JP4689340B2 - 吐出用液体医薬組成物 - Google Patents

Description

本発明は、蛋白質またはペプチドを含む吐出用液体医薬組成物及びそれを吐出するための液体吐出用カートリッジに関する。

現在、蛋白質溶液を液滴として利用する試みが多くなされている。例えば、薬物送達方法としての経粘膜投与や、極微量の蛋白質が必要とされるバイオチップやバイオセンサーへの蛋白質溶液の液滴形成技術の適用が挙げられる。また、蛋白質の結晶制御、生理活性物質のスクリーニングにおいても蛋白質の微小液滴を用いる方法が注目されている（特許文献１および非特許文献１、２参照）。

近年では、蛋白質、特に酵素や生理活性を持つ有用な蛋白質は、遺伝子組み換え技術により量産可能になりつつあり、蛋白質の新たな医薬としての探索や利用、および応用分野に対して蛋白質の液滴化は有用な手段となり得る。中でも、微小液滴を用いて患者に多彩な薬剤を投与する手段はその重要性を増しつつある。特に、蛋白質やペプチドを始め、その他の生体物質を肺から投与する点で重要となっている。肺は、その肺胞表面積が５０〜１４０ｍ²と広大であり、吸収障壁である上皮は０．１μmと非常に薄く、加えて酵素活性も消化管と比して小さいために、インスリンに代表される高分子ペプチド系薬物の注射に代わる投与ルートとして注目されてきた。

一般に、薬物微小液滴の肺内沈着は、その空力学的粒子径に大きく依存することが知られており、中でも肺深部である肺胞への送達には、粒度分布が１〜５μmでかつ狭い液滴を、高い再現性で投与できる投与形態と安定な製剤の開発が必須となる。

体内、特に呼吸器周囲に製剤を投与する方法が従来から幾つかあり、これらを以下に例示する。

懸濁物エアロゾル形態の定量噴霧吸入器（ＭＤＩ）では、噴射剤として、不燃性、あるいは難燃性ガスを液化したものを利用し、単回噴射に供される液化ガスの単位容量を規定することで、定量噴霧を可能としている。しかし、この液化ガスの単位容量による液滴径の制御には課題が残る上に、噴射剤が健康に対して良いとは言い難い。

また、媒体として水やエタノールを用いる液剤の噴霧に利用されるスプレー方式の噴霧では、キャピラリーを介して、液剤を搬送用加圧気体とともに放出することで、細かな液滴に変換している。従って、原理的には、かかるキャピラリー流路に供給される液剤の液量を規定することで、噴霧量を制御することは可能であるが、液滴径の制御は難しい。

特に、スプレー方式の噴霧では、液剤を細かな液滴に変換する過程で利用される加圧気体を、その後、噴霧された微細な液滴を搬送する気体の流れとしても使用するため、この搬送用の気流中に浮遊される微細な液滴の量（密度）を目的に応じて、変化させることが、構造上困難である。

粒度分布が狭い液滴を作製する方法として、インクジェット印刷に使用される液体吐出の原理に基づいた液滴生成器を使用して、極めて微細な液滴を生成し、利用することが報告されている（特許文献２、３）。ここで、当該種のインクジェット方式による液体吐出では、吐出する液体を小さな室に導き、液体に押出す力を与えて、オリフィスから液滴を吐出させる。押出す方法には、例えば、薄膜抵抗器等の熱変換機を用いて、室上にあるオリフィス（吐出口）を通じて液滴を噴出する気泡を生成する（サーマルインクジェット方式）、ピエゾ振動子を用いて液体を直接室上にあるオリフィスから押出す（ピエゾインクジェット方式）、などが用いられる。液体導入室及びオリフィスはプリントヘッド素子に組み込まれ、このプリントヘッド素子は、液体の供給源に接続されると共に、液滴の吐出を制御するコントローラに接続されている。

薬剤を肺から吸収させるにあたっては、特に、蛋白質製剤などでは投与量の精密な制御が必要であり、吐出量を制御できるインクジェット方式の原理に基づく液滴化は非常に好ましい形態である。加えて、液が確実に吐出していることが求められるにもかかわらず、表面張力や粘度を調整しただけの蛋白質溶液の吐出は不安定であり、再現性と効率が高い吐出が困難な場合があった。

蛋白質やペプチドをインクジェット方式の原理に基づいた液滴化に伴う問題点は、蛋白質の立体構造の脆弱な性質にあり、構造が破壊されると蛋白質の凝集及び分解を招く場合がある。インクジェット方式の原理に基づく液滴化の際に加わる物理的な力、例えば圧力、剪断力や微小液滴特有の高い表面エネルギーは、多くの蛋白質の構造を不安定にする（サーマルインクジェット方式を用いる場合にはこの他に熱を加えることになる）。特に、インクジェット方式を利用して液滴化を行う場合、吐出用液体は、それ自体の長期の保存安定性は勿論、上述した各種の負荷に対する耐性や安定性が求められる。すなわち、上記の物理的作用は、通常の攪拌や加熱処理などにより加わる剪断力や熱エネルギーより極端に大きく（例えばサーマルインクジェット方式の場合、瞬間的に３００℃、９０気圧の付加がかかると考えられている）、また同時に複数の物理的な力が加わるため、蛋白質の安定性は通常蛋白質を扱う状況よりも非常に低下し易い。そのため、従来から用いられている蛋白質の安定化技術では不十分な場合があった。この問題が生じると、液滴を作成する際に蛋白質が凝集し、ノズル詰まりを生じさせるため、液滴の吐出が困難となる。

