JP4584338B2 - 分析対象物を検出する非侵襲性経皮システム - Google Patents
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Description
各個人の生理的な状態の判断は、体液中にある分析対象物の存在および/または濃度レベルを化学的に分析することによって助けられることが多いものである。こうしたことは糖尿病の診断やこの病気の管理に日常茶飯事である。血糖値は、一日のうちでも時間がたつにつれ、また、個々人最後の食事消費から時間の経過に従って、一般に大きく変動する可能性がある。従って、糖尿病の管理にはその相対的糖値を測定するため糖尿病患者血の頻繁なサンプリング(試料抽出)と分析とを要することが多い。糖尿病患者によるこの病気の管理は、彼/彼女自身の血液をサンプリングして得られた試料をその相対糖値について自己分析するのが典型的であり、指示された糖値に応じてインスリンを投与したり糖を摂取したりしている。
本発明は、生体成分物質用の一体化非侵襲性経皮システムに具体化されたものとして図示し記載したものであるが、本発明の精神から逸脱することなく、また請求の範囲内およびその均等の範囲内において、種々の変更および構造上の変化を行うことができる以上、本発明は上記記載に限定されるものではない。
しかしながら、本発明の構成は、その追加目的・利点を合わせ、添付図面および実施例に照らして読むとき、特定の実施態様についての以下の記載から最もよく理解されるところである。
以上本発明の態様および利点は、以下に続く詳細な記載および実施例を参照すればよりよく理解されるところである。本発明を説明する特定の方法および処方は例示にとどまるものであり、本発明を限定するものではないことも理解されるべきである。
本発明とその多数の付随する利点を例証して、より完全な理解をもたらすように、下記の詳細な説明及び実施例は新規な方法、処方物及び形状物について与えられている。
本発明の別の局面においては、湿潤化学成分は皮膚浸透増進剤を含んでいてもよい。湿潤化学成分中に含まれていてもよい皮膚浸透増進剤の例はポリエチレングリコール、蒸留水、脱イオン水、DMSO、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、エチルアルコール、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、1:1の水:アセトアニリド、1:1:1のエタノール:プロピレングリコール:dH2O、1:1のエタノール:プロピレングリコール、70:25:5のエタノール:dH2O:オレイン酸、70:25:5のエタノール:dH2O:パルミチン酸イソプロピル、1:1のエタノール:水、イソプロピルアルコール中の75%乳酸、90%乳酸と10%ツイーン80、dH2Oの中の50%イソプロピルアルコールの中の20%サリチル酸、1:1:1の酢酸エチル:イソプロピルアルコール:dH2O、等、である。
尿素のための超高感度または目的適合膜は、コンディショニングされた膜の中に、適切な濃度の、尿素分解酵素、緩衝剤、及びpHの変化に対して感受性の指示薬を吸収させることによって製造できる。全血サンプルを膜のサンプル受容性表面と接触させると、血清は膜によって吸収される。血清の中に存在する尿素が尿素分解酵素によって消化され、それによって溶液の中にアンモニアを遊離する。次いで、アンモニアは適する指示薬(即ち、プロトン化されたメロシアニド染料)と反応することができる。膜のpHは約8.0に緩衝されてアンモニアの平衡濃度を相対的に低い方に保つ。指示薬は520nmで監視される。この特異性試薬システムのこれ以上の詳細は公開された文献の中に記載されており、例えば、スペイド,アール.ダブリュー.(Spayd,R.W.)等の、クリニカル ケミストリー(Clin.Chem.)24(8):1343を参照。
さて、本発明の種々の態様の例は、以下の例に関してさらに例示されるだろう。
特定の例において他のように述べられない限り、以下の例において、標的皮膚領域は以下のとおりにして処置されそして乾式化学膜は以下のとおりにして造られる。
約60グラムのポリビニルピロリドンK−30(分子量40,000);
約1.2グラムのくえん酸三ナトリウム塩;
約0.1グラムのくえん酸−水和物;
約0.28グラムのNaBH4(ホウ水素化ナトリウム);
約0.1グラムのウシ血清アルブミン(BSA)。
約0.546グラムのO−トリジン(O−Tolidine)(約5.9〜約6.0にpHを調節);
