KR20140027414A - 라파마이신 조성물로 코팅된 확장성 장치 - Google Patents

Abstract

의료 장치가 국소 및 국부 치료제 전달을 위해 이용될 수 있다. 이러한 치료제들 또는 화합물들은 의료 장치의 생물학적 기관으로의 도입에 대한 상기 기관의 반응을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 치료 약물들, 제제들 및/또는 화합물들을 이용하여 혈전증의 예방을 포함하는 치유를 촉진할 수 있다. 또한 상기 약물들, 제제들, 및/또는 화합물들을 이용하여, 타입 2 당뇨병 환자들에서의 죽상 동맥 경화증, 취약 플라크, 및 재협착을 포함하는 특정 질환들을 치료할 수 있다.

Description

라파마이신 조성물로 코팅된 확장성 장치 {EXPANDABLE DEVICES COATED WITH A RAPAMYCIN COMPOSITION}

본 발명은 혈관 질환의 예방 및 치료를 위한 치료제들 및/또는 치료제 배합물들의 국소 및/또는 국부 투여, 및 더욱 특히 상기 치료제들 및/또는 치료제 배합물들의 국소 및/또는 국부 전달을 위한 확장성 의료 장치에 관한 것이다.

많은 개인이 심장 및 다른 주요 기관들을 관류하는 혈관의 점진적인 차단에 의해 야기되는 순환 질환을 앓는다. 그러한 개인의 혈관이 더욱 중증으로 차단되면 종종 고혈압, 허혈성 손상, 뇌졸중, 또는 심근경색이 초래된다. 관상 동맥 혈류를 제한하거나 또는 폐색하는 죽상경화증 병변들은 허혈성 심질환의 주요 원인이다. 경피 경관 관상동맥 성형술(percutaneous transluminal coronary angioplasty)은 동맥을 통해 혈류를 증가시키는 것이 목적인 의료 절차이다. 경피 경관 관상동맥 성형술은 관상동맥 혈관 협착의 우세한 치료법이다. 이러한 절차의 사용이 증가하는 것은 관상동맥 우회술과 비교해 이러한 절차의 상대적으로 높은 성공률 및 최소한의 침습성 때문이다. 경피 경관 관상동맥 성형술과 관련된 제한점은 상기 절차 직후 발생할 수 있는 혈관의 급성 폐쇄, 및 상기 절차 후 점차 발생하는 재협착이다. 추가로, 재협착은 복재 정맥 우회로 조성술(saphenous vein bypass grafting)을 받은 환자에서의 만성적인 문제점이다. 급성 폐쇄의 기작은 여러 요소를 수반하는 것으로 보이고, 새로 열린 혈관의 손상된 길이를 따라 결과적인 동맥의 폐쇄 및/또는 혈소판 및 피브린 침전과 함께 혈관 반도(vascular recoil)로 인한 것일 수 있다.

경피 경관 관상동맥 성형술 후의 재협착은 혈관 손상에 의해 개시되는 더욱 점진적인 과정이다. 혈전증, 염증, 성장 인자 및 사이토카인 방출, 세포 증식, 세포 이동 및 세포외기질 합성을 포함하는 복합적인 과정들 각각이 재협착 과정에 기여한다.

혈관성형술 및/또는 스텐트 이식 동안 관상동맥내 풍선 카테터(intracoronary balloon catheter)의 압력 확장 시에, 혈관 벽 내 평활근 세포 및 내피 세포가 손상을 받게 되고, 이는 혈전 및 염증 반응을 개시한다. 혈소판, 침범하는 대식세포 및/또는 백혈구로부터, 또는 직접 평활근 세포로부터 방출되는 혈소판 유래 성장 인자, 염기성 섬유아세포 성장 인자, 표피 성장 인자, 트롬빈 등과 같은 세포 유래 성장 인자는 중막의(medial) 평활근 세포에서의 증식 및 이동 반응을 유발한다. 이들 세포는 수축성 표현형으로부터 합성 표현형으로의 변화를 겪으며, 상기 합성 표현형은 단지 몇몇의 수축성 필라멘트 다발들, 많은 조면 소포체, 골지체 및 자유 리보좀을 특징으로 한다. 증식/이동은 보통 손상 후 1일 내지 2일 내에 시작되고, 그 후 며칠 후에 피크를 이룬다 (문헌[Campbell and Campbell, 1987; Clowes and Schwartz, 1985]).

딸세포는 동맥 평활근의 내막층으로 이동하고, 계속해서 증식하고 유의한 양의 세포외기질 단백질을 분비한다. 증식, 이동 및 세포외기질 합성은 손상된 내피층이 복구될 때까지 계속되는데, 이때는 내막 내에서 증식이 느려질 때로서, 보통 손상 후 7일 내지 14일 내이다. 새로 형성된 조직을 신생내막이라고 한다. 다음 3개월 내지 6개월에 걸쳐 발생하는 추가의 혈관 좁아짐은 주로 음성 또는 수축성 재형성(remodeling)으로 인한 것이다.

국소 증식 및 이동과 동시에, 염증 세포가 혈관 손상 부위에 부착한다. 손상 후 3일 내지 7일 내에, 염증 세포는 혈관 벽의 더 깊은 층으로 이동한다. 풍선 손상 또는 스텐트 이식을 이용하는 동물 모델에서, 염증 세포는 30일 이상 동안 혈관 손상 부위에서 존속될 수 있다 (문헌[Tanaka et al., 1993; Edelman et al., 1998]). 따라서, 염증 세포가 존재하고, 급성 및 만성 재협착 기(phase) 둘 모두에 기여할 수 있다.

전신성 약리학적 치료법과는 달리, 스텐트는 재협착을 유의하게 감소시키는데 유용한 것으로 증명되었다. 전형적으로, 스텐트는 풍선 확장성 슬롯형 금속관(slotted metal tube)(보통 스테인레스 스틸이지만 이에 제한되지는 않음)으로서, 이 관은, 혈관성형술을 받은 관상동맥의 내강 내에서 확장될 때 강성 스캐폴딩(rigid scaffolding)을 통해 동맥벽에 구조적 지지체를 제공한다. 이러한 지지체는 혈관 내강의 개방(patency)을 유지하는데 유용하다. 2가지의 무작위 임상 시도에서, 스텐트는, 6개월째에 최소 내강 직경을 증가시키고 재협착의 발생을 감소시킴으로써(그러나 제거하지는 못함), 경피 경관 관상동맥 성형술 후 혈관조영술적 성공을 증가시켰다 (문헌[Serruys et al., 1994; Fischman et al., 1994]).

추가로, 스텐트의 헤파린 코팅은, 스텐트 이식 후 아급성(sub-acute) 혈전증의 감소를 제공하는 추가의 이점을 갖는 것으로 보인다(Serruys et al., 1996). 따라서, 협착된 관상동맥을 스텐트를 사용해 지속적으로 기계적으로 확장시키면 어느 정도의 재협착 예방을 제공하는 것으로 밝혀졌으며, 헤파린을 사용해 스텐트를 코팅하면 손상된 조직 부위에서 약물의 국소 전달의 실행가능성 및 임상적 유용성 둘 모두를 나타내었다. 그러나, 소정 상황에서, 임의의 유형의 이식가능한 장치를 체내에 남겨두는 것은 바람직하지 않을 수 있다.

따라서, 생물학적으로 유도되는, 예를 들어, 죽상 동맥 경화증으로 인해 유도되는 내막 두꺼워짐, 또는 기계적으로 유도되는, 예를 들어, 경피 경관 관상동맥 성형술을 통해 유도되는 내막 두꺼워짐을 야기하는 혈관 손상의 예방 및 치료를 위한 약물/약물 배합물들 및 관련 국소 전달 장치들에 대한 요구가 존재한다.

본 발명에 따른 라파마이신 및/또는 파클리탁셀 제형들의 국소 및/또는 국부 전달을 위한 장치를 이용하여 전술한 결점들을 극복할 수 있다.

의료 장치들이 국소 및 국부 치료제 전달을 위해 이용될 수 있다. 이러한 치료제들 또는 화합물들은 의료 장치의 생물학적 기관으로의 도입에 대한 상기 기관의 반응을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 치료 약물들, 제제들 및/또는 화합물들을 이용하여 혈전증의 예방을 포함하는 치유를 촉진할 수 있다. 또한 상기 약물들, 제제들, 및/또는 화합물들을 이용하여, 타입 2 당뇨병 환자들에서의 죽상 동맥 경화증, 취약 플라크(vulnerable plaque), 및 재협착을 포함하는 특정 질환들을 치료할 수 있다.

상기 약물들, 제제들, 또는 화합물들은 의료 장치의 유형, 상기 의료 장치의 도입에 대한 반응 및/또는 치료하고자 하는 질환에 따라 달라질 것이다. 상기 약물들, 제제들, 또는 화합물들을 상기 의료 장치에 고정시키는 데 이용되는 코팅 또는 비히클의 유형은 또한 의료 장치의 유형, 약물, 제제, 또는 화합물의 유형, 및 이들의 방출 속도를 포함하는 다수의 요인들에 따라 달라질 수 있다.

본 발명은 체내에 일시적으로 위치되어 치료제 및/또는 치료제들의 연속물을 전달한 다음 제거될 수 있는 풍선들 또는 다른 팽창성(inflatable) 또는 확장성 장치들에 관한 것이다. 상기 치료제들은 라파마이신 및/또는 파클리탁셀의 다양한 제형들을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 전달 장치는 스텐트가 적합하지 않을 수 있는 혈관 구조에서, 예를 들어, 말초 혈관계의 더 큰 혈관들에서 특히 유리할 수 있다.

사용 시에, 풍선 또는 다른 팽창성 또는 확장성 장치는 치료제(들)의 하나 이상의 액체 제형으로 코팅되고 치료 부위로 전달될 수 있다. 팽창 또는 확장 동작은 주변 조직 내로 상기 치료제들을 밀어낼 것이다. 상기 장치는 위치에 따라 10초 내지 약 5분 사이의 기간 동안 제자리에 유지될 것이다. 심장에 사용되는 경우, 다리와 같은 다른 영역에 비해 더 짧은 지속기간이 필요하다.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 의료 장치에 관한 것이다. 상기 의료 장치는, 혈관 내로의 삽입을 위한 제1 직경 및 혈관 벽들과의 접촉을 위한 제2 직경을 갖는 확장성 부재, 및 상기 확장성 부재의 표면의 적어도 일부분에 부착되고 상기 일부분 상에서 건조되는, 라파마이신의 합성 및 반합성 유사체들을 포함하는, 라파마이신의 비수성 제형으로서, 상기 건조된 비수성 액체 제형은 확장성 부재의 표면적 1 제곱밀리미터당 10 마이크로그램 이하 범위의 치료 투여량의 라파마이신, 5 중량% 이하의 양의 항산화제, 0.05 중량% 내지 약 20 중량%의 약학적으로 허용가능한 범위의 필름 형성제, 및 실질적으로 비휘발성, 비수성인 용매를 포함하는, 상기 라파마이신의 비수성 제형을 포함한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 라파마이신의 합성 및 반합성 유사체들을 포함하는 라파마이신의 비수성 발명에 관한 것이다. 반수성(semi-aqueous) 제형은 5 중량% 이하의 양의 항산화제, 0.05 중량% 내지 약 20 중량%의 약학적으로 허용가능한 범위의 필름 형성제, 및 잔량의 라파마이신을 포함한다.

본 발명의 상기 및 다른 특징들과 이점들은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 생물활성 연구의 결과들을 나타내는 그래프.
<도 2>
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 치료제의 액체 제형 중에서의 PTCA 풍선의 침지 코팅 공정을 나타내는 도면.
<도 3>
도 3은 본 발명에 따른 PTCA 풍선을 코팅하는 제1 방법을 나타내는 다이어그램.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따른 PTCA 풍선을 코팅하는 제2 방법을 나타내는 다이어그램.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 코팅된 PTCA 풍선 상의 스텐트를 나타내는 다이어그램.
<도 6>
도 6은 30일 후기 내강 소실(late lumen loss)을 나타내는 그래프.
<도 7>
도 7은 30일 추적 조사(follow up)에서의 최소 내강 직경을 나타내는 그래프.
<도 8>
도 8은 본 발명에 따른 유리 슬라이드들 상의 3가지의 건조된 코팅 용액들의 제1 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 9>
도 9는 본 발명에 따른 유리 슬라이드들 상의 3가지의 건조된 코팅 용액들의 제2 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 10>
도 10은 본 발명에 따른 풍선 표면들 상의 4가지의 건조된 코팅 용액들의 제1 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 11>
도 11은 본 발명에 따른 풍선 표면들 상의 4가지의 건조된 코팅 용액들의 제2 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 12>
도 12는 본 발명에 따른 2회 확장 및 킴와이프(Kimwipe)를 사용한 1회 연마 후의 풍선 표면 상의 0.1% K90을 갖는 코팅의 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 13>
도 13은 본 발명에 따른 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후의 풍선 표면 상의 0.5% K90을 갖는 코팅의 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 14>
도 14는 본 발명에 따른 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후의 풍선 표면 상의 3가지의 건조된 코팅 용액들의 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 15>
도 15는 본 발명에 따른 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후의 풍선 표면 상의 3가지의 건조된 코팅 용액들의 제3 일련의 이미지들을 포함하는 도면.
<도 16>
도 16은 본 발명에 따른 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후의 풍선 표면 상의 3가지의 건조된 코팅 용액들의 제4 일련의 이미지들을 포함하는 도면.

본 발명의 약물/약물 배합물들 및 전달 장치들은, 손상에 의해 야기되는 혈관 질환을 포함하는, 혈관 질환을 효과적으로 예방 및 치료하는데 이용될 수 있다. 혈관 질환의 치료에서 이용되는 다양한 의료 치료 장치들은 궁극적으로 추가의 합병증들을 유도할 수 있다. 예를 들어, 풍선 혈관성형술은 동맥을 통한 혈류를 증가시키기 위해 이용되는 절차이며, 관상동맥 혈관 협착에 대한 우세한 치료이다. 그러나, 상기 절차는 전형적으로 혈관 벽에 어느 정도의 손상을 야기하며, 그리하여, 늦게서야 문제를 악화시킬 가능성이 있다. 다른 절차들 및 질환들이 유사한 손상을 야기할 수 있지만, 본 발명의 예시적인 실시 형태들은 재협착 및 관련 합병증들의 치료와 관련하여 기재될 것이다.

본 발명의 예시적인 실시 형태들은 경피 경관 관상동맥 성형술 후의 재협착 및 관련 합병증들의 치료와 관련하여 기재될 것이지만, 약물/약물 배합물들의 국소 전달은 많은 의료 장치를 이용하여 매우 다양한 상태를 치료하거나, 또는 상기 장치의 기능 및/또는 수명을 향상시키도록 이용될 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 백내장 수술 후 시야를 복구시키도록 놓이는 안내 렌즈는 종종 2차 백내장의 형성에 의해 위태롭게 된다. 2차 백내장은 종종, 세포가 렌즈 표면 상에서 과다성장한 결과이고, 약물 또는 약물들을 장치와 조합함으로써 잠재적으로 최소화될 수 있다. 장치 내, 상, 또는 주변에서의 단백성 물질의 축적 또는 조직 내성장으로 인해 종종 실패하기도 하는 다른 의료 장치, 예컨대 뇌수종용 션트(shunt), 투석 그래프트(graft), 결장조루용 주머니(colostomy bag) 부착 장치, 귀 배액 튜브, 인공심박동기용 전극선(leads for pace maker) 및 이식가능한 제세동기가 또한, 장치-약물 조합 접근법으로부터 이점을 얻을 수 있다. 조직 또는 기관의 구조 및 기능을 향상시키도록 작용하는 장치는 또한, 적절한 제제 또는 제제들과 조합되었을 때 이점을 보여줄 수 있다. 예를 들어, 이식된 장치의 안정화를 증진시키기 위한 정형외과 장치의 향상된 골유착은 잠재적으로, 장치를 골형성 단백질과 같은 제제와 조합함으로써 달성될 수 있다. 유사하게는, 다른 수술 장치, 봉합, 스테이플, 문합 장치, 추간판, 골핀, 봉합 나사, 지혈 차단물, 클램프, 나사, 플레이트, 클립, 혈관 이식물, 조직 접착제 및 밀봉제, 조직 스캐폴드, 다양한 유형의 드레싱, 골 치환물, 내강내 장치, 및 혈관 지지체가 또한, 이러한 약물-장치 조합 접근법을 사용하여 환자에게 증진된 이점을 제공할 수 있었다. 혈관주위 랩은 단독으로, 또는 다른 의료 장치와 조합해서, 특히 유리할 수 있다. 혈관주위 랩은 추가의 약물을 치료 부위에 제공할 수 있다. 본질적으로, 임의의 유형의 의료 장치는, 장치 또는 약물학적 제제의 단수 용도의 사용을 초과하여 치료를 증진시키는 약물 또는 약물 배합물을 사용해 몇몇의 방식으로 코팅될 수 있다.

다양한 의료 장치에 더하여, 이들 장치 상의 코팅을 이용하여 하기를 포함하는 치료제 및 약제를 전달할 수 있다: 천연 산물들, 예컨대 빈카 알칼로이드류 (즉, 빈블라스틴, 빈크리스틴, 및 비노렐빈), 파클리탁셀, 에피다이포도필로톡신류 (즉, 에토포사이드, 테니포사이드), 항생제 (닥티노마이신 (악티노마이신 D) 다우노루비신, 독소루비신 및 이다루비신), 안트라사이클린류, 미톡산트론, 블레오마이신류, 플리카마이신(미트라마이신) 및 미토마이신, 효소들 (L-아스파라긴을 전신적으로 대사시키고 아스파라긴을 자체적으로 합성하는 능력이 없는 세포를 배제하는 L-아스파라기나아제)을 포함하는 항증식제/항유사분열제; 항혈소판제, 예컨대 G(GP) ll_b/lll_a 억제제 및 비트로넥틴 수용체 길항제; 항증식/항유사분열 알킬화제, 예컨대 질소 머스타드(메클로레타민, 사이클로포스파미드 및 유사체, 멜팔란, 클로람부실), 에틸렌이민류 및 메틸멜라민류(헥사메틸멜라민 및 티오테파), 알킬 설포네이트류-부설판, 니트로소우레아류(카르무스틴(BCNU) 및 유사체, 스트렙토조신), 트라젠류 - 다카르바지닌(DTIC); 항증식/항유사분열 항대사제, 예컨대 엽산 유사체들 (메토트렉세이트), 피리미딘 유사체들 (플루오로우라실, 플록스우리딘, 및 사이타라빈), 퓨린 유사체들 및 관련 억제제(머캅토퓨린, 티오구아닌, 펜토스타틴 및 2-클로로데옥시아데노신 {클라드리빈}); 백금 배위 착물들 (시스플라틴, 카르보플라틴), 프로카르바진, 하이드록시우레아, 미토탄, 아미노글루테티미드; 호르몬들 (즉, 에스트로겐); 항응고제 (헤파린, 합성 헤파린 염 및 트롬빈의 기타 억제제); 피브린용해제 (예컨대, 조직 플라스미노겐 활성화제, 스트렙토키나아제 및 유로키나아제), 아스피린, 다이피리다몰, 티클로피딘, 클로피도그렐, 압식시맙; 항이동제(antimigratory agent); 항분비제 (브레벨딘); 항염증제: 예컨대 부신피질 스테로이드류(코르티솔, 코르티손, 플루드로코르티손, 프레드니손, 프레드니솔론, 6α-메틸프레드니솔론, 트라이암시놀론, 베타메타손, 및 덱사메타손), 비스테로이드계 제제 (살리실산 유도체들, 즉, 아스피린; 파라-아미노페놀 유도체들, 즉, 아세트아미노펜; 인돌 및 인덴 아세트산류 (인도메타신, 설린닥 및 에토달락), 헤테로아릴 아세트산류 (톨메틴, 다이클로페낙, 및 케토롤락), 아릴프로피온산류 (이부프로펜 및 유도체), 안트라닐산류 (메페남산, 및 메클로페남산), 에놀릭산류 (피록시캄, 테녹시캄, 페닐부타존, 및 옥시펜타트라존), 나부메톤, 금 화합물류 (오라노핀, 오로티오글루코스, 금 티오말산나트륨); 면역억제제: (사이클로스포린, 타크롤리무스(FK-506), 시롤리무스(라파마이신), 아자티오프린, 마이코페놀레이트 모페틸); 혈관신생제(angiogenic agent): 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF); 안지오텐신 수용체 차단제; 일산화질소 공여체; 안티센스 올리고뉴클레오티드류 및 이들의 배합물; 세포 주기 억제제, mTOR 억제제, 및 성장 인자 수용체 신호 전달 키나아제 억제제; 레티노이드류; 사이클린/CDK 억제제; HMG 공효소 리덕타아제 억제제(스타틴); 및 프로테아제 억제제.

