JP2018162284A - 複数の被覆された粒子を含む組成物、医薬組成物、医薬製剤、及び当該粒子の形成方法 - Google Patents

複数の被覆された粒子を含む組成物、医薬組成物、医薬製剤、及び当該粒子の形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】薬物送達、造影、および診断での適用を含む広範な範囲の適用のために、身体中の粘液バリア中での医薬品粒子の効率的な輸送が達成される組成物の提供。【解決手段】低水溶性を有する医薬品から形成される粒子表面を、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマー等の表面コーティング剤で修飾された組成物。【選択図】なし

Description

関連出願
本出願は、米国特許法第１１９条第（ｅ）項により、参照により本明細書に組み込まれる「Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈａｔ Ａｉｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ Ｍｕｃｕｓ」と題する２０１２年５月３日に出願の米国特許仮出願第６１／６４２２２７号に基づく優先権を主張する。
本発明は、一般に、粘液中での粒子輸送を助けるナノ結晶、組成物、および方法に関する。
眼、鼻、肺、消化管、および女性生殖器系をはじめとする種々の身体侵入箇所に存在する粘液層は、本質的に粘着性であり、病原体、アレルゲン、および壊死組織片を効果的に捕捉し、粘液の入れ代わりにより速やかに除去することによって、身体をそれらから保護するのに役立つ。粘液膜を介して治療、診断または造影用粒子を効果的に送達するために、粒子は、粘液への粘着および粘液による急速な排除を回避するために、粘液層に容易に浸透できなければならない。いくつかの系統の証拠が、従来のナノ粒子が粘膜バリアを横断する能力がないことを示唆している。しかし、特殊な表面コーティングで（共有結合または非共有結合により）修飾された（分解性またはそうでない）ポリマー性ナノ粒子は、生理学的に考慮された粘液サンプル中で、それらの粒子が水中に存在する場合とほぼ同じように急速に拡散できることが最近になって立証されている。ポリマーをベースにしたこのような粘液浸透性粒子（ＭＰＰ）は、薬物送達、診断、または造影での適用を可能にするため、種々の治療、造影、または診断用薬剤を封入することができる。
それにもかかわらず、ポリマーをベースにしたＭＰＰは、封入されていない医薬品粒子に比較して、いくつかの本質的制約を有する可能性がある。とりわけ、薬物送達での適用を考慮した場合、これらの制約としては、１）薬物装填量が本質的により少ないこと、２）剤形があまり便利でないこと（ポリマー性ナノ粒子の場合、乾燥粉末での貯蔵形態からの再構成が必要とされる可能性があるので）、３）毒性増加の可能性があること、４）化学的および物理的安定性に懸念があること、ならびに５）製造時の複雑性が増加すること、を挙げることができる。したがって、粘液浸透性粒子を含む組成物および方法を改善することは、医薬品の送達にとって有益である。
本説明は、一般に、粘液中での粒子輸送を助けるナノ結晶、組成物、および方法に関する。一部の実施形態において、組成物および方法は、ポリマー性担体を全く用いないか、または最小限のポリマー性担体を用いた粘液浸透性粒子（ＭＰＰ）を含む。本出願の主題は、一部の事例で、相互関係のある製品、特定の問題に対する代替解決策、ならびに／あるいは構造物および組成物の複数の異なる使用を含む。
一組の実施形態において、被覆された粒子を形成する方法が提供される。方法は、芯粒子を、表面改変剤を含む溶液と組み合わせることを含み、芯粒子は固体の医薬品またはその塩を含み、医薬品またはその塩は、２５℃の溶液中で約１ｍｇ／ｍＬ以下の溶解度を有し、医薬品またはその塩は、それぞれの芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する。方法は、また、芯粒子を表面改変剤で被覆して、被覆された粒子を形成することを含み、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、疎水性ブロックは少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、親水性ブロックはトリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し、親水性ブロックは、被覆された粒子の表面に存在し、被覆された粒子を親水性にし、被覆された粒子は粘液中で０．５を超える相対速度を有する。
別の一組の実施形態において、複数の被覆された粒子を含む組成物が提供される。被覆された粒子は、固体の医薬品またはその塩を含む芯粒子を備え、医薬品またはその塩は、ｐＨ範囲の間の任意の箇所で、２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有し、医薬品またはその塩は、芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する。被覆された粒子は、また、芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングを備え、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、疎水性ブロックは少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、親水性ブロックはトリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し、親水性ブロックは、被覆された粒子の表面に存在し、被覆された粒子を親水性にし、表面改変剤は、芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ2の密度で存在する。被覆された粒子は、粘液中で０．５を超える相対速度を有する。
別の組の実施形態において、被覆された粒子を形成する方法は、医薬品を準備すること、および水性溶液中で表面改変剤の存在下に塩を形成することによって医薬品を沈降させて医薬品からなる芯粒子を形成することを含み、塩は、塩でない形態の医薬品に比べてより小さな水溶性を有し、塩の水溶性は、ｐＨ範囲の間の任意の箇所で、２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下であり、表面改変剤は、水性溶液中に少なくとも約０．０１（重量／容積）％の濃度で存在する。方法は、芯粒子を表面改変剤で被覆して、被覆された粒子を形成することを含み、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、疎水性ブロックは少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、親水性ブロックはトリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し、親水性ブロックは、芯粒子の表面に存在し被覆された粒子を親水性にする。被覆された粒子は、粘液中で０．５を超える相対速度を有する。
別の組の実施形態において、治療方法が提供される。方法は、必要とする患者または対象に、複数の被覆された粒子を含む組成物を投与することを含む。被覆された粒子は、固体の医薬品またはその塩を含む芯粒子を備え、医薬品または塩は、ｐＨ範囲の間の任意の箇所で、２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有し、医薬品またはその塩は、芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する。被覆された粒子は、また、芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングを含み、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、疎水性ブロックは少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、親水性ブロックはトリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し、親水性ブロックは、被覆された粒子の表面に存在し被覆された粒子を親水性にし、表面改変剤は、芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ2の密度で存在する。被覆された粒子は粘液中で０．５を超える相対速度を有する。
本発明のその他の利点および新規な特徴は、添付の図面と一緒にして考慮すると、本発明の種々の非限定的実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。本明細書と参照により組み込まれた文献とが矛盾かつ／または相反する開示を含む場合、本明細書が優先するものとする。参照により組み込まれる２つ以上の文献が、互いに矛盾かつ／または相反する開示を含む場合、より最新の有効日を有する文献が優先するものとする。
本発明の非限定的実施形態は、添付の図を例として参照して説明されることになるが、これらの図は概略であり、一定の縮尺で描かれるように意図されていない。図において、例示されたそれぞれの同一またはほぼ同一の成分は通常、単一の数値で表される。明瞭さの目的のため、すべての成分がすべての図の中で標識されているわけではなく、また、当業者が本発明を理解できるようにするために、例示が必要でない場合には、本発明の各実施形態のすべての成分が示されているわけでもない。図では以下の通りである。
一組の実施形態に従いコーティングおよび固形医薬品の芯を有する粘液浸透粒子の略図である。 一組の実施形態に従い、ナノ粉砕により作製され、異なる安定剤／表面改変剤でコーティングした、２００ｎｍのカルボキシル化ポリスチレン粒子（陰性対照）、２００ｎｍのペグ化ポリスチレン粒子（陽性対照）、およびナノ結晶粒子（試料）に対する、ヒト頸膣部粘液（ＣＶＭ）中の集合体の平均速度＜Ｖmean＞を示すプロットである。 一組の実施形態に従い、ナノ粉砕により作製され、異なる安定剤／表面改変剤でコーティングしたナノ結晶粒子に対する、ＣＶＭ中の相対速度＜Ｖmean＞relを示すプロットである。 一組の実施形態に従い異なる表面改変剤でコーティングしたナノ結晶粒子の集合体内での、ＣＶＭ中の軌跡平均速度Ｖmeanの分布を示すヒストグラムである。 一組の実施形態に従い異なる表面改変剤でコーティングしたナノ結晶粒子の集合体内での、ＣＶＭ中の軌跡平均速度Ｖmeanの分布を示すヒストグラムである。 一組の実施形態に従い異なる表面改変剤でコーティングしたナノ結晶粒子の集合体内での、ＣＶＭ中の軌跡平均速度Ｖmeanの分布を示すヒストグラムである。 一組の実施形態に従い異なる表面改変剤でコーティングしたナノ結晶粒子の集合体内での、ＣＶＭ中の軌跡平均速度Ｖmeanの分布を示すヒストグラムである。 一組の実施形態に従い、異なるＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）トリブロックコポリマーをコーティングしたＣＶＭ中の＜Ｖmean＞relを示すプロットであり、ＰＰＯブロックおよびＰＥＯ重量含有量（％）の分子量に関してマッピングされている。 一組の実施形態に従い、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７（ＭＰＰ）またはドデシル硫酸ナトリウム（ＣＰ、陰性対照）のいずれかをコーティングした異なる芯材を有する固体粒子に対して、ＣＶＭを介する輸送の質量を示すプロットである。 エタボン酸ロテプレドノールの処方薬、Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）を投与後、または一組の実施形態に従い、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたエタボン酸ロテプレドノールの粒子の投与後の、ニュージーランド白ウサギの眼瞼結膜（図６Ａ）中のエタボン酸ロテプレドノールの薬物レベルを示している。 エタボン酸ロテプレドノールの処方薬、Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）を投与後、または一組の実施形態に従い、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたエタボン酸ロテプレドノールの粒子の投与後の、ニュージーランド白ウサギの眼球結膜（図６Ｂ）中のエタボン酸ロテプレドノールの薬物レベルを示している。 エタボン酸ロテプレドノールの処方薬、Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）を投与後、または一組の実施形態に従い、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたエタボン酸ロテプレドノールの粒子の投与後の、ニュージーランド白ウサギの角膜（図６Ｃ）中のエタボン酸ロテプレドノールの薬物レベルを示している。 一組の実施形態に従い、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の物理化学的特徴を示す図であり、Ｆ１２７、未加工のクルクミン、およびＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の粉末Ｘ線回折（粉末−ＸＲＤ）ダイアグラムを示す図である。 一組の実施形態に従い、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の物理化学的特徴を示す図であり、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の代表的な透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す図である。 一組の実施形態に従い、ＣＶＭ中でのＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子、２００ｎｍカルボキシル化ポリスチレン（ＰＳＣＯＯＨ）粒子、および２００ｎｍＰＥＧ化ポリスチレン（ＰＳＰＥＧ）粒子の、時間尺度の関数としてのアンサンブル平均二乗幾何平均変位を示す図である。 一組の実施形態に従い、ヒト嚢胞性線維症喀痰（ＣＦＳ）中でのＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子、２００ｎｍカルボキシル化ポリスチレン（ＰＳＣＯＯＨ）粒子、および２００ｎｍＰＥＧ化ポリスチレン（ＰＳＰＥＧ）粒子の、時間尺度の関数としてのアンサンブル平均二乗幾何平均変位を示す図である。 一組の実施形態に従い、異なる濃度のＦ１２７中で製剤化されたＣＵＲ粒子に対する、ヒトＣＶＭ中での１秒の時間尺度での幾何アンサンブル有効拡散係数（＜Ｄeff＞）を示すプロットである。データは、各実験に対してｎ≧１００である少なくとも３つの独立実験のアンサンブル平均を表す。エラーバーは、幾何標準誤差を示す。 一組の実施形態に従い、異なるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を用いて製剤化されたＣＵＲ粒子のヒトＣＶＭ中での拡散係数を示すプロットであり、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）のポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）セグメントおよびポリ（プロピレンオキシド）（ＰＰＯ）セグメントの分子量（ＭＷ）に関する１秒の時間尺度での＜Ｄeff＞の分布を示す図である。各データ点は、特定タイプのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を表す。ＰＰＯおよびＰＥＧのＭＷは、製造業者によって提示された分子量に基づいて見積もった。 一組の実施形態に従い、異なるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を用いて製剤化されたＣＵＲ粒子のヒトＣＶＭ中での拡散係数を示すプロットであり、ＰＥＧセグメントのＭＷの関数として１秒の時間尺度での＜Ｄeff＞を示す図である。挿入図は、同一プロットを線形尺度の＜Ｄeff＞で表し、Ｒは相関係数を表す。データは、各実験に対してｎ≧１００での少なくとも３つの独立実験のアンサンブル平均を意味する。エラーバーは、幾何標準誤差を示す。 一組の実施形態に従い、異なるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を用いて製剤化されたＣＵＲ粒子のヒトＣＶＭ中での拡散係数を示すプロットであり、ＰＰＯセグメントのＭＷの関数として１秒の時間尺度での＜Ｄeff＞を示す図である。挿入図は、同一プロットを線形尺度の＜Ｄeff＞で表し、Ｒは相関係数を表す。データは、各実験についてｎ≧１００での少なくとも３つの独立実験のアンサンブル平均を意味する。エラーバーは、幾何標準誤差を示す。 一組の実施形態に従い、リン酸緩衝化生理食塩水（ｐＨ＝７．４）中でのＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の累積放出をオクタノール抽出で示すプロットである。 一組の実施形態に従い、溶液中の遊離ＴＦＶの透析バッグから通常のリン酸緩衝化生理食塩水中への累積放出を、懸濁液中のＴＦＶ−Ｚｎ粒子のそれと対比して示すプロットである。 一組の実施形態に従い、ヒト様発情期マウスからの扁平化膣組織上での粘液浸透性／Ｆ１２７被覆ＴＦＶ粒子の分布を示す画像である。膣組織は投与から１０分以内に取り出された。 一組の実施形態に従い、ヒト様発情期マウスからの扁平化膣組織上での粘液粘着性／ＰＶＡ被覆ＴＦＶ粒子の分布を示す画像である。膣組織は投与から１０分以内に取り出された。 発情期マウスのＣＶＭ中でのＣＰおよびＭＰＰの輸送速度を示す図であり、１秒の時間尺度でのアンサンブル平均の１つのＳＥＭ内の有効拡散係数を呈示する粒子に対する代表的な軌跡を示す図である。 発情期マウスのＣＶＭ中でのＣＰおよびＭＰＰの輸送速度を示す図であり、時間尺度の関数としてアンサンブル平均二乗幾何平均変位（＜ＭＳＤ＞）を示す図である。生体外マウス膣組織（ｍＣＶＭ）上の粒子に対するデータを、生体外ヒトＣＶＭ（ｈＣＶＭ）中の同一粒子（S.K.Lai,Y.Y.Wang,K.Hida,R.Cone,J.Hanes, Nanoparticles reveal that human cervicovaginal mucus is riddled with pores larger than viruses.P Natl Acad Sci USA 107,598-603(2010)）、および１１０ｎｍ粒子の水中での理論拡散速度（約４μｍ2／秒）と比較した。 発情期マウスのＣＶＭ中でのＣＰおよびＭＰＰの輸送速度を示す図であり、１秒の時間尺度での個々の粒子の有効拡散係数（Ｄeff）の対数の分布を示す図である。データは、各実験に対してｎ≧１５０での３つの独立実験のアンサンブル平均を表す。点線の左に対応する拡散係数の値は、粒子直径未満のＭＳＤ値を有する粒子を示す。 発情期マウスのＣＶＭ中でのＣＰおよびＭＰＰの輸送速度を示す図であり、マウスＣＶＭの厚さ１００μｍの層に時間と共に浸透する能力のある粒子の比率を、実験的に測定される粒子の拡散係数に等しい拡散係数を有する、ランダム拡散を受けている粒子の拡散シミュレーションに関するＦｉｃｋの第２法則に基づいて示した図である。 ゲル製剤、ＣＰ製剤、およびＭＰＰ製剤からの経膣薬の送達を図解した図である。 ＩＥマウスの膣組織上でのナノ粒子の輸送、すなわち時間尺度の関数としてアンサンブル平均二乗幾何平均変位（＜ＭＳＤ＞を示すプロットである。データは、誘導発情期（ＩＥ）および自然な周期的発情期マウスの生体外膣組織上のＭＰＰおよびＣＰについて示される。 ＩＥマウスの膣組織上でのナノ粒子の輸送、すなわち時間尺度の関数としてアンサンブル平均二乗幾何平均変位（＜ＭＳＤ＞を示すプロットである。ＩＥ組織上の生分解性ＭＰＰを生分解性でないＭＰＰと比較した図である。データは、各実験に対して平均でｎ≧１５０の粒子、かつ少なくとも１３０粒子を使用する少なくとも３つの独立実験のアンサンブル平均を表す。データは、平均として、平均の標準誤差（ＳＥＭ）と共に提供される。 マウスの膣中での粒子の分布を示す画像を含む図である。発情期およびＩＥマウスの膣組織の横断凍結切片中での赤色蛍光性の非生分解性および生分解性ＣＰおよびＭＰＰの分布を示す。画像はｎ≧３のマウスを代表する。 ナノ粒子での膣被覆度の定量化を示す画像およびプロットを含む図である。発情期マウスの扁平化膣組織上での赤色蛍光性の非生分解性および生分解性ＣＰおよびＭＰＰの分布を示す。挿入図は、より高倍率での暗領域の画像である。画像はｎ≧３のマウスに対して計算された平均に相当する。データは平均±ＳＥＭである。*Ｐ＜０．０５、スチューデントｔ検定。 ナノ粒子での子宮頸部被覆度を示す画像を含む図である。発情期マウスの子宮頸部組織上での赤色蛍光性の非生分解性および生分解性ＣＰおよびＭＰＰの子宮頸部の分布を示す。挿入図は、より高倍率での暗領域の画像である。画像はｎ≧３のマウスを代表する。データは平均±ＳＥＭである。*Ｐ＜０．０５、スチューデントｔ検定。 粘液除去の粘液粘着性ナノ粒子に対する効果を示す画像を含む図である。そのままの粘液層（Ｎｏ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を有する、または粘液を洗浄および綿棒処理によって除去した（Ｍｕｃｕｓ ｒｅｍｏｖｅｄ）マウスの膣組織の横断凍結切片中での赤色蛍光性の非生分解性および生分解性ＣＰの分布を示す。画像はｎ≧３のマウスを代表する。 ＩＥマウスの膣中での粒子の分布を示す画像を含む図である。ＩＥマウスの膣組織の横断凍結切片中での赤色蛍光性非生分解性ＣＰおよびＭＰＰの分布を示す。画像はｎ≧３のマウスの代表である。 ＩＥマウスの子宮頸膣管における非生分解性ＭＰＰおよびＣＰの保持を示す画像およびプロットを示す図である。全子宮頸膣管組織におけるＣＰおよびＭＰＰに関する粒子の蛍光強度と明野画像の重ね合わせを示す。 ＩＥマウスの子宮頸膣管における非生分解性ＭＰＰおよびＣＰの保持を示す画像およびプロットを示す図である。粒子の蛍光の量化に基づく、時間が経過しても残存している粒子の分率を示す図である。データは平均±ＳＥＭ（ｎ≧７）である。*Ｐ＜０．０５、スチューデントｔ検定。 発情期マウスの膣における、ゲル形態でまたは生分解性ＭＰＰ中に封入されて送達されたモデル薬物であるＦＩＴＣの分布および保持を示す画像を含む図である。蛍光画像は、マウスの扁平化膣組織について２４時間後に撮影された。画像はｎ≧３のマウスを代表する。データは平均±ＳＥＭである。*Ｐ＜０．０５、スチューデントｔ検定。 毎日投与での急性毒性およびサイトカイン濃度を示す画像を含む図である。５％Ｎ９、ＰＢＳ、ＣＰ、ＭＰＰ、ＢＤ−ＣＰ、およびＢＤ−ＭＰＰの膣内投与の２４時間後に摘出されたＤＰマウスの膣組織のヘマトキシリンおよびエオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色された断面を示す。尺度バーは、すべての画像にあてはまる。矢印は好中球のクラスターを示す。画像はｎ≧５のマウスを代表する。 毎日投与でのサイトカイン濃度を示すプロットである。７日間毎日経膣治療を施した後の、ＤＰマウスの子宮頸膣部洗浄（ＣＶＬ）におけるサイトカイン濃度を示す。データは平均±ＳＥＭである。*Ｐ＜０．０５、スチューデントｔ検定。 粘液中のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたポリスチレン粒子の相対速度と、粒子表面上のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７分子の密度との間の関係を示す棒グラフである。
粘液中での粒子輸送を助けるナノ結晶、組成物および方法が提供される。一部の実施形態において、組成物および方法は、ポリマー性担体を全く用いないか、最小限のポリマー性担体を用いた粘液浸透性粒子（ＭＰＰ）を作製することを含む。組成物および方法は、一部の実施形態において、水／水性溶液に対して低い溶解性を有する医薬品から形成された粒子の表面コーティングを修飾することを含むことができる。このような方法および組成物を使用して、薬物送達、造影および診断での適用を含む広範な範囲の適用のために、身体中の粘液バリア中での医薬品粒子の効率的な輸送を達成することができる。特定の実施形態において、このような粒子を含む医薬組成物は、粘膜バリアを通過する粒子を必要とする投与経路に好適である。
一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、芯−殻型の配置を有する。芯は、比較的水溶性の低い固形医薬品またはその塩を含むことができる。芯は、また、一部の実施形態において、ゲルまたは液体を含むことができる。後でより詳細に説明するように、一部の実施形態において、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を備えるトリブロックコポリマーを含むことができる。各親水性および疎水性ブロックの分子量は、粒子に特定の輸送特性、例えば粘液中での輸送の増加を付与するように選択することができる。
これより、粒子の非限定的例を提供する。図１の例示的実施形態に示すように、粒子（１０）は、芯（１６）（粒子の形態でよく、本明細書中で芯粒子と呼ばれる）およびその芯を取り囲むコーティング（２０）を含む。一組の実施形態において、芯の実質的部分は、特定の有益かつ／または治療上の効果をもたらすことのできる１種または複数の固形医薬品（例えば、薬物、治療用薬剤、診断用薬剤、造影用薬剤）から構成される。芯は、例えば、医薬品のナノ結晶（すなわち、ナノ結晶性粒子）でよい。芯は、１種または複数の表面改変剤を付着させることのできる表面（２４）を含む。例えば、一部の事例で、芯（１６）は、内側表面（２８）および外側表面（３２）を備えるコーティング（２０）で取り囲まれる。コーティングは、芯の表面（２４）と結び付くことのできるポリマー（例えば、ブロックコポリマー）などの１種または複数の表面改変剤（３４）から少なくとも部分的には形成することができる。表面改変剤（３４）は、例えば、芯粒子に共有結合で結合されること、芯粒子に非共有結合で結合されること、芯に吸着されること、またはイオン相互作用、疎水性および／または親水性相互作用、静電相互作用、ファンデルヴァールス相互作用、またはこれらの組合せを介して芯に結合されることによって、芯粒子と会合することができる。一組の実施形態において、表面改変剤またはその一部は、粘液バリア（例えば、粘液または粘膜）中での粒子の輸送を容易にするように選択される。
本明細書に記載の特定の実施形態において、１種または複数の表面改変剤（３４）は、粒子のコーティング中に特定の配置で配向される。例えば、表面改変剤が、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を有するトリブロックコポリマーなどのトリブロックコポリマーである一部の実施形態では、疎水性ブロック３６を、芯の表面に向かって配向し、親水性ブロック３８を、芯の表面から離して（例えば、粒子の外に向かって）配向することができる。親水性ブロックは、後でより詳細に説明するように、粘膜バリア中での粒子の輸送を容易にする特性を有することができる。
粒子（１０）は、粒子に特異性を任意選択で付与することのできる標的指向部分、タンパク質、核酸、および生物活性剤などの１種または複数の成分（４０）を任意選択で含むことができる。例えば、標的指向性の薬剤または分子（例えば、タンパク質、核酸、核酸類似体、炭水化物、または小分子）は、存在するなら、粒子を対象の身体中の特定位置に案内するのを助けることができる。位置は、例えば、組織、特定の細胞型、または細胞内区画であり得る。１種または複数の成分（４０）は、存在するなら、芯、コーティング、またはその双方と会合することができ、例えば、それらの成分は、芯の表面（２４）、コーティングの内側表面（２８）、コーティングの外側表面（３２）と会合し、かつ／またはコーティング中に包埋されることができる。１種または複数の成分（４０）は、共有結合、吸収を介して会合すること、あるいはイオン相互作用、疎水性および／または親水性相互作用、静電相互作用、ファンデルヴァールス相互作用、またはそれらの組合せを介して付着することができる。一部の実施形態において、成分は、当業者に公知の方法を使用して、被覆された粒子の１種または複数の表面改変剤に付着（例えば、共有結合で）できる。
図１に示したまたは本明細書に記載したもの以外の成分および配置が、特定の粒子および組成物に適している可能性があること、および図１に示した成分のすべてが、一部の実施形態において必ず存在するわけではないことを理解されたい。
一組の実施形態において、粒子（１０）は、対象中に導入されると、対象中の１種または複数の構成要素、例えば、粘液、細胞、組織、臓器、粒子、体液（例えば、血液）、これらの部分、およびこれらの組合せと相互に作用することができる。一部のこのような実施形態において、粒子（１０）のコーティングを、対象からの１種または複数の材料との好ましい相互作用（例えば、輸送、結合、吸着）を可能にする特性を備える表面改変剤またはその他の成分を含むように設計することができる。例えば、コーティングは、対象中での特定の相互作用を促進または低下させるために、特定の親水性、疎水性、表面電荷、官能基、結合特異性、および／または密度を有する表面改変剤またはその他の成分を含むことができる。１つの特定の例は、粘液中での粒子の移動を高めるために、粒子と対象の粘液との間の物理的および／または化学的相互作用を低下させるように１種または複数の表面改変剤の特定の親水性、疎水性、表面電荷、官能基、結合特異性、および／または密度を選択することを含む。その他の例を、後でより詳細に説明する。
一部の実施形態において、粒子が、対象中の粘膜バリア（例えば、粘液または粘膜）を横切って成功裡に輸送されると、対象中での粒子間のさらなる相互作用が起こる可能性がある。相互作用は、一部の事例で、コーティングおよび／または芯を介して起こることがあり、例えば、対象の１種または複数の構成要素から粒子（１０）への、かつ／または粒子（１０）から対象の１種または複数の構成要素への材料（例えば、医薬品、治療薬、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、核酸、栄養素など）の交換を含むことができる。例えば、芯が、医薬品から形成されるか、医薬品を含む一部の実施形態において、粒子からの医薬品の崩壊、放出および／または輸送は、対象における特定の有益な効果および／または治療効果につながることがある。かくして、本明細書に記載の粒子を、特定の疾患または身体状態の診断、予防、治療または管理のために使用することができる。
本明細書に記載の粒子の使用に関する具体例を、後に、対象中の粘膜バリア（例えば、粘液または粘膜）に投与するのに適していることの文脈中で提供する。本明細書中の多くの実施形態は、この文脈中、および材料の粘膜バリアを横切る輸送を必要とする疾患および状態に対して利益を提供することの文脈中で説明されるが、本発明は、このように限定されるものではなく、本明細書に記載の粒子、組成物、キット、および方法を使用して、その他の疾患または身体状態を予防、治療、または管理することができることを認識されたい。
粘液は、眼、鼻、肺、消化管、および女性生殖器系をはじめとする身体中への種々の侵入箇所で、病原体、毒素、および壊死組織片から保護する粘着性の粘弾性ゲルである。多くの合成ナノ粒子は、粘液に対して強粘液粘着性であり、急速に排除される末梢粘液層中に効果的に捕捉され、粘膜全体へのそれら粒子の分布および下にある組織に向かう浸透を大きく制約する。捕捉されたこれらの粒子の滞留時間は、器官に応じて、数秒から数時間の範囲に及ぶ末梢粘液層の入れ代わり速度によって制約される。医薬品（例えば、治療、診断および／または造影用薬剤）を含む粒子の粘液膜を介する有効な送達を確実にするため、このような粒子は、粘液バリア中で容易に拡散し、粘液への付着を回避できなければならない。
ポリマー性ナノ粒子の表面を粘液浸透性コーティングで修飾することによって、粘液への粘着を最小化し、それによって粘液バリアを横切る急速な粒子浸透を可能にすることができる。具体的には、５００ｎｍ程度のポリマー性ナノ粒子は、共有結合による低分子量ＰＥＧ（２ｋＤａ〜５ｋＤａ）の密なコーティングで、または非共有結合による特定のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）分子（例えば、Ｐ１０３、Ｐ１０５、Ｆ１２７）で被覆されると、それらのナノ粒子が純水中で移動するとほぼ同様の速さで、および同様の大きさの被覆されていないポリマー性粒子に比べてほぼ１００倍より速い速度でヒト粘液に浸透できることが示された。
しかしながら、ポリマーをベースにした粘液浸透性粒子は、一部の実施形態において、１種または複数の固有の制約を有する可能性がある。とりわけ、薬物送達への応用を考慮すると、これらの制約は、次のものの１つまたは複数を含む可能性がある：Ａ）低い薬物封入効率および少ない薬物装填量：製造中に粒子中に封入されるのは、使用された薬物の全量の一般には１０％未満であるので、ポリマー性粒子中への薬物封入は、しばしば効率が悪い。さらに、５０％を超える薬物装填は、めったに達成されない。Ｂ）使用の簡便性：一般に、薬物を装填したポリマー性粒子をベースにした製剤は、早すぎる薬物放出を回避するために乾燥粉末として貯蔵することを典型的には必要とし、したがって、使用時点での再構成または複雑な投与デバイスのいずれかを必要とする。Ｃ）生体適合性：反復投与に続いて徐々に分解するポリマー性担体の蓄積および長期にわたるそれらの毒性は、ポリマー性薬物担体に対して重大な懸念を呈示する。Ｄ）化学的および物理的安定性：ポリマーの分解は、封入された薬物の安定性を危うくする可能性がある。多くの封入工程において、薬物は、溶液相から固体相への移行を経験し、この移行は、出現する固体相の物理的形態（例えば、非晶性／結晶性／結晶性多形）に関して十分に制御されない。このことは、物理的および化学的安定性、ならびに放出速度論をはじめとする多様な態様の製剤性能にとっての懸念である。Ｅ）製造の複雑さ：薬物を装填されたポリマー性ＭＰＰの製造、特に大規模に実現できる可能性は、通常、多数のステップおよび相当の量の毒性有機溶媒を含むかなり複雑な工程である。
本明細書に記載の一部の実施形態において、組成物、および粒子の調製方法、たとえば、特定の組成物、および粘膜バリア中での輸送が増強された粒子を調製するための方法は、前記の懸念の１つまたは複数、あるいは全部に対処する。具体的には、一部の実施形態において、組成物および方法は、ポリマー性担体中への封入を必要としないか、必要としても最小限である。有利には、医薬品（例えば、薬物、造影または診断用薬剤）をポリマー性担体中へ封入する必要性を回避または最小化することによって、薬物装填、使用の簡便性、生体適合性、安定性、および／または製造の複雑性に関するポリマー性ＭＰＰの特定の制約に対処することができる。本明細書に記載の方法および組成物は、粘液浸透性粒子技術の臨床的開発を促進する可能性がある。
芯粒子
図１に関して前に説明したように、粒子（１０）は芯（１６）を含みうる。芯は、有機材料、無機材料、ポリマー、またはこれらの組合せなどの任意の適切な材料から形成することができる。一組の実施形態において、芯は固体を含む。固体は、例えば、結晶性もしくは非晶性の固体、例えば、結晶性もしくは非晶性の固形医薬品（例えば、治療用薬剤、診断用薬剤、および／または造影用薬剤）またはその塩でよい。一部の実施形態において、芯中には１種を超える医薬品が存在できる。医薬品の具体例は、後でより詳細に呈示される。
医薬品は、芯中に任意の適切な量で、例えば、芯の少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約８５重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、または少なくとも約９９重量％の量で存在することができる。一実施形態において、芯は、１００重量％の医薬品から形成される。一部の事例で、医薬品は、芯中に、約１００重量％以下、約９０重量％以下、約８０重量％以下、約７０重量％以下、約６０重量％以下、約５０重量％以下、約４０重量％以下、約３０重量％以下、約２０重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約８０重量％で約１００重量％以下の量で存在する）も可能である。その他の範囲も可能である。
芯粒子が比較的多量（例えば、芯粒子の少なくとも約５０重量％）の医薬品を含む実施形態において、芯粒子は、薬剤をポリマー性担体中に封入することによって形成される粒子に比較して、増大した医薬品装填量を一般には有する。薬物装填量がより多いことは、ポリマー性担体を含む粒子の使用に比較して、所望の効果を達成するのに必要とされる粒子の数がより少ないことを意味するので、このことは、薬物送達への応用にとって好都合である。
一部の実施形態において、芯は、比較的水溶性の低い（すなわち、場合によっては１種または複数の緩衝液を含む水への溶解性）、および／または固体材料を表面改変剤で被覆する際の溶液への溶解性が比較的低い固体材料から形成することができる。例えば、固体材料は、２５℃で、約５ｍｇ／ｍＬ以下、約２ｍｇ／ｍＬ以下、約１ｍｇ／ｍＬ以下、約０．５ｍｇ／ｍＬ以下、約０．１ｍｇ／ｍＬ以下、約０．０５ｍｇ／ｍＬ以下、約０．０１ｍｇ／ｍＬ以下、約１μｇ／ｍＬ以下、約０．１μｇ／ｍＬ以下、約０．０１μｇ／ｍＬ以下、約１ｎｇ／ｍＬ以下、約０．１ｎｇ／ｍＬ以下、または約０．０１ｎｇ／ｍＬ以下の水溶性（または被覆用溶液への溶解性）を有することができる。一部の実施形態において、固体材料は、少なくとも約１ｐｇ／ｍＬ、少なくとも約１０ｐｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約１ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約１０ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１μｇ／ｍＬ、少なくとも約１μｇ／ｍＬ、少なくとも約５μｇ／ｍＬ、少なくとも約０．０１ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．０５ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．５ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約１．０ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約２ｍｇ／ｍＬの水溶性（または被覆用溶液への溶解性）を有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約１０ｐｇ／ｍＬかつ約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性または被覆用溶液への溶解性）も可能である。その他の範囲も可能である。固体材料は、ｐＨ範囲（ｐＨ１からｐＨ１４まで）の間の任意の箇所で、これらのまたはその他の範囲の水溶性を有することができる。
