JP5279487B2 - エアロゾル化フルオロキノロンおよびその使用 - Google Patents

エアロゾル化フルオロキノロンおよびその使用 Download PDF

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Description

関連出願
本発明は、2005年5月18日に出願された米国仮出願第60/682530号、2005年7月1日に出願された米国仮出願第60/696160号、および2006年2月13日に出願された米国仮出願第60/773300号に対する優先権を主張し、これらは全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる。
抗生物質は、この半世紀の間感染疾患の治療に有効な手段であった。1980年代後半への抗菌療法の進展から、先進国の患者に発症する大部分の細菌感染は、敗血症患者における循環系の細菌感染もしくは嚢胞性線維症の肺の細菌感染などのように、抗生物質が送達困難でありもしくは無効である臓器または環境において発症しない限り、制御することができた。しかし、通常の感染においてさえ、抗菌剤使用の圧力に反応して、多剤耐性機構が広範囲に及ぶようになり、最も強力な抗菌療法でさえもその臨床治療の利用を脅かしている。抗菌剤耐性菌株の増加は、特に、主要な病院およびケアセンターで普通に見られるようになってきた。耐性菌株の増加の結果としては、より高い疾病率および致死率、より長期の患者入院、ならびに治療コストの増加がある。
細菌は、抗菌剤の作用を克服するためにいくつかの異なる機構を発達させてきた。これらの耐性機構は、抗菌剤の分子もしくはファミリーに特異的であり得、または非特異的であり得、かつ非関連の抗菌剤への耐性に関与し得る。耐性のいくつかの機構は、単一の細菌株に存在し得、これらの機構は独立して作用する可能性もあり、または抗菌剤の作用もしくは抗菌剤の併用を克服するために相乗的に作用する可能性もある。具体的な機構としては、薬剤の分解、酵素修飾による薬剤の不活性化、および薬剤標的の変化などがある。
しかし、薬剤耐性のより一般的な機構が存在し、そこでは抗菌薬の細胞への輸送を減少させることによってまたは細胞から外部媒体への薬剤の流出を増加させることによって抗菌薬の標的へのアクセスを防止するかまたは減少させる。両機構は、標的部位での薬剤濃度を低下させ、別の状況では細菌細胞を阻害または死滅させる1種または複数の抗菌剤の存在下で細胞の生存を可能にできる。一部の細菌は、両機構を利用し、細胞壁（膜を含む）の低透過性と抗菌剤の積極的な流出とを併せ持つ。
米国仮出願第60/682530号 米国仮出願第60/696160号 米国仮出願第60/773300号 米国特許第4268460号 米国特許第4253468号 米国特許第4046146号 米国特許第3826255号 米国特許第4649911号 米国特許第4510929号 米国特許第4624251号 米国特許第5164740号 米国特許第5586550号 米国特許第5758637号 米国特許第6644304号 米国特許第6338443号 米国特許第5906202号 米国特許第5934272号 米国特許第5960792号 米国特許第5971951号 米国特許第6070575号 米国特許第6192876号 米国特許第6230706号 米国特許第6349719号 米国特許第6367470号 米国特許第6543442号 米国特許第6584971号 米国特許第6601581号 米国特許第4263907号 米国特許第5709202号 米国特許第5823179号 米国特許第5549102号 米国特許第6083922号 米国特許第6161536号 米国特許第6264922号 米国特許第6557549号 米国特許第6612303号 米国特許第6196219号 米国特許第6427682号 国際公開第03/035030号 米国特許第6585958号 米国特許第2868691号 米国特許第3014844号 米国特許第4534345号 米国特許第6672304号 米国特許第5404871号 米国特許第5347998号 米国特許第5284133号 米国特許第5217004号 米国特許第5119806号 米国特許第5060643号 米国特許第4664107号 米国特許第4648393号 米国特許第3789843号 米国特許第3732864号 米国特許第3636949号 米国特許第3598294号 米国特許第3565070号 米国特許第3456646号 米国特許第3456645号 米国特許第3456644号 米国特許第4470412号 米国特許第5385140号 米国特許第6435177号 米国特許第5642730号 米国特許第6223746号 米国特許第4955371号 米国特許第5364838号 米国特許第6523536号 米国特許第5478578号 国際公開第95/11666号 国際公開第87/05213号 国際公開第96/23485号 国際公開第97/03649号 米国特許第3807400号 米国特許第3906950号 米国特許第4013075号 欧州特許出願公開第0211595A2号 欧州特許出願公開第0455463A1号 欧州特許出願公開第0467172A1号 米国特許第5829434号 米国特許第5437270号 米国特許第2587215号 米国特許第5113855号 米国特許第5840279号 米国特許第4688218号 米国特許第4667668号 米国特許第5033463号 米国特許第4805811号 国際公開第92/09322号 米国特許第5388572号 米国特許第6029662号 国際公開第93/12831号 国際公開第90/07351号 国際公開第99/62495号 米国特許第3948264号 米国特許第3971377号 米国特許第4147166号 米国特許第6006747号 国際公開第98/03217号 国際公開第90/13327号 米国特許第5694920号 米国特許第6026809号 国際公開第93/24165号 米国特許第4811731号 米国特許第3507277号 米国特許第3669113号 米国特許第3635219号 米国特許第3991761号 米国特許第4353365号 米国特許第4889144号 米国特許第4907538号 米国特許第6681768号 米国特許第6561186号 米国特許第5918594号 米国特許第6003512号 米国特許第5775320号 米国特許第5740794号 米国特許第6626173号 米国特許第4790305号 米国特許第4926852号 米国特許第5012803号 米国特許第5040527号 米国特許第5024467号 米国特許第5816240号 米国特許第5027806号 米国特許第6026807号 米国特許第4809692号 米国特許第4832015号 米国特許第5012804号 米国特許第5427089号 米国特許第5645049号 米国特許第5988160号 米国特許第4807814号 SU628930（要約） 欧州特許第347779号 米国特許第5785049号 米国特許第5820873号 米国特許第6835372号 米国特許第6586008号 米国特許第4857311号 Merck Index、Merck & Company、Rahway、NJ. Gilmanら,（編）（1990）； Goodman and Gilman's： ThePharmacological Basis of Therapeutics、第8版、Pergamon Press Sato, Kら、1992、Antimicrob Agents Chemother. 37：1491〜98 Tanaka,Mら、1992、Antimicrob. Agents Chemother. 37：2212〜18 Kurosakaら、Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy、2003、43rd： Chicago Remington's Pharmaceutical Sciences、Mack Publishing Company、Easton、Pennsylvania Newman, S. P.、Aerosols and the Lung, Clarkeら編、197〜224（Butterworths、London、England、1984） Foxら、Powder and Bulk Engineering、33〜36（1988年3月） Handbook of Pharmaceutical Excipients、アメリカ薬剤協会および英国薬剤師会の共同出版（The Pharmaceutical Press、1986） Hrkachら、Macromolecules、28：4736〜4739（1995） Hrkachら、「Poly（L-Lactic acid-co-amino acid）Graft Copolymers ： A Class of Functional Biodegradable Biomaterials」in Hydrogels and Biodegradable Polymers for Bioapplications、ACSシンポジウムシリーズNo.627、Raphael M、Ottenbriteら編、米国化学協会、第8章、93〜101、1996 「Remington： The Science & Practice of Pharmacy」、第19版、Williams & Williams、（1995） 「Physician's Desk Reference」、第52版、Medical Economics、Montvale、N.J.（1998） Stephenson G, A、The Rigaku Journal、22（2005）： 2〜5 Crowley.J.ら、International Journal of Pharmaceutics、2000、211（1-2）：9〜17 Alfred MartinによるPhysical Pharmacy（第4版）（261〜263） Physical Pharmacy： 第4版、Alfred Martin； 265
さまざまな実施形態によって、短期の迅速エアロゾル投与を使用し、罹患組織へ直接高濃度薬剤曝露を送達することによって、ヒトおよび/または動物対象における呼吸器および肺感染症を治療するための最適な抗菌活性のための組成物ならびに方法が提供される。
特に、一部の実施形態において、抗生物質のフルオロキノロンクラス由来の薬剤の高濃度用量が、呼吸器、肺、ならびに、限定されないが、皮膚、直腸、膣、尿道、膀胱、目、および耳を含む他の非経口局所区画への活性薬剤の最大濃度を生じさせるために送達される。異なる薬剤製品は、用量、形態、濃度および送達プロファイルによって異なる抗菌効果を生じることが公知であるので、一部の実施形態では、治療的に有効な抗菌結果を生じる特有の製剤および送達パラメータが提供される。本発明には、限定されないが、それとわかる細菌感染症患者を治療するために必要な特有の濃度および抗菌基準を満たすエアロゾル投与を可能とするために製剤されたレボフロキサシンなどの特有のフルオロキノロン抗生物質が含まれる。これらの製剤および方法は、市販の吸入装置を用いての1種または複数のエアロゾル治療製品のために有用である。
経鼻または経口吸入による鼻、洞、呼吸器および肺の区画への直接的なエアロゾル投与は、呼吸器感染部位への高濃度の薬剤送達を可能にし、薬剤送達の非気道経路に関連する呼吸器外毒性のリスクを低減させる。さらに、感染部位への直接投与は、非常に高い局所薬剤レベル、このクラスの抗生物質に特有の「迅速投与、高濃度、局所曝露」死滅効果を可能とする特性を可能とする。したがって、特定の抗生物質化合物および治療用組成物の細菌死滅効果は、製剤および送達パラメータに依存して変化するので、新規な送達技術によって再製剤および投与される既存の薬剤化合物のために、より新しい組成物および送達方法を開発することができる。他の局所感染症はまた、感染した皮膚、直腸、膣、尿道、膀胱、目、および耳へのフルオロキノロンの高濃度、直接曝露によってこの発見から恩恵を受けることができる。
フルオロキノロン薬剤クラスのメンバーは、生物学的利用能（F）、肺からの平均吸収時間（MAT）、エアロゾル投与後の上皮層体液、気管支洗浄液、唾液および/または肺組織における最大薬剤濃度（Cmax）、肺保持時間、曲線下の面積（AUC）、抗菌活性に要する抗生物質の最小阻止濃度（MIC）、AUC/MIC比、および局所および全身の安全を含む他に類のない薬理的特性を示す。本発明に特有なものは、動物およびヒトにおける短期使用、迅速エアロゾル投与、動物およびヒトにおける細菌感染症の治療用のエアロゾル送達を介する罹患組織（ELF、唾液、BAL、組織）へ直接的に高濃度の薬剤曝露を送達することである。
治療投与のために意図される任意の組成物に存在する臨床的および薬理学的要件に加えて、薬剤化合物に特有の多くの物理化学的要因もまた考慮されなければならない。限定されないが、これらには、水溶解度、粘度、分配係数（LogP）、さまざまな製剤の予測安定性、重量オスモル濃度、表面張力、pH、pKa、pKb、溶出速度、喀痰透過性、喀痰結合/不活性化、味覚、咽喉刺激感応性および急性許容性などがある。
製品形態を設計する際考慮すべき要因としては、フルオロキノロンの物理化学および抗菌活性、疾患適応、臨床容認、および患者の薬物服用順守などがある。限定されない例によって、必要に応じて、エアロゾルフルオロキノロン製品は、単純な液体（例えば、非カプセル化可溶性賦形剤/塩と一緒の可溶性フルオロキノロン）、複合液体（例えば、脂質、リポソーム、シクロデキストリン、マイクロカプセル化、およびエマルジョン）、複合懸濁液（例えば、低溶解性、単独安定ナノ懸濁液、共結晶/共沈殿複合体としてのフルオロキノロンおよび固体脂質ナノ粒子などの低溶解性脂質との混合物としてのフルオロキノロン）、または乾燥粉末（単独乾燥粉末フルオロキノロン、または低溶解性賦形剤/塩もしくはラクトースなどの易溶解性混合物と一緒の共結晶/共沈殿/スプレー乾燥化複合体もしくは混合物）の形態であってもよい。
製品形態と合わせて、包装の検討がある。限定されない例によって、包装用に考慮すべきものとして、本来の製品安定性、安定付与凍結乾燥の必要性、装置の選択（例えば、液体噴霧器、乾燥粉末吸入器、計量式吸入器）、および包装形態（例えば、装置に挿入前もしくは挿入後に溶解される液体もしくは凍結乾燥体としてのバイアル中の単純液体もしくは複合液体製剤；装置への挿入前もしくは挿入後に溶解される可溶性塩/賦形剤成分を有するか若しくは有さない液体または凍結乾燥体としてバイアル中の複合懸濁液製剤、あるいは、液体および固体成分の個別の包装；バイアル、カプセルまたはブリスター包装中の乾燥粉末製剤；および個別の容器単独または易溶解性もしくは低溶解性固体薬剤と一緒の易溶解性もしくは低溶解性固体薬剤として包装された他の製剤）などがある。任意の個別に包装された薬剤は、送達装置に挿入前または挿入後に混合されるべく製造される。
一部の局面において、本発明は、レボフロキサシンなどのフルオロキノロン抗菌剤のエアロゾル送達および局所送達に関する。レボフロキサシンは、エアロゾル（例えば、液体噴霧器、乾燥粉末分散投与もしくは計量式投与）または局所的に（例えば、水性懸濁液、油性調製物など、または点滴、スプレー、坐薬、軟膏、もしくはオイントメントなどとして）臨床的に所望のフルオロキノロンレベルの投薬を可能にする好ましい溶解性特性を有し、例えば、細菌感染症に感染した脊椎動物または感染症のリスク下にある対象の急性期もしくは予防的治療のための方法において使用することができる。
その他としては、オフロキサシン、ロメフロキサシン、ペフロキサシン、シプロフロキサシン、ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、トスフロキサシン、パズフロキサシン、ルフロキサシン、フレロキサシン、バロフロキサシン、スパルフロキサシン、トロバフロキサシン、エノキサシン、ノルフロキサシン、クリナフロキサシン、グレパフロキサシン、シタフロキサシン、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、ガレノキサシン、プルリフロキサシン、オラムフロキサシン、DX-619、TG-873870およびDW-276などがある。
好ましい実施形態において、本方法は、肺の病原菌感染対象に投与される高濃度エアロゾルレボフロキサシンを使用して対象の細菌感染症を治療する。
治療方法としてはまた、特定の病原菌または耐性細菌感染患者を同定するなどの診断段階が含まれる。一部の実施形態において、本方法にはさらに、フルオロキノロン抗菌剤に対する耐性を進展させることができる細菌感染を合併するような患者を同定することが含まれる。一部の実施形態において、エアロゾルレボフロキサシンの送達量は、レボフロキサシンに対する耐性を克服するかまたは耐性進展を防止するのに十分である。1つの実施形態において、微生物に対するフルオロキノロン抗菌剤化合物のMICは約2μg/mlより大きい。
もう1つの実施形態において、エアロゾルレボフロキサシンの送達量は、約4μg/mlより大きいフルオロキノロン抗菌剤化合物のMICを示す生物の耐性を克服するかまたはさらなる耐性を防止するのに十分である。
もう1つの実施形態において、エアロゾルフルオロキノロンの送達量は、約8μg/mlより大きいフルオロキノロン抗菌剤化合物のMICを示す生物の耐性を克服するかまたはさらなる耐性を防止するのに十分である。
もう1つの実施形態において、エアロゾルフルオロキノロンの送達量は、約16μg/mlより大きいフルオロキノロン抗菌剤化合物のMICを示す生物の耐性を克服するかまたはさらなる耐性を防止するのに十分である。
もう1つの実施形態において、エアロゾルフルオロキノロンの送達量は、約32μg/mlより大きいフルオロキノロン抗菌剤化合物のMICを示す生物の耐性を克服するかまたはさらなる耐性を防止するのに十分である。
もう1つの実施形態において、細菌感染症に感受性の対象者または無症候性もしくは低症候性細菌感染症に、潜在性もしくは現下の感染部位で抗菌剤の最小阻止濃度を達成するためにフルオロキノロン抗菌剤を投与する段階を含む、対象者の予防的治療のための方法が提供される。1つの実施形態において、本方法は、細菌感染症のリスクまたは感染症の悪化のリスク患者として患者を同定する段階をさらに含む。
もう1つの実施形態において、上皮層体液（ELF）、喀痰、肺組織または気管支洗浄液（BAL）中の薬剤レベルとして測定し得る肺中の閾値薬剤濃度を生じさせ且つ維持するためのフルオロキノロンのエアロゾル投与による、患者の急性もしくは予防的治療のための方法が提供される。1つの実施形態としては、動物およびヒトにおける細菌感染症の治療のために罹患組織に直接高濃度の薬剤曝露を送達する、短期で迅速なエアロゾル投与の使用が含まれる。
もう1つの実施形態において、微生物感染対象に感染部位での抗菌剤の最小阻止濃度を達成するためにフルオロキノロン抗菌剤を投与する段階を含む、対象における細菌感染を治療するための方法が提供される。1つの実施形態において、本方法は、抗菌剤耐性微生物に感染したような患者を同定する段階をさらに含む。
もう1つの実施形態において、感染部位もしくは感染のリスクのある部位での閾値薬剤濃度を生じさせ且つ維持するためのフルオロキノロンの非経口的もしくは非経鼻的局所投与によって患者の急性もしくは予防的治療のための方法が提供される。1つの実施形態には、皮膚、直腸、膣、尿道、眼、および耳の組織における細菌感染症の治療または予防のために罹患組織に直接高濃度の薬剤曝露を送達する、短期、迅速なエアロゾル投与の使用が含まれる。
もう1つの実施形態において、吸入液体または乾燥粉末エアロゾルが、約1ミクロンから10ミクロンの質量メジアン空気動力学的直径の平均粒度および約3ミクロンに等しいもしくは未満の粒度幾何標準偏差を有する、吸入によるフルオロキノロン抗菌剤を投与するための方法が提供される。もう1つの実施形態において、粒度は2ミクロンから約5ミクロンの質量メジアン空気動力学的直径であり、約2ミクロンに等しいかまたはそれ未満の粒度幾何標準偏差である。1つの実施形態において、粒度幾何標準偏差は、約1.8ミクロンに等しいかまたはそれ未満である。
上記方法の一部の実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤最小阻止濃度は、感染部位で、少なくとも約5分の期間、少なくとも約10分の期間、少なくとも約20分の期間、少なくとも約30分の期間、少なくとも約1時間の期間、2時間の期間、少なくとも約4時間の期間または15分間隔の他の時間値の期間、存続する。有効フルオロキノロン抗菌剤最小阻止濃度（MIC）は、治療効果を生じるのに十分であり、その効果は感染症部位に限局され得る。一部の実施形態において、1種または複数のレボフロキサシン投与は、その中に微生物MICの2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍、256倍、512倍、1028倍、2056倍、および4112倍などの全ての整数値を含む、感染または潜在的感染生物MICの少なくとも1倍から5000倍のELF、BAL、および/または喀痰フルオロキノロン濃度を達成する。
肺部位など一部の実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤は、その中に10、15、20、25、30、35、40および45ミリグラムなどの全ての整数値を含む、少なくとも約5mgから約50mgの呼吸に適する送達1日用量を達成するための1回または複数回の投与において投与される。同様に、フルオロキノロン抗菌剤は、その中に55、60、65、70、75、80、85、90および95mgなどの全ての整数値を含む、少なくとも約50mgから約100mgの呼吸に適する送達1日用量を達成するための1回または複数回の投与において投与される。上記方法の一部の実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤は、その中に105、110、115、120、125、130、135、140および145mgなどの全ての整数値を含む、上限150mgの呼吸に適する送達1日用量を達成するための1回または複数回の投与において投与される。フルオロキノロン抗菌剤は、上記呼吸に適する送達用量において20分未満、10分未満、7分未満、5分未満、3分未満および2分未満で投与される。上記方法の一部の実施形態において、抗菌剤は、オフロキサシン、ロメフロキサシン、ペフロキサシン、シプロフロキサシン、ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、トスフロキサシン、パズフロキサシン、ルフロキサシン、フレロキサシン、バロフロキサシン、スパルフロキサシン、トロバフロキサシン、エノキサシン、ノルフロキサシン、クリナフロキサシン、グレパフロキサシン、シタフロキサシン、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、ガレノキサシン、プルリフロキサシン、オラムフロキサシン、DX-619、TG-873870およびDW-276からなる群から選択されるが、レボフロキサシンが好ましい。
上記方法の一部の実施形態において、細菌は、Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas acidovorans、Pseudomonas alcaligenes、Pseudomonas putida、Stenotrophomonas maltophilia、Burkholderia cepacia、Aeromonas hydrophilia、Escherichia coli、Citrobacter freundii、Salmonella typhimurium、Salmonella typhi、Salmonella paratyphi、Salmonella enteritidis、Shigella dysenteriae、Shigella flexneri、Shigella sonnei、Enterobacter cloacae、Enterobacter aerogenes、Klebsiella pneumoniae、Klebsiella oxytoca、Serratia marcescens、Francisella tularensis、Morganella morganii、Proteus mirabilis、Proteus vulgaris、Providencia alcalifaciens、Providencia rettgeri、Providencia stuartii、Acinetobacter calcoaceticus、Acinetobacter haemolyticus、Yersinia enterocolitica、Yersinia pestis、Yersinia pseudotuberculosis、Yersinia intermedia、Bordetella pertussis、Bordetella parapertussis、Bordetella bronchiseptica、Haemophilus influenzae、Haemophilus parainfluenzae、Haemophilus haemolyticus、Haemophilus parahaemolyticus、Haemophilus ducreyi、Pasteurella multocida、Pasteurella haemolytica、Branhamella catarrhalis、Helicobacter pylori、Campylobacter fetus、Campylobacter jejuni、Campylobacter coli、Borrelia burgdorferi、Vibrio cholerae、Vibrio parahaemolyticus、Legionella pneumophila、Listeria monocytogenes、Neisseria gonorrhoeae、Neisseria meningitidis、Kingella、Moraxella、Gardnerella vaginalis、Bacteroides fragilis、Bacteroides distasonis、Bacteroides 3452A homology group、Bacteroides vulgatus、Bacteroides ovalus、Bacteroides thetaiotaomicron、Bacteroides uniformis、Bacteroides eggerthii、およびBacteroides splanchnicusなどのグラム陰性細菌である。上記方法の一部の実施形態において、細菌はグラム陰性嫌気性細菌であり、非限定的な例によれば、これらとしては、Bacteroides fragilis、Bacteroides distasonis、Bacteroides 3452A homology group、Bactroides vulgatus、Bacteroides ovalus、Bacteroides thetaiotaomicron、Bacteroides uniformis、Bacteroides eggerthii、およびBacteroides splanchnicusなどがある。上記方法の一部の実施形態において、細菌はグラム陽性細菌であり、非限定的な例によれば、これらとしては、Corynebacterium diphtheriae、Corynebacterium ulcerans、Streptococcus pneumoniae、Streptococcus agalactiae、Streptococcus pyogenes、Streptococcus milleri； Streptococcus（Group G）； Streptococcus（Group C/F）； Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium、Staphylococcus aureus、Staphylococcus epidermidis、Staphylococcus saprophyticus、Staphylococcus intermedius、Staphylococcus hyicus subsp. hyicus、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus hominis、およびStaphylococcus saccharolyticusなどがある。上記方法の一部の実施形態において、細菌はグラム陽性嫌気性細菌であり、非限定的な例によれば、これらとしては、Clostridium difficile、Clostridium perfringens、Clostridium tetini、およびClostridium botulinumなどがある。上記方法の一部の実施形態において、細菌は抗酸菌であり、非限定的な例によれば、これらとしてはMycobacterium tuberculosis、Mycobacterium avium、Mycobacterium intracellulare、およびMycobacterium lepraeなどがある。上記方法の一部の実施形態において、細菌は異型細菌であり、非限定的な例によれば、これらとしてはChlamydia pneumoniaeおよびMycoplasma pneumoniaeなどがある。
上記方法の一部の実施形態において、対象（あるいは対象者）は、ヒトである。上記方法の一部の実施形態において、対象は、嚢胞性線維症のヒトである。上記方法の一部の実施形態において、対象は、肺炎、慢性閉塞性肺疾患、もしくは副鼻腔炎のヒト、または人工呼吸器を装着したヒトである。
もう1つの実施形態において、約200mOsmol/kgから約1250mOsmol/kgの重量オスモル濃度を有する上記のような単純液体フルオロキノロン抗菌剤製剤（例えば、非カプセル水溶性賦形剤と一緒の可溶性フルオロキノロン）を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、溶液は、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有する。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、約250mOsmol/kgから約1050mOsmol/kgである。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、好ましくは約350mOsmol/kgから約750mOsmol/kg、最も好ましくは約300mOsmol/kgである。
もう1つの実施形態において、約30mMから約300mM、好ましくは約50mMから200mMの透過性イオン濃度を有する単純液体フルオロキノロン抗菌製剤を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施態様において、組成物における1種または複数の透過性イオンが、塩素イオンおよび臭素イオンからなる群から選択される。
もう1つの実施形態において、約200mOsmol/kgから約1250mOsmol/kgの溶液重量オスモル濃度を有する上記のような複合液体フルオロキノロン抗菌製剤（例えば、脂質、リポソーム、シクロデキストリン、マイクロカプセル化、およびエマルジョンなどの水溶性賦形剤でカプセル化または複合化されたフルオロキノロン）を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、溶液は、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有する。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、約250mOsmol/kgから約1050mOsmol/kgである。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、好ましくは約350mOsmol/kgから約750mOsmol/kg、最も好ましくは約300mOsmol/kgである。
もう1つの実施形態において、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有する複合液体フルオロキノロン抗菌製剤を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、組成物における1種または複数の透過性イオンは、塩素イオンおよび臭素イオンからなる群から選択される。
もう1つの実施形態において、約50mMから約200mMの透過性イオン濃度を有する複合液体フルオロキノロン抗菌製剤を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、組成物における1種または複数の透過性イオンは、塩素イオンおよび臭素イオンからなる群から選択される。
もう1つの実施形態において、約200mOsmol/kgから約1250mOsmol/kgの溶液重量オスモル濃度を有する上記のような複合液体フルオロキノロン抗菌製剤（例えば、単独低水溶性安定ナノ懸濁液もしくは共結晶/共沈殿複合体としてのフルオロキノロン、または脂質ナノ懸濁液などの低溶解性脂質との混合物におけるフルオロキノロン）を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、溶液は、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有する。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、約250mOsmol/kgから1050mOsmol/kgである。1つの実施形態において、重量オスモル濃度は、好ましくは約350mOsmol/kgから約750mOsmol/kg、最も好ましくは約300mOsmol/kgである。
もう1つの実施形態において、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有する複合懸濁液フルオロキノロン抗菌製剤を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、組成物における1種または複数の透過性イオンは、塩素イオンおよび臭素イオンからなる群から選択される。
もう1つの実施形態において、約50mMから約200mMの透過性イオン濃度を有する複合懸濁液フルオロキノロン抗菌製剤を含む医薬組成物が提供される。1つのこのような実施形態において、組成物における1種または複数の透過性イオンは、塩素イオンおよび臭素イオンからなる群から選択される。
もう1つの実施形態において、味覚マスキング剤を含む医薬組成物が提供される。非限定的な例によれば、味覚マスキング剤は、糖、フルオロキノロンと錯体形成する二価もしくは三価のカチオンを含むことができ、最適化重量オスモル濃度、および/または最適化透過性イオン濃度を含み得る。
もう1つの実施形態において、単純乾燥粉末フルオロキノロン抗菌化合物（例えば、ラクトースなどの添加剤を有するかまたは有さない乾燥粉末形態における単独フルオロキノロン）を含む医薬組成物が提供される。
もう1つの実施形態において、複合乾燥粉末フルオロキノロン抗菌製剤（例えば、ラクトースなどの混合剤を有するか若しくは有さない乾燥粉末形態における低水溶性賦形剤/塩との、共結晶/共沈殿/スプレー乾燥複合体または混合物におけるフルオロキノロン）を含む医薬組成物が提供される。
もう1つの実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤の溶液、および容器と物理的に結合もしくは共に包装され、約2ミクロンから約5ミクロンの平均質量空気動力学的直径の粒度および約2.5ミクロン平均質量空気動力学的直径に等しいもしくは未満の粒度幾何標準偏差を有する溶液のエアロゾルを発生させるように適合された噴霧器を含む容器を含むフルオロキノロン抗菌剤を投与するためのシステムが提供される。1つの実施形態において、粒度幾何標準偏差は、約2.0ミクロンに等しいかまたはそれ未満である。1つの実施形態において、粒度幾何標準偏差は、約1.8ミクロンに等しいかまたはそれ未満である。
もう1つの実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤の乾燥粉末、および容器に結合され、粒度約2ミクロンから約5ミクロンの平均質量空気動力学的直径および約3.0ミクロンに等しいもしくは未満の粒度標準偏差を有する分散乾燥粉末エアロゾルを発生させるように適合された乾燥粉末吸入器を含む容器を含むフルオロキノロン抗菌剤を投与するためのシステムが提供される。1つの実施形態において、粒度標準偏差は、約2.5ミクロンに等しいかまたはそれ未満である。1つの実施形態において、粒度標準偏差は、約2.0ミクロンに等しいかまたはそれ未満である。
もう1つの実施形態において、キノロン抗菌剤を含む医薬製剤および前記医薬製剤をエアロゾル化し、口内投与に続けて下気道および肺区画にそれを送達するように適合されたエアロゾル器を含む容器を含むキットが提供される。この製剤はまた、乾燥粉末としてまたは定量吸入器によって送達してもよい。
もう1つの実施形態において、キノロン抗菌剤を含む医薬製剤および前記医薬製剤をエアロゾル化し、口内投与に続けて鼻腔に送達するように適合されたエアロゾル器を含む容器を含むキットが提供される。この製剤はまた、乾燥粉末としてまたは定量吸入器によって送達してもよい。
上述の一般的説明および以下の詳細な説明の双方は、例示的なものであり、かつ説明のためのみであり、特許請求の範囲に記載されるように、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
抗菌剤の濃度を感染部位で安全に増加させることができれば、抗菌剤耐性病原菌に関連する問題の多くは緩和できる。例えば、肺感染症は、抗菌剤の広い全身性の濃度をまねくことなしに感染部位に直接に高濃度で、直接に抗菌剤を投与することによって治療することができる。したがって、本明細書における一部の実施形態では、肺細菌感染症を治療するための薬剤組成物を送達するための改善された方法が開示される。より具体的には、本明細書において記載されるように、エアロゾルレボフロキサシンおよび他のフルオロキノロンを、感受性細菌感染症を死滅させ、抗菌剤耐性の頻度を低減させ、および耐性肺感染に対する有効性を増加させるために十分なレベルで吸入によって安全に送達することができることが見出された。
