JP2022509997A - 生分解性高分子を含む化学塞栓用水和ゲル粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2018年11月30日付に大韓民国特許庁に提出された大韓民国特許第10-2018-0153064号に対して優先権を主張する。
映像診断技術の飛躍的な発展により、癌の正確な位置、及び癌に血液を供給する血管を正確に見つけ、放射線照射、手術による除去、及び血管塞栓を用いた腫瘍壊死などの様々な方法で抗癌治療を行うことが可能になった。特に、塞栓術(Embolotherapy)は、カテーテルを経動脈的に接近して、腫瘍に血液を供給する特定血管を硬塞させることによって、腫瘍への血液供給を遮断して腫瘍の壊死を誘発する治療法である。近来、肝細胞癌の治療方法としては肝動脈化学塞栓術(Transcatheter arterial chemoembolization,TACE)が最も多く施行されている。TACEは、腫瘍に血流を供給する動脈の塞栓効果と経動脈抗癌剤注入による抗癌効果を同時に追求する治療法である。正常の肝は、70~80%の血流と50%の必要酸素量が門脈から供給されるのに対し、肝癌細胞は、殆どが肝動脈から供給される。したがって、肝動脈を塞栓させると、正常の肝細胞に比べて肝癌細胞に対する損傷がより多く発生するので、TACEを用いれば比較的選択的に腫瘍を治療することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者らは、治療に必要な適切な分解時間を有しながらも薬物搭載が可能な塞栓剤を開発するために努力した。その結果、ゼラチン及び/又はコラーゲンと酸化した陰イオン性高分子を用いてマイクロ粒子を製造する場合、生体内分解時間の調節が可能ながらも薬物吸着及び放出能力に非常に優れた塞栓用水和ゲル粒子として使用できることを究明し、本発明を完成するに至った。
本発明の一態様によれば、本発明は、(a)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物;及び(b)生分解性陰イオン性高分子を含むマイクロ粒子を提供する。
(a)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物を水溶性溶媒に溶解させる段階;
(b)生分解性陰イオン性高分子を水溶性溶媒に溶解させる段階;及び
(c)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物の溶液及び生分解性陰イオン高分子溶液を混合する段階。
本発明は、薬物搭載型塞栓用水和ゲル粒子として使用可能なマイクロ粒子及びその製造方法を提供する。
図1は、本発明の熱処理過程によって製造された粉末状微粒球及び水和ゲル粒子の写真である。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれらの実施例に制限されないということは、当業界における通常の知識を有する者にとって明らかであろう。
本明細書全体を通じて、特定物質の濃度を示すために使われる“%”は、別に断りのない限り、固体/固体は(重量/重量)%、固体/液体は(重量/体積)%、そして液体/液体は(体積/体積)%である。
まず、コンドロイチンサルフェート(Chondroitin Sulfate)50gを450mlの蒸留水に完全に溶解させた。次に、5gの過ヨウ素酸ナトリウム(Sodium Periodate)を50mlの蒸留水に完全に溶解させた後、これを前記450mlのコンドロイチンサルフェート(Chondroitin Sulfate)溶液に添加して18時間常温で撹拌した。反応が終わると、限外濾過によって残留の過ヨウ素酸ナトリウム(Sodium Periodate)を除去した後に真空乾燥させ、酸化度(degree of substitution,DS)約25%の酸化コンドロイチンサルフェートを得た。コンドロイチンサルフェート(Chondroitin Sulfate)と過ヨウ素酸ナトリウム(Sodium Periodate)の添加比率による酸化度結果を、下記表1に示す。
本発明の薬物搭載型塞栓用水和ゲル粒子を製造するために、ゼラチン及び陰イオン性高分子である酸化コンドロイチンサルフェート及びその酸化度の組成を、下記表2に示した。水和ゲルの原液は、ゼラチン水溶液と酸化コンドロイチンサルフェート水溶液を混合して製造し、下記表2のゼラチンと酸化コンドロイチンサルフェートの含有量は、両水溶液を混合して製造した水和ゲル原液中の両物質の含有量を意味する。
