０１、ステアロイルモノイソプロパノールアミド、およびポリオキシエチレン水素化獣脂アミドが挙げられる。両性界面活性剤の例としては、ナトリウム Ｎ−ドデシル−□−アラニン、ナトリウム Ｎ−ラウリル−□−イミノジプロピオネ−ト、ミリストアンホアセテート、ラウリルベタインおよびラウリルスルホベタインが挙げられる。
上記処方物は、微生物の増殖を妨げるために保存剤を含み得る。適切な保存剤としては、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、およびチメロサールが挙げられるが、これらに限定されない。上記処方物はまた、上記活性作用物質の分解を妨げるために抗酸化剤を含み得る。
上記処方物は、代表的には、再構成の際に、非経口投与のためにｐＨ３〜８に緩衝化される。適切な緩衝液としては、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、およびクエン酸緩衝液が挙げられるが、これらに限定されない。
水溶性ポリマーは、しばしば、非経口投与のための処方物において使用される。適切な水溶性ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン、デキストラン、カルボキシメチルセルロース、およびポリエチレングリコールが挙げられるが、これらに限定されない。
滅菌注射用溶液が、必要な量の上記活性化合物を上記適切な溶媒もしくは分散媒に、必要な場合、上記に列挙される賦形剤のうちの１種以上と組み込み、続いて、濾過滅菌することによって、調製され得る。一般に、分散物は、種々の滅菌された活性成分を、基本的な分散媒および上記に列挙されたものから必要とされる他の成分を含む滅菌ビヒクルの中に組み込むことによって、調製される。滅菌注射用溶液を調製するための滅菌粉末の場合に、好ましい調製法は、上記活性成分と任意のさらなる所望の成分との粉末を予め滅菌濾過したその溶液から生成する、真空乾燥および凍結乾燥技術である。上記粉末は、上記粒子の溶解を増大させ得る、上記粒子が本質的に多孔性であるような様式において調製され得る。多孔性粒子を作製するための方法は、当該分野で周知である。
眼への投与のための薬学的処方物は、好ましくは、１種以上のポリマー−薬物結合体から形成される粒子の滅菌水性溶液もしくは懸濁物の形態である。受容可能な溶媒としては、例えば、水、リンゲル溶液、リン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ）、および等張性塩化ナトリウム溶液が挙げられる。上記処方物はまた、非毒性の非経口的に受容可能な希釈剤もしくは溶媒（例えば、１，３−ブタンジオール）中の滅菌溶液、懸濁物、もしくはエマルジョンであり得る。
いくつかの場合において、上記処方物は、液体形態において配布もしくはパッケージされる。あるいは、眼への投与のための処方物は、例えば、適切な液体処方物の凍結乾燥によって得られる固体として包装され得る。上記固体は、投与の前に適切なキャリアもしくは希釈剤で再構成され得る。
眼への投与のための溶液、懸濁物、もしくはエマルジョンは、眼への投与に適切なｐＨを維持するために必要な有効量の緩衝液で緩衝化され得る。適切な緩衝液は、当業者に周知であり、有用な緩衝液のいくつかの例は、酢酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸緩衝液、クエン酸緩衝液もしくはリン酸緩衝液である。
眼への投与のための溶液、懸濁物、もしくはエマルジョンはまた、上記処方物の等張性範囲を調節するために１種以上の等張化剤（ｔｏｎｉｃｉｔｙ ａｇｅｎｔ）を含み得る。適切な等張化剤は、当該分野で周知であり、いくつかの例としては、グリセリン、マンニトール、ソルビトール、塩化ナトリウム、および他の電解質が挙げられる。
眼への投与のための溶液、懸濁物、もしくはエマルジョンはまた、眼科用調製物の細菌汚染を妨げるために１種以上の保存剤を含み得る。適切な保存剤は、当該分野で公知であり、ポリヘキサメチレンビグアニジン（ＰＨＭＢ）、塩化ベンザルコニウム（ＢＡＫ）、安定化オキシクロロ錯体（別名Ｐｕｒｉｔｅ（登録商標）としても公知）、酢酸フェニル水銀、クロロブタノール、ソルビン酸、クロルヘキシジン、ベンジルアルコール、パラベン、チメロサール、およびこれらの混合物が挙げられる。
眼への投与のための溶液、懸濁物、もしくはエマルジョンはまた、当該分野で公知の１種以上の賦形剤（例えば、分散剤、湿潤剤、および懸濁剤）を含み得る。
Ｄ．局所処方物
さらに他の実施形態において、上記ナノ粒子は、粘膜への局所投与のために処方される。局所投与のための適切な投与形態としては、クリーム剤、軟膏剤、膏薬、スプレー、ゲル、ローション剤、エマルジョン、液剤、および経皮パッチが挙げられる。上記処方物は、経粘膜投与、経上皮投与、経内皮投与、もしくは経皮投与のために処方され得る。上記組成物は、１種以上の化学浸透増強剤、膜透過性剤、膜輸送剤、皮膚軟化剤、界面活性剤、安定化剤、およびこれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、上記ナノ粒子は、液体処方物（例えば、溶液もしくは懸濁物）、半固体処方物（例えば、ローション剤もしくは軟膏剤）または固体処方物として投与され得る。いくつかの実施形態において、上記ナノ粒子は、液体（点眼剤のような溶液および懸濁物が挙げられる）として、または半固体処方物（例えば、粘膜（例えば、眼もしくは膣もしくは直腸）への局所適用のための軟膏剤もしくはローション剤）として処方される。
上記処方物は、１種以上の賦形剤（例えば、皮膚軟化剤、界面活性剤、乳化剤、浸透増強剤など）を含み得る。
「皮膚軟化剤」とは、皮膚を柔らかくかつ滑らかにする外用塗布作用物質であり、一般に当該分野で公知であり、一覧表（ｃｏｍｐｅｎｄｉａ）（例えば、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓ」， ４ｔｈ Ｅｄ．， Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓ， ２００３）に列挙される。これらとしては、アーモンド油、ひまし油、イナゴマメ抽出物、セトステアロイルアルコール、セチルアルコール、セチルエステルろう、コレステロール、綿実油、シクロメチコン、エチレングリコールパルミトステアレート、グリセリン、グリセリンモノステアレート、グリセリルモノオレエート、イソプロピルミリステート、イソプロピルパルミテート、ラノリン、レシチン、軽鉱油（ｌｉｇｈｔ ｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ）、中鎖トリグリセリド、鉱油およびラノリンアルコール、ワセリン、ワセリンおよびラノリンアルコール、大豆油、デンプン、ステアリルアルコール、ヒマワリ油、キシリトールおよびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、上記皮膚軟化剤は、エチルヘキシルステアレートおよびエチルヘキシルパルミテートである。
「界面活性剤」は、表面張力を低下させ、それによって、製品の乳化、発泡、分散、拡散および湿潤特性を増大させる表面活性作用物質である。適切な非イオン性界面活性剤としては、乳化ろう、グリセリルモノオレエート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンひまし油誘導体、ポリソルベート、ソルビタンエステル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、シクロデキストリン、グリセリルモノステアレート、ポロキサマー、ポピドンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態において、上記非イオン性界面活性剤は、ステアリルアルコールである。
「乳化剤」とは、一方の液体の別の液体中での懸濁を促進し、油および水の安定な混合物、もしくはエマルジョンの形成を促進する表面活性物質である。一般的な乳化剤は、以下である：金属石鹸、特定の動物性および植物性油、ならびに種々の極性化合物。適切な乳化剤としては、アカシア、アニオン性乳化ろう、ステアリン酸カルシウム、カルボマー、セトステアリルアルコール、セチルアルコール、コレステロール、ジエタノールアミン、エチレングリコールパルミトステアレート、グリセリンモノステアレート、グリセリルモノオレエート、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒプロメロース、ラノリン、含水ラノリンアルコール（ｈｙｄｒｏｕｓ，ｌａｎｏｌｉｎ ａｌｃｏｈｏｌ）、レシチン、中鎖トリグリセリド、メチルセルロース、鉱油およびラノリンアルコール、リン酸二水素ナトリウム、モノエタノールアミン、非イオン性乳化ろう、オレイン酸、ポロキサマー、ポロキサマー、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンひまし油誘導体、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンステアレート、プロピレングリコールアルギネート、自己乳化グリセリルモノステアレート、クエン酸ナトリウム二水和物（ｓｏｄｉｕｍ ｃｉｔｒａｔｅ ｄｅｈｙｄｒａｔｅ）、ラウリル硫酸ナトリウム、ソルビタンエステル、ステアリン酸、ヒマワリ油、トラガカント、トリエタノールアミン、キサンタンガムおよびこれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態において、上記乳化剤は、グリセロールステアレートである。
適切なクラスの浸透増強剤は、当該分野で公知であり、以下が挙げられるが、これらに限定されない：脂肪アルコール、脂肪酸エステル、脂肪酸、脂肪アルコールエーテル、アミノ酸、リン脂質、レシチン、コール酸塩、酵素、アミンおよびアミド、錯化剤（リポソーム、シクロデキストリン、改変セルロース、およびジイミド）、大環状物質（ｍａｃｒｏｃｙｃｌｉｃｓ）、例えば、大環状ラクトン、ケトン、および無水物、ならびに環式尿素、界面活性剤、Ｎ−メチルピロリドンおよびその誘導体、ＤＭＳＯおよび関連物質、イオン性化合物、アゾンおよび関連化合物、ならびに溶媒（例えば、アルコール、ケトン、アミド、ポリオール（例えば、グリコール））。これらクラスの例は、当該分野で公知である。
