JP2020525279A

JP2020525279A - 物質の実質的に単分散の粒子を製造する方法及びシステム

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Publication number: JP2020525279A
Application number: JP2020508091A
Authority: JP
Inventors: アンオードルデュク，リュシー; フランシスクスドゥウェル，ロベルタス; ノゲ，ミリアムジローネ; ヤンヴェルデュイス，ヘリット
Original assignee: Nanomi BV
Current assignee: Nanomi BV
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CO2019011719A2; BR112019022045A2; WO2018193389A1; ZA201907306B; KR20200002937A; US11786881B2; CL2019002974A1; AU2018254225A1; CA3060213A1; US20210138421A1; CN110799178A; EP3612164A1; MX2019012548A; AU2018254225B2

Abstract

第１の流体を第２の流体に分散させ、平均液滴径及び前記平均液滴径の周りに最大液滴径以下の液滴径分布を有する微小液滴のエマルジョンを形成する。前記微小液滴から溶媒が除かれ、平均粒子径及び前記平均粒子径を中心とする最大粒子径以下の粒子径分布を有する微小球に変化する。前記微小球を、平均孔径の周りの比較的狭い孔径分布を有するマイクロフィルターに供して、平均孔径は、前記平均粒子径及び前記最大粒子径の間にある。前記マイクロフィルターの濾液は、最大許容粒子径を超える粒子径を有する微小球が実質的に含まれない前記微小球の大部分を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、物質の実質的に単分散の粒子を製造する方法に関する。本発明はさらに、これらの粒子を製造するシステムに関する。単分散粒子は、実質的に同じ粒子径(particle size)又は粒度(grain size)を持つすなわち、集団内で非常に狭い粒子径分布を示す粒子の集団の指称を目的としている。排他的ではないが、本発明は、特に、例えば患者の脈管系中の特定の標的器官又は組織の上流に投与される場合、製剤化された活性成分を、生体内の当該組織及び/又は器官に標的化するのに適した医薬製剤を含む単分散粒子を製造する方法に関する。

ほとんどの医薬品/薬剤は、全身に、例えば経口、静脈内、ワクチン接種、筋肉内などで投与される。それでもなお、適切な場合、要求される投薬量を減らし、副作用も最小限に抑えるため、主に疾患組織又は臓器に薬剤を送達できることが有利である。これは、例えば、特定の組織内に存在する幹細胞の成長及び分化を活性化できる成長因子及びサイトカインの投与に特に関連する可能性がある。これらの分子の強力な生物学的活性のために、それらの作用を目的の組織に制限して身体の残りの部分への波及を最小限とし又はなしとすることが望ましいだろう。

癌化学療法剤の送達についても、適切な抗ガン剤の局所送達は最も好ましい。なぜならばもし癌性組織を特異的に標的とすることができるなら、それは標的細胞への高容量の投薬を可能とする一方で、当該薬剤の恐ろしい毒性の副作用を、少なくともかなりの程度まで最小化することが可能となるからである。

心臓麻痺や心臓発作などのより急性の状況では、罹患した臓器を特異的に標的とすることができれば、特に損傷した組織の再生を目的としたより良い治療が可能である。慢性の状況、例えばパーキンソン病、糖尿病、肺線維症では、欠損細胞型を再構成できる薬剤の局所投与が、病気の予後を改善する可能性がある。

再生医療において、局所組織の再生のための興味深い戦略は、適切な成長因子が積載された実質的に単分散の微小球を血液へ投与し標的部位に供給することである。目的は、粒子が、例えば臓器や筋肉などの標的部位の毛細血管床に捕まり、関連する成長因子を徐々に放出するような平均径のものであることである。その場合、問題の微小球の径分布は非常に狭く、微小球のごくわずかな部分だけが毛細血管床を通過して体系的に失われるようにする必要があるが、一方で、さらに重要なことには、これがマクロ梗塞を引き起こす可能性があるため、標的部位の前の毛細血管を閉鎖するほど大きくてはならない。

本発明の目的は、特に、非常に狭い粒子径分布を有する粒子を製造することを可能にする方法及び/又はシステムを提供することであり、非常に狭い粒子径分布を有することによりこれらの粒子は例えばヒト又は動物の体内での薬剤の局所送達のために特に適する。本発明の基礎である重要な認識は、そのような方法の最終産物には特定の径を超える粒子が絶対に存在しないことが最も重要であるが、その方法は好ましくは原材料の消費に関して経済的かつ効率的であるべきである。特に、特定の薬剤及びバイオテクノロジー製品の場合、上記原材料は非常に貴重又は高価である。

