JP2019516689A - 生物製剤および不安定な薬剤の制御送達のための自己集合したゲル - Google Patents

Abstract

一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）低分子量両親媒性分子に基づいて、限定された加熱によるかまたは加熱なしの自己集合プロセスにおいて、ゲルが形成される。媒体中の、有機溶媒および水、または水溶液の間の選択的な範囲の比は、ＧＲＡＳ低分子量両親媒体が、非常に穏やかな条件下で送達される均一な自己支持性ゲル封入薬剤を形成することを可能にする。酵素、抗体、および血清アルブミンを含むタンパク質が、自己集合したゲル中に負荷されて、持続性および／または応答性の送達を提供する。封入されたタンパク質は、数日間にわたって、種々の貯蔵条件において、それらの活性の少なくとも７０％、８０％、または９０％を保持する。

Description

関連出願への相互参照
この出願は、２０１６年５月６日に出願された米国仮出願第６２／３３２，６４３号および同第６２／３３２，６７３号（これらは、その全体が参考として本明細書に援用される）の利益およびそれへの優先権を主張する。

連邦政府により資金供与を受けた研究または開発についての陳述
本発明は、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅによって付与された助成金第Ｗ８１ＸＷＨ−１４−１−０２２９号の下、政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

開示された技術は、概して、薬物の制御送達の分野におけるものであり、より詳細には、生物製剤および不安定な薬剤の活性を損なわない自己集合したゲルからの応答性送達に関する。

薬物送達のためのｉｎ ｖｉｖｏで安定な自己集合するゲルの使用は、ＵＳ２０１７／００００８８８に記載されている。分子的に定義された高次構造を形成することにおける自己集合は、非共有結合相互作用に大きく依存する。自己集合から形成された構造は、集合プロセスの間に、溶液中の分子を捕捉することができ、疎水性および親水性薬剤の送達に適した注入可能な担体を生じる。自己集合したゲルを形成するための１つの一般的なアプローチは両親媒性化合物によるものであり、これは、理論上は、親水性−疎水性相互作用に起因して自発的に集合し得る。

これらの両親媒性薬剤を媒体中に均一に分散させるためには、概して加熱が必須であり、それによって、冷却に際して規則的なナノおよびマイクロ構造が集合され、肉眼的に、自己支持性ゲルが形成される。ゲルは、薬物送達のためのビヒクルとして、薬物作用物質の制御放出のためのリザーバーとして有用であり、組織修復のための足場として望ましい生化学的および機械的特性を有し得る。

しかし、多くのタンパク質治療薬は、熱感受性である。多くの核酸、低分子化合物、ペプチド、および他の生物由来成分もまた、熱に対して感受性であるかまたは不安定である。これらの自己集合したゲルにおいて、高負荷量の生物活性薬剤を保証することは、困難である。

したがって、本発明の目的は、自己集合したゲル組成物および限定された加熱から加熱なしでの製造プロセスを提供することである。

本発明の別の目的は、制御送達のために封入された薬剤の活性を維持する、自己集合したゲル組成物を提供することである。

米国特許出願公開第２０１７／００００８８８号明細書

ゲルは、限定された加熱から加熱なしでの自己集合プロセスにおいて、一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）低分子量両親媒性分子（「ゲル化剤（ｇｅｌａｔｏｒ）」と呼ばれる）に基づいて形成される。生物学的薬剤に加えて、熱感受性薬剤は、自己集合したゲルに負荷して、持続性および応答性の送達を提供することができる。選択比における有機溶媒および水または水溶液の組み合わせ（「ゲル化媒体」と呼ばれる）は、ゲル化剤および活性薬剤を均一な溶液へと溶解するのに有効である。有機溶媒および水（または水溶液）は、同時に、逐次的に添加されてもよく、ゲル化剤への添加の前にあらかじめ混合されてもよい。実施例１で実証された第１の実施形態では、有機溶媒またはゲル化媒体のいずれにおいても、ゲル化剤を均一に溶解するために加熱は必要ではなく、有機溶媒および水は、同時に、逐次的に添加されてもよく、またはあらかじめ混合されてもよい。生物学的薬剤は、いかなる変性温度にも曝露されることなく、ゲル化媒体に組み入れられる。実施例２で実証された第２の実施形態では、加熱が有機溶媒におけるゲル化剤の溶解を促進する場合、溶質としてゲル化剤を含む有機溶液（「ゲル化剤溶液」と呼ばれる）は、約体温（３７℃）または室温（２５℃）に冷却した場合に凝固しない。生物学的薬剤を懸濁している水または水溶液は、その後、冷却されたゲル化剤溶液に添加されて、ゲル化を開始する。

形成されたゲルは、高負荷の生物学的薬剤を、変性温度にこれらの薬剤を曝露することなく含有する。形成されたゲルは自己支持性、すなわち、倒置に対して安定である。封入された生物学的薬剤または他の治療剤、予防剤、もしくは診断剤は、自己集合したゲルにおけるそれらの活性または固有の構造的構成の少なくとも７０％、８０％、または９０％を、少なくとも１日、２日、３日、１週間、２週間、１ヶ月、またはそれより長く、冷蔵、周囲温度、または３７℃において維持する。概して、ゲル化剤の濃度を増加させることは、自己集合したゲルにおける治療剤、予防剤、または診断剤の封入効率を増加させる。

有機溶媒は概して水混和性であり、そのため、水との、または水溶液との均一な溶液を形成することができる。例示的なゲル化のための有機溶媒は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジプロピレングリコール、プロピレングリコール、酪酸ヘキシル、グリセロール、アセトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、エタノール、およびメタノールを含む。好ましい有機溶媒は、アルコール、特に脂肪アルコールである。別のクラスの有機溶媒である脂肪アルコールまたは長鎖アルコールは、通常、高分子量の直鎖第一級アルコールであるが、わずか４〜６個から２２〜２６個もの炭素の範囲であることもでき、天然の脂肪および油に由来する。一部の商業的に重要な脂肪アルコールは、ラウリル、ステアリル、およびオレイルアルコールである。一部は不飽和であり、一部は分岐している。

ＧＲＡＳ低分子量両親媒性分子は、概して、少なくとも３、４、５、または６重量／体積％である。有機溶媒は、概して、ゲル化媒体の体積において少なくとも１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、または２５％である。ゲル化剤およびゲル化媒体中の有機溶媒のタイプに依存して、有機溶媒の最小体積百分率が、ゲル化を可能にするために必要である。少なすぎる有機溶媒は、ゲル化（すなわち、ゲル化剤の流動性の塊または沈澱物）またはゲル化剤の凝固／硬化を生じない可能性があり、水または水溶液が一度添加されると、ゲル化が起こることを防止する。多すぎる有機溶媒もまた、ゲル化が生じることを防止するか、または封入される不安定な生物学的薬剤に損傷を与え得る。典型的には、有機溶媒は、ゲル化媒体の体積において５０％、６０％、７０％、または７５％以下である。

ｉｎ ｖｉｖｏ環境または他の刺激が、封入された治療剤がゲルから放出されることを誘発し得るように、ＧＲＡＳ低分子量両親媒性分子は分解性連結を有することができる。これらの刺激（たとえば酵素、ｐＨ、温度）の非存在下では、ゲルはバースト放出を示さず、最小漏出を有し、そのため、封入された薬剤は、延長された期間にわたって放出される。

自己集合したゲルにおける有機溶媒は、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によって定められた医薬製品の限界内に残存量が収まるレベルまで除去され、または実質的に除去され得る。乾燥、溶媒交換、または凍結乾燥を使用して、過剰な有機溶媒および／または超過したもしくは封入されなかった薬剤を除去してよい。

自己集合したゲルは、投与のために薬学的に許容される担体中に懸濁してよい。これはさらにホモジナイズするか、音波処理するか、または他の方法で粒子として分散してよく、これは乾燥するか、懸濁するか、またはゲルにおいて投与してよい。自己集合したゲル、その懸濁製剤、または粒子製剤は、包帯、創傷包帯剤、パッチ中に、またはシリンジもしくはカテーテルにおいて組み入れてもよい。

自己集合したゲル、その懸濁製剤、または粒子製剤は、投与されて、有効投薬量の治療剤、予防剤、または診断剤を送達し、疾患または障害の１つまたは複数の症状を緩和、防止または処置する。

図１は、パルミチン酸アスコルビルへの封入後のリゾチームの、異なる保管温度における異なる時間量（時間）にわたる活性（％）を示す棒グラフである。

図２は、フルオレセインイソチオシアネートで標識されたウシ血清アルブミン（ＦＩＴＣ−ＢＳＡ）の、水中３０％ＤＭＳＯまたは５０％ＤＭＳＯを用いて形成されたパルミチン酸アスコルビル粒子または繊維への封入効率（％）を示す棒グラフである。

図３は、ＦＩＴＣで標識された免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ−ＦＩＴＣ）の、３０％ＤＭＳＯまたは５０％ＤＭＳＯを用いて形成されたパルミチン酸アスコルビル粒子への封入効率（％）を示す棒グラフである。

図４は、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中でまたはエステラーゼを含むＰＢＳ中でインキュベートしたパルミチン酸アスコルビルゲルからのＢＳＡ−ＦＩＴＣの累積的放出（％）を示す線グラフである。

図５は、大量のリン酸緩衝食塩水を含有する浸漬媒体（ｓｉｎｋ ｍｅｄｉｕｍ）中に入れた透析バッグ中のリン酸緩衝食塩水に懸濁させたパルミチン酸アスコルビルゲルからの、封入されたウシ血清アルブミン（フルオレセインイソチオシアネートで標識されたもの；ＢＳＡ−ＦＩＴＣ）の、時間（日数）にわたる累積的放出（％）を示す線グラフである。

図６は、大量のリン酸緩衝食塩水を含有する浸漬媒体中に入れた透析バッグ中のリン酸緩衝食塩水に懸濁させたパルミチン酸アスコルビルゲルからの、封入されたＦＩＴＣで標識された免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ−ＦＩＴＣ）の、時間（日数）にわたる累積的放出（％）を示す線グラフである。

図７は、ゲル化媒体中のパルミチン酸アスコルビルの濃度（重量／体積％）に対する、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）の封入効率（％）を示す棒グラフである。