定義
「投与」または「投与する」という用語は、脊椎動物に抗菌医薬組成物の用量を与える方法を言う。投与の好ましい方法は、さまざまな要因、例えば、医薬組成物の成分、潜在的もしくは現実の細菌感染部位、関連微生物、および現実の微生物感染症の重症度に依存して変化させることができる。
「担体」または「賦形剤」は、上記化合物の投与を容易にする、例えば、上記化合物の溶解度を増加させるために使用される化合物または物質である。固体担体としては、例えば、デンプン、ラクトース、リン酸二カルシウム、スクロース、およびカオリンなどがある。液体担体としては、例えば、無菌水、食塩水、緩衝液、非イオン性界面活性剤、ならびに油、ピーナッツ油およびゴマ油などの食用油がある。さらに、当技術分野で通常使用されるようなさまざまなアジュバントを含んでもよい。これらおよび他のこのような化合物は、例えば、Merck Index、Merck & Company、Rahway、NJ.などの文献に記載されている。医薬組成物におけるさまざまな成分を含めたものについての考察は、例えば、Gilmanら, （編）（1990）； Goodman and Gilman's： The Pharmacological Basis of Therapeutics、第8版、Pergamon Pressに記載されている。
本明細書において使用されるような「診断の」の語は、健康または疾病状態の同定および特徴付けに助けとなる化合物、方法、システム、または装置である。この「診断の」は、当技術分野において公知であるような標準アッセイにおいて使用することができる。
「哺乳動物」という用語は、その通常の生物学的意味において使用される。したがって、これには特に、ヒト、ウシ、ウマ、イヌ、およびネコなどが含まれ、また多くの他の種も含まれる。
「微生物感染」という用語は、宿主生物における病原微生物の好ましくない増殖または侵入の存在を言う。これには、哺乳動物または他の生物の身体の中もしくは表面に通常存在する微生物の過剰な増殖などが含まれる。より一般に、微生物感染は、微生物集団の存在が宿主哺乳動物に損傷を与える任意の状態であり得る。したがって、微生物感染は、微生物集団の過剰数が哺乳動物の身体の中もしくは表面に存在している場合、または微生物集団の存在の影響が哺乳動物の細胞もしくは他の組織を損傷している場合に存在する。
「医薬的に許容される担体」または「医薬的に許容される賦形剤」という用語には、任意および全ての溶媒、分散媒、コーティング剤、抗菌および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤などが含まれる。医薬的に活性な物質としてのこのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野において周知である。任意の従来の媒体または薬剤が活性成分と混合できない範囲を除いて、治療用組成物におけるその使用が企図される。補助的活性成分を組成物に組み入れることもできる。
「医薬的に許容される塩」という用語は、本発明の化合物の生物学的有効性および特性を保持する塩を言い、生物学的にまたは他の点で望ましくないものではない。多くの場合に、本発明の化合物は、アミノおよび/またはカルボキシル基もしくはそれに類似の基の存在によって酸および/または塩基の塩を形成することができる。医薬的に許容される酸付加塩を、無機酸および有機酸で形成することができる。塩を誘導できる無機酸としては、例えば、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸などがある。塩を誘導できる有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ナフトエ酸、オレイン酸、パルミチン酸、パモン（エンボン）酸、ステアリン酸、グリコール酸、ピルビン酸、シュウ酸、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸、アスコルビン酸、グルコヘプタン酸、グルクロン酸、乳酸、ラクトビオン酸、安息香酸、桂皮酸、マンデル酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、サリチル酸などがある。医薬的に許容される塩基付加塩を、無機および有機塩基を用いて形成できる。塩を誘導できる無機塩基としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅、マンガン、アルミニウムなどがあり；特に、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムの塩が好ましい。塩を誘導できる有機塩基としては、例えば、1級、2級、および3級アミン、天然置換アミンを含む置換アミン、環状アミン、塩基性イオン交換樹脂などがあり、特にイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、ベネタミン、N-メチルグルカミン、およびエタノールアミンなどがある。他の酸としては、ドデシル硫酸、ナフタレン-1,5-ジスルホン酸、ナフタレン-2-スルホン酸、およびサッカリンなどがある。
「溶媒和物」は、溶媒、およびフルオロキノロン抗菌剤、その代謝産物もしくは塩の相互作用によって形成される化合物を言う。好適な溶媒和物は、水和物を含む医薬的に許容される溶媒和物である。
抗菌剤への細菌などの微生物の応答との関連において、「感受性」という用語は、抗菌剤の存在に対する微生物の感度を言う。したがって、感受性を増加させることは、微生物が、微生物細胞を取り囲んでいる媒体における比較的低い濃度の抗菌剤で阻害されることを意味する。これは、微生物が抗菌剤に対してより敏感であると言うことと等しい。大部分の場合、抗菌剤の最小阻止濃度（MIC）は低下されるであろう。
「治療有効量」または「医薬的有効量」によって、本発明について開示されるような治療効果を有するフルオロキノロン抗菌剤が意味される。治療に有用なフルオロキノロン抗菌剤の用量は、治療有効量である。したがって、本明細書において使用されるように、治療有効量は、臨床試験結果および/またはモデル動物感染試験によって判断されるような所望の治療効果を生じるフルオロキノロン抗菌剤のこれらの量を意味する。特定の実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤は、所定用量で投与され、したがって、治療有効量は、投与される用量の量である。この量およびフルオロキノロン抗菌剤の量は、当業者によって日常的に決定でき、関係する特定の微生物株などのいくつかの要因によって変化する。さらに、この量は、患者の身長、体重、性別、年齢および病歴に左右されうる。予防的治療として、治療有効量は、微生物感染症を予防するのに有効であるその量である。
「治療効果」は、ある程度、感染の症状の1つまたは複数を緩和し、感染を治癒させることを含む。「治癒」は、従来の測定によって検出閾値もしくは未満程度まで感染に関与するそれらの生存微生物の過剰なメンバーの全部のもしくは実質的な排除を含み、活性な感染症状が排除されることを意味する。しかし、感染の特定の長期または永続する影響は、治癒が得られる後でさえ存在し得る（過剰な組織損傷など）。本明細書において使用されるように、「治療効果」は、宿主における細菌負荷の統計的に有意な減少、耐性の出現、またはヒト臨床結果もしくは動物試験によって測定されるような感染症状の改善として定義される。
本明細書において使用されるような「治療する」、「治療」、または「治療している」は、予防的および/または治療的目的のための医薬組成物を投与することを言う。「予防的治療」という用語は、まだ感染していないが、特定の感染症に感染しやすい、または別に特定の感染症のリスクにある患者を治療することを言う。「治療処置」という用語は、既に感染している患者に治療を施すことを言う。したがって、好ましい実施形態において、治療することは、哺乳動物への（治療的または予防的目的のいずれかで）フルオロキノロン抗菌剤の治療有効量を投与することである。
薬物動態学（PK）は、身体における抗菌剤濃度の経時変化に関する。薬力学（PD）は、薬物動態学およびin vivo抗菌剤有効性間の関係に関する。PK/PDパラメータは、抗菌剤曝露を抗菌剤活性と関連する。抗菌剤による殺菌率は、作用の抗菌機序に依存し、殺菌するために必要な時間長さ（時間依存性）または濃度の増加効果（濃度依存性）のいずれかによって決定される。したがって、作用の多様な機構を有する抗菌剤の治療有効性を予測するために、異なるPK/PDパラメータを使用することができる。
「AUC/MIC比」は、PK/PDパラメータの1つの例である。AUCは、血漿下の面積または（動物またはヒトにおける）in vivo抗菌剤の感染部位の濃度-時間曲線として定義される。AUC/MIC比は、個別の抗菌剤に対する24時間AUCをin vitroで決定される同じ抗菌剤についてのMICで除することによって決定される。用量依存性殺菌性を有する抗菌剤（フルオロキノロンなど）の活性は、AUC/MIC比の大きさによって十分に予測される。
「Cmax：MIC」比は、もう1つのPK：PDパラメータである。これは、MICに対する、血漿または組織における最大薬剤濃度を表す。フルオロキノロンおよびアミノグリコシドは、Cmax：MICが、耐性を抑制することができるin vivo殺菌を予測し得る例である。
「MICを超える時間」（T>MIC）は、もう1つのPK/PDパラメータである。これは、血漿または感染部位のレベルがMICを超える投与間隔のパーセンテージで表される。時間依存性殺菌性を有する抗菌剤（ベータ-ラクタムまたはオキサゾリジノンなど）の活性は、T>MIC比の大きさによって十分に予測される。
「投与間隔」という用語は、多数回投与計画間の医薬の2つの順次的用量の投与の間の時間を言う。例えば、1日2回（1日2回400mgの伝統的処方）投与されるシプロフロキサシンの場合、および1日1回（1日1回500mgまたは750mg）投与されるレボフロキサシンの場合、投与間隔は、それぞれ、12時間および24時間である。
本明細書で使用されるように、製剤のin vivo濃度の「ピーク時間」は、製剤濃度がその血漿または感染部位最大濃度の50%以上である場合の製剤投与間隔のその時間として定義される。一部の実施形態において、「ピーク時間」は、抗菌剤投与の間隔を表すために使用される。
「呼吸に適した送達用量」は、吸気と呼気の比1：1を有する、1分間当たり15呼吸の欧州標準パターンにプログラム化されたシミュレータを使用して5ミクロンに等しいかまたはそれ未満である、呼吸シミュレータの吸気段階中に吸入される薬剤の量である。
〔吸入エアロゾルおよび局所（非経口）フルオロキノロン送達の利点〕
抗生物質の殺菌率は、抗生物質の作用機序に依存し、抗生物質が殺菌するために必要な時間長さ（時間依存性）または抗生物質濃度を増加させる効果（濃度依存性）のいずれかによって決定される。フルオロキノロンは、治療効果が感染病原菌のMICを超える高い局所ピーク濃度を要する、濃度依存性、時間-殺菌活性によって特徴付けられる。
ヒト、動物およびin vitro感染モデルにおけるフルオロキノロンの有効性は、AUC：MIC比およびCmax：MIC比と関連がある。肺組織におけるフルオロキノロンの薬物動態学のこれまでの不明確さに鑑み、多くのin vivo試験が、（ラットおよびヒトPKモデルから予測されるような）極めて短い半減期を有するレボフロキサシンの高用量が、より長期の滞留時間を有する条件下で見られるものより優れた殺菌をもたらすかどうかを決定するために行われてきた。これら試験において、MICの0.018倍〜1024倍であるレボフロキサシン濃度が、標準殺菌-曲線およびin vitro中空繊維アッセイにおいて評価された。これらアッセイの双方において、レボフロキサシンの高濃度は、迅速殺菌性であり、10〜20分間に最大殺菌レベルに到達した。殺菌のこのレベルは、レボフロキサシンがこのレベルで維持されるかまたは10分の半減期を与えられるかに係わらず、維持された。したがって、迅速に送達される20mg〜50mgの呼吸に適する沈着エアロゾルレボフロキサシン用量（800〜1600μg/mLの初期ELF濃度を生じる）などの特別に製剤されたレボフロキサシンの高用量および迅速送達は、MIC上限32μg/mlを有する感受性生物および耐性生物に対して迅速に殺菌性である。フルオロキノロンのこれらの独特の抗菌特性はまた、限定されないが、皮膚、目、耳、直腸、膣、または尿道の感染もしくは予防を含む局所投与に移されることが予期される。
異なる送達モデルの有効性を測定するために、AUC形状増強レボフロキサシン製剤を調合し、気管内投与の後のラットPKおよびマウス有効性の双方を使用して、非AUC形状増強レボフロキサシン製剤および他の抗生物質と比較してin vivoで測定した。ラットシステムで前に示されたように、肺薬物動態学における薬剤の間には相違が存在し、一部の薬剤（例えば、レボフロキサシン）は比較的低いAUCを示したが、一方ジェミフロキサシンまたはトブラマイシンなどの他の薬剤は、比較的遅い肺クリアランスから生じる比較的高い濃度を示した。エアロゾル用量を用いた感染症の単回用量マウスモデルにおける試験は、該化合物間の多様な有効性を示した。図1を参照して、エアロゾル化用量をMICで除することによるデータの分析は、用量：MIC比と殺菌活性との間の強い相関を示した（R2=0.89）。これらのデータは、このモデルにおける初期の殺菌活性が、薬剤の肺クリアランスによって影響されないことを示唆する。肺クリアランスはマウスにおいて評価されていないが、倍率を合わせたラット値を使用して用量をAUCへ変換することは、上記の関係をそこなうことが予期される。したがって、このデータは、レボフロキサシンについてのAUC形状を最適化することは、エアロゾルレボフロキサシンが呼吸器および肺感染の治療において有効であるためには必要でない可能性があることを示唆する。
フルオロキノロンに関する最近の研究は、治療期間に生じる細菌耐性に対する「突然変異選択ウインドウ」（mutant selection window: MSW）の概念の発展をもたらした。この概念は、突然変異体がより頻繁にin vitroおよびin vivoで選択される濃度範囲の同定の助けとなる。このウインドウの下側の境界は、感染性細胞の大部分を殺菌する（たぶんMICによって）最低濃度であり、一方、このウインドウの上側の境界は、最小の感受性の第一段階の突然変異体の増殖を阻止する薬剤濃度である。上側の境界濃度の上方では、感染性細菌の増殖は、少なくとも2つの耐性突然変異の存在を必要とする。この上側境界は、突然変異体抑制濃度（mutant prevention concentration: MPC）といわれる。MPCの値は、細菌およびフルオロキノロンに依存して変化し、MICより10から20倍高い可能性がある。いくつかのモデル研究は、薬剤濃度が感染部位でMPCを長く超えていればいるほど、その治療が耐性進展をよりいっそう有効に抑制することを示した。逆に、抗生物質濃度がMSW内に長くとどまるほど、耐性突然変異体を選択する確率がよりいっそう高くなる。重要なことに、経口または静脈内レボフロキサシンに対して現在認可されている投与処方は、この抗生物質を、P. aeruginosa（Pa）およびS. pneumoniaなどの病原菌に対して、投与間隔の20%より長い間MSW内に置いていた。したがって、レボフロキサシン耐性が高いレベルであることが、これら病原菌の双方について報告されている。
したがって、1つの実施形態においては、感染部位でのレボフロキサシンの濃度は、吸入療法を使用して肺に直接送達することによって増大され、これによってレボフロキサシンがMSW内にいる時間量を減少させる。このような治療的アプローチは、病原菌（レボフロキサシン耐性株を含む）のより広い範囲に及び、さらなる耐性の発展を防止し、より短期間のレボフロキサシン療法をもたらす。
〔非CFおよびCF集団における、経口投与されたフルオロキノロンの薬物動態学〕
〔CF患者における喀痰濃度〕
シプロフロキサシンの薬物動態学は、経口投与後のCF患者において広く試験されている。実際、CF患者におけるシプロフロキサシンの血清PKプロファイルは、健常人ボランティアと非常に類似している（図2）。
さらに、シプロキサシンの喀痰対時間プロファイルは、経口投与後のその血清プロファイルに非常に類似している（図3）。750mg経口用量後、血清と喀痰のそれぞれについて、約4.2μg/mlと約3.5μg/mlのピーク濃度を達成した。血清と喀痰薬剤濃度は、それぞれ1.5時間と4時間でピークになった。喀痰中へのシプロフロキサシンの総量は血清濃度に比較して高いが、その絶対濃度は、Paなどの標的生物のMICに比較して低い。このデータは、これらの低い薬剤濃度に対する耐性進展を理由とする良くない臨床結果と一致している。
嚢胞性線維症におけるレボフロキサシン肺内薬物動態学についてのデータは利用できないが、密接に関連するオフロキサシンに関するデータは、1980年代および1990年代に公表された。オフロキサシンは、右旋性（微生物学的に不活性）および左旋性（レボフロキサシン-微生物学的に活性）のラセミ体混合物からなる。試験は、2成分の薬物動態学特性が類似であることを示した。シプロフロキサシンとの比較試験において、オフロキサシンは、シプロフロキサシンより長い半減期と喀痰中へのより高い分布（79%対21%）を示した。
〔肺上皮層体液〕
より最近の、地域感染型のグラム陽性感染症におけるフルオロキノロンの使用および展開に関する高まりは、肺上皮層体液（ELF）の肺内薬物動態学試験に焦点を当ててきた。この体液中への薬剤分布との関連性は、嚢胞性線維症の環境においてはっきりしないが、これらの試験から薬剤薬理学の洞察を得ることができる。レボフロキサシンは、肺組織中へ良く浸透する。肺組織濃度は、一般に血漿濃度より2〜5倍高い。いくつかの最近の試験（表1にまとめられている）は、750mg経口用量後で健康な対象者のレボフロキサシンのELF濃度が、最大濃度約20μg/mLに達することを示した。同様のピーク濃度がレボフロキサシンの750mg経口またはIV投与後にCF患者の喀痰中に予期される。対照的に、シプロフロキサシンは、肺組織にレボフロキサシンより小さい効率でしか浸透しない。突然変異体選択ウインドウ（MSW）の試験に基けば、これらのELFフルオロキノロン薬剤レベルは、感染性生物に対するMICの10〜20倍の必要突然変異体防止濃度を達成するには不十分である。
〔キノロン〕
本明細書において述べられるような使用のためのキノロンの非限定的な例としては、アミフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、エノキサシン、フレロキサシン、フルメキン、ロメフロキサシン、ナリジクス酸、ノルフロキサシン、オフロキサシン、レボフロキサシン、オキソリン酸、ペフロキサシン、ロソキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、スパルフロキサシン、クリナフロキサシン、ガチフロキサシン、モキシフロキサシン；ジェミフロキサシン；ガレノキサシン；オラムフロキサシン、クリノフロキサシン、トロバフロキサシン、バロフロキサシン、プルリフロキサシン、ルフロキサシン、シタフロキサシン（Sato,Kら、1992、Antimicrob Agents Chemother. 37： 1491〜98、参照により全体的に本明細書に組み込まれる）、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、TG-873870、DX-619、DW-276、ABT-492、DV-7751a（Tanaka,Mら、1992、Antimicrob. Agents Chemother. 37：2212〜18、およびF-1061（Kurosakaら、Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy、2003、43rd： Chicago、参照により全体的に本明細書に組み込まれる）などがある。
〔治療または予防の方法〕
一部の実施形態においては、このような感染症にかかっている動物をフルオロキノロン抗菌剤で治療することによって、特に哺乳動物を含む動物の微生物感染を治療するための方法が提供される。一部の実施形態においては、フルオロキノロン抗菌剤を、エアロゾル形成および吸入に続けて投与してもよい。したがって、この治療方法は、高非経口用量レベル（好ましくない副作用を引き起こす可能性がある）の必要性または任意の臨床的に有効な抗菌剤の欠如のために、非経口で送達される抗菌剤を使用して治療することが困難な微生物株が関与する肺感染症の治療に特に適切である。1つのこのような実施形態において、本方法は、フルオロキノロン抗菌剤を感染部位に直接投与するために使用することができる。このような方法は、全身曝露を低減し、かつ微生物感染部位への抗菌剤の量を最大化することができる。本方法はまた、耐性微生物の選択頻度を減少させる手段として、フルオロキノロン抗菌剤に感受性である微生物が関与する感染症を治療するためにも適切である。本方法はまた、微生物感染部位での抗菌剤の量を増加させる方法により、さもなければフルオロキノロン抗菌剤に耐性である微生物が関与する感染症を治療するためにも適切である。対象者は、耐性株を有することが公知である細菌種または耐性株を有することが公知である群の一員である細菌による細菌感染症に特有の症状を示すような対象を診断することによって、耐性を進展させ得る細菌に感染されていると同定することができる。他に、細菌を培養し、耐性株を有することが公知な種または耐性株を有することが公知である群の一員である細菌として同定し得る。
一部の実施形態において、本エアロゾルフルオロキノロン抗菌剤は、細菌における出現耐性を克服するかまたは耐性が進展する機会を有しないように殺菌率を増加させるのに十分なレベルで投与される。
一部の実施形態において、本エアロゾルフルオロキノロン療法は、他のエアロゾル、経口または非経口抗生物質と一緒にまたは交互の治療順序で、治療または予防として施してもよい。非限定的例によって、これにはエアロゾルのトブラマイシンおよび/または他のアミノグリコシド、エアロゾルのアズトレオナムおよび/または他のベータもしくはモノバクタム、エアロゾルのシプロフロキサシンおよび/または他のフルオロキノロン、エアロゾルのアジスロマイシンおよび/または他のマクロライドもしくはケトライド、テトラサイクリンおよび/または他のテトラサイクリン、キヌプリスチンおよび/または他のストレプトグラミン、リネゾリドおよび/または他のオキサゾリジノン、バンコマイシンおよび/または他のグリコペプチド、ならびにクロラムフェニコールおよび/または他のフェニコール、ならびにコリシチンおよび/または他のポリミキシンが含まれ得る。
〔医薬組成物〕
本明細書に記載した方法の目的のために、フルオロキノロン抗菌剤を、吸入器を使用して投与し得る。一部の実施形態において、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、エアロゾル形成、良好な味覚、貯蔵安定性、ならびに患者の安全および許容性に好適な医薬組成物として製造される。
一部の実施形態において、製造されるフルオロキノロンのアイソフォーム含量は、許容性、抗菌活性および安定性について最適化し得る。
〔投与〕
本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、例えば、前述の疾患状態に対する治療をもたらすのに十分な用量の、治療的有効用量で投与できる。最適なヒト用量レベルが、エアロゾル送達に対して決定されなければならないが、一般にレボフロキサシン（および本明細書に記載される大部分のフルオロキノロン抗菌剤について）の1日エアロゾル用量は、約0.1〜10mg/kg体重、好ましくは約0.2〜5.0mg/kg体重、および最も好ましくは約0.4〜4.0mg/kg体重である。したがって、70kgのヒトへの投与について、その用量範囲は1日当たり約7.0〜700.0mg、好ましくは1日当たり約14.0〜350.0mg、および最も好ましくは1日当たり約28.0〜280.0mgである。当然、投与される活性化合物の量は、治療される対象および疾患状態、苦痛の重症度、投与の仕方およびスケジュール、ならびに処方する医師の判断に左右され；例えば、レボフロキサシンのエアロゾル投与の予想用量範囲は、1日当たり約20〜400mgである。
本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤またはそれの医薬的に許容される塩の投与は、エアロゾル吸入（これには限定されない）を含む同様の役割を果たす薬剤について許容される投与様式のいずれにもよることもできる。
医薬的に許容される組成物としては、固体、半固体、液体およびエアロゾル投薬形態などがあり、例えば、粉末、液体、懸濁液、錯体形成、リポソーム、微粒子などがある。好ましくは、組成物は、正確な用量の単回投与に好適な単位投薬形態で提供される。単位投薬形態はまた、集めて一緒に包装し、患者に週もしくは月1回の供給を提供でき、また、生理的食塩水、味覚マスキング剤、医薬賦形剤、および他の活性成分もしくは担体などの他の化合物を組み込むことができる。
フルオロキノロン抗菌剤は、単独で、またはより典型的には従来の医薬担体、賦形剤など（例えば、マンニトール、ラクトース、デンプン、マグネシウム、ステアリン酸塩、サッカリンナトリウム、タルカム、セルロース、クロスカルメロースナトリウム、グルコース、ゼラチン、スクロース、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウムなど）と組み合わせて投与できる。必要に応じて、本医薬組成物はまた、湿潤剤、乳化剤、可溶化剤、pH緩衝剤など（例えば、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、シクロデキストリン誘導体、ソルビタンモノラウレート、酢酸トリエタノールアミン、オレイン酸トリエタノールアミンなど）の非毒性補助物質の少量を含むことができる。一般に、意図される投与様式に応じて、本製剤は、重量で約0.005%〜95%、好ましくは重量で約0.5%〜50%の本発明の化合物を含む。このような投薬形態を調製する実際の方法は公知であるかまたは当業者に明らかであり；例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences、Mack Publishing Company、Easton、Pennsylvaniaを参照されたい。
1つの好ましい実施形態において、本組成物は、液体、懸濁固体、乾燥粉末、凍結乾燥物、または他の化合物を含むバイアルなどの単位投薬形態の形態をとり、したがって、組成物は、活性成分と一緒に、ラクトース、スクロース、リン酸二カルシウムなどの希釈剤；ステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤；およびデンプン、アラビアゴム、ポリビニルピロリジン、ゼラチン、セルロース、セルロース誘導体などの結合剤を含み得る。
液体の医薬的に投与可能な組成物は、例えば、上記に定義されるような活性化合物と任意の医薬アジュバントとを担体（例えば、水、生理食塩水、水性デキストロース、グリセロール、グリコール、エタノールなど）に溶解、分散などをし、溶液または懸濁液を形成することによって調製できる。エアロゾル化される溶液は、液体溶液もしくは懸濁液として、エマルジョンとして、または、エアロゾル製造および吸入前の液体中の溶解もしくは懸濁のために好適な固体形態でのいずれかの従来の形態で調製できる。このようなエアロゾル組成物に含まれる活性化合物の割合は、その化合物の活性および対象者による必要性だけでなく、その特有の性質に大きく左右される。しかし、溶液中0.01%〜90%の活性成分の割合は、採用可能であり、組成物が、上記割合に後に希釈される固体である場合はさらに高くなる。一部の実施形態において、本組成物は、溶液中1.0%〜50.0%の活性成分を含む。
フルオロキノロン製剤は、2群に分けることができ；単純製剤、ならびに味覚マスキング特性、改善された許容性を与える複合製剤および/またはAUC形状増強製剤の2群である。単純製剤はさらに3群に分けることができる。１．単純製剤は、噴霧化のための水ベース液体製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、水ベース液体製剤は、フルオロキノロン単独または非カプセル化水溶性賦形剤と一緒のフルオロキノロンからなり得る。２．単純製剤はまた、噴霧化または定量吸入器のための有機ベース液体製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、有機ベース液体製剤は、フルオロキノロンまたは非カプセル化有機溶解性賦形剤と一緒のフルオロキノロンからなり得る。３．単純製剤はまた、乾燥粉末吸入器を用いた投与のための乾燥粉末製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、乾燥粉末製剤は、フルオロキノロン単独、またはラクトースなどの添加剤を有するか若しくは有さない、水溶性もしくは有機溶解性の非カプセル化賦形剤と一緒のフルオロキノロンからなり得る。複合処方物はさらに5群に分けることができる。１．複合製剤は、噴霧化のための水ベース液体製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、水ベース液体複合製剤は、脂質、リポソーム、シクロデキストリン、ミクロカプセル化およびエマルジョンなどの水溶性賦形剤でカプセル化されるか又は複合化されるフルオロキノロンからなり得る。２．複合製剤はまた、噴霧化または定量吸入器のための有機ベース液体製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、有機ベース液体複合製剤は、脂質、ミクロカプセル化、および逆相水ベースエマルジョンなどの有機溶解性賦形剤でカプセル化されるまたは複合化されるフルオロキノロンからなり得る。３．複合製剤はまた、低い溶解度の、噴霧化のための水ベース液体複合製剤を含む場合がある。非限定的な例によれば、水ベース液体複合製剤は、低い水溶解性、単独安定ナノ懸濁液としてまたは共結晶/共沈殿賦形剤複合体、もしくは脂質ナノ懸濁液などの低溶解度脂質との混合物におけるフルオロキノロンからなり得る。４．複合製剤はまた、噴霧化もしくは定量吸入器のための低溶解度、有機ベース液体製剤も含む場合がある。非限定的な例によれば、低溶解度の、有機ベース液体複合製剤は、低い水溶解性、単独安定ナノ懸濁液として、または共結晶/共沈殿賦形剤複合体、もしくは脂質ナノ懸濁液などの低溶解度脂質との混合物におけるフルオロキノロンからなり得る。５．複合製剤はまた、乾燥粉末吸入器を用いた投与のための乾燥粉末製剤も含み得る。非限定的な例によれば、複合乾燥粉末製剤は、ラクトースなどの添加剤を有するか若しくは有しない乾燥粉末形態の低い水溶解性賦形剤/塩と一緒の、共結晶/共沈殿/スプレー乾燥複合体もしくは混合物におけるフルオロキノロンからなり得る。単純および複合製剤調合物のための具体的方法は、本明細書において述べられる。
〔エアロゾル送達〕
本明細書に記載されるようなフルオロキノロン抗菌剤は、好ましくは、気道における感染部位にエアロゾルとして直接投与される。一部の実施形態において、エアロゾル送達は、シュードモナス肺感染症などの、肺における感染症を治療するために使用される。
いくつもの装置技術が、乾燥粉末製品または液体エアロゾル化製品を送達するために存在する。乾燥粉末製剤は一般に、薬剤投与に要する時間は少ないが、比較的長い、費用がかかる開発努力を要する。逆に、液体製剤は、歴史的に比較的長い投与時間の問題があったが、比較的短く、少ない費用の開発努力という利点を有する。本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、溶解度が広範囲であり、一般に安定で、所定の範囲の味覚を有する。1つのこのような実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤レボフロキサシンは、中性pHで水溶性であり、水溶液中で安定であり、味覚のないものに限定されている。
したがって、1つの実施形態において、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤の具体的な製剤は、特定のエアロゾル装置と組み合わせられて、感染部位での最大薬剤沈着および最大許容性のために最適化される吸入用のエアロゾルをもたらす。最適化され得る因子としては、溶液もしくは固体粒子製剤、送達率、ならびにエアロゾル装置によって作られる粒度および分布などがある。
〔粒度および分布〕
一般に、吸入された粒子は、2つの機構：通常比較的大きな粒子に優勢である付着（impaction）、および比較的小さい粒子に優勢である堆積（sedimentation）のうちの1つによって沈着される。付着は、吸入された粒子の運動量が、その粒子が空気流にのらず、生理学的表面に衝突するのに十分な大きさである場合に生じる。一方、堆積は、吸入された空気流と一緒に移動した非常に小さい粒子が、空気流内のランダムな拡散の結果として生理学的表面に衝突する場合に、主に深部肺において生じる。
肺投与について、上気道は、中気道および下気道に有利になるように、回避する。肺の薬剤送達は、口腔および咽喉を通してエアロゾルの吸入によって達成することができる。約5ミクロンより大きい空気動力学的粒度（mass median aerodynamic diameter: MMAD）を有する粒子は一般に、肺に到達せず；その代わりに、咽喉背面に衝突し、飲み込まれ、恐らくは経口吸収される。約2〜約5ミクロンの粒度を有する粒子は、上部から中部肺領域（誘導気道）に到達するのに十分小さいが、肺胞に到達するには大き過ぎる。比較的小さい、すなわち約0.5〜約2ミクロンの粒子は、肺胞領域に到達することができる。約0.5ミクロンよりも小さい粒度を有する粒子は、堆積によって肺領域に沈着させることができるが、非常に小さい粒子は吐き出される場合がある。粒度の測定は、容量平均粒度（volumetric mean diameter: VMD）、質量メジアン粒度（mass median diameter: MMD）、またはMMADと言うことができる。これらの測定は、付着（MMDおよびMMAD）またはレーザー（VMD）によって行うことができる。液体粒子については、VMD、MMDおよびMMADは、例えば、標準湿度などの環境条件が維持される場合、同じである。しかし、湿度が維持されない場合、MMDおよびMMADの測定は、インペーター（impator）測定中の脱水のためにVMDより小さい。本説明のために、VMD、MMDおよびMMAD測定は、VMD、MMDおよびMMADの説明が比較できるように標準条件下であると考えられる。同様に、MMDおよびMMADでの乾燥粉末粒度測定も、同様であると考える。
一部の実施形態において、エアロゾルの粒度は、感染部位でフルオロキノロン抗菌剤の沈着および耐容性を最大化するために最適化される。エアロゾル粒度は、空気動力学的粒度（MMAD）で表してもよい。大きい粒子（例えば、MMAD>5μm）は、上気道の湾曲をうまく通って行くには大き過ぎるので、上気道に沈着する場合がある。小さい粒子（例えば、MMAD<2μm）は、下気道において、不十分に沈着する場合があり、したがって、吐き出されて、上気道沈着へのさらなる機会を与える。したがって、非耐容性（例えば、咳および気管支痙攣）は、繰り返される吸気および呼気時の、大きい粒子の吸入付着および小さい粒子の沈降の双方から生じる可能性がある。したがって、1つの実施形態において、感染の中肺部位での沈着を最大化し、上気道沈着に関連する非耐容性を最小化するために最適粒度が使用される（例えば、MMAD=2〜5μm）。さらに、限定された幾何標準偏差（geometric standard deviation: GSD）を有する定義された粒度の生成により、沈着および耐容性を最適化することができる。狭いGSDは、所望のMMAD寸法範囲外の粒子の数を制限する。1つの実施形態において、本明細書に開示される1種または複数の化合物を含むエアロゾルは、約2.5ミクロンに等しいかまたはそれ未満のGSDとともに約2ミクロン〜約5ミクロンのMMADを有して提供される。もう1つの実施形態においては、約2ミクロンに等しいかまたはそれ未満のGSDとともに約2.8ミクロン〜約4.3ミクロンのMMADを有するエアロゾルが提供される。もう1つの実施形態において、約1.8ミクロンに等しいかまたはそれ未満のGSDとともに約2.5ミクロン〜約4.5ミクロンのMMADを有するエアロゾルが提供される。
呼吸器送達（全身または局所分配のいずれかとして）について意図される本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、水性製剤として、ハロゲン化炭化水素推進剤中の懸濁液もしくは溶液として、または乾燥粉末として投与することができる。水性製剤は、液圧噴霧または超音波噴霧を用いる液体噴霧器によってエアロゾル化され得る。推進剤ベースのシステムは、好適な加圧型定量吸入器（pressurized metered-dose inhalers: pMDI）を使用し得る。乾燥粉末は、薬剤物質を有効に分配可能な乾燥粉末吸入装置（DPI）を使用し得る。所望の粒度および分布は、適切な装置を選択することによって得ることができる。
〔液体噴霧器〕
1つの実施形態において、噴霧器は、主に約2〜約5ミクロンにMMADを有する、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤のエアロゾルの形成を可能にすることに基づいて選択される。1つの実施形態において、フルオロキノロン抗菌剤の送達量は、呼吸器感染に対して治療効果を与える。