さらに、肺吸入に適した大きさである１〜５μｍの液滴は、現在市販されているプリンターの一般的な液滴径約１６μmと比較して非常に小さいため、液滴にはより大きな表面エネルギーや剪断力が加わる。そのため、蛋白質を肺吸入に適した微小な液滴として吐出することは非常に困難なことである。このような液滴径を考慮した場合のタンパク質溶液の液体吐出装置としては、製造コストが低く、ノズルの高密度化が可能なサーマルインクジェット方式の原理に基づく装置が好ましい。

一方、蛋白質を安定化する方法として知られている、界面活性剤、グリセロール、種々の糖質、ポリエチレングリコールのような水溶性高分子、アルブミンなどを添加する方法は、サーマルインクジェット方式に基づく蛋白質を吐出する場合における吐出性能の向上にはほとんど或いは全く効果がない場合が多い。

サーマルインクジェット方式を用いて作成した液滴の肺吸入に用いる液体組成物については、表面張力を調節する化合物や保湿剤を添加したもの（特許文献４）が知られている。ここでは、溶液の表面張力や粘度、保湿作用によって液滴化した溶液中の蛋白質の安定性が上昇するとして、界面活性剤やポリエチレングリコールなどの水溶性高分子を加えている。

しかしながら、特許文献４には、吐出の安定性についての記載はなく、さらに、本発明者らの検討によれば、界面活性剤や水溶性高分子の添加は、蛋白質やペプチドの濃度が高くなると効果が不十分であり、添加物自体が吐出の安定性を阻害することもあった。また、界面活性剤は効果が全く認められないものが多く、表面張力や粘度あるいは保湿作用がタンパク質溶液の吐出安定性を規定しているわけではなかった。言い換えれば、前記の方法は蛋白質やペプチドをサーマルインクジェット方式で吐出する際、吐出安定化の一般的な方法ではなかった。

既に説明したように、液状試料を微細に液滴化した上で、噴出する方法の一つとして、インクジェット方式が公知である。このインクジェット方式は、特に、液滴化した上で噴出する液量に関して、極微量でも高い制御性を示すという特長を有している。このインクジェット方式の微細液滴噴出方式としては、ピエゾ圧電体素子などを利用する振動方式や、マイクロ・ヒーター素子を利用するサーマルインクジェット方式が知られている。ピエゾ圧電体素子などを利用する振動方式は、利用される圧電体素子の微小化に限界があり、単位面積当たりに設けられる噴出口の数が制限される。また、単位面積当たりに設けられる噴出口の数が多くなるに伴い、その作製に要するコストが急激に高くなる。それに対して、サーマルインクジェット方式では、利用するマイクロ・ヒーター素子の微小化は比較的に容易であり、ピエゾ圧電体素子などを利用する振動方式と比較して、単位面積当たりに設ける噴出口の数も多くでき、また、その作製に要するコストも遥かに低くできる。

サーマルインクジェット方式を適用する際には、各噴出口から噴出される微細液滴の適切な噴霧状態と液量を制御するために、噴出される液の物性を調整する必要がある。すなわち、噴出される液状試料を構成する、溶媒の種類・組成、溶質濃度などの液組成に工夫を施すことで、目的とする微細液滴の液量を得られるように調製されている。さらには、サーマルインクジェット方式の原理に基づく液滴の噴出機構に関しても、様々な技術開発が進められており、プリンターに装備される通常のインクジェットヘッドでは、噴出される個々の液滴の液量は数ピコリットル程度であるのに対し、その液量が、サブピコリットル、あるいはフェムトリットルオーダーの極めて微細な液滴が得られる噴出機構・方法の技術も開発されている（特許文献６を参照）。例えば、数μｍサイズの体細胞を、薬剤の塗布を施す対象物とする際に、噴出される個々の液滴として、前記の極めて微細な液滴を利用する必要が生じる場合も想定される。
特開２００２−３５５０２５号公報 米国特許第５８９４８４１号明細書 特開２００２−２４８１７１号公報 国際公開第ＷＯ０２／０９４３４２号パンフレット 特開２００３−１５４６５５号公報 Ａｌｌａｉｎ ＬＲ ｅｔ． ａｌ．「Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｊ． Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ．」 ２００１年、 ３７１巻 ｐ．１４６−１５０ Ｈｏｗａｒｄ ＥＩ、Ｃａｃｈａｕ ＲＥ 「Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」 ２００２年 ３３巻 ｐ．１３０２-１３０６

本発明は、蛋白質及びペプチドの少なくとも１種を含有する液滴を熱エネルギーを利用したインクジェット方式の原理に基づいて安定に吐出するための吐出用液体（液体組成物）、並びにこの吐出用液体の吐出に適した吐出方法及び吐出装置を提供することを目的とするものである。

本発明にかかる吐出用液体医薬組成物は、吐出用の熱エネルギーを利用して吐出口から吐出させる
ための吐出用液体であって、
タンパク質及びペプチドから選択された少なくとも１種と、
下記式１：