라파마이신은 미국 특허 제3,929,992호에 개시된 바와 같이 스트렙토마이세스 하이그로스코피쿠스(Streptomyces hygroscopicus)에 의해 생성되는 거대환식 트라이엔 항생제이다. 무엇보다도 라파마이신은 생체 내에서 혈관 평활근 세포의 증식을 억제하는 것으로 밝혀져 있다. 따라서, 라파마이신은, 특히 생물학적으로 또는 기계적으로 매개된 혈관 손상 후, 또는 포유류가 그러한 혈관 손상으로 고통받게 만들 조건 하에서, 포유류에서 내막 평활근 세포 과형성(hyperplasia), 재협착 및 혈관 폐색을 치료하는 데 이용될 수 있다. 라파마이신은 평활근 세포 증식을 억제하도록 기능하고, 혈관 벽의 재-내피세포화를 방해하지 않는다.

라파마이신은 혈관성형술 유도된 손상 동안 방출되는 분열유도 신호(mitogenic signal)에 응답하는 평활근 증식을 길항함으로써 혈관 과형성을 감소시킨다. 세포 주기의 후기 G1기에서의 성장 인자 및 사이토카인 매개 평활근 증식의 억제는 라파마이신의 우세한 작용 기작인 것으로 여겨진다. 그러나, 라파마이신은 또한 전신적으로 투여될 때 T-세포 증식 및 분화를 방지하는 것으로 공지되어 있다. 이는 그의 면역억제 활성 및 이식편 거부를 방지하는 그의 능력의 기초가 된다.

신생내막 과형성(neointimal hyperplasia)의 강도 및 기간을 감소시키도록 작용하는 공지의 항증식제인 라파마이신의 작용을 담당하는 분자적 사건이 여전히 밝혀지고 있는 중이다. 그러나 라파마이신이 세포로 들어가서 FKBP12로 불리는 고친화성 세포질 단백질에 결합하는 것은 알려져 있다. 그 다음, 라파마이신과 FKPB12의 복합체는 "라파마이신의 포유류 표적" 또는 TOR로 불리는 포스포이노시타이드(PI)-3 키나아제에 결합하여 이를 억제한다. TOR은 평활근 세포 및 T 림프구에서 분열유도 성장 인자 및 사이토카인과 관련된 다운스트림(downstream) 신호전달 사건을 조절하는데 주요한 역할을 하는 단백질 키나아제이다. 이들 사건에는 p27의 인산화, p70 s6 키나아제의 인산화 및 단백질 번역의 중요한 조절제인 4BP-1의 인산화가 포함된다.

라파마이신은 신생내막 과형성을 억제함으로써 재협착을 감소시킨다고 인지된다. 그러나, 라파마이신은 또한, 재협착, 즉, 음성 재형성의 다른 주요 구성요소를 억제할 수 있다는 증거가 존재한다. 재형성은, 이의 기작이 분명하게 이해되지는 않으나, 인간에서, 시간 경과에 따라, 일반적으로 대략 3개월 내지 6개월의 기간에 걸쳐, 외부 탄력층의 축소 및 내강 면적(lumenal area)의 감소를 초래하는 과정이다.

음성 또는 수축성 혈관 재형성은, 이러한 과정을 방해하는 스텐트가 존재하지 않는 병변 부위에서의 직경 협착 퍼센트로서 혈관조영술적으로 정량화될 수 있다. 병변 내에서(in-lesion) 후기 내강 소실이 없어진다면, 음성 재형성이 억제된 것으로 추론할 수 있다. 재형성의 정도를 측정하는 또다른 방법은 혈관내 초음파(IVUS)를 사용해 병변 내 외부 탄력층 면적을 측정하는 것을 수반한다. 혈관내 초음파는 외부 탄력층, 뿐만 아니라 혈관 내강을 영상화할 수 있는 기술이다. 절차 후 시점에서부터 4개월 및 12개월의 추적 조사에서 스텐트 근위부 및 원위부의 외부 탄력층의 변화가 재형성 변화를 반영한다.

라파마이신이 재형성에 대해 효과를 발휘한다는 증거는, 병변 내, 뿐만 아니라 스텐트 내 재협착을 매우 낮은 정도로 보여주는, 라파마이신 코팅 스텐트를 사용한 인간 이식 연구들에서 비롯된다. 병변 내 파라미터는 보통 스텐트의 어느 측면 상에서 대략 5 ㎜인, 즉 근위부, 및 원위부에서 측정된다. 여전히 풍선 확장에 의해 영향을 받는 이들 구역에서 재형성을 조절하도록 스텐트가 존재하지는 않기 때문에, 라파마이신이 혈관 재형성을 예방함을 추론할 수 있다.

스텐트로부터의 약물/약물 배합물들의 국소 전달은 하기 이점들을 갖는다: 즉, 스텐트의 스캐폴딩 작용을 통한 혈관 반도 및 재형성의 예방, 및 신생내막 과형성 또는 재협착의 복합적인 구성요소들의 예방, 뿐만 아니라 염증 및 혈전증의 감소. 약물들, 제제들 또는 화합물들의, 스텐트이식된 관상동맥으로의 이러한 국소 투여는 또한 추가의 치료 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 약물들, 제제들 또는 화합물들의 더 높은 조직 농도는 전신성 투여보다는 국소 전달을 이용하여 달성될 수 있다. 또한, 감소된 전신성 독성은 더 높은 조직 농도를 유지하면서도, 전신성 투여보다는 국소 전달을 이용하여 달성될 수 있다. 또한, 전신성 투여보다는 스텐트로부터의 국소 전달을 이용하는 점에서, 단일 절차가 더 양호한 환자 순응성(patient compliance)을 충족시킬 수 있다. 복합 약물, 제제, 및/또는 화합물 치료법의 추가의 이점은 치료 약물들, 제제들 또는 화합물들 각각의 투여량을 감소시켜서, 그의 독성을 제한하면서도, 여전히 재협착, 염증 및 혈전증의 감소를 달성할 수 있다는 것이다. 따라서, 국소 스텐트 기반 치료법은 항재협착성, 항염증성, 항혈전성 약물들, 제제들 또는 화합물들의 치료 비율(효능/독성)을 향상시키는 수단이다.

스텐트는 폐색을 완화시키기 위해 도관의 내강(lumen) 내에 남겨지는 관형 구조물로서 흔히 사용된다. 흔히, 스텐트는 비확장된 형태로 내강 내로 삽입된 다음, 자동적으로 또는 제2 장치의 도움으로 현장에서(in situ) 확장된다. 전형적인 확장 방법은 협착된 혈관 또는 신체 통로 내에서 팽창되어, 혈관의 벽 구성요소와 관련된 폐색을 전단(shear) 및 방해하고 확대된 내강을 수득하는, 카테터 장착된 혈관성형술 풍선의 사용을 통해 일어난다.

하기 표 1의 데이터는, 병변 내 직경 협착 퍼센트가 라파마이신 처리군들에서 심지어 12개월째에도 낮은 채로 유지됨을 나타낸다. 따라서, 이러한 결과들은, 라파마이신이 재형성을 감소시킨다는 가설을 뒷받침한다.

라파마이신을 사용한 음성 재형성 감소를 뒷받침하는 추가의 증거는, 하기 표 2에서 나타낸 바와 같은 퍼스트-인-맨(first-in-man) 임상 프로그램으로부터 수득된 혈관내 초음파 데이터로부터 비롯된다.

상기 데이터는, 근위부 또는 원위부적으로 최소의 혈관 면적 소실이 존재함을 나타내며, 이는 음성 재형성의 억제가 라파마이신 코팅 스텐트를 사용해 처리된 혈관에서 발생하였음을 지시한다.

스텐트 자체 이외에, 혈관 재형성 문제에 대한 효과적인 해결책은 없었다. 따라서, 라파마이신은 혈관 재형성 현상을 제어하는데 대한 생물학적 접근법을 나타낼 수 있다.

라파마이신이 음성 재형성을 여러 방식으로 감소시키도록 작용한다고 가정할 수 있다. 손상에 응답하는 혈관 벽 내 섬유아세포의 증식을 특이적으로 차단함으로써, 라파마이신은 혈관 흉터 조직의 형성을 감소시킬 수 있다. 라파마이신은 또한, 콜라겐 형성 또는 대사에 관여하는 주요 단백질들의 번역에 영향을 미칠 수 있다.

라파마이신은 스텐트에 의해 전달되어 음성 재형성을 제어할 수 있다. 라파마이신은 또한, 음성 재형성을 억제하기에 충분한 혈관 조직 수준을 달성하기 위해 약 7일 내지 45일 범위의 기간 동안 라파마이신을 전달하도록 경구 투여 형태 또는 만성 주사가능한 데포(chronic injectible depot) 형태 또는 패치를 사용해 전신적으로 전달될 수 있다. 그러한 치료는, 스텐트를 사용하거나 또는 사용하지 않는 선택성 혈관성형술 수일 전에 투여 시에, 재협착을 감소 또는 예방하도록 사용되어야 한다.

돼지 및 토끼 모델에서 얻어진 데이터는, 비붕괴성 중합 스텐트 코팅으로부터 혈관 벽 내로의, 투여량 범위(35 내지 430 ㎍/15 내지 18 ㎜ 관상 동맥 스텐트)의 라파마이신의 방출이 하기 표 3에서 나타낸 바와 같이 신생내막 과형성의 최고 50% 내지 55% 감소를 제공함을 보여준다. 이러한 감소는 약 28일 내지 30일째에 최대이며, 전형적으로 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 돼지 모델에서는 90일 내지 180일의 범위 동안 지속되지는 않는다.

비붕괴성 중합 스텐트 코팅으로부터 인간의 혈관 벽 내로의 라파마이신 방출은, 상기 나타낸 동물들의 혈관 벽과 비교해 스텐트 내 신생내막 과형성의 감소 규모 및 기간에 대해 우수한 결과를 제공한다.

상기에 기재된 바와 같이, 동일한 중합 기질을 사용한 동물 모델에서 연구된 바와 동일한 투여량 범위로 라파마이신을 포함하는 라파마이신 코팅 스텐트가 이식된 인간은, 신생내막의 감소 규모 및 기간에 기초하여, 동물 모델에서 관찰된 것보다 더욱 더 뚜렷한 신생내막 과형성 감소를 보여준다. 라파마이신에 대한 인간의 임상적 응답은 본질적으로, 혈관조영술적 측정 및 혈관내 초음파 측정 둘 모두를 사용하여 스텐트 내에서의 신생내막 과형성의 총 폐기를 보여준다. 이러한 결과는 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 1년 이상 동안 지속된다.

라파마이신은 스텐트로부터 전달될 때, 스텐트 내 신생내막 과형성의 뚜렷한 감소가 1년 이상 동안 지속되도록 함으로써 인간에서 예상치 못한 이점을 생성한다. 인간에서 이러한 이점의 규모 및 기간은 동물 모델 데이터로부터는 예측되지 않는다.

이들 결과는 많은 요인들로 인한 것일 수 있다. 예를 들어, 인간에서 라파마이신의 더 큰 유효성은, 혈관성형술의 동물 모델의 병리생리학과 비교해 인간 혈관 병변의 병리생리학에 대한 라파마이신의 작용 기작(들)의 더 큰 민감성으로 인한 것이다. 또한, 스텐트에 도포되는 투여량, 및 약물 방출을 조절하는 중합체 코팅의 조합은 약물의 유효성에 있어서 중요하다.

상기에 언급한 바와 같이, 라파마이신은 혈관성형술 손상 동안 방출되는 분열유도 신호에 응답하는 평활근 증식을 길항함으로써 혈관 과형성을 감소시킨다. 또한, 라파마이신은 전신적으로 투여되는 경우 T-세포 증식 및 분화를 방지하는 것으로 알려져 있다. 또한, 라파마이신은, 스텐트로부터 지속된 기간(대략 2주 내지 6주) 동안 낮은 투여량으로 투여되는 경우, 혈관 벽에서 국소 염증 효과를 발휘하는 것으로 측정되었다. 국소 항염증성 이점은 뚜렷하고 예상치 못한 것이다. 평활근 항증식 효과와 조합하여, 이러한 이중 방식의 라파마이신 작용은 라파마이신의 이례적인 효능을 초래할 수 있다.

따라서, 국소 장치 플랫폼(platform)으로부터 전달되는 라파마이신은 항염증 효과와 평활근 항증식 효과의 조합에 의해 신생내막 과형성을 감소시킨다. 국소 장치 플랫폼은, 약물들, 제제들 또는 화합물들의 현장 또는 국소 전달을 위한, 스텐트 코팅들, 스텐트 시스들, 그래프트들 및 국소 약물 주입 카테터들, 다공성 또는 비다공성 풍선들 또는 임의의 기타 적합한 수단들을 포함한다. 예를 들어, 후속하여 기술하는 바와 같이, 약물들, 제제들, 또는 화합물들의 국소 전달은 풍선 상의 코팅으로부터 직접적으로 이루어질 수 있다.

라파마이신의 항염증 효과는, 스텐트로부터 전달되는 라파마이신을 스텐트로부터 전달되는 덱사메타손과 비교한, 표 6에 나타낸 실험 데이터에서 분명하게 나타난다. 강력한 스테로이드성 항염증제인 덱사메타손이 대조군 표준으로서 사용되었다. 덱사메타손이 염증 점수를 감소시킬 수는 있지만, 라파마이신은 염증 점수를 감소시키는데 있어서 덱사메타손보다 더욱 더 효과적이다. 또한, 라파마이신은 덱사메탄손과는 달리, 신생내막 과형성을 유의하게 감소시킨다.

라파마이신은 스텐트로부터 전달될 때 혈관 조직 내의 사이토카인 수준을 감소시키는 것으로 또한 나타났다. 데이터는 라파마이신이 혈관 벽 내 단핵세포 화학 주성 단백질(MCP-1) 수준을 감소시키는데 매우 효과적임을 나타낸다. MCP-1은 혈관 손상 동안에 동화되는(elaborated) 친염증성(proinflammatory)/화학 주성 사이토카인의 예이다. MCP-1의 감소는, 친염증성 매개체의 발현을 감소시키고, 스텐트로부터 국소 전달되는 라파마이신의 항염증 효과에 기여하는데 있어서, 라파마이신의 유익한 효과를 나타낸다. 손상에 응답하는 혈관 염증은 신생내막 과형성의 발현에 대한 주요 기여체인 것으로 인지된다.

라파마이신이 혈관에서 국소 염증 사건을 억제하는 것으로 보여질 수 있기 때문에, 이는 신생내막을 억제하는데 있어서 라파마이신의 예상치 못한 우수성을 설명할 수 있을 것으로 생각된다.

상기에 설명된 바와 같이, 라파마이신은 다수의 수준에서 T-세포 증식 예방, 음성 재형성 억제, 염증 감소, 및 평활근 세포 증식 예방과 같은 그러한 요구되는 효과들을 생성하도록 기능한다. 이들 기능의 정확한 기작이 완전히 알려지지는 않았지만, 규명된 기작은 확장될 수 있다.

라파마이신을 사용한 연구들은, 세포 주기의 차단에 의한 평활근 세포 증식의 예방이 신생내막 과형성을 감소시키기 위한 유효한 전략임을 제안한다. 후기 내강 소실 및 신생내막 플라크 부피의 급격하고 지속적인 감소가 스텐트로부터 국소 전달되는 라파마이신을 수여받는 환자에서 관찰되어 왔다. 본 발명의 다양한 실시 형태들은 라파마이신의 기작을 확장시켜, 독성을 생성하지 않으면서, 세포 주기를 억제하고 신생내막 과형성을 감소시키기 위한 추가의 접근법을 포함한다.

세포 주기는 세포 복제 과정을 조절하는 사건의 매우 조절된 생화학적 캐스캐이드이다. 세포가 적절한 성장 인자에 의해 자극을 받는 경우, 이들 세포는 세포 주기의 G₀ 기(휴지기)에서 G1 기로 이동한다. DNA 복제(S 기) 전인 G1 기에서 세포 주기의 선택적인 억제는, 세포 주기에서 이후에 작용하는, 즉, S, G2 또는 M 기에서 작용하는 치료제와 비교했을 때, 항증식 효능을 유지하면서도 세포 보존 및 생존성의 치료 이점을 제공할 수 있다.

따라서, 신체 내 혈관 및 다른 도관 혈관에서의 내막 과형성의 예방은 세포 주기의 G1 기에서 선택적으로 작용하는 세포 주기 억제제를 사용하여 달성될 수 있다. 세포 주기 중 G1 기의 이들 억제제는 소분자, 펩타이드, 단백질, 올리고뉴클레오타이드, 또는 DNA 서열일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 이들 약물 또는 제제에는 G1 기를 통한 세포 주기의 진행에 관여하는 사이클린 의존성 키나아제(cdk), 특히 cdk2 및 cdk4의 억제제가 포함된다.

세포 주기의 G1 기에서 선택적으로 작용하는 약물들, 제제들 또는 화합물들의 예에는, 사이클린 의존성 키나아제의 길항 작용에 의해 후기 G1 기에서 세포 주기를 억제하는 것으로 발견되어 온 소분자, 예컨대 플라보피리돌 및 그의 구조 유사체가 포함된다. 사이클린 의존성 키나아제를 선택적으로 억제하는, P27이라고 하는 내인성 키나아제 억제 단백질^kip(종종 P27^kip1이라고 함)을 상승시키는 치료제가 이용될 수 있다. 이에는, 유전자가 P27을 생성하도록 이를 트렌스펙션시킬 수 있는 유전자 벡터를 포함하여, P27의 분해를 차단하거나 또는 P27의 세포성 생성을 증진시키는 소분자, 펩타이드 및 단백질이 포함된다. 스타우로스포린(staurosporin), 및 단백질 키나아제를 억제함으로써 세포 주기를 차단하는 관련 소분자가 이용될 수 있다. PDGF 및 FGF와 같은 광범위한 성장인자에 응답하는 평활근에서의 신호 전달을 길항하기 위해 단백질 키나아제를 선택적으로 억제하는 타이포스틴(tyrphostin) 부류를 포함하여, 단백질 키나아제 억제제가 또한 이용될 수 있다.