ｉ．ローション剤、クリーム剤、ゲル、軟膏剤、エマルジョン、および泡沫物
「親水性」とは、本明細書で使用される場合、水と容易に相互作用する強力な極性基を有する物質に言及する。
「親油性」とは、脂質に対して親和性を有する化合物に言及する。
「両親媒性」とは、親水性特性および親油性（疎水性）特性を併せ持つ分子に言及する。
「疎水性」とは、本明細書で使用される場合、水に対する親和性を欠き；水をはじく傾向にあり、水を吸収せず、同様に水に溶解もせず、水と混合もしない物質に言及する。
「ゲル」とは、分散相が連続相と合わさって、ゼリーのような半固体物質を生じるコロイドである。
「油」とは、少なくとも９５％ ｗｔの親油性物質を含む組成物である。親油性物質の例としては、天然に存在する油および合成の油、脂肪、脂肪酸、レシチン、トリグリセリドおよびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
「連続相」とは、固体が懸濁されているかもしくは別の液体の液滴が分散され、ときおり外部相といわれる液体に言及する。これはまた、固体もしくは流体の粒子が中に分布するコロイドの流体相に言及する。上記連続相が水（もしくは別の親水性溶媒）である場合、水溶性もしくは親水性の薬物は、（分散されるのとは対照的に）上記連続相に溶解する。多相処方物（例えば、エマルジョン）において、分離相（ｄｉｓｃｒｅｅｔ ｐｈａｓｅ）は、上記連続相に懸濁されるかもしくは分散される。
「エマルジョン」とは、非混和性成分が均一に一緒にブレンドされた混合物を含む組成物である。特定の実施形態において、上記非混和性成分は、親油性成分および水性成分を含む。エマルジョンは、小球の状態で第２の液体の塊全体の中に分散した一方の液体の調製物である。上記分散した液体は、不連続相であり、上記分散媒は、連続相である。油が分散した液体であり、水性溶液が連続相である場合、これは、水中油型エマルジョンとして公知であるのに対して、水もしくは水性溶液が分散相であり、油もしくは油性物質が連続相である場合、これは、油中水型エマルジョンとして公知である。上記油相および上記水性相のうちのいずれかまたは両方が、１種以上の界面活性剤、乳化剤、エマルジョン安定化剤、緩衝液、および他の賦形剤を含み得る。好ましい賦形剤としては、界面活性剤、特に、非イオン性界面活性剤；乳化剤、特に乳化ろう；および液体の不揮発性かつ非水性物質、特に、グリコール（例えば、プロピレングリコール）が挙げられる。上記油相は、他の油状の薬学的に承認された賦形剤を含み得る。例えば、ヒドロキシル化ひまし油もしくはごま油のような物質は、界面活性剤もしくは乳化剤として上記油相において使用され得る。
エマルジョンは、小球の状態で、第２の液体の塊全体の中に分布した一方の液体の調製物である。上記分散した液体は、不連続相であり、上記分散媒は、連続相である。油が分散した液体であり、水性溶液が連続相である場合、それは、水中油型エマルジョンとして公知であるのに対して、水もしくは水性溶液が分散相であり、油もしくは油性物質が連続相である場合、それは、油中水型エマルジョンとして公知である。上記油相は、少なくとも一部、噴霧体（例えば、ＨＦＡ噴霧体）からなり得る。上記油相および上記水性相のうちのいずれかもしくは両方が、１種以上の界面活性剤、乳化剤、エマルジョン安定化剤、緩衝液、および他の賦形剤を含み得る。好ましい賦形剤としては、界面活性剤、特に、非イオン性界面活性剤；乳化剤、特に、乳化ろう；および液体の不揮発性非水性物質、特に、グリコール（例えば、プロピレングリコール）が挙げられる。上記油相は、他の油状の薬学的に承認された賦形剤を含み得る。例えば、ヒドロキシル化ひまし油もしくはごま油のような物質は、界面活性剤もしくは乳化剤として上記油相において使用され得る。
エマルジョンのサブセットは、自己乳化系である。これら薬物送達系は、代表的には、界面活性剤および親油性液体（例えば、油もしくは他の水非混和性液体）の混合物に分散もしくは溶解した薬物から構成されるカプセル剤（硬質殻もしくは軟質殻）である。上記カプセル剤が水性環境に曝され、外側のゼラチン殻が溶解する場合、水性媒体と上記カプセル剤の内容物との間の接触は、非常に小さなエマルジョン液滴を直ぐに生じる。これらは、代表的には、ミセルもしくはナノ粒子のサイズ範囲にある。混合力は、代表的には、エマルジョン処方物プロセスにおける場合のように、上記エマルジョンを生成するために必要とされない。
「ローション剤」とは、低〜中間の粘性の液体処方物である。ローション剤は、懸濁剤および分散剤の使用を介して、上記分散媒中に不溶性である微細に粉末化した物質を含み得る。あるいは、ローション剤は、分散相としてビヒクルと非混和性であり、通常は、乳化剤もしくは他の適切な安定化剤によって分散されている液体物質を有し得る。一実施形態において、上記ローション剤は、１００〜１０００センチストークスの間の粘性を有するエマルジョンの形態である。ローションの流動性は、広い表面積にわたる迅速かつ均一な適用を可能にする。ローション剤は、代表的には、皮膚上で乾燥して、皮膚表面にそれらの医薬成分の薄い被覆を残すことが意図される。
「クリーム剤」とは、粘性の液体、または「水中油型」もしくは「油中水型」のいずれかの半固体のエマルジョンである。クリーム剤は、乳化剤および／もしくは他の安定化剤を含み得る。一実施形態において、上記処方物は、１０００センチストークスより大きい粘性、代表的には、２０，０００〜５０，０００センチストークスの範囲の粘性を有するクリーム剤の形態である。クリーム剤はしばしば、一般により広げやすく、より除去しやすいので、軟膏剤より好ましい。
クリーム剤とローション剤との間の差異は、粘性であり、これは、種々の油の量／使用および上記処方物を調製するために使用される水のパーセンテージに依存する。クリーム剤は、代表的には、ローション剤より濃く、種々の用途を有し得、しばしば、皮膚に対する所望の影響に依存して、より多様な油／バター状物質が使用される。クリーム剤処方物において、上記水ベースパーセンテージは、約６０〜７５％であり、油ベースは、全体のうちの約２０〜３０％であり、他のパーセンテージは、合計１００％に対して乳化剤、保存剤および添加剤である。
「軟膏剤」とは、軟膏基剤、および必要に応じて１種以上の活性作用物質を含む半固体調製物である。適切な軟膏基剤の例としては、炭化水素基剤（例えば、ワセリン、白色ワセリン、黄色軟膏、および鉱油）；吸収基剤（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂａｓｅ）（親水性ワセリン、無水ラノリン、ラノリン、およびコールドクリーム）；水で除去できる基剤（例えば、親水性軟膏）、および水溶性基剤（例えば、ポリエチレングリコール軟膏）が挙げられる。パスタ剤は、代表的には、これらがより大きなパーセンテージの固体を含むという点において軟膏とは異なる。パスタ剤は、代表的には、同じ成分で調製された軟膏剤より吸収性でありかつべたべたしにくい。
「ゲル」とは、液体ビヒクルに溶解もしくは懸濁された増粘剤もしくはポリマー物質の作用によって半固体にされる、上記液体ビヒクル中に小型分子もしくは大型分子の分散物を含む半固体系である。上記液体は、親油性成分、水性成分もしくはその両方を含み得る。いくらかのエマルジョンは、ゲルであり得るか、さもなければ、ゲル成分を含み得る。しかし、いくらかのゲルは、非混和性成分の均質化されたブレンドを含まないので、エマルジョンではない。適切なゲル化剤は、改変セルロース（例えば、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロース）；Ｃａｒｂｏｐｏｌホモポリマーおよびコポリマー；ならびにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。上記液体ビヒクル中の適切な溶媒としては、ジグリコールモノエチルエーテル；アルキレングリコール（ａｌｋｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）（例えば、プロピレングリコール）；ジメチルイソソルビド；アルコール（例えば、イソプロピルアルコールおよびエタノール）が挙げられるが、これらに限定されない。上記溶媒は、代表的には、上記薬物を溶解するそれらの能力について選択される。上記処方物の皮膚感覚および／もしくは軟化性（ｅｍｏｌｌｉｅｎｃｙ）を改善する他の添加剤もまた、組み込まれ得る。
このような添加剤の例としては、イソプロピルミリステート、酢酸エチル、Ｃ１２−Ｃ１５アルキルベンゾエート、鉱油、スクアラン、シクロメチコン、カプリン酸／カプリル酸トリグリセリド、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
泡沫物は、ガス噴霧体と合わせたエマルジョンからなる。上記ガス噴霧体は、ヒドロフルオロアルカン（ＨＦＡ）から主になる。適切な噴霧体としては、ＨＦＡ（例えば、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＡ １３４ａ）および１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＡ ２２７）が挙げられるが、現在承認されているかもしくは医療用途について承認される可能性があるこれらおよび他のＨＦＡの混合物も適している。上記噴霧体は、好ましくは、スプレーする間に可燃性もしくは爆発性の蒸気を生じ得る炭化水素噴霧体ガスではない。さらに、上記組成物は、好ましくは、使用の間に可燃性もしくは爆発性の蒸気を生じ得る揮発性アルコールを含まない。
緩衝剤は、組成物のｐＨを制御するために使用される。好ましくは、上記緩衝剤は、上記組成物をｐＨ約４〜ｐＨ約７．５、より好ましくは、ｐＨ約４〜ｐＨ約７、および最も好ましくは、ｐＨ約５〜ｐＨ約７に緩衝化する。好ましい実施形態において、上記緩衝剤は、トリエタノールアミンである。