（上記式中、
Ｒ１およびＲ４はそれぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数が１から８の間にある置換または無置換の直鎖または分岐アルキル基を表し、
Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数が１から８の間にある置換または無置換の直鎖または分岐アルキル基を表し、
更に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、隣接した置換基同士で置換または無置換の複素環を形成しても良く、
Ｒ５は炭素数が１から８のアルキレン鎖を表し、
ｍは０以上の整数を表し、ｍが２以上の場合にはＲ２及びＲ５は各ユニットごとに独立して上記の意味を有し、
ｎは１以上の整数を表し、ｎが２以上の場合にはＲ３は各ユニットごとに独立して上記の意味をあらわす。）
で表されるアミン類およびその塩類から選択された少なくとも１種と、
水を主体とする液媒体と、
を含有することを特徴とする吐出用液体医薬組成物である。
本発明においては、後述する表１及び２に示されるタンパク質またはペプチドと、アミン類の組合せが用いられる。

本発明にかかる液体吐出用カートリッジは、上記の吐出用液体が収納されるタンクと、吐出用ヘッドと、を有することを特徴とする液体吐出用カートリッジである。

本発明によれば、蛋白質及びペプチドの少なくとも１種を含む溶液に、上述した各アミン類またはその塩を添加することで、熱エネルギーを付与して安定な吐出が可能である吐出用液体を得られる。また、この吐出用液体に更に界面活性剤を添加することで、吐出の安定性に対して相乗効果が得られ、より高い濃度の蛋白質溶液の吐出も可能である。蛋白質及びペプチドの少なくとも１ 種が薬効成分である場合には、この吐出用液体を、携帯型の吐出装置で吐出して液滴化し、それを吸入することによって薬効成分としての蛋白質及びペプチドの少なくとも１種が肺に到達して、さらに薬効成分が吸収され得る。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明における蛋白質とは、アミノ酸が多数ペプチド結合でつながった、水溶液中に溶解または分散する任意のポリペプチドを意味する。また、本発明におけるペプチドとは、２つ以上のアミノ酸がペプチド結合でつながったアミノ酸数１００以下のものを意味する。蛋白質及びペプチドは化学的に合成しても天然源から精製しても良いが、典型的には天然蛋白質及びペプチドの組換え体である。普通は蛋白質及びペプチド分子へのアミノ酸残基の共有結合によって蛋白質及びペプチドを化学的に改質し、それによって蛋白質及びペプチドの治療効果を長引かせるなど、効果の向上を図ることも可能である。

本発明を実施する際には、液滴化することが望ましい各種蛋白質及びペプチドが使用され得る。最も典型的には、本発明による蛋白質及びペプチドの液滴化は、治療上有用な蛋白質及びペプチドを肺に送達させるために好適に利用可能である。

蛋白質及びペプチドの例としては、カルシトニン、血液凝固因子、シクロスポリン、Ｇ−ＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＳＣＦ、ＥＰＯ、ＧＭ−ＭＳＦ、ＣＳＦ−１のような各種造血因子、ＩＬ−１、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−８、ＩＬ−９、ＩＬ−１０、ＩＬ−１１、ＩＬ−１２のようなインターロイキン類、ＩＧＦ類、Ｍ−ＣＳＦ、チモシン、ＴＮＦおよびＬＩＦを含めたサイトカイン類が挙げられる。更に、使用し得るほかの治療効果を有する蛋白質には、血管作用ペプチド、インターフェロン類（アルファ、ベータ、ガンマまたは共通インターフェロン）、成長因子又はホルモン、例えばヒト成長ホルモン又は（ウシ、ブタまたはニワトリ成長因子のような）他の動物成長ホルモン、インスリン、オキシトシン、アンジオテオシン、メチオニンエンケファリン、サブスタンスＰ、ＥＴ−１、ＦＧＦ、ＫＧＦ、ＥＧＦ、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＬＨＲＨ、ＧＨＲＨ、ＦＳＨ、ＤＤＡＶＰ、ＰＴＨ、バソプレッシン、グルカゴン、ソマトスタチン、等が含まれる。プロテアーゼ阻害剤、例えばロイペプチン、ペプスタチン、（ＴＩＭＰ−１、ＴＩＭＰ−２又は他のプロテイナーゼ阻害剤のような）メタロプロテイナーゼ阻害剤も使用される。ＢＤＮＦやＮＴ３のような神経成長因子も使用される。ｔＰＡ、ウロキナーゼ及びストレプトキナーゼのようなプラスミノーゲン活性化因子も使用される。親蛋白質の主構造のすべてもしくは一部を有しており且つ親蛋白の生物学的諸性質の少なくとも一部を有している蛋白質のペプチド部分も使用される。アナログ、例えば置換又は欠陥アナログ、あるいはペプチド類似物のような改変アミノ酸、ＰＥＧ、ＰＶＡなどの水溶性高分子で修飾された上記物質を含むものも使用される。前記の蛋白質が肺に送達できることは Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems、 12(2&3)(1995)で明らかにされている。

