JP5615814B2 - マイクロニードルデバイス - Google Patents

Description

本発明は、生体への医薬物の投与、または、生体からの血液の吸引抽出などの、基板上に皮膚を穿孔可能な一または複数のマイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイを備えたマイクロニードルデバイスに関するものである。

従来から、薬剤の経皮吸収を向上させるためのデバイスとしてマイクロニードルデバイスが知られている。マイクロニードルデバイスは、マイクロニードルアレイを備えており、マイクロニードルアレイの基板に設けられたマイクロニードルは、皮膚最外層である角質層を穿刺することを目的とし、様々なサイズや形状が提案されており、非侵襲的な投与方法として期待されている（例えば特許文献１）。

また、マイクロニードルアレイを利用した場合の薬剤の適用方法についても様々な方法が提案されている。薬剤をマイクロニードル表面にコーティングすること、マイクロニードルに薬剤あるいは生体成分を透過させるための溝または中空部分を設けること、マイクロニードル自身に薬剤を混合すること等が知られている。（特許文献２）。

特許文献３には、薬物経皮用のパッドベースにおいて、皮膚側面に立設した微細針は生分解性樹脂からなることにより、仮に微細針の先端等が欠けて皮膚内に残存する様なこととなっても、生分解性樹脂からなる微細針は生体内で分解され、生体に悪影響を殆ど及ぼさない旨の記載があり、生分解性樹脂としては、ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート・アジペート、ポリブチレンサクシネート・カーボネート、ポリカプロラクトン、ポリエステルアミド、ポリエステルカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシブチレート、マントリオース、セルロース、酢酸セルロース、コラーゲン、並びにこれらの混合物が推奨され、殊にポリ乳酸、または乳酸とグリコール酸の共重合体であることが好ましいことが記載されている。
また、ポリ乳酸の場合にその重量平均分子量が１００，０００〜５００，０００であるものの場合は、製造にあたって上記金属製細線への付着量が適当なものとなり、また樹脂の硬化後における上記金属製細線の引き抜き性が良く、出来上がりの膜（管状物）の品質も優れていることが記載されているが、分子量と強度についての記載はない。

特許文献４には、制御された２相性の放出、徐放、及び遅延型の放出の何れかを選択して行わせることができる薬物放出システムにおいて、重量平均分子量３０００〜４０，０００を有する粉砕したポリ乳酸を使用することが開示されているが、皮膚に穿孔可能なマイクロニードルについての記載は一切ない。

特表２００１−５０６９０４号公報 特表２００４−５０４１２０号公報 特開２００５−０２１６７８号公報 特開平１１−２８６４３９号公報

マイクロニードルアレイを生分解性樹脂から製造する場合、加熱し軟化させ所望の形状に変形させる工程や、電子線照射処理等による滅菌操作等が必要になるが、その際マイクロニードルアレイ（特にマイクロニードルの部分）の強度が落ちてしまい、本来皮膚に穿孔するはずのマイクロニードルがその機能を果たせない、あるいはマイクロニードルアレイの基板が使用時に割れてしまってその機能を果たせないという問題点があった。

また、そのようなマイクロニードルアレイを使用し、マイクロニードルデバイスとして生理活性成分を投与する際には、効率性にも劣るという問題点があった。

そこで本発明は、マイクロニードルデバイスにおいて、機能性能が効率的に維持されたマクロニードルデバイスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するにあたって生分解性樹脂からなるマイクロニードルにコーティング剤を塗布し、その強度と性能との関係を明らかにしたところ、所定の強度以上、すなわち所定の重量平均分子量以上を有する生分解性樹脂のマイクロニードルにコーティング剤を塗布することで、優れた性能を有することが判明した。更に、コーティング剤においても、所定の種類や量も性能を発揮させるために有用であることが判明した。

すなわち本発明に係るマイクロニードルデバイスは、重量平均分子量４０，０００以上で、かつ５００，０００以下のポリ乳酸からなるマイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイを備え、そのマイクロニードルアレイの少なくとも一部に生理活性成分を含む担体をコーティングしており、マイクロニードルの重量平均分子量は、電子線照射またはガンマ線照射による滅菌後の重量平均分子量であることを特徴とする。この構成によれば、生理活性成分の生体への移行性を優れたものとすることができる。なお、本発明に係るマイクロニードルアレイとは、少なくともマイクロニードルを備えた構成を意味する。一方で、マイクロニードルデバイスとは、マイクロニードルアレイに更にその他の要素を含んで構成される部材を意味し、マイクロニードルアレイのみからなる構成とは区別される。