保存剤は、真菌および微生物の増殖を妨げるために使用され得る。適切な抗真菌剤および抗菌剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：安息香酸、ブチルパラベン、エチルパラベン、メチルパラベン、プロピルパラベン、安息香酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、ベンジルアルコール、塩化セチルピリジニウム、クロロブタノール、フェノール、フェニルエチルアルコール、およびチメロサール。
特定の実施形態において、必要な患者への１種以上のノスカピンアナログの連続送達を提供することは、望ましいことであり得る。局所適用に関しては、反復適用が行われ得るか、または長期間にわたってノスカピンアナログの連続投与を提供するために、パッチが使用され得る。
Ｅ．経腸処方物
適切な経口投与形態としては、錠剤、カプセル剤、液剤、懸濁物、シロップ剤、およびロゼンジが挙げられる。錠剤は、当該分野で周知の圧縮もしくは成形技術を使用して作製され得る。ゼラチンカプセル剤もしくは非ゼラチンカプセル剤は、硬質もしくは軟質のカプセル殻として調製され得、これらは、当該分野で周知の技術を使用して、液体、固体、および半固体の充填物質を被包し得る。
処方物は、１種以上の薬学的に受容可能な賦形剤（希釈剤、保存剤、結合剤、滑沢剤、崩壊剤、膨張剤、充填剤、安定化剤、およびこれらの組み合わせが挙げられる）を使用して調製され得る。
賦形剤（可塑剤、顔料、着色剤、安定化剤、および滑剤（ｇｌｉｄａｎｔ）を含む）はまた、経腸投与のための被覆組成物を形成するために使用され得る。遅延放出投与処方物は、標準的参考文献（例えば、「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒｍ ｔａｂｌｅｔｓ」， ｅｄｓ． Ｌｉｂｅｒｍａｎ ｅｔ． ａｌ． （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｉｎｃ．， １９８９）、「Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ − Ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｐｈａｒｍａｃｙ」， ２０ｔｈ ｅｄ．， Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ＆ Ｗｉｌｋｉｎｓ， Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ， ＭＤ， ２０００、および「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍｓ」， ６ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ａｎｓｅｌ ｅｔ ａｌ， （Ｍｅｄｉａ， ＰＡ： Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｋｉｎｓ， １９９５）に記載されるように調製され得る。これら参考文献は、錠剤およびカプセル剤を調製するための賦形剤、材料、装置およびプロセス、ならびに錠剤、カプセル剤、および顆粒剤の遅延放出投与形態に関する情報を提供する。
上記ナノ粒子は、例えば、上記粒子が胃の酸性環境をいったん通過した後に放出を遅延させるように被覆され得る。適切な被覆材料の例としては、セルロースポリマー（例えば、セルロースアセテートフタレート、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートスクシネート）；ポリビニルアセテートフタレート、アクリル酸ポリマーおよびコポリマー、ならびに商標名ＥＵＤＲＡＧＩＴ（登録商標）（Ｒｏｔｈ Ｐｈａｒｍａ， Ｗｅｓｔｅｒｓｔａｄｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ）の下で市販されているメタクリル酸樹脂、ゼイン、シェラック、およびポリサッカリドが挙げられるが、これらに限定されない。
希釈剤（「充填剤」ともいわれる）は、代表的には、実際のサイズが錠剤の圧縮もしくはビーズおよび顆粒の形成のために提供されるように、固体投与形態のかさを増大させるために必要である。適切な希釈剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：リン酸二カルシウム二水和物、硫酸カルシウム、ラクトース、スクロース、マンニトール、ソルビトール、セルロース、微結晶性セルロース、カオリン、塩化ナトリウム、乾燥デンプン、加水分解デンプン、α化デンプン、二酸化ケイ素、酸化チタン、ケイ酸マグネシウムアルミニウムおよび粉糖。
結合剤は、固体投与処方物に結合的な性質を付与し、よって、錠剤もしくはビーズもしくは顆粒が上記投与形態の形成後に無傷のままであることを確実にするために、使用される。適切な結合剤物質としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：デンプン、α化デンプン、ゼラチン、糖（スクロース、グルコース、デキストロース、ラクトースおよびソルビトールが挙げられる）、ポリエチレングリコール、ろう、天然および合成のガム（例えば、アカシア、トラガカント）、アルギン酸ナトリウム、セルロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、およびビーガム（ｖｅｅｇｕｍ）が挙げられる）、ならびに合成ポリマー（例えば、アクリル酸およびメタクリル酸のコポリマー、メタクリル酸コポリマー、メチルメタクリレートコポリマー、アミノアルキルメタクリレートコポリマー、ポリアクリル酸／ポリメタクリル酸ならびにポリビニルピロリドン）。
滑沢剤は、錠剤製造を容易にするために使用される。適切な滑沢剤の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸、ベヘン酸グリセロール、ポリエチレングリコール、タルク、および鉱油。
崩壊剤は、投与後の投与形態の崩壊もしくは「解体（ｂｒｅａｋｕｐ）」を促進するために使用され、一般に、デンプン、デンプングリコール酸ナトリウム、カルボキシメチルデンプンナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、α化デンプン、クレイ、セルロース、アルギニン、ガムもしくは架橋ポリマー（例えば、架橋ＰＶＰ（ＧＡＦ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｒｐのＰｏｌｙｐｌａｓｄｏｎｅ（登録商標）ＸＬ））が挙げられるが、これらに限定されない。
安定化剤は、例えば、酸化的反応を含む薬物分解反応を阻害するかもしくは遅らせるために使用される、適切な安定化剤としては、抗酸化剤、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）；アスコルビン酸、その塩およびエステル；ビタミンＥ、トコフェロールおよびその塩；亜硫酸塩（例えば、メタ重亜硫酸ナトリウム）；システインおよびその誘導体；クエン酸；没食子酸プロピル、ならびにブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。
ＩＶ．ＭＰＰを作製するための方法
ナノ粒子を作製するための技術は、当該分野で公知であり、溶媒エバポレーション、溶媒除去、噴霧乾燥、相転換法（ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）、低温キャスティング、およびナノ沈殿が挙げられるが、これらに限定されない。粒子処方の適切な方法は、以下に簡潔に記載される。
薬学的に受容可能な賦形剤（ｐＨ改変剤、崩壊剤、保存剤、および抗酸化剤を含む）は、必要に応じて、粒子形成の間に上記粒子に組み込まれ得る。上記のように、１種以上のさらなる活性作用物質はまた、粒子形成の間に上記ナノ粒子に組み込まれ得る。
１．溶媒エバポレーション
この方法において、上記ナノ粒子遺伝子キャリアのポリマー成分は、揮発性有機溶媒（例えば、塩化メチレン）に溶解される。次いで、上記ポリマー−薬物結合体を含む有機溶液は、表面活性作用物質（例えば、ポリ（ビニルアルコール））を含む水性溶液に懸濁される。得られたエマルジョンは、上記有機溶媒の大部分がエバポレートされ、固体ナノ粒子が残るまで撹拌される。得られたナノ粒子は、水で洗浄され、凍結乾燥機中で一晩乾燥される。種々のサイズおよび形態を有するナノ粒子は、この方法によって得られ得る。
２．溶媒除去
この方法において、上記ナノ粒子遺伝子キャリアの成分は、適切な溶媒中に分散もしくは溶解される。次いで、この混合物は、有機性油（例えば、シリコーン油）中で撹拌して、エマルジョンを形成することによって懸濁される。固体粒子は、上記エマルジョンから形成し、これは、その後、上記上清から単離され得る。
３．噴霧乾燥
この方法において、上記ナノ粒子遺伝子キャリアの成分は、適切な溶媒中に分散もしくは溶解される。上記溶液は、圧縮ガスの流れによって駆動される微粉化ノズルを介してポンプ輸送され、得られたエアロゾルは、加熱された空気旋風の中に懸濁され、上記溶媒が上記微小液滴からエバポレートされ、粒子を形成することを可能にする。
４．相転換法
この方法において、上記ナノ粒子遺伝子キャリアの成分は、「良好な」溶媒中に分散もしくは溶解され、上記溶液は、上記ナノ粒子遺伝子キャリアのポリマー成分のための強力な非溶媒（ｎｏｎ ｓｏｌｖｅｎｔ）へと注がれて、好都合な条件下でナノ粒子を自発的に生成する。
５．低温キャスティング
ナノ粒子を非常に低温でキャスティングするための方法は、米国特許第５，０１９，４００号（Ｇｏｍｂｏｔｚ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。この方法において、ナノ粒子遺伝子キャリアの成分は、溶媒中に分散もしくは溶解される。次いで、上記混合物は、上記ナノ粒子遺伝子キャリアの成分がごく小さな液滴として凍結する上記溶液の凝固点未満の温度において液体非溶媒を含む容器の中へと霧化される。上記液滴および上記成分のための非溶媒が加温されるにつれて、上記液滴中の溶媒は解凍し、上記非溶媒の中へと抽出され、上記ナノ粒子を硬くする。