まず、前記表2に示した組成で60mlのゼラチン溶液と60mlの酸化コンドロイチンサルフェート溶液をチューブ内で混合し、50℃の水浴(water bath)にチューブを浸漬させて10分間撹拌した。次に、前記ゼラチン溶液と酸化コンドロイチンサルフェート溶液の混合溶液120mlを、4℃に維持された収集溶液(MCTオイル(medium chain triglyceride oil);又はn-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート含有))600mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。混合溶液の噴射が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て収集溶液中の粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテート(n-butylacetate)とアセトン(Acetone)を用いて順次に洗浄した後に真空乾燥させ、微粒球(マイクロ粒子)を得た。得られた微粒球に150℃で2時間熱を処理し、完全に水和(swelling,hydration)されるまで蒸留水に浸漬させた後、篩分け(sieving)によって100~300μm直径の水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子はアセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終粉末状微粒球を得た。製造された最終粉末状微粒球とスウェリング(swelling)時の水和ゲル粒子の写真を、図1に示した。
実施例2の組成によって実施例3の方法で製造された微粒球に対してドキソルビシン吸着試験を行った。まず、50mgのドキソルビシンを10mlの蒸留水に溶解させて5mg/mlのドキソルビシン溶液を製造した。次に、製造された微粒球約270~300mgを10mlのガラス瓶に取り、ここに、用意しておいた5mg/mlのドキソルビシン溶液10mlを徐々に加えた。ドキソルビシンと微粒球がよく混ざり合うように、約2分に1回ずつ3回~5回程度振り動かした。また、5分、10分及び20分後に、上澄液に入っているドキソルビシンの含有量を測定することによって、微粒球に吸着された薬物の量を確認した。薬物吸着の完了した水和ゲル粒子の総体積は、約2mlとなった。薬物吸着の完了した水和ゲル粒子のイメージは図2Aに示し、実験結果は表3及び図2Bに示した。表3の微粒球重量から分かるように、コンドロイチンサルフェートの酸化度によって微粒球の薬物吸着後のスウェリング程度が異なる。具体的には、コンドロイチンサルフェートの酸化度が低いほど水和後の体積が大きくなる。
酸化コンドロイチンサルフェートの酸化度(DS)が水和ゲルの分解性に与える影響を確認するために、表2における組成3(DS約59%)、5(DS約41%)、9(DS約20%)でそれぞれ実施例3の方法によって微粒球を製造し、150℃で2時間熱処理した。製造された微粒球を100mgずつ称量して15mlの1x PBSにスウェリングさせた後に振盪水槽に入れ、100rpmで振盪しながら完全に分解されるまでにかかる時間を観察した。結果は、表4に示した。表4に示すように、コンドロイチンサルフェートの酸化度が高いほど微粒球の分解時間が長くなることが確認できた。
熱処理時間が水和ゲルの分解性に与える影響を確認するために、表2の組成7の比率で実施例3の方法によって微粒球を製造し、150℃でそれぞれ1時間、2時間、5時間熱処理した。製造された微粒球を100mgずつ称量して15mlの1x PBSにスウェリングさせた後に振盪水槽に入れ、100rpmで振盪しながら完全に分解されるまでにかかる時間を観察した。結果は、図3及び図4に示した。図3及び図4に示すように、熱硬化時間が長いほど分解時間が相対的に長くなることが確認できた。
ゼラチンの含有量が水和ゲルの分解性に与える影響を確認するために、表2における組成1、2、3の比率(ゼラチンそれぞれ3、4、5%、及び酸化コンドロイチンサルフェート7.5%)で実施例3の方法によって微粒球を製造し、150℃で5時間熱処理した。製造された微粒球を100mgずつ称量して15mlの1x PBSにスウェリングさせた後に振盪水槽に入れ、100rpmで振盪した。1ヶ月後の残余微粒球の重さを称量して分解度を計算した。結果は、表5に示した。表5に示すように、ゼラチン含有量が低いほど分解速度が速かった。
酸化コンドロイチンサルフェートの含有量が水和ゲルの分解性に与える影響を確認するために、表2の組成6、7、8(ゼラチン5%、及び酸化コンドロイチンサルフェートをそれぞれ5、7.5、10%)の比率で実施例3の方法によって微粒球を製造し、150℃で5時間熱処理した。製造された微粒球を100mgずつ称量して15mlの1x PBSにスウェリングさせた後に振盪水槽に入れ、100rpmで振盪した。1ヶ月後の残余微粒球の重さを称量して分解度を計算した。結果は、表6に示した。表6に示すように、酸化コンドロイチンサルフェートの含有量が低いほど分解速度が速かった。
表2における組成3の比率で実施例3の方法によって微粒球を製造した。2時間熱処理した微粒球と熱処理していない微粒球をそれぞれ280mgずつ取り、実施例4の方法で5mg/mlのドキソルビシン溶液10mlを徐々に加えてドキソルビシン吸着程度を観察した。観察30分後の肉眼結果を図5に示した(左:熱処理×、右:熱処理O)。図5の左図に示すように、熱処理しなければ、薬物が殆ど吸着されず、微粒球の硬度が非常に低いため、形態が保持できない。