さらに、このマイクロニードルデバイスは、上記担体がプルラン、プロピレングリコール、グリセリン、またはカルボキシビニルポリマーであると好適である。
また、コーティング高さは、マイクロニードルの先端を基点として担体が分布する最下段の位置までの距離であり、コーティング高さは、１００μｍ以上、かつ２００μｍ以下であることを特徴とすると好適である。
また、本発明に係るマイクロニードルデバイスの製造方法は、ポリ乳酸からなるマイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイを備えたマイクロニードルデバイスの製造方法であって、ポリ乳酸の重量平均分子量が４０，０００以上で、且つ５００，０００以下となるようにマイクロニードルを電子線照射またはガンマ線照射によって滅菌し、滅菌後のマイクロニードルを備えたマイクロニードルアレイの少なくとも一部に生理活性成分を含む担体をコーティングすることを特徴とする。

本発明に係るマイクロニードルデバイスよれば、所定以上の強度を有するマイクロニードルに対し、一部に生理活性成分を含む担体（コーティング剤）をコーティングすることにより、生理活性成分の生体への優れた移行性を可能とすることができる。

図１は、本発明に係るマイクロニードルデバイスを模式的に示す拡大断面図である。 図２は、実施例３に係り、コーティングされたマイクロニードルデバイスをヒト摘出皮膚に指押により５秒間穿刺後、マイクロニードル基板上に残存した薬物の含量をＧＭ測定器により測定した結果を示すグラフである。 図３は、実施例４に係り、ポリ−Ｌ−乳酸樹脂を用いて成型されたマイクロニードルのサンプル（電子線未照射品）を用いてポリ乳酸の重量平均分子量の低下を測定した結果を示すグラフである。 図４は、実施例４に係り、ポリ−Ｌ−乳酸樹脂を用いて成型されたマイクロニードルのサンプルに対して電子線（２０ｋＧｙ）を照射し、その品をモイストキャッチ包材でヒートシールして保存した際のポリ乳酸の重量平均分子量の低下を測定した結果を示すグラフである。 図５は、実施例４に係り、ポリ−Ｌ−乳酸樹脂を用いて成型されたマイクロニードルのサンプルに対して電子線（４０ｋＧｙ）を照射し、その品をモイストキャッチ包材でヒートシールして保存した際のポリ乳酸の重量平均分子量の低下を測定した結果を示すグラフである。 図６は、実施例４に係り、包材内の湿度の変化を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係るマイクロニードルアレイを備えたマイクロニードルデバイスの実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示されるように、マイクロニードルデバイス１は、マイクロニードルアレイ２を備えている。マイクロニードルアレイ２は、皮膚又は粘膜に穿刺されるマイクロニードル（針）３とこれを支持するマイクロニードル基板５とからなり、マイクロニードル３はマイクロニードル基板５に複数配列されている。マイクロニードル３は微小構造であり、マイクロニードル３の高さ（長さ）ｈは、好ましくは５０μｍ〜７００μｍである。ここで、マイクロニードル３の長さｈを５０μｍ以上とするのは生理活性成分の経皮からの投与を確実とするためであり、７００μｍ以下とするのは神経とマイクロニードル３との接触を回避し、痛みの可能性を確実に減少させることができると同時に出血の可能性を確実に回避するためである。また、その長さｈが７００μｍ以下であると、皮内に入る生理活性成分の量を効率良く投与することができる。

ここで、マイクロニードル３とは、凸状構造物であって広い意味での針形状又は針形状を含む構造物を意味し、円錐状構造の場合、通常その基底における直径ｄは５０〜２００μｍ程度である。また、マイクロニードル３は、先鋭な先端を有する狭い意味での針形状のものに限定されるものではなく、微視的には、先の尖っていない形状も含むものである。マイクロニードル３は、皮膚上で折れたこと考えると、生分解性樹脂であるポリ乳酸で作製され、場合によっては、生理活性成分を樹脂の中に混ぜ込んで、体内でマイクロニードル３が解けると同時に生理活性成分が体内に放出されるようにすることもできる。
なお、ポリ乳酸には、ポリＬ−乳酸やポリＤ−乳酸等のポリ乳酸ホモポリマ、ポリＬ／Ｄ−乳酸共重合体、およびこれらの混合体等が存在するが、これらのいずれを用いてもよい。また、ポリ乳酸には、可塑剤、アンチブロッキング剤、滑剤、帯電防止剤、及び熱安定剤などの添加剤を適宜添加することもできる。