６．ナノ沈殿
この方法において、１種以上の核酸を含む溶液は、上記ナノ粒子遺伝子キャリアのポリマー成分を含む溶液へと滴下される。上記核酸がカチオン性ポリマーによって複合体化されるにつれて、ナノ粒子は、溶液から沈殿する。得られたナノ粒子は、例えば、濾過もしくは遠心分離によって溶液から単離され、洗浄され、凍結乾燥機を使用して乾燥される。
特定の実施形態において、上記ナノ粒子は、乳化法を使用して調製される。一般に、上記粒子は、Ｒ． Ｃ． Ｍｕｎｄａｒｇｉ ｅｔ ａｌ， Ｊ Ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｒｅｌｅａｓｅ １２５， １９３ （２００８）、Ｍ． Ｌｉ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔ．
Ｊ． Ｐｈａｒｍ． ３６３， ２６ （２００８）、Ｃ． Ｅ． Ａｓｔｅｔｅ ａｎｄ Ｃ． Ｍ． Ｓａｂｌｉｏｖ， Ｊ． Ｂｉｏｍａｔｅｒ． Ｓｃｉ． Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｄ． １７， ２４７ （２００６）、およびＲ． Ａ． Ｊａｉｎ， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２１， ２４７５ （２０００）に記載されるようなｏ／ｗ一重エマルジョンもしくはｗ／ｏ／ｗ二重エマルジョン法のいずれかによって調製される。この手順において、上記ポリマーは、有機溶媒（例えば、ジクロロメタン）中に溶解されて、油相を形成する。上記油相は、上記乳化剤の水性溶液に、代表的には、一定期間（例えば、２分間）にわたってプローブ超音波処理下で添加されて、エマルジョンを形成する。上記エマルジョンは、別の大容量の上記乳化剤に磁性撹拌しながら添加されて、上記有機溶媒がエバポレートされる。
ナノ粒子は、１μｍサイズ膜フィルタを通しての濾過後に遠心分離（例えば、２５分間２０，０００ｇ）によって集められ、水で徹底的に洗浄される。蛍光顕微鏡検査用に上記ナノ粒子を調製するために、特定の量のＡＦ５５５標識ポリマーを、上記乳化プロセスの前にブレンドした。ナノ沈殿法のコントロール実験において、２５ｍｇ／ｍｌの濃度においてアセトニトリル中のＰＬＧＡ４５ｋ−ＰＥＧ５ｋ溶液を、磁性撹拌（７００ｒｐｍ）下で、ＤＩ水の中へゆっくりと注入した。有機溶媒を完全に除去した後、ナノ粒子を、上記に記載されるのと同じ手順によって集めた。
ナノ粒子の直径（ｎｍ）、多分散性指数（ＰＤＩ）および表面電荷（ζ電位，ｍＶ）を、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳ９０（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｓｏｕｔｈｂｏｒｏｕｇｈ， ＭＡ）での動的光散乱による３回の反復測定から得た。ナノ粒子を、１０ｍＭ ＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）に分散させた。上記ナノ粒子の形態を、Ｈ７６００ ＴＥＭ（Ｈｉｔａｃｈｉ， Ｊａｐａｎ）での透過型電子顕微鏡検査（ＴＥＭ）によって特徴づけた。
Ｖ．ＭＰＰを使用するための方法
本明細書で記載されるデータは、粘膜薬物送達適用のために上記乳化法によって調製された粘液浸透ナノ粒子の多くの潜在的利点を強調する。第１に、主に使用される乳化剤ＰＶＡは、上記乳化法による類似の薬物被包で生分解性ナノ粒子を調製するために低ＭＷ乳化剤で置換され得る。上記ナノ粒子は、高い薬物負荷（例えば、クルクミンのような疎水性薬物についての５％より高い、および生体分子についての１０％より高い）を示す。上記表面改変物質（例えば、ＰＥＧ）は、目的の部位への上記ナノ粒子の送達を増強し得る。なぜならそれは、インビボで流体および物質を介する輸送を増強し得る中性もしくはほぼ中性の表面電荷を作り出すからである。
例えば、本明細書で記載されるナノ粒子は、ヒト粘液バリアに迅速に浸透するのに対して、ＰＶＡ被覆ナノ粒子は、固定される。従って、制御放出粒子のための最も広く使用される産業的生成法は、薬物送達適用のためのＭＰＰを製造するために適用され得る。
第２に、上記乳化法によって調製されるＭＰＰは、他の粘膜表面（例えば、眼、鼻、肺、消化管など）に迅速に浸透し得ることが予測される。ＣＶＭは、化学的文脈およびレオロジー特性において、他の粘液流体と類似性を共有する。実際に、上記乳化法によって調製されるＭＰＰは、外科手術の間に集められた正常な気道粘液および嚢胞性線維症（ＣＦ）患者が喀出した痰に迅速に浸透し得ることが観察された。
第３に、攻撃的な（ｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇ）親水性薬物（タンパク質、ペプチドおよび核酸を含む）は、上記乳化法によって上記ナノ粒子に被包され得る。例えば、ワクチン抗原（例えば、オボアルブミンおよび破傷風トキソイド）は、ワクチン接種のために生分解性ナノ粒子へと処方され得る（例えば、粘膜ワクチン接種のためのＭＰＰ）。
第４に、疎水性薬物（これは、水混和性有機溶媒に溶解しにくい）は、上記乳化法によって生分解性ナノ粒子（例えば、ＭＰＰ）へと成功裏に処方され得る。疎水性薬物の改善された薬物動態および治療効力は、ナノ粒子の送達（例えば、ＭＰＰの粘膜薬物送達）を介して予測され得る。
本発明は、以下の非限定的実施例を参照することによって、さらに理解される。
材料および方法
コール酸ナトリウム塩、ＴＷＥＥＮ（登録商標）２０、ＴＷＥＥＮ（登録商標）８０、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム（ＤＳＳ）、Ｐｏｌｙｏｘｙｌ ３５水素化ひまし油（Ｃｒｅｍｏｐｈｏｒ ＥＬ）およびＤ−α−トコフェロールポリエチレングリコール１０００（ビタミンＥ−ＴＰＧＳ）を、Ｓｉｇｍａ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から購入した。
ポリ（ビニルアルコール）（８８％ 加水分解を伴うＭｗ＝２５ｋＤａおよび８０％ 加水分解を伴う６ｋＤａ）、Ｍｗ約４００ｋＤａを有するポリ（エチレン−マレイン酸無水物、１：１モル比）を、ＰｏｌｙＳｃｉｅｎｃｅｓ（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ）から購入した。
糖エステルＤ１２１６（ＳＥ）は、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ−Ｋａｇａｋｕ Ｆｏｏｄｓ Ｃｏ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から贈与された。
Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５カダベリンを、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ（Ｇｒａｎｄ Ｉｓｌａｎｄ，ＮＹ）から購入した。
固有粘度 ０．１５〜０．２５ｄＬ／ｇ（ＭＷ 約１５ｋＤａ）を有するポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＧＡ； ＬＡ：ＧＡ ５０：５０）を、Ｌａｋｅｓｈｏｒｅ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ， ＡＬ）から購入した。ＰＥＧ ＭＷ １０ｋＤａ、５ｋＤａ、２ｋＤａおよび１ｋＤａを有するＰＬＧＡ（ＬＡ：ＧＡ ５０：５０）−ＰＥＧコポリマー、ＰＬＡ−ＰＥＧ５ｋおよびＰＣＬ−ＰＥＧ５ｋを、Ｊｉｎａｎ Ｄａｉｇａｎｇ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，（Ｊｉｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）で注文して合成し、１Ｈ ＮＭＲおよびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって特徴づけた。屈折率検出器および２本のＷａｔｅｒｓ Ｓｔｙｒａｇｅｌ（登録商標） ＨＲ４カラムおよびＨＲ５カラムを装備したＳｈｉｍａｄｚｕ装置を使用した。分析を３５℃において；溶離液としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を使用して、流量０．５ｍｌ／分において行った。ＧＰＣを、ポリスチレン標準物質（Ｓｉｇｍａ，
Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ， ＭＯ）で較正した。
ＰＬＧＡ−ＰＥＧブロックコポリマーの化学組成および分子量（ＭＷ）を、１Ｈ ＮＭＲによって特徴づけた。ポリマーをＣＤＣｌ３に溶解し、１Ｈ ＮＭＲスペクトルを、４００ＭＨｚにおいてＢｒｕｋｅｒ ４００ ＲＥＭ機器を使用して記録した。ＣＤＣｌ３中のコポリマーの１Ｈ ＮＭＲスペクトルを、図３に示す。ＬＡユニットからのＣＨのピーク（５．２２ｐｐｍ）、ＧＡユニットからのＣＨ２のピーク（４．８３ｐｐｍ）、およびエチレンオキシドユニットからのＣＨ２ＣＨ２のピーク（３．６５ｐｐｍ）を積分した。ここでＩ５．２２、Ｉ４．８３、Ｉ３．６５は、それぞれ、５．２２ｐｐｍ、４．８３ｐｐｍおよび３．６５ｐｐｍのピークの積分強度である。ＬＡ：ＧＡの比を、Ｉ５．２２：（Ｉ４．８３／２）として概算した。
ＰＬＧＡ−ＰＥＧのＭＷを、以下のように概算した：
（Ｉ３．６５／４）／（Ｉ４．８３／２）−（ＭＷＰＥＧ／４４）／（ＭＷＧＡ／５８）（Ｉ３．６５／４）／（Ｉ５．２２／１）＝（ＭＷＰＥＧ／４４）／（ＭＷＬＡ／７２）ＭＷＰＬＧＡ−ＰＡＧ＝ＭＷＰＥＧ＋（ＭＷＧＡ＋ＭＷＬＡ）、ここでＭＷＰＥＧは、１ｋＤａ、２ｋＤａ、５ｋＤａおよび１０ｋＤａである。
同様に、ＰＬＡ−ＰＥＧおよびＰＣＬ−ＰＥＧの分子量は、以下のように概算した：
（Ｉ３．６５／４）／（Ｉ５．２２／１）＝（ＭＷＰＥＧ／４４）／（ＭＷＬＡ／７２）ＭＷＰＬＡ−ＰＥＧ＝ＭＷＰＥＧ＋ＭＷＬＡ；