表2における組成3の比率で5%ゼラチン溶液20mlと7.5%酸化コンドロイチンサルフェート溶液20mlをチューブ内で混合し、チューブを50℃の水浴に浸漬させて10分間撹拌した。次に、前記混合溶液40mlを、4℃に用意しておいた収集溶液n-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート)200mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。次に、1gのシアノ水素化ホウ素ナトリウム(sodium cyanoborohydride,SCBH)を蒸留水10mlに溶解させ、前記マイクロ粒子が入っている収集溶液に徐々に添加し、24時間反応を行った。反応が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て収集溶液中の粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテートとアセトンを用いて順次に洗浄した。マイクロ粒子を蒸留水に完全にスウェリング(swelling)させ、30分ずつ撹拌後に蒸留水を交替する方法で3回行って、マイクロ粒子内に残留するシアノ水素化ホウ素ナトリウムを除去した後、篩分け(sieving)によって直径100~300μmの水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子はアセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終微粒球を得た。
表2の組成3の比率で5%ゼラチン溶液20mlと7.5%酸化コンドロイチンサルフェート溶液20mlをチューブ内で混合し、チューブを50℃の水浴に浸漬させて10分間撹拌した。次に、前記混合溶液40mlを、4℃に用意しておいた収集溶液n-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート)200mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。次に、25%のグルタルアルデヒド(glutaraldehyde,GA)10mlを、マイクロ粒子が入っている収集溶液に徐々に添加して24時間反応させた。反応が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテートとアセトンを用いて順次に洗浄した。マイクロ粒子を蒸留水に完全にスウェリング(swelling)させ、30分ずつ撹拌後に蒸留水を交替する方法で3回行って、マイクロ粒子内に残留するグルタルアルデヒドを除去した後、篩分け(sieving)によって直径100~300μmの水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子はアセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終微粒球を得た。
表2の組成3の比率で5%ゼラチン溶液20mlと7.5%コンドロイチンサルフェート溶液20mlをチューブ内で混合し、チューブを50℃の水浴に浸漬させて10分間撹拌した。次に、前記混合溶液40mlを、4℃に用意しておいた収集溶液n-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート)400mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。次に、EDC(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride)1gとNHS(N-Hydroxysuccinimide)1gを10mlの蒸留水に溶解させ、マイクロ粒子が入っている収集溶液に徐々に添加して24時間反応させた。反応が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテートとアセトンを用いて順次に洗浄した。マイクロ粒子を蒸留水に完全にスウェリング(swelling)させ、30分ずつ撹拌後に蒸留水を交替する方法で3回行って、マイクロ粒子内に残留するEDC/NHSを除去した後、篩分け(sieving)によって直径100~300μmの水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子はアセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終微粒球を得た。
