JP2018530561A - 被包した薬剤の送達のための安定化させた集合ナノ構造体 - Google Patents

Abstract

血清安定性を有する非共有結合的に集合したヒドロゲル組成物もしくは有機ゲル組成物が記載される。低分子量（＜２，５００Ｄａ）（一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ））物質は、適切なモルパーセンテージでの安定化剤の存在下で集合し、長期間にわたって血清中での分解もしくは脱安定化に耐えるナノ構造体を有するヒドロゲルもしくは有機ゲルを形成する。上記組成物は、１種もしくはこれより多くの治療剤、治療剤、予防剤、もしくは診断剤を送達するために使用され、生物学的刺激（例えば、酵素）に応答した制御放出および大きく改善された投与効力を可能にする。

Description

発明の分野
開示される技術は、一般に、低分子量の集合したナノ構造体を使用する薬物送達の分野にある。

連邦による資金提供を受けた研究または開発に関する記載
本発明は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈによって付与された助成金番号Ｒ２１ＤＥ０２３４３２の下での政府支援によりなされた。政府は、発明において一定の権利を有する。

関連出願への相互参照
本出願は、２０１５年１０月８日に出願された米国仮出願第６２／２３９，２１１の利益を主張し、当該出願は、その全体が本明細書において参考として援用される。

発明の背景
分子的に規定された高次構造物を形成することにおける自己集合は、非共有結合的相互作用に主に依拠する。自己集合から形成される構造体は、集合プロセスの間に溶液中で分子を捕捉し、疎水性薬剤（agent）および親水性薬剤の送達に適した注射可能なキャリアを生じることができる。

しかし、自己集合した構造体は、一般に不安定であり、生物学的、化学的、および機械的撹乱を受けやすい。例えば、自己集合した構造体と血液タンパク質との相互作用は、多様かつ複雑であり、しばしば、集合した構造体の安定性およびインビボでの挙動に劇的な影響をもたらす。血清リポタンパク質は、集合した構造体の疎水性−親水性相互作用を乱すことによって、それらの両親媒性構築ブロックを不安定化し得る。集合した構造体における相境界での不規則性は、その不安定化効果を促進し得る（Ｂｏｎｔｅ Ｆ ａｎｄ Ｊｕｌｉａｎｏ ＲＬ， Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｐｉｄｓ， ４０：３５９−３７２ （１９８６））。集合した構造体の破壊はしばしば、内容物の喪失および治療的送達の失敗をもたらす。

病的環境に応じた制御放出は、自己集合した構造体にとって重大な困難となっている。投与の点から標的組織に到達させる薬物送達系の能力は、複数のバリアによって制限され得る。例えば、経口投与される薬物送達系は、胃の中の酸を通過し、腸上皮を横断して吸収され、そして肝臓クリアランスおよび非特異的取り込みを回避しなければならない。全身投与される自己集合した物質は、血液タンパク質での不安定化、積載物の喪失、および循環からの迅速なクリアランスによって試される。

従って、一般に安全と見做される物質で形成される安定した自己集合したヒドロゲルもしくは有機ゲルを提供することは、本発明の目的である。

生物学的刺激に応じて制御放出するための安定した自己集合したキャリアを提供することは、本発明の別の目的である。

増大した投与効力および低い毒性で、疾患部位へと活性剤を送達するための方法を提供することは、本発明のさらに別の目的である。

Ｂｏｎｔｅ Ｆ ａｎｄ Ｊｕｌｉａｎｏ ＲＬ， Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｐｉｄｓ， ４０：３５９−３７２ （１９８６）

発明の要旨
ゲル化剤および非ゲル化剤の両親媒性物質を含むゲルを共集合させてゲルを形成し得る。これらのゲルは、ナノ形態およびマイクロ形態を有する。例えば、走査型電子顕微鏡法（「ＳＥＭ」）の下での線維は、代表的には、横数百ナノメートルおよび縦数十から数百ミクロンである。これらは、ナノ構造体を保持する粒子へと加工処理され得る。ゲルおよびゲル粒子は、治療剤、予防剤および／もしくは診断剤の送達に有用である。血液に安定な自己集合したヒドロゲル組成物もしくは有機ゲル組成物が開発された。一般に安全と見做される（ＧＲＡＳ）もしくは薬学的に受容可能である低分子量（＜２，５００Ｄａ）のゲル化剤は、適切なモルパーセンテージでの安定化剤の存在下で、ヒドロゲルもしくは有機ゲルへと集合される。その集合は、ナノスケールの構造体（例えば、ラメラ、ミセル、小胞、および線維）を生じ、ヒドロゲルもしくは有機ゲルの構造的基礎を形成する。安定化剤を用いると、組成物は、そのサイズのうちの少なくとも５０％、６０％、７０％もしくは８０％、またはこれより多くを維持し得る、そして／あるいは３７℃のリン酸緩衝食塩水中の血清タンパク質の存在下で少なくとも３０分間にわたって、血清タンパク質に曝露される前の元のサイズの２倍に凝集しない。適切なモルパーセンテージ（もしくはモル分率）の安定化剤なしの組成物とは異なり、上記ヒドロゲル／有機ゲル組成物は、少なくとも１時間、２時間、４時間、１２時間、もしくは２４時間にわたって、全身循環中により長く存続する。上記安定化剤は、剛性を付与し、上記ヒドロゲル／有機ゲルの集合したナノ構造体の充填密度を増大させ、それによって、集合したナノ構造体の血液タンパク質による破壊を防止もしくは遅らせる。上記安定化剤は、上記ゲル化剤と共集合され得るか、または形成されるナノ構造体の中に組み込まれるかもしくはインターカレートされ得る。上記安定化剤はまた、その集合したナノ構造体の中に捕捉され得る。

上記ゲル化剤は、一般に、低分子量のＧＲＡＳ化合物、薬学的に受容可能なもしくはプロドラッグ（これは、生物学的刺激（例えば、酵素、ｐＨ、および温度）に応じて不安定であり、一般に、活性剤として放出され得る）である。適切なゲル化剤としては、アスコルビルアルカノエート、ソルビタンアルカノエート、トリグリセロールモノアルカノエート、スクロースアルカノエート、グリココール酸、およびこれらの組み合わせが挙げられる。例示的なアスコルビルアルカノエートとしては、パルミチン酸アスコルビル、デカン酸アスコルビル、ラウリン酸アスコルビル、カプリル酸アスコルビル、ミリスチン酸アスコルビル、およびオレイン酸アスコルビルが挙げられ、これらは、加水分解可能もしくは酵素により切断可能であり、アスコルビン酸、すなわち、ビタミンＣを放出する。好ましいゲル化剤は、パルミチン酸アスコルビルである。例示的なソルビタンアルカノエートとしては、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンデカノエート、ソルビタンラウレート、ソルビタンカプリレート、ソルビタンミリステート、およびソルビタンオレエートが挙げられる。例示的なトリグリセロールモノアルカノエートとしては、トリグリセロールモノパルミテート、トリグリセロールモノデカノエート、トリグリセロールモノラウレート、トリグリセロールモノカプリレート、トリグリセロールモノミリステート、トリグリセロールモノステアレート、およびトリグリセロールモノオレエートが挙げられる。例示的なスクロースアルカノエートとしては、スクロースパルミテート、スクロースデカノエート、スクロースラウレート、スクロースカプリレート、スクロースミリステート、およびスクロースオレエートが挙げられる。

集合したゲル組成物中の安定化剤の適切なモルパーセンテージは、血液安定性を付与するために、少なくとも５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、２５モル％、もしくは３０モル％であり、ここで上記組成物のサイズは、血中で少なくとも３０分間、１時間、２時間、もしくは４時間にわたって少なくとも５０％、６０％、７０％、もしくは８０％またはこれより多く保持される。適切な安定化剤としては、ステロール、リン脂質、および低分子量の治療剤、予防剤、もしくは診断剤が挙げられる。例示的なステロールとしては、安定化剤として約１０モル％、２０モル％、もしくは３０モル％でのコレステロールである。例示的なリン脂質は、安定化剤として約３０モル％、４０モル％、もしくは４５モル％でのジパルミトイルホスファチジルグリセロールである。別の例示的な安定化剤は、約５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、もしくは１２モル％での化学療法剤、ドセタキセルである。

１種もしくはこれより多くの治療剤、予防剤、もしくは診断剤は、集合プロセスの間に被包化を介して上記組成物の中にさらに含まれ得る。溶液中のその遊離形態にある薬剤は、不十分な治療効力を有していても、全く治療効力を有していなくてもよい一方で、開示されるプロドラッグもしくはＧＲＡＳ化合物に基づく集合したゲルは、増強された治療効力を一般に示す。例えば、パルミチン酸アスコルビルに基づく集合した組成物は、４Ｔ３マウス乳がんを阻害するにあたって約４０〜６０μＭの最大半量阻害濃度（ＩＣ_５０）を有するのに対して、この濃度範囲における溶液中のアスコルビン酸は、治療効力を全く有し得ない。含められる治療剤、予防剤もしくは診断剤はしばしば、上記組成物中のプロドラッグもしくはＧＲＡＳゲル化剤に伴う増強された効果を示し、ここで単独で適用される治療剤、予防剤もしくは診断剤よりも、治療上の利益に関して、より遙かに低い投与量が必要とされる。例えば、化学療法薬であるドセタキセルは、パルミチン酸アスコルビルベースの集合した組成物中で送達される場合に、増強された抗がん効果を有する。増強された透過性および保持（ＥＰＲ）効果におそらく起因して、ナノ構造体を有する組成物は、腫瘍に優先的に蓄積し得る。集合した組成物の非存在下で送達される薬剤と比較すると、上記組成物は、一般に、肝臓中と比較してより腫瘍により大きく分配される。

血液に安定な自己集合したヒドロゲル組成物もしくは有機ゲル組成物は、薬学的に受容可能な賦形剤と組み合わせて投与され得る。それはまた、キット中に供給される投与量単位で存在し得る。ここで乾燥した構成要素および液体構成要素は、別個に入れられ、インサイチュゲル化のために被験体への投与の際に混合される。

血液に安定な自己集合したヒドロゲル組成物もしくは有機ゲル組成物を調製するための方法がまた、開発された。ゲル化剤、安定化剤、および被包される予定の選択肢的な薬剤は、適切な溶媒（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メタノール、エタノール、ヘキサン、イソプロパノール、および水）の中に先ず溶解される。その物質は、完全に溶解するまで６０〜８０℃の範囲外もしくはその範囲内の適切な温度へと加熱され、続いて、ほぼ室温へと冷却される。水（例えば、超純水）のある量が、その後添加され、その物質は、完全に溶解するまで適切な温度へと加熱される。ゲル化は一般に、約１５〜４５分後に起こる。そのゲルは、超純水中に懸濁され得、そして超純水中に再懸濁され得、パルス超音波処理され得る。

バルクゲルは、ナノ構造化形態を有する物質のうちの少なくとも一部を含む。そのバルクゲルは、ゲル粒子の状態になり得る。そのゲルの形態は、粒子中に保存される。粒子のサイズおよび凝集は、安定性の尺度として使用され得る。目的は、サイズの顕著な低減を有しないこと、凝集しないこと（すなわち、サイズを増加させないこと）である。粒子は、代表的には、不規則な形態を有し、しばしば線維のように見える。

上記組成物は、制御放出のために、被験体へと治療剤、予防剤もしくは診断剤を送達するために使用され得る。これらは、静脈内注射、注入によって全身に、局所的に、および移植によって投与され得る。

