JP2021504496A - 制御可能な放出プロファイルを有する活性マトリックスとしてのグリセロール‐シリコーンエラストマー - Google Patents
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Abstract
Description
本文脈において、「シリコーンエラストマー」という用語は、式‐RR’SiO‐のシロキサンの繰り返し単位から構成される任意の不活性化合物を含むポリマーを指し、式中、R及びR’は、同一又は異なる炭化水素基であり、IUPACの定義に従って、ゴムのような弾性を示すポリマーとして使用される。
本発明の第1の態様では、以下に詳述するように、互いに別個の少なくとも第1及び第2のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物が開示される。相は、個々に連続しているが、エラストマーシリコーンマトリックス組成物に埋め込まれた別個の構造である場合があるが、通常、エラストマーシリコーンマトリックス組成物に埋め込まれた個別の小球又は液滴として存在する。
a)少なくとも第1のグリセロール相を含む第1のシリコーン組成物及び第2のグリセロール相を含む第2のシリコーン組成物を提供すること;
b)前記少なくとも第1及び第2のシリコーン組成物を、1000rpm未満の剪断レベルで混合すること;及び
c)任意選択で、b)で得られた混合シリコーン組成物を硬化させること
を含む上記方法が開示される。
i.シリコーンプレエラストマーを提供すること;
ii.グリセロールを提供すること;
iii.少なくとも1つの架橋剤を提供すること;
iv.1つ又は複数の賦形剤及び任意選択で1つ又は複数の添加剤を提供すること;
v.シリコーンプレエラストマー、少なくとも1つの架橋剤、グリセロール、及び任意選択で1つ以上の賦形剤及び任意選択で1つ以上の添加剤を、1000rpm〜5000rpm以上のレベルで剪断を加えることにより混合すること、
によって得られる方法が開示される。
一態様では、本発明は、少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法に関し、該方法は、
a)少なくとも第1のグリセロール相を含む第1のシリコーン組成物及び第2のグリセロール相を含む第2のシリコーン組成物を提供すること;
b)前記少なくとも第1及び第2のシリコーン組成物を、1000rpm未満の剪断レベルで混合すること;及び
c)任意選択で、b)で得られた混合シリコーン組成物を硬化させること
を含む。
i.シリコーンプレエラストマーを提供すること;
ii.グリセロールを提供すること;
iii.少なくとも1つの架橋剤を提供すること;
iv.1つ又は複数の賦形剤及び任意選択で1つ又は複数の添加剤を提供すること;
v.シリコーンプレエラストマー、少なくとも1つの架橋剤、グリセロール、及び任意選択で1つ以上の賦形剤及び任意選択で1つ以上の添加剤を、1000rpm〜5000rpm以上のレベルで剪断を加えることにより混合すること;
により、少なくとも第1のグリセロール相を含む第1のシリコーン組成物及び第2のグリセロール相を含む第2のシリコーン組成物の少なくとも1つを入手することを含む。
i.シリコーンプレエラストマーを提供すること;
ii.グリセロールを提供すること;
iii.少なくとも1つの架橋剤を提供すること;
iv.任意選択で1つ以上の賦形剤及び任意選択で1つ以上の添加物を提供すること;
v.シリコーンプレエラストマー、少なくとも1つの架橋剤、グリセロール、及び任意選択で1つ以上の賦形剤及び任意選択で1つ以上の添加剤を、約1000rpm〜約5000rpmのレベルで剪断を加えることにより混合すること;及び
vi.vで得られた混合物を硬化させること。
グリセロール相を含むすべてのシリコーン組成物は、本開示において複製されるように、WO2016/189117のステップi〜vに従って調製した。
2成分Sylgard 184シリコーンキット(S184)、つまり架橋剤と、補強剤としてシリカを含むPt触媒を含むジビニル末端ポリジメチルシロキサンは、Dow Corningから購入した。バイオディーゼル生産の副産物であるグリセロール(食品グレード)はEmmelevA/Sから提供され、空気との過度に長い接触を避けて、そのまま使用された。
すべての化合物の混合には、デュアル非対称遠心機SpeedMixer DAC 150 FVZ‐Kを使用した。ライカDM LB光学顕微鏡をシリコーンエマルジョン形態のグリセロールの調査に適用した。
Sylgard 184シリコーンキット(S184)は、製造元の推奨に従って、重量比10:1で混合した。続いて、特に明記しない限り、望ましい量のグリセロールをPDMSに加え、スピードミキサーを使用して3500rpmで5分間撹拌した。いくつかの例では、混合ステップの後、組成物を1mmのスペーサーを備えた金属型に流し込み、80℃で1時間硬化させた。得られたフィルムは、その後、最終的に後硬化が行われるように少なくとも2日間室温に放置された。
実験的