ポリ乳酸樹脂は、その重量平均分子量が大きいほど、強度が強くなる傾向にある。例えば、電子線照射によりもとの重量平均分子量の６５〜９９％程度になってしまうが、電子線照射後であっても、その強度を保つためには、重量平均分子量４０，０００以上は必要であり、従って、電子線照射前には、重量平均分子量として少なくとも４０，０００以上が必要となる。
また、より好ましくは強度的には重量平均分子量５０，０００以上は必要であるため、電子線照射前には、重量平均分子量として少なくとも５０，０００以上が必要となる。
電子線照射後の重量平均分子量が４０，０００以上あればマイクロニードル３の性能を損なうことなく使用できるが、好ましくは電子線照射後の重量平均分子量として５０，０００以上が必要である。
ポリ乳酸樹脂の重量平均分子量の上限は特に設定されることはないが、電子線照射後の重量平均分子量５００，０００を超えるとマイクロニードル３の加工が困難になるなどの問題が生じる場合がある。

滅菌操作は一般的に行われている公知の方法で行うことができるが、マイクロニードルアレイ２の滅菌には、電子線照射またはガンマ線照射により行うことが好ましい。電子線照射線量の測定は、照射サンプルの上下、支持材（例えば「ダンボール」）上で行うことで、サンプルに予定線量が照射されていることを確認（照射時環境は温度１５度、湿度１５％下）できる。一方、ガンマ線照射は、コバルト６０ガンマ線を５〜１００ｋＧｙの指定線量に従って照射することができる。

マイクロニードル基板５はマイクロニードル３を支持するための土台であり、その形態は限定されるものではなく、例えば貫通した穴を備えた基板であってもよく、これにより基板の背面からの生理活性成分の投与が可能となる。マイクロニードル３あるいはマイクロニードル基板５の材質としては、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属（ステンレス、チタン、ニッケル、モリブテン、クロム、コバルト等）及び合成または天然の樹脂素材等が挙げられるが、マイクロニードル３の抗原性および材質の単価を考慮すると、ポリ乳酸、ポリグリコリド、ポリ乳酸−ｃｏ−ポリグリコリド、プルラン、カプロノラクトン、ポリウレタン、ポリ無水物等の生分解性ポリマーや、非分解性ポリマーであるポリカーボネート、ポリメタクリル酸、エチレンビニルアセテート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン等の合成または天然の樹脂素材が特に好ましい。また、基板はマイクロニードル３と一体となっている場合もあり、その場合には先のマイクロニードル３の樹脂材料と同じものとなる。

マイクロニードル基板５の面積は、０．５ｃｍ^２〜１０ｃｍ^２であり、好ましくは１ｃｍ^２〜５ｃｍ^２、より好ましくは１ｃｍ^２〜３ｃｍ^２である。なお、マイクロニードル基板５は、数個の組合せにより好みの大きさになるよう繋げることも可能である。

マイクロニードル（針）３の密度は、典型的には、針の横列は１ミリメートル（ｍｍ）当たり約１ないし１０の密度が提供される様に横列間が空けられている。一般に、横列は横列内の針の空間に対し実質等しい距離だけ離れており、１ｃｍ^２当たり１００ないし１００００本の針密度を有する。１００本以上の針密度があると、効率良く皮膚を穿孔することができ、１００００本を超える針密度では、マイクロニードル３に皮膚穿孔可能な強度を付与することが難しくなる。マイクロニードル（針）３の密度は、好ましくは、１ｃｍ^２当たり２００〜５０００本、さらに好ましくは３００〜２０００本である。

マイクロニードルアレイ２の製法としては、シリコン基板を用いたウエットエッチング加工又はドライエッチング加工、金属又は樹脂を用いた精密機械加工（放電加工、レーザー加工、ダイシング加工、ホットエンボス加工、射出成型加工等）、機械切削加工等が挙げられる。これらの加工法により、針部と支持部は、一体に成型される。針部を中空にする方法としては、針部を作製後、レーザー加工等で２次加工する方法が挙げられる。
なお、マイクロニードルアレイ２に後述のコーティング７を施したものがマイクロニードルデバイス１である。また、本実施形態ではマイクロニードルアレイ２の一部であるマイクロニードル３にコーティング７が施された態様を例示するが、マイクロニードル３及びマイクロニードル基板５の両方にコーティング７が施された態様であってもよい。

マイクロニードルデバイス１の保存方法は、長期保存による重量平均分子量の低下、それに伴う強度の低下を招くことから、相対湿度は２０％以下で保存することが好ましい。より好ましくは湿度１０％以下、さらに好ましくは３％以下である。
ここで、相対湿度とは、２５℃における一定体積中の空気が持つことができる最大の水蒸気量（ｋｇ・ｍ^−３：飽和湿度）を１００とした場合の、これに対する実際に含まれる水蒸気量（ｋｇ・ｍ^−３）の割合（％）をいうものとする。