図１Ａは、線維性形態を有するバルクゲルを形成するＧＲＡＳ両親媒性物質の自己集合を示す模式図である。図１Ｂは、バルクゲルにおけるナノ構造体の共自己集合（co-self assembly）およびこれから得られる粒子をまとめる模式図である。図１Ｃは、バルクゲルからの粒子の抽出を示す模式図である。 図１Ａは、線維性形態を有するバルクゲルを形成するＧＲＡＳ両親媒性物質の自己集合を示す模式図である。図１Ｂは、バルクゲルにおけるナノ構造体の共自己集合（co-self assembly）およびこれから得られる粒子をまとめる模式図である。図１Ｃは、バルクゲルからの粒子の抽出を示す模式図である。

図２Ａ〜２Ｄは、血清安定粒子を得るためのＧＲＡＳゲル中の血清安定化剤の共自己集合および被包化をまとめる模式図である：２Ａ、ゲル化および自己集合；２Ｂ、ナノ構造体へのコレステロールの組み込み；２Ｃ、ナノ構造体へのリン脂質の組み込み；および２Ｄ、ドセタキセルの組み込み。

図３は、血清へ添加した後に経時的（時間）に粒子の流体力学的直径（ｎｍ）を示す線グラフである。

図４は、エステラーゼ（２００ ｕ／ｍｌ）（四角）と比較した、ＰＢＳ（菱形）中の経時的（時間）な％累積放出のグラフである。

図５Ａは、パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）およびコレステロール（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒａｌ）（Ｃｈｏｌ）をモル比７：３（四角）で；ＡＰおよびＣｈｏｌをモル比８：２（菱形）で；ＡＰおよびＣｈｏｌをモル比９：１（三角形）で集合させた粒子；ならびにＡＰのみを集合させた粒子（×）に関する、血清添加後の経時的（時間）な流体力学的直径（ｎｍ）のグラフである。 図５Ｂは、血清添加後の粒子の経時的（時間）な流体力学的直径（ｎｍ）を示す線グラフである：ＡＰおよびジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）をモル比６：４で集合させた粒子（四角）；ＡＰおよびジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）をモル比７：３で集合させた粒子（三角形）；ＡＰおよびジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）をモル比８：２で集合させた粒子（菱形）；ならびにＡＰを集合させた粒子（×）。図５Ｃは、血清に添加した後に経時的（時間）に粒子の流体力学的直径（ｎｍ）を示す線グラフである：ＡＰおよびドセタキセル（ＤＴＸ）をモル比９．２：０．８で集合させた粒子（四角）；ＡＰおよびドセタキセル（ＤＴＸ）をモル比９．６：０．４で集合させた粒子（菱形）；ＡＰおよびドセタキセル（ＤＴＸ）をモル比９．２：０．８で集合させた粒子（三角形（ｓｑｕａｒｅ））およびＡＰを集合させた粒子（×）。

図６Ａおよび６Ｂは、コレステロール（Ｃｈｏｌ）がトリグリセロールモノステアレート（ＴＧ−１８）粒子の安定化剤として作用し、３７℃において５０％ 血清中のそれらの凝集を防止する一助となることを示す経時的（時間）な流体力学的直径（ｎｍ）のグラフである。ＴＧ−１８粒子は、ＡＰ粒子とは異なり、血清中で凝集する傾向にあり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。この凝集は、４０モル％のコレステロールの添加によって防止される。種々の時点での血清中のＴＧ−１８粒子のサイズ（四角）；および種々の時点での血清中のＴＧ−１８：Ｃｈｏｌ：：６：４粒子のサイズ（菱形）。図６Ｂは、グラフである。

図６Ｃは、ドセタキセル（ＤＴＸ）がトリグリセロールモノステアレート（ＴＧ−１８）粒子を安定化せず、３７℃において５０％ 血清中のそれらの凝集を防止する一助にならないことを示すグラフである。ＴＧ−１８粒子は、ＡＰ粒子とは異なり、血清中で凝集する傾向にあり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。この凝集は、８モル％のＤＴＸの添加によって防止されない。種々の時点での血清中のＴＧ−１８粒子のサイズ（四角）；および種々の時点での血清中のＴＧ−１８：ＤＴＸ：：９．２：０．８粒子のサイズ（菱形）。

図７Ａは、コレステロール（Ｃｈｏｌ）が３７℃において５０％ 血清中のソルビタンモノステアレート（sorbiton mono-stearate）（ＳＭＳ）粒子を部分的に安定化することを示す経時的（時間）な流体力学的直径（ｎｍ）のグラフである。ＳＭＳ粒子は、血清中で即座の分解（disassembly）を示す傾向にあり、それらのサイズの大幅かつ迅速な低減を生じ、そしてこれに続いて、それらの凝集が起こり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。種々の時点での血清中のＳＭＳ粒子のサイズ（菱形）。時間ｔ＝０では、ＳＭＳ粒子のサイズは、５８５ｎｍ（ＰＢＳ中のサイズ）から１６０ｎｍへと低下する。これは、血清中でのそれらの分解を示す。その後、そのサイズは、凝集に起因して増加する。ＳＭＳ：Ｃｈｏｌ：：６：４粒子のサイズは、四角によって示される。結果は、４０モル％のｃｈｏｌの添加が最初の分解を防止するが、その後の凝集を防止しないことを示す。

図７Ｂは、ＤＰＰＧが３７℃において５０％ 血清中のソルビタンモノステアレート（ＳＭＳ）粒子を部分的に安定化することを示すグラフである。ＳＭＳ粒子は、血清中で即座の分解を示す傾向にあり、それらのサイズの大幅かつ迅速な低減を生じ、これに続いて、それらの凝集が起こり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。種々の時点での血清中のＳＭＳ粒子のサイズ（菱形）。時間ｔ＝０では、ＳＭＳ粒子のサイズは、５８５ｎｍ（ＰＢＳ中のサイズ）から１６０ｎｍへと低下する。これは、血清中でのそれらの分解を示す。その後、そのサイズは、凝集に起因して増加する。ＳＭＳ：ＤＰＧ：：６：４粒子のサイズ（四角）。結果は、４０モル％のＤＰＰＧの添加が最初の分解を防止するが、その後の凝集を防止しないことを示す。

図８Ａは、ある濃度範囲（μＭ）のビタミンＣ溶液とともに４８時間（「Ｖｉｔ Ｃ ４８時間」、黒四角）または安定したビタミンＣ由来粒子とともに２４時間もしくは４８時間（それぞれ、「Ｖｉｔ Ｃ粒子 ２４時間」（灰色四角）および「Ｖｉｔ Ｃ粒子 ４８時間」（三角形））、インキュベートしたＰＣ３（ＰＣ−３）ヒト前立腺がん細胞の％代謝活性を示す線グラフである。 図８Ｂは、Ｖｉｔ Ｃとともに４８時間（黒四角）、Ｖｉｔ Ｃ粒子ともに２４時間（灰色四角）、およびＶｉｔ Ｃ粒子とともに４８時間（三角形）、インキュベートしたＬＮＣａＰアンドロゲン感受性ヒト前立腺腺癌細胞の％代謝活性を示す線グラフである。

図９Ａおよび９Ｂは、ある濃度範囲（μＭ）の安定したビタミンＣ由来粒子（「Ｖｉｔ Ｃ粒子」、灰色四角）、遊離ドセタキセル（「遊離ＤＴＸ」、菱形）、またはドセタキセルを被包する安定したビタミンＣ由来粒子（「ＤＴＸ負荷Ｖｉｔ Ｃ粒子」、三角形）とともにインキュベートした場合の、ＰＣ３細胞の％代謝活性（図９Ａ）およびＬＮＣａＰ細胞の％代謝活性（図９Ｂ）を示す線グラフである。 図９Ａおよび９Ｂは、ある濃度範囲（μＭ）の安定したビタミンＣ由来粒子（「Ｖｉｔ Ｃ粒子」、灰色四角）、遊離ドセタキセル（「遊離ＤＴＸ」、菱形）、またはドセタキセルを被包する安定したビタミンＣ由来粒子（「ＤＴＸ負荷Ｖｉｔ Ｃ粒子」、三角形）とともにインキュベートした場合の、ＰＣ３細胞の％代謝活性（図９Ａ）およびＬＮＣａＰ細胞の％代謝活性（図９Ｂ）を示す線グラフである。

図１０は、コントロール（処置なし）マウス、および遊離色素もしくはその色素を被包する安定したビタミンＣ由来粒子を投与したマウスに関して、投与後３時間、８時間、および１２時間で経時的（時間）にマウス腫瘍組織における色素（ＤｉＲ）の正規化した蛍光を示す棒グラフである。

図１１Ａおよび１１Ｂは、乳がんを有するマウスにおいて、その遊離形態において、または安定したビタミンＣ由来粒子に負荷して投与された色素の組織分布を示す棒グラフである。図１１Ａは、種々の組織中の色素の蛍光強度を示す。図１１Ｂは、腫瘍における蛍光 対 肝臓における蛍光の比を示す。

発明の詳細な説明
Ｉ．定義
用語「ゲル化剤（ｇｅｌａｔｏｒ）」とは、１種もしくはこれより多くの溶媒中での非共有結合的相互作用（例えば、水素結合、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、イオン性相互作用、π−πスタッキング、またはこれらの組み合わせ）を介して自己集合し得る分子をいう。そのゲル化剤は、例えば、毛細管力を介して溶媒を硬くすることによってゲルを形成し得る。ゲル化剤は、ヒドロゲル化剤（例えば、ヒドロゲルを形成するゲル化剤）および有機ゲル化剤（例えば、有機ゲルを形成するゲル化剤）を含み得る。いくつかの実施形態において、ゲル化剤は、ヒドロゲルおよび有機ゲルの両方を形成し得る。

用語「自己集合する（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ）」とは、分子が自発的に集合するか、または組織化して、高次構造（例えば、適切な環境中でのヒドロゲルもしくは有機ゲル）を形成する能力をいう。

用語「ヒドロゲル」とは、分子の、代表的には共有結合的に（例えば、ポリマーヒドロゲル）または非共有結合的に（例えば、自己集合したヒドロゲル）一緒に保持される３−Ｄネットワークであって、ここで水は、主要な構成要素である（通常は、８０％を超える）ものをいう。ゲルは、ゲル化剤の自己集合を介して、またはゲル化剤の化学的架橋を介して、形成され得る。水ベースのゲル化剤は、ヒドロゲルを形成するために使用され得るのに対して、有機ゲル化剤は、有機溶媒が主要構成要素である溶媒中でゲル（有機ゲル、または有機ゲル）を形成するゲル化剤である。

用語「有機ゲル（ｏｒｇａｎｏ−ｇｅｌ）」とは、分子の、代表的には共有結合的に（例えば、ポリマーヒドロゲル）または非共有結合的に（例えば、自己集合したヒドロゲル）一緒に保持される３−Ｄネットワークであって、ここで有機溶媒が主要構成要素である（通常は、８０％を超える）ものをいう。ゲルは、ゲル化剤の自己集合を介して、またはゲル化剤の化学的架橋を介して、形成され得る。

用語「治療剤」とは、疾患もしくは障害もしくは機能障害の１もしくはこれより多くの症状を防止または処置するために投与され得る薬剤をいう。

用語「診断剤」とは、一般に、同定または画像化の目的で投与され得る薬剤をいう。

用語「予防剤」とは、一般に、疾患を防止するために、または妊娠のようなある特定の状態を防止するために投与され得る薬剤をいう。

用語「プロドラッグ」とは、その治療上活性なもしくは利用可能な形態へとインビボもしくはインサイチュで変換されるまで、完全には活性または利用可能ではない、薬物、改変された薬物の薬物前駆体をいう。