以前に、ジェットおよび超音波の2タイプの噴霧器が、2から4μmの寸法を有するエアロゾル粒子を生成し、送達することができることが示された。これらの粒度は、Pseudomonas aeruginosa、Escherichia coli、Enterobacter種、Klebsiella pneumoniae、K. oxytoca、Proteus mirabilis、Serratia marcescens、Haemophilus influenzae、Burkholderia cepacia、Stenotrophomonas maltophilia、Alcaligenes xylosoxidans、および多剤耐性Pseudomonas aeruginosaなどのグラム陰性細菌を原因とする肺細菌感染の治療のために最適であるとして示された。しかし、特別に処方された溶液が使用されない限り、これらの噴霧器は、典型的に、治療効果を得るために十分な量の薬剤を投与するために大きい容量を必要とする。ジェット噴霧器は、水性溶液のエアロゾル液滴への空気圧破壊を利用する。超音波噴霧器は、ピエゾ電気結晶による水溶液のせん断を利用する。しかし、典型的には、ジェット噴霧器は、臨床条件下で約10%効率のみであり、一方、超音波噴霧器は約5%効率のみである。したがって、肺において沈着され、吸収される医薬の量は、噴霧器に入れられた大量の薬剤にもかかわらず、わずか10%である。
したがって、1つの実施形態において、振動メッシュ噴霧器が、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤のエアロゾルを送達するために使用される。振動メッシュ噴霧器は、振動板ならびに吸入弁および呼気弁と流体接触している液体貯蔵容器からなる。1つの実施形態において、約1〜約5mlのフルオロキノロン抗菌剤を貯蔵容器に入れ、エアロゾル発生器が、選択的に約1〜約5μmの粒度の霧化されたエアロゾル発生を行う。
非限定的な例によれば、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は液体噴霧吸入器に入れられ、この抗菌剤は、約2〜約5μmのMMAD粒度が生成されるとともに、約1〜約5mlの投与溶液から約7〜約700mg、好ましくは約1〜約5ml中約14〜約350mg、最も好ましくは約1〜約5ml中約28〜約280mgを送達する用量で調製される。
非限定的な例によれば、噴霧化されたフルオロキノロン抗菌剤は、約20分未満、好ましくは約10分未満、より好ましくは約7分未満、より好ましくは約5分未満、より好ましくは約3分未満、および一部の場合には、最も好ましくは約2分未満で、ここに記載した呼吸に適した送達用量で投与することができる。
非限定的な例によれば、他の状況においては、噴霧されるフルオロキノロン抗菌剤は、比較的長い期間にわたって投与される場合に改善される耐容性を達成し、および/またはAUC形状増強特性を示すことができる。これらの条件下で、噴霧化されたフルオロキノロン抗菌剤は、約2分より長く、好ましくは約3分より長く、より好ましくは約5分より長く、より好ましくは約7分より長く、より好ましくは約10分より長く、および一部の場合に、最も好ましくは約10分から約20分で、記載される呼吸に適した送達用量を投与することができる。
水性および他の非加圧型液体システムとして、さまざまな噴霧器（小容量の噴霧器も含む）が、本配合物をエアロゾル化するために利用可能である。圧縮機駆動噴霧器は、ジェット技術を組み込み、圧縮空気を使用して液体エアロゾルを発生させる。このような装置は、例えば、Healthdyne Technologies社； Invacare社； Mountain Medical Equipment社； Pari Respiratory社； Mada Medical社； Puritan-Bennet社； Schuco社； DeVilbiss Health Care社；およびHospitak社から市販されている。超音波噴霧器は、ピエゾ電気結晶の振動形態での機械的エネルギーに依存し、呼吸に適した液滴を発生させ、例えば、Omron Healthcare社およびDeVilbiss Health Care社から市販されている。振動メッシュ噴霧器は、ピエゾ電気的もしくは機械的パルスのいずれかに依存し、呼吸に適した液滴を発生させる。本明細書に記載されるフルオロキノロン抗菌剤に関して使用するための噴霧器の他の例は、米国特許第4268460号；米国特許第4253468号；米国特許第4046146号；米国特許第3826255号；米国特許第4649911号；米国特許第4510929号；米国特許第4624251号；米国特許第5164740号；米国特許第5586550号；米国特許第5758637号；米国特許第6644304号；米国特許第6338443号；米国特許第5906202号；米国特許第5934272号；米国特許第5960792号；米国特許第5971951等；米国特許第6070575号；米国特許第6192876号；米国特許第6230706号；米国特許第6349719号；米国特許第6367470号；米国特許第6543442号；米国特許第6584971号；米国特許第6601581号；米国特許第4263907号；米国特許第5709202号；米国特許第5823179号；米国特許第6192876号；米国特許第6644304号；米国特許第5549102号；米国特許第6083922号；米国特許第6161536号；米国特許第6264922号；米国特許第6557549号；および米国特許第6612303号に記載され、これらの全てが参照により全体的に本明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるフルオロキノロン抗菌剤と一緒に使用できる噴霧器の市販例としては、Aerogen社によって製造されるRespirgard II（登録商標）、Aeroneb（登録商標）、Aeroneb（登録商標）Pro、およびAeroneb（登録商標）Go； Aradigm社によって製造されるAERx（登録商標）およびAERx Essence（商標）； Respironics社によって製造されるPorta-Neb（登録商標）、Freeway Freedom（商標）、Sidestream、VentstreamおよびI-neb；およびPARI,GmbH社によって製造されるPARI LC-Plus（登録商標）、PARI LC-Star（登録商標）、およびe-Flow7mがある。さらなる非限定的な例によれば、米国特許第6196219号が参照により全体的に本明細書に組み込まれる。
一部の実施形態において、本薬剤溶液は、患者による噴霧器の使用前に形成される。他の実施形態において、本薬剤は、固体形態で噴霧器中に保存される。この場合、溶液は、米国特許第6427682号および国際公開第03/035030号（これら両者は参照により全体的に本明細書に組み込まれる）に記載されるように、噴霧器の起動の後に混合される。これらの噴霧器において、固体薬剤は、場合によって賦形剤と組み合わされて、固体組成物を形成するために液体溶媒から分離された区画に保存される。
液体溶媒は、エアロゾル化および吸入できる液体組成物を形成するために固体組成物を溶解することができる。このような能力は、その他の因子の中でも、液体の選択量および液体の組成の関数である。容易な取り扱いおよび再現可能な投薬を可能とするため、無菌水性液体は、恐らくは穏やかな振とう下で、短時間内に固体組成物を溶解することができる。一部の実施形態において、最終液体は、約30秒以内で使用できる状態にある。一部の場合には、固体組成物は、約20秒以内、および有利には、約10秒以内で溶解する。本明細書において使用されるように、「溶解する（した）」、「溶解している」、「溶解」という用語は、固体組成物の崩壊、および活性化合物の放出、つまり溶解を言う。固体組成物を液体溶媒で溶解する結果、活性化合物が溶解状態で含まれる液体組成物が形成される。本明細書において使用されるように、活性化合物は、少なくとも約90重量%が溶解した場合、およびより好ましくは、少なくとも約95重量%が溶解した場合、溶解状態にある。
基本的な分離区画の噴霧器設計に関しては、主に、同じ容器の、もしくは主たる包装の分離室内に水性液体および固体組成物を入れるのが有用であるか、またはそれらが分離容器で供給されるべきかの具体的な利用に左右される。分離容器が使用される場合、これらは同じ第2の包装内のセットとして供給される。分離容器の使用は、活性化合物を2回用量以上含む噴霧器に対して特に好ましい。多用量キットにおいて供給される容器の総数に制限はない。1つの実施形態において、固体組成物は、多数の容器内または1つの容器内の多数の室内に単位用量として供給され、一方、液体溶媒は、1つの室または容器にて供給される。この場合、好都合な設計では定量ディスペンサで液体が供給され、これは、液体を計量するための機械ポンプなどの分注装置で密閉されたガラスビンまたはプラスチックビンから構成されてもよい。例えば、ポンプ機構の1回の作動は、固体組成物の単回用量単位を溶解するための正確な量の液体を分注し得る。
多用量の分離区画噴霧器のためのもう1つの実施形態において、固体組成物および液体溶媒の双方は、多数の容器内または1つの容器の多数の室内で、つり合った単位用量として供給される。例えば、2室容器を、室の1つに固体組成物の単位用量および他の室に液体の1単位を保持して使用することができる。本明細書において使用されるように、1単位は、固体組成物中に存在する薬剤の量によって定義され、これは1単位用量である。しかし、このような2室容器はまた、1つの単回薬剤用量のみを含む噴霧器のために有利に使用し得る。
分離区画噴霧器の1つの実施形態において、2個のブリスターを有するブリスター包装が使用され、このブリスターは、最終液体組成物の用量単位を調製するために適合した量で固体組成物および液体溶媒を含む室を意味する。本明細書において使用されるように、ブリスター包装は、ポリマー包装材料からなることが最も多く、場合によってアルミニウムなどの金属箔を含む熱成形または加圧成形の主要な包装単位を意味する。ブリスター包装は、内容物を容易に分注できるように成形することができる。例えば、包装の1面は、テーパーを付けてもよく、またはテーパー端部でブリスター包装を開封した後に内容物が別の容器に分注されるテーパーを付けた部分もしくは領域を有してもよい。テーパー端部は、先端を意味する場合がある。
一部の実施形態において、ブリスター包装の2つの室が溝によって結合され、この溝は液体溶媒を含むブリスターから固体組成物を含むブリスターへ直接流動するように適合している。保管の間、溝はシールで密閉される。この意味において、シールは液体溶媒が固体組成物と接触することを防ぐ任意の構造である。シールは、好ましくは破れやすいまたは除去可能であり；噴霧器を使用する場合、シールを破るまたは除去すると液体溶媒が他の室に入り、固体組成物を溶解させることができる。溶解過程は、ブリスター包装を振とうすることによって向上させることができる。このように、吸入のための最終液体組成物が得られ、液体は、包装の保持のされ方によって、溝によって結合される包装の室の1つまたは双方において存在する。
もう1つの実施形態によれば、室の1つ、好ましくはブリスター包装のテーパー部分により近い1つが、第2の溝と通じ、溝は室からテーパー部分の遠心端へ延在している。保管の間、この第2の溝は包装の外側と連絡しないで、気密様式で閉じられる。場合によって、第2の溝の末端は、破れるもしくは除去可能なキャップまたは締め切りによって閉じられ、これは、例えば、ネジ切りキャップ、折れて取れるキャップ、または切り離すキャップであってもよい。
1つの実施形態においては、2つの区画を有するバイアルまたは容器が使用され、この区画は最終液体組成物の用量単位を調製するために適合した量で固体組成物および液体溶媒を含む室を意味する。液体組成物および第2の液体溶媒は、最終液体組成物の用量単位を調製するための適合量で含まれてもよい（非限定的な例によれば、2つの溶解性賦形剤またはフルオロキノロンと賦形剤とが保管に対して不安定である場合、依然として投与のために同じ混合物にあることが望ましい）。
一部の実施形態においては、2つの区画は物理的に分離されているが液体の連絡状態にあり、例えば、バイアルまたは容器が溝または破れやすいバリヤによって連結されており、その溝または破れやすいバリヤは、投与前に混合を可能にする2つの区画間での直接流動に適合されている。保管の間、その溝はシールまたは無傷の破れやすいバリヤで閉じられる。この意味において、シールは2つの区画における内容物の混合を防ぐ任意の構造である。シールは、好ましくは破れやすいかまたは除去可能であり；噴霧器を使用する場合、シールを破るかまたは除去すると液体溶媒が他の室に入り、固体組成物を溶解させることができるか、または2つの液体の場合には、混合を可能にする。溶解または混合過程は、容器を振とうすることによって向上させ得る。このように、吸入のための最終液体組成物が得られ、液体は包装の保持のされ方に応じて、溝または破れやすいバリヤによって結合される包装の室の1つまたは双方に存在する。
固体組成物それ自体は、薬剤の物理化学特性、所望の溶出速度、コストの考慮、および他の基準によって、さまざまな異なる種類の投薬形態で供給することができる。実施形態の1つにおいて、固体組成物は単一単位である。これは、薬剤の1つの単位用量は、単一の物理的に成形された固体形態または物品で構成されることを意味する。言い換えれば、固体組成物は、まとまっており、これは、複数単位がまとまっていない多単位投薬形態と対照的である。
固体組成物のための投薬形態として使用され得る単一単位の例としては、加圧錠剤などの錠剤、フィルム様単位、箔様単位、ウエハ、凍結乾燥マトリックスユニットなどがある。好ましい実施形態において、固体組成物は高度に多孔性の凍結乾燥形態である。このような凍結乾燥物は、またウエハまたは凍結乾燥錠剤と呼ばれることもあるが、それらの迅速な崩壊のために特に有用であり、また活性化合物の迅速な溶解も可能とする。
一方、一部の利用について固体組成物はまた、上記に定義されるように多単位投薬形態として形成してもよい。多単位の例としては、粉末、顆粒、微粒子、ペレット、ビーズ、凍結乾燥粉末などがある。1つの実施形態において、固体組成物は凍結乾燥粉末である。このような分散凍結乾燥システムは、多数の粉末粒子を含み、粉末の形成に使用される凍結乾燥工程のために、各粒子は、粉末が水を迅速に吸収でき、その結果急速な溶解をもたらす不規則で多孔性の微細構造を有する。
また迅速な薬剤溶解を達成することができる多粒子システムの別の種類は、薬剤が個々の粒子の外表面に配置されるように、薬剤でコーティングされた水溶性賦形剤由来の粉末、顆粒またはペレットのシステムである。この種類のシステムにおいて、水溶性の低分子量賦形剤は、このようにコーティングされた粒子の核を作製するために有用であり、これはその後、薬剤および好ましくは、結合剤、孔形成剤、糖類、糖アルコール、フィルム形成ポリマー、可塑剤、または医薬コーティング組成物に使用される他の賦形剤などの1つまたは複数の追加的賦形剤を含むコーティング組成物でコーティングすることができる。
もう1つの実施形態において、固体組成物は、不溶性物質からなる多単位上にコーティングされたコーティング層に類似している。不溶性単位の例としては、ガラス、ポリマー、金属、および鉱物塩から作られたビーズがある。この場合も先と同様に、所望の効果は、主にコーティング層の迅速な分解と急速な薬剤溶解であり、これは特に高い表面対容積比を有する物理的形態の固体組成物を与えることによって達成される。典型的には、このコーティング組成物には、薬剤および水溶性の低分子量賦形剤に加えて、溶解性粒子をコーティングするための上述したもの、または医薬コーティング組成物に有用な公知の任意の他の賦形剤などの1種または複数の賦形剤が含まれる。
所望の効果を得るために、1種以上の水溶性の低分子量賦形剤を固体組成物の中に組み込むことが有用である場合がある。例えば、1種の賦形剤をその薬剤担体および希釈能のために選択してもよいし、一方、別の賦形剤をpH調整のために選択してもよい。最終液体組成物が緩衝される必要がある場合は、緩衝システムを一緒になって形成する2つの賦形剤を選択してもよい。
1つの実施形態において、分離区画の噴霧器で使用される液体は、水溶性液体であり、これはその主な成分が水である液体として本明細書において定義される。液体は必ずしも水のみからなる必要はなく；しかし、1つの実施形態においては、純水である。もう1つの実施形態においては、液体は、他の成分または物質、好ましくは他の液体成分、おそらくはまた溶解された固形物も含む。水以外の有用な液体成分としては、プロピレングリコール、グリセロール、およびポリエチレングリコールなどがある。溶質として固体化合物を取り込む理由の1つは、このような化合物が、最終液体組成物中に存在することが望ましいが、固体組成物又は活性成分などの固体組成物の成分と非相容性だからである。
液体溶媒についてのもう1つの望ましい特性は、無菌であることである。水性液体は、無菌を確保する手段が取られなければ、著しい微生物汚染および増殖のリスクにさらされるであろう。実質的に無菌の液体を得るために、許容される抗菌剤もしくは防腐剤の有効量を加えるか、または液体を供給前に無菌化し、気密シールで密閉することができる。1つの実施形態において、液体は、防腐剤を含まない無菌液体であり、適切な気密容器で供給される。しかし、噴霧器が活性化合物の多用量を含むもう1つの実施形態によれば、液体は、定量分注器などの多用量容器で供給することもあり、最初の使用後に細菌汚染を防ぐ防腐剤を必要とすることもある。
〔定量吸入器（meter dose inhaler: MDI）〕
推進剤駆動型吸入器（propellant driven inhaler: pMDI）は、各作動ごとに定量薬剤を放出する。薬剤は、ハロゲン化炭化水素などの好適な推進薬で薬剤物質の懸濁液または溶液として調剤される。pMDIは、例えば、Newman, S. P.、Aerosols and the Lung, Clarkeら編、197〜224（Butterworths、London、England、1984）に記載されている。
一部の実施形態において、MDI中の薬剤物質の粒度は、最適に選択してよい。一部の実施形態において、活性成分の粒子は、約50ミクロン未満の直径を有する。一部の実施形態において、粒子は、約10ミクロン未満の直径を有する。一部の実施形態において、粒子は、約1ミクロンから約5ミクロンの直径を有する。一部の実施形態において、粒子は、約1ミクロン未満の直径を有する。1つの有利な実施形態において、粒子は、約2ミクロンから約5ミクロンの直径を有する。
MDIについての使用のための推進剤は、当技術分野で公知な任意の推進剤であってよい。推進剤の例としては、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、およびジクロロテトラフルオロエタンなどのクロロフルオロ炭素（CFC）、ヒドロフルオロアルカン（HFA）；および二酸化炭素などがある。CFCの使用に関連する環境問題のためにCFCに代えて、HFAを使用することが有利である。HFAを含む薬用エアロゾル製剤の例としは、米国特許第6585958号；米国特許第2868691号；および米国特許第3014844号に示され、その全てを参照により全体的に本明細書に組み込む。一部の実施形態において、共溶媒が、薬剤物質の溶解または懸濁化を容易にするために推進剤と一緒に混合される。
一部の実施形態において、推進剤および活性成分は、参照により全体的に本明細書に組み込む米国特許第4534345号に記載されるように、個別の容器に収容される。
一部の実施形態において、本明細書において使用されるMDIは、患者がレバー、ボタン、または他の作動装置を押すことによって作動する。他の実施形態において、エアロゾルの放出は、これらのそれぞれが参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第6672304号；米国特許第5404871号；米国特許第5347998号；米国特許第5284133号；米国特許第5217004号；米国特許第5119806号；米国特許第5060643号；米国特許第4664107号；米国特許第4648393号；米国特許第3789843号；米国特許第3732864号；米国特許第3636949号；米国特許第3598294号；米国特許第3565070号；米国特許第3456646号；米国特許第3456645号；および米国特許第3456644号に記載されているように、初期に装置を装備した後、患者が吸入を始めると活性化合物エアロゾルが放出されるように、呼吸作動する。このようなシステムは、より多くの活性化合物が患者の肺の中に入ることを可能にする。患者が活性成分を有する適切な用量を得ることを補助するもう1つの機構は、その両方が参照により全体的に本明細書に組み込まれる米国特許第4470412号および米国特許第5385140号に記載されているように、患者が薬剤を吸入するために1回を超える呼吸を使えるようにする弁機構を含んでもよい。
当技術分野において公知な、本明細書において使用のために好適なMDIのさらなる例としては、米国特許第6435177号；米国特許第6585958号；米国特許第5642730号；米国特許第6223746号；米国特許第4955371号；米国特許第5404871号；米国特許第5364838号；および米国特許第6523536号に含まれ、これらの全てを参照により全体的に本明細書に組み込む。
〔乾燥粉末吸入器（DPI）〕
乾燥粉末吸入器の主要な2つの設計がある。1つの設計は、薬剤用の容器が装置内に置かれる定量装置であり、患者は薬剤用量を吸入室に加える。第2は、各個別の用量が別々の容器に製造された、工場で計量される装置である。双方のシステムとも、約1から約5μmの質量メジアン直径の小さい粒子に薬剤を製剤することに依存しており、比較的大きな賦形剤粒子（典型的には100μm直径のラクトース粒子）との併用製剤を通常は含む。薬剤粉末は、（装置計量により、または工場で計量された用量の破壊によるいずれかで）吸入器室の中に入れられ、患者の吸息性の流れが、装置から粉末を出し、口腔内に入れることを促進する。粉末経路の非層流特性が賦形剤-薬剤の凝集体の分解を引き起こし、大きな賦形剤粒子の塊が咽喉の奥でその付着を生じ、一方比較的小さな薬剤粒子は肺の深部に沈着する。
液体噴霧器およびMDIと同様に、フルオロキノロン抗菌剤エアロゾル製剤の粒度は最適化され得る。粒度が約5μmMMADより大きい場合、粒子は上気道に沈着する。エアロゾルの粒度が約1μmより小さい場合、肺胞の中に送られ、全身血液循環の中に移送される。
非限定的な例によれば、乾燥粉末吸入器において、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、約1から約5mlの投薬溶液から約7から約700mg、好ましくは約1から約5ml中約14から約350mg、および最も好ましくは約1から約5ml中約28から約280mgを送達するために投薬量で調製され、約2から約5μmのMMAD粒度が生成される。
一部の実施形態において、乾燥粉末吸入器（DPI）は、本明細書に記載されるフルオロキノロン抗菌剤を分配するために使用される。DPIは、細かい乾燥粒子形態の薬剤物質を含む。典型的には、患者による吸入によって、乾燥粒子が、患者の肺の中へ引き込まれるエアロゾル雲霧を形成させるようにする。細かい乾燥薬剤粒子は、当技術分野において公知の任意の方法によって作製され得る。一部の周知の方法としては、ジェットミルもしくは他の粉砕装置の使用、飽和もしくは過飽和溶液からの沈殿、スプレー乾燥、in situ微粉化（Hovione）、または超臨界流体法などがある。典型的な粉末製剤としては、球状ペレットまたは接着性混合物の製造などがある。接着性混合物において、薬剤粒子は、直径約50から約100ミクロンの大きさのラクトース一水和物などの比較的大きい担体粒子に付着する。比較的大きな担体粒子は、担体/薬剤凝集体上の空気力学的な力を増大させて、エアロゾル形成を改善する。乱流および/または機械装置が、凝集体をその構成部分に破壊する。その際、比較的小さな薬剤粒子は、肺の中へ引き込まれ、一方比較的大きな担体粒子は口腔または咽喉に沈着する。接着性混合物の一部の例は、米国特許第5478578号および国際公開第95/11666号、国際公開第87/05213号、国際公開第96/23485号、および国際公開第97/03649号に記載され、それらは全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる。追加的賦形剤が薬剤物質と一緒に含まれてもよい。
3つの一般的なタイプのDPIがあり、これらの全ては本明細書において記載されるフルオロキノロン抗菌剤とともに使用してもよい。単回投与DPIにおいて、乾燥薬剤物質／賦形剤の1回用量を含むカプセルが吸入器に装填される。作動すると、カプセルは破られ、乾燥粉末が分散し、乾燥粉末吸入器を使用して吸入されるようにする。追加の用量を分配するために、古いカプセルは除去され、追加のカプセルが装填されなければならない。単回投与DPIの例は、米国特許第3807400号；米国特許第3906950号；および米国特許第4013075号に記載され、それらは全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる。多回投与DPIにおいて、多数の単回投与区画を含む包装が提供される。例えば、この包装は、各ブリスター区画が1回用量を含むブリスター包装からなってもよい。各用量は、ブリスター区画の破損の後で分配することができる。包装における区画のいくつかの配列のいずれも使用できる。例えば、回転式または帯状の配列が通常である。多回投与DPIの例は、欧州特許出願公開第0211595A2号、欧州特許出願公開第0455463A1号、および欧州特許出願公開第0467172A1号に記載され、それらは全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる。多回投与DPIにおいて、乾燥粉末の単一容器が使用される。全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第5829434号；米国特許第5437270号；米国特許第2587215号；米国特許第5113855号；米国特許第5840279号；米国特許第4688218号；米国特許第4667668号；米国特許第5033463号；および米国特許第4805811号ならびに国際公開第92/09322号に記載されるように、容器から単回用量を計量し、エアロゾル化し、吸入する機構が提供される。
一部の実施形態において、患者の吸入に加えて、または患者の吸入以外の補助エネルギーをDPIの操作を容易にするために供給してもよい。例えば、全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第3906950号；米国特許第5113855号；米国特許第5388572号；米国特許第6029662号ならびに国際公開第93/12831号、国際公開第90/07351号および国際公開第99/62495号に記載されているように、加圧空気を粉末の脱凝集における補助のために供給してもよい。全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第3948264号；米国特許第3971377号；米国特許第4147166号；米国特許第6006747号および国際公開第98/03217号に記載されているように、電気駆動羽根車をまた提供してもよい。もう1つの機構は、参照により全体的に本明細書に組み込まれる、国際公開第90/13327号に記載されているように、電動タッピングピストンである。他のDPIは、双方が参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第5694920号および米国特許第6026809号に記載されているように、振動器を使用する。最後に、参照により全体的に本明細書に組み込まれる、国際公開第93/24165号に記載されているように、スクレーパーシステムを用いてもよい。
本明細書において使用のためのDPIのさらなる例は、米国特許第4811731号；米国特許第5113855号；米国特許第5840279号；米国特許第3507277号；米国特許第3669113号；米国特許第3635219号；米国特許第3991761号；米国特許第4353365号；米国特許第4889144号；米国特許第4907538号；米国特許第5829434号；米国特許第6681768号；米国特許第6561186号；米国特許第5918594号；米国特許第6003512号；米国特許第5775320号；米国特許第5740794号；および米国特許第6626173号に記載され、それらは全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる。
一部の実施形態において、全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第4470412号；米国特許第4790305号；米国特許第4926852号；米国特許第5012803号；米国特許第5040527号；米国特許第5024467号；米国特許第5816240号；米国特許第5027806号；および米国特許第6026807号に記載されるように、患者によって吸収される薬剤物質の量を増加させるために、スペーサーまたはチャンバーを本明細書に記載される任意の吸入器と一緒に使用してもよい。例えば、スペーサーは、エアロゾル発生の時間からエアロゾルが患者の口腔に入る時間を遅らせることができる。このような遅延は、患者の吸入とエアロゾル発生の間の同期を改善し得る。全て参照により全体的に本明細書に組み込まれる、米国特許第4809692号；米国特許第4832015号；米国特許第5012804号；米国特許第5427089号；米国特許第5645049号；および米国特許第5988160号に記載されるように、慣用的なマウスピースを使用するのが困難な幼児または他の患者のためにマスクを組み込んでもよい。
乾燥粉末の脱凝集およびエアロゾル化が関与する乾燥粉末吸入器（dry powder inhaler: DPI）は、通常、薬剤用量を送達する装置を通して引き込まれる呼気の破裂に頼っている。このような装置は、例えば、吸引段階および注入段階を有する空気粉末排出器を対象とする米国特許第4807814号；軸方向空気流管を有する手持ち式の粉末ディスペンサについて記載するSU628930（要約）；ベンチュリ制限の上流に軸方向空気入口管を有するベンチュリ排出装置について記載する、Foxら、Powder and Bulk Engineering、33〜36（1988年3月）；折り畳み霧箱を有する手持ち式粉末ディスペンサについて記載する欧州特許第347779号、および薬剤用の乾燥粉末送達装置を対象とする米国特許第5785049号に記載されている。
〔溶液／分散液製剤〕
1つの実施形態において、溶解性またはナノ粒子状薬剤粒子を含む水性製剤が提供される。水性エアロゾル製剤については、この薬剤は約1mg/mLから上限約700mg/mLの濃度で存在し得る。このような製剤は、大量の薬剤物質を非常に短時間で肺に送達させることを可能にするさらなる利点を有するさらに濃縮されたエアロゾル製剤によって、肺の適切な領域に有効な送達をもたらす。1つの実施形態において、製剤は、十分に耐容される製剤を提供するように最適化される。したがって、1つの実施形態において、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、良好な味覚、約5.5から約7のpH、約200から約1250 mOsmol/kgの重量オスモル濃度、約30mMから約300mMの透過性イオン濃度を有するように製剤される。
1つの実施形態において、エアロゾル製剤の調製に使用される溶液または希釈剤は、約4.5から約7.5、好ましくは約5.5から約7.0の範囲のpHを有する。このpHの範囲は耐容性を向上させる。エアロゾルが酸性または塩基性のいずれかである場合、気管支痙攣および咳を引き起こすおそれがある。pHの安全範囲は相対的であり、ある患者は弱酸性エアロゾルに耐えるが、他の患者は気管支痙攣を経験する。約4.5未満のpHを有するエアロゾルはいずれも通常気管支痙攣を誘発する。約4.5から約5.5のpHを有するエアロゾルは、時に気管支痙攣を引き起こすであろう。約7.5より大きいpHを有するエアロゾルはいずれも、体組織が一般にアルカリ性エアロゾルを緩衝させられないので耐容性が低い可能性がある。約4.5より低く、および約7.5より大きく制御されるエアロゾルは、通常は重度の気管支痙攣咳および炎症性反応を伴う肺炎症をもたらす。これらの理由および患者の気管支痙攣、咳もしくは炎症の回避のために、エアロゾル製剤のための最適pHは、約5.5から約7.0に決定された。したがって1つの実施形態において、本明細書に記載されるような使用のためのエアロゾル製剤は、約4.5から約7.5のpH、好ましくは約5.5から約7.5のpH範囲に調整される。最も好ましいpH範囲は、約5.5から約7.5である。
非限定的な例によれば、組成物にはまた、緩衝剤またはpH調整剤、通常は有機酸もしくは塩基から調製される塩が含まれてもよい。代表的な緩衝剤としては、クエン酸、アスコルビン酸、グルコン酸、炭酸、酒石酸、コハク酸、酢酸、またはフタル酸の有機酸塩、トリス、トロメタミン、塩酸塩、またはリン酸塩の緩衝剤などがある。
多くの患者は、苦い、塩辛い、甘い、舌を刺すような感覚を含むさまざまな化学的味覚に高い感受性を有する。良好な耐容性を示す薬剤製品を製造するためには、非限定的な例によれば、味覚マスキング賦形剤の添加、調整された重量オスモル濃度、および甘味料によって味覚マスキングを達成することができる。
多くの患者は、さまざまな化学薬剤に対して高い感受性を有し、気管支痙攣、喘息、またはその他の咳の発病の高い罹患率を示す。患者の気道は、特に、低張性もしくは高張性および酸性もしくはアルカリ性の状態、ならびに塩素イオンなどの任意の透過性イオンの存在に感受性である。これらの状態の任意の不均衡および特定の値を超える塩素イオン（クロライド）の存在は、気管支痙攣もしくは炎症の事象および／または吸入可能な製剤を用いた治療を大きく損なう咳をもたらす。これらの状態の双方は、エアロゾル化薬剤の気管支内空間への効率的な送達を妨げる。
一部の実施形態においては、本明細書に開示されるフルオロキノロン抗菌剤の水性溶液の重量オスモル濃度は、賦形剤を与えることにより調整される。一部の場合に、クロライドまたは別のアニオンの特定量がエアロゾル化抗生物質の首尾よい、有効な送達に必要とされる。しかし、このような量は他の化合物のエアロゾルに提供および通常使用される量より低いことが発見された。
気管支痙攣または咳の反射神経は、エアロゾル化のための希釈剤の同じ重量オスモル濃度に反応しない。しかし、これらは、希釈剤の重量オスモル濃度が特定の範囲にある場合、十分に制御および／または抑制することができる。安全で耐容性である治療化合物のエアロゾル化のための好ましい溶液は、約30mMから約300mM、好ましくは約50mMから約150mMの塩化物濃度の範囲とともに、約200から約1250mOsmol/kgの総重量オスモル濃度を有する。この重量オスモル濃度は、気管支痙攣を制御し、塩素イオン濃度は、透過性アニオンとして、咳を制御する。臭素またはヨウ素アニオンは、これらは両方とも透過性イオンであるので塩素イオン（クロライド）の代替となり得る。さらに、重炭酸塩は塩素イオン（クロライド）の代替となり得る。
非限定的例によれば、エアロゾルフルオロキノロン抗菌剤のための製剤は、約1から約5mlの希釈生理食塩水（標準生理食塩水の1/10から1/1）当たり約7から約700mg、好ましくは約14から約300mg、または最も好ましくは約28から約280mgのフルオロキノロン抗菌剤を含み得る。したがって、レボフロキサシン溶液の濃度は、約25mg/mlより大きく、約35mg/mlより大きく、および好ましくは約40mg/mlよりも大きく、約50mg/mlと同程度かもしくはより高い。
1つの実施形態において、溶液重量オスモル濃度は約100 mOsmol/kgから約600 mOsmol/kgである。さまざまな他の実施形態において、溶液重量オスモル濃度は約200 mOsmol/kgから約1250 mOsmol/kg；約250 mOsmol/kgから約1050 mOsmol/kg；約350 mOsmol/kgから約750 mOsmol/kgである。
1つの実施形態において、透過性イオン濃度は約25mMから約400mMである。さまざまな実施形態において、透過性イオン濃度は約30mMから約300mM；約40mMから約200mM；および約50mMから約150mMである。
〔固体粒子製剤〕
一部の実施形態において、乾燥エアロゾルを生成させる使用のために、または液体懸濁液中でナノ粒子を生成させるために、固体薬剤ナノ粒子が提供される。ナノ粒子薬剤を含む粉末は、ナノ粒子薬剤および表面改質剤の水性分散液をスプレー乾燥して、凝集薬剤ナノ粒子からなる乾燥粉末を形成することによって作ることができる。1つの実施形態において、凝集物は、深部肺送達に好適な、約1から約2ミクロンの粒度を有することができる。この凝集粒子の大きさは、スプレー乾燥される分散液中の薬剤濃度を高めるかまたはスプレー乾燥機によって生成される飛沫の大きさを増加させることによって上気管支領域または鼻粘膜などの選択的送達部位を標的にするために増大させることができる。
他に、薬剤および表面改質剤の水性分散液は、スプレー乾燥された場合、少なくとも1つの薬剤内蔵ナノ粒子および表面改質剤を各々が含む呼吸に適した希釈剤粒子を形成するラクトースもしくはマンニトールなどの溶解された希釈剤を含むことができる。内蔵薬剤を有する希釈剤粒子は、深部肺送達に好適な、約1から約2ミクロンの粒度を有することができる。さらに、希釈剤粒度は、スプレー乾燥前に水性分散液中の溶解希釈剤の濃度を高めるか、またはスプレー乾燥機によって生成される飛沫の大きさを増加させることによって上気管支領域または鼻粘膜などの選択的送達部位を標的にするために増大させることができる。