Ｉ．定義
用語「ゲル化剤」は、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、パイ−パイスタッキング、またはそれらの組み合わせなどの非共有結合相互作用を通じて、１つまたは複数の溶媒中で自己集合することができる分子を指す。ゲル化剤は、たとえば毛管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｆｏｒｃｅ）を通じて溶媒を硬直化（ｒｉｇｉｄｉｆｙ）させることによって、ゲルを形成することができる。ゲル化剤は、ヒドロゲル化剤（たと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（たとえば有機ゲルを形成するゲル化剤）を含むことができる。一部の実施形態では、ゲル化剤は、ヒドロゲルおよび有機ゲルの両方を形成することができる。

用語「自己集合」は、分子が自発的に集合し、または組織化して、適切な環境においてヒドロゲルまたは有機ゲルなどのより高次の構造を形成する能力を指す。

用語「ヒドロゲル」は、共有結合的に（たとえばポリマー性ヒドロゲル）または非共有結合的に（たとえば自己集合したヒドロゲル）一緒に保持された分子の３次元（３−Ｄ）ネットワークを指し、水が主成分である。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架橋を介して形成することができる。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することができる。有機ゲル化剤は、有機溶媒が主成分である溶媒中でゲル（有機ゲル）を形成するゲル化剤である。

用語「有機ゲル」は、共有結合的に（たとえばポリマー性ヒドロゲル）または非共有結合的に（たとえば自己集合したヒドロゲル）一緒に保持された分子の３−Ｄネットワークを指し、有機溶媒が主成分である。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架橋を介して形成することができる。

用語「共集合」は、少なくとも２つの異なるタイプの分子が自発的に集合し、または組織化して、適切な環境においてヒドロゲルまたは有機ゲルなどの高次構造を形成するプロセスを指し、構造における分子は、概して規則的な様式において組織化されている。

用語「有機溶媒」は、その液相において、固体物質を溶解することができる任意の炭素含有物質を指す。有機化学において一般的に使用される例示的な有機溶媒は、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトン、ジクロロメタン、およびヘキサンを含む。

用語「水混和性」は、水と共に、すべての割合において混合して、単一の均一な液相を形成する溶媒を指す。これは、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン、アセトン、エタノール、メタノール、およびジオキサンなどの溶媒を含むが、概して、ヘキサン、油、およびエーテルなどの溶媒を除く。これはまた、酢酸エチルおよびジクロロメタンなどの、水におけるある程度の、非常に限定された混和性または溶解度を有する溶媒であって、実用的には不混和性であると考えられるものを除く。

用語「封入されたパーセント（％）」または「封入百分率」は、概して、封入された％＝封入された薬物の重量÷最初の薬物の総重量（封入されたもの＋封入されていないもの）×１００％として算出される。

用語「封入効率（ＥＥ）」は、概して、ＥＥ（％）＝実験的／測定された薬物負荷÷理論的薬物負荷×１００％として算出される。

本明細書において使用される用語「薬学的に許容される」は、食品医薬品局などの機関のガイドラインに従って、健全な医療的判断の範囲内で、ヒトおよび動物の組織との接触における、過剰な毒性、刺激、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症を伴うことなく、合理的な利益／リスク比に見合った使用に適した化合物、材料、組成物、および／または剤形を指す。

本明細書において使用される用語「生体適合性」および「生物学的に適合性」は、概して、その任意の代謝産物または分解産物と共に、概してレシピエントに対して非毒性であり、レシピエントに対していかなる著しい有害効果も引き起こさない材料を指す。概して言えば、生体適合性材料は、患者に投与された場合に、著しい炎症性応答または免疫応答を誘発しない材料である。

本明細書で使用される用語「分子量」は、概して、他に特定されない限り、バルクポリマーにおける相対平均鎖長を指す。実用的には、分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）または毛細管ビスコメトリーを含む種々の方法を使用して、推定または特徴付けることができる。ＧＰＣ分子量は、数平均分子量（Ｍｎ）とは対照的に、重量平均分子量（Ｍｗ）として報告される。毛細管ビスコメトリーは、濃度、温度、および溶媒の条件の特定のセットを使用して、希釈ポリマー溶液から決定された固有の粘度として、分子量の推定を提供する。

本明細書において使用される用語「親水性」は、水に対する親和性を有する特性を指す。たとえば、親水性ポリマー（または親水性ポリマーセグメント）は、水溶液中で主に可溶である、および／または水を吸収する傾向を有するポリマー（またはポリマーセグメント）である。概して、ポリマーがより親水性であれば、そのポリマーはより水において溶解する、水と混合する、または水によって濡れる傾向がある。

本明細書において使用される用語「疎水性」は、水に対する親和性を欠如しているかまたは水をはじく特性を指す。たとえば、ポリマー（またはポリマーセグメント）がより疎水性であれば、そのポリマー（またはポリマーセグメント）はより水において溶解しない、水と混合しない、または水によって濡れない傾向がある。

本明細書において使用される用語「界面活性剤」は、液体の表面張力を低下させる薬剤を指す。

用語「治療剤」は、疾患または障害の１つまたは複数の症状を防止または処置するために投与することができる薬剤を意味する。治療剤は、核酸もしくはそのアナログ、低分子（２０００ダルトン未満、より典型的には１０００ダルトン未満のｍｗ）、ペプチド模倣体、タンパク質、もしくはペプチド、炭水化物もしくは糖、脂質、またはそれらの組み合わせであることができる。一部の実施形態では、細胞または細胞性材料を治療剤として使用してよい。

疾患、障害および／または状態の素因を有し得るが、それを有するとはまだ診断されていない動物における疾患、障害または状態を用語「処置すること」またはその発生を「防止すること」；疾患、障害または状態を阻害すること、たとえばその進行を妨げること；ならびに疾患、障害、または状態を軽減すること、たとえば疾患、障害および／または状態の退行を引き起こすこと。疾患または状態を処置することは、被験体における疼痛を、鎮痛剤の投与によって、そのような薬剤が疼痛の原因を処置しないにもかかわらず処置することのように、たとえ基礎をなす病態生理が影響されなくても、特定の疾患または状態の少なくとも１つの症状を好転させる（ａｍｅｌｉｏｒａｔｅ）ことを含む。

用語「治療有効量」は、自己集合したゲル組成物中におよび／またはその上に組み入れられた場合に、任意の処置に適用可能な合理的な利益／リスク比において、いくらかの所望の効果をもたらす治療剤の量を指す。有効量は、処置される疾患もしくは状態、投与される特定の製剤、被験体のサイズ、または疾患もしくは状態の重症度などの因子に依存して、変動し得る。

用語「組み入れられた」および「封入された」は、薬剤または他の材料が組み入れられる様式にかかわらず、薬剤を組成物中におよび／またはその上に組み入れること、製剤化すること、または他の方法で含めることを指す。

ＩＩ．組成物
１．ゲル化剤
薬物送達のためのｉｎ ｖｉｖｏで安定な自己集合するゲルの形成および使用が、ＵＳ２０１７／００００８８８に記載されている。ゲルを形成するための自己集合に適したＧＲＡＳ両親媒性ゲル化剤は、概して２，５００Ｄａ未満であり、好ましくは酵素で切断可能であり得る。ＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤（ａｍｐｈｉｐｈｉｌｅ ｇｅｌａｔｏｒ）は、マイクロ／ナノ構造（たとえばラメラ、ミセル、小胞、または繊維構造）に基づくゲルへと自己集合することができる。

一部の実施形態では、ＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤は、アルカン酸アスコルビル、アルカン酸ソルビタン、モノアルカン酸トリグリセロール、アルカン酸スクロース、グリココール酸、またはそれらの任意の組み合わせである。

アルカノエートは、アスコルビル、ソルビタン、トリグリセロール、またはスクロース分子と、不安定な連結（たとえばエステル、カルバメート、チオエステル、およびアミド連結）を介して結合している疎水性Ｃ_１〜Ｃ_２２アルキル（たとえばアセチル、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、またはベヘニル）を含むことができる。たとえば、アルカン酸アスコルビルは、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、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。アルカン酸ソルビタンは、モノステアリン酸ソルビタン、デカン酸ソルビタン、ラウリン酸ソルビタン、カプリル酸ソルビタン、ミリスチン酸ソルビタン、オレイン酸ソルビタン、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。モノアルカン酸トリグリセロールは、モノパルミチン酸トリグリセロール、モノデカン酸トリグリセロール、モノラウリン酸トリグリセロール、モノカプリル酸トリグリセロール、モノミリスチン酸トリグリセロール、モノステアリン酸トリグリセロール、モノオレイン酸トリグリセロール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。アルカン酸スクロースは、パルミチン酸スクロース、デカン酸スクロース、ラウリン酸スクロース、カプリル酸スクロース、ミリスチン酸スクロース、オレイン酸スクロース、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

一部の実施形態では、ＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤は、パルミチン酸アスコルビル、モノステアリン酸ソルビタン、モノパルミチン酸トリグリセロール、パルミチン酸スクロース、またはグリココール酸を含む。

代表的な低分子量ＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤は、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）、および酢酸アルファ−トコフェロール（ビタミンＥ前駆体）などのビタミン前駆体を含む。

一部の形態では、ＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤は、Ｃ_１〜Ｃ_３０基を有する１つまたは複数の飽和または不飽和炭化水素鎖を、低分子量の概して親水性の化合物と、エステル化またはカルバメート、無水物、および／もしくはアミド連結を通じて合成的にコンジュゲートすることによって形成される。Ｃ_１〜Ｃ_３０の範囲は、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等、Ｃ_３０までに加えて、Ｃ_１〜Ｃ_３０内に該当する範囲、たとえばＣ_１〜Ｃ_２９、Ｃ_２〜Ｃ_３０、Ｃ_３〜Ｃ_２８等を含む。

一部の実施形態では、酢酸アルファトコフェロール、酢酸レチニル、パルミチン酸レチニル、またはそれらの組み合わせが、ゲル化剤と共集合することができる。

典型的には、倒置に対して安定な（たとえば、倒置した場合に流動に耐える）粘性ゲルを形成するために、３％、４％、５％（重量／体積）を上回るかそれより多いゲル化剤が、液体媒体中に含まれる。ゲルは、独立に、体積あたりの重量として、０．０１（たとえば０．０５、０．５、１、２、３、５、１０、または１５）〜４０（４０、３０、２０、１５、１０、５、３、２、１、０．５、０．０５）パーセントのＧＲＡＳ両親媒体ゲル化剤を含むことができる。