「血液」とは、栄養素およびガスを送達するために動物の中で循環する細胞懸濁物、ならびにその中の細胞をいう。「血清」とは、血液が凝固し、フィブリン塊および細胞物質を除去した後に残る液体である。「血漿」とは、血液の非細胞性構成要素である。血液、血漿および血清のタンパク質含有量は異なるが、大部分のタンパク質は、全３種に共通している。

ＩＩ．組成物
１．ゲル化剤
ゲル化剤は、自己集合して、ナノ線維構造体を有するゲル組成物を形成する両親媒性分子である。好ましい実施形態において、これらは、一般に、分子量が２，５００Ｄａ未満のＧＲＡＳ物質である。

いくつかの実施形態において、上記ＧＲＡＳゲル化剤としては、アスコルビルアルカノエート、ソルビタンアルカノエート、トリグリセロールモノアルカノエート、スクロースアルカノエート、グリココール酸、もしくはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。上記アルカノエートとしては、不安定な結合（例えば、エステル結合、カルバメート結合、チオエステル結合およびアミド結合）を介して、アスコルビル分子、ソルビタン分子、トリグリセロール分子、もしくはスクロース分子に結合した疎水性Ｃ_１−Ｃ_２２アルキル（例えば、アセチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、カプリリル、カプリル、ラウリル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、アラキジル、もしくはベヘニル）が挙げられ得る。例えば、アスコルビルアルカノエートとしては、パルミチン酸アスコルビル、デカン酸アスコルビル、ラウリン酸アスコルビル、カプリル酸アスコルビル、ミリスチン酸アスコルビル、オレイン酸アスコルビル、もしくはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。ソルビタンアルカノエートとしては、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンデカノエート、ソルビタンラウレート、ソルビタンカプリレート、ソルビタンミリステート、ソルビタンオレエート、もしくはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。トリグリセロールモノアルカノエートとしては、トリグリセロールモノパルミテート、トリグリセロールモノデカノエート、トリグリセロールモノラウレート、トリグリセロールモノカプリレート、トリグリセロールモノミリステート、トリグリセロールモノステアレート、トリグリセロールモノオレエート、もしくはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。スクロースアルカノエートとしては、スクロースパルミテート、スクロースデカノエート、スクロースラウレート、スクロースカプリレート、スクロースミリステート、スクロースオレエート、もしくはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。いくつかの実施形態において、ＧＲＡＳゲル化剤としては、パルミチン酸アスコルビル、ソルビタンモノステアレート、トリグリセロールモノパルミテート、スクロースパルミテート、もしくはグリココール酸が挙げられる。

代表的な低分子量のＧＲＡＳゲル化剤としては、ビタミン前駆体（例えば、パルミチン酸アスコルビル（ビタミンＣ前駆体）、酢酸レチニル（ビタミンＡ前駆体）、およびα−トコフェロールアセテート（ビタミンＥ前駆体）が挙げられる。

いくつかの実施形態において、第１のＧＲＡＳゲル化剤の代わりにもしくはこれに加えて、上記自己集合したゲル組成物は、２，５００もしくはこれより小さい分子量を含む両親媒性３−アミノベンズアミド誘導体から形成され得る。上記ゲル化剤はまた、生理学的条件において薬物の活性形態へと変換し得るプロドラッグであり得るかまたはプロドラッグを含み得る。

他の実施形態において、１種もしくはこれより多くの、Ｃ_１〜Ｃ_３０基を有する飽和もしくは不飽和の炭化水素鎖は、低分子量、一般には親水性の化合物へと、エステル化もしくはカルバメート結合、無水物結合、および／またはアミド結合を介して人工的に改変される。範囲Ｃ_１〜Ｃ_３０は、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５、Ｃ_６、Ｃ_７、Ｃ_８、Ｃ_９、Ｃ_１０、Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３、Ｃ_１４、Ｃ_１５、Ｃ_１６、Ｃ_１７、Ｃ_１８、Ｃ_１９など、Ｃ_３０まで、ならびにＣ_１〜Ｃ_３０の中に入る範囲、例えば、Ｃ_１〜Ｃ_２９、Ｃ_２〜Ｃ_３０、Ｃ_３〜Ｃ_２８などを含む。

いくつかの実施形態において、αトコフェロールアセテート、酢酸レチニル、レチニルパルミテート、もしくはこれらの組み合わせは、上記ゲル化剤と共集合し得る。

２．分解可能な結合
投与部位または放出が望ましい場所（例えば、腫瘍もしくは感染領域）における特性に起因する、放出を誘起する刺激が存在し得る。これらは、血液もしくは血清中に存在する状態、または細胞、組織もしくは器官の内側もしくは外側に存在する状態であり得る。上記ゲル組成物は、細胞、組織もしくは器官の疾患状態に存在する条件下（例えば、炎症）でのみ分解する（disassemble）ように設計され得、従って、標的化された組織および／もしくは器官での薬剤の放出を可能にし得る。

例えば、上記ゲル組成物は、酵素と接触した際におよび／もしくは加水分解を介して切断可能である分解可能な結合（degradable linkage）（例えば、エステル結合、アミド結合、無水物結合、チオエステル結合、およびカルバメート結合）を含み得る。代表的には、結合は、常に両親媒性物質の分子の親水性部分と疎水性部分との間にある。いくつかの実施形態において、ホスフェートベースの結合は、ホスファターゼによって切断され得る。いくつかの実施形態において、不安定な結合は、酸化還元切断可能であり、還元もしくは酸化の際に切断される（例えば、−Ｓ−Ｓ−）。いくつかの実施形態において、分解可能な結合は、温度に感受性、例えば、高温で切断可能、例えば、３７〜１００℃、４０〜１００℃、４５〜１００℃、５０〜１００℃、６０〜１００℃、７０〜１００℃の温度範囲で切断可能である。いくつかの実施形態において、分解可能な結合は、生理学的な温度（例えば、３６〜４０℃、約３６℃、約３７℃、約３８℃、約３９℃、約４０℃）で切断され得る。例えば、結合は、温度の上昇によって切断され得る。これは、低投与量の使用を可能にし得る。なぜなら薬剤は、必要とされる部位でのみ放出されるからである。別の利益は、他の器官および組織への毒性を低下させることである。ある特定の実施形態において、刺激は、超音波、温度、ｐＨ、金属イオン、光、電気刺激、電磁刺激、およびこれらの組み合わせであり得る。

３．安定化剤
投与後に血中安定性を増強するおよび／またはナノ構造体の分解の速度を低減する作用物質（agent）は、上記組成物の中に含まれる。血液タンパク質（アルブミンが挙げられる）は、集合したラメラ構造体、ミセル構造体、小胞構造体、および／もしくは線維性構造体における不規則性（例えば、相境界に存在するもの）と相互作用し得、粒子またはより高次構造化されたナノ粒子もしくはバルクヒドロゲルの分解のより高い速度を生じ得る。安定化剤は、代表的には、剛性を付与する、充填密度を増大させる、および／または集合した構造体の強度を高めるので、相転移プロセスおよび遷移温度を変化させる、ならびに／あるいは集合した粒子の表面特性を調整して、タンパク質接着もしくは蓄積を低減もしくは防止する。

一般に、上記安定化剤は、血清溶液中に配置される場合に、上記集合した粒子もしくはナノ粒子のサイズの低減の速度を低下させるのに対して、安定化剤なしの組成物は、約３０分間で、血清溶液中の流体力学的サイズを実質的に低減する。安定化剤は、３７℃における血清とのインキュベーションにおいて少なくとも１時間、２時間、３時間、４時間、１２時間、２４時間、もしくは４８時間で、上記集合したナノ構造体のうちの５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超、９９％超が流体力学的サイズの１％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満、もしくは３０％未満の低減を有することを可能にする。

一般に、上記自己集合したラメラを硬くし得る分子は、通常は、疎水性分子、小さな鎖の親水性ポリマーのような表面特性を変化させ得る分子、および／または表面電荷を改変し得る分子（荷電した分子）である。

いくつかの実施形態において、上記安定化剤は、集合したゲル組成物の形成において、ゲル化剤と共集合される。これらの安定化剤は、一般に、ラメラ構造体、ミセル構造体、小胞構造体、および／もしくは線維性構造体の中へと、被包化、統合、捕捉、挿入もしくはインターカレーションによって組み込まれる。一般に、１０〜３０モル％の共集合タイプの安定化剤を含めることは、集合したナノ粒子が、血清溶液中で２〜４時間の期間にわたってインキュベートされる場合に、元のサイズのうちの約８０％もしくは８０％超を維持することを可能にする。

例示的な安定化剤としては、ステロール、リン脂質、および低分子量の治療化合物が挙げられ、これらは、代表的には疎水性である。適切なステロールとしては、コレステロール、コルチコステロイド、例えば、ジヒドロコレステロール、ラノステロール、β−シトステロール、カンペステロール、スチグマステロール、ブラシカステロール、エルゴステロール（ｅｒｇｏｃａｓｔｅｒｏｌ）、ビタミンＤ、フィトステロール、シトステロール、アルドステロン、アンドロステロン、テストステロン、エストロゲン、エルゴカルシフェロール、エルゴステロール、エストラジオール−１７α、エストラジオール−１７β、コール酸、コルチコステロン、エストリオール、ラノステロール、リトコール酸、プロゲステロン、コレカルシフェロール、コルチゾール、コルチゾン、酢酸コルチゾン、酢酸コルチゾール、デオキシコルチコステロンおよびエストロン、ならびにフコステロールが挙げられる。他の安定化剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：リゾリン脂質（リゾＰＣ、２−ヘキサデコキシ−オキシド−ホスホリル）オキシエチル−トリメチル−アザニウム（２−ｈｅｘａｄｅｃｏｘｙ−ｏｘｉｄｏ−ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌ）ｏｘｙｅｔｈｙｌ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−ａｚａｎｉｕｍ）を含む）、ガングリオシド（ＧＭ１およびＧＴ１ｂを含む）、スルファチド、スフィンゴリン脂質、合成糖リン脂質（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｇｌｙｃｏｐｈｏｌｉｐｉｄ）（例えば、シアロ−ラクトシル）、リン脂質（ＤＯＰＥ、ＤＯＰＳ、ＰＯＰＥ、ＤＰＰＥ、ＤＳＰＥを含む）、親油性薬物（例えば、シトシンアラビノシドジホスフェートジアシルグリセロール（cytosine arabinoside diphosphate diacyglycerol））、タンパク質（例えば、シトクロムｂ５、ヒト高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）、ヒトグリコホリンＡ）、短鎖親水性ポリマー（ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）および脂質を含むそれらの誘導体を含む）、胆汁酸（タウロコール酸、デオキシコール酸（desoxycholic acid）、およびグリココール酸（ｇｅｉｃｏｃｈｏｌｉｃ ａｃｉｄ）を含む）、１，１’−ジオクタデシル ３，３，３’，３’−テトラメチル−インドカルボシアニンペルクロレート（1,1’-dioctadecyl 3,3,3’,3’-tetramethyl-indocarbocyanine percholorate）（ＤｉＩ）、ＤｉＲ、ＤｉＤ、フルオレセインイソチオシアネート、テトラメチルローダミンイソチオシアネート、ローダミンＢオクタデシルエステルペルクロレートおよびＮ’−オクタデシルフルオレセイン−５−チオウレア。ステロールは、一般に、１種もしくはこれより多くのゲル化剤と共集合し、規則正しいラメラ構造体、ミセル構造体、小胞構造体、および／もしくは線維性構造体へと挿入される。ステロールはそれ自体、ゲル化剤ではなく、それら自体でゲル組成物を形成できない。