上記相対湿度を維持するために、本実施形態に係るマイクロニードルデバイス１と一緒に乾燥剤を容器または袋に封入して保存することが好ましい。乾燥剤としては、一般に乾燥剤として用いられる公知の材料からなるものが適用でき、例えば、水分を物理的又は化学的に吸着する能力を有する物質からなる乾燥剤が例示できる。なかでも、水分を物理的に吸着可能な物理的乾燥剤が、取り扱いが容易であり、マイクロニードルデバイス１を汚染することが少なく、しかも乾燥能力が高いことから好ましい。

物理的乾燥剤としては、多孔質物質からなる粉体状の物質が好ましい。より具体的には、多孔質物質としては、無定形の多孔質物質である金属酸化物からなる多孔質物質、結晶性の多孔質物質であるゼオライトからなる多孔質物質、又は、結晶性又は非晶質性の多孔質物質である粘土鉱物からなる多孔質物質が挙げられる。より具体的には、金属酸化物系の多孔質物質としてシリカゲル及びアルミナが挙げられ、ゼオライト系の多孔質物質としてモレキュラーシーブが挙げられ、粘土鉱物系の多孔質物質としてモンモリロナイトが挙げられる。
なかでも、乾燥剤を構成する物質としては、シリカゲル、モレキュラーシーブ又はモンモリロナイトが好ましい。なお、これらは単独で用いてもよく、また２種以上を組み合わせて用いてもよい。乾燥剤に上述したような多孔質物質を用いる場合、その細孔のサイズ等は特に制限されず、メソ孔、マイクロ孔等を有する多孔質物質を適宜選択して用いることができる。

マイクロニードル３へコーティングを行う際に、コーティング剤の溶媒揮発による薬剤の濃度変化および物性の変化を最小限にするために、装置の設置環境の温湿度は、一定に制御されることが好ましい。溶媒の蒸散を防ぐためには、温度を下げるか湿度を上げるかのどちらかまたはその両方を制御することが好ましい。温度を制御しない場合の室温での湿度は、相対湿度として５０〜１００％ＲＨであり、好ましくは７０．０〜１００％ＲＨであり、最も好ましくは９０〜１００％ＲＨである。５０％ＲＨ以下であると溶媒の著しい蒸発が起こり、コーティング液の物性の変化が起こる。加湿方式には、目的の湿度状態が確保できれば特に限定されないが、気化式、蒸気式、水噴霧式などがある。また、コーティング剤に混合される増粘剤は溶媒の揮発性を極力抑える湿潤性や保湿性の高い水溶性ポリマーを選択することが好ましい。

また、コーティング剤は、生理活性成分を精製水および／またはコーティング担体に含ませて、マイクロニードル３にコーティングすることが可能であり、コーティング担体としては、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、プルラン、カルメロースナトリウム、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、デキストリン、アラビアゴム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシド、グリセリン、N，N−ジメチルホルムアミド、ポリエチレングリコール、安息香酸ベンジル、ゴマ油、ダイズ油、乳酸、ベンジルアルコール、ポリソルベート８０、アンファチオグリセリン、エチレンジアミン、N，N−ジメチルアセトアミド、チオグリコール酸、フェノキシエタノール等がある。この中でも、所定の強度を有するマイクロニードル３に対しては、プルラン、プロピレングリコール、グリセリン、カルボキシビニルポリマーが生理活性成分の移行性等から好ましい。

コーティング剤中のコーティング担体の含量は、０．１〜７０重量％であり、好ましくは１〜６０重量％であり、特に好ましくは１〜３０重量％である。このコーティング担体は、液だれすることのないようある程度の粘性が必要である場合があり、粘度として１００〜１０００００ｃｐｓ程度必要である。より好ましい粘度は、５００〜６００００ｃｐｓである。粘度がこの範囲にあることにより、マイクロニードルの材質に依存することなく、所望量のコーティング剤を一度に塗布することが可能となる。また、一般的に粘度が高くなればなるほどコーティング剤の量が増える傾向になる。

マイクロニードル３のコーティング７の厚さｔは、５０μｍ未満であり、好ましくは２５μｍ未満、さらに好ましくは１〜１０μｍである。一般に、コーティング７の厚さｔは、乾燥後にマイクロニードル３の表面にわたって測定される平均の厚さである。コーティング７の厚さｔは、一般に、コーティング担体の複数の被膜を適用することにより増大させること、すなわち、コーティング担体固着後にコーティング工程をくり返すことで増大させることができる。
マイクロニードル３の１本当りに塗布するコーティング剤の含量としては、特に限定されないが、１０〜３００μｇが好ましく、さらに好ましくは２０〜２５０μｇである。１０μｇ以下であると、コーティング剤に生理活性成分を十分量保有させることができず、３００μｇ以上を塗布しても穿刺が十分でなく、結果的に生理活性成分が投与できず、生理活性成分をロスする傾向がある。