スプレー乾燥された粉末は、単独または凍結乾燥されたナノ粒子粉末と併用してのいずれかで、DPIまたはpMDIにおいて使用することができる。さらに、薬剤ナノ粒子を含むスプレー乾燥された粉末は、ジェットまたは超音波噴霧器のいずれかにおいて再構成して使用して、各飛沫が少なくとも1個の薬剤ナノ粒子を含む呼吸に適した飛沫の大きさを有する水性分散液を生成させることができる。濃縮ナノ粒子分散液はまた、本発明のこれら態様において使用することができる。
ナノ粒子薬剤分散液はまた、凍結乾燥して、鼻または肺の送達に好適な粉末を得ることができる。このような粉末は、表面改質剤を有する凝集ナノ微粒子薬剤粒子を含み得る。このような凝集体は、呼吸に適した範囲、例えば、約2から約5ミクロンMMAD内の大きさを有し得る。
適切な粒度の凍結乾燥粉末はまた、さらにラクトースまたはマンニトールなどの溶解された希釈剤を含む、薬剤および表面改質剤の水性分散液を凍結乾燥させることによって得ることができる。これらの例において、凍結乾燥粉末は、各々が少なくとも1つの内蔵ナノ粒子を含む、希釈剤の呼吸に適した粒子からなる。
凍結乾燥粒子は、単独で、または凍結乾燥されたナノ微粒子粉末と併用してのいずれかで、DPIまたはpMDIにおいて使用することができる。さらに、薬剤ナノ粒子を含む凍結乾燥粉末は、ジェットまたは超音波噴霧器のいずれかにおいて再構成して使用して、各飛沫が少なくとも1個の薬剤ナノ粒子を含む呼吸に適した飛沫の大きさを有する水性分散液を生成させることができる。
本発明の1つの実施形態は、ナノ微粒子薬剤粒子および表面改質剤を含む推進剤ベースのシステムのための方法および組成物に関する。このような製剤は、周囲圧力または高圧条件下のいずれかで、液体推進剤中で粗い薬剤物質および表面改質剤を湿式粉砕することによって調製し得る。あるいは、薬剤ナノ粒子を含む乾燥粉末は、薬剤ナノ粒子の水性分散液をスプレー乾燥または凍結乾燥し、得られた粉末を従来のpMDIにおいて使用するための好適な推進剤中へ分散させることによって調製し得る。このようなナノ微粒子pMDI製剤は、鼻または肺の送達のいずれかのために使用することができる。肺投与については、このような製剤は、これら方法によって利用可能である小さい粒度（例えば、約1から約2ミクロンMMAD）のために深部肺領域への増加した送達を与える。濃縮されたエアロゾル製剤も、pMDIにおいて用いることができる。
もう1つの実施形態は、肺または鼻腔送達のためのナノ微粒子組成物を含む乾燥粉末に関する。この粉末は、ナノ微粒子薬剤粒子の呼吸に適した凝集体、または少なくとも1個の内蔵薬剤ナノ粒子を含む希釈剤の呼吸に適した粒子からなり得る。ナノ微粒子薬剤粒子を含む粉末は、スプレー乾燥または凍結乾燥を介して水を除去することによってナノ粒子の水性分散液から調製できる。スプレー乾燥は、凍結乾燥より短時間で済み、コストも安価であり、したがって、より費用対効率が高い。しかし、生物学的製剤などの特定の薬剤では、乾燥粉末製剤の製造において、スプレー乾燥よりむしろ凍結乾燥によって利益が得られる。
約2から約5ミクロンMMADの直径の粒子を有する、乾燥粉末エアロゾル送達で使用される従来の微粉化薬剤粒子は、このような粉末に特有の静電気の凝集力のために、少量で計量したり、分散させたりすることがしばしば困難である。この困難性は、不完全な粉末分散および肺への次善の送達だけでなく、送達装置への薬剤物質の損失をもたらす可能性がある。多くの薬剤化合物、特にタンパク質およびペプチドは、深部肺送達および全身性吸収が意図される。従来調製された乾燥粉末の平均粒度は通常、約2から約5ミクロンMMADの範囲にあるので、実際に肺胞領域に到達する物質の割合は非常に少ない。したがって、肺、特に肺胞領域への微粉化乾燥粉末の送達は一般に、粉末それ自体の特性のために非常に非効率的である。
ナノ微粒子薬剤を含む乾燥粉末エアロゾルは、比較され得る微粉化薬剤物質よりも小さく製造することができ、したがって、深部肺への効率的な送達に適当である。さらに、ナノ微粒子薬剤の凝集体は、幾何学的に球状であり、良好な流動特性を有し、それによって薬剤計量、および、肺腔または鼻腔の投与された組成物の沈着を助ける。
乾燥ナノ微粒子組成物は、DPIおよびpMDIの双方に使用できる。本明細書において使用されるように、「乾燥」は約5%未満の水しか有しない組成物を言う。
1つの実施形態において、光散乱法によって測定して、約1000nm未満、より好ましくは約400nm未満、約300nm未満、約250nm未満、または約200nm未満の有効平均粒度を有するナノ粒子を含む組成物が提供される。「約1000nm未満の有効平均粒度」によって、光散乱法によって測定した場合、薬剤粒子の少なくとも50%が、約1000nm未満の重量平均粒度を有することが意味される。好ましくは、薬剤粒子の少なくとも約70%が約1000nm未満の平均粒度を有し、より好ましくは薬剤粒子の少なくとも約90%が約1000nm未満の平均粒度を有し、およびさらにより好ましくは、粒子の少なくとも約95%が約1000nm未満の重量平均粒度を有する。
水性エアロゾル製剤として、上記ナノ微粒子薬剤は、約5.0mg/mLから上限約700mg/mLの濃度で存在し得る。乾燥粉末エアロゾル製剤について、ナノ微粒子薬剤は、所望の薬剤用量に応じて、約5.0mg/gから上限約1000mg/gの濃度で存在し得る。水性エアロゾル製剤として約5.0mg/mLから上限約700mg/mL、および乾燥粉末エアロゾル製剤として約5.0mg/gから上限約1000mg/gの濃度でナノ微粒子薬剤を含むとして定義される濃縮ナノ微粒子エアロゾルが、特に提供される。このような製剤では、例えば、従来の肺噴霧器療法において見られる上限4から20分の投与時間に比較して用量当たり約3から15秒未満の短い投与時間で肺腔または鼻腔の適切な領域に有効な送達が提供される。
エアロゾル投与のためのナノ微粒子薬剤組成物は、例えば、（1）粉砕もしくは沈殿のいずれかによって得られるナノ微粒子状薬剤の分散液を噴霧する；（2）ナノ微粒子薬剤および表面改質剤の凝集体の乾燥粉末をエアロゾル化する（エアロゾル化された組成物はさらに希釈剤を含んでもよい）；または（3）非水性推進剤中のナノ微粒子薬剤もしくはナノ微粒子薬剤凝集体の懸濁液をエアロゾル化することによって製造できる。ナノ微粒子薬剤および表面改質剤の凝集体（これはさらに希釈剤を含んでもよい）は、非加圧または加圧非水性系において製造できる。濃縮エアロゾル製剤もこのような方法を介して製造してもよい。
ナノ微粒子薬剤を得るための水性薬剤の粉化は、液体分散液媒体中で薬剤粒子を分散させ、粉砕媒体の存在下で機械的手段を適用して薬剤の粒度を所望の有効平均粒度に低下させることによって行うことができる。粒子は、1つまたは複数の表面改質剤の存在下で大きさを小さくすることができる。あるいは、粒子は、摩擦後に1つまたは複数の表面改質剤と接触させることができる。希釈剤などの他の化合物を、大きさを低下させる工程中で薬剤／表面改質剤組成物に加えることができる。分散液を連続的にまたはバッチ様式で製造できる。
ナノ粒子分散液を形成するもう1つの方法は、微小沈殿による。これは、1種または複数の表面改質剤および有毒な溶媒もしくは可溶化された重金属不純物を全く含まない1種または複数のコロイド安定性向上性界面活性剤の存在下で、薬剤の安定な分散液を調製する方法である。このような方法は、例えば、（1）攪拌しながら好適な溶媒中で薬剤を溶解する段階；（2）段階（1）由来の処方物を、攪拌しながら、透明な溶液を形成するために少なくとも1種の表面改質剤を含む溶液に加える段階；および（3）適切な非溶剤を使用して攪拌しながら、段階（2）由来の処方物を沈殿させる段階を含む。この方法は、引き続き、任意の形成された塩が存在するならば、透析すなわちダイアフィルタレーションによる除去、および従来の手段による分散液の濃縮をすることができる。得られたナノ微粒子薬剤分散液は、液体噴霧器中で用いることができ、またはDPIもしくはpMDIにおける使用のための乾燥粉末を形成するために処理することができる。
非水性の非加圧製粉システムにおいて、室温で約1気圧または約1気圧未満の蒸気圧を有しかつその中に薬剤物質が本質的に溶解しない非水性液体を、ナノ微粒子薬剤組成物を製造するための湿式製粉媒体として使用し得る。このような工程において、薬剤および表面改質剤のスラリーを、非水性媒体中で粉砕して、ナノ微粒子薬剤粒子を生成させてもよい。好適な非水性媒体の例としては、エタノール、トリクロロモノフルオロメタン（CFC-11）およびジクロロテトラフルオロエタン（CFC-114）などがある。CFC-11を使用する利点は、ほんのわずかに涼しい室温で取り扱うことができることであり、一方CFC-114は、蒸発を避けるためにより管理された条件を必要とする。製粉が完了したら、液体媒体を除去し、真空もしくは加熱下で回収してもよく、結果として乾燥ナノ微粒子組成物が得られる。次いで、この乾燥組成物を好適な容器に満たし、最終の推進剤を入れることができる。理想的には塩素化炭化水素を含まない例示的な最終の製品推進剤としては、HFA-134a（テトラフルオロエタン）およびHFA-227（ヘプタフルオロプロパン）などがある。非塩素化推進剤は環境的な理由で好ましいが、塩素化推進剤はまた、本発明のこの態様において使用することもできる。
非水性の加圧製粉システムにおいて、室温で1気圧より著しく大きい蒸気圧を有する非水性液体媒体を、ナノ微粒子薬剤組成物を製造するための粉砕工程において使用し得る。粉砕媒体が好適なハロゲン化炭化水素推進剤である場合、得られる分散液は、好適なpMDI容器中に直接満たしてもよい。あるいは、粉砕媒体を除去し、真空または加熱下で回収して、乾燥ナノ粒子状組成物を生成させることができる。次いで、この組成物を適当な容器に満たし、pMDIにおいて使用するための好適な推進剤を加える。
スプレー乾燥は、液体媒体中での薬剤の粒径低下に続いて、ナノ微粒子薬剤粒子を含む粉末を得るために使用される工程である。一般に、スプレー乾燥は、液体媒体が室温で約1気圧未満の蒸気圧を有する場合に使用することができる。スプレー乾燥機は、液体蒸発および薬剤粉末収集を可能とする装置である。溶液または懸濁液のいずれかである液体試料は、スプレーノズル中に供給される。ノズルは、直径約20から約100μmの範囲内の試料の液滴を生成し、これは次いで、キャリヤーガスによって乾燥チャンバーに移される。キャリヤーガス温度は、通常約80から約200℃である。液滴に迅速な液体蒸発を施すと、乾燥粒子があとに残り、これがサイクロン装置の下方の特別の貯蔵容器に集められる。
液体試料が、ナノ粒子および表面改質剤の水性分散液からなる場合、集められた生成物はナノ微粒子薬剤粒子の球状凝集体からなる。液体試料が、不活性希釈物質が溶解（ラクトースまたはマンニトールなど）しているナノ粒子の水性分散液からなる場合、集められた生成物は、内蔵されているナノ微粒子薬剤粒子を含む希釈剤（例えば、ラクトースまたはマンニトール）からなる。集められた生成物の最終の大きさは、スプレー乾燥機のノズルによって生成される飛沫の大きさと同様に、制御でき、液体試料中のナノ微粒子薬剤および／または希釈剤の濃度に左右される。集められた生成物は、pMDIでの使用のために推進剤に分散して、肺腔もしくは鼻腔送達のために従来のDPIで使用してもよく、あるいは、粒子は、噴霧器中で使用するために水中で再構成してもよい。
一部の例では、最終生成物の計量特性を改善するためにスプレー乾燥物質に不活性担体を加えることが望ましいこともある。これは、特に、スプレー乾燥粉末が非常に小さい（約5μm未満）場合か、または意図される用量が極端に少なく、そのため用量計量が困難になる場合のケースである。一般に、このような担体粒子（また増量剤としても知られる）は非常に大きくて肺腔に送達されず、単に口腔および咽喉に当たって、飲み込まれるだけである。このような担体は通常、ラクトース、マンニトール、またはトレハロースなどの糖類からなる。ポリサッカライドおよびセルロース誘導体などを含めた他の不活性物質も担体として有用であり得る。
ナノ微粒子薬剤粒子を含むスプレー乾燥粉末は、pMDIで使用するために推進剤に分散されて、または噴霧器で使用するために液体媒体中で再構成されて、従来のDPIにおいて使用されうる。
低融点（例えば、約70から約150℃）を有する化合物、または例えば生物製剤など、熱で変性または不安定化される化合物について、乾燥粉末ナノ微粒子薬剤組成物を得るためには、蒸発よりも昇華が好ましい。これは、昇華がスプレー乾燥に伴う高い工程温度を回避するからである。さらに、凍結乾燥としても公知である昇華は、薬剤化合物、特に生物学的生成物について保存安定性を高めることができる。凍結乾燥した粒子は再構成して、噴霧器において使用することができる。凍結乾燥ナノ微粒子薬剤粒子の凝集体は、鼻腔もしくは肺腔送達のいずれかのために、乾燥粉末中間体と一緒に混合するか、またはDPIおよびpMDIにおいて単独で使用することができる。
昇華には、生成物を凍結し、試料を強力な真空条件に置くことが含まれる。このことが、形成された氷が固体状態から気体状態に直接変換することを可能にする。このような工程は、高効率であり、したがって、スプレー乾燥より、より高収量をもたらす。得られた凍結乾燥生成物は、薬剤および変性剤（modifier）を含む。この薬剤は、通常凝集状態で存在し、DPIもしくはpMDIにおいて希釈剤物質（ラクトース、マンニトールなど）と併せて、吸入のみ（肺腔または鼻腔のいずれか）に使用することができる。
〔リポソーム組成物〕
一部の実施形態において、本明細書において開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、リポソーム粒子に製剤化することができ、これは次いで、吸入送達のためにエアロゾル化することができる。本発明に有用な脂質は、中性脂質および荷電脂質双方を含めたさまざまな脂質の任意のものであり得る。望ましい特性を有する担体システムは、脂質、標的基および循環エンハンサーの適切な組合せを用いて調製することができる。さらに、本明細書において提供される組成物は、リポソームまたは脂質粒子、好ましくは脂質粒子の形態であることができる。本明細書において使用されるように、「脂質粒子」という用語は、核酸を「被覆し」、水性内部をほとんど、または全く有さない脂質二重層担体を言う。より具体的には、この用語は、内層の一部が核酸（例えば、プラスミドのリン酸ジエステル骨格）上の負電荷とイオン結合またはイオン対を形成するカチオン性脂質を含む自己組織化する脂質二重層担体を述べるために用いられる。その内層は、中性または融合誘導脂質、および一部の実施形態においては負に荷電した脂質も含み得る。この粒子の外層は、通常、内層の疎水性の尾部とともにテール・トゥー・テール（tail to tail）様式で（リポソームにおける場合と同様に）配向した脂質の混合物を含む。外層の脂質に存在する極性頭部基は、粒子の外表面を形成する。
リポソーム生物活性剤は、より頻度の少ない投与および向上した治療指数を可能とする持続する治療効果またはより低い毒性を有するように設計できる。リポソームは、所望の医薬を取り込む二重層からなる。これらを、異なる層の脂質又は層間の水性空間のいずれか中に捕捉された医薬をともに、同心二重層の多重膜小胞として構成できる。
非限定的な例によれば、本組成物で使用される脂質は、リン脂質、トコフェノール、ステロイド、脂肪酸、アルブミンなどの糖タンパク質、負に荷電した脂質およびカチオン性脂質を含めた、合成、半合成、または天然起源の脂質であることができる。リン脂質には、卵ホスファチジルコリン（EPC）、卵ホスファチジルグリセロール（EPG）、卵ホスファチジルイノシトール（EPI）、卵ホスファチジルセリン（EPS）、卵ホスファチジルエタノールアミン（EPE）、および卵ホスファチジン酸（EPA）；大豆同等物、大豆ホスファチジルコリン（SPC）；SPG、SPS、SPI、SPE、およびSPA；水素化した卵および大豆同等物（例えば、HEPC、HSPC）；12から26個の炭素原子の鎖を含む、グリセロールの２及び３位の脂肪酸のエステル結合と、コリン、グリセロール、イノシトール、セリン、エタノールアミンを含めた、グリセロールの1位にある異なる頭部基とから作られた他のリン脂質、並びに対応するホスファチジン酸、が含まれる。これらの脂肪酸の鎖は飽和または不飽和であることができ、リン脂質は、異なる鎖長および異なる不飽和度を有する脂肪酸から構成されうる。特に、本製剤の組成物は、ジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）、天然起源の肺表面活性剤ならびにジオレオイルホスファチジルコリン（DOPC）およびジオレオイルホスファチジルグリセロール（DOPG）を含むことができる。その他の例としては、ジミリストイルホスファチジルコリン（DMPC）およびジミリストイルホスファチジルグリセロール（DMPG）、ジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）およびジパルミトイルホスファチジルグリセロール（DPPG）、ジステアロイルホスファチジルコリン（DSPC）およびジステアロイルホスファチジルグリセロール（DSPG）、ジオレイルホスファチジルエタノールアミン（DOPE）；ならびにパルミトイルステアロイルホスファチジルコリン（PSPC）およびパルミトイルステアロイルホスファチジルグリセロール（PSPG）などの混合リン脂質；ならびにモノオレオイルホスファチジルエタノールアミン（MOPE）などの１つアシル化されたリン脂質などがある。
好ましい実施形態においては、PEG修飾脂質が、凝集抑制剤として本発明の組成物に組み込まれる。PEG修飾脂質の使用は、嵩高いPEG基をリポソーム又は脂質担体の表面に配置させ、担体の外側へのDNAの結合を阻害する（それによって、脂質担体の架橋および凝集を防止する）。PEG-セラミドの使用はしばしば好ましく、膜二重層を安定化し且つ循環寿命を長くするという追加の利点を有する。さらに、PEG-セラミドは、脂質二重層中のPEG-セラミドの寿命を制御するために、異なる脂質の尾部長を用いて調製することができる。このように、「プログラム可能な」放出を達成することができ、これは脂質担体融合の制御をもたらす。例えば、セラミド部分に結合しているC20-アシル基を有するPEG-セラミドは、22時間の半減期で脂質二重層担体から拡散して出る。C14およびC8アシル基を有するPEG-セラミドは、それぞれ、10分および1分未満の半減期で、同じ担体から拡散して出る。結果として、脂質尾長の選択は、二重層が既知の速度で不安定（および結果として融合誘導性）になる組成物をもたらす。好ましさは減るが、他のPEG脂質または脂質-ポリオキシエチレン複合体が、本組成物において有用である。好適なPEG修飾脂質の例としては、PEG修飾されたホスファチジルエタノールアミンおよびホスファチジン酸、PEG修飾されたジアシルグリセロールおよびジアルキルグリセロール、PEG修飾されたジアルキルアミンおよびPEG修飾された1,2-ジアシロキシプロパン-3-アミンなどがある。参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5820873号に記載されるPEG-セラミド複合体（例えば、PEG-Cer-C8、PEG-Cer-C14、PEG-Cer-C20）が特に好ましい。
本発明の組成物は、直径約50nmから約400nmであるリポソーム組成物を提供するために調製することができる。当業者であれば、組成物の大きさが、カプセル化される容積に応じて、より大きくまたはより小さくなりうることを理解するであろう。したがって、より大きな容積について、大きさの分布は通常、約80nmから約300nmである。
〔表面改質剤〕
本明細書において開示されるフルオロキノロン抗菌剤は、既知の有機および無機の医薬賦形剤から選択できる好適な表面改質剤を用いて、医薬組成物に調製し得る。このような賦形剤としては、低分子量オリゴマー、ポリマー、界面活性剤および天然物などがある。好ましい表面改質剤としては、非イオン性およびイオン性界面活性剤などがある。2以上の表面改質剤を併用して使用できる。
表面改質剤の典型的例としては、セチルピリジニウムクロライド、ゼラチン、カゼイン、レシチン（リン脂質）、デキストラン、グリセロール、アラビアゴム、コレステロール、トラガカント、ステアリン酸、ベンザルコニウムクロライド、ステアリン酸カルシウム、モノステアリン酸グリセロール、セトステアリルアルコール、セトマクロゴール乳化ワックス、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（例えば、セトマクロゴール（cetomacrogol）1000などのマクロゴールエーテル）、ポリオキシエチレンヒマシ油誘導体、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル[例えば、Tween20.RTMおよびTween80.RTM、などの市販のTweens（登録商標）（ICI Specialty Chemicals）；ポリエチレングリコール[例えば、Carbowaxs 3350（登録商標）および1450（登録商標）、およびCarbopol 943（登録商標）、（Union Carbide）]、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ステアリン酸ポリオキシエチレン、コロイダル二酸化ケイ素、リン酸塩、ドデシル硫酸ナトリウム、カルシウムカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース（HPC、HPC-SL、およびHPC-L）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、フタル酸ヒドロキシプロピルメチルセルロース、非結晶性セルロース、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、トリエタノールアミン、ポリビニルアルコール（PVA）、ポリビニルピロリドン（PVP）、エチレンオキシドおよびホルムアルデヒドと4-（1,1,3,3-テトラメチルブチル）フェノールのポリマー（チロキサポール、スペリオン、およびトリトンとしても知られる）、ポロキサマー（例えば、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのブロックコポリマーである、Pluronics F68（登録商標）、およびF108（登録商標））；ポロキサミン［例えば、エチレンジアミンへのプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドの逐次付加に由来する四官能ブロックコポリマーである、Poloxamine 908.RTMとしても知られるTetronic 908.RTM（BASF Wyandotte Corporation、Parsippany、N.J.）]；ジミリストイルホスファチジルグリセロールなどの荷電リン脂質、ジオクチルスルホスクシネート（DOSS）；Tetronic 1508（登録商標）；（T-1508）（BASF Wyandotte Corporation）、スルホコハク酸ナトリウムのジアルキルエステル[例えば、スルホコハク酸ナトリウムのジオクチルエステルである、Aerosol OT（登録商標）（American Cyanamid）]；ラウリル硫酸ナトリウムであるDuponol P（登録商標）（DuPont）；アルキルアリールポリエーテルスルホネートであるTritons X-200（登録商標）（Rohm and Haas）；ステアリン酸スクロースおよびジステアリン酸スクロースの混合物であるCrodestas F-110（登録商標）（Croda Inc.）；Olin-log（登録商標）としても知られるp-イソノニルフェノキシポリ（グリシドール）、またはSurfactant 10-G（登録商標）、（Olin Chemicals、Stamford、Conn.）；Crodestas SL-40（登録商標）、（Croda Inc.）；およびC18H37CH2(CON(CH3)-CH2(CHOH)4(CH2OH)2であるSA9OHCO（Eastman Kodak Co.）；デカノイル-N-メチルグルカミド；n-デシルβ-D-グルコピラノシド；n-デシルβ-D-マルトピラノシド；n-ドデシルβ-D-グルコピラノシド；n-ドデシルβ-D-マルトシド；ヘプタノイル-N-メチルグルカミド；n-ヘプチル-β-D-グルコピラノシド；n-ヘプチルβ-D-チオグルコシド；n-ヘキシルβ-D-グルコピラノシド；ノナノイル-N-メチルグルカミド；n-ノイルβ-D-グルコピラノシド；オクタノイル-N-メチルグルカルミド；n-オクチルβ-D-グルコピラノシド；オクチルβ-D-チオグルコピラノシドなどがある。チロキサポールが、ステロイドの肺または鼻腔内送達のための特に好ましい表面改質剤であり、さらには噴霧療法にとってさらに特に好ましい。
本明細書に開示される溶液中の使用のための界面活性剤の例としては、以下に限定されないが、ラウレス硫酸アンモニウム、セタミンオキシド、塩化セトリモニウム、セチルアルコール、セチルミリステート、セチルパルミテート、コカミドDEA、コカミドプロピルベタイン、コカミドプロピルアミンオキシド、コカミドMEA、DEAラウリルサルフェート、ジステアリルフタル酸アミド、ジセチルジメチルアンモニウムクロライド、ジパルミトイルエチルヒドロキシエチルモニウム、ラウレススルホコハク酸二ナトリウム、ジ（水素化）タロウフタル酸、グリセリルジラウレート、グリセリルジステアレート、グリセリルオレエート、グリセリルステアレート、イソプロピルミリステートnf、イロプロピルパルミテートnf、ラウラミドDEA、ラウラミドMEA、ラウラミドオキシド、ミリスタミンオキシド、オクチルイソノナノエート、オクチルパルミテート、オクチルドデシルネオペンタノエート、オレアルコニウムクロリド、PEG-2ステアレート、PEG-32グリセリルカプリレート／カプレート、PEG-32グリセリルステアレート、PEG-4およびPEG-150ステアレートおよびジステアレート、PEG-4からPEG-150ラウレートおよびジラウレート、PEG-4からPEG-150オレエートおよびジオレエート、PEG-7グリセロールココエート、PEG-8蜜ろう、プロピレングリコールステアレート、C14〜16オレフィンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、トリデセス硫酸ナトリウム、ステアラルコニウムクロライド、ステアラミドオキシド、TEA-ドデシルベンゼンスルホネート、TEAラウリル硫酸などがある。
これらの表面改質剤の大部分は、公知の医薬賦形剤であり、参照により特に組み込まれる、Handbook of Pharmaceutical Excipients、アメリカ薬剤協会および英国薬剤師会の共同出版（The Pharmaceutical Press、1986）に詳細に記載されている。表面改質剤は、市販されており、および/または当技術分野において公知な技術によって調製することができる。薬剤および表面改質剤の相対量は、広範に変わり得、表面改質剤の最適量は、例えば、選択される具体的薬剤および表面改質剤、ミセルを形成する場合は、表面改質剤の臨界ミセル濃度、表面改質剤の親水性-親油性バランス（HLB）、表面改質剤の融点、表面改質剤および/または薬剤の水溶解度、表面改質剤の水溶液の表面張力などに左右され得る。
本発明において、薬剤と表面改質剤の最適比は、約0.1%から約99.9%、より好ましくは約10%から約90%のフルオロキノロン抗菌剤である。
〔ミクロスフェア〕
最初に、可溶化されるべき薬剤化合物の適当量を水に加えることによって、ミクロスフェアをフルオロキノロンの肺腔送達のために使用できる。例えば、水性レボフロキサシン溶液は、氷浴上で1から3分間のプローブ超音波処理によってポリ（DL-ラクチド-コ-グリコリド）（PLGA）の所定量（0.1から1%w/v）を含む塩化メチレン中に分散させ得る。別途、レボフロキサシンを、PLGA（0.1から1%w/v）を含む塩化メチレン中に可溶化させる。得られた油中水型の第1のエマルジョンすなわちポリマー/薬剤溶液を氷浴上で3から5分間のプローブ超音波処理によって、1から2%の（前もって4℃に冷却された）ポリビニルアルコールからなる水性連続相中に分散させる。得られたエマルジョンを、室温で約2から4時間連続的に攪拌し、塩化メチレンを蒸発させる。こうして形成された微粒子を、約5〜10分間8000〜10000rpmで遠心分離することによって連続相から分離する。沈降粒子を蒸留水で3回洗浄し、凍結乾燥させた。凍結乾燥レボフロキサシン微粒子を-20℃で保存する。
非限定的な例によれば、スプレー乾燥によるアプローチを、レボフロキサシンミクロスフェアを調製するために用いる。レボフロキサシンの適当量を、PLGA（0.1から1%）を含む塩化メチレン中に可溶化する。この溶液をスプレー乾燥してミクロスフェアを得る。
非限定的な例によれば、レボフロキサシン微粒子は、適当な技術および方法を使用して、サイズ分布（要件：90%<5μm、95%<10μm）、形状、薬剤負荷効率、薬剤放出について特性分析される。
非限定的な例によれば、このアプローチは金属イオンを封鎖し、ナノ粒子ベース製剤のための低溶解度レボフロキサシン塩形態などの、固体のAUC形状増強製剤の水溶解度を改善するために使用してもよい。
フルオロキノロンの特定量を、水で96から75%に希釈する場合、まず、溶液中にフルオロキノロンを維持するのに必要なエタノール96%の最小量に溶解させることができる。次いで、この溶液を水で希釈して、75%エタノールを得、次いで、特定量のパラセタモールを加えて、次のw/wの薬剤/ポリマー比： 1：2、1：1、2：1、3：1、4：1、6：1、9：1、および19：1を得ることができる。これらの最終溶液は、次の条件下：供給速度15mL/分；入口温度110℃；出口温度85℃；圧力4バール；および乾燥空気の処理量35m3/時間、でスプレー乾燥する。次いで、粉末を集め、デシケーター中で真空下に保存する。
〔固体脂質粒子〕
フルオロキノロン固体脂質粒子の調製には、少なくとも脂質の融解温度で維持される脂質溶融物（ホスファチジルコリンおよびホスファチジルセリンなどのリン脂質）中に薬剤を溶解し、引き続き少なくとも脂質の融解温度に維持される熱い水性界面活性剤溶液（通常1から5%w/v）中に薬剤含有溶融物を分散させることが含まれる。この粗分散は、Microfluidizer（登録商標）を使用して1から10分間均質化し、ナノエマルジョンを得る。ナノエマルジョンを4〜25℃の温度に冷却して、脂質を再固化し、固体脂質ナノ粒子の形成をもたらす。製剤パラメータ（脂質マトリックスの種類、界面活性剤濃度および製造パラメータ）の最適化を、延長された薬剤送達を達成するために行う。非限定的な例によれば、このアプローチは金属イオンを封鎖し、ナノ粒子ベース製剤のための低溶解度レボフロキサシン塩形態などの固体のAUC形状増強製剤の水溶解度を改善するために使用してもよい。
〔溶融押出AUC形状増強製剤〕
溶融押出AUC形状増強フルオロキノロン製剤は、界面活性剤を加えるかまたはミクロエマルジョンを調製することによってミセル中に薬剤を分散させ、シクロデキストリンなどの他の分子で包接錯体を形成し、薬剤のナノ粒子を形成するか、またはポリマーマトリックス中に不定形薬剤を内蔵させることによって調製してもよい。ポリマーマトリックス中に薬剤を均質に内蔵させて、固体分散液を製造する。固体分散液は、2つの方法：溶媒法および熱溶融法で調製することができる。溶媒法は、有機溶媒を使用し、その中で薬剤および適当なポリマーを溶解し、次いで（スプレー）乾燥する。この方法の主な欠点は、有機溶媒の使用およびバッチ様式製造工程である。熱溶融法は、適当なポリマー中に薬剤を分散または溶解させるために熱を使用する。溶融押出法は、この熱溶融法の最適なバージョンである。溶融押出アプローチの利点は、有機溶媒がないこと、および連続製造工程である。溶融押出は新規な医薬技術であるので、これを扱っている文献は限られる。技術的な構成には、非限定的な例によれば、レボフロキサシンまたは他のフルオロキノロンのAUC形状増強製剤を作製するために、フルオロキノロン、ヒドロキシプロピル-b-シクロデキストリン（HP-b-CD）、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）の混合および押出が含まれる。シクロデキストリンは、外側表面にヒドロキシル基および中央に空洞を有するドーナツ形の分子である。シクロデキストリンは、包接錯体を形成することによって薬剤を隔離する。シクロデキストリンおよび薬剤間の錯体形成は、精力的に研究されてきた。水溶性ポリマーが、錯体形成の過程でシクロデキストリンおよび薬剤と相互作用し、ポリマーと共錯化した、薬剤およびシクロデキストリンの安定化された錯体を形成することが知られている。この錯体は、古くからのシクロデキストリン-薬剤錯体に比べてより安定である。一例として、HPMCは水溶性であり；したがって、溶融物中でHP-b-CDと一緒にこのポリマーを使用すると、水溶性AUC形状増強製剤を作り出すことが予期される。非限定的な例によれば、このアプローチは金属イオンを封鎖し、ナノ粒子ベース製剤のための低溶解度レボフロキサシン塩形態などの固体AUC形状増強製剤の水溶解度を改善させるために使用してもよい。
〔共沈殿物〕
共沈フルオロキノロン製剤は、薬理学的に不活性なポリマー材料との共沈殿物の形成によって調製し得る。さまざまな水溶性ポリマーを用いてAUC形状増強製剤を作製するための分子状固体分散物または共沈殿物の形成は、in vitroの溶解速度および/またはin vivoの吸収を著しく遅延させ得ることが示されてきた。粉末化された製品の調製において、溶解速度は粒度に強く影響されるので、粒度を低下させるために粉砕が一般に使用される。さらに、強い力（粉砕など）は、表面エネルギーを高め、粒度を低下させるだけでなく、結晶格子のひずみを引き起こす。ヒドロキシプロピルメチルセルロース、b-シクロデキストリン、キチンおよびキトサン、結晶セルロース、およびゼラチンと一緒に薬剤を共に粉砕することは溶解特性を高め、そうでなければ容易に生物学的利用可能なフルオロキノロンに対してAUC形状増強を得ることができる。非限定的な例によれば、このアプローチはまた金属イオンを封鎖し、ナノ粒子ベース製剤のための低溶解度レボフロキサシン塩形態などの固体AUC形状増強製剤の水への溶解度を改善するために使用してもよい。
〔分散向上ペプチド〕
組成物は、2個以上のロイシン残基を有する1種または複数のジまたはトリペプチドを含み得る。さらなる非限定的な例によれば、分散向上ペプチドを開示する米国特許第6835372号が、参照により全体的に本明細書に組み込まれる。この特許では、ジロイシン含有のジペプチド（例えば、ジロイシン）およびトリペプチドが、粉末組成物の分散性を高める能力において優れることの発見について記載されている。
もう1つの実施形態において、アミノ酸を含む高度に分散性の粒子が投与される。疎水性アミノ酸が好ましい。好適なアミノ酸としては、天然起源および非天然起源の疎水性アミノ酸などがある。限定されないが、非天然起源のアミノ酸を含む一部の天然起源の疎水性アミノ酸としては、例えば、ベータ-アミノ酸などがある。疎水性アミノ酸のD、L双方およびラセミ体の配置を用いることができる。好適な疎水性アミノ酸にはまた、アミノ酸アナログが含まれる。本明細書において使用されるように、アミノ酸アナログとしては、以下の式：-NH-CHR-CO-（式中、Rは、脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、芳香族基および置換芳香族基であり、Rは天然起源のアミノ酸の側鎖に一致しない）を有するアミノ酸のDまたはL配置などがある。本明細書に使用されるように、脂肪族基としては、完全に飽和であり、窒素、酸素または硫黄などの1個または複数のヘテロ原子を含み、および/または1つまたは複数の脱飽和単位を含む、直鎖、分岐または環状のC1からC8の炭化水素などがある。芳香族基としては、フェニルおよびナフチルなどの炭素環式芳香族基、ならびにイミダゾール、インドリル、チエニル、フラニル、ピリジル、ピラニル、オキサゾイル、ベンゾチエニル、ベンゾフラニル、キノリニル、イソキノリニルおよびアクリジニルなどのヘテロ環式芳香族基などがある。
脂肪族基、芳香族基またはベンジル基上の好適な置換基としては、OH、ハロゲン（-Br、-Cl、-Iおよび-F）、O(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、アリール基または置換アリール基)、-CN、-NO2、-COOH、-NH2、-NH(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、アリール基または置換アリール基)、-N(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、アリール基または置換アリール基)2、-COO(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、アリール基または置換アリール基)、-CONH2-、-CONH(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、アリール基または置換アリール基)、-SH、-S(脂肪族基、置換脂肪族基、ベンジル基、置換ベンジル基、芳香族基または置換芳香族基)および-NH-C（=NH）-NH2などがある。置換ベンジル基または芳香族基はまた、置換基として脂肪族基もしくは置換脂肪族基を有することができる。置換脂肪族基はまた、置換基としてベンジル基、置換ベンジル基、アリール基もしくは置換アリール基を有することができる。置換脂肪族基、置換芳香族基または置換ベンジル基は、1個または複数個の置換基を有することができる。アミノ酸置換基を修飾すると、例えば、親水性である天然アミノ酸の親液性または疎水性を高めることができる。
多くの好適なアミノ酸、アミノ酸アナログおよびその塩を商業的に得ることができる。他は、当技術分野において公知の方法によって合成できる。