適切なリン脂質としては、ジパルミトイルホスファチジルコリンおよびジステアロイルホスファチジルコリンが挙げられる。上記リン脂質は、代表的には、規則正しいラメラ構造体および／もしくは線維性構造体を形成するにあたって、１種もしくはこれより多くのゲル化剤と共集合する。

他の実施形態において、上記安定化剤は、ラメラ構造体、ミセル構造体、小胞構造体、および／もしくは線維性構造体への挿入またはインターカレーションよりむしろ、上記集合した組成物の中に、代表的には、上記ゲル組成物全体に被包される作用物質である。一般に、５〜１５モル％の間の安定化剤を含めることは、上記集合したナノ構造体が、血清溶液中に２〜４時間の期間にわたってインキュベートされる場合に、元のサイズのうちの約８０％もしくは８０％超を維持することを可能にする。

いくつかの実施形態において、治療剤、予防剤および／もしくは診断剤は、血液もしくは血清溶液中に配置される場合に、その集合したナノ粒子のサイズの低減を減少し得る。ここで３７℃における血清とのインキュベーションにおいて上記ナノ構造体のうちの５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超、９９％超が、上記活性剤なしのゲル組成物と比較して、少なくとも１時間、２時間、３時間、４時間、１２時間、２４時間、もしくは４８時間で、流体力学的サイズの１％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満、もしくは３０％未満の低減を有する。例示的な疎水性の化学療法剤であるドセタキセルは、２％、４％、６％、８％、および１０％、ならびにその範囲の中の全ての値のモルパーセンテージで、上記活性剤と上記ゲル化剤との間に被包される場合に、ゲル化剤から形成されるナノ構造体を安定化し得る。

上記ゲル組成物の安定化剤として使用される適切な低分子量の治療剤、予防剤および／もしくは診断剤は、低分子量（例えば、２，５００Ｄａ未満）の概して疎水性の（例えば、ドセタキセルおよびステロイド）、ならびに他の疎水性の薬剤（例えば、デキサメタゾン）、または薬剤の組み合わせである。
４．治療剤、予防剤、および診断剤

上記集合したゲル組成物は、１種もしくはこれより多くの治療剤、予防剤、もしくは診断剤を、その必要性のある個体もしくは被験体に送達するために使用され得る。治療剤、予防剤、および診断剤は、タンパク質、ペプチド、糖もしくはポリサッカリド、脂質もしくはリポタンパク質もしくはリポポリサッカリド、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｐｉＲＮＡなど）、または低分子（代表的には２０００Ｄもしくはこれより小さい、より代表的には１０００Ｄもしくはこれより小さい、有機性の、無機性の、天然のもしくは合成のもの）であり得る。

ゲル化剤は、加水分解的にもしくは酵素的に分解し、活性剤を放出するプロドラッグであり得る。上記治療剤、予防剤、もしくは診断剤は、物理的に捕捉され得るか、被包され得るか、または上記ゲル組成物のナノ線維構造体と非共有結合的に集合され得る。上記治療剤、予防剤、もしくは診断剤は、１種もしくはこれより多くのゲル化剤、１種もしくはこれより多くの安定化剤で共有結合的に改変され得るか、またはゲル化剤として使用され得る。あるいは、それらは、上記ゲル組成物の集合した規則正しいラメラ、小胞、および／もしくはナノ線維性構造体へと組み込まれるか、または上記集合した構造体の表面に位置する。

上記集合したナノ構造体はまた、複数の薬剤を共送達する（ｃｏｄｅｌｉｖｅｒ）ために使用され得、それによって、それらの相乗的効果もしくは相加的効果、および治療効力に必要とされる概してより少ない投与量を生じる。相乗作用は、上記活性剤をプロドラッグベースの粒子（例えば、ビタミンＣ、ビタミンＫおよびそれらの誘導体を含むゲル化剤で作製されるもの）の中に被包することによって、複数の薬剤を共に捕捉すること（ｃｏ−ｅｎｔｒａｐｐｉｎｇ）によって、他の増感分子を共送達することによって、またはこれらの組み合わせによって、達成され得る。

疎水性薬剤および親水性薬剤の両方が、高被包化および負荷効率で、これらの粒子の中に被包され得、通常の生理学的条件において安定して被包されたままであり得る。その被包される薬剤としては、例えば、抗炎症薬、ステロイド、抗生物質、免疫抑制薬、化学療法薬、増感剤、抗体、抗体フラグメント、タンパク質、ペプチド、増殖因子、サイトカイン、細胞、幹細胞、核酸、ｓｉＲＮＡ、ビタミンなどおよびこれらの組み合わせが挙げられ得る。

例示的な治療剤および予防剤としては、タンパク質もしくはペプチド、糖もしくはポリサッカリド、脂質、核酸、またはこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい実施形態において、これらは、低分子（一般に、２０００ダルトンもしくはこれより小さい、より好ましくは１０００ダルトンもしくはこれより小さい分子量を有する）である。治療剤の例示的なクラスとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：抗増殖剤（例えば、抗がん剤、抗血管新生剤、および抗有糸分裂剤）、鎮痛薬、抗炎症薬、解熱薬、抗てんかん薬、抗精神病剤（antiopsychotic agent）、神経保護剤、抗感染症剤（例えば、抗細菌剤、抗ウイルス剤、および抗真菌剤）、抗ヒスタミン薬、抗片頭痛薬、抗ムスカリン薬、抗不安薬、鎮静薬、催眠薬、抗精神病薬、気管支拡張薬、抗喘息薬、心血管薬、コルチコステロイド、ドパミン作動薬、胃腸薬、筋弛緩薬、副交感神経作用薬（ｐａｒａｓｙｍｐａｔｈｏｍｉｍｅｔｉｃ）、刺激薬、食欲抑制薬および抗ナルコレプシー薬（ａｎｔｉ−ｎａｒｃｏｌｅｐｔｉｃ）。

タンパク質ナノケージの中に含めるべき低分子の好ましいクラスとしては、がん治療薬（例えば、化学療法剤、サイトカイン、ケモカイン、および放射線治療増強剤）が挙げられる。化学療法薬の大部分は、以下へと分けられ得る：アルキル化剤、代謝拮抗物質、アントラサイクリン、植物アルカロイド、トポイソメラーゼインヒビター、および他の抗腫瘍剤。これらの薬物の全てが、細胞分裂もしくはＤＮＡ合成に影響を及ぼし、何らかの方法で機能する。さらなる治療剤としては、モノクローナル抗体（そのフラグメントを含む）およびチロシンキナーゼインヒビター（例えば、イマチニブメシル酸塩（ＧＬＥＥＶＥＣ（登録商標）もしくはＧＬＩＶＥＣ（登録商標））が挙げられ、イマチニブメシル酸塩は、がんのある特定のタイプ（慢性骨髄性白血病、消化管間質腫瘍）における分子異常性を直接標的とする。

例示的な治療剤としては、化学療法剤および抗腫瘍剤が挙げられる。代表的な化学療法剤としては、ドセタキセル、ドキソルビシン、デクスラゾキサン、ソラフェニブ、エルロチニブ塩酸塩、白金含有薬物（例えば、シスプラチン）、セツキシマブ、スニチニブ、ベバシズマブ カルボプラチン、オキサリプラチン、メクロレタミン、シクロホスファミド、クロラムブシル、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビノレルビン、ビンデシン、タキソールおよびその誘導体、イリノテカン、トポテカン、アムサクリン、エトポシド、エトポシドリン酸塩、テニポシド、エピポドフィロトキシン、トラスツズマブ、リツキシマブおよびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態において、上記薬剤は、１種もしくはこれより多くの核酸である。上記核酸は、内因性の核酸配列を変更するか、修正するか、または置き換えることができる。上記核酸は、がんを処置するか、粘液に覆われた組織に影響を及ぼす他の疾患および代謝疾患における遺伝子、パーキンソンおよびＡＬＳの処置のための遺伝子などの遺伝子（ここでその遺伝子は鼻送達を介して脳に達する）における欠陥を修正するために使用される。一例は、ＭＡＣＵＧＥＮ（登録商標）（ペガプタニブナトリウム（ｐｅｇａｐｔａｎｉｍ ｓｏｄｉｕｍ）、抗ＶＥＧＦアプタマーもしくはＥＹＥＯＯｌ）（Ｅｙｅｔｅｃｈ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）である。

遺伝子療法は、疾患発生に関与する欠陥遺伝子を修正するための技術である。欠陥のある遺伝子を修正するためにはいくつかのアプローチがある。正常な遺伝子は、非機能的遺伝子に置き換わるためにゲノム内の非特異的位置へと挿入され得る。異常な遺伝子は、相同組換えを通じて正常な遺伝子に交換され得る。その異常な遺伝子は、選択的復帰変異（これは、遺伝子をその正常な機能へと戻す）を通じて修復され得る。特定の遺伝子の調節（遺伝子がオンになるもしくはオフになる程度）を変更し得る。

上記核酸は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、化学的に改変された核酸、またはこれらの組み合わせであり得る。例えば、核酸半減期の安定性および酵素による切断への耐性を増大させるための方法は、当該分野で公知であり、核塩基、糖、もしくはポリヌクレオチドの結合に対する１種もしくはこれより多くの改変もしくは置換を含み得る。上記核酸は、所望の使用に合うように適合させた特性を含むようにあつらえて合成され得る。一般的な改変としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：ロックされた核酸（ＬＮＡ）、ロックされていない核酸（ＵＮＡ）、モルホリノ、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、ホスホロチオエート結合、ホスホノアセテート結合、プロピンアナログ、２’−Ｏ−メチルＲＮＡ、５−Ｍｅ−ｄＣ、２’−５’結合ホスホジエステル結合、キメラ結合（混合ホスホロチオエートおよびホスホジエステル結合および改変）、脂質およびペプチドとの結合体化、ならびにこれらの組み合わせの使用。

いくつかの実施形態において、上記核酸は、ヌクレオチド間結合の改変（例えば、アキラルおよび非荷電サブユニット間結合を有するホスフェートアナログ（例えば、Ｓｔｅｒｃｈａｋ， Ｅ． Ｐ．ら， Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍ．， ５２：４２０２，（１９８７））、またはアキラルサブユニット間結合を有する非荷電モルホリノベースのポリマー（例えば、米国特許第５，０３４，５０６号を参照のこと））を含む。いくつかのヌクレオチド間結合アナログは、モルホリデート、アセタール、およびポリアミド結合した複素環を含む。他の骨格および結合の改変としては、ホスホロチオエート、ペプチド核酸、トリシクロ−ＤＮＡ、デコイオリゴヌクレオチド、リボザイム、シュピーゲルマー（Ｌ核酸を含み、高結合親和性を有するアプタマー）、またはＣｐＧオリゴマーが挙げられるが、これらに限定されない。

治療用タンパク質、タンパク質フラグメント、ペプチドもしくは関連化合物は、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）に対する抗体（例えば、ベバシズマブ（ＡＶＡＳＴＩＮ（登録商標））およびｒｈｕＦＡｂ Ｖ２（ラニビズマブ、ＬＵＣＥＮＴＩＳ（登録商標）））、および他の抗ＶＥＧＦ化合物；色素上皮由来因子（ＰＥＤＦ）；インターフェロンα；インターロイキン−１２（ＩＬ−１２）；エンドスタチン；アンジオスタチン；リボザイムインヒビター（例えば、ＡＮＧＩＯＺＹＭＥ（登録商標）（Ｓｉｒｎａ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ））；多機能血管新生抑制剤（例えば、ＮＥＯＶＡＳＴＡＴ（登録商標）（ＡＥ−９４１）（Ａｅｔｅｒｎａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｑｕｅｂｅｃ Ｃｉｔｙ， Ｃａｎａｄａ））；上皮増殖因子レセプターに対する抗体（例えば、パニツムマブ（ＶＥＣＴＩＢＩＸ（登録商標））およびセツキシマブ（ＥＲＢＩＴＵＸ（登録商標）））、ならびに当該分野で公知の他の抗血管新生剤が挙げられる。