さらに、バイオチップ、バイオセンサーの作製や蛋白質及びペプチドのスクリーニングなどの利用には、上記の蛋白質及びペプチドに加え、オキシダーゼ、リダクターゼ、トランスフェラーゼ、ハイドラーゼ、リアーゼ、イソメラーゼ、シンテターゼ、エピメラーゼ、ムターゼ、ラセアーゼなどの各種酵素、ＩｇＧ、IｇＥなどの各種抗体及びレセプター、及びこれらの抗原、アレルゲン、シャペロニン、アビジン、ビオチンなど診断に用いられる
蛋白質及びペプチド、固定化するための試薬で修飾された上記物質も使用され得る。

吐出用液体中に含有させる蛋白質及びペプチドとしては、例えば分子量が０．５ｋ〜１５０ｋＤａの範囲にあるものを用いることができる。また、蛋白質及びペプチドから選択された少なくとも１種の吐出用液体中での含有量は、その目的や用途に応じて選択されるが、好ましくは、１ｎｇ／ｍｌ〜２００ｍｇ／ｍｌの範囲から選択される。

本発明者らは、鋭意研究を進めた結果、有効成分として蛋白質及びペプチドの少なくとも１種を含む溶液に式（１）で表されるアミン類を添加した溶液が、熱エネルギーを付与して安定な液滴化に適していることを見出した。

ここで、式（１）の化合物は、−ＮＲ２−Ｒ５−で示されるユニットと、−ＮＲ３−で示されるユニットとを有する。式（１）中のＲ１およびＲ４は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数が１から８の間にある置換または無置換の直鎖アルキル基、または炭素数が１から８の間にある置換または無置換の分岐アルキル基を表す。式（１）中のＲ２およびＲ３は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、炭素数が１から８の間にある置換または無置換の直鎖アルキル基、または炭素数が１から８の間にある置換または無置換の分岐アルキル基を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４については、隣接した置換基同士で置換または無置換の複素環を形成しても良い。式（１）中のＲ５は、炭素数が１から８の間にあるアルキレン鎖を表す。式（１）中のmは０以上の整数を表す。式（１）中のｎは１以上の整数を表す。

更に、ｍが２以上の場合、すなわち−ＮＲ２−Ｒ５−で示されるユニットが複数ある場合には、Ｒ２及びＲ５は各ユニットごとに独立して上記の基を表す。また、ｎが２以上の場合、すなわち−ＮＲ３−で示されるユニットが複数ある場合には、Ｒ２は各ユニットごとに独立して上記の基を表す。

更に、式（１）の化合物の塩を用いても良い。

式（１）で表されるアミン類の具体例としては、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、ヒドロキシルアミン、エタノールアミン、２−アミノ−１−プロパノール、２−メチルアミノエタノール、３−ピロリジノール、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、エチレンジアミン、プトレッシン、スペルミジン、スペルミンなどが挙げられる。

吐出用液体中での式（１）で表されるアミン類及びそれらの塩から選択した少なくとも１種の含有量は、０．０００１〜２０重量％が好ましい。より好ましくは０．００１〜１重量％である。

式（１）で表されるアミン類が吐出の安定性に大きく寄与する原因は以下のように考えられる。式（１）で表されるアミン類はタンパク質表面に結合して「見かけネットチャージ」をプラスに増加させ、タンパク質間の衝突を抑制する。この作用によりサーマルインクジェット方式の原理に基づいて吐出する際のエネルギー負荷に由来する蛋白質やペプチドの変性、凝集を抑止でき、また、吐出を安定化することができる。

なお、式（１）の化合物の塩としては、それが薬剤である場合には、薬学的に許容される塩を用いる。

本発明では、式（１）で表されるアミン類と界面活性剤を共添加することで、添加物の濃度を大幅に減少しても、吐出の安定性を保てることを発見した。式（１）で表されるアミン類１重量部に対して、界面活性剤を０．１〜２０重量部添加することで、同じ有効成分濃度の溶液に対する式（１）で表されるアミン類の添加量を１０分の１〜２分の１に減らすことができる。

界面活性剤の効果は式（１）で表されるアミン類とは異なり、有効成分としての蛋白質やペプチドの変性を抑制する作用と、凝集した蛋白質やペプチドを再溶解させる作用により吐出を安定化しているものと考えられる。これらの２つの異なる効果が組み合わさることによって相乗効果が得られ、吐出の安定性が大幅に改善されると考えられる。界面活性剤単独では、これらの作用が大きくないために蛋白質やペプチドの凝集を完全には抑制できず、吐出の安定性を確保できないと考えられる。

本発明における界面活性剤とは、極性部分と非極性の部分との両方を一つの分子中に有する化合物であって、当該界面活性剤が二つの非混和性相関の界面張力を界面での分子整列によって減少させ、かつミセルを形成し得る性質を有する、これらの部分のそれぞれが分子中の離れた局在領域に位置する化合物を意味する。