前記目的を達成するために、本発明の物質の実質的に単分散の粒子を製造する方法は、次の工程：
前記物質を溶媒に溶解して、前記物質を含む第１の流体を形成する工程；
前記第１の流体を少なくとも１つの第２の流体に分散させ、第２の流体中の前記第１の流体を含む微小液滴のエマルジョンを形成する工程であって、前記微小液滴は平均液滴径及び前記平均液滴径の周囲に最大液滴径以下の比較的に狭い径分布を有する工程；
前記第２の流体において前記第１の流体の前記微小液滴から前記溶媒が除かれ、前記第２の流体において前記物質を含む微小球を形成することを可能にする工程であって、前記微小球は平均粒子径を中心とし実質的に完全に最大許容粒子径以下である相対的に狭い径分布を示す工程；
前記微小球を含む前記第２の流体を、平均孔径を中心とする比較的狭い孔径分布を有するマイクロフィルターに供して、前記微小球の大部分を含み、前記最大許容粒子径を超える粒子径を有する微小球が含まれない濾液を得る工程であって、前記平均孔径は、前記平均粒子径及び前記最大許容粒子径の間にある工程；
を含むことを特徴とする。

本発明の別の実施形態では、次の工程を含む物質の微小球を製造する方法：
a. 前記物質を溶媒に溶解して、前記物質を含む第１の流体を形成する工程；
b. 前記第１の流体を少なくとも１つの第２の流体に分散させ、第２の流体中で前記第１の流体の微小液滴のエマルジョンを形成する工程であって、前記微小液滴は平均液滴径及び前記平均液滴径の周りに最大液滴径以下の液滴径分布を有する工程；
c. 前記第２の流体において前記第１の流体の前記微小液滴が前記溶媒を失い、前記第２の流体において前記物質を含む微小球を形成することを可能にする工程であって、前記微小球は平均粒子径及び前記平均粒子径の周りに最大粒子径以下の粒子径分布を有する工程；
d. 前記微小球を含む前記第２の流体を、平均孔径の周りの比較的狭い孔径分布を有するマイクロフィルターに供して、最大許容粒子径を超える粒子径を有する微小球実質的に欠く前記微小粒子の大部分を含む濾液を形成することであって、前記平均孔径は、前記平均粒子径及び前記最大粒子径の間にある工程
を提供する。

本発明による方法は、まず第一に、前記物質の第１の流体を含む微小液滴のエマルジョンを作製する。この第１の流体は、前記微小液滴にわたって前記物質の均一かつ同質な分布を提供する。すなわち、これらの液滴は同じ濃度で前記物質を含む。例えば、本出願人による公開欧州特許出願EP 1.755.773（内容は参照により明細書内に組み込まれる）に記載されている方法を適用することにより、このようなエマルジョンを形成しながら、液滴径は、非常に高いレベルに制御することができる。その結果、平均液滴径の周りで径分布を非常に狭くすることができる。この方法で作製された微小球は、したがって、平均粒子径の周りに実質的に最大許容粒子径以下である同様の急峻な径分布を共有します。一般に、比較的狭い又は鋭い粒子径分布が、例えば今日の半導体技術に適用されるようなフォトリソグラフィー又は同様の極めて正確で制御可能な技術を用いて製造された生成及び濾過装置を使用することにより本発明に従って達成される。

このプロセスの次の工程で、前記最大許容粒子径を超える最大粒子は、前記平均粒径と前記最大許容粒径との間にある平均孔径の周りでの比較的狭い孔径分布を有するマイクロフィルターで前記微小球を濾過することにより除かれ、前記許容粒径を超える粒子が存在しない濾液を得る。粒子を形成するためこの方法で使用される特定の作製段階と特定のろ過段階の両方のため、原料が無駄になることはほとんどない。実質的にすべての粒子はほぼ同じ径であり、結果として同様の効果が得られ、最大許容粒子径を超える粒子径を持つ粒子はない。