一部の形態では、自己集合したゲル組成物は、２５００またはそれより小さい分子量を有する酵素で切断可能な、一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）第１のゲル化剤、およびＧＲＡＳ薬剤でもある非独立的な第２のゲル化剤を含む。非独立的なゲル化剤は、酵素で切断可能なＧＲＡＳゲル化剤と組み合わせた場合、典型的には自己支持性ゲルを形成し得る濃度では、自己支持性ゲルを形成しない。例示的な非独立的な第２のゲル化剤は、酢酸アルファトコフェロール、酢酸レチニル、およびパルミチン酸レチニルを含む。非独立的なゲル化剤は、第１のＧＲＡＳゲル化剤と共集合して、自己集合したゲルを形成する。

ゲルは、独立に、ゲルの体積あたり、約３〜最大で３０〜４０重量パーセント、より好ましくは約４重量％〜１０重量％のゲル化剤を含むことができる。３０〜４０％を上回ると、ゲルは溶液から沈澱し始めるか、より注入性が低くなる。

２．ゲル化媒体
自己集合したゲルを形成するためのゲル化剤のための液体媒体は、概して、有機溶媒および水（または塩類水溶液）の二溶媒系、または水性−有機混合溶媒系を含む。

第１の実施形態では、ＧＲＡＳゲル化剤および治療剤、予防剤、または診断剤が、水（または水性バッファーもしくは塩溶液）および水混和性有機溶媒の両方を含む共溶媒媒体において、均一になるまで混合され、および／または溶解されて、ゲル化溶液を形成する。

第２の実施形態では、ＧＲＡＳゲル化剤は、最初に有機溶媒中に溶解されて、溶質としてＧＲＡＳゲル化剤を含む溶液を形成する（「ゲル化剤溶液」と呼ばれる）。治療剤または予防剤、たとえば生物製剤は、ゲル化剤溶液中に、または純水もしくは水性バッファーもしくは塩溶液などの水溶液中に溶解される（薬剤の疎水性または親水性に依存する）。水溶液、または治療剤もしくは予防剤を含有する水溶液は、その後、ゲル化剤溶液と混合されて（たとえばピペッティング、撹拌、またはボルテックスを介して迅速に）、ゲル化溶液を形成する。

好ましくは加熱を必要としないか、または必要であれば、約体温（３７℃）への加熱が、倒置に対して安定である均一な自己支持性ゲルを生成する。他の実施形態では、ゲル化溶液は完全に溶解するまで加熱され、それに続いて約３７℃または概ね２０℃〜２５℃の室温に冷却される。封入された薬剤の活性が失われることを避けるため、ゲルは３７℃または室温を上回って加熱されるべきではない。

第１の実施形態では、ゲル化は、加熱なしのゲル化溶液の形成に際して生じる。第２の実施形態では、ゲル化は、加熱されたゲル化溶液が冷却されたときに生じる。ゲルを、安定な表面上に、約１〜２時間室温で放置することは、均一な自己支持性ゲルを生じる。自己支持性ゲルは、規則的に集合したマイクロまたはナノ構造を含み、最小限の沈澱物を含む。このことは、概して、光学顕微鏡検査または電子顕微鏡検査を使用して確認される。

有機溶媒は、その中におけるゲル化剤の溶解度、その極性、疎水性、水混和性、および一部の場合では、酸性度に基づいて選択される。適切な有機溶媒は、水混和性溶媒、または適切な水溶解度（たとえば５ｇ／１００ｇの水を超える）を有する溶媒、たとえばＤＭＳＯ、ジプロピレングリコール、プロピレングリコール、酪酸ヘキシル、グリセロール、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、アルコール、たとえばエタノール、メタノールまたはイソプロピルアルコール、ならびに低分子量ポリエチレングリコール（たとえば３７℃において融解する１ｋＤのＰＥＧ）を含む。他の形態では、自己集合したゲル組成物は、極性または非極性溶媒、たとえば、水、ベンゼン、トルエン、四塩化炭素、アセトニトリル、グリセロール、１，４−ジオキサン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、メタノール、クロロホルム、ヘキサン、アセトン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、テトラヒドロフラン、キシレン、メシチレン、および／またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

概して、有機溶媒の量は、水溶液（たとえば任意選択で治療剤を含有する、水、水性バッファー、塩類水溶液）の体積と比較して、体積において１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９、１：１０を超えないかまたはそれ未満である。すなわち、高い薬物負荷を有する均一なゲルを形成することにおいて使用される液体の総量における有機溶媒の体積量は、概して、粒子について約５０％、３３％、２５％、２０％、１７％、１４％、１２．５％、１１％、１０％、または９％未満、および著しく少なく、典型的には１％未満である。

ゲル化剤および有機溶媒は、適切なゲル化剤濃度ならびに水性−有機混合溶媒系の適切な体積および比、またはその両方において選択されて、自己支持性ゲルを形成する。ゲル化剤溶液は、生物製剤または他の治療剤を含有する水溶液の添加前に、３７℃において凝固も沈澱もすべきではない。有機溶媒の量を増加させること、または有機溶媒中のゲル化剤の濃度を低減することは、ゲル化剤溶液の凝固を防止し得る。ゲル化剤溶液（有機溶媒中）が、生物製剤または他の治療剤を含有する水溶液と混合された場合、流動性の塊／凝集物ではなく、倒置に対して安定な自己支持性ゲルが形成される（必要であれば加熱に続いて）。

自己支持性ゲルの形成に続いて、ゲル中の有機溶媒は、薬学的適用のために適切な残存レベルまで除去されてよい。透析、遠心分離、濾過、乾燥、溶媒交換、または凍結乾燥などの１つまたは複数の精製技術を使用することができる。残存する有機溶媒は、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によって定められた医薬製品の限界内であるか、または米国薬局方会議、調和のための国際会議（Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｈａｒｍｏｎｉｚａｔｉｏｎ）のガイダンスによる許容基準を下回る。たとえば、ジクロロメタンは６００ｐｐｍを下回り、メタノールは３，０００ｐｐｍを下回り、クロロホルムは６０ｐｐｍを下回り；ＧＭＰまたは他の品質ベースの要件による限界内にある。

３．治療的、予防的および診断的活性薬剤
ゲル組成物は、１つまたは複数の治療剤、予防剤または診断剤を、それを必要とする個体または被験体へと送達するのに適している。治療剤、予防剤および診断剤は、軟骨を修復もしくは再生するか、またはそれによって障害を処置するためのタンパク質、ペプチド、糖もしくは多糖、脂質もしくはリポタンパク質もしくはリポ多糖、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｐｉＲＮＡ等）もしくはそのアナログ、または低分子（典型的には２，０００Ｄまたはそれより小さい、より典型的には１，０００Ｄまたはそれより小さい、有機、無機、天然または合成）であってよい。

一部の形態では、ゲル化剤は、活性薬剤を加水分解的にまたは酵素的に分解および放出するプロドラッグであってよい。

他の形態では、治療剤、予防剤、または診断剤は、ゲル組成物におけるナノ構造に物理的に捕捉されるか、封入されるか、または非共有結合的に会合してよい。治療剤、予防剤、または診断剤は、１つもしくは複数のゲル化剤、１つもしくは複数の安定化剤によって共有結合的に修飾されるか、またはゲル化剤として使用されてよい。あるいは、これらは、ゲル組成物の集合した規則的なラメラ、小胞、および／もしくはナノ繊維構造へと組み入れられるか、または集合した構造の表面上に位置する。

適切な活性物質は、免疫調節分子、たとえば、ステロイド、非抗炎症性薬剤、化学療法剤、麻酔剤、鎮痛薬、解熱剤、抗細菌剤、抗ウイルス剤および抗真菌剤などの抗感染症剤；化学療法剤、ビタミン、低分子干渉ＲＮＡ、マイクロＲＮＡ、ＰｉＲＮＡ、リボザイムなどの治療的ＲＮＡ、およびタンパク質またはペプチドをコードするヌクレオチド、ならびに一部の場合では、細胞を含む。

自己集合したゲル中に封入するための例示的なタンパク質は、酵素（たとえばリゾチーム）、抗体（たとえば免疫グロブリン、モノクローナル抗体、およびそれらの抗原結合性断片）、増殖因子（たとえば組換えヒト増殖因子）、抗原、およびインスリンなどのペプチドを含む。

一部の実施形態では、自己集合したゲルは、標的細胞のゲノム、および任意選択でポリヌクレオチドにおける一本鎖または二本鎖切断を誘導するエレメント（単数または複数）をコードするゲノム編集核酸を含む。例示的な鎖切断誘導エレメントはＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ媒介性ゲノム編集組成物である。ＣＲＩＳＰＲは、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート（Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ Ｒｅｇｕｌａｒｌｙ Ｉｎｔｅｒｓｐａｃｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃ Ｒｅｐｅａｔｓ）の頭字語であり；これらはしばしば、ＣＲＩＳＰＲ関連（「Ｃａｓ」）遺伝子と呼ばれる、ＣＲＩＳＰＲに関連する種々の機能を実行するタンパク質をコードする遺伝子と関連する。典型的なＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系は、原核性免疫系として、または真核生物におけるゲノム編集ツールとして適応したもののいずれかで、内因性のＣＲＩＳＰＲスペーサーが、外因性の遺伝エレメントを認識およびサイレンシングすることを可能にする。（たとえば、Ｃｏｎｇ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、１５：３３９巻（６１２１号）：８１９〜８２３頁（２０１３年）およびＪｉｎｅｋら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、３３７巻（６０９６号）：８１６〜２１頁（２０１２年）を参照されたい）。ｃａｓ遺伝子および特異的に設計されたＣＲＩＳＰＲを含む必要なエレメントを細胞にトランスフェクトすることによって、任意の所望の位置において生物のゲノムを切断し修飾することができる。ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系を使用するゲノム編集における使用のための組成物を調製する方法は、ＷＯ２０１３／１７６７７２およびＷＯ２０１４／０１８４２３に詳細に記載されている。