疎水性は、一般に、非極性溶媒および水間のアミノ酸の分配に関連して定義される。疎水性アミノ酸は、非極性溶媒に対して優先傾向を示すアミノ酸である。アミノ酸の相対的な疎水性は、グリシンが値0.5を有する疎水性目盛り上で表すことができる。このような目盛り上で、水に対して優先傾向を有するアミノ酸は0.5未満の値であり、非極性溶媒に優先傾向を有するものは、0.5を超える値である。本明細書において使用されるように、「疎水性アミノ酸」という用語は、疎水性目盛り上で、0.5より大きいか等しい値を有し、言い換えれば、少なくともグリシンの値と等しい非極性の酸中で分配の傾向を有するアミノ酸を言う。
用いることができるアミノ酸の例としては、限定されないが、グリシン、プロリン、アラニン、システイン、メチオニン、バリン、ロイシン、チオシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファンなどがある。好ましい疎水性アミノ酸としては、ロイシン、イソロイシン、アラニン、バリン、フェニルアラニンおよびグリシンなどがある。疎水性アミノ酸の組合せもまた、用いることができる。さらに、疎水性および親水性（好ましくは水中に分配される）アミノ酸の組合せ（ここでこの全体的に見た組合せが疎水性である）も用いることができる。
アミノ酸は、少なくとも約10重量%の量で本発明の粒子において存在することができる。好ましくは、アミノ酸は、約20から約80重量%の範囲にわたる量で粒子において存在することができる。疎水性アミノ酸の塩は、少なくとも10重量%の量で本発明の粒子において存在することができる。好ましくは、アミノ酸塩は、約20から約80重量%の範囲にわたる量で粒子において存在する。好ましい実施形態において、粒子は、約0.4g/cm3未満のタップ密度を有する。
アミノ酸を含む粒子を形成し、送達する方法は、「Use of Simple Amino Acids to Form Porous Particles During Spray Drying」との表題がされている米国特許第6586008号に記載され、この教示は参照により全体的に本明細書に組み込まれる。
〔タンパク質／アミノ酸〕
タンパク質賦形剤には、ヒト血清アルブミン（HSA）、組換えヒトアルブミン（rHA）、カゼイン、ヘモグロビンなどが含まれる。緩衝能においても機能し得る（本発明のジロイシンペプチドの外の）好適なアミノ酸としては、アラニン、グリシン、アルギニン、ベタイン、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸、システイン、リジン、ロイシン、イソロイシン、バリン、メチオニン、フェニルアラニン、アスパルテーム、チロシン、トリプトファンなどがある。分散剤としても機能するアミノ酸およびポリペプチドが好ましい。この分類に入るアミノ酸としては、ロイシン、バリン、イソロイシン、トリプトファン、アラニン、メチオニン、フェニルアラニン、チロシン、ヒスチジン、およびプロリンなどの疎水性アミノ酸などがある。分散性向上ペプチド賦形剤としては、上記に記載されたものなどの1個または複数の疎水性アミノ酸成分を含む、ダイマー、トリマー、テトラマー、およびペンタマーなどがある。
〔炭水化物〕
非限定的な例によれば、炭水化物賦形剤には、フルクトース、マルトース、ガラクトース、グルコース、D-マンノース、ソルボースなどの単糖；ラクトース、スクロース、トレハロース、セロビオースなどの二糖；ラフィノース、メレジトース、マルトデキストリン、デンプンなどのポリサッカライド；およびマンニトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、キシリトールソルビトール（グルシトール）、ピラノシルソルビトール、ミオイノシトール、イソマルトなどのアルジトールなどが含まれる。
〔ポリマー〕
非限定的な例によれば、組成物にはまた、ポリマー賦形剤／添加剤、例えば、ポリビニルピロリドン、誘導セルロース（ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびヒドロキシプロピルメチルセルロースなど）、Ficolls（ポリマー糖）、ヒドロキシエチルスターチ、デキストラート（非限定的な例によれば、シクロデキストリンは、2-ヒドロキシプロピル-ベータ-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル-ガンマ-シクロデキストリン、ランダムメチル化ベータ-シクロデキストリン、ジメチル-アルファ-シクロデキストリン、ジメチル-ベータ-シクロデキストリン、マルトシル-アルファ-シクロデキストリン、グルコシル-1-アルファ-シクロデキストリン、グルコシル-2-アルファ-シクロデキストリン、アルファ-シクロデキストリン、ベータ-シクロデキストリン、ガンマ-シクロデキストリン、およびスルホブチルエーテル-ベータ-シクロデキストリンなどを含み得る）などが含まれてもよい。ポリエチレングリコール、およびペクチンもまた使用できる。
投与される高度に分散性の粒子には、生物活性剤および生体適合性の、好ましくは生分解性のポリマー、コポリマー、もしくは混合物が含まれる。このポリマーは、粒子の異なる特性を最適化するために調整することができ、それらとしては、i）送達される薬剤および送達の際薬剤の安定性および活性の保持を提供するポリマーの相互作用；ii）ポリマー分解速度および、それによる薬剤放出速度のプロファイル；iii）化学修飾を介した表面特性およびターゲティング能力；およびiv）粒子気孔率などがある。
多無水物（ポリ無水物）などの表面浸食性ポリマーを使用して、粒子を形成し得る。例えば、ポリ[（p-カルボキシフェノキシ）ヘキサン無水物などの多無水物を使用し得る。生分解性多無水物は、米国特許第4857311号に記載されている。ポリ（ヒドロキシ酸）を含むポリエステルベースのものなどの嵩高い浸食性ポリマーもまた使用できる。例えば、ポリグリコール酸（PGA）、ポリ乳酸（PLA）、またはそのコポリマーを使用して粒子を形成し得る。ポリエステルはまた、アミノ酸などの荷電基または官能基を有してもよい。好ましい実施形態において、制御された放出特性を有する粒子は、ジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）などの界面活性剤を取り込んでいるポリ（D,L-乳酸）および/またはポリ（D,L-乳酸-共-グリコール酸）（「PLGA」）から形成することができる。
他のポリマーとしては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリビニル化合物（例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、及びポリビニルエステル）、アクリル酸およびメタクリル酸のポリマー、セルロースおよび他のポリサッカライド、およびペプチドもしくはタンパク質、またはそれらのコポリマーもしくは混合物などがある。ポリマーを、異なる制御薬剤送達の利用のために適切な安定性およびin vivo分解速度を有するように選択または修飾してもよい。
高度に分散性の粒子は、Hrkachら、Macromolecules、28：4736〜4739（1995）；およびHrkachら、「Poly（L-Lactic acid-co-amino acid）Graft Copolymers： A Class of Functional Biodegradable Biomaterials」in Hydrogels and Biodegradable Polymers for Bioapplications、ACSシンポジウムシリーズNo.627、Raphael M、Ottenbriteら編、米国化学協会、第8章、93〜101、1996に記載されるように、官能化されたポリエステルグラフトコポリマーから形成することができる。
本発明の好ましい実施形態において、生物活性剤およびリン脂質を含む高度に分散性の粒子を投与する。好適なリン脂質の例としては、とりわけ、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびそれらの組合せなどがある。リン脂質の具体的な例としては、限定されないが、ホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（DPPE）、ジステアロイルホスファチジルコリン（DSPC）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（DPPG）またはこれらの任意の組合せなどがある。他のリン脂質は、当業者に公知である。好ましい実施形態において、リン脂質は肺に対し内生的である。
リン脂質は、約0から約90重量%の範囲にわたる量で粒子中に存在できる。より普通には、約10から約60重量%の範囲にわたる量で粒子中に存在できる。
本発明のもう1つの実施例において、リン脂質またはその組合せを選択して、高度に分散性な粒子に制御された放出特性を与える。具体的なリン脂質の相転移温度は、患者の生理学的体温より低いか、その近くか、または上であることができる。好ましい相転移温度は、30℃から50℃の範囲である（例えば、患者の通常の体温の±10℃以内）。相転移温度によってリン脂質またはリン脂質の組合せを選択することによって、粒子を制御された放出特性を有するように調整できる。例えば、患者の体温よりも高い相転移温度を有するリン脂質またはリン脂質の組合せを含む粒子を投与することによって、ドーパミン前躯体、アゴニストあるいは、前躯体および/またはアゴニストの任意の組合せの放出を遅らせることができる。一方、迅速な放出は、比較的低い転移温度を有するリン脂質を該粒子中に含ませることによって得ることができる。
〔味覚マスキング、香料、その他〕
非限定的な例によれば、組成物には、香味剤、味覚マスキング剤、無機塩（例えば、塩化ナトリウム）、抗菌剤（例えば、塩化ベンザルコニウム）、甘味料、抗酸化剤、帯電防止剤、界面活性剤（例えば、「TWEEN 20」および「TWEEN 80」などのポリソルベート）、ソルビタンエステル、サッカリン、シクロデキストリン、脂質（例えば、レシチンなどのリン脂質、および他のホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン）、脂肪酸および脂肪酸エステル、ステロイド（例えば、コレステロール）、およびキレート剤（例えば、EDTA、亜鉛および他のこのように好適なカチオン）などがさらに含まれてもよい。本発明による組成物において使用するための好適な他の医薬賦形剤および/または添加剤は、「Remington： The Science & Practice of Pharmacy」、第19版、Williams & Williams、（1995）、および「Physician's Desk Reference」、第52版、Medical Economics、Montvale、N.J.（1998）に記載されている。
非限定的な例によれば、フルオロキノロン製剤のための味覚マスキング剤のクラスには、香味剤、甘味料、および他のさまざまなコーティング戦略を加えることが含まれる。非限定的な例によれば、これらは、糖類（スクロース、デキストロース、およびラクトースなど）、カルボン酸、マグネシウムおよびカルシウムなどの塩（非特異的またはキレートベースのフルオロキノロン味覚マスキング剤）、メントール、アミノ酸もしくはアミノ酸誘導体（アルギニン、リジンなど）、モノソジウムグルタメート、および合成香味油および香味芳香剤および／または天然油、植物、葉、花、果実などからの抽出物、およびそれらの組合せから選択することができる。これらは、シナモン油、冬緑油、ペパーミント油、クローバ油、ベイ油、アニス油、ユーカリ油、バニラ、かんきつ油（レモン油、オレンジ油、グレープ油およびグレープフルーツ油など）、リンゴ、モモ、ナシ、イチゴ、ラズベリー、チェリー、プラム、パイナップル、アプリコットなどの果実エキスなどを含み得る。さらなる甘味料としては、スクロース、デキストロース、アスパルテーム（Nutrasweet（登録商標））、アセスルファム-K、スクロロースおよびサッカリン、有機酸（非限定的な例によれば、クエン酸およびアスパラギン酸）などがある。このような香味剤は、約0.05から約4パーセントで存在し得る。不快な吸入薬剤の味覚を改善するか、または隠すためのもう1つのアプローチは、薬剤溶解度を低下させることであり、例えば、薬剤は味覚受容体と相互作用するために溶解しなければならない。したがって、薬剤の固体形態を送達することは、味覚応答を回避し、所望の改善された味覚効果を得ることができる。フルオロキノロンの溶解度を低下させる非限定的な方法は、本明細書に述べられており、例えば、レボフロキサシンまたはジェミフロキサシンと、キシナホ酸、オレイン酸、ステアリン酸およびパモ酸との塩形態である。さらなる共沈殿剤としては、ジヒドロピリジンおよびポリビニルピロリドンなどのポリマーなどがある。さらに、味覚マスキングは、脂肪親和性小胞の作製によって達成してもよい。さらなるコーティング剤またはキャッピング剤としては、デキストレート（非限定的な例によれば、シクロデキストリンは、2-ヒドロキシプロピル-ベータ-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル-ガンマ-シクロデキストリン、ランダムメチル化ベータ-シクロデキストリン、ジメチル-アルファ-シクロデキストリン、ジメチル-ベータ-シクロデキストリン、マルトシル-アルファ-シクロデキストリン、グルコシル-1-アルファ-シクロデキストリン、グルコシル-2-アルファ-シクロデキストリン、アルファ-シクロデキストリン、ベータ-シクロデキストリン、ガンマ-シクロデキストリン、およびスルホブチルエーテル-ベータ-シクロデキストリンなどを含み得る）、修飾セルロース（エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロースなど）、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレンオキシド、糖および糖アルコール、ワックス、セラック、アクリルおよびそれらの混合物などがある。非限定的な例によれば、フルオロキノロンの非溶解形態を送達するための他の方法としては、薬剤を単独で、または単純に、結晶性微粉化製剤、乾燥粉末製剤、スプレー乾燥製剤、およびナノ懸濁液製剤として非溶解の作用製剤を投与することである。しかし、別の方法は、味覚変性剤を含ませることである。これには、一緒に混合される、上にコーティングされる、またはそうでなければフルオロキノロン活性医薬と併用される味覚マスキング物質などがある。しかし、この添加はまた、例えば粘液溶解剤などの別の選択された薬剤製品添加の味覚を改善するために機能し得る。このような物質の非限定的な例としては、酸リン脂質、リゾホスホ脂質、トコフェノールポリエチレングリコールスクシネート、およびエンボン酸（パモ酸塩）などがある。これらの薬剤の多くは、エアロゾル投与のために単独で、またはフルオロキノロンと併用して使用できる。
〔粘液溶解剤〕
エアロゾル治療時に痰粘性を低下させるための薬剤をフルオロキノロンと組み合わせる製剤を製造する方法としては以下がある。これらの薬剤は、固定した組合せで調製することができるか、またはエアロゾルフルオロキノロン療法に続けて投与することができる。
最も普通に処方される薬剤は、巨大分子間のジスルフィド架橋を壊すことによってin vitroで粘液を解重合するN-アセチルシステイン（NAC）である。痰の靭性をこのように低下させることは、気道からその除去を容易にすると考えられる。さらに、NACは、酸素ラジカルスカベンジャーとして作用し得る。NACは、経口または吸入によってのいずれかで摂取できる。投与のこれら2つの方法の間の相違は、正式には研究されてこなかった。経口投与後、NACは、肝臓および腸において、システイン、すなわち抗酸化剤グルタチオンの前躯体に還元される。この抗酸化特性は、嚢胞性線維症（CF）における肺機能の低下を防止するのに有用でありうる。噴霧化されたNACは一般に、その靭性を低下させることによって喀痰の喀出を改善するために、欧州大陸において特に、CF患者に処方される。この究極的な目的は、CFにおける肺機能の低下を遅らせることである。
L-リジン-N-アセチルシステイネート（ACC）またはNacystelyn（NAL）は、粘液溶解、抗酸化、および抗炎症特性を有する新規な粘液活性剤である。化学的に、これはACCの塩である。この薬剤は、L-リジンおよびACCの相乗的粘液溶解活性のためにその親分子ACCよりも優れた活性を示すことが認められる。さらに、そのほとんど中性のpH（6.2）は、気管支痙攣の非常に少ない発生率で肺におけるその投与を可能にし、これは酸性ACC（pH2.2）ではそうではない。NALは、要する肺用量が非常に高く（約2mg）、その微粉化薬剤は粘着性で、凝集性であり、したがって再分散性の製剤を製造することに問題があるので吸収形態で製剤することが困難である。NALは、クロロフルオロカーボン（CFC）含有定量吸入器（MDI）として最初に開発されたが、なぜなら、この形態が臨床前および最初の臨床試験を始めるために開発するのが最も容易で速かったからである。NAL MDIは1パフ当たり2mg送達し、これから約10%が健常人における肺に到達可能であった。この製剤の大きな不都合の1つは、必要な用量を得るのに12パフ程度が必要であるため、患者の薬剤服用順守であった。さらに、患者集団（12）の大きな割合に直面した調整の問題と結びついた、薬剤製品からのCFCガスの連続的な除去は、NALの新しい剤形の開発をもたらした。乾燥粉末吸入器（DPI）製剤が、MDIに関する順守の問題を解決し、およびそれと、幼児を含む最も広範な可能性がある患者集団に薬剤を投与するための、最適で、再現性ある快適な方法とを組み合わせるために選択された。
NALのDPI製剤としては、従来にないラクトース（通常錠剤の直接圧縮のために予定されている）、いわゆる、ローラー乾燥（RD）された無水β-ラクトースの使用などがあった。単回投与DPI装置を用いてin vitroで試験する場合、この粉末製剤は少なくとも名目用量の30%の細粒子画分（FPF）、すなわちMDIについてのものより3倍大きな細粒子画分（FPF）を生成する。このアプローチは、併用投与または固定併用投与抗生物質療法のいずれかのために、フルオロキノロン抗生物質と組み合わせて使用し得る。
粘液溶解活性に加えて、嚢胞性線維症（CF）患者の気道内の過剰好中球エラスターゼ活性が、進行性肺損傷をもたらす。還元剤によるエラスターゼ上のジスルフィド結合の破壊は、その酵素活性を変性し得る。3つの天然起源ジチオール還元系について、エラスターゼ活性に対する効果を調べた：1）大腸菌チオレドキシン（Trx）系、2）組換えヒトチオレドキシン（rhTrx）系、および3）ジヒドロリボ酸（DHLA）。Trx系は、Trx、Trxレダクターゼ、およびNADPHからなる。エラスターゼ活性の分光学的分析によって示されるように、2つのTrx系およびDHLAは、CF喀痰の可溶相（sol）に存在するエラストリシス活性とともに、精製されたヒト好中球エラスターゼを阻害した。この3つのTrx系成分のいずれを除去しても、阻害を抑制した。モノチオールN-アセチルシステインおよび還元グルタチオンと比較して、ジチオールは、より大きなエラスターゼ阻害を示した。調査手段としてTrxを整理するために、rhTrxの安定還元形態を合成し、単一成分として使用した。還元rhTrxは、NADPHもしくはTrxレダクターゼなしで、精製エラスターゼおよびCF喀痰solエラスターゼを阻害した。TrxおよびDHLAは粘液溶解効果を有するため、本発明者らは、粘液溶解処理後に、エラスターゼ活性における変化を調べた。未処理CF喀痰を、還元rhTrx系、DHLA、またはDNaseで直接処理した。Trx系およびDHLAは、エラスターゼ活性を増加させなかったが、還元rhTrx処理はsolエラスターゼ活性を60%増加させた。それどころか、DNase処理後のエラスターゼ活性は190%増加した。その粘液溶解効果と組み合わせられた、エラスターゼ活性を制限するTrxおよびDHLAの能力は、これらの化合物をCFに対する可能性ある療法にする。
さらに、嚢胞性線維症（CF）患者の喀痰に存在するが、正常な気道体液には存在しないF-アクチンおよびDNAの束は、感染気道体液の除去を阻害し、CFの病状を悪化させる喀痰の変化した粘性特性の一因となる。これらの不都合な特性を変えるための1つのアプローチは、DNAを成分モノマーに酵素的に解重合するDNase、およびF-アクチンを小断片に切断するゲルソリンを使用してこれらのフィラメント状の凝集体を除去することである。DNAおよびF-アクチン上の高密度の表面負荷電は、単独で強い静電的な反発を示すこれらのフィラメントの束が、ヒストン、抗菌ペプチドなどの多価カチオン、および気道体液中に優勢な他の正に荷電した分子によって安定化させられる可能性があることを示唆する。さらに、実際、ヒストンH1またはリゾチームの添加後に形成されるDNAまたはF-アクチンの束が、重合体のアスパラギン酸塩またはグルタミン酸塩などの溶解性多価アニオンによって効率的に溶解することが観察された。ポリアスパラギン酸塩またはポリグルタミン酸塩の添加はまた、CF喀痰中にDNAおよびアクチン含有束を分散させ、これら試料の弾性率をDNase Iまたはゲルソリンでの処理後に得られるものに匹敵するレベルに低下させる。ポリアスパラギン酸の添加はまた、ヒストンH1と一緒に形成されるDNA束を含有する試料に添加した場合、DNaseの活性を増加させた。CF喀痰に添加した場合、ポリアスパラギン酸は細菌の増殖を著しく減少させ、内生抗菌因子の活性化を示唆した。これらの発見は、可溶性多価アニオンが、単独で又は他の粘液溶解剤と組み合わせて、CF喀痰内に形成する荷電バイオポリマーの大きな束を選択的に解離させる潜在能力を有することを示唆する。
したがって、NAC、未画分化ヘパリン、還元グルタチオン、ジチオール、Trx、DHLA、他のモノチオール、DNAse、ドルナーゼアルファ、高張製剤（例えば、約350 mOsmol/kgより大きい重量オスモル濃度）、重合体アスパラギン酸塩もしくはグルタミン酸塩などの多価アニオン、グルコシダーゼおよび上記の他の例は、フルオロキノロン抗生物質および他のエアロゾル投与するのための粘液溶解剤と組み合わせて、低下した喀痰粘性のより良い分布を通して抗菌活性を改善することができ、改善された肺機能（喀痰の可動性および粘膜繊毛の除去から）によって臨床的転帰を改善し、免疫炎症性応答による肺組織損傷を低減できる。
（実施例）
以下の実施例は、本発明のさまざまな態様を実施するために考えられたベストモードを説明するだけでなく、上記の発明を使用する方法をより完全に説明するのに役立つものである。これらの実施例は、本発明の真の範囲を限定するために役立つものでは決してなく、むしろ説明の目的のために提示される。本明細書に引用される全ての参考文献は参照により全体的に組み込まれる。
（実施例1） − 短期間エアロゾルを用いた高局所濃度
〔エアロゾルフルオロキノロン曝露〕
レボフロキサシンなどのフルオロキノロンのエアロゾル投与は、ラットおよびヒトの上皮層体液（ELF）中に高濃度を発生させる。しかし、この用量は、投与後に急速に減少することが認められた。
短期間で、高濃度のレボフロキサシンが、P. aeruginosa（PA）の治療において有効であり得るかどうか決定するために、試験を行い、異なる条件で増殖させたこの微生物のさまざまな株について殺菌活性を測定した。これらは、嚢胞性線維症（CF）肺におけるPAの条件および増殖について公知なことに基づいて選択した。これらの実験のために4つのP. aeruginosaの同系株を使用した（表2）。
PAM1020は、親野生型株であり、PAM1032は、レボフロキサシンを細胞から排除することができるMexAB-OprM排出ポンプの過剰発現によって高レボフロキサシン耐性をもたらすnalB突然変異を含む。
〔試験1 指数関数的に増殖した細胞に対するレボフロキサシンの活性〕
〔方法〕
〔接種材料調製〕
株をMueller-Hiltonブロス（MHB）中35℃で一夜好気的に増殖させた。次いで、培養液を100mlの新鮮なMHB中へ1：1000で希釈し、OD600約0.3に増殖させ、約108CFU/mlに到達させた。この培養液10mlを、各々レボフロキサシンの適当な濃度（曝露濃度に比して2倍）を有する予備加温したMHBブロス10mlを含む50mlフラスコに移した。
〔曝露〕
全ての株を、10分間、20分間、40分間、80分間、および160分間処理した。レボフロキサシンの以下の濃度（μg/ml）：16、32、64、128、および256を、PAM1020およびPAM1032の曝露に対して使用した。全ての株を、各濃度で、10分間、20分間、40分間、80分間および160分間処理した。
〔生存細胞数の決定〕
適当な時間で、各曝露培養液1mlを2分間遠心分離し、このペレットを、薬剤を含まないMHB1mlで2回洗浄し、MHB1mlに再懸濁した。生存細胞数を滴下（10μl）プレーティング法によってMHBプレート上に連続的に希釈した試料（二通り）をプレーティングすることによって数えた。検出限界は、100CFU/mlであった。抗生物質曝露開始時間における細胞計数に対して計算された対数減少（log reduction）として、殺菌量を報告する。相対抗生物質濃度（対応する株のMICに対する）を使用する。抗生物質曝露の開始における細胞数を表3に示す。
〔結果〕
最も感受性の株、PAM1020について、最大殺菌（生存細胞計数において5.5 log 減少）を、256倍MIC（64μg/ml試験）に相当するレボフロキサシンの濃度で10分間インキュベーション後に達成した。5-logの死滅、を試験した最低濃度で既に達成した（16μg/mlすなわち64倍MIC）（図4A）。PAM1032株について、128倍MICを超える濃度に到達する限り、10分間の曝露が、最大殺菌（5 log より大きい）を生じさせるのに十分であった。短期曝露（10または20分）で、MICの128倍より低い濃度にて、より少ない殺菌が認められた。より長い曝露時間で、MICの16倍に相当する濃度およびこれより高い濃度は、同様の最大殺菌（図4B）をもたらした。これらの結果は、レボフロキサシンの高濃度に短時間曝露後にP. aeruginosaの対数スケールの細胞が効率的に殺菌されることを示す。
〔試験2 静止期細胞に対するレボフロキサシンの活性〕
〔方法〕
〔接種材料調製〕
株を、Mueller-Hintonブロス（MHB）中35℃で一夜好気的に増殖させた（総量350ml）。使用済み培地を、一夜培養液の遠心分離および上清ろ過後に得た。培養液をOD=0.3に希釈し、使用済み培地に入れた。同じ培地をまた使用して、抗生物質濃縮を調製した（実験1におけると同様）。
〔曝露〕
生存細胞計数の決定として抗生物質濃度、曝露時間は、実験1においてと同様であった。
〔結果〕
初期抗生物質曝露時の細胞数を表4に示す。
PAM1020の静止期細胞について、最大殺菌を、MIC（16μg/ml）を超える64倍に相当する最低濃度および曝露の最短期間（10分）で観察した（図5A）。しかし、PAM1032は、短い曝露時間で、MICの64倍濃度で最大殺菌（4 log）を有する明らかな用量依存殺菌を示した。曝露時間の延長により殺菌程度の増大はもたらされなかった。しかし、薬剤のより低い濃度は、同じ殺菌を達成するために、より長い曝露時間が必要であった（図5B）。
次いで、さまざまなレボフロキサシン濃度を用いて、10分または160分の処理のいずれかの後、PAM1020およびPAM1032の再増殖を比較した。対応する処理後、細胞を、抗生物質を含まない培地で2回洗浄した。細胞150μlを96-ウェルプレート中に入れ、増殖を、SpectraMax（Molecular Devices）を使用してA660で連続的にモニターした。結果を図6A〜6Dに示す。
結果は、細胞をレボフロキサシンの高濃度で10分間または160分間で処理したかに係わらず、双方の株の再増殖がいずれもほぼ同じ時間に認められたことを示す。これらの結果はさらに、高濃度のレボフロキサシンによる短期間処理の効率を支持する。
〔実験3 酸素制限条件下で増殖させた細胞に対するレボフロキサシンの活性〕
〔方法〕
〔接種材料の調製〕
一夜培養液をMeuller-Hintonブロス中で一夜好気的に増殖させ、次いで増殖フラスコを最上端まで満たしたMHB中に1：10000に希釈した。培養液を振とうすることなく37℃でOD約0.3まで増殖させた。これらの条件下で、OD=0.3に到達するために、通気条件下での約5時間に比べて平均約20時間を要した（250mlフラスコ50mlの培地、激しい振とう）。分析をすると、OD=0.3は増殖の後期対数期に相当すると思われた。通気減少以外に、抗生物質濃度、曝露時間、および生存細胞数の測定は実験1および2と同じであった。
〔結果〕
抗生物質曝露初期での細胞数を表5に示す。
PAM1020の場合、最大に近い殺菌（通常通気下で見られた4 log 対4.5 log）が、レボフロキサシンの最低濃度を用いて最短期間（10分）曝露後に達成された（図7A）。PAM1032の場合、用量依存性殺菌が10分または20分の曝露で認められ、最大殺菌がMICの128から256倍に相当する濃度で認められた。わずかに強い（1 log 差未満）の殺菌がより長い曝露間隔について認められた（図7B）。これらのデータは、酸素制限下で、増殖の後期対数期にある細胞が、高濃度のレボフロキサシンで短期間曝露後に効率的に殺菌されることを示している。
〔実験4 CF喀痰中のPAM1032に対するレボフロキサシンの活性〕
〔方法〕
PAM1032株の細胞（MIC=1μg/ml）をMHB中でOD=1（増殖の対数期／初期静止期）まで増殖させ、次いで、10倍濃縮MHB中で10倍に濃縮した。次いで、細胞10μlを、96-ウェル丸底プレート中の90μlの喀痰または水に加え、MHBをその原濃度に戻した。定量プレートを37℃で5分間予備加温し、異なる濃度のレボフロキサシン（512μg/ml、128μg/ml、32μg/ml、8μg/ml、2μg/ml、および0.5μg/ml）を加えた。適当な時間に、各処理培養液10μlをMHB中で100倍に希釈し、レボフロキサシンのキャリーオーバーを最小にした。滴下（10μl）プレーティング法によりMHBプレート上に希釈試料を連続的にプレーティングすることによって、生存細胞数を数えた。検出限界は、104CFU/mlであった。殺菌をレボフロキサシン処理後に生存した開始接種材料のパーセンテージとして報告した。結果を図8Aおよび図8Bに示す。
〔結果〕
結果は、喀痰がレボフロキサシンによる殺菌度にわずかに影響したが、喀痰中レボフロキサシンによる迅速かつ広範な（5次の大きさまで）殺菌が、高濃度の抗生物質での短期間の処理の後に依然として認められた。
〔実験4 PAM1032コロニーバイオフィルムに対するレボフロキサシンの活性〕
〔方法〕
〔バイオフィルム調製〕
コロニーバイオフィルムを、MHBプレート上にあるポリカーボネート膜フィルター（直径25mm；Poretics、Livermore、CA）上で増殖させた。PAM1032の一夜培養液をOD=0.3に希釈し、次いで、新鮮なMHB中で1：100に希釈した。この培養液5μlを膜フィルター上にスポットした。細菌を37℃で48時間インキュベートした（成熟バイオフィルム）。
〔曝露〕
増殖後、フィルターを3mlの生理食塩水、または生理食塩水ならびに128μg/mlおよび1024μg/mlのレボフロキサシンを含むチューブの中へ入れた。各チューブを10分間および80分間処理した。約5分で、インキュベーション時間が経過する前に、チューブを激しくボルテックスするか（A）、または超音波で分解し且つボルテックスして（B）細胞を分離した。各曝露培養液1mlを2分間遠心分離し、ペレットを、薬剤を含まないMHB1mlで2回洗浄し、MHB1ml中に再懸濁した。生存細胞数を、滴下（10μl）プレーティング法によりMHBプレート上に希釈試料（二通り）を連続的にプレーティングすることによって数えた。結果を図9に示す。
〔結果〕
データは、最大殺菌（約2 log）が試験したレボフロキサシンの最低濃度（MICの128倍）で10分後に得られる。より高いレボフロキサシンの濃度でさらなる殺菌は見られなかった。これらのデータは、コロニーバイオフィルムが対数期または静止期細胞に比べて殺菌に対してより耐性であることを示す。しかし、バイオフィルムに対する最大の観察された殺菌作用は、レボフロキサシン曝露10分後に達成された（これらの条件下で99%）。
〔実験5 シミュレート化した短期間の迅速エアロゾル投与〕
〔in vitro薬力学的モデルにおける高濃度薬剤曝露の送達〕
感染のin vitro薬力学的モデルは、in vitroで起こるであろう薬剤の変化する濃度に対する増殖細菌接種の曝露を可能にする。このアプローチの強みは、ヒトにおける薬剤の血清濃度対時間プロファイルをin vitroで実験室においてシミュレートし、薬剤および標的病原体についての最適曝露プロファイル（すなわち、用量および投薬間隔）を決定できることである。
以下の報告は、フルオロキノロンのエアロゾル投与後の最大殺菌効果を与えるCmaxおよびAUCを決定するために設計された試験について述べる。
〔材料および方法〕
〔感染のin vitro薬力学的モデル〕
in vitro薬力学的モデルは、中央区画（「血清」に類似する区画）および周辺区画（「血管外」）からなる。周辺区画は、中央区画と直列に配置された人工毛細血管単位（Unisyn、Hopkinton、MA）からなる。各毛細血管単位は、栄養物を通過させるが細菌は通過させない約10,000MWの分子サイズ保持性を有する小さい半透過性繊維の束を有する。全体の系は、37℃に調整した乾燥熱インキュベータ中で構築する。
中央および周辺の区画双方をMueller-Hintonブロスで満たす。各周辺区画（毛細血管単位およびチューブ）は約23mlの増殖培地を含んでいた。
細菌をモデルの周辺室に導入し、薬剤の最初の「投与」前に2時間増殖させた。薬剤用量を中央区画の中に投与し、蠕動ポンプによって周辺チャンバーに注入した。モデル中の濃度は、所望のクリアランスに調整されたさらなる蠕動ポンプによって導入される薬剤を含まない培地を用いた中央区画の希釈によって一次排除（半減期）に従って減少した。
試料（0.3ml）を薬剤および細菌の濃度を求めるためにさまざまな間隔で周辺区画から収集した。試料を周辺区画から収集し、HPLCによって薬剤濃度を分析した。
〔細菌試験株〕
Pseudomonas aeruginosa PAM1032およびPAM1582。レボフロキサシンに対するこれらの株のMICは、それぞれ1.0および32μg/mlであった。
〔接種材料調製〕
株をMueller-Hintonブロス中35℃で一夜好気的に増殖させ、新鮮MHBに二次培養し、35℃で2時間再インキュベートした。2時間後、接種材料を約1.0×106CFU/mlの最終濃度にさらに1：1000で希釈した。得られた希釈液の2.3mlを中空繊維バイオリアクターの各周辺室内に注入した。
〔薬物動態学〕
レボフロキサシンの半減期を10分に調整し、ヒトの肺区画へのレボフロキサシンのエアロゾル送達後に観察される半減期と同じとした。標的Cmaxは、2つの実験にわたって1000および600μg/mlであった。
〔結果〕
目標としたように、モデルは実験5についてレボフロキサシンの10分の半減期および1000μg/mlのCmaxを示した。比較により、実験6を、実験5と半減期は同じであるが、600μg/mlの目標Cmaxで達成することに修正した。
これら2つの投薬計画の殺菌効果は、Cmaxと相関した。1000μg/mlのCmaxを有する実験5において、最大殺菌効果をPAM1032に関し10分以内の細菌計数における5 log 換算、PAM1582に関し20分以内の細菌計数において4 log 換算として観察し、再増殖を実験の残存する2時間にわたって観察した（図10）。対照的に、実験6において使用された600μg/mlのCmaxは、実験1で観察された10分に代えて30分を要したにもかかわらず、PAM1032についての細菌計数において5 log 換算を維持したが、45分後にPAM1582について細菌計数において3 log 換算のみを観察した（図11）。さらに、PAM1582は、2時間の時間枠の終了前に初期の再増殖を示した。
〔結論〕
レボフロキサシンは、1μg/mlのMICを有する株に対し双方600および1000μg/mlのCmaxを有する上限99.9999%の細菌減少を生じさせることができる。しかし、最大殺菌活性は、600μg/mlのCmaxで3倍より多い時間を要する。レボフロキサシンはまた、32μg/mlのMICを有する株に対し、600μg/mlのCmaxを有する上限99.99%の細菌減少を生じさせることもできる。しかし、最大効果に到達する時間は、45分である。対照的に、レボフロキサシンは、1000μg/mlのCmaxを有するこの耐性株の上限99.999%の細菌減少を生じさせることができ、最大効果までの時間を20分に減少させる。これらの結果から、レボフロキサシンの極めて高いが短期間の曝露は、フラスコおよび中空繊維モデルの双方において迅速で持続可能な殺菌を生じさせる。これらをもとに、上記結果から、初期の800μg/mlのレボフロキサシン、または他のフルオロキノロンヒトELFまたは喀痰濃度を達成することは、PAM1582（32μg/mlのMIC）によって表されるMIC99集団について上記抗生物質効果を得るのに十分であることが示唆される。
（実施例2） 抗菌性フルオロキノロンのエアロゾル特性の決定
はじめに
〔目的〕 これらの試験の目的は、エアロゾル投与による肺細菌感染症の治療のためのさまざまなフルオロキノロンを製剤し且つ噴霧化することによって送達する能力を評価することであった。評価したフルオロキノロンを表6に示す。
これらのフルオロキノロンは、入手性、認可状況および抗菌特性に基づいて選択した。試験したフルオロキノロンは全て、現在米国で認可されているか、または認可されていたが、さまざまな有害反応のためにその後廃止されたかのいずれかである。さらに、獣医用用途に使用されているいくつかのフルオロキノロンも評価した。気道感染の原因となる細菌病原体の中で、Pseudomonas aeruginosa（Pa）およびミチシリン耐性Staphylococcus aureus（MRSA）が、フルオロキノロンを用いた治療に対し最も難治性である。Streptocossus pneumonia（Sp）は、気道感染の原因となる恐らくは最も重要な病原体であり、多くの報告がこれらの細菌における高率のフルオロキノロン耐性を示している。それぞれ、Paに対するMIC90は4μg/mlから32μg/mlの範囲であり、PaおよびMRSAに対するMIC90は2μg/mlから>32μg/mlの範囲である。シプロフロキサシン、レボフロキサシン、ジェミフロキサシン、およびガチフロキサシン対ジェミフロキサシン、およびモキシフロキサシンは、それぞれ、PaおよびMRSAに対して最も効き目がある。