着色剤をグリセロールに添加し、得られたグリセロール組成物を、均一な溶液が得られるまで3500rpmで5分間スピード混合することによりSylgardシリコーン組成物と混合した。これにより、単一のグリセロール相を含むシリコーン組成物が調製された。組成物はエマルジョンの形態であった。
図1は、硬化前の、光学顕微鏡下で薄いフィルムとしてのデュアルコンパートメントシリコーンエラストマーエマルジョンの詳細を示す。フィルムは、2つの別個のグリセロール相を含み、各グリセロール相は、異なる賦形剤の存在によって区別され、賦形剤は、青色着色剤(図1A)又は赤色着色剤(図1B)のいずれかであることを特徴とする。図1Cは、混合後のエラストマー組成物を示しており、着色剤がグリセロール小球中に分離されたままであり、したがって、エラストマーが2つの別個のグリセロール相を含むことが観察され得る。
サンプルの準備
提供されている例では、1.42gの材料のバッチが作成され、これは容易にスケールアップ又はスケールダウンできる。記載されている方法を使用して、1g〜80gのバッチを調製した。ヒドロキノン(HQ、0.02g、5wt.%)をグリセロール(0.4g)に50℃で磁気攪拌しながら透明な溶液が得られるまで(通常は約1〜2時間)溶解した。必要量のS184(製造元のガイドラインに従って、ベース0.909gと硬化剤0.091gを10:1ミックスで組み合わせて形成して、又は20:1ミックスでベース0.952gと硬化剤0.048gを組み合わせて形成して、より少ない架橋生成物を得た)とグリセロール/ヒドロキノン(グリセロール/シリコーン生成物の比率は、ヒドロキノンの存在に関係なく同じであった)を、デュアル非対称遠心機SpeedMixerDAC150FVZ‐Kを使用して、毎分3500回転(rpm)で5分間混合した。得られたシリコーン中グリセロールエマルジョンを、それぞれ約0.1、0.2、0.3、0.4又は0.5mmの厚さのフィルムを得るために、1mm厚のスペーサーを備えた金型にキャストするか、又は様々な市販のナイフでコーティングした。続いてサンプルを80℃で1時間硬化させた。円形のディスクサンプルは、カスタムダイ(直径25mm、厚さ1mm)を使用してカットされた。実験用ナイフを使用して、より薄いサンプルを手動で4.5x4.5cmの長方形に切り出した。サンプルの命名法はパターンGX_HQY_S184_Zを使用する。ここで、G及びXはグリセロール及びphr単位のグリセロール濃度(シリコーンエラストマー100重量部あたりの重量部)に対応し、HQ及びYはヒドロキノン及びグリセロールに溶解したヒドロキノンの濃度(グリセロール中のHQの重量パーセントとして表される)に対応し、S184は、それぞれ適用されたシリコーン組成物に対応する。Zは、以下で説明するさまざまな材料パラメータを考慮する。調査されたすべてのサンプルの完全な説明は、対応するサンプル名とともに表1に記載されている。3500rpmでスピード混合されたグリセロール、シリコーン(10:1の混合比のSylgard184)に基づく組成物は、基本サンプルと見なされる。基本組成の拡張部分は、表に太字で示されている。
フィルム厚さは、光学顕微鏡Leica DM LBを使用して測定した。FEI Quanta 200 ESEM FEG走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、複合材料の形態を調査した。テスト前に、高解像度のスパッタコーターCressington 208HRを使用して厚さ2nmの金の層を堆積させるために、断面を真空条件下で20mAの電流で5秒間コーティングした。
この試験では、グリセロール‐シリコーンエラストマーからの放出プロファイルを調査するために、モデル化合物(簡単に「追跡可能な」活性物質)としてヒドロキノンを使用した。実験は、外部水相のヒドロキノン濃度のさらなる増加が観察されなくなるまで行われた。放出プロファイルのプラトー領域から得られた値は、グリセロール‐シリコーン複合体からのヒドロキノンの完全放出に対応すると考えられた。組み込まれたヒドロキノンの質量、グリセロール負荷、及び測定されたフィルムの厚さに基づいて、理論値の平均で93%(±4%)の最大放出が達成された。
図5では、グリセロール‐シリコーンエラストマーの形態及び放出動態に対するグリセロール負荷の影響に関するデータが開示されている。さまざまな厚さ1mmのグリセロール‐シリコーンエラストマーからのヒドロキノンの放出プロファイルを示す。グリセロール含有量を増やすことにより、離散液滴形態から双連続構造への転移を観察できる。離散液滴から双連続液滴への転移は、徐々にではあるが、マトリックス内で約120phrのグリセロールで完全であることが実験的に観察されている。
発明者らによる以前の研究で議論されたように18、グリセロール小球サイズは、異なる混合速度で組成物を調製することによりシリコーン中グリセロールエマルジョンを調製するときに適用される剪断速度を制御することにより調整することができる(たとえば、図6及び14を参照)。