본 명세서에서 논의된 약물들, 제제들 또는 화합물들 중 임의의 것은 전신적으로, 예를 들어, 경구로, 정맥내로, 근육내로, 피하로, 비내로 또는 피내로, 또는 국소적으로, 예를 들어, 스텐트 코팅, 스텐트 커버링 또는 국소 전달 카테터 또는 풍선에 의해 투여될 수 있다. 또한, 상기 논의된 약물들 또는 제제들은, 3일 내지 8주 범위의 기간 동안 표적 조직과 접촉하여 약물들 또는 제제들을 유지할 목적으로 빠른 방출 또는 느린 방출을 위해 제형화될 수 있다.

상기에 설명된 바와 같이, 라파마이신 및 FKPB12의 복합체는 라파마이신의 포유류 표적 또는 TOR이라고 하는 포스포이노시타이드(PI)-3 키나아제에 결합하고 이를 억제한다. 활성 부위 억제제로서, 또는 알로스테릭 조정제, 즉 알로스테릭하게(allosterically) 조정하는 간접 억제제로서 기능하는, TOR의 촉매 활성의 길항제는 라파마이신의 작용을 모방하나 FKBP12에 대한 요건을 우회할 것이다. TOR의 직접 억제제의 잠재적인 이점에는, 더 양호한 조직 침투성 및 더 양호한 물리/화학적 안정성이 포함된다. 또한, 다른 잠재적인 이점에는, 상이한 조직 내에 존재할 수 있는 TOR의 복합 아이소폼(iosform) 중 하나에 대한 길항제의 특이성으로 인한 더 큰 선택성 및 작용 특이성, 및 더 큰 약물 효능 및/또는 안전성을 초래하는 다운스트림 효과의 잠재적으로 상이한 스펙트럼이 포함된다.

상기 억제제는 작은 유기 분자(대략 mw<1000)일 수 있으며, 이는 합성 또는 천연 유도 생성물이다. 워트마닌(Wortmanin)이 이러한 부류의 단백질의 기능을 억제하는 제제일 수 있다. 이는 또한, 펩타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 억제제는 전신적으로 (경구로, 정맥내로, 근육내로, 피하로, 비내로, 또는 피내로), 또는 국소적으로(스텐트 코팅, 스텐트 커버링, 국소 약물 전달 카테터) 투여될 수 있다. 예를 들어, 억제제는 비붕괴성 중합 스텐트 코팅으로부터 인간의 혈관 벽 내로 방출될 수 있다. 또한, 억제제는 3일 내지 8주 범위의 기간 동안 표적 조직과 접촉하여 라파마이신 또는 다른 약물, 제제 또는 화합물을 유지할 목적으로 빠른 방출 또는 느린 방출을 위해 제형화될 수 있다.

이미 기술된 바와 같이, 풍선 혈관성형술과 함께 관상동맥 스텐트의 이식은 급성 혈관 폐쇄를 치료하는데 있어 매우 효과적이고, 재협착 위험성을 감소시킬 수 있다. 혈관내 초음파 연구(마인츠(Mintz) 등, 1996)는, 관상 동맥 스텐트이식이 혈관 수축을 효과적으로 예방하고, 스텐트 이식 후 후기 내강 소실이 아마도 신생내막 과형성과 관련된 플라크 성장으로 인해서임을 제안한다. 관상 동맥 스텐트이식 후 후기 내강 소실은 통상의 풍선 혈관성형술 후에 관찰된 것과 비교해 거의 2배 더 높다. 통상적인 풍선 혈관성형술은, 어떠한 약물도 풍선에 의해 제공되지 않는다는 점에서, 풍선을 통한 약물 전달과는 구별된다. 따라서, 스텐트가 재협착 과정 중 적어도 일부를 예방하는 점에서, 염증 및 증식을 예방하거나, 또는 복합적인 기작에 의해 증식을 예방하는 약물들, 제제들 또는 화합물들을 스텐트와 조합해서 사용하는 것은 혈관성형술 후 재협착을 위한 가장 효과적인 치료법을 제공할 수 있다.

추가로, 라파마이신 용출 혈관 장치, 예컨대 스텐트를 수여받는 인슐린 보조 당뇨병 환자는 그의 정상 또는 비-인슐린 보조 당뇨병 환자 대조군보다 더 높은 재협착 발병률을 나타낼 수 있다. 따라서, 약물 배합물이 유익할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 라파마이신에는 라파마이신, 및 FKBP12 및 다른 이뮤노필린에 결합하고, TOR의 억제를 포함하여 라파마이신과 동일한 약리학적 특성들을 갖는 모든 유사체들, 유도체들 및 컨쥬게이트들이 포함된다.

라파마이신의 항증식 효과는 전신적 사용을 통하여 성취될 수 있지만, 탁월한 결과는 상기 화합물의 국소 전달을 통하여 성취될 수 있다. 본질적으로, 라파마이신은 상기 화합물에 근접한 조직에서 작용하며, 전달 장치로부터의 거리가 증가함에 따라 감소된 효과를 갖는다. 이러한 효과를 이용하기 위하여, 라파마이신이 내강 벽과 직접적으로 접촉한 상태로 있기를 원할 것이다.

본 명세서에 기재된 바와 같이, 이식가능한 의료 장치로부터의 전달 이외의 또는 그에 추가적인 수단을 통한 소정 약물들, 제제들, 및/또는 화합물들의 국소 또는 국부 전달에는 다수의 이점이 있다. 그러나, 약물들, 제제들, 및/또는 화합물들의 효능은, 어느 정도까지는, 이들의 제형에 따라 좌우될 수 있다. 전달 방식이 약물의 제형을 결정할 수 있다. 따라서, 상이한 전달 장치들은 상이한 제형들을 이용할 수 있다. 상기에 나타낸 바와 같이, 약물들이 하나의 스텐트로부터 전달될 수 있으나; 후속하여 상세하게 기재되는 바와 같은 다른 실시 형태에서는, 다수의 장치가 이용될 수 있다.

상당량의 계면활성제들, 공용매들 등에 의존하지 않고서, 라파마이신 및/또는 팍클리탁셀과 같은 수불용성 및 친유성 (지질에 대해 친화성을 갖고/갖거나 지질과 배합되는 경향이 있는) 약물의 수용액 투여량 형태를 생성하는 것은 전형적으로 매우 어렵다. 종종, 이들 부형제 (비히클로서 작용하는 불활성 물질), 예를 들어, 트윈(Tween) 20 및 80, 크레모포어 및 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)은 주변 조직에 대한 다양한 정도의 독성을 수반한다. 따라서, 용매의 독성을 감소시키기 위해서는 다이메톨 설폭사이드 (DMSO), N-메틸피롤리돈 (NMP) 및 에탄올과 같은 유기 공용매의 사용을 최소화하는 것이 필요하다. 본질적으로, 수불용성 약물의 액체 제형을 위해 중요한 점은 부형제와 공용매의 양호한 배합, 및 최종 투여량 형태에서의 첨가제들의 최적 범위를 찾아내어 약물 안정성 개선과 필수 안정역(necessary safety margin)의 균형을 이루는 것이다.

사이퍼(Cypher)(등록상표) 및 탁서스(Taxus)(등록상표) 약물 용출 스텐트와 같은 최근의 약물 용출 스텐트의 임상 시험으로부터의 뛰어난 결과가 나타내는 바와 같이, 스텐트 코팅으로부터 방출되는 강력한 항염증 및 항신생물제의 장기간의 국소의 높은 농도 및 조직 보유(tissue retention)는 혈관성형술 절차 후의 신생내막 성장을 실질적으로 없앨 수 있다. 사이퍼(등록상표) 스텐트로부터 방출되는 라파마이신은 일반 금속 스텐트(bare metal stent)와 비교하여, 스텐트 이식 후 재협착에 대해 탁월한 효능을 일관되게 나타내었다. 그러나, 분기 연접(bifurcated junction), 소동맥, 및 이전에 이식된 스텐트의 재협착을 포함하는, 국소 전달 또는 국부 전달을 위한 비-스텐트 접근법이 유리할 수 있는 임상 상황들이 있다. 따라서, 단지 국소적으로 또는 국부적으로 침적될 필요가 있는 강력한 치료제에 대한 요구가 존재할 수 있으며, 약물은 주로 그의 양호한 친유성 특성 및 장기간의 조직 보유 특성을 통해 그의 약리학적 기능을 발휘할 것이다.

라파마이신과 같은 강력한 치료제의 국소적으로 또는 국부적으로 전달되는 용액은 전신적으로 전달되는 제제 또는 이식가능한 의료 장치를 통해 전달되는 제제에 비해 다수의 이점을 제공한다. 예를 들어, 동맥 벽에서의 약학적 제제의 직접적인 침적에 의해 비교적 높은 조직 농도가 달성될 수 있다. 침적 위치에 따라, 약물 용출 스텐트에서와는 상이한 약물 농도 프로파일이 달성될 수 있다. 또한, 국소적으로 또는 국부적으로 전달되는 용액을 사용하면, 스텐트와 같이 영구적으로 이식되는 장치가 필요하지 않으며, 따라서, 그와 관련된 잠재적인 부작용, 예를 들어, 염증 반응 및 장기간 조직 손상이 없다. 그러나, 국소적으로 또는 국부적으로 전달되는 용액은 약물 용출 스텐트 또는 다른 코팅된 이식가능한 의료 장치와 조합하여 이용될 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 용액 또는 액체 제형의 다른 이점은, 액체 제형 중의 부형제들을 조정하는 것이 약물 분포 및 보유 프로파일을 용이하게 변경시킬 것이라는 사실에 있다. 또한, 투여량 형태들의 보관 및 저장 수명을 개선하기 위하여, 사전 포장된 다중 챔버 주사 장치를 통한 주사 직전에 액체 제형을 혼합할 수 있다.

위핑(weeping) 풍선 및 카테터 주사 니들을 통한, CCI-779, ABT-578 및 에버롤리무스를 포함하는, 시롤리무스 및 그의 유사체들과 같은 수불용성 화합물의 국소 또는 국부 전달을 위한 일련의 액체 제형들이 개발되었다. 시롤리무스 및 그의 유사체들은 라파마이신이다. 이러한 액체 제형들은 약리학적으로 활성이지만 수불용성인 화합물들의 겉보기 용해도를, 물에서의 화합물들의 용해도 한도와 비교할 때 2 내지 4 자릿수만큼 증가시킨다. 이러한 액체 제형들은, 상기 화합물들의 용해도를 향상시키기 위해, 매우 소량의 유기 용매들, 예를 들어, 에탄올 및 다량의 안전한 (비극성 수불용성 수화 사슬에 부착된 극성 수용성 기를 갖는 분자의 또는 그와 관련된) 양친매성 부형제, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG 200, PEG 400) 및 비타민 E TPGS의 사용에 의존한다. 고도로 수불용성인 화합물들의 이러한 액체 제형들은 실온에서 안정하며 용이하게 유동가능하다. 소정 부형제들, 예를 들어, 비타민 E TPGS 및 BHT는 그들의 항산화 특성을 통해 시롤리무스 화합물들의 저장 안정성을 향상시키는 데 이용될 수 있다.

하기에 나타낸 표 7은 4가지 상이한 액체 제형들을 위한 부형제, 공용매들, 및 약물의 농도를 요약한다. 각 성분의 농도는 액체 크로마토그래피로 결정하였고 중량/부피 수치로 제공되어 있다. 표 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 4 ㎎/㎖ 농도의 시롤리무스는 2%의 에탄올 농도, 25%의 물 농도, 및 75%의 PEG 200 농도를 사용하여 달성되었다.

상기에 설명된 바와 같이, 4 ㎎/㎖의 시롤리무스를 포함하는 액체 제형은 부형제로서 PEG 200을 사용하고 공용매로서 에탄올 및 물을 사용하여 달성될 수 있다. 시롤리무스의 이러한 농도는 물에서의 시롤리무스의 용해도보다 약 400 내지 약 1000배 더 크다. 효과적인 공용매인 PEG 200의 포함은, 물로 5 내지 10배 희석될 때까지 고농도의 시롤리무스가 용액으로부터 침전되기 시작하지 않도록 보장한다. 시롤리무스의 높은 농도는, 부위로의 전달 후, 시롤리무스의 유효하고 높은 국소 농도를 유지하는 데 필수적이다. 액체 제형들은 실온에서 유동가능하며 다수의 전달 장치와 상용성이다. 구체적으로, 각각의 이러한 제형들은, 돼지 연구들에서, 후속적으로 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은, 미국 플로리다주 마이애미 소재의 코디스 코포레이션(Cordis Corporation)으로부터의 상표명 크레센토(CRESCENDO™)로 지칭되는 주입 카테터, 및 상기에 더욱 상세하게 기재된 바와 같은, 미국 캘리포니아주 샌 린드로스 소재의 엔도바이오닉스, 인크.(EndoBionics, Inc.)로부터 입수가능한 엔도바이오닉스 마이크로 시린지(EndoBionics Micro Syringe™) 주입 카테터를 통해 성공적으로 주사되었다.

시롤리무스의 다른 액체 제형은 공용매로서의 물 및 에탄올 및 부형제로서의 비타민 E TPGS를 포함한다. 액체 제형은 하기 방법을 이용하여 생성하였다. 200 밀리그램의 시롤리무스 및 2 그램의 에탄올을 미리 칭량된 20 밀리리터 신틸레이션 바이알에 첨가하였다. 상기 시롤리무스가 완전히 용해될 때까지 상기 바이알을 볼텍싱하고 초음파처리하였다. 이어서, 대략 600 밀리그램의 비타민 E TPGS를 에탄올과 시롤리무스의 용액에 첨가하였다. 맑은 노르스름한 용액이 얻어질 때까지 상기 바이알을 다시 볼텍싱하였다. 이어서, 질소 가스를 사용하여 상기 바이알 내의 에탄올의 양을 대략 229 밀리그램으로 감소시켰다. 별도의 바이알에서, 볼텍싱하면서, 300 밀리그램의 비타민 E TPGS를 11 밀리리터의 정제수에 용해하였다. 이어서, 비타민 E TPGS와 물 용액을, 상기 시롤리무스, 비타민 E TPGS 및 에탄올을 함유하는 제1 바이알에 첨가하였다. 이어서, 제1 바이알을 3분 동안 격렬하게 그리고 연속적으로 볼텍싱하였다. 생성된 시롤리무스 용액은 맑았으며 상부에 거품이 있었다. 상기 거품은 실온에 놓은 후에 서서히 사라졌다. 시롤리무스의 HPLC 분석에서는 최종 용액 중 시롤리무스 농도가 15 ㎎/㎖인 것으로 나타났다. 최종 용액은 에탄올 농도가 2% 미만이었으며, 이는 상기에 언급된 바와 같이 에탄올을 비활성 성분으로서 유지하기 위해 중요하다. 따라서, PEG가 아니라 비타민 E TPGS를 부형제로서 사용하면, 최종 제형에서 더 높은 농도의 시롤리무스가 얻어졌다.

하기에 나타낸 바와 같은 표 8은 상이한 비율로 에탄올, 비타민 E TPGS, 및 물을 이용한 시롤리무스의 다수의 수성 제형들에 대한 조성 및 시각적 관찰 소견들을 요약한다. 표 8에 포함된 데이터에 의해 나타내어지는 용액들은, 시롤리무스와 비타민 E TPGS 사이의 비율을 다르게 한 점을 제외하고는, 상기에 기재된 것과 본질적으로 동일한 절차를 사용하여 생성하였다.

5번을 제외한 상기 제제들 모두가 실온 및 냉장 상태의 둘 모두에서 안정한 용액으로서 남아있었다. 표 8의 결과는, 비타민 E TPGS를 광범위한 농도에 걸쳐 이용하여 수용액 중 시롤리무스의 용해도를 증가시킬 수 있음을 나타낸다.

CCI-779, 시롤리무스 유사체의 수성 제형은 에탄올, 비타민 E TPGS 및 물을 이용하여 제조한다. 이러한 액체 제형은 상기에 기재된 것과 유사한 조건들 하에서 제조하였다. 에탄올에서의 그의 우수한 용해도 때문에, 시롤리무스에 대한 2 그램과는 대조적으로, 단지 0.8그램의 에탄올을 사용하여 200 밀리그램의 CCI-779를 용해시켰다. 에탄올의 양을 대략 230 밀리그램으로 감소시킨 후에, 300 밀리그램의 비타민 E TPGS를 함유하는 11 밀리리터의 정제수를 에탄올과 CCI-779의 바이알에 첨가하였다. 합한 용액을 3분 동안 볼텍싱하여 맑은 용액을 얻었다. CCI-779의 HPLC 분석에서는 최종 용액 중 CCI-779의 농도가 15 ㎎/㎖인 것으로 나타났다. 최종 용액 중 에탄올의 농도는 2% 미만이었다. 따라서, 이러한 결과들은 시롤리무스에 대해 달성된 것과 실질적으로 동일하다.

상기에 언급된 바와 같이, 다수의 카테터-기반 전달 시스템을 이용하여 상기한 액체 제형들을 전달할 수 있다. 한 가지 그러한 카테터-기반 시스템은 크레센도™ 주입 카테터이다. 크레센도™ 주입 카테터는 헤파린 처리된 염수 및 혈전용해제와 같은 용액들을 선별적으로 관상동맥 혈관구조로 전달하기 위해 바람직하다. 상기 주입 카테터는 또한, 본 명세서에 기재된, 시롤리무스의 액체 용액을 포함하는 액체 제형들의 전달을 위해 이용될 수 있다. 주입부는 카테터의 원위 팁(distal tip)에서 다수의 구멍들과 함께 2개의 팽창성 풍선으로 구성된 영역을 포함한다. 주입부는 근위 허브(proximal hub)의 루어 포트(Luer port)에서 끝나게 되고 카테터를 통해 연장되는 내강과 이어져 있다. 용액들의 주입은 주입 포트를 통한 수동 주사에 의해 달성된다. 카테터는, 형광투시법 하에서 그의 상대적인 위치를 표시하기 위해, 상기 주입부의 중앙에 위치하는 가이드와이어 내강 및 방사선 불투과성 마커 밴드를 또한 포함한다.

다량의 안전한 양친매성 부형제들, 예를 들어, 비타민 E TPGS, PEG 200, 및 PEG 400을 단독으로 또는 배합하여 사용하여, 제형들의 제조 중의 약물의 용해도 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 비타민 E TPGS는 또한 의료 장치의 전개(deployment) 및 혈관 조직과의 접촉 동안 국소 조직 내로의 약물 전달을 향상시킬 수 있다. 외부 표면들로부터의 향상된 약물 전달 및 후속적인 국소 조직 내의 약물 침적은 장기간의 약물 효과 및 긍정적인 효능, 예를 들어, 혈관성형술 절차 또는 스텐트 이식 후의 신생내막 형성 감소를 제공한다. 제형 제조 중의 수불용성 약물의 용해도를 개선하는 것에 더하여, 이러한 부형제들은 또한, 물이 실질적으로 건조되어 제거될 때, 장치 표면 상에 비결정질 약물 제형을 형성하는 데, 그리고 국소 조직과 접촉할 때 의료 장치의 코팅으로부터 약물 제형의 신속한 탈착을 촉진하는 데 도움을 줄 수 있다.

