JPH0345661B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は電気化学的に調節された解放医薬品の
解放装置に関する。 米国公衆衛生部及び国立科学財団の援助 本発明は米国公衆衛生部（U.S.Public Health
Service）によつて与えられた、契約番号
（Contract Number）５−RO1−GM−24493及
び国立科学財団（National Science
Foundation）によつて与えられた、契約番号
（Contract Number）CHE−8203493に従つて政
府の援助でなされた。政府は本発明についてある
権利をもつている。 〔発明の背景〕 医薬品のような生物活性物質の調節された解放
は多数の病気及び障害に対して重要な治療方式と
なつてきている。製薬業者は、生物活性物質を治
療的に有用な速度で徐々に解放し且つその解放の
標的を空間的に定めるように意図された多数の製
品を発売してきている。例えば、解放速度は弁調
節システムによつて機械的に、又は例えば保護カ
プセル化による医薬品のゆつくりした放散によつ
て物理的に調節されてもよい。 イオン導入法は、炎症を起した関節のような苦
しめられている身体部分への金属イオン、鎮痛剤
及び麻酔剤のような帯電した薬剤の調節された施
用に対して限られた実用性が見出されている電気
化学プロセスである。イオン導入法はイオン化薬
品を傷ついていない皮膚を通して押し進めるため
に直流電流を利用する。例えば、水性媒質中で
は、サリチル酸ナトリウムはイオンに解離する。
その塩の鎮痛作用の原因となるサリチル酸イオン
は負に帯電される。従つて、これらの活性種は、
その活性種を収容している溜めに印加される陰極
電流の反発作用によつて皮膚を通して押し進めら
れ得る。それゆえに、サリチル酸イオンを皮膚を
通してイオン導入する時には、サリチル酸塩溶液
と接触している電極を電池の正極に連結しなけれ
ばならず、一方ある離れた点で皮膚に接触してい
る対電極を、電流の帰り道を与えるように負極に
連結させる。イオン導入法を実施するのに有効な
簡単な回路は米国特許第3991755号明細書中に開
示されており、その開示は参照文献として本明細
書に含まれる。 しかしながら、別個の単位の高度に活性な諸薬
剤を生体内に解放することが望まれる治療又は実
験状況においては特殊な困難に遭遇する。例え
ば、神経科学においては、神経伝達物質又は医薬
品を特定の位置に特定の時間で解放できることが
重要である。この方法において、単一神経単位に
対するこれらの諸化合物の効果を研究することが
できる。イオン導入法は単一神経単位レベルでの
医薬品解放のために用いられてきており、そして
それによつて活性電解質の溶液をミクロピペツト
中に入れ、次いで小さな電流によつて導入する。
この技術は広く用いられているが、主として定量
調節に関して多数の不利益をこうむる。比較的多
量の担体液体との組合せで活性物質を治療又は試
験されるべき部分に施用することも必要である。 イオン導入法に対する他の１つの電気化学的な
方法はミラー（L.L.Miller）等によつてニユロサ
イエンス・レタース（Neuroscience Letters）、
35、101（1983）及びジユアーナル・オブ・ザ・ア
メリカン・ケミカル・ソサイエテイ（J.Amer.
Chem.Soc.）、105、5271、5278（1983）に示され
ており、彼等は中性の神経伝達物質トパミン
（３，４−ジヒドロキシ−フエネチルアミン）、グ
リタミン酸及びγ−アミノ酪酸を電気信号に応答
させて電極の表面から解放させるのに用いられる
電極を開示している。複合電極は、アミド結合に
よつてポリマー主鎖に共有結合した神経伝達物質
をもつているポリスチレン系ポリマーフイルムで
不活性電極を被覆するこによつて構成された。十
分に負の電位においては、陰極還元はアミド結合
を開裂させそして神経伝達物質を小容量の水性緩
衝液中に解放した。その解放されたアミンをその
電気化学酸化によつて第二電極で検知するか、又
は他の方法として、HPLCによつて分析した。こ
の方法は生理媒質中への生物活性薬剤の解放を許
すけれども、中性PHで解放される量は非常に少な
く、またフイルム内での帯電の遅い伝播に起因し
て、電極上の付加されたポリマーの量を増加させ
ることによつてもそれほど増加され得なかつた。
医薬品の解放に上記のようなポリマーを用いるこ
とは、活性種をポリマー中に組み入れるために別
個の化学合成が必要とされるので、不利である。
更に、共有結合した医薬品を含むポリマーはその
医薬品がいつたんポリマーマトリツクスから解放
されてしまうと容易には再担持できない。それ故
に、電極から血液、リンパ液、髄液等の如き生理
媒質中への帯電した生物活性化学種の調節された
解放のための電気化学的な方法の必要性が存在し
ている。 〔発明の簡単な説明〕 本発明は、帯電した状態と中性の、又は絶縁の
状態との間を電気化学的に循環できるポリマーを
含む電極を用いる、調節された解放の医薬品解放
システムに向けられる。帯電した、又はイオンの
状態では、ポリマーは生物活性対イオンを担持す
ることができる。ポリマー上の電荷が中和される
か又は逆にされる時には、その対イオンは周りの
