JPWO2007026672A1 - イオントフォレーシス用汎用性電解液組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、イオントフォレーシス装置の導電性媒体として使用する電解液組成物において、水の酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を有する化合物であって、相対的に還元されやすい成分と酸化されやすい成分の双方を併用的に含有してなることを特徴とする、陽極および陰極の双方に対して使用可能な汎用性電解液組成物を開示する。

Description

関連出願

本出願は、先に出願された日本国における特許出願である特願２００５−２４７９９４号（出願日：２００５年８月２９日）に基づく優先権主張を伴うものである。かかる先の特許出願における全開示内容は、引用することにより本明細書の一部とされる。

発明の背景

発明の分野
本発明は、イオントフォレーシス（iontophoresis）によって各種イオン性薬剤を経皮的に投与する技術（経皮ドラッグデリバリー）に関するものであり、特に、イオントフォレーシス装置の導電性媒体として使用される電解液組成物に関するものである。

背景技術
生体の所定部位の皮膚ないし粘膜（以下、単に「皮膚」という）の表面上に配置されたイオン性薬剤に対してこのイオン性薬剤を駆動させる起電力を皮膚に与えて、薬剤を皮膚を介して体内に導入（浸透）させる方法は、イオントフォレーシス（iontophoresis、イオントフォレーゼ、イオン導入法、イオン浸透療法）と呼ばれている（特開昭６３−３５２６６号等を参照されたい）。

たとえば、正電荷をもつイオンは、イオントフォレーシス装置の電気系統のアノード（陽極）側において皮膚内に駆動（輸送）される。一方、負電荷をもつイオンは、イオントフォレーシス装置の電気系統のカソード（陰極）側において皮膚内に駆動（輸送）される。

上述のようなイオントフォレーシス装置およびその構成材料については、従来多くの提案がなされている。（たとえば、特開昭６３−３５２６６号、特開平４−２９７２７７号、特開２０００−２２９１２８号、特開２０００−２２９１２９号、特開２０００−２３７３２７号、特開２０００−２３７３２８号および国際公開ＷＯ０３／０３７４２５Ａ１
を参照されたい）。

上述のようなイオントフォレーシス装置において、電極構造体の導電性媒体としては、従来、生理食塩水（ＮａＣｌ水溶液）が主に使用されている。しかしながら、生理食塩水を用いた場合、アノード（陽極）側ならびにカソード（陰極）側において電気化学的な反応が生じて電解質溶液の電気分解反応が起きる。この結果、両電極部において気泡が発生する。たとえば、陰極においてはＨ_２ガス、陽極においてはＣｌ_２およびＯ_２ガスが発生し、ガスの気泡によって電極表面の電気抵抗が著しく増大し電流の流れが妨げられることとなる。

このような、水の電解反応に起因するガス発生の問題を解決するために、水の電解反応（陽極での酸化および陰極での還元）よりも酸化または還元されやすい化合物を電解液成分として添加することが提案されている（たとえば、特開２０００−２２９１２８号を参照されたい）。この方法においては、上記のような電極反応に由来する欠点を解決するために、水の電解電位よりも低い酸化還元電位を有する硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、あるいは有機酸を添加している。具体的には、イオントフォレーシス電極部の陰極側の導電性媒体を、還元されやすい化合物（硫酸第二鉄）を含む生理食塩水で構成し、一方、陽極側の導電性媒体を、酸化されやすい化合物（硫酸第一鉄）を含む生理食塩水で構成している。すなわち、水の電解反応（陽極での酸化および陰極での還元）よりも酸化または還元されやすい化合物において、たとえば、硫酸第二鉄については、陰極において容易に第二鉄イオンが第一鉄イオンに還元される。一方、硫酸泰一鉄については、陽極において容易に第一鉄イオンが第二鉄イオンに酸化される。これによって、水の電解反応に起因するガス発生の問題を回避することができる。

しかしながら、上記のような従来提案されている方法では、それぞれの電極ごとに成分を調製し適切な組成を選択しなければならない。つまり、陽極側と陰極側それぞれに応じて、異なる組成の電解液を調製し適用しなければならないため、イオントフォレーシス装置の製造工程が煩雑化するという問題があり、コストの面でも不利である。また、製造過程においては、電極別に電解液の組成と種類を厳格に識別し管理する必要があるため、取り扱いにおいても不利である。

発明の概要

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、陽極側および陰極側の双方において区別なく使用することができる汎用性にすぐれた電解液組成物を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明による、陽極および陰極の双方に対して使用可能な汎用性電解液組成物は、イオントフォレーシス装置の導電性媒体として使用する電解液組成物において、水の酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を有する化合物であって、相対的に還元されやすい成分と酸化されやすい成分の双方を併用的に含有してなることを特徴としている。