送達され得る他の低分子としては、ＣＯＸ−２インヒビター（例えば、セレコキシブ（ＣＥＬＥＢＲＥＸ（登録商標））およびロフェコキシブ（ＶＩＯＸＸ（登録商標）））；サリドマイド（ＴＨＡＬＯＭＩＤ（登録商標））およびその誘導体（例えば、レナリドミド（ＲＥＶＬＩＭＩＤ（登録商標）））；スクアラミン；レセプターチロシンキナーゼ（ＲＴＫ）インヒビター（例えば、スニチニブ（ＳＵＴＥＮＴ（登録商標）））；チロシンキナーゼインヒビター（例えば、ソラフェニブ（Ｎｅｘａｖａｒ（登録商標））およびエルロチニブ（Ｔａｒｃｅｖａ（登録商標）））が挙げられる。

例示的な診断物質としては、常磁性分子、蛍光化合物、磁性分子、および放射性核種が挙げられる。適切な診断剤としては、ｘ線画像化剤および造影剤（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｍｅｄｉｕｍ）が挙げられるが、これらに限定されない。放射性核種はまた、画像化剤として使用され得る。他の適切な造影剤（ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｇｅｎｔ）の例としては、放射線不透過性であるガスもしくはガス発生化合物が挙げられる。タンパク質ナノケージは、投与されるナノケージの位置を決定するために有用な作用物質をさらに含み得る。この目的に有用な作用物質としては、蛍光タグ、放射性核種および造影剤が挙げられる。

５．製剤
液体製剤
液体製剤は、液体の薬学的キャリアの中に懸濁された１種もしくはこれより多くの集合した粒子を含む。

適切な液体キャリアとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：蒸留水、脱イオン水、純水もしくは超純水、塩類溶液、ならびに塩および／もしくは緩衝液を含む他の生理学的に受容可能な水性溶液（例えば、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）、リンゲル液、および等張性塩化ナトリウム、または動物もしくはヒトへの投与に受容可能な任意の他の水性溶液）。

好ましくは、液体製剤は、生理学的流体に対して等張性であり、およそ同じｐＨ（約ｐＨ４．０〜約ｐＨ７．４、より好ましくは約ｐＨ６．０〜ｐＨ７．０の範囲に及ぶ）のものである。その液体の薬学的キャリアは、１種もしくはこれより多くの生理学的に適合性の緩衝液（例えば、リン酸緩衝液）を含み得る。当業者は、適切な塩類含有量および肺投与のための水性溶液のｐＨを容易に決定し得る。

液体製剤は、１種もしくはこれより多くの懸濁化剤（例えば、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、トラガカントガム、またはレシチン）を含み得る。液体製剤はまた、１種もしくはこれより多くの保存剤（例えば、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルもしくはｐ−ヒドロキシ安息香酸ｎ−プロピル）を含み得る。

製剤は、１種もしくはこれより多くの薬学的に受容可能な賦形剤（希釈剤、保存剤、結合剤、滑沢剤、崩壊剤、膨張剤、充填剤、安定化剤、およびこれらの組み合わせが挙げられる）を使用して調製され得る。液体製剤はまた、微量のポリマー、界面活性剤、または当業者に周知の他の賦形剤を含み得る。この状況において、「微量」とは、標的化された組織への集合したゲル組成物の送達（例えば、循環を介する）に有害な影響を及ぼし得る賦形剤が存在しないことを意味する。

乾燥粉末製剤およびキット
いくつかの形態において、ゲル化剤、安定化剤、および任意選択で、１種もしくはこれより多くの治療剤、予防剤、および診断剤は、微細に分離した固体製剤として乾燥粉末形態で製剤化される。その乾燥粉末構成要素は、別個の容器中に貯蔵され得るか、または特定の比で混合され得、貯蔵され得る。いくつかの実施形態において、適切な水性溶媒および有機溶媒は、さらなる容器の中に含められる。いくつかの実施形態において、乾燥粉末構成要素、１種もしくはこれより多くの溶媒、および集合したナノ構造体を混合および調製するための手順に関する指示は、キットの中に含められる。あるいは、安定した集合した粒子、ナノ粒子もしくはそれらのバルクゲルは、真空乾燥もしくは凍結乾燥を介して乾燥され、そして適切な薬学的液体キャリアは、その集合したナノ構造体またはゲル組成物を使用の際に再水和および懸濁するために添加され得る。

乾燥粉末製剤は、代表的には、１種もしくはこれより多くのゲル化剤、安定化剤、または活性剤と１種もしくはこれより多くの薬学的に受容可能なキャリアとをブレンドすることによって調製される。薬学的キャリアは、１種もしくはこれより多くの分散剤を含み得る。その薬学的キャリアはまた、１種もしくはこれより多くのｐＨ調節剤または緩衝剤を含み得る。適切な緩衝剤としては、有機酸および有機塩基から調製される有機塩（例えば、クエン酸ナトリウムもしくはアスコルビン酸ナトリウム）が挙げられる。その薬学的キャリアはまた、１種もしくはこれより多くの塩（例えば、塩化ナトリウムもしくは塩化カリウム）を含み得る。

上記乾燥粉末製剤は、集合した粒子もしくはそのナノ粒子を形成するために液体製剤中で懸濁され得、液体製剤の送達のために当該分野で公知の方法を使用して、全身にもしくは局所に投与され得る。

注射用製剤
いくつかの実施形態において、上記安定した集合した粒子は、液剤もしくは懸濁剤の形態での非経口送達（例えば、注射もしくは注入）のために製剤化される。その製剤は、任意の経路（例えば、血流）、または処置されるべき器官もしくは組織へと直接、投与され得る。例えば、非経口投与は、静脈内に、皮内に、腹腔内に、胸膜内に、気管内に、筋肉内に、皮下に、結膜下に（ｓｕｂｊｕｎｃｔｉｖａｌｌｙ）、注射によって、および注入によって、患者への投与を含み得る。

非経口製剤は、当該分野で公知の技術を使用して、水性組成物として調製され得る。代表的には、このような組成物は、注射用製剤（例えば、液剤もしくは懸濁剤）；注射前に再構成媒体を添加することによって、液剤もしくは懸濁剤を調製するために使用するのに適した固体形態として、調製され得る。

上記キャリアは、溶媒もしくは分散媒であり得、例えば、水、エタノール、１種もしくはこれより多くのポリオール（例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール）、油（例えば、植物性油（例えば、ラッカセイ油、コーン油、ゴマ油など））、およびこれらの組み合わせを含む。

上記製剤は、微生物増殖を防止するための保存剤を含み得る。適切な保存剤としては、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、およびチメロサールが挙げられるが、これらに限定されない。その製剤はまた、活性剤（複数可）の変質を防止するために抗酸化剤を含み得る。

上記製剤は、代表的には、再構成の際に、非経口投与のためにｐＨ３〜８へと緩衝化される。適切な緩衝液としては、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、およびクエン酸緩衝液が挙げられるが、これらに限定されない。

水溶性ポリマーはしばしば、非経口投与のために製剤化において使用される。適切な水溶性ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン、デキストラン、カルボキシメチルセルロース、およびポリエチレングリコールが挙げられるが、これらに限定されない。

滅菌注射用液剤は、必要とされる場合、適切な溶媒もしくは分散媒中に必要な量の活性化合物を、上記で列挙された賦形剤のうちの１種もしくはこれより多くとともに組み込み、続いて、濾過滅菌することによって、調製され得る。一般に、分散剤は、種々の滅菌したゲル化剤、安定化剤、および／もしくは活性成分を、基本的な分散媒および上記で列挙される成分からの必要とされる他の成分を含む滅菌ビヒクルの中に組み込むことによって調製される。滅菌注射用液剤の調製のための滅菌粉末の場合には、好ましい調製法は、真空乾燥および凍結乾燥技術であり、これら技術により、活性成分＋任意のさらなる所望の成分の粉末を、予め滅菌濾過したその溶液から得る。

保存剤は、真菌および微生物の増殖を防止するために使用され得る。適切な抗真菌剤および抗微生物剤としては、安息香酸、ブチルパラベン、エチルパラベン、メチルパラベン、プロピルパラベン、安息香酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、塩化ベンザルコニウム、ベンジルペルオキシド、塩化ベンゼトニウム、ベンジルアルコール、塩化セチルピリジニウム、クロロブタノール、フェノール、フェニルエチルアルコール、およびチメロサールが挙げられるが、これらに限定されない。

適切な経口剤形としては、錠剤、カプセル剤、液剤、懸濁剤、シロップ剤およびロゼンジが挙げられる。錠剤は、当該分野で周知の圧縮もしくは成形技術を使用して作製され得る。ゼラチンカプセルもしくは非ゼラチンカプセルは、硬質もしくは軟質のカプセルシェルとして調製され得、これらは、当該分野で周知の技術を使用して、液体、固体、および半固体の充填物質を被包化し得る。これらは、好ましくは、胃を通過するときに分解を回避するために腸溶コーティングされる。

賦形剤（可塑剤、顔料、着色剤、安定化剤、および滑剤が挙げられる）をまた使用して、経腸投与のための被覆された組成物を形成することができる。製剤は、標準的参考文献（例えば、「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒｍ ｔａｂｌｅｔｓ」， Ｌｉｂｅｒｍａｎら編． （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｉｎｃ．， １９８９）、「Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ - Ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｐｈａｒｍａｃｙ」， 第２０版， Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ＆ Ｗｉｌｋｉｎｓ， Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ， ＭＤ， ２０００、および「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍｓ」， 第６版， Ａｎｓｅｌら， （Ｍｅｄｉａ， ＰＡ： Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｋｉｎｓ， １９９５））に記載されるように調製され得る。これら参考文献は、錠剤およびカプセルを調製するための賦形剤、材料、装置およびプロセス、ならびに錠剤、カプセル剤、および粒剤の遅延放出剤形に関する情報を提供する。

ＩＩＩ．作製法
１．ヒドロゲルもしくは有機ゲルナノ構造体の作製
図１Ａは、線維性形態を有するバルクゲルを形成するＧＲＡＳ両親媒性物質の自己集合を示す模式図である。図１Ｂは、上記バルクゲルもしくは粒子における自己集合が、種々の形状（ミセル、小胞、ラメラもしくは線維、シート、テープなどを含む）を有し得ることを示す。一般に、図１Ａに示されるように、安定した自己集合したゲル組成物を形成するために、溶媒、ゲル化剤、安定化剤、および任意選択で、被包されるべき薬剤が、混合物を形成するために容器へと添加される。いくつかの実施形態において、上記混合物は、１種もしくはこれより多くの溶媒（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メタノール、イソプロパノール、ヘキサン、もしくは水などの極性溶媒）、１種もしくはこれより多くのゲル化剤（例えば、ＧＲＡＳゲル化剤）、１種もしくはこれより多くの安定化剤、および／または１種もしくはこれより多くの被包されるべき薬剤を含み得る。上記混合物は、上記ゲル化剤を完全に溶解して、均質な溶液を形成するために、加熱され得、および／または超音波処理され得、および／またはバスの中に入れられ得、その溶液は、次いで、冷却され得る、および／または邪魔にならない場所で静置される。その溶液は、所定の期間の後に粘性のゲルへと移行し得る。ゲル化は、容器を逆さにした際に重力流が観察されないときに完全と考えられる。