媒質中に解放され、そしてそれらの意図された機
能を遂行するのに、例えばそれらの薬理活性を発
揮するのに利用できるようになる。 実際には、導電性ポリマー物体は作用電極の活
性部分を作るのに用いることができる。次いでそ
のポリマーを陰極的に又は陽極的に帯電させ、そ
れと同時に所望の医薬品対イオンを含有する水性
媒質と接触させて薬学的に有効な量の対イオンと
そのポリマーにイオン的に結合させる。その医薬
品を担持した電極を次いで生理媒質と接触させ
る。本明細書で用いる場合に、用語「生理媒質」
は、血液、リンパ液、脳脊髄液等の如き自然に生
じる体液であるか、又はそのような体液の特性を
模倣するようにして処方されるものであるかのい
ずれかである電解液を言及するように意図されて
いる。例えば、電極を自然の又は人工的に形成し
た体腔中にはめ込んでも、皮膚、粘膜等と接触さ
せて置いてもよい。医薬品対イオンは次いで１種
又は２種以上の定量化された電流パルスによつて
調節された態様で生体内に解放することができ
る。 例えば、これらのポリマーは、溶解したアミノ
酸カルボン酸の塩の存在下で陽極電流を用いてポ
リマーを酸化された状態又は電気的に正の状態に
変換させることによつて、アミノ酸のような生物
活性陰イオン化合物を担持することができる。い
つたん担持させた後は、ポリマーを電気的に中和
するために１種以上の陰極パルスを用いることが
でき、その結果として生物活性対陰イオンの全部
又は一部が所望の媒質中に解放されることにな
る。所望によりポリマーを解放現場から取り出
し、再担持させ、そして再使用することができる
生物活性化合物の単位投与量は解放パルスの強さ
及び時間、担持濃度及び電極の構造及び位置の如
きパラメーター調節することによつて調節でき
る。 〔発明の詳細〕 電気活性ポリマーの調製及び担持 本発明で有用なポリマーは、(a)帯電した状態と
中性の状態との間を電気化学的に循環できる官能
基を含み且つ(b)作用電極として用いるのに必要な
物理特性をもつ有機ポリマー又は有機金属ポリマ
ーである。これらのポリマーは好ましくは空気中
及び水中で安定であり、高度に導電性でありそし
て加工可能である。 帯電した状態において、これらのポリマーは逆
に帯電した薬学的に有効な量の生物活性化学種を
引きつけて保持することができる。ポリマーの電
荷を中和する時にそのイオン的に結合していた種
をポリマーマトリツクスから解放することができ
る。例えば、帯電した状態で陽イオン座を含むポ
リマーは生物活性陰イオンを担持することがで
き、この陰イオンは正に帯電しているポリマーを
中和するために陰極電流を用いることによつて解
放される。一方、帯電した時に陰イオン座を含む
ポリマーは陽イオンである活性種を結合しそして
解放するのに用いることができる。 そのような帯電したポリマーは次の２つの広範
囲のクラスに属すると考えられる：(a)電気的に不
活性な主鎖に共有結合しているレドツクス座を含
むもの、例えばポリ（ビニルフエロセン）；及び
(b)ポリマー主鎖中に一体に含まれているレドツク
ス座をもつもの。後者のタイプは本明細書におい
て「導電性ポリマー」と言及する。帯電したポリ
マーのこれらの２つのクラスの一般的な解説につ
いては、フオウルクナー（L.R.Faulkner）、ケミ
カル・アンド・エンジニアリング・ニユーズ
（Chem.Eng.news）、（1984年２月27日）、31〜33
頁を参照のこと。その開示は参考文献として本明
細書に含まれるものとする。 導電性ポリマーは、ポリマー鎖を交互に還元
し、そして酸化するために電流を用いることによ
つて帯電した（通電性の）状態及び非導電性（中
性）の状態からきり換えることができる。タイプ
(a)のポリマー上のレドツクス座は電気化学的に酸
化し、還元することもできるが、これらのポリマ
ーは主鎖に沿つた電子移動によつては容易には電
流を通すことができない。一方、導電性ポリマー
はポリマー鎖に沿つて、好ましくはπ電子回路網
を通して直接の電子移動を許す。そのようなポリ
マーが電気的に中性である時には、π電子回路網
中の結合状態は十分であり、それで電子導電性は
非常に低い。π電子を除去すると陽イオン的空虚
が生じ、これは鎖に沿つて電流が流れるのを許
し、一方自然システム中の空虚にπ電子を加える
ことにより陰イオン座を作ることができる。 これらのポリマーは本質的に金属特性であるの
で、それらは高い電荷密度をもちそして能率的な
電荷移動を示すように設計できる。更に、それら
は帯電され、また放電されるべきレドツクス座の
ために導電性電極に結合させる必要はなく、電流
源に連結された時に作用電極として機能すること
ができる独立体に成形することができる。 フエニル、ピロール、ピリジル、シクロペンタ
ジエニル及びチアフルバレニルのような不飽和の
炭素環式環又は複素環式環を含むもののような陽
イオンに帯電したポリマーは本発明で用いること
ができる。好ましくはその環は、ポリ芳香族系又
はポリ（偽芳香族）系中に存在するもののよう
な、連続の共役のπ電子回路網中に結合される。
１つの好ましいクラスの導電性ポリマーはポリピ
ロールであり、これはダイアズ（A.F.Diaz）等
によりジユアーナル・オブ・ザ・ケミカル・ソサ
イエテイ、ケミカル・コミユニケーシヨンズ（J.