一部の実施形態において、芯は、米国薬局方の慣行によって分類される溶解性の範囲：例えば、極めて溶けやすい：＞１，０００ｍｇ／ｍＬ、溶けやすい：１００〜１，０００ｍｇ／ｍＬ、やや溶けやすい：３３〜１００ｍｇ／ｍＬ、やや溶けにくい：１０〜３３ｍｇ／ｍＬ、溶けにくい：１〜１０ｍｇ／ｍＬ、極めて溶けにくい：０．１〜１ｍｇ／ｍＬ、およびほとんど溶けない：＜０．１ｍｇ／ｍＬの１つに包含される材料から形成することができる。
芯は、疎水性または親水性でよいが、本明細書に記載の多くの実施形態において、芯は、実質上疎水性である。「疎水性」および「親水性」には、当業者によって理解されるような当技術分野で通常的な意味が付与され、本明細書中の多くの例で、相対的な用語である。材料の相対的な疎水性および親水性は、測定すべき物質からなる平面上での水滴の接触角を、例えば接触角測定器などの装置および押し固めた芯材料の粉末を使用して測定することによって求めることができる。
一部の実施形態において、材料（例えば、粒子の芯を形成する材料）は、少なくとも約２０°、少なくとも約３０°、少なくとも約４０°、少なくとも約５０°、少なくとも約６０°、少なくとも約７０°、少なくとも約８０°、少なくとも約９０°、少なくとも約１００°、少なくとも約１１０°、少なくとも約１２０°、または少なくとも約１３０°の接触角を有する。一部の実施形態において、材料は、約１６０°以下、約１５０°以下、約１４０°以下、約１３０°以下、約１２０°以下、約１１０°以下、約１００°以下、約９０°以下、約８０°以下、または約７０°以下の接触角を有する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約３０°かつ約１２０°以下の接触角）も可能である。その他の範囲を可能である。
接触角の測定は、種々の技法を使用して行うことができ、ここでは、芯を形成するのに使用される出発材料のペレットと水の玉との間の静止接触角の測定について言及する。芯を形成するのに使用される材料は、微細粉末として受け入れるか、さもなければ乳鉢および乳棒を使用して微細粉末に粉砕した。その上で測定を行うための表面を形成するため、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｂｓからの７ｍｍペレット金型セットを使用して、粉末を押し固めた。金型に材料を詰め、ペレットプレスまたは高圧を使用せず、手で圧力を印加して粉末を押し固めてペレットとした。次いで、ペレットを、試験のため、ペレットの頂面および底面（それぞれ、水が添えられる表面および平行な反対側の表面として定義される）がどんな表面とも接触しないように浮かした。これは、金型セットのカラーからペレットを完全には取り出さないことによって行われた。したがって、ペレットは、側面でカラーに接触し、頂面および底面で接触しない。接触角を測定する場合、水は、ペレットの表面に３０秒以上安定な接触角を有する水の球が得られるまで加えられた。水は、水の玉中に、水の玉に追加するのに使用されるピペットまたはシリンジの先端を水の玉に挿入するか接触させることによって追加された。一旦、安定な水の玉が得られたら、画像を撮影し、標準的な手段を使用して接触角を測定した。
芯が無機材料（例えば、造影用薬剤として使用するための）を含む実施形態において、無機材料としては、例えば、金属（例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびその他の遷移金属）、半導体（例えば、ケイ素、ケイ素化合物および合金、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、ヒ化インジウム、およびリン化インジウム）、または絶縁材（例えば、酸化ケイ素などのセラミック）を挙げることができる。無機材料は、芯中に、任意の適切な量で、例えば、少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約９０重量％、または少なくとも約９９重量％の量で存在することができる。一実施形態において、芯は、１００重量％の無機材料から形成される。一部の事例で、無機材料は、芯中に、約１００重量％以下、約９０重量％以下、約８０重量％以下、約７０重量％以下、約６０重量％以下、約５０重量％以下、約４０重量％以下、約３０重量％以下、約２０重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下の量で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約１重量％かつ約２０重量％以下で存在）も可能である。その他の範囲も可能である。
芯は、一部の事例で、量子ドット、炭素ナノチューブ、炭素ナノワイヤ、または炭素ナノロッドの形態でありうる。一部の事例で、芯は、生物学的起源でない材料を含むか、材料から形成される。
一部の実施形態において、芯は、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーなどの１種または複数の有機材料を含む。合成ポリマーの例には、ポリメタクリレートなどの非分解性ポリマー、およびポリ乳酸、ポリグリコール酸およびこれらのコポリマーなどの分解性ポリマーが含まれる。天然ポリマーの例には、ヒアルロン酸、キトサン、およびコラーゲンが含まれる。芯の部分に適している可能性のあるポリマーのその他の例には、粒子上のコーティングを形成するのに適した後記のようなものが含まれる。ポリマーは、芯中に、任意の適切な量で、例えば、約１００重量％以下、約９０重量％以下、約８０重量％以下、約７０重量％以下、約６０重量％以下、約５０重量％以下、約４０重量％以下、約３０重量％以下、約２０重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下の量で存在することができる。一部の事例で、ポリマーは、芯の少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約７５重量％、少なくとも約９０重量％、または少なくとも約９９重量％の量で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約１重量％かつ約２０重量％以下の量で存在）も可能である。その他の範囲も可能である。一組の実施形態において、芯は、ポリマー成分から形成されるか、ポリマー成分を実質上含まない。
芯は、任意の適切な形状および／または大きさを有することができる。例えば、芯は、実質的には球状、非球状、卵状、棒形状、ピラミッド状、立方体状、円板形状、ワイヤ状、または不規則形状でよい。芯は、例えば、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約１μｍ以下、約８００ｎｍ以下、約７００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３５ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約２５ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、または約５ｎｍ以下の最大または最少断面寸法を有することができる。一部の事例で、芯は、例えば、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約４００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１μｍ、または少なくとも約５μｍの最大または最少断面寸法を有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約５０ｎｍかつ約５００ｎｍ以下の最大または最少断面寸法）も可能である。その他の範囲も可能である。一部の実施形態において、本明細書に記載の方法で形成される芯の大きさは、ガウス型分布を有する。特記しない限り、本明細書の粒子／芯の大きさの測定値は、最小断面寸法を指す。
当業者は、粒子の大きさ（例えば、最小または最大断面寸法）を測定するための技法に精通している。適切な技法の例には、（ＤＬＳ）、透過電子顕微鏡法、走査電子顕微鏡法、電気抵抗計数、およびレーザー回折が含まれる、その他の適切な技法も当業者にとって公知である。粒子の大きさを測定するための多くの方法が知られているが、本明細書に記載の大きさ（例えば、平均粒径、厚さ）は、動的光散乱によって測定された大きさである。
芯粒子および被覆された粒子の形成方法
本明細書に記載の芯粒子は、任意の適切な方法で形成することができる。一部の実施形態では、粉砕工程を利用して固体材料の大きさを縮小して、大きさの範囲がマイクロメートルからナノメートルの粒子を形成する。ジェット粉砕、凍結粉砕、ボール粉砕、媒体粉砕、および均質化などの乾式および湿式粉砕法は、公知であり、本明細書に記載の方法で使用することができる。一般に、湿式粉砕法では、芯として使用される予定の材料の懸濁液を、賦形剤と一緒に、または賦形剤なしで粉砕媒体と共に混合して、粒径を小さくする。乾式粉砕は、芯として使用される予定の材料を、粉砕媒体と共に、賦形剤と一緒に、または賦形剤なしで混合して、粒径を小さくする方法である。凍結粉砕法では、芯として使用される予定の材料の懸濁液を、粉砕媒体と共に、賦形剤と一緒にまたは賦形剤なしで冷却された温度下で混合する。
一部の実施形態において、本明細書に記載の芯粒子は、固体材料（例えば、医薬品）を１種または複数の安定剤／表面改変剤の存在下でナノ粉砕することによって製造することができる。固体材料の小さな粒子は、粒子の懸濁液を液状溶液中での集成または凝集なしに安定化するために、とりわけ粒子の表面上への１種または複数の安定剤／表面改変剤の存在を必要とする可能性がある。一部のこのような実施形態において、安定剤は、粒子上にコーティングを形成する表面改変剤として作用することができる。
本明細書に記載のように、一部の実施形態において、芯粒子を形成する方法は、ナノ粉砕および粒子上へコーティングを形成することの双方に適した安定剤を選択すること、および粒子を粘液浸透性にすることを含む。例えば、後でより詳細に説明するように、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の存在下でのピレンのナノ粉砕によって製造されたモデル化合物ピレンの２００〜５００ｎｍのナノ粒子は、ポリマーをベースにし十分に確立されたＭＰＰと同様の速度で生理学的粘液サンプルに浸透できる粒子をもたらすことが立証された。興味深いことに、後でより詳細に説明するように、試験されたほんの少量の安定剤／表面改変剤のみが、ナノ粉砕すること、および粒子上に粒子を粘液浸透性にするコーティングを形成することの双方に適しているとの判定基準に適合することが観察された。
湿式粉砕法において、粉砕は、１種または複数の安定剤（例えば、表面改変剤）、粉砕媒体、粉砕される予定の固体（例えば、固形医薬品）、および溶媒を含む分散液（例えば、水性分散液）中で実施することができる。任意の適切な量の安定剤／表面改変剤を、溶媒中に含めることができる。一部の実施形態において、安定剤／表面改変剤は、溶媒中に、重量％または重量対容積％（重量：容積）で、溶媒の少なくとも約０．００１％、少なくとも約０．０１％、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約５％、少なくとも約６％、少なくとも約７％、少なくとも約８％、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約４０％、少なくとも約６０％、または少なくとも約８０％の量で存在することができる。一部の事例において、安定剤は、溶媒中に約１００％の量で存在することができる（例えば、安定剤／表面改変剤が溶媒である事例で）。他の実施形態において、安定剤は、溶媒中に、溶媒の約１００％以下、約８０％以下、約６０％以下、約４０％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１２％以下、約１０％以下、約８％以下、約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、または約１％以下で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、溶媒の約５％以下かつ少なくとも約１％）も可能である。その他の範囲も可能である。選択された特定の範囲は、粒子が粘液に浸透する能力に影響を及ぼす可能性のある因子、例えば、粒子表面上の安定剤／表面改変剤からなるコーティングの安定性、粒子上の安定剤／表面改変剤からなるコーティングの平均厚さ、粒子上の安定剤／表面改変剤の配向、粒子上の安定剤／表面改変剤の密度、安定剤：薬物の比率、薬物濃度、形成される粒子の大きさ、および多分散性、ならびに形成される粒子の形態に影響を及ぼす可能性がある。
医薬品（またはその塩）は、溶媒中に任意の適切な量で存在することができる。一部の実施形態において、医薬品（またはその塩）は、重量％または重量対容積％（重量：容積）で、溶媒の少なくとも約０．００１％、少なくとも約０．０１％、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約５％、少なくとも約６％、少なくとも約７％、少なくとも約８％、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約４０％、少なくとも約６０％、または少なくとも約８０％の量で存在する。一部の事例で、医薬品（またはその塩）は、溶媒中に溶媒の約１００％以下、約９０％以下、約８０％以下、約６０％以下、約４０％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１２％以下、約１０％以下、約８％以下、約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、または約１％以下の量で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、溶媒の約２０％以下かつ少なくとも約１％）も可能である。一部の実施形態において、医薬品は、上記範囲（但し、重量：容積）で存在する。
溶媒中での安定剤／表面改変剤の医薬品（またはその塩）に対する比率は、変更することもできる。一部の実施形態において、安定剤／表面改変剤の医薬品（またはその塩）に対する比率は、重量比、モル比、または重量：容積比で、少なくとも０．００１：１、少なくとも０．０１：１、少なくとも０．０１：１、少なくとも１：１、少なくとも２：１、少なくとも３：１、少なくとも５：１、少なくとも１０：１、少なくとも２５：１、少なくとも５０：１、少なくとも１００：１、または少なくとも５００：１でよい。一部の事例で、安定剤／表面改変剤の医薬品（またはその塩）に対する比率は、重量比またはモル比で、１０００：１以下、５００：１以下、１００：１以下、７５：１以下、５０：１以下、２５：１以下、１０：１以下、５：１以下、３：１以下、２：１以下、１：１以下、または０．１：１以下でよい。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも５：１かつ５０：１以下の比率）も可能である。その他の範囲も可能である。
安定剤／表面改変剤は、例えば、ポリマーまたは界面活性剤であり得る。ポリマーの例が、後でより詳細に説明するように、コーティング中で使用するのに適したポリマーである。界面活性剤の非限定的例には、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チジルコリン（ＤＰＰＣ）、オレイン酸、トリオレイン酸ソルビタン、モノオレイン酸ソルビタン、モノラウリン酸ソルビタン、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、天然レシチン、オレイルポリオキシエチレンエーテル、ステアリルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、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、ジオレイン酸ジエチレングリコール、オレイン酸テトラヒドロフルフリル、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、モノオレイン酸グリセリル、モノステアリン酸グリセリル、モノリシノール酸グリセリル、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、モノラウリン酸グリセリル、コーン油、綿実油、およびヒマワリ種子油が含まれる。上で言及した化合物の誘導体も可能である。上で言及した化合物と本明細書に記載のその他の化合物との組合せも、本発明の粒子中の表面改変剤として使用することができる。本明細書に記載のように、一部の実施形態において、表面改変剤は、安定剤、界面活性剤、および／または乳化剤として作用することができる。一部の実施形態において、表面改変剤は、粘液中での粒子輸送を助けることができる。
一部の実施形態において、粉砕のために使用される安定剤は、粒子表面上に粒子を粘液浸透性にするコーティングを形成するが、他の実施形態では、安定剤を、粒子が形成された後に、１種または複数の他の表面改変剤で取り代えることができる。例えば、一組の方法において、粉砕工程中で第１安定剤／表面改変剤を使用して、芯粒子の表面を被覆することができ、次いで、第１安定剤／表面改変剤の全部または一部を、第２安定剤／表面改変剤で取り代えて、芯粒子の表面の全部または一部を被覆することができる。一部の事例で、第２安定剤／表面改変剤は、第１安定剤／表面改変剤に比べて、粒子をより粘液浸透性にすることができる。一部の実施形態において、多様な表面改変剤を含むコーティングを有する芯粒子を形成することができる。
粉砕には、任意の適切な粉砕媒体を使用することができる。一部の実施形態において、セラミックおよび／またはポリマー性材料および／または金属を使用することができる。適切な材料の例には、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム、酸化イットリウム、ガラス、アルミナ、α−アルミナ、酸化アルミニウム、ポリスチレン、ポリ（メタクリル酸メチル）、チタン、鋼鉄が含まれる。粉砕媒体は、任意の適切な大きさを有することができる。例えば、粉砕媒体は、少なくとも約０．１ｍｍ、少なくとも約０．２ｍｍ、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約０．８ｍｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ、または少なくとも約５ｍｍの平均直径を有することができる。一部の事例で、粉砕媒体は、約５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．８ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、または約０．２ｍｍ以下の平均直径を有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．５ｍｍかつ約１ｍｍ以下の平均直径）も可能である。その他の範囲も可能である。
粉砕には任意の適切な溶媒を使用することができる。溶媒の選択は、数ある因子の中でも、粉砕される固体材料（例えば、医薬品）、使用される安定剤／表面改変剤の個々の種類（例えば、粒子を粘液浸透性にすることのできるもの）、使用される粉砕材料などの因子に依存する可能性がある。適切な溶媒は、固体材料または粉砕材料を実質上溶解しないが、安定剤／表面改変剤を適切な程度まで溶解するものでよい。溶媒の非限定的例としては、医薬用賦形剤、ポリマー、医薬品、塩類、保存剤、粘度調整剤、等張性調整剤、風味マスキング剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤、およびその他の医薬用賦形剤などのその他の成分を任意選択で含んでいてもよい、水、緩衝溶液、その他の水性溶液、アルコール（例えば、エタノール、メタノール、ブタノール）、およびこれらの混合物を挙げることができる。他の実施形態では、有機溶媒を使用することができる。医薬品は、これらのまたはその他の溶媒に対して任意の適切な溶解度を、例えば、水溶性に関して、または被覆用溶液に対する溶解性に関して前記の１種または複数の範囲の溶解度を有することができる。
他の実施形態において、芯粒子は、沈降技法により形成することができる。沈降技法（例えば、ミクロ沈降技法、ナノ沈降技法）は、芯として使用される、溶媒に実質上可溶性である材料（例えば、医薬品）および溶媒を含む第１溶液を形成することを含むことができる。この溶液を、材料が実質上不溶性である別の溶媒を含む第２溶液に添加し、それによって材料を含む複数の粒子を形成することができる。一部の事例で、１種または複数の表面改変剤、界面活性剤、材料、および／または生物活性薬剤は、第１および／または第２溶液中に存在することができる。コーティングは、芯を沈降させる工程中で形成することができる（例えば、沈降および被覆ステップは実質上同時に実施することができる）。他の実施形態では、粒子を、まず沈降技法を使用して形成し、続いて粒子を表面改変剤で被覆する。
一部の実施形態では、沈降技法を使用して、医薬品の塩からなる粒子（例えば、ナノ結晶）を形成することができる。一般に、沈降技法は、芯として使用される予定の材料を溶媒に溶解することを含み、次いで、その溶液を、芯粒子を形成するための賦形剤を含むか、または含まない混和性反溶媒に添加する。この技法は、水性溶液に溶ける医薬品（例えば、比較的高い水溶性を有する医薬品）の粒子を調製するのに有用である可能性がある。一部の実施形態において、１つまたは複数の帯電したまたはイオン化可能な基を有する医薬品は、対イオン（例えば、カチオンまたはアニオン）と相互に作用して、塩錯体を形成することができる。例えば、医薬品テノフォビル（ＴＦＶ）は、ホスホネート基およびプリン環構造を介して亜鉛カチオンと極めて強力に相互作用する。亜鉛とのこの相互作用は、結晶状態でのＴＦＶの沈降を引き起こし、結晶を、本明細書に記載のコーティングで安定化し、凝集を停止させることができる。
種々の対イオンを使用して、金属（例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、および遷移金属）を含む塩錯体を形成することができる。カチオン性対イオンの非限定的例には、亜鉛、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、バリウム、マグネシウム、および銅が含まれる。アニオン性対イオンの非限定的例には、リン酸イオン、炭酸イオン、および脂肪酸が含まれる。対イオンは、例えば、一価、二価、または三価でよい。その他の対イオンも当技術分野で公知であり、本明細書に記載の実施形態で使用することができる。
沈降法では、種々の様々な酸を使用することができる。一部の実施形態において、適切な酸としては、デカン酸（deconic acid）、ヘキサン酸、粘液酸、オクタン酸を挙げることができる。他の実施形態において、適切な酸としては、酢酸、アジピン酸、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスパラギン酸、カプリン酸（デカン酸）、炭酸、クエン酸、フマル酸、ガラクタル酸、Ｄ−グルコヘプトン酸、Ｄ−グルコン酸、Ｄ−グルクロン酸、グルタミン酸、グルタル酸、グリセロリン酸、グリコール酸、馬尿酸、塩酸、ＤＬ−乳酸、ラウリン酸、マレイン酸、（−）−Ｌ−リンゴ酸、パルミチン酸、リン酸、セバシン酸、ステアリン酸、コハク酸、硫酸、（＋）−Ｌ−酒石酸、またはチオシアン酸を挙げることができる。他の実施形態において、適切な酸としては、アルギン酸、ベンゼンスルホン酸、安息香酸、（＋）−樟脳酸、カプリル酸（オクタン酸）、シクラミン酸、ドデシル硫酸、エタン−１，２−ジスルホン酸、エタンスルホン酸、２−ヒドロキシエタンスルホン酸、ゲンチシン酸、２−オキソグルタル酸、イソ酪酸、ラクトビオン酸、マロン酸、メタンスルホン酸、ナフタレン−１，５−ジスルホン酸、ナフタレン−２−スルホン酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、ニコチン酸、オレイン酸、オロチン酸、シュウ酸、パモン酸（エンボン酸）、プロピオン酸、（−）−Ｌ−ピログルタミン酸、またはｐ−トルエンスルホン酸を挙げることができる。さらに他の実施形態において、適切な酸としては、２，２−ジクロロ酢酸、４−アセトアミド−安息香酸、（＋）−カンファ−１０−スルホン酸、カプロン酸（ヘキサン酸）、桂皮酸、ギ酸、臭化水素酸、ＤＬ−マンデル酸、硝酸、サリチル酸、４−アミノ−サリチル酸、またはウンデシル酸（ウンデカ−１０−エン酸）を挙げることができる。１種または複数のこのような酸の混合物も使用することができる。
沈降法では、種々の様々な塩基を使用することができる。一部の実施形態において、適切な塩基としては、アンモニア、Ｌ−アルギニン、水酸化カルシウム、コリン、Ｎ−メチル−グルカミン、リシン、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、または水酸化ナトリウムが挙げられる。別の実施形態において、適切な塩基としては、ベネタミン、ベンザチン、ベタイン、デアノール、ジエチルアミン、２−（ジエチルアミノ）−エタノール、ヒドラバビン、モルホリン、４−（２−ヒドロキシエチル）−、１−（２−ヒドロキシエチル）−ピロリジン、またはトロメタミンを挙げることができる。他の実施形態において、適切な塩基としては、ジエタノールアミン（２，２’−イミノビス（エタノール））、エタノールアミン（２−アミノエタノール）、エチレンジアミン、１Ｈ−イミダゾール、ピペラジン、トリエタノールアミン（２，２’，２’’−ニトリロトリス（エタノール））、または水酸化亜鉛を挙げることができる。１種または複数のこのような塩基の混合物も使用することができる。
沈降には、粉砕に使用できる本明細書に記載の溶媒をはじめとする任意の適切な溶媒を使用することができる。一組の実施形態では、医薬用賦形剤、ポリマー、および医薬品などのその他の成分を任意選択で含んでいてもよい水性溶液（例えば、水、緩衝液、その他の水性溶液）、アルコール（例えば、エタノール、メタノール、ブタノール）、およびこれらの混合物が使用される。
沈降法において、塩は、非塩形態の医薬品に比べて、より低い水溶性（または、塩を含む溶媒への溶解性）を有することができる。塩の水溶性（または溶媒への溶解性）は、２５℃で、例えば、約５ｍｇ／ｍＬ以下、約２ｍｇ／ｍＬ以下、約１ｍｇ／ｍＬ以下、約０．５ｍｇ／ｍＬ以下、約０．１ｍｇ／ｍＬ以下、約０．０５ｍｇ／ｍＬ以下、または約０．０１ｍｇ／ｍＬ以下、約１μｇ／ｍＬ以下、約０．１μｇ／ｍＬ以下、約０．０１μｇ／ｍＬ以下、約１ｎｇ／ｍＬ以下、約０．１ｎｇ／ｍＬ以下、または約０．０１ｎｇ／ｍＬ以下でよい。一部の実施形態において、塩は、少なくとも約１ｐｇ／ｍＬ、少なくとも約１０ｐｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約１ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約１０ｎｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１μｇ／ｍＬ、少なくとも約１μｇ／ｍＬ、少なくとも約５μｇ／ｍＬ、少なくとも約０．０１ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．０５ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．１ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約０．５ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約１．０ｍｇ／ｍＬ、少なくとも約２ｍｇ／ｍＬの水溶性（または溶媒への溶解性）を有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．００１ｍｇ／ｍＬかつ約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性（または溶媒への溶解性））も可能である。その他の範囲も可能である。塩は、ｐＨ範囲（例えば、ｐＨ１〜ｐＨ１４）の任意の箇所でこれらのまたはその他の範囲の水溶性を有することができる。
一部の実施形態において、沈降のために使用される溶媒は、本明細書に記載の１種または複数の表面改変剤を含み、粒子が溶液から沈降するにつれて、１種または複数の表面改変剤からなるコーティングを粒子の周りに形成することができる。表面改変剤は、溶媒中に任意の適切な濃度で、例えば、水性溶液中に、重量／容積％で、少なくとも約０．００１％、少なくとも約０．００５％、少なくとも約０．０１％、少なくとも約０．０５％、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、または少なくとも約５％の濃度で存在することができる。一部の事例で、表面改変剤は、溶媒中に、重量／容積％で、約５％以下、約１％以下、約０．５％以下、約０．１％以下、約０．０５％以下、約０．０１％以下、または約０．００５％以下の濃度で存在する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．０１（重量／容積）％かつ約１（重量／容積）％以下の濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。
芯粒子の別の典型的な形成方法は、凍結乾燥技法を含む。この技法では、医薬品またはその塩を、表面改変剤を含んでいてもよい水性溶液に溶解することができる。この溶液に対イオンを添加し、溶液を直ちに急速凍結し、凍結乾燥することができる。乾燥粉末を、適切な溶媒（例えば、水などの水性溶液）中で所望の濃度で再構成することができる。
対イオンを、凍結乾燥用溶媒に任意の適切な範囲で添加することができる。一部の事例で、対イオンの医薬品（例えば、塩）に対する比率は、重量比またはモル比で、少なくとも０．１：１、少なくとも１：１、少なくとも２：１、少なくとも３：１、少なくとも５：１、少なくとも１０：１、少なくとも２５：１、少なくとも５０：１、または少なくとも１００：１でよい。一部の事例で、対イオンの医薬品（例えば、塩）に対する比率は、重量比またはモル比で、１００：１以下、７５：１以下、５０：１以下、２５：１以下、１０：１以下、５：１以下、３：１以下、２：１以下、１：１以下、または０．１：１以下でよい。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも５：１かつ５０：１以下の比率）も可能である。その他の範囲も可能である。
表面改変剤が凍結乾燥前の溶媒中に存在するなら、表面改変剤は、任意の適切な濃度で、例えば、水性溶液中に重量／容積％で、少なくとも約０．００１％、少なくとも約０．００５％、少なくとも約０．０１％、少なくとも約０．０５％、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、または少なくとも約５％の濃度で存在することができる。一部の例で、表面改変剤は、溶媒中に、重量／容積％で、約５％以下、約１％以下、約０．５％以下、約０．１％以下、約０．０５％以下、約０．０１％以下、または約０．００５％以下の濃度で存在する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．０１（重量／容積）％かつ約１（重量／容積）％以下の濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。
溶媒中に存在する表面改変剤の濃度は、表面改変剤の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を超えても超えなくてもよく、使用される個々の表面改変剤に依存する。例えば、実施例の部に記載のように、Ｆ１２７のＣＭＣを超える（１％）およびＣＭＣ未満（０．０８％）の双方のＦ１２７濃度を利用して、医薬品テノフォビルの安定なナノ結晶性粒子を被覆することができる。しかし、アシクロビルモノホスフェートのナノ結晶性粒子は、界面活性剤濃度に対してより一層敏感であり、安定なナノ結晶性粒子は、ＣＭＣ（約０．１％）未満のＦ１２７濃度を利用する場合にのみ形成することができた。
他の実施形態において、安定な粒子は、医薬品を含む溶液に過剰な対イオンを添加することによって形成することができる。次いで、沈降物を、遠心などの種々の方法で洗浄することができる。生じたスラリーを超音波で処理することができる。１種または複数の表面改変剤を添加して、生じる粒子を安定化することができる。
医薬品粒子を形成するその他の方法もあり得る。いわゆるトップ−ダウン技法は、例えば、粉砕技法および高圧均質化を含む。高圧均質化では、芯として使用予定の材料の懸濁液を、隙間、弁、または開口部を通して圧力下に押しやって粒径を縮小する。いわゆるボトム−アップ技法は、例えば、沈降、乳化（溶媒中に溶解された芯として使用予定の材料を、賦形剤を含むか、または含まない非混和性反溶媒に添加して、芯粒子を形成する）、および噴霧乾燥（芯として使用予定の材料の溶液を気相の反溶媒中に噴霧して芯粒子を形成する）を含む。
本明細書に記載の方法とその他の方法との組合せもあり得る。例えば、一部の実施形態で、まず、医薬品からなる芯を沈降によってまず形成し、次いで、芯の大きさを、粉砕工程でさらに縮小する。
医薬品からなる粒子の形成に続いて、粒子を、粒子と結びつく、かつ／または粒子を被覆することのできる（第２）表面改変剤を含む溶液に任意選択で暴露することができる。医薬品が第１表面改変剤からなるコーティングを既に含む実施形態では、第２表面改変剤の全部または一部を第２安定剤／表面改変剤で取り代えて、粒子表面の全部または一部を被覆することができる。一部の事例で、第２表面改変剤は、第１表面改変剤に比べて、粒子をより粘液浸透性にすることができる。他の実施形態では、多様な表面改変剤を含むコーティング（例えば、単層または複層の状態で）を有する粒子を形成することができる。他の実施形態では、多様なコーティング（例えば、各コーティングは、異なる表面改変剤を任意選択で含む）を有する粒子を形成することができる。一部の事例で、コーティングは、表面改変剤からなる単層の形態で存在する。その他の配置も可能である。
本明細書に記載の方法のいずれにおいても、粒子を、溶液中で表面改変剤と共に少なくとも約１分間、少なくとも約２分間、少なくとも約５分間、少なくとも約１０分間、少なくとも約１５分間、少なくとも約２０分間、少なくとも約３０分間、少なくとも約６０分間、またはそれ以上インキュベートすることによって、粒子を被覆することができる。一部の事例で、インキュベーションは、約１０時間以下、約５時間以下、または約６０分以下で行うことができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、６０分以下かつ少なくとも２分のインキュベーション時間）も可能である。
粒子のコーティング
図１に図示した実施形態で示すように、芯（１６）を、１種または複数の表面改変剤を含むコーティング（２０）で取り囲むことができる。一部の実施形態において、コーティングは、芯の表面上に配置される１種または複数の表面改変剤、またはその他の分子で形成される。コーティングおよび表面改変剤の個々の化学的構成および／または成分は、粒子に特定の機能性、例えば、粘膜バリア中での増強された輸送を付与するように選択することができる。
芯を取り囲むコーティングは、芯を完全に取り囲むような実施形態もあり得るが、必ずしも完全に取り囲む必要はないことを理解されたい。例えば、コーティングは、芯の表面積の少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９９％を取り囲むことができる。一部の事例で、コーティングは、芯を実質的に取り囲む。他の事例で、コーティングは、芯を完全に取り囲む。他の実施形態において、コーティングは、芯の表面積の約１００％以下、約９０％以下、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、または約５０％以下を取り囲む。上で言及した範囲の組合せ（例えば、芯の表面積の８０％を超えかつ１００％未満を取り囲む）も可能である。
コーティングの成分を、一部の事例では、芯の表面の全域に均一に、他の事例では非均一に分布させることができる。例えば、コーティングは、一部の事例において、材料を全く含まない部分（例えば、孔）を含むことができる。所望なら、コーティング中へのまたはコーティングからの特定の分子および成分の浸透および／または輸送を可能にするが、コーティング中へのまたはコーティングからのその他の分子または成分の浸透および／または輸送を防止するように、コーティングを設計することができる。特定の分子がコーティング中におよび／またはコーティングを横切って浸透および／または輸送される能力は、例えば、コーティングを形成する表面改変剤の充填密度、およびコーティングを形成する成分の化学的および物理的特性に依存する可能性がある。本明細書に記載のように、コーティングは、１つの材料層を、または一部の実施形態では複数の材料層を含むことができる。単一種の表面改変剤、または複数種の表面改変剤が存在できる。
