JP5902390B2 - マイクロニードルデバイス - Google Patents

Description

本発明は、皮膚を介して活性成分を投与するための、基板上に皮膚を穿孔可能な複数のマイクロニードル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に設けられる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（特許文献１参照）。

また、マイクロニードルデバイス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。特許文献２には、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記載されている。また、特許文献２には、リザーバー媒体は糖類を含むことが好ましく、特に、ガラス（非晶質の固体物質）を形成するラクトース、ラフィノース、トレハロースもしくはスクロースのような安定化用糖類を含むことも記載されている。

特許文献３及び４には、ワクチン等の経皮投与に用いる微小突起アレイのコーティング担体が、ヒトアルブミン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリヒスチジン、ペントサンポリ硫酸およびポリアミノ酸や、還元糖、非還元糖および多糖からなる生体適合性担体からなることが記載されている。

特許文献５には、毛管作用制御特徴部を有するマイクロプロジェクションにおいて、好ましい特性として、１平方センチメートル当たり１００〜２０００本の範囲のマイクロプロジェクション密度、及び約５０〜５００μｍの範囲のマイクロプロジェクション長があり、これをインパクトアプリケーターを使用して皮膚に施すことが好ましいことが記載されている。

特表２００１−５０６９０４号公報 特表２００４−５０４１２０号公報 特表２００４−５２８９００号公報 特表２００７−５０１０７０号公報 特表２００８−５３４１５１号公報

生理活性を有する活性成分の中には、蛋白質やペプチドなどのように比較的分子が大きく皮膚からの投与が難しいものも多い。本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、活性成分を効率よく簡便に皮膚を介して投与することのできるマイクロニードルデバイスを提供することを目的とする。

本発明のマイクロニードルデバイスは、基板と、基板に設けられた、皮膚を穿孔可能で高さが３００〜５００μｍであるマイクロニードルと、を備え、マイクロニードルの表面上および／または基板上の少なくとも一部には、活性成分と低分子コーティング担体と界面活性剤とを含むコーティング剤がコーティングされており、活性成分と低分子コーティング担体との配合比が１：３〜８：１であり、活性成分が卵胞刺激ホルモンであり、低分子コーティング担体が、プロピレングリコール及びグリセリンから成る群より選択される。

このようなマイクロニードルデバイスによれば、活性成分とコーティング担体とを含むコーティング剤がコーティングされるので、活性成分をマイクロニードルへ確実にコーティングし、効率よく簡便に皮膚を介して投与することができる。また、マイクロニードルの利用性を格段に高めることができる。より具体的には、卵胞刺激ホルモンまたは副甲状腺ホルモンを皮膚を介して効率よく投与することができる。

本発明のマイクロニードルデバイスでは、マイクロニードルの密度が１平方センチメートル当たり４００〜８５０本であってもよい。この場合、マイクロニードルに皮膚穿孔可能な強度を付与して効率よく皮膚を穿孔することができる。

本発明のマイクロニードルデバイスでは、マイクロニードルの材質がポリ乳酸であってもよい。この場合、デバイスの安全性を高めるとともに材質の単価を抑えることができる。
本発明のマイクロニードルデバイスでは、コーティング溶液における活性成分の濃度が３０重量％以上であってもよい。
本発明のマイクロニードルデバイスでは、界面活性剤が、ツイーン２０、ツイーン８０、ラウリン酸ソルビタン、及びラウレス−４から成る群より選択されてもよい。

このようなマイクロニードルデバイスによれば、活性成分とコーティング担体とを含むコーティング剤がコーティングされるので、活性成分をマイクロニードルへ確実にコーティングし、効率よく簡便に皮膚を介して投与することができる。

実施形態に係るマイクロニードルデバイスの一例を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、マイクロニードルをコーティングする方法の一例を示す図である。 実施例１における累積透過量を示すグラフである。 実施例２における累積透過量を示すグラフである。 実施例３における血漿中ＦＳＨを示すグラフである。 実施例４における血清中ＰＴＨを示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は実施形態に係るマイクロニードルデバイスの一例を示す斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図１に示すように、マイクロニードルデバイス１は、マイクロニードル基板２と、そのマイクロニードル基板２上に二次元状に配置された、皮膚を穿孔可能な複数のマイクロニードル３とを備えている。

