JP2024508888A - 一時的塞栓剤としてのアルギネートベースの粒子 - Google Patents

一時的塞栓剤としてのアルギネートベースの粒子 Download PDF

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サンカルプ アガルワル,
マスム パンディ,
アンドリュー ルイス,
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Abstract

本開示は、再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを含む組成物であって、アルギネートミクロスフェアが、アルギネート、アルギネートリアーゼ、および二価金属イオンを含む組成物を提供する。本開示はまた、アルギネート、アルギネートリアーゼ、および二価金属イオンを含む、再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを含む組成物を作製する方法も提供する。本開示はまた、それを必要とする対象における塞栓を誘導する方法、およびその方法に使用するための本開示の組成物を含有するシリンジも提供する。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、全ての目的に関してその全体が参照により本明細書に組み込まれる、2021年3月3日に出願されたインド国仮特許出願第202121008937号の優先権を主張する。
分野
本開示は、二価イオンおよび/または光架橋を使用して架橋したアルギネートミクロスフェアを作製する組成物および方法を提供する。一部の態様では、アルギネートミクロスフェアは、塞栓適用のためにアルギネートリアーゼおよび/または抗炎症剤と共に封入される。一部の態様では、アルギネートミクロスフェアの調製後処理(例えば、滅菌および凍結乾燥)を、貯蔵寿命を改善するために使用する。
背景
臓器における血管の人為的遮断または塞栓は、例えば、(a)外傷によって引き起こされた出血を制御するため、(b)動脈瘤などの異常な血管への血流を防止するため、および/または(c)臓器を処置するため(例えば、腫瘍を切除するため、移植のため、または手術のため)に使用され得る。多くの状況では、血管の永続的な塞栓は必要ではない。そのような医学的介入の場合、一時的かつ生物再吸収可能な塞栓剤を使用することが望ましい。例えば、サイズが10μm~80μmの範囲のIMP/CS(Imipenem/Ciliastatin)抗生物質粒子は、一時的塞栓剤として使用されているが、この材料が完全に吸収されるにはほぼ1カ月を要し得る(例えば、Okuno, et al.; "Midterm Clinical Outcomes and MR Imaging Changes after Transcatheter Arterial Embolization as a Treatment for Mild to Moderate Radiographic Knee Osteoarthritis Resistant to Conservative Treatment", J. Vasc. Interv. Radiol. 2017;28:995-1002を参照されたい)。同様に、Gelfoam(登録商標)、コラーゲン、およびトロンビンなどの他の塞栓剤もまた使用されている(例えば、Vaidya, et al.; "An overview of embolic agents", Semin. Intervent. Radiol. 2008;25:204-15を参照されたい)。しかしながら、既存の作用剤は、予測不能な再吸収速度、上述のマトリックスを選択的に分解する作用剤(複数可)の欠如、および/または非特異的閉塞を引き起こす塞栓剤の移動などの多くの欠点を有する(例えば、米国特許出願公開第20130211249号を参照されたい)。さらに、一部の塞栓剤は、体内でのその使用前に処理または調製ステップを必要とする。例えば、Gelfoamは、綿撒糸へと切断するかまたはスラリーにしなければならない。同様に、自己の凝血を収集して、形成し、再注入しなければならない。
したがって、上述のマトリックスを選択的に分解することができる、および/またはin vivoでいかなる非特異的閉塞も作製することなく、予測可能な溶解速度を示すことができる塞栓剤が必要である。
米国特許出願公開第20130211249号明細書
本開示の概要
一態様では、本開示は、再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアであって、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって、事前に処置されたアルギネートリアーゼ酵素;(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびにアルギネート分子を架橋する二価金属イオンを含み、水を実質的に含まず、および/または滅菌されているアルギネートミクロスフェアに関する。一実施形態では、アルギネートミクロスフェアの分解は、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成の1つまたは複数によって制御される。一実施形態では、(i)~(iii):(i)金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆性阻害剤であること、(ii)前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、ならびに(iii)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属-イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(i)~(v):(i)アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、(ii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、(iii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、(iv)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間であること、および(v)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間であること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(a)~(d):(a)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であり、アルギネートミクロスフェアは、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、(b)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であり、アルギネートミクロスフェアは、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、(c)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間であり、アルギネートミクロスフェアは、約5日未満の期間にわたって分解すること、および(d)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間であり、アルギネートミクロスフェアは、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(i)~(vii):(i)ミクロスフェアが、生物活性剤をさらに含むこと、(ii)ミクロスフェアが、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から選択される凍結保護剤をさらに含むこと、(iii)アルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されること、(iv)アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、(v)アルギネートミクロスフェアが、滅菌されるか、またはアルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されて滅菌されること、(vi)アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、ならびに(vii)凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが、生理的pHで食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成されること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(a)~(d):(a)ミクロスフェアが、生物活性剤をさらに含み、生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含むこと、(b)アルギネートミクロスフェアが、凍結乾燥され、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にあること、(c)アルギネートミクロスフェアが、滅菌されるか、またはアルギネートミクロスフェアは凍結乾燥されて滅菌され、滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、ならびに(d)アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であり、所定の温度が約2℃~約8℃の間、またはほぼ室温(RT)であること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、ミクロスフェアは、抗炎症剤生物活性剤をさらに含み、抗炎症性生物活性剤は、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む。一実施形態では、アルギネートミクロスフェアは、滅菌されるか、またはアルギネートミクロスフェアは、凍結乾燥されて滅菌され、滅菌は、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射によるガンマ線滅菌、または約25kGyの電子線照射を含む。
別の態様では、本開示は、再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、(i)温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;ならびに(ii)(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子を含むステップ;液滴を、二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させ、それによってアルギネート分子を架橋させて、アルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびにアルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法に関する。一実施形態では、(i)~(x):(i)前駆体溶液が、1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、(ii)ゲル化槽が、1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、(iii)アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、pH3.0~6.4の範囲にあること、(iv)金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆性阻害剤であること、(v)前駆体溶液の温度が、1~4℃の範囲にあること、(vi)前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、(vii)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、(viii)ゲル化槽のpHが約6.5未満であること、(ix)ゲル化槽のpHが、前駆体溶液のpHに等しいかまたはほぼ等しいこと、ならびに(x)前駆体溶液および/またはゲル化槽が生物活性剤をさらに含むこと、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(i)~(iv):(i)脱水するステップが、アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含むこと、(ii)液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、マイクロ流体力学による液滴産生、およびジェット切断からなる群から選択される方法を使用して実施されること、(iii)アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、ならびに(iv)アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、前駆体溶液および/またはゲル化槽は、1つまたは複数の凍結保護剤を含み、凍結保護剤は各々、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から独立して選択される。一実施形態では、前駆体溶液は、濃度約0.1重量/体積%~約20重量/体積%のトレハロース凍結保護剤、濃度約0.1重量/体積%~約1重量/体積%のPVP40kDa凍結保護剤、または濃度約0.1重量/体積%~約1重量/体積%のデキストラン(分子量70kDa)凍結保護剤を含む。一実施形態では、前駆体溶液および/またはゲル化溶液は、濃度約0.1重量/体積%~約2重量/体積%のヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン凍結保護剤を含む。一実施形態では、前駆体溶液およびゲル化槽はいずれも、同じ凍結保護剤を含む。一実施形態では、前駆体溶液およびゲル化槽はいずれも、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含む。一実施形態では、脱水するステップは、アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含み、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量は、約1質量%~約3質量%の範囲にある。一実施形態では、方法は、(i)~(iv):(i)アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップ、(ii)アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップ、(iii)アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを対象に投与するステップ、ならびに(iv)アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを、生理的pHで食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤を使用して再構成するステップから選択される少なくとも1つのステップをさらに含む。一実施形態では、(a)~(d):(a)方法が、アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップであって、滅菌するステップが高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むステップをさらに含むこと、(b)方法が、アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップであって、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射、または約25kGyの電子線照射を含むステップをさらに含むこと、(c)方法が、アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップであって、所定の温度が、約2℃~約8℃の間であるか、または所定の温度がほぼ室温(RT)であるステップをさらに含むこと、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、アルギネートミクロスフェアの分解は、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される。一実施形態では、(i)~(vii):(i)アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、(ii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、(iii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、(iv)0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、(v)0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、(vi)0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、および(vii)0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、(a)~(e):(a)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であり、アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、(b)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であり、アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、(c)0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合され、アルギネートミクロスフェアは、約5日未満の期間にわたって分解すること、(d)0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合され、アルギネートミクロスフェアは、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、ならびに(e)0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合され、アルギネートミクロスフェアは、約30日より長い期間にわたって分解すること、の少なくとも1つが当てはまる。一実施形態では、前駆体溶液および/またはゲル化槽は、生物活性剤をさらに含み、生物活性剤は、抗炎症剤、麻酔剤、抗がん剤、または抗血管新生剤を含む。一実施形態では、前駆体溶液および/またはゲル化槽は、抗炎症性生物活性剤を含み、抗炎症剤は、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む。
参照による組み入れ
本明細書における全ての刊行物、特許、および特許出願は、各々の個々の刊行物、特許、または特許出願が、具体的かつ個々に参照により組み込まれることが示されているのと同じ程度に参照により組み込まれる。本明細書の用語と組み込まれた参照の用語との間で矛盾がある場合には、本明細書の用語が優先する。
図面のいくつかの図の簡単な説明
前述の概要、ならびに組成物および流体送達デバイスの実施形態に関する以下の詳細な説明は、例示的な実施形態に関する添付の図面と共に読むことにより良好に理解されるであろう。しかしながら、本開示の実施形態は、示される正確な配置および手段に限定されないと理解すべきである。
図1Aは、本開示の例示的なミクロスフェアの調製および特性の調整を例証する。アルギネートおよびアルギネートリアーゼを水性媒体に溶解した。ミクロスフェアを、従来の方法によって調製し、カチオン架橋によってアルギネート+リアーゼ液滴をゲル化した。図1Bは、本開示の例示的なミクロスフェアの調製および特性の調整を例証する。ミクロスフェアを必要に応じた凍結保護剤と共に凍結乾燥し、水を除去して、酵素活性を「凍結」し、貯蔵時の早期分解を防止する。ミクロスフェアをこの形態で滅菌する。図1Cは、本開示の例示的なミクロスフェアの調製および特性の調整を例証する。分解特性は、リアーゼおよびアルギネートパラメーターならびに調製条件を変化させることによって制御され、処置される適応に応じて数日間から数カ月間まで異なる分解速度の粒子を産生し得る。
図2Aは、例示的な粒子調製後プロセスおよび使用方法を例証する。凍結乾燥されたアルギネート粒子を、調製して水を除去し、酵素活性を凍結する。凍結保護剤は、酵素およびミクロスフェア構造を保護し、水和時の形状の回復を可能にする。図2Bは、例示的な粒子調製後プロセスおよび使用方法を例証する。粒子を使用時に水性媒体に再構成し、粒子を水和して、リアーゼの触媒活性を可能にする。図2Cは、例示的な粒子調製後プロセスおよび使用方法を例証する。粒子を、指定された塞栓手順(例えば、子宮筋腫塞栓)に関して動脈内送達のために適切な懸濁液中で調製する。体内に入ると酵素活性が増強され、アルギネート鎖が切断され、カチオン、ポリマー鎖断片、およびリアーゼを体に放出し、そこでそれらは再吸収または排泄され得る。
図3Aは、酵素濃度依存的アルギネート粒子分解を例証する。様々な酵素濃度によるアルギネート粒子の経時的な分解の折れ線グラフを提供する。
図3Bは、酵素濃度依存的アルギネート粒子分解を例証する。分解期間後の粒子、および様々な濃度の酵素を有する試料の画像。
図4は、アルギネートから調製されたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの酵素濃度依存的分解を例証する(粘度144cp、1重量/体積%アルギネート、25℃で)。アルギネートリアーゼ前駆体溶液は、0.25U/ml、0.5U/ml、および1U/mlアルギネートリアーゼならびに1.5重量/体積%アルギネートを含有する。対照ミクロスフェアは酵素を含有しない。スケールバー=5mm。
図5は、酵素の立体構造/活性のpH依存的調節を例証する。
図6は、(a)pH4.0の0.1M酢酸緩衝剤、および(b)pH6.5の0.01Mリン酸緩衝剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ-アルギネート前駆体溶液を使用してアルギネートリアーゼ酵素5UをロードしたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの調製を例証する。
図7は、0時間および72時間でそれぞれ、(aおよびc)pH4.0の0.1M酢酸緩衝剤、および(bおよびd)リン酸緩衝剤中、pH6.5の0.01Mリン酸緩衝剤によって前処置されたAL酵素5Uを含有するアルギネートリアーゼ(AL)-アルギネート(Alg)前駆体溶液から調製した、分解したCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの顕微鏡画像を例証する。(e)(c)および(d)の試料に対応するアルギネート-ALミクロスフェアの分解産物の吸収スペクトル。
図8は、pH4の酢酸緩衝剤(A.B)中のアルギネート-アルギネートリアーゼ(AL、5U)前駆体溶液(アルギネート-AL A.B)、pH6.5の0.01Mリン酸緩衝剤(P.B)中のアルギネート-アルギネートリアーゼ(AL)前駆体溶液(アルギネート-AL P.B)、およびA.B中で15分間プレインキュベートし、0.01M P.Bに溶解したアルギネートと1~4℃および37℃でそれぞれ、30分間混合したアルギネートリアーゼ((アルギネート(P.B)-AL(A.B))から得た分解産物の吸収スペクトルを例証する。
図9Aは、肝モデルにおけるアルギネートリアーゼをロードしたカルシウムイオン複合体形成アルギネート粒子の0時間でのex vivo分解試験を例証する。図9Bは、肝モデルにおけるアルギネートリアーゼをロードしたカルシウムイオン複合体形成アルギネート粒子の24時間でのex vivo分解試験を例証する。図9Cは、肝モデルにおけるアルギネートリアーゼをロードしたカルシウムイオン複合体形成アルギネート粒子の48時間でのex vivo分解試験を例証する。
図10は、凍結乾燥の前および後にそれぞれ、1Uアルギネートリアーゼ酵素および0.5重量/体積%-PVP40kDa+0.5重量/体積%トレハロース(AおよびA’)および0.5重量/体積%ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン(BおよびB’)をロードしたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアを例証する。
図11は、アルギネートリアーゼ酵素5Uおよび(a)0.5重量/体積%-PVP40kDa+0.5重量/体積%トレハロース、および(b)0.5重量/体積%ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン(分解前)をロードした凍結乾燥されたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの顕微鏡画像を例証し;(c)および(d)の試料はそれぞれ、37℃で72時間インキュベーション後の0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)中で分解した(a)および(b)に対応する。37℃で72時間インキュベーション後の0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)中の試料(c)および(d)の分解産物の吸収スペクトル(e)。
図12は、アルギネートリアーゼをロードしたカルシウムイオンアルギネート粒子のin vitro生体適合性を例証する。
図13は、4つの時点で観察した生理的条件下で、食塩水中で再水和した凍結乾燥後の再吸収可能なビーズを例証する。
図14は、Elastrat肝モデルにおけるアルギネートリアーゼ0.05Uを含有する再水和された再吸収可能なアルギネートビーズの塞栓後の流動の再確立およびその後の分解を示すチャートである。
図15は、Elastrat肝モデルにおける0.01U(CaCl中で追加の架橋を行わない(w/o))を含有し、CaCl溶液中で追加の架橋を行う(0.01U+CaCl)で、再水和された再吸収可能なアルギネートビーズ、および永続的なビーズの塞栓後の流動の再確立およびその後の分解を示すチャートである。
図16は、アルカリpH依存的可逆性アルギネートリアーゼ活性を示すチャートである。
図17は、Ca2+架橋アルギネートビーズ(対照として示される酵素を有しないビーズ)に封入されたアルギネートリアーゼ酵素の活性(0.05U)に及ぼす電子線滅菌の効果を示すグラフである。
図18は、懸濁媒体および乾燥させたアルギネートミクロスフェアの区画を示す例示的なシリンジを例証する。隔膜は、プランジャーに圧力を適用することによってシリンジ内部で裂け、それによって塩化カルシウム溶液を含有する懸濁媒体中で乾燥アルギネートミクロスフェアを再構成し得る。
詳細な説明
概要
一般的に、本開示は、塞栓適用に使用するためにその分解を制御するために、アルギネートリアーゼ酵素を含有するアルギネート粒子を含む脱水および/または滅菌された組成物の調製方法を提供する。
アルギネートベースの液体塞栓剤は、有望な代替であると考えられている。純粋型のアルギネートは、高度に生体適合性であり、そのゲル化特性を制御することができる。それらは、様々な海藻に一般的に見出される様々なM:G比のランダムに1-4結合したβ-D-マンヌロン酸(M-ブロック)-α-L-グルロン酸(Gブロック)で構成される天然に存在する多糖コポリマーである。先行技術の開示では、アルギネートを、造影剤イオヘキソール(X線不透過性を付与するため)に溶解し、ハイドロコイル形態にゲル化させると、塩化カルシウム溶液の存在下で、多糖残基のカルボキシレート基とCa2+とのイオン性架橋により固化する。これらの構成要素は全て、処置部位で同時に混合され、その場でゲルの塊を作製した。このゲルはその後、アルギネートリアーゼ酵素とEDTA(エチレンジアミン四酢酸)の混合物である、本発明者によってEmboClearと呼ばれる混合物を使用して溶解され得る。酵素は、β-脱離機構を介してグリコシド結合で多糖鎖を切断し、EDTAは、キレート化によってCa2+を除去することによってイオン架橋を分解する。この溶解剤は、塞栓部位で投与され、閉塞した血管を数分以内に完全にきれいにした。この発明は、塞栓剤の選択的分解のいくつかの態様に対処するが、いくつかの問題を呈する。
第1に、Emboclear溶液を使用してEmboGelを分解する手順は、それらが追加の塞栓後手順を行わなければならないことから、患者に対してさらなるリスクを導入する。その上、塞栓の形成とその溶解との間の所望の時間間隔に応じて、これは、患者の2回目の診察の日時を変更すること、およびカテーテル再挿入手順の全ての関連する費用を伴い得る。第2に、動脈瘤の治療などの一部の例では、アルギネートゲルは、注射時または塞栓後手順後に親動脈へと移動することがあり、これは非特異的血管閉塞を引き起こし得る(例えば、Barnett, et al., "A selectively dissolvable radiopaque hydrogel for embolic applications";および米国特許第9,220,761号を参照されたい)。
Barnettらは、アルギネートベースの塞栓材料が、アルギネートリアーゼベースの組成物の適用によって体内で分解することができることを実証している。精製されたアルギネートを、造影剤イオヘキソール(X線不透過性を付与するため)に溶解し、ハイドロコイル形態にゲル化させ、これを塩化カルシウム溶液の存在下で多糖残基のカルボキシレート基とCa2+とのイオン性架橋により固化する。これらの構成要素は全て、処置部位で同時に混合され、その場でゲルの塊を作製した。このゲルをその後、EmboClearを使用して溶解してもよい。