本発明は、第２の流体中に生成される微小球に言及しているが、これらの微小球は正確に数学的に球形である必要はないことに留意すべきである。また、微小球は、溶媒が微小液滴から放出された後、第2の流体中に液体又は固体のいずれかの形態で存在してもよい。本明細書で使用される「微小球」という用語は、「粒子」、「微小粒子」又は「微小球粒子」と交換可能であり、サブミクロンからミリメートルの径範囲（平均長さ、幅又は直径）の粒子を指す。例えば、コールターカウンター、レーザー回折粒子径アナライザー、又はCPSディスク遠心分離機を使用する既知の粒子径分析方法は、粒子径を決定するのに適する。

本発明による方法により得られた微小球は、懸濁状態又は少なくとも湿潤状態に維持され得るが、本発明による方法の好ましい実施形態は、上記微小球が固体微小粒子を含むこと、前記濾液が乾燥されて前記微粒子から前記第２の流体が除去されること、及び前記微小粒子が収集されて固体微粒子の乾燥粉体が得られることをさらに特徴とする。そのような乾燥ステップの結果として、固体の微小球粒子は、低い重量及び体積とともに関連する材料の長い保管寿命を特徴とする乾燥した単分散粉体の形態で提供される。

この方法によって得られた粒子は、インビボでの局所薬物送達に特に適する。そのために、本発明による方法の特定の実施形態は、前記物質が薬学的に活性な薬剤を含むことを特徴とする。そのような薬剤は、純粋な形態であっても、担体に結合、包埋、その他の方法で積載されてもよい。従って、本発明による方法のさらなる特定の実施形態は、前記物質がポリマーを含むことを特徴とする。ポリマーは、現場で放出される実際の薬剤を捕捉、カプセル化、結合その他の方法でキャリアマトリックスとして用いられ、又は代わりに薬剤そのものでもよい。いずれの場合でも、医薬のインビボでの経時的に制御及び延長された放出は、前記ポリマーが生体適合性及び/又は生分解性であることを特徴とする本発明の方法のさらなる特定の実施形態によってもたらされ得る。ポリマーの例は、ポリ（グリコール酸）、ポリ（D,L-乳酸）、ポリ（L-乳酸）、前記のものの共重合体などが含まれる。

第２の流体中に微小液滴が形成されれば、それらが凝集するのを防ぐことが重要である。そのために、本発明による方法のさらに好ましい実施形態は、前記第２の流体が、前記微小液滴の凝集を実質的に防止する界面活性剤を含むことを特徴とする。その結果、液滴の単分散性は第2の流体で維持される。本発明による方法の特定の実施形態は、この点で、前記界面活性剤がポリビニルアルコールであること及び、前記第２の流体が水溶液であることを特徴とする。

微小液滴のエマルジョンを生成するさまざまな方法がある。しかし、本発明によれば、本発明による方法の好ましい実施形態は、マイクロチャンネルデバイスの少なくとも1つのマイクロチャンネルに前記第1の流体を注入し、ここで、前記マイクロチャンネルは特定のサイズの断面径、及び出口を有し、前記少なくとも１つのマイクロチャンネルの前記出口で前記第２の流体中現れる液滴を放出することにより前記微小液滴が生成されることを特徴とする。微小液滴の形成の為にこのように用いられるマイクロチャンネルデバイスの特定の実施形態は、出願人による欧州特許出願EP 1.755.773（内容は参照により明細書内に組み込まれる）に記載されている。

具体的には、本発明による方法は、前記マイクロチャンネルデバイスが、前記少なくとも１つのマイクロチャンネルを含むチャンネルプレートを含むこと、前記出口が、前記チャンネルプレートの出力面へ前記液滴を送達すること、及び前記チャンネルプレートが、入力面の下に位置し少なくとも１つのマイクロチャンネルの前記マイクロチャンネル内で開口する第１の端部と、前記チャンネルプレートの前記出力面に開口する第２の端部との間に延びる少なくとも１つの第２のチャンネルを含み、ここで、より具体的には特に、前記第２のチャンネルは、前記マイクロチャンネルと開放連通状態で、前記入力面から前記出力表面より下方まで延びることを特徴とする実施形態を包含する。そのような装置は、非常に安定した、すなわち一定の、再現可能な直径を有する微小液滴を生成し、その結果、液滴が互いに高度に等しいエマルジョンを生じる。液滴形成のこの単分散性は、前記第２のチャンネルが前記出口又は出口表面に向かって延びる波形壁、特に歯付き波形を有する波形壁を有することを特徴とする本発明による方法の特定の実施形態によってさらに強化される。