約2.0mlの10%ガントトレツS−95(Ganttrez S−95)(10.0グラム/100ml)が加えられそしてpHがNaOHで約5.9〜約6.0に調節される;
約4.0グラム/lの75%DOSS(0.533グラム)。
約121.0mgのグルコースオキシダーゼ(60D)150u/ml[150u*100ml/124u/mg];
約38.53mgの西洋わさびペルオキシダーゼ(POD)100u/ml[100u*100ml/259.55u/mg]。
膜を造るために、Biodyne A膜(約0.45ミクロンの細孔径)を、均一に湿潤されるまで調製酵素カクテル中に約30秒間しばらく浸漬させる。次にそれを約15分間約37℃で空気乾燥させる。水分および光から保護された乾燥器を用いて、乾燥膜を貯蔵した。乾燥グルコース化学膜は、約3/16インチの露出された試験用面積を有する約0.75インチの寸法の細片にカットされることが出来そしてカットされた細片は、図3において例示されるような、パッチ形状内で、Dermaflex PM500のような接着剤被覆マイラー(mylar)の折りたたみ内にカプセル化されるかまたは接着されることが出来る。約5リットルの酵素カクテルは200平方フィートの Biodyne A膜を有効に処理すると信じられる。
以下の2種の数値は本発明に従ってグルコースパッチを用いて得られたデータを表わす。グルコース膜はすぐ上に記載された膜と同様にして造られる。
図12は21日間にわたってタイプエインシュリン依存性糖尿病患者について行なわれる一連の試験の結果である。無作為の方法で−1日のサンプル採取時間についてまたは患者のインシュリンに関連してコントロールなしで、1日あたり1つのサンプルが採取される。
図13はグルコースの増大させていく濃度に対してのグルコースパッチ反応化学の直線性を試験する一連の実験からのデータを描いている。4回のグルコース測定が一連の標準について毎日行なわれそして4日間の試験後にそれらの結果は相関連していた。これらの結果は、本検出膜が微少量のグルコースを測定することが出来ることを示している。
以下はボランティアーの経口耐糖能試験から生ずるデータである。それらの試験は他の会社からの“当業界の状態”の毛細管血糖法に対して、本グルコースパッチを用いて得られた結果を比較するようにデザインされる。本明細書において記載されたとおりにして反射率計を用いてパッチ反射率データが得られる。これらの人々は試験前の12時間食事をしていなかった。はじめのグルコース測定の後に、5分以内に100グラムのグルコースの溶液を被験者は飲んだ。比較試験を1.5〜3時間のコースにわたって続ける。毛細管血糖値は30〜50分でピーク水準に上昇しそして次に糖尿病でないと予想されるときは“正常”に戻る。そのパッチ反射率値は毛細管血糖値と平行でありそして一層容易に得られる。
N=正常; D=糖尿病タイプI; O=老年; M=中年齢(試験せず); Y=若年; C=白人; A=アフリカアメリカ人; A=アジア系人; M=男性; F=女性。
糖尿病患者の被験者に関して同様な一連の実験が行なわれる。図20参照。図20は、パッチ血液グルコース水準とフィンガースティック血液グルコース水準とが測定係数γ2=0.791およびp=0.001の有意水準を有する高度に有意義な様式で相関することを示している。これらの結果は数か月にわたって1人の被験者について得られる。このデータは100〜300mg/dlのグルコース範囲にわたって良好な相関関係を示す。試験期間を通じて糖尿病治療またはインシュリン投与において変化がない。糖尿病患者のデータの一部分は各々の腕上に3つのパッチを有する一人の被験者として分散性を規定する。
2人の個人、MMおよびJMは、本発明に従う優れた感度、即ち調節されたグルコース膜と組み合わせて、5種の異なるゲルおよび6種の異なるワイプを試験するために志願した。
グルコース膜が中に入れられるグルコースパッチは図3において描かれたパッチに類似している。
5種のゲルは以下の通りである:
1.脱イオン水中の約1%のカルボポール;
2.脱イオン水中の約10%のグリセリンおよび約1%のカルボポール;
3.脱イオン水中の約10%ポリエチレングリコールおよび約1%のカルボポール;
4.脱イオン水中の約10%のプロピレングリコールおよび約1%のカルボポール;
5.約10%のラウリル硫酸ナトリウムおよび約1%のカルボポール。
ゲルは本明細書において記載されたとおりにして、成分を一緒に単に、十分に混合することにより造られる。
6種のワイプは次のとおりである:
1.脱イオン水中の約10%グリセリン;
2.脱イオン水(18メガオーム)中の約10%のポリエチレングリコール;