粒子のコーティングは、任意の適切な厚さを有することができる。例えば、コーティングは、少なくとも約１ｎｍ、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約３０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１μｍ、または少なくとも約５μｍの平均厚さを有することができる。一部の事例で、コーティングの平均厚さは、約５μｍ以下、約１μｍ以下、約５００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下、または約５ｎｍ以下である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約１ｎｍかつ約１００ｎｍ以下の平均厚さ）も可能である。その他の範囲も可能である。複数のコーティングを有する粒子の場合、各コーティング層は、上記の厚さの１つを有することができる。
一部の実施形態において、本明細書に記載の組成物および方法は、芯表面に対する表面改変部分の共有結合での連結を必要としないで、芯粒子を親水性表面改変部分で被覆することを可能にすることができる。一部のこのような実施形態では、疎水性表面を有する芯を、本明細書に記載のポリマーで被覆し、それによって、芯自体の特性を実質上改変することなしに、芯表面上に複数の表面改変部分を存在させることができる。例えば、表面改変剤を、芯粒子の外側表面に吸着させることができる。しかし、他の実施形態において、表面改変剤は、共有結合で芯粒子に連結される。
表面改変剤が芯の表面上に吸着される特定の実施形態において、表面改変剤は、溶液中の表面改変剤の他の分子と、任意選択でその他の成分（例えば、組成物／製剤中の）と共に平衡状態で存在することができる。一部の事例で、吸着された表面改変剤は、芯の表面上に本明細書に記載の密度で存在することができる。表面改変剤は溶液中の他の成分と平衡状態で存在するので、密度は、平均密度でよい。
本明細書に記載の粒子のコーティングおよび／または表面改変剤は、例えば、疎水性材料、親水性材料、および／または両親媒性材料などの任意の適切な材料を含むことができる。特定の実施形態において、ポリマーは合成ポリマー（すなわち、天然では産生されないポリマー）を含む。他の実施形態において、ポリマーは天然ポリマー（例えば、タンパク質、多糖、ゴム）である。特定の実施形態において、ポリマーは表面活性を有するポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは非イオン性ポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは非イオン性ブロックコポリマーである。一部の実施形態において、ポリマーは、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマーでよく、例えば、その１つのブロックは疎水性ポリマーであり、別のブロックは親水性ポリマーである。ポリマーは、帯電性、または非帯電性でよい。
一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、比較的親水性のブロックおよび比較的疎水性のブロックを有するブロックコポリマーを含むコーティングを備える。一部の事例で、親水性ブロックは、実質上、粒子の外側表面に存在することができる。例えば、親水性ブロックは、コーティングの外側表面の大部分を形成することができ、粒子を含む水性溶液中で粒子を安定化するのを助けることができる。実質上、コーティングの内部および／または芯粒子の表面に存在して、例えば、コーティングが芯へ付着するのを容易にすることができる。一部の事例で、コーティングは、トリブロックコポリマーを含む表面改変剤を含み、ここで、トリブロックコポリマーは、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含む。
トリブロックコポリマーの親水性ブロックおよび疎水性ブロックの分子量は、芯の粘液粘着性を低減し、かつトリブロックコポリマーと芯との十分な会合を確実にするようにそれぞれ選択することができる。本明細書に記載のように、トリブロックコポリマーの疎水性ブロックの分子量は、トリブロックコポリマーと芯との十分な会合が起こり、それによってトリブロックコポリマーが芯に粘着したままである確率を高めるように選択することができる。驚くべきことに、特定の実施形態において、トリブロックコポリマーの疎水性ブロックの分子量があまりにも小さい（例えば、約２ｋＤａ以下）と、疎水性芯とトリブロックコポリマーとの間の十分な粘着が見込めず、そのため、このような疎水性ブロックを有する粒子は、十分に低減された粘液粘着性を呈示しない可能性のあることがわかった。
特定の実施形態において、トリブロックコポリマーの疎水性ブロック（例えば、トリブロックコポリマーＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧのＰＰＯブロック、ここで、ＰＥＧブロックはＰＥＯブロックと互換できる）の分子量は、少なくとも約２ｋＤａ、少なくとも約３ｋＤａ、少なくとも約４ｋＤａ、少なくとも約５ｋＤａ、少なくとも約６ｋＤａ、少なくとも約１０ｋＤａ、少なくとも約２０ｋＤａ、または少なくとも約５０ｋＤａである。一部の実施形態において、疎水性のブロックの分子量は、約１００ｋＤａ以下、約８０ｋＤａ以下、約５０ｋＤａ以下、約２０ｋＤａ以下、約１５ｋＤａ以下、約１３ｋＤａ以下、約１２ｋＤａ以下、約１０ｋＤａ以下、約８ｋＤａ以下、または約６ｋＤａ以下である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約３ｋＤａかつ約１５ｋＤａ以下）も可能である。その他の範囲も可能である。
また、特定の実施形態において、粒子が十分に低減された粘液粘着を呈示するためには、十分な量の親水性ブロック（ポリマーの全重量の関数として）が必要とされることがわかった。例えば、特定の実施形態において、トリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％（例えば、少なくとも約２０重量％、少なくとも約２５重量％、または少なくとも約３０重量％）を構成する親水性ブロックは、粒子を粘液浸透性にし、一方、粘液粘着性は、親水性ブロックの重量比率がこの限界未満である粒子で一般的に観察された。一部の実施形態において、トリブロックコポリマーの親水性のブロックは、トリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約３０重量％、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４０重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約５５重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約６５重量％、または少なくとも約７０重量％を構成する。一部の実施形態において、トリブロックコポリマーの親水性のブロックは、トリブロックコポリマーの約９０重量％以下、約８０重量％以下、約６０重量％以下、約５０重量％以下、または約４０重量％以下を構成する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約３０重量％かつ約８０重量％以下）も可能である。その他の範囲も可能である。
一部の実施形態において、親水性のブロック（例えば、トリブロックコポリマーＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧのＰＥＧ（またはＰＥＯ）ブロック、ここで、ＰＥＧブロックはＰＥＯブロックと互換できる）の分子量は、少なくとも約０．０５ｋＤａ、少なくとも約０．１ｋＤａ、少なくとも約０．２ｋＤａ、少なくとも約０．３ｋＤａ、少なくとも約０．４ｋＤａ、少なくとも約０．５ｋＤａ、少なくとも約１ｋＤａ、少なくとも約２ｋＤａ、少なくとも約３ｋＤａ、少なくとも約４ｋＤａ、少なくとも約５ｋＤａ、少なくとも約６ｋＤａ、少なくとも約８ｋＤａ、少なくとも約１０ｋＤａ、少なくとも約２０ｋＤａ、または少なくとも約５０ｋＤａであり得る。特定の実施形態において、親水性のブロックの分子量は、約１００ｋＤａ以下、約８０ｋＤａ以下、約５０ｋＤａ以下、約２０ｋＤａ以下、約１５ｋＤａ以下、約１０ｋＤａ以下、約９ｋＤａ以下、約８ｋＤａ以下、約７ｋＤａ以下、約６ｋＤａ以下、約５ｋＤａ以下、約３ｋＤａ以下、約２ｋＤａ以下、または約１ｋＤａ以下であり得る。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．１ｋＤａかつ約３ｋＤａ以下）も可能である。その他の範囲も可能である。２つの親水性ブロックが疎水性ブロックの両側に位置する実施形態において、２つの親水性ブロックの分子量は、実質上同一であるか、異なってもよい。
特定の実施形態において、表面改変剤のポリマーはポリエーテル部分を含む。特定の実施形態において、ポリマーはポリアルキルエーテル部分を含む。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリエチレングリコールである尾部を含む。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリプロピレングリコールである中心部分を含む。特定の実施形態において、ポリマーは、中心部分としてポリブチレングリコールを含む。特定の実施形態において、ポリマーは、中心部分としてポリペンチレングリコールを含む。特定の実施形態において、ポリマーは、中心部分としてポリヘキシレングリコールを含む。特定の実施形態において、ポリマーは、本明細書に記載のポリマーの１種からなるトリブロックコポリマーである。本明細書中で開示されるように、ＰＥＧのいかなる列挙も、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）で置き換えることができ、ＰＥＯのいかなる列挙もＰＥＧで置き換えることができる。
特定の実施形態において、ポリマーは、ポリアルキルエーテル（例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール）および別のポリマーからなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリアルキルエーテルおよび別のポリアルキルエーテルからなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリエチレングリコールおよび別のポリアルキルエーテルからなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリプロピレングリコールおよび別のポリアルキルエーテルからなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリアルキルエーテルの少なくとも１種の単位を含むトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、２種の異なるポリアルキルエーテルからなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリエチレングリコール単位を含むトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、ポリプロピレングリコール単位を含むトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、両側に２つのより親水性の単位が位置するより疎水性の単位からなるトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、親水性単位は、同一種のポリマーである。特定の実施形態において、ポリマーは、両側に２つのより親水性の単位が位置するポリプロピレングリコール単位を含む。特定の実施形態において、ポリマーは、より疎水性の単位が両側に位置する２つのポリエチレングリコール単位を含む。特定の実施形態において、ポリマーは、２つのポリエチレングリコール単位が両側に位置するポリプロピレングリコール単位を有するトリブロックコポリマーである。中心ブロックの両側に位置する２つのブロックの分子量は、実質上同一であるか、異なりうる。
特定の実施形態において、ポリマーは、式：
を有し、式中、ｎは、２〜１１４０（両端を含む）の整数であり、ｍは、２〜１７３０（両端を含む）の整数である。特定の実施形態において、ｎは、１０〜１７０（両端を含む）の整数である。特定の実施形態において、ｍは、５〜７０（両端を含む）の整数である。特定の実施形態において、ｎは、少なくともｍの２倍、ｍの３倍、またはｍの４倍である。
特定の実施形態において、コーティングは、ポリ（エチレングリコール）−ポリ（プロピレンオキシド）−ポリ（エチレングリコール）のトリブロックコポリマー（以後、「ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマー」）を含む表面改変剤を含む。本明細書に記載のように、一部の実施形態では、ＰＥＧブロックをＰＥＯブロックで相互に交換することができる。ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマーのＰＥＧ（またはＰＥＯ）およびＰＰＯ部分の分子量は、本明細書に記載のように、粒子の粘液粘着を低減するように選択することができる。理論に拘泥するものではないが、ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマーを含むコーティングを有する粒子は、少なくとも部分的には粒子表面上に複数のＰＥＧ（またはＰＥＯ）部分が露呈されているので、対照粒子に比較して粘液粘着を低減することができる。ＰＰＯ部分は、芯表面に粘着することができ（例えば、芯表面が疎水性である場合）、そのため芯とトリブロックコポリマーとの間の強力な会合を可能にする。一部の事例で、ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマーは、非共有結合性相互作用を介して芯と会合する。比較が目的の場合、対照粒子は、例えば、被覆された粒子と類似の大きさのカルボキシレート修飾ポリスチレン粒子でよい。
特定の実施形態において、表面改変剤としては、商品名Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を有するポロキサマーを含むポリマーが挙げられる。本明細書に記載の実施形態で有用である可能性のあるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマーとしては、限定はされないが、Ｆ１２７、Ｆ３８、Ｆ１０８、Ｆ６８、Ｆ７７、Ｆ８７、Ｆ８８、Ｆ９８、Ｌ１０１、Ｌ１２１、Ｌ３１、Ｌ３５、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６４、Ｌ８１、Ｌ９２、Ｎ３、Ｐ１０３、Ｐ１０４、Ｐ１０５、Ｐ１２３、Ｐ６５、Ｐ８４およびＰ８５が挙げられる。
特定のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）分子の分子量の例を表１に示す。
その他の範囲も、可能であり、本明細書に記載の特定の実施形態において有用である可能性があるが、一部の実施形態において、ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマーの疎水性ブロックは、前記分子量の１つ（例えば、少なくとも約３ｋＤａかつ約１５ｋＤａ以下）を有し、親水性ブロックは、合わせて、ポリマーに対して前記範囲の１つの重量パーセント（例えば、少なくとも約１５重量％、少なくとも約２０重量％少なくとも約２５重量％、または少なくとも約３０重量％、かつ約８０重量％以下）を有する。これらの基準内に包含される特定のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマーとしては、例えば、Ｆ１２７、Ｆ１０８、Ｐ１０５およびＰ１０３が挙げられる。驚くべきことに、例中でより詳細に説明するように、これらの特定のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマーは、この基準内に包含されないその他の被試験Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマーを超えて、粒子を粘液浸透性にすることが見出された。さらに、粒子を粘液浸透性にしなかったその他の薬剤としては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ／Ｋｏｌｌｉｄｏｎ）ポリビニルアルコール−ポリエチレングリコールのグラフトコポリマー（Ｋｏｌｌｉｃｏａｔ ＩＲ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ）などの特定のポリマー；Ｔｗｅｅｎ２０、Ｔｗｅｅｎ８０、ソルトールＨＳ１５、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ１００、チロキサポール、クレモホールＲＨ４０などのオリゴマー；Ｓｐａｎ２０、Ｓｐａｎ８０、オクチルグルコシド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの小分子が挙げられる。
本明細書中の説明の多くは、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置（例えば、ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧトリブロックコポリマー）を含むコーティングに関係するが、コーティングは、この配置に限定されるものではないこと、およびその他の配置および材料もあり得ることを認識されたい。例えば、粒子は単一のコーティングを含むが、他の実施形態において、粒子は、１つを超えるコーティング（例えば、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のコーティング）を含むことができ、各コーティングは、必ずしも、粘液浸透性材料から形成される、または粘液浸透性材料を含む必要はない。一部の事例で、中間コーティング（すなわち、芯表面と外側コーティングとの間のコーティング）は、芯表面への外側コーティングの付着を容易にするポリマーを含むことができる。多くの実施形態において、粒子の外側コーティングは、粘液中での粒子の輸送を容易にする材料を含むポリマーを含む。
かくして、コーティング（例えば、内側コーティング、中間コーティング、および／または外側コーティング）は、任意の適切なポリマーを含むことができる。一部の事例で、ポリマーは、生体適合性および／または生分解性でよい。一部の事例で、ポリマー性材料は、１種を超えるポリマー（例えば、少なくとも２、３、４、５種またはそれ以上のポリマー）を含むことができる。一部の事例で、ポリマーは、ランダムコポリマーまたは本明細書に記載のようなブロックコポリマー（例えば、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマー）でよい。
適切なポリマーの非限定的例としては、ポリアミン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーバメート、ポリウレア、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリアセチレン、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、ポリイソシアネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、およびポリアリレートを挙げることができる。具体的なポリマーの非限定的例には、ポリ（カプロラクトン）（ＰＣＬ）、エチレン酢酸ビニルポリマー（ＥＶＡ）、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（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（Ｄ，Ｌ−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）、ポリアルキルシアノアクリレート、ポリウレタン、ポリ−Ｌ−リシン（ＰＬＬ）、ヒドロキシプロピルメタクリレート（ＨＰＭＡ）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ−Ｌ−グルタミン酸、ポリ（ヒドロキシ酸）、ポリアンヒドリド、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（ポリエチレンおよびポリプロピレンなど）、ポリアルキレングリコール（ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、ポリアルキレンオキシド（ＰＥＯ）など）、ポリアルキレンテレフタレート（ポリ（エチレンテレフタレート）など）、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（ポリ（酢酸ビニル）など）、ポリビニルハライド（ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）など）、ポリビニルピロリドン、ポリシロキサン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン、誘導体化されたセルロース（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、カルボキシメチルセルロースなど）、アクリル酸のポリマー（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）など）（本明細書中では、一緒にして「ポリアクリル酸」と呼ばれる）、およびこれらのコポリマーおよび混合物、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ン酸エステル、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（オルト）エステル、ポリ（酪酸）、ポリ（吉草酸）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）、およびトリメチレンカーボネート、ポリビニルピロリドンを挙げることができる。
ポリマーの分子量は、様々でよい。一部の実施形態において、分子量は、少なくとも約０．５ｋＤａ、少なくとも約１ｋＤａ、少なくとも約２ｋＤａ、少なくとも約３ｋＤａ、少なくとも約４ｋＤａ、少なくとも約５ｋＤａ、少なくとも約６ｋＤａ、少なくとも約８ｋＤａ、少なくとも約１０ｋＤａ、少なくとも約１２ｋＤａ、少なくとも約１５ｋＤａ、少なくとも約２０ｋＤａ、少なくとも約３０ｋＤａ、少なくとも約４０ｋＤａ、または少なくとも約５０ｋＤａでよい。一部の実施形態において、分子量は、約５０ｋＤａ以下、約４０ｋＤａ以下、約３０ｋＤａ以下、約２０ｋＤａ以下、約１２ｋＤａ以下、約１０ｋＤａ以下、約８ｋＤａ以下、約６ｋＤａ以下、約５ｋＤａ以下、または約４ｋＤａ以下でよい。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約２ｋＤａかつ約１５ｋＤａ以下の分子量）も可能である。その他の範囲も可能である。分子量は、光散乱、ゲル浸透クロマトグラフィーなどの任意の公知の技法を使用して測定することができる。その他の方法も当技術分野で公知である。
特定の実施形態において、ポリマーは生体適合性である、すなわち、ポリマーは、生存対象中に挿入または注入された場合に、有害な応答を典型的には誘導せず；例えば、それは、重大な炎症、および／または免疫系による、例えば、Ｔ細胞介在性応答を介する、ポリマーの急性拒絶を含まない。もちろん、「生体適合性」は、相対的な用語であり、生体組織と高度に適合性であるポリマーについてさえ、若干程度の免疫応答が予想されることが認識されるであろう。しかし、本明細書中で使用する場合、「生体適合性」は、免疫系の少なくとも一部による材料の急性拒絶に関連し、すなわち、対象中に埋め込まれた非生体適合性材料は、免疫系による材料の拒絶を十分に制御できないほど重症で、かつしばしば材料を対象から除去しなければならないほどの程度である対象における免疫応答を誘導する。生体適合性を測定するための１つの簡単な試験は、ポリマーをインビトロで細胞に暴露することであり：生体適合性ポリマーは、中度の濃度、例えば約５０μｇ／１０6細胞の濃度で有意な細胞死を典型的にはもたらさないポリマーである。例えば、生体適合性ポリマーは、繊維芽細胞または上皮細胞などの細胞に暴露された場合に、このような細胞によって貪食、さもなければ取り込まれた場合でさえ、細胞死を引き起こす可能性は約２０％未満である。一部の実施形態において、物質は、それをインビトロで細胞に添加することによってもたらされる細胞死が２０％以下であり、かつそれらをインビボで投与することが、望ましくない炎症またはその他のこのような有害作用を誘導しないなら、「生体適合性」である。
特定の実施形態において、生体適合性ポリマーは、生分解性でよく、すなわち、ポリマーは、体内でまたは細胞に導入された場合などの生理学的環境内で、化学的および／または生物学的に（例えば、細胞機構によってまたは加水分解によって）分解することができる。例えば、ポリマーは、水（例えば、対象内の）への暴露で自発的に加水分解するものでよく、かつ／またはポリマーは、熱（例えば約３７℃の温度）への暴露で分解することができる。ポリマーの分解は、使用されるポリマーまたはコポリマーに応じて、様々な速度で起こり得る。例えば、ポリマーの半減期（ポリマーの５０％がモノマーおよび／またはその他の非ポリマー性部分に分解される時間）は、ポリマーに応じて、数日、数週間、数か月、または数年の桁でよい。ポリマーは、例えば、酵素活性または細胞機構によって、一部の事例では、例えばリソチーム（例えば、比較的低いｐＨを有する）への暴露を介して、生物学的に分解される可能性がある。一部の事例で、ポリマーは、モノマー、および／または細胞が細胞に対する重大な毒性効果なしに再使用または処理できる（すなわち、成分を細胞にインビトロで添加した場合に、死滅する細胞は約２０％未満である）その他の非ポリマー性部分に分解される可能性がある。例えば、ポリラクチドは加水分解されて乳酸を形成し、ポリグリコリドは加水分解されてグリコール酸を形成する可能性がある、等々。
生分解性ポリマーの例には、限定はされないが、ポリ（エチレングリコール）−ポリ（プロピレンオキシド）−ポリ（エチレングリコール）トリブロックコポリマー、ポリ（ラクチド）（またはポリ（乳酸））、ポリ（グリコリド）、（またはポリ（グリコール酸））、ポリ（オルトエステル）、ポリ（カプロラクトン）、ポリリシン、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ウレタン）、ポリ（アンヒドリド）、ポリ（エステル）、ポリ（炭酸トリメチレン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ウレタン）、ポリ（β−アミノエステル）など、およびこれらのおよび／またはその他のポリマーのコポリマーまたは誘導体、例えば、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）が含まれる。
特定の実施形態において、ポリマーは、所望の適用で許容される期間内で生分解性であればよい。インビボ療法などの特定の実施形態において、このような分解は、通常、温度が２５〜３７℃でｐＨが６〜８の生理学的溶液への暴露で、約５年、１年、６か月、３か月、１か月、１５日、５日、３日以下、またはさらには１日未満（例えば、１〜４時間、４〜８時間、４〜２４時間、１〜２４時間）の期間で起こる。他の実施形態において、ポリマーは、所望の適用に応じて、約１時間〜数週間の期間で分解する。
本明細書に記載のコーティングおよび粒子は、ポリマーを含むことができるが、一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、ポリマーでなく（例えば、非ポリマー）かつ医薬品でない疎水性材料を含む。例えば、一部の実施形態において、粒子の全部または一部を、不動態化層で被覆することができる。非ポリマー性材料の非限定的例としては、特定の金属、ワックス、および有機材料（例えば、有機シラン、過フッ化またはフッ化有機材料）を挙げることができる。
粘膜粘着性が低減された粒子
本明細書に記載のように、一部の実施形態において、方法は、その粘膜粘着性を低減することが望まれる粒子などの材料を突き止めることを含む。粘液中での拡散性の増加を必要とする材料は、例えば、疎水性であり、多くの水素結合の供与体または受容体を有し、かつ／または高度に帯電性である可能性がある。一部の事例では、材料として、結晶性または非晶性の固体材料を挙げることができる。芯として役立つ可能性のある材料は、本明細書に記載の適切なポリマーで被覆されていてもよく、それによって表面上に複数の表面改変部分を伴う粒子を形成し、粘液粘着性の低減をもたらすことができる。低減された粘液粘着性を有すると記載される本明細書中の粒子は、別法として、粘液中での輸送を増加させること、粘液中で移動性があるか、または粘液浸透性（すなわち、粘液浸透性粒子）であることとして特徴付けられ、粒子は、（陰性）対照粒子に比べて、より速く粘液中で輸送されることを意味する。（陰性）対照粒子は、粘液粘着性であることが知られている粒子、例えば、本明細書に記載のコーティングで被覆されていない非修飾粒子または芯、例えば２００ｎｍのカルボキシル化ポリスチレン粒子でよい。
特定の実施形態において、本発明の方法は、修飾された物質からなる医薬組成物または製剤を、例えば、対象の粘液または粘膜表面に送達（例えば、局所送達）するために構成された製剤の状態で調製することを含む。表面改変部分を有する医薬組成物は、例えば、粘液粘着性が低減されているため、対象の粘膜表面に送達することができ、対象中の粘膜バリアを通過することができ、かつ／または粘膜表面での粒子の滞留を延長し、かつ／または均一な分布を増加させることができる。当業者にとって公知であるように、粘液は、ほとんどの外来粒子を捕捉する粘弾性のある粘着性物質である。捕捉された粒子は、下にある上皮に到達することができず、かつ／または粘液排除機構によって急速に排除される。粒子が下にある上皮に到達するため、および／または粒子が粘膜組織中に長く滞留するためには、粒子は、粘液分泌液に急速に浸透し、かつ／または粘液排除機構を回避しなければならない。粒子が粘液に実質的に粘着しないなら、粒子は、ムチン繊維間の間隙流体中に拡散し、下にある上皮に到達することができ、かつ／または粘液排除機構によって排除されない。したがって、粘液粘着性材料（例えば、疎水性である医薬品）を粒子の粘液粘着性を低減するための材料で修飾することは、下にある上皮への粒子の効率的な送達および／または粘膜表面での粒子の長い滞留を可能にすることができる。
さらに、一部の実施形態において、粘液粘着性が低減された本明細書に記載の粒子は、より粘液粘着性である粒子に比較して、組織表面での粒子のより良好な分布を促進し、かつ／または組織表面での存在を延長する。例えば、一部の事例で、胃腸管などの管腔空間は、粘液で被覆された表面で取り囲まれている。このような空間に送達された粘液粘着性粒子は、身体の自然な排除機構によって、管腔空間および粘液で被覆された表面から典型的には除去される。粘液粘着性が低減された本明細書に記載の粒子は、粘液粘着性粒子に比較して、管腔空間に比較的より長期間留まることができる。この長い存在が、粒子の排除を防止または低減することができ、かつ／または組織表面上への粒子のより良好な分布を可能にすることができる。長い存在は、また、管腔空間中での粒子輸送に影響を及ぼすことができ、例えば、粒子は、粘液層中に分布することができ、かつ下にある上皮に到達することができる。
特定の実施形態において、本明細書に記載のポリマーで被覆された材料（例えば、芯）は、対象中の粘液または粘膜バリアを通過し、かつ／または粘膜表面で粒子の長い滞留を呈示し、かつ／または粒子の均一な分布を増大させることができ、例えば、このような物質は、（陰性）対照粒子に比較して、対象の身体からより徐々に（少なくとも２倍、５倍、１０倍、さらには少なくとも２０倍より徐々に）排除される。（陰性）対照粒子は、粘液粘着性であることが知られている粒子、例えば、本明細書に記載のコーティングで被覆されていない非修飾粒子または芯、例えば、２００ｎｍのカルボキシル化ポリスチレン粒子でよい。
特定の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、次の通り定義される特定の相対速度＜Ｖmean＞relを有する：
式中、＜Ｖmean＞は、全平均軌跡平均速度であり、Ｖmeanは、その軌跡にわたって平均化された個々の粒子の速度であり、サンプルは、注目の粒子であり、陰性対照は、２００ｎｍのカルボキシル化ポリスチレン粒子であり、陽性対照は、２ｋＤａ〜５ｋＤａのＰＥＧで密にＰＥＧ化された２００ｎｍのポリスチレン粒子である。
相対速度は、多様な粒子追跡技法によって測定することができる。例えば、ＣＣＤカメラを具備した蛍光顕微鏡を使用して、各サンプル内のいくつかの領域から１００Ｘの倍率下に、粒子、すなわちサンプル、陰性対照、および陽性対照のそれぞれの種類について、６６．７ｍｓの時間分解能で１５の動画（１５コマ／秒）を記録することができる。サンプル、陰性および陽性対照は、軌跡を観察するための蛍光性粒子でよい。別法として、非蛍光性粒子を、蛍光性分子、蛍光性タグを付けた表面薬剤、または蛍光性タグを付けたポリマーで被覆することができる。最新の画像処理ソフトウェア（例えば、Ｉｍａｇｅ ＰｒｏまたはＭｅｔａＭｏｒｐｈ）を使用して、多様な粒子の少なくとも３．３３５秒の時間尺度にわたる個々の軌跡（５０コマ）を測定することができる。
一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、粘液中で、約０．３以上、約０．４以上、約０．５以上、約０．６以上、約０．７以上、約０．８以上、約０．９以上、約１．０以上、約１．１以上、約１．２以上、約１．３以上、約１．４以上、約１．５以上、約１．６以上、約１．７以上、約１．８以上、約１．９以上または約２．０以上の相対速度を有する。一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、粘液中で、約１０．０以下、約８．０以下、約６．０以下、約４．０以下、約３．０以下、約２．０以下、約１．９以下、約１．８以下、約１．７以下、約１．６以下、約１．５以下、約１．４以下、約１．３以下、約１．２以下、約１．１以下、約１．０以下、約０．９以下、約０．８以下、または約１．７以下の相対速度を有する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約０．５以上かつ約６．０以下の相対速度）も可能である。その他の範囲も可能である。粘液は、例えば、ヒト頸膣粘液でよい。
特定の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、粘液または粘膜バリア中で、対照粒子または対応粒子（例えば、非修飾であるおよび／または本明細書に記載のコーティングで被覆されていない対応粒子）に比べて、より大きな速度または拡散率で拡散することができる。一部の事例で、本明細書に記載の粒子は、粘液または粘膜バリアを、対照粒子または対応粒子に比べて、少なくとも約１０倍、２０倍、３０倍、５０倍、１００倍、２００倍、５００倍、１０００倍、２０００倍、５０００倍、１００００倍、またはそれ以上である速度または拡散率で通過することができる。一部の事例で、本明細書に記載の粒子は、粘液または粘膜バリアを、対照粒子または対応粒子に比べて、約１００００倍以下、約５０００倍以下、約２０００倍以下、約１０００倍以下、約５００倍以下、約２００倍以下、約１００倍以下、約５０倍以下、約３０倍以下、約２０倍以下、または約１０倍以下である速度または拡散率で通過することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、対照粒子または対応粒子に比べて少なくとも約１０倍かつ約１０００倍以下）も可能である。その他の範囲も可能である。
本明細書に記載の比較の目的に関して、対応粒子は、試験粒子とほぼ同一の大きさ、形状、および／または密度であるが、試験粒子を粘液中で移動性にするコーティングを欠いている。一部の事例で、測定は、約１秒、約０．５秒、約２秒、約５秒、または約１０秒の時間尺度をベースにする。当業者は、二乗幾何平均変位および速度または拡散率を測定する方法を承知であろう。
さらに、本明細書に記載の粒子は、対応粒子または対照粒子に比べて、少なくとも約１０倍、２０倍、３０倍、５０倍、１００倍、２００倍、５００倍、１０００倍、２０００倍、５０００倍、１００００倍、またはそれ以上である二乗幾何平均変位で、粘液または粘膜バリアを通過できる。一部の事例で、本明細書に記載の粒子は、対照粒子または対応粒子に比べて、約１００００倍以下、約５０００倍以下、約２０００倍以下、約１０００倍以下、約５００倍以下、約２００倍以下、約１００倍以下、約５０倍以下、約３０倍以下、約２０倍以下、または約１０倍以下である二乗幾何平均変位で粘液または粘膜バリアを通過することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、対照粒子または対応粒子に比べて、少なくとも約１０倍かつ約１０００倍以下）も可能である。その他の範囲も可能である。