詳しくは、本発明による方法のさらなる実施形態は、前記マイクロチャンネルデバイスが微小ふるいを含むこと、より詳しくは、前記第１の流体が、フォトリソグラフィーで決定される厳密に定義された孔を有するマイクロチャンネルを有する微小ふるいを通して前記第２の流体に注入されることを特徴とする。第１の流体を第２の流体に誘導するマイクロチャンネルを区画する孔は、いくつかの方法、例えば、フォトリソグラフィマスキング技術を用いるエッチングによる方法又はフォトリソグラフィで決定されたパターン上の堆積に続くリフトオフプロセスを用いて形成され得る。
本発明の方法の特定の実施形態は、その点、前記微小ふるいがふるい層又はフィルター層有する固体基材を含み、前記孔が前記ふるい層又はフィルター層にエッチングされており、前記固体基材が、前記ふるい層又はフィルター層の下に、少なくともいくつかの前記孔を含む前記ふるい層又はフィルター層の領域を露出する少なくとも１つの窓を有すること、より具体的には、前記固体基材はシリコンを含むことを特徴とする。このように、通常の半導体技術を使用して、本発明による方法による単分散微小液滴の製造のための実行可能な許容範囲内で、非常に高精度なマイクロチャンネルデバイスを作製することができる。

注入装置と同様に、本発明による方法で使用されるマイクロフィルターは、フォトリソグラフィーエッチング及び/又は堆積技術を使用して、例えばエッチング又はリフトオフプロセスにより形成される厳密に定義された孔を有するふるい層又はフィルター層を含むことが好ましい。マイクロフィルターのふるい層又はフィルター層もまた、好ましくは、容易に入手可能な半導体技術に適合性のある材料の固体層を含む。

本発明の方法の実際の構成では、前記第２の流体が前記マイクロフィルターの第１の表面に沿って進み、前記微小球を含む前記濾液が第２の、前記マイクロフィルターの反対側の表面で収集されることを特徴とする。この構成は、第2の流体が比較的少量の液体の閉鎖循環状態に保たれるという利点があり、最大許容レベル以下の径の微小球はフィルターの出口表面に絶えず供給及び抽出される。方法のより具体的な実施形態は、その点で、本発明によれば、前記第２の流体は、無菌閉鎖循環で第１のポンプ手段により前記第１の表面上を循環すること、及び前記濾液は、無菌の第２のポンプ手段により、前記濾液中に存在する微小球を収集するさらなるフィルターを通して前記第２の表面から排出され、前記さらなるフィルターの濾液は、前記閉鎖循環に供給可能であることを特徴とする。抽出された流体の液相は、この場合、微小球が、前記流体から除去及び採取された後、主回路にフィードバックされてもよい。脆弱な微小球へのどんな傷をも避けるため、特にそれらの単分散の個々の径を歪めないために、本発明による方法のさらに好ましい実施形態は、その結果、前記第1及び第2ポンプ手段が、ペリスタポンプ、遠心ポンプ、ギアポンプ、及びピストンポンプが含まれるが、これらに限定されない任意のポンプであることを特徴とする。ペリスタポンプ手段の使用は、問題の単分散粒子の完全性が悪化する可能性のある粒子への機械的衝撃のリスクを回避する一方で、ペリスタポンプ手段は、内部流体の流れに閉鎖環境を提供し、結果として無菌状態を維持できる。

この方法は、目立った中断なしに連続プロセスとして実行されることが好ましい。これには、特に、プロセスを通じてマイクロフィルターの適切な機能が要求される。そのために、本発明による方法のさらに好ましい実施形態は、前記マイクロフィルターがバックフラッシュ手段を備えていることを特徴とする。これらのバックフラッシュ手段は、多くの方法で考案され得る。この点で成功したことが証明された本発明による方法の特定の実施形態は、前記バックフラッシュ手段が、前記マイクロフィルターの前記第２の反対側の表面に取り付けられ、加圧ガス、特に希ガス又は窒素ガスのような不活性ガスを前記マイクロフィルターの前記第２の反対側の表面に放出するために使用される制御可能なバルブを備えることを特徴とする。一方、本発明による方法の代替の実施形態は、前記バックフラッシュ手段が、前記第２の反対面から前記マイクロフィルターを横切る流れを作り出すために使用されるペリスタポンプを含むことを特徴とする。