マイクロニードル基板２は、マイクロニードル３を支持するための土台である。マイクロニードル基板２には、複数の貫通孔４が二次元状に配置されるように形成されている。マイクロニードル３と貫通孔４とは、マイクロニードル基板２の対角線方向において交互に配置されている。貫通孔４により、マイクロニードル基板２の背面から生理活性成分を投与することが可能になる。もっとも、このような貫通孔の無い基板を用いてもよい。マイクロニードル基板２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。このマイクロニードル基板２を数個つなげることで所望の大きさの基板を構成するようにしてもよい。

マイクロニードル３は微小構造であり、その高さ（長さ）ｈは、好ましくは５０〜５００μｍである。ここで、マイクロニードル３の長さを５０μｍ以上とするのは、活性成分の経皮投与を確実にするためであり、５００μｍ以下とするのは、マイクロニードルが神経に接触するのを回避して痛みの可能性を確実に減少させるとともに、出血の可能性を確実に回避するためである。また、マイクロニードル３の長さが５００μｍ以下であると、皮内に入るべき量の活性成分を効率良く投与することができる。マイクロニードル３の長さは、３００〜５００μｍであることが好ましく、４００〜５００μｍであることが特に好ましい。

ここで、マイクロニードルとは、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する。もっとも、マイクロニードルは、鋭い先端を有する針形状のものに限定されるものではなく、先の尖っていない形状も含む。マイクロニードル３が円錐状構造である場合には、その基底における直径は５０〜２００μｍ程度である。本実施形態ではマイクロニードル３は円錐状であるが、四角錐などの多角錐状のマイクロニードルを用いてもよい。

マイクロニードル３の密度に関していうと、典型的には、針の横列について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間隔が空けられている。一般に、隣接する横列は横列内の針の空間に対して実質的に等しい距離だけ互いに離れており、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る。一方、１００００本を超える針密度では、皮膚穿孔可能な強度をマイクロニードル３に付与することが難しくなる。マイクロニードル３の密度は、好ましくは２００〜５０００本、さらに好ましくは３００〜２０００本、最も好ましくは４００〜８５０本である。

マイクロニードル基板２あるいはマイクロニードル３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、多糖類であるヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、デキストラン、デキストリン若しくはコンドロイチン硫酸等も好適である。

マイクロニードル３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、針部と支持部とが一体に成型される。針部を中空にする方法としては、針部を作製後にレーザー加工等で二次加工する方法が挙げられる。

マイクロニードル３上には、活性成分と、その活性成分を保持するためのコーティング担体とを含むコーティング剤によるコーティング５が施される。コーティング５は、活性成分と相溶性を有するコーティング担体とを含むコーティング液がマイクロニードル３および／またはマイクロニードル基板２の一部又は全面に固着化されたものである。「相溶性を有する」とは、視覚的評価の範囲において、溶液調製後に遠心操作を行い相分離が生じないこと、及び凝集物の発生が認められないことである。「固着化された」とは、コーティング液が対象物にほぼ一様に付着している状態を保つことをいう。コーティング直後には、風乾、真空乾燥、凍結乾燥またはそれらの組み合わせの既知の乾燥方法で、コーティング液が乾燥状態で固着しているが、経皮投与後は、取り巻く雰囲気と平衡にある水分含量あるいは有機溶媒を保持することもあるため、乾燥状態で固着しているとは限らない。

図３（ａ）〜（ｃ）は、マイクロニードル３をコーティングする方法の一例を示す図である。この方法では、まず、図３（ａ）に示すように、コーティング液１０をマスク版１１上でヘラ１２により矢印Ａ方向に掃引し、開口部１３にコーティング液１０を充填する。続いて、図３（ｂ）に示すように、マスク版１１の開口部１３にマイクロニードル３を挿入する。その後、図３（ｃ）に示すように、マスク版１１の開口部１３からマイクロニードル３を引き出す。これにより、マイクロニードル３にはコーティング液１０のコーティング５が施される。

マイクロニードル３のコーティングの範囲Ｈは、図３（ｂ）に示すクリアランス（ギャップ）Ｃで調節される。このクリアランスＣは、マイクロニードル３の基底からマスク版１１下面までの距離（基板厚みは関与しない）で定義され、マスク版１１のテンションとマイクロニードル３の長さとに応じて設定される。クリアランスＣの距離の範囲は、好ましくは０〜５００μｍである。クリアランスＣの距離が０の場合にはマイクロニードル３の全体がコーティングされる。コーティングの範囲Ｈはマイクロニードル３の高さｈによって変動するが、０〜５００μｍとすることができ、通常１０〜５００μｍであり、好ましくは３０〜３００μｍ程度である。