一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、前記粒子が水中を拡散できる速度または拡散率にほぼ等しい速度で粘膜バリア中を拡散する。一部の事例で、本明細書に記載の粒子は、粒子が同一条件下で水中を拡散する拡散率の約１／２以下、約１／４以下、約１／８以下、約１／１６以下、約１／３２以下、約１／５０以下、約１／１００以下、約１／２００以下、約１／３００以下、約１／４００以下、約１／５００以下、約１／６００以下、約１／７００以下、約１／８００以下、約１／９００以下、約１／１０００以下、約１／２０００以下、約１／５０００以下、約１／１０，０００以下である速度または拡散率で、粘膜バリアを通過することができる。一部の事例で、本明細書に記載の粒子は、粒子が同一条件下で水中を拡散する拡散率の約１／１０，０００以上、約１／５０００以上、約１／２０００以上、約１／１０００以上、約１／９００以上、約１／８００以上、約１／７００以上、約１／６００以上、約１／５００以上、約１／４００以上、約１／３００以上、約１／２００以上、約１／１００以上、約１／５０以上、約１／３２以上、約１／１６以上、約１／８以上、約１／４以上、または約１／２以上である速度または拡散率で、粘膜バリアを通過することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、粒子が同一条件下で水中を拡散する拡散率の約１／５０００以上かつ１／５００未満）も可能である。その他の範囲も可能である。測定は、約１秒、約０．５秒、約２秒、約５秒、または約１０秒の時間尺度をベースにすることができる。
個々の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、粒子が水中を拡散する拡散率の約１／５００以下である拡散率で、ヒト頸膣粘液中を拡散することができる。一部の事例で、測定は、約１秒、約０．５秒、約２秒、約５秒、または約１０秒の時間尺度をベースにすることができる。
特定の実施形態において、本発明は、ヒト頸膣粘液などの粘液中を、特定の絶対拡散率で移動する粒子を提供する。例えば、本明細書に記載の粒子は、少なくとも約１×１０-4μｍ／秒、２×１０-4μｍ／秒、５×１０-4μｍ／秒、１×１０-3μｍ／秒、２×１０-3μｍ／秒、５×１０-3μｍ／秒、１×１０-2μｍ／秒、２×１０-2μｍ／秒、４×１０-2μｍ／秒、５×１０-2μｍ／秒、６×１０-2μｍ／秒、８×１０-2μｍ／秒、１×１０-1μｍ／秒、２×１０-1μｍ／秒、５×１０-1μｍ／秒、１μｍ／秒、または２μｍ／秒の拡散率で移動できる。一部の事例で、粒子は、約２μｍ／秒以下、約１μｍ／秒以下、約５×１０-1μｍ／秒以下、約２×１０-1μｍ／秒以下、約１×１０-1μｍ／秒以下、約８×１０-2μｍ／秒以下、約６×１０-2μｍ／秒以下、約５×１０-2μｍ／秒以下、約４×１０-2μｍ／秒以下、約２×１０-2μｍ／秒以下、約１×１０-2μｍ／秒以下、約５×１０-3μｍ／秒以下、約２×１０-3μｍ／秒以下、約１×１０-3μｍ／秒以下、約５×１０-4μｍ／秒以下、約２×１０-4μｍ／秒以下、または約１×１０-4μｍ／秒以下の拡散率で移動できる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約２×１０-4μｍ／秒以上かつ約１×１０-1μｍ／秒以下）も可能である。その他の範囲も可能である。一部の事例で、測定は、約１秒、約０．５秒、約２秒、約５秒、または約１０秒の時間尺度をベースにしている。
本明細書に記載の移動度（例えば、相対速度、拡散率）の多くは、ヒト頸膣粘液中で測定できるが、それらの移動度は、その他の種類の粘液中でも同様に測定できることを理解されたい。
特定の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、表面改変部分を所定の密度で含む。表面改変部分は、例えば、粒子を含む溶媒に暴露される表面改変剤の一部でよい。例として、ＰＥＧ部分は、表面改変剤ＰＥＧ−ＰＰＯ−ＰＥＧの表面改変部分であり得る。一部の事例で、表面改変部分および／または表面改変剤は、ｎｍ2当たりの単位または分子数で、少なくとも約０．００１、少なくとも約０．００２、少なくとも約０．００５、少なくとも約０．０１、少なくとも約０．０２、少なくとも約０．０５、少なくとも約０．１、少なくとも約０．２、少なくとも約０．５、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約５０、少なくとも約１００個、またはそれ以上の密度で存在する。一部の事例で、表面改変部分および／または表面改変剤は、ｎｍ2当たりの単位または分子数で、約１００以下、約５０以下、約２０以下、約１０以下、約５以下、約２以下、約１以下、約０．５以下、約０．２以下、約０．１以下、約０．０５以下、約０．０２以下、または約０．０１以下の密度で存在する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、ｎｍ2当たりの単位または分子数で少なくとも約０．０１かつ約１以下）も可能である。その他の範囲も可能である。一部の実施形態において、上記の密度値は、表面改変剤が溶液中で他の成分と平衡状態で存在する場合の平均密度でよい。
当業者は、表面改変部分の平均密度を定量化または推定する方法を承知しているであろう（例えば、そのそれぞれが、参照により本明細書に組み込まれる、S.J. Budijono et al., Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 360(2020)105-110、およびJoshi, et al., Anal. Chim. Acta 104 (1979)153-160を参照されたい）。例えば、本明細書に記載のように、表面改変部分の平均密度は、ＨＰＬＣ定量およびＤＬＳ分析を使用して測定することができる。表面密度の測定が課題となる粒子の懸濁液を、まずＤＬＳを使用して大きさで分類する：少量を適切な濃度（例えば、約１００μｇ／ｍＬ）まで希釈し、ｚ平均直径を粒径の代表測定値と見なす。次いで、残りの懸濁液を２つのアリコートに分割する。ＨＰＬＣを使用して、第１アリコートを、芯材量の全濃度について、および表面改変部分の全濃度についてアッセイする。再度ＨＰＬＣを使用して、第２アリコートを、遊離または非拘束の表面改変部分の濃度についてアッセイする。第２アリコートから遊離または非拘束の表面改変部分のみを得るため、粒子、それゆえ任意の拘束された表面改変部分を、超遠心によって除去する。表面改変部分の全濃度から非拘束の表面改変部分の濃度を差し引くことによって、拘束された表面改変部分の濃度を求めることができる。芯材料の全濃度も、第１アリコートから求めたので、芯材料と表面改変部分との間の質量比率を求めることができる。表面改変部分の分子量を利用して、芯材料の質量に対する表面改変部分の数を計算することができる。この数を表面密度の測定に転用するために、芯材料の質量当たりの表面積を計算する必要がある。粒子の体積は、芯材料の質量当たりの表面積の計算を可能にするＤＬＳから得られる直径を有する球のそれとして近似される。この方式で、表面積当たりの表面改変部分の数を求めることができる。この方法は、本明細書に記載の密度値を測定するのに使用された。
密度は、また、電子顕微鏡法、光散乱、または表面相互作用の測定などの方法により芯材料の表面積を量化または見積もること、次いで、液体クロマトグラフィーまたは質量分光法などの方法により粘着された表面改変剤を定量することによって測定することができる。（参照により本明細書に組み込まれる、例えば、Wang et al., Angew Chem Int Ed Engl,2008,47(50),9726-9を参照されたい）。
特定の実施形態において、本明細書に記載の粒子は、粒子のゼータ電位に影響を及ぼす表面改変部分および／または表面改変剤を含む。被覆された粒子のゼータ電位は、例えば、少なくとも約−１００ｍＶ、少なくとも約−７５ｍＶ、少なくとも約−５０ｍＶ、少なくとも約−４０ｍＶ、少なくとも約−３０ｍＶ、少なくとも約−２０ｍＶ、少なくとも約−１０ｍＶ、少なくとも約−５ｍＶ、少なくとも約５ｍＶ、少なくとも約１０ｍＶ、少なくとも約２０ｍＶ、少なくとも約３０ｍＶ、少なくとも約４０ｍＶ、少なくとも約５０ｍＶ、少なくとも約７５ｍＶ、または少なくとも約１００ｍＶでよい。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約−５０ｍＶかつ約５０ｍＶ以下のゼータ電位）も可能である。その他の範囲も可能である。
本明細書に記載の被覆された粒子は、任意の適切な形状および／または大きさを有することができる。一部の実施形態において、被覆された粒子は、芯の形状に実質上類似した形状を有する。一部の事例で、本明細書に記載の被覆された粒子は、ナノ粒子でよい、すなわち、粒子は、約１μｍ以下の特徴的な寸法を有し、粒子の特徴的な寸法は、粒子と同一の体積を有する完全球の直径である。他の実施形態において、より大きな大きさもあり得る（例えば、約１〜１０μｍ）。複数の粒子は、一部の実施形態において、平均サイズで特徴づけることもできる（例えば、複数の粒子についての平均最大断面寸法、または平均最小断面寸法）。複数の粒子は、例えば、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約１μｍ以下、約８００ｎｍ以下、約７００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３５ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約２５ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、または約５ｎｍ以下の平均サイズを有することができる。一部の事例で、複数の粒子は、例えば、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約４００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍ、少なくとも約１μｍ、または少なくとも約５μｍの平均サイズを有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約５０ｎｍかつ約５００ｎ以下の平均サイズ）も可能である。その他の範囲も可能である。一部の実施形態において、本明細書に記載の方法で形成される芯の大きさは、ガウス型分布を有する。
医薬品
一部の実施形態において、被覆された粒子は、少なくとも１種の医薬品を含む。医薬品は、粒子の芯中に、および／または粒子のコーティング中に存在することができる（例えば、芯および／またはコーティングの全体に分散されて）。一部の事例で、医薬品は、粒子の表面上に（例えば、コーティングの外側表面上、コーティングの内側表面、芯の表面上に）配置することができる。医薬品は、一般に公知である技法（例えば、コーティング、吸着、共有結合、またはその他の方法）を使用して、粒子内に含められ、かつ／または粒子の一部に配置されることができる。一部の事例で、医薬品は、粒子を被覆する前または間に、粒子の芯中に存在することができる。一部の事例で、医薬品は、本明細書に記載のように、粒子の芯を形成する際に存在する。
医薬品の非限定的例には、造影用薬剤、診断用薬剤、治療用薬剤、検出可能な標識を有する薬剤、核酸、核酸類似体、小分子、ペプチド模倣体、タンパク質、ペプチド、脂質、ワクチン、ウイルスベクター、ウイルス、および界面活性剤が含まれる。
一部の実施形態において、本明細書に記載の粒子中に含められる医薬品は、標的とされる予定の粘膜組織中で治療、診断、または造影効果を有する。粘膜組織の非限定的例には、口腔（例えば、口内および食道膜および扁桃表面を含む）、眼、消化管（例えば、胃、小腸、大腸、結腸、直腸を含む）、鼻、呼吸器（例えば、鼻、咽頭、気管および気管支の膜）、および生殖器（例えば、膣、頸管および尿道の膜）の組織が含まれる。
任意の適切な数の医薬品が、本明細書に記載の粒子中に存在することができる。例えば、少なくとも１種、少なくとも２種、少なくとも３種、少なくとも４種、少なくとも５種、またはそれ以上であるが、一般には１０種未満の医薬品が、本明細書に記載の粒子中に存在することができる。
粘液粘着性である多くの薬物が、当技術分野で公知であり、本明細書に記載の粒子中で医薬品として使用することができる（例えば、Khanvilkar K, Donovan MD, Flanagen DR, Drug transfer through mucus, Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 173-193；Bhat PG, Flanagan DR, Donovan MD. Drug diffusion through cystic fibrotic mucus: steady-state permeation, rheologic properties, and glycoprotein morphology, J Pharm Sci, 1996 Jun;85(6):624-30を参照されたい）。医薬品のさらなる非限定的例には、造影および診断用薬剤（放射線不透過剤、標識化抗体、標識化核酸プローブ、着色または蛍光色素などの色素、等々）、ならびに補助薬（放射線増感剤、トランスフェクション増強剤、走化性薬剤および走化性誘引剤、細胞粘着および／または細胞移動性を調節するペプチド、細胞浸透化剤、ワクチン増強剤、多剤耐性抑制剤および／または流出ポンプ阻害剤、等々）が含まれる。
医薬品のさらなる非限定的例には、アロキシプリン、アウラノフィン、アザプロパゾン、ベノリレート、ジフルニサル、エトドラク、フェンブフェン、フェノプロフェンカルシウム（calcim）、フルルビプロフェン、フロセミド、イブプロフェン、インドメタシン、ケトプロフェン、エタボン酸ロテプレドノール、メクロフェナム酸、メフェナム酸、ナブメトン、ナプロキセン、オキシフェンブタゾン、フェニルブタゾン、ピロキシカム、スリンダク、アルベンダゾール、ヒドロキシナフトエ酸ベフェニウム、カンベンダゾール、ジクロロフェン、イベルメクチン、メベンダゾール、オキサムニキン、オクスフェンダゾール、エンボン酸オキサンテル、プラジカンテル、エンボン酸ピランテル、チアベンダゾール、アミオダロンＨＣｌ、ジソピラミド、酢酸フレカイニド、硫酸キニジンが含まれる。抗菌剤：ベネタミンペニシリン、シノキサシン、シプロフロキサシンＨＣｌ、クラリスロマイシン、クロファジミン、クロキサシリン、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、エリスロマイシン、エチオナミド、イミペネム、ナリジクス酸、ニトロフラントイン、リファンピシン、スピラマイシン、スルファベンズアミド、スルファドキシン、スルファメラジン、スルフアセトアミド、スルファジアジン、スルファフラゾール、スルファメトキサゾール、スルファピリジン、テトラサイクリン、トリメトプリム、ジクマロール、ジピリダモール、ニクマロン、フェニンジオン、アモキサピン、マプロチリンＨＣｌ、ミアンセリンＨＣｌ、ノルトリプチリンＨＣｌ、トラゾドンＨＣｌ、マレイン酸トリミプラミン、アセトヘキサミド、クロルプロパミド、グリベンクラミド、グリクラジド、グリピジド、トラザミド、トルブタミド、ベクラミド、カルバマゼピン、クロナゼパム、エトトイン、メトイン、メススキシミド、メチルフェノバルビトン、オクスカルバゼピン、パラメタジオン、フェナセミド、フェノバルビトン、フェニトイン、フェンスキシミド、プリミドン、スルチアム、バルプロ酸、アンホテリシン、硝酸ブトコナゾール、クロトリマゾール、硝酸エコナゾール、フルコナゾール、フルシトシン、グリセオフルビン、イトラコナゾール、ケトコナゾール、ミコナゾール、ナタマイシン、ナイスタチン、硝酸スルコナゾール、テルビナフィンＨＣｌ、テルコナゾール、チオコナゾール、ウンデセン酸、アロプリノール、プロベネシド、スルフィン−ピラゾン、アムロジピン、ベニジピン、ダロジピン、ジリタゼムＨＣｌ、ジアゾキシド、フェロジピン、酢酸グアナベンズ、イスラジピン、ミノキシジル、ニカルジピンＨＣｌ、ニフェジピン、ニモジピン、フェノキシベンズアミンＨＣｌ、プラゾシンＨＣｌ、レセルピン、テラゾシンＨＣｌ、アモジアキン、クロロキン、クロルプログアニルＨＣｌ、ハロファントリンＨＣｌ、メフロキンＨＣｌ、ログアニルＨＣｌ、プリメタミン、硫酸キニン、メシル酸ジヒドロエルゴタミン、酒石酸エルゴタミン、マレイン酸メチセルギド、マレイン酸ピゾチフェン、コハク酸スマトリプタン、アトロピン、ベンズヘキソールＨＣｌ、ビペリデン、エトプロパジンＨＣｌ、ヒオスシアミン、メペンゾレートブロミド、オキシフェンシルシミンＨＣｌ、トロピカミド、アミノグルテチミド、アムサクリン、アザチオプリン、ブスルファン、クロランブシル、シクロスポリン、ダカルバジン、エストラムスチン、エトポシド、ロムスチン、メルファラン、メルカプトプリン、メトトレキサート、マイトマイシン、ミトタン、ミトザントロン、プロカルバジンＨＣｌ、クエン酸タモキシフェン、テストラクトン、ベンズニダゾール、クリオキノール、デコキネート、ジヨードヒドロキシキノリン、フロ酸ジロキサニド、ジニトルミド、フルゾリドン、メトロニダゾール、ニモラゾール、ニトロフラゾン、オルニダゾール、チニダゾール、カルビマゾール、プロピルチオウラシル、アルプラゾラム、アミロバルビトン、バルビトン、ベンタゼパム、ブロマゼパム、ブロムペリドール、ブロチゾラム、ブトバルビトン、カルブロマール、クロルジアゼポキシド、クロルメチアゾール、クロルプロマジン、クロバザム、クロチアゼパム、クロザピン、ジアゼパム、ドロペリドール、エチナメート、フルナニゾン、フルニトラゼパム、フルオプロマジン、デカン酸フルペンチキソル、デカン酸フルフェナジン、フルラゼパム、ハロペリドール、ロラゼパム、ロルメタゼパム、メダゼパム、メプロバメート、メタカロン、ミダゾラム、ニトラゼパム、オキサゼパム、ペントバルビトン、ペルフェナジンピモジド、プロクロルペラジン、スルピリド、テマゼパム、チオリダジン、トリアゾラム、ゾピクロン、アセブトロール、アルプレノロール、アテノロール、ラベタロール、メトプロロール、ナドロール、オクスプレノロール、ピンドロール、プロプラノロール、アムリノン、ジギトキシン、ジゴキシン、エノキシモン、ラナトシドＣ、メジゴキシン、ベクロメタゾン、ベタメタゾン、ブデソニド、酢酸コルチゾン、デゾキシメタゾン、デキサメタゾン、酢酸フルドロコルチゾン、フルニソリド、フルコルトロン、プロピオン酸フルチカゾン、ヒドロコルチゾン、メチルプレドニゾロン、プレドニゾロン、プレドニゾン、トリアムシノロン、アセタゾラミド、アミロリド、ベンドロフルアジド、ブメタニド、クロロチアジド、クロルサリドン、エタクリン酸、フルセミド、メトラゾン、スピロノラクトン、トリアムテレン、メシル酸ブロモクリプチン、マレイン酸リスリド、ビサコジル、シメチジン、シサプリド、ジフェノキシレートＨＣｌ、ドンペリドン、ファモチジン、ロペラミド、メサラジン、ニザチジン、オメプラゾール、オンダンセルトンＨＣｌ、ラニチジンＨＣｌ、スルファサラジン、アクリバスチン、アステミゾール、シンナリジン、シクリジン、シプロヘプタジエン（cyproheptadie）ＨＣｌ、ジメンヒドリネート、フルナリジンＨＣｌ、ロラタジン、メクロジンＨＣｌ、オキサトミド、テルフェナジン、ベザフィブレート、クロフィブレート、フェノフィブレート、ゲムフィブロジル、プロブコール、硝酸アミル、三硝酸グリセリル、二硝酸イソソルビド、一硝酸イソソルビド、四硝酸ペンタエリスリトール、β−カロテン、ビタミンＡ、ビタミンＢ２、ビタミンＤ、ビタミンＥ、ビタミンＫ、コデイン、デキストロプロピオキシフェン、ジアモルフィン、ジヒドロコデイン、メプタジノール、メタドン、モルフィン、ナルブフィン、ペンタゾシン、クエン酸クロミフェン、ダナゾール、エチニルエストラジオール、酢酸メドロキシプロゲステロン、メストラノール、メチルテストステロン、ノルエチステロン、ノルゲストレル、エストラジオール、結合型エストロゲン（oestrogens）、プロゲステロン、スタノゾロール、スチルベストロール（stibestrol）、テストステロン、チボロン、アンフェンタミン、デクスアンフェタミン、デクスフェンフルラミン、フェンフルラミン、およびマジンドールが含まれる。
用途および医薬組成物
本明細書に記載の粒子は、任意の適切な適用分野で採用することができる。一部の事例で、粒子は、医薬組成物（例えば、本明細書に記載のような）、例えば、医薬品（例えば、薬物、治療用薬剤、診断用薬剤、造影用薬剤）を粘液または粘膜表面を通って、またはそれらに送達するのに使用される医薬組成物の一部である。医薬組成物は、少なくとも１種の本明細書に記載の粒子、および１種または複数の薬学上許容される賦形剤または担体を含むことができる。組成物は、対象の状態を治療、予防、および／または診断する際に使用することができ、方法は、対象に医薬組成物を投与することを含む。本明細書に記載の物品および方法によって治療される予定の対象または患者は、霊長類、哺乳動物、および脊椎動物など、ヒトまたは非ヒト動物を意味することができる。
対象を治療することに関連する方法は、疾患、障害および／または状態にかかりやすい可能性はあるが、それらを有するとは診断されなかった対象における疾患、障害または状態の発症を予防すること；疾患、障害または状態を抑制すること、例えば、その進行を遅らせること；ならびに疾患、障害または状態を軽減すること、例えば、疾患、障害および／または状態の退縮をもたらすことを含むことができる。疾患または状態を治療することは、たとえ根底にある病態生理学に影響を及ぼさなくても、個々の疾患または状態の少なくとも１種の症状を改善すること（例えば、このような薬剤が疼痛の原因を治療することはないにしても鎮痛薬を投与することによって対象の疼痛を治療するような）を含む。
一部の実施形態において、本明細書に記載の医薬組成物は、例えば低減された粘液粘着性のため、対象中の粘膜表面に送達され、対象中の粘膜バリア（例えば、粘液）を通過することができ、かつ／または粘膜表面で粒子の長い滞留および／または均一分布の増加を呈示することができる。粘膜組織の非限定的例には、口腔（例えば、頬側および食道の膜、ならびに扁桃表面を含む）、眼、消化管（例えば、胃、小腸、大腸、結腸、直腸を含む）、鼻腔、呼吸器（例えば、鼻腔、咽頭、気管および気管支の膜を含む）、生殖器（例えば、膣、頸管および尿道の膜を含む）が含まれる。
本明細書に記載され、かつ本明細書に記載の物品および方法により使用するための医薬組成物は、薬学上許容される賦形剤または担体を含むことができる。薬学上許容される賦形剤または薬学上許容される担体としては、任意の適切な種類の非毒性で不活性な固体、半固体または液体状充填剤、希釈剤、封入用材料または製剤用補助剤を挙げることができる。薬学上許容される担体として役立つことのできる材料の若干の例が、糖（ラクトース、グルコースおよびスクロースなど）、デンプン（コーンスターチおよび馬鈴薯デンプンなど）、セルロースおよびその誘導体（カルボキシメチルセルロースナトリウム、エチルセルロースおよび酢酸セルロースなど）、粉末トラガカントゴム、麦芽、ゼラチン、タルク、カカオバターおよび坐薬用ワックスなどの賦形剤、油（ピーナツ油、綿実油、ベニバナ油、ゴマ油、オリーブ油、コーン油およびダイズ油など）、グリコール（プロピレングリコールなど）、エステル（オレイン酸エチルおよびラウリン酸エチルなど）、寒天、界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ８０など）、緩衝剤（水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムなど）、アルギン酸、パイロジェン不含水、等張生理食塩水、Ｒｉｎｇｅｒ溶液、エチルアルコール、リン酸緩衝溶液であり、その他の非毒性で適合性のある滑沢剤（ラウリル硫酸ナトリウムおよびステアリン酸マグネシウムなど）、着色剤、放出剤、被覆剤、甘味剤、風味剤および芳香剤、保存剤および酸化防止剤も、製剤業者の判断により組成物中に存在することができる。当業者に認識されているように、賦形剤は、後で説明するような投与経路、送達される医薬品、薬剤送達のタイムコース、等々に基づいて選択することができる。
本明細書に記載の粒子を含む医薬組成物は、当技術分野で公知の任意の経路を経て対象に投与することができる。これらの経路としては、限定はされないが、経口、舌下、経鼻、皮内、皮下、筋内、経直腸、経膣、静脈内、動脈内、槽内、腹腔内、硝子体内、眼周囲、局所（散剤、クリーム剤、軟膏剤、または点滴剤として）、頬側、および吸入投与が挙げられる。一部の実施形態において、本明細書に記載の組成物は、注射剤（静脈内、筋内または皮下）、点滴輸液調合物、または坐剤のように非経口で投与することができる。当業者に認識されているように、所望の生物学的効果を達成するための投与経路および有効投与量は、投与される薬剤、標的器官、投与される調合物、投与のタイムコース、治療される疾患、意図した用途、等々によって決めることができる。
例として、粒子を、経鼻スプレーとして製剤化される予定の医薬組成物中に、医薬組成物が鼻腔粘液層を横切って送達されるように含めることができる。別の例として、粒子を、吸入剤として製剤化される予定の医薬組成物中に、医薬組成物が肺粘液層を横切って送達されるように含めることができる。別の例として、組成物を経口で投与する予定なら、組成物を、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、またはシロップ剤として製剤化することができる。同様に、粒子を、眼、消化管、鼻腔、呼吸器、直腸、尿道および／または膣組織を経て送達する予定の医薬組成物中に含めることができる。
眼粘液膜経路によって適用するため、対象組成物を、点眼薬または眼用軟膏として製剤化することができる。これらの製剤は、従来の手段で調製することができ、所望なら、対象組成物を、緩衝またはｐＨ調整剤、張性調節剤、粘度調整剤、懸濁安定化剤、保存剤、およびその他の医薬用賦形剤などの、任意の従来の添加物と混合することができる。さらに、特定の実施形態において、本明細書に記載の対象組成物を、凍結乾燥するか、または噴霧乾燥などの別の適切な乾燥技法にかけることができる。
一部の実施形態において、吸入薬またはエアロゾル製剤の状態で投与できる本明細書に記載の粒子は、吸入療法で有用な補助薬、診断用薬剤、造影用薬剤、または治療用薬剤などの１種または複数の医薬品を含む。粒子状薬剤の粒径は、エアロゾル製剤の投与により、実質上すべての薬剤の肺中への吸入を可能にするようでなければならず、例えば、約２０μｍ以下、例えば、約１〜約１０μｍ、例えば、約１〜約５μｍでよいが、その他の範囲もあり得る。薬剤の粒径は、従来の手段で、例えば粉砕またはミクロ化によって縮小することができる。別法として、粒子状薬剤を、懸濁液の霧化により肺へ投与することができる。最終的なエアロゾル製剤は、製剤の総重量に対して重量／重量％で、例えば、０．００５〜９０％、０．００５〜５０％、０．００５〜１０％、約０．００５〜５％、または０．０１〜１．０％の薬剤を含むことができる。その他の範囲も可能である。
本明細書に記載の製剤は、成層圏のオゾンの分解を誘発する可能性のある成分を含まないことが望ましいが、必須ではない。とりわけ、一部の実施形態において、ＣＣｌ3Ｆ、ＣＣｌ2Ｆ2、およびＣＦ3ＣＣｌ3などのクロロフルオロカーボンを含まないか、本質的にそれらから構成されることはない噴射剤が、選択される。
エアロゾルは、噴射剤を含むことができる。噴射剤は、噴射剤よりもより高い極性および／またはより高い沸点を有する補助薬を含んでいてもよい。使用できる極性補助薬としては、（例えば、Ｃ2-6）脂肪族アルコールおよびポリオール、例えば、エタノール、イソプロパノールおよびプロピレングリコール、好ましくはエタノールが挙げられる。一般に、ほんの少量（例えば、０．０５〜３．０重量／重量％）極性補助薬が、分散液の安定性を改善するに必要とされる可能性があり、５重量／重量％の過剰量で使用すると、薬剤を溶解してしまう傾向があり得る。本明細書に記載の実施形態による製剤は、約１重量／重量％未満、例えば、約０．１重量／重量％の極性補助薬を含むことができる。しかし、本明細書に記載の製剤は、極性補助薬、特にエタノールを実質上含まなくてもよい。適切な揮発性補助薬としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ペンタンおよびイソペンタンなどの飽和炭化水素、ならびにジメチルエーテルなどのアルキルエーテルが挙げられる。一般に、噴射剤の５０重量／重量％までの揮発性補助薬、例えば、１〜３０重量／重量％の揮発性飽和Ｃ1−Ｃ6炭化水素を含むことができる。任意選択で、本発明によるエアロゾル製剤は、さらに、１種または複数の界面活性剤を含むことができる。界面活性剤は、吸入による投与に生理学上許容されることがある。この範疇に含まれる界面活性剤としては、例えば、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チジルコリン（ＤＰＰＣ）、オレイン酸、トリオレイン酸ソルビタン、モノオレイン酸ソルビタン、モノラウリン酸ソルビタン、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、天然レシチン、オレイルポリオキシエチレンエーテル、ステアリルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、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、ジオレイン酸ジエチレングリコール、オレイン酸テトラヒドロフルフリル、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、モノオレイン酸グリセリル、モノステアリン酸グリセリル、モノリシノール酸グリセリル、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、モノラウリン酸グリセリル、コーン油、綿実油、およびヒマワリ種子油が含まれる。
本明細書に記載の製剤は、適切な容器中の選択された噴射剤および／または噴射助剤中に、例えば、超音波処理の助けを借りて、粒子を分散させることによって調製することができる。粒子を、噴射助剤中に懸濁し、適切な容器中に充填することができる。次いで、容器のバルブを所定の位置に取り付け、噴射剤を加圧し、バルブを通して従来の方式で充填することにより導入する。かくして、粒子を、液化された噴射剤中に懸濁または溶解し、定量バルブを備え作動装置に適合した容器中に密閉する。このような定用量吸入器は、当技術分野で周知である。計量バルブは、１０〜５００μＬ、好ましくは２５〜１５０μＬを計量して供給することができる。特定の実施形態において、分散は、粒子（乾燥粉末として留まる）のための乾燥粉末吸入器（例えば、回転吸入器）を使用して達成することができる。他の実施形態では、ナノ球を水性流体中に懸濁させ、肺中でエアロゾル化される予定の微細小滴に霧化することができる。
粒子の分解をもたらす可能性のある剪断に薬剤を暴露することを最小化するので、音波式ネブライザーを使用することもできる。通常、水性エアロゾルは、粒子の水性溶液または懸濁液を薬学上許容される従来の担体および安定剤／表面改変剤と一緒にして製剤化することによって調製される。担体および安定剤／表面改変剤は、個々の組成物の要件により相違するが、典型的には、非イオン性界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）、またはポリエチレングリコール）、血清アルブミンのような無害なタンパク質、ソルビタンエステル、オレイン酸、レシチン、グリシンなどのアミノ酸、緩衝剤、塩類、糖、または糖アルコールが挙げられる。エアロゾルは、一般に、等張溶液から調製される。
経口投与用の液状剤形としては、薬学上許容されるエマルジョン、マイクロエマルジョン、溶液、懸濁液、シロップ、およびエリキシルが挙げられる。活性成分（すなわち、ミクロ粒子、ナノ粒子、リポソーム、ミセル、ポリヌクレオチド／脂質複合体）に加えて、液状剤形は、当技術分野で一般的に使用される不活性希釈剤、例えば、水またはその他の溶媒；可溶化剤および乳化剤、例えば、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油（とりわけ、綿実油、落花生油、コーン油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油、およびゴマ油）、グリセロール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ソルビタンのポリエチレングリコールと脂肪酸とのエステル、およびこれらの組合せを含むことができる。不活性希釈剤の他にも、経口組成物は、湿潤化剤、乳化および懸濁剤、甘味剤、風味剤、ならびに芳香剤などの補助薬を含むこともできる。
注射可能な調合物、例えば、注射可能な滅菌水性または油性懸濁液は、適切な分散または湿潤化剤および懸濁剤を使用し、公知の技術により製剤化することができる。注射可能な滅菌調合物は、また、非経口で許容される非毒性の希釈剤または溶媒中の溶液注射可能な溶液、懸濁液、または乳液、例えば１，３−ブタンジオール中溶液でよい。採用できる許容される媒体および溶媒としては、数ある中でも、水、リンガー溶液、米国薬局方溶液、および等張性塩化ナトリウム溶液がある。さらに、滅菌した不揮発性油が、溶媒または懸濁媒体として通常的に採用される。この目的の場合、合成のモノまたはジグリセリドをはじめとする任意の刺激の強くない不揮発性油を採用することができる。さらに、オレイン酸などの脂肪酸が、注射可能物質の調合物中で使用される。特定の実施形態において、粒子は、１（重量／容積）％のカルボキシメチルセルロースナトリウムおよび０．１（容積／容積）％のＴｗｅｅｎ８０を含む担体流体中に懸濁される。
注射可能な製剤を、例えば、細菌保持性フィルターを通す濾過によって、あるいは使用前に滅菌水またはその他の注射可能な滅菌媒体中に溶解または分散させることのできる滅菌固体組成物の形態中に滅菌剤を組み込むことによって、滅菌することができる。
経直腸または経膣投与のための組成物は、外界温度で固体であるが、体温で液体であり、それゆえ直腸腔または膣腔中で融解し粒子を放出する、カカオバター、ポリエチレングリコール、または坐剤用ワックスなどの適切な非刺激性賦形剤または担体と粒子を混合することによって調製できる坐剤でよい。
経口投与用の固形剤形としては、カプセル剤、錠剤、丸剤、散剤、および顆粒剤が挙げられる。このような固形剤形において、粒子は、少なくとも１種の不活性で薬学上許容される賦形剤または担体、例えば、クエン酸ナトリウムまたはリン酸二カリウムと、および／またはａ）デンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトール、およびケイ酸などの充填剤または増量剤、ｂ）例えば、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロース、およびアラビアゴムなどの結合剤、ｃ）グリセロールなどの保湿剤、ｄ）寒天、炭酸カルシウム、馬鈴薯またはタピオカデンプン、アルギン酸、特定のケイ酸塩、および炭酸ナトリウムなどの崩壊剤、ｅ）パラフィンなど野嶋溶解遅延剤、ｆ）第四級アンモニウム化合物などの吸収加速剤、ｇ）例えば、セチルアルコールおよびモノステアリン酸グリセロールなどの湿潤化剤、ｈ）カオリンおよびベントナイトクレーなどの吸収剤、およびｉ）タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固形ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、およびこれらの混合物などの滑沢剤と混合される。カプセル剤、錠剤、および丸剤の場合、剤形は、緩衝剤を含むこともできる。
類似タイプの固形組成物を、ラクトースまたは乳糖、および高分子量ポリエチレングリコールのような賦形剤を使用する軟質および硬質充填ゼラチンカプセル剤中の充填剤として採用することもできる。
固形剤形の錠剤、糖衣錠、カプセル剤、丸剤、および顆粒剤は、医薬製剤の技術分野で周知の腸溶性コーティングおよびその他のコーティングなどのコーティングおよび殻を備えて調製することができる。それらは、任意選択で不透明化剤を含むことができ、かつ腸管の特定部分で活性成分のみを、またはそれらを優先的に遅延方式で放出する組成を有することもできる。使用できる包埋用組成物の例が、ポリマー性物質およびワックスである。
類似タイプの固形組成物を、ラクトースまたは乳糖、および高分子量ポリエチレングリコールのような賦形剤を使用する軟質および硬質充填ゼラチンカプセル剤中の充填剤として採用することもできる。
本発明の医薬組成物の局所または経皮投与のための剤形としては、軟膏剤、ペースト剤、クリーム剤、ローション剤、ゲル剤、散剤、溶液剤、噴霧剤、吸入剤、または貼付剤が挙げられる。粒子は、滅菌条件下で、薬学上許容される担体、および必要なら任意の必要とされる保存剤または緩衝剤と混合される。眼用製剤、点耳剤、および点眼剤も、本発明の範囲内で考えられる。
軟膏剤、ペースト剤、クリーム剤、およびゲル剤は、本明細書に記載の粒子に加えて、動物性および植物性脂肪、油、ワックス、パラフィン、デンプン、トラガカントゴム、セルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコーン、ベントナイト、ケイ酸、タルク、および酸化亜鉛、またはこれらの混合物などの賦形剤を含むことができる。
散剤および噴霧剤は、本明細書に記載の粒子に加えて、ラクトース、タルク、ケイ酸、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、およびポリアミド粉末、またはこれらの物質の混合物などの賦形剤を含むことができる。噴霧剤は、さらに、クロロフルオロ炭化水素などの通例的噴射剤を含むことができる。
経皮貼付剤は、身体への化合物の制御送達を提供する付加的利点を有する。このような剤形は、適当な媒体中にミクロ粒子またはナノ粒子を溶解または分散させることによって調製することができる。吸収増強剤を使用して、皮膚を横切る化合物の流れを増大させることができる。速度は、速度調製膜を準備することによって、あるいは粒子をポリマーマトリックスまたはゲル中に分散させることによって調節することができる。
医薬品を含む本明細書に記載の粒子を、送達すべき対象に、診断、予防または治療処置の一部として、治療有効量の組み込まれた医薬品を対象に送達するのに十分な量で、投与することができる。一般に、医薬品または成分の有効量は、所望の生物学的応答を誘発するのに必要な量を指す。粒子中の医薬品の所望濃度は、限定はされないが、薬物の吸収、不活化、および排泄速度、ならびに対象組成物からの化合物の送達速度、所望の生物学的最終目標、送達されるべき薬剤、標的組織などをはじめとする多くの因子に依存する。投与値は、また、軽減されるべき状態の重症度によって変わることに留意されたい。さらに、任意の特定の対象に対して、個体の必要性および組成物の投与を管理または監督する者の専門的判断により、具体的な投与レジメンを長期にわたって調節すべきであることを理解されたい。典型的には、投与は、当業者に公知の技法を使用して決定される。