内因性ＣＲＩＳＰＲ系の文脈では、ＣＲＩＳＰＲ複合体（標的配列とハイブリダイズし、１つまたは複数のＣａｓタンパク質と複合体化したＣＲＩＳＰＲのガイド配列を含む）の形成は、標的配列中、またはその近傍における一方または両方の鎖の切断を生じる。外因性ＣＲＩＳＰＲ系を標的細胞内に導入する文脈では、１つまたは複数のベクターは、自己集合したゲル中に含まれて、ＣＲＩＳＰＲ系における１つまたは複数のエレメントの発現を駆動し、それによってこれらが標的細胞内の１つまたは複数の標的部位においてＣＲＩＳＰＲ複合体を形成してよい。ベクターは、１つもしくは複数の挿入部位（たとえば制限エンドヌクレアーゼ認識配列）、Ｃａｓタンパク質などのＣＲＩＳＰＲ酵素をコードする酵素コード配列に作動可能に連結した調節エレメント、または１つもしくは複数の核局在配列を含んでよい。あるいは、ベクターは、対応する野生型酵素に関して変異されているＣＲＩＳＰＲ酵素をコードし、そのため、変異したＣＲＩＳＰＲ酵素は、標的配列を含有する標的ポリヌクレオチドの一方または両方の鎖を切断する能力を欠いている。

一度所望のＤＮＡ標的配列が同定されれば、適切な標的部位を実施者が決定することを助けるためのリソースが利用可能である。たとえば、生物情報学的に生成された約１９０，０００の潜在的なｓｇＲＮＡのリストを含み、ヒトのエクソンの４０％超を標的とする多数の公的リソースが、実施者が標的部位を選択すること、および部位におけるニックまたは二本鎖切断に影響を及ぼすために、関連するｓｇＲＮＡを設計することを支援するために利用可能である。科学者たちが、広い範囲の種におけるＣＲＩＳＰＲ標的化部位を見出し、適切なｃｒＲＮＡ配列を生成することを助けるために設計されたツールである、ｃｒｉｓｐｒ．ｕ−ｐｓｕｄ．ｆｒ／もまた参照されたい。たとえば、あるＤＮＡ配列（多くの利用可能なオンラインツールの１つを使用して同定されたもの）を標的とするためにＣＲＩＳＰＲ技術を使用することに興味を有する実施者は、標的配列を含有する短いＤＮＡ断片を、ガイドＲＮＡ発現プラスミド中に挿入することができる。核における蓄積の検出は、ＣＲＩＳＰＲ酵素への検出可能マーカーの融合、タンパク質を同定するための免疫組織化学、または酵素活性アッセイなどの任意の適切な技術によって実行してよい。

一実施形態では、２つまたはそれよりも多い薬剤を、自己集合したゲルに封入または負荷する。１つの薬剤が、別の封入された薬剤の効能を強化してよい。

別の実施形態では、自己集合したゲル組成物は、それを必要とする組織または細胞への継続的な送達のために、治療剤の混合物（たとえばタンパク質のカクテル）を含む。

自己集合したゲル組成物に含めることができる診断剤は、常磁性分子、蛍光化合物、磁性分子、および放射性核種を含む。適切な診断剤は、Ｘ線画像化剤および造影剤を含むが、これらに限定されない。放射性核種は、画像化剤として使用することができる。他の適切な造影剤の例は、ガスまたはガス放出化合物を含み、これらは放射線不透過性である。

薬剤は、概して、自己集合したゲルにおいて約１ｍｇ／ｍＬ〜約２００ｍｇ／ｍＬの間の濃度で封入される。

４．任意選択の安定化剤
一部の実施形態では、投与後に血液安定性を増強するおよび／またはナノ構造の脱集合速度を低減する薬剤が、組成物中に含まれる。安定化剤は、典型的には剛性を付与し、充填密度を増加させ、ならびに／または集合した構造の強度を増強し、それにより相転移プロセスおよび転移温度を変更し、ならびに／または集合した粒子の表面特性を調節して、タンパク質接着または蓄積を低減または防止する。

ポリアルコールのポリ（エチレンオキシド）およびポリ（エチレングリコール）、そのコポリマーおよびアクリル酸誘導体、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース、ならびにそれらの組み合わせなどの付加的な材料を治療剤と共に含めて、放出および生物活性を修飾することができる。

概して、安定化剤は、血清溶液中に入れた場合に、集合した粒子またはナノ粒子のサイズにおける低減速度を減少させ、その一方で安定化剤を含まない組成物は、血清溶液中における流体力学的サイズを、約３０分以内に実質的に減少させる。安定化剤は、集合したナノ構造の５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％よりも多くが、流体力学的サイズにおける１％、５％、１０％、１５％、２０％、または３０％未満の低減を、少なくとも１、２、３、４、１２、２４、または４８時間以内に、３７℃で血清とのインキュベーション中に有することを可能にする。

概して、自己集合したラメラを硬直化することができる分子は、通常、疎水性分子、短鎖親水性ポリマーのような表面特性を変化させることができる分子、および／または表面電荷を修飾することができる分子（荷電分子）である。

一部の実施形態では、安定化剤は、集合したゲル組成物の形成において、ゲル化剤と共集合する。これらの安定化剤は、概して、封入、統合、捕捉、挿入またはインターカレーションによって、ラメラ、ミセル、小胞、および／または繊維構造へと組み入れられる。概して、共集合タイプの安定化剤を１０〜３０モル％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た場合に、元のサイズの約８０％またはそれより大きいサイズを維持することを可能にする。

アルブミンを含む血液タンパク質は、集合したラメラ、ミセル、小胞、および／または繊維構造における、相境界に存在するものなどの不規則性と相互作用することができ、粒子またはより高度に構造化されたナノ粒子またはバルクヒドロゲルのより高速な脱集合を生じる。他の例示的な安定化剤は、ステロール、リン脂質、および典型的には疎水性である低分子量治療的化合物を含む。適切なステロールは、コレステロール；コルチコステロイド、たとえば、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、スティグマステロール、ブラシカステロール、エルゴカステロール（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−１７アルファ、エストラジオール−１７ベータ、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を含む。適切なリン脂質は、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を含む。リン脂質は、典型的には、規則的なラメラおよび／または繊維構造の形成において、１つまたは複数のゲル化剤と共集合する。他の安定化剤は、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−アザニウムを含む）；ＧＭ１およびＧＴ１ｂを含むガングリオシド；スルファチド、スフィンゴリン脂質；シアロ−ラクトシルなどの合成糖リン脂質（ｇｌｙｃｏｐｈｏｌｉｐｉｄ）；ＤＯＰＥ、ＤＯＰＳ、ＰＯＰＥ、ＤＰＰＥ、ＤＳＰＥを含むリン脂質；シトシンアラビノシド二リン酸ジアシルグリセロール（ｃｙｔｏｓｉｎｅ ａｒａｂｉｎｏｓｉｄｅ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｄｉａｃｙｇｌｙｃｅｒｏｌ）などの親油性薬物；シトクロームｂ５、ヒト高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）、ヒトグリコフォリンＡなどのタンパク質；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短鎖親水性ポリマー；タウロコール酸、デスオキシコール酸、およびグリココール酸（ｇｅｉｃｏｃｈｏｌｉｃ ａｃｉｄ）を含む胆汁酸；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過塩素酸塩（ｐｅｒｃｈｏｌｏｒａｔｅ）（ＤｉＩ）、ＤｉＲ、ＤｉＤ、フルオレセインイソチオシアネート（ｉｓｏｔｈｉｏｃｙｎａｔｅ）、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過塩素酸塩、ならびにＮ’−オクタデシルフルオレセイン（Ｏｃｔａｄｅｃｙｌｆｕｏｒｅｓｃｅｉｎ）−５−チオ尿素を含むが、これらに限定されない。ステロールは、概して、１つまたは複数のゲル化剤と共集合し、規則的なラメラ、ミセル、小胞、および／または繊維構造内に挿入される。ステロールは、それ自体はゲル化剤ではなく、ステロールのみでゲル組成物を形成することはできない。

ゲル組成物のために安定化剤として使用される適切な低分子量治療剤、予防剤および／または診断剤は、概して疎水性の、低分子量（たとえば２，５００Ｄａ未満）のものであり、たとえば、ドセタキセルおよびステロイドならびにデキサメタゾンなどの他の疎水性薬剤、または薬剤の組み合わせである。

他の実施形態では、安定化剤は、ラメラ、ミセル、小胞、および／または繊維構造内への挿入またはインターカレーションではなく、集合した組成物中に、典型的にはゲル組成物全体にわたって封入される。概して、５〜１５モル％の間の安定化剤を含めることは、集合したナノ構造が、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た場合に、元のサイズの約８０％またはそれより大きいサイズを維持することを可能にする。

一部の実施形態では、治療剤、予防剤および／または診断剤は、血液または血清溶液中に入れた場合、集合したナノ構造のサイズを減少させ得、血清との３７℃におけるインキュベーションにおいて、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％よりも多いナノ構造が、活性薬剤を含まないゲル組成物と比較して、流体力学的サイズにおいて１％、５％、１０％、１５％、２０％、または３０％未満の低減を、少なくとも１、２、３、４、１２、２４、または４８時間以内に有する。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％、ならびに範囲内のすべての値のモル百分率で封入された場合、活性薬剤とゲル化剤の間で、ゲル化剤から形成されたナノ構造を安定化し得る。

５．特性
機械特性および注入性（ｉｎｊｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ）
自己集合したゲル組成物により、容器の倒置に際して、室温で少なくとも１０秒間、一部の場合では、約１時間、３時間、１日間、２日間、３日間、１週間またはそれより長く、沈下流（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ）は観察されない。自己集合したゲルは均一で、倒置に対して安定であり、これはゲル化した領域（非流動性）およびゲル化していない液体領域（流動性）の混合物である不均一な材料とは異なる。自己集合したゲルは、リポソームまたはミセル懸濁物とも異なる。リポソームまたはミセル懸濁物は自己支持性ではなく、容器を倒置した場合に流動し得る。

一部の実施形態では、自己集合したゲル組成物は、回復可能なレオロジー特性を有し、すなわち自己集合したゲルはずり減粘性であり、注入に適しており、ずり応力の停止後に自己支持性状態へと回復する。自己支持性状態は、概して、１０〜１０，０００パスカルおよび粘性率（ｖｉｓｃｏｕｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）より大きい弾性率を特色とする。ゲル化剤および陽イオン性薬剤の集合のための非共有結合相互作用に起因して、バルクゲルは変形し、ずり応力下で（たとえば注入の間に）押し出され得、ゲル化剤および陽イオン性薬剤は、ずり応力の停止に際して、自己支持性の、倒置安定性状態へと再集合する（たとえば、粘性率Ｇ’’よりも大きな弾性率Ｇ’）。