マイクロニードル３のコーティング５の厚さは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、コーティングの厚さは、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。コーティングの厚さは、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に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７０．０〜９９．９％ＲＨである。５０％ＲＨ以下であると溶媒の蒸発が起こり、コーティング溶液の物性の変化が起こる。加湿方式には気化式、蒸気式、水噴霧式などがあるが、目的の湿度状態が確保できるならば加湿方式は特に限定されない。コーティング溶液に混合される増粘剤については、溶媒の揮発性を極力抑える湿潤性や保湿性の高いプルランを選択することが好ましい。

コーティング剤は、生理活性成分と精製水および／またはコーティング担体とを含む。該コーティング担体には低分子コーティング担体と高分子コーティング担体がある。低分子コーティング担体としては、プロリン、トレハロース、スクロース、ラクトース、果糖、ガラクトース、マンノース、マルトース、ブドウ糖、マンニトール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、グリセリン等がある。高分子コーティング担体としては、ポリエチレンオキサイド、ポリヒドロキシメチルセルロース、ポリヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、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、アラビアゴム等がある。

また、活性成分のうち蛋白質またはペプチドと比較的相溶性（均一に交わる性質）のある糖類のコーティング担体が好ましい。具体的には、トレハロース、スクロース、ラクトース、果糖、ガラクトース、マンノース、マルトース、ブドウ糖、マンニトール、ポリヒドロキシメチルセルロース、ポリヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、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、デキストラン、アラビアゴム等が好ましく、更にポリヒドロキシプロピルセルロース、プルラン、アラビアゴムがより好ましい。特に、プルラン、スクロースが好ましい。別の例では、活性成分のうち蛋白質またはペプチドと相溶性（均一に交わる性質）のあるコーティング担体として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール等がある。

コーティング剤のコーティング担体の含量は１〜９０重量％であり、好ましくは１〜７０重量％であり、特に好ましくは１０〜６５重量％である。また、このコーティング担体は、液だれすることのないようにある程度の粘性が必要な場合があり、粘度として１００〜１０００００ｃｐｓ程度必要である。より好ましい粘度は、５００〜５００００ｃｐｓ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３の材質に依存することなく、所望量のコーティング溶液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、コーティング溶液の量が増える傾向になる。

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される。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とすることができる。これらの中で水が最も好ましい。液体のコーティング溶液もしくは懸濁液は、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１〜４０重量％、更に好ましくは１０〜３０重量％の濃度である。コーティングは、固着化された状態が特に好ましい。界面活性剤は、双性イオン性、両性イオン性、カチオン性、アニオン性、または非イオン性でありうる。例えば、ツイーン２０およびツイーン８０、他のソルビタン誘導体、例えばラウリン酸ソルビタン、およびアルコキシル化されたアルコール類、例えばラウレス−４でありうる。例えば、より多くの高分子活性成分をコーティング担体に溶解させるため、又は針にコーティングするために界面活性剤を加えることも有効である。

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、並びに乾燥されたコーティングの物理的完全性に有害な影響を及ぼさない限り、コーティングに添加されてもよい。

本発明に用いられる活性成分は特に限定されないが、比較的分子量の大きな蛋白やペプチド、またはそれらの誘導体などの高分子化合物が好適である。高分子とは、目安として分子量１０００以上であり、特に分子量の上限は設定されない。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、卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、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、フィルグラスチム、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、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、インフルエンザワクチン、日本脳炎ワクチン、ロタウイルスワクチン、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、ブツリヌスワクチン、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。特に、卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）および副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）が好適である。

なお、これらの薬物は単独で用いても２種類以上併用してもよく、フリー体または薬学的に許容できる塩で存在する。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、後から、マイクロニードル基板２に形成された貫通孔４を介して供給することもできる。

活性成分及びコーティング担体は、一般的には１：１０〜１０：０．１の比で配合され、好ましくは１：８〜８：１、より好ましくは１：３〜８：１の配合比で配合される。一例として、コーティング担体として好適なプルランと活性成分である卵胞刺激ホルモンとの配合比は１：２である。