医薬品は、組成物および／または製剤中に、任意の適切な量で、例えば、組成物および／または製剤の少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％で存在することができる。一部の事例で、医薬品は、組成物および／または製剤中に、約３０重量％以下、約２０重量％以下、約１０重量％以下、約５重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下で存在することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０．１重量％かつ約１０重量％以下の量で存在）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約０．１〜２重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約２〜２０重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約０．２重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約０．４重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約１重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約２重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約５重量％で存在する。特定の実施形態において、医薬品は、組成物および／または製剤の約１０重量％で存在する。
対象に投与すべき医薬品の濃度および／または量は、いずれも、当業者が容易に決めることができる。また、既知の方法を、局所組織中での濃度、粒子からの拡散速度、ならびに治療用製剤の投与の前および後の局所血流をアッセイするために利用可能である。
本明細書に記載の組成物および／または製剤は、任意の適切な容量オスマル濃度を有することができる。一部の実施形態において、本明細書に記載の組成物および／または製剤は、少なくとも約０ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくと約５ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約２５ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約５０ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約７５ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約１００ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約１５０ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約２００ｍＯｓｍ／Ｌ、少なくとも約２５０ｍＯｓｍ／Ｌ、または少なくとも約３１０ｍＯｓｍ／Ｌの容量オスマル濃度を有することができる。特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物および／または製剤は、約３１０ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約２５０ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約２００ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約１５０ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約１００ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約７５ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約５０ｍＯｓｍ／Ｌ以下、約２５ｍＯｓｍ／Ｌ以下、または約５ｍＯｓｍ／Ｌ以下の容量オスマル濃度を有することができる。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約０ｍＯｓｍ／Ｌかつ約５０ｍＯｓｍ／Ｌ以下の容量オスマル濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。組成物および／または製剤の容量オスマル濃度は、例えば、組成物および／または製剤の溶媒中に存在する塩の濃度を変更することによって変えることができる。
一組の実施形態において、組成物および／または製剤は、１種または複数のキレート化剤を含む。本発明で使用されるキレート化剤は、金属イオンと反応して１つまたは複数の結合を介して錯体を形成する能力を有する化学化合物を指す。１つまたは複数の結合は、典型的には、イオン結合または配位結合である。キレート化剤は、無機または有機化合物でよい。特定の化学反応（例えば、酸化反応）を触媒する能力のある金属イオンは、その金属イオンがキレート化剤に結合されて錯体を形成すると、その触媒活性を喪失することがある。したがって、キレート化剤は、それが金属イオンに結合されると、保存性を示す可能性がある。ホスホン酸、アミノカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、ポリアミン、アミノアルコール、およびポリマー性キレート化剤などの、保存性を有する任意の適切なキレート化剤を使用することができる。キレート化剤の具体例には、限定はされないが、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、Ｎ−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、テトラホウ酸塩、トリエチルアミンジアミン、ならびにこれらの塩および誘導体が含まれる。特定の実施形態において、キレート化剤はＥＤＴＡである。特定の実施形態において、キレート化剤はＥＤＴＡの塩である。特定の実施形態において、キレート化剤はＥＤＴＡ二ナトリウムである。
キレート化剤は、本明細書に記載の被覆された粒子を含む組成物および／または製剤中に、適切な濃度で存在することができる。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は、約０．０００３重量％以上、約０．００１重量％以上、約０．００３重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．０５重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約１重量％以上、または約３重量％以上である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は、約３重量％以下、約１重量％以下、約０．３重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０５重量％以下、約０．０３重量％以下、約０．０１重量％以下、約０．００３重量％以下、約０．００１重量％以下、または約０．０００３重量％以下である。上で言及された範囲の組合せ（例えば、約０．０１重量％以上かつ約０．３重量％以下の濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は約０．００１〜０．１重量％である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は約０．００５重量％である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は約０．０１重量％である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は約０．０５重量％である。特定の実施形態において、キレート化剤の濃度は約０．１重量％である。
一部の実施形態において、キレート化剤は、本明細書に記載の形成工程および／または希釈工程中に、組成物および／または製剤中に、１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。特定の実施形態において、キレート化剤は、最終製品において、組成物および／または製剤中に、１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。
一部の実施形態において、本明細書に記載の被覆された粒子を含む組成物および／または製剤中に、抗微生物薬を含めることができる。本発明で使用される抗微生物薬は、細菌、微生物、真菌、ウイルス、胞子、酵母、カビ、および感染症に一般的に付随するその他の微生物などの微生物から阻害、予防、または保護するのに有効な生物活性薬剤を指す。抗微生物薬の例には、セファロスポリン、クリンダマイシン、クロラムフェニコール（chlorampheanicol）、カルバペネム、ミノサイクリン、リファンピン、ペニシリン、モンバクタム、キノロン、テトラサイクリン、マクロライド、スルファ抗生物質、トリメトプリム、フシジン酸、アミノグリコシド、アンホテリシンＢ、アゾール、フルシトシン、シロフンギン、殺菌性ニトロフラン化合物、金属銀または約２．５重量％の銅を含む銀合金のナノ粒子、クエン酸銀、酢酸銀、安息香酸銀、ビスマスピリチオン、亜鉛ピリチオン、過炭酸亜鉛、過ホウ酸亜鉛、ビスマス塩、パラベン（例えば、安息香酸のメチル、エチル、プロピル、ブチルおよびオクチルエステル）、クエン酸、塩化ベンザルコニウム（ＢＡＣ）、リファマイシン、および過炭酸ナトリウムが含まれる。
抗微生物薬は、本明細書に記載の被覆された粒子を含む組成物および／または製剤中に、適切な濃度で存在することができる。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は、約０．０００３重量％以上、約０．００１重量％以上、約０．００３重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約１重量％以上、または約３重量％以上でよい。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は、約３重量％以下、約１重量％以下、約０．３重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０３重量％以下、約０．０１重量％以下、約０．００３重量％以下、約０．００１重量％以下、または約０．０００３重量％以下でよい。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約０．００１重量％以上かつ約０．１重量％以下の濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．００１〜０．０５重量％である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．００２重量％である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．００５重量％である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．０１重量％である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．０２重量％である。特定の実施形態において、抗微生物薬の濃度は約０．０５重量％である。
一部の実施形態において、抗微生物薬は、本明細書に記載の形成工程および／または希釈工程中に、組成物および／または製剤中に、１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。特定の実施形態において、抗微生物薬は、最終製品中において、組成物および／または製剤中に、１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。
一部の実施形態において、等張化剤を、本明細書に記載の被覆された粒子を含む組成物および／または製剤中に含めることができる。本発明で使用される等張化剤は、製剤の組成を所望の容量オスマル濃度範囲に調節するのに使用できる化合物または物質を指す。特定の実施形態において、所望の容量オスマル濃度範囲は、血液と適合性のある等張範囲である。特定の実施形態において、所望の容量オスマル濃度範囲は低張性である。特定の実施形態において、所望の容量オスマル濃度範囲は高張性である。等張化剤の例には、グリセリン、ラクトース、マンニトール、デキストロース、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、ソルビトール、生理食塩水−クエン酸ナトリウム（ＳＳＣ）などが含まれる。特定の実施形態において、１種または複数の等張化剤の組合せを使用することができる。特定の実施形態において、等張化剤はグリセリンである。特定の実施形態において、等張化剤は塩化ナトリウムである。
等張化剤（本明細書に記載のような）は、本明細書に記載の被覆された粒子を含む組成物および／または製剤中に適切な濃度で存在することができる。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は、約０．００３重量％以上、約０．０１重量％以上、約０．０３重量％以上、約０．１重量％以上、約０．３重量％以上、約１重量％以上、約３重量％以上、約１０重量％以上、約２０重量％以上、または約３０重量％以上である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は、約３０重量％以下、約１０重量％以下、約３重量％以下、約１重量％以下、約０．３重量％以下、約０．１重量％以下、約０．０３重量％以下、約０．０１重量％以下、または約０．００３重量％以下である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約０．１重量％以上かつ約１０重量％以下の濃度）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約０．１〜１％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約０．５〜３％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約０．２５重量％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約０．４５重量％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約０．９重量％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約１．２重量％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約２．４重量％である。特定の実施形態において、等張化剤の濃度は約５重量％である。
一部の実施形態において、等張化剤は、本明細書に記載の形成工程および／または希釈工程中に、組成物および／または製剤中に１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。特定の実施形態において、等張化剤は、最終製品において、組成物および／または製剤中に１つまたは複数の上で言及した範囲で存在することができる。
多分散性は、製剤中の粒子の大きさの不均一性に関する尺度である。粒径の不均一性は、製剤中での個々の粒径の相違および／または凝集の存在のためである可能性がある。粒子を含む製剤は、粒子が本質的に同一の大きさ、形状、および／または質量を有するなら、実質上均一または「単分散性」と考えられる。種々の大きさ、形状、および／または質量の粒子を含む製剤は、不均一または「多分散性」と考えられる。
一部の実施形態において、組成物および／または製剤の多分散性は、付加されたイオン強度の存在下で、および／または組成物および／または製剤の付加されたイオン強度が比較的一定に保持されるか、増加する（例えば、形成工程および／または希釈工程中で）場合に、比較的一定である。特定の実施形態において、イオン強度が少なくとも５０％まで増加すると、多分散性は、約２００％以下、約１５０％以下、約１００％以下、約７５％以下、約５０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約３％以下、または約１％以下まで増加する。特定の実施形態において、イオン強度を少なくとも５０％まで増加させると、多分散性は、約１％以上、約３％以上、約１０％以上、約３０％以上、または約１００％以上まで増加する。上で言及した範囲の組合せ（例えば、５０％以下かつ１％以上の多分散性の増加）も可能である。その他の範囲も可能である。
本明細書に記載の製剤のイオン強度は、製剤に１種または複数のイオン性等張化剤（例えば、ＮａＣｌなどの塩）を添加することなどの種々の手段を介して調節することができる。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤のイオン強度は、約０．０００５Ｍ以上、約０．００１Ｍ以上、約０．００３Ｍ以上、約０．０１Ｍ以上、約０．０３Ｍ以上、約０．１Ｍ以上、約０．３Ｍ以上、約１Ｍ以上、約３Ｍ以上、または約１０Ｍ以上である。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤のイオン強度は、約１０Ｍ以下、約３Ｍ以下、約１Ｍ以下、約０．３Ｍ以下、約０．１Ｍ以下、約０．０３Ｍ以下、約０．０１Ｍ以下、約０．００３Ｍ以下、約０．００１Ｍ以下、または約０．０００５Ｍ以下である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約０．０１Ｍ以上かつ約１Ｍ以下のイオン強度）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤のイオン強度は約０．１Ｍである。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤のイオン強度は約０．１５Ｍである。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤のイオン強度は約０．３Ｍである。
本明細書に記載の製剤の多分散性は、多分散性指数（ＰＤＩ）により測定することができる。ＰＤＩは、粒径分布の幅を記述するのに使用され、強度自動補正機能を用いて測定された動的光散乱（ＤＬＳ）のキュムラント（ｃｕｍｕｌａｎｔ）解析から計算されることが多い。これらのパラメーターに関する計算は、規格ＩＳＯ１３３２１：１９９６ＥおよびＩＳＯ２２４１２：２００８中で規定されている。ＰＤＩは、無次元であり、ＤＬＳで測定する場合、０．０５より小さい値は高度に単分散性のサンプルを示し、０．７を超える値は極めて広範な粒径分布を示すように目盛られている。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤および／または組成物のＰＤＩは、約１以下、約０．９以下、約０．８以下、約０．７以下、約０．６以下、約０．５以下、約０．４以下、約０．３以下、約０．２以下、約０．１５以下、約０．１以下、約０．０５以下、約０．０１以下、または約０．００５以下である。特定の実施形態において、本明細書に記載の製剤および／または組成物のＰＤＩは、約０．００５以上、約０．０１以上、約０．０５以上、約０．１以上、約０．１５以上、約０．２以上、約０．３以上、約０．４以上、約０．５以上、約０．６以上、約０．７以上、約０．８以上、約０．９以上、または約１以上である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、約０．１以上かつ約０．５以下のＰＤＩ）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、製剤のＰＤＩは約０．１である。特定の実施形態において、製剤のＰＤＩは約０．１５である。特定の実施形態において、製剤のＰＤＩは約０．２である。
特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物および／または製剤は、高度に分散性であることができ、凝集体を形成する傾向がない。粒子が凝集体を形成する場合でさえも、組成物および／または製剤を激しくかき混ぜることなしに、凝集体を容易に個々の粒子に解体することができる。
本明細書に記載の組成物および／または製剤は、任意の適切なｐＨ値を有することができる。用語「ｐＨ」は、特記しない限り、外界温度（例えば、約２０℃、約２３℃、または約２５℃）で測定されたｐＨを指す。組成物および／または製剤は、例えば、酸性のｐＨ、中性のｐＨ、または塩基性のｐＨを有し、例えば、組成物および／または製剤が送達される予定である、身体中の場所に依存する可能性がある。特定の実施形態において、組成物および／または製剤は、生理学的ｐＨを有する。特定の実施形態において、組成物および／または製剤のｐＨ値は、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５、少なくとも約６、少なくとも約６．２、少なくとも約６．４、少なくとも約６．６、少なくとも約６．８、少なくとも約７、少なくとも約７．２、少なくとも約７．４、少なくとも約７．６、少なくとも約７．８、少なくとも約８、少なくとも約８．２、少なくとも約８．４、少なくとも約８．６、少なくとも約８．８、少なくとも約９、少なくとも約１０、少なくとも約１１、または少なくとも約１２である。特定の実施形態において、組成物および／または製剤のｐＨ値は、約１２以下、約１１以下、約１０以下、約９以下、約８．８以下、約８．６以下、約８．４以下、約８．２以下、約８以下、約７．８以下、約７．６以下、約７．４以下、約７．２以下、約７以下、約６．８以下、約６．６以下、約６．４以下、約６．２以下、約６以下、約５以下、約４以下、約３以下、約２以下、または約１以下である。上で言及した範囲の組合せ（例えば、少なくとも約５かつ約８．２以下のｐＨ値）も可能である。その他の範囲も可能である。特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物および／または製剤のｐＨ値は、少なくとも約５で、かつ約８以下である。
一組の実施形態において、複数の被覆された粒子を含む組成物が提供される。被覆された粒子は、固体の医薬品またはその塩を含むか、それらから形成される芯を備え、医薬品またはその塩は、ｐＨ範囲の間の任意の箇所で、２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下（例えば、２５℃で約０．１ｍｇ／ｍＬ以下）の水溶性を有し、芯粒子の少なくとも約８０重量％（例えば、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９９重量％）を構成する。被覆された粒子は、また、芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングを備え、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、疎水性ブロックは少なくとも約３ｋＤａの分子量を有し、親水性ブロックはトリブロックの少なくとも約３０重量％を構成し、親水性ブロックは少なくとも約２ｋＤａの分子量を有するポリ（エチレンオキシド）であるか、それを含み、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し（例えば、吸着によって）、親水性ブロックは、被覆された粒子の表面に存在し被覆された粒子を親水性にし、表面改変剤は、芯粒子の表面上に、少なくとも約０．００１分子／ｎｍ2（例えば、少なくとも約０．０１分子／ｎｍ2）の密度で存在する。被覆された粒子は、粘液中で０．５を超える相対速度を有する。被覆された粒子は、少なくとも約２０ｎｍかつ約１μｍ以下（例えば、約５００ｎｍ以下）の平均サイズを有することができる。コーティングの厚さは、例えば、約５０ｎｍ以下（例えば、約３０ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下）でよい。組成物は、１種または複数の薬学上許容される担体、添加物、および／または希釈剤を含む医薬組成物でよい。一部の実施形態において、複数の被覆された粒子は、組成物中に１種または複数の遊離表面改変剤（例えば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１０８、およびこれらの組合せから選択されるポロキサマー）と共に溶液（例えば、水性溶液）の状態で存在する。溶液中の遊離表面改変剤および粒子表面上の表面改変剤は、同一の表面改変剤でよく、かつ組成物中で互いに平衡状態で存在することができる。組成物中に存在する表面改変剤の総量は、例えば、約０．００１重量％〜約５重量％（例えば、約０．０１重量％〜約５重量％、または約０．１重量％〜５重量％）でよい。一部の実施形態において、組成物のＰＤＩは、約０．１以上かつ約０．５以下（例えば、約０．３以下、または約０．２以下）である。このような組成物の患者または対象への（例えば、粘液または粘液膜への）使用および／または送達方法も提供される。
一組の実施形態において、複数の被覆された粒子を含む組成物が提供される。被覆された粒子は、固形医薬品またはその塩を含むか、それらから形成された芯粒子を含み、医薬品またはその塩は、ｐＨ範囲中の任意の点において２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下（例えば、２５℃で約０．１ｍｇ／ｍＬ以下）の水溶性を有し、芯粒子の少なくとも約８０重量％（例えば、少なくとも９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９９重量％）を構成する。被覆された粒子は、また、芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングを備え、表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を有するポロキサマーであり、ポロキサマーは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１０８、およびこれらの組合せから選択され、疎水性ブロックは芯粒子の表面と会合し（例えば、吸着により）、親水性ブロックは被覆された粒子の表面に存在し被覆された粒子を親水性にし、表面改変剤は、芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ2（例えば、少なくとも約０．０１分子／ｎｍ2）の密度で存在する。被覆された粒子は、粘液中で０．５を超える相対速度を有する。被覆された粒子は、少なくとも約２０ｎｍかつ約１μｍ以下（例えば、約５００ｎｍ以下）の平均サイズを有する。コーティングの厚さは、例えば、約５０ｎｍ以下（例えば、約３０ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下）でよい。組成物は、１種または複数の薬学上許容される担体、添加物、および／または希釈剤を含む医薬組成物でよい。一部の実施形態において、複数の被覆された粒子は、組成物中に１種または複数の遊離ポロキサマー（例えば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１０８、およびこれらの組合せから選択される）と共に溶液（例えば、水性溶液）の状態で存在する。溶液中の遊離ポロキサマーおよび粒子表面上のポロキサマーは、同一のポロキサマーでよく、組成物中で互いに平衡状態で存在することができる。組成物中に存在するポロキサマーの全量は、例えば、約０．００１重量％〜約５重量％の間（例えば、約０．０１重量％〜約５重量％の間、または約０．１重量％〜約５重量％の間）でよい。一部の実施形態において、組成物のＰＤＩは、約０．１以上かつ約０．５以下（例えば、約０．３以下、または約０．２以下）である。このような組成物の患者または対象への（例えば、粘液または粘液膜への）使用および／または送達方法も提供される。
上記の特定の実施形態において、ポロキサマーは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０３、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１０５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７、およびこれらの組合せから選択される。一部の実施形態において、ポロキサマーは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ６８またはＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１０８ではない。
本発明のこれらのその他の態様は、本発明の特定の個々の実施形態を例示することを意図するが、特許請求の範囲で規定されるようなその範囲を限定することを意図しない以下の例を考慮して、さらに認識されるであろう。
（例１）
以下に非重合体固体粒子を粘液侵入性粒子に形成する方法の非限定的な例を述べる。疎水性天然蛍光化合物であるピレンを芯粒子として用い、種々の安定剤の存在下でナノ粉砕法により調製した。安定剤は表面改変剤としての役割を果たし、芯粒子の周囲のコーティングを形成した。粘液に侵入する被覆粒子の有効性を判定するために種々の安定剤／表面改変剤を評価した。
ピレンを水性分散液中で種々の安定剤／表面改変剤の存在下でナノ粉砕して、特定の安定剤／表面改変剤が１）数百ナノメートルへの粒径の減少を促進し、２）粘液成分と粒子との相互作用を最小限にし、粘液付着を妨げるような粘液不活性コーティングにより得られたナノ粒子の表面を物理的に（非共有結合により）被覆することができるかどうかを判定した。これらの実験においては、安定剤／表面改変剤は、芯粒子の周囲のコーティングとしての役割を果たし、得られた粒子を粘液中のそれらの可動性について試験したが、他の実施形態においては、安定剤／表面改変剤は、粘液中の粒子の可動性を増加させ得る他の表面改変剤と交換することができる。試験した安定剤／表面改変剤は、ポリ（エチレンオキシド）−ポリ（プロピレンオキシド）−ポリ（エチレンオキシド）ブロックコポリマー（Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標））、ポリビニルピロリドン（Ｋｏｌｌｉｄｏｎ）およびヒドロキシプロピルメチルセルロース（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ）などの薬学的に適切な賦形剤を含む、表２に示す様々なポリマー、オリゴマーおよび小分子を含んでいた。
ピレンおよび上述の安定剤／表面改変剤のうちの１種を含む水性分散液を粉砕媒体とともに粒径が５００ｎｍ未満に減少するまで粉砕した。表３に様々な安定剤／表面改変剤の存在下でのナノ粉砕により得られたピレン粒子の粒径特性を示す。粒径を動的光散乱法によって測定した。Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）Ｌ１０１、Ｌ８１、Ｌ４４、Ｌ３１、Ｓｐａｎ２０、Ｓｐａｎ８０またはオクチルグルコシドを安定剤／表面改変剤として用いた場合、安定なナノ懸濁液を得ることができなかった。したがって、粒径の減少を効果的に促進できなかったため、これらの安定剤／表面改変剤をさらなる検討から除外した。
ヒト子宮頸膣粘液（ＣＶＭ）中の生成したナノ懸濁液由来のピレンナノ粒子の可動性および分布を蛍光顕微鏡および多粒子追跡ソフトウエアを用いて明らかにした。一般的な実験では、≦０．５ｕＬのナノ懸濁液（必要な場合、界面活性剤濃度の約１％に希釈）を２０μＬの新鮮なＣＶＭに対照とともに加えた。通常のナノ粒子（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ製の２００ｎｍ黄緑色蛍光カルボン酸修飾ポリスチレンマイクロスフェア）を、ＣＶＭ試料のバリア特性を確認するための陰性対照として用いた。ＰＥＧ５ｋＤａを共有結合により被覆した赤色蛍光ポリスチレンナノ粒子を、安定したＭＰＰ挙動を有する陽性対照として用いた。ＣＣＤカメラを装着した蛍光顕微鏡を用いて、各種類の粒子の各試料、すなわち、試料（ピレン）、陰性対照および陽性対照内の数箇所のエリアについて１００倍の倍率のもとに６６．７ｍ秒の時間分解能で１５秒の動画（１５コマ／秒）を記録した（ピレンの天然青色蛍光がピレンナノ粒子を対照と別個に観察することを可能にした）。次に、高度な画像処理ソフトウエアを用いて、複数の粒子の個々の軌跡を少なくとも３．３３５秒（５０コマ）の時間スケールにわたって測定した。得られる輸送データは、軌跡平均速度Ｖmean、すなわち、その軌跡にわたって平均した個々の粒子の速度、および集合体平均速度＜Ｖmean＞、すなわち、粒子の集合体にわたって平均したＶmeanの形でここに示す。異なる試料間の容易な比較を可能にし、ＣＶＭ試料の貫通性の自然変動に関して速度データを標準化するために、式１に示す式により相対試料速度＜Ｖmean＞relを求めた。
生成したピレンナノ粒子の可動性を定量化する前に、粘液試料中のそれらの空間分布を低倍率（１０ｘ、４０ｘ）での顕微鏡検査により評価した。ピレン／Ｍｅｔｈｏｃｅｌナノ懸濁液は、ＣＶＭ中で均一な分布を達成せず、粘液メッシュサイズよりはるかに大きい領域に著しく凝集した（データは示さず）ことが認められた。そのような凝集は、粘液付着挙動を示唆するものであり、粘液侵入を効果的に妨げる。したがって、粒子の可動性のさらなる定量的解析は、不必要であると考えられた。陽性対照と同様に、すべての他の供試ピレン／安定剤系は、ＣＶＭ中でかなり均一な分布を達成した。複数の粒子の追跡により、すべての供試試料中で陰性対照は、高度に束縛されたが、陽性対照の＜Ｖmean＞が陰性対照のものより有意に大きかったことによって実証された（表４）ように、陽性対照は、高度に可動性であったことが確認された。
特定（ただし、重要なことに、すべてとは限らない）の安定剤／表面改変剤の存在下で得られたナノ粒子が陽性対照と同じ速度またはほぼ同じ速度でＣＶＭ中を移動したことが発見された。具体的には、Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）Ｆ１２７、Ｆ１０８、Ｐ１２３、Ｐ１０５およびＰ１０３で安定化したピレンナノ粒子は、表４および図２Ａに示すように、陰性対照のものを約１桁超え、陽性対照のものと実験誤差範囲内で区別できなかった＜Ｖmean＞を示した。これらの試料について、＜Ｖmean＞rel値は、図２Ｂに示すように、０．５を超えていた。
他方で、他の安定剤／表面改変剤を用いて得られたピレンナノ粒子は、０．４以下、ほとんどの安定剤／表面改変剤について０．１以下のそれぞれの＜Ｖmean＞rel値（表４および図２Ｂ）によって実証されたように大部分はまたは完全に固定化していた。さらに、図３Ａ〜３Ｄは、粒子の集合体内のＶmeanの分布を示すヒストグラムである。これらのヒストグラムは、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）８７およびＫｏｌｌｉｄｏｎ２５で安定化した試料（粘液付着性試料の代表として選択）の粘液付着挙動と対照的にＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７およびＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１０８で安定化した試料の粘液拡散挙動を示している（同様なヒストグラムがＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｐ１２３、Ｐ１０５およびＰ１０３で安定化した試料で得られたが、ここに示さない）。
ピレンナノ結晶を粘液侵入性にするＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）の特性を確認するために、ピレン／Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）ナノ結晶の＜Ｖmean＞relを、用いたＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）のＰＰＯブロックの分子量およびＰＥＯ重量含有率（％）に対してマッピングした（図４）。少なくとも３ｋＤａのＰＰＯブロックおよび少なくとも約３０重量％のＰＥＯ含有率を有する少なくともそれらのＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）がナノ結晶を粘液侵入性にしたと結論された。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、ＰＰＯブロックの分子量が十分である（例えば、いくつかの実施形態において少なくとも約３ｋＤａ）場合に疎水性ＰＰＯブロックが芯粒子の表面との有効な結合をもたらすことができ、さらにＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）のＰＥＯ含有率が十分である（例えば、いくつかの実施形態において少なくとも３０重量％）場合に親水性ＰＥＯブロックが被覆粒子の表面に存在し、ムチン線維との付着相互作用から被覆粒子を遮蔽することができると考えられる。本明細書で述べたように、いくつかの実施形態において表面改変剤のＰＥＯ含有率は、１０重量％のＰＥＯポーションが粒子を粘液付着性にすることから、約１０重量％以上（例えば、少なくとも約１５重量％または少なくとも約２０重量％）となるように選択することができる。
（例２）
この例では、種々の非重合体固体粒子を用いた粘液侵入性粒子の形成について述べる。 該アプローチの汎用性を示すために、例１で述べた技術を他の非重合体固体粒子に適用した。Ｆ１２７を、芯粒子として用いた種々の活性医薬品を被覆するための表面改変剤として用いた。各薬物を同じ化合物の同様なサイズとしたナノ粒子と比較するようにドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を陰性対照として選択した。医薬品およびＰｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）Ｆ１２７またはＳＤＳを含む水性分散液を粉砕媒体とともに粒径が３００ｎｍ未満に減少するまで粉砕した。表５にこの方法を用いて粉砕した代表的選択薬の粒径を示す。