Chem.Soc.Chem.Commun.）、635、854（1979）
に記載されているように、ピロールの電気化学酸
化によつて生成される。 ポリチオフエン及び幾つかのβ置換ポリチオフ
エンはそれらの各々のモノマーの電気化学酸化及
び重合によつて調製されてきている。これらのポ
リマーは導電性の酸化された状態と半導電性の中
性状態との間をくり返し循環することができる。
トウリロン（G.Tourillon）、ジユアーナル・オ
ブ・エレクトロアナリテイカル・ケミストリー
（J.Electroanal.Chem）、161、51（1984）を参照
のこと。水性媒質中でのそれらの安定性は、これ
らのポリマーが陰イオン医薬品を解放するのに有
用であるかもしれないことを示すが、それらの高
い酸化電位（SCEに対して0.70Vよりも大きい）
は、この電位域において電気活性である医薬品の
解放を排除する。β置換チオフエンであるポリ
（３−メトキシチオフエン）を調製し、そしてそ
れは有意に一層低い酸化電位をもつことが見出さ
れた。この物質は本発明の方法に従つてアミノ酸
カルボン酸のような陰イオンを解放するのに用い
ることができる。 陰イオンを結合しそして解放するのに有用なそ
の他の導電性ポリマーとしては置換ポリピロー
ル、置換ポリチオフエン及び類似のポリ（複素環
式）物質がある。その他の有用な導電性ポリマー
としてはポリアニリン、ポリ（チオフエノール）、
ポリ（芳香族化合物）又はポリアセチレンがあ
る。例えば、ケミカル・アンド・エンジニアリン
グ・ニユーズ（Chem.Eng.News）（1984年９月
10日）、38〜39頁を参照のこと。陽イオンの解放
に有用な導電性ポリマーもまたポリアセチレン並
びにポリ芳香族化合物又はポリ（複素環式芳香族
化合物）のクラスから利用できる。例えば、ポリ
（９−フエニルキノリン）は陽イオンを保持する
ように負に帯電し、次いで放電される。 生物活性陰イオン種を解放するのに使用できる
タイプ(a)のレドツクスポリマーとしては種々の陽
イオン金属錯体を静電的に又は共有結合的にのい
ずれかで保持しているポリマーがある。その例と
してはシクロペンタジエニル、ピリジン、ビピリ
ジン、トリピリジン、第一アミン、ポリフイリ
ン、フタロシアニン及び関連したマクロ環式リガ
ンドのような側鎖リガンドをもつ有機ポリマーが
ある。これらのリガンドは、レドツクス中心間の
迅速な電子移動反応を可能にする鉄、コバルト、
ルテニウム、オスミウムを含めた広範囲の種類の
金属イオンを結合することができる。陰イオン解
放剤として使用できる有機ポリマーとしては、酸
化された形態及び還元された形態の両方において
比較的安定な側基、例えばテトラチオフルバレ
ン、芳香族ジアミン、陽イオン、染料、例えばチ
アジン、ジアジン、オキサジン、トリアリールメ
タン、シアニン、メルコシアニン等のクラスから
のものをもつものがある。陽イオンの解放に有用
なタイプ(a)のポリマーとしては、ハイドロキノン
又はエノシートの共役陰イオンのようなスルホン
化錯体又はオキシアニオンのような正味の負の電
荷をもつ金属鎖体がある。カルボキシル化又はス
ルホン化芳香族化合物も、特にその芳香族部分が
ニトロ基、カルボニル基、又はスルホニル基によ
つて置換されている時に、有用であり得る。関心
のある陰イオン染料は陰イオンシアニン、オキソ
ノール、キノン等から選んでもよい。 帯電したポリマーは、通常の電極の表面にその
帯電したポリマーの被膜を析出させるように適切
なモノマーの溶液を電気化学的に酸化するか又は
還元することによつて作用電極を生成させるため
に用いることができる。もしもそのモノマーが所
望の対イオンの存在下で重合できるのであれば、
それは担持した状態で析出される。モノマーが所
望の対イオンの存在下では電気化学的に重合しな
いならば、過剰の所望の対イオンを含有する媒質
と接触させてそのポリマー電極を中和状態と帯電
した状態との間で循環させることによつて、所望
でない対イオンを所望の種と交換させてもよい。
この方法では、所望でないイオンは所望のイオン
によつて強制的に押し出されて置換される。 本発明に係る帯電したポリマーを含む作用電極
は、約1μM²の微小電極から炎症を起した関節を
とり囲むように又は患者の皮膚の大きな表面積を
被覆するように設計された電極まで、広範囲へ
種々の大きさで作ることができる。多くの場合