マイクロニードル３の高さ（長さ）ｈは、上述のとおり、好ましくは５０μｍ〜７００μｍである。マイクロニードル３のコーティングの高さＨは、マイクロニードル３の高さｈによって変動するが、１μｍ〜７００μｍの範囲とすることができ、通常１０μｍ〜５００μｍの範囲内であり、好ましくは、３０μｍ〜３００μｍ程度、より好ましくは１００μｍ〜２００μｍである。この範囲のコーティングの高さＨは、マイクロニードル３の硬さ、すなわちマイクロニードル３の材質、マイクロニードルの形状、及び穿刺強度を相まってマイクロニードル３を皮膚へ穿刺した際に、コーティング内に保有された生理活性成分の経皮投与を、より効率的に行える傾向にある。さらに、コーティングされたコーティング剤は塗布後、乾燥させられることで固着化することが好ましい。

マイクロニードル３をコーティングするのに使用される液体組成物は、生体適合性の担体、送達されるべき有益な生理活性成分、および場合によってはいずれかのコーティング補助物質を揮発性液体と混合することにより調製する。揮発性液体は、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、イソプロピルアルコールおよびそれらの混合物等であることができる。これらの中で水が最も好ましい。液体のコーティング剤もしくは懸濁液は、典型的には、０．１〜６５重量％の有益な生理活性成分濃度を有することができ、好ましくは１〜３０重量％、更に好ましくは、３〜２０重量％である。コーティングは、固着化された状態が特に好ましい。
他の既知の製剤補助物質は、それらがコーティングの必要な溶解性および粘度の特徴ならびに乾燥されたコーティングの性状および物性に有害な影響を及ぼさない限りは、コーティングに添加してもよい。

本実施形態に用いられる生理活性成分（薬物）は、ペプチド、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡ等が考えられるが特に限定されず、例えば、α−インターフェロン、多発性硬化症のためのβ−インターフェロン、エリスロポイエチン、フォリトロピンβ、フォリトロピンα、Ｇ−ＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ヒト絨毛性腺刺激ホルモン、黄体形成（ｌｅｕｔｉｎｉｚｉｎｇ）ホルモン、サケカルシトニン、グルカゴン、ＧＮＲＨ アンタゴニスト、インスリン、ヒト成長ホルモン、フィルグラスチン、ヘパリン、低分子ヘパリン、ソマトロピン等が挙げられる。また、ワクチン類の例としては、日本脳炎ワクチン、ロタウィルスワクチン、アルツハイマー病ワクチン、動脈硬化ワクチン、癌ワクチン、ニコチンワクチン、ジフテリアワクチン、破傷風ワクチン、百日咳ワクチン、ライム病ワクチン、狂犬病ワクチン、肺炎双球菌ワクチン、黄熱病ワクチン、コレラワクチン、種痘疹ワクチン、結核ワクチン、風疹ワクチン、麻疹ワクチン、おたふくかぜワクチン、ボツリヌスワクチン、ヘルペスウイルスワクチン、他のＤＮＡワクチン、Ｂ型肝炎ワクチン等が挙げられる。

マイクロニードルデバイス１の投与方法は、特に限定されることはなく、投与用デバイスや固定するための補助器具を用いても良い。
また、前記方法による投与時間は、それほど長い時間ではなく、数秒から長くても数分であり、場合によっては１秒未満の瞬間的な投与もあり得る。ただし、その後皮膚に固定して活性成分を投与させ続けることも可能である。

なお、補助器具を用いる場合には、当該器具からマイクロニードルデバイス１に０．０５〜０．７Ｊ／ｃｍ^２の衝突エネルギーがかかることが好ましい。一方、マイクロニードルデバイス１を押圧する場合には、当該デバイス１に対して１．０〜１０ｋｇの力をかけ、好ましくは１．０〜７ｋｇ、さらに１．０〜４ｋｇの力をかけることが好ましい。押圧時間はそれほど長くなく、数秒から長くても数分であり、場合によっては１秒未満の瞬間的な投与もあり得る。押圧時間は５分以内が好ましく、３分以内が更に好ましい。なお、手押しによる押圧に代えて、マイクロニードルデバイス１を皮膚に固定することで、当該デバイス１に所定の荷重をかけつつ生理活性成分を投与させてもよい。本実施形態に係る所定の強度を有するマイクロニードル３は、かかる衝突エネルギーがマイクロニードルデバイス１にかかっても破損することがなく、生理活性成分を効率的に生体内に投与することが可能となり、生理活性成分の生体への優れた移行性を可能とすることができる。