（Ｉ３．６５／４）／（（Ｉ４．０６＋Ｉ２．３１）／４）＝（ＭＷＰＥＧ／４４）／（ＭＷＣＬ／１１４）
ＭＷＰＣＬ−ＰＥＧ＝ＭＷＰＥＧ＋ＭＷＣＬ、
ここでＭＷＰＥＧは、５ｋＤａであり、Ｉ４．０６およびＩ２．３１は、それぞれ、４．０６ｐｐｍおよび２．３１ｐｐｍでのＰＣＬからのピークの積分強度である。
種々のＰＥＧ含有ブロックコポリマーの特徴を、表１に示す。
［ａ］ ＬＡ：ＧＡのモル比を、５．２２ｐｐｍ（ラクチドの−ＣＨ−）、１．５９ｐｐｍ（ラクチドの−ＣＨ３）および４．８３ｐｐｍ（グリコリドの−ＣＨ２−）における１Ｈ ＮＭＲ積分強度を比較することによって測定した。
［ｂ］ 上記ブロックコポリマー中のＰＥＧ含有量を、１Ｈ ＮＭＲによって決定した。［ｃ］ ＰＬＧＡ−ＰＥＧ分子量（Ｍｎ）を、５．２２ｐｐｍ（ラクチドの−ＣＨ−）、１．５９ｐｐｍ（ラクチドの−ＣＨ３）、４．８３ｐｐｍ（グリコリドの−ＣＨ２−）および３．６５ｐｐｍ（ＰＥＧの−ＣＨ２ＣＨ２−）における積分の比較を介する１Ｈ ＮＭＲによって、およびＰＥＧの既知のＭｎを考慮に入れることによって決定した。ＰＣＬ−ＰＥＧに関しては、４．０６ｐｐｍ（−Ｏ−ＣＨ２−）および２．３１ｐｐｍ（−ＣＨ２−ＣＯ−）での積分を分析した。
［ｄ］ Ｍｎ、Ｍｗおよび多分散性（ＰＤＩ）を、ＧＰＣによって測定した。
［ｅ］ ＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０ｋＤａナノ粒子を、ＰＬＧＡ１５ｋＤａとＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０ｋＤａ（２１．６％ ＰＥＧ含有量）とのブレンドから作製したところ、ナノ粒子における全体ＰＥＧ含有量は、６ｗｔ％であった。
ナノ粒子内の総ＰＥＧ含有量を、４００ｍＨｚでのＢｒｕｋｅｒ ４００ ＲＥＭ機器を使用して１Ｈ ＮＭＲによって決定した。凍結乾燥したナノ粒子を正確に秤量し、内部標準物質として１ ｗｔ％ ヘキサ重水素ジメチルスルホキシド（ＴＭＳ）を含むＣＤＣｌ３に溶解した。上記ＰＥＧ含有量を、内部標準物質としてＴＭＳを使用する１Ｈ ＮＭＲスペクトルから達成したＰＥＧ５ｋＤａ較正曲線に対して比較することによって決定した。
新鮮なヒト頚膣粘液（ＣＶＭ）中の蛍光標識したナノ粒子の追跡を、３９〜４０で公開されたように行った。簡潔には、適切に希釈した０．６μｌのナノ粒子を、２０μｌ 粘液の中へと混合し、鏡検の前に１時間インキュベートした。１００×油浸対物レンズを備えた倒立型落射蛍光顕微鏡に取り付けたシリコン強化ターゲットカメラ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｃａｍｅｒａ）（ＶＥ−１０００， Ｄａｇｅ−ＭＴＩ）を使用して、６６．７ｍｓの時間分解能において動画を獲得した。１実験あたりｎ＞１５０粒子の軌跡を、ＭｅｔａＭｏｒｐｈソフトウェア（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）を使用して抽出した。追跡動画（２０ｓ）を、ｍｅｔａｍｏｒｐｈソフトウェア（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ， Ｇｌｅｎｄａｌｅ， ＷＩ）を使用して分析した。時間平均の平均二乗変位量（ＭＳＤ）および各粒子の有効拡散率を、時間スケールの関数として計算した。３回の実験を、各条件について行った。片側不等分散スチューデントｔ検定（ｏｎｅ ｔａｉｌｅｄ， ｕｎｅｑｕａｌ ｖａｒｉａｎｃｅ Ｓｔｕｄｅｎｔ’ｓ ｔ−ｔｅｓｔ）を使用して、有意性を評価した（Ｐ＜０．０５）。
上記ＩＴＣ実験を、ＶＰ−ＩＴＣ微小熱量計（ＭｉｃｒｏＣａｌ Ｉｎｃ．，ＵＳＡ）を使用して２５℃において行った。ＤＩ水中のムチンの２ｍｇ／ｍｌ溶液を、撹拌速度４８１ｒｐｍで、水中で１ｍｇ／ｍｌの濃度において種々のＰＥＧ表面密度を有するナノ粒子を含む２ｍＬ サンプルセルの中に注入することによって、実験を行った。合計２８回の注入を、秒間隔およびμｃａｌ／ｓの参照出力で行った。２μｌ ムチン溶液の１回目の注入に続いて、１０μｌのムチン溶液の２７回の注入を行った。結合等温線をプロットし、Ｏｒｉｇｉｎソフトウェアを使用して分析した。ここで上記ＩＴＣ測定値を、１部位結合モデルに適合させた。化学量論（ｓｔｏｃｈｏｉｍｅｔｒｙ）を適用して、ｍｇ ムチン／ｍ２として表される、ナノ粒子表面上でのムチンの結合含有量を計算した。
実施例１：ナノ粒子の調製
材料および方法
生分解性ナノ粒子を、Ｒ． Ｃ． Ｍｕｎｄａｒｇｉ ｅｔ ａｌ， Ｊ． Ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｒｅｌｅａｓｅ １２５， １９３ （２００８）、Ｍ． Ｌｉ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔ． Ｊ． Ｐｈａｒｍ． ３６３， ２６ （２００８）、Ｃ． Ｅ． Ａｓｔｅｔｅ ａｎｄ Ｃ． Ｍ． Ｓａｂｌｉｏｖ， Ｊ． Ｂｉｏｍａｔｅｒ． Ｓｃｉ． Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｄ． １７， ２４７ （２００６）、およびＲ． Ａ． Ｊａｉｎ， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２１， ２４７５ （２０００）に記載されるとおりのｏ／ｗ一重エマルジョンもしくはｗ／ｏ／ｗ二重エマルジョン法のいずれかによって調製した。
ナノ粒子を、サイズ、表面特性および薬物負荷（薬物被包ナノ粒子について）について特徴づけた。ナノ粒子の変位は、複数粒子追跡を使用して、新鮮な未希釈ヒトＣＶＭにおいて追跡した。
種々の量のＰＥＧで調製したナノ粒子
ＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子を、種々の目標ＰＥＧ含有量（０ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、８ｗｔ％、１０ｗｔ％および２５ｗｔ％、ＰＬＧＡ、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ２％、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ３％、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ８％、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０％およびＰＬＧＡ−ＰＥＧ２５％といわれる）で乳化を使用して調製した。ＰＥＧ分子量５ｋＤａを選択した。なぜなら、同じＰＥＧ含有量において、１ｋＤａ〜１０ｋＤａの範囲のＰＥＧを有する６ｗｔ％ ＰＬＧＡ−ＰＥＧ ナノ粒子は全て、粘液に迅速に浸透し得るからである。上記目標ＰＥＧ含有量を、ナノ粒子の調製の間にＰＬＧＡおよびＰＬＧＡ−ＰＥＧの比を変化させることによって制御した。ナノ粒子の粒度を、ポリマー濃度および乳化手順を調整することによって約１００ｎｍへと制御したところ、全てのナノ粒子は、動的光散乱の下で小さな多分散性指数（０．１未満）を有する単分散した直径を示した。上記ナノ粒子を、ＴＥＭ研究に基づいて球状に形作り、最高の目標ＰＥＧ含有量を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧ２５％ ナノ粒子が、粒子境界において低い対比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を示した。これはおそらく、表面に位置したより低い電子密度ＰＥＧの高い含有量から生じた。
結果
表２は、上記のように調製された粒子の特徴を示す。
［ａ］ ナノ粒子の直径および多分散性指数（ＰＤＩ）を、動的レーザー散乱によって測定する。
［ｂ］ 輸送速度はまた、時間スケールプロットに対する両対数ＭＳＤの傾きαによって示され得る（α＝１は、妨げられていないブラウン輸送（Ｂｒｏｗｎｉａｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）を表すのに対して、より小さいαは、粒子運動への増大した障害物を示す）。［ｃ］ 粘液における集合平均拡散係数（Ｄｍ）をナノ粒子に関して水（Ｄｗ）と比較した比および有効拡散率値を、１ｓの時間スケールで計算した。
データは、平均±ＳＤである。
上記目標ＰＥＧ含有量を増大させると、ナノ粒子表面電荷の実質的な減少が生じ（表２）、ほぼ中性の表面電荷（約４ｍＶ）が、ＰＥＧ含有量が８ｗｔ％以上に達した場合に達成された。低下した表面電荷は、増大した表面ＰＥＧ被覆率を示す。なぜなら密なＰＥＧ被覆は、ナノ粒子の表面電荷を効率的に保護し得るからである。しかし、表面電荷（ζ電位）測定は、ＰＥＧ表面密度を、粒子の表面上のＰＥＧ鎖の数に関して評価するための量的情報を提供できない。さらに、表面電荷測定は、コア物質および測定媒体によって影響を受け得る。
１Ｈ ＮＭＲを利用して、ナノ粒子上のＰＥＧ表面密度を直接定量した。表３に示されるように、ナノ粒子上の表面ＰＥＧ含有量は、目標ＰＥＧ含有量が増大するにつれて増大する。表３は、種々のＰＥＧ含有量を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子のＰＥＧ表面密度を示す。表面ＰＥＧレベルを、標準ＤＳＳ（１ｗｔ％）と比較して、Ｄ２Ｏ中の１Ｈ ＮＭＲによって検出した。ナノ粒子中の総ＰＥＧ含有量を、標準ＴＭＳ（１ｗｔ％）と比較して、ＣＤＣｌ３における１Ｈ ＮＭＲによって測定した。Ｎ／Ａ，適用不能。
［ａ］ ＰＥＧ密度［Γ］は、表面上の全てのＰＥＧ鎖が、ＰＥＧ ５ｋＤａの全長であると仮定することによって、１００ｎｍ２あたりのＰＥＧ分子の計算された個数を意味する。
［ｂ］ ＰＥＧ密度／完全表面被覆率［Γ／Γ＊］。完全マッシュルーム型被覆率［Γ＊］は、１００ｎｍ２あたりの拘束されていないＰＥＧ分子の個数を表す（値＜１は、低ＰＥＧ密度を有するマッシュルーム型被覆率を示すのに対して、＞１は、ブラシ状の状況を表す；上記値＞＞１の場合は、非常に高いＰＥＧ密度を有する密なブラシ型の状況を表す）。