개별적으로, 관상동맥 질환의 치료를 위한 탁산류의 국소 또는 국부 전달을 위한 일련의 수성 주사가능 제형들이 개발되었다. 탁산류에는 파클리탁셀 및 도세탁셀이 포함된다. 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에서, 치료제는, 튜블린에 결합하여 비정상적인 유사분열방추를 형성함으로써 미소관 형성을 방해하는 화합물인, 파클리탁셀이다. 간단히 말하면, 파클리탁셀은 고도로 유도체화된 다이테르페노이드 (문헌[Wani et al., J. Am. Chem. Soc. 93:2325, 1971])인데, 이는 탁서스 브레비폴리아(Taxus brevifolia; 태평양 주목(Pacific Yew)) 및 탁소마이세스 안드레아나에(Taxomyces Andreanae)의 수확되고 건조된 껍질, 및 태평약 주목의 내생균(Endophytic Fungus) (문헌[Stierle et al., Science 60:214-216,-1993])으로부터 얻어져 왔다. "파클리탁셀" (이는 본 명세서에서, 예를 들어, 탁솔.알티엠(TAXOL.RTM.), 탁소테레.알티엠(TAXOTERE.RTM.), 도세탁셀, 파클리탁셀의 10-데스아세틸 유사체들 및 파클리탁셀의 3'N-데스벤조일-3'N-t-부톡시 카르보닐 유사체들과 같은, 전구약들, 유사체들, 및 유도체들을 포함하는 것으로 이해되어야 함)은 당업자에게 공지된 기술들 (예를 들어, 문헌[Schiff et al., Nature 277:665-667, 1979]; 문헌[Long and Fairchild, Cancer Research 54:4355-4361, 1994]; 문헌[Ringel and Horwitz, J. Natl. Cancer Inst. 83(4):288-291, 1991]; 문헌[Pazdur et al., Cancer Treat. Rev. 19(4):351-386, 1993]; 국제특허 공개 WO 94/07882호; 국제특허 공개 WO 94/07881호; 국제특허 공개 WO 94/07880호; 국제특허 공개 WO 94/07876호; 국제특허 공개 WO 93/23555호; 국제특허 공개 WO 93/10076호; 국제특허 공개 WO94/00156호; 국제특허 공개 WO 93/24476호; 유럽 특허 EP 590267호; 국제특허 공개 WO 94/20089호; 미국 특허 제5,294,637호; 미국 특허 제5,283,253호; 미국 특허 제5,279,949호; 미국 특허 제5,274,137호; 미국 특허 제5,202,448호; 미국 특허 제5,200,534호; 미국 특허 제5,229,529호; 미국 특허 제5,254,580호; 미국 특허 제5,412,092호; 미국 특허 제5,395,850호; 미국 특허 제5,380,751호; 미국 특허 제5,350,866호; 미국 특허 제4,857,653호; 미국 특허 제5,272,171호; 미국 특허 제5,411,984호; 미국 특허 제5,248,796호; 미국 특허 제5,248,796호; 미국 특허 제5,422,364호; 미국 특허 제5,300,638호; 미국 특허 제5,294,637호; 미국 특허 제5,362,831호; 미국 특허 제5,440,056호; 미국 특허 제4,814,470호; 미국 특허 제5,278,324호; 미국 특허 제5,352,805호; 미국 특허 제5,411,984호; 미국 특허 제5,059,699호; 미국 특허 제4,942,184호; 문헌[Tetrahedron Letters 35(52):9709-9712, 1994]; 문헌[J. Med. Chem. 35:4230-4237, 1992]; 문헌[J. Med. Chem. 34:992-998, 1991]; 문헌[J. Natural Prod. 57(10):1404-1410, 1994]; 문헌[J. Natural Prod. 57(11):1580-1583, 1994]; 문헌[J. Am. Chem. Soc. 110:6558-6560, 1988] 참조)을 이용하여 용이하게 제조될 수 있거나, 또는 예를 들어, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 케미칼 컴퍼니(Sigma Chemical Co.)를 포함하는 다양한 상업적 공급처로부터 입수할 수 있다(T7402--탁서스 브레비폴리아로부터의 것).

그러한 파클리탁셀 유도체들 또는 유사체들의 대표적인 예에는 7-데옥시-도세탁솔, 7,8-사이클로프로파탁산류, N-치환된 2-아제티돈류, 6,7-에폭시 파클리탁셀류, 6,7-개질된 파클리탁셀류, 10-데스아세톡시탁솔, 10-데아세틸탁솔 (10-데아세틸박카틴 III으로부터), 탁솔의 포스포노옥시 및 카르보네이트 유도체들, 탁솔 2',7-다이(소듐 1,2-벤젠다이카르복실레이트, 10-데스아세톡시-11,12-다이하이드로탁솔-10,12(18)-다이엔 유도체들, 10-데스아세톡시탁솔, 프로탁솔(2'- 및/또는 7-O-에스테르 유도체들), (2'- 및/또는 7-O-카르보네이트 유도체들), 탁솔 측쇄의 비대칭 합성물, 플루오로 탁솔, 9-데옥소탁산, (13-아세틸-9-데옥소박카틴 III, 9-데옥소탁솔, 7-데옥시-9-데옥소탁솔, 10-데스아세톡시-7-데옥시-9-데옥소탁솔, 수소 또는 아세틸 기 및 하이드록시 및 tert-부톡시카르보닐아미노를 함유하는 유도체들, 설폰화 2'-아크릴로일탁솔 및 설폰화 2'-O-아실 산 탁솔 유도체들, 석시닐탁솔, 2'-감마-아미노부티릴탁솔 포르메이트, 2'-아세틸 탁솔, 7-아세틸 탁솔, 7-글리신 카르바메이트 탁솔, 2'-OH-7-PEG(5000)카르바메이트 탁솔, 2'-벤조일 및 2',7-다이벤조일 탁솔 유도체들, 기타 전구약들 (2'-아세틸 탁솔; 2',7-다이아세틸탁솔; 2'석시닐탁솔; 2'-(베타-알라닐)-탁솔); 2'감마-아미노부티릴탁솔 포르메이트; 2'-석시닐탁솔의 에틸렌 글리콜 유도체들; 2'-글루타릴탁솔; 2'-(N,N-다이메틸글리실)탁솔; 2'-(2-(N,N-다미메틸아미노)프로피오닐)탁솔; 2'오르토카르복시벤조일 탁솔; 탁솔의 2'지방족 카르복실산 유도체들, 전구약들 {2'(N,N-다이에틸아미노프로피오닐)탁솔, 2'(N,N-다이메틸글리실)탁솔, 7(N,N-다이메틸글리실)탁솔, 2',7-다이-(N,N-다이메틸글리실)탁솔, 7(N,N-다이에틸아미노프로피오닐)탁솔, 2',7-다이(N,N-다이에틸아미노프로피오닐)탁솔, 2'-(L-글리실)탁솔, 7-(L-글리실)탁솔, 2',7-다이(L-글리실)탁솔, 2'-(L-알라닐)탁솔, 7-(L-알라닐)탁솔, 2',7-다이(L-알라닐)탁솔, 2'-(L-류실)탁솔, 7-(L-류실)탁솔, 2',7-다이(L-류실)탁솔, 2'-(L-아이소류실)탁솔, 7-(L-아이소류실)탁솔, 2',7-다이(L-아이소류실)탁솔, 2'-(L-발릴)탁솔, 7-(L-발릴)탁솔, 2'7-다이(L-발릴)탁솔, 2'-(L-페닐알라닐)탁솔, 7-(L-페닐알라닐)탁솔, 2',7-다이(L-페닐알라닐)탁솔, 2'-(L-프롤릴)탁솔, 7-(L-프롤릴)탁솔, 2',7-다이(L-프롤릴)탁솔, 2'-(L-라이실)탁솔, 7-(L-라이실)탁솔, 2',7-다이(L-라이실)탁솔, 2'-(L-글루타밀)탁솔, 7-(L-글루타밀)탁솔, 2',7-다이(L-글루타밀)탁솔, 2'-(L-아르기닐)탁솔, 7-(L-아르기닐)탁솔, 2',7-다이(L-아르기닐)탁솔}, 개질된 페닐아이소세린 측쇄들을 갖는 탁솔 유사체들, 탁소테레, (N-데벤조일-N-tert-(부톡시카로닐)-10-데아세틸탁솔, 및 탁산류 (예를 들어, 박카틴 III, 세팔로만닌, 10-데아세틸박카틴 III, 브레비폴리올(brevifoliol), 유난탁수신(yunantaxusin) 및 탁수신(taxusin))이 포함된다.

상기에 기재된 바와 같이, 상당량의 계면활성제들, 공용매들 등에 의존하지 않고서, 유사체들 및 유도체들을 포함하는, 파클리탁셀과 같은 수불용성 및 친유성 약물들의 수용액 제형들을 생성하는 것은 일반적으로 매우 어렵다. 전형적으로, 트윈 20, 트윈 80, 크레마포르 및 폴리에틸렌 글리콜과 같은 부형제들은 주변 조직에 대해 다양한 정도의 독성을 갖는다. 따라서, 주변 조직에 대한 용액의 독성을 감소시키기 위해서는 이러한 제제들 및 유기 공용매들, 예를 들어, DMSO, NMP 및 에탄올의 사용을 최소화할 필요가 있다. 본질적으로, 수불용성 화합물의 성공적인 주사가능한 제형에서 중요한 점은 부형제와 공용매의 양호한 배합 또는 균형, 및 최종 투여량 형태에서의 첨가제들의 최적 범위를 찾아내어 약물 안정성 개선과 필수 안정역의 균형을 이루는 것이다.

본 명세서에 기재된 바와 같은 위핑 풍선, 카테터 주사 니들, 및 기타 카테터-기반 전달 시스템을 통한 국소 또는 국부 전달을 위한, 파클리탁셀의 일련의 수성 주사가능한 제형들이 본 명세서에 개시되어 있다. 그러한 주사가능한 제형들은 약학적으로 활성이지만 수불용성인 화합물들이 카테터-기반 장치를 통해 전달될 수 있게 한다. 상기 주사가능한 제형들은 투여량에 따라 수용액 또는 현탁액일 수 있다. 이러한 제형들에서, 약물의 용해도는 물에서의 화합물들의 용해도 한도와 비교하여 몇몇 자릿수만큼 증가될 수 있다.

이러한 주사가능한 제형들은, 약물의 용해도를 향상시키기 위해, 매우 소량의 유기 용매들, 예를 들어, 에탄올 (전형적으로 2% 미만), 및 다량의 안전한 양친매성 부형제들, 예를 들어, PEG 200, PEG 400 및 비타민 E TPGS의 사용에 의존한다. 고도로 수불용성인 화합물들의 이러한 주사가능한 제형들은 실온에서 안정하며 용이하게 유동가능하다. 비타민 E, 비타민 E TPGS 및 BHT를 포함하는 일부 부형제들이, 본 명세서에 더욱 완전하게 기재된 바와 같이, 그들의 항산화 특성을 통해 파클리탁셀 또는 다른 탁산 화합물들의 저장 안정성을 향상시키는 데 또한 이용될 수 있다. 대안적으로, 유사한 용해도-향상제들을 이용하여 수불용성 화합물들의 안정한 현탁액들 또는 에멀젼들을 형성하여, 국소 또는 국부 주사를 위한 더 높은 약물 농도를 얻을 수 있다. 이러한 현탁액들 또는 에멀젼들의 pH 값은 제형들의 안정성을 개선하도록 조정될 수 있다. 이러한 현탁액 제형들은 용액 제형들과 비교할 때 주사 부위에서 약물에 대한 더욱 지속적인 방출을 유지할 가능성이 더 클 수 있다.

하기에 나타낸 표 9는 에탄올, PEG 400 및 물의 배합물들을 이용한, 파클리탁셀의 다수의 주사가능한 액체 제형들을 요약한다. 구체적으로, 표 9에 설명된 제형들을 제조하고 그의 다양한 성분들의 농도에 대해 분석하였다. 농도는 액체 크로마토그래피로 결정하며 중량/부피 수치로 제공되어 있다. 에탄올의 농도는, 에탄올이 제형 중에서 활성 성분으로 되는 것을 피하기 위해, 바람직하게는 2% 이하이다. 파클리탁셀의 농도가 0.5 ㎎/㎖이고 PEG 400의 농도가 50%이면, 최종 용액은 중간 점도를 갖는다. 더 높은 농도의 PEG 400 및 파클리탁셀은 더욱 점성인 용액을 야기한다. 파클리탁셀의 농도가 1 ㎎/㎖ 초과이고 용액이 정제수로 희석되는 경우에는, 파클리탁셀이 용액으로부터 침전한다. 이러한 제형들 각각은 코디스 크레센도™ 주입 카테터 및 엔도바이오닉스 마이크로 시린지™ 주입 카테터를 통해 성공적으로 주사될 수 있다.

에탄올, PEG 400 및 물, 그리고 에탄올, 비타민 E TPGS, PEG400 및 물을 이용하여, 파클리탁셀의 다른 수성 액체 또는 주사가능한 제형을 제조한다. 제1 제형을 제조함에 있어서, 미리 칭량된 20 ㎖ 신틸레이션 바이알에서 100 ㎎의 파클리탁셀을 400 ㎕의 에탄올에 첨가한다. 파클리탁셀과 에탄올의 혼합물을 볼텍싱하고 60 ℃ 조에서 10분 동안 가열한다. 일단 약물이 완전히 용해되면, 이어서 20 ㎖의 PEG 400을 첨가하여 최종 파클리탁셀 농도를 5 ㎎/㎖로 만든다. 이러한 용액은 맑게 남아있었다. 별도의 실험에서, 비타민 E TPGS가 담긴 일련의 20 ㎖ 신틸레이션 바이알들을 50 ℃ 수조에서 10분 동안 가열하거나 가온한다. 동시에, 증류수를 또한 50 ℃ 수조에서 가온한다. 일단 각각의 바이알에서 비타민 E TPGS가 용융되면, 증류수를 비타민 E TPGS 바이알들에 첨가하고 1분 동안 볼텍싱하고 2시간 동안 수조 내에 정치된 채로 둔다. 물 중 비타민 E TPGS의 최종 농도는 1, 5 및 15%였다. 이어서, 본 명세서에 기재된 파클리탁셀 스톡 용액 (5 ㎎/㎖)을 비타민 E TPGS 용액들과 혼합하여 최종 파클리탁셀 제형들을 제조하였다. 결과가 하기에 제공된 표 10에 열거되어 있다. 바람직한 실시 형태에서, 상기 용액은 1.25 ㎎/㎖ 파클리탁셀, 3.75% 비타민 E TPGS, 0.5% 에탄올 및 25% PEG 400을 포함한다. 이러한 용액은 맑으며 낮은 점도를 가지므로, 카테터-기반 시스템과 함께 용이하게 이용할 수 있다.

상이한 비율로, 에탄올, 비타민 E TPGS 및 물을 이용하여, 파클리탁셀의 다른 수성 제형들을 제조하였다. 제형들로부터 PEG 400이 빠진 점을 제외하고는 상기에 기재된 것과 동일한 절차를 이용하여 제형들을 제조하였다. 최종 용액의 조성 및 관찰 소견이 하기에 제공된 표 11에 설명되어 있다. 표 11에 설명된 제제들 모두는 혼합 및 볼텍싱 시에 맑은 용액이었다. 일단 용액의 온도를 실온으로 서서히 냉각시키면, 군 번호 1로부터의 것을 제외한 모든 제형들이 파클리탁셀과 비타민 E TPGS의 흐린 현탁액으로 되었다.

그러한 주사가능한 파클리탁셀 현탁액의 유용성은, 엔도바이오닉스 마이크로 시린지™ 주입 카테터를 통해 주입할 수 있으며 잠재적으로는 주사 부위로부터 파클리탁셀의 더욱 지속적인 방출을 제공한다는 점이다. 침전된 비타민 E TPGS가 존재한다면, 아마 파클리탁셀의 독성이 또한 감소될 것이다. 제형들의 특성을 유의하게 변화시키지 않으면서 저장 수명을 증가시키기 위해, 추가적인 항산화제들 및 안정제들과 같은 다른 부형제들을 또한 제형에 첨가할 수 있다.

상기 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 파클리탁셀의 진정한 수성 액체 제형들은 2.5 ㎎/㎖ 이하로 제조되었으며, 이는 물 중 파클리탁셀의 용해도보다 약 1000 배 더 크다. 효과적인 공용매인, PEG 200/PEG 400의 포함은 그러한 고농도의 파클리탁셀이, 5 내지 10배로 희석될 때까지, 용액으로부터 침전하는 것을 방지하는 기능을 한다. 그러한 고농도는, 적은 주사 부피로 국소 부위로 전달 후에, 파클리탁셀의 유효하고 높은 국소 농도를 유지하기 위해 바람직하다. 용액 제형은 실온에서 유동가능하며, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 다수의 카테터-기반 전달 시스템과 상용성이다. 주사가능한 제형의 점도는 PEG 및 비타민 E TPGS의 혼합비를 변경함으로써 조정할 수 있다. 또한, 추가적인 부형제들이, 최종 주사 용액의 점도에 유의하게 영향을 주지 않으면서 포함될 수 있다. 점도는 주사 부위에서의 동맥 벽의 잠재적인 손상을 최소화하는 데 있어서 중요하다.

주사가능한 제형의 개념이 다른 탁산 화합물들에 적용될 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 개시된 제제들 및 방법론들을 사용하여 임의의 파클리탁셀 유사체들을 제형화할 수 있다. 화합물의 수용해도에 따라, 아세톤, 사이클로덱스트린과 같은 광범위한 안전한 용매 및 부형제의 선택 및 양이 제형을 최적화하도록 선택될 수 있다. 항산화 화합물들, 예를 들어, 비타민 E 혼합물들, 비타민 E TPGS 및 BHT가 액체 제형의 저장 안정성을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 만니톨, 수크로스, 트레할로스와 같은 제형 부형제들의 양은 안정한 동결건조 제형을 생성하도록 사용될 수 있다. 비타민 E TPGS와 같은 양친매성 화합물들의 양은 국소 전달 후 약물의 조직 확산 및 보유를 조절하도록 조정될 수 있다.

주입 카테터들에 더하여, 고도로 수불용성인 화합물들의 이러한 액체 제형들은 안정하며 PTCA 풍선과 같은 의료 장치의 외부 표면을 코팅하기 위해 사용될 수 있다.

대안적으로, 유사한 용해도-향상제들을 이용하여 수불용성 화합물들의 안정한 용액들, 현탁액들 또는 에멀젼들을 형성하여, 의료 장치의 외부 표면을 코팅하기 위한 상기에 설명된 제형들보다 더 높은 약물 농도를 얻을 수 있다. 이러한 현탁액들 또는 에멀젼들의 pH 값은 약물 제형들의 안정성을 개선하도록 조정될 수 있다.

액체 제형의 점도는 PEG 및 비타민 E TPGS의 혼합비를 변경함으로써 조정할 수 있다. 또한, 추가적인 부형제들이, 최종 코팅 용액의 점도에는 유의하게 영향을 주지 않으나, 제형 및 코팅 중 약물의 안정성을 개선하도록 포함될 수 있다.