あるいは、自己集合したゲル組成物は、薬学的に許容される担体、すなわち懸濁媒体中に懸濁して、繊維性懸濁状態であるものとして注入可能である。

自己集合したゲルの別の形態は、マイクロ粒子またはナノ粒子であり、ここで自己支持性バルクゲルはホモジナイズされ、音波処理され、または他の方法で懸濁媒体中に分散され、さらに回収される。

マイクロおよび／またはナノ構造
薬剤は、ナノ構造内、またはその間に封入することができるか、ナノ構造と非共有結合的に結合することができるか、またはその両方を行うことができる。

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、ゲル化剤分子のナノ構造（ラメラ、シート、繊維、粒子）を形成することができる。治療剤はナノ構造に挿入されてその部分を形成するか、ゲル中に封入されるか、またはその両方が行われる。一部の実施形態では、ゲルがヒドロゲルである場合、ゲル化剤の疎水性部分は、所与のナノ構造の内部領域に位置し、親水性部分はナノ構造の外部表面に位置する。一部の実施形態では、ゲルが有機ゲルである場合、ゲル化剤の疎水性部分は、所与のナノ構造の外部領域に位置し、親水性部分はナノ構造の内部表面に位置する。ナノ構造は、約３（たとえば約４）〜約５（たとえば約４）ナノメートルの幅、および数ミクロン（たとえば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）またはそれよりも大きい長さを有することができる。数十または数百のラメラが互いに束となって、繊維およびシート様構造などのナノ構造を形成することができる。

一部の実施形態では、ナノ構造は、ナノ粒子、ミセル、リポソーム小胞、繊維、および／またはシートを含む。一部の実施形態では、ナノ構造は、２ｎｍもしくはそれよりも大きい（たとえば５０ｎｍもしくはそれよりも大きい、１００ｎｍもしくはそれよりも大きい、１５０ｎｍもしくはそれよりも大きい、２００ｎｍもしくはそれよりも大きい、２５０ｎｍもしくはそれよりも大きい、３００ｎｍもしくはそれよりも大きい、３５０ｎｍもしくはそれよりも大きい）および／または４００ｎｍもしくはそれよりも小さい（たとえば３５０ｎｍもしくはそれよりも小さい、３００ｎｍもしくはそれよりも小さい、２５０ｎｍもしくはそれよりも小さい、２００ｎｍもしくはそれよりも小さい、１５０ｎｍもしくはそれよりも小さい、１００ｎｍもしくはそれよりも小さい、または５００ｎｍもしくはそれよりも小さい）の最小寸法（たとえば厚さ、幅、または直径）を有することができる。一部の実施形態では、ナノ構造（たとえば繊維、シート）は、数ミクロン（たとえば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）またはそれよりも大きい長さおよび／または幅を有する。ナノ構造はネットワークへと凝集、および／または液晶、エマルジョン、細繊維（ｆｉｂｒｉｌｌａｒ）構造、もしくはテープ様形状の形態であることができる。ナノ構造が繊維の形態である場合、繊維は約２ｎｍまたはそれよりも大きい直径を有することができ、数百ナノメートルまたはそれよりも大きい長さを有することができる。一部の実施形態では、繊維は、数ミクロン（たとえば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）またはそれよりも大きい長さを有することができる。

分解（切断性連結）
投与部位または放出が望ましい場所、たとえば腫瘍または感染エリアにおける特徴に起因して、放出を誘発する刺激が存在し得る。これらは、血液もしくは血清に存在する条件、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条件であってよい。これらは、低いｐＨおよび分解酵素の存在によって特徴付けられる。ゲル組成物は、細胞、組織または器官の疾患状態、たとえば炎症において存在する条件下でのみ脱集合して、それによって薬剤を標的化した組織および／または器官において放出することを可能にするために設計されてよい。これは１つの選択肢であるか、または薬剤のゲル浸食媒介性および受動拡散媒介性放出と組み合わせて使用してよい。

この応答性放出は、分解性化学結合（または官能基）および／または調整可能非共有結合的会合力（たとえば静電力、ファンデルワールス、または水素結合力）から形成される連結に基づく。一部の実施形態では、これらの連結は、（１）両親媒体ゲル化剤の親水性セグメントと疎水性セグメントの間の分解性共有結合的連結であり、（２）切断に際して活性薬剤を放出するプロドラッグタイプのゲル化剤中に位置し、および／または（３）ゲル化剤と治療剤の間の共有結合的連結もしくは非共有結合的会合力である。これらの連結の切断または解離は、（１）薬剤の受動拡散媒介性放出と比較して、封入されたかもしくは捕捉された薬剤のより急速かつ大量の放出を生じ；および／または（２）プロドラッグゲル化剤を、放出のための活性薬剤へと変換する。

放出を誘発する刺激は、ｉｎ ｖｉｖｏにおける固有の環境およびユーザに適用された刺激、たとえば酵素、ｐＨ、酸化、温度、照射、超音波、金属イオン、電気刺激、または電磁刺激を含む。典型的な応答性連結は、酵素および／または加水分解を通じて、エステル、アミド、無水物、チオエステル、および／またはカルバメートを含む化学結合に基づいて切断性である。一部の実施形態では、リン酸ベースの連結は、ホスファターゼまたはエステラーゼによって切断することができる。一部の実施形態では、不安定な連結は酸化還元切断性であり、還元または酸化に際して切断される（たとえば−Ｓ−Ｓ−）。一部の実施形態では、分解性連結は、温度の影響を受けやすく、たとえば高温において切断性、たとえば３７〜１００℃、４０〜１００℃、４５〜１００℃、５０〜１００℃、６０〜１００℃、７０〜１００℃の温度範囲において切断性である。一部の実施形態では、分解性連結は、生理的温度（たとえば３６〜４０℃、約３６℃、約３７℃、約３８℃、約３９℃、約４０℃）において切断することができる。たとえば、連結は温度の上昇によって切断することができる。このことは、より低い投薬量の使用を可能にすることができる。なぜなら、薬剤が必要な部位において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に対する毒性を低下させることである。ある特定の実施形態では、刺激は、超音波、温度、ｐＨ、金属イオン、光、電気刺激、電磁刺激、およびそれらの組み合わせであることができる。

放出
ゲル組成物は、ある部位における、またはある期間後における制御された分解のために、投与部位における条件に基づいて設計することができる。溶液中の遊離薬剤と比較して、封入された薬剤は、自己集合したゲルから、大幅にゆっくりと放出され、たとえば封入された薬剤の３０％未満が最初の３日以内に、７０％未満が７日以内に放出される。酵素などの刺激の存在下で、酵素で切断可能な連結を含むゲル化剤から形成された自己集合したゲルは、酵素を欠如している媒体中のゲルと比較して、より速やかに薬剤を放出する。

６．製剤
結合組織に対する親和性を有する自己集合したゲル組成物は、乾燥粉末製剤または液体製剤で調製してよい。

概して、製剤は滅菌されるかまたは無菌である。たとえば、無菌製剤は、まずゲル化剤、陽イオン性薬剤ならびに封入される薬剤の滅菌濾過、それに続いて無菌環境における製造プロセスを実行することによって調製することができる。あるいは、すべての処理ステップを非滅菌条件下で実行することができ、その後、形成された粒子または凍結乾燥産物に対して最終滅菌（たとえばガンマまたは電子線照射）を適用することができる。

乾燥製剤は、凍結乾燥された自己集合したゲル組成物を含有し、ここで溶媒は除去され、キセロゲルを生じる。キセロゲルは、粉末形態であることができ、これは貯蔵の間、そして所望の形態への処理のために、薬剤の滅菌性および活性を維持するために有用であり得る。キセロゲルは溶媒を含まないため、これらは改善された有効期間を有することができ、比較的容易に輸送および貯蔵することができる。自己集合したゲルを凍結乾燥するために、ゲルを凍結して（たとえば−８０℃において）、ある期間にわたって真空乾燥して、キセロゲルをもたらすことができる。

あるいは、乾燥製剤は、ゲル化剤、陽イオン性薬剤、１つまたは複数の治療剤の乾燥粉末成分を含有し、これは別個の容器において貯蔵されるか、または特定の比で混合されて貯蔵される。一部の実施形態では、適切な水性および有機溶媒が、付加的な容器中に含まれる。一部の実施形態では、乾燥粉末成分、１つまたは複数の溶媒、ならびに、集合したナノ構造を混合および調製するための手順に関する指示が、キット中に含まれる。

液体製剤は、液体薬学的担体中に懸濁された自己集合したゲル組成物を含有する。一部の形態では、自己集合したゲルは、投与および／または毒性を最小化するための所望の濃度に達することの容易さのために、水性媒体中に懸濁されるか、または再懸濁される。

適切な液体担体は、蒸留水、脱イオン水、純水もしくは超純水、食塩水、ならびに塩および／またはバッファーを含有する他の生理的に許容される水溶液、たとえば、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）、リンガー液、および等張塩化ナトリウム、または動物もしくはヒトへの投与のために許容可能な任意の他の水溶液を含むが、これらに限定されない。液体製剤は、体液に関して等張で、概ね同じｐＨで、約ｐＨ４．０〜約ｐＨ８．０、より好ましくは約ｐＨ６．０〜ｐＨ７．６の範囲であるものであってよい。液体薬学的担体は、リン酸塩または重炭酸塩バッファーなどの１つまたは複数の生理適合性バッファーを含むことができる。当業者は、意図する投与経路に適した水溶液のための、適切な食塩水含量およびｐＨを容易に決定することができる。

液体製剤は、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、またはレシチンなどの１つまたは複数の懸濁化剤を含んでよい。液体製剤はさらに、エチルまたはｐ−ヒドロキシ安息香酸ｎ−プロピルなどの１つまたは複数の保存剤を含んでよい。