放出速度は、表面積/厚さの比の関数として変化することが示された。たとえば、0.1mmの複合フィルムの場合、厚さ1mmのサンプルと同様の放出プロファイルが観察された(図8)。サンプルG80_HQ5_S184_0.1mmからのヒドロキノンの完全な放出は、約2〜2.5時間後に達したが、10倍の厚さのサンプルは、ヒドロキノンの全含有量を放出するのに約50時間も必要であった。図5に関して説明したように、グリセロールの負荷が120phrのグリセロールドメインの離散球状構造から双連続マトリックスへの変化に応じて増加すると、放出動態はゼロ次に近づく。
(グリセロールへの水の吸収による)水の存在下で;別個のグリセロールドメイン形態を持つ複合材料のシリコーン相は、グリセロールドメインが膨潤するにつれて引き伸ばされる。その結果、前のセクションで吸水実験について説明したように、隣接する液滴間のシリコーンの間隔が狭くなり、材料内でのより速い物質輸送を促進し、結果として材料内からの物質の放出がより速くなることが予想される。
驚くべき機能を備えた二相グリセロール‐シリコーンエラストマー複合材料を調製した。製剤の簡単な操作により、水分吸収と物質放出能力を自由に制御でき、シリコーンエラストマーの機械的特性も制御できる。最も重要なこととして、マトリックスは、PDMSエラストマー内のグリセロール負荷に応じて、ゼロ次、ゼロ次に近い、及び一次の放出挙動を提供する。さらに、さまざまな特性(機械的特性又はフィルム厚さ)を変更することにより、活性物質の放出速度を正確に制御できることが実験的に証明された。
実験的
デュアルコンパートメントグリセロールシリコーンエラストマーは、4つのステップで準備された。以下に示す例は、活性物質としてエリスロシンBとヒドロキノンを含み、それぞれが別個のグリセロール相にあるデュアルコンパートメントグリセロール‐シリコーンエラストマーの調製を示す。すべての化合物の量は例として示され、実際の必要に応じてスケールアップ又はスケールダウンできる。
今回の実験では、グリセロール‐エリスロシンB溶液とグリセロール‐ヒドロキノン溶液の2つの溶液を準備した。グリセロール‐エリスロシンB溶液は、4gのグリセロール及び0.04gのエリスロシンBを含んでいた。グリセロール‐ヒドロキノン溶液は、4gのグリセロール及び0.2gのヒドロキノンを含んでいた。上記のように単一のエマルジョンを調製し、その後、2つの別個のシリコーン中グリセロールエマルジョンを調製するために使用した。グリセロール‐エリスロシンB及びグリセロール‐ヒドロキノン溶液を、それぞれ、別々の容器中のシリコーンプレポリマー5gに加えた。この場合、ダウコーニングのSylgard 184シリコーンキットが適用された。その後、それぞれの混合物を、デュアル非対称遠心分離機DAC SpeedMixerを使用して2〜5分間スピード混合した。
グリセロール‐シリコーンエラストマーからのエリスロシンとヒドロキノンの放出プロファイルは、複合材料を脱イオン水に浸すことによって決定された。エリスロシンBとヒドロキノンの放出の進行は、水性環境で両方の化合物の濃度の変化を測定することによって監視された。テストには、BMG LabTechのUV‐vis分光光度計POLARstar Omegaマイクロプレートリーダーを使用し、結果をエリスロシンB/水溶液及びヒドロキノン/水溶液の検量線と比較した。各放出プロファイル曲線は、3つの個別の実験の平均を表す。0.3mmの厚さのフィルムが調査された。このような薄いフィルムは自己接着する傾向があるため、露出した表面積を一定に保つためにカスタムメイドのフレーム(図4)に取り付け、磁気攪拌を備えたビーカーに入れた。
安定したシリコーン中グリセロールエマルジョンの形成を、表2:本発明の組成物の形成及び様々な受け取ったままの市販のシリコーンプレエラストマーについての最大グリセロール負荷の試験に従って、一連の市販のシリコーンプレエラストマーについて調べた。試験は、受け取ったままの組成物の最大グリセロール負荷、及び受け取ったままの組成物のグリセロールによる負荷又は安定化を改善するための条件に焦点を当てた。
請求項で使用される「含む」(comprising)という用語は、他の要素又はステップを除外しない。請求項で使用される用語「一つの」(「a」又は「an」)は、複数を除外しない。本発明を例示の目的で詳細に説明してきたが、そのような詳細は単にその目的のためであり、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって変更がなされ得ることが理解される。
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Claims (26)
- 互いに別個の、少なくとも第1及び第2のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物であって、少なくとも第1及び第2のグリセロール相は、第2のグリセロール相には存在しない、第1のグリセロール相中の第1の賦形剤の存在によって少なくとも異なる、上記エラストマーシリコーン組成物。