に、帯電したポリマーに結合された活性種の溜め
を増加させるために、高い表面積の不活性基体を
帯電したポリマーで被覆することが望ましい。は
め込むことのできる電極、又は非経口的な医薬品
解放のために設計されたものはポリマーの被覆し
ているスクリーン又はメツシユから加工すること
ができ、又は導電性ポリマー物質の適切に成形さ
れた物体から本質的になることができる。このス
クリーン又はメツシユは金属又は炭素繊維を含む
広範囲の種々の導電性物質からなつていてもよ
い。 本発明で用いるのに特に好ましいポリマーは帯
電した状態又は中性の状態のいずれかで有機溶媒
に可溶であるものである。これらのポリマー溶液
は、例えば浸漬被覆又はスピンコーチングによつ
て導電性電極基体にその溶液の被膜を付与し、次
いでその担体溶媒を蒸発させることによつて調節
された厚さのフイルムを形成するのに使用でき
る。例えば、ポリ（３−メトキシチオフエン）の
還元された形態はアセトニトリル、塩化メチレ
ン、アセトン及びジメチルホルムアミド（DMF）
に可溶であり、一方、酸化された形態はDMFに
可溶である。 生物活性対イオン 本発明の医薬品解放方法は有機陽イオン及び陰
イオンのようなイオン物質の解放に一般的に適用
できる。対イオンとして有用な陰イオン生物活性
種としては、カルボン酸、リン酸、硫酸、重亜流
酸の薬学的に許容される塩及びアミドのような酸
性Ｎ−Ｈ部分の塩がある。これらの官能基を含有
する多数の有用な医薬品はそれらの水溶性アルカ
リ金属塩又はアルカリ土類金属塩、最も普通には
ナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム
又はカルシウムの各々の塩として商業的に入手で
きる。 有用な生物活性有機カルボン酸塩としてはエタ
クリン酸ナトリウム、レボサイロキシンナトリウ
ム、バルプロエートナトリウム、サリチル酸マグ
ネシウム、クロラゼペートナトリウム、葉酸ナト
リウム、ロイコボリンカルシウム、アスコルビン
酸ナトリウム、セフアプリンナトリウム、セフア
ロチンナトリウム、ペニシリンＧカリウム、デキ
ストロサイロキシンナトリウム及びアミノ酸のカ
ルボキシレート塩がある。多数のカルボン酸含有
医薬品は通常の技術によつて薬学的に許容される
水溶性塩に変換でき、それはアスピリン、プロス
タグランジン、レチン酸、フロセミド、トリクリ
ナフエン、プロベニシド等を含む。 リン酸塩、例えばリン酸ナトリウムコルチゾー
ル、リン酸ナトリウムメナジオール、リン酸二ナ
トリウムエチドロネート、トリクロホスナトリウ
ム等；硫酸塩、例えば硫酸カリウムエストロン及
びヘパリンナトリウム；重亜流酸塩、例えば重亜
流酸ナトリウムメナジオン；及び酸性アミン、例
えばプリン及びアミド、の塩、例えばスルフアセ
タミドナトリウム、トルブタミドナトリウム、ス
ルフアジアジンナトリウム及びアミノフイリン、
セオフイリン等の塩も陰イオン対イオンとして有
用である。 生物活性陽イオン種としては薬学的に許容され
る塩、例えば第四アミン及び帯電した硫黄及び窒
素を含有する複素環式医薬品のハロゲン化物、硝
酸塩及びメチル硫酸塩、例えばチアジニウム、ピ
リジニウム、ピロリジニウム、チアゾリウム又は
ピペリジニウムの各々の塩を含むものがある。第
四アミンを含む医薬品としてはガラミントリエチ
オダイド、沃化メトクリン、臭化ヘキサフルオレ
ニウム、臭化デカメトニウム、臭化パンクロニウ
ム、塩化スクシニルコリン、臭化ネオスチグミ
ン、臭化デマカルシウム、塩化アンベロニウム、
硫酸ジフエマニルメチル、塩化コリン等がある。
有用な複素環式塩としては硝酸チアミン、メチレ
ンブルー、カンシル酸トリメタフアン、塩化セチ
ルピリジニウム及び臭化ピリドスチグミンがあ
る。 中性の薬理的に活性な種も、それらが最初に適
したイオン官能基、例えば前記のリン酸塩、硫酸
塩、四級化窒素等を導入するために変性されるな
らば、電気活性ポリマーによつて担持されそして
解放され得る。そのような極性基を導入するため
の技術は周知であり、水に不溶又はほんの少し可
溶な医薬品の水溶解度を増加させてそれらが経口
的に投与されてもよいようにするために広く用い
られている。そのような技術としてはヒドロキシ
ル基をハロゲン原子に変換させ次いでホスホノキ
シ基又はホスフイノキシ基に変換させること、及
びヒドロキシル基を半エステルの塩に変換させる
ことがある。重亜硫酸塩はα，β−不飽和ケトン