本発明による方法は、単分散粒子の目標径に関する限り、広いプロセスウィンドウを提供する。広範囲のマイクロからサブマイクロサイズの単分散粒子は、微小液滴を送達する注入手段の寸法及び、マイクロフィルター中の孔の寸法を相互にこれらの寸法を適合させ関係する粒子の望ましい目標径に調整することによって得ることができる。この点において、限定するものではないが、本発明による方法の特定の実施形態は、前記マイクロフィルターが、5-200ミクロンの平均孔径と、前記平均孔径の周りに0.1-5ミクロンの標準偏差内の孔径分布を有すること、及び前記微小球が、5-150ミクロン、好ましくは10-125ミクロン、より好ましくは12.5-100ミクロンの平均粒径と、最大25％、好ましくは最大15％、さらにより好ましくは最大10％の標準偏差内の粒度分布とを有し、前記粒度分布は前記マイクロフィルターの平均孔径以下が85％、好ましくは90％以上、さらにより好ましくは95％以上であることを特徴とする。

本発明は、さらに、物質の粒子を生成するためのシステム、特に、前述の実施形態の１つ以上の発明による方法の実施に使われるシステムに関する。本発明によれば、物質の実質的に単分散の粒子を生成するためのシステムは、第2の流体中の第1の流体を含む実質的に単分散の微小液滴のエマルジョンを形成する手段であって、前記微小液滴は、平均径の周りに、実質的に最大許容粒子径以下の、比較的狭い径分布を示す手段及び前記平均粒子径と前記最大許容粒子径との間にある、実質的に狭い孔径分布のフィルター孔を有する濾過手段を含むこと、及び前記最大許容粒子径以下の粒子径を有する前記エマルジョン中の前記微小球の画分を収集する収集手段を含むことを特徴とする。

本発明は、以下、いくつかの実施例を参照し、図面に沿って、さらに詳細に記載される。図面において：

図１：実質的に単分散の微小球のエマルジョンを形成するための本発明による方法に用いられる注入装置の概略図；図２：本発明による方法で使用して、すべてが最大許容粒子径以下である実質的に単分散の微小球の集合体を提供することができるマイクロフィルター装置の概略図；図３：図１の注入装置によって得られた微小球の典型的な粒子径分布；図４Ａ：図２のマイクロフィルター装置で濾過した後に得られた微粒子の典型的な粒度分布；図４Ｂ：微粒子の粒径分布の比較；図５：本発明による方法を実施するのに特に適した、本発明によるシステムの起動時の実際のセットアップの概略図；図６：本発明による方法を実施した後の図５のセットアップの概略図。

図は純粋な概略図であり、縮尺通りに描かれていないことに注意する。特に、全体的な理解度を向上させるために、一部の寸法は多少誇張されているかもしれない。図面では、同様の部品は同じ参照番号で示されている。

例I：
物質は、溶媒中に固体又は液体の形で溶解され、均質な前記物質の第1の流体が得られる。この例では、物質はポリカーボネートを含み、前記物質は溶媒としてのジクロロメタン（DCM、又は塩化メチレン）に溶解されている。例えば、図１に示されるような注入装置を使用して、前記第１の流体は、その後、第２の流体に注入され前記第2の流体中の前記第1の流体のエマルジョンを形成する。この例では、脱塩水が第2の流体として使用される。これにより、水中に分散されたポリカーボネート溶液（第１の流体）の微小液滴が作製される。微小液滴は、溶媒が除かれる一方で水中に沈み、実用的に同一なポリカーボネート微小球を形成する。

原則として、上記の乳化工程には各種の装置を使用することができるが、本出願人による前述の特許出願に記載されている注入装置を使用することが好ましい。その出願の内容は参照により本明細書に組み込まれ、どのように（第２の）流体中の微小液滴の単分散エマルジョンを得るかのさらなる詳細を提供する。

この実施例で使用される注入装置は、エッチングマスクによってフォトリソグラフィーで規定され、当業者が精通していると想定される通常の半導体製造技術を用いて前記ふるい層に前記マスクを使用してエッチングされたいくつかの注入チャンネルを有するシリコン基材10上のマイクロふるい層を含むマイクロチャンネル装置を含む。これにより、厳密に規定された直径を有するマイクロチャンネルが作製され、半導体技術に関連する非常に小さな許容誤差内で互いに同一になる。ふるい層は、例えばシリコンのような半導体材料又は窒化ケイ素もしくは酸化ケイ素などの材料を含み得、これらはすべて、現在の高度な半導体処理技術に適合性がある。