ＩＩＩ．製造方法
１．生物製剤および不安定な薬剤の送達のための自己支持性ゲルの製造。

概して、水混和性有機溶媒は、ゲル化剤溶液を形成するためのゲル化剤、および任意選択で治療剤、予防剤、または診断剤を溶解する。任意選択で治療剤、予防剤、または診断剤を含有する水性媒体（たとえば水、低張溶液、等張溶液、または高張溶液）が添加され、ゲル化溶液と迅速に混合される。有機溶媒と水溶液との適切な体積比において、水性媒体がゲル化剤溶液と混合されるとすぐにゲル化が開始する。時間にわたり、ゲルは均一になる。ゲルが、室温において少なくとも１０秒間、および一部の場合では、約１０分間、３０分間、１日間、３日間、１週間、２週間、３週間、またはそれよりも長く、自己支持性であり、倒置に対して安定である、すなわち重力に起因して垂れたり流れたりせず、沈澱物がなく、凝集物がない場合に、ゲル化は完了したとみなされる。自己集合したゲルは均一、かつ倒置に対して安定であり、これはゲル化した領域（非流動性）およびゲル化していない液体領域（流動性）の混合である不均一な材料とは異なる。

あるいは、ゲル化剤および治療剤、予防剤、または診断剤は、水（または水性バッファーもしくは塩溶液）および水混和性有機溶媒の両方を含む共溶媒媒体において、均一になるまで混合され、および／または溶解されて、ゲル化溶液を形成する。

概して、均一なゲルの形成のために加熱は必要ではなく、そのため、生物製剤および他の熱感受性薬剤の活性を保存する。一部の実施形態では、体温（約３７℃）への穏やかな加熱が、媒体中のゲル化剤および薬剤の均一性を改善する。他の実施形態では、混合物−溶媒媒体中でゲル化剤および治療剤を溶解するために加熱は必要であり、これにゲル化が生じるための冷却が続く。

２．精製
蒸留、濾過、透析、遠心分離、他の溶媒交換技術、真空、乾燥、または凍結乾燥を、１つまたは複数の反復プロセスにおいて使用して、封入されなかった過剰な薬剤および有機溶媒を、医薬製品の要件において定められた限界を下回るまでゲルから除去してよい。

概して、精製媒体は投与のために適したものであり、それにより、ゲルの溶媒は、少なくとも部分的に精製媒体で置き換えられる。

概して、自己集合したゲル組成物を製造するプロセスは、ゲル化剤、陽イオン性薬剤、治療剤、および溶媒を組み合わせて混合物を形成することと、混合物を加熱または音波処理することと、混合物を、均一な溶液を形成するのに十分な時間撹拌または振盪することと、均一な溶液を、自己集合したゲル組成物の形成を可能にするのに十分な時間冷却することとを含む。

３．繊維性混合物への懸濁および粒子への処理
一部の実施形態における自己集合したゲルは、患者への投与の容易さのために（たとえば飲用または注入による）および／または毒性を制御するために所望の薬物濃度をもたらすために、薬学的に許容されるものに懸濁される。

一部の形態では、バルクゲルは、水、リン酸緩衝食塩水、または他の生理食塩水中に懸濁され、これは、バルクゲルを、バルクゲル中に形成された繊維ナノ構造を保持する粒子へと粉砕するためにホモジナイズまたは音波処理される。これらの粒子は、適切な媒体中における使用に先立って、投与のための適切な濃度で、回収され、貯蔵され、再構成されてよい。異なる量またはタイプの治療剤が負荷された、異なるタイプのゲル粒子を組み合わせてよい。

一部の実施形態では、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するナノ粒子であり、ナノ粒子は、血清中、少なくとも２時間の期間にわたって、少なくとも５０、６０、７０または８０％のサイズを維持する。

他の実施形態では、粒子は、１μｍ〜数百ミリメートルの範囲の直径を有するマイクロ粒子である。

４．滅菌
無菌製剤は、まず処理溶液（たとえば薬物およびゲル化剤溶液）の滅菌濾過、それに続いて無菌処理条件下でゲル調製、懸濁、精製および凍結乾燥を実行することによって調製する。あるいは、すべての処理ステップを非滅菌条件下で実行することができ、その後、凍結乾燥されたヒドロゲル製品に対して最終滅菌（たとえばガンマまたは電子線照射）を適用することができる。再懸濁のための滅菌溶液もまた、同様の方法を使用して調製することができる。

ＩＶ．使用方法
任意選択で、生物製剤または他の治療剤、予防剤、もしくは診断剤を封入している、ゲル組成物、繊維懸濁物、またはゲル粒子懸濁物は、種々の公知の局部的送達技術を通じて投与することができ、これは注入、移植、エアゾールを使用する吸入、および口腔もしくは頬表面、鼻腔もしくは気道、腸管（経口的または経直腸的）、膣、または皮膚などの、粘膜に対する局所適用を含む。ｉｎ ｓｉｔｕにおいて、安定化したナノ構造の自己集合は、組成物の局部的送達および活性薬剤の刺激応答性送達を、特に感染、外傷、炎症またはがんのエリアに対して可能にする。

送達された生物製剤または他の薬剤は、標的化された放出のための刺激に応答して、ゲル組成物から制御可能に放出することができる。刺激の非存在下では、薬剤は、バースト放出がほとんどないか全くない持続様式において放出される。たとえば、封入された薬剤は、ある期間にわたって（たとえば数時間、１日、２日、３日、１週間、１ヶ月、またはそれよりも長く）段階的に放出することができる。パラメータに依存して、放出は、数分から数日から数ヶ月まで、たとえばゲル組成物が生理的条件下で投与された場合に（約７．４のｐＨおよび約３７℃の温度）、遅延するかまたは延長することができる。

たとえば、非経口投与は、患者への静脈内の、皮内、腹腔内、胸膜内、気管内、筋肉内、皮下、結膜下（ｓｕｂｊｕｎｃｔｉｖａｌｌｙ）、注入による、および輸液による投与を含む。

組成物は、標的化効率、効能、安全性、および単回用量から利益が得られるコンプライアンス、延長された作用または組織特異的製剤を、その遊離溶液形態で送達された治療薬と比較して改善するために有用である。一部の実施形態では、組成物は、組織再生の異なるステージと相関して治療剤を放出するのに有用であり得る。

安定化された集合したナノ構造によって処置される例示的な疾患または障害は、アレルギー（たとえば接触皮膚炎）、関節炎、喘息、がん、心血管疾患、糖尿病性潰瘍、湿疹、感染症、炎症、粘膜炎、歯周疾患、乾癬、呼吸経路疾患（たとえば結核）、血管閉塞、疼痛、移植片対宿主病、アフタ、粘膜炎、細菌性状態、ウイルス性状態を含むが、これらに限定されない。

一部の形態では、自己集合したゲル組成物は、自己集合したゲル組成物の有効量を投与して、治療剤、予防剤、または診断剤の有効量を送達することによって、被験体における例示的な疾患または障害のいずれか１つの１つまたは複数の症状を防止または処置する方法において使用される。

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：加熱を行わない場合、パルミチン酸アスコルビルが均一なゲルを形成するためには閾値量のＤＭＳＯが必要である。）

方法
パルミチン酸アスコルビルを、第１の有機溶媒であるＤＭＳＯ、および第２の溶媒である超純水を含む総体積２００μＬを用いて１０ｗ／ｖ％で調製した。ＤＭＳＯの体積百分率は、ＤＭＳＯおよび超純水を含む合計体積の２０％、２５％、３０％、５０％とした。

結果
試料を含有するバイアルを目視検査のために反転させて、均一にゲル化しているかどうかを決定した。

２０％ＤＭＳＯを含む溶媒混合物中のパルミチン酸アスコルビルは、沈澱物、すなわち、ゲル化した領域（非流動性）とゲル化していない液体の領域（流動性、その領域中にいくらかの沈澱物が存在）の混合物である不均一な物質を形成した。

２５％ＤＭＳＯを含む溶媒混合物中のパルミチン酸アスコルビル、３０％ＤＭＳＯを含む溶媒混合物中のパルミチン酸アスコルビル、および５０％ＤＭＳＯを含む溶媒混合物中のパルミチン酸アスコルビルはすべて、バイアルを反転させても流動しないゲルを形成した。ゲル化していない液相は観察されなかったので、これらのゲルは肉眼的に均一であった。

光学顕微鏡による分析から、最小の凝集を伴うナノ繊維構造によって示される通り、３０％ＤＭＳＯを含む溶媒混合物中のパルミチン酸アスコルビルが４群のうちで最適な組み合わせであることが示された。過剰量のＤＭＳＯを使用しても依然として水を添加するとＡＰが自己集合するが、ゲルは、自己支持性でない場合があり、すなわち、自由流動性懸濁物により近いものになる。

（実施例２：選択的な両親媒体は２溶媒媒体中でゲルを形成する。）

方法
ＧＲＡＳ両親媒体（パルミチン酸アスコルビル、モノステアリン酸トリグリセロール ＴＧ１８、ステアリン酸スクロース、パルミチン酸スクロース、テトラデシルマルトシド、またはモノステアリン酸ソルビタン）をバイアルに添加した：最終濃度を、有機溶媒および超純水を含む総量２００μＬの液体媒体中１０ｗ／ｖ％または６ｗ／ｖ％とした。

ＤＭＳＯ、ジプロピレングリコール、またはプロピレングリコール６０μｌをバイアルに添加した。バイアルを、両親媒体が溶解するまで加熱した；加熱せずに溶解する両親媒体に関しては加熱ステップを省略した。バイアルを３７℃インキュベーター中、３７℃まで冷ました；加熱せずに溶解する両親媒体に関しては冷却ステップを省略することもできた。

生物学的製剤を含むまたは含まない超純水１４０μｌを添加し、バイアルの内容物をすぐに撹拌して混合した。その後、バイアルを平坦な表面上で１〜２時間静置した。

したがって、第１の溶媒（ＤＭＳＯ、ジプロピレングリコール、またはプロピレングリコール）は、総液体体積の３０％（ｖ／ｖ）であった。

結果
（１）ＤＭＳＯと水の２溶媒媒体：
ＤＭＳＯ−水中最終１０ｗ／ｖ％において、パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）、モノステアリン酸トリグリセロール（ＴＧ１８）、ステアリン酸スクロース（ＳＳ）、およびパルミチン酸スクロース（ＳＰ）は、ＤＭＳＯ−水を溶媒として用いて自己支持性ゲルを形成した（バイアルを反転させても流動しなかった）が、テトラデシルマルトシド（ＴＤＭ）およびモノステアリン酸ソルビタン（ＳＭＳ）は自己支持性ゲルを形成しなかった（表１）。パルミチン酸スクロースは、ゲル化するのにＡＰ、ＴＧ１８、およびＳＳよりも長い時間を要した（終夜）。１０ｗ／ｖ％ＴＤＭはＤＭＳＯ−水中に流動性の液体として可溶化された。１０ｗ／ｖ％ＳＭＳはＤＭＳＯ−水を用いると沈澱し、自己支持性ゲルを形成しなかった。