米国特許第9,220,761号では、分解/崩壊したアルギネートゲルの体の他の部分への非特異的移動は主に、EmboClearによるEmboGelの即時の/制御されない分解/崩壊が原因で起こり、様々なサイズの微粒子の生成を引き起こすが、これらは、EmboClearが希釈により無効となるオフターゲットの遠位位置にそれらが分布する前に再吸収することができない。EmboGelに、生物活性剤/薬をロードする場合、分解制御放出速度論を与えるために、EmboClear溶解剤と個別に投与する必要がある。
Boyanらは、アルギネートリアーゼおよび幹細胞からなるアルギネート粒子の方法および組成物を報告している(すなわち、PCT公開公報WO2012/071527A2号を参照されたい)。組み込まれる酵素の濃度に応じて、幹細胞によって分泌されるタンパク質または幹細胞を体に送達することができる。本開示の様々な実施形態とは対照的に、Boyanの組成物は、その中の幹細胞を死滅させることなく凍結乾燥して滅菌することが不可能である。Boyanでは、Ca2+架橋アルギネート粒子を使用して、タンパク質および幹細胞の持続的放出のためにアルギネートリアーゼおよび幹細胞を封入する。この方法では、様々な量のアルギネートリアーゼが幹細胞と共に、異なる分子量のアルギネートと1~4℃で1分間混合され、塩化カルシウム槽中でゲル化して、自己分解可能幹細胞封入カルシウム架橋アルギネートミクロスフェアを得る。幹細胞およびその分泌タンパク質を放出するために、これらの粒子を、37℃の食塩水に懸濁して、アルギネートリアーゼ酵素のアルギネートマトリックス分解触媒活性を活性化した。さらに、細胞をロードしたアルギネート粒子を、液体窒素中での凍結保存のためにDMSOによって処理した。この報告は、アルギネート粒子の分解の制御に関する洞察を提供したが、塞栓適用のための規模拡大可能な自己分解可能アルギネート粒子を産生するためにこの方法を使用するには多くの短所がある。温度を1~4℃に低下させても、酵素の分解活性を完全に停止させないことが観察された。さらに、これらの粒子の産生を規模拡大する必要がある場合、酵素とアルギネートとのインキュベーション期間はより長くなる。これは、アルギネートの粘度を低減させ、それによってアルギネートリアーゼ酵素の封入を低減させ、均一に形成された粒子を得るために問題も呈する。同様に、生物活性剤(例えば、抗炎症剤および抗がん剤)の任意の提唱される封入もまた、低減される。さらに、生物活性剤を封入する方法ならびに分解可能アルギネート粒子の凍結乾燥および滅菌などの粒子調製後プロセスは、検討されなかった。アルギネートリアーゼ封入アルギネートミクロスフェアのような一時的な塞栓粒子を開発するために、乾燥および滅菌形態でより長期間貯蔵することが可能で、使用時点で再構成することができ、体に導入されると活性化されるようになることは重要である。したがって、in vivoでいかなる非特異的閉塞も生成することなく、分解するまたは予測可能な再吸収速度を示すことができ、生物活性剤を放出するためのビヒクルとして作用し、所望の貯蔵条件で長期間安定である一時的塞栓剤が必要である。
さらに、Kunjukunjuらは、硫酸アンモニウムを使用して、様々なサイズ(10~300μm)および形状のアルギネートリアーゼ凝集体を報告した(例えば、Kunjukunju, et al., "Cross-linked enzyme aggregates of alginate lyase: A systematic engineered approach to controlled degradation of alginate hydrogel." International Journal of Biological Macromolecules 115(2018): 176-184を参照されたい)。これらの凝集体は、グルタルアルデヒドを使用して架橋され、不溶性の触媒活性のアルギネートリアーゼ凝集体を産生した。得られた架橋された凝集体を、その制御された分解を達成するために、アルギネートハイドロゲルに封入した。しかしながら、この報告書に記載される方法は、それ自体、一時的なアルギネートベースの塞栓剤の調製を可能にするためには好適ではないことがある。
第1に、記載されるサイズおよび多分散性の酵素の凝集体を封入することができないことから、所望のサイズのアルギネート粒子を産生することは可能ではない。第2に、酵素を架橋する記載されるプロセスは、グルタルアルデヒドと凝集するが、これはヒトの体での使用が意図される組成物の調製において回避すべきである毒性剤である。第3に、著者らはアルギネートの分解を制御する他の任意の方法、例えばアルギン酸ナトリウムの分子量もしくは粘度、改変剤(金属イオン)を使用する酵素の前処置、もしくはpHおよび温度などの他の生理化学的パラメーター、またはアルギネートリアーゼ酵素の封入効率を改善する他のいかなる方法も報告しなかった。最後に、アルギネート凝集体の貯蔵および貯蔵寿命を達成するための研究は実施されていない。
本開示は、塞栓適用のための、アルギネートリアーゼ酵素、生物活性剤、および凍結保護剤をロードした自己分解可能な架橋アルギネートミクロスフェアを作製するための組成物および方法を提供する。これは、生理的条件下でアルギネートミクロスフェアの調整された分解を得るために、所望の濃度の酵素および生物活性剤のローディングまたは封入を可能にする。本開示には、既存の一時的塞栓剤および先行技術のアルギネートベースの系と比較して多くの利点がある:
1.アルギネートリアーゼ酵素を、触媒による分解活性を可逆的に阻害し得る異なる条件の組合せ(pH、温度および金属イオン阻害剤)により前処置することによって、酵素のアルギネート粒子への制御されたローディングが可能となる。この戦略は、アルギネート粒子の予測可能かつ望ましい分解速度を提供し、このことは塞栓適用にとって極めて重要である。異なる条件の組合せを使用して、アルギネートリアーゼ酵素のアルギネート粒子へのローディングを調節することは、既存の一時的塞栓粒子および先行のアルギネートベースの系では記載されていない;
2.酵素の前処置は、酵素活性を可逆的に阻害し、それによってアルギネートのアルギネートリアーゼの活性形態への曝露を所望の期間停止させる。この戦略は、アルギネートマトリックスを早期に分解することなく、これらのミクロスフェアの規模拡大産生を可能にし得る;
3.アルギネートベースの酵素を含有する塞栓性ミクロスフェアの自己分解性質により、いかなる副産物または微粒子も再吸収され、腎臓を通して最終的に排泄され得ることが確保される。したがって、血管の非特異的閉塞のリスクが最小限となる;
4.多くの塞栓手順では、患者は、神経障害性疼痛を有する。これらの自己分解可能アルギネートミクロスフェアに、抗炎症剤、例えばヒアルロン酸をロードすることもでき、塞栓部位でのその持続的放出は、慢性炎症に起因し得る神経障害性疼痛を軽減し得る;ならびに/または
5.自己分解可能アルギネートミクロスフェアの組成物はまた、凍結保護剤からなる。凍結保護剤を含めることは、酵素活性に影響を及ぼすことなく、凍結乾燥およびその後の滅菌を可能にする。ミクロスフェアのこれらの調製後処理ステップは、一定期間貯蔵することができ、使用時点で再構成して、体に投与する前に酵素を再活性化することができる滅菌組成物をもたらす。
二価金属イオン架橋に加えて、光重合法を使用して上記と同じ特性を有する自己分解可能アルギネート粒子組成物を調製してもよい。この方法は、アルギネートミクロスフェアの較正された分解をさらに改善し得る。
定義
本明細書で使用される場合、「1つの」、「1つの(an)」、または「その」という用語は、一般的に単数形および複数形の両方を含むと解釈される。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、一般的に、数値が測定または決定される方法、すなわち測定系の限界に部分的に依存する、当業者によって決定される許容可能な誤差範囲内である特定の数値を指す。例えば「約」は、所定の数値の±20%、±10%、または±5%の範囲を指し得る。
「実質的に」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、または少なくとも約99.999%、またはそれより上である大部分、あるいはほとんどを指し得る。
「担体」または「ビヒクル」は、本明細書で使用される場合、薬物投与にとって好適な担体材料を指す。本明細書において有用な担体およびビヒクルは、非毒性であり、組成物の他の構成要素と有害に相互作用しない、当技術分野で公知の任意のそのような材料、例えば任意の液体、ゲル、溶媒、液体希釈剤、溶解剤、界面活性剤、またはその他を含む。
「治療有効量」という用語は、一般的に、そのような化合物または他の治療を必要とする対象に投与した場合に、状態またはそのリスクを防止、低減、処置、または除去するために最小限で十分である化合物または他の治療の量(または用量)を指し得る。一部の例では、「治療有効量」という用語は、対象に投与した場合に予防効果を有するために十分である化合物または他の治療のその量を指し得る。治療有効量は変動し得る:例えば、これは対象の状態、対象の体重および年齢、疾患状態の重症度、投与様式(例えば、皮下送達)、およびその他に応じて変化し得るが、その全てが当業者によって決定され得る。
本明細書で使用される場合、「処置している」、または「処置する」とは、(i)病態が起こるのを防止する(例えば、予防);(ii)病態を阻害する、もしくはその発症を停止させる;(iii)病態を軽減する;および/または(iv)病態に関連する症状を減損させることを含む。
「薬学的に許容される」という語句は、健全な医学的判断の範囲内で、妥当な利益/リスク比に釣り合って、過度の毒性、刺激、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症を引き起こすことなく、ヒトおよび動物の組織と接触して使用するために好適である化合物、材料、組成物、および/または投薬剤形を指す。
「薬学的に許容される担体」または「薬学的に許容される賦形剤」という用語は、あらゆる全ての溶媒、分散媒体、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤、ならびにその他を含む。薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および作用剤の使用は、当技術分野で周知である。任意の従来の媒体または作用剤が活性成分と不適合でない限り、本開示の治療組成物におけるその使用が企図される。補助活性成分もまた、組成物に組み込まれ得る。
「薬学的に許容される賦形剤」という用語は、その意図される機能の実施を容易にするために化合物と同時投与されることが可能なビヒクルおよび担体を含むと意図される。薬学的活性物質のためのそのような媒体の使用は当技術分野で周知である。そのようなビヒクルおよび担体の例は、溶液、溶媒、分散媒体、遅延剤、乳剤およびその他を含む。マルチ結合化合物と共に使用するために好適な任意の他の従来の担体もまた、本開示の範囲内に入る。
組成物および方法
本発明は、二価金属イオンまたは光活性化光重合(光架橋)をそれぞれ使用してゲル化または架橋して、酵素をロードしたアルギネートミクロスフェアを形成することができる、アルギン酸ナトリウムまたはメタクリレート-アルギネートへのアルギネートリアーゼのローディングに関する。アルギネートリアーゼ酵素をロードした二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアを作製する場合、アルギネートリアーゼ酵素をアルギネート(前駆体溶液)と混合し、二価金属イオンゲル化槽に滴下する。アルギネートリアーゼ酵素をロードした光架橋アルギネートミクロスフェアの場合、メタクリレート-アルギネートを、アルギネートリアーゼ酵素および光重合開始剤(前駆体溶液)と混合し、これをドロップキャスティングするか、または例えばマイクロ流体力学プラットフォームを使用して界面活性剤もしくは油(モノエマルジョンまたはダブルエマルジョン)を含有する異なる液体に注入し、液滴を形成することができる。これらの液滴に、近UV波長(200nm~400nm)を様々な時間照射する。照射すると、メタクリレート-アルギネートの架橋が起こり、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネートミクロスフェアを形成する。さらに、これらのミクロスフェアはまた、前駆体溶液に混合することによって抗炎症剤を封入することができ、上記の架橋手順に供することができる。これらの架橋アルギネート粒子の分解は、前駆体溶液の組成、ゲル化槽、およびこれらの粒子を調製する方法によって制御することができる。
アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアの調製のための前駆体溶液の組成
架橋したアルギネート粒子の分解は、前駆体溶液の組成:(i)アルギネートミクロスフェアにロードされたアルギネートリアーゼ酵素(pH、温度、および金属イオン阻害剤によって前処置されてもよい)の濃度、ならびに(ii)アルギネートの既定の分子量およびM(β-D-マンヌロン酸)とG(α-L-グルロン酸)ブロックの比(M/G)によって制御され得る。
前駆体溶液中で、アルギネートリアーゼ酵素は、アルギネートリアーゼ酵素のアルギネート粒子への封入に影響を及ぼし得るアルギネートの切断を引き起こす。これはまた、アルギネート溶液の初回粘度も低減させ、このことは、アルギネート粒子内の封入効率を維持するためにならびにまた所望のサイズおよび形状の粒子を得るための両方にとって重要である。したがって、酵素は、架橋のために前駆体ミックスを二価金属イオンゲル化槽に添加する前に、異なるpH、低い温度、および/または金属イオン阻害剤への曝露において前処置され得る。
リアーゼ酵素の最適な触媒活性は、6.8~7.5の範囲のpHで観察される。アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の調製時のアルギン酸ナトリウムの初回分解を防止するために、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム溶液のpHを、3.0に低下させてもよい。このプロセスを行うために、酢酸ナトリウム-酢酸緩衝剤は、イオン強度<1M、好ましくは<0.1M、および最も好ましくは<0.01MでpH範囲3.7~5.6である。加えて、溶液の所望のpH(pH6.5~3.0)をまた、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用して達成してもよい。これは、アルギネートリアーゼの触媒活性の低減または停止をもたらす。触媒活性のこの調節は、アルギネートリアーゼ酵素の3D立体構造のアンフォールティングが原因であり得る。アルギネートリアーゼ酵素の触媒活性の停止は、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子を、pH6.5~7.5を有する水性環境に曝露することによって逆転/活性化され得る。アルギネートリアーゼ酵素の活性を逆転させるための好ましい緩衝剤は、リン酸緩衝剤である。リン酸緩衝剤の好ましいイオン強度は、0.01Mであり、pH範囲は20℃で6.5~7.5である。溶液の所望のpH(pH6.5~7.5)をまた、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用して達成してもよい。さらに、pH6.5~7.5の間を有する食塩水または脱イオン水または水溶液も使用してもよい。
溶液のpHを変化させることと組み合わせて、混合前の前駆体溶液の個々の構成要素の温度を、アルギネートの分解を阻害するために1~4℃に維持してもよい。個々の構成要素を混合後の前駆体溶液の温度を、アルギネートの分解を阻害するために1~4℃に維持してもよい。温度は、溶液の粘度にも影響を及ぼし得ることに注意されたい。
前駆体溶液のpHおよび温度を変化させることに加えて、酵素を、Cu2+、Zn2+、およびFe3+などの金属イオン阻害剤によって前処置してもよい。これらの金属イオンは、酵素の活性を阻害し得る(Inoue, et al., "Functional identification of alginate lyase from the brown alga Saccharina japonica", Sci. Rep. 2019;9:1-11)。
したがって、上記のアプローチの組合せを使用して、前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素を阻害(可逆的または部分的に)してもよい。これは、アルギネートマトリックスを分解することなく、アルギネートリアーゼ酵素のアルギネート粒子へのローディングを増強し得る。これらのアプローチの組合せは、引用された報告には採用されていない。
アルギネートミクロスフェアの自己分解はまた、アルギネートの化学特性(分子量およびM(β-D-マンヌロン酸)とG(α-L-グルロン酸)ブロックの比(M/G))によっても制御することができる。特に、G-ブロックは、カルボキシレート残基の幾何学によりM-ブロックと比較して二価カチオンに対してより親和性を有する。アルギネートは、MおよびG含有量に大きい変動を含有し、同様に配列構造(G-ブロック、M-ブロック、およびMGブロック)においても多様性を保有する(Ramos, et al., "Effect of alginate molecular weight and M/G ratio in beads properties foreseeing the protection of probiotics", Food Hydrocoll. 2018;77:8-16)。一般的に、M含有量と比較してより高いG含有量(低いM/G比)を有するアルギネートは、カチオンと架橋した場合、より高いM/G比を有するアルギネートと比較して、透過性が低く、酵素分解に対してより大きい耐性を有するより機械的に強固な構造/被包を生じる。アルギネートの頑強性を改善する他の要因は、二価イオンおよびアルギネートの分子量/粘度の選択である。
アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子の急速な分解(≧2日間~≦5日間)を達成するために、低い分子量/低い粘度を有するより低いG含有量のアルギネート(例えば、より高いM:G比)を、前駆体溶液に使用してもよい。ある特定の実施形態では、精製アルギネートは、50%より高いM含有量(β-D-マンヌロン酸)を含有する。精製アルギネート中のM含有量のパーセンテージは、50%、および80%、55%~75%、および60%~80%であり得る。中間(>5日間~≦30日間)または遅い(>30日間)分解期間を得るために、高い分子量/粘度を有するより高いG含有量のアルギネート(例えば、より低いM:G比)を使用してもよい。ある特定の実施形態では、精製アルギネートは、50%より高いG含有量(α-L-グルロン酸)を含有する。精製アルギネートにおけるG含有量のパーセンテージは、50%および80%、55%~75%、および60%~80%であり得る。
アルギネートの分子量または粘度はまた、アルギネート粒子の機械的特性にも影響を及ぼす(Farres, et al., "Formation kinetics and rheology of alginate fluid gels produced by in-situ calcium release", Food Hydrocolloids 40(2014): 76-84)。アルギネートポリマーの平均分子量は、>100kDa、好ましくは>200kDa、および最も好ましくは>30kDaであり得る。20℃で1%アルギネート溶液の粘度は、急速におよび遅く分解するアルギネートリアーゼをロードした二価金属イオンと複合体を形成したアルギネート粒子の調製に関して>25mPa-s、好ましくは<1000mPa-sの範囲を有し得る。
前駆体溶液中で異なる分子量およびM/G比(M(β-D-マンヌロン酸)とG(α-L-グルロン酸)ブロック(M/G)の比)のアルギネートと混合した処置された(pH、温度、および金属イオン阻害剤に曝露した)アルギネートリアーゼ酵素の活性(単位、U)もまた、二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアの分解を調節する。アルギネートリアーゼ酵素の活性は、0.025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲であり得る。アルギネートミクロスフェアの急速な分解に関して(≧2日間~≦5日間)、酵素の好ましい活性は、0.125U/mg~0.25U/mgアルギネートの範囲であり得る。中間(>5日間~≦30日間)または遅い(>30日間)分解期間を得るために、酵素活性の好ましい範囲は、それぞれ0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートおよび0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートであり得る。
生物活性剤の封入
以前の報告は、高分子量ヒアルロン酸(100~500KDa)が、抗炎症および免疫抑制活性を示すことを実証した。多くの塞栓医学的介入は、神経障害性疼痛を引き起こすが、これは高分子量ヒアルロン酸の使用によって軽減され得る。本発明は、アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアにおける高分子量ヒアルロン酸の封入を開示する。上記で言及した前駆体溶液に、高分子量ヒアルロン酸を含む抗炎症性生物活性剤を添加してもよい。これは、前駆体溶液中のアルギネート濃度の1重量%~20重量%のヒアルロン酸の添加を含む。二価金属イオンゲル化槽で架橋時に、ヒアルロン酸を封入してもよい。封入されたヒアルロン酸は、アルギネートリアーゼ-アルギネートミクロスフェアの分解により塞栓部位で放出され得る。ヒアルロン酸の放出は、神経障害性疼痛を緩和し得る。
ゲル化槽の組成
前駆体アルギネートリアーゼ酵素-アルギン酸ナトリウム(適切な分子量およびM/G比)溶液は、適切な条件(低い温度、pH、または金属イオン)下で、ヒアルロン酸(4.2および4.3節で言及したように)と共に二価金属イオン槽中でゲル化してミクロスフェアを形成する必要がある。得られた粒子サイズは、>40μm、<200μm、しかし<2000μmであり得る。二価の架橋したアルギネートミクロスフェアの分解を低減するために、ゲル化槽の温度およびpHはそれぞれ、1~4℃および3.0で維持され得る。pHは、上記の節で言及したイオン強度を有する緩衝剤を使用して維持され得る。ゲル化槽の組成および条件は、所望のアルギネートベースの塞栓粒子を作製するために重要である。ゲル化槽組成物の二価金属イオン構成要素は、Cu2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、およびMg2+からなる群から選択され得る(Lee, et al., "Alginate: properties and biomedical applications," Progress in polymer science 37, no. 1(2012): 106-126;およびBrus, et al., "Structure and dynamics of alginate gels cross-linked by polyvalent ions probed via solid state NMR spectroscopy," Biomacromolecules 18, no. 8(2017): 2478-2488)。二価カチオンの選択はまた、アルギネートマトリックスの架橋にも影響を及ぼし得る。二価金属イオンとアルギネートとの結合強度は、漸減順にCu2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Co2+>Ni2+>Mn2+>Mg2+で与えられる。好ましい金属カチオンは、Ba2+およびCa2+である。これらの金属イオンを、0.1重量/体積%~10重量/体積%の範囲の異なる濃度で使用してもよい。二価金属イオンの好ましい濃度は、2重量/体積%であり得る。
凍結乾燥および滅菌
アルギネートリアーゼおよびヒアルロン酸を含有する自己分解可能アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命は、凍結乾燥および凍結乾燥製品の滅菌を通して改善され得る。これらの調製後プロセスに関して、凍結保護剤を、前駆体溶液(以前の節で得られた)およびゲル化槽に添加してもよい。凍結保護剤の添加は多くの方面で重要である。第1に、これは、凍結乾燥プロセスの際に、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の真球度および機械的頑強性を維持するために役立つ。第2に、これは、超低温および凍結サイクルでの酵素の3D立体構造を保存し、それによって酵素活性を保存する。凍結乾燥後のミクロスフェア形状の回復は、問題として見なされた。これは、凍結乾燥の際に高い水分含有量のゲルが縮小し、しばしば再水和時にその元の形状を再確立しないことから予想外ではない。砂糖およびポリマーなどの凍結保護剤の添加は、これを補完して、構造内の内部水の昇華の際に多孔性構造を維持するために役立ち得る。同様に、凍結保護剤/凍結保護媒体を添加することなく酵素の凍結乾燥を実施した場合[12、13]、酵素の残存活性は有意に低減したことも観察されている。このように、凍結保護剤の使用はまた、水性媒体中での再構成時に形状の急速な回復を補助し、酵素を含む活性成分の機能性の保持を可能にする。
凍結保護剤を含有する前駆体およびゲル化溶液の組成。無処置または前処置された前駆体アルギネートリアーゼ酵素-アルギン酸ナトリウムおよびゲル化溶液を、ヒドロキシプロピル-ベータシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、およびデキストラン(分子量70kDa)などの凍結保護剤と異なる割合で混合してもよい。
表1は、前駆体およびゲル化槽溶液中の凍結保護剤の組成を記載する。前駆体溶液およびゲル化槽のための凍結保護剤の好ましい濃度は、アルギネート濃度の重量/体積%として記載され、これらはそれぞれ、二価金属イオン濃度に関して0.1重量/体積%~4重量/体積%および0.1重量/体積%~10重量/体積%であり得る。トレハロース、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン、PVP(分子量40kDa)、およびデキストラン(分子量70kDa)の濃度はそれぞれ、0.1重量/体積%~20重量/体積%、0.1重量/体積%~2重量/体積%、0.1重量/体積%~1重量/体積%、および0.1重量/体積%~1重量/体積%の範囲を有し得る。グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールなどの他の凍結保護剤はまた、上記の凍結保護剤と類似の割合の安定化剤1であり得る。一実施形態では、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、またはポリグリコール安定化剤1は、安定化剤2と共に使用される。
これらの凍結保護剤の構成要素を、無処置および前処置前駆体溶液と15分間~1時間混合した後、二価金属イオンと架橋するために凍結保護剤を含有するゲル化槽に添加して、アルギネートリアーゼおよび凍結保護剤を含有するアルギネートミクロスフェアを形成してもよい。これらのミクロスフェアを凍結乾燥サイクルに供し、3質量%またはそれ未満、好ましくは2質量%またはそれ未満、およびより好ましくは1質量%またはそれ未満の水分含有量を有する凍結乾燥粒子を得てもよい。バイアルに密封された乾燥条件下で、乾燥粒子を、高エネルギー放射線滅菌(ガンマ線または電子線照射)にさらに供してもよい。これらの凍結乾燥されて滅菌されたアルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアは、≦24カ月間貯蔵することができる。
アルギネートリアーゼをロードした光架橋自己分解可能アルギネートミクロスフェアを調製するための組成物および方法
アルギネートリアーゼをロードした自己分解可能光架橋アルギネート粒子は、メタクリレート-アルギネートおよび光重合開始剤を使用して調製することができる。光架橋した粒子の分解は、(i)光架橋アルギネートミクロスフェアにロードされたアルギネートリアーゼ酵素(pH、温度、および金属イオン阻害剤によって前処置され得る)、(ii)既定の分子量およびM(β-D-マンヌロン酸)およびG(α-L-グルロン酸)ブロックの比(M/G))のメタクリレート置換/官能化アルギネート、(iv)光重合開始剤のメタクリレートアルギネート濃度に対する比、ならびに(v)粒子の架橋に影響を及ぼす光照射の持続時間を含む、前駆体溶液の組成を制御することによってモジュレートすることができる。
二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアと同様に、アルギネートリアーゼを含有する前駆体溶液は、アルギネートを分解し得る。これは、アルギネートの粘度を低減させ、アルギネートの酵素ローディング能を低減させ、粒子のサイズおよび形状に有害に影響を及ぼし得る。したがって、前駆体溶液を、光照射に供する前に、異なるpH、低い温度および金属イオン阻害剤への曝露において前処置してもしなくてもよい。
前駆体溶液の全ての前処置プロセスは、二価金属イオン架橋ミクロスフェアの調製に関して言及したものとまさに同じである。
本明細書において、メタクリレート-アルギネートの分子量およびM:Gブロックの比を検討する。
架橋したアルギネート粒子の分解は、前駆体溶液の組成:(i)アルギネートミクロスフェアにロードされたアルギネートリアーゼ酵素(pH、温度、および金属イオン阻害剤によって前処置され得る)の濃度ならびに(ii)アルギネートの既定の分子量およびM(β-D-マンヌロン酸)およびG(α-L-グルロン酸)ブロックの比(M/G)によって制御することができる。
前駆体溶液では、アルギネートリアーゼ酵素は、アルギネートリアーゼ酵素のアルギネート粒子への封入に影響を及ぼし得るアルギネートの切断を引き起こす。これはまた、アルギネート粒子内の封入効率を維持するため、ならびに所望のサイズおよび形状の粒子を得るための両方にとって重要であるアルギネート溶液の初回粘度を低減させる。したがって、酵素は、架橋のために前駆体ミックスを二価金属イオンゲル化槽に添加する前に、異なるpH、低い温度、および/または金属イオン阻害剤への曝露において前処置され得る。