前記マイクロチャンネル装置の前記高精度は、同様に互いに実質的に同一、つまり、ほぼ同じ径と形を有する微小液滴の集合体20の生成をもたらす。微小液滴が溶媒を失った後、結果としてポリカーボネートの微小球は、このような比較的鋭く、平均粒子径の周りにほぼ完全に最大許容粒子径以下である、十分に規定された粒子径分布を等しく共有する。この例では、図３に示される径分布により示されるような、平均径が約15-16ミクロンの平均径の周りの10-40ミクロンの同じ径をほぼすべてが有する固体ポリカーボネート微小球を生成するためにマイクロチャンネルの直径はすべて15ミクロンである。この例では、最大許容粒子径は30ミクロンである。

必然的に、生成されたすべての微小液滴の約4％が含まれる、図３の粒子径分布の尾部(tail)によって示されるように、約15ミクロンの前記目標径よりも大きい径を有する微小液滴20もいくらか生成される。30ミクロンの最大許容粒子径を超える粒子径を有する目的とする最終産物中の粒子を避けるために、前記微小球を含むエマルジョンは、図２に示されるようなマイクロフィルターによるマイクロ濾過プロセスにかけられる。図１に示すような、本発明に従って使用される注入装置と同様に、マイクロフィルターも高精度な技術を使用して製造されており、正確に規定され構成されたフィルター孔を有するフィルター層をもたらす。したがって、マイクロフィルターは、支持体30で囲まれた注入装置として使用されるもの又はこの例のような微小ふるい層、適切な型の半導体プロセシングに続くリフトオフプロセスによって作製されたほぼ同一の穿孔又は開口を有する金属層を含み得る。

その形成の高い精度の結果として、フィルター層は、平均孔径の周りに非常に狭いフィルター孔径分布を示し、その平均孔径は、平均粒子径と最大許容粒子径の間にある。この例では、金属層の孔又は穿孔は、約20ミクロンの平均直径を共有している。このマイクロフィルターは、図１の注入装置の方法によって作製されたポリカーボネート微小球を含む流体を加工するためのクロスフィルターとして使用される。15分間のろ過後、結果として前記マイクロフィルターから収集されたろ液/透過液は、図４Ａに示される粒子径分布を特徴とする。この製品は、その大きさのあらゆる粒子はフィルターを通過しないため、30ミクロンの最大許容粒子径を超える粒子径の粒子は含まれておらず、一方、生成されたほぼ全ての粒子は、粒子形成の狭い径分布と、これと組み合わされた粒子ろ過の狭い径分布の両方のために最終的な濾液中に保持される。実際には、原材料製品の実際の使用に関して、この点で99％以上の収率又は効率が達成される。注入装置によって得られた（すなわち、微小濾過前）、微小濾過後に得られた（すなわち、透過液及び保持液）微粒子の粒子径分布の比較を図４Ｂに示す。

例II
本発明による方法を実施するための実用的かつ模範的な構成を図５及び図６に示す。この例では、この構成は生分解性微粒子の形成に使用される。より具体的には、これらの生分解性粒子は、薬学的に活性な薬剤が積載又は連結された生分解性ポリマーを含む。適切な生分解性及び生体吸収性ポリマーは、ポリ（L及び/又はD）ラクチドをベースとする多種多様なポリマー及びコポリマーから採用でき得る。このポリマーは、生体内で経験されるように、水性環境にある間に徐々に分解及び溶解し、さらに生体適合性である炎症反応を回避することが証明されている。このような生分解性ポリマー（マトリックス）に薬剤を積載又は連結することにより、体内の特定の部位で薬剤の局所的な徐放を実現でき、再生医療などの局所損傷の治療のために特に役立つこれらの生分解性粒子を提供する。しかしながら、そのような治療に使用される成長因子は非常に高価であるため、そのような物質の実質的損失は、仮に多少なりとも無駄になったとしても最小限に抑える必要がある。本発明の方法及びセットアップは、これら及び他の要望に特に対応する。