次に、ゲル化剤がゲルを形成するためのＤＭＳＯ−水系中のＤＭＳＯの最小量を決定した（表２）。ＴＧ１８およびＳＳを、別々に総液体体積２００μＬのＤＭＳＯ−水系中最終濃度１０％（ｗ／ｖ）で調製し、ここで、ＤＭＳＯの量を１５％から３０％（ｖ／ｖ）の間で変動させた。

１０ｗ／ｖ％ＴＧ１８を含むＤＭＳＯ−水系では、自己支持性ゲルの形成を可能にするためには、総溶媒体積の１５％（ｖ／ｖ）を上回るＤＭＳＯが必要であった。３０％（ｖ／ｖ）ＤＭＳＯ中１０％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８は自己支持性ゲルを形成した；２０％（ｖ／ｖ）ＤＭＳＯ中１０％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８は自己支持性ゲルを形成した；および１５％（ｖ／ｖ）ＤＭＳＯ中１０％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８は自己支持性ゲルを形成しなかった。自己支持性ゲルの光学顕微鏡検査により、沈澱物を含まない規則的な構造が示された。

１０ｗ／ｖ％ＳＳを含むＤＭＳＯ−水系では、自己支持性ゲルの形成を可能にするためには、総溶媒体積の２０％（ｖ／ｖ）を上回るＤＭＳＯが必要であった。３０％（ｖ／ｖ）ＤＭＳＯ中１０％（ｗ／ｖ）ＳＳは自己支持性ゲルを形成した。３０％（ｖ／ｖ）ＤＭＳＯ中１０％（ｗ／ｖ）ＳＳから調製された自己支持性ゲルの光学顕微鏡検査により、沈澱物を含まない規則的な構造が示された。

しかし、２０ｖ／ｖ％ＤＭＳＯおよび８０ｖ／ｖ％超純水を含有する総液体体積中、最終１０％（ｗ／ｖ）ＳＳについては、ＤＭＳＯ中ＳＳは３７℃で、水を添加する前に凝固し、したがって、ゲルを形成することはできなかった。すなわち、ＤＭＳＯ４０μＬ中のステアリン酸スクロース２０ｍｇは、混合物を加熱した後、水１６０μＬを添加する前に、冷却中、３７℃で凝固し、したがって、ゲルを形成することはできなかった。

ＡＰ−ＤＭＳＯは加熱の必要がない唯一の組み合わせである。

所与の体積百分率の有機溶媒を用いた場合、ゲル化は、特定のゲル化剤の量、すなわち、最初に有機溶媒中に溶解させた時のゲル化剤の最初の濃度にも依存する。

ＤＭＳＯをＤＭＳＯ−水系中２０ｖ／ｖ％とした場合には、水を添加して最終６％（ｗ／ｖ）ＳＳを調製するためにステアリン酸スクロースをＤＭＳＯ中に最初に溶解させた時には凝固は起こらなかった：ＤＭＳＯ４０μＬ中ステアリン酸スクロース１２ｍｇは３７℃で凝固せず、１６０μＬの添加により、最終的にゲル化がもたらされた。これは、全体で２０ｖ／ｖ％ＤＭＳＯおよび８０ｖ／ｖ％超純水において最終量１０％（ｗ／ｖ）ＳＳとした調製物ではステアリン酸スクロースが３７℃で水を添加する前にＤＭＳＯ中で凝固した以前の場合とは異なった。

（２）ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）と水の２溶媒媒体：
ジプロピレングリコール−水系中６ｗ／ｖ％の最終濃度で、パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）およびモノステアリン酸トリグリセロール（ＴＧ１８）は自己支持性ゲルを形成した（バイアルを反転させても流動しなかった）が、パルミチン酸スクロース（ＳＰ）は自己支持性ゲルを形成しなかった（表３）。６％ＳＰは、ジプロピレングリコール中で沈澱し、これは、バイアルを反転させると流動した。

次に、ゲル化剤がゲルを形成するためのＤＰＧ−水系におけるＤＰＧの最小量を決定した（表４）。最終濃度６％ｗ／ｖのパルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）およびモノステアリン酸トリグリセロール（ＴＧ１８）ヒドロゲルを、総溶媒体積２００μＬで調製し、ここで、ＤＰＧの量を１５％から３０％（ｖ／ｖ）の間で変動させた。

全体で６ｗ／ｖ％パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）を含むＤＰＧ−水系では、自己支持性ゲルの形成を可能にするためには、総溶媒体積の１５％（ｖ／ｖ）を上回るＤＰＧが必要であった。３０％ｖ／ｖのＤＰＧ中６％ｗ／ｖのＡＰは自己支持性ゲルを形成した；２０％ｖ／ｖのＤＰＧ中６％ｗ／ｖのＡＰは自己支持性ゲルを形成した；しかし、１５％ｖ／ｖのＤＰＧ中６％ｗ／ｖのＡＰは自己支持性ゲルを形成しなかった。自己支持性ゲルの光学顕微鏡検査により、沈澱物を含まない規則的な構造が示された。

全体で６ｗ／ｖ％ＴＧ１８を含むＤＰＧ−水系では、自己支持性ゲルの形成を可能にするためには、総溶媒体積の２０％（ｖ／ｖ）を上回るＤＰＧが必要であった。３０％ＤＰＧ（ｖ／ｖ）中６％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８は自己支持性ゲルを形成した。３０％（ｖ／ｖ）ＤＰＧ中６％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８ゲルの光学顕微鏡検査により、沈澱物を含まない規則的な構造が示された。

しかし、２０ｖ／ｖ％ＤＰＧおよび８０ｖ／ｖ％超純水を含有する総液体体積中、最終６％（ｗ／ｖ）ＴＧ１８については、ＴＧ１８は、３７℃で、水を添加する前に、ＤＰＧ中で凝固し、したがって、ゲルを形成することはできなかった。すなわち、ＤＰＧ４０μＬ中ＴＧ１８ １２ｍｇは、３７℃で、水１６０μＬを添加する前に凝固し、したがって、ゲルを形成することはできなかった。

本実施例では、すべて加熱を必要とした。凝固したとは、溶媒１中両親媒体溶液を冷却した後に固体の塊が得られることを指す。凝固した塊は、単に溶媒全体を通して均一に分散した両親媒性分子を含有するものであり、自己集合した構造ではない。ゲル化プロセス中、凝固は望ましくない。

ゲルは、溶媒２を溶媒１中両親媒体溶液に添加した後に形成される自己集合した構造である。

（３）プロピレングリコール（ＰＧ）と水の２溶媒媒体：
３０％プロピレングリコールおよび７０％水を含有する液体２００μＬ中６ｗ／ｖ％の最終濃度で、パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）は自己支持性ゲルを形成した（バイアルを反転させても流動しなかった）；モノステアリン酸トリグリセロール（ＴＧ１８）は自己支持性の塊を形成したが、顆粒状の凝集物を含んでいた；しかし、ステアリン酸スクロース（ＳＳ）およびパルミチン酸スクロース（ＳＰ）は自己支持性ゲルを形成しなかった（表５）。

次に、ゲル化剤がゲルを形成するためのＰＧ−水系におけるプロピレングリコール（ＰＧ）の最小量を決定した（表６）。全濃度６％ｗ／ｖのパルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）を、総溶媒体積２００μＬ、調製し、ここで、ＰＧの量を１５％から３０％（ｖ／ｖ）の間で変動させた。超純水を他の液体媒体とした。

全体で６ｗ／ｖ％のパルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）、３０％、２０％、および１５％ｖ／ｖのＰＧを含むＰＧ−水系はすべて自己支持性ゲルを形成した；一方で、１０％ｖ／ｖのＰＧでは自己支持性ゲルの形成が支持されなかった。自己支持性ゲルの光学顕微鏡検査により、沈澱物を含まない規則的な構造が示された。

（実施例３：ＤＭＳＯ−水を媒体として用いたパルミチン酸アスコルビルゲル中に封入したリゾチームまたはアミラーゼは、数日にわたって高い封入効率および活性を保持した。）

方法
パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）５０ｍｇをＤＭＳＯ１５０μＬ中に溶解させ、加熱した。ＤＭＳＯ中ＡＰ溶液を３７℃まで冷ました。水中５ｍｇ／ｍＬのリゾチームまたはアミラーゼストック３５０μＬをＡＰ溶液に添加し、混合して、全体で３．５ｍｇ／ｍＬのリゾチームまたはアミラーゼが負荷されたゲルを作製した。

ゲルの形成後、水２ｍｌを添加することによって繊維を生じさせた。懸濁物を１０，０００ｒｐｍで１０分遠心分離し、ペレットを水に再懸濁させて、リゾチームが負荷された粒子を得た。ＨＰＬＣを使用して封入効率を決定し、リゾチームまたはアミラーゼ活性キットを使用して上清中の酵素の活性を決定した。

結果
リゾチームは７９．３％の効率で封入された。封入後のリゾチームの活性は、ゲル調製の直後に決定して、８９％であった。

アミラーゼは７０．５％の効率で封入された。アミラーゼの活性は、封入後、ゲル調製の直後に決定して、９２％を保持した。

ゲル調製プロセス、ならびに懸濁物および粒子作製プロセスは、封入される酵素またはタンパク質の活性に対して有害であった。

リゾチームが負荷されたゲルをまた、ゲル調製の直後に（ｔ＝０）異なる温度（２５℃、３７℃、および４℃）で保管し、リゾチームの活性を異なる時点（ｔ＝２時間、４時間、８時間、２４時間、４８時間、および７２時間）で決定した。

図１は、すべての保管条件でリゾチームの活性がゲル中で少なくとも７２時間にわたって維持されたことを示す。

（実施例４：酵素応答性放出のためにゲルに大量のタンパク質を封入する。）
方法
ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）および免疫グロブリンを、定量化を容易にするために、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）で標識した、すなわち、ＢＳＡ−ＦＩＴＣおよびＩｇＧ−ＦＩＴＣにした。上記のＤＭＳＯ−水系で、ＤＭＳＯ含有量を３０％または５０％として、加熱を行わずにゲルを形成した。封入効率は、ゲルに由来する、すなわち、捕捉されていない薬剤を除去するための遠心分離後の繊維または粒子に関するものである。

