JP4745826B2 - 架橋多糖微粒子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
a)架橋可能な官能基を有する多糖誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該多糖誘導体の架橋反応を進行させる工程を含む前記製造方法が提供される。さらに本発明の別の側面によれば、前記工程b)が、前記溶液を噴霧することにより微粒子状の液滴に分散する工程である、前記製造方法が提供される。
a)架橋可能な官能基を有するヒアルロン酸誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該ヒアルロン酸誘導体の架橋反応を進行させる工程を含む前記製造方法が提供される。さらに本発明の別の側面によれば、前記工程b)が、前記溶液を噴霧することにより微粒子状の液滴に分散する工程である、前記製造方法が提供される。また、本発明のさらにその他の側面によれば、前記製造方法により調製することができる架橋ヒアルロン酸微粒子もまた提供される。
1.完全生分解性であり、生体に対する高い安全性を確保できる。
2.HAなどの多糖に架橋形成が可能な官能基をグラフトすることで、架橋点間距離を非常に小さく(例えばHAの場合、グルクロン酸当たり33モル%グラフトで約3nm)することが可能であり、長期徐放を実現する上で有利である。
3.高架橋密度である。
4.タンパク質を薬剤として用いる場合、タンパク質の変性を防ぐことができる。
5.微粒子化、乾燥化、架橋化を一製造工程で行える。
−CO−N(−R1)−Y1−Q1−Y2−N(−R2)−Y3−Q2−SH;
−CO−N(−R1)−N(−R2)−Y3−Q2−SH;
−CO−N(−R1)−Y1−Q1−Y2−N(−R2)−Y3−Q4;
−CO−N(−R1)−N(−R2)−Y3−Q4;または
−CO−N(−R1)−Y1−Q1−Y2−NH2;
(式中、R1は、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Y1は、単結合、−N(−R3)CO−、−N(−R3)−、−CO−、または−CH2CO−であり、
Y2は、単結合、−CON(−R4)−、または−N(−R4)−、であり、
Q1は、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Y3は、単結合、−CO−、−CO2−、−CH2−CH(OH)−、または−CONH−であり、
Q2は、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Q4は、直鎖もしくは分枝C2−10アルケニル基、または、直鎖もしくは分枝C2−10アルキニル基である。)。
R1は、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Ra2、Ra3、Ra4、Ra5およびRa6は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−6アルキル基、直鎖または分枝C1−6アルケニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニル基、直鎖または分枝C1−6アルキルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルケニルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニルカルボニル基、または−SO2OHであり、
Y1は、単結合、−N(−R3)CO−、−N(−R3)−、−CO−、または−CH2CO−であり、
Y2は、単結合、−CON(−R4)−、または−N(−R4)−であり、
Q1は、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基である。
Q2は、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基である。)で示される繰り返し構造を、少なくとも1以上分子内に有するヒアルロン酸誘導体が含まれる。
R1は、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Ra2、Ra3、Ra4、Ra5およびRa6は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−6アルキル基、直鎖または分枝C1−6アルケニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニル基、直鎖または分枝C1−6アルキルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルケニルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニルカルボニル基、または−SO2OHであり、
Y1は、単結合、−N(−R3)CO−、−N(−R3)−、−CO−、または、−CH2CO−であり、
Y2は、単結合、−CON(−R4)−、または−N(−R4)−であり、
Y3は、単結合、−CO−、または、−CH2CO−であり、
Q1は、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、またはポリエステル基であり、