表7は、潜在能力評価のためのさらなるフルオロキノロンのリストである。リスト中最も微生物学的に関心のある化合物は、薬害反応のために製造中止されたクリナフロキサシンおよびオラムフロキサシン、ならびに第3相臨床試験中のシトフロキサシンである。
これら2つの表のフルオロキノロンは、エアロゾルフルオロキノロン候補のための選択肢の1分野を表す。臨床開発の初期段階にあるDX-619およびDW-286などのいくつかの強力なフルオロキノロンはまた、将来の試験用に関心がもたれる可能性がある。
噴霧のための特有の物理化学的考慮事項としては、水への溶解度（水溶解度）、粘度および表面張力などがある。薬剤の水溶解度は、有利には最小投薬要求を満たすか又はそれを超えるのに十分であるべきである。充填薬剤濃度はまた、送達時間に影響する。送達時間が長いほど、市場で受け入れられないか又は患者の順守が低いものとなる。送達時間が長いほど、実際にはAUC形状を変える可能性があるが、非限定的な例によれば、PARI eFlow装置は5分未満で水性レボフロキサシン4mlを投与することが発見された。さらに、このような高率的な装置を使用して、高濃度のレボフロキサシンが、最適なフルオロキノロン療法に必要な迅速投与、高濃度薬剤要求をさらに可能とする時間枠において、本明細書に記載される有効用量を送達することが可能であり得る。
フルオロキノロンの場合、pHは溶解度に直接影響する。一般に、溶解度は1.5から6.5の範囲でpHが増加するとともに著しく低下する。pHはまた、患者の耐容性に影響するので（下記参照）、エアロゾルを介する肺腔送達のためのフルオロキノロンの最適な選択は特定の溶解度およびpHレベルを有する。
このフィージビリティ試験の目的のために、標的溶解度は、治療用量および利用可能な噴霧器用の送達数的指標の計算に基づいて、4.5またはより高いpHで10mg/mLまたはより高く設定した。突然変異防止濃度（MPC）を超えるために、エアロゾル投与のフルオロキノロンの最高使用濃度は、感染生物のMICの結果が出るまで、有利には感染部位で約100μg/mlから約1000μg/mlに達する。これらの検討事項に基づいて、この治療的に関連する範囲においてあるべき最小用量は、少なくとも約30〜40mgの呼吸に適した送達用量（RDD）であるべく計画した。ヒト肺におけるレボフロキサシンの相対的半減期を前提として、噴霧によるこの用量の実際的な達成は、4分未満でこの用量を送達するその最大能効率で作動する高効率振動メッシュ装置において約2mLの容量に少なくとも約100mg（約50mg/mL）の充填容量で得ることができる。標準超音波またはジェット噴霧器は、約5mLの容量に少なくとも約400mg（約80mg/mL）の充填容量を必要とする可能性がある。しかし、これらの効率性が低い装置による投与速度は、短期間曝露で高局所濃度を達成するのに十分ではない可能性がある。同様に有効な用量はまた、レボフロキサシンの迅速溶解度特性がこれらの所望の溶解薬剤濃度をもたらす急速溶解を可能とする、乾燥粉末としてのレボフロキサシンの投与によって達成し得る。しかし、他の濃度又はフルオロキノロンのAUC形状プロファイルの変更が望ましい場合がありうる。
他に、水溶解度は重要であるが、溶解性が低いフルオロキノロンの噴霧を可能とする粒子または錯化技術を用いる製剤を予測することが合理的である。不幸なことに、製剤がより複雑になると、薬剤開発の複雑さおよび費用の双方が増加し、ジェットおよび超音波噴霧器の場合、送達効率を著しく低下し、最終薬剤製品に他の設計要素を取り入れる可能性を制限する。
薬剤溶解度に加えて、振動メッシュ装置にとって、噴霧は薬剤製剤の表面張力にも敏感である。したがって、1つの実施形態において、表面張力は薬剤濃度、賦形剤濃度および／または界面活性剤の添加を変えることによって製剤時に調整する。
効率的な噴霧に影響する要因に加えて、他の要因を患者の耐容性および順守のために考慮することがある。非限定的な例によれば、これらの要因は、重量オスモル濃度、pHおよび味覚を含み得る。重量オスモル濃度は、気道における急性耐容性に影響し、製剤中に大部分の薬剤について最適化することができる。同様に、エアロゾルのpHもまた、耐容性に寄与するが、製剤pHが4.5未満では否定的であるだけである。したがって、pHはフルオロキノロン溶解度に直接寄与するので、溶解度について4.5未満のpHを必要とするフルオロキノロンは耐容性が低い傾向がある。最後に、フルオロキノロンの味覚は、良好な患者順守に影響する可能性がある。フルオロキノロンは一般に、不快、時として非常に強烈な味覚を伴うことが公知である。薬剤の不良な味覚を隠し得る利用可能な技術がある一方、これらの技術は開発の複雑さおよび費用を増加させ、フルオロキノロンの場合には総合的に有効でない場合もある。したがって、pHと同様に、味覚は噴霧に好適なフルオロキノロンの特定において考慮する場合がある。
〔試験溶液の調製および特徴付け〕
抗生物質は、表8に示すいくつかの供給元の1つから購入した。
各抗生物質2から20mgの試料を無菌プラスチック管に量りとり、1容量の無菌水で仕込み、抗生物質の10mg/mL溶液または懸濁液を作製した。試料をさらに取り扱う前に、時々混合しながら室温で約10分間インキュベートした。
インキュベーション期間後に、抗生物質溶液をその視覚的外観について観察した。結果を表9に示す。
試験フルオロキノロンの5つは可視的に溶解性であり、無色または淡い黄色であった。8つは、可視的に不溶性であり、透明度が低い（細粒子）、不透明な（濃く、細粒子状から中間の粒子状）、または混濁（高粘度で、大きい粒子状スラリー）のいずれかのように見え、全ての場合に目に見える沈殿を有した。これらの初期溶液のpHを測定し、3.5から7.0の範囲であった。この不溶性溶液を1N HClで可視溶解度点まで滴定し、溶解した溶液のpHを測定した。マルボフロキサシン、スパルフロキサシンおよびトスフロキサシンの3つの場合において、溶解度はpH 1.5まで到達せず、酸のさらなる添加を中止した。オフロキサシンを除いて、これらの滴定溶液のpHは1.5から3.0の範囲であった。
pH調整後、時々攪拌しながらさらなる10分間のインキュベーション期間に続けて、エアロゾル耐容性および味覚試験の直ぐ前に、溶液の最終外観を測定した。結果を表10に示す。
吸入器による送達のための好適な溶液のための好ましい溶解度を示す化合物（4.5またはそれより大きいpHで10mg/mL）は、レボフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、オフロキサシン、およびペフロキサシンであった。レボフロキサシン、オフロキサシン、およびモキシフロキサシンは、最良の溶解度／pH特性を呈した。
〔味覚および耐容性評価〕
2つの評価を行い、味覚および耐容性に関するフルオロキノロン溶液の好適性を求めた。
まず、経口味覚試験において、試験試料の20μL部分の味覚を、材料を舌の中央前部上に直接置くことにより1人の健常人において測定した。次いで、味覚を1分間かけて観察した。この試験を、pH調整後に調製された初期溶液および最終溶液について行った。データを表11に示す。
pHを下げると一般に、溶液の味覚特性を向上させる効果があった。ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、シプロフロキサシン、オルビフロキサシン、およびトロバフロキサシンは、味覚試験において最も望ましくなかった。試験フルオロキノロンの中で、レボフロキサシンは、試験濃度で味覚に関して耐容性であった唯一のフルオロキノロンであった。ロメフロキサシンは、中程度に強いアーモンド様味を有し、味はわずかに不快であった。
第2試験において、PARI eFlow噴霧器における噴霧後、試験製剤の0.5mlアリコート由来の小エアロゾル試料の耐容性および味覚を1人の健常人で測定した（表12）。
オルビフロキサシン、マルボフロキサシン、およびトロバフロキサシンの場合、溶解度の制限のために比較的少ない量を試験した。校正実験において、吸入器は、1.64ミクロンVMDの幾何標準偏差（GSD）で、4.1ミクロンVMDのエアロゾル発生を生じた。これらの測定値に加えて、吸入器は、54.9%（5ミクロン未満の粒子の放出用量のパーセント）の細粒子用量（FPD）を生じた。非常に短い投与期間および投与後10分の期間の薬剤の耐容性および味覚を観察した。耐容性パラメータは以下からなった：（i）咳、咳感覚、またはくしゃみ、（ii）喉の刺激、灼熱感または息苦しさ、（iii）鼻腔または眼における刺激または鼻水（涙）の流出、（iv）肺の刺激、灼熱感もしくは息苦しさ、または呼吸の短さ、および（v）目まい、頭痛、吐き気、または他の全身的作用。
マルボフロキサシン、スパルフロキサシン、およびトスフロキサシンは、不溶性過ぎてこの試験で評価できなかった。残りの試験フルオロキノロンについて、耐容性効果は、分類ii、iii、またはiv（上記）においてエアロゾル曝露中および後に見られなかった。ガチフロキサシン、モキシフロキサシン、シプロフロキサシン、オルビフロキサシン、およびペフロキサシンは全て咳を伴った。シプロフロキサシンおよびオルビフロキサシンの場合、これは溶液の低いpHと関連する場合があった。試験フルオロキノロンの中で、10mg/mlのレボフロキサシンが最も良好な味覚特性を示した。オフロキサシン、ロメフロキサシン、およびペフロキサシンは、レボフロキサシンより認識できる味であり、これはまた、投与の短い過程中で耐容された。
〔フルオロキノロン味覚試験の要約および結論〕
この試験における13の試験フルオロキノロンの中で、レボフロキサシンがエアロゾル投与のために好ましい物理化学的特性および試験フルオロキノロンの最良の急性耐容性の実証を示した（表13）。レボフロキサシンはまた、気道病原体に対する最良の抗菌プロファイルの1つを有することが認識され、Pseudomonas aeruginosa感染の治療に対して、シプロフロキサシンに比べて、最も高いin vivo有効性を有した。
オフロキサシン、ロメフロキサシン、およびペフロキサシンは、レボフロキサシンよりも低い溶解度および10mg/mLでより強い味を示した。オフロキサシンは、レボフロキサシンの1/2倍低い効能、ならびにロメフロキサシンおよびペフロキサシンは1/4倍低い効能である。より高い濃度のこれらの抗生物質は好ましい効能および15分未満の投与時間を有している。
同様の方法で行われた個別の試験において、ノルフロキサシンについて試験し、グラム陽性病原体に対する著しく低い活性を除いて、ガチフロキサシンと非常に似た溶解度、味覚、および効能プロファイルを有することがわかった。
〔レボフロキサシンおよびジェミフロキサシンのエアロゾル塩製剤の味覚試験〕
上記試験の結果に基づいて、レボフロキサシン、およびそのラセミ酸塩オフロキサシン、およびジェミフロキサシン、ならびにより少ない程度ではあるがガチフロキサシンおよびノルフロキサシンは、肺抗菌治療のためのエアロゾル投与に向いている。レボフロキサシンおよびジェミフロキサシンの味覚および急性耐容性（咳感覚および咳）特性をさらに試験するために、いくつかの製剤を異なる有機および無機酸を用いて調製し、上記の方法で試験した。溶液を、最初に500mgのレボフロキサシンを10mlの水に添加するか、または500mgのジェミフロキサシンを20mlの生理食塩水に添加し（溶解度の制限のために）、HClまたは有機酸でpHを約6.5に滴定し、次いで、溶液を含むレボフロキサシンの重量オスモル濃度を塩化ナトリウムで約300 mOsmol/kgに調整することによって調製した。試験した製造を表１４に示す。
これらの製剤を、上記と同じ方法で、全部で3人の健常人によって、50mg/mLのレボフロキサシン濃度、および25mg/mLのジェミフロキサシン濃度で、注意深く管理された、一対一の完全にブラインドされた試験において試験した。結果を表15および表16に示す。
これらの結果は、レボフロキサシンの塩酸、クエン酸、およびアスコルビン酸製剤が、レボフロキサシンの酢酸、乳酸、および酒石酸に比べて優れた味覚および耐容性を有することを示す。さらに、これらのレボフロキサシン製剤は、同等のジェミフロキサシン製剤よりも優れた味覚および耐容性を有する。ジェミフロキサシンに関し、クエン酸製剤はジェミフロキサシンのHClおよびアスコルビン酸製剤に比べて優れた味覚および耐容性を有し、さらなる製剤改良で、エアロゾル投与に対して向くであろう。
〔さらなるエアロゾルレボフロキサシン製剤の味覚試験〕
系統的方法においてさらなるレボフロキサシン賦形剤組合せの味覚および耐容性特性をさらに試験するために、一連の製剤を調製し、試験した。製剤を表17に記載する。これらは、糖、塩、甘味料、およびレボフロキサシンを水と混合し、表17に記載の賦形剤を添加し、その後必要に応じて希HClで所望のpHに滴定することによって調製した他の賦形剤を含んだ。これらの試験について重量オスモル濃度は最適化しなかった。しかし、重量オスモル濃度をAdvanced Instruments Model 3250 Osmometerを使用して測定した。この測定は、250μLの試料で行われ、凝固点降下によって、重量オスモル濃度を測定する。
これらの製剤を、注意深く管理された、一対一の完全ブラインド法において、上記と同じ方法で、一連の試験（A〜G）において全部で3人の健常人で試験した。全ての試験を完全にブラインドされたやり方で行った。試験（表19〜表25）の結果を以下に記載する。以下の点数システムを使用した（表18）。
〔試験A：甘味料、二価金属塩、および界面活性剤の味覚試験〕
この試験には、甘味料、カルシウムおよびマグネシウム塩、ならびに界面活性剤（すなわち、グリセリンおよびPS-80）が含まれる。表17に示されるように、甘味料を含む製剤は、軽度の苦さであり、金属味を有する。人工甘味剤は、別に観察される苦さと異なる苦い味を生じるように思われた。最も顕著には、CaCl2を含む製剤が、対照に比べて最も改善された味覚を有した（MgCl2はこの実験では試験しなかった）（表19）。
〔試験B：塩化カルシウム存在下での単糖および二糖の味覚試験〕
この実験においてスクリーニングされた全ての製剤は、良好に耐容され、対照試料より良好な味がした。カルシウム塩および糖の双方を含む製剤は、いずれか1つの単独よりも良好に機能し、これらの化合物が異なる機構によって味覚を改善することを示唆した。これらの製剤の中で、5%CaCl2+7.5%グルコースが最善に機能した。ラクトースが他の糖類より低い濃度で存在することに注意されたい（表20）。
〔試験C：塩化マグネシウムの存在下での単糖および二糖の味覚試験〕
上記のように、この実験においてスクリーニングした製剤全ては、良好に耐容され、対照試料より良好な味覚であった。マグネシウム塩およびラクトースの双方を含む製剤は、いずれか1つの単独よりもわずかに良く機能するように思われた。この実験で、二価金属塩と単糖との併用は味覚の改善に有効であることが確認される（表21）。
〔試験D：硫酸マグネシウム存在下での単糖および二糖の味覚試験〕
塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムに関し、硫酸マグネシウムと、グルコース、スクロース、もしくはラクトースとを含む製剤が、対照試料より良好な味がした。この実験では、二価金属塩と単糖との併用が味覚を改善することが再確認される（表22）。
〔試験E：低および高pHにおいてグルコース存在下での二価金属塩の味覚試験〕
この実験において、味覚および耐容性に対するグルコースと3種類の二価カチオン塩の各々との併用効果を低（5.5以下）pHおよび高（6.0以上）pHで試験した。より高いpHにおいて、味覚における小さいが一貫した改善が認められた（表23）。
〔試験F：単糖および二糖の味覚試験〕
この実験においてスクリーニングした製剤全ては、良く耐容され、対照試料より良い味がした。5%での3種の糖全ては、対照より良好であり、2.5%でのラクトースは対照より良好な味がしたが、5%ではあまり良好でなかった。この実験では、単糖が味覚を改善することが再確認される（表24）。
〔試験G：ラクトース存在下でのレボフロキサシンCaCl2製剤の味覚および耐容性〕
この試験において、塩化カルシウムおよびラクトースの濃度をさまざまに変えてレボフロキサシンを製剤化した（表25）。この一連の実験を通して記載したように、二価金属塩および糖を含む全ての製剤は、対照製剤に比べて味覚および耐容性に関して改善された。最も重要なことは、5%のラクトース存在下での5%の塩化カルシウムまたは2.5%の塩化カルシウムが、レボフロキサシンの苦さを低減させるのに最も有効であった。これらの賦形剤の濃度のさらなる低下は、あまり有効でなかった。
（実施例3） PARI LC Plus Jet Nebulizerにおけるエアロゾルレボフロキサシン特性分析
以下の試験では、ジェット噴霧器を介して患者に投与されるレボフロキサシンのエアロゾル化送達についての潜在能力について説明する。この課題を達成するために、単純なレボフロキサシン製剤を調製し、そのエアロゾルをジェット噴霧器において特性分析した。これらの試験の結果を以下に要約して示す。
レボフロキサシン吸入溶液（55mg/ml）をProNeb Compressorを備えたPARI LC Plus Air Jet Nebulizerを使用して評価した。放出用量、粒度分布、および細粒画分を、Marple Miller Impactorを使用してカスケードインパクション（cascade impaction）によって測定した。上記パラメータを、エアロゾル化医薬のin vitroでの性能を評価するために使用した。
〔Marple Miller試験〕
〔目的〕 粒度分布を測定し、患者が吸入しやすい薬剤量を見積もること（呼吸に適した画分）。第2の目的は、噴霧器を出たレボフロキサシンの量である放出用量を測定することである。
〔方法〕 製剤：55mg/mlのレボフロキサシン、120mMの塩化物、70mMのナトリウム、pH6.7。6ml中300mgの投与量を可能にする最大溶解度および中性pHから、製剤を構築した。5.5mlのレボフロキサシン製剤をProNeb Compressorを備えたPARI LC Plus Air Jet Nebulizerに加えた。噴霧器カップは、総量で302mgのレボフロキサシンを含んでいた。噴霧器を、60l/分の空気流速で運転されるMarple Miller Impactor（MMI）とインラインで連結した。各噴霧器（n=2）を空（15分間目視によって判断してエアロゾルが生成されない）になるまで運転した。エアロゾル化に続けて、MMIを分解し、レボフロキサシンをUSP入口ポート、各々のインパクター収集カップ（段）およびガラス繊維フィルターから、移動相（90/10 ACN：水）で定量的に抽出した。エアロゾル化後の噴霧器内の全ての残存製剤（カップおよびマウスピース）もまた定量化した。
〔結果〕
表26に示されるように、MMI実験から回収された総平均量は170.2mgであった。期待回収は302mgであった。これは約57%の総回収を示し、これはインパクションベースの試験についての一般に許容される仕様を満たさない（85%〜115%総回収）。この相違は、LC Plus噴霧器装置に対するレボフロキサシンの非特異的付着によることが判明した。細粒子で噴霧器を出る薬剤の平均パーセントは約72%であった。したがって、呼吸に適した放出用量は89.7mgであった。約50%が通常周期的呼吸の間に吸入されないと仮定して、約40mgの総量が、この300mg用量に関して、肺に沈着する可能性がある。しかし、この装置に関して遅い投与時間を前提とすれば、肺クリアランスとの競争は、最大フルオロキノロン抗菌活性および耐性抑制に必要な「迅速投与、高濃度」投薬のための必要最低濃度を満たすために十分なレボフロキサシンの蓄積を恐らくは妨げるであろう。
（実施例4） フルオロキノロンおよびフルオロキノロン製剤の動物モデルおよび評価
薬物動態学モデル
一試験当たり6匹のラットに外側尾静脈を経て10mg/kgの単回緩速ボーラス静脈内用量またはマイクロスプレーエアロゾル発生器（PennCentury、Philadelphia、PA）を使用した10mg/kgの単回マイクロスプレーエアロゾル用量を投与する。血液試料を3時間にわたってさまざまな時間に採取し、血漿薬物動態学パラメータを測定した。2匹のラットを投薬後0.5、1.5および3時間で犠牲にし、肺、気管支肺胞洗浄（BAL）、および上皮層体液（ELF）レベルを測定する。血漿および組織濃度をHPLC法によって測定し、次いでデータをWinNonlin Dataを使用してフィッティングさせる。データを表27に示す。
〔有効性モデル〕
P. aeruginosa株PAM1723をMueller-Hintonブロス（MHB）中で一定通気下のもと35℃で増殖させ、16時間後にこの接種材料を新鮮なMHB中に二次培養し、一定通気下のもと35℃で4時間再増殖させる。接種材料を所定の平板菌数を有する600nmでの吸収相関によって約5×106CFU/mlに調整する。雄CFWマウス（生後4〜6週、N-4/群）を1日目および4日目に150mg/kgのシクロホスファミド（Cytoxan、Mead Johnson、Pirnceton、NJ）の腹腔内投与によって好中球減少性にする。5日目に、マウスをイソフルレン麻酔（4L/分で運転する酸素中5%イソフルレン）下で0.05mlの接種材料を気管内点滴注入法によって感染させた。感染後2時間に、マウスに25mg/kgの用量で各フルオロキノロンの腹腔内または気管内用量のいずれかで投与する。処置の1時間および4時間後にマウスを犠牲にして、肺を取り出し、均質化し、プレーティングしてコロニー数を測定した。データを表28に示す。
ラット薬物動態学試験において、フルオロキノロンのエアロゾル投与は、試験フルオロキノロン全てに対して、トブラマイシンと同様に、0.5〜3時間からELF AUCの増加をもたらし、エアロゾル経路の投与は肺感染に対して増大した有効性を生じることを示唆している。
マウス肺感染モデルにおいて、薬物動態学試験のラットによって示唆される増加した有効性を確認した。試験したフルオロキノロン全てに対して、エアロゾル経路の投与（気管内、すなわちIT）は、投与の腹腔内（IP）経路より細菌計数をより大きく減少させ、観察される増大した有効性が、直接のエアロゾル投与によって生じた高局所濃度のためであったことを示唆している。
（実施例5） PARI eFlow Nebulizerにおけるエアロゾルレボフロキサシン特性分析
〔レーザー粒子分粒〕
放出粒子の粒度を測定することによって装置性能を特性分析した。非限定的な例によれば、レボフロキサシンの放出エアロゾルの粒子分粒を次の条件下でMalvern Spraytec分粒器で行ってもよい。周囲条件を制御して、23.0℃および24.0℃間の室温、ならびに42%から45%の相対湿度に維持した。25mg/mlのレボフロキサシンを「40」噴霧ヘッドを装着した2つのPARI eFlow Nebulizerの中に入れた。Malvern Spraytec粒子分粒器用のソフトウェアをプログラムして次の情報を計算する。A）容積平均直径（VMD）、レーザービームを通過する粒子の容積平均、B）幾何標準偏差（GSD）、直径第84パーセンタイル/直径第50パーセンタイル、C）粒子%≦5ミクロン（5ミクロン未満の粒子の数のパーセント）、または粒子%>1ミクロンおよび<7ミクロン（1から7ミクロンの粒子の数のパーセント）。
この装置に25mg/mlで2mlのレボフロキサシンを充填した。装置のマウスピースをx軸上ビームの中央から2cmおよびy軸上できるだけレーザーの光学レンズに近づけたマウスピースの先端で位置決めした。周囲条件にならしたバイアス流を20LPMの総噴霧器流量を得る量で噴霧器より供給した。噴霧器の電源を入れ、測定前に1分間連続運転させた。測定シーケンスが1分後に始まり、測定を1秒間隔で1分間連続的に行った。測定段階の終了時に、これらの60の記録をVMD、GSD、ならびに%≦5ミクロン、および%>1ミクロンおよび<7ミクロンについて平均した。最後に、出力率の測定のために噴霧器の重量を量った。
〔呼吸シミュレーション試験〕
装置性能を、プログラム化呼吸シミュレータPARI Compas呼吸シミュレータを使用し、1：1の吸気対呼気比で1分当たり15呼吸の欧州標準パターンを使用することによって自然吸気と同様の条件下で測定した。このような測定を23.0℃および24.0℃間の室温、ならびに42%から45%の相対湿度を維持するように制御できる周囲条件下で行った。この実験のために、PARI eFlow装置に25mg/mlで4mlのレボフロキサシン溶液を充填した。
呼吸シミュレーションを開始し、噴霧器を始動した。装置を噴霧が止まるまで連続的に運転させた。期間は、噴霧の始めから時間を計った。噴霧に続けて、吸気および呼気フィルターを溶媒（dH20）の既知量で個別に洗浄した。噴霧器カップもまた個別に洗浄した。定量のために、個々の洗浄液を290ナノメータの波長で分光測光法によって分析し、得られた濃度を含量に換算した。この定量データを使用して、以下の分析を行った。A）吸入用量（ID）、吸気フィルターから分析された薬剤の総量、B）残存用量（RD）、噴霧の終了時の噴霧器から分析された薬剤の量、C）細粒用量（FPD）、ID×呼吸率（例えば、選択した装置から放出される粒子径を測定するために使用される方法に応じた、粒子%≦5ミクロンVMD）、D）期間、噴霧の始めから終わりまでの時間、E）呼吸送達用量（RDD）、例えば、≦5ミクロンVMDであるID%。
表29の結果は、レボフロキサシンの100mg用量が、>15分以上で等量用量を送達するPARI LC Plus装置からの300mg用量に比べて、PARI eFlow装置（表29）を使用して約4分で肺区画に約34mgのフルオロキノロンを沈着する可能性があることを示す。LC Plusからの15分送達がうまくいかない可能性がある一方、本明細書に記載される「迅速投与、高濃度」投薬および送達モデルから、35〜40mgのレボフロキサシンの4分投与時間は最大フルオロキノロン活性の基準を満たす可能性がある。しかし、薬剤濃度を高めて、より迅速な投与（例えば、約2分に35〜40mgのレボフロキサシンを送達する2ml投薬において50mg/ml）を可能にすることは、これらの最低限の要求をさらに満たす可能性がある。さらに、より短い投与時間は、患者の投薬順守を改善させるであろう。さらに、10mg/mlより高い濃度にあるレボフロキサシンの低張液は吸入に対してあまり耐容されないことに注意すべきである。
（実施例6） 健常ヒト対象におけるエアロゾルレボフロキサシンの耐容性
〔方法〕
1人の健常人対象において、エアロゾルとしてレボフロキサシンを送達する実現可能性を、3.4ミクロン容量平均直径（VMD）粒子、または約2ミクロンMMAD（以後「Aerogen Small」と言う）を生成するAerogen Clinical振動メッシュ装置、あるいは約4.7ミクロンVMD粒子（以後「PARI Large」と言う）のいずれかを使用して確立した。レボフロキサシンを、等張液中で、10mg、35mgおよび55mgの用量で、4.25mg/mLまたは18.75mg/mLの濃度で試験した。
〔結果〕
第1の試験において、4.25mg/mL溶液の6mLをAerogen Small噴霧器を使用して吸入した。呼吸シミュレーションを使用する個別のin vitro装置特性分析試験に基づくRDDは、10mgであると推定された。送達時間は22分であった。投与中または投与後に、認識できる有害作用は、咳感覚または咳を含めて、咽喉、気道もしくは肺では見られず、投与中および投与後にわずかな化学的な味が存在しただけであった。有害な作用または味覚は、薬剤投与の後の30分のモニター期間にわたって見られなかった。この低濃度および用量、ならびに投与の遅い速度で、レボフロキサシンは十分に耐容性だった。
第2の試験において、4mlの18.75mg/mL溶液をAerogen Small噴霧器を使用して吸入した。呼吸シミュレーションを使用する個別のin vitro装置特性分析試験に基づくRDDは、35mgであると推定された。薬剤の投与のための送達時間は14分であった。用量増加にもかかわらず、急性耐容性は、投与中および投与後の双方で第1の試験に十分に匹敵するものであった。味覚（これはより強かった）は、溶液がレボフロキサシンのより苦い/金属の化学的味特性を有するためであった。この味覚は投与の終了後数分間にわたり最も認識できたが、やはりレボフロキサシンの特性のためであった。
第3の試験において、4mLの18.75mg/mL溶液をPARI Large装置を使用して吸入した。個別のin vitro装置特性分析試験に基づく推定RDDは約55mgであった（<5ミクロンFPD定義を使用して）。薬剤の投与のための送達時間は約5分であった。試験2に比べて著しく増大した粒度および薬剤送達速度にもかかわらず、投与期間中および薬剤の送達後の30分の観察期間の間、咳感覚もしくは咳を含めた、咽喉、気道または肺における有害な作用は見られなかった。曝露の正確な測定である薬剤の尿回収では、約55mgの計画された呼吸に適した用量がうまく送達されたことが確認される。
これらの結果は、試験した中間濃度で、ヒト対象者におけるレボフロキサシンのエアロゾル送達の実現可能性を示し、耐容性および味覚について適切に配合された、より高い濃度および用量が達成可能であることを示唆する。
（実施例7） レボフロキサシンの微粒化
〔レボフロキサシンの微粉化〕
乾燥粉末レボフロキサシンベースを高局所濃度曝露療法、味覚マスキング、または乾燥粉末肺投与を用いるレボフロキサシンのAUC形状増強送達のために微粉化することができる。現在調査されている他のアプローチとしては、スプレー乾燥およびin situ微粉化技術などがある。このアプローチはまた、限定されないが、オフロキサシン、ロメフロキサシン、ペフロキサシン、シプロフロキサシン、ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、トスフロキサシン、パズフロキサシン、ルフロキサシン、フレロキサシン、バロフロキサシン、スパルフロキサシン、トロバフロキサシン、エノキサシン、ノルフロキサシン、クリナフロキサシン、グレパフロキサシン、シタフロキサシン、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、ガレノキサシン、プルリフロキサシン、オラムフロキサシン、DX-619、TG-873870、およびDW-276を含めた他のフルオロキノロン抗生物質と一緒に使用してもよい。
（説明）
レボフロキサシンベースを微粉化する実現可能性をみるために、以下の試験を行った。
〔微粉化〕
レボフロキサシン薬剤粉末を、ジェットミルを使用して微粉化した。微粉化に続けて、この薬剤粉末を2つの画分、5〜6ミクロンの画分およびより細かい画分に集めた。
〔粉末の特性分析〕
レーザー回折技術を使用して、ミル前後の粒度および粒度分布について、薬剤を特性分析した。薬剤の物理的形態の全ての変化を示差走査熱量測定（DSC）およびX線回折（XRD）によって評価した。粒子のモルフォロジーを、走査電子顕微鏡（SEM）を使用して調べた。微粉化の前後の薬剤粉末の平衡水分量を熱重量分析（TGA）またはカールフィッシャー（Karl Fischer）によって測定した。微粉化中の薬剤物質の全ての分解をHPLCによって評価した。個別の条件を使用して、微粉化後にいずれかの新ピークが形成されるかどうか測定した。
〔微粉化〕
〔実験手順〕
レボフロキサシンの2バッチを、ジェットミル（Glen Mills）を使用して微粉化した。方法の開発を、a）5〜6ミクロンおよびb）2〜3ミクロン間の必要とされる粒度画分を得るために必要とされる微粉化圧力を決定するために行った。レボフロキサシンの粒度を、Sympatec HELOSレーザー回折粒度分析器によって測定した。
〔結果〕
図12は、平均粒度（X50）対微粉化圧力のプロットを示す。レボフロキサシンの第1のバッチは、微粉化前に10.6ミクロンの平均粒度を示した。プロットから、粒度は微粉化圧力が増すとともに低下したことがわかる。約120psiの圧力が2.5ミクロンの粒度を得るために必要であった。微粉化前に12.99ミクロンの平均粒度を有するレボフロキサシンの第2のバッチに関し、30psiの圧力が5.2ミクロンの粒度を得るために必要であった。
〔粉末特性分析〕
〔示差走査熱量測定〕
〔実験手順〕
微粉化前および微粉化レボフロキサシン（平均粒度2.5ミクロン）の示差走査熱量測定を、TA Instrument DSC Q1000を使用して行った。1〜2mgの各試料をはかり皿に量り入れ、密閉して、窒素下で25℃から300℃まで10℃/分で加熱した。
〔結果〕
微粉化前および微粉化レボフロキサシンのDSCプロファイルを図13に示す。微分化前のレボフロキサシンと比べて微分化したレボフロキサシンのDSCプロファイルに違いはなかった。
〔実験手順〕
粉末（微分化したもの及び微分化前のもの）をアルミニウムスタッブ上の両面炭素タブに付着させ、次いで金-パラジウムでコーティングした。走査電子顕微鏡を使用して、スタッブ上の粉末のいくつかの異なる領域の顕微鏡写真を撮った。
〔結果〕
微粉化前および微粉化したレボフロキサシンの代表的走査電子顕微鏡写真を図14Aおよび図14Bに示す。レボフロキサシンの結晶は、微粉化前は平板状である。この形状は微粉化後も保持される。
〔実験手順〕
粉末試料の薄層をXRD試料ホルダー中のゼロバックグラウンドプレート上に載せた。各試料を以下の条件下でScintag XDS2000回折計を使用して分析した：
励起源：銅Kα X線；走査速度：1°/分
電圧：40KV； 電流： 35mA
〔結果〕
微粉化前および微粉化したレボフロキサシンのX線回折プロットを図15に示す。9°の回折ピークの強度は微粉化後に低下した。これらの結果は、オランザピンの微粉化についての文献（Stephenson G, A、The Rigaku Journal、22（2005）： 2〜15）に報告されているものと一致する。回折ピークの相対強度の低下は、恐らくは結晶への新しい面の形成のためである。微粉化後に最も成長した面は、強度が最も低下した面であると思われる。
〔実験手順〕
微粉化されたレボフロキサシンおよび微粉化前のレボフロキサシン試料の15〜25mgをメタノール（所定の水分含量を有する）中に溶解し、試料中の水分含量をAquastar3000 Coulometric Karl Fisher Titratorによって測定した。
〔結果〕
カールフィッシャー分析の結果を表30に示す。
（実施例8） レボフロキサシンベースの予備製剤
この試験の目的はさまざまな製剤アプローチに対するレボフロキサシンの物理化学的能力および制限について理解するために、レボフロキサシンベースを特徴付けすることであった。この試験の目的はレボフロキサシンベースの物理化学的性質を特徴付けすることであった。
〔予備製剤〕
〔pH-溶解度試験〕
レボフロキサシンの溶解度をpHの関数として測定した。最初に緩衝剤をpH範囲2〜10に調製した。各緩衝剤（約200〜250μL）の少量アリコートを薬剤で飽和させ、平衡溶解度を得るために攪拌した。次いで、この試料を遠心分離し、上清を溶解薬剤についてUVまたはHPLCによって分析した。この試験において使用した緩衝剤が、溶解度の結果に影響を与えることを示した（なぜなら、異なる緩衝剤の対イオンは、溶液中に異なるレボフロキサシン塩の形態を形成する可能性がある）。したがって、pH-溶解度はまた、緩衝剤不存在下でも評価する（滴定によって）。
〔pKa測定〕
レボフロキサシンのpKaを滴定法で測定した。得られたpKa値をUV分光測光法で確認した。この情報を、レボフロキサシンのための塩選択を助け、肺中のpH条件下でのレボフロキサシン上の電荷を測定するために用いた。
〔液体系のための予備製剤〕
液体製剤の実現可能性を、生理食塩水単独中の製剤用のベースラインパラメータとして（a）溶解度および（b）表面張力を使用して調査した。
〔レボフロキサシンについての予備製剤試験〕
〔HPLC法移転〕
〔実験手順〕
HPLC法を使用して、レボフロキサシン分析の線形性、正確性、および精度を評価した。使用したカラムは、50×4.6mm、30℃でOnyx Monolithic C18（Pheonomenex）であった。移動相は、水中0.1%TFAが85%と、アセトニトリル中0.1%TFAが15%からなった。流量を3ml/分に調整した。試料をクロマトグラフィーシステムに注入し、277nmで溶出物をモニターした。
〔結果〕
レボフロキサシンに対する保持時間は、約0.82分であった。分析は、1.000の相関係数を有し、5〜15μg/mlの範囲にわたり線形であることがわかった。RSD（相対標準偏差）は0.5%未満であり、精度は98〜102%以内であった。
〔pH-溶解度試験〕
〔滴定によって〕
〔実験手順〕
0.1N HCl中のレボフロキサシンの飽和溶液をNaOHで滴定した。塩基の各添加後、溶液をボルテックスで振とうした。試料溶液のアリコートをとり、遠心分離し、上清をUV分光法288nmで分析した。同じ溶液をHClで逆滴定した。
〔結果〕
レボフロキサシンのpH-溶解度プロファイルを図16に示す。滴定法によって、レボフロキサシンはpH7.3で25.4mg/mlの溶解度を示した。しかし、振とう実験の結果とは対照的に、滴定法による溶解度はpH6.5未満で低下した。これは共通イオン効果に起因する可能性がある。レボフロキサシンの溶液はHCl中で調製したので、レボフロキサシンの塩酸塩が溶液中で形成されたと思われる。さらに、塩酸の形態にある塩素イオンの添加は、塩酸塩の溶解度を抑制するだろう。
〔pKa測定〕
〔滴定法によって〕
〔実験手順〕
レボフロキサシンの溶液（18mg/g）を水中で調製した（18.45mg/g）。溶液の初期pHは7.36であった。この溶液を1N HClで滴定した。量を量ったHClアリコートを添加し、各添加後にpHを記録した。滴定をpH1まで続けた。