粘液に侵入する薬物ナノ粒子の能力を測定するために、粘液試料中へのナノ粒子の物質移動を測定する新たなアッセイを開発した。ほとんどの薬物は、自然に蛍光を発せず、したがって、粒子追跡顕微鏡法により測定することが困難である。新たに開発したバルク輸送アッセイは、解析される粒子が蛍光を発するものであることまたは色素で標識することを必要としない。この方法において、２０μＬのＣＶＭを毛細管に収集し、一端を粘土で密封する。次いで、毛細管の開放端を０．５重量／容量％の薬物である粒子の２０μＬの水性懸濁液中に浸す。所望の時間、一般的に１８時間後に、毛細管を懸濁液から除去し、外側を拭き取る。粘液試料を含む毛細管を超遠心管に入れる。抽出媒を管に加え、混合しながら１時間インキュベートし、これにより、毛細管から粘液を除去し、粘液から薬物を抽出する。次いで、試料を遠心分離して、ムチンおよび他の不溶性成分を除去する。抽出試料中の薬物の量をＨＰＬＣを用いて定量することができる。これらの実験の結果は、顕微鏡法の結果とよく一致しており、粘液侵入性粒子と通常の粒子（ＣＰ）との間の輸送の明らかな差別化を示している。代表的選択薬の輸送結果を図５に示す。これらの結果は、ピレンに関する顕微鏡検査／粒子追跡所見を裏付けており、一般的な活性医薬化合物への拡張を実証し、Ｆ１２７による非重合体固体ナノ粒子の被覆は、粘液侵入を増大させる。
例１〜２において、子宮頸膣粘液（ＣＶＭ）試料を１８歳以上の健常女性志願者から得た。ＣＶＭは、Ｓｏｆｔｃｕｐ（登録商標）月経収集カップを製品文献により記載されているように膣管に３０秒〜２分間挿入することにより収集した。除去後、５０ｍＬ遠心管中で約３０ｘＧ〜約１２０ｘＧでの緩やかな遠心分離によりＣＶＭをＳｏｆｔｃｕｐ（登録商標）から収集した。例１では、ＣＶＭを未希釈で、新鮮な状態（冷蔵条件下で７日間以下保存）で用いた。例１で用いたすべてのＣＶＭ試料のバリアおよび輸送は、陰性（２００ｎｍカルボキシル化ポリスチレン粒子）および陽性（ＰＥＧ５Ｋで修飾した２００ｎｍポリスチレン粒子）対照を用いて確認した。例２では、ＣＶＭを凍結乾燥し、再構成した。例２では、粘液を−５０℃で凍結し、次いで、凍結乾燥した。次いで、試料を−５０℃で保存した。使用前に、乳鉢と乳棒を用いて固体を微粉末に粉砕し、その後、最初の容量と等しい最終容量から最初の容量の２倍の最終容量まで水を加えることにより粘液を再構成した。次いで、再構成粘液を４℃で１２時間インキュベートし、例２で述べたように用いた。例２で用いたすべてのＣＶＭ試料のバリアおよび輸送は、陰性（２００ｎｍカルボキシル化ポリスチレン粒子）および陽性（Ｆ１２７被覆２００ｎｍポリスチレン粒子）対照を用いて確認した。
（例３）
この例では、薬物エタボン酸ロテプレドノール（ＬＥ）を含むコアを用いた粘液侵入性粒子の形成を述べる。
非重合体固体粒子の送達における粘液侵入の促進の有用性を実証するために、エタボン酸ロテプレドノールのＭＰＰ製剤（ＬＥ ＭＰＰ；例２で述べた方法により作製したＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７で被覆されたＬＥ粒子）を現在市販されている製剤であるＬｏｔｅｍａｘ（登録商標）と比較した。Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）は、眼表面炎症の治療について承認されたステロイド点眼薬である。Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）における粒子のような従来の粒子は、眼における末梢急速除去粘液層（peripheral rapidly-cleared mucus layer）に広範に捕捉され、したがって、急速に除去もされる。ＬＥ ＭＰＰは、粘液に付着することを回避し、粘液中に効果的に侵入して、下にある組織への直接の持続的な薬物放出を促進することができる。標識部位における薬物暴露の向上により、総投与量を減少させ、患者コンプライアンスおよび安全性を高くすることが可能となり得る。ｉｎ ｖｉｖｏでは、ニュージーランドホワイトウサギへのＬＥ ＭＰＰの単回局所点眼によって、Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）の等価用量と比較して眼瞼結膜、眼球結膜および角膜における有意に高い薬物レベルがもたらされた（図６Ａ〜６Ｃ）。２時間目においてＭＰＰからのＬＥのレベルは、Ｌｏｔｅｍａｘ（登録商標）からの値より６、３および８倍高い（それぞれ眼瞼、眼球および角膜）。特に、ＭＰＰからのＬＥのレベルは、３０分目におけるＬｏｔｅｍａｘ（登録商標）からのレベルより２時間目において約２倍高い。これらの結果は、非ポリマー性固体ＭＰＰ法の有用性を立証している。
（例４）
この例では、クルクミン（ＣＵＲ）を含む芯を備えた粘液浸透性粒子の形成について説明する。
固体医薬品からなる芯を有する粒子を形成するためのモデル治療薬として、種々の溶解度を有する分子を選択した。それらの１種であるクルクミンは、抗酸化、抗腫瘍、および抗炎症特性を有することが示唆されている。それは、医療でのその広範な応用の可能性のみならず、その高い疎水性および天然蛍光のため、興味ある候補である。前者の特徴は、ＣＵＲが水性溶液に貧溶性であることを意味し、一方、後者は、粒子の迅速かつ標識なしでの検出および特徴付けを可能にする。粒子を界面活性剤（例えば、例４および５ではＦ１２７と略記されるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７）で被覆して、それらの粒子を粘液浸透性にした。
ＣＵＲの粒子を製剤化するために、超音波処理をベースにした簡単な処理法を開発した。簡潔には、５ｍｇのＣＵＲを、シンチレーション用７ｍＬバイアル瓶中の２ｍＬのＦ１２５（またはその他の界面活性剤）含有水性溶液中に分散させた。懸濁液を、水浴中で２０分間超音波処理した。次いで、クルクミン懸濁液を、３ｍｍの段階プローブを備えた超音波処理器を１００％の振幅で使用して３０分間超音波処理した。懸濁液を２０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して、破壊されていない結晶を除去した。上清を４℃で２時間貯蔵した。上清を１６，５００ｒｐｍで２０分間遠心分離し、次いで、ペレットを集めた。粒子を集める前の十分なインキュベーションなしでは、被覆された粒子の拡散係数が、極めて小さいことが示され（データは示さない）、粘液浸透性粒子の生成におけるＦ１２７での密なコーティングの重要性を示唆している。
表６および図７Ａ〜７Ｂに、上記の方法を利用して調製された被覆ＣＵＲ粒子の物理化学的特性を要約する。１％（重量／容積）Ｆ１２７中で製剤化されたＣＵＲ粒子（ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子）は、１３３ｎｍの平均サイズを所持し、そのサイズはＴＥＭ画像（図７Ｂ）による観察と一致していた。ゼータ電位は中性に近かった。超音波処理の際のＣＵＲ懸濁液中のＦ１２７濃度が低下するにつれて、おそらくはＣＵＲ粒子に対する安定化効果の弱化につながるＦ１２７被覆密度の低下の結果として、ＣＵＲの粒径および多分散度（ＰＤＩ）はそれぞれ増加した（表６）。粒子のゼータ電位に対するＦ１２７濃度の効果はほとんど存在せず、このことは、おそらくはｐＨ４でクルクミンのイオン性が消失するためである。ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子に関する粉末ＸＲＤ測定は、ＣＵＲの化学構造および結晶化度が超音波処理またはＦ１２７組み込みのいずれによっても変化しないことを示した（図７Ａ）。
ＣＵＲ−Ｆ１２７粒子の粘液浸透性を調べるために、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の輸送を、ヒト子宮頸膣粘液（ＣＶＭ）およびヒト嚢胞性線維症喀痰（ＣＦＳ）サンプルの双方での多粒子追跡（ＭＰＴ）を利用して研究した。簡潔には、粒子を粘液サンプルに添加し、それらの運動を、高分解能落射蛍光顕微鏡法を利用して記録した。次いで、それらの軌跡および輸送速度を分析し、量化した。図８Ａ〜８Ｂに、ＣＶＭおよびＣＦＳの双方中での、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の時間に依存するアンサンブル平均二乗幾何平均変位（＜ＭＳＤ＞）を示す。２００ｎｍのＰＥＧ化（ＰＥＧ）およびカルボキシル化（ＣＯＯＨ）ポリスチレン（ＰＳ）粒子を、それぞれ粘液不活性および粘液粘着性の対照として選択した。研究した時間尺度の全領域で、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の＜ＭＳＤ＞は、ＣＶＭ中でのＰＳＰＥＧのそれと同等であり、双方のタイプの粘液サンプル中でのＰＳＣＯＯＨのそれに比べて有意により大きかった。１秒の時間尺度で、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の＜ＭＳＤ＞は、ＣＶＭおよびＣＦＳ中でのＰＳＣＯＯＨのそれより、それぞれ４４００倍および２２０倍大きかった。ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の１秒の時間尺度でのアンサンブル幾何平均有効拡散係数（＜Ｄeff＞）は、水中での理論計算拡散係数に比べてわずかに９分の１であった（表６）。
粘液中でのＣＵＲ粒子の輸送に対するＦ１２７の被覆密度の効果をさらに調べるために、粒子を、種々のＦ１２７濃度で製剤化し、それらの拡散係数をヒトＣＶＭ中で特徴づけた（図９、表６）。ＣＵＲ−０．１％Ｆ１２７粒子およびＣＵＲ−０．０１％Ｆ１２７粒子の＜Ｄeff＞は、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子のそれに比較して、類似しているか、またはわずかに低下したが、ＣＵＲ−０．００１％Ｆ１２７粒子の輸送は劇的に妨害された（図９）。ＣＵＲ−０．００１％Ｆ１２７粒子の拡散係数は、ヒトＣＶＭ中で、水中に比較して１００００分の１であり、ＣＶＭ中でのＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子のそれに比較して約１０００分の１であった。一般に、ＣＵＲ粒子の調製でＦ１２７濃度を低減させると、おそらくはＦ１２７濃度の低下が平衡状態でのＦ１２７（およびそれによるＰＥＧブラシ）の表面密度を低下させるため、拡散係数の低下をもたらす。Ｆ１２７濃度が０．０１（重量／容積）％に下がると、この効果はそのように顕著になることは明白でなかった。
Ｆ１２７に加えて種々のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を、医薬としての適用のために使用した。異なるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を試験して、それらが等しく十分に機能するか、または特定のものだけがＣＵＲ粒子を粘液浸透性粒子に変換するかどうかを観察した。表７中に（ＰＰＯのＭＷが増加する順序で）列挙したような１２種のさらなるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）を選択し、対応するＣＵＲ粒子を調製した。生じるサイズは９０〜２３２ｎｍの範囲に及び、ほとんどは１００〜１５０ｎｍの間に留まった。すべてのタイプの粒子が、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子のそれ（０．３３）に比べてより大きなＰＤＩを示し、ほとんどは０．４〜０．６の間にあった。これらの結果は、Ｆ１２７が試験したすべてのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）の中で最強の安定化効果を有する可能性があることを意味している。ゼータ電位は、研究したすべてのＣＵＲ粒子について一様に中性であった。
種々のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）で被覆されたＣＵＲ粒子の輸送速度を、ヒトＣＶＭ中で特徴付けた（表７）。それらの拡散係数をＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子のそれ（Ｄw／Ｄm＝９）と比較することによって、それらを３つの群：強く妨害された粒子運動（Ｆ６５、Ｆ６８；Ｄｗ／Ｄｍ＞１００）、妨害された粒子運動（Ｆ３８、Ｆ８４、Ｆ８５、Ｆ８８；２０≦Ｄｗ／Ｄｍ≦１００）、急速に浸透する粒子（Ｆ９８、Ｐ１０３、Ｐ１０４、Ｐ１０５、Ｆ１０８、Ｆ１２３；Ｄｗ／Ｄｍ＜２０）に群化することができた。粒子が、すべて、中性に近い表面電荷を所持したが、特定のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）コーティングを有する製剤のみが強く妨害された拡散係数を呈示したという事実は、これらのＣＵＲ粒子と粘液成分との間の粘着性が、おそらくは疎水性相互作用によって支配されていることを示唆している。
異なるＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）で被覆されたＣＵＲ粒子の拡散係数を決める因子を同定するために、ＣＵＲ粒子の＜Ｄeff＞（１秒の時間尺度での）を、使用したＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）のＰＰＯおよびＰＥＧのＭＷについて地図化した（図１０Ａ）。ＰＰＯセグメントの長さ（Ｙ軸）の増大に伴って＜Ｄeff＞の一般的な増大が観察されたが、＜Ｄeff＞とＰＥＧ ＭＷ（Ｘ軸）との間に特異的パターンは観察されなかった。驚
くべきことに、この遷移は、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）で被覆されたポリスチレン粒子について以前に見出されたよりもより小さい、約２０００ＤａのＰＰＯ ＭＷで発生した。粒子の拡散係数は、ＰＰＯ ＭＷと強い相関を示した（Ｒ＝０．９２）が、ＰＥＧ ＭＷとの相関はほとんど示さなかった（Ｒ＝０．１４）。それは、より長いＰＰＯセグメントを有するＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）が、ＣＵＲ粒子の疎水性表面に対してより大きな親和性を有し、そのため、表面上により堅くつなぎ留められ、より密でより安定な遮蔽を提供すると思われる。
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）以外の界面活性剤が粘液浸透性粒子を潜在的に作り出す能力を探索するために、そのいずれもＰＥＧセグメントを含むＴｗｅｅｎ２０、Ｔｗｅｅｎ８０、およびビタミンＥ−ＴＰＧＳを試験した。これらの界面活性剤中で調製されたＣＵＲ粒子の特徴を表８に列挙する。３つの群は、すべて、ほぼ１５０ｎｍの粒径および中性に近いゼータ電位を示したが、それらの拡散係数は、水中に比較して、ヒトＣＶＭ中で著しく低下した。輸送速度が遅いほど、ＣＵＲ粒子の表面上の界面活性剤分子のコーティングが効果的でないことを示している可能性があり、このことは、Ｆ１２７に比較してより短いそれらの疎水性セグメントに帰すことができる。
ＣＵＲ粒子がＣＵＲを持続性方式で送達する能力を評価するために、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子の放出プロフィールを特徴付けた。簡潔には、既知量のＣＵＲ粒子を、５０ｍＬ試験管中のリン酸緩衝化生理食塩水（ＰＢＳ、ｐＨ７．４）中に懸濁し、溶解されたＣＵＲを抽出するために頂部にオクタノールの層を付加した。懸濁液を、かき混ぜながら３７℃でインキュベートした。各時点でオクタノールを集め、交換した。オクタノール中でのＣＵＲ濃度を蛍光分析で測定した。図１１に示すように、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子は、インビトロで継続的放出を２４〜４８時間提供した。ＣＵＲ含有量の約８０％が最初の２４時間以内に放出された。
（例５）
この例では、疎水性薬物である５，１０，１５，２０−テトラ（ｐ−ヒドロキシフェニル）ポルフィリン（ｐ−ＴＨＰＰ）を使用した粘液浸透性粒子の開発について説明する。 ＣＵＲに加えて、例４に記載したと同様の方法を、疎水性薬物であるｐ−ＴＨＰＰに適用した。ｐ−ＴＨＰＰは、癌を治療するための光線力学療法に使用される治療薬であり、以前の研究でモデル光増感剤として選択されている。ｐ−ＴＨＰＰ−１％Ｆ１２７粒子の、サイズ、ゼータ電位、およびヒトＣＶＭ中での拡散係数を含む基本的特性を、前に記載の手順に従って測定した（表９）。ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子と同様、ｐ−ＴＨＰＰ−１％Ｆ１２７粒子は、１８７ｎｍのサイズおよび中性に近い表面電荷を示した。ｐ−ＴＨＰＰ−１％Ｆ１２７粒子のヒトＣＶＭ中での拡散係数は、水中でのそれに比べてわずかに８分の１であり、粒子は、粘液中の粘着性成分によって不動化されず、かつ粘液ゲル中で、ＣＵＲ−１％Ｆ１２７粒子のそれと同等の速度で拡散できることを示している。
（例６）
この例では、高水溶性薬物であるテノフォビル（ＴＦＶ）およびアシクロビルモノホスフェート（ＡＣＶｐ）を使用した粘液浸透性粒子の開発について説明する。
テノフォビル（ＴＦＶ）は、感染性疾患を治療するのに使用される強力な抗ウイルス薬である。テノフォビル（ＴＦＶ）は高水溶性であるという事実のため、テノフォビルの粘液浸透性粒子を製剤化するための方法が開発された。ＴＦＶの水溶性は、少なくとも１５ｍｇ／ｍＬであり、そのため不溶性粒子を調製するための、あるいは疎水性のポリマー性ナノ粒子中に封入するための従来の技法では成功しなかった。ＴＦＶの水溶性を低下させるために、カチオンとヌクレオチド／ヌクレオチド類似体との間の相互作用を活用した。ＴＦＶは、ホスホネート基およびプリン環構造を介して亜鉛カチオン（Ｚｎ）と極めて強力に相互作用する。亜鉛との相互作用は、ＴＦＶの沈降を引き起こして結晶をもたらし、結晶を、本明細書に記載のコーティングで安定化し、凝集を停止させ、結晶の表面特性を測定することができる。さらに、Ｚｎは、膣液中に本来的に存在し、最近では抗ＨＩＶ活性を含むように拡大された公知の抗微生物特性を有する。
結晶およびコーティングは、完全に非共有結合性相互作用から形成されるので、ＴＦＶ−Ｚｎ粒子が緩衝液中で持続性放出を呈示すること保証する必要がある。遊離ＴＦＶの溶液と比較した場合、粒子は、１００ｋＤａの透析膜から、はるかにより緩慢な放出を示した（２４時間経過して約４０％）。
次に、ＴＦＶ−Ｚｎ粒子を、Ｆ１２７またはＰＶＡコーティングを使用して製剤化した。表１０からわかるように、コーティングの存在は、より小さな平均サイズおよび多分散度の低下によって証明されるように、粒子を安定化した。表面上へのコーティングの存在は、また、ゼータ電位のより中性帯電に向かう変化によって示される。さらに、これらの粒子を、ＴＦＶ上の遊離アミンへのＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ（登録商標）色素の共有結合により、造影目的で蛍光標識化した。結晶は、１：５０の標識化：非標識化ＴＦＶの比率で作製された場合、不安定であるが、１：２００の標識化：非標識化ＴＦＶの比率で安定であり、かつ蛍光顕微鏡法で認識できることが見出された。
蛍光標識化された安定な粒子を得た後、Ｆ１２７コーティングが、被覆されたポリマー性ナノ粒子と一致して観察されるような、動物の粘膜表面での粒子の分布の改善につながるかどうかを判断した。Ｆ１２７またはＰＶＡで被覆されたＴＦＶ粒子を、マウスの膣中に投与し、次いで、マウスを屠殺し、それらの膣を切開し、顕微鏡スライド上で扁平化し、造影した。図１３Ａ〜１３Ｂからわかるように、Ｆ１２７で被覆された粒子は、膣の全表面にわたって良好に分布され、一方、ＰＶＡで被覆された粒子は、膣の襞（粘膜襞）に侵入しないことを示す「縞形成（ｓｔｒｉｐｉｎｇ）」挙動として明白になる、膣表面の不完全な被覆度を示した。
次に、単純ヘルペスウイルス２型（ＨＳＶ−２）への感染を予防する上でのＭＰＰ粒子の潜在的効力を試験するのに使用するため、アシクロビルモノホスフェート（ＡＣＶｐ）を使用してＭＰＰ粒子を製造した。ＡＣＶｐは、ウイルス抵抗性をもたらすことのある最初のリン酸化ステップのためのウイルスチミジンキナーゼに依存しない。このことが、また、ＡＣＶｐに低い効力ではあるが抗ＨＩＶ活性を付与する。
６〜８週齢の雌性ＣＦ−１マウスに、酢酸メドロキシプロゲステロンを皮下で注射し、１週間後に、２０μＬの試験薬剤またはＰＢＳを、先端熱加工されたポジティブディスプレースメント方式のキャピラリーピペット（Ｗｉｒｅｔｒｏｌ、Ｄｒｕｍｍｏｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を用いて膣内で施与した。３０分後に、マウスに、ＨＳＶ−２ Ｇ株（ＡＴＣＣ＃ＶＲ−７３４、２．８×１０7ＴＣＩＤ50／ｍＬ）を含む１０μＬの接種物を負荷した。ＨＳＶ−２を、Ｂａｒｔｅｌ培地で１０倍希釈して、対照マウスの約８５％を典型的には感染させる量であるＩＤ50の１０倍量を送達した。マウスを、接種の３日後の感染について、以前に報告されているように、ＰＢＳ膣洗浄液をヒト包皮繊維芽細胞（Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｈｙｂｒｉｄｓ、ＭＲＨＦ ロット番号４４０３１８Ｗ）上で培養することによって評価した（R. A. Cone, T. Hoen, X. Wong, R. Abusuwwa, D. J. Anderson, T. R. Moench, Vaginal microbicides: detecting toxicities in vivo that paradoxically increase pathogen transmission. BMC Infect Dis 6, 90 (2006)）。このモデルで、投与（負荷）ウイルスは、負荷の１２時間以上後に捕集されるなら、洗浄液中にもはや検出できない。
ＡＣＶｐ粒子は、亜鉛の存在下で、ＴＦＶと類似の相互作用（ホスフェート基およびプリン環）を介して調製できることが見出された。生存ＨＳＶを負荷する３０分前に、マウスに溶性ＡＣＶｐまたはＭＰＰナノ結晶の形態のＡＣＶｐを投与した。薬物およびウイルスは、双方とも膣内で投与した。ＭＰＰ薬物と同一濃度で投与された溶性薬物は無効であった（対照の８８％に比較して、８４％が感染した）が、ＭＰＰ薬物群のマウスは４６．７％のみが感染した。ＭＰＰ薬物の付与用量の１０倍の溶性薬物を付与されたマウス群は、６２％（ＰＢＳ中の薬物）または６９．３％（水中の薬物）の比率で感染した。溶性薬物を、同一媒体（純水）で投与されたＭＰＰ−薬物と比較すると、溶性薬物は、ＭＰＰ−薬物より１０倍高い濃度でさえより保護が弱かった（ｐ＝０．０２）。
遊離ホスフェート基を有する薬物の安定なナノ結晶を、亜鉛を用い、凍結乾燥法および超音波処理の双方を利用して形成できることが注目される。凍結乾燥の場合、薬物は、Ｆ１２７の水性溶液中に溶解された。酢酸亜鉛の量は、１：５０〜１：５（Ｚｎ：薬物）の範囲で添加され、溶液を直ちに急速凍結した。乾燥粉末は、水中で、所望濃度で再構成された。Ｆ１２７の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を超える（１％）および下回る（０．０８％）双方のＦ１２７濃度を使用して、安定なＴＦＶナノ結晶を作製することができる。しかし、ＡＣＶｐナノ結晶は、界面活性剤濃度により一層敏感であった。安定なナノ結晶は、ＣＭＣ（約０．１％）未満のＦ１２７濃度を利用する場合にのみ形成できた。ＣＭＣを超えるＦ１２７濃度は、試験された製剤方法に関係なく、ＡＣＶｐナノ結晶のかなりの凝集および沈降を引き起こした。
さらに、安定なナノ結晶は、薬物溶液に過剰な酢酸亜鉛を添加することによって形成することができる。沈殿物は遠心分離により３＋回洗浄される。生じるスラリーを、プローブ型超音波処理器を使用して超音波処理する（界面活性剤なしで、発泡は凝集および不安定性をもたらす）。粉砕などのその他の方法も機能する可能性がある。次いで、界面活性剤を添加して、生じたナノ結晶を安定化する。界面活性剤が存在しないと、かなりの凝集および沈降が発生する。この製剤化技法を使用すると、安定なＴＦＶナノ結晶を、例えば１％までのＦ１２７濃度を使用して作製することができた。同様に、これらの実験で、安定なＡＣＶｐナノ結晶は、ＣＭＣ未満のＦ１２７濃度を使用して（典型的には０．０８％を使用して）のみ形成することができた。
例４〜６では、未希釈の子宮頸膣分泌液を、正常な膣叢を有する女性から、自己サンプリング式の月経捕集器具を使用し、Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ大学の治験審査委員会により承認されたプロトコールに従って集めた。器具を膣中に約３０秒間挿入し、取り出し、５０ｍＬの遠心管中に収納した。サンプルを１，０００ｒｐｍで２分間遠心分離し、粘液分泌物を集めた。
例４〜６では、粒子の輸送速度を、蛍光性粒子または蛍光標識化粒子の軌跡を分析することによって測定し、１００×の油浸対物レンズ（Ｎ．Ａ．、１．４６）および適切なフィルターを備えた倒立落射顕微鏡（Ｚｅｉｓｓ、Ｔｈｏｒｎｗｏｏｄ、ニューヨーク州）上に搭載された電子倍増電荷結合素子（ＥＭＣＣＤ）カメラ（Ｅｖｏｌｖｅ５１２、Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｓ、Ｔｕｃｓｏｎ、アリゾナ州）を使用して記録した。実験は、特注のチャンバースライド中で実施され、希釈された粒子溶液（０．００８２（重量／容積）％）を２０μＬの新鮮粘液に３（容積／容積）％の最終濃度まで（最終粒子濃度、８．２５×１０−７重量／容積）で添加し、顕微鏡観察の前に室温で安定化した。ｎ≧１００個の粒子の軌跡を各実験について分析し、各条件に対して少なくとも３回の独立実験を実施した。動画をＭｅｔａＭｏｒｐｈソフトウェア（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ 、Ｇｌｅｎｄａｌｅ、ウィスコンシン州）を用い、６６．７ミリ秒の時間分解能で２０秒間捕捉した。追跡分解能は、強力な粘着で不動化された粒子の変位を追跡することによって測定すると、１０ｎｍであった。ナノ粒子の重心の座標を、＜Δｒ２（τ）＞＝［ｘ（ｔ＋τ）−ｘ（ｔ）］2＋［ｙ（ｔ＋τ）−ｙ（ｔ）］2として計算される時間平均ＭＳＤに変換した。ここで、ｘおよびｙは、所定時刻でのナノ粒子の座標を表し、τは時間尺度または時間遅れである。ＭＳＤの分布および有効拡散係数は、このデータから計算された。粘液層中への粒子浸透は、フィックの第２法則および追跡実験から得られる拡散係数を使用してモデル化された。
（例７）
この例では、マウスの膣の粘膜表面への薬物送達を改善する粘液浸透性粒子の開発について説明する。
膣への持続性でより均一な薬物送達のための改善された方法は、女性の健康に有害な影響を与える状態、例えば、子宮頸がん、細菌性膣症、および性感染症のより効果的な予防および治療を提供する可能性がある。例えば、女性は、ある程度は女性が主導する予防方法の欠如のため、不相応にＨＩＶに感染する。女性を膣でのＨＩＶ伝染から保護するための、容易に投与される個別的かつ有効な方法は、世界的に数百万の感染症を予防できる可能性がある。しかし、性交および分娩中の伸張に適応する膣襞または「粘膜襞」は、腹腔内圧により典型的にはつぶされて、これらの襞の表面を薬物および薬物担体にとってより接近しにくくする。膣襞中への不十分な分布は、模擬性交の後でさえも、感染しやすい膣表面を感染から保護することの失敗にとって決定的因子と言及されてきた。感染しやすい標的表面の全体を覆う分布が、感染症を予防および治療するために重要であることが判明している。さらに、使用者の認容性を高めるために、膣へ送達される薬物は、膣管に長期にわたって有効濃度で保持されるべきである。持続性の局所薬物濃度を達成することは、膣上皮が小分子に対して高度に透過性であるため、また、溶性の薬物剤形（ゲル剤、クリーム剤）が腹腔内圧及び歩行によって排除されることがあるので、難題である。最後に、薬物送達法は、膣上皮に対して安全かつ無毒性でなければならない。膣用剤形の分布、保持、および安全性プロフィールにおける改善は、効力の実質的な増大、ならびに子宮頸膣感染症および疾患に対して十分には効果的でない全身性治療によって引き起こされる副作用の減少につながる可能性がある。
ナノ粒子は、膣への持続性局所薬物送達を提供するそれらの能力のため、かなりの注目を受けている。しかし、膣上皮を被覆している粘液層は、膣管中での一様な分布および長い保持を達成することに対してバリアを呈示する。粘液は、従来のポリマー性ナノ粒子（ＣＰ）を含むほとんどの粒子を、粘着および立体的相互作用の双方を介して効率的に捕捉する。粘液が外来の病原体および粒子を捕捉するのに有効であることは、ＣＰが管腔粘液層と接触すると直ちに捕捉されるに至り、粘膜襞中への浸透、したがって粘膜襞の保護を妨げることを意味する。管腔表面粘液層中に捕捉された粒子および病原体は、組織から急速に排除され、ＣＰなどの粘液粘着性材料の保持時間を制約すると予想される。
最近、感染を定着させるために粘液バリアに浸透するように進化したウイルスを模擬することによって、粘液浸透性粒子（ＭＰＰ）が、粘膜への薬物送達のために、ＣＰを非常に高密度の低分子量ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）で被覆することによって作られた。ＭＰＰは、ヒト子宮頸膣粘液（ＣＶＭ）中で、水中でのそれらの理論的拡散に匹敵する速度で拡散する。この場合、ＭＰＰが、粘膜襞中のより緩慢に排除される粘液を含む最深部粘液層中に浸透することによって、インビボで膣中への高められた分布および増加した保持を提供し、それによって、組織への効率的な取り込みに最適な場所に薬物を放出するという仮説を試験することが求められた（図１４Ｅ）。一般的なプロゲスチン誘発発情休止期（ＤＰ）マウスモデルに加えて、マウスＣＶＭ（ｍＣＶＭ）がヒトＣＶＭ（ｈＣＶＭ）をより密接に模擬し、それゆえヒトでの使用に向けてＭＰＰを開発および移行させるためによりヒトに似たモデルを提供する、エストラジオール誘発発情期（ＩＥ）マウスモデルの使用が導入される。
カルボン酸で被覆された蛍光性ポリスチレンナノ粒子（ＰＳ−ＣＯＯＨ）を、以前に報告されているように、低分子量ＰＥＧの密なコーティングを共有結合で結合させることによってＭＰＰに変えた（Y. Y. Wang, S. K. Lai, J. S. Suk, A. Pace, R. Cone, J. Hanes, Angew Chem Int Ed Engl 47, 9726-9729 (2008)；S. K. Lai, D. E. O'Hanlon, S. Harrold, S. T. Man, Y. Y. Wang, R. Cone, L. Hanes, Proc Natl Acad sci USA 104, 1482-1487 (2007)）。さらに、生分解性粒子は、薬物を装填することができ、かつヒトへ投与するのに適しているので、生分解性ＭＰＰ（ＢＤ−ＭＰＰ）を、前に報告されているように、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＧＡ）の芯および物理的に吸着されたＰＥＧコーティングを用いて製剤化した（M. Yang, S. K. Lai, Y. Y. Wang, W. Zhong, C. Happe, M. Zhang, J. Fu, J. Hanes, Biodegradable Nanoparticles Composed Entirely of Safe Materials that Rapidly Penetrate Human Mucus. Angew Chem Int Ed Engl 50, 2597-2600 (2011)）。ＰＳ−ＣＯＯＨおよびＰＬＧＡナノ粒子は、ＰＥＧで密に被覆されるとほとんど中和される高度に負の表面電荷を有する。ナノ粒子は、前に説明したようにゼータ電位を測定することによって（表１２）、十分に被覆されていると判定された（S. K. Lai, D. E. O'Hanlon, S. H arrold, S. T. Man, Y. Y. Wang, R. Cone, J. Hanes, Proc Natl Acad Sci USA 104, 1482-1487 (2007)）。−１０ｍＶより中性のゼータ電位が、ｈＣＶＭ中での粘液浸透特性のために必須であることが以前に見出されている（Y. Y. Wang, S. K. Lai, J. S. Suk, A. Pace, R. Cone, J. Hanes, Addressing the PEG mucoadhesivity paradox to engineer nanoparticles that "slip" through the human mucus barrier. Angew Chem Int Ed Engl 47, 9726-9729 (2008)）。ＭＰＰが、本来の発情期ｍＣＶＭ中で粘液浸透性であることを保証するために、粒子を、発情期のマウスに膣内で投与した。次いで、膣全体を摘出、多粒子追跡（ＭＰＴ）法（J. Suh, M. Dawson, J. Hanes, Adv Drug Deliv Rev 57, 63-78 (2005)）で数百の個々の粒子の運動を可視化するために切開した。ＭＰＰについての粒子軌跡は、ｍＣＶＭ中の水を多く含んだ細孔中での急速な拡散を暗示するものであったが、一方、被覆されていないＰＳ−ＣＯＯＨナノ粒子（ＣＰ）の運動は、粒子直径（約１００ｎｍ）より小さかった（図１４Ａ）。ｍＣＶＭ中でのＭＰＰのアンサンブル平均二乗平均変位（＜ＭＳＤ＞）は、ｈＣＶＭ中でのＭＰＰについて報告されたそれに匹敵し（S. K. Lai, Y. Y. Wang, K. Hida, R. Cone, J. Hanes, Nanoparticles reveal that human cervicovaginal mucus is riddled with pores larger than viruses. P Natl Acad Sci USA 107, 598-603 (2010)）（図１４Ｂ）、水中での１１０ｎｍ粒子の理論拡散（約４μｍ2／秒）のわずか約８分の１であるアンサンブル平均有効拡散係数（＜Ｄeff＞）に対応していることが見出された。
個々の粒子について測定されたＤeffに基づいて、ＭＰＰの約半数が、約４時間でｍＣＶＭの厚さ１００μｍの層中を拡散するという拡散のＦｉｃｋの第２法則で評価された（図１４Ｄ）が、一方、ＣＰでは２４時間後でさえも感知できるほどの浸透は存在しなかった。ＣＰについての１秒の時間尺度でのＤeff値は、粒子直径未満のＭＳＤ値に相当し（点線、図１４Ｃ）、おそらくは粒子の拡散ではなくムチン繊維に衝突した粒子の熱的揺らぎを示している。全体として、発情期のｍＣＶＭ中でのＭＰＰおよびＣＰの輸送挙動は、双方とも、ｈＣＶＭ中でのそれらの輸送挙動に極めて類似していた。
保持研究のために多数のマウスを発情期の状態で同期させることは、ホルモン処理を必要とした。多くの動物モデルにおいて発情様挙動を誘発するのに定型的に使用されているエストラジオール処理（J. R. Ring, The estrogen-progesterone induction of sexual receptivity in the sprayed female mouse. Endocrinology 34, 269-275 (1944)；およびC. A. Rubio, The exfoliating cervico-vaginal surface. II. Scanning electron microscopical studies during the estrous cycle in mice. Anat Rec 185, 359-372 (1976)）が、分布および保持研究に先立ってＭＰＰおよびＣＰの輸送挙動を変化させないことを確認するために、粒子輸送挙動をＩＥマウス中で試験した（図１５Ａ）。さらに、ＢＤ−ＭＰＰの輸送挙動は、ＩＥの粘液中でＭＰＰから区別できなかった（図１５Ｂ）。
次に、発情期マウスおよびＩＥマウス中で、粘液に急速に浸透する能力が、ＣＰに比較してより急速で均一なＭＰＰの膣への分布につながるかどうかを調べた。浸透で駆動される水流動（移流輸送）が栄養素を腸管腔から刷子縁上皮表面へ急速に輸送する方式を模擬するために、ＭＰＰおよびＣＰを低浸透性媒体中に適用した。粒子投与の１０分後に、膣全体を摘出し、細胞核について染色した。ＣＰは管腔粘液中で凝集し、膣粘膜襞中に浸透しなかった（図１６）。対照的に、ＭＰＰは、粘膜襞のすべての表面を含むすべての膣上皮を被覆した連続粒子層を形成した。ＭＰＰは、移流を介して約１００μｍを超える粘液に、粘液中でその距離を拡散するのに必要とされる約４時間に比較して、１０分以内に浸透した（図１４Ｄ）。この挙動は、また、ＩＥマウス中に投与されたＢＤ−ＣＰおよびＢＤ−ＭＰＰ、ならびにＣＰおよびＭＰＰに関しても一致していた（図１６）。ｈＣＶＭ中での粘液粘着性ＣＰを越えたＭＰＰの運動を示すビデオは、ビデオ１（流動なし、拡散）およびビデオ２（流動有、移流）中に見出すことができる。
ＭＰＰおよびＣＰの分布における相違を量化するために、新たに摘出し、切開し、扁平化したマウス膣組織の蛍光画像を得た。図１７からわかるように、ＣＰの膣の管腔粘液層への粘着は、粒子を含まない粘液の暗い「縞」と交番する、粒子を含む粘液の「縞」を作り出し、前者の縞は、膣組織を扁平化した場合に開放される粘膜襞に相当する。対照的に、上皮に向かう、および粘液襞中へのＭＰＰの輸送は、扁平化された膣表面上で連続した粒子コーティングを作り出した（図１７）。膣および子宮頸部組織上の蛍光の定量は、扁平化された膣表面の８８％、および子宮頸部表面の８７％がＭＰＰで密に被覆され、一方、膣表面のわずか３０％、および子宮頸部表面の３６％がＣＰで被覆されたことを示した。膣および子宮頸部表面のより暗い領域のより高倍率でのさらなる観察により、ＭＰＰのあまり集中していない連続コーティングが観察され（図１７〜１８、挿入図）、膣および子宮頸部がほぼ完全に被覆されたことを意味している。ＣＰの場合、より高倍率で、あまり集中していないコーティングは見出されなかった（図１７〜１８、挿入図）。同様の傾向が見出され、ＢＤ−ＭＰＰでは８５％の膣被覆度および８６％の子宮頸部被覆度、ＢＤ−ＣＰでは、３１％の膣被覆度および２７％の子宮頸部被覆度であった（図１７〜１８）。