マイクロニードルデバイス１を用いた投与方法としては、手押しによる直接投与でもよいし、マイクロニードルデバイス１を固定するための簡単な補助器具を用いた上で手押しにより投与する方法でもよい。何れにしても、マイクロニードルデバイス１が皮膚に接するときには、１．０〜１０ｋｇの力で投与され、好ましくは１．０〜７ｋｇの力、さらに好ましくは１．０〜４ｋｇの力で投与される。また、その力での投与時間はそれほど長くはなく、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。また、衝突エネルギーを生み出すデバイスを用いてマイクロニードルデバイス１を投与することもできる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。

（実施例１）マイクロニードルによるｉｎ ｖｉｔｒｏ試験（卵胞刺激ホルモン）
＜ヒト皮膚透過試験＞
針部の長さが異なる３タイプ（ｈ：３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ）のポリ乳酸製マイクロニードルを使用した。これら３種類のマイクロニードルの形状はいずれも四角錐であり、その密度は４００本／ｃｍ^２であった。また、マイクロニードルデバイスの面積はいずれも１ｃｍ^２であった。

エッペンドルフチューブに、Ｂｉｏｍａｘ（分子量分画：１０，０００）で１０倍濃縮した［^１２５Ｉ］ＦＳＨａｑを２６．４μＬ、Ｃｏｌｄ ＦＳＨ（ＰＲＯＳＰＥＣ社製）を１４．４ｍｇ、プルランを７．２ｍｇ添加し、遠心分離にて溶解したものをコーティング液とした（３０％卵胞刺激ホルモン、１５％プルラン）。このコーティング液（３０％卵胞刺激ホルモン、１５％プルラン）を、上記コーティング方法（メタルマスク規格：口径一辺２２０μｍ、厚さ１００μｍ、室温加湿８５％ＲＨ以上）によりマイクロニードルデバイスにコーティングした。次に、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し（２ｋｇ／ｐａｔｃｈ）により穿刺後、アクリルセルの上に設置して経時的にサンプリングを行った。レセプター層には、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）を使用し、時間毎に得られたレセプター溶液１ｍＬとアセトニトリルとを１：１で混ぜて撹拌、遠心（１５，０００ｒｐｍ、５℃、５ｍｉｎ）後、上清を採取して下記の通りＦＳＨ濃度をγ−カウンターにより測定した。結果は、図４に示すグラフの通りである。

コーティング量は、１０倍濃縮した［^１２５Ｉ］ＦＳＨａｑを１〜５μＬ滴下したマイクロニードルデバイスをγ−カウンターおよびＮａＩカウンターで検量線に見立てて算出した。マイクロニードルのＦＳＨコーティング量は約３０μｇであった。

（実施例２）マイクロニードルによるｉｎ ｖｉｔｒｏヒト皮膚透過試験（副甲状腺ホルモン）
＜ヒト皮膚透過試験＞
針部の長さが異なる２タイプ（ｈ：３００μｍ、５００μｍ）のポリ乳酸製マイクロニードルを使用した。これら２種類のマイクロニードルの形状はいずれも四角錐であり、その密度は４００本／ｃｍ^２であった。また、マイクロニードルデバイスの面積はいずれも１ｃｍ^２であった。

後述の手法により調製したコーティング液（３０％ヒト副甲状腺ホルモンｈＰＴＨ（１−３４）（Unibiochem社製）、７．５％プルラン、０．１％Ｔｗｅｅｎ２０）を実施例１と同様にマイクロニードルデバイスにコーティングし、そのマイクロニードルデバイスをヒト摘出皮膚に指押し（２ｋｇ／ｐａｔｃｈ）により穿刺後、アクリルセルの上に設置して経時的にサンプリングを行った。レセプター層には、０．０１％塩化ベンザルコニウムを含む生理食塩液を使用し、時間毎に得られたレセプター液１ｍＬをガンマーカウンターにより測定し、ＰＴＨ濃度を算出した。なお、マイクロニードルデバイスの貼付時間は６時間とした。サンプリングの結果は図５に示すグラフの通りである。