3.脱イオン水(18メガオーム)中の約10%のプロピレングリコール;
4.脱イオン水(18メガオーム)中の約10%のラウリル硫酸ナトリウム;
5.1:1:1のエチルアルコール:イソプロピルアルコール:脱イオン水;
6.1:1:1の酢酸エチル:イソプロピルアルコール:脱イオン水(18メガオーム)。
以下の皮膚浸透増進剤が浸透増進能力について試験される。皮膚は以下の浸透増進剤配合物の1種で湿潤されたパッドでまずぬぐわれる。次にガラスシリンダーがO−リングシールにより、皮膚のぬぐわれた領域に対して固定されそして規定量の蒸留水がガラスシリンダーの内側に加えられる(図26参照)。水を皮膚と5分接触させた後に、水を取り出しそしてそのグルコース濃度を、Bioanalytical Systems,Inc.の酵素検出システムを有する高速液体クロマトグラフィ(HPLC)により分析する。蒸留水ぬぐい(対照)を用いて検出された量に対しての、検出されたグルコースの比は各配合物の浸透増進能力を評価するために用いられる。HPLC結果は以下のとおりである:
次に、種々の経皮パッチを用いて得られた被験者の結果が市販のフィンガースティック血液グルコースモニターを用いて得られた結果と比較される。経口耐糖能試験が行なわれる(即ち、基線読み取りが、グルコースの50〜75gを飲んだ絶食しているボランティアーについて行なわれそして次に3時間の過程にわたってそれらのボランティアーが周期的に試験される。その基線測定およびその後の測定の両方は、グルコースパッチに関してそして市販のフィンガースティック血液グルコースシステムに関して行なわれる。図28参照。この実験においてグルコースパッチのゲルは脱イオン水(18メガオーム)中の1%のカルボポールR(CarbopolR)および10%のプロピレングリコールである。
いったん組織液からのグルコースがパッチマトリックス材料中に拡散したならば、それは、好ましくはポリエーテルスルホン膜上のグルコースオキシダーゼおよびペルオキシダーゼを用いて、酵素的に定量化される。ペルオキシダーゼ反応の着色生成物、O−トリジンは次に、光学反射率計により測定される。この測定は時間間隔での光学濃度における変化を測定することにより速度論的に行われることが出来るかあるいはさもなければ5分の1つの固定時間終点において測定されることが出来る。後者の方法が本明細書において使用される方法である。酵素カスケードおよび色発現システムは本明細書において十分に特徴づけられている。この化学システムは肉眼によりまたは反射率計により評価される場合に正確な且つ再現可能な結果を提供するそしてその安定性は一年を超えることが示されている。光度計ミリボルト読み取りをmg/dlとして表わされるグルコース濃度に変換するために記憶校正が用いられることが出来ることを示す、再現可能なスロープが標準曲線のために得られる。その仕組の感度は、図29に示されるように約0.5mg/dlであるように思われる。
標準のフィンガープリック(finger prick)をグルコースパッチ被験者と比較する結果が図30〜図33において描かれる。ゲルは1%カルボポールR(CarbopolR)である。グルコースパッチの適用前に、標的皮膚領域はプロピレングリコールでぬぐわれる。
2種の標準のフィンガースティック法、即ち Blood LSPおよび Blood LSIIをグルコースパッチの被験者と比較する結果が図34〜図45に描かれる。図37および図44〜図45に描かれた被験者以外のすべての被験者においてワイプは使用されない。図37および図44〜図45における被験者はプロピレンワイプで予かじめぬぐわれた。この例12のグルコースパッチ中へ装入されたゲルは脱イオン水(18メガオーム)中の1%のカルボポールR(CarbopolR)および10%のプロピレングリコールである。それらの結果は、約75mg/dl〜約350mg/dlのグルコース範囲にわたって、2種の標準のフィンガースティック法、即ち Blood LSPおよび Blood LSIIと、グルコースパッチとの間での良好な相関関係を示している。
3種の異なるゲルが、浸透および拡散増進について6人の被験者において試験される。3種のゲルは1%カルボポールR(CAR);脱イオン水(18メガオーム)中1%カルボポールRおよび10%プロピレングリコール(CARPG);および脱イオン水(18メガオーム)中1%カルボポールRおよび10%ラウリル硫酸ナトリウムである。ゲルを試験するにあたって、それらはグルコースパッチに装入されそして化学反応および検出のための膜へのグルコース拡散のために約5分間皮膚と接触させて置かれる。それらの結果は図46に示され、すべての3種のゲルが有効であるけれども、図46はほとんどの患者において、1%カルボポールRおよび10%プロピレングリコールのゲルが一層有効であることを示している。