結果
図２および３は、それぞれ、大量のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）および抗体（ＩｇＧ）が封入されたパルミチン酸アスコルビルゲルを示す。

ＤＭＳＯ含有量の変動（３０％および５０％）には封入効率に対する有意な影響はなかった。

図４は、ＦＩＴＣで標識されたＢＳＡが通常の生理的条件下でパルミチン酸アスコルビルゲルに安定に封入され、酵素であるエステラーゼに応答して放出されたことを示す。

（実施例５：ＤＭＳＯ−水系で調製したパルミチン酸アスコルビルゲルからのタンパク質の持続放出。）

方法
ＢＳＡ−ＦＩＴＣが負荷されたパルミチン酸アスコルビルゲルを異なるＢＳＡ−ＦＩＴＣ濃度（２．５および５ｍｇ／ｍｌ）を用いて調製した。

ＢＳＡ−ＦＩＴＣが負荷されたヒドロゲル（２００μＬ）を透析用チューブ（分子量カットオフ３００ｋＤ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｓ）に入れ、ＰＢＳ（８００μＬ）に懸濁させた。放出媒体中のヒドロゲルを満たした透析バッグを浸漬媒体（ＰＢＳ）２０ｍＬ中に入れ、３７℃、振とう速度１５０ｒｐｍでインキュベートした。各時点で、アリコート（１ｍＬ）の浸漬媒体を取り出し、同じ体積の新鮮なＰＢＳを補給して一定の浸漬条件を確実にした。アリコートを蛍光について蛍光プレートリーダーを使用して分析した。

０．５ｍｇ／ｍｌのＩｇＧ−ＦＩＴＣを含有するＩｇＧ−ＦＩＴＣが負荷されたヒドロゲル（２００μＬ）を透析用チューブ（分子量カットオフ３００ｋＤ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｓ）に入れ、ＰＢＳ（８００μＬ）に懸濁させた。放出媒体中のヒドロゲルを満たした透析バッグを浸漬媒体（ＰＢＳ）２０ｍＬ中に入れ、３７℃、振とう速度１５０ｒｐｍでインキュベートした。各時点で、アリコート（１ｍｌ）の浸漬媒体を取り出し、同じ体積の新鮮なＰＢＳを補給して一定の浸漬条件を確実にした。アリコートを蛍光について蛍光プレートリーダーを使用して分析した。透析バッグからの遊離のＩｇＧ−ＦＩＴＣの放出を対照として実施した。

結果
図５は、７日間にわたるＢＳＡ−ＦＩＴＣのゲル懸濁物からの緩徐な持続放出を示す。

図６は、７日間にわたる標識されたタンパク質のゲル懸濁物からの緩徐な持続放出を、その溶液中の遊離のタンパク質からのバーストかつ迅速な放出と比較して示す。

（実施例６：プロピレングリコール−水系で調製したパルミチン酸アスコルビルゲルへのｓｉＲＮＡの封入。）

方法
パルミチン酸アスコルビル（ＡＰ）を、プロピレングリコール６０μＬ中に、加熱することにより溶解させた。プロピレングリコール中ＡＰ溶液を３７℃まで冷ました。

ＣＹ（登録商標）−３（シアニン色素）で標識されたＧＡＰＤＨ ｓｉＲＮＡストック（５０μＭ）５μＬを、ＲＮＡｓｅを含まない水を使用して１４０μＬまで希釈し、ＡＰ溶液に、ピペットチップを使用して活発に混合しながら添加して、ゲルを形成させた。ＧＡＰＤＨは、グリセルアルデヒド３−リン酸脱水素酵素の略語である。

水５００μＬをゲルに添加し、その後、遠心分離した。ペレットをメタノール中に溶解させ、ＣＹ（登録商標）−３で標識されたｓｉＲＮＡの量を蛍光プレートリーダーを使用して定量化して、封入効率を決定した。ＡＰの濃度を変動させた（４％ｗ／ｖ、６％ｗ／ｖおよび１０％ｗ／ｖ）異なるヒドロゲルで封入効率を決定した。

結果
図７は、ｓｉＲＮＡの封入効率が、ゲル化剤の濃度が上昇するにしたがって上昇したことを示す。

Claims (34)

1. ３７℃を上回るまでの加熱に曝露された場合に活性を失う１つまたは複数の治療剤、予防剤または診断剤の送達のための自己集合したゲル組成物であって、
   ２，５００またはそれよりも小さい分子量を有する一般に安全と認められる（ＧＲＡＳ）ゲル化剤であって、水性ゲル化媒体および有機溶媒を含む溶液中で加熱され、その後冷却された場合に、ヒドロゲルまたは有機ゲルを形成し、前記ゲルがナノ構造を含み、前記ゲルが、２５℃における倒置に対して少なくとも１０分間安定である、ゲル化剤と、
   前記ゲルおよび／またはその中のナノ構造内に組み入れられた治療剤、予防剤、または診断剤であって、封入された前記治療剤、前記予防剤、または前記診断剤が、封入前の活性の少なくとも５０％、好ましくは８０％を有する、治療剤、予防剤、または診断剤と
   を含む、ゲル組成物。
2. ３７℃を上回るまでの加熱の非存在下で、ゲル化剤の均一な溶液から形成される、請求項１に記載のゲル組成物。
3. 前記均一な溶液を３７℃または２５℃に加熱し、その後冷却することによって形成される、請求項２に記載のゲル組成物。
4. 前記治療剤、前記予防剤、または前記診断剤が、その活性の少なくとも８０％を、少なくとも３日間、４℃または体温（３７℃）において維持する、請求項１に記載のゲル組成物。
5. 前記有機溶媒が、前記ゲル化媒体の体積において１０％を超える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のゲル組成物。
6. 前記有機溶媒が、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジプロピレングリコール、プロピレングリコール、酪酸ヘキシル、グリセロール、アセトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、エタノール、およびメタノールからなる群より選択される溶媒を含む、請求項５に記載のゲル組成物。
7. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、前記ゲル化媒体中に少なくとも４重量／体積％またはそれよりも大きい濃度で存在し、前記有機溶媒が、前記ゲル化媒体の体積において１５％〜５０％の間である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のゲル組成物。
8. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、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、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるアルカン酸アスコルビルである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のゲル組成物。
9. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、モノパルミチン酸トリグリセロール、モノデカン酸トリグリセロール、モノラウリン酸トリグリセロール、モノカプリル酸トリグリセロール、モノミリスチン酸トリグリセロール、モノステアリン酸トリグリセロール、モノオレイン酸トリグリセロール、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるモノアルカン酸トリグリセロールである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のゲル組成物。
10. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、パルミチン酸スクロース、ステアリン酸スクロース、デカン酸スクロース、ラウリン酸スクロース、カプリル酸スクロース、ミリスチン酸スクロース、オレイン酸スクロース、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるアルカン酸スクロースである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のゲル組成物。
11. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、モノステアリン酸ソルビタン、デカン酸ソルビタン、ラウリン酸ソルビタン、カプリル酸ソルビタン、ミリスチン酸ソルビタン、オレイン酸ソルビタン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるアルカン酸ソルビタンである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のゲル組成物。
12. 前記治療剤、前記予防剤、または前記診断剤が、タンパク質もしくはペプチド、核酸分子、リポタンパク質、脂質、または低分子を含む、請求項１に記載のゲル組成物。
13. ２つまたはそれよりも多い薬剤を含み、少なくとも１つの薬剤が他の薬剤の効能を強化する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のゲル組成物。
14. 溶媒または封入されなかった薬剤が除去される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のゲル組成物。
15. 前記溶媒が、凍結乾燥または乾燥によって除去される、請求項１４に記載のゲル組成物。
16. 分散されているかまたは粉々に粉砕されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のゲル組成物。
17. 滅菌投薬単位キットにおける、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のゲル組成物。
18. 前記投薬単位が、乾燥成分のための１つまたは複数の容器および液体成分のための１つまたは複数の容器を含み、これらが一緒に混合されて、前記自己集合したゲル組成物を形成する、請求項１７に記載のゲル組成物。
19. 薬学的に許容される担体を含み、任意選択で、前記ゲル組成物または精製された前記ゲル組成物が、前記薬学的に許容される担体中にホモジナイズされているか、または他の方法で分散されている、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のゲル組成物。
20. 前記ゲルの粉砕または分散によって形成された分散した粒子、シートまたはテープの形態である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のゲル組成物。
21. 前記担体が、包帯、創傷包帯剤、またはパッチである、請求項１６に記載のゲル組成物。
22. 請求項１〜２１のいずれか一項に記載のゲル組成物を形成する方法であって、
    ２，５００またはそれよりも小さい分子量を有するＧＲＡＳゲル化剤、および治療剤、予防剤、または診断剤を含む均一な溶液を、水または水溶液および有機溶媒を含む媒体中で、３７℃を上回るまでの加熱の非存在下で形成することを含む、方法。
23. 前記均一な溶液を３７℃または２５℃に加熱し、その後冷却することによって前記ゲルを形成することを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ＧＲＡＳゲル化剤が、前記ゲル化媒体中に少なくとも４重量／体積％またはそれよりも大きい濃度で存在し、前記有機溶媒が、前記ゲル化媒体の体積において１５％〜５０％の間である、請求項２２または２３に記載の方法。
25. 溶媒または封入されなかった薬剤が、凍結乾燥または乾燥によって除去される、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記ゲル組成物が、分散されているかまたは粉々に粉砕されている、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 局所的または注入による投与のための滅菌投薬単位キットへと包装されている、請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. それを必要とする部位における投与のために、乾燥成分および液体成分を混合することを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 治療剤、予防剤または診断剤を投与する方法であって、それを必要とする個体に、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のゲル組成物を投与することを含む、方法。
30. 前記ゲルが、注入または移植によって投与される、請求項２９に記載の方法。
31. 前記ゲルが、局所的に投与される、請求項２９に記載の方法。
32. 前記ゲルが、粉末または乾燥分散物として投与される、請求項３１に記載の方法。
33. 前記ゲルが、鼻粘膜、口腔粘膜、頬粘膜、肺粘膜、膣粘膜、腸粘膜、および直腸粘膜からなる群より選択される粘膜表面に投与される、請求項３１または３２に記載の方法。
34. 前記ゲルが、創傷被覆材または包帯剤中にまたはその上に組み入れられ、創傷に適用される、請求項３１または３２に記載の方法。