使用され得る界面活性剤に制限はないが、例えばソルビタンモノカプリレート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート等のソルビタン脂肪酸エステル；グリセリンモノカプリレート、グリセリンモノミリテート、グリセリンモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル；デカグリセリルモノステアレート、デカグリセリルジステアレート、デカグリセリルモノリノレート等のポリグリセリン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンソルビットテトラステアレート、ポリオキシエチレンソルビットテトラオレエート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレングリセリルモノステアレート等のポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル；ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコール脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンプロピルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンセチルエーテル等のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル；ポリオキシエチエレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル；ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油（ポリオキシエチレン水素ヒマシ油）等のポリオキシエチレン硬化ヒマシ油；ポリオキシエチレンソルビットミツロウ等のポリオキシエチレンミツロウ誘導体；ポリオキシエチレンラノリン等のポリオキシエチレンラノリン誘導体；ポリオキシエチレンステアリン酸アミド等のポリオキシエチレン脂肪酸アミド等のＨＬＢ６〜１８を有するもの；陰イオン界面活性剤、例えばセチル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、オレイル硫酸ナトリウム等の炭素原子数８〜１８のアルキル基を有するアルキル硫酸塩；ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム等の、エチレンオキシドの平均付加モル数が２〜４でアルキル基の炭素原子数が８〜１８であるポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩；ラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキル基の炭素原子数が８〜１８であるアルキルベンゼンスルホン酸塩；ラウリルスルホコハク酸エステルナトリウム等の、アルキル基の炭素原子数が８〜１８のアルキルスルホコハク酸エステル塩；天然系の界面活性剤、例えばレシチン、グリセロリン脂質；スフィンゴミエリン等のフィンゴリン脂質；炭素原子数８〜１８の脂肪酸のショ糖脂肪酸エステル等を典型的例として挙げることができる。本発明の吐出用液体（液体組成物）には、これらの界面活性剤の１種または２種以上を組み合わせて添加することができる。

好ましい界面活性剤はポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルであり、特に好ましいのはポリオキシエチレン２０ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（４）ソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン２０ソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン
（５）ソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレン２０ソルビタントリオレートであり、最も好ましいのはポリオキシエチレン２０ソルビタンモノラウレート及びポリオキシエチレン２０ソルビタンモノオレートである。また、肺吸収用として特に好適なものは、ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノオレートである。

界面活性剤の添加濃度は、共存する蛋白質等にもよるが、例えばインスリンの場合には０．００１〜２０重量％添加しても良い。

本発明の実施形態において、微生物の影響を除去するために抗菌剤、殺菌剤、防腐剤を添加しても良い。例えば、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンザトニウムのような４級アンモニウム塩類、フェノール、クレゾール、アニソール等のフェノール誘導体、安息香酸、パラオキシ安息香酸エステルのような安息香酸類、ソルビン酸などが挙げられる。

本発明の実施形態において、吐出用液体の保存時の物理的安定性を増加させるためにオイル、グリセリン、エタノール、尿素、セルロース、ポリエチレングリコール、アルギン酸塩を添加してもよく、また、化学的安定性を増加させるために、アスコルビン酸、クエン酸、シクロデキストリン、トコフェロールまたは他の抗酸化剤を添加しても良い。

吐出用液体のｐＨを調整するために、緩衝剤を添加しても良い。例えば、アスコルビン酸、クエン酸、希塩酸、希水酸化ナトリウムなどの他、リン酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素カリウム、ＰＢＳ、ＨＥＰＥＳ、Ｔｒｉｓなどの緩衝液を用いても良い。

液体の等張化剤として、アミノエチルスルホン酸、塩化カリウム、塩化ナトリウム、グリセリン、炭酸水素ナトリウムを添加しても良い。

噴霧液として本発明にかかる吐出用液体を用いる場合は、矯味・矯臭剤としてグルコースやソルビトールといった糖類やアステルパームのような甘味剤、メントールや各種香料を添加しても良い。また、親水性のものだけでなく、疎水性の化合物やオイル様で用いても良い。

更には、必要に応じて、吐出用液体の使用目的に適合する種々の添加剤、例えば、表面調整剤、粘度調整剤、溶剤、保湿剤を適正量添加することができる。具体的には、配合可能な添加剤として、親水性バインダー、疎水性バインダー、親水性増粘剤、疎水性増粘剤、グリコール誘導体類、アルコール類、電解質を例示でき、これらより選ばれて単一でもよく、また混合物でもよい。なお、上記に例示した添加剤として利用する各種の物質に関しては、治療用の液剤の調製に際し、添加可能な副次成分として、各国の薬局方などに記載されている、医薬用途のもの、あるいは、食品、化粧品において利用が許容されているものを用いることがより好ましい。

上記の添加剤として、配合される各種の物質の添加比率は、対象となる蛋白質及びペプチドの種類に依って異なるが、一般に、各々重量基準で０．００１％〜４０％の範囲に選択することが好ましく、０．０１％〜２０％の範囲内とすることがより好ましい。また、上記の添加剤の添加量は種類や量および組合せによって異なるが、吐出性の観点から、前記の蛋白質及びペプチド１重量部に対して、０．１重量部から２００重量部であることが好ましい。

一方、本発明にかかる液体吐出装置は、サーマルインクジェット方式によって吐出用液体の微小液滴を吐出させることが可能な、サーマルインクジェット原理に基づいた吐出用ヘッド部を有し、ヘッド部を構成する多数の吐出ユニットを独立駆動可能な構成とすることが好ましい。その際、各吐出ユニットの独立駆動に要する複数の制御信号等の接続に供する電気接続部と各吐出ユニットとの間を繋ぐ配線とを一体化し、加えて、吐出溶液体を収納するタンクと、このタンクからサーマルインクジェット原理に基づいた吐出用ヘッドへ吐出用液体を供給する手段としての液流路と、を含めて、各部が一体的に構成された液体吐出用カートリッジの形態とすることが好ましい。