データ（平均±ＳＤ）は、サンプルの少なくとも３つの異なるバッチの平均である。
実施例２：種々の乳化剤で調製されたナノ粒子
材料および方法
Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５カダベリン（ＡＦ５５５）を、ポリマーに化学的に結合体化させた。ナノ粒子を、乳化を使用して調製した。代表的には、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋおよびＡＦ５５５標識ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋの混合物（合計５０ｍｇ）を、１ｍＬ ジクロロメタン（ＤＣＭ）中に溶解した。その油相を、超音波処理（ＶｉｂｒａＣｅｌｌ， Ｓｏｎｉｃｓ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．， Ｎｅｗｔｏｗｎ， ＣＴ）下で、３０％ 振幅において２分間にわたって氷水バスの中で１％ 乳化剤を含む５ｍＬ 水性溶液の中に注いで、水中油型エマルジョンを形成した。
上記エマルジョンを、少なくとも３時間にわたって７００ｒｐｍの磁性撹拌下で、乳化剤溶液の別の４０ｍＬ 水相の中に注いで、溶媒をエバポレートした。上記溶液を真空チャンバの中に３０分間にわたって入れることによって、上記溶媒をさらにエバポレートした。最終ナノ粒子懸濁物を、１μｍシリンジフィルタを通して濾過し、２０，０００ｇにおいて２５分間にわたって遠心分離にかけ、水で徹底的に洗浄した。
コール酸ナトリウム塩（ＣＨＡ）、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム（ＤＳＳ）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ（エチレン−マレイン酸無水物）（ＰＥＭＡ）、サポニン、ＴＷＥＥＮ２０、ＴＷＥＥＮ８０および糖エステルＤ１２１６（ＳＥ）を含む乳化剤を、１％ ｗ／ｖの濃度において試験した。０．０１％〜０．５％ ｗ／ｖのＣＨＡ溶液はまた、ナノ粒子を成功裏に作製できた。ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標） Ｆ１２７、Ｆ６８溶液および他の低ＭＷ乳化剤もまた、Ｃｒｅｍｏｐｈｏｒ ＥＬおよびビタミン−Ｅ ＴＰＧＳのように試験したが、不安定なエマルジョンが大きな凝集した粒子を生じた。
表４は、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（Ｍｎ約８３ｋＤａ）およびＰＬＧＡ（Ｍｎ約１５ｋＤａ）および種々の乳化剤（１％ ｗ／ｖ）を使用して調製したナノ粒子の特徴を示す。
［ａ］ 時間スケール １ｓにおける粘液（Ｄｍ）中のものと比較した、水（Ｄｗ）中における集合平均拡散係数の比。
乳化によって調製されたナノ粒子の粘液浸透特性に対するポリエチレングリコール分子量（ＰＥＧ ＭＷ）の影響を評価するために、ＣＨＡを、代表的な低ＭＷの強い乳化剤として選択した。約６ｗｔ％ ＰＥＧ含有量において種々のＰＥＧ ＭＷを有するＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子を、０．５％ ＣＨＡ溶液中で調製した。ＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０ｋナノ粒子に関して全体で６ｗｔ％ ＰＥＧ含有量を達成するために、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０ｋ（２１．６ｗｔ％）およびＰＬＧＡ１５ｋのブレンドを利用した。
結果
種々の分子量のＰＥＧ（約６ｗｔ％ ＰＥＧ含有量）から調製されたナノ粒子の特性を、表５に示す。
［ａ］ ＰＥＧ密度［Γ］は、１００ｎｍ２あたりのＰＥＧ分子の個数を示す。表面ＰＥＧ含有量を、Ｄ２Ｏ中のナノ粒子の１Ｈ ＮＭＲによって定量した。
［ｂ］ ＰＥＧ密度 対 完全表面被覆率の比［Γ／Γ＊］。完全表面被覆率［Γ＊］は、１００ｎｍ２表面を完全に被覆するために必要とされる拘束されていないＰＥＧ分子の理論数を示す（［Γ／Γ＊］＜１は、低い表面ＰＥＧ密度を有するマッシュルーム型の状況を示すのに対して、＞１は、高い表面ＰＥＧ密度を有するブラシ型の状況を示す）。
種々の濃度のＣＨＡおよび６ｗｔ％ ＰＥＧを含むＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋから調製されたナノ粒子の特性を、表６に示す。
実施例３：薬物被包ナノ粒子の調製
材料および方法
クルクミンを、モデル疎水性薬物として選択した。これは、ＤＣＭ中のポリマーで溶解した。手順は、負荷されていないナノ粒子の調製のためのものに類似した。調製したクルクミン−ナノ粒子は、クルクミンの内因性蛍光が原因で、粘液中で可視化され得る。
ＢＳＡをモデル親水性薬物として使用した。なぜならそれは、大型の生物製剤の代表であるからである。ＢＳＡ−ＦＩＴＣおよびＢＳＡ（ＢＳＡ−ＦＩＴＣの１０％比）を、３７℃において０．２ｍＬ １６％ ｗ／ｖ 水性溶液に溶解した。この溶液を、氷水バスでのプローブ超音波処理（３０％ 振幅， １ｓ パルスで１分）の間にＤＣＭ溶液中の１００ｍｇ／ｍｌ ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ １ｍＬに添加した。得られたＷ／Ｏ一次エマルジョンを、超音波処理（２分間２０％ 振幅）の下で第２の水相（５ｍＬ １％ サポニン溶液）に直ぐに添加した。二重エマルジョンを、３時間にわたって磁性撹拌しながら別の４０ｍＬ １％ サポニン溶液に移した。ナノ粒子を、１μｍシリンジフィルタを通して濾過し、洗浄し、遠心分離によって集めた。ＢＳＡ−ＦＩＴＣは、粘液中のＢＳＡ負荷ナノ粒子を追跡できることを確認した。
結果
クルクミンナノ粒子およびＢＳＡナノ粒子に関する目標薬物負荷は、それぞれ、９．１％および１６．７％であった。
実施例４：乳化能力の概算
材料および方法
ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ（ＭＷ 約８３ｋＤａ）を、モデルポリマーとして使用し、ＤＣＭ中に５０ｍｇ／ｍＬにおいて溶解した。ＤＣＭ中のＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋの０．５ｍｌ溶液を、３０％ 振幅での超音波処理下で１％（ｗ／ｖ） 乳化剤を含む５ｍｌ水相に添加して、上記と同じ方法を使用してエマルジョンを調製した。その形成されたエマルジョンを、さらに２０ｍｌの１％ 乳化剤溶液へと７００ｒｐｍで３時間にわたる磁性撹拌下で添加した。各乳化剤の乳化能力を、凝集した粒子の形成を妨げるその能力によって見積もった。凝集した粒子を、５００ｇにおいて２０分間にわたる遠心分離によって集め、上清中に残っているナノ粒子を、３０，０００ｇにおいて２５分間の遠心分離によって集めた。ナノ粒子 対 凝集した粒子の重量比を計算し、上記乳化剤の乳化能力を概算するための指標として使用した。
直径および表面電荷
ナノ粒子の直径およびξ電位（表面電荷）を、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳ９０を使用して測定した。ナノ粒子を、１０ｍＭ ＮａＣｌ溶液中に再懸濁した。ＴＥＭサンプルを、ＴＥＭグリッド上にナノ粒子の希釈懸濁物を滴下することによって調製し、風乾させた。粒子形態を、Ｈ７６００透過型電子顕微鏡（Ｈｉｔａｃｈｉ， Ｊａｐａｎ）を使用して特徴づけた。
被包効率
ナノ粒子中のクルクミンの被包効率を、ＤＭＳＯ中に凍結乾燥ナノ粒子を溶解し、４３０ｎｍの吸光度をＢｉｏｔｅｋ Ｓｙｎｅｒｇｙ ＭＸプレートリーダーを使用して測定することによって測定した。薬物含有量を、クルクミン較正曲線（濃度範囲０〜５０μｇ／ｍｌ）に対して比較することによって決定した。同じポリマー濃度におけるＤＭＳＯ中のブランクナノ粒子の吸光度を、差し引いた。ＢＳＡ−ＦＩＴＣの被包効率を、アルカリ消化の後に分析した。既知の量の凍結乾燥ナノ粒子は、１Ｍ 水酸化ナトリウム中で完全な加水分解を受けた。得られた溶液を、４９０ｎｍ励起波長および５２５ｎｍ発光波長においてＢｉｏｔｅｋ Ｓｙｎｅｒｇｙ ＭＸプレートリーダーを使用して分析した。同じ処理条件において同じ量のポリマーおよび漸増量のＢＳＡ−ＦＩＴＣを含む標準溶液を調製した。上記ナノ粒子中のＢＳＡの量を、ＢＳＡ−ＦＩＴＣ較正曲線に対する比較によって決定した。
薬物負荷（ＤＬ）および被包効率（ＥＥ）は、以下のとおり計算した：
結果
種々の乳化剤についての結果を、表７に示す。
［ａ］ 薬物負荷（ＤＬ％）は、ナノ粒子中の薬物の重量含有量を表す。
［ｂ］ 薬物被包効率（ＥＥ％）は、理論的薬物負荷と比較した最終薬物負荷の比を表す。
表面ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）密度の定量
ナノ粒子上の表面ＰＥＧ密度を、４００ＭＨｚにおいてＢｒｕｋｅｒ ４００ ＲＥＭ機器を使用する１Ｈ ＮＭＲによって決定した。緩和時間を１０ｓに設定し、ＺＧを９０°に設定した。種々のＰＥＧ含有量を有するナノ粒子を、０．５％ ＣＨＡ Ｄ２Ｏ溶液中に直接調製し、Ｄ２Ｏ中に１Ｈ ＮＭＲ分析のための内部標準物質として１ｗｔ％ ３−（トリメチルシリル）−１−プロパンスルホン酸、ナトリウム塩を懸濁した。
１％ ３−（トリメチルシリル）−１−プロパンスルホン酸，ナトリウム塩を含むＤ２Ｏ中の既知重量のＰＥＧ５ｋＤａ（Ｓｉｇｍａ， Ｓｔ Ｌｏｕｉｓ， ＭＯ）ホモポリマーを種々の濃度に連続希釈して、１Ｈ ＮＭＲにおけるＰＥＧシグナルの較正曲線を設定し、この較正曲線を、ナノ粒子上の表面ＰＥＧ含有量を計算するために使用した。
Ｄ２Ｏ中のナノ粒子の０．２ｍｌ溶液を凍結乾燥し、秤量した。全ての表面ＰＥＧ鎖がＰＥＧ ５ｋＤａの全長であると仮定することによって、表面ＰＥＧ密度を、ナノ粒子の１００ｎｍ２表面積あたりのＰＥＧ分子の個数として計算した。コントロール１Ｈ ＮＭＲ実験をまた、同じ方法によって調製したＰＬＧＡナノ粒子で行ったところ、ＰＬＧＡナノ粒子の検出可能なＣＨＡピークは存在しなかった。ＰＥＧ密度［Γ］は、１００ｎｍ２あたりのナノ粒子表面上のＰＥＧ分子の個数である。それは、以下のように、１Ｈ ＮＭＲによって検出された総ＰＥＧ含有量（ＭＰＥＧ，モル単位）を全ナノ粒子の総表面積で除算することによって計算され得る：