次いで、ＢＤ−ＭＰＰの分布改善が、ゲル剤形に比較して、小分子の送達を改善できたかどうかを判定することが求められた。親油性分子は、おそらくは、それらが接触する最初の上皮表面に侵入し、粘膜襞中の細胞に接触できない。逆に、親水性分子は、膣上皮中で急速に拡散することができ、血液およびリンパの循環によって運び去られ、短期間の被覆度につながる。ＢＤ−ＭＰＰに、モデル薬物として蛍光性水溶性小分子であるフルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）を装填した（ＦＩＴＣ／ＭＰＰ）。従来の膣送達を模擬するために、溶性ＦＩＴＣ（ＦＩＴＣ／ゲル）を汎用の膣プラセボゲルであるヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）中に添加した。発情期マウスに投与して２４時間後に、膣組織を摘出し、扁平化して膣襞を露出させた。ＦＩＴＣのパッチは、ＦＩＴＣ／ゲルとして投与された場合、膣表面の４２％を被覆し、一方、ＦＩＴＣ／ＭＰＰは、粒子投与の２４時間後でさえも、十分に保持されたＦＩＴＣコーティングを膣表面の８７％に提供した。
粘液バリアの効果をさらに特徴付けるために、本発明者らは、粒子の投与に先立つ洗浄によって膣粘液を除去することが（Y. Cu,C. J. Booth, W. M. Saltzman, In vivo distribution of surface-modified PLGA nanoparticles following intravaginal delivery. Journal of Controlled Release 156, 258-264 (2011)；およびK. A. Woodrow, Y. Cu, C. J. Booth, J. K. Saucier-Sawyer, M. J. Wood, W. M. Saltzman, Intravaginal gene silencing using biodegradable polymer nanoparticles densely loaded with small-interfering RNA. Nat Mater 8, 526-533 (2009)）、ＣＰの分布を顕著に改善し、それらの粘液粘着特性が膣中での均一な分布を妨げることを示していることを見出した（図１９）。
次に、本発明者らのＩＥモデルを使用して、膣でのＭＰＰの保持を粘液粘着性ＣＰと比較して測定することが求められた。蛍光性のＭＭＰおよびＣＰをＩＥマウスに膣内で投与した。指定時点で、生殖管全体（膣および子宮角）を摘出し、蛍光画像で定量的に分析した（図２１Ａ）。ＭＰＰおよびＣＰに対して同様であった粒子蛍光の初期減少（おそらくは、粘液浸透に先立つ初期「押出し（ｓｑｕｅｅｚｅ ｏｕｔ）」による）の後に、ＭＰＰの残存量は、おおよそ６０％で一定のままであった（図２１Ｂ）。対照的に、ＣＰの量は、時間と共に１０％（６時間）まで着実に減少した。重要なことであるが、ＣＰは、膣の長さに沿って分布されたが、この長さ方向の被覆度は、図１６に示すように、ＣＰが粘液に浸透して上皮にも、膣襞の内部の表面にも到達することのないことを示す。
免疫系は、粘膜表面で、特にヒトの子宮頸内膜中の円柱上皮などの生存細胞で覆われた表面を有する表面で高度に活性である（O. P. Mestecky J, McGhee JR, and Lambrecht BN, Mucosal Immunology. (Elselvier Academic Press, Burlington, ed, Third, 2005)）。ナノ粒子の炎症効果を、マウスを発情休止期で同期させ、その間に膣上皮が薄くなり生存細胞で覆われるようになる長期作用性プロゲスチン処理であるＤｅｐｏ−Ｐｒｏｖｅｒａで前処理されたマウスを使用して調べた。対照的に、発情期で、マウスの膣は４〜７細胞層から約１２細胞層に肥厚し、上皮表面は、死滅及び乾性（ｄｒｙｉｎｇ）細胞の多くの層で保護される（Biology of the laboratory mouse. Edited by George D.Snell, Dover Publications, Inc., New York, 1956(Reprint of first edition, 1941). Journal of the American Pharmaceutical Association 45, 819-819 (1956)）。さらに、プロゲスチン誘発発情休止期（ＤＰ）マウスの膣上皮は、増加した免疫細胞集団を有し、急性炎症応答の増大につながり、一方、発情期は、免疫細胞の不在で特徴付けられる（C. H. Hubscher, D. L. Brooks, J. R. Johnson, A quantitative method for assessing stages of the rat estrous cycle. Biotech Histochem 80, 79-87 (2005)）。Ｄｅｐｏ−Ｐｒｏｖｅｒａは、数日から数週間の間、マウスを発情休止様期に効果的に同期させ、発情休止様期は、２４時間以上続く実験にとって重要である。
標準的なヘマトキシリンおよびエオシン（Ｈ＆Ｅ）染色を利用して、膣内で投与されたナノ粒子の潜在的毒性効果を調べた。膣毒性を引き起こすことが知られている（G. Ramjee, A. Kamali, S. McCormack, The last decade of microbicide clinical trials in Africa: from hypothesis to facts. AIDS 24 Suppl 4, S40-49 (2010)）非イオン性洗浄剤であるＮｏｎｏｘｙｎｏｌ−９（Ｎ９）を陽性対照として使用し、ＰＢＳ（生理食塩水）を陰性対照として使用した。分布および保持研究に使用された同一の（ＢＤ−）ＭＰＰおよび（ＢＤ−）ＣＰを毒性について試験した。予想されたように、Ｎ９は、２４時間で、ＰＢＳ処理の後では観察されなかった急性炎症を引き起こした（図２３）。ＣＰは、Ｎ９と同様、管腔中への明白な好中球浸潤を引き起こしたが、ＭＰＰは、この炎症効果を引き起こさなかった（図２３、矢印）。
最近の研究は、膣上皮は、特定の膣用製品に応答して、性感染性感染症への感受性を高める可能性のある免疫メディエーターを分泌することができることを示している（J. E. Commins, Jr., G. F. Doncel, Biomarkers of cervicovaginal inflammation for the assessment of microbicide safety. Sex Transm Dis 36, S84-91 (2009)；およびS. S. Wilson, N. Cheshenko, E. Fakioglu, P. M. Mesquita, M. J. Keller, B. C. Herold, Susceptibility to genital herpes as a biomarker predictive of increased HIV risk: expansion of a murine model of microbicide safety. Antivir Ther 14, 1113-1124 (2009)）。したがって、膣用製品が、とりわけ反復投与の後に、このような免疫応答を誘発しないことが重要である。本発明者らの究極の目標は、ＭＰＰをＨＳＶ−２に対する保護に対して試験することにあったので、本発明者らは、アシクロビルモノホスフェート（ＡＣＶｐ）を含むＭＰＰ製剤を、最近のテノフォビルの臨床試験で使用されるＮ９、ＨＥＣプラセボゲル、ＰＢＳ、およびゲル媒体（ＴＦＶの媒体）と比較した。ナノ粒子および対照製剤を、Ｄｅｐｏ Ｐｒｏｖｅｒａで処理されたマウスに経膣で７日間毎日投与した。膣洗浄液を、８日目に各マウスから集め、上皮刺激に応答して高められていることが見出されたサイトカイン：すなわち、インターロイキン１β（ＩＬ−β）、インターロイキン１α（ＩＬ−１α）、腫瘍壊死因子α（ＴＮＦ−α）、およびインターロイキン６（ＩＬ−６）について評価した。ＩＬ−１αおよびＩＬ−１βのレベルが双方ともＴＦＶの媒体およびＮ９溶液の双方に応答して上昇したことが見出された（図２４）。このことは、ＩＬ−１αおよびＩＬ−１βが、損傷に応答して膣上皮によって分泌されることを考慮すると、Ｎ９処理の場合に驚きではなかった（J.E. Cummins, Jr., G. F. Doncel, Biomarkers of cervicovaginal inflammation for the assessment of microbicide safety. Sex Transm Dis 36, S84-91 (2009)）。対照的に、ＡＣＶｐ−ＭＰＰに伴うサイトカインレベルは、感染への感受性のいかなる増加も伴わないで臨床試験で使用されているＨＥＣプラセボゲルに伴うレベルに同等であった（図２４）（Q. A. Karim, S. S. A. Karim, J. A. Frohlich, A. C. Grobler, C. Baxter, L. E. Mansoor, A. B. M. Kharsany, S. Sibeko, K. P. Mlisana, Z. Omar, T. N. Gengiah, S. Maarschalk, N. Arulappan, M. Mlotshwa, L. Morris, D. Taylor, C. T. Grp, Effectiveness and Safety of Tenofovir Gel, an Antiretroviral Microbicide, for the Prevention of HIV Infection in Women. Science 329, 1168-1174 (2010)；およびD. Tien, R. L. Schnaare, F. Kang, G. Cohl, T. J. McCormick, T. R. Moench, G. Doncel, K. Watson, R. W. Buckheit, M. G. Lewis, J. Schwartz, K. Douville, J. W. Romano, In vitro and in vivo characterization of a potential universal placebo designed for use in vaginal microbicide clinical trials. AIDS Res Hum Retroviruses 21, 845-853 (2005)）。任意の膣処理に伴うＩＬ−６またはＴＮＦ−αの、非処理対照に比較した場合の検出可能な上昇は存在しなかった。
最後に、ＭＰＰの改善された分布、保持、および毒性プロフィールが、マウスにおける経膣ＨＳＶ−２負荷に対する改善された保護につながるかどうかを調べた。Ｄｅｐｏ Ｐｒｏｖｅｒａ処理は、感染症に対するマウスの膣の感受性を顕著に増大させ、候補殺菌薬は、感染性接種物の直前に投与された場合でさえも、ここで使用されたマウスモデルにおいて部分的保護を提供しただけであった（S. L. Achilles, P. B. Shete, K. J. Whaley, T. R. Moench, R. A. Cone, Microbicide efficacy and toxicity tests in a mouse model for vaginal transmission of Chlamydia trachomatis. Sex Transm Dis 29, 655-664 (2002)；およびL. Zeitlin, K. J. Whaley, T. A. Hegarty, T. R. Moench, R. A. Cone, Tests of vaginal microbicides in the mouse genital herpes model. Contraception 56, 329-335 (1997)）。さらに、いくつかの膣用製品の賦形剤は、このモデルにおいて感染への感受性を実際に増大させる（R. A. Cone, T. Hoen, X. Wong, R. Abusuwwa, D. J. Anderson, T. R. Moench, Vaginal microbicides: detecting toxicities in vivo that paradoxically increase pathogen transmission. BMC Infect Dis 6, 90 (2006)；およびT. R. Moench, R. J. Mumper, T. E. Hoen, M. Sun, R. A. Cone, Microbicide excipients can greatly increase susceptibility to genital herpes transmission in the mouse. BMC Infect Dis 10, 331 (2010)）。アシクロビルは、動物において１日複数回の反復投与でウイルス抑制を提供するので、ＡＣＶｐをＨＳＶ−２感染症の膣感染を遮断することに関して試験するために選択された（E. R. Kern, Acyclovir Treatment of Experimental Genital Herpes-Simplex Virus-Infection. Am J Med 73, 100-108 (1982)）。しかし、モルモットにおける５０ｍｇ／ｍＬ（５％）ＡＣＶｐでの単回膣予備処理は、対照に比較して７０％の動物に感染をもたらした（E. R. Kern, J. Palmer, G. Szczech, G. Painter, K. Y. Hostetler, Efficacy of topical acyclovir monophosphate, acyclovir, or penciclovir in orofacial HSV-1 infections of mice and genital HSV-2 infections of guinea pigs. Nucleos Nucleot Nucl 19, 501-513 (2000)）。したがって、ＡＣＶｐは、ＭＰＰが、水溶性で急速に代謝される薬物による保護を、単回投与後の治療関連薬物濃度を延長することによって有意に改善できたかどうかを判定するための試験事例を提供した。さらに、ＡＣＶｐなどのヌクレオチド類似体の作用機構は、保護の成功が、膣および子宮頸管の粘膜中の感受性標的細胞集団における効率的な取り込みおよび保持を意味するような、細胞内ウイルス複製の妨害である。
ＡＣＶｐナノ粒子を、他のすべての研究に対して使用されるのと同一の粘液不活性コーティングを用いて製剤化した。ＡＣＶｐ−ＭＰＰのサイズおよびζ電位は、ポリスチレン（ＰＳ）をベースにしたＭＰＰに類似していた（表１２）。ＨＳＶ−２を負荷する３０分前に、マウスに溶性ＡＣＶｐまたはＡＣＶｐ−ＭＰＰを膣内で投与した。ＡＣＶｐ−ＭＰＰと同一濃度（１ｍｇ／ｍＬ）で投与される溶性薬物は、マウスをウイルス感染から保護する上で効果がなかったが（対照の８８％に比較して８４．０％が感染した）、一方、ＡＣＶｐ−ＭＰＰ群のマウスでは４６．７％のみが感染した（表１１）。ＡＣＶｐ−ＭＰＰ中濃度の１０倍の溶性薬物を付与されたマウスの群は、やはり、６２．０％（ＰＢＳ中の薬物）または６９．３％（水中の薬物）の比率で感染した。同一媒体（純水）中で溶性薬物をＡＣＶｐ−ＭＰＰと比較すると、溶性薬物は、ＡＣＶｐ−ＭＰＰよりも１０倍高い濃度でさえ、保護性が有意に弱かった（表１１）。膣粘膜表面でのナノ粒子の分布および保持、ならびに反復投与の効果を研究するために、６〜８週齢のＣＦ−１マウス（Ｈａｒｌａｎ）を使用した。マウスを、逆転光サイクル施設（明１２時間／暗１２時間）中に収容した。自然循環発情の場合には、マウスを、外的な発情様相について選択し、精密な吟味により確認した（A. K. Champlin, D. L. Dorr, A. H. Gates, Determining the stage of the estrous cycle in the mouse by the appearance of the vagina. Biol Reprod 8, 491-494 (1973)；E. Allen, The oestrous cycle in the mouse. American Journal of Anatomy 30, 297-371 (1922)）。ホルモン誘発発情（ＩＥ）の場合には、マウスを３週間順化させ、実験に先立って１００μｇの安息香酸１７−βエストラジオール（Ｓｉｇｍａ）を２日間皮下で注射した。多くの研究で、エストラジオールでの処理は、類似の上皮特性および膣細胞集団を伴う「発情様」状態を誘導することが立証されている（C. G. Rosa, J. T. Velardo, Histochemical localization of vaginal oxidative enzymes and mucins in rats treated with estradiol and progesterone. Ann NY Acad Sci 83, 122-144 (1959)；C. A. Rubio, The exfoliating cervico-vaginal surface, II. Scanning electron microscopical studies during the estrous cycle in mice. Anat Rec 185, 359-372 (1976)；A. E. Gillgrass, S. A. Fernandez, K. L. Rosenthal, C. Kaushic, Estradiol regulates susceptibility following primary exposure to genital herpes simplex virus type 2, while progesterone induces inflammation. Journal of Virology 79, 3107-3116 (2005)）。膣毒性およびサイトカイン放出に関して、実験に先立って、マウスに２．５ｍｇのＤｅｐｏ−Ｐｒｏｖｅｒａ（酢酸メドロキシプロゲステロン、１５０ｍｇ／ｍＬ）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ ＆ Ｕｐｊｏｈｎ Ｃｏｍｐａｎｙ）を皮下で７日間注射した。
すべての粒子溶液に対して低張性媒体として水を使用した。生体外追跡の場合、５μＬの粒子を膣内で投与した。ほぼ１０分後に、膣を取り出し、注意して薄く切り開き、扁平にした。組織を変形させることなく、カバーガラスを頂面上に配置して粘液に接触させることができるように構成された特注の適切に構成されたウェル中に、全組織を配置した。ウェルは、標準的なガラススライドに粘着された３層の絶縁テープから切り出されたほぼ１ｍｍ×０．５ｍｍの長方形とした。カバーガラスの縁端の周りを瞬間接着剤で密閉し、乾燥を防ぐために直ちに造影した。
頸椎脱臼による屠殺を含む実験手順に先立って、マウスを麻酔した。すべての研究で、マウスを、腹部の周りの弱粘着性テープの鍔によって自己グルーミングから、および個別ケージ中に収容することによって相互グルーミングから保護した。
従来の粘液粘着性粒子（ＣＰ）には、カルボキシル（ＣＯＯＨ）で修飾された１００ｎｍサイズの蛍光性ポリスチレン（ＰＳ）ナノ粒子（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ）を使用した。これらの粒子は、中性ｐＨで負に帯電した表面を特徴とする（表１２）。粘液浸透性粒子（ＭＰＰ）を製造するために、ＣＰを、標準的な１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドカップリング反応によってアミンで修飾された５ｋＤａのＰＥＧ（Ｃｒｅａｔｉｖｅ ＰＥＧｗｏｒｋｓ）で共有結合により修飾した。粒径およびζ電位を、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳ９０（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、それぞれ動的光散乱およびレーザードップラー流速測定法によって測定した。サイズの測定は、２５℃、９０°の散乱角で実施した。サンプルを１０ｍＭ ＮａＣｌ溶液（ｐＨ７）で希釈し、装置の説明書に従って測定を実施した。レーザードップラー流速測定法で測定される中性近くのζ電位を利用して、ＰＥＧの複合を確認した。
生分解性粒子には、ＰＬＧＡ ａｃｉｄ ２Ａ（５０：５０ Ｌａｋｅｓｈｏｒｅ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ）、Ｌｕｔｒｏｌ Ｆ１２７（ＢＡＳＦ）、およびポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ ２５ｋＤａ、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ）を使用した。Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ５５５を、前に記載のようにナノ沈降によってナノ粒子を製造するのに使用されるＰＬＧＡに化学的に複合させた（M. Yang, S. K. Lai, Y. Y. Wang, W. Zhong, C. Happe, M. Zhang, J. Fu, J. Hanes, Biodegradable Nanoparticles Composed Entirely of Safe Materials that Rapidly Penetrate Human Mucus. Angew Chem Int Ed Engl 50, 2597-2600 (2011)）。簡潔には、１０ｍｇ／ｍＬの標識化ＰＬＧＡをアセトンまたはＴＨＦ（２ｍｇのＦＩＴＣを含むか、含まない）中に溶解し、４０ｍＬの界面活性剤水性溶液に滴加した。２時間撹拌した後、粒子を、５μｍのシリンジ式フィルター（Ｓｏｒｖａｌｌ ＲＣ−６＋、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を通して濾過し、遠心分離により集め、洗浄した。粒径およびζ電位を記載のように測定した。
ＡＣＶｐ−ＭＰＰを、ＡＣＶｐをＬｕｔｒｏｌ Ｆ１２７を含む超純水に溶解することによって調製した。酢酸亜鉛を、５：１のＡＣＶｐ：Ｚｎのモル比で添加し、ＡＣＶｐをキレート化し、それを非水溶性にし、次いで、直ちに急速凍結し、凍結乾燥した。粒子の特徴付けは、再構成の後に実施した。投与に先立って、超純水を用いて、粉末を、ＡＣＶｐが１ｍｇ／ｍＬ、Ｌｕｔｒｏｌが０．８ｍｇ／ｍＬの最終濃度で再構成した。溶性ＡＣＶｐを、ｐＨを６〜７に到達させるのに必要とされるようなＮａＯＨで滴定した。粒径およびζ電位を記載のように測定した。
生体外膣組織サンプル中での蛍光性粒子の軌跡を、１００×の油浸対物レンズ（開口数１．３）を備えた倒立落射顕微鏡上に搭載されたシリコン増強ターゲットカメラ（ＶＥ−１０００、Ｄａｇｅ−ＭＴＩ）を使用して記録した。動画をＭｅｔａｍｏｒｐｈソフトウェア（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｒｐ．）を用い、６６．７ミリ秒の時間分解能で２０秒間捕捉した。ｎ＞１３０個の粒子の軌跡を、各実験について分析し、異なるマウスからの組織を使用して３つの独立実験を実施した。粒子重心の座標を、
＜Δｒ2（τ）＞＝［ｘ（ｔ＋τ）−ｘ（ｔ）］2＋［ｙ（ｔ＋τ）−ｙ（ｔ）］2として計算される時間平均二乗幾何平均変位（＜ＭＳＤ＞）に変換した。
式中、τは時間尺度（または時間遅れ）であり、ｘおよびｙは、時刻ｔでの対応する粒子の座標であり、Δｒ2はＭＳＤである。この式は、以前に立証されているように、粒子のＭＳＤおよび有効拡散係数（Ｄeff）を計算するのに使用された（S. K. Lai, D. E. O'Hanlon, S. Harrold, S. T. Man, Y. Y. Wang, R. Cone, J. Hanes, Rapid transport of large polymeric nanoparticles in fresh undiluted human mucus. Proc Natl Acad Sci USA 104, 1482-1487 (2007)；B. C. Tang, M. Dawson, S. K. Lai, Y. Y. Wang, J. S. Suk, M. Yang, P. Zeitlin, M. P. Boyle, J. Fu, J. Hanes, Biodegradable polymer nanoparticles that rapidly penetrate the human mucus barrier. Proc Natl Acad Sci USA 106, 19268-19273 (2009)）。計算されたＤeff値は、以前に記載のように、粘液板中での粒子浸透をモデル化するのに使用された（B, C. Tang, M. Dawson, S. K. Lai, Y. Y. Wang, J. S. Suk, M. Yang, P. Zeitlin, M. P. Boyle, J. Fu, J. Hanes, Biodegradable polymer nanoparticles that rapidly penetrate the human mucus barrier. Proc Natl Acad Sci USA 106, 19268-19273 (2009)）。
粘液除去を伴う分布の場合、粒子投与に先立って、マウスを、５０μＬのＰＢＳで２回膣洗浄し、続いて先端に綿を付けたアプリケーターで１回拭き取った。続いて、５μＬのＣＰまたはＭＰＰを膣内で投与した。次いで、膣全体を取り出し、ティシュー・テックＯ．Ｃ．Ｔコンパウンド（サクラファインテックＵ．Ｓ．Ａ．）中で凍結した。Ｍｉｃｒｏｍ ＨＭ５００Ｍ Ｃｒｙｏｓｔａｔ（Ｍｉｃｒｏｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を使用して、組織（膣口と子宮頸管との間の）の長さに沿った種々の箇所で、横断切片を得た。切片の厚さは、単一細胞層の厚さを達成するために６μｍに設定した。次いで、細胞核を可視化し、粒子の蛍光を保持するために、切片を、ＤＡＰＩを含むＰｒｏＬｏｎｇ Ｇｏｌｄ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）褪色防止用封入剤で染色した。倒立蛍光顕微鏡を用いて、切片の蛍光画像を得た。ナノ粒子の分布を量化するため、５μＬのＣＰまたはＭＰＰを膣内で投与した。１０分以内に、膣組織を、粒子を投与していない「ブランク」組織を含めて、長さ方向に薄く切り開き、２枚のスライドガラスの間に挟み、瞬間接着剤で密閉した。この処理により、組織は完全に扁平化され、襞が露出する。「ブランク」組織は、撮影されたすべての画像がバックグラウンドレベルを十分に超えることを保証するための、組織のバックグラウンド蛍光レベルを評価するのに使用した。低倍率での６枚の蛍光画像および高倍率での少なくとも１枚の画像を、各組織について撮影した。蛍光シグナルの周りに境界を描くために、画像に閾値を設定し、次いで、覆われた面積を、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用して量化した。平均被覆度を各マウスについて求め、次いで、これらの値をｎ≧３のマウスの群にわたって平均化した。各マウスからの子宮頸部を、子宮角から切断し、生体外粒子追跡に使用されたと同様の特注ウェルを使用して取り付けた。ウェルをカバーガラスで密閉し、ブランク組織を使用してバックグラウンド蛍光レベルを測定した。子宮頸部のほぼ全表面を構成する１枚の蛍光画像を、低倍率で組織のバックグラウンドレベル以上で撮影した。これらの画像に同様の方式で閾値を設定し、粒子で覆われた面積を測定した。少なくとも１枚のより高倍率の画像を、各組織について撮影して、個々の粒子を示した。
ＭＰＰおよびＣＰの移流を、特注のキャピラリー管装置を使用して可視化した。扁平キャピラリー管（０．４ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍ、ＶｉｔｒｏＣｏｍ）を１ｍＬのツベルクリンシリンジ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）に１本の可撓性プラスチックチューブを経由して取り付けた。チューブをキャピラリー管の一端に取り付け、シリコーングリースを使用して密閉した。シリンジおよびチューブに生理食塩水、続いて、３％（容積／容積）の約５００ｎｍ非被覆（赤色蛍光）およびＰＥＧ被覆（緑色蛍光）ポリスチレンビーズ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）と混合された新鮮で希釈されていないヒトＣＶＭを負荷した。ＰＥＧで被覆されたビーズは、マウスでの研究で使用された１００ｎｍのＭＰＰについて前に説明したように調製された。キャピラリー管を満たすにはほぼ８０μＬの粘液が必要であり、気泡の導入を避けるように注意した。圧力を印加したか、印加しないキャピラリー管内でのＭＰＰおよびＣＰの運動を示す時間経過ビデオを、Ｚｅｉｓｓ ＬＳＭ５１０共焦点顕微鏡（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＭｉｃｒｏＩｍａｇｉｎｇ、ＬＬＣ）上の４０×対物レンズを使用して記録した。
ＦＩＴＣ色素（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を、Ｔ．Ｍｏｅｎｃｈ（Ｒｅｐｒｏｔｅｃｔ）から好意で提供されたＨＥＣゲルと１ｍｇ／ｍＬで混合した。生分解性ＭＰＰを、説明したよう調製し、ＦＩＴＣ色素を装填し、１％Ｌｕｔｒｏｌ Ｆ１２７中に懸濁させた。分布を評価するため、１０μＬのゲルまたは粒子溶液を膣内で投与した。２４時間後に、膣組織を取り出し、切開して扁平にした。次いで、組織を２枚の顕微鏡スライドの間に挟み、押しつぶして粘膜襞を扁平にした。膣組織からのバックグラウンド自己蛍光を求めるために「ブランク」組織を含めて、使用される暴露設定が、ＦＩＴＣの存在を示すことを確実にした。２×の対物レンズを備えたＮｉｋｏｎ Ｅ６００倒立顕微鏡を使用して、扁平化された組織表面上での色素分布の蛍光画像を得た。被覆面積を測定するために、ＩｍａｇｅＪを使用する同様の方式で、これらの画像に閾値を設定した。
ナノ粒子の保持を評価するために、５μＬの赤色蛍光性のＣＰまたはＭＰＰを膣内で投与した。全子宮頸膣管を、０、２、４および６時間の時点で取得し、標準的な組織培養皿中に配置した。それぞれの条件および時点に対して、ｎ＞７のマウスを使用した。組織の蛍光画像を、Ｘｅｎｏｇｅｎ ＩＶＩＳ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ造影装置（Ｃａｌｉｐｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）を使用して取得した。Ｘｅｎｏｇｅｎ Ｌｉｖｉｎｇ Ｉｍａｇｅ ２．５ソフトウェアを使用して、単位面積当たりの蛍光計数の量を計算した。
５μＬの粒子または対照溶液を、ＤＰマウスモデルに膣内で投与した。２４時間後、全子宮頸膣管を取得し、４％パラホルムアルデヒド溶液中で２４時間固定した。組織を、７０％エタノール中に入れ、パラフィン包埋およびＨ＆Ｅ染色のために、Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｈｉｓｔｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙに送った。
２０μＬの各試験薬剤を、ＤＰマウスモデルに１日１回、７日間、膣内で投与した。ＨＥＣゲルおよびＮ９は、Ｔ．Ｍｏｅｎｃｈ（Ｒｅｐｒｏｔｅｃｔ）によって提供され、ＴＦＶ用媒体ゲルは、Ｃ．Ｄｅｚｚｕｔｔｉ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ大学）の好意で提供された。８日目に、各マウスを、５０μＬのＰＢＳで２回洗浄した。各洗浄サンプルを、さらなる２００μＬのＰＢＳで希釈し、遠心分離して粘液栓を除去した。上清（２００μＬ）を取り出し、４種（ＩＬ−１β、ＩＬ−１α、ＴＮＦ−α、およびＩＬ−６）のＱｕａｎｔｉｋｉｎｅ ＥＬＩＳＡキット（Ｒ＆Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）のそれぞれのために５０μＬに分割した。製造業者の説明書に従ってＥＬＩＳＡを実施した。
すべてのデータは、示した平均値の標準誤差（ＳＥＭ）を伴う平均として示される。統計的有意は、不等同分散を仮定した両側スチューデントｔ検定（α＝０．０５）によって判定した。ＨＳＶ−２負荷の場合、統計的有意は、フィッシャーの直接検定、両側分布を使用して判定した。
女性生殖管は、広範な範囲の性感染症にかかりやすい（R. Mallipeddi, L. C. Rohan, Nanoparticle-based vaginal drug delivery systems for HIV prevention. Expert Opin Drug Deliv 7, 37-48 (2010)）。生物学的脆弱性、女性が主導する予防方法の欠如、およびコンドーム使用を交渉する能力の欠如は、すべて、世界的に男性から女性への伝染の一因となる（R. Mallipeddi, L. C. Rohan, Nanoparticle-based vaginal drug delivery systems for HIV prevention. Expert Opin Drug Deliv 7, 37-48 (2010)；V. M. Ndesendo, V. Pillay, Y. E. Choonara, E. Buchmann, D. N. Bayever, L.C. Meyer, A Review of current intravaginal drug delivery approaches employed for the prophylaxis of HIV/AIDS and prevention of sexually transmitted infections. AAPS PharmSciTech 9, 505-520 (2008)）。女性を膣ＨＩＶ、ＨＳＶ−２、およびその他のウイルス感染から保護するための、投与が容易で、目立たず、かつ効果的な方法は、世界的に多数の感染症を防ぐ可能性がある。１１種の殺菌薬の試験で失敗した後に、ＣＡＰＲＩＳＡ００４が、ゲル製剤の状態で経膣で投与される殺菌薬（テノフォビル）を用いて、ＨＩＶに対する部分的保護を立証した最初のものであった（Q. A. Karim, S. S. A. Karim, J. A. Frohlich, A. C. Grobler, C. Baxter, L. E. Mansoor, A. B. M. Kharsany, S. Sibeko, K. P. Mlisana, Z. Omar, T. N. Gengiah, S. Maarschalk, N. Arulappan, M. Mlotshwa, L. Morris, D. Taylor, C. T. Grp, Effectiveness and Safety of Tenofovir Gel, an Antiretroviral Microbicide, for the Prevention of HIV Infection in Women. Science 329, 1168-1174 (2010)）。Ｎ９などの前世代の殺菌薬と現世代の殺菌薬との間の相違は、作用部位である。ヌクレオシド類似体テノフォビルおよびアシクロビルモノホスフェートなどの現世代の多くの殺菌薬は、細胞内で作用してウイルスの複製を阻害し、一方、前世代のものは、膣管腔中で病原体を直接的に不活化した。しかし、前世代の一部の殺菌薬は、感染への感受性を高めた膣上皮に対して毒性をもたらした（O. J. D'Cruz, F. M. Uckun, Dawn of non-nucleoside inhibitor-based anti-HIV microbicides. J Antimicrob Chemother 57, 411-423 (2006)）。
最大限に有効である膣への薬物送達のために、局所で送達される薬物は、均一に分布され、十分に高い濃度を維持し、かつ折りたたまれた膣上皮（粘液襞）および子宮頸部粘液に密に近接して留まるべきである。いくつかの技法、例えば、ＭＲＩ（C. K. Mauck, D. Katz, E. P. Sandefer, M. D. Nasution, M. Henderson, G. A. Digenis, I. Su, R. Page, K. Barnhart, Vaginal distribution of Replens and K-Y Jelly using three imaging techniques. Contraception 77, 195-204 (2008)）、ガンマ−シンチグラフィー（C. K. Mauck, D. Katz, E. P. Sandefer, M. D. Nasution, M. Henderson, G. A. Digenis, I. Su, R. Page, K. Barnhart, Vaginal distribution of Replens and K-Y Jelly using three imaging techniques. Contraception 77, 195-204 (2008)；およびB. E. Chatterton, S. Penglis, J. C. Kovacs, B. Presnell, B. Hunt, Retention and distribution of two 99mTc-DTPA labelled vaginal dosage forms. Int J Pharm 271, 137-143 (2004)）、膣鏡検査（N. Poelvoorde, H. Verstraelen, R. Verhelst, B. Saerens, E. De Backer, G. L. dos Santos Santiago, C. Vervaet, M. Vaneechoutte, F. De Boeck, L. Van Bortel, M. Temmerman, J. P. Remon, In vivo evaluation of the vaginal distribution and retention of multi-particulate pellet formulation. Eur J Pharm Biopharm 73, 280-284 (2009)）、および光ファイバー（C. K. Mauck, D. Katz, E. P. Sandefer, M. D. Nasution, M. Henderson, G. A. Digenis, I. Su, R. Page, K. Barnhart, Vaginal distribution of Replens and K-Y Jelly using three imaging techniques. Contraception 77, 195-204 (2008)）を使用して、膣投与に続くゲルおよび薬物の分布を観察した。これらの技法は、膣管に沿って大まかな分布を観察するのに適しているが、膣襞中への侵入を明らかにしない。本発明者らの研究は、局所治療は、膣管の長さ方向に沿って良好に分布される可能性があるが、折りたたまれた上皮の多くは未治療および未保護のままであることもあることを立証した。このような未処置表面は、臨床試験におけるＨＩＶに対するいくつかの候補殺菌薬の最近の失敗の一因である可能性がある（C. W. Hendrix, Y. J. Cao, E. J. Fuchs, Topical microbicides to prevent HIV:clinical drug development challenges. Annu Rev Pharmacol Toxicol 49, 349-375 (2009)）。さらに、流体またはゲルを膣に投与すると、それは、急速に流れる外側管腔粘液層に直接的に接触する。ＣＰなどの粘液粘着性粒子は、この表在粘液層中に捕捉され、それによって、粘液襞から排除される。対照的に、本発明者らは、ＭＰＰが、マウスの粘液襞中に深く浸透する能力があり、低張性で送達されると、わずか１０分以内に、上皮の完全な被覆度を提供した。