Q4は、直鎖もしくは分枝C2−10アルケニル基、または、直鎖もしくは分枝C2−10アルキニル基である。)
で示される繰り返し構造を、少なくとも1以上分子内に有するヒアルロン酸誘導体などが含まれる。
X1は、−Y1−Q1−Y2−NHNH2であり、
Ra2、Ra3、Ra4、Ra5およびRa6は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−6アルキル基、直鎖または分枝C1−6アルケニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニル基、直鎖または分枝C1−6アルキルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルケニルカルボニル基、直鎖または分枝C1−6アルキニルカルボニル基、または−SO2OHであり、
Y1は、単結合、−N(−R3)CO−、−N(−R3)−、−CO−、または−CH2CO−であり、
Q1は、単結合、直鎖または分枝C1−10アルキレン基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキレン基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、ポリエステル基であり、
Y2は、単結合、−N(−R4)CO−、−CO−、または、−CH2CO−であり、
R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖または分枝C1−10アルキル基、直鎖または分枝C1−10ヒドロキシアルキル基、ポリアルキレンオキサイド基、ポリペプチド基、ポリエステル基である。)
で示される繰り返し構造を、少なくとも1以上分子内に有するヒアルロン酸誘導体が含まれる。
以下、本発明の好適な実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
〔実施例1−1〕 ヒドラジド基(HZ基)が導入されたヒアルロン酸誘導体(HA−HZ)の合成
〔実施例1−2〕 メルカプト基(SH)が導入されたヒアルロン酸誘導体(HA−SH)の合成
実施例1−2のバッチ1の、SH基の導入率が20モル%であるHA−SH200mgと、エリスロポエチン(EPO)2mgを20mLの10mMリン酸バッファーpH8(PB)に溶かした(室温、1時間攪拌)。これに、4mgのTween−20、SH基に対して1モル倍のテトラチオン酸ナトリウム(Sodium tetrathionate:STT)22.3mgを加えた。この溶液を以下の条件でスプレードライし、微粒子を得た。
スプレードライヤー:ビュッヒ社製、ミニスプレードライヤー B−191
Solution feed rate:1.5mL/min(Tygon tube,Pump speed=15%)
Feed solution concentration:10mg/mL
Atomizing air flow rate:650L/hr
Drying air flow rate:40kL/hr(Aspiration speed=65%)
Inlet temperature:85〜95℃
Outlet temperature:50〜60℃
[実施例2]
実施例1−3の実験操作において、バッチ2のSH基の導入率が35モル%であるHA−SHを200mgと、テトラチオン酸ナトリウム(Sodium tetrathionate:STT)39.0mg(SH基に対して1モル倍)を使用したこと以外は実施例1−3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例3]
実施例1−3の実験操作において、バッチ3のSH基の導入率が56モル%であるHA−SHを200mgと、テトラチオン酸ナトリウム(Sodium tetrathionate:STT)62.4mg(SH基に対して1モル倍)を使用したこと以外は実施例1−3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例4]
実施例1−3の実験操作において、バッチ3のSH基の導入率が56モル%であるHA−SHを200mgと、SH基に対して0.7モル倍のテトラチオン酸ナトリウム(Sodium tetrathionate:STT)38.9mgを使用したこと以外は実施例1−3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例5]
実施例1−3の実験操作において、バッチ3のSH基の導入率が56モル%であるHA−SHを200mgと、SH基に対して0.5モル倍のテトラチオン酸ナトリウム(Sodium tetrathionate:STT)27.8mgを使用したこと以外は実施例1−3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例6]
実施例3の実験操作において、4mgのTween−20の代わりに、Tween−80を4mg使用したこと以外は実施例3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例7]
実施例3の実験操作において、Tween−20を加えずに行ったこと以外は実施例3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[実施例8]