リアーゼ酵素の最適な触媒活性は、6.8~7.5の範囲のpHで観察される。アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の調製時のアルギン酸ナトリウムの初回分解を防止するために、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム溶液のpHを、3.0に低減してもよい。このプロセスを行うために、酢酸ナトリウム-酢酸緩衝剤は、イオン強度<1M、好ましくは<0.1M、および最も好ましくは<0.01M、pH範囲3.7~5.6である。加えて、溶液の所望のpH(pH6.5~3.0)をまた、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用して達成してもよい。これによって、アルギネートリアーゼ触媒活性の低減または停止が起こる。触媒活性のこの調節は、アルギネートリアーゼ酵素の3D立体構造のアンフォールディングに起因し得る。アルギネートリアーゼ酵素の停止した触媒活性は、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子を、pH6.5~7.5を有する水性環境に曝露することによって逆転/活性化され得る。アルギネートリアーゼ酵素の活性を逆転させるための好ましい緩衝剤は、リン酸緩衝剤である。リン酸緩衝剤の好ましいイオン強度は、20℃、pH範囲6.5~7.5で0.01Mである。溶液の所望のpH(pH6.5~7.5)を、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用して達成してもよい。さらに、食塩水または脱イオン水またはpH6.5~7.5の間を有する水溶液もまた、使用してもよい。
溶液のpHを変化させることと組み合わせて、混合前の前駆体溶液の個々の構成要素の温度を、アルギネートの分解を阻害するために1~4℃に維持してもよい。個々の構成要素の混合後の前駆体溶液の温度を、アルギネートの分解を阻害するために1~4℃で維持してもよい。温度はまた、溶液の粘度にも影響を及ぼすことに注意されたい。
前駆体溶液のpHおよび温度を変化させることに加えて、酵素を、金属イオン阻害剤、例えばCu2+、Zn2+、およびFe3+によって前処置してもよい。これらの金属イオンは、酵素の活性を阻害することができる(Inoue, et al., "Functional identification of alginate lyase from the brown alga Saccharina japonica", Sci. Rep. 2019;9:1-11)。
生物活性剤の封入
以前の報告は、高分子量ヒアルロン酸(100~500kDa)が、抗炎症活性および免疫抑制活性を示すことを実証した。多くの塞栓の医学的介入は、高分子量ヒアルロン酸の使用によって軽減され得る神経障害性疼痛を引き起こす。本発明は、メタクリレート-アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン架橋メタクリレート-アルギネートミクロスフェアにおける高分子量ヒアルロン酸の封入を開示する。前駆体溶液に、高分子量ヒアルロン酸を含む抗炎症性生物活性剤を添加してもよい。これは、前駆体溶液中のメタクリレート-アルギネート濃度の1重量%~20重量%のヒアルロン酸の添加を伴う。二価金属イオン-ゲル化槽中で架橋すると、ヒアルロン酸が封入され得る。封入されたヒアルロン酸は、メタクリレート-アルギネートリアーゼ-メタクリレート-アルギネートミクロスフェアの分解により塞栓部位で放出され得る。ヒアルロン酸の放出は、神経障害性疼痛を緩和し得る。
自己分解可能光架橋アルギネートミクロスフェアを作製するために、水溶性光重合開始剤、例えばIrgacure2959、Irgacure184、Irgacure651、Irgacure369、およびIrgacure907を使用してもよい。好ましい光重合開始剤は、Irgacure2959である。これらの光重合開始剤は、波長320~410nmの紫外線による照射によって活性化してラジカルを形成するが、理想的な波長は365nmである。ミクロスフェアの分解はまた、メタクリレート-アルギネートの濃度、光重合開始剤、およびUV照射の持続時間にも依存する。前駆体溶液中のメタクリレートアルギネートおよび光重合開始剤の濃度はそれぞれ、重量/体積%~4重量/体積%および0.1重量/体積%~1.5重量/体積%の範囲を有し得る。急速に分解するアルギネートミクロスフェアの場合(≦5日間)、アルギネートおよび光重合開始剤の好ましい濃度はそれぞれ、1重量/体積%~1.5重量/体積%および0.1重量/体積%~0.3重量/体積%であり得る。中間の分解期間(>5日間~<30日間)の場合、アルギネートおよび光重合開始剤の好ましい濃度はそれぞれ、2重量/体積%~3重量/体積%および0.4重量/体積%~0.8重量/体積%であり得る。アルギネート粒子の遅い分解はそれぞれ、アルギネートおよび光重合開始剤の好ましい濃度である3重量/体積%~4重量/体積%および0.9重量/体積%~1.5重量/体積%を使用して達成され得る。さらに、UV照射の持続時間は、>10秒~<10分の範囲を有し得るが、急速に分解するミクロスフェアの好ましい持続時間は、<1分であり得、中間に分解する期間の照射の持続時間は、1~5分であり得るが、遅く分解するアルギネートミクロスフェアの場合、照射期間は、>5分であるが、<10分である。
ミクロスフェアを調製する方法は、ドロップキャスティング技術を含み、前駆体溶液の液滴は、超疎水性表面(例えば、PTFE)上にプリントされ得るか、または例えばシングルもしくはダブルエマルジョン-マイクロ流体力学プラットフォームを使用して生成され得る。所望のサイズの液滴が生成されると、UV光を曝露してアルギネートの鎖を架橋させ、球状のアルギネートリアーゼをロードしたアルギネートミクロスフェアが形成され得る。
マイクロ流体力学を使用してアルギネート粒子およびアルギネートリアーゼ封入アルギネート粒子を作製する方法
アルギネート粒子は、アルギネート液滴の形状、サイズ、および形態に対して正確な制御を提供する液滴マイクロ流体力学を通して産生される。典型的に、アルギネート溶液を、水溶性Ca-EDTAまたは水に不溶性のCaCO粒子と混合し、マイクロ流体力学プラットフォーム上の油相中で乳化し、所望のサイズおよび形状のアルギネート溶液の液滴を生成する。アルギネートの液滴を、酸性条件下でCa-EDTAまたはCaCOから放出された二価Ca2+イオンと架橋させることができる。この架橋は、「オンチップ」または「オフチップ法」を通して実施され、Ca2+架橋アルギネートビーズを生成することができる。しかしながら、この従来の方法は、アルギネートリアーゼのような高分子を酸性のpH環境でアルギネート粒子を有効に封入することができる場合には、使用することが難しい。したがって、上記の従来の方法を使用して、アルギネートリアーゼ酵素をアルギネートビーズに封入する場合、Ca-EDTAまたはCaCOを含有するアルギネートリアーゼ-アルギネート混合物は酸性条件下でゲル化し、溶液は、マイクロ流体力学プラットフォームの中を通過してアルギネート前駆体溶液液滴を生成することができない。この欠点を克服するために、マイクロ流体力学を使用してアルギネートリアーゼ封入アルギネートビーズの生成に成功した新規方法を以下に提示する。
アルギネートリアーゼのアルギネートビーズへの封入を、本開示の液滴マイクロ流体力学方法を使用して実施し、前駆体溶液は、1~4℃の温度でpH10の緩衝剤中で調製され、アルギネート、アルギネートリアーゼ、およびCa-EDTAまたはCaCOを含む。一実施形態では、前駆体溶液は賦形剤を含む。別の実施形態では、賦形剤は、前駆体溶液から形成されたアルギネートリアーゼ封入アルギネートビーズを洗浄するために溶液中で使用される。一実施形態では、賦形剤を含む水を使用して、前駆体溶液から形成されたアルギネートリアーゼ封入アルギネートビーズを洗浄する。アルギネートは、既定の分子量およびG/M比のアルギネートであり得る。Ca-EDTAまたはCaCOの濃度は、1M~0.01Mの範囲にあり、好ましい濃度は0.05M~0.1Mである。
アルギネートリアーゼ酵素の活性は、0.001nU/mg~0.25U/mgアルギネートの範囲であり得る。アルギネートミクロスフェアの急速な分解に関して(≧2日間~≦5日間)、酵素の好ましい活性は、0.5mU/mg~0.25U/mgアルギネートの範囲であり得る。中間の分解(>5日間~≦30日間)または遅い分解(>30日間)期間を得るために、酵素活性の好ましい範囲はそれぞれ、<0.5mU/mg~>0.1μU/mgアルギネートおよび<0.1μU/mg~>0.001nU/mgアルギネートであり得る。
緩衝液は、8.0~13.0のpH範囲を有し、緩衝剤の好ましい範囲は9.0~11.0である。アルギネート、アルギネートリアーゼ、およびCa-EDTA溶液を調製するために使用することができる共通の緩衝剤系は、フタル酸水素二ナトリウム/オルトリン酸二水素ナトリウム、バルビトンナトリウム/塩酸、フタル酸水素二カリウム/オルトリン酸二水素カリウム、オルトリン酸二水素カリウム/水酸化ナトリウム、バルビトンナトリウム/塩酸、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン/塩酸、テトラホウ酸ナトリウム/塩酸、グリシン/水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム、テトラホウ酸ナトリウム/水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム/水酸化ナトリウム、オルトリン酸水素ナトリウム/水酸化ナトリウム、および塩化カリウム/水酸化ナトリウムである。最も好ましい緩衝剤系は、重炭酸ナトリウム/水酸化ナトリウムである。緩衝剤のイオン強度は、<1Mであり、好ましい範囲は、<0.5M~>0.05Mであり、最も好ましくは≦0.1Mである。好ましい温度範囲は、<10℃であり、最も好ましくは>1℃~<4℃である。上記の条件は、アルギネート液滴の生成を可能にし、アルギネートリアーゼを封入したビーズを調製する従来の方法が直面する問題を、2つの方法で克服する:(a)これらの条件は、アルギネートリアーゼ酵素の活性を阻害し、このように前駆体溶液中のアルギネートの初回分解を防止し、および(b)これらの条件は、Ca-EDTAまたはCaCOからのCa2+イオンの放出を防止する。さらに、前駆体溶液は、油と共に、好適なマイクロ流体力学チップの中を通過してアルギネート液滴(油中水エマルジョン法)を形成する。これらの液滴は、それらを濃度0.01体積/体積%~5体積/体積%の酢酸に曝露することによって二価Ca2+イオンによって架橋される。酢酸濃度の好ましい範囲は、1体積/体積%~2体積/体積%酢酸である。酢酸に曝露すると、Ca2+イオンは、Ca-EDTAまたはCaCOから放出され、アルギネートのエッグボックスに結合し、Ca2+架橋アルギネートリアーゼをロードしたアルギネートビーズを形成する。次に、これらのビーズを、賦形剤を含有する脱イオン水によって洗浄し、酸を除去する。必要であれば、ビーズをさらに、濃度2重量/体積%~10重量/体積%の範囲の塩化カルシウム溶液中で架橋する。洗浄したビーズを、賦形剤を含有する溶液中で6~24時間の持続時間、懸濁させ、フリーズドライに供する。フリーズドライした粒子を、中性pH緩衝剤中で再構成し、アルギネートリアーゼ酵素を活性化して、アルギネートビーズの分解を開始することができる。
凍結乾燥および滅菌
アルギネートリアーゼおよびヒアルロン酸を含有する自己分解可能アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命は、凍結乾燥および凍結乾燥産物の滅菌を通して改善され得る。これらの調製後プロセスに関して、凍結保護剤を前駆体溶液およびゲル化槽に添加してもよい。凍結保護剤の添加は多くの点で重要である。第1に、これは、凍結乾燥プロセスの際のアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の真球度および機械的頑強性を維持するために役立つ。第2に、これは超低温および凍結サイクルで酵素の3D立体構造を保存し、それによって酵素活性を保存する。凍結乾燥後のミクロスフェア形状の回復は、問題であると考えられた。高水分含有量のゲルは凍結乾燥の間に縮小し、しばしば再水和時にその元の形状を再確立しないことから、このことは予想外ではない。砂糖およびポリマーなどの凍結保護剤を添加すると、これを補完することができ、構造内の内部水の昇華の間に多孔性構造を維持するために役立つ。同様に、酵素の残存活性は、凍結保護剤/凍結保護媒体を添加することなく酵素の凍結乾燥を実施した場合には有意に低減されたことが観察されている[12、13]。このように、凍結保護剤の使用はまた、水性媒体中での再構成時に形状の迅速な回復を補助し、酵素を含む活性成分の機能性の保持を可能にする。
凍結保護剤を含有する前駆体およびゲル化溶液の組成。無処置または前処置された前駆体アルギネートリアーゼ酵素-アルギン酸ナトリウムおよびゲル化溶液(4.1および4.2節に記載のように)を、ヒドロキシプロピル-ベータシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、およびデキストラン(分子量70kDa)などの凍結保護剤と異なる割合で混合してもよい。
表1は、前駆体およびゲル化槽溶液中の凍結保護剤の組成を記載する。前駆体溶液およびゲル化槽に関する凍結保護剤の好ましい濃度は、アルギネート濃度の重量/体積%として記載され、二価金属イオン濃度に関してそれぞれ、0.1重量/体積%~4重量/体積%および0.1重量/体積%~10重量/体積%であり得る。トレハロース、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン、PVP(分子量40kDa)、およびデキストラン(分子量70kDa)の濃度はそれぞれ、0.1重量/体積%~20重量/体積%、0.1重量/体積%~2重量/体積%、0.1重量/体積%~1重量/体積%、および0.1重量/体積%~1重量/体積%の範囲を有し得る。
これらの凍結保護剤構成要素を、無処置および前処置前駆体溶液と15分間~1時間混合した後、二価金属イオンと架橋するために凍結保護剤を含有するゲル化槽に添加して、アルギネートリアーゼおよび凍結保護剤を含有するアルギネートミクロスフェアを形成してもよい。これらのミクロスフェアを、凍結乾燥サイクルに供して、水分含有量が3質量%またはそれ未満、好ましくは2質量%またはそれ未満、およびより好ましくは1質量%またはそれ未満であるフリーズドライ粒子を得てもよい。バイアルに密封された乾燥条件下で、乾燥粒子を、高エネルギー放射線滅菌(ガンマ線または電子線照射)にさらに供してもよい。これらの凍結乾燥されて滅菌されたアルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン架橋アルギネートミクロスフェアを、≦24カ月間保存することができる。
追加の実施形態
精製されたアルギネートまたはアルギネートの酸化形態の濃度もまた、二価複合体形成アルギネートビーズの孔サイズおよび頑強性に影響を及ぼし得る。アルギネートの濃度は、アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子を急速に分解する(≧2日間~≦5日間)および遅く分解する(>5日間~≦30日間)調製物に関して、約0.05重量/体積%、0.10重量/体積%、0.15重量/体積%、0.20重量/体積%、0.25重量/体積%、0.30重量/体積%、0.35重量/体積%、0.40重量/体積%、0.45重量/体積%、0.50重量/体積%、0.60重量/体積%、0.70重量/体積%、0.80重量/体積%、0.90重量/体積%、1.0重量/体積%、1.25重量/体積%、1.5重量/体積%、1.75重量/体積%、2.0重量/体積%、2.25重量/体積%、2.5重量/体積%、2.75重量/体積%、3.0重量/体積%、3.25重量/体積%、3.5重量/体積%、3.75重量/体積%、4重量/体積%、4.25重量/体積%、4.5重量/体積%、4.75重量/体積%、5.0重量/体積%、5.25重量/体積%、5.5重量/体積%、5.75重量/体積%、6.0重量/体積%であり得るか、または約6.0重量/体積%より高い濃度であり得る。
加えて、アルギネート粒子が金属イオン槽内で架橋されるゲル化時間はまた、二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子のサイズ、真球度、および物理的頑強性にも影響を及ぼし得る。一般的に、「真球度」という用語は、物体の形状が完全な球体の形状にどれほど厳密に類似するかに関する尺度を指し得る。注入可能物質の真円度は、例えば異常な形状の物質は、血管の中を移動して血管の閉塞をもたらし、それによって体の様々な部分への血流を遮断することが難しくなり得ることから、重要であり得る。ゲル化時間は、約1分未満、約2分未満、約3分未満、約4分未満、約5分未満、約6分未満、約7未満、約8分未満、約9分未満、約10分未満、約11分未満、約12分未満、約13分未満、約14分未満、約15分未満、約20分未満、約25分未満、または約30未満であり得る。
アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の所望の分解期間を達成するために、好ましいアルギネートと混合した酵素の量を変化させてもよい。アルギネートと混合したアルギネートリアーゼの量は、急速に分解する(≧2日間~≦5日間)、中間に分解する(>5日間~≦30日間)、または遅く分解する(>30日間)二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子の調製物に関して、<1単位から50単位/mlアルギン酸ナトリウムまで変化する。明快にするために、酵素学では1単位(U)は、1分あたり1μmolの基質の反応を触媒する酵素の量である。二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子への酵素のローディング量はまた、アルギン酸ナトリウムの分子量または粘度にも依存する。
ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約0.001ナノ単位(nU)/粒子、約0.01nU/粒子、約0.10nU/粒子、約0.50nU/粒子、約0.001ミリ単位(mU)/粒子、約0.01mU/粒子、約0.05mU/粒子、約0.10mU/粒子、約0.25mU/粒子、約0.50mU/粒子、約0.75mU/粒子、約1.0mU/粒子、約1.25mU/粒子、約1.5mU/粒子、約1.75mU/粒子、約2.0mU/粒子、約2.25mU/粒子、約2.5mU/粒子、約2.75mU/粒子、約3.0mU/粒子、約3.25mU/粒子、約3.5mU/粒子、約3.75mU/粒子、約4.0mU/粒子、またはその任意の2つの値の間の範囲である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約0.001mU~4.0mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は約0.01mU~3mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約0.05mU~2.5mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約0.05mU~0.5mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約0.5mU~1.0mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約1.0mU~1.5mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約1.5mU~2.0mU/粒子の間である。ある特定の実施形態では、アルギネートリアーゼ酵素の活性は、約2.0mU~2.5mU/粒子の間である。アルギネートリアーゼ酵素の粒子あたりの活性は、X個の粒子を作製するために使用されるアルギネートの量、およびX個の粒子を調製するために使用される酵素の量の関数として決定され得る。例えば、アルギネートリアーゼ酵素の粒子あたりの活性は、アルギネート100mgが粒子20,000個に変換されることに基づいて、約1~約50単位の間の酵素を含有する約0.05mU~2.5mU/粒子の間であると決定され得る。
さらに、酵素をロードしたアルギネート粒子の分解はまた、アルギネートリアーゼ酵素活性を調節することによっても制御することができる。アルギネートリアーゼの触媒分解活性を制御するために、酵素は、<1mMのCu2+、Zn2+、およびFe3+金属イオンと複合体を形成してもよく、またはそれによって前処置してもよい。これらの金属イオンは、酵素活性をおよそ90%阻害することができる。1mM濃度の他の金属イオン、例えばMg2+およびCa2+はそれぞれ、活性を20%~50%低減させる。遊離のまたは未結合の金属イオンを、透析を通して溶液から除去してもよい。これらの金属イオンは酵素の活性を阻害することができ、酵素にとって有害であると考えられ得る(Inoue, et al., "Functional identification of alginate lyase from the brown alga Saccharina japonica", Sci. Rep. 2019;9:1-11)。逆に、同じ考え方を、本開示のある特定の実施形態に採用して、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の分解を調節する。重要なことに、この酵素は、生理的温度およびpHで最適な酵素活性を示す。このように、in vivo条件下では、酵素活性を、急速に(≧2日間~≦5日間)およびより長く(>5日間~≦30日間または>30日間)粒子を分解する持続時間を達成するように、これらの金属イオンのみを使用して調節することができた。
一般的に、酵素は、不活性なまたは不溶性マトリックスに固定され得る。これは、pHまたは温度などの酵素反応に影響を及ぼす生理的要因に対する耐性を提供し、反応速度も増加させる。これはまた、酵素をその場(例えば、粒子の内部、表面修飾等)に局在したままにする。本開示のある特定の実施形態では、改変または天然のアルギネートリアーゼ酵素はそのアルギン酸ナトリウム基質(不活性マトリックスではなくて反応性)に固定/封入される。したがって、別の重要な態様は、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム前駆体溶液からアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子を製造する際の最初の分解を回避することである。この問題を克服するために、本開示のある特定の実施形態では、以下のアプローチが使用のために提唱される。
酵素を、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Mg2+、およびCa2+などの金属イオン阻害剤によって前処置してもよい。粒子の物理的頑強性に影響を及ぼすことなく最適な濃度のこれらの金属イオンは、酵素活性を部分的に阻害することによって粒子の分解を低減し得る。
別のアプローチは、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム前駆体溶液の温度を周囲温度から4~10℃の範囲の温度に低下させることである。これは、アルギネートリアーゼの触媒活性を低減させるかまたは停止させ、それによってアルギン酸ナトリウムの分解を防止する。加えて、二価金属イオンゲル化槽の温度もまた、1~10℃の範囲に低減させてもよい。この金属イオン槽を、アルギン酸ナトリウム-アルギネートリアーゼ溶液の液滴をゲル化させるために使用して、二価金属イオン複合体形成アルギネートリアーゼをロードしたアルギン酸ナトリウム粒子を形成する。
アルギネートリアーゼの触媒活性はまた、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウムおよびゲル化槽溶液のpHを変化させることによって調節され得る。この酵素の最適な触媒活性は、6.8~7.5の範囲のpHで観察される(例えば、Farres, et al., "Formation kinetics and rheology of alginate fluid gels produced by in-situ calcium release", Food Hydrocolloids 40(2014): 76-84を参照されたい)。アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の調製時のアルギン酸ナトリウムの初回分解を防止するために、アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム溶液のpHを、3.0に低下させてもよい。このプロセスを行うために、酢酸ナトリウム-酢酸緩衝剤は、イオン強度<1M、好ましくは<0.1M、および最も好ましくは<0.01Mで、pHは3.7~5.6の範囲である。加えて、溶液の所望のpH(pH6.5~3.0)をまた、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用して達成してもよい。これは、アルギネートリアーゼ触媒活性の低減または停止をもたらす。触媒活性のこの調節は、アルギネートリアーゼ酵素の3D立体構造のアンフォールディングに起因し得る。停止したアルギネートリアーゼ酵素の触媒活性は、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子を、pH6.5~7.5を有する水性環境に曝露することによって逆転/活性化され得る。アルギネートリアーゼ酵素の活性を逆転させるために好ましい緩衝剤は、リン酸緩衝剤である。リン酸緩衝剤の好ましいイオン強度は、0.01Mであり、pH範囲は20℃で6.5~7.5である。溶液の所望のpH(pH6.5~7.5)はまた、水酸化ナトリウム(>1M~<0.01M)または塩酸(>1M~<0.01M)を使用しても達成され得る。加えて、食塩水または脱イオン水またはpH6.5~7.5の間を有する水溶液もまた使用してもよい。
したがって、上記のアプローチの組合せを効率よく使用して、アルギネートリアーゼ酵素は、アルギネートマトリックスを分解することなく二価金属イオンと複合体を形成した/ゲル化したアルギネート粒子に封入またはロードされ得る。
前駆体アルギネートリアーゼ酵素-アルギン酸ナトリウム溶液は、適切な条件下(低い温度およびpH)で、1つまたは複数の凍結保護剤を含有する二価金属イオン槽中でゲル化する必要がある。ゲル化槽の組成および条件は、所望のアルギネートベースの塞栓粒子を作製するために重要である。ゲル化槽組成物の二価金属イオン構成要素は、Cu2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、およびMg2+からなる群から選択され得る(Lee, et al., "Alginate: properties and biomedical applications," Progress in polymer science 37, no. 1(2012): 106-126;およびBrus, et al., "Structure and dynamics of alginate gels cross-linked by polyvalent ions probed via solid state NMR spectroscopy," Biomacromolecules 18, no. 8(2017): 2478-2488)。二価カチオンの選択はまた、アルギネートマトリックスの架橋にも影響を及ぼし得る。二価金属イオンとアルギネートとの結合強度は、漸減順にCu2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Co2+>Ni2+>Mn2+>Mg2+で与えられる。好ましい金属カチオンは、Ba2+およびCa2+である。これらの金属イオンは、0.1重量/体積%~10重量/体積%の範囲の異なる濃度で使用され得る。ゲル化槽中の凍結保護剤の添加は2つの点で重要である:(a)これは、凍結乾燥プロセスの間にアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の真球度および機械的頑強性を維持するために役立ち、ならびに(b)これはまた超低温および凍結サイクルにおいて酵素の3D立体構造を保存し、それによって酵素活性を保存する。
多くの例では、酵素の残存活性が、凍結保護剤/凍結保存媒体を添加することなく酵素の凍結乾燥を実施した場合に有意に低減されることが観察されている(Tamiya, et al., "Freeze denaturation of enzymes and its prevention with additives," Cryobiology 22, no. 5(1985): 446-456;およびPorter, et al., "Effects of freezing on particulate enzymes of rat liver," J. Biol. Chem 205(1953): 883-891)。凍結保護剤構成要素は、当技術分野で公知の構成要素、例えばスクロース、グリセロール、エチレングリコール、ソルビトール、トレハロース、プロピレングリコール、または固有の/市販の凍結保護剤を含み得る。これらの凍結保護剤を、ゲル化槽に加える場合、これはアルギン酸ナトリウム粒子のマトリックスに封入されるか、またはその中で均一に分布する(Chan, et al., "Effects of starch filler on the physical properties of lyophilized calcium-alginate beads and the viability of encapsulated cells," Carbohydrate polymers 83, No. 1(2011): 225-232)。