- 前記第1の賦形剤が、第1の活性物質、第1の薬物、第1の着色剤、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載のエラストマーシリコーン組成物。
- 前記第2のグリセロール相が、前記第1のグリセロール相には存在しない少なくとも第2の賦形剤を含む、請求項1又は2に記載のエラストマーシリコーン組成物。
- 前記第2の賦形剤が、第2の活性物質、第2の薬物、第2の着色剤、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項1〜3のいずれかに記載のエラストマーシリコーン組成物。
- 前記第1及び前記第2の賦形剤がそれぞれヒドロキノン及びエリスロシンBである、請求項1〜4のいずれかに記載のエラストマーシリコーン組成物。
- 前記エラストマーシリコーン組成物が、請求項8〜16のいずれかに記載のエラストマーシリコーン組成物である、請求項1〜5のいずれかに記載のエラストマーシリコーン組成物。
- エマルジョンの形態又は硬化エラストマーの形態の、請求項1〜6のいずれかに記載のエラストマーシリコーン組成物。
- 少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物の調製方法であって、
a)少なくとも第1のグリセロール相を含む第1のシリコーン組成物及び第2のグリセロール相を含む第2のシリコーン組成物を提供すること;
b)前記少なくとも第1及び第2のシリコーン組成物を1000rpm未満の剪断レベルで混合すること;及び
c)任意選択で、b)で得られた混合シリコーン組成物を硬化させること
を含む、上記方法。 - 請求項8に記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法であって、b)における混合が、前記少なくとも第1及び第2のシリコーン組成物が十分にブレンドされるまで継続される、上記方法。
- 請求項8又は請求項9に記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法であって、前記剪断レベルが750rpm未満、好ましくは500rpm未満である、上記方法。
- 請求項8〜10のいずれかに記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物の調製方法であって、剪断が2分未満、1未満、又は0.5分未満の間適用される、上記方法。
- 請求項8〜11のいずれかに記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法であって、前記第1のシリコーン組成物は、前記第2のシリコーン組成物の前記第2のグリセロール相には存在しない、前記第1のシリコーン組成物の前記第1のグリセロール中の少なくとも1つの第1の賦形剤を含むことにより前記第2のシリコーン組成物とは異なる、上記方法
- 請求項12に記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物の調製方法であって、前記少なくとも第1の賦形剤が、第1の活性物質、第1の薬物、第1の着色剤、又はそれらの組み合わせから選択される、上記方法。
- 請求項12又は請求項13のいずれかに記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法であって、前記第2のシリコーン組成物は、前記第1のグリセロール相には存在しない、前記第2のグリセロール相中の少なくとも第2の賦形剤を含む、上記方法。
- 請求項14に記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物の調製方法であって、前記少なくとも第2の賦形剤が、第2の活性物質、第2の薬物、第2の着色剤、又はそれらの組み合わせから選択される、上記方法。
- 請求項8〜15のいずれかに記載の少なくとも2つの別個のグリセロール相を含むエラストマーシリコーン組成物を調製する方法であって、前記少なくとも第1のグリセロール相を含む第1のシリコーン組成物及び第2のグリセロール相を含む第2のシリコーン組成物の少なくとも1つは、
i.シリコーンプレエラストマーを提供すること;
ii.グリセロールを提供すること;
iii.少なくとも1つの架橋剤を提供すること;
iv.1つ又は複数の賦形剤及び任意選択で1つ又は複数の添加剤を提供すること;
v.シリコーンプレエラストマー、少なくとも1つの架橋剤、グリセロール、及び任意選択で1つ以上の賦形剤及び任意選択で1つ以上の添加剤を、1000rpm〜5000rpm以上のレベルで剪断を加えることにより混合すること:
により得られるものである、上記方法。 - 少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有し、連続シリコーンエラストマーマトリックスに封入された少なくとも1つの別個のグリセロール相を含む活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、放出される活性物質が前記少なくとも1つの別個のグリセロール相に含まれ、及び前記少なくとも1つの別個のグリセロール相が、前記シリコーンエラストマーマトリックス中に少なくとも60phrで存在する、上記組成物。