재협착 방지제(anti-restenotic agent)들을 본 명세서에서 주로 기재하였지만, 본 발명은 또한 다른 제제들을 단독으로 또는 재협착 방지제들과 배합하여 전달하는 데 사용될 수 있다. 주로 내강으로, 주로 벽으로(murally), 또는 둘 모두로 전달될 수 있으며 단독으로 또는 배합하여 전달될 수 있는, 본 발명과 함께 사용하기 위한 치료제들 중 일부에는, 항증식제, 항트롬빈제, 시롤리무스를 포함하는 면역억제제, 항지질제(antilipid agent), 항염증제, 항신생물제, 항혈소판제, 혈관신생제, 항혈관신생제, 비타민, 항유사분열제, 금속단백분해효소 억제제, NO 공여체, 에스트라다이올, 항경화제(anti-sclerosing agent), 및 혈관활성제(vasoactive agent), 내피 성장 인자, 에스트로겐, 베타 차단제, AZ 차단제, 호르몬, 스타틴, 인슐린 성장 인자, 항산화제, 막 안정제(membrane stabilizing agent), 칼슘 길항제, 레테노이드, 비발리루딘, 페녹소다이올, 에토포사이드, 티클로피딘, 다이피리다몰, 및 트라피딜 단독 또는 본 명세서에 언급된 임의의 치료제와의 배합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 치료제에는, 몇 가지 예를 들자면, 또한 펩티드, 지단백질, 폴리펩티드, 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드, 지질, 단백질-약물, 단백질 컨쥬게이트 약물, 효소, 올리고뉴클레오티드 및 그 유도체, 리보자임, 다른 유전 물질, 세포, 안티센스, 올리고뉴클레오티드, 단클론성 항체, 혈소판, 프리온, 바이러스, 박테리아, 및 진핵 세포, 예를 들어, 내피 세포, 줄기 세포, ACE 억제제, 단핵세포/대식세포 또는 혈관 평활근 세포가 포함된다. 치료제는 또한 숙주에 투여 시에 원하는 약물로 대사되는 전구약일 수 있다. 또한, 치료제는, 치료층에 포함되기 전에, 마이크로캡슐, 마이크로스피어, 마이크로버블, 리포솜, 니오솜, 에멀젼, 분산액 등으로서 미리 제형화될 수 있다. 치료제는 또한 일부 다른 형태의 에너지, 예를 들어, 빛 또는 초음파 에너지에 의해, 또는 전신적으로 투여될 수 있는 다른 순환하는 분자들에 의해 활성화되는 방사성 동위원소 또는 제제일 수 있다. 치료제는 혈관신생, 재협착, 세포 증식, 혈전증, 혈소판 응집, 응고(clotting), 및 혈관확장(vasodilation)의 조절을 포함하는 다수의 기능을 수행할 수 있다.

항염증제에는 비스테로이드성 항염증제류 (NSAID), 예를 들어, 아릴 아세트산 유도체, 예를 들어, 다이클로페낙; 아릴 프로피온산 유도체, 예를 들어, 나프록센; 및 살리실산 유도체, 예를 들어, 다이플루니살이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 항염증제에는 또한 글루코코르티코이드류 (스테로이드류), 예를 들어, 덱사메타손, 아스피린, 프레드니솔론, 및 트라이암시놀론, 피르페니돈, 메클로페남산, 트라닐라스트, 및 비스테로이드성 항염증제류가 포함된다. 항염증제를 항증식제와 배합해 사용하여 항증식제에 대한 조직의 반응을 완화시킬 수 있다.

상기 제제에는 또한 항림프구제(anti-lymphocyte); 항대식세포 물질; 면역조절제; 사이클로옥시게나아제 억제제; 항산화제; 콜레스테롤 저하 약물; 스타틴 및 안지오텐신 변환 효소 (ACE); 피브린용해제(fibrinolytic); 내재적 응고 캐스케이드(intrinsic coagulation cascade)의 억제제; 항고지단백혈증제(antihyperlipoproteinemic); 및 항혈소판제; 항대사제, 예를 들어, 2-클로로데옥시 아데노신 (2-CdA 또는 클라드리빈); 시롤리무스, 에버롤리무스, 타크롤리무스, 에토포사이드, 및 미톡산트론을 포함하는 면역억제제; 항백혈구제(anti-leukocyte), 예를 들어, 2-CdA, IL-1 억제제, 항-CD116/CD18 단클론성 항체, VCAM 또는 ICAM에 대한 단클론성 항체, 아연 프로토포르피린; 항대식세포 물질, 예를 들어, NO를 상승시키는 약물; 글리타존을 포함하는, 인슐린에 대한 세포 감작제(cell sensitizer); 고밀도 지단백질 (HDL) 및 유도체; 및 HDL의 합성 팩시밀리, 예를 들어, 리파터, 로베스타틴, 프라나스타틴, 아토르바스타틴, 심바스타틴, 및 스타틴 유도체; 혈관확장제, 예를 들어, 아데노신, 및 다이피리다몰; 일산화질소 공여체; 프로스타글란딘 및 그 유도체; 항-TNF 화합물; 베타 차단제, ACE 억제제, 및 칼슘 채널 차단제를 포함하는 고혈압 약물; 혈관활성 장내 폴리펩티드 (VIP)를 포함하는 혈관활성 물질; 인슐린; 글리타존, P par 작용제, 및 메트포르민을 포함하는, 인슐린에 대한 세포 감작제; 단백질 키나아제; 레스텐-NG(resten-NG)를 포함하는 안티센스 올리고뉴클레오티드; 티로피반, 엡티피바타이드, 및 압식시맙을 포함하는 항혈소판제; VIP, 뇌하수체 아데닐레이트 사이클라아제-활성화 펩티드 (PACAP), 아포A-I 밀라노, 암로디핀, 니코란딜, 실로스탁손(cilostaxone), 및 티에노피리딘을 포함하는 심장보호제(cardio protectant); COX-1 및 COX-2 억제제를 포함하는 사이클로옥시게나아제 억제제; 및 옴니파트릴라트(omnipatrilat)를 포함하는, 당분해 대사를 증가시키는 페티도스(petidose) 억제제가 포함될 수 있다. 염증을 치료하는 데 사용될 수 있는 다른 약물에는 지질 저하제, 에스트로겐 및 프로게스틴, 엔도텔린 수용체 작용제, 및 인터류킨-6 길항제, 및 아디포넥틴이 포함된다.

제제는 또한 확장성 의료 장치와 배합된 유전자 치료-기반 접근법을 사용하여 전달될 수 있다. 유전자 치료는 세포 또는 조직으로 외인성 유전자를 전달하여, 표적 세포가 외인성 유전자 산물을 발현하게 하는 것을 말한다. 유전자는 전형적으로 기계적 방법 또는 벡터-매개 방법 중 어느 하나에 의해 전달된다.

본 명세서에 기재된 제제들 중 일부는 그의 활성을 보존하는 첨가제들과 배합될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제, 제산제, 항산화제, 및 세제를 포함하는 첨가제들을 사용하여 단백질 약물의 변성 및 응집을 최소화할 수 있다. 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 비이온성 부형제의 예에는 소르비톨, 수크로스, 트레할로스를 포함하는 당류; 덱스트란, 카르복시 메틸 (CM) 덱스트란, 다이에틸아미노 에틸 (DEAE) 덱스트란을 포함하는 덱스트란류; D-글루코사민산, 및 D-글루코스 다이에틸 메르캅탈을 포함하는 당 유도체들; 폴리에틸렌 글리콜 (PEO) 및 폴리비닐 피롤리돈 (PVP)을 포함하는 합성 폴리에테르류; D-락트산, 글리콜산, 및 프로피온산을 포함하는 카르복실산류; n-도데실-베타-D-말토사이드, n-옥틸-베타-D-글루코사이드, PEO-지방산 에스테르류 (예를 들어, 스테아레이트 (미르지(myrj) 59) 또는 올레에이트), PEO-소르비탄-지방산 에스테르류 (예를 들어, 트윈 80, PEO-20 소르비탄 모노올레에이트), 소르비탄-지방산 에스테르류(예를 들어, 스판(SPAN) 60, 소르비탄 모노스테아레이트), PEO-글리세릴-지방산 에스테르류; 글리세릴 지방산 에스테르류 (예를 들어, 글리세릴 모노스테아레이트), PEO-탄화수소-에테르류 (예를 들어, PEO-10 올레일 에테르); 트리톤(triton) X-100; 및 루브롤(Lubrol)을 포함하는, 소수성 계면들에 대해 친화성을 갖는 계면활성제류가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이온성 세제의 예에는 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 및 스테아르산아연을 포함하는 지방산 염; 레시틴 및 포스파티딜 콜린을 포함하는 인지질; (PC) CM-PEG; 콜산; 소듐 도데실 설페이트 (SDS); 도쿠세이트 (AOT); 및 타우모콜산이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

항산화제들은, 본 명세서에 기재된 모든 약물들을 포함하는, 다수의 약물과 함께 이용될 수 있지만, 본 발명의 예시적인 실시 형태들은 라파마이신, 및 더욱 구체적으로는, 라파마이신을 포함하는 이식가능한 약물 용출 의료 장치와 관련하여 기재된다. 상기에 간단히 설명된 바와 같이, 분자들 또는 분자들의 특정 부분들이 산화에 특히 민감할 수 있다. 라파마이신에서는, 분자의 공액 트라이엔 부분(moiety)이 특히 산화에 영향을 받기 쉽다. 본질적으로, 산소는 공액 트라이엔 부분의 탄소 사슬을 끊어 라파마이신의 생물활성을 떨어뜨린다. 또한, 산화 과정에서 전형적인 바와 같이, 약물은 하나 이상의 상이한 화합물들로 분해된다. 따라서, 항산화제를 라파마이신과 혼합하거나 함께 섞는(co-mingle) 것이 특히 유리할 수 있다. 특히, 최상의 결과를 달성하기 위해서는, 항산화제와 약물을 가능한 최대한으로 함께 섞는 것이 중요하다. 더욱 중요하게는, 약물에 근접한 항산화제의 물리적 위치가 성공에 중요하다. 항산화제는 바람직하게는 산소와 자유롭게 결합하도록 남아있으므로, 산소가 상기 부분을 끊지 않고 궁극적으로 약물을 분해하지 않는다. 라파마이신이 중합체 코팅 또는 매트릭스에 포함될 수 있다고 한다면, 항산화제를 중합체(들)보다는 약물에 근접하게 유지하는 것이 특히 중요하다. 이에 영향을 주는 요인들에는 중합체 매트릭스의 성분, 약물, 이식가능한 의료 장치에 중합체/약물 코팅을 도포하는 방법이 포함된다. 따라서, 원하는 결과를 달성하기 위해서는, 적절한 항산화제의 선택, 모든 요소들을 혼합하는 공정, 및 혼합물의 도포를 바람직하게는 특정 응용에 맞춘다.

다수의 항산화제를 시험하여 라파마이신, 또는 더욱 구체적으로는, 시롤리무스의 분해를 방지하는 그들의 효능을 결정하였다. 스크리닝 실험을 수행하여 시롤리무스를 함유하는 테트라하이드록시푸란 (THF) 용액에서의 다양한 항산화제의 용해도, 및 단독의 시롤리무스와 베이스코트 중합체 매트릭스 중의 시롤리무스의 산화를 방지하는 데 필요한 항산화제의 백분율을 평가하였다. THF는 시롤리무스가 용해될 수 있는 용매이다. 다른 용매들이 이용될 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 2 세트의 대조군을 이용하였다. 대조군 #1은 항산화제가 없이, THF와 시롤리무스 및/또는 중합체들의 용액들을 포함하고, 대조군 #2는 THF와 시롤리무스 및/또는 중합체들의 용액들을 포함하는데, 여기서, THF는 THF의 공급자에 의하면 표지량(label claim) 250 ppm의 BHT를 안정제로서 함유한다. 다시 말해, BHT는 용매의 산화를 방지하기 위해 첨가된 THF 용매의 구성성분이다. 다양한 혼합물의 매트릭스가 하기 표 12에 나타나있다. 모든 백분율은 중량/부피로 제공되어 있다.

하기에 나타낸 표 13은 평가를 위한 샘플들을 식별한다. 모든 백분율은 중량/부피로 제공되어 있다. 표 13의 샘플들은 중합체를 함유하지 않는다. 하기에 또한 나타낸 표 14는 이제, PBMA 및 PEVA를 포함하는, 중합체들을 포함하는 용액들을 사용하는 평가용 샘플들을 식별한다.

상기에 설명된 바와 같이, 표 13 및 표 14의 샘플들 각각을 시험하여 다양한 항산화제들의 용해도뿐만 아니라 약물 분해 방지의 유효성을 결정하였다. 항산화제들 모두가 용매와 시롤리무스의 용액들, 및 용매와 시롤리무스 및 중합체의 용액들 둘 모두에 용해성이었다. 시험 샘플들의 시각적 검사에 의해 각각의 항산화제의 용해도를 결정하였다.

표 15는, 하기에 나타낸 바와 같이, 섭씨 60도 (60℃)의 온도로 설정된 오븐에서 5일 후의 약물 함량 (퍼센트 표지량 또는 %LC)에 대해 평가한 선택된 샘플들을 식별한다. 시롤리무스에 대한 약물 시험 분석을 사용하여 5일 후에 샘플들을 평가하였다. 예시적인 실시 형태에서는, HPLC 분석을 이용하였다. 중요한 수치는, 얼마나 많은 약물이 잔류하거나 회수되는 지를 나타내는, 용액들의 퍼센트 표지량 수치 (percent label claim number, % LC)이다. 항산화제들, BHT, 토코페롤, 및/또는 아스코르브산은 시험의 거친 환경 조건에 대항하여 유의한 보호를 제공하였다. 항산화제를 함유하지 않는 용액 샘플들에서는 더 낮은 % LC 수치가 명백하게 나타난다.

하기에 나타낸 바와 같이, 표 16은 중합체를 갖지 않는 샘플들에 대한 %LC 결과를 제공하고 표 17은 섭씨 60도 (60℃)에서 4주 후, 중합체를 갖는 샘플들에 대한 %LC 결과를 제공한다.

표 16 및 표 17에 열거된 % LC 또는 약물 회수율을 검토하여 알 수 있는 바와 같이, 더 높은 퍼센트 농도의 토코페롤, BHT, 및/또는 아스코르브산은 시험의 거친 환경적 조건들에 대항하여 유의한 보호를 제공한다. 그러나, 60 ℃ 저장 조건에서 샘플들 상의 느슨한 뚜껑들로 인해 샘플들의 용액 증발이 가능하기 때문에, 250 ppm BHT를 함유하는 모든 대조군들에서는 더 높은 %LC 수치가 명백하게 나타난다.

추가적인 샘플들을 동일한 조성을 사용하여, 그리고 60℃에서가 아니라, 주위 조건 하에서 시험하였으나; 시험 기간을 7주로 연장하였다. 그 결과가 하기에 나타낸 표 18에 제공되어 있다.

표 18을 검토하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 결과들은 섭씨 60도 (60℃)에서 5일 및 4주에 얻은 %LC 데이터와 실질적으로 유사하다. 따라서, 바람직한 예시적인 실시 형태에서, 토코페롤, BHT 및/또는 아스코르브산은 산화로 인한 약물 분해를 실질적으로 감소시키는 데 이용될 수 있다.

도 1을 참고하면, 코발트-크롬, 18 ㎜ 스텐트에 도포된 용액에 대한, 상기에 기재된 것과 동일한 약물 스크리닝의 결과들이 그래프 형식으로 나타나있다. 이러한 시험에서는, 2 세트의 용액 샘플을 이용하였는데, 하나는 항산화제를 함유하는, 시롤리무스와 중합체 용액이고, 하나는 항산화제를 함유하지 않는, 시롤리무스와 중합체 용액이다. 사용된 항산화제는 총 베이스코트 고형물당 0.02 중량% BHT였다. 상기 시험을 이용하여 하기 2가지 조건 하에서 0 내지 12주의 기간에 걸친 퍼센트 약물 함량 변화를 결정하였다; 즉, 75% 상대 습도를 갖는 40℃, 및 주위 조건 (25℃). 차트로부터 알 수 있는 바와 같이, 용액에 BHT를 첨가하면 주위 조건 하에 8주 및 12주 둘 모두에서 약물 분해가 감소된다. 따라서, 베이스코트 용액을 안정화시키지 않는 경우, 다른 공정 기술; 즉, 냉장 및/또는 진공 건조를 이용해야만 한다.

다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 풍선들 또는 다른 팽창성 또는 확장성 장치들이 체내에 일시적으로 위치되어 치료제 및/또는 치료제들의 배합물을 전달한 다음 제거될 수 있다. 치료제들은 상기한 바와 같은 라파마이신의 액체 제형들 또는 이의 임의의 다른 제형들을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 전달 장치는 스텐트가 적합하지 않을 수 있는 혈관 구조에서, 예를 들어, 말초 혈관계의 더 큰 혈관들에서, 그리고 혈관구조의 분기점에서, 또는 스텐트의 장기간 스캐폴딩이 필요하지 않거나 요구되지 않는 곳에서 특히 유리할 수 있다.

사용 시에, 풍선 또는 다른 팽창성 또는 확장성 장치는 치료제(들)의 하나 이상의 액체 제형으로 코팅되고 치료 부위로 전달될 수 있다. 팽창 또는 확장 동작은 주변 조직 내로 상기 치료제들을 밀어낼 것이다. 상기 장치는 위치에 따라 10초 내지 약 5분 사이의 기간 동안 제자리에 유지될 수 있다. 심장에 사용되는 경우, 다리와 같은 다른 영역에 비해 더 짧은 지속기간이 필요하다.

풍선 또는 다른 팽창성 장치는 상기에 기재된 바와 같이 침지 및 분무를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 코팅될 수 있다. 추가로, 다양한 건조 단계들이 또한 이용될 수 있다. 특정 투여량을 위해 다수의 코트가 필요한 경우에는, 코트들 사이에 추가적인 건조 단계들이 이용될 수 있다.

본 명세서에 기재된 용해도 향상제들 및 유기 용매들에 더하여, 다른 항산화제 부형제들을 또한 제형들에 사용하여 코팅 내의 약제학적 제제, 예를 들어, 시롤리무스 (라파마이신)를 안정화시킬 수 있다. 그러한 항산화제에는 BHT, BHA, 비타민 E, 비타민 E TPGS, 아스코르브산 (비타민 C), 아스코르빌 팔미테이트, 아스코르빌 미리스테이트, 레스베라트롤 및 그의 다수의 합성 및 반합성 유도체들 및 유사체들 등이 포함된다. 이러한 항산화제 부형제들은 또한, 동맥 벽과 접촉 시에 풍선 표면으로부터 약물 코팅의 방출을 촉진하는 것과 같은 추가적인 기능들을 할 수 있다. 이들 및 다른 유사한 부형제들은 건조 공정들 후에 코팅 내에 잔류할 것이며, 질환 부위에서 코팅 내의 약물이 풍선 표면으로부터 탈착하는 것을 가속하는 역할을 할 것이다. 이러한 제제들의 사용을 통한 풍선으로부터의 약물 코팅 분리의 향상은 아마도 동맥 내부와 같은 약리학적 상황에 놓일 때 물을 흡수하는 그들의 고유한 경향에 의해 야기된다. 전달 부위에서의 코팅의 팽윤 및 물리적 확장은 질환 동맥 조직 내로의 약물 코팅의 전달 효율을 증가시키는 데 도움을 줄 것이다. 특정 부형제들의 속성에 따라, 부형제들은 코팅으로부터 질환 세포들 및 조직들로의 약물 수송을 향상시키는 추가적인 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 실로스타졸 및 다이피리다몰과 같은 혈관확장제를 또한 부형제로서 사용하여 약물의 세포내 수송을 개선할 수 있다. 또한 소정 부형제들은 막을 가로지른 수송(cross-membrane transport) 및 심지어 국소 조직들 내로의 약물들의 격리(sequestration)를 또한 향상시킬 수 있다.