なお、これらの生理活性成分（薬物）は単独で用いても２種類以上併用してもよく、薬学的に許容できる塩であれば、無機塩あるいは有機塩のいずれの形態の薬物も当然含まれる。また、薬物は、コーティング担体中に包含させるのが基本であるが、コーティング担体中には薬物を包含させずに別に後からマイクロニードル基板５に施された貫通孔（開口部）より供給することもできる。

［実施例１］
実施例１では、重量平均分子量の異なるポリ−Ｌ−乳酸樹脂（重量平均分子量約１．５万〜１４万）のサンプルに対して電子線を照射し、電子線の照射によってポリ乳酸の重量平均分子量の低下を測定するという実験を実施した。なお、Ｄｕｒｅｃｔ社製のマイクロニードルデバイスである第１のサンプル（サンプル１）の初期重量平均分子量は約１３０，０００である。また、第２のサンプル（サンプル２）の初期重量平均分子量は約９０，０００である。また、第３のサンプル（サンプル３）の初期重量平均分子量は約１３０，０００である。

この実験では、マイクロニードル成形を行って４０ｋＧｙの電子線照射を行った後にポリ−Ｌ−乳酸樹脂の重量平均分子量測定を行った。重量平均分子量の測定は、成形前（ペレット状）、マイクロニードル成形後、および電子線照射後に測定を行い、各ステージでの重量平均分子量をゲル濾過クロマトグラフ法（以下ＧＰＣ法）にて測定した。なお、表１に示す照射量“０ｋＧｙ”での重量平均分子量（Ｍｗ／平均）とは、マイクロニードル成形工程終了後で、且つ電子線照射前（マイクロニードル成形工程）に測定した重量平均分子量を示しており、照射量“０ｋＧｙ”での低下率は、マイクロニードル成形工程での低下率を示している。また、表１に示す照射量“４０ｋＧｙ”における重量平均分子量（Ｍｗ／平均）とは、４０ｋＧｙの電子線照射後に測定した重量平均分子量を示しており、照射量“４０ｋＧｙ”での低下率は、電子線を照射する前の重量平均分子量を基準“１００”とし、電子線照射によってどれだけの重量平均分子量が低下したかを示している。

また、滅菌の方法は、放射線滅菌法のうち電子線滅菌法とガンマ線滅菌法の両方で比較した（表２参照）。なお、表２は、サンプル１についての実験結果を示している。

表１および表２でも明らかなように、ペレット状の原末をマイクロニードルに成形するための工程（加熱＆冷却）において重量平均分子量は成形前の約６０％〜９０％まで低下し、放射線滅菌を施すことで照射線量依存的に重量平均分子量はさらに低下する傾向を示した。また、電子線滅菌法とガンマ線滅菌法については、同じ線量で比較した場合には、電子線照射法の方が重量平均分子量の低下割合は低い傾向を示した。重量平均分子量の測定条件および方法は以下の通りである。
なお、電子線照射線量の測定は、照射サンプルの上下、支持材（例えば「ダンボール」）上で行い、サンプルに予定線量が照射されていることを確認（照射時環境は温度１５度、湿度１５％下）した。一方、ガンマ線照射は、コバルト６０ガンマ線を５〜１００ｋＧｙの指定線量に従って照射し、指定線量通りに照射されていることを実測値にて確認した。

（測定条件）
カラム：Ｓｈｉｍ−ｐａｃｋ ＧＰＣ−８０３Ｃ＋ＧＰＣ−８０５Ｃを直列に接続
カラム温度：４５℃
溶離液：クロロホルム
検出器：ＲＩＤ（示差屈折検出器）
サンプル濃度： ２．５ｇ／Ｌ（クロロホルムに溶解）

［実施例２］
１００ｋＧｙのガンマ線を照射したマイクロニードル基板（重量平均分子量３７，７４７）を用いて、ヒト摘出皮膚を用いたポリ乳酸製マイクロニードルの強度試験を実施した。強度試験は、ヒト摘出皮膚を電動ダーマトームにより厚さ７００ｕｍ程度に調整し、コルク板上に固定し、次にマイクロニードル基板を皮膚上に設置し、３ｋｇｆ／ｐａｃｈになるようにマイクロニードル基板を基板背面より指で５秒間押圧することによって行った。その結果、基板自体の折れは認められず、最外周のマイクロニードルについてのみ先端部分の折れや曲りが確認されただけだった。よって重量平均分子量４０，０００程度のポリ乳酸マイクロニードルデバイスにおいても、基板強度、針強度の面で十分であることが確認された。
［実施例３］