実施例3の実験操作において、STTを加えずに行ったこと以外は実施例3と同様の方法でEPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子を調製した。
[比較例1]
実施例1−2で調製したバッチ3のSH基の導入率が56モル%であるHA−SH 33mgを690μLの10mMリン酸バッファー(pH8.0)に溶かし、30μLのEPO水溶液(10mg/mL)を添加し、10分攪拌した。これに、SH基に対して1モル倍のSodium tetrathionate(STT)9.3mgを30μLの10mMリン酸バッファーpH8.0に溶かした溶液を加え、250μLを1mLシリンジに詰めて37℃で5時間反応させることで、円柱状のHAゲルを得た。
[比較例2]
実施例8で、HA−SHではなくHAを使用したこと以外は実施例8と同様の方法でEPO封入HA微粒子を調製した。
[試験例1]粒子径、粒子含水率測定
実施例3において調製した微粒子の顕微鏡写真を図1に示す(3000倍)。この微粒子をPBS中に分散させた時の顕微鏡写真を図2に示す(3000倍)。当該微粒子の乾燥時の粒子径は約1.2μmであり、水膨潤時の粒子径は約1.8μmであった。
[試験例2]EPO封入架橋ヒアルロン酸微粒子のEPO回収率測定
実施例1〜8、比較例2の微粒子5mgを0.5mLのPBSに分散させ、Hyaluronidase SD(生化学工業製:HAse)0.25ユニットを添加、25℃で3時間、酵素処理を行い、微粒子を完全に分解させた。また、比較例1のゲル(0.25mLゲル)にHyaluronidase SD(生化学工業製)0.5ユニットを含むPBSpH7.4を0.75mL加え、25℃で1日、酵素処理を行い、ゲルを完全に分解させた。酵素処理後の溶液0.15mLを、試料溶液とした。試料溶液は、逆相クロマトグラフィー(RP−HPLC)測定を行い、0.1mg/mLのEPO水溶液を標準溶液として、標準溶液と試料溶液のピークエリア比から試料溶液中EPO濃度を算出した。添加したEPO量(0.1mg/ゲル1個)に対してRP−HPLCより求めたEPO量を回収率として算出した。
カラム:C4(粒子径 5μm、サイズ 4.6×250mm)
移動相:
A:水/アセトニトリル/トリフルオロ酢酸=400/100/1
B:水/アセトニトリル/トリフルオロ酢酸=100/400/1
流速:1mL/分、移動相A/B=65/35〜0/100のグラジエント溶出
カラム温度:室温付近
サンプル温度:4℃
検出波長:UV 280nm
解析ソフト:Millenium32ver.3.21
上記方法で測定されたEPOを仕込みに対する回収率は、以下のとおりであった。
実施例1〜4:90%−95%
実施例5および6:80%−85%
実施例7および8:75%−80%
比較例1および2:90%−95%
以上の結果より、STT、界面活性剤を添加することで回収率が改善されることが確認された。
[試験例3]EPO封入HAヒドロゲル調製からのEPO徐放
実施例3のマイクロハイドロゲル20mgと比較例1のバルクゲル(250μL)を2mLのPBS中、37℃でインキュベートし、経時的に200μLサンプリングした。RP−HPLCでバッファー中に放出されたEPOを定量した。
[実施例9]
〔実施例9−1〕 ヒドラジド基(HZ)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−HZの合成(混合溶媒法)
〔実施例9−2〕 メルカプト基(SH)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−HZ−SHの合成
[実施例10]メタクリロイル基(MA)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−HZ−MAの合成
[実施例11]
〔実施例11−1〕 アミノ基(AM)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−AMの合成
〔実施例11−2〕 メルカプト基(SH)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−AM−SHの合成
〔実施例11−3〕 メタクリロイル基(MA)が導入されたヒアルロン酸誘導体HA−AM−MAの合成
[実施例12]微粒子の熱処理効果(Swell抑制)
実施例9−2で合成したSH基の導入率が37.5モル%であるHA−HZ−SH100mgを8.5mLの蒸留水に溶解した。これに、100mMリン酸バッファーpH7(PB)1mLを添加し、さらに5mgのTween−80を溶解し、SH基に対して1/10モル倍のSTT2.3mgを加えた。この溶液を実施例1−3と同様の条件(Solution feed rate 0.5mL/min Aspiration speed=100%)でスプレードライし、微粒子を得た。この微粒子を50℃恒温槽(ヤマト科学製 DN−42)でキュアリングし24時間後、72時間後にサンプリングした。
[試験例4]
実施例12においてサンプリングした各試料の粒子の水分量をTGAにより計測した。この結果を図12に示す。また、顕微鏡を用いた画像解析により、各試料の30個の粒子をランダムに選択し、そのフェレー径を計測した(乾燥時の粒子径)。さらに、サンプリングした粒子にTween−80(0.05%)を含むPBS溶液を添加して膨潤させ、湿潤時の粒子の粒子径を同様に計測した。この結果を図13に示す。その結果、24時間のインキュベーションにより膨潤率が抑制されることが確認された。これは、50℃、24時間のインキュベーションで粒子内の架橋が増加したことによると考えられる。