풍선 상에서의 약물 코팅 매트릭스의 건조 속도, 후속 코팅(필요하다면 제2, 제3, 제4 코팅 등)의 노출 시간에 따라 이전에 놓인 코팅 층들이 재용해될 수 있다는 점에서, 풍선 코팅 조건들은 최종 약물 코팅의 최적의 모폴로지(morphology)를 생성하는 데 있어서 또한 중요한 역할을 할 수 있다. 본 발명의 변형에서는, 물 함량이 점차 증가하는 코팅 제형들을 후속 코팅 단계들에서 사용하여 이전에 놓인 코팅들을 최소화시키고 각각의 코팅 단계에서의 코팅 중량 및 균일성을 증가시킬 수 있다. 최종 코팅 용액은 코팅 공정들을 완료하기 위해 맑은 수용액들 (높은 유기 용매 함량)과는 대조적으로 심지어 에멀젼 (높은 물 함량, 및/또는 높은 약물 함량)일 수 있다.

하기 실험들은 국소 전달을 위한 시롤리무스 및 파클리탁셀 개시된 수성 액체 제형들을 생성하는 데 사용되는 원리들 및 제형들을 예시하기 위해 포함되었다. 특정 제형의 효능에는 영향을 주지 않으면서 일 태양 또는 다른 태양의 제형들을 향상시키도록 다수의 부형제가 교체될 수 있다.

제1 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400 및 BHT를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 100.5 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 9.8 ㎎의 PEG 400 (알드리치(Aldrich)), 및 10.1 ㎎의 BHT (알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1 ㎖의 에탄올을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 1 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액이 탁해졌으며 유기 용액 중의 시롤리무스가 즉시 침전하였다. 교반 시에 시롤리무스는 불용성으로 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 19에 나타나있다.

시롤리무스의 불용성 때문에 이러한 특정 제형에 대해서는 더 이상의 실험을 수행하지 않았다.

제2 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400 및 BHT를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 99.0 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 10.1 ㎎의 PEG 400 (알드리치), 및 9.9 ㎎의 BHT (알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1.5 ㎖의 에탄올을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.5 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 교반 시에 맑고 안정하게 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 20에 나타나있다.

코팅 모폴로지 연구들을 위해 표 20의 맑은 용액 제형을 유리 슬라이드로 옮겼다. 길슨 피펫맨(Gilson pipetteman)을 사용하여 20 ㎕의 코팅 용액을 미리 칭량된 유리 슬라이드 상으로 3회 옮겼다. 슬라이드 상의 코팅 스폿(spot)을 라미나 후드(laminar hood) 내에 실온에서 건조되게 두었다. 건조 후에 코팅 스폿은 서서히 불투명하게 되었다. 코팅된 스폿을 갖는 슬라이드의 중량을 측정하고 표 21의 1행 및 4행에 기록하였다. 코팅 용액의 약물 함량 전달 효율을 결정하였고 약 95%였다.

제3 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400 및 BHT를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 101.0 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 10.0 ㎎의 PEG 1000 (알드리치), 및 10.2 ㎎의 BHT (알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1.3 ㎖의 아세톤을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.7 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 즉시 탁하게 되었다. 교반 시에, 약물의 일부가 용액으로부터 침전하였고 바이알의 벽에 들러붙었다. 코팅 제형의 조성이 표 22에 나타나있다.

코팅 모폴로지 연구들을 위해 표 22의 제형의 용액의 맑은 부분을 유리 슬라이드로 옮겼다. 길슨 피펫맨을 사용하여 20 ㎕의 코팅 용액을 미리 칭량된 유리 슬라이드 상으로 3회 옮겼다. 슬라이드 상의 코팅 스폿을 라미나 후드 내에 실온에서 건조되게 두었다. 건조 후에 코팅 스폿은 서서히 불투명하게 되었다. 코팅된 스폿을 갖는 슬라이드의 중량을 측정하고 표 18의 5행 및 7행에 기록하였다. 코팅 용액의 약물 함량 전달 효율을 결정하였고 약 76%였다. 감소된 약물 전달 효율은 대부분 물 첨가 시 용액으로부터 시롤리무스의 침전에 의해 야기되는 것 같았다. 최종 코팅의 중량이 용이하게 제어되지 않기 때문에 이러한 제형은 코팅을 위해 적합하지 않다.

제4 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400 및 BHT를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 95.5 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070))를 첨가한 후에, 약 9.9 ㎎의 PEG 400 (알드리치), 및 10.2 ㎎의 BHT (알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1.2 ㎖의 아세톤을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.8 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 즉시 탁해졌으며 실온에서 안정한 에멀젼으로 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 23에 나타나있다.

코팅 모폴로지 연구들을 위해 표 23의 제형의 안정한 에멀젼을 유리 슬라이드로 옮겼다. 길슨 피펫맨을 사용하여 20 ㎕의 코팅 용액을 미리 칭량된 유리 슬라이드 상으로 3회 옮겼다. 슬라이드 상의 코팅 스폿을 라미나 후드 내에 실온에서 건조되게 두었다. 건조 후에 코팅 스폿은 서서히 불투명하게 되었다. 코팅된 스폿을 갖는 슬라이드의 중량을 측정하고 표 21의 2행에 기록하였다. 코팅 외관 및 모폴로지에 대한 건조 속도의 영향을 시험하기 위해, 유사하게 코팅 용액 B1을 다양한 양으로 유리 슬라이드들로 옮겼고, 그 결과를 표 21의 3 및 9행에 기록하였다. 코팅 용액의 약물 함량 전달 효율을 결정하였고 90% 초과였다. 2행에서의 적은 전달량은, 코팅 막이 맑으며 가장 투명하고 슬라이드 상에서 균일하다는 점에서 더 우수한 코팅 모폴로지를 제공하였다. 3행 및 9행에서와 같이, 더 많은 양의 코팅 에멀젼을 슬라이드로 옮겼을 때는, 코팅이 다소 불투명하게 되었다. 이러한 결과는, 슬라이드 및 풍선의 코팅에 있어서, 다수의 경로를 이용하여 최상의 코팅 모폴로지 및 외관을 달성하는 것이 이로울 수 있음을 제안한다.

제5 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400 및 BHT를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 100.5 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 10.1 ㎎의 PEG 400 (알드리치), 및 9.9 ㎎의 BHT (알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1.5 ㎖의 아세톤을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.5 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 실온에서 맑고 안정한 용액으로 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 24에 나타나있다.

코팅 모폴로지 연구들을 위해 표 24의 제형의 맑은 용액을 유리 슬라이드로 옮겼다. 길슨 피펫맨을 사용하여 50 ㎕의 코팅 용액을 미리 칭량된 유리 슬라이드 상으로 옮겼다. 슬라이드 상의 코팅 스폿을 라미나 후드 내에 실온에서 건조되게 두었다. 건조 후에 코팅 스폿은 서서히 불투명하게 되었다. 코팅된 스폿을 갖는 슬라이드의 중량을 측정하고 표 21의 6행에 기록하였다. 코팅 외관 및 모폴로지에 대한 건조 속도의 영향을 시험하기 위해, 유사하게 더 많은 양의 코팅 용액 C1을 다양한 양으로 유리 슬라이드로 옮겼고, 그 결과를 표 21의 10행에 기록하였다. 코팅 용액의 약물 함량 전달 효율을 결정하였고 95% 초과였다. 이 실험은, 제4 실험으로부터의 안정한 에멀젼과 비교하여, 더 높은 백분율의 유기 용매 (아세톤)가 맑은 용액을 야기함을 나타낸다. 그러나, 코팅된 막은 탁하고 불투명하게 변하였다. 이러한 모폴로지는, 아세톤 백분율이 60%인 제4 실험의 제형과 비교하여, 코팅 용액 중 더 높은 백분율의, 즉, 75%의 아세톤에 의해 건조 속도가 빨라졌기 때문인 듯하다. 다소 더 낮은 아세톤 농도는 더 느린 건조 공정 및 더욱 균일하고 투명한 외관을 야기한다.

제6 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400, BHT, 및 PVA를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 100.1 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 10.1 ㎎의 PEG 400 (알드리치), 및 9.9 ㎎의 BHT (알드리치) 및 9.7 폴리(비닐 알코올) (PVA, 80% 수화됨, 알드리치로부터 입수함)을 첨가하였다. 이어서, 1.5 ㎖의 아세톤을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.5 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 실온에서 맑고 안정한 용액으로 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 25에 나타나있다.

약 100 ㎕의 맑은 용액을 유리 슬라이드로 옮겨서 막을 형성하였다. 막은 중량이 4.8 ㎎ (96% 전달 효율)이었고 매끄럽고 균일한 필름을 형성하였다. 추가로, 3.0 x 20 ㎜ PTCA 풍선을 이러한 코팅 용액에 10초간 침지한 후에 꺼내어 라미나 후드 내에서 건조하였다. 약물 코팅의 건조 중량이 표 26에 열거되어 있다. 코팅은 반투명 내지 맑은 외관이었다. 약 5초의 지속 시간의 제2 침지는 중량을 추가로 2.6 ㎎만큼 증가시켰고 코팅은 더 두껍고 더 불투명해졌다.

이어서, 약하게 교반하면서, 코팅된 풍선들을 탈이온수 (DI수)에 2분 동안 침지하였다. 이어서, 풍선들을 클램프에 고정하고 라미나 후드 내에 넣어 30분 동안 건조하였다. 풍선들 상의 코팅이 불투명하게 되어 풍선 상의 백색 필름으로 되었다. 평균적으로, 코팅은 약 14 내지 54%의 약물 코팅을 소실하였다. 결과가 하기에 표 27에 열거되어 있다.

제7 실험에서는, 용해도 및 수송 향상제로서 PEG 400, BHT, PVA 및 Brij 35를 사용하여 수성 코팅 용액을 제형화하였다. 용기 중량을 잰 10 ㎖ 신틸레이션 바이알에 약 100.0 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070)를 첨가한 후에, 약 10.1 ㎎의 PEG 400 (알드리치), 및 9.9 ㎎의 BHT (알드리치) 및 10.1 폴리(비닐 알코올) (PVA, 80% 수화됨, 알드리치로부터 입수함), 및 5.7 ㎎의 Brij 35 (폴리옥시에틸렌글리콜 도데실 에테르, 비이온성 계면활성제, 알드리치)를 첨가하였다. 이어서, 1.2 ㎖의 아세톤을 첨가하여 진탕 하에서 상기 성분들을 용해하였다. 일단 용액이 완전히 맑아지면, 용액에 0.8 ㎖의 물을 천천히 첨가하였다. 혼합된 용액은 실온에서 맑고 안정한 용액으로 남아있었다. 코팅 제형의 조성이 표 28에 나타나있다.

제4 실험으로부터의 B1의 안정한 에멀젼과 대조적으로, 이러한 코팅 용액은 맑았다. 이는 아마도 혼합 용액 중 시롤리무스의 용해도에 도움을 주는 PVA 및 Brij 35의 첨가 때문일 것이다. 약 100 ㎕의 맑은 용액을 유리 슬라이드로 옮겨서 막을 형성하였다. 막은 중량이 4.6 ㎎ (92% 전달 효율)이었고 매끄럽고 균일한 필름을 형성하였다. 추가로, 3.0 x 20 ㎜ PTCA 풍선을 이러한 코팅 용액에 10초간 침지한 후에 꺼내어 라미나 후드 내에서 건조하였다. 약물 코팅의 건조 중량은 2.2 ㎎이었다. 코팅은 반투명 내지 맑은 외관이었다. 제2 침지는 중량을 추가로 3.0 ㎎ 만큼 증가시켰고 코팅은 더욱 불투명해졌다. 제3 침지는 코팅 중량을 추가로 3 ㎎만큼 증가시켰다. 또한 침지 속도는, 코팅 용액에 대한 장기간의 노출이 이전에 놓인 코팅을 용해할 것이라는 점에서 중요하다. 각각의 침지 단계 후의 코팅 중량 및 최종 코팅 중량을 표 29에 열거하였다.

이러한 연구에 의하면, 3회 침지 단계 후에 4 내지 7 ㎎의 코팅이 풍선 표면에 첨가되는 것으로 보인다. 코팅은 맑음 내지 반투명의 외관이었다.

연구의 최종 단계에서는, 약하게 교반하면서, 코팅 풍선들을 탈이온수 (DI수)에 2분 동안 침지하였다. 이어서, 풍선들을 클립에 고정하고 라미나 후드 내에 넣어 30분 동안 건조하였다. 풍선들 상의 코팅이 불투명하게 되어 풍선 상의 백색 필름으로 되었다. 평균적으로, 코팅은 표 30에 나타낸 바와 같이 약 70%의 중량을 소실하였다.

코팅의 소실은 물과 접촉 시에 수화되는 Brij 35 (계면활성제) 및 PVA (수용성 중합체)의 추가적인 사용에 의해 아마도 추가로 촉진되었다. 최종 제형 중 Brij 35 및 PVA의 양을 조정하여 풍선 표면으로부터의 약물 방출의 퍼센트를 제어할 수 있다.

상기에 열거된 수성 제형들 중 일부는 PTCA 풍선 표면 코팅으로서 사용하기에 적합하며, 특히 제형 B1, 제형 B2, 제형 C1, 및 제형 C2에 의해 예시된다. 더 양호한 안정성 및 전개 시 풍선 표면으로부터의 탈착 용이성을 위해 코팅 용액을 제어하도록 다양한 부형제가 조정될 수 있다.

PEG, PVA 및 BHT와 같은 부형제들의 선택적인 사용과 함께, 유기 용매, 예를 들어, 아세톤과 물의 양호한 균형을 이루는, 표 21에 열거된 바와 같은 제형 B1 및 제형 C1을 사용하여 풍선 표면으로부터의 약물 코팅의 분리를 제어할 수 있다. 또한 이러한 부형제들 (PEG, Brij 35, 및 PVA)은, 그들의 양친매성 속성에 의해, 조직 내로의 약물의 수송을 촉진하고 그의 조직 보유를 또한 향상시킬 것이다. 표 25에서 C2, 및 26에서 B2로 설명된 제형에서 사용된 바와 같은 PVA 및 비이온성 계면활성제 (Brij 35)와 같은 추가적인 탈착 촉진제가 또한 풍선 표면으로부터 약물 코팅을 분리하는 데 도움을 주었다.

따라서, 하기 표 31은 상기한 개별 제형 B1, 제형 B2, 제형 C1 및 제형 C2에 기초한 표면 코팅들에 대한 바람직한 제형 범위를 열거한다.

풍선 또는 다른 의료 장치를 임의의 적합한 방식으로 코팅할 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 풍선은 분무 코팅될 수 있거나, 브러싱 또는 와이핑된 코팅을 가질 수 있거나, 또는 침지 코팅될 수 있다. 도 2a는 풍선(200)을 바이알(204)에 담긴 코팅 용액, 현탁액 및/또는 에멀젼(202) 내에 침지하는 것을 나타내며, 도 2b는 코팅된 풍선(206)을 나타낸다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 이러한 공정을 다회 반복하여 원하는 약물 농도를 달성할 수 있다.

풍선 또는 다른 확장성 부재를 이용하여 약물들 및/또는 치료제들을 전달할 때, 풍선 또는 다른 확장성 부재는 혈관의 공칭 직경보다 10% 이상 더 큰 직경으로 확장됨을 주지하는 것이 중요하다. 이러한 과확장은 약물 및/또는 치료제가 주변 조직들로 들어가는 것을 촉진하는 것을 포함하는 다수의 기능을 한다. 더욱이, 팽창 또는 확장의 수준 및 지속시간은 약물이 표적 조직 내에 흡수되는 정도에 영향을 줄 수 있다.

라파마이신의 다른 제형은 풍선 전달을 위해 특별히 맞춰질 수 있다. 더욱 구체적으로, 매우 단기간 동안의 풍선 또는 다른 확장성 장치의 표면으로부터의 방출을 위해 설계된 라파마이신의 제형이 개시된다. 약물 코팅된 장치가 충분한 효능을 나타내기 위해 중요한 요건들에는, 이식가능한 의료 장치, 특히 PTCA 풍선의 표면 상에 충분한 양으로 적절히 코팅되고, 장치 표면이 병변과 접촉할 때 중재(intervention) 부위에서 단기간 내에 충분한 양으로 방출되어, 재협착을 치료하도록 선택된 활성 약학적 성분 (API)을 갖는 것이 포함된다. 관상 동맥에서의 새로운(de novo) 협착 또는 혈관성형술 절차 후의 재협착, 예를 들어, 스텐트 내 재협착과 같은 병변들을 치료하기에 충분히 강력한 제형을 달성하기 위해 다수의 조성물 및 코팅 방법이 제안되어 왔다. 그러한 제형을 고안하는 데 있어서의 주요 과제는, 조직 내로의 전달 시점까지 약물 제형들이 풍선 표면에 부착되도록 약물 제형들을 제조하여, 저장 및 혈관구조를 통한 중재 부위로의 이동 동안에는 코팅을 안정하게 유지하고, 전개 시에는 코팅이 충분한 양으로 방출되게 하는 다수의 기술적 요건들에 있다. 보통 이러한 요건들은, 반대의 목적을 위해 활용될 수 있는 특성들을 갖는, 하나를 초과하는 부형제 또는 부형제들의 세트들을 필요로 한다. 예를 들어, 부형제들은, 확장 시에 코팅 중의 API가 소실되지 않도록, 풍선 표면 또는 풍선 접힘부(fold)들 내의 표면에 대한 코팅 제형들의 접착성을 향상시키는 데 필요할 수 있다. 다른 한편, 부형제들은 표면으로부터의 API의 탈착을 촉진하여 그의 의도된 항재협착 및/또는 항증식 기능을 위한 동맥 조직 내로 들어가게 하는 데 필요할 수 있다. 이러한 두 가지 요건은 현실적으로 종종 모순되며 최종 제형에서 이러한 상반되는 요건들을 조율하거나 균형을 맞추기 위해서는 실험이 필요하다.

제형을 결정하기 위한 실험 동안, 약물 용출 스텐트에서 API로서 사용될 때 현저한 효능을 나타낸 라파마이신인, 시롤리무스의 장치 또는 풍선의 표면에 대한 접착성을 향상시키는 데 있어서 부틸화 하이드록시톨루엔 (BHT)이 효과적인 듯 한 것으로 관찰되었다. 풍선 표면에 대한 시롤리무스 코팅의 접착성 및 병변 부위에서 시롤리무스의 최종 퍼센트 전달률을 평가하는 몇몇 방법은 시롤리무스에 대한 소정 비율의 BHT (0.5 내지 5% wt/wt)가 접착성 시험 시에 풍선의 표면에 대한 라파마이신 코팅의 접착 및 보유를 향상시키는 데 효과적임을 시사하는 것으로 생각된다. 또한, 본 명세서에 상세히 설명된 돼지 연구들은, 표준 돼지 관상동맥 내막 증식 모델에서, 시롤리무스 코팅 제형 중에 혼합된 5% BHT를 갖는 PTCA 풍선 상의 라파마이신 코팅이, 비코팅 대조군들과 비교하여, 내막 과형성을 억제하는 데 효과적이었음을 또한 시사한다.