加えて、凍結保護剤をまた、二価金属イオンを含有するゲル化槽中でこれらの粒子の製造プロセスの際に添加する代わりに、フリーズドライしたアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の調製のプロセシング段階後に使用してもよい。このプロセスでは、前駆体アルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム溶液の液滴を、二価金属イオンのみを含有するゲル化槽に添加して、アルギネート-リアーゼ(lyse)をロードしたアルギネート粒子を形成した。ゲル化槽からのこれらの粒子の単離後、これを好適な凍結保護剤中に浸し、フリーズドライプロセスに供してもよい。フリーズドライ条件下では、これは酵素の凍結変性を防止し、ならびに水がマトリックスから昇華する際に形成される孔を塞ぐことによりゲル構造の崩壊を防止することによって、欠陥のないアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子を提供する。粒子サイズは、>40μm、<200μmであり得るが、<2000μmであり得る。同様に、このプロセスを使用して、微小線維、コア-シェル粒子、ヤーヌス粒子、またはカプセルなどの異なる形態学のアルギネートベースの塞栓剤を調製してもよい。
さらに、ある特定の実施形態では、本開示は、X線不透過性のおよび薬物をロードしたアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の両方の調製を提供する。これを達成するために、Ca2+イオン、ならびに以下のX線造影金属イオン、例えばバリウム、ガドリニウム、およびタンタル金属イオンの1つを含有する二価金属イオンの組成物(Yu, et al., "Metal-based X-ray contrast media," Chemical Reviews 99, no. 9 (1999): 2353-2378)を、ゲル化槽において使用することが提唱されている。別の提唱されるアプローチは、市販のX線不透過剤によるアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子の再構成であり、これはアルギネートマトリックスが水性媒体中で膨張するとマトリックスに一時的に吸収されるようになる。薬物/生物活性剤(抗がん剤および骨形成剤)を、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子にロードする提唱される方法は、これらの粒子を薬物に2~3時間曝露することを伴う。体における薬物の送達は、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子のその場での分解機構によって容易となる。
ある特定の実施形態では、酵素をロードしたアルギネートミクロスフェアを長期間保存してもよい。ある特定の実施形態では、金属イオンと複合体を形成した酵素をその基質に固定する。マトリックスの遅い分解は、貯蔵状態の間に始まることが企図される。この分解は、ミクロスフェアを5.5未満のpH中に懸濁することによって停止され得る。アルギネートミクロスフェアの分解を防止するために、操作温度を10℃未満に低下させることとは別に、代替方法は、これらのミクロスフェアをフリーズドライまたは真空乾燥することである。これは、アルギネートミクロスフェアの分解を停止させ得る。ある特定の実施形態では、乾燥した球体を、特に設計されたシリンジにロードしてもよい。
図18は、ミクロスフェアを再構成および/または投与するためのシリンジの提唱される設計を例証する。シリンジは、ロック位置であってもアンロック位置であってもよいプランジャー701を含み得る。シリンジはまた、懸濁媒体702を含む第1のチャンバー、乾燥ミクロスフェア703を含む第2のチャンバーも含み得る。一般的に、シリンジは、圧力がプランジャーに適用されるまではシリンジのチャンバーの各々の含有量が分離され(例えば、流体的に)、それによって各チャンバーの内容物を混合する(例えば、ミクロスフェアを再構成する)ように、構築および構成され得る。当技術分野で公知の任意のマルチチャンバー凍結乾燥シリンジを使用してもよいと企図される。ある特定の実施形態では、シリンジは、第1のチャンバー701と第2のチャンバー702とを隔てる破断可能な膜704を含み得る。圧力がプランジャー701に適用されると、破断可能な膜が破断し、第1のチャンバーの内容物が、第2のチャンバー703の乾燥ミクロスフェアと接触し、ミクロスフェアを再構成する。他の実施形態では、シリンジは、液体バイパス管を含む。なお別の実施形態では、シリンジの第1のチャンバーと第2のチャンバーを隔てる障壁は、一方向弁を含み得る。圧力がプランジャー701に適用されると、一方向弁は強制的に開き、第1のチャンバーの内容物が第2のチャンバーの乾燥ミクロスフェアと接触してミクロスフェアを再構成する。一部の実施形態では、再構成媒体は注射用水(WFI)であり得る。再構成されると、再構成されたミクロスフェアは、すぐに使用できる。シリンジは、再構成されたミクロスフェアを対象に投与するために、チューブまたはその他を接続するためのクイックコネクター705(例えば、ルアーロックコネクター)を含み得る。
対象
本明細書に記載される方法または組成物のいずれかによって処置される患者は、任意の年齢であってもよく、成人、幼児、または乳児であってもよい。一部の例では、患者は、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、または99歳、またはその間の範囲内(例えば、2~20歳の間、20~40歳の間、または40~90歳の間)である。患者はヒトまたは非ヒト対象であり得る。
本明細書に開示される組成物のいずれも、非ヒト対象、例えば実験動物または農場動物に投与され得る。非ヒト対象の非限定的な例としては、実験用または研究用動物、イヌ、ヤギ、モルモット、ハムスター、マウス、ブタ、非ヒト霊長類(例えば、ゴリラ、類人猿、オランウータン、キツネザル、またはヒヒ)、ラット、ヒツジ、またはウシが挙げられる。
添加剤および賦形剤
一部の例では、本明細書に記載されるアルギネート粒子またはミクロスフェアは、アルギネート粒子またはミクロスフェアの長期間の保存を提供し得る、強力な活性成分を含有する製剤を増大させ得る、薬物吸収を容易にし得る、粘度を低減し得る、または溶解度を増強し得る賦形剤を含有し得る。本開示のアルギネート粒子またはミクロスフェアは、約1重量%もしくは体積%、2重量%もしくは体積%、3重量%もしくは体積%、4重量%もしくは体積%、5重量%もしくは体積%、6重量%もしくは体積%、7重量%もしくは体積%、8重量%もしくは体積%、9重量%もしくは体積%、10重量%もしくは体積%、15重量%もしくは体積%、20重量%もしくは体積%、25重量%もしくは体積%、30重量%もしくは体積%、35重量%もしくは体積%、40重量%もしくは体積%、45重量%もしくは体積%、50重量%もしくは体積%、または約50重量%もしくは体積%より多くの賦形剤を含み得る。
ある特定の実施形態では、本開示のアルギネート粒子またはミクロスフェアは、1つまたは複数の溶解剤を含み得る。本明細書で使用される場合、「溶解剤」は、トリアセチン、トリエチルクエン酸、オレイン酸エチル、カプリル酸エチル、ラウリル硫酸ナトリウム、ドキュセートナトリウム、ビタミンE TPGS、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-ヒドロキシエチルピロリドン、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルシクロデキストリン、エタノール、n-ブタノール、イソプロピルアルコール、コレステロール、胆汁塩、ポリエチレングリコール200-600、グリコフロール、transcutol、プロピレングリコール、およびジメチルイソソルビドおよびその他などの化合物を含む。本開示のアルギネート粒子またはミクロスフェアは、約1重量%もしくは体積%、2重量%もしくは体積%、3重量%もしくは体積%、4重量%もしくは体積%、5重量%もしくは体積%、6重量%もしくは体積%、7重量%もしくは体積%、8重量%もしくは体積%、9重量%もしくは体積%、10重量%もしくは体積%、15重量%もしくは体積%、20重量%もしくは体積%、25重量%もしくは体積%、30重量%もしくは体積%、35重量%もしくは体積%、40重量%もしくは体積%、45重量%もしくは体積%、50重量%もしくは体積%、または約50重量%もしくは体積%より多くの溶解剤を含み得る。
一部の実施形態では、本明細書に記載される組成物は、他の医学的または薬学的作用剤、担体、補助剤、例えば保存剤、安定化剤、湿潤剤、または乳化剤、溶解促進剤、ならびに浸透圧、モル浸透圧濃度、および/またはアルギネート粒子もしくはミクロスフェアのモル浸透圧濃度を調節するための塩を含む。一部の実施形態では、組成物は、安定化剤を含む。一部の実施形態では、安定化剤は、例えば脂肪酸、脂肪アルコール、アルコール、長鎖脂肪酸エステル、長鎖エーテル、脂肪酸の親水性誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、炭化水素、疎水性ポリマー、吸水ポリマー、およびその組合せから選択される。一部の実施形態では、安定化剤のアミドアナログもまた使用される。
一部の実施形態では、組成物は、懸濁剤を含む。有用な懸濁剤は、単に例えば、ポリビニルピロリドン、例えば、ポリビニルピロリドンKl2、ポリビニルピロリドンK17、ポリビニルピロリドンK25、またはポリビニルピロリドンK30、ビニルピロリドン/酢酸ビニルコポリマー(S630)、ポリエチレングリコール(例えば、ポリエチレングリコールは、約300~約6000、または約3350~約4000、または約7000~約5400の分子量を有してもよい)、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸ステアリン酸ヒドロキシメチルセルロース、ポリソルベート-80、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ゴム、例えばトラガカントゴムおよびアカシアゴム、グアーガム、キサンタンガムを含むキサンタン、砂糖、セルロース誘導体、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリソルベート-80、アルギン酸ナトリウム、モノラウリン酸ポリエトキシル化ソルビタン、モノラウリン酸ポリエトキシル化ソルビタン、ポビドンおよびその他などの化合物を含む。
一部の実施形態では、組成物は、追加の界面活性剤(コサーファクタント)および/または緩衝剤および/または溶媒を含む。一部の実施形態では、界面活性剤および/または緩衝剤および/または溶媒は、a)天然および合成の親油性作用剤、例えばリン脂質、コレステロール、およびコレステロール脂肪酸エステル、ならびにその誘導体;b)非イオン性界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエステル、ソルビタン脂肪酸エステル(Spans)、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(例えば、モノオレイン酸ポリオキシエチレン(20)ソルビタン(Tween(登録商標)80)、モノステアリン酸ポリオキシエチレン(20)ソルビタン(Tween(登録商標)60)、モノラウリン酸ポリオキシエチレン(20)ソルビタン(Tween(登録商標)20)および他のTween(登録商標))、ソルビタンエステル、グリセロールエステル、例えば、Myrjおよびグリセロール三酢酸(トリアセチン)、ポリエチレングリコール、セチルアルコール、セトステアリルアルコール、ステアリルアルコール、ポリソルベート80、ポロキサマー、ポロキサミン、ポリオキシエチレンヒマシ油誘導体(例えば、Cremophor(登録商標)RH40、Cremphor A25、Cremphor A20、Cremophor(登録商標)EL)および他のCremophors)、スルホスクシネート、アルキルスルフェート(SLS);PEGグリセリル脂肪酸エステル、例えばPEG-8カプリル酸/カプリン酸グリセリル(Labrasol)、PEG-4カプリル酸/カプリン酸グリセリル(Labrafac Hydro WL 1219)、PEG-32ラウリン酸グリセリル(Gelucire444/14)、PEG-6モノオレイン酸グリセリル(Labrafil M1944CS)、PEG-6リノレン酸グリセリル(Labrafil M2125CS);プロピレングリコールモノおよびジ脂肪酸エステル、例えばラウリン酸プロピレングリコール、カプリル酸/カプリン酸プロピレングリコール;Brij(登録商標)700、アスコルビル-6-パルミテート、ステアリルアミン、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレングリセロールトリイリシンオレエート(triiricinoleate)、およびその任意の組合せまたは混合物であり;c)アニオン性界面活性剤、例えばこれらに限定されないが、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、スルホコハク酸ナトリウム、ジオクチル、アルギン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルフェート、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリン酸トリエタノールアミン、ラウリン酸カリウム、胆汁塩、およびその任意の組合せまたは混合物が挙げられる;ならびにd)カチオン性界面活性剤、例えば四級アンモニウム化合物、塩化ベンザルコニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、およびラウリルジメチルベンジル-アンモニウムクロリドである。溶媒は、意図される対象について選択され得ることが企図される。
一部の実施形態では、本明細書に開示される組成物は、保存剤を含む。本明細書に記載される組成物において使用するために好適な保存剤としては、これらに限定されないが、安息香酸、ホウ酸、p-ヒドロキシ安息香酸、フェノール、塩素化フェノール化合物、アルコール、四級化合物、四級アンモニウム化合物(例えば、塩化ベンザルコニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、または塩化セチルピリジニウム)、安定化二酸化塩素、水銀(例えば、メルフェンまたはチオメルサール)、またはその混合物が挙げられる。
他の実施形態および均等物
本明細書で使用する節の見出しは、単に構成上の目的のためであり、記載の主題を限定すると解釈してはならない。
本明細書に記載される方法は、本明細書に記載される特定の方法論、プロトコール、主題、および配列決定技術が変化し得ることから、それらに限定されないと理解される。同様に、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を記載する目的のためであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本明細書に記載の方法および組成物の範囲を限定すると意図されないと理解される。本開示の一部の実施形態を、本明細書に示し、説明してきたが、そのような実施形態は、単なる例として提供されることは当業者に明らかであろう。複数の変形形態、変化、および置換が、本開示から逸脱することなく当業者に想起される。本明細書に記載される開示の実施形態に対する様々な代替を、本開示の実践において使用してもよいと理解すべきである。以下の特許請求の範囲は、本開示の範囲を定義すること、ならびにこれらの特許請求の範囲およびその均等物の範囲内の方法および構造はそれによって含まれることが意図される。
いくつかの態様は、例証のために実施例応用を参照して記載される。特に示していない限り、任意の実施形態を任意の他の実施形態と組み合わせてもよい。複数の特定の詳細、関係、および方法が本明細書に記載される特色の完全な理解を提供するために示されると理解すべきである。しかしながら、当業者は、具体的な詳細の1つまたは複数がなくとも、または他の方法によって本明細書に記載される特色が実践され得ることを容易に認識する。本明細書に記載される特色は、一部の作用が異なる順序で起こってもよく、および/または他の作用もしくは事象と同時に起こってもよいことから、作用または事象の例証される順序に限定されない。さらに、必ずしも全ての例証される作用または事象が、本明細書に記載される特色に従って方法論を実施するために必要ではない。さらに、本開示の方法が本明細書に示されるステップの特定の順序に依存しない程度に、ステップの特定の順序は特許請求の範囲に対する限定であると解釈してはならない。本開示の方法を対象とするいかなる特許請求の範囲も、書かれた順序でそのステップの実施に限定してはならず、当業者は、ステップを変化させてもよく、それでもなお本開示の精神および範囲内にあることを容易に認識し得る。
一部の実施形態を、本明細書において示し、記載してきたが、そのような実施形態が単に例として提供されることは当業者に明白である。本開示の実施形態は、本明細書内に提供される特定の実施例に限定されないことが意図される。本開示のある特定の実施形態は、上述の明細書を参照して記載してきたが、本明細書における実施形態の説明および例証は、限定的な意味であると解釈されることを意味しない。複数の変形形態、変化、および置換が、本開示から逸脱することなく当業者に想起される。
さらに、本開示の実施形態の全ての態様は、多様な条件および変数に依存する本明細書に記載される特定の描写、構成、または関連する割合に限定されないと理解される。本明細書に記載される本開示の実施形態に対する様々な代替を、本発明の実践において使用してもよいと理解すべきである。したがって、本開示はまた、そのような任意の代替、改変、変形形態、または均等物を含むと企図される。以下の特許請求の範囲は、少なくとも部分的に、本発明の範囲を定義すること、ならびにこれらの特許請求の範囲およびその均等物の範囲内の方法および構造がそれによって含まれることが意図される。
広い本発明の概念から逸脱することなく、上記で示され、説明された例示的な実施形態に変化を行ってもよいことが当業者に認識される。したがって、本開示は、示され、記載された例示的な実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲内の改変を含むことが意図されると理解される。例えば、例示的な実施形態の特定の特色は、特許請求される本発明の一部であってもなくてもよく、本開示の実施形態の様々な特色を組み合わせてもよい。「右」、「左」、「下」、および「上」という単語は、参照される図面の方向を指定する。「内向き」および「外向き」という単語はそれぞれ、流体送達装置の幾何学中心に向かう方向およびそこから離れる方向を指す。本明細書に具体的に示していない限り、「1つの」、「1つの(an)」、および「その」という用語は、1つの構成要素に限定されず、代わりに「少なくとも1つ」の意味として読むべきである。
本明細書で引用する範囲は、列挙されたエンドポイントを含むその範囲内の値の全ての短縮表記であると理解される。例えば、1~50の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、および50からなる群からの任意の数、数の組合せ、または部分範囲を含むと理解される。
本開示の図面および説明の少なくとも一部は、本開示の明確な理解に関連する要素に焦点を当てるために単純化されており、明快にする目的のために当業者が認識する他の要素を除去しているが、これもまた本開示の一部を含み得ると理解すべきである。しかしながら、そのような要素は当技術分野で周知であるため、およびそれらは本開示のより良好な理解を必ずしも容易にしないために、そのような要素の説明は本明細書で提供されない。
以下の条項は、本開示のある特定の実施形態を説明する。
条項1. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアであって、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびに
アルギネート分子と架橋する二価金属イオン、
を含み、
水を実質的に含まないおよび/または滅菌されているアルギネートミクロスフェア。
条項2. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、条項1に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項3. アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を防止するためにpH3.0~6.4の範囲にある、条項1または2に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項4. 金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤である(例えば、二価金属カチオンと架橋する前の前駆体溶液中のアルギネートの分解を制御するため)、条項1~3のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項5. 前駆体溶液の温度が、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を制御するために1~4℃の範囲にある、条項1~4のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項6. 前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にする、条項1~5のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項7. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量、の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされる、条項1~6のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項8. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネート分子の既定の分子量によって制御される、条項1~7のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項9. アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にある、条項1~8のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項10. M:Gブロックの既定の比が、アルギネートミクロスフェアの分解を制御する、条項1~9のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項11. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5である、条項1~10のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項12. 約5日未満の期間にわたって分解する、条項11に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項13. 約2日より長い期間にわたって分解する、11または12に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項14. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95である、条項1~10のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項15. 約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項14に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項16. 0.025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項1~15のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項17. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間である、条項1~16のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項18. 約5日未満の期間にわたって分解する、条項17に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項19. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間である、条項1~16のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項20. 約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項19に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項21. 生物活性剤をさらに含む、条項1~20のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項22. 生物活性剤が、対象における塞栓に関連する疼痛を緩和するために抗炎症剤および/または麻酔薬を含む、条項21に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項23. 生物活性剤が、抗がん剤または抗血管新生剤を含む、条項21に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項24. 抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、条項22に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項25. ヒアルロン酸のアルギネート分子に対する比が重量で約1:20である、条項24に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項26. ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)およびデキストラン(分子量70kDa)からなる群から選択される凍結保護剤をさらに含む、条項1~25のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項27. 凍結乾燥される、条項1~26のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項28. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、条項27に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項29. アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99である、条項1~28のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項30. アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが滅菌される、条項1~29のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項31. 滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含む、条項30に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項32. 滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含む、条項31に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項33. アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間である、条項1~31のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項34. 所定の温度が、約2℃~約8℃の間である、条項33に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項35. 所定の温度がほぼ室温(RT)である、条項33に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項36. 生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成される、条項27~35のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項37. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、
前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;ならびに(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子を含むステップ;
液滴を、凍結保護剤および二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させて、それによってアルギネート分子を架橋させて、アルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項38. 前駆体溶液が1つまたは複数の凍結保護剤を含む、条項37に記載の方法。
条項39. ゲル化槽が、1つまたは複数の凍結保護剤を含む、条項37または38に記載の方法。
条項40. 凍結保護剤が、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)およびデキストラン(分子量70kDa)からなる群から選択される、条項38または39に記載の方法。