製造方法による薬物搭載性能に差異があるかを確認するために、実施例3による熱処理によって製造された水和ゲル粒子、実施例10によるシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加して製造された水和ゲル粒子、実施例11によるグルタルアルデヒドを添加して製造された水和ゲル粒子、及び実施例12によるEDC/NHSを添加して製造された水和ゲル粒子、の合計4種の微粒球を使用して、実施例4の方法でドキソルビシン吸着実験を行った。また、ドキソルビシンが吸着していない水和ゲルを100mgずつ称量して15mlの1x PBSに入れ、振盪水槽で100rpmで振盪しながら分解性を3ヶ月観察した。結果は、表7に示した。表7に示すように、SCBH、GA、又はEDC/NHSを使用して製造された水和ゲル粒子の薬物吸着能力は、熱硬化法で製造された水和ゲル粒子に比べて顕著に低かった。熱硬化法で製造された水和ゲル粒子は、コンドロイチンサルフェート(CS)の酸化度(DS)で分解時間を調節できるが、薬物吸着能力には大差がなかった。しかし、SCBH、GA、又はEDC/NHSを使用して製造された微粒球は、SCBH、GA、又はEDC/NHSの使用量によって分解時間を調節することはできるが、薬物吸着能力にも大差があることが確認できた。
コンドロイチンサルフェートの酸化の有無が水和ゲルの薬物吸着に与える影響を確認するために、酸化コンドロイチンサルフェートの代わりに、酸化していないコンドロイチンサルフェートを使用した以外は、実施例3と同じ方法で水和ゲル粒子を製造した。次に、実施例4の方法で製造された水和ゲル粒子の薬物吸着能力を確認した。結果は、図6に示した。図6に示すように、非酸化コンドロイチンサルフェートで製造した水和ゲル粒子にはドキソルビシン薬物がよく吸着されなかった。これは、コンドロイチンサルフェートが酸化しないとゼラチンと結合できず、微粒球を製造する過程で全て洗浄されて除去されたためと考えられる。したがって、非酸化コンドロイチンサルフェートで製造した水和ゲル粒子には薬物の吸着力がわずかであることが分かった。
実施例5の微粒球2(100~300μm)と市販中の塞栓剤HepaSphereTM(200~400μm)及びDC BeadTM(100~300μm)に、同様にドキソルビシン50mgを吸着させた後、1x PBS溶液で50rpmの条件で溶出実験を行った。その結果、図7に示すように、HepaSphereTMとDC BeadTMは、2時間以降では殆ど薬物が放出されないが、本発明で提示した水和ゲル(微粒球2、Bead)は持続的に薬物を放出した。また、微粒球2(Bead)は、1ヶ月にかけて完全に分解されながら薬物を全て放出するので、最終薬物放出率が100%であるが、非分解性であるHepaSphereTM及びDC BeadTMは最終薬物放出が30%未満であり、薬物放出率の差異が非常に大きかった。
10%コラーゲン水溶液20mlと7.5%酸化コンドロイチンサルフェート溶液20mlを混合して10分間撹拌した。次に、前記混合溶液を、4℃の収集溶液n-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート)200mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。噴射が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテートとアセトンで洗浄後に真空乾燥させてマイクロ粒子を得た。得られたマイクロ粒子は、150℃で2時間熱処理し、蒸留水に完全にスウェリング(swelling)させた後、篩分け(sieving)によって100~300μmの水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子は、アセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終粉末状微粒球を得た。製造された粉末状微粒球を蒸留水にスウェリング(swelling)させた時の水和ゲル粒子写真とドキソルビシンを搭載した後の写真を図8に示した。
表2における組成3の比率で5%ゼラチン水溶液20mlと7.5%酸化デキストランサルフェート(DS20%)溶液20mlを混合して10分間撹拌した。次に、前記混合溶液を4℃の収集溶液n-ブチルアセテート(10%セルロースアセテートブチレート)200mlにエンカプスレータ(encapsulator)を用いて噴射しながら収集溶液を撹拌してエマルジョン(マイクロ粒子)を製造した。噴射が終わると撹拌を止め、長時間の安定を経て粒子を沈め、上層の収集溶液は捨てた。n-ブチルアセテートとアセトンで洗浄後に真空乾燥させてマイクロ粒子を得た。得られたマイクロ粒子は150℃で2時間熱処理後に蒸留水に完全にスウェリング(swelling)させ、篩分け(sieving)によって100~300μmの水和ゲル粒子を収集した。収集された水和ゲル粒子はアセトンで脱水後に真空乾燥させ、最終粉末状微粒球を得た。製造された粉末状微粒球を蒸留水にスウェリング(swelling)させた時の水和ゲル粒子写真とドキソルビシンを搭載した後の写真を図9に示した。
Claims (23)
- (a)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物;及び(b)生分解性陰イオン性高分子を含むマイクロ粒子。