Claims (11)
- 対象の皮膚内部または皮膚下部から抽出した生物学的液体中の分析対象物を検出するための非浸襲性経皮システムであって、この非浸襲性経皮システムは乾燥化学成分と湿潤化学成分とを含んでおり、
前記乾燥化学成分は、分析対象物と相互作用するための成分であり、生物学的液体から抽出した分析対象物を検出することのできる感度を有しており、
前記湿潤化学成分は、皮膚中または皮膚下部の生物学的液体からの分析対象物を検出できるような十分な量で乾燥化学成分に移送するための成分であり、
ここで、前記湿潤化学成分は、カルボキシポリメチレンを含むゲルであり、
乾燥化学成分が、分析対象物と相互作用するための化学反応系であり、かつ、湿潤化学成分が0.5〜2%のカルボキシポリメチレン及び5〜20%のポリプロピレングリコールを含む化学反応系を含むことを特徴とする、システム。 - 生物学的液体が組織液である、請求項1に記載の非浸襲性経皮システム。
- 分析対象物がグルコースである、請求項1または2に記載の非浸襲性経皮システム。
- 皮膚中または皮膚下部の生物学的液体からの前記分析対象物の前記乾燥化学成分への移送が、前記湿潤化学成分により約15分またはそれ以下の時間で行われる、請求項1〜3のいずれか一項記載の非浸襲性経皮システム。
- 前記湿潤化学成分が、1%のカルボキシポリメチレン及び10%のプロピレングリコールを含む、請求項1〜4のいずれか一項記載の非浸襲性経皮システム。
- 第一のハウジングおよび第二のハウジングを含み、対象の皮膚内部または皮膚下部から抽出した生物学的液体中の分析対象物を検出するための非侵襲性経皮パッチであって、
前記第一のハウジングは、分析対象物と相互作用するための乾燥化学成分を有し;前記乾燥化学成分は、分析対象物を検出および定量することのできる感度を有し、湿潤されると対象の皮膚内部または皮膚下部から抽出した分析対象物を検出することができる乾燥化学成分であり;前記第一のハウジングは、外部上面と内部底面を有し、開口部を通して前記乾燥化学成分が、湿潤した時に分析対象物と接触することができるように配置され、分析対象物と乾燥化学成分の間における前記接触は、乾燥化学成分が湿潤すると視覚化されて分析対象物が検出され;
前記第二のハウジングは、湿潤化学成分を有し;前記湿潤化学成分は、前記乾燥化学成分を湿潤し、かつ、該乾燥化学成分が湿潤されて分析対象物と接触して分析対象物を検出できるように皮膚内部または皮膚下部由来の分析対象物を十分な量で前記乾燥化学成分に移送するための湿潤化学成分であり;前記第二のハウジングは、内部上面と外部底面を有し、開口部を通して前記湿潤化学成分が配置され;
前記非侵襲性経皮パッチは、対象の皮膚に施される前には組み合わされていない形態であり、前記第一および第二のハウジングは互いに分離されており;かつ、
それにより、前記非侵襲性経皮パッチが組み立てられた形態の場合には、前記第二のハウジングの内部上面は、前記第一のハウジングの内部底面に隣接するように配置され、第二のハウジングの外部底面は、対象の皮膚に配置され、前記湿潤化学成分は、皮膚および前記乾燥化学成分と使用中連続接触して前記乾燥化学成分を湿潤するとともに、対象の皮膚内部または皮膚下部から抽出した生物学的液体中の分析対象物を前記乾燥化学成分に移送して湿潤した乾燥化学成分と接触させ、前記組み立てられた非侵襲性経皮パッチが対象の皮膚上に配置されてから約15分またはそれ以下の時間で前記分析対象物が定量的に検出される、
前記非侵襲性経皮パッチ。 - 乾燥化学成分が、分析対象物と反応してレポーター分子または指示分子を放出または形成する前記反応のための乾燥化学試薬を含み、前記レポーター分子または指示分子が、生物学的液体中の分析対象物の存在を示すことにより、該分析対象物が定量的に検出される、請求項6記載の非侵襲性経皮パッチ。
- 湿潤化学成分が、疎水性ゲルである、請求項6記載の非侵襲性経皮パッチ。
- 湿潤化学成分が、カルボキシポリメチレンを含むゲルである、請求項6記載の非侵襲性経皮パッチ。
- 湿潤化学成分が、皮膚透過促進剤を含むゲルである、請求項6記載の非侵襲性経皮パッチ。
- 皮膚透過促進剤がプロピレングリコールである、請求項10記載の非侵襲性経皮パッチ。
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