より具体的には、本発明による汎用性電解液組成物は、陽極側において水の酸化電位よりも低い電位で酸化される成分と、陰極側において水の還元電位よりも高い電位で還元される成分とが併用的に添加されてなる。

本発明の好ましい態様においては、本発明の電解液組成物がさらに下記の条件（Ａ）〜（Ｄ）を満足するものである。
（Ａ）緩衝作用を有すること。
（Ｂ）非使用時ないし保存時において含有成分間の化学反応が実質的に生じないこと。
（Ｃ）３成分もしくはそれ以上の成分を複合的に含有する水溶液であること。
（Ｄ）人体に無害な成分であること。

本発明の好ましい具体例は、上記汎用性電解液組成物が、アスコルビン酸塩とフマル酸塩とを含有するものである。

さらに好ましい本発明の態様において、本発明による汎用性電解液組成物は、ポリアクリル酸または／および乳酸が、緩衝作用を付与する成分としてさらに含有されてなる。

さらに本発明は、上記電解液組成物を含むゲルによって構成されることを特徴とするゲル組成物を含む。

さらに本発明は、上記電解液組成物を含む構成材料を具備してなるイオントフォレーシス装置用電極構造体ならびにこの電極構造体を具備してなるイオントフォレーシス装置を包含するものである。

このように本発明による電解液組成物は、水の酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を有する化合物であって、相対的に還元されやすい成分と酸化されやすい成分の双方を併用的に含有しているので、水の電気分解に起因するガスの発生の防止が図られるとともに、陽極と陰極の双方において共通して使用することができるため、取り扱いの面ならびに製造コストの低減化の面においてすぐれている。

本発明によるイオントフォレーシス装置の概要を示す図。

発明の具体的説明

以下においては、まず、本発明による汎用性電解液組成物が適用され得るイオントフォレーシス装置の好ましい態様について、その電極構造体の構成を含めてその概要について説明する。

イオントフォレーシス装置
上述したように、本発明による汎用性電解液組成物は、イオントフォレーシスによりイオン性薬剤を経皮的に生体へ投与するためのイオントフォレーシス装置を構成する電極構造体において導電性媒体として使用される電解液組成物に好適に用いることができる。以下、本発明が適用可能な電極構造体の好ましい具体例について説明する。

図１に示す態様は、作用電極構造体２としての本発明による電極構造体を備えたイオントフォレーシス装置１が皮膚７の表面に配置された状態を示すものである。イオントフォレーシス装置１は、さらに、電源装置２と、作用電極構造体２の対電極としての非作用電極構造体４（グランド電極構造体）とを備えている。そして、作用電極構造体２は、電源装置３における薬剤の帯電イオンと同種の極性側に、リード線５を介して接続された電極１１と、電極１１に隣接して配置された電解液を含浸保持する電解液（電解質）保持部１２と、電解液保持部１２に隣接して配置されたイオン性薬剤の帯電イオンと反対のイオンを選択するイオン交換膜１３と、イオン交換膜１３に隣接して配置され、さらにイオン性薬剤を含浸保持する薬液保持部１４と、薬液保持部１４に隣接して配置されたイオン性薬剤の帯電イオンと同種のイオンを選択するイオン交換膜１５とから構成されている。

一方、非作用電極構造体４はリード線６を介して電源装置３に接続されており、作用電極構造体２における電極１１と反対の極性の電極１６と、電極１６に隣接して配置された電解液を含浸保持する電解液保持部１７と、電解液保持部１７に隣接して配置された、イオン性薬剤の帯電イオンと反対のイオンを選択するイオン交換膜１８とから構成されている。

通電時にはイオン性薬剤は、電場（電界）により電極１１の反対側へ泳動して、イオン交換膜１５を介して効率的に放出される。

なお、上記非作用電極構造体の他の好ましい例としては、作用電極構造体における電極と反対の極性の電極と、該電極に隣接して配置された電解液を含浸保持する電解液保持部と、該電解液保持部に隣接して配置されたイオン性薬剤の帯電イオンと同種のイオンを選択するイオン交換膜と、該イオン交換膜に隣接して配置された電解液を含浸保持する電解液保持部と、該電解液保持部に隣接して配置されたイオン性薬剤の反対のイオンを選択するイオン交換膜とから構成してされるものが挙げられる。

本発明による電解液組成物は、上述した作用電極構造体と非作用電極構造体の双方において共通してそのまま使用することができる。この電解液組成物の組成については後述する。