への重亜硫酸塩の複合添加によつて生成されても
よく、又アミンはハロゲン化アルキルで四級化さ
れてもよい。 調節された医薬解放装置 哺乳動物の体液又は組織のような生理媒質中へ
の生物活性イオンの調節された解放に有用な装置
は第１図及び第２図に図式的に描かれている。 第１図に例示された簡略化された形において
は、医薬品解放装置は作用電極５を含んでおり、
この作用電極５は、例示されているように、不活
性導電性物体７上の帯電されたポリマー６の被膜
を含んでいる。物体７は生理的に不活性な任意の
物質、例えばガラス状の炭素、グラフアイト、
金、銀、プラチナ等で作られてもよい。物体７は
導線８によつてスイツチ１０及び可変抵抗器１５
を介して、ポリマーを帯電させ、または放電させ
ることのできる手段、例えば電池又はその他の適
したDC源であり得る電源１１に連結される。電
源１１によつて作られる電流の極性は極性制御装
置１６によつて逆にされてもよい。電源１１また
は導線１３を介して対電極１２に連結される。使
用の際には、電極５及び１２を適合する身体構造
４の中に又は隣接して配置することによつて、電
極５及び１２を生理媒質物体３、例えば髄液、血
液、リンパ液、脂肪組織等と接触させることがで
きる。長期間のその部位での医薬品解放用に意図
された小型化ユニツトの場合を除いて、離れた所
での装置の電源供給及びスイツチ操作が望まし
い。可変抵抗器は電流の調節を可能にする。電源
はまた一層複雑な電流を出す装置、例えばパルス
発生器、計数器、記録計を含むことができる。 第２図は身体構造４中の生理媒質物体３中には
め込むのに適した自蔵式医薬品解放装置を簡略化
した形で例示している。作用電極は帯電されたポ
リマー物体６で作られており、これは導線８によ
つて電流供給手段２１に連結されている。この装
置においては、電流供給手段２１は帯電されてい
るポリマー６との関連で十分な電気化学電位をも
つ物質で作られた電極を含んでおり、それは両電
極を生理媒質３と接触させた時にポリマー電極６
上の帯電した座１８を中和するのに適した電流を
供給する。この装置においては、作用電極６は絶
縁体２０（これは絶縁性ポリマー物体で作られて
いてもよい）によつて電流供給電極２１から好ま
しく分離されている。図示されているように、電
流供給電極２１は負に帯電されており、それで負
に帯電したポリアセチレンのような還元剤又は亜
鉛のような金属で作られていてもよい。無論、陽
極電流を引き起すことのできる有機又は無機の物
質も電極２１を作るのに用いることができる。第
１図及び第２図の両方に示されている各装置にお
いて体止の状態では、スイツチ１０は開放され、
それで電流は流れない。スイツチを閉じた時に、
陽極電流又は陰極電流が、所望の濃度でポリマー
にイオン的に結合されていた所望の生物活性イオ
ン１７の解放を開始させる。図示されているよう
に、ポリマー６は陽イオン１８を含んでおり、こ
の陽イオン１８は生物活性陰イオン１７をイオン
的に結合する。第２図に示されたはめ込み装置に
おいては、イオンの解放を外科医術処理の必要な
しで開始させたり、中断させたりできるように、
スイツチ１０を遠隔操作で作動させることができ
る。 本発明を以下の詳細な実施例を参照することに
よつて更に記載する。 〔実施例〕 実施例 １ −ポリピロールフイルムからのグルタミン酸陰イ
オンの調節された解放 ポリピロールを過塩素酸ナトリウムを含有する
水溶液からガラス状炭素棒電極上に約5μMの厚
さに陽極的に析出させた。この被覆された電極は
前記した、ダイアズ（Diaz）等により報告され
た電圧特性と類似の電圧特性を示した。その被覆
された電極を水ですすぎそして、グルタミン酸ナ
トリウムのみを含有する水溶液（0.1M、PH＝
6.95）に移した。電位／時間の方形波を0.0Vと−
1.0V（SCE）との限度の間で付与した。−1.0Vに
おいて、フイルムは還元され、0.0Vにおいてそ
れは再度酸化された。被覆された電極の循環ボル
タモグラムをこの方法によつて変更させ、また過
塩素酸塩溶液中でその元の形状に回復できた。 そのグルタミン酸塩を担持した電極を塩化ナト
リウム水溶液中に移し、そこではグルタミン酸陰
イオンを解放させるのに2.0分間の陰極パルス
（−1.0V）が有効であつた。その電極を次いで再
び担持させ、洗浄し、そしてグルタミン酸陰イオ