図１に、本発明にかかる吐出用液体を用いた基板上への蛋白質スポットの形成を行なうための装置の概要を示す。基板５は、例えば試料中に含まれる各種物質を検出するための蛋白質、ペプチド、酵素、抗体などの標準品の固定領域を形成した検出用プレートとして利用されるものである。液体吐出ヘッド３は、吐出エネルギーが液体に付与される液路（不図示）と、液路に連通する吐出口（不図示）とを少なくともとも有する。液体を貯留したタンク６から液体供給路２を介して液路に供給された液体に対して吐出エネルギーが付与され、液体は吐出口から液滴４として基板５表面の所定位置に吐出される。基板５は、矢印で示される面方向に位置調整を可能とするステージ上に配置され、ステージを移動させることで、液滴４の基板５上での着弾位置が調整される。液滴４の吐出のタイミングは吐出ヘッド３に電気的に接続されたコントローラ６により制御される。図２に、蛋白質のスポットを基板表面に配置した一例の平面図を示す。図示した例では、１種類の吐出用液体を用いているが、吐出ヘッド部分に、それぞれが異なる吐出溶液体を吐出する独立駆動可能な吐出ユニットの複数を配置し、各ユニットのそれぞれに所定の吐出用液体の供給系を接続することで、複数種のスポットを基板上に形成できる。更に、各スポット形成位置への液体付与量を変化させることで、異なる付着量のスポットを形成可能である。

その際、吐出ヘッド３には、基板上に形成されるスポットの大きさや配置密度などに応じて種々の構成のものが利用できる。１液滴量をサブピコリットル、あるいは、フェムトリットルオーダーとする場合は、かかるオーダーでの液滴量の制御性にも優れている特開２００３−１５４６５５号公報に開示される極微小の液滴吐出用ヘッドを利用することが好ましい。

次に、本発明にかかる吐出用液体を噴霧用に用いる場合、特に、吸入装置に適用する場合について述べる。吸入装置としては、吐出用液体（液剤）を細かな液滴に変換する部分と、噴霧された微細な液滴をその搬送用の気流中に混入する部分と、を独立して有する構成の吸入装置を用いることが好ましい。このように、微細液滴への変換部分と微細液体を含む気流を形成する部分とを分離することで、その利点を活かして、投与対象者に気流を吸入させる際に気流中に、有効成分としての蛋白質やペプチドの量、すなわち各単回投与当たりの所定用量をより均一に調整可能となる。また、上記のように、吐出ヘッド部分を、それぞれが多数の吐出口を有する複数の吐出ユニット毎に異なる有効成分を吐出する構成とすることで複数の有効成分の吐出量を制御することもできる。

また、噴霧機構としての吐出ヘッドとして、吐出口を単位面積当たり高密度に配置し得るサーマルインクジェット原理に基づいた吐出用ヘッドを利用することで、使用者が携帯所持できるような吸入装置の小型化が容易となる。

肺吸入用の吸入装置においては、気流中に含まれる液滴の粒度分布が１〜５μmで且つ狭い粒度範囲を示していることが重要となる。更に、携帯用として利用される場合には、コンパクトな構成を有する必要がある。

そのような吸入装置の有する液体吐部の一例の概要を図３に示す。この液体吐出部は、筐体１０内に、ヘッド部１３と、吐出溶液体を貯留するタンク１１と、タンク１１から液体をヘッド部１３に供給するための液路１２と、ヘッド部１３を駆動するコントローラ１５と、ヘッド部１３とコントローラ１５とを電気的に接続する配線１４とが一体形成されたヘッドカートリッジユニットとしての構造を有する。このヘッドカートリッジユニットは、必要に応じて吸入装置から着脱自在な構成とされる。ヘッド部１３としては、特開２００３−１５４６６５号公報に記載された液滴吐出ヘッドの構成を有するものが好適である。

このような構成のヘッドカートリッジユニットを有する携帯用の吸入装置（吸入器）の一例を、図４及び５を参照にして説明する。図４及び図５に示す吸入器は、医療目的で利用される吸入器として使用者が携帯所持できるように小型化した一例の構成を有するものである。

図４は、吸入器の外観を示す斜視図である。この吸入器では、吸入器本体２０及びアクセスカバー１６によりハウジングが形成されている。ハウジング内には更にコントローラ、電源（電池）など（不図示）が収納されている。図５は、アクセスカバー１６が開いた状態を図示したもので、アクセスカバー１６が開くと、ヘッドカートリッジユニット２１とマウスピース１８との接続部が見えてくる。利用者の吸入動作によって、空気取り入れ口１７から空気が吸入器内に吸引されマウスピース１８内へ誘導されてそこに入り込み、ヘッドカートリッジユニット２１のヘッド部１３に設けた吐出口から吐出された液滴と混合されて混合気流となる。この混合気流は、人が咥える形状をなしているマウスピース出口へと向かう。マウスピースの先端を利用者が口内に挿入して歯で保持し咥え、息を吸込むことで、ヘッドカートリッジユニットの液体吐出部から吐出した液滴を効果的に吸引することができる。