粒子の拡散は、このような均一な上皮コーティングを数分以内にもたらすのに十分なほど急速ではない。約１００μｍを超える拡散は、およそ数時間を必要とする。しかし、膣上皮は、浸透勾配によって誘導される流体吸収のための大きな能力を有する。粘液バリア中での水の吸収は、移流により全上皮表面に急速に到達する上でＭＰＰを助け、次いで、装填薬物を、組織での最適な取り込みのために放出することができる。対照的に、水吸収は、ＣＰが管腔粘液中で粘着して捕捉され、不動化されるので、ＣＰにとって有益ではない（ビデオ２）。
治療上活性な化合物の膣管中での不十分な保持は、膣保護に対するもう１つの制約因子である。例えば、多くの膣用殺精子薬は、１時間以下の保護を提供する（L. J. D. Zaneveld, D. P. Waller, N. Ahmad, J. Quigg, J. Kaminski, A. Nikurs, C. De Jonge, Properties of a new, long-lasting vaginal delivery system(LASRS) for contraceptive and antimicrobial agents. J. Androl 22, 481-490 (2001)）。その他の膣用製品は、６時間後でさえ十分に保持されず、（R. F. Omar, S. Trottier, G. Brousseau, A. Lamarre, G. Alexandre, M. G. Bergeron, Distribution of a vaginal gel (Invisible Condom) before,during and after simulated sexual intercourse and its persistence when delivered by two different vaginal applicators: a magnetic resonance imaging study. Contraception 77, 47-455 (2008)；N. Poelvoorde, H. Verstraelen, R. Verhelst, B. Saerens, E. De Backer, G. L. dos Santos Santiago, C. Vervaet, M. Vaneechoutte, F. De Boeck, L. Van Bortel, M. Temmerman, J. P. Remon, In vivo evaluation of the vaginal distribution and retention of a multi-particulate pellet formulation. Eur J Pharm Biopharm 73, 280-284 (2009)；B. E. Chatterton, S. Penglis, J. C. Kovacs, B. Presnell, B. Hunt, Retention and distribution of two 99mTc-DTPA labelled vaginal dosage forms. Int J Pharm 271, 137-143 (2004)）、十分な保護のための反復投与を必要とする。同様に、ＣＰは、粘液層中に深く浸透しないので、その９０％超が、６時間以内に膣から流し出された。対照的に、ＭＰＰは、封入されたモデル薬物（ＦＩＴＣ）の少なくとも２４時間の、ゲル製剤の状態の溶性薬物に比較して高められた送達を提供した。したがって、ＭＰＰは、治療のために、性感染疾患に対する殺菌薬などの強力な１日１回の局所膣投与を達成するための手段を提供できる。
膣管のための粘膜薬物送達システムを開発するための従来の試みにおいて、粘液バリアを減少させる種々の「予備処置」が使用されてきた。粘液粘着性の送達媒体を投与する前の、流体投与（Y. Cu, C. J. Booth, W. M. Saltzman, In vivo distribution of surface-modified PLGA nanoparticles following intravaginal delivery. J.Control Release, (10.1016/j.jconrel.2011.06.036)；K. A. Woodrow, Y. Cu, C. J. Booth, J. K. Saucier-Sawyer, M. J. Wood, W. M. Saltaman, Intravaginal gene silencing using biodegradable polymer nanoparticles densely loaded with small-interfering RNA. Nat Mater 8, 526-533 (2009)；T. Kanazawa, Y. Takashima, S. Hirayama, H. Okada, Effects of menstrual cycle on gene transfection through mouse vagina for DNA vaccine. Int J Pharm 360, 164-170 (2008)；T. Kanazawa, Y. Takashima, Y. Shibata, M. Tsuchiya, T. Tamura, H. Okada, Effective vaginal DNA delivery with high transfection efficiency is a good system for induction of higher local vaginal immune responses. J Pharm Pharmacol 61, 1457-1463 2009)）、綿棒拭き取り（K. A. Woodrow, Y. Cu, J. Booth, J. K. Saucier-Sawyer, M. J. Wood, W. M. Saltaman, Intravaginal gene silencing using biodegradable polymer nanoparticles densely loaded with small-interfering RNA. Nat Mater 8, 526-533 (2009)；A. S. Kask, X. Chen, J. O. Marshak, L. Dong, M. Saracino, D. Chen, C. Jarrahian, M. A. Kendall, D. M. Koelle, DNA vaccine delivery by densely-packed and short microprojection arrays to skin protects against vaginal HSV-2 challenge. Vacccine 28, 7483-7491 (2010)）、または分解酵素（M. M. Seavey, T. R. Mosmann, Estradiol-induced vaginal mucus inhibits antigen penetration and CD8(+)T cell priming in response to intravaginal immunization. Vaccine 27,2342-2349(2009)）が、これらの研究で達成される薬物または遺伝子送達にとっておそらくは必須である。この場合、洗浄＋綿棒拭き取りの前処置は、膣中でのＣＰの分布を顕著に改善し、粒子が上皮を、ＭＰＰと同様に被覆することを可能にすることが見出された（図１９）。バリアを除去する前処置は、ヒトに使用するには実際的でなく、特に、性感染疾患を予防することを意図した殺菌薬に対して適していない可能性がある。健康なＣＶＭ自体は、ウイルス感染に対して若干有効なバリアである（S. K. Lai, K. Hida, S. Shukair, Y. Y. Wang, A. Figueiredo, R. Cone, T. J. Hope, L. Hanes, Human immunodeficiency virus type 1 is trapped by acidic but not by neutralized human cervicovaginal mucus. J Virol 83, 11196-11200 (2009)）。有効な上皮被覆度は、ＭＰＰを使用することによって、粘液バリアを分解または除去する必要なしに達成することができる。
ＰＥＧコーティングは、免疫系によって容易には認識されないポリマー性薬物担体を開発する際に広範に使用されてきた（B. C. Tang, M. Dawson, S. K. Lai, Y. Y. Wang, J. S. Suk, M. Yang, P. Zeitlin, M. P. Boyle, J. Fu, J. Hanes, Biodegradable polymer nanoparticles that rapidly penetrate the human mucus barrier. Proc Natl Acad Sci USA 106, 19268-19273 (2009)）。密なＰＥＧコーティングは、マウスの膣管に炎症を引き起こすことなしに、粘液に急速に浸透することが立証された。対照的に、被覆されていないＣＰの投与は、Ｎ９の投与に類似した急性炎症応答を引き起こした。さらに、ＭＰＰの毎日投与に伴うサイトカインレベルは、ＨＥＣプラセボゲルと区別がつかなかった。上皮の損傷に伴うＩＬ−１αおよびＩＬ−１βレベルの上昇が、Ｎ９およびＴＦＶ用媒体ゲルの双方を用いた毎日投与後に発生した。このゲルのテノフォビル含有バージョンは、組織体外移植モデルにおいてＨＩＶに対して完全な保護を有することが示され、完全な保護は、目に見える上皮脱落にもかかわらず発生した（L. C. Rohan, B. J. Moncla, R. P. Kunjara Na Ayudhya, M. Cost, Y. Huang, F. Gai, N. Billitto, J. D. Lynam, K. Pryke, P. Graebing, H. Hopkins, J. F. Rooney, D. Friend, C. S. Dezzutti, In vitro and ex vivo testing of tenofovir shows it is effective as an HIV-1 microbicide. PLoS One 5, e9310 (2010)）。以前の研究は、ＴＦＶゲル剤中のグリセロールが、マウスで観測される毒性に責任がある可能性があることを示唆している（T. R. Moench, R. J. Mumper, T. E. Hoen, M. Sun, R. A. Cone, Microbicide excipients can greatly increase susceptibility to genital herpes transmission in the mouse. BMC Infect Dis 10, 331 (2010)）。
マウスは、膣用製品を開発するのに有用な動物モデルであるが、マウスとヒトの間には、膣の生理機能に重要な相違が存在する。第１に、発情サイクルは、２８日であるヒトの月経周期と対照的に、４〜５日にわたる周期で発生する。ヒトの膣上皮の変化は、月経サイクル中、比較的ほんのわずかであるのに対して、マウスの発情サイクルの４つの段階の間、実質的な増殖に上皮の脱落が続く（B. G. Smith, E. K. Brunner, The structure of the human vaginal mucosa in relation to the menstrual cycle and to pregnancy. American Journal of Anatomy 54, 27-85 (1934)；A. K. Ildgruben, I. M. Sjoberg, M.-L. K. C. Hammarstrom, Influence of hormonal contraceptives on the immune cells and thickness of human vaginal epithelium. Obstetrics & Gynecology 102, 571-582 (2003)）。マウスの発情サイクルの発情期の末期と発情期の初期は、ヒトの膣上皮のそれに最も類似している（B. G. Smith, E. K. Brunner, The structure of the human vaginal mucosa in relation to the menstrual cycle and to pregnancy. American Journal of Anatomy 54, 27-85 (1934)；A. W. Asscher, C. H. De Boer, C. J. Turner, Cornification of the human vaginal epithelium. J.Anat 90, 547-552 (1956)）。これらの段階で、乳酸桿菌の存在のピークを含む有意な細菌定着が存在する（H. M. Cowley, G. S. Heiss, Changes in Vaginal Bacterial Flora During the Oestrous Cycle of the Mouse. Microbial Ecology in Health and Disease 4, 229-235 (1991)）。さらに、エストラジオールの影響は、双方ともＭＰＰで浸透性であり、かつおよそ数時間で排除され、ヒトに類似していることがマウスにおいて見出された粘液の活発な分泌を引き起こす（H. M. Cowley, G. S. Heiss, Changes in Vaginal Bacterial Flora During the Oestrous Cycle of the Mouse. Microbial Ecology in Health and Disease 4,229-235 (1991)；L. B. Corbeil, A. Chatterjee, L. Foresman, J. A. Westfall, Ultrastructure of cyclic changes in the murine uterus, cervix, and vagina. Tissue Cell 17, 53-68 (1985)；C. G. Rosa, J. T. Velardo, Histochemical localization of vaginal oxidative enzymes and mucins in rats treated with estradiol and progesterone. Ann NY Acad Sci 83, 122-144 (1959)）。したがって、ＩＥマウスモデルは、膣への送達方法を調べるための、一般的に使用されるＤＰモデルに加えた貴重なモデルであると考えられる。エストラジオールは、マウスを発情期で同調させるのに使用することができるが、それらのマウスを発情状態で「留める」ことはない。それらのマウスはサイクルを継続し、一方、ＤＰ処置は、マウスを発情休止様期に数日から数週間留めることができる（C. Kaushic, A. A. Ashkar, L. A. Reid, K. L. Rosenthal, Progesterone increases susceptibility and decreases immune responses to genital herpes infection. J Virol 77, 4558-4565 (2003)）。
ＭＰＰが、ヒトの子宮頸膣およびマウスの膣粘液に急速に浸透する能力があること、およびＭＰＰが、被覆の速度および均一性ならびに保持時間を従来の粘液粘着性ナノ粒子に比較して有意に改善することが示された。ＣＰは、公知の刺激性Ｎ９に類似した急性炎症応答を誘発したが、プラセボのゲル剤と同様、ＭＰＰは、検出される炎症応答を引き起こさなかった。アシクロビルモノホスフェートを装填したＭＰＰを経膣で投与すると、溶性薬物の濃度が１０倍より高くても、溶性薬物に比べて、膣ＨＳＶ−２感染からマウスを保護することに関してより効果的であった。これらの結果は、膣に安全で効果的な薬物を送達するための、性感染症、避妊、およびその他の子宮頸膣障害の治療のためのＭＰＰのさらなる開発を動機づける。
（例８）
本非限定的例は、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたポリスチレン（ＰＳ）粒子の粘液中の相対速度と、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の粒子表面上の密度との間の関係を示す。
一組の実験において、様々な濃度のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の存在下、室温で少なくとも２４時間の間、カルボキシル化ＰＳナノ粒子の水性分散液（２００ｎｍ、０．５％ｗ／ｖ）を平衡化した。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７分子の、得たＰＳ／Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７ナノ粒子の表面上の密度を以下の通り定量化した。ＰＳ／Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７混合物を超遠心分離機することによって、粒子の沈降を完了させた。その結果、ＰＳに結合したＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７が粒子と共に沈殿した；ＰＳに結合していないＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７は、上清中に残留した。得た上清（ＣF127、遊離）中のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の濃度をゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した。この実験では、Ｇ１３６２Ａ屈折率検出器および分析用Ａｇｉｌｅｎｔ ＰＬｇｅｌ ５μｍ Ｍｉｘｅｄ−Ｃカラムを装備したＡｇｉｌｅｎｔ １１００ ＨＰＬＣシステムを利用した。結合したＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７（ＣF127、結合）の濃度を以下のように計算した：
ＣF127、結合＝ＣF127−ＣF127、遊離
（式中、ＣF127は、混合物中に存在するＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の総濃度である。次いでＰＳ表面積（Ｆ１２７／ｎｍ2）当たりのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７分子の数を以下のように計算した：
（式中、ＮAは、アヴォガドロ数であり、ＣF127、結合は、結合したＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７のモル濃度（モル／Ｌ）であり、ＳＡは、製造業者（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）仕様から計算したＰＳ粒子の比表面積（ｎｍ2／ｇ）であり、ＣPSは混合物中のＰＳの質量濃度（ｇ／Ｌ）である。製造業者（ＢＡＳＦ）により特定されたＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の数平均分子量を計算に使用した。
蛍光顕微鏡法および例１および４〜６に記載されているような複数の粒子トラッキングソフトウエアを使用して、ＰＳ／Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７粒子の粘液浸透能力をヒト頸膣部粘液中の相対速度として測定した。特に、試料は、対象となる粒子であり、陰性対照は、ポリマーコーティングのない、２００ｎｍの蛍光性カルボキシル化−改変されたポリスチレン粒子であり、陽性対照は、２または５ｋＤａのＰＥＧの高密度コーティングを有する２００ｎｍの蛍光性ポリスチレン粒子であった（十分に確立した、より低い粘膜付着挙動を有する）。試料、陰性対照、および陽性対照は、これらの蛍光色により互いに区別した。
子宮頸膣粘液中での粒子の相対速度は、例１および４〜６で説明したように、蛍光顕微鏡法および多粒子追跡ソフトウェアを使用して特徴付けられた。典型的な実験では、≦０．５μＬの粒子懸濁液を、陽性対照および陰性対照と共に、２０μＬの新鮮な頸膣部粘液に加えた。ＣＣＤカメラを装着した蛍光性顕微鏡を使用して、６６．７ミリ秒（１５フレーム／秒）の一時的解像度で、１００×の倍率下で、各タイプの粒子：試料、陰性対照、および陽性対照に対する各試料内のいくつかの領域から１５秒動画を記録した。次に、最先端の画像プロセシングソフトウエアを使用して、少なくとも３．３３５秒（５０フレーム）タイムスケールにわたり複数の粒子の個々の軌線を測定した。
図２５に示されている結果は、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７でコーティングしたＰＳ粒子の粘液中の相対速度が、粒子表面上のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７分子の密度が増加すると、増加したことを示した。
他の実施形態
本発明のいくつかの実施形態が本明細書中に記載され、例示されてきたが、当業者であれば、機能を実施するための、ならびに／または結果および／もしくは本明細書に記載されている利点のうちの１つもしくは複数を得るための様々な他の手段および／または構造を容易に想定し、このような変形および／または修正のそれぞれは、本発明の範囲内であるとみなされる。さらに一般的には、当業者は、本明細書に記載されているすべてのパラメーター、寸法、物質、および構成は例示的であることが意図されており、実際のパラメーター、寸法、物質、および／または構成は、本発明の教示が使用される特定の適用（複数可）に依存することになることを容易に理解されよう。当業者であれば、慣用的試験だけを使用して、本明細書に記載されている本発明の特定の実施形態に対する多くの同等物を認識する、または確かめることができる。したがって、上に列挙した実施形態は、例としてのみ提示され、添付の特許請求の範囲およびこの同等物の範囲内で、具体的に記載され、特許請求されたものとは他のやり方で本発明を実施することができることが理解されるものとする。本発明は、本明細書に記載されているそれぞれ個々の特徴、システム、物品、物質、キット、および／または方法を対象とする。さらに、２種以上のこのような特徴、システム、物品、物質、キット、および／または方法のあらゆる組合せは、このような特徴、システム、物品、物質、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本発明の範囲内に含まれる。
不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本明細書の明細書および特許請求の範囲の中で使用する場合、反対であると明らかに示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
「および／または」という句は、本明細書中の明細書および特許請求の範囲において使用する場合、要素の「いずれかまたは両方」がこのように結合したことを意味する、すなわち、ある場合には接続的に存在する要素であり、他の場合には、非接続的に存在すると理解されるべきである。反対であると明らかに示されていない限り、具体的に特定されたような要素と関連しているか、または関連していないかに関わらず、「および／または」節により具体的に特定された要素以外の他の要素が存在してもよい。したがって、非限定的例として、「Ａおよび／またはＢ」の言及は、「含む」などの制限のない言語と関連して使用された場合、一実施形態では、Ｂを含まないＡ（Ｂ以外の要素を含んでもよい）；別の実施形態では、Ａを含まないＢ（Ａ以外の要素を含んでもよい）；さらに別の実施形態では、ＡとＢの両方（他の要素を含んでもよい）などを指すことができる。
明細書および特許請求の範囲において本明細書で使用する場合、「または」は、上記に定義されたような「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内のアイテムを分離する場合、「または」または「および／または」はすべてを含むと解釈されるものとし、すなわち、数字のうちの、または要素のリストのうちの少なくとも１つを包含するばかりでなく、１つより多くも含み、さらなる列挙されていないアイテムも含んでもよい。明らかに反対を示す唯一の用語、例えば、「〜のうちの１つのみ」または「〜のうちの正確に１つ」または、特許請求の範囲で使用された場合、「からなる」は、数字または要素のリストのうちの正確に１つの要素の包含を指すことになる。一般的に、「または」という用語は、本明細書で使用する場合、排他的用語、例えば、「いずれか」「〜のうちの１つ」「〜のうちの１つのみ」または「正確に１つの」などに先行された場合、排他的代替形態（すなわち「どれか一方であり両方ではない」）を示すように解釈されるものとする。「から基本的になる」が特許請求の範囲内で使用された場合、特許法律の分野で使用されているその通常の意味を有するべきである。
本明細書の明細書および特許請求の範囲で使用する場合、「少なくとも１つの」という句は、必ずしも、要素のリスト内に具体的に列挙されたそれぞれおよびすべての要素の少なくとも１つを含むわけではなく、要素のリストの中の要素のいずれの組合せも除外せずに、１種または複数の要素のリストに関連して、要素のリストの中の要素のうちのいずれか１種または複数から選択される少なくとも１つの要素を意味すると理解すべきである。この定義はまた、具体的に特定されたこれらの要素と関連しているか、または関連していないかに関わらず、「少なくとも１つの」という句が指す要素のリスト内に具体的に特定された要素以外の要素が存在してもよいことを可能にする。したがって、非限定的例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または、同等に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」または、同等に「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、Ｂは存在せずに、少なくとも１つのＡ（１つより多くのＡを含んでもよい）を指すことができ（Ｂ以外の要素を含んでもよい）；別の実施形態では、Ａは存在せずに、少なくとも１つのＢ（１つより多くのＢを含んでもよい）を指すことができ（Ａ以外の要素を含んでもよい）；さらに別の実施形態では、少なくとも１つのＡ（１つより多くのＡを含んでもよい）および少なくとも１つのＢ（１つより多くのＢを含んでもよい）を指すことができる（他の要素を含んでもよい）。
特許請求の範囲、ならびに上記明細書の中で、すべてのつなぎ言葉、例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「保持する」、「有する」、「含有する」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」「保持する（ｈｏｌｄｉｎｇ）」などは制限のない、すなわち、これらを含むが、これらに限定されないことを意味することを理解されたい。唯一のつなぎ言葉「からなる」および「から本質的になる」は、それぞれ閉じられたまたは半ば閉じられたつなぎ言葉であるものとし、United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03に示されている通りである。
［付記］
［付記１］
複数の被覆された粒子を含む組成物であって、前記被覆された粒子が、
固体の医薬品またはその塩を含む芯粒子であって、前記医薬品またはその塩がｐＨ範囲の間の任意の箇所で２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有し、前記医薬品またはその塩が前記芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する、芯粒子；及び
前記芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングであって、前記表面改変剤が、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、前記疎水性ブロックが少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、前記親水性ブロックが前記トリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、前記疎水性ブロックが前記芯粒子の表面と会合し、前記親水性ブロックが前記被覆された粒子の表面に存在し、前記被覆された粒子を親水性にし、前記表面改変剤が前記芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ２の密度で存在する、コーティング、
を含み、前記被覆された粒子が、粘液中で０．５を超える相対速度を有する、組成物。
［付記２］
複数の被覆された粒子を含む組成物を粘液膜に送達することを含む方法であって、前記被覆された粒子が、
固体の医薬品またはその塩を含む芯粒子であって、前記医薬品またはその塩がｐＨ範囲の間の任意の箇所で２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有し、前記医薬品またはその塩が前記芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する芯粒子；及び
芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングであって、前記表面改変剤が、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、前記疎水性ブロックが少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、前記親水性ブロックが前記トリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、前記疎水性ブロックが、芯粒子の表面と会合し、前記親水性ブロックが前記被覆された粒子の表面に存在し、前記被覆された粒子を親水性にし、前記表面改変剤が芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ２の密度で存在する、コーティング、
を含み、前記被覆された粒子が、粘液中で０．５を超える相対速度を有する、方法。
［付記３］
被覆された粒子を形成する方法であって、
芯粒子を、表面改変剤を含む溶液と組み合わせる工程、ここで前記芯粒子は、２５℃の溶液中で約１ｍｇ／ｍＬ以下の溶解性を有し、芯粒子のそれぞれの少なくとも約８０重量％を構成する固形の医薬品またはその塩を含む；
前記芯粒子を表面改変剤で被覆して、被覆された粒子を形成する工程、ここで前記表面改変剤は、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、前記疎水性ブロックが少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、前記親水性ブロックがトリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、前記疎水性ブロックが、芯粒子の表面と会合し、前記親水性ブロックが、被覆された粒子の表面に存在し、被覆された粒子を親水性にし、被覆された粒子が、粘液中で０．５を超える相対速度を有する；
を含む、方法。
［付記４］
表面改変剤が、芯粒子に共有結合で結合している、付記１に記載の組成物。
［付記５］
表面改変剤が、芯粒子に非共有結合で吸着している、付記１に記載の組成物。
［付記６］
表面改変剤が、被覆された粒子の表面上に、１平方ナノメートルにつき、少なくとも約０．０１分子の密度で存在する、付記１に記載の組成物。
［付記７］
トリブロックコポリマーの親水性ブロックが、トリブロックコポリマーの少なくとも約３０重量％を構成する、付記１に記載の組成物。
［付記８］
トリブロックコポリマーの疎水性ブロックが、少なくとも約３ｋＤａの分子量を有する、付記７に記載の組成物。
［付記９］
トリブロックコポリマーが、ポリ（エチレンオキシド）−ポリ（プロピレンオキシド）−ポリ（エチレンオキシド）またはポリ（エチレングリコール）−ポリ（プロピレンオキシド）−ポリ（エチレングリコール）である、付記８に記載の組成物。
［付記１０］
トリブロックコポリマーの親水性ブロックが、ポリ（エチレンオキシド）もしくはポリ（エチレングリコール）、またはこれらの誘導体を含む、付記７に記載の組成物。
［付記１１］
ポリ（エチレンオキシド）またはポリ（エチレングリコール）ブロックが、少なくとも約２ｋＤａの分子量を有する、付記１０に記載の組成物。
［付記１２］
トリブロックコポリマーの疎水性ブロックが、ポリ（プロピレンオキシド）である、付記１に記載の組成物。
［付記１３］
ポリ（プロピレンオキシド）ブロックが、少なくとも約３ｋＤａの分子量を有する、付記１２に記載の組成物。
［付記１４］
表面改変剤が、溶液中に少なくとも約０．１（重量／容積）％の濃度で存在する、付記１に記載の組成物。
［付記１５］
芯粒子のそれぞれが、結晶性医薬品またはその塩を含む、付記１に記載の組成物。
［付記１６］
芯粒子のそれぞれが、非晶性医薬品またはその塩を含む、付記１に記載の組成物。
［付記１７］
芯粒子のそれぞれが、固体医薬品の塩を含む、付記１に記載の組成物。
［付記１８］
医薬品が、治療用薬剤または診断用薬剤の少なくとも１種である、付記１に記載の組成物。
［付記１９］
医薬品が、小分子、ペプチド、ペプチド模倣体、タンパク質、核酸、または脂質の少なくとも１種である、付記１に記載の組成物。
［付記２０］
医薬品またはその塩が、２５℃で約０．１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有する、付記１に記載の組成物。
［付記２１］
医薬品が、芯粒子の少なくとも約８５重量％を構成する、付記１に記載の組成物。
［付記２２］
芯粒子が、少なくとも約２０ｎｍかつ約１μｍ以下の平均サイズを有する、付記１に記載の組成物。
［付記２３］
被覆された粒子が、少なくとも約２０ｎｍかつ約１μｍ以下の平均サイズを有する、付記１に記載の組成物。
［付記２４］
被覆された粒子が、ヒト子宮頸膣粘液中を、１秒の時間尺度で、粒子が水中を拡散する拡散係数の１／５００を超える拡散係数で拡散する、付記１に記載の組成物。
［付記２５］
被覆された粒子が、粘液中で０．８を超える相対速度を有する、付記１に記載の組成物。
［付記２６］
粘液がヒト頸膣部粘液である、付記１に記載の組成物。
［付記２７］
付記１に記載の組成物および１種または複数の薬学上許容される担体、添加物、および／または希釈剤を含む医薬組成物。
［付記２８］
付記１に記載の組成物を含む、粘液膜に吸入、注射、または局所投与するのに適した医薬製剤。

Claims (1)

  1. 複数の被覆された粒子を含む組成物であって、前記被覆された粒子が、
    固体の医薬品またはその塩を含む芯粒子であって、前記医薬品またはその塩がｐＨ範囲の間の任意の箇所で２５℃で約１ｍｇ／ｍＬ以下の水溶性を有し、前記医薬品またはその塩が前記芯粒子の少なくとも約８０重量％を構成する、芯粒子；及び
    前記芯粒子を取り囲む表面改変剤を含むコーティングであって、前記表面改変剤が、親水性ブロック−疎水性ブロック−親水性ブロックの配置を含むトリブロックコポリマーを含み、前記疎水性ブロックが少なくとも約２ｋＤａの分子量を有し、前記親水性ブロックが前記トリブロックコポリマーの少なくとも約１５重量％を構成し、前記疎水性ブロックが前記芯粒子の表面と会合し、前記親水性ブロックが前記被覆された粒子の表面に存在し、前記被覆された粒子を親水性にし、前記表面改変剤が前記芯粒子の表面上に少なくとも約０．００１分子／ｎｍ２の密度で存在する、コーティング、
    を含み、前記被覆された粒子が、粘液中で０．５を超える相対速度を有する、組成物。
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