酸性pKaを測定するために、レボフロキサシンの溶液（18.38mg/g）を0.1N HCl中で調製した。溶液の初期pHは1.32であった。この溶液を1N NaOHで滴定した。滴定をpH6.55まで続けた。
〔結果〕
図17は、pH対レボフロキサシンをHClで滴定するために添加される滴定液の体積のプロットを示す。このデータを以下の式にフィッティングした：
Vt[OH-]=Kb.Vep-Kb.Vt
式中、
Vt = 添加された滴定液の体積
Vep = 平衡点まで添加された滴定液の体積
[OH-] = ヒドロキシドイオン濃度 = Kw/[H+]
[H+] = ヒドロニウムイオン濃度 = 10-pHである。
Vt[OH-]対Vtのプロットは、直線であった（図18）。示されるデータは、平衡点前の領域からである。傾きから
傾き：Kb = 2.09×10-8
pKb = -logKb = 7.7
pKa = 14-pKb = 6.3
図19は、pH対レボフロキサシンをNaOHで滴定するために添加される滴定液の体積のプロットを示す。酸性pKaは、極めて低い（<2.0）ため計算することが困難であった。しかし、pKaの粗近似値を平衡点の半分でのpHとして作成することができる。dpH/dV対滴定液の体積（Vt）（図20）のプロットから、平衡点は250μlにある。平衡点の半分でのpH（すなわちVt=125μlの場合）は1.6である。したがって、pKaは約1.6である。
〔UV分光法によって〕
〔実験手順〕
レボフロキサシンの希釈溶液（0.013mg/ml）をいくつかの緩衝剤中で調製した。使用した緩衝剤は、HCl（pH1, 2）、酢酸塩（pH4, 5）、リン酸塩（pH6, 7, 8）およびホウ酸塩（pH9, 10）であった。レボフロキサシンの溶液を257nmでUV分光法によって分析した。
〔結果〕
pH対257nmでのレボフロキサシン溶液の吸光度のプロットを図21として示す。このデータを修正Henderson Hasselbach式にフィッティングさせた：
Absobserved = AbsHA[H+] + AbsA-[H+]
Ka + [H+] Ka + [H+]
式中、Absobserved = レボフロキサシン溶液の吸光度
AbsHA = レボフロキサシン溶液pH1.2の吸光度；
AbsA- = レボフロキサシン溶液pH7.8の吸光度；
[H+] = ヒドロニウムイオン濃度 = 10-pHであり、
フィッティングした式は、pKa = 5.91の推定値を与える。
（実施例9） レボフロキサシン塩の形成
この試験の目的は、低下した溶解度および/または低下した溶解によってAUC形状増強特性を得ることができるレボフロキサシンのさまざまな塩の形態を調製することであった。これらの利点は、ナノ粒子懸濁液または乾燥粉末吸入を使用する肺投与に続いて、レボフロキサシンの薬力学的特性を変更し得る。低下した溶解度の塩の形態からのレボフロキサシンの放出を長引かせるために、これらの製剤を最適化しうる。これらの特性はまた、以下に限定されないが、ジェミフロキサシン、ガチフロキサシン、ノルフロキサシン、トスフロキサシン、シタフロキサシン、サラフロキサシン、プルリフロキサシン、およびパズフロキサシンなどを含めた他のフルオロキノロン抗生物質に組み込むことができる。味覚マスキングのためのジェミフロキサシンのさまざまな塩の形態および共沈殿物、AUC形状増強、ナノ粒子懸濁液および乾燥粉末吸入投与の特性分析が進行中である。現在調査されている他のアプローチには、スプレー乾燥およびin situ微粉化技術などが含まれる。
懸濁液および粉末製剤として、特定の塩の形態は製品性能に影響を与え得る重要な物理的および化学的特性をもたらしうる。AUC形状増強製剤のためには、塩選択の目的はレボフロキサシンの溶解度を低下させ、および/または溶解速度を低下させることであった。酸対イオンは以下によって選択することができる。
融点の操作：融点の上昇は、一般に塩溶解度の低下を伴う。平板状の高融点芳香族酸は一般に、高融点の結晶性塩を生じさせる。
疎水性の操作：疎水性共役酸を用いて形成される塩は、疎水であり、湿らすことが困難であり、最終的に延長された溶解をもたらし得る。塩調製のために選択される酸の例を以下に記載する：a）パモ酸（エンボン酸）、b）2-ナフタレンスルホン酸（ナプシリック酸）、c）オレイン酸、d）キシナホ酸、e）ステアリン酸、f）ラウリルスルホネート（エストレート）。
考慮される他の要因としては、塩表面特性、多形体および化学的安定性などがある。
〔説明〕
この試験の目的は、溶解度および/または溶解速度を低下させるためにレボフロキサシンの塩形態を調製することであった。この目的は：（a）レボフロキサシンを好適な賦形剤との塩形成によって溶解性を小さくすること、（b）遊離の塩基よりも低い溶解度および/または溶解速度を有するレボフロキサシンの塩形態を調製することであった。
これらの課題を達成するために、分子の塩基性部位（pKa約6.8）で塩を調製することに取り組んだ。
パモ酸（融点=280℃）およびナプシリック酸（融点=125℃）は、塩に疎水性の特性を与えると予期される平面状の疎水性構造を有する。パモ酸の高融点は、高融点結晶性塩を生じる可能性がある。オレイン酸を主に選択したが、それが肺送達に良いと認められるからである。オレイン酸は、（1）の条件を満たさない可能性がある低融点（4℃）を有するが、長い脂肪族鎖が溶解度を低下させるのに十分な疎水性を与える可能性があると期待された。キシナホ酸（融点=195℃）も塩形成のために選択されたが、これも、塩に疎水性特性を与えると期待される平面状の疎水性構造を有するからである。ステアリン酸およびラウリルスルホネート（エストレート）を選ぶ理論的根拠はオレイン酸と同様であり、その肺毒性のみが知られていない。エストレートは、経口送達に良いと認められる（エリスロマイシンエストレートは遊離塩基の1/12の溶解度を有し、経口懸濁液として製剤される）。
〔塩形成〕
一般に、レボフロキサシン塩基と酸とを、好適な揮発性有機溶媒に溶解し（1：1モル比）、室温で攪拌した。形成された全ての結晶化生成物をろ過し、乾燥し、特性分析した。特性分析は、DSC、FTIR、および元素分析からなる。
〔レボフロキサシンとパモ酸との共結晶の形成および特性分析〕
〔実験手順〕
〔レボフロキサシンとパモ酸との共結晶の形成〕
0.31g（0.8mM）のパモ酸を100mlのテトラヒドロフラン（THF）に攪拌しながら溶解した。これに、0.30g（0.8mM）のレボフロキサシンを添加し、攪拌しながら溶解し、得られた溶液を2.5時間還流した。形成された懸濁液を室温に冷却し、ろ過し、得られた沈殿物を真空下約70℃で3時間乾燥した。
〔特性分析〕
熱分析。（a）パモ酸（b）レボフロキサシン（c）レボフロキサシンパモエート共結晶化沈殿物（d）パモ酸およびレボフロキサシンの物理的混合物の熱分析を、示差走査熱量計（TA Instrument DSC Q1000）を使用して行った。各試料2〜5mgをはかり皿に量り入れ、密閉し、窒素下10℃/分で25℃から300℃に加熱した。
フーリエ変換赤外（FT-IR）分光法。（a）パモ酸（b）レボフロキサシン（c）レボフロキサシンパモエート共結晶化沈殿物（d）パモ酸およびレボフロキサシンの物理的混合物のFT-IR分光法を、FTIR分光計（Model IRPrestige-21、Shimadzu）を使用して実施した。
飽和溶解度。レボフロキサシンおよびレボフロキサシンパモ酸共結晶化沈殿物の飽和溶解度を、過剰量の固体を水と平衡化させることによって測定した。懸濁液をHClでpH4、5、6、および7に調整し、振とうし、遠心分離し、上清をUV分光法によって288nmで分析した。
〔結果〕
熱分析。（a）パモ酸（b）レボフロキサシン（c）レボフロキサシンパモエート共結晶化沈殿物（d）パモ酸およびレボフロキサシンの物理的混合物のDSC走査を図22として示す。パモ酸およびレボフロキサシンは、それぞれ330℃および239℃で鋭い吸熱を示し、これは、それぞれパモ酸およびレボフロキサシンの融解のためである可能性が高い。レボフロキサシンパモエート共結晶のDSCプロファイルは、210℃に1つの主要な吸熱を示し、一方レボフロキサシンおよびパモ酸の1：1モルの混合物は、129℃および220℃にブロードな吸熱を示した。
FTIR。（a）パモ酸（b）レボフロキサシン（c）レボフロキサシンパモエート共結晶化沈殿物（d）パモ酸およびレボフロキサシンの物理的混合物から得られたFTIRスペクトルを図23として示した。パモ酸のFTIRスペクトルにおいて、C=O基の伸縮による、1650cm-1での高強度吸収バンドは、共結晶において大きく減少している。
飽和溶解度。表31は、異なるpHでのレボフロキサシンおよびレボフロキサシンパモエートの飽和溶解度データを示す。緩衝剤がレボフロキサシンの溶解度に影響を有するので、溶解度を水中で測定した。しかし、レボフロキサシンまたは塩の溶液を水中で振とう後、pHがシフトし、特にpH5でのレボフロキサシン溶液はpH1.6にシフトした。pH5での溶液はレボフロキサシンの2つのpKa（約1.6および約6）の間にあるので、このような溶液はより低い緩衝能を有し、したがってpHはシフトする。薬剤のpKaの近くでのpHの溶液は、高い緩衝能を有し、pH変化に抵抗する。レボフロキサシンパモエートの溶解度は、全てのpHでレボフロキサシンの溶解度より著しく低かった。
〔解釈〕
レボフロキサシンパモエートの共結晶化沈殿物は、レボフロキサシン、パモ酸またはそれらの物理的混合物のものと異なる融点およびFTIRスペクトルを有するので、レボフロキサシンおよびパモ酸の等モル錯体は恐らくは、レボフロキサシンより著しく低い溶解度を有するレボフロキサシンパモエート塩であり得る。
〔レボフロキサシンとキシナホ酸との共結晶の形成および特性分析〕
〔実験手順〕
〔レボフロキサシンとキシナホ酸との共結晶の形成〕
1.004g（2.7mM）のレボフロキサシンを80mlの酢酸エチル中で還流することによって溶解した。これに、35mlの酢酸エチル中に溶解した0.51g（2.7mM）のキシナホ酸を添加し、この溶液を攪拌条件下一夜で室温まで冷却した。得られた懸濁液をろ過し、沈殿物を真空化75℃で約3.5時間乾燥した。
〔特性分析（キャラクタリゼーション）〕
熱分析。（a）キシナホ酸（b）レボフロキサシンキシナホエート共結晶化沈殿物の熱分析を、示差走査熱量計（TA Instrument DSC Q1000）を使用して行った。各試料2〜5mgをはかり皿に量り入れ、密閉し、窒素下10℃/分で25℃から300℃に加熱した。
フーリエ変換赤外（FT-IR）分光法。（a）キシナホ酸（b）レボフロキサシンキシナホエート共結晶化沈殿物のFT-IR分光法を、FTIR分光計（Model IRPrestige-21、Shimadzu）を使用して実施した。
飽和溶解度。レボフロキサシンキシナホ酸共結晶化沈殿物の飽和溶解度を、過剰量の固体を水と平衡化することによって測定した。懸濁液をHClでpH4、5、6および7に調整し、振とうし、遠心分離し、上清をUV分光法によって288nmで分析した。
〔結果〕
熱分析。（a）キシナホ酸（b）レボフロキサシンキシナホエート共結晶化沈殿物のDSCプロファイルを図24として示す。レボフロキサシンキシナホエート共結晶化沈殿物は、196℃で融解吸熱を示し、これはキシナホ酸（216℃）およびレボフロキサシン（239℃）のものと異なる。
FTIR。（a）キシナホ酸（b）レボフロキサシンキシナホエート共結晶化沈殿物から得られたFTIRスペクトルを図25として示す。この共結晶のFTIRスペクトルは、キシナホ酸およびレボフロキサシンのものとは異なる波数で透過率最小を示した。
飽和溶解度。表32は、異なるpHでのレボフロキサシンキシナホエートの飽和溶解度データを示す。キシナホエート塩の溶解度は、レボフロキサシン塩基およびレボフロキサシンパモエート共結晶の溶解度の中間であった。
〔解釈〕
レボフロキサシンパモエートの共結晶化沈殿物は、レボフロキサシンおよびキシナホ酸のものと異なる融点およびFTIRスペクトルを有し、レボフロキサシンキシナホエート塩の形成の可能性を示唆している。この塩は、レボフロキサシンおよびレボフロキサシンパモエート間の中間の溶解度を有する。
〔レボフロキサシンとステアリン酸との共結晶の形成および特性分析〕
〔実験手順〕
〔レボフロキサシンとステアリン酸との共結晶の形成〕
0.77g（2.07mM）のステアリン酸を40mlのメタノールに加熱および超音波処理によって溶解した。これに、60mlのメタノール中に溶解した1.00g（2.07mM）のレボフロキサシンを加えた。得られた溶液を55℃で約15分間加熱し、続けて室温まで冷却し、次いで-20℃にした。得られた懸濁液をろ過した。
〔特性分析〕
熱分析。（a）ステアリン酸（b）レボフロキサシンステアレート共結晶化沈殿物（c）ステアリン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物の熱分析を、示差走査熱量計（TA Instrument DSC Q1000）を使用して行った。各試料2〜5mgをはかり皿に量り入れ、密閉し、窒素下10℃/分で25℃から250℃に加熱した。
フーリエ変換赤外（FT-IR）分光法。（a）ステアリン酸（b）レボフロキサシンステアリン酸共結晶化沈殿物（c）ステアリン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物のFT-IR分光法を、FTIR分光計（Model IRPrestige-21、Shimadzu）を使用して実施した。
飽和溶解度。レボフロキサシンおよびレボフロキサシンステアリン酸共結晶化沈殿物の飽和溶解度を過剰量の固体を水と平衡化させることによって測定した。懸濁液をHClでpH4、5、6および7に調整し、振とうし、遠心分離し、上清をUV分光法によって288nmで分析した。
〔結果〕
熱分析。（a）ステアリン酸（b）レボフロキサシンステアレート共結晶化沈殿物（c）ステアリン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物のDSC走査を図26として示す。ステアリン酸およびレボフロキサシンは、それぞれ76.4℃および239℃に鋭い吸熱を示し、これは、それぞれステアリン酸およびレボフロキサシンの融解のためである可能性が高い。レボフロキサシンステアリン酸共結晶のDSCプロファイルは、88.03℃および138.54℃に2つの鋭い吸熱、ならびに231℃および242.72℃に小さな吸熱を示した。小さな吸熱は、当初試料中の痕跡量の残留レボフロキサシンの融解のためであると思われる。レボフロキサシンおよびステアリン酸の1：1モル混合物は、68.87℃、134.43℃および240.74℃に吸熱、ならびに79.73℃および86.74℃に小さな吸熱を示した。
FTIR。（a）ステアリン酸（b）レボフロキサシンステアリン酸共結晶化沈殿物（C）ステアリン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物から得られたFTIRスペクトルを図27として示す。C=0伸縮バンドが、ステアリン酸、共結晶化沈殿物および物理的混合物それぞれに1700cm-1、1705cm-1および1721cm-1で見られる。
飽和溶解度。表33は、異なるpHでのレボフロキサシンステアリン酸共結晶の飽和溶解度データを示す。
〔解釈〕
レボフロキサシンステアリン酸共結晶沈殿物のDSCプロファイルは、2つの吸熱を示す。これらの吸熱の1つは、恐らくは共結晶の融解のためであると思われる。第2の吸熱の性質は調査されなければならない。レボフロキサシンステアリン酸共結晶沈殿物は、レボフロキサシンのものより小さい溶解度値を有するので、沈殿物は恐らくは塩、レボフロキサシンステアレート塩と思われる。
〔レボフロキサシンとオレイン酸との共結晶の形成および特性分析〕
〔実験手順〕
〔レボフロキサシンとオレイン酸との共結晶の形成〕
0.78g（2.76mM）のオレイン酸を10mlのクロロホルムに溶解した。これに、10mlのクロロホルム中に溶解した1.025g（2.76mM）のレボフロキサシンを加えた。得られた溶液を完全に混合し、40℃で蒸発させた。
〔特性分析〕
熱分析。（a）オレイン酸（b）レボフロキサシンオレエート共結晶化沈殿物（c）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（50：50）（d）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（10：90）および（e）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（90：10）の熱分析を、示差走査熱量計（TA Instrument DSC Q1000）を使用して行った。各試料2〜5mgをはかり皿に量り入れ、密閉し、窒素下1℃/分または10℃/分で25℃から250℃に加熱した。
フーリエ変換赤外（FT-IR）分光法。（a）オレイン酸（b）レボフロキサシンオレイン酸共結晶化沈殿物（c）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物のFT-IR分光法を、FTIR分光計（Model IRPrestige-21、Shimadzu）を使用して実施した。
動力学的溶解度測定。レボフロキサシンオレエート共結晶化沈殿物（50mg）を2mlの水に懸濁させた。この懸濁液をHClでpH7に調整し、振とうした。これらの共結晶の溶解度をさまざまな時間間隔で測定した。この試験を室温および40℃で行った。レボフロキサシンおよびオレイン酸の等モル物理的混合物の動力学的溶解度も行い、40℃で共結晶のものと比較した。
〔結果〕
熱分析。（a）オレイン酸（b）レボフロキサシンオレエート共結晶化沈殿物（c）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（50：50）（d）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（10：90）および（e）オレイン酸およびレボフロキサシンの物理的混合物（90：10）のDSC走査を図28として示す。オレイン酸サーモグラフは、-6.15℃および13.05℃に吸熱を示す。-6.15℃の吸熱はガンマ-アルファオレイン酸の相転移（Crowley K.J、1999）に相当する。レボフロキサシンオレエート共結晶化沈殿物は、127.69℃に吸熱を示したが、レボフロキサシンとオレイン酸との等モル物理的混合物は、123.69℃、179.35℃および224℃に吸熱を示す。等モル物理的混合物は、共結晶の融点に近い吸熱を示し、これは固体状態におけるオレイン酸およびレボフロキサシン間の反応の可能性を示唆する。この現象を調べるために、レボフロキサシンおよびオレイン酸（90：10）および（10：90）の物理的混合物についてのDSCを行った。レボフロキサシンおよびオレイン酸（10：90）の物理的混合物は、10.33℃（オレイン酸の融解の可能性）および281℃で大きな吸熱を示す。共結晶の融点の近くに吸熱は示さない。レボフロキサシンオレイン酸（90：10）物理的混合物は、オレイン酸についての10℃での融解吸熱を示さない。これは79.77℃および128℃（共結晶の融点に近い）で吸熱を示し、レボフロキサシンの高い量の存在下でレボフロキサシンおよびオレイン酸の反応の可能性を示唆する。
FTIR。オレイン酸のFTIRスペクトルは、1710cm-1にC=O伸縮強ピーク、ならびにそれぞれ1462cm-1および937cm-1でO-H面内および面外バンドを示す。
C=O基の伸縮のためであるオレイン酸FTIRにおける1710cm-1での高強度吸収バンドは、共結晶においてわずかに減少している。オレイン酸における1462cm-1および937cm-1でのO-H面内および面外バンドは、共結晶に存在しない。また、物理的混合物のFTIRスペクトルは、この塩のものと異なる（図29）。
〔動力学的溶解度測定〕
図30は、室温および40℃で共結晶化沈殿物に関して行われた動力学的溶解度実験についてのデータを示す。室温での共結晶の溶解度は、約0.9mg/mlであり、試験期間中一定を維持する。40℃で、溶解度は15分で1.17mg/mlから4時間で1.86mg/mlに増加し、これは24時間までほぼ一定のままであった。40℃での等モル物理的混合物の溶解度プロファイルは、共結晶のものと異なって見える。物理的混合物は、共結晶（24時間で1.89mg/ml）に比べてより高い溶解度（24時間で9.16mg/ml）を有していた。
〔解釈〕
等モル物理的混合物のDSCデータは、共結晶化沈殿物の融解吸熱に近い吸熱を示す。しかし、共結晶のFTIRおよび溶解度データは、物理的混合物のものと異なり、共結晶はより低い飽和溶解度を有する。共結晶の飽和溶解度は、レボフロキサシン塩基の25mg/mlに対して0.9mg/mlである。
しかし、レボフロキサシンオレエート塩は、本質的にワックス状であり、粉にする/微粉化することおよびそれにより製剤することは難しい可能性がある。ワックス状薬剤脂肪酸塩、プロプラノルオルオレエートの粘着性且つ変形しやすい特性は、粒度低下（粒径低下）を困難にさせたことが報告されている（Crowley.J.ら、International Journal of Pharmaceutics、2000、211（1-2）：9〜17）。
〔溶解速度試験〕
〔レボフロキサシンキシナホエート〕
〔実験手順〕
50mgのレボフロキサシンキシナホエート塩を500mlのpH7.4トリス緩衝剤を含む溶解浴中に37℃で懸濁させ、パドルによって100rpmで回転した。5mlの試料を定期時間間隔でとり、同容量のプレーン緩衝剤で置換した。
〔結果〕
レボフロキサシンキシナホエートの溶解プロファイルを図31として示す。2〜10分の早い段階におけるレボフロキサシンキシナホエートの溶解速度は、10〜30分に見られるものより速いことがわかる。レボフロキサシンキシナホエートを溶解媒体に加えた場合、細かい粉末として分散され、これらの細かい粉末からの溶解はより速く、約1.24mg/分である（図32）。時間とともに、粉末は凝集し、パドルによって作られた渦中で動き、それによって溶解速度を0.28mg/分に低下させる（図33）。
〔レボフロキサシン〕
〔実験手順〕
200mgのレボフロキサシンを500mlのpH7.4トリス緩衝剤を含む溶解浴中に37℃で懸濁させ、パドルによって100rpmで回転した。5mlの試料を定期時間間隔でとり、同容量のプレーン緩衝剤で置換した。
〔結果〕
レボフロキサシンの溶解プロファイルを図34に示す。レボフロキサシンはその塩より高い溶解度を有するので、その溶解速度は非常に速い。レボフロキサシンに関しても、より速い溶解が細かく分散した粒子から生じ、したがってより速い溶解速度であった。後の段階で、粒子は凝集し、その溶解速度を減少させた。
〔レボフロキサシンパモエート〕
〔実験手順〕
10mgのレボフロキサシンパモエート塩を500mlのpH7.4トリス緩衝剤を含む溶解浴中に37℃で懸濁させ、パドルによって100rpmで回転した。5mlの試料を定期時間間隔（2、5、10、15、20、25、30、45、60、120、240、1320および1440分）でとり、同容量のプレーン緩衝剤で置換した。この試験を二重に行った。
〔結果〕
レボフロキサシンパモエートの溶解プロファイルを図35に示す。2〜10分の初期の段階のレボフロキサシンパモエートの溶解速度は、10〜60分から見られるものより速いことがわかる。レボフロキサシンパモエートを溶解媒体に加える場合、細かい粉末として分散し、これらの細かい粒子からの溶解はより速く、約0.146mg/分である（図36）。時間とともに、この粉末は凝集し、パドルによって作られた渦中で動き、その結果溶解速度を0.0331mg/分に低下させる（図37）。
〔レボフロキサシンステアレート〕
〔実験手順〕
25mgのレボフロキサシンステアレート塩を500mlのpH7.4トリス緩衝剤を含む溶解浴中37℃で懸濁させ、パドルによって100rpmで回転した。5mlの試料を定期的時間間隔（2、5、10、15、20、25、30、45、60、120、240、1320および1440分）でとり、同容量のプレーン緩衝剤で置換した。
〔結果〕
レボフロキサシンステアレートの溶解プロファイルを図38に示す。2〜10分の早い段階でのレボフロキサシンステアレートの溶解速度は、0.499mg/分であり（図39）、10〜30分に見られるものより速い（0.161mg/分）ことがわかる（図40）。
レボフロキサシンおよび塩の溶解は、溶解浴中の溶解溶質の濃度がその飽和溶解度の10%より決して高くならないような量で実施した。これは流出する条件を保つことを意図して行った。
こらら及びその他の塩形態並びに共沈殿物の溶解速度は別にして、レボフロキサシン、ジェミフロキサシンおよび他のフルオロキノロン抗生物質のAUC形状増強形態は、ナノ粒子懸濁液（溶解度<100μg/ml、遅い溶解速度）もしくはミクロンサイズの乾燥粉末（溶解度>100μg/ml、ナノ懸濁液について最良のものより速い溶解速度）に最も適し得る。ナノ粒子懸濁液は、ジェット、超音波、または振動メッシュ技術を使用する噴霧によって投与してもよく、一方乾燥粉末製剤は、能動または受動のいずれかの乾燥粉末吸入器を使用して投与してもよい。
（実施例11） レボフロキサシン固体脂質ナノ粒子
この試験の目的は、溶解度および溶解の低下によってAUC形状増強特性を得るためにレボフロキサシンの固体脂質ナノ粒子を調製することであった。この利点は、ナノ粒子懸濁液または乾燥粉末吸入製剤を使用する肺投与に続いてのレボフロキサシンの薬力学的特性を向上させ得る。これらの製剤は、溶解度が低下した塩形態からのレボフロキサシンの放出を長引かせるために最適化されている。これらの特性はまた、限定されないが、ジェミフロキサシン、ガチフロキサシン、ノルフロキサシン、トスフロキサシン、シタフロキサシン、サラフロキサシン、プルリフロキサシン、およびパズフロキサシンなどを含む他のフルオロキノロン抗生物質に組み込んでもよい。試験はまた、味覚マスキングのためのジェミフロキサシンのさまざまな脂質ナノ粒子形態、AUC形状増強、ナノ粒子懸濁液、および乾燥粉末吸入投与を特徴付けるために進行中である。現在試験されている固体脂質ナノ粒子のための他のアプローチとしては、スプレー乾燥およびin situ微粉化技術などがある。
〔予備製剤試験〕
各化合物（レボフロキサシン塩および金属カチオン錯体）の1-オクタノールへの分配を、さまざまな関連pH値で測定した。時間の関数としての分配も、レボフロキサシンの解離が生じる（塩および錯体の双方から）かどうか測定するために、また塩の場合に、脂肪酸成分の選択的分配が長期に生じるかどうかを測定するために評価してもよい。著しい分配性（logP>2.0）を有する化合物を、さまざまな脂質溶融物中での溶解度について評価した。さらに、脂肪親和性フルオロキノロンの分配（可能な場合は）についても試験されており、さまざまな脂質溶融物中のその溶解度も測定される。その中に薬剤が十分に溶解性である脂質は、固体脂質ナノ粒子の製剤のために選択される。固体脂質ナノ粒子における薬剤の十分な負荷能力を得る必要条件は、脂質溶融物中への薬剤の高い溶解度である。
〔固体脂質ナノ粒子の製剤〕
固体脂質ナノ粒子の製剤としては、通常、脂質溶融物に薬剤を溶解し、続いて、熱い水性界面活性剤溶液にこの薬剤含有溶融物を分散させることが含まれる。粗い分散物は、Microfluidizer（登録商標）を使用して均質化し、ナノエマルジョンを得る。このナノエマルジョンを室温に冷却すると、脂質は再固体化し、固体脂質ナノ粒子の形成をもたらす。製剤パラメータ（脂質マトリックスの種類、界面活性剤濃度、および製造パラメータ）の最適化を、持続性薬剤送達を達成するために行う。
〔固体脂質ナノ粒子の特性分析〕
ナノ粒子を、Dynamic Light Scattering装置を使用して粒度およびゼータ電位について特性分析しているが、大きい微粒子の検出についてはレーザー回折を使用する。
合成を完了した後で、示差走査熱量計試験を、脂質の物理的形態において誘発される任意の可能な変形を調査するために行う。
In vitro薬剤放出試験を適切な手順を使用して行う。
（実施例10） レボフロキサシン金属イオン錯体
この試験の目的は、味覚マスキング特性、溶解度変化によるAUC形状増強特性、溶解、および/または生物学的利用能を得るためのさまざまなキレート塩形態のレボフロキサシンを調製することであった。これらの利点は、ナノ粒子懸濁液、乾燥粉末吸入、または単純液体製剤を使用する肺投与に続けてのレボフロキサシンの薬力学的特性を向上させ得る。これらの製剤は、変化した溶解度、または遅い放出、または低い生物学的利用能キレートから、レボフロキサシンのAUC形状増強製剤を作り出すために最適化し得る。これらの特性も、以下に限定されないが、ジェミフロキサシン、ガチフロキサシン、ノルフロキサシン、トスフロキサシン、シタフロキサシン、サラフロキサシン、プルリフロキサシン、およびパズフロキサシンなどを含む他のフルオロキノロン抗生物質に組み込んでもよい。試験はまた、味覚マスキング、AUC形状増強、ナノ粒子懸濁液、および乾燥粉末吸入投与のためのジェミフロキサシンのさまざまおよびキレート形態を特性分析するために進行中である。
〔レボフロキサシン-金属イオン錯体の調製〕
〔予備研究〕
レボフロキサシンおよび所与のカチオンの塩の混合物を脱イオン水中に溶解し、水酸化ナトリウムで滴定した。この滴定曲線は、Alfred MartinによるPhysical Pharmacy（第4版）（261〜263）に記載されているようなレボフロキサシン-金属錯体の形成を評価するために、レボフロキサシン単独について得られたものと比較した。次いで、さまざまな金属カチオン（例えばCa2+、Mg2+など）の塩をその後の評価のための好適な候補を特定するために評価した。カチオンおよびレボフロキサシンのさまざまなモル比も評価した。
〔錯体の調製〕
レボフロキサシン溶液を、選択した金属塩の水溶液に対して滴定した。滴定を一定pHで実施した。錯体の形成を、滴定法、分光蛍光分析、溶解度などを含めた様々な方法によって、規定どおりにモニターした。錯化反応の終点は採用した方法に依存した。
〔レボフロキサシン錯体の特性分析〕
レボフロキサシン-金属カチオン錯体を、適切な手順を使用して化学量論、生成定数、および解離反応速度論について特性分析した。
〔目的〕
金属カチオン（二および三価）とのレボフロキサシン錯体を製剤し、特性分析すること。
〔錯化の評価〕
予備調査は、レボフロキサシンが金属カチオンと溶解性錯体を形成することを示唆した。結果として、沈殿による錯化工程の評価はできなかった。試みられた他のアプローチについて以下に説明する。
〔滴定法〕
このアプローチは、レボフロキサシンのカルボン酸基が所与の金属カチオンとの錯体形成に関与しており、錯化はレボフロキサシンからプロトンの放出をもたらす、との仮定に基づいていた。したがって、放出プロトンの濃度は、錯化および錯体の化学量論の程度に比例（結合定数に応じて）するであろう（Alfred MartinによるPhysical Pharmacy（第4版）；（261〜263）。
〔実験方法〕
約0.35ミリモルのレボフロキサシン（16mLの脱イオン水中）を金属カチオン（等モル）の塩の存在下および不存在下で6N NaOHで滴定した。NaOHでの滴定前に、レボフロキサシン溶液を6N HClで2.0未満のpH値に酸性化した。使用された金属カチオンの塩としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄、塩化亜鉛、硫酸アルミニウム、および塩化アルミニウムなどが含まれる。
〔結果〕
図41に示されるように、金属カチオン存在下で行われた滴定は、レボフロキサシン単独について得られたものと比べて滴定曲線の正のシフトを生じ、追加的なNaOH（滴定剤）が、金属カチオン存在下で溶液の特定pHを得るために必要であることを示唆した。任意の点における滴定曲線のシフトの大きさは、錯化のために放出されたプロトンのモル、したがって、錯化したレボフロキサシンのモルを表すであろう。
錯化の程度（結合および/または化学量論）はCa+ < Mg2+ < Zn2+ = Fe2+ < Al3+の順で増加するように見え、既存の文献と妥当な一致をしている。
注記：塩化アルミニウムおよび硫酸アルミニウムが酸類似特性を有し、水溶液のpHを低下させるということが文献で指摘された。したがって、AlCl3およびAl2（SO4）3に関して得られる滴定曲線は、レボフロキサシンとの錯化について最終的情報が得られないおそれがある。
〔二重滴定〕
このアプローチにおいて、恐らく錯化によるプロトン放出のためのpHにおける低下を見るために、レボフロキサシン溶液を所与の金属カチオン溶液で滴定した。これに続けて、レボフロキサシン溶液の初期pH（カチオン溶液の添加前）に戻すためにNaOHを添加した。これによって所与のpHにおいて錯化形態にあるレボフロキサシン部分の測定が可能になる。
〔実験手順〕
約1.55〜1.72ミリモルのレボフロキサシンを脱イオン水に溶解し、得られた溶液を所望の初期pHに6N HClで酸性にした。この酸性化レボフロキサシン溶液を所与の金属カチオン（Ca2+、Mg2+、Fe2+およびZn2+）の高濃度溶液の既知容量で滴定した。pHの変化を6N NaOHを添加して中性に（初期pHに）し、添加したNaOH溶液の体積を記録した。金属カチオンの溶液の添加（及びこれに続いてのNaOHでの中性化）、金属カチオンの溶液のさらなる添加が、レボフロキサシン溶液のpH変化をもたらさなくなるまで継続した。これは錯化の終点を示すと思われる。添加された金属カチオンの累積量をpHの変化を中性にするのに要したNaOHの累積量に対してプロットした（図42〜45）。
〔結果〕
図42〜図45から、錯化によるpHの変化を中性にするのに必要とされるNaOHの総量を得るために平坦域を外挿した。これらの値はまた、錯化形態にあるレボフロキサシンの量を表す（レボフロキサシンの錯化がプロトンの等モル放出をもたらすと仮定して）。Ca2+、Mg2+、Fe2+、およびZn2+との錯化形態にあるレボフロキサシンの量は、それぞれ、0.8、1.0、1.3、および1.1ミリモルである。これらは、それぞれ、Ca2+、Mg2+、Fe2+、およびZn2+について46.5、64.5、77.8、および64.5%錯化を表す。%錯化は、レボフロキサシンの総濃度に左右されるであろうことに注意すべきである。
金属カチオンとのレボフロキサシン錯体についての結合定数および錯化の化学量論を以下のように決定した：
ここで、M、A、およびMAnは、金属カチオン、レボフロキサシン、およびその錯体をそれぞれ表す。Kbは平衡結合定数である。上記反応は、レボフロキサシンの「n」モルが金属の1モルと反応し、錯体1モルを生じると仮定している。
Kb = [MAn]/{[M][A]n}（単位M-n） 式1
[MAn]は形成された錯体の濃度である。
[M]および[A]は、それぞれ、未結合金属および未結合レボフロキサシンの濃度である。
式1を整理すると、
[MAn]/[A]n = Kb*[M] 式2
[A] = [A]Total-[A]bound = [A]Total-[NaOH]used
[M] = [M]Total-[M]bound = [M]Total-[NaOH]used/n
[MAn] = [A]bound/n = [NaOH]used/n
注記： [NaOH]usedは、金属カチオンの添加によって生じたpHの変化（恐らくは錯化のため）を中性にするために任意の所定の点で使用された水酸化ナトリウムの濃度である。
式2を修正して、
[A]bound/[A]n = nKb*[M] 式3
を得ることができる。
式3から、[M]対[A]bound/[A]nのプロットが、nKbの傾きをもつ直線をもたらすことが推定され、この場合に
1：1錯体に対しては、n=1
2：1錯体に対しては、n=2
3：1錯体に対しては、n=3 等、である。
Ca2+、Mg2+、Fe2+、およびZn2+についてのこれらプロットがそれぞれ、図46〜図49において以下に示される。
図46〜図49に示されるように、評価されたカチオンの各々について、[A]bound/[A]n対nKb*[M]のプロットは、n=2の場合は線形である（Ca2+について、n=2はn=1より良好なフィッティングをもたらす）。これらの結果は、Ca2+、Mg2+、Fe2+、およびZn2+とのレボフロキサシン錯体が、カチオン１モル当たり2モルの薬剤（2：1）の化学量論で形成されることを示唆する。
n=2を使用して、上記錯体についての結合定数をそれぞれの線形プロットの傾きから決定することができる。
log（Kb）として表される2：1錯体についての結合定数は、以下の通りである：Ca2+=2.75、Mg2+ = 3.69、Zn2+ = 4.44、Fe2+ = 4.54。
〔溶解度〕
この方法は、錯化の化学量論を決定する比較的簡単な方法を可能にする。このアプローチには、錯化剤（所定の金属カチオン）の増加する濃度の存在下での薬剤（レボフロキサシン）の溶解度の評価が含まれる。薬剤（錯化+未錯化）の総溶解度は、錯化により線形に増加し、薬剤および錯体双方の飽和溶解度に相当する平坦域に到達することが予想される。このような溶解度曲線からの化学量論の決定については、他に詳細に説明された（Physical Pharmacy：第4版、Alfred Martin； 265）。
〔実験手順〕
過剰量のレボフロキサシン（量を記録した）を、MgCl2の増加濃度の存在下で、ボルテックスミキサーを使用して25mMのMES緩衝剤（pH5.99）と一緒に激しく攪拌した。次いで、この試料をろ過し、ろ過液を適切に希釈し、レボフロキサシン濃度を決定するために分光測光法によって分析した（図50）。
〔結果〕
図50に示されるように、レボフロキサシンの溶解度はMgCl2濃度の増加とともに増加した。しかし、平坦域の溶解度（約650mMのレボフロキサシン）を超えると、溶解度のさらなる増加が見られ、これは予想されたプロファイルと一致しない。これはレボフロキサシン溶解度に対するイオン強度の影響に起因していた。全ての溶液の最終pHは、5.99より大きかったとしても、一定であった（最終pH約7.0）ことに注意することが大切である。
その後、実験を約1.0Mの一定のイオン強度で、溶液の緩衝能を強めるための0.5MのMES緩衝剤（pH5.99）を用いて繰り返した（図51）。