コーティング溶液の調製及びコーティング量の測定方法
（１）^１２５Ｉ−ＰＴＨを含む溶液に、ｈＰＴＨ（１−３４）を３０％、プルランを７．５％、Ｔｗｅｅｎを０．１％となるように添加し、攪拌後遠心分離法にて溶解させた。
（２）（１）で調製したコーティング溶液を用いてマイクロニードルにコーティングを施した後、ＮａＩカウンターを用いて各製剤の放射能をカウントし、針部にコーティングされたＰＴＨの含量を見積もった。なお、マイクロニードルのコーティング量は、ｈＰＴＨ含量として４０μｇになるように設定した。

その結果、高さ３００μｍと高さ５００μｍとを比較すると、ｈＰＴＨ含量に違いは認められないが、皮膚透過性に違いが認められ、高さ５００μｍのマイクロニードルを使用することで効率的に薬剤を送達することが可能であることが判明した。

（実施例３）マイクロニードルによるｉｎ ｖｉｖｏ吸収試験（卵胞刺激ホルモン）
＜ヘアレスラットｉｎ ｖｉｖｏ投与試験＞
密度が８４１本／ｃｍ^２で針部の長さが３００μｍのポリ乳酸製マイクロニードルと、密度はいずれも４００本／ｃｍ^２であるが針部の長さが異なる３タイプ（ｈ：３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ）のポリ乳酸製マイクロニードルの計４タイプを使用してヘアレスラットｉｎ ｖｉｖｏ吸収試験を実施した。これら４種類のマイクロニードルの形状はいずれも四角錐であり、各マイクロニードルデバイスの面積は１ｃｍ^２であった。

まず、針の先端部分に実施例１と同様のコーティング液（３０％ＦＳＨ、１５％プルラン）を実施例１と同様の方法にてコーティングしたマイクロニードルデバイスを、ヘアレスラットの腹部に手押しにより穿刺した。そして、経時で血漿を採取し（採血量：３００μＬ／ｔｉｍｅ)、ＦＳＨ濃度をスパック−Ｓ ＦＳＨキット（株式会社テイエフビー社製）にて測定した。また、皮下投与群は、１ＩＵ／ｍＬ ＦＳＨ（生理食塩水溶液）３００μＬをヘアレスラット背部に皮下投与し、同様にＦＳＨ濃度を測定した。なお、マイクロニードルデバイスの貼付時間は２時間とした。

この試験により、マイクロニードルの長さは、３００μｍ＜４００μｍ＜５００μｍの順番で、長いほど効率的なＦＳＨの投与が可能であることが判明した（図６参照）。また、マイクロニードルの密度は、長さ３００μｍで比べた場合、ＦＳＨの投与量にあまり変化がないことがわかった。また、マイクロニードルデバイスを用いた場合には、ＦＳＨの血中濃度の立ち上がりは、皮下投与に比べて早く、速やかに最高血中濃度に到達する。

（実施例４）マイクロニードルによるｉｎ ｖｉｖｏ吸収試験（副甲状腺ホルモン）
＜ヘアレスラットｉｎ ｖｉｖｏ投与試験＞
針部の長さが異なる２タイプ（ｈ：３００μｍ、５００μｍ）のポリ乳酸製マイクロニードルを使用した。これら２種類のマイクロニードルの形状はいずれも四角錐であり、その密度は４００本／ｃｍ^２であった。また、マイクロニードルデバイスの面積はいずれも１ｃｍ^２であった。

まず、針の先端部分に実施例２と同様のコーティング液（３０%ヒト副甲状腺ホルモンｈＰＴＨ（１−３４）（Unibiochem社製）、７．５％プルラン、０．１％Ｔｗｅｅｎ２０）を実施例１と同様の方法にてコーティングしたマイクロニードルデバイスを、ヘアレスラットの腹部に指押しにより穿刺し、マイクロニードルデバイスをフォームテープ（３Ｍ社製）で覆い６時間貼付した。そして、経時で採血し（採血量２００μＬ／ｔｉｍｅｓ）、血清中のｈＰＴＨ濃度をＲａｔ ＰＴＨ ＩＲＭＡキット（Immutopics International社製）により測定した。また、皮膚投与群は、０．２ｍｇ／ｍＬ ｈＰＴＨ（生理食塩液）を調製し、４０μＬをヘアレスラット背部に皮下投与し、同様にＰＴＨ濃度測定を行った。

この試験からもマイクロニードルの長さに依存した吸収量の増加が確認され、針が長いほど効率的なＰＴＨの投与が可能になることが判明した（図７参照）。特に、針の長さが４００μｍ以上のマイクロニードルを用いることで効率的な投与が可能となり、血中濃度の立ち上がりは、皮下投与に比べて早く最高血中濃度に到達する。