ここでＷＮＰは、ナノ粒子の総質量であり、ｄＮＰは、ナノ粒子の密度（ナノ粒子の密度は、ポリマー密度（ＰＬＧＡに関しては、１．２１ｇ／ｍｌ）に等しいと仮定される）であり、Ｄは、動的光散乱によって測定される場合の粒子直径である。
完全表面マッシュルーム型被覆率［Γ＊］は、粒子表面積１００ｎｍ２を占有する、拘束されていないＰＥＧ分子の個数である。［Γ＊］を決定するために、単一のＰＥＧ鎖によって占有される表面積を概算した。ランダムウォーク統計学（ｒａｎｄｏｍ−ｗａｌｋ
ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）を使用すると、単一ＰＥＧ鎖は、直径ξの球によって与えられる界面においてある面積を占める：
ここでｍは、ＰＥＧ鎖の分子量である。１ＰＥＧ分子が占める表面積は、（ξ／２）２から決定され得る。従って、ＰＥＧ５ｋＤａは、５．４ｎｍの直径を有する拘束されていない分子の球を有し、２２．７ｎｍ２の表面積を占有する。従って、１００ｎｍ２表面積を完全に覆うＰＥＧ分子の個数［Γ＊］は、４．４である。
［Γ／Γ＊］は、ナノ粒子表面上のＰＥＧ密度を測定するための指標として使用され得、ここで値＜１は、ＰＥＧ分子がマッシュルーム型のコンフォメーションにある低ＰＥＧ密度を示す；それに対して、値＞１は、ＰＥＧ分子がブラシ様コンフォメーションにある高ＰＥＧ密度を示す。同様に、ＰＥＧ １０ｋＤａ、２ｋＤａおよび１ｋＤａについての［Γ＊］は、それぞれ、２．２、１１および２２である。その結果を、上の表２に示す。
表８は、種々のＰＥＧ含有量を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子のＰＥＧ表面密度を示す。表面ＰＥＧレベルを、標準的ＤＳＳ（１ ｗｔ％）と比較して、Ｄ２Ｏでの１Ｈ ＮＭＲによって検出した。ナノ粒子における総ＰＥＧ含有量を、標準的ＴＭＳ（１ ｗｔ％）と比較して、ＣＤＣｌ３での１Ｈ ＮＭＲによって測定した。Ｎ／Ａ，適用不能。
［ａ］ ＰＥＧ密度［Γ］は、表面上の全ＰＥＧ鎖がＰＥＧ ５ｋＤａの全長であると仮定することによって、１００ｎｍ２あたりのＰＥＧ分子の計算された個数を意味する。
［ｂ］ ＰＥＧ密度／全表面被覆率［Γ／Γ＊］。完全マッシュルーム型被覆率［Γ＊］は、１００ｎｍ２あたりの拘束されていないＰＥＧ分子の個数を意味する（＜１は、低ＰＥＧ密度を有するマッシュルーム型被覆率を示すのに対して、＞１は、ブラシ型の状況を表し；値＞＞１である場合、非常に高いＰＥＧ密度を有する密なブラシ型の状況を表す）。
データ（平均±ＳＤ）は、サンプルの少なくとも３つの異なるバッチの平均である。
表面ＰＥＧ密度（［Γ］，１００ｎｍ２あたりのＰＥＧ鎖の数）を計算し、完全表面マッシュルーム型被覆率（［Γ＊，１００ｎｍ２あたりの拘束されていないＰＥＧ分子の個数）］と比較した。ＰＬＧＡ−ＰＥＧ３％ ナノ粒子は、［Γ］／［Γ＊］＝１．５に等しい表面ＰＥＧ含有量 ２．６ｗｔ％と密度 ６．５ＰＥＧ／１００ｎｍ２を示した。これは、表面ＰＥＧ被覆のブラシ型コンフォメーションを有するＰＬＧＡ−ＰＥＧ３％を与えた。ＰＥＧ被覆の高密度ブラシ型コンフォメーション（［Γ］／［Γ＊］＞３）を、１０ ＰＥＧ／１００ｎｍ２より高いＰＥＧ表面密度において達成した（ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％）。
上記凍結乾燥ＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子をＮＭＲ溶媒であるＣＤＣｌ３に溶解することによって、１Ｈ ＮＭＲによってナノ粒子内の総ＰＥＧ含有量を測定したところ、ナノ粒子における総ＰＥＧ含有量（表面ＰＥＧおよびナノ粒子コアの中に埋め込まれたＰＥＧの両方）が、表５に示されるように、上記表面ＰＥＧ含有量に非常に近いことが分かった。上記乳化法によって調製されたＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子におけるＰＥＧ鎖のほぼすべてが、上記粒子表面上で検出された。上記乳化法は、エマルジョン液滴からの有機溶媒（ジクロロメタン）のエバポレーション、および次のポリマーコアの凝固を要した。有機溶媒のゆっくりとしたエバポレーションは、親水性ＰＥＧ鎖がナノ粒子の表面において拡散および集合するのに十分な時間を提供し、これは、表面へのＰＥＧの高分配率を生じた。しかし、上記乳化法によるナノ粒子の調製の間にＰＥＧは有意に失われ、そのＰＥＧ喪失率は、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ２５％ ナノ粒子に関して５０％程度の高さであり得る。
以前の報告に類似して、ＰＥＧの喪失は、より高いＰＥＧ含有量およびより高い親水性を有する、コポリマーのＰＬＧＡ−ＰＥＧの低分子量部分によるミセルの形成に起因し得る。より高いＰＥＧ含有量ポリマーを含む非常に小さなサイズの粒子のこの部分は、遠心分離および洗浄工程の後に集めることができず、これは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定される、粗ポリマーと比較して、ナノ粒子の形成後のポリマーの増大した平均分子量から確認され得る。コントロール実験におけるナノ沈殿法（溶媒拡散法）によって調製されたＰＬＧＡ−ＰＥＧ１０％ ナノ粒子（１１７ｎｍ）は、上記ナノ粒子において６．５ｗｔ％ 総ＰＥＧ含有量を示し、ＰＥＧ鎖のうちの８９％のみが、表面において検出されるに過ぎなかった（５．８ｗｔ％ 表面ＰＥＧ含有量に等しい）。
実施例５：ナノ粒子の粘液浸透追跡
材料および方法
ヒト頚膣粘液（ＣＶＭ）を集めた。簡潔には、正常膣細菌叢を有する女性の希釈していないヒト頚膣分泌物を、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂｏａｒｄ ｏｆ
ｔｈｅ Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙによって承認されたプロトコルに従って、自己サンプリング月経収集デバイスを使用して得た。上記デバイスを、膣の中へと６０ｓにわたって挿入し、取り出し、５０ｍｌ 遠心分離管の中に入れ、１０００ｒｐｍにおいて２分間にわたって遠心分離にかけて、上記分泌物を集めた。
新鮮なヒト頚膣粘液（ＣＶＭ）における蛍光標識したナノ粒子の追跡を、行った。簡潔には、適切に希釈した０．６μｌのナノ粒子を、注文作製したチャンバスライド内の２０μｌ 粘液に添加し、鏡検前に、１時間にわたって室温においてインキュベートした。ＣＶＭにおけるナノ粒子の軌跡を、複数粒子追跡（ＭＰＴ）を使用することによって記録した。２０ｓの動画を、１００×油浸対物レンズ（Ｎ．Ａ．， １．３）を備えた倒立型落射蛍光顕微鏡に取り付けたシリコン強化ターゲットカメラ（ＶＥ−１０００， Ｄａｇｅ−ＭＴＩ）を使用して、６６．７ｍｓの時間分解能において獲得した。追跡動画（２０ｓ）を、ＭｅｔａＭｏｒｐｈソフトウェア（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｉｍａｇｉｎｇ， Ｇｌｅｎｄａｌｅ， ＷＩ）を使用して分析した。
時間平均した平均二乗変位（ＭＳＤ）および各粒子の有効拡散率を、以下の時間スケールの関数として計算した：
ここでｘおよびｙは、時間の関数としてのナノ粒子座標を表し、τは、タイムラグである。
クルクミン負荷ナノ粒子およびＦＩＴＣ−ＢＳＡ負荷ナノ粒子を、ヒトＣＶＭにおいて同じ様式で被包クルクミンもしくはＢＳＡ−ＦＩＴＣのいずれかに由来する蛍光を使用して追跡した。粘液層への粒子浸透を、Ｆｉｃｋの第２法則および追跡実験から得られた拡散係数を使用してモデル化した。
結果
乳化によって調製されたＣＨＡおよびＰＶＡを含むＰＬＡ−ＰＥＧナノ粒子およびＰＣＬ−ＰＥＧナノ粒子のヒトＣＶＭの輸送の比較を、図１ａ〜ｈに示す。図１ａおよび図１ｂは、ＣＨＡおよびＰＶＡを含むＰＬＡ−ＰＥＧナノ粒子およびＰＣＬ−ＰＥＧナノ粒子の代表的軌跡を示す。図１ｃおよび図Ｉｄは、時間スケールの関数として、集合平均化した幾何平均二乗変位（＜ＭＳＤ＞）を示すグラフである。図１ｅおよび図１ｆは、１ｓの時間スケールにおける個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図１ｇおよび図１ｈは、時間をわたっての生理学的な３０μｍ厚の粘液層を浸透し得る粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として表される。このデータは、ＰＶＡを使用して作製されたナノ粒子の固定化、および低ＭＷ乳化剤であるＣＨＡを使用して作製したナノ粒子の迅速な粘液浸透を示す。有効拡散率は、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５ｋ ナノ粒子について測定されたものに類似した。
ＣＶＭにおけるＭＰＰの輸送速度に対するＰＥＧ分子量の影響は、図２ａおよび図２ｂに示される。図２ａおよび図２ｂは、ヒト頚膣粘液におけるＭＰＰの輸送速度に対するＰＥＧ ＭＷの影響を示す。図２ａは、時間スケールの関数として集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ＞を示すグラフである。図２ｂは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。粒子を、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（６ｗｔ％ ＰＥＧ）を使用する乳化法で調製した。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として表される。これら粒子は全て、粘液に迅速に浸透した（表５もまた参照のこと）。