なお、ヘッドカートリッジユニット２１は、必要に応じて吸入器から着脱自在な構成とすることができる。

図４及び５に示す構成を採用することで、形成された微小液滴は、吸気とともに投与対象者の咽喉、気管内部へと自然到達可能となる。従って、噴霧される液体の量（有効成分の投与量）は、吸気される空気の容量の大小には依存せず、独立にコントロール可能である。

（参考例１）
実施例に入る前に、蛋白質溶液の吐出が困難であることの、より一層の理解のため、蛋白質のみをサーマルインクジェット方式で吐出させた場合の吐出量を示す。蛋白質溶液はアルブミンをＰＢＳに溶解させたものを用い、各濃度にてサーマルインクジェットプリンター（商品名ＰＩＸＵＳ９５０ｉ；キヤノン（株）社製）を溶液が回収できるよう改造した液体吐出装置を用いて吐出した。純水を同様に吐出したときの吐出量（１液滴量）を１００％として、各アルブミン溶液の吐出量（１液滴量）を表した。結果を図６に示す。

アルブミン濃度１μｇ／ｍＬの低濃度でも吐出の安定性は完全ではなく、さらに蛋白質濃度が高くなると、吐出量が変化し、徐々に吐出されなくなることがわかる。蛋白質濃度に応じて吐出量が大きくばらつくと、例えば、基板上に蛋白質のスポットを定量的に配置する場合において各蛋白質濃度毎に吐出駆動条件を調整する操作が必要となる場合が生じる。更に、薬剤吸入器として利用する場合においても、各単回投与における蛋白質量の均一化を図る上で吐出用液体の蛋白質濃度毎に吐出駆動条件を調整する操作が必要となる場合が生じる。更に、吸入器では更に小さな液滴径で吐出しなければならず、蛋白質溶液の吐出は困難となることが考えられる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらの実施例は、より一層の深い理解のために示される具体例であって、本発明は、これらの具体例に何ら限定されるものではない。なお、「％」は重量％を示す。

（実施例１〜１２及び比較例１〜１３）
（サーマルインクジェット方式の原理に基づいた蛋白質溶液の液滴化）
吐出用液体の作製手順は、予め適切な濃度のインスリンを０．１Ｍ ＨＣｌ水溶液に溶解させ、さらに攪拌しながら式（１）で表されるアミン類（表１参照）を加えた後、各物質の濃度を所望の濃度になるように精製水を用いて定容した。

一方、３μｍのノズル径を持つサーマルインクジェット方式による液体吐出ヘッドを用意し、これに接続したタンク内に３０％エタノール水溶液を充填した。液体吐出ヘッドに電気的に接続したコントローラにより吐出ヘッドを駆動して液体を吐出口から吐出させ、得られた液滴（噴霧）の粒径及び粒度分布を、レーザー回折式粒度分布測定装置（スプレーテック、マルバーン社製）により測定し、確認した。その結果、３μｍにシャープな粒度分布を持つ液滴として検出された。

上記の手順で調製した吐出用液体を３μｍのノズル径を持つ上記液体吐出ヘッドに接続するタンク内に充填し、吐出コントローラによって吐出ヘッドを駆動して、周波数２０ｋＨｚ、電圧１２Ｖにて１秒間吐出（第１回吐出）を行った。更に、３秒間インターバルを置いてから次の１秒間吐出（第２回吐出）を行った。この操作を５０回繰り返し、吐出の継続性を目視にて確認した。５０回以上でも液滴が吐出されたものを○、１５回から５０回の範囲で液滴吐出が途切れた場合を△、１５回未満で液滴吐出が途切れた場合を×として評価した。また、吐出用液体を吐出前後でＨＰＬＣ分析（測定条件：装置；日本分光、カラム；ＹＭＣ−Ｐａｃｋ Ｄｉｏｌ−２００、５００×８．０ｍｍＩＤ、溶離液；０．１ＭＫＨ2ＰＯ4−Ｋ2ＨＰＯ4（ｐＨ７．０）ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ０．２Ｍ ＮａＣｌ、流量；０．７ｍＬ／ｍｉｎ、温度；２５℃、検出；ＵＶ ａｔ ２１５ｎｍ）を行い吐出用液体の組成の変化を確認した。

比較例として、式（１）のアミン化合物を含まない純水及びインスリン溶液、及び式（１）のアミン化合物以外の物質を加えた吐出用液体を調製し、実施例と同様に液滴吐出実験を行った。なお、実施例、比較例で検討した処方、及び結果を下記表１に列挙した。

比較例１の純水はインスリンを含んでいないので安定に吐出されつづけたが、インスリンを含有する比較例は、添加物の有無に関わらず全く又はほとんど吐出しなかった。それに対し、実施例１〜９においては、吐出が正常に行われ、吐出が安定化していることがわかる。ＨＰＬＣ分析の結果、実施例１〜９において吐出前後でピーク位置の変化やピーク面積の変化はなく、液組成の変化も認められなかった。

（実施例１０〜２０、比較例５〜１２）
（各種蛋白質への効果と添加物の濃度）
続いて、少量の添加で吐出が安定化されたエチレンジアミン、プトレッシン、スペルミジンを選択し、各種蛋白質に所定の濃度にて添加した。これら吐出用液体を実施例１と同様の吐出実験により評価を行った。なお本実施例で検討した処方、及び結果を下記表２に列挙した。