実施例３では、マイクロニードル基板の破断強度試験と同様の群構成でヒト摘出皮膚を用いた薬物のデリバリー試験（ヒト摘出皮膚穿刺試験）を実施した。薬剤は放射ラベル化された１４Ｃ−ＯＶＡとＣｏｌｄのＯＶＡを用い、プルランとの混合溶液を作製した。コーティング液の組成は（３０％プルラン／２０％ＯＶＡ）とし、針の先端部分に高さ１００ｕｍになるようにコーティングを行った。具体的なコーティングの方法は、メタルマスク（規格：口径一辺２２０ｕｍ、厚さ１００ｕｍ、室温加湿８５％以上）によりマイクロニードルにコーティングを施したマイクロニードルデバイスとした。次にコーティングされたマイクロニードルをヒト摘出皮膚に指押（３ｋｇ／ｐａｔｃｈ）により５秒間穿刺後、マイクロニードル基板上に残存した薬物の含量をＧＭ測定器により測定した（ｎ＝３）。図２の結果から何れの群も同程度の残存率を示すことから、マイクロニードルの性能を維持していることが判明した。
［実施例４］

実施例４では、保存によるポリ乳酸の重量平均分子量の低下を測定する試験を実施した。ポリ−Ｌ−乳酸樹脂を用いて成型されたマイクロニードルで電子線未照射品（成形後の重量平均分子量約７万）のサンプルおよび電子線照射品（４０ｋＧｙ）のサンプルを用いて樹脂の安定性評価を行った。安定性の指標としては、重量平均分子量を用い上述したＧＰＣ法にて測定した。保存形態は、通常のアルミ包材とゼオライト系吸湿樹脂による吸湿機能を付与した高機能アルミ包材の２種類を用いてヒートシールした。保存条件は、２５℃、４０℃高温槽内に３ヶ月間保存し、経時的に取り出して重量平均分子量を測定した。図３からも明らかなように、通常包材内に保存したマイクロニードルのサンプルは、経時的に重量平均分子量は低下し、その傾向は温度依存的であることが示された。一方、吸湿機能を付与した高機能包材中に保存したサンプル（モイスト群）は、ほとんど重量平均分子量は低下せず、一定の値を示した。電子線を照射したマイクロニードルのサンプルについても同様の傾向を示し（図４及び図５参照）、４０℃保存サンプルにて若干の低下傾向は認められたものの、２５℃保存サンプルにおいては、ほとんど変化は認められなかった。尚、本試験にて用いた乾燥機能付き包材内の湿度を測定したところ、１０時間程度でほぼ相対湿度３％程度まで低下し、その後も安定して低湿度を維持していることが示された（図６参照）。
［実施例５］

モデル生理活性成分（オクトレオチド酢酸塩）とプロピレングリコール又はグリセンからなる担体（コーティング剤）の組成と、粘度及び担体中の生理活性成分含量との関係
＜設定条件＞
（ａ）マイクロニードル
・材質：重量平均分子量約８万のポリ乳酸、高さ：５００μｍ、密度：６２５本／ｃｍ^２、マイクロニードル基板の製剤面積：１ｃｍ^２／ｐａｔｃｈ
（ｂ）メタルマスク版
・ピッチ：４００μｍ、マスク厚：１００μｍ、開口部：四角形状（一辺２５０μｍ）
（ｃ）環境設定：室温（２５℃）

＜粘度測定＞
表３及び表４に示す通り、オクトレオチド酢酸塩濃度とプロピレングリコール又はグリセリン濃度を設定し、自転公転混合装置に設置して担体（コーティング剤）を調製した。得られた担体（コーティング剤）の粘度を微量サンプル粘度計（RHEOSENSE INC. Micron Sample−Viscometer／Rheometer−on−a−chip VROCTM）で１０回測定し、算出した平均値を表３及び表４に示した。

＜担体（コーティング剤）中のオクトレオチド酢酸塩含量測定＞
表３及び表４に示す通り、オクトレオチド酢酸塩濃度とプロピレングリコール又はグリセリン濃度を設定し、自転公転混合装置に設置して担体（コーティング剤）を調製した。マイクロニードルへの担体（コーティング剤）の塗布を所定の方法で行った。具体的には、担体（コーティング剤）をヘラにより掃引し、メタルマスク開口部に充填した。充填した開口部にマイクロニードル（針）を挿入させた後引き出すことにより、塗布されたマイクロニードル上の担体（コーティング剤）を精製水で抽出し、ＢＣＡ法（オクトレオチド標準）により、マイクロニードルデバイス１ｐａｔｃｈ（枚）当たりのオクトレオチド酢酸塩含量（付着量）を１０回測定し、算出した平均値を表３及び表４に示した。