ンを再び同じ溶液中に解放させた。アミノ酸分析
は、電極面積１cm²当り2.7×10^-8モルのグルタミ
ン酸陰イオンが解放されたことを示した。これは
前記したような共有結合したグルタミン酸の還元
解放によつて解放される量の約200倍である。 対照実験においては、担持した電極を調製しそ
して電流の不存在下で水性NaClにさらした。わ
ずかに1.9×10^-9モル／cm²のグルタミン酸陰イオ
ンが解放された。 実施例 ２ −ポリピロールフイルムからのフエリシアン化物
の解放 ポリピロールフイルムからのフエリシアン化物
陰イオン（FCN）の解放を研究するために、フ
イルムをピロールが0.05MでありFCNが0.01〜
0.03Mである0.05M塩化ナトリウム水溶液から
0.7Vでの陽極酸化によつてガラス状炭素電極上
に析出させた。その被覆された電極を、NaCl電
解質のみを含有する水溶液中に移した。典型的循
環ボルタモグラム（フイルム厚さ＝1μM）を第
３図に示す。FCNレドツクスカツプルについて
の輪郭の十分にはつきりした波（実線）が大きな
ポリピロール（PP）バツクグランド上に重ね合
わされている。そのピーク電流の積分はポリマー
中の電気活性FCNの量について3.2×10^-8モル／
cm²として概算値を与えた。FCNレドツクス波は
−0.3〜＋0.4Vの電位範囲内で循環に対して安定
であり、そしてPH７の緩衝液中での17時間後にも
そのピーク電流はその元の高さの94％を維持して
いた。その電位を約２分間−1.0Vに進めると、
そのフイルムの電圧応答に劇的な変化を引き起し
た。約0.1VでのFCNのレドツクスカツプルは消
失し（第３図の破線）、このことはフイルムの還
元の間のFCN陰イオンの解放を示している。 きわめて重大な実験は解放されたFCNの量の
測定及び解放される量は完全に調節できることを
例証することを判つた。環（Pt）−円板（GC）電
極を用いて四電極式小容量（小滴）セルを構成し
た。そのセル構造はニユーロサイエンス・レター
ズ（Neurosci.Letters）、35、101（1983）に記載
されていたようなものであつた。その文献の開示
は参照文献として本明細書に含まれるものとす
る。その円板は全もつてPP／FCNフイルムで被
覆されていた。一定の電位パルス（Ag／Agclに
対して−0.8V）をその円板に２分間印加した。
次いで環を作用電極し、そして環の電位を−0.1
から＋0.6Vに循環させることによつて、所望の
ようにFCNを解放させた。対照実験においては
セルを通常のように組立てたが、電流は通さなか
つた。溶液中にはFCNは見出されなかつた。そ
れ故、FCNの解放はフイルムの還元によつて引
き起こされる。フイルム中のFCNと溶液中の他
の陰イオンとの間の自発的なイオン交換について
の証拠は見出されなかつた。 その上の実験において、解放されたFCNの量
を種々のフイルム厚さで定量した。第１表に示し
た結果は、厚さが1μM未満の時には、解放され
た物質の量はフイルムの厚さに比例したことを示
している。

【表】

【表】 GC／PP／FCNに短いパルスを印加し、そし
て定量的な調節を例証するために解放された物質
の量を調べることも興味があつた。小さな容器の
セル（50μl、0.1M NaCl）を用いて、その被覆
された円板に１秒間（−0.8Vで）パルス与えた。
各パルスの後に、その環を用いての循環ボルタモ
グラム（CV）をとつた。この方法では、時間の
関数としてのFCN濃度のプロフイルを得た。そ
の結果は第４図に示されている。解放された
FCNからのピーク電流を種々の厚さのフイルム
についてパルスの回数に対してプロツトした。解
放されたFCNの量は約12回のパルス後に一定値
に増加しそしてこれらの21秒のパルスの後の解放
されたFCNの合計量は前に２分間のパルスで見
出された量と一致した。 実施例１及び２の結果は、ポリマーフイルムが
調節された量のイオン的に結果している対陰イオ
ンを断続的に解放することを電気的に調節するこ
とができることを明らかに例証している。 実施例 ３ −重合した３−メトキシチオフエンからのグルタ
ミン酸陰イオンの調節された解放 ガラス状炭素円板（Ａ＝0.090cm²）で、走査速
度100ｍVs−１での、0.01M NaClO₄を含有する
H₂O−CH₃CN（３：１）中の1.34ｍM3メトキシ
チオフエンの循環ボルタモグラム（CV）は＋