電解液組成物やイオン性薬剤を薬液保持部および電解液保持部において含浸させる条件は、電解液組成物およびイオン性薬剤の含浸量、含浸速度等に応じて適宜決定される。このような含浸条件としては、例えば、４０℃にて３０分とすることができる。

電解液保持部は、電解液を含浸保持する特性を有する薄膜体で構成することができる。この薄膜体は、薬液保持部に使用される材料と同種のものが使用可能である。

また、薬液保持部は、薬剤等を含浸保持する薄膜体により構成される。このような薄膜体としては、薬剤等を含浸し保持する能力が充分であり、所定の電場条件のもとで含浸保持したイオン化された薬剤を皮膚側へ移行させる能力（イオン伝達性、イオン導電性）の能力が充分であることが重要である。良好な含浸保持特性と良好なイオン伝達性の双方を具備する材料としては、アクリル系樹脂のヒドロゲル体（アクリルヒドロゲル膜）、セグメント化ポリウレタン系ゲル膜、あるいはゲル状固体電解質形成用のイオン導電性多孔質シート（たとえば、特開昭１１−２７３４５２に開示された、アクリロニトリルが５０モル％以上、好ましくは７０〜９８モル％以上であり、空隙率が２０〜８０％であるアクリルニトリル共重合体をベースにした多孔質重合体）等を挙げることができる。また、上記のような薬液保持部を含浸させる場合、その含浸率（乾燥時の重量をＤ、含浸後の重量をＷとして場合の１００×（Ｗ−Ｄ）／Ｄ［％］）は、好ましくは３０〜４０％である。

また、イオン性薬剤との具体例としては、例えば、麻酔剤（塩酸プロカイン、塩酸リドカイン等）、胃腸疾患治療薬（塩化カルニチン等）、骨格筋弛緩剤（臭化バンクロニウム等）、抗生物質（テトラサイクリン系製剤、カナマイシン系製剤、ゲンタマイシン系製剤）、ビタミン（ビタミンＢ２、ビタミンＢ１２、ビタミンＣ、ビタミンＥ等）、副腎皮質ホルモン（ヒドロコルチゾン系水溶性製剤、デキサメサゾン系水溶性製剤、プレドニソロン系水溶性製剤等）、抗生物質（ペニシリン系水溶性製剤、クロウムフェニコール系水溶性製剤）等が挙げられる。

また、電極構造体の電極としては、たとえば、炭素、白金のような導電性材料からなる不活性電極が好ましく用いられ得る。

また、電極構造体に使用されるイオン交換膜としては、カチオン交換膜とアニオン交換膜を併用することが好ましい。カチオン交換膜としては、好ましくは、（株）トクヤマ製ネオセプタ（ＮＥＯＳＥＰＴＡ，ＣＭ―１、ＣＭ―２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢ、ＣＬＥ０４−２）等が挙げられる。また、アニオン交換膜としては、好ましくは、（株）トクヤマ製ネオセプタ（ＮＥＯＳＥＰＴＡ，ＡＭ―１、ＡＭ―３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ、ＡＣＳ、ＡＬＥ０４−２、ＡＩＰ−２１）等が挙げられる。また、他の好ましい例としては、多孔質フィルムの空隙部の一部または全部に、陽イオン交換機能を有するイオン交換樹脂が充填されたカチオン交換膜、または陰イオン交換機能を有するイオン交換樹脂が充填されたアニオン交換樹膜が挙げられる。

また、イオントフォレーシス装置における好ましい通電条件としては、たとえば、以下の条件が採用される。
（１）定電流条件、具体的には０．１〜０．５ｍＡ／ｃｍ^２、好ましくは０．１〜０．３ｍＡ／ｃｍ^２、
（２）上記定電流を実現させかつ安全な電圧条件、具体的には５０Ｖ以下、好ましくは３０Ｖ以下、
という条件である。

上述したような各構成材料の詳細については、本出願人による国際公開ＷＯ０３／０３７４２５Ａ１に記載されており、本発明はこの文献に記載された内容を含めるものとする。

電解液組成物
上記の課題を解決するために、本発明による、陽極および陰極の双方に対して使用可能な汎用性電解液組成物は、イオントフォレーシス装置の導電性媒体として使用する電解液組成物において、水の酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を有する化合物であって、相対的に還元されやすい成分と酸化されやすい成分の双方を併用的に含有してなることを特徴としている。

より具体的には、本発明による汎用性電解液組成物は、陽極側において水の酸化電位よりも低い電位で酸化される成分と、陰極側において水の還元電位よりも高い電位で還元される成分とが併用的に添加されてなる。

このような成分の好ましい具体例としては、アスコルビン酸塩とフマル酸塩との組合せが挙げられる。これらの化合物は、併用的に添加しても、水溶液の状態で通常の状態（非使用時ないし保存時）において実質的に化学反応が生じることはない。