- 前記生分解性陰イオン性高分子は、酸化した陰イオン性高分子である、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記生分解性陰イオン性高分子は、コンドロイチンサルフェート、デキストランサルフェート、デルマタンサルフェート、ソジウムアルギン酸サルフェート、ヘパリン、ケラタンサルフェート、ヒアルロン酸、又はこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記生分解性陰イオン性高分子は、酸化コンドロイチンサルフェート、酸化デキストランサルフェート、酸化デルマタンサルフェート、酸化ソジウムアルギン酸サルフェート、酸化ヘパリン、酸化ケラタンサルフェート、酸化ヒアルロン酸、又はこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記マイクロ粒子は、化学塞栓用である、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記マイクロ粒子は、TACE(transcatheter arterial chemoembolization)用である、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記マイクロ粒子は、薬物吸着力がある、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 前記薬物は、抗癌剤である、請求項7に記載のマイクロ粒子。
- 前記抗癌剤は、アントラサイクリン系抗癌剤である、請求項8に記載のマイクロ粒子。
- 前記アントラサイクリン系抗癌剤は、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、イダルビシン、ゲムシタビン、ミトキサントロン、ピラルビシン及びバルルビシンからなる群から選ばれる、請求項9に記載のマイクロ粒子。
- 前記抗癌剤は、イリノデカンである、請求項8に記載のマイクロ粒子。
- 前記マイクロ粒子は、マイクロスフェア(microsphere)である、請求項1に記載のマイクロ粒子。
- 次の段階を含むマイクロ粒子の製造方法:
(a)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物を水溶性溶媒に溶解させる段階;
(b)生分解性陰イオン性高分子を水溶性溶媒に溶解させる段階;及び
(c)ゼラチン、コラーゲン、又はこれらの混合物の溶液及び生分解性陰イオン高分子溶液を混合する段階。 - 前記生分解性陰イオン性高分子は、酸化した陰イオン性高分子である、請求項13に記載の製造方法。
- 前記生分解性陰イオン性高分子は、コンドロイチンサルフェート、デキストランサルフェート、デルマタンサルフェート、ソジウムアルギン酸サルフェート、ヘパリン、ケラタンサルフェート、ヒアルロン酸、又はこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項13に記載の製造方法。
- 前記生分解性陰イオン性高分子は、酸化コンドロイチンサルフェート、酸化デキストランサルフェート、酸化デルマタンサルフェート、酸化ソジウムアルギン酸サルフェート、酸化ヘパリン、酸化ケラタンサルフェート、酸化ヒアルロン酸、又はこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項13に記載の製造方法。
- (d)前記(c)段階の結果物である混合溶液を有機溶媒に添加し撹拌してエマルジョン化させる段階をさらに含む、請求項13に記載の製造方法。
- 前記有機溶媒は、n-ブチルアセテート(n-butylacetate)、セルロースアセテートブチレート(cellulose acetate butyrate)、MCTオイル(medium chain triglyceride oil)、又はこれらの混合溶媒である、請求項17に記載の製造方法。
- (e)前記エマルジョン化によって生成されたマイクロ粒子を洗浄及び乾燥させる段階をさらに含む、請求項17に記載の製造方法。
- 前記洗浄は、n-ブチルアセテート(n-butylacetate)、セルロースアセテートブチレート(cellulose acetate butyrate)、MCTオイル(medium chain triglyceride oil)、又はこれらの混合溶媒から選ばれる有機溶媒で行われる、請求項19に記載の製造方法。
- (f)前記エマルジョン化によって生成されたマイクロ粒子を90℃~200℃の温度で0.5~5時間熱処理する段階をさらに含む、請求項17に記載の製造方法。
- (g)前記熱処理の完了したマイクロ粒子を洗浄する段階をさらに含む、請求項21に記載の製造方法。
- (h)前記マイクロ粒子を脱水及び乾燥させる段階をさらに含む、請求項22に記載の製造方法。
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