1.32V（SCE）で非可逆波を示す。同じ電解液中
で＋1.30V（SCE）で３−メトキシチオフエンの
35.0ｍＭ溶液を10秒間（Ｑ＝7.21ｍＣ）一定電位
で酸化すると、その電極表面にフイルムが生成さ
れた。この被覆された電極は被覆用溶液からとり
出し、数回水中に浸漬し、そして0.01M NaClO₄
水溶液中に入れた。＋0.80Vと−0.50Vとの間での
５〜10サイクルの後に、再現性のある定常状態の
循環ボルタモグラムが記録された。ポリチオフエ
ン及びそれの幾つかの誘導体の場と同様に、ポリ
チオフエンについての電位よりもほぼ700ｍＶ低
い正の電位であるが１つの酸化波及び２つのむし
ろ広い還元波が観察された。走査速度を20ｍVs
−１から200ｍVs−１に増加させると、酸化波
（Epa）についてのピーク電位は310ｍＶから420
ｍＶに増加し、走査速度で割つたピーク電流は
2.375uAs（ｍＶ）^-1から1.568uAs（ｍＶ）^-1に減少
し、そして酸化ピークの電荷は0.529ｍＣから
0.472ｍＣに減少した。 重合した３−メトキシチオフエンの種々の厚さ
のフイルムを、酸化時間を変化させることによつ
て調製した。重合した３−メトキシチオフエンの
酸化された状態及び還元された状態の両方とも酸
素及び水の存在下でも全く安定である。水性
ClO₄ ^-中のいずれかのフイルムのCVsは空気に６
〜12時間さらした後及びさらす前、又は＋0.80V
と−0.5Vとの間のくり返し循環の後にも実質的
に同一である。この電位範囲内での40サイクルの
後に、Ｑについてわずかに５％の減少が観察され
た。驚くべきことに、重合した３−メトキシチオ
フエンの還元されたフイルム（これは反射光で緑
色である）はCH₃CN、CH₂Cl₂、アセトン及び
DMFに全く可溶であり、深い赤色の溶液を生成
することが見出された。その酸化された形（これ
は反射光で金色に見える）はCH₃CN、CH₂Cl₂及
びアセトンにはソレホド可溶正ではないが、
DMFに溶解して深い青色の溶液を与えることが
できる。 重合した３−メトキシチオフエンのかなりの溶
解性はこの物質のフイルムの他の調製法を初めて
提供する。ポリマーの加工性は、還元されたフイ
ルムをCH₂Cl₂中に溶解させそしてガラス状炭素
電極を溶媒の蒸発によつてポリマーで被覆するこ
とによつて例証された。被覆ポリマーの電気化学
応答は溶解の前に達成されたものと本質的に同じ
であつた。この方法で調製した種々の厚さのフイ
ルムのCVsを0.01M NaClO₄を含有する
H₂OCH₃CH（２：１）中で記録した。フイルム
がポリ（３−メトキシチオフエン）であるとの仮
定でとつた酸化波のＱから、フイルム中の帯電さ
れているチオフエン単位の百分率（例えばドーピ
ングのレベル）を計算した。cm²当りのポリマーの
μｇが21.6から140に増加した時に百分率は15か
ら９に低下した。元素分析に基づいてポリ（３−
メチルチオフエン）について25％のドーピングレ
ベルが、トウリロン（G.Tourillon）等によりジ
ユアーナル・オブ・エレクトロアナリテイカル・
ケミストリー（J.Electroanal.Chem.）、161、51
（1984）で報告されている。 重合した３−メトキシチオフエンは負に帯電し
た医薬品の解放のためのビヒクルとして首尾よく
用いられた。そのCVは、そのポリマーは対イオ
ンとして神経伝達物質グルタミン酸塩でドーピン
グできるが過塩素酸塩での場合より低いレベルで
あること示している。 重合した３−メトキシチオフエンが電気化学パ
ルス処理でグルタミン酸塩を担持しそして解放す
ることができることを例証するために、表面積
10.8cm²のガラス状炭素棒を463ｍＣcm^-2の容量ま
で、酸化フイルムで被覆した。その被覆された電
極を水に浸漬し、そして0.10Mグルタミン酸塩水
溶液中に移し、そこで順次に−0.50V、＋0.80V、
−0.50V及び＋0.80Vの電位をそれぞれ30秒間印
加した。このパルス処理はフイルム中の過塩素酸
塩を（少なくとも一部分）グルタミン酸塩で置き
換える。その酸化された電極を取り出し、水に浸
漬し、そして0.10M NaClO₄の水溶液（溶液Ａ）
中に２分間浸漬することによつて洗浄した。その
被覆された電極を第二の0.10M NaClO₄の水溶液
（溶液Ｂ）に移して更に２分間置いた。グルタミ
ン酸塩の電気化学的解放のために、その被覆され