다수의 실험을 수행하여 상기에 설명된 최소한의 요건들을 달성하는 제형들을 결정하였다. BHT의 사용을 통한 풍선 표면에 대한 시롤리무스 제형의 향상 및 그의 궁극적으로 향상된 항증식 효능에 대한 정확한 기작은 완전히 이해되지 않지만, 풍선 표면에 대한 라파마이신의 접착성을 향상시키거나, 또는 최종 제형을 더욱 순응성(compliant)으로 만들어서 제형 또는 코팅이 풍선 표면 상에 더욱 확실하게 남아있게 하는 한편, 그의 더욱 친수성인 속성으로 인해 병변 부위에서의 라파마이신 코팅의 방출을 향상시키는 것으로 추정하는 것이 합당하다. 따라서, 이러한 특정 응용에서의 BHT는 다수의 역할을 할 수 있다.

일련의 전형적인 풍선 코팅 제형들에 따르면, 라파마이신은, 미리 선택된 비율로 물과 혼합된, 에탄올, 아세톤, 또는 아이소프로판올 (IPA)과 같은 다수의 유기 용매를 갖는 용매 시스템에 용해된다. 유기 용매 대 물의 전형적인 비율은 3.4/1 (부피/부피)였다. 완전한 용해를 위해, 물 첨가 전에 약물 및 BHT를 유기 용매에 첨가하여 최종 코팅 제형을 제조하였다. 코팅 제형 중 시롤리무스의 표적 농도는, 풍선 표면 상의 시롤리무스의 최종 표면 밀도가 풍선 표면의 약 7 ㎍/㎟ 이하가 되어야 하는 계산에 기초하여 설계되지만, 고압 액체 크로마토그래피 (HPLC)와 같은 분석 방법에 의해 결정되는 표면 상의 최종 라파마이신 농도 또는 밀도는 표적 농도보다 더 낮았다. 본 발명의 제형 및 돼지 연구들에 사용되는 풍선 카테터는 직경이 3.5 ㎜이고 길이가 20 ㎜이며 총 공칭 표면적이 220 제곱밀리미터이다. 이러한 설명을 충족시키는 풍선들은 코디스 코포레이션으로부터 구매가능하며 명칭 파이어 스타(FIRE STAR)(등록상표) PTCA 풍선 (3.5x20 ㎜)으로 판매된다. 코팅 중 최종 표적 시롤리무스 농도는 대략 1.54 ㎎/풍선이다. 이러한 풍선들에는 Bx 벨로시티(VELOCITY) 관상동맥 스텐트와 같은 표준 일반 금속 스텐트, 또는 코디스 코포레이션으로부터 입수가능한 임의의 더 새로운 세대의 관상동맥 및/또는 말초 스텐트가 장착된다. 실험 시에, 아세톤/에탄올/물 용매 시스템에서, 친수성 코팅을 갖는 파이어 스타(등록상표) PTCA 풍선은, 시롤리무스 약물 코팅의 도포 전에 친수성 표면 처리되지 않은 비견되는 파이어 스타(등록상표) PTCA 풍선과 비교할 때, 내구성 약물 코팅에 도움이 되지 않은 것으로 또한 관찰되었다. 코팅 접착성 시험 중에, 친수성 풍선 표면 상의 약물 코팅은 실질적으로 더 많은 약물을 소실하였다. 친수성 처리는 표면의 점착성을 감소시키기 위해 설계된다는 점에서, 이러한 관찰 소견은 놀랍지 않다. 따라서, 약물 코팅 제형은 바람직하게는 비개질된 풍선 표면에 도포되어야 한다.

제1 실험에 따르면, 0%, 1%, 및 5% (wt/wt)로 BHT를 갖는 시롤리무스의 다수의 풍선 코팅 제형을 제조하였다. 3.4 ㎖의 IPA를 담은 바이알에 220 ㎎의 시롤리무스 및 2.2 ㎎의 BHT (1% BHT 제형)를 첨가하였다. 용매 중 시롤리무스 및 BHT의 교반 및 완전히 용해 시에, 1 ㎖의 물을 첨가하고 교반하여 최종 코팅 제형을 형성하였다. 최종 코팅 제형 중 시롤리무스의 농도는 50 ㎎/㎖였다. 0% 및 5% (11 ㎎)로 BHT를 갖는 제형들을 유사하게 제조하였다. 시롤리무스 코팅 용액들 (16 ㎕)을 접힌 파이어 스타(등록상표) PTCA 풍선의 접힘부들에 피펫팅하고 실온에서 건조하였다. 도 3은 피펫(300)을 사용하여 시롤리무스 제형(302)을 전달 카테터(308)의 단부 상의 풍선(306)의 접힘부들(304) 내로 정확하게 전달하는 것을 나타낸다. 동일한 절차를 사용하여 풍선 표면에 각각의 제형의 제2 도포분을 도포하고 건조하여 코팅 공정을 완료한다. 풍선을 코팅하는 데 다수의 공정을 사용할 수 있음을 주지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 풍선을 상기한 바와 같이 침지 코팅하거나, 또는 도 4에 나타낸 바와 같이 제형을 풍선(400)의 표면 상에 분무할 수 있다. 이러한 공정에서는, 분무 헤드(402)를 이용하여 제형(404)을 풍선(400)의 표면 상으로 전달한다. 또한, 다양한 시린지 펌프 및/또는 마이크로 디스펜서를 이용하여 풍선 표면 또는 풍선 접힘부들의 표면을 코팅할 수 있다. 또한, 풍선을 전체적으로 코팅하거나 단지 풍선 접힘부들과 같은 소정 영역들을 코팅할 수 있다.

이어서, 코팅된 파이어 스타(등록상표) PCTA 풍선을, 약물 코팅된 풍선의 전개 절차를 시뮬레이팅하는 습윤-접착성 시험에서 시험하였다. 시롤리무스 소실 시험은 약물 코팅된 풍선을 표준 지혈 밸브, 이어서 가이딩 카테터 (메드트로닉 코포레이션(Medtronic Corporation)으로부터 입수가능한 메드트로닉 런쳐(Medtronic Launcher)(등록상표) 카테터 JL 3.5 6 프렌치(French))에 통과시키는 것, 및 교반되는 혈액에서 1분 인큐베이션하는 것 (섭씨 37도)으로 이루어졌다. 인큐베이션 후에 풍선에 잔류하는 시롤리무스의 양을 HPLC로 분석하여 시험 중 시롤리무스 소실의 백분율을 얻는다. 각각의 제형에 대한 약물 소실 시험의 결과가 표 32에 제공되어 있다.

표 32의 시험 결과는 5% BHT를 포함하는 시롤리무스 용액이, 시뮬레이팅된 전개 절차 동안 시롤리무스의 소실을 감소시키는 데 효과적임을 명백하게 나타낸다. 데이터는 또한 아세톤/에탄올/물 용매 시스템에서, PTCA 풍선 상의 친수성 처리가 풍선 표면 상의 시롤리무스의 보유 또는 접착에 악영향을 줌을 시사한다. 5% BHT를 포함하는 시롤리무스 용액이 바람직한 제형인 것으로 결정되었고, 표준 돼지 손상 및 재협착 모델에서 그의 효능의 돼지 시험들에 추가로 사용하였으며, 그의 상세한 내용은 후속적으로 제공된다.

제2 실험에 따르면, 5% BHT 용액으로 코팅된 PTCA 풍선의 효능을 돼지 손상 모델에서 시험하였다. 시롤리무스 및 BHT (5% BHT, wt/wt)의 풍선 코팅 제형을 상기한 절차에 따라 제조하였다. 통틀어서, 시롤리무스와 BHT (5% BHT, wt/wt)의 코팅 용액 3개 및 BHT가 없는 코팅 용액 1개를, 연구를 위해 제조하였다. 코디스 코포레이션으로부터 입수가능한 표준 사이퍼(등록상표) 시롤리무스-용출 관상동맥 스텐트를, 연구를 위한 대조군으로서 사용하였다. 친수성 처리된 파이어 스타(등록상표) PTCA 풍선들 (3.5㎜ x20 ㎜, 총 표면적이 220 ㎟임)과 친수성 처리되지 않은 풍선들 둘 모두를 연구에서 시험하였다. 4가지 제형 조성이 하기 표 33에 설명되어 있다. 시롤리무스의 최종 코팅 밀도, 및 확장 중 시롤리무스 소실을 HPLC에 의해 측정하였다. 돼지 관상동맥에서의 조직 농도를 액체 크로마토그래피-질량분석법 (LC- MS)에 의해 측정하였다. 내막 과형성의 양을 30일에 표준 정량적 관상동맥 혈관조영술 (QCA)에 의해 결정하였다.

구체적으로, 2.5 ㎖의 각각의 코팅 용액을 제조하고, 16 ㎕ 코팅 용액의 2회 도포분을 PTCA 풍선 표면에 도포하고 건조한 후에 상기한 바와 같이 사용하였다. 공기 (건조 상태) 중에서 확장 후 및 돼지의 관상동맥 내에서 전개 후 약물 코팅 소실의 백분율이 하기에 표 34에 나타나있다.

표 34의 데이터로부터, 시롤리무스 제형 코팅 전의 PTCA 풍선 상의 친수성 코팅 또는 처리는 약물 코팅에서 더 많은 약물 소실을 야기하며 그에 따라 전개 후 코팅에서 더 적은 약물 보유를 야기함이 명백하다. 친수성 코팅은, 표면의 점착성을 감소시키고 아마도 후속적인 코팅들에 반발하고 전개 후 친수성 코팅으로부터의 코팅 탈착을 촉진하기 위해 설계된다는 점에서, 이는 놀랍지 않다. 사전 친수성 처리 없이 풍선 표면 상에 놓인 2개의 코팅 제형은 건조 상태 확장 중에 더 적은 약물 코팅 소실을 야기하였으며 전개 후에 풍선 상에 더욱 많은 약물을 보유하였다.

하기에 나타낸 표 35에 제공된 데이터로부터, 시롤리무스 코팅 도포 전에 친수성 코팅을 갖는 2개의 군에 있어서, 5% BHT를 코팅 제형에 첨가하는 것이 더 큰 초기 조직 농도를 야기하였음이 명백하다.

시롤리무스 및 BHT 5% 코팅 전에 사전 친수성 처리된 풍선을 사용한 2개의 군에 있어서, 아세톤/에탄올 군에 대한 더 높은 초기 조직 농도는 아마도 확장 중 코팅의 상이한 물리적 상태와 관련되는 것으로 생각되었다. IPA/물 군과 관련된 시롤리무스의 다소 더 낮은 초기 조직 농도는 전개 후 풍선 표면 상에 잔류하는 시롤리무스의 다소 더 낮은 양과 관련되었다. 제형과 관계없이, 20분, 24시간, 8일 및 30일에서의 시롤리무스의 조직 농도 모두는, 비견되는 약물 용출 스텐트에서 나타나는 치료 유효 수준, 일반적으로 조직 1 ㎎당 1 ng 시롤리무스의 범위를 초과하였다.

시롤리무스 및 BHT 코팅된 풍선들 및 대조군인 사이퍼(등록상표) 시롤리무스-용출 관상동맥 스텐트들을 표준 돼지 관상동맥 이식 연구에 사용하였다. 연구에서 풍선 확장 시 풍선의 오버사이징(over-sizing)은 10 내지 20%로 제어하였다. 종점은 QCA를 사용한 이식후 30일에서의 후기 내강 소실이다. 30일 PK 연구들에서의 4개의 시롤리무스 코팅된 풍선들 및 사이퍼(등록상표) 시롤리무스-용출 관상동맥 스텐트 대조군에 대한 코드들 및 제형들이 하기에 표 36에 열거되어 있으며 상이한 군들의 30일 후기 내강 소실이 도 6에 그래프로 나타나있다.

연구 결과들은 4개의 제형 모두가, 임상적으로 입증된 사이퍼(등록상표) 시롤리무스-용출 관상동맥 스텐트 대조군에 비견되는 유사한 후기 소실 (㎜)을 가졌음을 나타내었다.

30일에서의 최소 내강 직경과 같은 유사한 효능 측정치들이 또한, 시롤리무스 코팅된 풍선들이 도 7에 그래프로 나타낸 바와 같이 연구에서 사이퍼(등록상표) 시롤리무스-용출 관상동맥 스텐트 군에 비견되는 효능을 가졌음을 시사하였다.

혈관 폐쇄의 가능성을 추가로 감소시키기 위해서는 약물 코팅된 풍선과 함께 일반 금속 스텐트를 이용하는 것이 이로울 수 있다. 또한, 약물 전달을 위한 약물 코팅된 풍선 위에 일반 금속 스텐트를 배치하는 것이 또한 풍선 표면 상의 또는 접힘부들 내의 약물 코팅을 보호하는 역할을 할 수 있다. 도 5는 약물 코팅된 풍선(502) 상의 스텐트(500)를 나타낸다.

예시적인 실시 형태에 따르면, 본 발명은 시롤리무스, 항산화제, 필름-향상제 및/또는 필름 형성제, 및 하나 이상의 휘발성, 비수성 용매를 포함하는 시롤리무스 조성물의 비수성 액체 제형을 생성하는 데 관한 것이다. 상기 제형은 바람직하게는 임의의 적합한 수단들에 의해 의료 장치의 표면에 부착되며, 실질적으로 잔류 용매가 남지 않도록 건조된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 비수성은 물 이외의 유기 용매를 의미할 것이고, 용어 필름 향상제는 코팅 또는 필름의 형성을 향상시키는 자연 유래 또는 합성 재료를 의미할 것인데, 여기서, 그러한 제제의 일반적인 포함 범위는 최종 건조 제형의 약 0.01%(wt/wt) 내지 약 20.0%(wt/wt)이고, 용어 휘발성은 1 기압에서 비등점이 섭씨 150도 미만인 재료를 지칭할 것이다. 시롤리무스 조성물을 확장성 의료 장치, 예를 들어, 풍선 상의 코팅으로서 이용하여, 장치의 확장에 의해 코팅과 조직 사이의 접촉, 및 장치가 이용되는 혈관 벽들을 포함하는 조직 내로의 액체 제형의 흡수가 촉진되게 할 수 있다.

본 명세서에 설명된 다수의 실험은, 돼지 관상동맥 임플란트 모델에서 시롤리무스뿐만 아니라 파클리탁셀이 유효한 항재협착 및 항염증 반응을 이끌어내었음을 시사한다. 이러한 상기한 실험들은 또한 이러한 제형들이 코팅, 폴딩 및 포장 공정 동안, 및 혈관구조 내의 전개 부위로의 이동 동안 둘 모두에 일반적으로 코팅을 상당히 소실하였음을 나타내었다. 따라서, 풍선 표면에 대한 시롤리무스 제형들의 접착성을 추가로 향상시켜 활성 약학적 제제, 즉, 시롤리무스의 소실을 최소화할 필요성이 존재한다. 따라서, 조성물의 일부로서 필름 형성 및/또는 필름 향상제를 사용함으로써 풍선 표면에 대한 약물 코팅의 향상된 접착성을 나타내도록 일련의 비수성 제형들을 생성하고 유리 슬라이드들 및 풍선 카테터들 상에 코팅하였다.

비수성 제형들 또는 조성물들은 수성 제형들 또는 조성물들에 비해 다수의 이점을 제공한다. 비수성 제형들과 비교할 때, 수성 제형들은 건조가 더 오래 걸린다는 점에서 더 긴 처리 시간을 필요로 한다. 또한, 비수성 제형들은 그들의 비수성 대응물들보다 덜 안정하다. 조성물을 풍선과 같은 확장성 장치 상에 사용하기 위해 요구되는 특성들에는 양호한 코팅 접착성, 양호한 방출 동력학, 양호한 필름 형성 특성들 및 약물 또는 치료제 안정성이 포함된다. 본 명세서에 기재된 예시적인 실시 형태에서, 항산화제 (예를 들어, BHT)는 장치에 대한 최종 제형의 접착을 촉진하는 기능을 하고, 치료제를 안정화시키고, 치료제의 결정화를 방해하여 장치 표면으로부터의 방출 및 조직 흡수를 촉진함으로써 유리한 방출 동력학을 촉진하는 기능을 한다. 본 명세서에 기재된 예시적인 실시 형태에서, 필름 형성제 (예를 들어, PVP)는 장치의 표면에 대한 최종 조성물의 더 양호한 접착을 촉진하도록 기능하여, 제조 및 전달 동안 장치로부터의 치료제의 조기 방출을 방지하는 역할을 한다. 또한, 항산화제 및 필름 형성제 둘 모두는 장치로부터 주변 조직 내로의 치료제의 수송을 증가시키는 기능을 한다.

하기 실험들은 상기에 간단히 기재된 원리들 및 제형들을 예시하는 역할을 한다. 특정 제형의 효능에는 영향을 주지 않으면서 일 태양 또는 다른 태양의 제형들을 향상시키도록 다수의 부형제가 교체될 수 있다. 이러한 부형제들의 완전한 목록이 후속하여 제공된다.

본 발명에 따른 제1 세트의 실험에서는, 시롤리무스 (라파마이신), 부틸화 하이드록실 톨루엔 (BHT), 및 K90 (폴리비닐피롤리돈(PVP), 바스프로부터의 PVP)을 포함하는 일련의 에탄올 용액을 제조하였다. K90은 제조사에 따르면 80 내지 100의 K 값 및 약 360 KD의 높은 분자량 (Mn)을 갖는 바스프로부터의 특정 등급의 PVP이다. 제조된 코팅 용액들의 조성이 하기 표 37에 설명되어 있다.

구체적으로, 표 37에 설명된 양에 따라, 약 100 ㎎의 시롤리무스 (라파마이신, 스톡 # 124623500 배치 # RB5070), 그 후에, 약 5 ㎎의 BHT (EMD로부터의 로트 # K36760774), 및 다양한 미리 결정된 양의 K90을 2 ㎖의 에탄올 (EMD로부터의 카탈로그 #: EX0278-6, 로트#:50043)과 함께 신틸레이션 바이알들에 첨가하였다. 이어서, 신틸레이션 바이알들에 뚜껑을 단단히 덮고, 실험실 볼텍스 혼합기로 약 30초 동안 고체 용매 혼합물들을 혼합한 후에 환기 후드 내에 넣었다. 볼텍서(vortexer)로 바이알들을 수회 교반한 후에 약물과 부형제 혼합물들을 실온에서 서서히 용해하여 균질한 용액들을 형성하였다. 각각의 용액 중 시롤리무스에 대한 K90의 비는 각각 약 0%, 5%, 및 20%이다. 이어서, 용액들을 온건한 기류에 노출시켜 에탄올 양을 반으로 감소시키고 유리 슬라이드 또는 풍선 카테터 상에 필름을 형성하기에 적합한 요구되는 용액 점도를 달성하였다.

이어서, 보정된 에펜도르프(Eppendorf) 피펫을 사용하여 다양한 코팅 용액들을 25 ㎕ 증분으로 보통의 유리 커버 슬라이드들 상에 침적하고 환기 후드 내에서 실온에서 건조하였다. 원하는 코팅 두께를 달성하고 코팅 모폴로지 변화를 더 잘 관찰하기 위하여, 코팅 용액들을 슬라이드들 상에 최대 3회 침적하였다. 이어서, 코팅된 슬라이드들을 환기 후드 내에서 하룻밤 공기 건조하였다. 유리 커버 슬라이드 상의 각각의 건조된 코팅의 모폴로지를 디지털 광학 카메라가 구비된 키엔(Keyenne) 현미경으로 캡쳐하였다. 이미지들이 도 8에 나타나있다.