表３及び表４に示すように、担体（コーティング剤）中のオクトレオチド酢酸塩（生理活性成分）の含有量の上昇とともに担体（コーティング剤）の粘度も上昇するが、担体（コーティング剤）中のオクトレオチド酢酸塩含量については、ある粘度までは粘度の上昇とともに上昇するが、ある粘度を超えるとその後減少に転じることが判明した。

表３のプロピレングリコールにおいては粘度１５０００ｃｐｓから４５０００ｃｐｓにかけてオクトレオチド酢酸塩含量が減少に転じていることより、最適な粘度は２００ｃｐｓから４５０００ｃｐｓであり、これ以上の粘度は投与効率の面から好ましくない。

また、表４のグリセリンにおいては粘度２１０００ｃｐｓから２７０００ｃｐｓにかけてオクトレオチド酢酸塩含量が減少に転じていることより、最適な粘度は２０００ｃｐｓから２５０００ｃｐｓであり、これ以上の粘度は投与効率の面から好ましくない。
以上より、所定以上の強度を有するマイクロニードルに所定の材料からなる担体（コーティング剤）を塗布することにより、より好ましい投与効率が得られることが示唆された。
［実施例６］

実施例６は、マイクロニードルにコーティングするコーティングの高さと皮膚内への薬物（生理活性成分）移行量との関係を評価するために、コーティングの高さが異なるマイクロニードルデバイス（マイクロニードルの材質：重量平均分子量約８万のＬ−ポリ乳酸製、ニードル高さ：４８０μｍ、ニードル形状：四角錐、ニードル密度：６２５本／ｃｍ^２、コーティングの組成：２０％ ＯＶＡ（ovalbumin）／２０％プルラン／^１４Ｃ−ＯＶＡ）参考例１〜５を作製し、皮膚内への薬物移行量を算出した（表５参照）。なお、ここでいうコーティングの高さとは、ニードルの先端を基点として、コーティング液が分布する最下限の位置までの距離をいう。

マイクロニードルデバイスの適用と薬物移行量の算出は、次のように行った。すなわち、マイクロニードルデバイスを、マイクロニードルを皮膚（ヘアレスラット摘出皮膚）に接触させた後、デバイスに０．４Ｊの衝撃を与えるアプリケータを用いニードルを皮膚に穿刺し、３分後に取り外した。次いで、マイクロニードルに残存する^１４Ｃ−ＯＶＡを測定することで、皮膚へ移行したＯＶＡ量を算出した。

この結果、ある一定のコーティングの高さを超えた場合、いくらコーティング量を増やしても、薬物（生理活性成分）の皮膚移行量は変化しない傾向があることが見出された。すなわち、コーティングの高さが１００〜２００μｍであれば、より効率的に薬物が投与可能となることが示唆された。

本発明により、ポリ乳酸製マイクロニードルは、電子線照射滅菌を行った後でも、その性能を維持し、なおかつ、湿度を管理しながら保存することで、長期にわたってその性能を維持が可能となるためマイクロニードルデバイスの利用性を格段に高めることができるものであり、産業上の利用可能性がある。

１…マイクロニードルデバイス、２…マイクロニードルアレイ、３…マイクロニードル、７…コーティング。

Claims (4)

1. 重量平均分子量４０，０００以上で、かつ５００，０００以下のポリ乳酸からなるマイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイを備え、該マイクロニードルアレイの少なくとも一部に生理活性成分を含む担体をコーティングしており、
   前記マイクロニードルの重量平均分子量は、電子線照射またはガンマ線照射による滅菌後の重量平均分子量であることを特徴とするマイクロニードルデバイス。
2. 前記担体がプルラン、プロピレングリコール、グリセリン、またはカルボキシビニルポリマーであることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードルデバイス。
3. コーティング高さは、前記マイクロニードルの先端を基点として前記担体が分布する最下段の位置までの距離であり、前記コーティング高さは、１００μｍ以上、かつ２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロニードルデバイス。
4. ポリ乳酸からなるマイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイを備えたマイクロニードルデバイスの製造方法であって、
   前記ポリ乳酸の重量平均分子量が４０，０００以上で、且つ５００，０００以下となるように前記マイクロニードルを電子線照射またはガンマ線照射によって滅菌し、
   滅菌後の前記マイクロニードルを備えた前記マイクロニードルアレイの少なくとも一部に生理活性成分を含む担体をコーティングすることを特徴とするマイクロニードルデバイスの製造方法。

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