（実施例５）ウサギを用いた皮膚一次刺激性試験
針部の長さが異なる３タイプ（ｈ：３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ）のポリ乳酸製マイクロニードルを用意した。これら３種類のマイクロニードルの形状はいずれも四角錐であり、その密度はいずれも４００本／ｃｍ^２であり、その面積はいずれも１ｃｍ^２であった。これらのマイクロニードルを使用し、Ｄｒａｉｚｅの方法に準じて皮膚反応の評価を実施した。すなわち、１８週齢の雌性白色種ウサギ（ＫＢｌ：ＪＷ）の毛を剃った背中の部分に披験物質を３ｋｇ／ｐａｔｃｈの力で５秒間皮膚に押し付けた後に、２時間貼付（カバー材有り）した。そして、投与２時間後に被験物質を剥離し、剥離後０．５，２，２４，４８及び７２時間目に紅斑・痂皮及び浮腫形成について肉眼的に観察し、Ｄｒａｉｚｅ（表１）らの評価基準に基づいて採点した。

皮膚一次刺激性の判定は，一次刺激指数（Primary Irritation Index；Ｐ．Ｉ．Ｉ．）を算出し下記のＤｒａｉｚｅの評価基準（表２）を用いることで行った。一次刺激指数は、被験物質剥離後０．５時間，２４時間及び４８時間後における紅斑及び浮腫形成について各個体の平均評点をそれぞれ求め、さらに各群の平均評点総和を求めて個体数で除することにより算出した。

針部高さの異なる３種類のマイクロニードル（３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ）の一次刺激性指数（Ｐ．Ｉ．Ｉ）はそれぞれ０．３、０．５及び０．５であり、軽度刺激物と判定されたが、針の高さに応じて皮膚刺激性が強くなる傾向を示した。

（実施例６）副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）の保存方法
ＰＴＨを注射用水で４０ｍｇ／ｍＬに調製後分注して薬液とし、実験前に更に注射用水で２０ｍｇ／ｍＬに希釈して薬液とし、これをマイクロニードル基板上に２０μＬ滴下（４００μｇ／ｐａｔｃｈ）し、薬物部とした。

安定化剤スクリーニングは、安定化剤を注射用水に溶解して５０％溶液を調製し（マンニトール、グリシン、及びクエン酸は２０％）、４０ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液と１：１に混合して薬液とした。

安定化剤スクリーニングの薬物部サンプルは、十分乾燥させてシリコン処理ライナーにはさんでアルミ包材中でオゾ（株式会社オゾ化学技研）を入れて包装後、２５℃、４０℃、５０℃及び６０℃に保存して加速試験を行い、含量の経時的安定性試験を行った（ｎ＝３）。含量は、室温に戻してから抽出液４ｍＬで抽出を行い、ＨＰＬＣで測定を行った。

＜条件＞
抽出液：０．０１％塩化ベンザルコニウム溶液または２％ＴＭＴＤＡＢ、１％塩化ナトリウム、１０ｍＭ酢酸緩衝液
検出器：紫外吸光光度計（測定波長：２２０ｎｍ）
カラム：ＹＭＣ−ＰａｃｋＯＤＳ−ＡＭ（ＹＭＣ社）
カラム温度：２５℃

ＰＴＨの保存には、エージレス（三菱ガス化学社製の脱酸素剤）よりもオゾ（株式会社オゾ化学技研の吸湿・乾燥剤）の方が有効であり、安定化剤としてはスクロースが最も効果的であった。これにより、マイクロニードルへのＰＴＨのコーティング剤をスクロースとし、マイクロニードルデバイスをアルミ包材中でオゾを用いて保存することが考えられる。

（実施例７）副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）に対するスクロース添加量の検討
スクロースを注射用水に溶解して、スクロース（１ｍｇ）１０％溶液、スクロース（０．５ｍｇ）５％溶液、スクロース（０．１ｍｇ）１％溶液をそれぞれ調製し、４０ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液と１：１に混合して薬液とした。それ以外は、先の実施例と同様に行った。