- 請求項17に記載の少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有する活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、前記少なくとも1つの別個のグリセロール相が、前記シリコーンエラストマーマトリックス中に、60phr〜150phr、70phr〜140phr、80phr〜130phr、90phr〜120phr、又は100phr〜110phrで存在する、上記組成物。
- 請求項17又は18に記載の少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有する活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、前記少なくとも1つの別個のグリセロール相が、前記シリコーンエラストマーマトリックス中に、100phr〜150phrの濃度、好ましくは110phr〜130phr、最も好ましくは120phrの濃度で存在する場合、ゼロ次活性物質放出動態を観察する活性物質放出が得られる、上記組成物。
- 請求項17〜19のいずれかに記載の少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有する活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、少なくとも2つの別個のグリセロール相であって、それぞれ別個のグリセロール相が放出されるそれぞれの活性物質を含むものである前記少なくとも2つの別個のグリセロール相が、前記連続シリコーンエラストマーマトリックスに封入されており、ただし前記シリコーンエラストマー組成物中のグリセロールの総濃度が、前記シリコーンエラストマーマトリックス中、60phr〜150phr、70phr〜140phr、80phr〜130phr、90phr〜120phr、又は100phr〜110phr、好ましくは80phr〜130phrで存在するものとする、上記組成物。
- 請求項17〜20のいずれかに記載の少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有する活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、前記シリコーンエラストマー組成物が請求項1〜7のいずれかに記載の硬化エラストマーシリコーン組成物である、上記組成物。
- 請求項17〜21のいずれかに記載の少なくともゼロ次に近い活性物質放出動態を有する活性物質放出シリコーンエラストマー組成物であって、前記活性物質放出シリコーンエラストマー組成物の寸法が0.1mm〜5mmである、上記組成物。
- 連続シリコーンエラストマーマトリックスに封入された少なくとも1つの別個のグリセロール相を含む活性物質放出シリコーンエラストマー組成物について、ゼロ次活性物質放出動態と一次活性物質放出動態の間で活性物質放出動態を可逆的に制御する方法であって、ここで、放出される活性物質は、前記少なくとも1つの別個のグリセロール相に含まれるものであり、前記方法は、前記グリセロール相から放出される少なくとも1つの活性物質を含む別個のグリセロール相のエラストマーシリコーン組成物中のグリセロールの濃度を、最初のグリセロール濃度のしきい値より上で又は下で調整すること;前記エラストマーシリコーン組成物と別個のグリセロール相を1000rpm〜5000rpmでスピード混合すること;及びその後、得られた混合物を硬化させることを含む、上記方法。
- 請求項23に記載の活性物質放出シリコーンエラストマー組成物について、ゼロ次活性物質放出動態と一次活性物質放出動態との間で可逆的に活性物質放出動態を制御する方法であって、前記第1のグリセロール濃度閾値が前記シリコーンエラストマー組成物中のグリセロールの60phrグリセロール総濃度である、上記方法。
- 請求項23又は24に記載の活性物質放出シリコーンエラストマー組成物について、ゼロ次活性物質放出動態と一次活性物質放出動態の間で活性物質放出動態を可逆的に制御する方法であって、前記エラストマーシリコーン組成物が請求項17〜22のいずれかに記載の活性物質放出シリコーンエラストマー組成物である、上記方法。
- 請求項23〜25のいずれかに記載の活性物質放出シリコーンエラストマー組成物について、ゼロ次活性物質放出動態と一次活性物質放出動態との間で活性物質放出動態を可逆的に制御する方法であって、前記エラストマーシリコーン組成物に含まれる別個のグリセロール相に含まれる活性物質の活性物質放出速度が、前記エラストマーシリコーン組成物の硬化中の架橋密度を調整することにより、及び/又は得られるグリセロールとエラストマーシリコーン組成物の混合物の形態を変化させることにより調整される、上記方法。
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