被包されていない薬剤を上記ゲルから除去するために、上記薬剤を溶解し得るがゲル粒子は溶解できない水もしくは溶媒を、上記ゲルに添加し得、粒子分散溶液を、反復してボルテックスし得る。その上清溶液を除去して、いかなる被包されていない薬剤をも抽出し得る。

安定化される場合、自己集合したゲル組成物は、溶媒を含まず、ゲル化剤は、液体両親媒性物質（例えば、ビタミン由来の液体両親媒性物質）と合わされて、混合物を形成し得る。その混合物は、１種もしくはこれより多くのゲル化剤、１種もしくはこれより多くの安定化剤、および１種もしくはこれより多くの液体両親媒性物質を含み得る。その混合物は、次いで、均質な溶液を形成するために、加熱される／超音波処理される／バスの中に入れられる。その得られた溶液は、次いで、冷却させられる、および／または邪魔にならない場所で静置させられる。その溶液は、所定の期間後に粘性のゲルへと移行し得る。

いくつかの実施形態において、１種もしくはこれより多くのゲル化剤および任意選択で被包されるべき薬剤は、混合物を形成するために溶媒の非存在下で合わされ得る。次いで、その混合物は、均質な溶液を形成するために、加熱される／超音波処理される／バスの中に入れられる。その得られた溶液は、次いで、冷却させられる、および／または邪魔にならない場所で静置させられる。その溶液は、所定の期間後に粘性のゲルへと移行し得る。

いくつかの実施形態において、薬剤を被包するために、１種もしくはこれより多くのゲル化剤および１種もしくはこれより多くの溶媒を含む融解したゲルが、固体の薬剤に、その同じ１種もしくはこれより多くの溶媒中に溶解された薬剤に、またはゲルに適合性の溶媒中に溶解もしくは懸濁した薬剤に、添加され得る。

いくつかの実施形態において、上記加熱温度は、上記ゲル化剤、安定化剤、および／もしくは活性剤の温度感受性に依存して、４０℃から（例えば、５０℃から、６０℃から、７０℃から、８０℃から、９０℃から、または１００℃から）１１０℃まで（例えば、１００℃まで、９０℃まで、８０℃まで、７０℃まで、６０℃まで、または５０℃まで）であり得る。これら混合物は、全ての物質が溶解されるまで、１分から（例えば、５分から、１０分から、１５分から、２０分から、または２５分から）３０分まで（２５分まで、２０分まで、１５分まで、１０分まで、または５分まで）、またはより長い継続期間にわたって、加熱され得る、および／または超音波処理され得る、および／またはバスの中に入れられる。その溶液は、４℃から（例えば、１０℃から、２０℃から、または２５℃から）３７℃まで（例えば、２５℃まで、２０℃まで、または１０℃まで）の温度へと冷却される、および／または１５分から（例えば、３０分から、４５分から）１時間まで（例えば、４５分まで、３０分まで）の継続期間にわたって静置される。

いくつかの実施形態において、上記ナノ構造体（例えば、線維、シート、図１Ｂ）は、数ミクロン（例えば、１ミクロン、２ミクロン、３ミクロン、４ミクロン、５ミクロン、１０ミクロン、２０ミクロン、または２５ミクロン）またはこれより大きい長さおよび／または幅を有し得る。上記ナノ構造体は、ネットワークへと凝集し得る、および／または液晶、エマルジョン、線維性構造体、もしくはテープ様組織の形態にあり得る。そのナノ構造体が線維の形態にある場合、その線維は、約２ｎｍもしくはこれより大きい直径を有し得、数百ナノメートルもしくはこれより大きい長さを有し得る。いくつかの実施形態において、その線維は、数ミクロン（例えば、１ミクロン、２ミクロン、３ミクロン、４ミクロン、５ミクロン、１０ミクロン、２０ミクロン、または２５ミクロン）またはこれより大きい長さを有し得る。

両親媒性分子が溶媒中で自己集合する場合、上記ゲル化剤分子の疎水性部分および親水性部分は、相互作用して、ゲル化剤分子のラメラを形成し得る。いくつかの実施形態において、上記ゲルがヒドロゲルである場合、ゲル化剤の疎水性部分は、所定のラメラの内側領域に位置し、親水性部分は、そのラメラの外側表面に位置する。いくつかの実施形態において、上記ゲルが有機ゲルである場合、ゲル化剤の疎水性部分は、所定のラメラの外側領域に位置し、親水性部分は、そのラメラの内側表面に位置する。そのラメラは、約３ナノメートルから（例えば、約４ナノメートルから）約５ナノメートルまで（例えば、約４ナノメートルまで）の幅および数ミクロン（例えば、１ミクロン、２ミクロン、３ミクロン、４ミクロン、５ミクロン、１０ミクロン、２０ミクロン、または２５ミクロン）またはこれより大きい長さを有し得る。このようなラメラの数十および数百が、一緒に束になって、ナノ構造体（例えば、ナノサイズの幅（例えば、１００〜９００ｎｍと、数ミクロンもしくはこれより大きい長さ）の線維およびシート様構造体）を形成し得る。

２．送達されるべき薬剤および安定化剤の被包化
図２Ａ〜２Ｄは、血清安定粒子を得るためのＧＲＡＳゲル中の血清安定化剤の共自己集合および被包化をまとめる模式図である。低分子量ＧＲＡＳもしくはプロドラッグゲル化剤、安定化剤、および任意選択で治療上活性な薬剤は、水混和性有機溶媒中に溶解され、そして任意選択で、水もしくはリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）のいずれかが上記混合物に添加される。上記ゲル化剤は、ゲル化剤、安定化剤、および治療上活性な薬剤の総量のうちの少なくとも１０モル％、２０モル％、３０モル％、４０モル％、５０モル％、６０モル％、７０モル％、８０モル％、もしくは９０モル％であり得る。上記ゲル化剤は、溶媒中で、０．０１〜５０重量％の間（例えば、５００ｍｇ／ｍＬまで）へと溶解される。上記安定化剤は、安定化剤のタイプに依存して、ゲル化剤、安定化剤、および治療上活性な薬剤の総量のうちの３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、３０モル％、もしくは４０モル％まで添加され得る。ゲル化剤と共集合する安定化剤に関して、ゲル化剤および安定化剤の総量における安定化剤のモルパーセンテージは、約１０モル％〜約４０モル％の間、好ましくは約２０モル％〜約３５モル％の間、および最も好ましくは約３０モル％であり得る。

３．粒子への加工処理
いくつかの実施形態において、上記自己集合したゲルは、水分散性の自己集合したナノ構造体を提供するために、またはペレット化したゲルから被包されなかった薬剤を除去するために、遠心分離（例えば、２，０００〜２５，０００ｒｐｍ、２〜１５分間）、ＰＢＳ洗浄、および／またはパルス超音波処理（例えば、５〜５０ｋＨｚ、１０％〜５０％振幅、０．５〜１０分間）の反復サイクルを通じて単離される。図１Ｃは、バルクゲルからの粒子の形成を示す模式図である。そのバルクゲルは、水および／もしくはリン酸緩衝食塩水（「ＰＢＳ」）中に懸濁され、超音波処理して、バルクゲルを、そのバルクゲルの中で形成される線維性ナノ構造体を保持する粒子へと分ける。

いくつかの実施形態において、上記ナノ構造体は、乾燥した環境（例えば、走査型電子顕微鏡法における真空乾燥サンプル）において測定される場合、２ｎｍもしくはこれより大きい（例えば、５０ｎｍもしくはこれより大きい、１００ｎｍもしくはこれより大きい、１５０ｎｍもしくはこれより大きい、２００ｎｍもしくはこれより大きい、２５０ｎｍもしくはこれより大きい、３００ｎｍもしくはこれより大きい、３５０ｎｍもしくはこれより大きい）および／または４００ｎｍもしくはこれより小さい（例えば、３５０ｎｍもしくはこれより小さい、３００ｎｍもしくはこれより小さい、２５０ｎｍもしくはこれより小さい、２００ｎｍもしくはこれより小さい、１５０ｎｍもしくはこれより小さい、１００ｎｍもしくはこれより小さい、または５００ｎｍもしくはこれより小さい）最小の寸法（例えば、厚み、幅、もしくは直径）；あるいは動的光散乱を介して流体力学的サイズに関して測定される場合に、１０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍもしくはこれより大きい最小寸法を有し得る。

上記ナノ粒子は、１００ｎｍ〜９９０ｎｍの間、好ましくは５００ｎｍ〜９００ｎｍの間の流体力学的直径を有し得、そしてそのナノ粒子は、少なくとも２時間の期間にわたって血清中でそのサイズのうちの少なくとも５０％、６０％、７０％、もしくは８０％を維持する。

ＩＶ．使用法
上記安定した集合したナノ構造体（ナノ粒子を含む任意の形態にある）は、ナノ構造体または安定化剤を含まないナノ構造体と比較して、血液タンパク質による分解に対して血液中での増強された安定性を有する。上記組成物は、非経口的に、例えば、静脈内、皮内、腹腔内、胸膜内、気管内、筋肉内、皮下、結膜下注射によって、注入によって、局所に、または埋め込んで投与され得る。

上記安定したゲル組成物は、例えば、加水分解による変質もしくは酵素による変質への曝露の際に、または外部刺激への曝露によって、制御可能に分解され得る。ゲルは、両親媒性ゲル化剤中の不安定な結合（例えば、エステル結合、アミド結合、無水物結合、カルバメート結合、ホスフェートベースの結合（例えば、ホスホジエステル）、ジスルフィド（−Ｓ−Ｓ−）、酸で分解可能な基（例えば、上記ゲル化剤内の疎水性基と親水性基との間に存在し得る−ＯＣ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、もしくは−Ｃ＝ＮＮ−））の切断によって分解され得る。不安定な結合の例はまた、例えば、ＰＣＴ公報 ＷＯ２０１０／０３３７２６に記載される。

いくつかの実施形態において、被包される薬剤は、ゲル分解の際にゲル組成物から制御可能に放出され得る。例えば、被包される薬剤は、ある期間（例えば、１日、１週間、１ヶ月、６ヶ月、もしくは１年）にわたって徐々に放出され得る。そのパラメーターに依存して、放出は、例えば、ゲル組成物が生理学的条件（ｐＨ約７．４および温度約３７℃）下で投与される場合、数分から数日まで、数ヶ月まで、遅らせるもしくは延ばされ得る。

種々のパラメーターが、放出を制御するために使用され得る。例えば、徐放は、酵素の濃度および／もしくは温度によって制御され得る。放出は、高い酵素濃度（例えば、感染の領域（上昇した酵素濃度によって特徴付けられる）への送達によって）または低ｐＨ（例えば、腫瘍もしくは感染の領域において）を使用して促進され得る。いくつかの実施形態において、その徐放は、バースト放出なしで、または最小限のバースト放出のみを伴って起こる。

タンパク質分解に対する血液および他の体液中での増強された安定性ならびに薬物もしくは被包された活性剤の制御放出があるので、上記ゲル組成物またはナノ線維性粒子は、治療的量において、長期間（例えば、１時間、２時間、４時間、１２時間、１日、１週間、もしくはより長く）、薬物もしくは活性剤の制御された送達を提供するために使用され得る。