蛋白質の濃度や種類により、必要な添加濃度は異なるが、式（２）で表されるアミン類を添加すると各蛋白質ともサーマルインクジェット方式の原理に基づいた吐出が正常に行われた。よって、式（２）で表されるアミン類が広範囲の蛋白質において効果を示すことが確認された。また、実施例１０〜１８についてＨＰＬＣ分析を行った結果、吐出前後でピークチャートに変化はなく、液組成に変化は認められなかった。

（実施例２１〜２４、比較例１３及び１４）
（式（１）で表されるアミン類と界面活性剤による相乗効果）
蛋白質に式（１）で表されるアミン類を添加した溶液に、さらに界面活性剤を加え、吐出用液体を調製した。これら吐出用液体を実施例１と同様の吐出実験により評価を行った。なお本実施例で検討した処方、及び結果を下記表３に列挙した。

式（１）で表されるアミン類とＴＷＥＥＮ類を同時添加すると、アミン類単独の添加に比べて、非常に少量のアミン類の濃度にて蛋白質溶液を吐出することが可能であった。また、アミン類単独では吐出しなかった濃度においても吐出できた。全体の添加剤量においても大幅に減少できる。また、この相乗効果によってより高濃度の蛋白質溶液の吐出も可能になった。実施例２１〜２４についてＨＰＬＣ分析を行った結果、吐出前後でピークチャートに変化はなく、液組成に変化は認められなかった。

蛋白質を基板上に吐出する方法の概略説明図である。 基板上に蛋白質を配列するパターンの一例である。 吸入器用ヘッドカートリッジユニットの概略説明図である。 吸入器斜視図である。 図４でアクセスカバーが開いた状態の斜視図である。 アルブミン溶液をサーマルインクジェット方式にて吐出したときの吐出量を示したグラフである。 実施例２５の実験方法のモデル図である。

符号の説明

１ タンク
２ 液流路
３ ヘッド
４ 液滴
５ 基板
６ 駆動コントローラ
１０ 筐体
１１ タンク
１２ 液流路
１３ ヘッド部
１４ 配線
１５ 電気接続部
１６ アクセスカバー
１７ 空気取り入れ口
１８ マウスピース
１９ 電源ボタン
２０ 吸入器本体
２１ ヘッドカートリッジユニット
３０ 基板
３１ マスキング剤
３２ 被検物質と特異的な反応をする物質、蛋白質、ペプチド等
３３ 被検物質
３４ 被検物質と特異的な物質
３５ 標識

Claims (8)

1. サーマルインクジェット方式により吐出させるための吐出用液体医薬組成物であって、
   水を主体とする液媒体と、
   インスリンと、アミン類とを含有し、
   前記アミン類が、アンモニア、エチルアミン、トリメチルアミン、ヒドロキシルアミン、ピペリジンまたはモルホリンであり、
   前記アミン類を、インスリンに対して重量基準で２５／２倍以上の量で含有する
   ことを特徴とする吐出用液体医薬組成物。
2. サーマルインクジェット方式により吐出させるための吐出用液体医薬組成物であって、
   水を主体とする液媒体と、
   インスリンと、アミン類とを含有し、
   前記アミン類が、エチレンジアミン、プトレッシンまたはスペルミジンであり、
   前記アミン類を、インスリンに対して重量基準で２５／４倍以上の量で含有する
   ことを特徴とする吐出用液体医薬組成物。
3. サーマルインクジェット方式により吐出させるための吐出用液体医薬組成物であって、
   水を主体とする液媒体と、
   アルブミンと、アミン類とを含有し、
   前記アミン類が、エチレンジアミンであり、
   前記アミン類を、アルブミンに対して重量基準で１０倍以上の量で含有する
   ことを特徴とする吐出用液体医薬組成物。
4. サーマルインクジェット方式により吐出させるための吐出用液体医薬組成物であって、
   水を主体とする液媒体と、
   アルブミンと、アミン類とを含有し、
   前記アミン類が、プトレッシンまたはスペルミジンであり、
   前記アミン類を、アルブミンに対して重量基準で２０倍以上の量で含有する
   ことを特徴とする吐出用液体医薬組成物。
5. サーマルインクジェット方式により吐出させるための吐出用液体医薬組成物であって、
   水を主体とする液媒体と、
   タンパク質またはペプチドと、スペルミジンとを含有し、
   前記タンパク質またはペプチドが、グルカゴン、ＧＬＰ-1、ｈＧＨ、ＥＰＯ、ＩＦＮα、ＩＦＮγまたはカルシトニンであり、
   前記スペルミジンを、前記タンパク質またはペプチドに対して重量基準で１０倍以上の量で含有する
   ことを特徴とする吐出用液体医薬組成物。
6. 界面活性剤を更に含有する請求項１から５のいずれか１項に記載の吐出用液体医薬組成物。
7. 前記界面活性剤がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルである請求項６に記載の吐出用液体医薬組成物。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の吐出用液体医薬組成物が収納されたタンクと、吐出用ヘッドと、を有することを特徴とする液体吐出用カートリッジ。

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