条項41. 前駆体溶液中のトレハロースの濃度が、約0.1重量/体積%~約20重量/体積%である、条項40に記載の方法。
条項42. ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンの濃度が、約0.1重量/体積%~約2重量/体積%である、条項40または41に記載の方法。
条項43. 前駆体溶液中のPVP40kDaの濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%である、条項40~42のいずれか1項に記載の方法。
条項44. 前駆体溶液中のデキストラン(分子量70kDa)の濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%である、条項40~43のいずれか1項に記載の方法。
条項45. 前駆体溶液およびゲル化槽が同じ凍結保護剤を含む、条項39~44のいずれか1項に記載の方法。
条項46. 前駆体溶液およびゲル化槽が、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含む、条項45に記載の方法。
条項47. 脱水するステップが、アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含む、条項37~46のいずれか1項に記載の方法。
条項48. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、条項47に記載の方法。
条項49. アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99である、条項37~48のいずれか1項に記載の方法。
条項50. アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップをさらに含む、条項37~49のいずれか1項に記載の方法。
条項51. 滅菌するステップが、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含む、条項50に記載の方法。
条項52. 滅菌するステップが、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含む、条項51に記載の方法。
条項53. アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップをさらに含む、条項37~51のいずれか1項に記載の方法。
条項54. アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間である、条項37~53のいずれか1項に記載の方法。
条項55. 所定の温度が、約2℃~約8℃の間である、条項53または54に記載の方法。
条項56. 所定の温度がほぼ室温(RT)である、条項53または54に記載の方法。
条項57. アルギネートミクロスフェア、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを対象に投与するステップをさらに含む、条項37~56のいずれか1項に記載の方法。
条項58. アルギネートミクロスフェア、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを対象に投与するステップの前に、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成するステップを行う、条項57に記載の方法。
条項59. 液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、マイクロ流体力学による液滴産生、およびジェット切断からなる群から選択される方法を使用して実施される、条項37~58のいずれか1項に記載の方法。
条項60. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、条項37~59のいずれか1項に記載の方法。
条項61. アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を防止するためにpH3.0~6.4の範囲にある、条項37~60のいずれか1項に記載の方法。
条項62. 金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤である(例えば、二価金属カチオンと架橋する前の前駆体溶液中のアルギネートの分解を制御するため)、条項37~60のいずれか1項に記載の方法。
条項63. 前駆体溶液の温度が、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を制御するために1~4℃の範囲にある、条項37~62のいずれか1項に記載の方法。
条項64. 前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にする、条項37~62のいずれか1項に記載の方法。
条項65. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされる、条項37~64のいずれか1項に記載の方法。
条項66. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネート分子の既定の分子量によって制御される、条項37~64のいずれか1項に記載の方法。
条項67. アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲内にある、条項37~66のいずれか1項に記載の方法。
条項68. M:Gブロックの既定の比が、アルギネートミクロスフェアの分解を制御する、条項37~67のいずれか1項に記載の方法。
条項69. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5である、条項37~68のいずれか1項に記載の方法。
条項70. アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解する、条項69に記載の方法。
条項71. アルギネートミクロスフェアが、約2日より長い期間にわたって分解する、条項69または70に記載の方法。
条項72. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95である、条項37~68のいずれか1項に記載の方法。
条項73. アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項72に記載の方法。
条項74. 0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項37~73のいずれか1項に記載の方法。
条項75.0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項37~74のいずれか1項に記載の方法。
条項76. アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解する、条項75に記載の方法。
条項77. 0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項37~74のいずれか1項に記載の方法。
条項78. アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項77に記載の方法。
条項79. 0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項37~74のいずれか1項に記載の方法。
条項80. アルギネートミクロスフェアが、約30日より長い期間にわたって分解する、条項79に記載の方法。
条項81. 前駆体溶液および/またはゲル化槽が、生物活性剤をさらに含む、条項37~80のいずれか1項に記載の方法。
条項82. 生物活性剤が、対象における塞栓に関連する疼痛を緩和するために抗炎症剤および/または麻酔剤を含む、条項81に記載の方法。
条項83. 生物活性剤が、抗がん剤または抗血管新生剤を含む、条項81に記載の方法。
条項84. 抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、条項83に記載の方法。
条項85. ヒアルロン酸のアルギネート分子に対する比が、重量で約1:20である、条項84に記載の方法。
条項86. ゲル化槽のpHが、約6.5未満である、条項37~85のいずれか1項に記載の方法。
条項87. ゲル化槽のpHが、前駆体溶液のpHに等しいかまたはほぼ等しい、条項37~85のいずれか1項に記載の方法。
条項88. 前駆体溶液の温度が1℃~約4℃の間に等しいかまたはほぼ等しい、条項37~87のいずれか1項に記載の方法。
条項89. 再水和時に自己分解可能な光重合されたアルギネートミクロスフェアであって、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する、エチレン不飽和官能基によって官能化されたアルギネート分子;ならびに
光重合開始剤を含み、
アルギネート分子が光重合開始剤を照射することによって架橋され、ならびに
水を実質的に含まず、および/または滅菌されている光重合されたアルギネートミクロスフェア。
条項90. エチレン不飽和官能基が、アクリレート、メタクリレート、ビニル、およびアリルからなる群から選択される、条項89に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項91. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽における1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、条項89または90に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項92. アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を防止するためにpH3.0~6.4の範囲にある、条項89~91のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項93. 金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤である(例えば、二価金属カチオンと架橋する前の前駆体溶液中のアルギネートの分解を制御するため)、条項89~91のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項94. 前駆体溶液の温度が、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を制御するために1~4℃の範囲にある、条項89~93のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項95. 前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にする、条項89~93のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項96. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされる、条項89~95のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項97. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネート分子の既定の分子量によって制御される、条項89~96のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項98. アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にある、条項89~96のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項99. M:Gブロックの既定の比が、アルギネートミクロスフェアの分解を制御する、条項89~98のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項100. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5である、条項89~99のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項101. 約5日未満の期間にわたって分解する、条項100に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項102. 約2日より長い期間にわたって分解する、条項100または101に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項103. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95である、条項89~99のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項104. 約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項103に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項105. 0.025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項89~104のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項106. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間である、条項89~105のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項107. 約5日未満の期間にわたって分解する、条項106に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項108. アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間である、条項89~105のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項109. 約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項108に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項110. 生物活性剤をさらに含む、条項89~109のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項111. 生物活性剤が、対象における塞栓に関連する疼痛を緩和するために抗炎症剤を含む、条項110に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項112. 抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、条項111に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項113. ヒアルロン酸のアルギネート分子に対する比が重量で約1:20である、条項112に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項114. ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)およびデキストラン(分子量70kDa)からなる群から選択される凍結保護剤をさらに含む、条項89~113のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項115. 凍結乾燥されている、条項89~114のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項116. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、条項103に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項117. アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99である、条項89~116のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項118. アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが滅菌されている、条項89~117のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項119. 滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含む、条項118に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項120. 滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含む、条項119に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項121. アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間である、条項89~120のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項122. 所定の温度が、約2℃~約8℃の間である、条項121に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項123. 所定の温度が、ほぼ室温(RT)である、条項121に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項124. 生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成される、条項115~123のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項125. 再水和時に自己分解可能な光重合されたアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、
前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する、エチレン不飽和官能基によって官能化されたアルギネート分子;および光重合開始剤を含むステップ;
光重合開始剤を含む液滴を照射し、それによってアルギネート分子を架橋させて、光重合されたアルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項126. エチレン不飽和官能基が、アクリレート、メタクリレート、ビニル、およびアリルからなる群から選択される、条項125に記載の方法。
条項127. 前駆体溶液が1つまたは複数の凍結保護剤を含む、条項125または126に記載の方法。
条項128. ゲル化槽が、1つまたは複数の凍結保護剤を含む、条項125~127のいずれか1項に記載の方法。
条項129. 凍結保護剤が、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)およびデキストラン(分子量70kDa)からなる群から選択される、条項127または128に記載の方法。
条項130. 前駆体溶液中のトレハロースの濃度が、0.1重量/体積%~約20重量/体積%である、条項129に記載の方法。
条項131. ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンの濃度が、約0.1重量/体積%~約2重量/体積%である、条項129または130に記載の方法。
条項132. 前駆体溶液中のPVP40kDaの濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%である、条項129~131のいずれか1項に記載の方法。
条項133. 前駆体溶液中のデキストラン(分子量70kDa)の濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%である、条項129~132のいずれか1項に記載の方法。
条項134. 前駆体溶液およびゲル化槽が同じ凍結保護剤を含む、条項128~133のいずれか1項に記載の方法。
条項135. 前駆体溶液およびゲル化槽が、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含む、条項134に記載の方法。
条項136. 脱水するステップが、アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含む、条項125~135のいずれか1項に記載の方法。
条項137. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、条項136に記載の方法。
条項138. アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99である、条項125~137のいずれか1項に記載の方法。
条項139. アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップをさらに含む、条項125~138のいずれか1項に記載の方法。
条項140. 滅菌するステップが、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含む、条項139に記載の方法。
条項141. 滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含む、条項140に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項142. アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップをさらに含む、条項125~141のいずれか1項に記載の方法。
条項143. アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間である、条項125~142のいずれか1項に記載の方法。
条項144. 所定の温度が、約2℃~約8℃の間である、条項142または143に記載の方法。
条項145. 所定の温度が、ほぼ室温(RT)である、条項142または143に記載の方法。
条項146. アルギネートミクロスフェア、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを対象に投与するステップをさらに含む、条項125~145のいずれか1項に記載の方法。
条項147. アルギネートミクロスフェア、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを対象に投与するステップの前に、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤を使用してアルギネートミクロスフェア、凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェア、または滅菌されたミクロスフェアを再構成するステップを行う、条項146に記載の方法。
条項148. 前駆体溶液を、オリフィスを通して流れさせて液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、およびマイクロ流体力学による液滴産生からなる群から選択される方法を使用して実施される、条項125~147のいずれか1項に記載の方法。
条項149. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、条項125~148のいずれか1項に記載の方法。
条項150. アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を防止するためにpH3.0~6.4の範囲にある、条項125~149のいずれか1項に記載の方法。
条項151. 金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤である(例えば、二価金属カチオンと架橋する前の前駆体溶液中のアルギネートの分解を制御するため)、条項125~150のいずれか1項に記載の方法。
条項152. 前駆体溶液の温度が、二価金属カチオンと架橋する前のアルギネートの分解を制御するために1~4℃の範囲にある、条項125~151のいずれか1項に記載の方法。
条項153. 前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、所望の活性の酵素(単位Uとして言及される)とアルギネートとの混合を可能にし、アルギネートミクロスフェアの分解を一定期間制御する、条項125~152のいずれか1項に記載の方法。
条項154. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネート分子の既定の分子量によって制御される、条項125~153のいずれか1項に記載の方法。
条項155. アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にある、条項125~154のいずれか1項に記載の方法。
条項156. M:Gブロックの既定の比がアルギネートミクロスフェアの分解を制御する、条項125~155のいずれか1項に記載の方法。
条項157. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5である、条項125~156のいずれか1項に記載の方法。
条項158. アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解する、条項157に記載の方法。
条項159. アルギネートミクロスフェアが、約2日より長い期間にわたって分解する、条項157または158に記載の方法。
条項160. M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95である、条項125~156のいずれか1項に記載の方法。
条項161. アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項160に記載の方法。
条項162. 0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項125~161のいずれか1項に記載の方法。
条項163. 0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項125~162のいずれか1項に記載の方法。
条項164. アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解する、条項163に記載の方法。
条項165. 0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項125~162のいずれか1項に記載の方法。
条項166. アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解する、条項165に記載の方法。
条項167. 0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合される、条項124~147のいずれか1項に記載の方法。
条項168. アルギネートミクロスフェアが、約30日より長い期間にわたって分解する、条項167に記載の方法。
条項169. 前駆体溶液および/またはゲル化槽が生物活性剤をさらに含む、条項125~168のいずれか1項に記載の方法。
条項170. 生物活性剤が、対象における塞栓に関連する疼痛を緩和するために抗炎症剤を含む、条項169に記載の方法。
条項171. 抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、条項170に記載の方法。
条項172. ヒアルロン酸のアルギネート分子に対する比が重量で約1:20である、条項171に記載の方法。
条項173. ゲル化槽のpHが、約6.5未満である、条項125~172のいずれか1項に記載の方法。
条項174. ゲル化槽のpHが、前駆体溶液のpHと等しいかまたはほぼ等しい、条項125~172のいずれか1項に記載の方法。
条項175. 前駆体溶液の温度が、1℃~約4℃の間に等しいかまたはほぼ等しい、条項125~174のいずれか1項に記載の方法。
条項176. それを必要とする対象における自己分解性の塞栓を誘導する方法であって、条項1~36および89~124のいずれか1項に記載の複数のアルギネートミクロスフェアを対象の血管に投与するステップを含む方法。
条項177. 血管が、膝動脈である、条項176に記載の方法。
条項178. 条項1~36または89~124のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェアを含む第1のチャンバー;
第1のチャンバーに対して軸方向に配置され、再構成媒体を含む第2のチャンバー;および
押し下げると、アルギネートミクロスフェアを再構成媒体に曝露し、それによってアルギネートミクロスフェアを再構成するように構成されたプランジャーを含むシリンジ。
条項179. 第1のチャンバーと第2のチャンバーを隔てる破断可能な膜をさらに含み、プランジャーを押し下げると、破断可能な膜が破断してアルギネートミクロスフェアを再構成媒体に曝露し、それによってアルギネートミクロスフェアを再構成する、条項178に記載のシリンジ。
条項180. それを必要とする哺乳動物対象に投与するための、再水和時に自己分解可能なミクロスフェアであって、
哺乳動物対象が酵素により加水分解することが不可能である生体適合性多糖材料であって、(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する生体適合性多糖材料;