好ましい実施形態において、上記安定した集合したゲル組成物またはナノ線維性粒子は、化学療法剤の持続した送達、およびさらには腫瘍細胞による取り込みのために、１種もしくはこれより多くの活性剤を腫瘍組織へと送達するために使用される。腫瘍細胞は、エステラーゼを生成し、炎症した組織は、酵素を放出し、そのうちの両方とも、プロドラッグゲル化剤の病理特異的分解および活性剤の放出を提供する。その遊離形態で送達される活性剤と比較すると、その安定した集合した組成物は、腫瘍組織の中に分配される、すなわち、全身投与後に非腫瘍組織中よりも多く腫瘍組織中に蓄積する。

あるいは、上記ゲル化剤は、生物学的システムへと適用され得、自己集合がインサイチュで起こり得る。例えば、本明細書で記載されるゲル組成物は、骨の表面へと適用され得、そのゲルは、その骨の孔内で集合され得る。例えば、加熱したゲル組成物は、骨の部位へと液体形態で注射され得、それは次いで、生理学的温度に冷却し、ゲル形態へと集合し得る。

その安定したゲル組成物またはナノ線維性粒子は、非安定化ゲル組成物、集合したナノ構造体、およびその遊離形態での活性剤の送達と比較して、単一用量、長時間の作用または組織特異的製剤から利益を得る標的化効率、効力、安全性、およびコンプライアンスを改善するために有用であり得る。その安定した集合したナノ構造体で処置されるべき例示的な疾患もしくは障害としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：アレルギー（例えば、接触皮膚炎）、関節炎、喘息、がん、心血管疾患、糖尿病性潰瘍、湿疹、感染、炎症、粘膜炎、歯周病、乾癬、呼吸経路の疾患（例えば、結核）、血管閉塞、疼痛、移植片対宿主病、口唇潰瘍、粘膜炎、細菌による状態およびウイルスによる状態。

上記安定した集合したナノ構造体およびゲル組成物はまた、種々の公知の局所送達技術（注射、移植、エアロゾルを使用する吸入、および粘膜（例えば、口腔表面または頬側表面）、鼻道もしくは肺路（pulmonary tract）、腸管（経口でもしくは直腸に）、膣、または皮膚への局所適用、を含む）を通じて投与され得る。安定したナノ構造体のインサイチュ自己集合は、組成物の局所送達および活性剤の刺激応答性送達を可能にする。腫瘍細胞がエステラーゼを生成するかまたは炎症した組織が酵素を放出する場合、酵素は、ゲル組成物を分解し、活性剤（例えば、抗炎症剤、抗増殖剤または化学療法剤）を放出させる。その薬剤が放出された後、その酵素濃度は減少する。切断されないそのゲル組成物は、その病理学的な環境が、薬剤放出の量およびタイミングを調節する「オンデマンド放出」のための別の炎症刺激まで安定なままである。いくつかの実施形態において、上記組成物は、組織再生の種々のステージと相関する治療剤を放出するために有用であり得る。

本発明は、以下の非限定的な実施例を参照することによってさらに理解される。

実施例１．血液に安定なゲルの集合
方法および材料

第１の工程は、例えば、ガラスシンチレーションバイアル中での適切な溶媒（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、メタノール、イソプロパノール、ヘキサン、もしくは水などの極性溶媒）中でのゲル化剤（パルミチン酸アスコルビル）、安定化剤（コレステロール）および被包されるべき薬剤（ドセタキセル、ＤＴＸ、または色素）の溶解を伴った。そのバイアルを、スクリューキャップで密閉し、材料が完全に溶解するまで、例えば、約６０〜８０℃へと加熱した。その加熱温度は、組成物に依存して（例えば、熱不安定性であり得るか、またはゲルの一部になるためにより高温を要し得る任意の添加される薬剤を考慮して）、６０〜８０℃の範囲の外側であり得る。そのバイアルを、安定な表面におき、室温へと冷却させた。その後、ある量の超純水を添加し、閉じたバイアルを、約６０〜８０℃、または任意の他の適切な温度へと、全ての材料が完全に溶解するまで再び加熱した。ゲル化は、ガラスバイアルを逆さにした際に、重力流が観察されなかったときの、約１５〜４５分後に起こる。ゲルを超純水中に懸濁し、１０分間、１０，０００ｒｐｍで遠心分離した。そのペレットを、超純水中に再懸濁し、２０ｋＨｚ、３０％振幅で、２分間パルス超音波処理した。これは、製剤のうちの大部分に適用可能であるが、小さな調節が要求され得る。振幅および時間は、変動され得る。時間は、３０秒〜２分間であり得る。複数サイクルの超音波処理が行われ得る。

結果
粒子を、パルミチン酸アスコルビル（「ＡＰ」）（ビタミンＣの誘導体）から作り、コレステロールを使用して安定化した。粒子のサイズおよびコレステロール 対 ＡＰのモル比を、図３〜図６Ａおよび６Ｂに示す。形成されたバルクゲルを走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）で調べてみると、そのヒドロゲルが、数十ナノメートルからおよそ３００ｎｍの間の線維厚、および高いアスペクト比を有する線維性構造体を形成することが示された。バルクゲルに由来する粒子を、クライオＴＥＭで観察したところ、数十ナノメートルからおよそ３００ｎｍの間の直径、および長さ５００〜１０００ｎｍを有する線維性形態が示された。この製剤を、モデル疎水性薬物であるドセタキセル（ＤＴＸ）のその被包効率に関して評価した。その効率は、高速液体クラマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析によって３０％であることが決定された（図６Ｃ）。粒子は、７０１．４±１５ｎｍの流体力学的直径とともに、０．２〜０．４の多分散性指数（ＰＩ）および−４７．１±４．２ｍＶのζ電位を示した。ドセタキセルの負荷効率は、０．２５％であることが決定された。これら粒子の物理化学的特性を、表１に列挙する。

１０％血清中での血清安定性測定から、図３によって示されるように、粒子が少なくとも２４時間安定であることが示された。これは、流体力学的直径の粒子が実験の時間枠にわたって血清中で有意に変化しなかったことを示す。

図４は、粒子が、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中で２４時間にわたる最小放出（＜３０％）およびエステラーゼ（２００ Ｕ／ｍＬ）に応じた一様な放出を有したことを示す。エステラーゼは、腫瘍において過剰発現される。

実施例２．血清中の分解に対する粒子のための種々の安定化剤

方法
粒子の１ｍｇ／ｍｌ 懸濁物を、ＰＢＳ中に調製した。１ｍｌの粒子を、３７℃において、血清１ｍｌに添加した。血清中の粒子の流体力学的直径を、動的光散乱を介して、ｔ＝０時間、０．５時間、１時間、１．５時間、２時間および４時間で測定した。種々の時点の間で、粒子を、３７℃でインキュベートした。動的光散乱における血清のみは、約５０ｎｍのサイズ読み取りを有した。

結果
図５Ａは、血清中での経時的な粒子の直径を示す。ここでその粒子は、種々の量のコレステロールの存在下でのパルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）の集合から作製した。コレステロールなしのＡＰ粒子は、血清に添加する前に８００．８±３２ｎｍのサイズ、血清中に添加した際に約５００ｎｍのサイズ、およびその後の時点では、血清に添加して０．５時間後に約５０ｎｍの実質的に低減したサイズを有した。その低減したサイズは、血清中での不安定性、すなわち、予め集合した構造体の分解を示した。ＡＰのみの粒子とは異なり、９：１および８：２のモル比でのＡＰおよびコレステロールの集合から作製された粒子は、血清に添加する前に、それぞれ、７２４．４±１６ｎｍおよび６１７±１８ｎｍのサイズを有した（図５Ａ）。１０モル％および２０モル％のコレステロールの存在は、血清中で２時間にわたって実質的なサイズ低減を防止するようであった。７：３モル比でのＡＰおよびコレステロールの集合から作製された粒子は、血清に添加する前に６９９．８±１７ｎｍのサイズを有し、コレステロールのうちの３０モル％が、血清中での４時間にわたる粒子の安定化に必要とされたようであった。

図５Ｂは、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）とＡＰ：ＤＰＰＧが６：４のモル比で共集合したパルミチン酸アスコルビル粒子が、血清中で少なくとも４時間にわたってそのサイズを概して維持したことを示す。これらの粒子は、血清に添加する前に３８９±８４ｎｍのサイズを有した。これは、血清中で３０分程度の短さでサイズが実質的に低減したＤＰＰＧなしのＡＰ粒子とは対照的であった。

図５Ｃは、ＡＰ：ＤＴＸが１２：１のモル比での、ドセタキセル（ＤＴＸ）を被包するパルミチン酸アスコルビル粒子が血清中で少なくとも４時間にわたってそのサイズを概して維持したことを示す。ＤＴＸは、集合した粒子にとって安定化剤であるようであった。これは、血清中で３０分程度の短さでサイズが実質的に低減したＤＴＸなしのＡＰ粒子とは対照的であった。

実施例３．コレステロールおよびＤＰＰＧによるトリグリセロールモノステアレート粒子の安定化
材料および方法
ゲルおよび粒子を、実施例１にあるように作製した。コレステロールまたはＤＰＰＧを、安定化剤として添加した。

結果
図６Ａは、コレステロール（Ｃｈｏｌ）が、トリグリセロールモノステアレート（ＴＧ−１８）粒子にとって安定化剤として作用し、３７℃において５０％ 血清中でそれらの凝集を防止する一助になることを示すグラフである。ＴＧ−１８粒子は、ＡＰ粒子とは異なり、血清中で凝集する傾向にあり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。この凝集は、４０モル％のコレステロールを添加することによって防止される。

図６Ｂは、ＤＰＰＧが、トリグリセロールモノステアレート（ＴＧ−１８）粒子にとって安定化剤として作用し、３７℃において５０％ 血清中でそれらの凝集を防止する一助になることを示すグラフである。ＴＧ−１８粒子は、ＡＰ粒子とは異なり、血清中で凝集する傾向にあり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。この凝集は、４０モル％のＤＰＰＧを添加することによって防止される。

図６Ｃは、ドセタキセル（ＤＴＸ）がトリグリセロールモノステアレート（ＴＧ−１８）粒子を安定化せず、３７℃において５０％ 血清中でそれらの凝集を防止する一助にはならないことを示すグラフである。ＴＧ−１８粒子は、ＡＰ粒子とは異なり、血清中で凝集する傾向にあり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。この凝集は、８モル％のＤＴＸを添加することによって防止されない。

実施例４．コレステロールおよびＤＰＰＧによるソルビタンモノステアレート粒子の安定化
材料および方法
ゲルおよび粒子を、実施例１にあるように作製した。コレステロールもしくはＤＰＰＧを、安定化剤として添加した。

結果
図７Ａは、コレステロール（Ｃｈｏｌ）が、３７℃において５０％ 血清中でソルビタンモノステアレート（ＳＭＳ）粒子を部分的に安定化することを示すグラフである。ＳＭＳ粒子は、血清中で即座の分解を示す傾向にあり、それらのサイズの大幅かつ迅速な低減を生じ、そしてこれに続いてそれらの凝集が起こり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。時間ｔ＝０では、ＳＭＳ粒子のサイズは、５８５ｎｍ（ＰＢＳ中でのサイズ）から１６０ｎｍへと低減し、これは、血清中でのそれらの分解を示す。その後、そのサイズは、凝集に起因して増加する。４０モル％のｃｈｏｌの添加は、最初の分解を防止するが、その後の凝集は防止しない。