た電極を第三の0.10M NaClO₄の水溶液（溶液
Ｃ）に移した。この第三の溶液は３室セルの中央
室を占めていた。各室は0.10M NaClO₄を収容し
ており、ガラスフリツト及び水性寒天（0.50M
NaClO₄）によつて分けられていた。炭素スポン
ジは第二室中で対電極として役立つており、SCE
参照電極は第三室を占めていた。 被覆された電極の電位はグルタミン酸塩溶液中
と同様に−0.50Vでパルスしそして＋0.80Vに戻
した。その電極を水に浸漬し、そして再担持のた
めにグルタミン酸溶液中に戻した。この担持−解
放の処理を合計で４回実施した。次いで、アミノ
酸分析器を用いて、溶液Ａ，Ｂ及びＣがそれぞれ
101μｇ、12μｇ及び224μｇのグルタミン酸ナトリ
ウムを含有することが見出された。そのデーター
は、いくらかのグルタミン酸塩が弱く結合されて
おり、それでフイルムから容易に洗い出されるこ
とを示している。しかしながら、多量のものが一
層強力に結合されており、それでフイルムの還元
によつてのみ解放されるにすぎない。従つて、重
合した３−メトキシチオフエンはグルタミン酸塩
を解放するのに用いることができ、そしてその被
覆された電極は容易に担持できる。更に、電極表
面積の相違を考慮に入れると、各々の担持−解放
で解放されるグルタミン酸塩の平均量は、共有結
合したグルタミン酸を含有するポリスチレンポリ
マーから解放されるグルタミン酸塩の量よりもほ
ぼ200倍大きかつた。 この実施例は、重合した３−メトキシチオフエ
ンは有用な医薬品解放物質についての基準を満足
することを示している。更に、その溶解度はこの
物質を処理可能にし、その溶液を付与しそして担
体溶媒を蒸発させることによつてポリマー被膜を
導電性基体に付与することができるようになる。 広範囲の種々の導電性ポリマーを調製しそして
本発明の実施例で記載したもののような技術を用
いて、種々の構造のイオン有機製剤の調節された
解放のために用いることができることが期待され
る。 本発明は種々の特定のそして好ましい実施態様
及び技術に関して記載してきたが、本発明の精神
及び範囲内に維持しながら多数の変更及び改良を
なし得ることは理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明に関する医薬品解放装置の概略図
であり、第２図他の医薬品解放装置の概略図であ
り、第３図は循環ボルタモグラムであり、第４図
は解放されたFCNからのピーク電流とパルス回
数との関係を示すグラフである。 図中、５は作用電極、６は帯電されたポリマ
ー、１１は電源、１２は対電極、１５は可変抵抗
器、１６は極性制御装置、１７は生物活性イオ
ン、１８は陽イオン、２０は絶縁体、２１は電流
供給電極である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生理媒質中への生物活性イオン化学薬品の調
   節された解放のための装置であつて、 (a) 帯電した導電性ポリマーを含む作用電極、 (b) 該作用電極にイオン的に結合した生物活性イ
   オン化学薬品、および (c) 該ポリマーに陽極電流又は陰極電流を与える
   ことによつて該ポリマーを帯電させるか又は放
   電させることのできる、可逆極性の電源を含む
   手段、 を含んでなる装置。 ２ 該電極が不活性な導電性基体上の該導電性ポ
   リマーの被膜を含む、特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ３ 電極が本質的に該導電性ポリマーからなる、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 該ポリマーが連続した共役のπ電子回路網を
   含む、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 該電流供給手段と該電極との間に電流の大き
   さを調節するのに有効な可変抵抗器を更に含む、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 該電流供給手段が、両電極を生理媒質と接触
   させた時にその帯電している作用電極を放電させ
   るのに十分な、作用電極に関連しての電気化学電
   位をもつ電極を含んでいる、特許請求の範囲第１
   項記載の装置。