上記表４に示すように、スクロースの添加量が０．１ｍｇでも効果を示していることから、薬剤とスクロースとの比率は１：０．２５以上であれば効果を示すことがわかる。

（実施例８）副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）に対するスクロース添加剤の乾燥時間の検討
スクロースを注射用水に溶解してスクロース（１ｍｇ）１０%溶液を調製し、４０ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液と１：１に混合して薬液とし、これを用いて薬液部を作製し、窒素気流下で各種乾燥時間による保存性を調べた。

上記表５に示すように、薬液部の乾燥時間の効果は２時間程度で十分であることが判明し、マイクロニードルに塗布した場合にも２時間程度の乾燥が必要であることがわかった。

（実施例９）
ＰＴＨ（１−３４）（Unibiochem社製）と水溶性高分子ポリマーであるコーティング担体との比率を最適化するために、ＰＴＨとコーティング担体（プルラン）とを用いて検討を行った。表６に示すように、ＰＴＨの濃度が０−４０%（ｗ／ｗ）になるように溶液を調整した。プルランの濃度は溶解時の溶液の粘度を基準として調整し、プルランの濃度範囲は０−３０%（ｗ／ｗ）に設定した。なお、プルランは日本薬局方プルラン（林原生物化学研究所製）を使用した。また、針への付着性を向上させるために、表７に示すように界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ２０、０．１%）を添加した場合についても検討を実施した。

各溶液を調整した後にＰＴＨの溶解性評価を行い、均一な溶液を調整可能なコーティング液については、ポリ乳酸製マイクロニードルへのコーティング操作を行った。コーティング方法は前述の方法に従い、メタルマスクを使用して針の先端部にのみコーティングを行った（開口径：２２０μｍ、厚み：１００μｍのメタルマスクを用いて針部のみコーティング）。

その結果、プルランをコーティング担体として用いた場合には、ＰＴＨの濃度が２０%以下であれば、プルランの添加量に応じてＰＴＨのコーティング量は増加する傾向を示した。また、プルラン濃度が２０％以下の場合には、ＰＴＨ濃度の上昇に伴ってＰＴＨのコーティング量も増加する傾向を示した。一方、ＰＴＨ濃度を３０％に設定した場合には、プルランの濃度に依存してＰＴＨのコーティング量が上昇する傾向は認められなかった。この原因としては、ＰＴＨを高濃度に添加したことによるコーティング液の表面張力の上昇（付着性の低下）が考えられる。実際に、ＰＴＨ３０％あるいは４０％溶液については、界面活性剤（Ｔｗｅｅｎ ２０）を少量添加したところ、コーティング量に改善が認められ、何れも２０μｇ以上のＰＴＨを一度のコーティング操作で付着させることが可能となった。

ＰＴＨの臨床用量（１０μｇ以上）を考慮すると、ＰＴＨとプルランとの比率は１：３〜８：１が好ましく、コーティング溶液調整時のＰＴＨの濃度は１０％以上が好ましい。

本発明により、活性成分をマイクロニードルに均一にコーティングすることができる。また、溶液が均一であるので、マイクロニードルに対して精度の高いコーティング制御を行うことができる。更に、マイクロニードルデバイスにより活性成分を皮膚から効率よく投与でき、その利用性を格段に高めることができるので、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…マイクロニードル基板、３…マイクロニードル、４…貫通孔、５…コーティング。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に設けられた、皮膚を穿孔可能で高さが３００〜５００μｍであるマイクロニードルと、
   を備え、
   前記マイクロニードルの表面上および／または前記基板上の少なくとも一部には、活性成分と低分子コーティング担体と界面活性剤とを含むコーティング剤がコーティングされており、
   前記活性成分と前記低分子コーティング担体との配合比が１：３〜８：１であり、
   前記活性成分が卵胞刺激ホルモンであり、
   前記低分子コーティング担体が、プロピレングリコール及びグリセリンから成る群より選択される、
   マイクロニードルデバイス。
2. 前記マイクロニードルの密度が１平方センチメートル当たり４００〜８５０本である、請求項１に記載のマイクロニードルデバイス。
3. 前記マイクロニードルの材質がポリ乳酸である、請求項１又は２に記載のマイクロニードルデバイス。
4. コーティング溶液における前記活性成分の濃度が３０重量％以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロニードルデバイス。
5. 前記界面活性剤が、ツイーン２０、ツイーン８０、ラウリン酸ソルビタン、及びラウレス−４から成る群より選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロニードルデバイス。

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