上記ナノ粒子表面電荷は、ＰＥＧ ＭＷに反比例し、−１８ｍＶ（１ｋＤａ）から−２．３ｍＶ（１０ｋＤａ）まで変動した。１Ｈ ＮＭＲによって測定された表面ＰＥＧ密度［Γ］（１００ｎｍ２あたりのＰＥＧ数）は、ＰＥＧ ＭＷが増大するにつれて低下した。しかし、表面ＰＥＧ密度 対 ブラシ様ＰＥＧ被覆の形成に必要とされる理論的ＰＥＧ密度［Γ＊］の比［Γ／Γ＊］［１１］は、ＰＥＧ ＭＷにかかわらず、２より大きかった（表５）。このことは、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ（１〜１０ｋＤａ）／ＣＨＡナノ粒子の表面上にＰＥＧの密なブラシ様被覆が存在することを示す。
図３ａ〜３ｃは、クルクミンおよびＢＳＡ負荷ＭＰＰおよび従来の粒子（ＣＰ）の輸送速度を示す。図３ａは、時間スケールの関数として集合平均化した幾何平均二乗変位＜ＭＳＤ＞を示すグラフである。図３ｂは、１ｓの時間スケールでの個々の粒子有効拡散率（Ｄｅｆｆ）の対数分布を示すグラフである。図３ｃは、時間をわたって３０μｍ厚の粘液層に浸透し得ると推測される粒子の推定された割合を示すグラフである。データは、各実験について≧１２０ナノ粒子を追跡した３回の独立した実験を表す。エラーバーは、ｓ．ｅ．ｍ．として表される。クルクミンおよびＢＳＡ負荷ナノ粒子は、それぞれ、τ＝１ｓにおいて水中での速度のほんの１／６および１／３６の速度で、粘液に迅速に拡散した（図３ａ）。対照的に、ＰＶＡで調製したナノ粒子は、ＣＶＭに固定され（図３ｂ）、輸送速度は、水中での速度の１／２，０００未満であった。
ＰＥＧ被覆なしのＰＬＧＡナノ粒子は、粘液内で完全に固定され、拡散率は、水中での同じサイズにしたナノ粒子の拡散率の１／３８，０００であった。ナノ粒子上のＰＥＧ表面被覆の存在は、粘弾性の高い粘液を通してのそれらの拡散を有意に改善し、表面ＰＥＧ密度 ６．５ＰＥＧ／１００ｎｍ２を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧ３％は、最大１４２までの増大したＤｗ／Ｄｍ値を示した。表面ＰＥＧ密度が最大１０．４ ＰＥＧ／１００ｎｍ２までさらに増大すると、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％ ナノ粒子は、水中でのそれらの拡散のほんの１／１７になった。上記ナノ粒子のうちの９０％を超えるものが、表面ＰＥＧ密度が１６．４ ＰＥＧ／１００ｎｍ２より高かった場合に、拡散性であった（ＰＬＧＡ−ＰＥＧ８％）。上記表面ＰＥＧ密度をさらに増大させても、粘液内の上記粒子の拡散率はおそらく有意に改善しない。なぜなら、表面密度１６．４ ＰＥＧ／１００ｎｍ２は、粘液成分の結合を既に効率的に保護し得るからである。ＰＬＧＡ−ＰＥＧ８％、１０％および２５％のうちの約５０〜７０％のナノ粒子は、生理学的な３０μｍ厚の粘液層を６０分以内に浸透し得た。これは、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ３％（密な被覆）、ＰＬＧＡ−ＰＥＧ２％（低被覆）およびＰＬＧＡ（被覆なし）よりはるかに速い速度である。
実施例６：粘液中のナノ粒子の安定性
材料および方法
粒子と粘液成分との間の接着性相互作用を最小限にすることによる粘液中のナノ粒子の安定性は、粘液浸透薬物キャリアとしてのインビボでのそれらの適用のために重要な基準である。ムチン結合の指標としてのムチンの存在下でのナノ粒子サイズの変化は、ムチンの存在での種々のＰＥＧ表面密度を有するナノ粒子の安定性を決定するために研究した。ウシ顎下腺から抽出したムチンを、モデルムチンとして選択した。なぜなら、ムチンは、粘液の主要成分であり、ウシ顎下腺由来のムチンは、構造特性および生理学的特性の両方の点でヒトＣＶＭとの類似性を共有するからである。
ナノ粒子を、ムチン溶液（１０ｍｇ／ｍｌ）とともにインキュベートし、時間をわたっての粒度変化をモニターした。
結果
ＰＥＧ表面密度≧１６．４ ＰＥＧ／１００ｎｍ２を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子は、ムチン溶液中で安定であり、全３時間のインキュベーションの間にそれらの流体力学的径を保持し、これらＰＥＧ表面密度において、上記ＰＥＧ被覆は、高密度ブラシ型コンフォメーションにあった（［Γ］／［Γ＊］＞３）。対照的に、表面密度 ６．５ ＰＥＧ／１００ｎｍ２を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％ ナノ粒子は、わずか５分間ムチン溶液とインキュベーションした後でも粒子直径が約５％増大を示し、これらＰＬＧＡ−ＰＥＧ５％ ナノ粒子上のＰＥＧ表面密度は、ブラシ型ＰＥＧ被覆（［Γ］／［Γ＊］＞１）を既に生じた。従って、ブラシ型ＰＥＧ被覆のみでは、ムチン結合を完全に保護するのに十分ではない。粒度が進行的に増大すると、ブラシ型コンフォメーションからマッシュルーム型コンフォメーションへとＰＥＧ表面密度が低下した。ＰＥＧ被覆なしでは、ＰＬＧＡナノ粒子は、ムチン中でインキュベートして５分以内に、１０９±２ｎｍから２０７±９ｎｍへと劇的なサイズ増大を示した。
図４ａは、ナノ粒子の粘液浸透に対する表面ＰＥＧ被覆率（［Γ／Γ＊］）の影響を示す模式図である。上側パネルは、被覆率を増大させるときの表面ＰＥＧ被覆を有するＰＬＧＡ−ＰＥＧナノ粒子の調製を示す。表面ＰＥＧ被覆率が増大すると、ＰＥＧの状況は、マッシュルーム型（隣接するＰＥＧ鎖は重なり合わない，［Γ／Γ＊］＜１，図４ａ）からブラシ型（隣接するＰＥＧ鎖が重なり合う，１＜［Γ／Γ＊］＜３，図４ｂ）、密なブラシ型（［Γ／Γ＊］＞３， 図４ｃ）へと変化する。中央のパネルは、ＰＥＧ被覆率が粘液曝露後の粘液接着性相互作用をどのように決定するかを図示する。低ＰＥＧ被覆率（［Γ／Γ＊］＜１）において、ムチン線維は、ナノ粒子コアに強力に接着する。中間のＰＥＧ被覆率（１＜［Γ／Γ＊］＜３）において、ムチン線維は、上記ナノ粒子コアへと部分的になお吸収され得る。高（［Γ／Γ＊］＞３）ＰＥＧ被覆率において、上記ナノ粒子コアは、生体不活性ＰＥＧコロナによって完全に保護され、ナノ粒子へのムチンの吸収を生じない。下のパネルは、低ＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子が粘液中に固定され、中間のＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子が粘液中で妨げられるかまたはなお固定されることを示し、高ＰＥＧ被覆率および非常に高いＰＥＧ被覆率を有するナノ粒子は、粘液に迅速に浸透し得ることを示す。
Ｂ．粘液を通っての拡散を促進する物質
上記ナノ粒子は、好ましくは、１種以上の表面改変剤もしくは表面改変物質で被覆されるかもしくはこれらを含む。「表面改変剤」とは、本明細書で使用される場合、上記表面に関する粒子の１種以上の特性（親水性（例えば、上記粒子をより親水性にするかより疎水性にする）、表面電荷（例えば、上記表面を中性もしくはほぼ中性にまたはより負にもしくは正にする）が挙げられる）を改変し、そして／または粘液のような、体液および／もしくは組織におけるもしくはこれらを通っての輸送を増強する作用物質もしくは物質をいう。いくつかの実施形態において、上記表面改変物質は、直接的な治療効果（例えば、炎症の低下）を提供する。
適切な界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、両性（ａｍｐｈｏｔｅｒｉｃ）、または非イオン性の界面活性作用物質であり得る。適切なアニオン性界面活性剤としては、カルボキシレート、スルホネートおよびスルフェートイオンを含むものが挙げられるが、これらに限定されない。アニオン性界面活性剤の例としては、長鎖アルキルスルホネートおよびアルキルアリールスルホネートのナトリウム、カリウム、アンモニウム（例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）；ジアルキルナトリウムスルホスクシネート（例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）；ジアルキルナトリウムスルホスクシネート（例えば、ナトリウムビス−（２−エチルチオキシル（ｅｔｈｙｌｔｈｉｏｘｙｌ））−スルホスクシネート）；およびアルキルスルフェート（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム）が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、四級アンモニウム化合物（例えば、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、臭化セトリモニウム、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ポリオキシエチレンおよびココナツアミンが挙げられるが、これらに限定されない。非イオン性界面活性剤の例としては、エチレングリコールモノステアレート、プロピレングリコールミリステート、グリセリルモノステアレート、グリセリルステアレート、ポリグリセリル−４−オレエート、ソルビタンアシレート、スクロースアシレート、ＰＥＧ−１５０ラウレート、ＰＥＧ−４００モノラウレート、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリソルベート、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ＰＥＧ−１０００セチルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリプロピレングリコールブチルエーテル、Ｐｏｌｏｘａｍｅｒ（登録商標） ４０１、ステアロイルモノイソプロパノールアミド、およびポリオキシエチレン水素化獣脂アミドが挙げられる。両性界面活性剤の例としては、ナトリウム Ｎ−ドデシル−アラニン、ナトリウム Ｎ−ラウリル−イミノジプロピオネ−ト、ミリストアンホアセテート、ラウリルベタインおよびラウリルスルホベタインが挙げられる。

Claims (1)

  1. 本願明細書に記載の発明。
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