活性薬剤が負荷された適切な量の出発物質である生分解性ポリマー材料は、溶媒としてのジクロロメタンに溶解されるが、例えば、テトラヒドロフラン（THF）及び酢酸エチルブチルなどの他の溶媒も適用され得る。第1の流体は、上記記載の注入装置10を用いて第2の流体相としての水に注入されて、およそ15ミクロンの平均液滴径及びその平均径の周りのシャープな径分布を有するほぼ単分散の微小液滴20のエマルジョンを作製する。数パーセントのポリビニルアルコール（PVA）が界面活性剤として水に添加され、この水相中で収集された微小液滴の凝集を防ぐ。次いで、活性剤が負荷されたポリマーの無溶媒の微小球を得るために微小液滴から溶媒が抽出される。抽出が完了すると、微小球はもはや液滴ではなく、固体の微小粒子になる。（ほぼ）単分散の微粒子のエマルジョンが生成され、必要に応じて、容器51に一時的に保持され、制御バルブ53の操作により処理容器50に移されてもよい。処理容器50は本発明による方法の実用的な構成の一部であり、本発明による方法を実施するために使用され、以下でさらに説明される。

処理容器50は、微粒子が懸濁されたエマルジョンの状態を保つために、図５にラダー54で示される攪拌手段を含む。十分な水性環境を維持するために、この目的のために設けられた制御バルブ56を操作することにより、必要に応じて補助容器55から、水又は0.05％ポリソルベート20（Tween 20(登録商標)）水溶液をこのエマルジョンに追加し得る。

処理容器50に接続されているのは、エマルジョンをクロスフィルター60の一次側に循環させ、再び容器50に戻すペリスタポンプ52である。クロスフィルターは、17ミクロンのカットオフ孔径を有する前述のタイプのマイクロフィルター30を含む。90分間の濾過後、このフィルターの濾液は、最大許容粒子径20ミクロンを超える粒子を含まない粒子径分布を示すが、当初の産物/物質の99％以上が前記濾液に保持される。したがって、高価なポリマー製品の不注意の浪費による経済的な損失は最小限に抑えられる。

マイクロフィルターのフィルターの孔に大きい径の粒子が詰まるのを防ぐために、バックフラッシュ手段が提供される。バックフラッシュ手段は、制御バルブ75を操作することによりマイクロフィルターの第2の他方の表面に放出され得る加圧ガスのシリンダー70を含む。二酸化炭素及び空気のような通常のガスを含む多くのガスがこの目的に使用され得るが、好ましくは窒素などの不活性ガス、又はヘリウムやアルゴンなどの希ガスが生成物とのいかなる反応をも避けるために用いられる。制御バルブ75は短時間周期的に開かれ、フィルターの孔を介してガスの逆パルスを加え、フィルターに付着した粒子を持ち上げて、フィルターの他方の側を流れる液流により運ばれて容器まで戻される。

クロスフィルター30の濾液は、マイクロフィルター60の濾液からすべての微粒子を捕捉及び収集するために、さらなるフィルター80によって濃縮される。この例では、このさらなるフィルター80は、マイクロフィルター60の濾液に存在する実質的にすべての固体粒子を捕捉するマイクロメンブレンフィルターを含む。この目的のために、例えばメルクミリポアのウルトラフィルターの範囲のアミコン（登録商標）のような、市販の任意の適切なフィルターが使用され得る。通常の動作モードでは、第2のペリスタポンプ58への制御バルブ59は閉じた位置にあり、廃棄容器90へのバルブ95は開いている。フィルター80の水性濾液出力は廃棄容器90に集められる。最後に、バルブ57、59、95を適切に設定することにより、バックフラッシュパルスは第２のペリスタポンプ58を使用して与えられ、フィルター80の表面に蓄積した有価な保持液を製品容器100へと推進させる。

ウルトラフィルターの保持液は、貴重な微粒子を含む。この生成物は凍結乾燥されて、例えば成長因子又は細胞成長抑止剤のような活性薬剤を含む生分解性ポリマーの固体粒子の単分散粉末を形成する。これらの粒子を実質的に単分散の微小球として含むエマルジョンを作成するための注入手段のみならずこれを後処理するためのろ過手段の両方を選択的に選択するため、結果として製品は、ほとんどすべての粒子が同じ径であるという点で、極端な程度まで単分散であり、さらに重要なことに、結果として製品は最大許容径を超える径の粒子が（ほとんど）存在しないという点で安全です。

これらの実施形態のみを参照してさらに詳細に本発明を記載したが、本発明は、与えられた実施形態に決して限定されないことを理解される。それどころか、当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、さらに多くの代替形態、変形形態、及びさらなる実施形態を考え得る。