[実施例13]HA−HZ−MA架橋マイクロゲルの調製
実施例10で合成したHA−HZ−MA100mgを6mLの蒸留水に溶解し、これにDTTを11mg、TEAを32.5μL溶解させた100mMリン酸バッファーpH8.5(PB)を1mL加え、さらに蒸留水3mLを加えて混合した。この溶液を実施例12と同様の条件(排気温度65℃)でスプレードライし、微粒子を得た。この微粒子を50℃恒温槽(ヤマト化学 DN−42)で約72時間キュアリングし、粒子を得た。
[試験例5]
実施例13により得られた粒子をプレパラート上に置き、これにpH7のPBS溶液を添加してその粒子状態を顕微鏡で観察したところ、粒子はPBS溶液には溶解しなかった。この観察結果より、実施例13において得られた微粒子における、メルカプト基と不飽和結合との間の付加反応による架橋の形成が確認された。
Claims (21)
- 架橋多糖微粒子の製造方法であって、
a)架橋可能な官能基を有する多糖誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該多糖誘導体の架橋反応を進行させる工程
を含む前記製造方法。 - 多糖がヒアルロン酸である請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程b)が、前記溶液を噴霧することにより微粒子状の液滴に分散する工程である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 得られる微粒子の平均粒子径が0.01μm〜150μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 得られる微粒子が薬物担体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 得られる微粒子が薬物徐放担体である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 架橋反応前の希薄溶液が薬物を含み、当該薬物が架橋反応後に得られる微粒子中に担持されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記架橋反応が、薬物共存下でも薬物を変性させない架橋方法である請求項7に記載の製造方法。
- 前記架橋可能な官能基がメルカプト基であり、前記架橋反応がジスルフィド結合形成により架橋を形成する反応である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記架橋反応がメルカプト基と不飽和結合との間の付加反応により架橋を形成する反応である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記架橋反応がヒドラジド基と活性カルボン酸エステルとの間の反応により架橋を形成する反応である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 架橋多糖微粒子であって、
a)架橋可能な官能基を有する多糖誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該多糖誘導体の架橋反応を進行させる工程
を含む製造方法により調製することができ、前記架橋可能な官能基がメルカプト基であり、前記架橋反応がジスルフィド結合形成により架橋を形成する反応である前記架橋多糖微粒子。 - 架橋多糖微粒子であって、
a)架橋可能な官能基を有する多糖誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該多糖誘導体の架橋反応を進行させる工程
を含む製造方法により調製することができ、前記架橋反応がメルカプト基と不飽和結合との間の付加反応により架橋を形成する反応である前記架橋多糖微粒子。 - 架橋多糖微粒子であって、
a)架橋可能な官能基を有する多糖誘導体を含む希薄溶液を調製する工程;
b)当該溶液を微粒子状の液滴に分散する工程;および
c)当該液滴に含まれる溶液の濃縮により当該多糖誘導体の架橋反応を進行させる工程
を含む製造方法により調製することができ、前記架橋反応がヒドラジド基と活性カルボン酸エステルとの間の反応により架橋を形成する反応である前記架橋多糖微粒子。 - 多糖がヒアルロン酸である請求項12〜14のいずれか1項に記載の架橋多糖微粒子。
- 前記工程b)が、前記溶液を噴霧することにより微粒子状の液滴に分散する工程である、請求項12〜15のいずれか1項に記載の微粒子。
- 平均粒子径が、0.01μm〜150μmである請求項12〜16のいずれか1項に記載の微粒子。
- 薬物担体である請求項12〜17のいずれか1項に記載の微粒子。
- 薬物徐放担体である請求項12〜18のいずれか1項に記載の微粒子。
- 架橋反応前の希薄溶液が薬物を含み、当該薬物が架橋反応後に得られる微粒子中に担持されている、請求項12〜19のいずれか1項に記載の微粒子。
- 前記架橋反応が、薬物共存下でも薬物を変性させない架橋方法である請求項20に記載の微粒子。
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