アスコルビン酸塩としては、アスコルビン酸２−リン酸エステル三ナトリウム、アスコルビン酸エステルマグネシウム、アスコルビン酸２−硫酸エステル二ナトリウムなどの化合物が好ましく用いられる。

一方、フマル酸塩としては、フマル酸ナトリウム、フマル酸カリウムなどが好ましく用いられる。

上記のアスコルビン酸塩は、陽極側において、水の酸化電位よりも低い電位で酸化されることから、陽極における水の電気分解を効果的に阻止することができる。一方、上記のフマル酸塩は、陰極側において水の還元電位よりも高い電位で還元される成分であるので、陰極における水の電気分解は生じない。よって、従来問題となっていた水の電気分解に起因するガス発生等の問題を防止することができる。

本発明の電解液組成物においては、上記成分の他に、水溶液のｐＨを安定化させるための緩衝作用を付与する成分を添加することができる。この目的のために添加される成分の好ましい例としては、ポリアクリル酸、乳酸等が挙げられる。これの成分は、上記のアスコルビン酸塩とフマル酸塩との組合せに対しても、好ましくない化学反応を生じさせることはない。

上記の緩衝作用を付与するために添加する成分は、薬剤のｐＨや皮膚への影響を考慮して添加することが望ましい。

本発明による汎用性電解液組成物は、この組成物を含むゲル組成物としての形態であってもよく、このような態様も本発明の範囲に含まれる。

さらにまた、本発明は、上記電解液組成物を含む構成材料を具備してなるイオントフォレーシス装置用電極構造体ならびにこの電極構造体を具備してなるイオントフォレーシス装置を包含するものである。

このように本発明による電解液組成物においては、陽極側において水の酸化電位よりも低い電位で酸化される成分と、陰極側において水の還元電位よりも高い電位で還元される成分とが併用的に添加されているので、陽極と陰極の双方において水の電気分解に起因するガスの発生の防止が図られるとともに、陽極と陰極の双方において同一組成の電解液が共通して使用できるため、取り扱いの面ならびに製造コストの低減化の面においてすぐれた効果を奏する。

図１に示すイオントフォレーシス装置において、作用電極構造体２と非作用電極構造体の電解液保持部１２ならび電解液保持部１７の両方に下記組成からなる電解液組成物を適用した。

（汎用性電解液組成物の組成）
成分 モル濃度
アスコルビン酸２−リン酸エステル三ナトリウム ０．４２Ｍ
フマル酸ナトリウム ０．０１９Ｍ
ポリアクリル酸（分子量：25000） ０．１３９Ｍ
水 残部

（通電試験）
上記組成からなる汎用性電解液組成物を含浸保持させた電解液保持部を作用電極構造体と非作用電極構造体の双方に装着して、下記条件で薬剤の放出試験を行ったところ、水の電気分解によるガス発生は認められなかった。
使用した薬剤保持部： リドカイン（２％）
電極：炭素
通電条件：０．９４ｍＡ／ｃｍ^２、９０分

Claims (8)

1. イオントフォレーシス装置の導電性媒体として使用する電解液組成物において、
   水の酸化還元電位よりも低い酸化還元電位を有する化合物であって、相対的に還元されやすい成分と酸化されやすい成分の双方を併用的に含有してなることを特徴とする、陽極および陰極の双方に対して使用可能な汎用性電解液組成物。
2. 陽極側において水の酸化電位よりも低い電位で酸化される成分と、陰極側において水の還元電位よりも高い電位で還元される成分とが併用的に添加されてなる、請求項１に記載の汎用性電解液組成物。
3. 下記の条件（Ａ）〜（Ｄ）をさらに満足する、請求項１に記載の電解液組成物。
   （Ａ）緩衝作用を有すること。
   （Ｂ）非使用時ないし保存時において含有成分間の化学反応が実質的に生じないこと。
   （Ｃ）３成分もしくはそれ以上の成分を複合的に含有する水溶液であること。
   （Ｄ）人体に無害な成分であること。
4. アスコルビン酸塩とフマル酸塩とを含有する、請求項１に記載の汎用性電解液組成物。
5. ポリアクリル酸または／および乳酸が、緩衝作用を付与する成分としてさらに含有されてなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の汎用性電解液組成物。
6. 請求項１に記載の電解液組成物を含むゲルによって構成されることを特徴とする、ゲル組成物。
7. 請求項１に記載の電解液組成物を含む構成材料を具備してなることを特徴とする、イオントフォレーシス装置用電極構造体。
8. 請求項７に記載の電極構造体を具備してなることを特徴とする、イオントフォレーシス装置。
   

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