生体適合性多糖材料を加水分解することが可能な酵素であって、哺乳動物対象に天然に存在せず、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置される酵素;ならびに
生体適合性多糖材料を架橋する二価金属イオンを含み、
水を実質的に含まない、および/または滅菌されているミクロスフェア。
条項181. 生体適合性多糖材料がアルギネートを含む、条項180に記載のミクロスフェア。
条項182. 酵素が、アルギネートリアーゼを含む、条項180または181に記載のミクロスフェア。
条項183. 生体適合性多糖材料が再吸収可能である、条項180~182のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項184. 生体適合性多糖材料が、哺乳動物対象内の酵素による加水分解に対して安定である、条項180~183のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項185. 生体適合性多糖材料の再吸収速度が、体内に入ると塞栓材料の切断を引き起こす特異的作用を有する、哺乳動物内で見出されない量の酵素を含めることによってより正確に制御される、条項180~184のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項186. それを必要とする哺乳動物対象に投与するための、再水和時に自己分解可能なミクロスフェアを調製する方法であって、
前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、哺乳動物対象が酵素により加水分解することが不可能である生体適合性多糖材料であって、(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する生体適合性多糖材料;ならびに生体適合性多糖材料を加水分解することが可能な酵素であって、哺乳動物対象に天然に存在せず、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置される酵素を含むステップ;
液滴を、凍結保護剤および二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させて、それによって生体適合性多糖材料を架橋させてミクロスフェアを形成するステップ、
ミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項187. 生体適合性多糖材料がアルギネートを含む、条項186に記載の方法。
条項188. 酵素が、アルギネートリアーゼを含む、条項186または187に記載の方法。
条項189. 生体適合性多糖材料が再吸収可能である、条項186~188のいずれか1項に記載の方法。
条項190. 生体適合性多糖材料が、哺乳動物対象内での酵素による加水分解に対して安定である、条項186~189のいずれか1項に記載の方法。
条項191. 生体適合性多糖材料の再吸収速度が、体内に入ると塞栓材料の切断を引き起こす特異的作用を有する、哺乳動物内で見出されない量の酵素を含めることによってより正確に制御される、条項186~190のいずれか1項に記載の方法。
条項192. それを必要とする哺乳動物対象に投与するための、再水和時に自己分解可能な光重合されたミクロスフェアであって、
哺乳動物対象が酵素により加水分解することが不可能な生体適合性多糖材料であって、(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する生体適合性多糖材料;
生体適合性多糖材料を加水分解することが可能な酵素であって、哺乳動物対象に天然に存在せず、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置される酵素;ならびに
光重合開始剤を含み、
生体適合性多糖材料が光重合開始剤を照射することによって架橋され、ならびに
水を実質的に含まない、および/または滅菌されている光重合されたミクロスフェア。
条項193. 生体適合性多糖材料がアルギネートを含む、条項192に記載のミクロスフェア。
条項194. 酵素がアルギネートリアーゼを含む、条項192または193に記載のミクロスフェア。
条項195. 生体適合性多糖材料が再吸収可能である、条項192~194のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項196. 生体適合性多糖材料が、哺乳動物対象内での酵素による加水分解に対して安定である、条項192~195のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項197. 生体適合性多糖材料の再吸収速度が、体内に入ると塞栓材料の切断を引き起こす特異的作用を有する、哺乳動物内で見出されない量の酵素を含めることによってより正確に制御される、条項192~196のいずれか1項に記載のミクロスフェア。
条項198. それを必要とする哺乳動物対象に投与するための、再水和時に自己分解可能な光重合されたミクロスフェアを調製する方法であって、
前駆体溶液を、オリフィスを通して流れさせて液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、哺乳動物対象が酵素により加水分解することが不可能である生体適合性多糖材料であって、(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有する生体適合性多糖材料;生体適合性多糖材料を加水分解することが可能な酵素であって、哺乳動物対象に天然に存在せず、温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置される酵素;ならびに光重合開始剤を含むステップ;ならびに
光重合開始剤を含む液滴に照射して、それによって生体適合性多糖材料を架橋させて、光重合されたミクロスフェアを形成するステップ、
ミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項199. 生体適合性多糖材料がアルギネートを含む、条項198に記載の方法。
条項200. 酵素がアルギネートリアーゼを含む、条項198または199に記載の方法。
条項201. 生体適合性多糖材料が再吸収可能である、条項198~200のいずれか1項に記載の方法。
条項202. 生体適合性多糖材料が、哺乳動物対象内での酵素による加水分解に対して安定である、条項198~201のいずれか1項に記載の方法。
条項203. 生体適合性多糖材料の再吸収速度が、体内に入ると塞栓材料の切断を引き起こす特異的作用を有する、哺乳動物内で見出されない量の酵素を含めることによってより正確に制御される、条項198~202のいずれか1項に記載の方法。
条項300. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、
マイクロ流体力学プラットフォームを使用して前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、
(i)様々な範囲および様々な温度(1~4℃)のアルカリpH溶液によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(ii)(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;
(iii)Ca-EDTAまたはCaCOなどの架橋剤;ならびに
(iv)賦形剤を含むステップ
液滴を、界面活性剤、油、酢酸を含むゲル化溶液と接触させ、それによってアルギネート分子を架橋させてアルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項301. 条項300に記載の方法によって作製されたアルギネートミクロスフェア。
条項302. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、および二価カチオン架橋、の1つまたは複数によって制御される、請求項301に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項303. アルギネート、アルギネートリアーゼ、および架橋剤(Ca-EDTAまたはCaCO)を含有する前駆体溶液のpHが、アルギネートの分解ならびに前駆体溶液のゲル化を防止するために1~4℃の温度で8~13の範囲にある、条項302に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項304. 前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にする、条項301~303のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項305. アルカリpHおよび低温を有する前駆体溶液の液滴を、マイクロ流体力学チップを通して生成し、0.05体積/体積%~5体積/体積%の範囲の酢酸、油および界面活性剤を含有する溶液中で1分から3時間の持続時間、架橋することができる、条項301~304のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。酸性条件下では、アルギネートとCa2+イオンとの架橋は、Ca-EDTAまたはCaCOのイオン化により起こり、封入された酵素は酸性pH条件下では不活性のままであり、このようにアルギネートビーズの分解を防止する。
条項306. アルギネートリアーゼを含有するCa2+架橋アルギネートビーズを、ビーズを<10重量/体積%の塩化カルシウムに>1分~<24時間の持続時間、曝露することによって二価Ca2+カチオンとさらに架橋させることができる、条項301~305のいずれか1項に記載のアルギネートミクロスフェア。架橋期間の持続時間は、生理的条件下でアルギネート粒子の分解を制御する。
条項307. 塩化カルシウム溶液がフリーズドライステップのために必要な賦形剤をさらに含有する、条項306に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項308. アルギネートリアーゼを含有するCa2+架橋アルギネートビーズが、未結合Ca2+イオンを除去するために賦形剤を含有する水性媒体中でさらに洗浄される、条項307に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項309. アルギネートリアーゼを含有するCa2+架橋アルギネートビーズが、賦形剤を含有する溶液中で分散され、フリーズドライステップに供されて、アルギネートリアーゼ酵素を含有するフリーズドライしたCa2+架橋アルギネートビーズを産生する、条項308に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項310. アルギネートリアーゼ酵素を含有するフリーズドライしたCa2+架橋アルギネートビーズが、滅菌ステップ(ガンマ線照射および電子線照射)にさらに供される、条項309に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項311. アルギネートリアーゼ酵素を含有するフリーズドライされて滅菌されたCa2+架橋アルギネートビーズが、アルギネートリアーゼ酵素を活性化して、アルギネート粒子の分解を開始する中性pHの水溶液中で再構成することができる、条項310に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項401. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアであって、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびに
アルギネート分子を架橋する二価金属イオンを含み、
水を実質的に含まない、および/または滅菌されているアルギネートミクロスフェア。
条項402. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成の1つまたは複数によって制御される、条項401に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項403. (i)~(iii):
(i)金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
(ii)前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、および
(iii)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項401に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項404. (i)~(v):
(i)アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、
(ii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
(iii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
(iv)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間であること、および
(v)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間であること
の少なくとも1つが当てはまる、条項401に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項405. (a)~(d):
(a)(ii)のアルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
(b)(iii)のアルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
(c)(iv)のアルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、および
(d)(v)のアルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること
の少なくとも1つが当てはまる、条項404に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項406. (i)~(vii):
(i)ミクロスフェアが生物活性剤をさらに含むこと、
(ii)ミクロスフェアが、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から選択される凍結保護剤をさらに含むこと、
(iii)アルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されること、
(iv)アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、
(v)アルギネートミクロスフェアが滅菌されるか、またはアルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されて滅菌されること、
(vi)アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、および
(vii)凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成されること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項401に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項407. (a)~(d):
(a)(i)の生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含むこと、
(b)(iii)の凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にあること、
(c)(v)の滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、および
(d)(vi)の所定の温度が約2℃~約8℃の間、またはほぼ室温(RT)であること
の少なくとも1つが当てはまる、条項406に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項408. (a)の抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含み、または(c)の滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含む、条項407に記載のアルギネートミクロスフェア。
条項409. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、
前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;ならびに
(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子を含むステップ;
液滴を、二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させ、それによってアルギネート分子を架橋させてアルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項410. (i)~(x):
(i)前駆体溶液が、1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
(ii)ゲル化槽が、1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
(iii)アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHがpH3.0~6.4の範囲にあること、
(iv)金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
(v)前駆体溶液の温度が1~4℃の範囲にあること、
(vi)前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、
(vii)アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、ゲル化槽の温度、およびアルギネートミクロスフェア中の金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、
(viii)ゲル化槽のpHが約6.5未満であること、
(ix)ゲル化槽のpHが、前駆体溶液のpHに等しいかまたはほぼ等しいこと、ならびに
(x)前駆体溶液および/またはゲル化槽が、生物活性剤をさらに含むこと、
の少なくとも1つが当てはまる、条項409に記載の方法。
条項411. (i)~(iv):
(i)脱水するステップが、アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含むこと、
(ii)液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、マイクロ流体力学による液滴産生、およびジェット切断からなる群から選択される方法を使用して実施されること、
(iii)アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、ならびに
(iv)アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項409に記載の方法。
条項412. (i)および(ii)の凍結保護剤が各々、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から独立して選択される、条項410に記載の方法。
条項413. (a)~(f):
(a)前駆体溶液(i)中のトレハロースの濃度が、約0.1重量/体積%~約20重量/体積%であること、
(b)前駆体溶液(i)またはゲル化槽(ii)中のヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンの濃度が、約0.1重量/体積%~約2重量/体積%であること、
(c)前駆体溶液(i)中のPVP40kDaの濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
(d)前駆体溶液(i)中のデキストラン(分子量70kDa)の濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
(e)前駆体溶液(i)およびゲル化槽(ii)が同じ凍結保護剤を含むこと、ならびに
(f)前駆体溶液(i)およびゲル化槽(ii)が、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含むこと、
の少なくとも1つが当てはまる、条項412に記載の方法。
条項414. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、条項411に記載の方法。
条項415. (i)~(iv):
(i)アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを滅菌するステップ、
(ii)アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップ、
(iii)アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを対象に投与するステップ、および
(iv)アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されているアルギネートミクロスフェアを、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤を使用して再構成するステップ、
から選択される少なくとも1つのステップをさらに含む、条項409に記載の方法。
条項416. (a)~(d):
(a)(i)の滅菌するステップが、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、
(b)(i)の滅菌するステップが、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含むこと、
(c)(ii)の所定の温度が約2℃~約8℃の間であること、および
(d)(ii)の所定の温度がほぼ室温(RT)であること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項415に記載の方法。
条項417. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、条項409に記載の方法。
条項418. (i)~(vii):
(i)アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、
(ii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
(iii)M:Gブロックの既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
(iv)0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、
(v)0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、
(vi)0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、および
(vii)0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前駆体溶液中で混合されること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項409に記載の方法。
条項419. (a)~(e):
(a)アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
(b)(iii)のアルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
(c)(v)のアルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、
(d)(vi)のアルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、および
(e)(vii)のアルギネートミクロスフェアが、約30日より長い期間にわたって分解すること、
の少なくとも1つが当てはまる、条項418に記載の方法。
条項420. (x)の生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含む、条項410に記載の方法。
条項421. 抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、条項420に記載の方法。
条項509. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、
マイクロ流体力学プラットフォームを使用して、前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前駆体溶液が、
(i)アルカリpHによっておよび約15℃未満の温度によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(ii)(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびに
(iii)二価カチオン架橋剤を含むステップ
液滴を、油および酸を含むゲル化溶液と接触させ、それによってアルギネート分子を架橋させて、アルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによってミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む方法。
条項510. アルギネートミクロスフェアの分解が、アルギネートリアーゼ酵素の前処置、ミクロスフェア中のアルギネート酵素の量、アルギネート分子の既定の分子量、およびアルギネート分子のM:Gブロックの既定の比、およびアルギネート分子の二価カチオン架橋の1つまたは複数によって制御される、条項509に記載の方法。
条項511. (i)~(viii):
(i)アルギネートリアーゼ酵素が、約8~約13のpHによって前処置されること、
(ii)アルギネートリアーゼ酵素が、約1℃~約4℃の温度で前処置されること、
(iii)前駆体溶液中のアルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、
(iv)前駆体溶液が約8~約13のpHを有し、および約1℃~約4℃の温度で維持されること、
(v)前駆体溶液が賦形剤をさらに含むこと、
(vi)二価カチオン架橋剤が、Ca-EDTAまたはCaCOから放出されたCa2+であること、
(vii)酸が酢酸であること、ならびに
(viii)ゲル化溶液が、界面活性剤をさらに含むこと
の少なくとも1つが当てはまる、条項509または510に記載の方法。
条項512. ゲル化溶液が、油、約0.05体積/体積%~約5体積/体積%酢酸、および界面活性剤を含み、液滴をゲル化溶液と約1分間~約3時間接触させて、アルギネート分子を架橋する、条項509~511のいずれか1項に記載の方法。
条項513. アルギネートミクロスフェアを脱水するステップ、および必要に応じて滅菌するステップの前に、アルギネートミクロスフェアを二価Ca2+イオンと架橋させるステップを行う、条項509~512のいずれか1項に記載の方法。
条項514. アルギネートミクロスフェアを脱水するステップ、および必要に応じて滅菌するステップの前に、アルギネートミクロスフェアを第2の二価Ca2+イオンとさらに架橋させるステップを行う、条項509~512のいずれか1項に記載の方法。
条項515. アルギネート分子を第2の二価Ca2+イオンとさらに架橋させるステップが、二価Ca2+イオンと架橋したアルギネートミクロスフェアを形成する、条項514に記載の方法。
条項516. アルギネートミクロスフェアまたはアルギネート分子が、約10重量/体積%未満のCaClを含む溶液への約1分間~約24時間の曝露によって架橋される、条項513または514に記載の方法。
条項517. 溶液が賦形剤をさらに含む、条項516に記載の方法。
条項518. アルギネートミクロスフェアまたは二価Ca2+架橋アルギネートミクロスフェアを脱水するステップが、アルギネートミクロスフェアまたは二価Ca2+架橋アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含む、条項517に記載の方法。
条項519. 凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥された二価Ca2+架橋アルギネートミクロスフェアを、ガンマ線照射および/または電子線照射を使用して滅菌するステップを含む、条項518に記載の方法。
条項520. 凍結乾燥されたおよび滅菌されたアルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥されて滅菌された二価Ca2+架橋アルギネートミクロスフェアを、中性pHの水溶液中で再構成するステップを含む、条項519に記載の方法。
(実施例1)
アルギネート粒子のアルギネートリアーゼ酵素濃度依存的分解
アルギネート粒子を調製する概略図を、図1A~1Cおよび図2A~2Cに示す。粘度(5~40cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)のアルギン酸ナトリウムを、脱イオン水に溶解し、濃度4重量/体積%の保存溶液を調製した。同様に、濃度50U/mlのアルギネートリアーゼ酵素の保存溶液を、酵素粉末5mg(50Uと等価)をDI水1mlに溶解することによって調製した。最終濃度5U/mlまたは0.5U/mlのアルギネートリアーゼ酵素および2重量/体積%のアルギン酸ナトリウムを有するアルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム前駆体溶液を調製するために、アルギネートリアーゼ酵素0.1mlまたは0.01mlを、4重量/体積%のアルギン酸ナトリウム0.5mlと30秒間混合し、体積を脱イオン水によって1mlにした。