〔分光蛍光分析〕
このアプローチは、錯化工程がフルオロキノロンの蛍光特性における変化に関連するとの既存の文献証拠に基づいて、レボフロキサシン錯化を評価するために採用した。所定の金属カチオンの異なる濃度の存在下で、レボフロキサシンの蛍光発光の変化をモニターすることによって、錯化の結合定数および化学量論を決定することができた。
〔実験手順〕
レボフロキサシンの蛍光発光を、それぞれ298nmおよび498nmの励起および発光波長で評価した。試験を2つの異なるpH値、すなわち5.0（酢酸塩）および9.0（ヒスチジン）で行った。レボフロキサシンの濃度が一定であるが、所定のカチオンの濃度が増大する一連の溶液をレボフロキサシンによる蛍光発光について分析した。試験した金属塩としては、CaCl2、MgCl2、FeCl2、ZnCl2、およびAl2（SO4）3がある。
〔結果〕
図34に示されるように、Fe2+およびZn2+についてのみ有意なデータが得られた。残りのカチオンについて、レボフロキサシンおよびカチオンの相対濃度は、レボフロキサシンの蛍光における変化の特有の傾向を見るためにさらに最適化する必要がある。
レボフロキサシンの蛍光発光に対するFe2+およびZn2+の濃度増加の影響は、図52および図53に、それぞれ示されている。
上述したように、Fe2+およびZn2+双方は、レボフロキサシンと2：1錯体を形成するように見える；しかし、レボフロキサシンの蛍光に対するこれらの影響は、同じではない（図52および図53）。これに対する正確な理由は、この時点で不明である。
〔レボフロキサシン錯体の試料〕
レボフロキサシン錯体の7つの試料を有効性および薬物動態学についてin vivoで評価した。試験試料の詳細は下記表35に示す。
〔結論および次のステップ〕
二重滴定試験から得られた結果は、レボフロキサシンが全ての二価の金属カチオンと2：1錯体を形成することを示唆する。Ca2+、Mg2+、Fe2+、およびZn2+との錯化に対する結合定数（logKb）は、それぞれ、2.75、3.69、4.44、および4.54である。
（実施例11） 有機酸とのレボフロキサシンおよびジェミフロキサシン製剤
〔実験手順〕
レボフロキサシン溶液を、15〜20mlの水中に50mgまたは100mgのレボフロキサシン塩基のいずれかを溶解することによって調製した。水中のレボフロキサシン溶液の初期pHは約7.3であった。溶液のpHを水中で調製された酸の約10%溶液で調整した。以下の酸を使用してレボフロキサシン溶液のpHを調整した：酢酸、アスコルビン酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、およびプロピオン酸。最終容量の約90%に溶液の容量をあわせた後、溶液の重量オスモル濃度を測定し、水中に調製された塩化ナトリウムの約20%溶液で300 mOsm/kgに調整した。pHおよび重量オスモル濃度を調整後、溶液の容量を水で約25mlにし、その表面張力を測定した。容量を調整した後、pHおよび重量オスモル濃度を測定し、表36に報告する（秤量したレボフロキサシンの正確な量、pHの調整に要した酸、重量オスモル濃度を調整するための塩化ナトリウム、および溶液の最終容量を表36に記載する）。溶液中のレボフロキサシンの含量をHPLCによって測定した。
〔結果〕
有機酸とのレボフロキサシン製剤についての詳細を表36に示す。HPLCの結果を表37に示す。
酒石酸を使用して100mg/mlのレボフロキサシン溶液のpHを調整した場合、沈殿物が形成された。
注記：酢酸、クエン酸、およびアスコルビン酸を用いた溶液をHPLC分析のために作り直した。したがって、表36および表37におけるこれら溶液に対する理論的濃度は異なる。
〔有機塩基とのジェミフロキサシン製剤〕
〔実験方法および結果〕
アスコルビン酸ナトリウムとのジェミフロキサシン製剤
50.30mgのジェミフロキサシンメシレート（40.37mgのジェミフロキサシンに等しい）を1.5mlの水に加えた。得られた溶液は濁っていた。これを0.45ミクロンのフィルターでろ過した。ろ過後、pH4.28を有する1.3mlの溶液を得た。この溶液のpHを水中に調製したアスコルビン酸ナトリウム10%溶液400μLで5.48に調整した（pHを調整するのに要した塩基の量=0.04g）。この溶液の重量オスモル濃度は308 mOsm/kgであり、したがって、重量オスモル濃度を調整するために塩化ナトリウムを使用しなかった。溶液の最終体積は1.7mlであった。*この製剤中のジェミフロキサシンの理論濃度は20.59mg/mlである。
*理論濃度 = ろ過処理した溶液中のジェミフロキサシンの理論量（この場合、ろ過処理した1.3mL中35mgのジェミフロキサシン）／溶液の最終体積（この場合、1.7mL）
注記：酢酸、クエン酸、およびアスコルビン酸を用いた溶液をHPLC分析のために作り直した。したがって、表36および表37におけるこれら溶液についての理論的濃度は異なる。
〔乳酸ナトリウムとのジェミフロキサシン製剤〕
50.05mgのジェミフロキサシンメシレート（40.17mgのジェミフロキサシンに等しい）を1.8mlの水に加えた。得られた溶液は濁っていた。これを0.45ミクロンフィルターでろ過した。ろ過後、pH4.21を有する1.52mlの溶液を得た。この溶液のpHを、水中に調製した乳酸ナトリウムの20%溶液180μLで5.42に調整した（pHを調整するのに要した塩基の量 = 0.036g）。この溶液の重量オスモル濃度は478 mOsm/kgであった。溶液の最終体積は1.7mlであった。この製剤中のジェミフロキサシンの理論濃度は19.95mg/mlである。
〔酢酸ナトリウムとのジェミフロキサシン製剤〕
50.47mgのジェミフロキサシンメシレート（40.50mgジェミフロキサシンに等しい）を2.0mlの水に加えた。得られた溶液は濁っていた。これを0.45ミクロンフィルターでろ過した。ろ過後、pH4.40を有する1.77mlの溶液を得た。この溶液のpHを水中に調製した酢酸ナトリウムの10%溶液50μLで5.40に調整した（pHを調整するのに要した塩基の量 = 0.005g）。この溶液の重量オスモル濃度は192 mOsm/kgであった。この溶液の重量オスモル濃度を、水中に調製した塩化ナトリウムの20%溶液28μLを使用して295 mOsm/kgに調整した。
〔プロピオン酸ナトリウムとのジェミフロキサシン製剤〕
50.00mgのジェミフロキサシンメシレート（40.13mgのジェミフロキサシンに等しい）を1.9mlの水に加えた。得られた溶液は濁っていた。これを0.45ミクロンフィルターでろ過した。ろ過後、pH4.32を有する1.39mlの溶液を得た。この溶液のpHを、水中に調製したプロピオン酸ナトリウムの20%溶液30μLで5.50に調整した（pHを調整するのに要した塩基の量 = 0.006g）。この溶液の重量オスモル濃度は183 mOsm/kgであった。この溶液の重量オスモル濃度を、水中で調製した塩化ナトリウムの22%溶液25μLを使用して、296 mOsm/kgに調整した。この溶液を237 mOsm/kgへの重量オスモル濃度調整で作り直した。
〔クエン酸ナトリウムとのジェミフロキサシン製剤〕
49.92mgのジェミフロキサシンメシレート（40.06mgのジェミフロキサシンに等しい）を1.9mlの水に加えた。得られた溶液は濁っていた。これを0.45ミクロンフィルターでろ過した。ろ過後、pH4.20を有する1.63mlの溶液を得た。この溶液のpHを水中に調製したクエン酸ナトリウムの20%溶液15μLで5.39に調整した（pHを調整するのに要した塩基の量 = 0.003g）。
（実施例12） レボフロキサシンのミクロスフェア
この試験の目的は、味覚マスキング、および溶解度および/または溶解減少によるAUC形状増強特性を得ることができるレボフロキサシンのさまざまなミクロスフェア形態を調製することであった。これらの利点は、ナノ粒子懸濁液または乾燥粉末吸入のいずれかを使用する肺投与に続いてレボフロキサシンの薬力学的特性を向上させ得る。これらの製剤は、溶解度または溶解が低下した形態からレボフロキサシンの放出を持続させるために最適化されている。これらの特性はまた、以下に限定されないが、ジェミフロキサシン、ガチフロキサシン、ノルフロキサシン、トスフロキサシン、シタフロキサシン、サラフロキサシン、プルリフロキサシン、およびパズフロキサシンを含めた他のフルオロキノロン抗生物質に取り入れ得る。味覚マスキング、AUC形状増強、ナノ粒子懸濁液および乾燥吸入投与のためのジェミフロキサシンのミクロスフェアを特性分析することが進行中である。現在調査されている乾燥粉末投与のための他のアプローチとしては、スプレー乾燥およびin situ微粉化技術などがある。
〔レボフロキサシンのための予備製剤〕
〔予備製剤試験〕
工程で使用されることが予期されるさまざまな溶媒中でのレボフロキサシンおよびポリマーの溶解度を測定するために、予備製剤試験を行った。
〔ミクロスフェアの調製〕
スプレー乾燥技術を使用して、レボフロキサシンを負荷したポリマー微粒子を製剤した。ミクロスフェアの製剤としては通常、好適な溶媒に薬剤およびポリマーを溶解することを含む。溶液を、スプレー乾燥機を使用してスプレー乾燥して、溶媒を蒸発させ、それによりポリマーマトリックス中に薬剤を取り込む。製剤パラメータ（薬剤：ポリマー比、ポリマー溶液濃度および製造パラメータ）の最適化を行って、所望の微粒子径、最適薬剤負荷、およびin vitroで薬剤放出を達成する。
〔ミクロスフェアの特性分析〕
ミクロスフェアを、SEMを使用してそのモルフォロジーについて特性分析し、顕微鏡または好適な技術（レーザー回折）をその粒度の推定のために使用する。
薬剤負荷を、好適な溶媒中ミクロスフェアから薬剤を抽出してUV/HPLCによって抽出物を分析することによって測定した。
ミクロスフェアからの薬剤放出を、USP溶解装置を使用して実施する。
（実施例13） ラットにおける吸入毒物検査
雄および雌のSprague-Dawleyラットにおけるエアロゾル化レボフロキサシンの4日間の非医薬品安全性試験実施基準（non-GLP）上昇用量試験において、レボフロキサシンの25mg/ml溶液を1日目に1時間投与し、レボフロキサシンの50mg/ml溶液を2日目から4日目に1日当たり2時間投与した。処置期間中毒性の臨床的徴候は見られなかった。最後の用量投与後24時間の剖検は、いかなる所見も示さなかった。
雄および雌Sprague-Dawleyラットにおけるエアロゾル化レボフロキサシンのGLP試験において、エアロゾル化レボフロキサシンを鼻のみのエアロゾル送達装置を使用して4日にわたり、雄には6.92mg/kg/日および雌には10.04mg/kg/日の平均用量で毎日投与した。総曝露は、試験期間にわたって、それぞれ雄および雌に対し29mg/kgおよび42mg/kgであった。各用量を毎日2時間かけて送達した。この試験に対する用量は、2時間かけて装置において投与することができるレボフロキサシンの最大溶解度に基づいて選択された。毒性の臨床的徴候は見られず、全ての動物が4日の処置期間中生存していた。最後の用量の投与後の動物の剖検は、いかなる所見も示さなかった。
Sprague-Dawleyラットにおける28日GLP試験において、動物を、エアロゾル化レボフロキサシンまたは生理食塩水の3用量水準に無作為にあてた。ビヒクル制御および最高用量を使用する追加の回復群も処置を行い、最後の用量に続けて14日の回復期間の間観察した。エアロゾル化レボフロキサシンの平均用量は、雄ラットに対して1.49、3.63、および7.29mg/kg/日であり、雌ラットに対して2.20、5.35および11.01mg/kg/日であった。28日の処置期間にわたる総曝露は、雄には41.7から204.1mg/kgまで、および雌には61.6から308.3mg/kgまでであった。各用量を毎日2時間かけて送達した。用量に関連した毒性の臨床的徴候は見られず、全ての動物は28日の処置期間中生存した。最後の用量の投与後の動物の剖検は、14日の回復期間中に重症度が低下した咽頭の用量関連扁平上皮過形成を示した。
図１は、殺菌に対するフルオロキノロンおよび他の抗生物質の用量：MICの関係を示すグラフである。 図２は、CF患者対健常対照の双方における経口服用後のシプロフロキサシン血清濃度を示すグラフである。 図３は、経口服用後のシプロフロキサシンの喀痰および血清濃度を示すグラフである。 図４Ａは、対数期PAM1020細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図４Ｂは、対数期PAM1032細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図５Ａは、静止期PAM1020細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図５Ｂは、静止期PAM1032細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図６Ａは、10分レボフロキサシン曝露後のPAM1020再増殖を示すグラフである。 図６Ｂは、160分レボフロキサシン曝露後のPAM1020再増殖を示すグラフである。 図６Ｃは、10分レボフロキサシン曝露後のPAM1032再増殖を示すグラフである。 図６Ｄは、160分レボフロキサシン曝露後のPAM1032再増殖を示すグラフである。 図７Ａは、酸素制限条件下で、後期対数期PAM1020細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図７Ｂは、酸素制限条件下で、後期対数期PAM1032細胞へのレボフロキサシンの時間-殺菌効果を示すグラフである。 図８Ａは、Meuller-Hintonブロス（MHB）中のPAM1032のレボフロキサシン殺菌動態を示すグラフである。 図８Ｂは、嚢胞性線維症喀痰中のPAM1032のレボフロキサシン殺菌動態を示すグラフである。 図９は、Pseudomonasバイオフィルムへのレボフロキサシン殺菌効果を示すグラフである。 図１０は、1000μg/mlのCmaxおよび中空繊維モデルにおける10分半減期を有するレボフロキサシンの殺菌効果を示すグラフである。 図１１は、600μg/mlのCmaxおよび中空繊維モデルにおける10分半減期を有するレボフロキサシンの殺菌効果を示すグラフである。 図１２は、微粉末化乾燥粉末レボフロキサシンに使用される微粉末化圧力と平均レボフロキサシン乾燥粉末粒度とを関連付けるグラフである。 図１３Ａ及びＢは、微粉末化前および微粉末化乾燥粉末レボフロキサシンのDSCプロファイルを示す図である。 図１３Ａ及びＢは、微粉末化前および微粉末化乾燥粉末レボフロキサシンのDSCプロファイルを示す図である。 図１４Ａは、未微粉化乾燥粉末レボフロキサシンのSEM顕微鏡写真を示すグラフである。 図１４Ｂは、微粉化乾燥粉末レボフロキサシンのSEM顕微鏡写真を示すグラフである。 図１５は、微粉末化前および微粉末化乾燥粉末レボフロキサシンのX線回折を示すグラフである。 図１６は、酸滴定によるレボフロキサシンのpH溶解度プロファイルを示すグラフである。 図１７は、HClでレボフロキサシンを滴定するときのpHを測定したグラフである。 図１８は、レボフロキサシンのVt[OH]対Vtを示すグラフである。 図１９は、NaOHでレボフロキサシンを滴定するときのpHを測定したグラフである。 図２０は、レボフロキサシンの滴定についてdpH/dV対NaOH滴定液の容量（Vt）を測定するグラフである。 図２１は、257nmにおけるレボフロキサシン溶液の吸光度対pHを測定するグラフである。 図２２Ａは、パモ酸のDSC走査を示すグラフである。 図２２Ｂは、レボフロキサシンのDSC走査を示すグラフである。 図２２Ｃは、レボフロキサシンパモ酸共結晶化沈殿物のDSC走査を示すグラフである。 図２２Ｄは、レボフロキサシン-パモ酸の物理的混合物のDSC走査を示すグラフである。 図２３Ａは、パモ酸のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２３Ｂは、レボフロキサシンのFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２３Ｃは、レボフロキサシンパモ酸共結晶化沈殿物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２３Ｄは、レボフロキサシン-パモ酸の物理的混合物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２４Ａは、キシナホ酸のDSC走査を示すグラフである。 図２４Ｂは、レボフロキサシン-キシナホ酸共結晶化沈殿物のDSC走査を示すグラフである。 図２５Ａは、キシナホ酸のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２５Ｂは、レボフロキサシンキシナホ酸共結晶化沈殿物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２６Ａは、ステアリン酸のDSC走査を示すグラフである。 図２６Ｂは、レボフロキサシン-ステアリン酸共結晶化沈殿物のDSC走査を示すグラフである。 図２６Ｃは、レボフロキサシンおよびステアリン酸の物理的混合物のDSC走査を示すグラフである。 図２７Ａは、ステアリン酸のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２７Ｂは、レボフロキサシンステアリン酸共結晶化沈殿物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２７Ｃは、レボフロキサシン-ステアリン酸の物理的混合物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２８Ａは、オレイン酸のDSC走査を示すグラフである。 図２８Ｂは、レボフロキサシン-オレイン酸共結晶化沈殿物のDSC走査を示すグラフである。 図２８Ｃは、レボフロキサシンおよびオレイン酸（50：50）の物理的混合物のDSC走査を示すグラフである。 図２８Ｄは、レボフロキサシンおよびオレイン酸（10：90）の物理的混合物のDSC走査を示すグラフである。 図２８Ｅは、レボフロキサシンおよびオレイン酸（90：10）の物理的混合物のDSC走査を示すグラフである。 図２９Ａは、オレイン酸のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２９Ｂは、レボフロキサシン-オレイン酸共結晶化沈殿物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図２９Ｃは、レボフロキサシンおよびオレイン酸の等モル物理的混合物のFTIRスペクトルを示すグラフである。 図３０は、室温、40℃でのレボフロキサシンとオレイン酸の共結晶化沈殿物、および40℃での等モル物理的混合物の動態溶解度を示すグラフである。 図３１は、レボフロキサシンキシナホエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３２は、2分および10分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンキシナホエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３３は、10分および30分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンキシナホエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３４は、レボフロキサシン塩基の溶解プロファイルを示すグラフである。 図３５は、レボフロキサシンパモエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３６は、2分および10分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンパモエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３７は、0分および60分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンパモエートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３８は、レボフロキサシンステアレートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図３９は、2分および10分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンステアレートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図４０は、10分および30分の間の期間に焦点をあてた、レボフロキサシンステアレートの溶解プロファイルを示すグラフである。 図４１は、二価および三価のカチオンとレボフロキサシンの錯化を示すグラフである。 図４２は、Mg2+とレボフロキサシンとの二重滴定錯化を示すグラフである。 図４３は、Fe2+とレボフロキサシンとの二重滴定錯化を示すグラフである。 図４４は、Ca2+とレボフロキサシンとの二重滴定錯化を示すグラフである。 図４５は、Zn2+とレボフロキサシンとの二重滴定錯化を示すグラフである。 図４６は、Ca2+で錯化されたレボフロキサシン対遊離レボフロキサシンを示すグラフである。 図４７は、Mg2+で錯化されたレボフロキサシン対遊離レボフロキサシンを示すグラフである。 図４８は、Fe2+で錯化されたレボフロキサシン対遊離レボフロキサシンを示すグラフである。 図４９は、Zn2+で錯化されたレボフロキサシン対遊離レボフロキサシンを示すグラフである。 図５０は、Mg2+の存在下でのレボフロキサシンの溶解度を示すグラフである。 図５１は、一定イオン強度における、Mg2+の存在下でのレボフロキサシンの溶解度を示すグラフである。 図５２は、分光蛍光分析によって測定した、Fe2+とレボフロキサシンとの錯化を示すグラフである。 図５３は、分光蛍光分析によって測定した、Zn2+とレボフロキサシンとの錯化を示すグラフである。

Claims (69)

  1. レボフロキサシンもしくはオフロキサシンと二価もしくは三価のカチオンの水溶液を含み、前記溶液が肺吸入用である、医薬組成物。
  2. 前記二価または三価のカチオンが、マグネシウムである、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記二価または三価のカチオンが、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、および鉄の1つまたは複数から選択される、請求項１に記載の組成物。
  4. 前記溶液が、10mg/mlより大きいレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  5. 前記溶液が、25mg/mlより大きいレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  6. 前記溶液が、35mg/mlより大きいレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  7. 前記溶液が、40mg/mlより大きいレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  8. 前記溶液が、50mg/mlより大きいレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  9. 前記溶液が、100mg/mlであるレボフロキサシンまたはオフロキサシンの濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  10. 前記溶液が、200mOsmol/kgから1250mOsmol/kgのオスモル濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  11. 前記溶液が、250mOsmol/kgから1050mOsmol/kgのオスモル濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  12. 前記溶液が、350mOsmol/kgから750mOsmol/kgのオスモル濃度を有する、請求項１に記載の組成物。
  13. 前記溶液が、4.5から7.5のpHを有する、請求項１に記載の組成物。
  14. 前記溶液が、5から6.5のpHを有する、請求項１に記載の組成物。
  15. 前記溶液が、5.5から6.5のpHを有する、請求項１に記載の組成物。
  16. 甘味料を含む、請求項１に記載の組成物。
  17. 前記甘味料が、アスパルテームまたはスクルロースである、請求項１６に記載の組成物。
  18. 前記甘味料が、単糖または二糖である、請求項１６に記載の組成物。
  19. 前記甘味料が、ラクトース、スクロース、デキストロース、またはグルコースである、請求項１６に記載の組成物。
  20. 別の抗菌剤を含む、請求項１に記載の組成物。
  21. 前記別の抗菌剤が、アミノグリコシドである、請求項２０に記載の組成物。
  22. 前記アミノグリコシドが、トブラマイシンである、請求項２１に記載の組成物。
  23. 前記別の抗菌剤が、ポリミキシンである、請求項２０に記載の組成物。
  24. 前記ポリミキシンが、コリスチンである、請求項２３に記載の組成物。
  25. 前記別の抗菌剤が、モノバクタムである、請求項２０に記載の組成物。
  26. 前記モノバクタムが、アズトレオナムである、請求項２５に記載の組成物。
  27. 前記別の抗菌剤が、マクロライドまたはケトライドである、請求項２０に記載の組成物。
  28. 前記別の抗菌剤が、グリコペプチドである、請求項２０に記載の組成物。
  29. 前記グリコペプチドが、バンコマイシンである、請求項２８に記載の組成物。
  30. 前記別の抗菌剤が、フルオロキノロンである、請求項２０に記載の組成物。
  31. 前記フルオロキノロンが、ロメフロキサシン、ペフロキサシン、シプロフロキサシン、ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、トスフロキサシン、パズフロキサシン、ルフロキサシン、フレロキサシン、バロフロキサシン、スパルフロキサシン、トロバフロキサシン、エノキサシン、ノルフロキサシン、クリナフロキサシン、グレパフロキサシン、シタフロキサシン、テマフロキサシン、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、ガレノキサシン、プルリフロキサシン、オラムフロキサシン、DX-619、TG-873870、およびDW-286からなる群から選択される、請求項３０に記載の組成物。
  32. ドルナーゼアルファ、高張製剤、マンニトール、および塩化ナトリウムの1つまたは複数を含む、請求項１に記載の組成物。
  33. 前記溶液が、レボフロキサシンおよびマグネシウムを含み、50mg/mlより大きい濃度を有し、350mOsmol/kgから750mOsmol/kgのオスモル濃度を有し、かつ5.5から6.5のpHを有する、請求項１に記載の組成物。
  34. 請求項１から３３のいずれか一項に規定の溶液を含む、無菌の使い捨て容器。
  35. 1mlから5mlの前記溶液を含む、請求項３４に記載の容器。
  36. 請求項３４または３５に記載の容器、および経口吸入によって下気道に送達するために前記溶液をエアロゾル化させるように適合された噴霧器を備えるキット。
  37. 前記噴霧器が、超音波噴霧によって作動する、請求項３６に記載のキット。
  38. 前記噴霧器が、液圧噴霧によって作動する、請求項３６に記載のキット。
  39. 前記噴霧器が、振動メッシュによって作動する、請求項３６に記載のキット。
  40. 別の抗菌剤を含む第2の容器を含む、請求項３６に記載のキット。
  41. 前記別の抗菌剤が、アミノグリコシドである、請求項４０に記載のキット。
  42. 前記アミノグリコシドが、トブラマイシンである、請求項４１に記載のキット。
  43. 前記別の抗菌剤が、ポリミキシンである、請求項４０に記載のキット。
  44. 前記ポリミキシンが、コリスチンである、請求項４３に記載のキット。
  45. 前記別の抗菌剤が、モノバクタムである、請求項４０に記載のキット。
  46. 前記モノバクタムが、アズトレオナムである、請求項４５に記載のキット。
  47. 前記別の抗菌剤が、マクロライドまたはケトライドである、請求項４０に記載のキット。
  48. 前記別の抗菌剤が、グリコペプチドである、請求項４０に記載のキット。
  49. 前記グリコペプチドが、バンコマイシンである、請求項４８に記載のキット。
  50. 前記別の抗菌剤が、フルオロキノロンである、請求項４０に記載のキット。
  51. 前記フルオロキノロンが、ロメフロキサシン、ペフロキサシン、シプロフロキサシン、ガチフロキサシン、ジェミフロキサシン、モキシフロキサシン、トスフロキサシン、パズフロキサシン、ルフロキサシン、フレロキサシン、バロフロキサシン、スパルフロキサシン、トロバフロキサシン、エノキサシン、ノルフロキサシン、クリナフロキサシン、グレパフロキサシン、シタフロキサシン、テマフロキサシン、マルボフロキサシン、オルビフロキサシン、サラフロキサシン、ダノフロキサシン、ジフロキサシン、エンロフロキサシン、ガレノキサシン、プルリフロキサシン、オラムフロキサシン、DX-619、TG-873870およびDW-286からなる群から選択される、請求項５０に記載のキット。
  52. ドルナーゼアルファ、高張製剤、マンニトール、および塩化ナトリウムの1つまたは複数を含む、請求項３６に記載のキット。
  53. 二価または三価のカチオンと組み合わせたレボフロキサシンまたはオフロキサシンを含む、肺感染症、慢性閉塞性肺疾患、嚢胞性線維症または副鼻腔炎の治療用エアロゾルであって、前記エアロゾルが肺吸入用である、エアロゾル。
  54. 前記肺感染症が、以下の細菌：Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas acidovorans、Pseudomonas alcaligenes、Pseudomonas putida、Stenotrophomonas maltophilia、Aeromonas hydrophilia、Escherichia coli、Citrobacter freundii、Salmonella typhimurium、Salmonella typhi、Salmonella paratyphi、Salmonella enteritidis、Shigella dysenteriae、Shigella flexneri、Shigella sonnei、Enterobacter cloacae、Enterobacter aerogenes、Klebsiella pneumoniae、Klebsiella oxytoca、Serratia marcescens、Morganella morganii、Proteus mirabilis、Proteus vulgaris、Providencia alcalifaciens、Providencia rettgeri、Providencia stuartii、Acinetobacter calcoaceticus、Acinetobacter haemolyticus、Yersinia enterocolitica、Yersinia pestis、Yersinia pseudotuberculosis、Yersinia intermedia、Bordetella pertussis、Bordetella parapertussis、Bordetella bronchiseptica、Haemophilus influenzae、Haemophilus parainfluenzae、Haemophilus haemolyticus、Haemophilus parahaemolyticus、Haemophilus ducreyi、Pasteurella multocida、Pasteurella haemolytica、Helicobacter pylori、Campylobacter fetus、Campylobacter jejuni、Campylobacter coli、Borrelia burgdorferi、Vibrio cholerae、Vibrio parahaemolyticus、Legionella pneumophila、Listeria monocytogenes、Neisseria gonorrhoeae、Neisseria meningitidis、Burkholderia cepacia、Francisella tularensis、Kingella、およびMoraxellaの1種または複数を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  55. 前記肺感染症が、肺炎である、請求項５３に記載のエアロゾル。
  56. 前記肺感染症が、グラム陰性嫌気性細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  57. 前記肺感染症が、Bacteroides fragilis、Bacteroides distasonis、Bacteroides 3452A homology group、Bactroides vulgatus、Bacteroides ovalus、Bacteroides thetaiotaomicron、Bacteroides uniformis、Bacteroides eggerthii、およびBacteroides splanchnicusからなる群から選択される細菌の1種または複数を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  58. 前記肺感染症が、グラム陽性細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  59. 前記肺感染症が、Corynebacterium diphtheriae、Corynebacterium ulcerans、Streptococcus pneumoniae、Streptococcus agalactiae、Streptococcus pyogenes、Streptococcus milleri; Streptococcus(Group G); Streptococcus(Group C/F); Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium、Staphylococcus aureus、Staphylococcus epidermidis、Staphylococcus saprophyticus、Staphylococcus intermedius、Staphylococcus hyicus subsp. hyicus、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus hominis、およびStaphylococcus saccharolyticusからなる群から選択される細菌の1種または複数を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  60. 前記肺感染症が、グラム陽性嫌気性細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  61. 前記肺感染症が、Clostridium difficile、Clostridium perfringens、Clostridium tetini、およびClostridium botulinumからなる群から選択される1種または複数の細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  62. 前記肺感染症が、抗酸菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  63. 前記肺感染症が、Mycobacterium tuberculosis、Mycobacterium avium、Mycobacterium intracellulare、およびMycobacterium lepraeからなる群から選択される1種または複数の細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  64. 前記肺感染症が、異型細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  65. 前記肺感染症が、Chlamydia pneumoniaeおよびMycoplasma pneumoniaeからなる群から選択される1種または複数の細菌を原因とする、請求項５３に記載のエアロゾル。
  66. 請求項５３から６５のいずれか一項に記載のエアロゾルの調製に使用するための、レボフロキサシンもしくはオフロキサシンと二価もしくは三価のカチオンを含む溶液。
  67. レボフロキサシンおよびマグネシウムを含み、50mg/mlより大きい濃度を有し、350mOsmol/kgから750mOsmol/kgのオスモル濃度を有し、および5.5から6.5のpHを有する、請求項６６に記載の溶液。
  68. 前記二価または三価のカチオンが、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、および鉄の1つまたは複数から選択される、請求項５３から６５のいずれか一項に記載のエアロゾル。
  69. 前記レボフロキサシンもしくはオフロキサシンと二価もしくは三価のカチオンが、乾燥粉末中にある、請求項５３から６５のいずれか一項に記載のエアロゾル。
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