図７Ｂは、ＤＰＰＧが、３７℃において５０％ 血清中でソルビタンモノステアレート（ＳＭＳ）粒子を部分的に安定化することを示すグラフである。ＳＭＳ粒子は、血清中で即座の分解を示す傾向にあり、それらのサイズの大幅かつ迅速な低減を生じ、そしてこれに続いてそれらの凝集が起こり、経時的にそれらのサイズの増加を生じる。時間ｔ＝０では、ＳＭＳ粒子のサイズは、５８５ｎｍ（ＰＢＳ中でのサイズ）から１６０ｎｍへと低減し、これは、血清中でのそれらの分解を示す。その後、そのサイズは、凝集に起因して増加する。４０モル％のＤＰＰＧの添加は、最初の分解を防止するが、その後の凝集は防止しない。

実施例５．インビトロでのがん細胞代謝に対する阻害、化学療法剤の送達における相乗作用の効力、およびインビボでの腫瘍組織における分配

材料および方法
粒子を、実施例１に示されるものと同じ方法で作製した。

ナノ線維の細胞傷害性を、前立腺がん細胞、ＰＣ３およびＬＮＣａＰにおいてインビトロで研究した。

粒子のインビボ生体分布研究を、皮下４Ｔ３マウス乳がんモデルを使用して、Ｂａｌｂ／ｃマウスで行った。マウスを１群あたり３匹のマウスで３群に分けた（処置なしのコントロール群、色素（ＤｉＲ）を負荷したパルミチン酸アスコルビル粒子の試験群、および遊離色素の別の試験群）。

結果
図８Ａは、ある濃度範囲（μＭ）の、ビタミンＣ溶液とともに４８時間（「Ｖｉｔ Ｃ４８時間」、黒四角）または安定したビタミンＣ由来粒子とともに２４時間もしくは４８時間（それぞれ、「Ｖｉｔ Ｃ粒子２４時間」（灰色四角）および「Ｖｉｔ Ｃ粒子４８時間」（三角形））インキュベートしたＰＣ３（ＰＣ−３）ヒト前立腺がん細胞の％代謝活性を示す線グラフである。図８Ｂは、Ｖｉｔ Ｃとともに４８時間（黒四角）、Ｖｉｔ Ｃ粒子とともに２４時間（灰色四角）、およびＶｉｔ Ｃ粒子とともに４８時間（三角形）インキュベートしたＬＮＣａＰアンドロゲン感受性ヒト前立腺腺癌細胞の％代謝活性を示す線グラフである。

図９Ａおよび９Ｂは、ある濃度範囲（μＭ）の、安定したビタミンＣ由来粒子（「Ｖｉｔ Ｃ粒子」、灰色四角）、遊離ドセタキセル（「遊離ＤＴＸ」、菱形）、またはドセタキセルを被包する安定したビタミンＣ由来粒子（「ＤＴＸ負荷Ｖｉｔ Ｃ粒子」、三角形）とともにインキュベートした場合に、ＰＣ３細胞の％代謝活性（図９Ａ）およびＬＮＣａＰ細胞の％代謝活性（図９Ｂ）を示す線グラフである。

ゲル化剤としてパルミチン酸アスコルビルを使用すると、アスコルビン酸、すなわち、ビタミンＣを放出する粒子は、ビタミンＣ溶液と比較して、改善された抗がん効力を示した。前立腺がん細胞に対するビタミンＣ粒子の最大半量阻害濃度（ＩＣ_５０）は、４０〜６０μＭの間の範囲にあることが見出された。しかし、ビタミンＣ溶液は、この濃度において何ら効果を示さなかった。これは、がん患者のためのビタミンＣの治療的投与量を低減することへの意味合いを有し得る。

化学療法剤ドセタキセル（ＤＴＸ）を負荷したパルミチン酸アスコルビル粒子は、前立腺がん細胞を阻害または死滅させるにあたって、ＤＴＸとビタミンＣとの間で増強された抗がん効果を示した。これら粒子のＩＣ_５０値は、ＰＣ−３細胞およびＬＮＣａＰ細胞細胞に関して、それぞれ、０．０７μＭおよび０．１３μＭであると決定された；これらは、ＰＣ−３細胞およびＬＮＣａＰ細胞に関して、それぞれ、０．６２μＭおよび３．６μＭであった遊離ＤＴＸのＩＣ_５０より遙かに低かった。これは、上記粒子が、最大半量阻害に必要な濃度を低下させることによって、その被包される薬物の有効性を有意に増加させることを示した。表２は、Ｃｈｏｕ Ｔａｌａｌｙの併用指数に基づく併用指数が１より小さかったことを示す。これは、ビタミンＣと被包される化学療法剤との間の相乗作用を示す。

被包される薬剤が、捕捉されるか、共集合されるか、またはゲル化剤として、他の薬剤（例えば、ビタミンＫもしくはそのプロドラッグ）と合わされる場合に、治療効力が増強されると考えられた。

図１０は、コントロール（処置なし）マウスおよび遊離色素またはその色素を被包する安定したビタミンＣ由来粒子を投与したマウスに関して、投与後３時間、８時間、および１２時間で経時的（時間）にマウス腫瘍組織における色素（ＤｉＲ）の正規化した蛍光を示す棒グラフである。図１０は、粒子が、コントロール（注射なし）および遊離色素での注射と比較した場合に、投与後の種々の時間で腫瘍組織の蛍光画像化から定量されるように、腫瘍組織において増加した蓄積を有したことを示す。

図１１Ａおよび１１Ｂは、乳がんを有するマウスにおいて、その遊離形態でまたは安定したビタミンＣ由来粒子に負荷して投与した色素の組織分布を示す棒グラフである。図１１Ａは、種々の組織におけるその色素の蛍光強度を示す。図１１Ｂは、腫瘍における蛍光 対 肝臓における蛍光の比を示す。図１１Ａおよび１１Ｂは、腫瘍 対 肝臓における蓄積比が、遊離色素に関するより、粒子に関して有意により高かったことを示す。

Claims (29)

1. 自己集合した有機ゲルもしくはヒドロゲル組成物であって、該組成物は、
   １種もしくはこれより多くの、２，５００Ｄａ未満の分子量を有する低分子量の両親媒性ゲル化剤、および
   １種もしくはこれより多くの安定化剤、
   を含み、
   ここで該ゲル化剤および該安定化剤は、ナノ構造体を含むヒドロゲルもしくは有機ゲルへと共集合するか、または該ゲル化剤は、該安定化剤を被包するナノ構造体を含むヒドロゲルもしくは有機ゲルへと集合し、
   ここで該組成物は、そのサイズのうちの少なくとも少なくとも５０％、６０％、７０％もしくは８０％を維持し、かつ該組成物が３７℃のリン酸緩衝食塩水中の血清タンパク質の存在下で少なくとも３０分間、血清タンパク質に曝される前のサイズの２倍に凝集しない、
   組成物。
2. 前記ゲル化剤は、米国食品医薬品局によって、一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）化合物として認められた化合物である、請求項１に記載の組成物。
3. 前記ゲル化剤は、アスコルビルアルカノエート、ソルビタンアルカノエート、トリグリセロールモノアルカノエート、スクロースアルカノエート、グリココール酸、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、酵素切断可能であり、一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）化合物である、請求項１または２に記載の組成物。
4. 前記ゲル化剤は、パルミチン酸アスコルビルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
5. 前記安定化剤は、剛性を付与する、充填密度を増大させる、および／または集合した構造体の強度を高め、従って、相転移プロセスおよび遷移温度を変化させる、および／またはバルクゲルもしくはその粒子の表面特性を調整して、タンパク質接着もしくは蓄積を低減もしくは防止する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
6. 前記安定化剤は、前記組成物のうちの少なくとも５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、２５モル％、もしくは３０モル％である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
7. 前記安定化剤は、ステロール、リン脂質、および低分子量治療剤、予防剤、もしくは診断剤からなる群より選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
8. 前記安定化剤は、コレステロールである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の組成物。
9. 前記安定化剤は、リン脂質である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物。
10. 前記安定化剤は、ジパルミトイルホスファチジルグリセロールである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物。
11. 前記安定化剤は、ドセタキセルである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成物。
12. 前記ナノ構造体および／または粒子は、線維、ラメラ構造体、ミセル構造体、小胞構造体、シートもしくはテープ様構造体を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組成物。
13. 前記ヒドロゲルもしくは有機ゲルは、粒子の形態にある、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の組成物。
14. 前記ナノ構造体は、３００ｎｍ〜９００ｎｍの間の流体力学的直径を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の組成物。
15. １種もしくはこれより多くの治療剤、予防剤、もしくは診断剤をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の組成物。
16. １種もしくはこれより多くの薬学的賦形剤をさらに含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の組成物。
17. 請求項１に記載の組成物の投与量単位を含む、キット。
18. 前記投与量単位は、乾燥した構成要素のための１もしくはこれより多くの容器、および一緒に混合されて、前記自己集合した組成物を形成する液体構成要素のための１もしくはこれより多くの容器を含む、請求項１７に記載のキット。
19. ナノ構造体を含む血清に安定な自己集合したヒドロゲル組成物もしくは有機ゲル組成物を調製するための方法であって、該方法は、
    請求項１によって規定されるとおりの、１種もしくはこれより多くの、２，５００Ｄａ未満の低分子量の両親媒性ゲル化剤、１種もしくはこれより多くの安定化剤、および任意選択で治療剤、予防剤、もしくは診断剤を合わせて、ナノ構造体を含む有機ゲルもしくはヒドロゲルを形成する工程、
    を包含する方法。
20. 前記ナノ構造体は、前記ゲル化剤から形成され、前記安定化剤を組み込む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ナノ構造体が形成され、次いで、前記安定化剤が該ナノ構造体へと添加される、請求項１９または２０に記載の方法。
22. 前記有機ゲルもしくはヒドロゲルに、治療剤、予防剤もしくは診断剤を添加する工程を包含する、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記有機ゲルもしくはヒドロゲルを粒子へと物理的に分離する工程をさらに包含する、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 極性溶媒中に１種もしくはこれより多くのゲル化剤を混合もしくは加熱して添加する工程
    該混合物を冷却させる工程、
    混合もしくは加熱することによって、、該混合物を水中に溶解する工程であって、ここでゲル化が起こる工程、および
    任意選択で、集合されなかった薬剤および被包されなかった薬剤を、遠心分離によって除去する工程
    を包含する、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 安定化剤ありもしくはなしの粒子を、請求項１に記載の有機ゲルもしくはヒドロゲルから単離するための方法であって、該方法は、
    水もしくは溶媒もしくは溶液を、該有機ゲルもしくはヒドロゲルに添加する工程、
    迅速に混合する工程、
    遠心分離する工程、および
    その上清を除去して、該有機ゲルもしくはヒドロゲルの粒子を、請求項１に記載の有機ゲルもしくはヒドロゲルから分離する工程
    を包含する方法。
26. 水性溶液もしくは溶媒を、前記遠心分離した粒子に添加する工程、および該水性溶液中の該粒子を、２分間のパルス超音波処理ありもしくはなしで混合することによって分散させる工程を包含する、請求項２５に記載の方法。
27. 治療剤、予防剤もしくは診断剤を被験体に送達するための方法であって、該方法は、請求項１５に記載の組成物を投与する工程を包含する方法。
28. 前記組成物は、静脈内投与される、請求項２７に記載の方法。
29. 前記組成物は、その遊離形態で、または安定化剤なしで自己集合したヒドロゲルもしくは有機ゲル中で送達される薬剤と比較して、腫瘍に蓄積する、請求項２７に記載の方法。
    
    

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