前駆体アルギネートリアーゼ-アルギネート溶液を、10重量/体積%塩化カルシウムを含有するゲル化槽に絶えず攪拌しながら5分間滴加し、アルギネートリアーゼをロードしたCa2+複合体形成アルギネート粒子を得た。次に、粒子をふるいまたは遠心分離によって単離し、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、過剰量の塩化カルシウムを除去した。洗浄したアルギネートリアーゼをロードしたCa2+架橋アルギネート粒子を、pH6.8の10mMリン酸緩衝剤に分散させ、37℃で所望の持続時間インキュベートし、アルギネート粒子の分解を評価した。アルギネートリアーゼ酵素5単位(U)および0.5Uをロードしたカルシウムイオンと複合体形成したアルギネート粒子の分解を図3Aに示す。酵素5Uをロードしたアルギネート粒子は、12時間で急速に分解したが、酵素0.5Uをロードした粒子は、より遅い速度で分解し、36時間後に5Uをロードしたアルギネート粒子と類似の吸光度レベルに達することができなかった。図3Bから、5Uをロードしたアルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子は、12時間で完全に分解したが、アルギネートリアーゼ0.5Uをロードしたアルギネート粒子試料は、36時間で部分的に分解した粒子を示した。対照試料(酵素なし)では、カルシウムイオンと複合体を形成したアルギネート粒子は、インタクトのままであった。これらの結果は、アルギネート粒子のアルギネートリアーゼ酵素濃度依存的分解を実証した。
(実施例2)
高粘度アルギネートから調製したアルギネート粒子のアルギネートリアーゼ酵素濃度依存的分解
高粘度アルギン酸ナトリウム(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)を、脱イオン水に溶解し、濃度3重量/体積%の保存溶液を調製した。同様に、濃度50U/mlのアルギネートリアーゼ酵素の保存溶液を、酵素粉末(50Uと等価である)5mgを、DI水1mlに溶解することによって調製した。最終濃度1U/ml、0.5U/mlおよび0.25U/mlのアルギネートリアーゼ酵素、ならびに2重量/体積%のアルギン酸ナトリウムを有するアルギネートリアーゼ-アルギン酸ナトリウム前駆体溶液を調製するために、アルギネートリアーゼ酵素0.02ml、0.01ml、0.005mlを、3重量/体積%のアルギン酸ナトリウム0.5mlと30秒間混合し、体積を脱イオン水によって1mlにした。
前駆体アルギネートリアーゼ-アルギネート溶液を、2重量/体積%塩化カルシウムを含有するゲル化槽に、絶えず攪拌しながら5分間滴加し、アルギネートリアーゼをロードしたCa2+複合体形成アルギネート粒子を得た。次に、粒子を、ふるいまたは遠心分離によって単離し、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、過剰量の塩化カルシウムを除去した。洗浄したアルギネートリアーゼをロードしたCa2+複合体形成アルギネート粒子を、pH6.5の10mMリン酸緩衝剤に分散させ、37℃で所望の持続時間インキュベートし、アルギネート粒子の分解を評価した。アルギネートリアーゼ酵素1U、0.5U、および0.25Uをロードしたカルシウムイオンと複合体形成したアルギネート粒子の分解を図4に示す。酵素1Uをロードしたアルギネート粒子は、酵素0.5Uおよび0.25Uをロードした粒子と比較して120時間にわたって急速に分解した。対照試料(酵素を有しない)では、Ca2+架橋アルギネート粒子はインタクトのままであった。これらの結果は、アルギネート粒子のアルギネートリアーゼ酵素濃度依存的分解を実証した。
(実施例3)
アルギネートリアーゼ酵素の立体構造/活性のpH依存的調節
リアーゼ酵素の立体構造/活性のpH依存的調節を調べるために、アルギネートリアーゼ酵素を、異なるpHに曝露し、蛍光分光法に供した。一般的に、酵素のオープン立体構造は、酵素の触媒活性を不活化または低減するが、天然の構造のさらなる安定化は、酵素の触媒活性を改善する。図5から、酸性pH4.6(酢酸緩衝剤)での天然の酵素(1U/ml)の蛍光は、pH7.0(10mM、リン酸緩衝剤)での天然の酵素と比較して低レベルである。酸性pHでの蛍光の低減は、酵素がオープン立体構造であることを示した。酵素溶液のpHを、pH4.6から7.0に変化させると、蛍光は回復するかまたは増強され、pH7.0での天然の酵素と類似のレベルであることが見出される。このことは、酵素活性の再活性化を伴う、溶液のpHの変化に応答したアルギネートリアーゼ酵素の可逆的立体構造を実証した。したがって、アルギネートリアーゼ-アルギネート前駆体またはゲル化槽溶液のpHを変化させることによって、アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン粒子の製造プロセスの際の粒子の初回分解が起こる。アルギネート-リアーゼ酵素をロードした二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子を、中性pH(6.5~7.5)を有する水溶液中で再構成すると、アルギネートリアーゼ酵素の活性は回復し、アルギネート粒子の調整された分解を得ることができる。
(実施例4)
アルギネートリアーゼ酵素をロードしたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの調製に及ぼすpHの影響
アルギネートリアーゼ酵素および高粘度アルギネート(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)をそれぞれ、pH4の0.1M酢酸ナトリウム緩衝剤中に最終濃度5U/mlおよび1.5重量/体積%で溶解した。同様に、アルギネートリアーゼ酵素-高粘度アルギネート(粘度144cp、25℃の水中で1重量/体積%の条件)溶液もまた、pH6.5の0.01Mリン酸緩衝剤中で調製し、最終濃度はそれぞれ、5U/mlおよび1.5重量/体積%であった。両方の溶液を4℃で15分間インキュベートした後、2重量/体積%塩化カルシウム溶液中に滴加し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたカルシウムイオン架橋アルギネートミクロスフェアを得た。架橋したミクロスフェアを、脱イオン水で各1分間3回洗浄した。酢酸緩衝剤中で調製したミクロスフェアは、球状の形状を示した(図6(a))。他方、リン酸緩衝剤から得たミクロスフェアは、不規則な形状であり、部分的に分解していた(図6(b))。これらの結果は、低いpHが酵素の触媒活性を低減させ、アルギネートの分解を防止し、それによって球状のミクロスフェアを得るのを助けることを示している。ミクロスフェアを作製するこの方法は、処理ウィンドウを増加させ、これはアルギネートリアーゼ酵素をロードしたアルギネートミクロスフェアの産生を規模拡大するために役立ち得る。
(実施例5)
酸性pH(酢酸緩衝剤、pH4)によって前処置されたアルギネート-アルギネートリアーゼ前駆体溶液から調製したCa2+架橋アルギネートリアーゼ-アルギネートミクロスフェアの分解
アルギネートリアーゼ酵素および高粘度アルギネート(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)をそれぞれ、pH4の0.1M酢酸ナトリウム緩衝剤中、5U/mlおよび1.5重量/体積%の最終濃度で溶解した。同様に、アルギネートリアーゼ酵素-高粘度アルギネート(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)溶液もまた、pH6.5の0.01Mリン酸緩衝剤中で調製し、最終濃度はそれぞれ、5U/mlおよび1.5重量/体積%であった。両方の溶液を4℃で15分間インキュベートした後、2重量/体積%塩化カルシウム溶液中に滴加し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたカルシウムイオン架橋アルギネートミクロスフェアを得た。架橋したミクロスフェアを、脱イオン水で各1分間3回洗浄した。酢酸緩衝剤中で調製したミクロスフェアは、球状の形状を示した(図7(a))。他方、リン酸緩衝剤から得たミクロスフェアは不規則な形状であり、部分的に分解していた(図7(b))。これらの結果は、低いpHが酵素の触媒活性を低減させてアルギネートの分解を防止し、それによって球状のミクロスフェアを得るのを助けることを示している。ミクロスフェアを作製するこの方法は、処理ウィンドウを増加させ、前駆体溶液中のアルギネートリアーゼによるアルギネートの分解を最小限にすることによって、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたアルギネートミクロスフェアの産生を規模拡大するために役立ち得る。これらの2つのミクロスフェアを、0.01Mリン酸緩衝剤中でおよび/またはpH6.5(酢酸緩衝剤によって前処置された前駆体溶液の場合)を達成するために0.1N NaOHを補充して72時間インキュベートした。酢酸緩衝剤によって処置したアルギネート-アルギネートリアーゼミクロスフェアは、図7(c)に示すように残渣の可視可能な徴候なく完全に分解した。他方、リン酸緩衝剤によって処置したアルギネート-アルギネートリアーゼミクロスフェアは、図7(d)に観察されるように何らかの白い残渣を示した。これらの粒子の分解をまた、UV-可視光分光法を使用して決定したところ、アルギネートミクロスフェアの分解産物が、235nmでのその吸光度によって決定された。酢酸緩衝剤によって処置したアルギネートリアーゼ-アルギネートCa2+架橋ミクロスフェアは、リン酸緩衝剤によって処置した等価のミクロスフェアと比較してより大きい分解を示したことが観察された(図7(e))。これらの結果は、アルギネートリアーゼ酵素のpH依存性の可逆的活性を示し、酵素は、低いpHに曝露することによって部分的および可逆的に阻害またはモジュレートされ、アルギネートマトリックスを分解することなくアルギネートミクロスフェアへの酵素の所望の量のローディングを可能にする。アルギネートミクロスフェアに捕捉された酵素は、最適なpHに曝露することによって可逆的に活性化され、アルギネートミクロスフェアの分解をもたらす。
(実施例6)
アルギネートリアーゼ酵素の酸性pH依存性可逆的活性
アルギネートリアーゼ酵素および高粘度アルギネート(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)をそれぞれ、0.1M酢酸緩衝剤(pH4.0)および0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)に、1U/mlおよび0.1重量/体積%の最終濃度で溶解した。それぞれの反応の試料名は、アルギネート-AL A.Bおよびアルギネート-AL P.Bである。これらの溶液の温度を、1~4℃および37℃で30分間維持した。インキュベーション後、0.1N NaOHを添加することによって、反応を停止させた。同様に、アルギネートリアーゼ酵素を、酢酸緩衝剤中で15分間プレインキュベートした後、0.01Mリン酸緩衝剤に溶解し、最適なpH6.5に達するために0.1N NaOHを補充した高粘度アルギネートと、それぞれ、0.1U/mlおよび1重量/体積%の最終濃度で混合した。溶液を、1~4℃および37℃で30分間インキュベートした。インキュベーション後、0.1N NaOHを添加することによって反応を終了させた(試料名はアルギネート(P.B)-AL(A.B)である)。反応の終了後、アルギネートリアーゼ酵素の酵素活性を、分解産物の波長235nmでの吸光度によって決定した。
図8から、アルギネート-AL A.Bの酵素活性が、アルギネート-AL P.B試料と比較して、1~4℃および37℃で低減されることが観察された。さらに、アルギネート-AL P.B試料から、アルギネートリアーゼ活性の低減に及ぼす低温の効果は無視できる程度であることが観察される。さらに、リン酸緩衝剤に溶解したアルギネートと混合した酢酸緩衝剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素(アルギネート(P.B)-AL(A.B))は、アルギネート-AL P.B試料と比較して4℃で酵素活性の4倍低減を示した。このことは、酢酸緩衝剤が、1~4℃で酵素の活性を部分的に低減させたことを示している。特に、アルギネートリアーゼ酵素活性は、37℃でかなり増加し、レベルは、アルギネート-AL P.B試料と類似であることが見出された。活性のこの増加は、pH依存性可逆的アルギネートリアーゼ活性を示し、酵素は、低いpHに曝露されると、部分的および可逆的に阻害またはモジュレートされ、溶液の最適なpHに変化させることによって回復する。これらの結果は、図9A~9Cによってさらに裏付けられる。
(実施例7)
凍結保護剤PVP40kDa(0.5重量/体積%)およびトレハロース(0.5重量/体積%)を使用してアルギネートリアーゼ酵素をロードしたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの凍結乾燥
高粘度(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)の1.5重量/体積%アルギン酸ナトリウム、PVP40kDa(0.5重量/体積%)、トレハロース(0.5重量/体積%)を脱イオン水に溶解し、磁気攪拌子上、1~4℃で30分/45分間攪拌し、均一な分散液を得た。次に、5Uアルギネートリアーゼ酵素を分散液に加え、1分間混合した。PVP40kDa(0.5重量/体積%)およびトレハロース(0.5重量/体積%)を含有するこの溶液を、2重量/体積%CaClに滴加し、15分間攪拌し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたPVP40kDaおよびトレハロースを含有するCa2+架橋アルギネートミクロスフェアを得た。これらのミクロスフェアをさらに、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、液体窒素に30秒~2分間曝露した。凍結したミクロスフェアを、超高真空下で-57℃に設定した凍結乾燥器を使用して24時間凍結乾燥した。図10Aおよび10A’から、フリーズドライまたは凍結乾燥されたミクロスフェアが、凍結乾燥していないミクロスフェアと比較して形状の変化を示さず、このようにミクロスフェアの形状が保存されることを示している。
(実施例8)
凍結保護剤ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(0.5重量/体積%)を使用してアルギネートリアーゼ酵素をロードしたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの凍結乾燥
高粘度(144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)の1.5重量/体積%アルギン酸ナトリウムおよびヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(0.5重量/体積%)を脱イオン水に溶解し、磁気攪拌子上、1~4℃で30分/45分間攪拌し、均一な分散液を得た。次に、アルギネートリアーゼ酵素5Uを分散液に添加し、1分間混合した。0.5重量/体積%ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンを含有するこの溶液を、2重量/体積%CaClに滴加し、15分間攪拌し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンを含有するCa2+架橋アルギネートミクロスフェアを得た。これらのミクロスフェアをさらに、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、液体窒素に30秒~2分間曝露した。凍結したミクロスフェアを、超高真空下で-57℃に設定した凍結乾燥器を使用して24時間凍結乾燥した。図10Bおよび10B’から、フリーズドライまたは凍結乾燥されたミクロスフェアは、凍結乾燥していないミクロスフェアと比較して形状の変化を示さず、このようにミクロスフェアの形状が保存されることを示している。
(実施例9)
PVP40kDa(0.5重量/体積%)およびトレハロース(0.5重量/体積%)凍結保護剤を含有するアルギネートリアーゼ酵素をロードした凍結乾燥されたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの分解
高粘度(粘度144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)1.5重量/体積%アルギン酸ナトリウム、PVP40kDa(0.5重量/体積%)、トレハロース(0.5重量/体積%)を脱イオン水に溶解し、磁気攪拌子上、1~4℃で30分/45分間攪拌し、均一な分散液を得た。次に、5Uアルギネートリアーゼ酵素を分散液に添加し、1分間混合した。PVP40kDa(0.5重量/体積%)およびトレハロース(0.5重量/体積%)を含有するこの溶液を、2重量/体積%CaClに滴加し、15分間攪拌し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたPVP40kDaおよびトレハロースを含有するCa2+架橋アルギネートミクロスフェアを得た。これらのミクロスフェアをさらに、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、液体窒素に30秒~2分間曝露した。凍結したミクロスフェアを、超高真空下で-57℃に設定した凍結乾燥器を使用して24時間凍結乾燥した。図11(a)は、フリーズドライまたは凍結乾燥されたミクロスフェアを示す。凍結乾燥されたミクロスフェアを、0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)に懸濁し、37℃で72時間インキュベートした。懸濁したミクロスフェアが分解したことが観察され、および図11(c)に示されるように濁度が観察される。図11(e)は、凍結乾燥された自己分解可能なアルギネートミクロスフェアの分解産物の吸収スペクトルを示す。
(実施例10)
ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(0.5重量/体積%)凍結保護剤を含有するアルギネートリアーゼ酵素をロードした凍結乾燥されたCa2+架橋アルギネートミクロスフェアの分解
高粘度(144cP、25℃の水中で1重量/体積%の条件)の1.5重量/体積%アルギン酸ナトリウムおよびヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(0.5重量/体積%)を脱イオン水に溶解し、磁気攪拌子上、1~4℃で30分/45分間攪拌し、均一な分散液を得た。次に、アルギネートリアーゼ酵素5Uを分散液に添加し、1分間混合した。0.5重量/体積%ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンを含有するこの溶液を、2重量/体積%CaClに滴加し、15分間攪拌し、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンを含有するCa2+架橋アルギネートミクロスフェアを得た。これらのミクロスフェアをさらに、脱イオン水で各1分間3回洗浄し、液体窒素に30秒~2分間曝露した。凍結したミクロスフェアを、超高真空下で-57℃に設定した凍結乾燥器を使用して24時間凍結乾燥した。図11(b)は、フリーズドライまたは凍結乾燥されたミクロスフェアを示す。凍結乾燥されたミクロスフェアを、0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)に懸濁し、37℃で72時間インキュベートした。懸濁したミクロスフェアが分解したことが観察され、図11(d)に示すように濁度が観察される。図11(e)は、凍結乾燥された自己分解可能アルギネートミクロスフェアの分解産物の吸収スペクトルを示す。
(実施例11)
アルギネートリアーゼをロードした二価金属イオン複合体形成アルギネート粒子のex vivo分解
この試験では、アルギネートリアーゼ酵素5Uを、カルシウムイオン複合体形成アルギネート粒子および対照粒子(酵素を有しない)にロードし、食塩水に浸した肝臓(ウシ)の上に置いた。粒子の分解を評価するために、肝臓を、温度を37±1℃に設定したオーブン内で維持し、粒子の形態学的変化を48時間観察した。図9から、アルギネートリアーゼをロードしたアルギネート粒子は、その形状を48時間で失い、白色残渣の被膜が観察され得る。他方、対照粒子は、その形状を48時間維持する。対照粒子上では、バイオフィルムの形成であり得る黒色被膜を観察することができる。
(実施例12)
アルギネート粒子のin vitro生体適合性
アルギネートリアーゼ酵素1Uおよび5Uをロードした2つの異なるカルシウムイオン複合体形成アルギネート粒子を調製した。粒子の生体適合性を評価するために、細胞の形態学および生存率を、図12に示すように光学顕微鏡を通して観察した。細胞を、24ウェルプレートに1mlあたり10個の細胞の細胞密度で播種した。細胞を、10%ウシ胎児血清、ならびに1%ペニシリンおよび1%ストレプトマイシンを含有するアルファ-MEM中、37℃、5%CO2、および95%相対湿度で培養した。サイズ2~3mmの少なくとも10個の粒子を24ウェルプレートに添加し、24時間インキュベートした。対照試料では、骨芽細胞の生存率および形態学に有害な影響を及ぼすことなく、インタクト粒子が観察された。アルギネートリアーゼ酵素5Uをロードしたアルギネート粒子は、完全に分解されたが(分解したアルギネート粒子のデブリによって示される)、アルギネートリアーゼ酵素1Uをロードしたアルギネート粒子は、不規則な形状であった。細胞は、分解した粒子の下で平坦な形態で生存している。このデータは、アルギネートリアーゼをロードしたカルシウム複合体形成アルギネート粒子のin vitro生体適合性を実証した。
(実施例13)
アルカリpH(炭酸緩衝剤、pH10)によって前処置されたアルギネート-アルギネートリアーゼ前駆体溶液中での凍結乾燥されたCa2+架橋アルギネートリアーゼ-アルギネートミクロスフェアの分解
4重量/体積%Pronovaアルギネート(G/M<1、分子量およそ75kDa~200kDa)を炭酸緩衝剤(pH10および0.1M)中で溶解し、磁気攪拌子上、1~4℃で30分/45分間攪拌して、均一な分散液を得た。次に、100mMエチレンジアミン四酢酸カルシウム二ナトリウム塩水和物およびアルギネートリアーゼを添加して、最終濃度2重量/体積%のアルギネート、0.05U/mlのアルギネートリアーゼ、および50mMのエチレンジアミン四酢酸カルシウム二ナトリウム塩水和物を含有する前駆体溶液を得た。マイクロ流体力学プラットロームを通して、サイズおよそ200μmの前駆体溶液の液滴を、水中油型エマルジョン技術を使用して生成し、2重量/体積%酢酸、油+0.05%界面活性剤の酸性溶液に曝露して、ビーズを架橋させ、Ca2+イオンは、Ca-EDTAのイオン化によって放出され、エッグボックスアルギネート液滴に結合して、アルギネートリアーゼ酵素をロードしたCa2+架橋アルギネートビーズを生成した。サイズおよそ200μmの架橋したアルギネートビーズを単離するために、液滴を、液滴破壊溶液によって処置し、さらに脱イオン水によって洗浄し、油および界面活性剤を除去した。これらのビーズをさらに、2重量/体積%CaCl溶液中で5分間架橋させた後、脱イオン水によって再度洗浄し、残存塩化カルシウム溶液を除去した。さらに、ビーズを、トレハロースおよびβ-ヒドロキシシクロデキストリンを含有する酢酸緩衝剤(0.1M、pH4.0)中で少なくとも6時間貯蔵した後、凍結乾燥に供した。凍結乾燥後、ビーズを食塩水溶液中で再水和または再構成し、静止溶液条件で分解を18時間評価した。図13から、T1時間は、何らかの軽微な分解、均一性を欠く形状の変化、および溶液中に出現する小さい粒子(<10μm)の凝集を示した。T2時間は、この傾向に従い、表面および形状の損傷の増加を伴い、溶液中の小さい粒子の凝集が増加している。T18時間は、完全にビーズのない溶液を示し、凝集は観察されなかった。
(実施例14)
Elastrat肝臓モデルにおける食塩水溶液中で再構成した凍結乾燥後の再吸収可能アルギネートビーズの分解
本明細書において、アルギネートリアーゼ0.05Uを含有する凍結乾燥された再吸収可能アルギネートビーズを、食塩水溶液中で再構成し、Elastrat肝臓モデルに注入して、これらのビーズの閉塞効率および食塩水の流れの回復を定量することによる経時的なビーズの分解を調べた。図14は、0分(T=0)での流量が、肝モデルチャネルにビーズを注入後38分間で>90%低減したことを示す。50分までに、64%の流れが回復し、約2時間後、流量は80%回復した。これらの結果は、実施例13に示すように、静止条件と比較した場合に動的流動条件ではより大きい分解速度が観察されたことを示している。
(実施例15)
Elastrat肝臓モデルにおける再吸収可能アルギネートビーズの分解挙動に及ぼすCa2+イオン架橋の評価
再吸収可能アルギネートの分解速度に及ぼすカルシウムイオン架橋の効果を図15に示す。酸性条件下でCa-EDTAのイオン化によって放出されたCa2+イオンによって架橋されたアルギネートリアーゼ0.01Uを含有する再吸収可能アルギネートビーズ(CaClを含まない0.01)は、肝臓モデルに注入後食塩水の流量の非効率的な低減を示し、アルギネートリアーゼ分解活性による変形したアルギネートビーズの存在を示している。40分までに、約80%の流量が達成され、それによって再吸収可能アルギネートビーズの急速な分解を示している。酵素の活性を低減させるために、これらのビーズを、2重量/体積%CaCl溶液中で5分間さらに架橋させた。これらの粒子を、肝臓モデルに注入し、流量の完全な低減が70分までに観察され、その後、流れの回復の加速が100分までに達成された。他方、永続的なビーズ(Ca-ETDAと架橋したのみ)は、流量の連続的な低減を示し、140分の期間にわたってアルギネートビーズの分解または崩壊が観察されなかったことを示している。これらの結果は、Ca2+架橋がアルギネートリアーゼ活性に依存し、それによってアルギネートビーズの分解を制御することを実証した。
(実施例16)
アルギネートリアーゼのアルカリpH依存性可逆的活性
アルギネートリアーゼ酵素およびLVGアルギネート(G/M>1、分子量およそ75kDa~200kDa)またはLVMアルギネート(G/M<1、分子量およそ75kDa~200kDa)を、0.1M炭酸緩衝剤(pH10.0)および0.01Mリン酸緩衝剤(pH6.5)にそれぞれ、最終濃度0.1U/mlおよび0.1重量/体積%で溶解した。それぞれの反応の試料名は、LVM-または-LVG-AL pH10およびLVG-アルギネート-AL pH7である。同様に、アルギネートリアーゼ酵素を、pH10.0の0.1M炭酸緩衝剤中で15分間プレインキュベートした後、LVGアルギネート(G/M>1、分子量およそ75kDa~200kDa)またはLVMアルギネート(G/M<1、分子量およそ75kDa~200kDa)と、最適なpH6.5を達成するために0.01Mリン酸緩衝剤中でそれぞれ、0.1U/mlおよび0.1重量/体積%の最終濃度で混合した。それぞれの反応の試料名は、LVM-または-LVG-AL pH10~7である。上記で言及した試料を全てインキュベートし、アルギネートリアーゼ酵素の酵素活性を、波長235nmでの分解産物の吸光度によって決定した(図16)。
(実施例17)
アルギネートリアーゼ酵素0.05Uをロードしたアルギネートビーズに及ぼす滅菌の効果
アルギネート0.05Uを含有する凍結乾燥されたアルギネートビーズを、10kGy電子線を使用して滅菌し、生理的条件(pH7および温度37℃)下、食塩水溶液中で24時間自己分解に供した。図17は、フリーズドライした滅菌アルギネートビーズ対照(リアーゼを含まない)と比較した場合、235nmで記録された吸光度の増加によって示されるように、アルギネートリアーゼ活性が存在することを示す。これらの結果は、再吸収可能なビーズを、フリーズドライすることができ、滅菌することができ、および生理的条件下の水溶液(本明細書では、食塩水)中で再構成すると分解させることができ、滅菌はアルギネートリアーゼ酵素活性に影響を及ぼさないことを実証した。
アルギネート0.05Uを含有する凍結乾燥されたアルギネートビーズを、10kGy電子線を使用して滅菌し、生理的条件(pH7および温度37℃)下、食塩水溶液中で24時間自己分解に供した。図17は、フリーズドライした滅菌アルギネートビーズ対照(リアーゼを含まない)と比較した場合、235nmで記録された吸光度の増加によって示されるように、アルギネートリアーゼ活性が存在することを示す。これらの結果は、再吸収可能なビーズを、フリーズドライすることができ、滅菌することができ、および生理的条件下の水溶液(本明細書では、食塩水)中で再構成すると分解させることができ、滅菌はアルギネートリアーゼ酵素活性に影響を及ぼさないことを実証した。
一実施形態において、例えば、以下の項目が提供される。
(項目1)
再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアであって、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
(i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびに
前記アルギネート分子を架橋する二価金属イオンを含み、
前記アルギネートミクロスフェアが、水を実質的に含まないおよび/または滅菌されているアルギネートミクロスフェア。
(項目2)
アルギネートミクロスフェアの分解が、前記アルギネートリアーゼ酵素の前処置、前記ミクロスフェア中の前記アルギネート酵素の量、前記アルギネート分子の既定の分子量、および前記アルギネート分子のM:Gブロックの前記既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、項目1に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目3)