Claims

次の工程を含む物質の微小球の製造方法であって：
a. 前記物質を溶媒に溶解して、前記物質を含む第１の流体を形成する工程；
b. 前記第１の流体を少なくとも１つの第２の流体に分散させ、第２の流体中で前記第１の流体の微小液滴のエマルジョンを形成する工程であって、前記微小液滴は平均液滴径及び前記平均液滴径の周りに最大液滴径以下の液滴径分布を有する工程；
c. 前記第２の流体において前記第１の流体の前記微小液滴から前記溶媒が除かれ、前記第２の流体において前記物質を含む微小球を形成することを可能にする工程であって、前記微小球は平均粒子径及び前記平均粒子径を中心とする最大粒子径以下の粒子径分布を有する工程；
d. 前記微小球を含む前記第２の流体を、平均孔径の周りの比較的狭い孔径分布を有するマイクロフィルターに通して、最大許容粒子径を超える粒子径を有する微小球が実質的に含まれない前記微小粒子の大部分を含む濾液を形成する工程であって、前記平均孔径は、前記平均粒子径及び前記最大粒子径の間にある工程を含む物質の微小球の製造方法。
前記物質がポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記物質が薬学的に活性な剤をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
前記ポリマーが生分解性であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記第２の流体が、前記微小液滴の凝集を実質的に防止する界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記界面活性剤がポリビニルアルコールを含み、前記第２の流体が水溶液であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
工程（ｄ）に続いて、前記濾液を乾燥させて前記微小球から前記第２の流体を除去し、前記微小球を収集して粉末を得ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記微小液滴が、マイクロチャンネルデバイスの少なくとも1つのマイクロチャンネルに前記第1の流体を注入し、ここで、前記マイクロチャンネルは特定のサイズの断面径及び出口を有し、前記第２の流体中の前記少なくとも１つのマイクロチャンネルの前記出口で液滴を排出することにより生成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記マイクロチャンネルデバイスが、前記少なくとも１つのマイクロチャンネルを含むチャンネルプレートを含み、前記出口が、前記チャンネルプレートの出力面へ前記液滴を送達し、前記チャンネルプレートが入力面より下に位置し前記少なくとも１つのマイクロチャンネルの１つのマイクロチャンネル内で開口する第１の端部と、前記マイクロチャンネルプレートの前記出力面に対して開口する第２の端部との間に延びる少なくとも１つの第２のチャンネルを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記第２のチャンネルは、前記出口に向かって延びる波形壁、特に歯状の波形を有する波形壁を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記マイクロチャンネルデバイスが微小ふるいを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
前記微小ふるいが、フォトリソグラフィで決められた厳密に定義された孔を有することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
前記微小ふるいがフィルター層を担持する固体基材を含み、前記孔が前記フィルター層中にエッチングされ、前記固体基材が、前記フィルター層の下に、少なくともいくつかの前記孔を含む前記フィルター層の領域を露出する少なくとも１つの窓を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記固体基材がシリコンを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
前記マイクロフィルターが、フォトリソグラフィエッチング及び／又は堆積技術を用いて形成された厳密に定義された孔を有するフィルター層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記フィルター層がリフトオフプロセスにより形成された開口を有する金属層であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記微小球を含む前記第２の流体が、前記マイクロフィルターの第１の表面に沿って進み、前記微小球を含む前記濾液が前記マイクロフィルターの反対側の第２の表面で収集されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記マイクロフィルターが、前記マイクロフィルターの前記反対側の第２の表面に取り付けられたバックフラッシュ手段を備えて設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
前記バックフラッシュ手段が、加圧ガス、特に希ガス又は窒素ガスのような不活性ガスを前記マイクロフィルターの前記反対側の第２の表面上に放出する制御可能なバルブを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記バックフラッシュ手段が、前記マイクロフィルターの前記反対側の第２の表面上へのペリスタポンプによるフローを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
前記マイクロフィルターが、5-200ミクロンの前記平均孔径及び平均孔径を中心とする0.1-5ミクロンの間の標準偏差内の孔径分布を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記微小球が、5-150ミクロン、好ましくは10-125ミクロン、より好ましくは12.5-100ミクロンの平均粒径及び最大25％、好ましくは最大15％、より好ましくは最大10％の標準偏差内の粒径分布を有し、前記粒径分布は前記マイクロフィルターの平均孔径以下か85％、好ましくは90％以上、さらにより好ましくは95％以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。