(i)~(iii):
(i)前記金属イオン酵素阻害剤が、Cu 2+ 、Zn 2+ 、およびFe 3+ からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
(ii)前駆体溶液中での前記アルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、および
(iii)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、前記ゲル化槽の温度、および前記アルギネートミクロスフェア中の前記金属イオン酵素阻害剤の量、の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること
の少なくとも1つが当てはまる、項目1に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目4)
(i)~(v):
(i)前記アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲内にあること、
(ii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
(iii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
(iv)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間であること、および
(v)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間であること
の少なくとも1つが当てはまる、項目1に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目5)
(a)~(d):
(a)(ii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
(b)(iii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
(c)(iv)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、および
(d)(v)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること
の少なくとも1つが当てはまる、項目4に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目6)
(i)~(vii):
(i)前記ミクロスフェアが生物活性剤をさらに含むこと、
(ii)前記ミクロスフェアが、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から選択される凍結保護剤をさらに含むこと、
(iii)前記アルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されること、
(iv)前記アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、
(v)前記アルギネートミクロスフェアが滅菌されるか、または前記アルギネートミクロスフェアが、凍結乾燥されて滅菌されること、
(vi)前記アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、および
(vii)凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成されること
の少なくとも1つが当てはまる、項目1に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目7)
(a)~(d):
(a)(i)の前記生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含むこと、
(b)(iii)の前記凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にあること、
(c)(v)の前記滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、および
(d)(vi)の前記所定の温度が約2℃~約8℃の間、またはほぼ室温(RT)であること
の少なくとも1つが当てはまる、項目6に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目8)
(a)の前記抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含むか、または(c)の前記滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射もしくは約25kGyの電子線照射を含む、項目7に記載のアルギネートミクロスフェア。
(項目9)
再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、前記方法が、
前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前記前駆体溶液が、
温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;ならびに
(a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子を含む、ステップ;
前記液滴を、二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させ、それによって前記アルギネート分子を架橋させて、アルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
前記アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによって前記ミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む、方法。
(項目10)
(i)~(x):
(i)前記前駆体溶液が1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
(ii)前記ゲル化槽が1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
(iii)アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前記前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、pH3.0~6.4の範囲にあること、
(iv)前記金属イオン酵素阻害剤が、Cu 2+ 、Zn 2+ 、およびFe 3+ からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
(v)前記前駆体溶液の温度が、1~4℃の範囲にあること、
(vi)前記前駆体溶液中の前記アルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)と前記アルギネート分子との混合を可能にすること、
(vii)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、前記ゲル化槽のpH、前記ゲル化槽の温度、および前記アルギネートミクロスフェア中の前記金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、
(viii)前記ゲル化槽のpHが約6.5未満であること、
(ix)前記ゲル化槽のpHが、前記前駆体溶液のpHに等しいかまたはほぼ等しいこと、ならびに
(x)前記前駆体溶液および/または前記ゲル化槽が、生物活性剤をさらに含むこと、の少なくとも1つが当てはまる、項目9に記載の方法。
(項目11)
(i)~(iv):
(i)前記脱水するステップが、前記アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含むこと、
(ii)前記液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、マイクロ流体力学による液滴産生、およびジェット切断からなる群から選択される方法を使用して実施されること、
(iii)前記アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、ならびに
(iv)前記アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、
の少なくとも1つが当てはまる、項目9に記載の方法。
(項目12)
(i)および(ii)の前記凍結保護剤が各々、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から独立して選択される、項目10に記載の方法。
(項目13)
(a)~(f):
(a)前記前駆体溶液(i)中の前記トレハロースの濃度が約0.1重量/体積%~約20重量/体積%であること、
(b)前記前駆体溶液(i)または前記ゲル化槽(ii)中のヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンの濃度が、約0.1重量/体積%~約2重量/体積%であること、
(c)前記前駆体溶液(i)中のPVP40kDaの濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
(d)前記前駆体溶液(i)中の前記デキストラン(分子量70kDa)の濃度が約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
(e)前記前駆体溶液(i)および前記ゲル化槽(ii)が同じ凍結保護剤を含むこと、ならびに
(f)前記前駆体溶液(i)および前記ゲル化槽(ii)が、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含むこと、
の少なくとも1つが当てはまる、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、項目11に記載の方法。
(項目15)
(i)~(iv):
(i)前記アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを滅菌するステップ、
(ii)前記アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップ、
(iii)前記アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを対象に投与するステップ、および
(iv)前記アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤を使用して再構成するステップ、
から選択される少なくとも1つのステップをさらに含む、項目9に記載の方法。
(項目16)
(a)~(d):
(a)(i)の前記滅菌するステップが、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、
(b)(i)の前記滅菌するステップが、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含むこと、
(c)(ii)の前記所定の温度が、約2℃~約8℃の間であること、および
(d)(ii)の前記所定の温度がほぼ室温(RT)であること
の少なくとも1つが当てはまる、項目15に記載の方法。
(項目17)
アルギネートミクロスフェアの分解が、前記アルギネートリアーゼ酵素の前処置、前記ミクロスフェア中の前記アルギネート酵素の量、前記アルギネート分子の既定の分子量、および前記アルギネート分子のM:Gブロックの前記既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、項目9に記載の方法。
(項目18)
(i)~(vii):
(i)前記アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、
(ii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
(iii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
(iv)0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
(v)0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
(vi)0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、および
(vii)0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
の少なくとも1つが当てはまる、項目9に記載の方法。
(項目19)
(a)~(e):
(a)(ii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
(b)(iii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
(c)(v)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、
(d)(vi)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、および
(e)(vii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約30日より長い期間にわたって分解すること、
の少なくとも1つが当てはまる、項目18に記載の方法。
(項目20)
(x)の前記生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含む、項目10に記載の方法。
(項目21)
前記抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、項目20に記載の方法。

Claims (21)

  1. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアであって、
    温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;
    (i)既定の分子量、および(ii)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子;ならびに
    前記アルギネート分子を架橋する二価金属イオンを含み、
    前記アルギネートミクロスフェアが、水を実質的に含まないおよび/または滅菌されているアルギネートミクロスフェア。
  2. アルギネートミクロスフェアの分解が、前記アルギネートリアーゼ酵素の前処置、前記ミクロスフェア中の前記アルギネート酵素の量、前記アルギネート分子の既定の分子量、および前記アルギネート分子のM:Gブロックの前記既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、請求項1に記載のアルギネートミクロスフェア。
  3. (i)~(iii):
    (i)前記金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
    (ii)前駆体溶液中での前記アルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)とアルギネート分子との混合を可能にすること、および
    (iii)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、ゲル化槽のpH、前記ゲル化槽の温度、および前記アルギネートミクロスフェア中の前記金属イオン酵素阻害剤の量、の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項1に記載のアルギネートミクロスフェア。
  4. (i)~(v):
    (i)前記アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲内にあること、
    (ii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
    (iii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
    (iv)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05mU(ミリ単位)~約2.5mU/ミクロスフェアの間であること、および
    (v)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、約0.05nU(ナノ単位)~約0.05mU/ミクロスフェアの間であること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項1に記載のアルギネートミクロスフェア。
  5. (a)~(d):
    (a)(ii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
    (b)(iii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
    (c)(iv)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、および
    (d)(v)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項4に記載のアルギネートミクロスフェア。
  6. (i)~(vii):
    (i)前記ミクロスフェアが生物活性剤をさらに含むこと、
    (ii)前記ミクロスフェアが、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から選択される凍結保護剤をさらに含むこと、
    (iii)前記アルギネートミクロスフェアが凍結乾燥されること、
    (iv)前記アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、
    (v)前記アルギネートミクロスフェアが滅菌されるか、または前記アルギネートミクロスフェアが、凍結乾燥されて滅菌されること、
    (vi)前記アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、および
    (vii)凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアが、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤中で再構成されること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項1に記載のアルギネートミクロスフェア。
  7. (a)~(d):
    (a)(i)の前記生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含むこと、
    (b)(iii)の前記凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にあること、
    (c)(v)の前記滅菌が、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、および
    (d)(vi)の前記所定の温度が約2℃~約8℃の間、またはほぼ室温(RT)であること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項6に記載のアルギネートミクロスフェア。
  8. (a)の前記抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含むか、または(c)の前記滅菌が、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射もしくは約25kGyの電子線照射を含む、請求項7に記載のアルギネートミクロスフェア。
  9. 再水和時に自己分解可能なアルギネートミクロスフェアを調製する方法であって、前記方法が、
    前駆体溶液から液滴を形成するステップであって、前記前駆体溶液が、
    温度を変化させることによって、pHを変化させることによって、および/または金属イオン酵素阻害剤によって前処置されたアルギネートリアーゼ酵素;ならびに
    (a)既定の分子量、および(b)β-D-マンヌロン酸(M)ブロックのα-L-グルロン酸(G)ブロックに対する既定の比の1つまたは両方を有するアルギネート分子を含む、ステップ;
    前記液滴を、二価金属イオンを含むゲル化槽と接触させ、それによって前記アルギネート分子を架橋させて、アルギネートミクロスフェアを形成するステップ;ならびに
    前記アルギネートミクロスフェアを脱水し、必要に応じて滅菌し、それによって前記ミクロスフェアから水を実質的に除去するステップを含む、方法。
  10. (i)~(x):
    (i)前記前駆体溶液が1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
    (ii)前記ゲル化槽が1つまたは複数の凍結保護剤を含むこと、
    (iii)アルギネートリアーゼおよびアルギネートを含有する前記前駆体溶液中のアルギネートリアーゼ酵素のpHが、pH3.0~6.4の範囲にあること、
    (iv)前記金属イオン酵素阻害剤が、Cu2+、Zn2+、およびFe3+からなる群から選択される可逆的阻害剤であること、
    (v)前記前駆体溶液の温度が、1~4℃の範囲にあること、
    (vi)前記前駆体溶液中の前記アルギネート酵素の前処置が、酵素の既定の量(単位Uで測定される)と前記アルギネート分子との混合を可能にすること、
    (vii)前記アルギネートリアーゼ酵素の活性が、前記ゲル化槽のpH、前記ゲル化槽の温度、および前記アルギネートミクロスフェア中の前記金属イオン酵素阻害剤の量の1つまたは複数を調整することによってモジュレートされること、
    (viii)前記ゲル化槽のpHが約6.5未満であること、
    (ix)前記ゲル化槽のpHが、前記前駆体溶液のpHに等しいかまたはほぼ等しいこと、ならびに
    (x)前記前駆体溶液および/または前記ゲル化槽が、生物活性剤をさらに含むこと、
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項9に記載の方法。
  11. (i)~(iv):
    (i)前記脱水するステップが、前記アルギネートミクロスフェアを凍結乾燥するステップを含むこと、
    (ii)前記液滴を形成するステップが、ドロップキャスティング、噴霧凝固/噴霧冷却、噴霧乾燥、マイクロ流体力学による液滴産生、およびジェット切断からなる群から選択される方法を使用して実施されること、
    (iii)前記アルギネートミクロスフェアの真球度が、少なくとも約0.7、少なくとも約0.75、少なくとも約0.8、少なくとも約0.85、少なくとも約0.9、少なくとも約0.95、または少なくとも約0.99であること、ならびに
    (iv)前記アルギネートミクロスフェアの貯蔵寿命が、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間であること、
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項9に記載の方法。
  12. (i)および(ii)の前記凍結保護剤が各々、ヒドロキシプロピル-βシクロデキストリン、トレハロース、40kDaのポリビニルピロリドン(PVP40kDa)、デキストラン(分子量70kDa)、グルコース、ラクトース、マルトデキストリン、マンニトール、グリコール、およびポリグリコールからなる群から独立して選択される、請求項10に記載の方法。
  13. (a)~(f):
    (a)前記前駆体溶液(i)中の前記トレハロースの濃度が約0.1重量/体積%~約20重量/体積%であること、
    (b)前記前駆体溶液(i)または前記ゲル化槽(ii)中のヒドロキシプロピル-βシクロデキストリンの濃度が、約0.1重量/体積%~約2重量/体積%であること、
    (c)前記前駆体溶液(i)中のPVP40kDaの濃度が、約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
    (d)前記前駆体溶液(i)中の前記デキストラン(分子量70kDa)の濃度が約0.1重量/体積%~約1重量/体積%であること、
    (e)前記前駆体溶液(i)および前記ゲル化槽(ii)が同じ凍結保護剤を含むこと、ならびに
    (f)前記前駆体溶液(i)および前記ゲル化槽(ii)が、等しいまたはほぼ等しい濃度の同じ凍結保護剤を含むこと、
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項12に記載の方法。
  14. 前記凍結乾燥されたアルギネートミクロスフェアの残存水分含有量が、約1質量%~約3質量%の範囲にある、請求項11に記載の方法。
  15. (i)~(iv):
    (i)前記アルギネートミクロスフェアまたは凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを滅菌するステップ、
    (ii)前記アルギネートミクロスフェアを、所定の温度で貯蔵した場合に、少なくとも約3カ月間、少なくとも約6カ月間、少なくとも約12カ月間、少なくとも約18カ月間、少なくとも約24カ月間、少なくとも約36カ月間、少なくとも約48カ月間、または少なくとも約60カ月間貯蔵するステップ、
    (iii)前記アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを対象に投与するステップ、および
    (iv)前記アルギネートミクロスフェア、または凍結乾燥によって脱水されている前記アルギネートミクロスフェアを、生理的pHの食塩水または食塩水-X線不透過性造影剤を使用して再構成するステップ、
    から選択される少なくとも1つのステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
  16. (a)~(d):
    (a)(i)の前記滅菌するステップが、高エネルギー放射線滅菌、ガンマ線滅菌、または電子線滅菌を含むこと、
    (b)(i)の前記滅菌するステップが、ISO11137-1:2006に従う、コバルト60同位体からの約15~約25kGyの間のガンマ線照射または約25kGyの電子線照射を含むこと、
    (c)(ii)の前記所定の温度が、約2℃~約8℃の間であること、および
    (d)(ii)の前記所定の温度がほぼ室温(RT)であること
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項15に記載の方法。
  17. アルギネートミクロスフェアの分解が、前記アルギネートリアーゼ酵素の前処置、前記ミクロスフェア中の前記アルギネート酵素の量、前記アルギネート分子の既定の分子量、および前記アルギネート分子のM:Gブロックの前記既定の比、ならびにゲル化槽中の1つまたは複数のイオンの量および/または電荷を含むゲル化槽の組成、の1つまたは複数によって制御される、請求項9に記載の方法。
  18. (i)~(vii):
    (i)前記アルギネート分子の既定の分子量が、約100kDaより大きく約800kDa未満の範囲にあること、
    (ii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、または約95:5であること、
    (iii)M:Gブロックの前記既定の比が、約50:50、約45:55、約40:60、約35:65、約30:70、約25:75、約20:80、約15:85、約10:90、または約5:95であること、
    (iv)0.0025U/mg~1U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
    (v)0.125U/mg~0.250U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
    (vi)0.025U/mg~0.125U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、および
    (vii)0.0025U/mg~0.005U/mgアルギネートの範囲の酵素活性を有する前記前処置されたアルギネートリアーゼ酵素が、前記前駆体溶液中で混合されること、
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項9に記載の方法。
  19. (a)~(e):
    (a)(ii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満または約2日より長い期間にわたって分解すること、
    (b)(iii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、
    (c)(v)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日未満の期間にわたって分解すること、
    (d)(vi)の前記アルギネートミクロスフェアが、約5日~約30日の間の期間にわたって分解すること、および
    (e)(vii)の前記アルギネートミクロスフェアが、約30日より長い期間にわたって分解すること、
    の少なくとも1つが当てはまる、請求項18に記載の方法。
  20. (x)の前記生物活性剤が、抗炎症剤、麻酔薬、抗がん剤、または抗血管新生剤を含む、請求項10に記載の方法。
  21. 前記抗炎症剤が、約100万(M)~約5Mダルトンの間の分子量を有するヒアルロン酸を含む、請求項20に記載の方法。
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