도 8의 이미지들로부터, K90 (SBEK90-0)을 사용하지 않으면 코팅이 유리 슬라이드 상에 불투명한 외관을 나타내었음이 명백하며, 이는 용매 에탄올이 건조된 후 시롤리무스 및 BHT가 결정화됨을 시사한다. 이미지는 또한, 시롤리무스와 혼합된 약 5% (wt/wt) BHT (5.0 ㎎/(101.1 ㎎ + 5.0 ㎎))는 풍선 코팅에 적합한 양호한 필름을 형성하기에 충분하지 않았음을 시사한다. 코팅은 플라스틱 코팅된 스패튤라로 긁어내는 것을 견뎌내기에 충분히 강하지 않았다. 대조적으로, 약 4.5% (wt/wt)의 K90 (5.1 ㎎/ (5.1 ㎎ + 4.9 ㎎ + 101.9 ㎎))을 코팅 믹스에 혼합한 경우에는, 유리 슬라이드 상에 균일하고 투명한 코팅 필름이 달성되었다. 코팅 외관은, 슬라이드 상의 3가지 성분 (시롤리무스, BHT, 및 K90) 모두의, 그들 사이의 임의의 시각적 상 분리가 없는, 거의 균일한 혼합물을 시사한다. 코팅은 또한, 플라스틱 커버된 스패튤라를 사용하여 코팅을 긁어낼 때, 더욱 내마모성이어서 최소한의 소실을 갖는 것으로 보인다. 연구에서의 흥미로운 관찰 소견은 최종 코팅 혼합물에 더 많은 양의 K90 (16%, wt/wt) (20.1 ㎎/ (20.1 ㎎ + 5.1 ㎎ + 99.5 ㎎))을 사용하는 경우, 코팅이 다시 불투명해진다는 것인데(도 8의 SBEK90-20), 이는 슬라이드 상의 불균질한 코팅 및 코팅의 상이한 성분들 사이의 가능한 상 분리를 시사한다. 코팅의 고르지 않은 패턴은 또한 다량 (코팅 중 최종 총 고형물의 16% (wt/wt))의 K90이, 시롤리무스 및 BHT의 도메인들로부터 분리될 수 있는, 그 자체의 도메인을 형성하였을 수 있음을 시사한다. 이러한 일련의 실험들은 균일한 모폴로지를 야기하는 K90의 첨가에 대한 최적점이 존재할 수 있음을 나타내며, 이는 실험들에서 시험된 바와 같이, 아마도 5% (wt/wt) 미만일 것이다. 최종 최적점은 양호한 필름 형성 특성들과 병변 부위에서 동맥 벽들과의 접촉 시 코팅의 빠른 용해의 균형에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 제2 실험에서는, 시롤리무스, 부틸화 하이드록실 톨루엔 (BHT), 및 K30 (폴리비닐피롤리돈, 바스프로부터의 PVP)을 포함하는 에탄올 용액들을 제조하였다. K30은 26 내지 35의 K 값 및 (K90에 대한 360 KD의 Mn과 비교하여) 약 40 KD의 더 낮은 Mn을 갖는 바스프로부터의 특정 등급의 PVP이다. 코팅 용액들의 조성이 하기 표 38에 설명되어 있다. 구체적인 실험 절차들은 상기한 K90을 사용한 제1 일련의 실험들과 유사하였다.

이어서, 보정된 에펜도르프 피펫을 사용하여 다양한 코팅 용액들을 25 ㎕ 증분으로 보통의 유리 커버 슬라이드들 상에 놓고 환기 후드 내에서 실온에서 건조하였다. 원하는 코팅 두께를 달성하고 코팅 모폴로지 변화를 더 잘 관찰하기 위하여, 코팅 용액들을 슬라이드들 상의 동일한 스폿 상에 최대 3회 침적하였다. 이어서, 코팅된 슬라이드들을 환기 후드 내에서 하룻밤 공기 건조하였다. 유리 커버 슬라이드 상의 각각의 건조된 코팅의 모폴로지를 디지털 광학 카메라가 구비된 키엔 현미경으로 캡쳐하였다. 이미지들이 도 9에 나타나있다.

도 9에 나타낸 이미지들로부터, K30 (SBEK30-0)이 존재하지 않으면, 슬라이드 상의 코팅이 불투명하였다는 것이 명백하며, 이는 용매 에탄올이 건조된 후에 시롤리무스 및 BHT가 분리되고 아마도 결정화됨을 시사한다. 각각의 침적 후 남겨진 환(ring)들은 코팅 용액들의 연속적인 침적이, 슬라이드 상의 필름의 전체 외관을 변경시키지 않으면서, 코팅의 질량을 증가시켰음을 시사한다. 대조적으로, 약 4.5% (wt/wt)의 K30 (5.1 ㎎/ (5.1 ㎎ + 4.8 ㎎ + 101.5 ㎎))을 코팅 믹스에 첨가한 경우에는, 다소 더 균일하고 반투명한 코팅 필름이 유리 슬라이드 상에 형성되었다. K30이 없는 코팅과 비교하여, 상기 코팅은 또한 플라스틱 커버된 스패튤라를 사용하여 코팅을 긁어냈을 때 다소 더 내마모성이어서 더 적은 코팅의 소실을 갖는 것으로 나타났다. 더 많은 K30 (약 16% (wt/wt) (20.2 ㎎/ (20.2 ㎎ + 4.9 ㎎ + 100.7 ㎎))을 코팅 믹스에 첨가한 경우, 코팅은 다시 다소 더 불투명하게 되었으며 (도 9의 SBEK30-20), 이는 슬라이드 상의 더욱 불균질한 코팅 및 코팅의 상이한 성분들 사이의 아마도 더 많은 상 분리를 시사한다. 개선은 PVP의 동일한 농도로 K90이 첨가된 코팅만큼 크지는 않았다. 도 9에서와 비교하여, 시험된 각각의 농도에서 도 8의 코팅 필름의 더욱 투명한 외관을 고려할 때, 투명하며 아마도 더욱 균일한 코팅 필름을 형성하는 데에 K90이 더 효과적인 것으로 보인다. 이러한 관찰 소견은 아마도, 더 낮은 Mn 화학종인 K30과 비교하여, K90이 더 큰 Mn (10배 더 큼)을 가지며 그 결과로 더 양호한 필름 형성 능력을 갖고, 결합제로서의 역할을 하기에 그리고 약물 및 BHT 도메인들, 또는 그들의 결정질 구역들의 형성을 방지하기에 더욱 효과적일 수 있다는 사실로 인한 것이다. 약 0% (wt/wt), 약 5% (wt/wt), 약 16% (wt/wt) 수준으로의 K30의 첨가로 인한 코팅 모폴로지 (또는 외관)의 변화는 K90의 경우에서 만큼 현저하지 않았다.

상기한 관찰 소견들을 고려하여, K90의 농도 및 K30의 농도 둘 모두가 최종 코팅 용액들 중 약 0.1% (wt/wt), 약 1.0% (wt/wt), 약 5% (wt/wt) 및 약 20% (wt/wt)인 제3 일련의 코팅 실험들을 수행하였다. 코팅 용액들의 제조는, 약 0.1% (wt/wt) PVP를 함유하는 코팅 용액 및 약 1% (wt/wt) PVP를 함유하는 코팅 용액을 제외하고는, 제1 및 제2 일련의 실험들에 대해 기재된 것과 유사하였다. 이러한 2가지 용액은 스톡 10% (wt/wt) PVP 용액으로부터 계열 희석하여 제조하였다. 이러한 방식으로 최종 PVP 농도들의 정확성을 보장하였다. 코팅 용액들의 조성이 하기 표 39에 설명되어 있다.

일단 코팅 용액들이 제조되면, 코팅 용액 중량의 최종 중량이 그의 원래의 중량의 반으로 감소될 때까지, 온건한 공기 스트림을 바이알 내에 적용하여 여분의 에탄올을 제거한다. 이러한 공정에 의해 코팅 용액들의 점도가 상당히 증가하였다.

엔도플래터(Endoflator)를 사용하여 표준 PTCA 풍선 카테터를 약 2 기압의 압력으로 다소 팽창시켰다. 풍선 표면을 에탄올로 적신 실험실 킴와이프 린트-프리(lint-free) 와이프로 철저히 세정하였다. 세정된 풍선을 2분 동안 건조되게 둔 후에 코팅 용액을 도포하였다. 풍선을 회전시키면서 에펜도르프 피펫을 사용하여 코팅 용액을 풍선의 전체 길이 상에 침적하였다. 풍선 상의 코팅을 실온에서 약 2분 동안 건조되게 둔 후에 제2 코팅을 도포하였다. 이어서, 풍선을 수축시키고, 풍선 랙에 걸고, 실온에서 하룻밤 건조되게 두었다.

엔도플래터를 사용하여 풍선들을 약 10 기압의 압력 (풍선의 컴플라이언스 차트(compliance chart)에 따른 공칭 팽창 압력)으로 재팽창시키고 키엔 현미경 하에서 코팅 모폴로지를 관찰하고 디지털 카메라로 기록하였다. 팽창된 풍선들의 이미지들이 도 10에 나타나있다.

도 10은 다양한 시롤리무스/BHT/K90 (PVP) 용액들 (약 5% (wt/wt) 이하)로 코팅된 풍선 표면을 나타낸다. 캡쳐되어 도 10에 나타내어진 이미지들에 의하면, 약 0.1% (wt/wt) 미만의 K90은 코팅 조성물의 필름 형성 능력 및 풍선에 대한 약물 함유 필름의 접착성을 향상시키기에 충분하지 않은 것으로 보인다. 상부의 두 패널은 풍선에 대한 코팅의 불량한 접착 및 표면 전반에서 얇게 벗겨지는(flaky) 코팅을 나타내었다. 하부의 두 패널은 대조적으로 풍선 표면 상의 매우 양호하고 균일한 코팅을 나타내었다. 또한 코팅의 접착성이 역시 개선되었다. 약 1% (wt/wt) K90을 함유하는 코팅과 약 5% (wt/wt) K90을 함유하는 코팅 사이에는 분명한 차이가 없었으며, 이는 약 1% (wt/wt) K90이 풍선 표면에 대한 코팅의 양호한 접착성/접합성을 보장하기에 충분할 수 있음을 시사한다. 이러한 관찰 소견은 유리 커버 슬라이드들에서의 예비 결과들(도 8 및 도 9)을 확인시켜 주었다.

도 11은 다양한 시롤리무스/BHT/K90 (PVP) 용액들 (약 16% (wt/wt)이하)로 코팅된 풍선 표면을 나타낸다. 도 11의 이미지들은, 코팅 용액 중 과도한 K90이 더 양호한 필름 형성 현상을 야기하지는 않는다는, 유리 커버 슬라이드들 상에서 관찰된 예비 결과들을 추가로 확인시켜준다. 약 16% K90 (wt/wt)(최종 건조 코팅 제형 중 K90의 백분율)을 갖는 코팅은, 유리 슬라이드 상의 상기 코팅의 불투명하고 불균질한 코팅 외관(도 8)과 유사하게, 풍선의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 얇게 벗겨지는 매우 거친 코팅을 야기하였다. 이러한 일련의 연구로부터, 코팅 용액 중 K90의 최적 범위는 약 0.1% (wt/wt) 내지 약 5% (wt/wt)일 수 있으며, 약 0.5% (wt/wt) 내지 약 1% (wt/wt)가 아마도 최종 코팅 건조 제형 중 K90의 가장 최적의 바람직한 농도에 근접하는 것으로 추론할 수 있다. 풍선 코팅 제형 중 K90의 정확한 최적 농도는, 전개 부위로 이동하는 동안의 약물 (시롤리무스) 소실 백분율 및 절차 후 동맥 조직 내의 시롤리무스의 농도를 결정할 수 있는 시험관 내(in vitro) 용해 연구들 및 생체 내(in vivo) 용해 연구들 둘 모두에서 확인할 필요가 있을 것이다.

진짜(bona fide) 생체 내 조직 농도가 없을 경우, 단순한 와이핑 연구들을 수행하여 풍선 표면 상의 필름들의 코팅 접착성을 평가하였다. 린트-프리 킴와이프를 팽창된 풍선 (10 ATM)에 대고 집어서 표면을 2회 와이핑하는 데 사용하였다. 단순한 와이핑 절차 후에 코팅의 일체성(integrity)을 기록하였고 도 12에 나타내었다.

도 12는 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후 풍선 표면 상에 약 0.1% (wt/wt) K90을 갖는 코팅을 나타낸다. 이미지들은 엔도플래터에 의한 두 번째 팽창 후에 코팅이 최소로 소실되었음을 시사한다. 그러나, 킴와이프 연마 후에 코팅의 대략 반이 소실되었고 (하부의 패널), 이는 약 0.1% (wt/wt) K90에서는 코팅에 내구성이 없었음을 나타낸다.

대조적으로, 약 0.5% (wt/wt) K90을 갖는 코팅은 킴와이프 연마 후에 코팅의 훨씬 더 양호한 보유를 나타내어, 절차 후에 코팅의 뚜렷한 소실이 없었다. 이러한 결과들은 약 0.5% (wt/wt) K90이 필름 형성제의 역할을 하고 아마도 코팅 제형 중 약물 및 BHT의 결정화를 방해하기에 충분할 수 있음을 시사한다.

도 13은 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 후 풍선 표면 상에 0.5% (wt/wt) K90을 갖는 코팅을 나타낸다. 유사한 결과들이 약 1% (wt/wt) K90에서 관찰되었다. 도 14는 2회 확장 및 킴와이프를 사용한 1회 연마 와이프 후 풍선 표면 상에 약 1% (wt/wt) K90을 갖는 코팅을 나타낸다. 약 1% (wt/wt) K90을 갖는 코팅은 연마에 대해 훨씬 더 탄력적이어서, 절차 후 코팅의 현저한 소실이 최소화된 것으로 나타났다.

K90 제형 연구들에 병행하여, 일련의 K30 함유 시롤리무스/BHT 제형들을 제조하였다. 코팅 용액들의 조성이 하기 표 40에 설명되어 있다. 용액 제조 및 K30 함유 코팅들의 평가는 K90 함유 용액들에 대한 것과 유사하였다.

확장 후 풍선들의 선택된 이미지들이 하기에 도 15에 나타나있다. 결과들은 풍선 표면 상의 K90 함유 약물 코팅들에서 관찰된 것과 유사하였다. K30을 갖지 않거나 너무 많은 K30 (약 16% (wt/wt))을 갖는 코팅들은 얼룩지고 얇게 벗겨지는 외관을 나타낸 반면, 소량의 K30 (약 4.5% (wt/wt))은 풍선 상에 훨씬 더 균일하고 부합하는(conforming) 코팅을 가졌다.

도 15는 시롤리무스/BHT/K30 용액들로 코팅된 풍선 표면의 모폴로지를 나타낸다. K30 함유 코팅 용액들의 필름 일체성 연구들은 K90에서와 결과들이 유사하였다. 도 16의 이미지들은, 약 0.5% (wt/wt) K30을 함유하는 코팅 제형들이 충분한 물리적 일체성을 가지며, 코팅의 현저한 소실없이 킴와이프 연마제의 연마를 견뎌낼 수 있었음을 나타낸다.

상기 연구들은 생체적합성 합성 수용성 중합체인, 폴리비닐피롤리돈이, 코팅 제형에 최적 수준으로 사용될 때, 훨씬 개선된 코팅 외관들을 야기하며, 코팅된 풍선이 팽창 전에 병변 부위로 이동하는 동안 아마도 직면하게 될 물리적 연마에 대한 훨씬 더 양호한 저항성을 야기함을 나타낸다.

PVP 이외의, 다른 약학적 담체들 또는 필름 형성 및/또는 필름 향상제들에는 하이드록시알킬셀룰로오스류, 예를 들어, 하이드록시프로필셀룰로오스 및 HPMC, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 알킬셀룰로오스류, 예를 들어, 에틸셀룰로오스 및 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스; 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 친수성 셀룰로오스 유도체들, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG); 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로오스 아세테이트 트라이멜리테이트, 폴리비닐아세테이트 프탈레이트, 하이드록시프로필메틸-셀룰로오스 프탈레이트, 하이드록시프로필메틸-셀룰로오스 아세테이트 석시네이트; 폴리(알킬 메타크릴레이트); 및 폴리(비닐 아세테이트) (PVAc), 폴리(비닐 알코올류) (PVA), 카르복시비닐중합체류, 가교결합된 폴리비닐피롤리돈, 카르복시메틸 전분, 포타슘 메타크릴레이트-다이비닐벤젠 공중합체, 하이드록시프로필사이클로덱스트린, 알파, 베타, 감마 사이클로덱스트린 또는 유도체들, 및 다른 덱스트란 유도체들, 아크릴산 및 메타크릴산 에스테르류로부터 유도되는 공중합체들, 아크릴산 및 메타크릴산 에스테르류의 공중합체들이 포함된다.

다른 적합한 중합체 필름 형성 및/또는 필름 향상제들에는, 단독으로 또는 배합하여, 셸락, 글루칸류, 스클레로글루칸류, 만난류, 잔탄류, 셀룰로오스, 천연 검류, 해초 추출물, 식물 삼출물, 한천, 아가로스, 알긴, 알긴산나트륨, 알긴산칼륨, 카라기난, 카파-카라기난, 람다-카라기난, 푸코이단, 푸르셀라란, 라미나린, 히프니아(hypnea), 유케우마(eucheuma), 아라비아 검, 가티 검(gum ghatti), 카라야 검, 트래거캔스 검, 구아 검, 로커스트 빈 검, 오크라 검, 퀴스 사일리움(quince psyllium), 아마씨(flax seed), 아라비노갈락틴, 펙틴, 스클레오글루칸, 덱스트란, 아밀로스, 아밀로펙틴, 덱스트린, 아카시아, 카라야, 구아, 한천과 카르복시메틸 셀룰로오스의 팽윤성 혼합물, 드물게 가교결합된 한천과 혼합된 메틸 셀룰로오스를 포함하는 팽윤성 조성물, 알긴산나트륨과 로커스트 빈 검 중합체들의 블렌드, 또는 제인(zein), 왁스류, 및 수소화 식물유들이 포함된다.

BHT 이외의 다른 적합한 항산화제들에는, 소듐 메타바이설파이트; 토코페롤류, 예를 들어, α, β, δ-토코페롤 에스테르들 및 α.-토코페롤 아세테이트; 아스코르브산 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염; 아스코르빌 팔미테이트; 알킬 갈레이트류, 예를 들어, 프로필 갈레이트, 테녹스(Tenox) PG, 테녹스 s-1; 설파이트류 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염; BHA; BHT; 및 모노티오글리세롤, 레스베라트롤 (3,5,4'-트라이하이드록시-트랜스-스틸벤)이 포함된다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 최종 코팅 조성물은, 실질적으로 용매 잔류물 없이, 5 중량% 이하의 양의 항산화제, 예를 들어, BHT, 약 0.05 중량% 내지 약 20 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 범위, 및 더욱 더 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 2 중량% 범위의 필름 형성 및/또는 필름 향상제, 예를 들어, PVP, 장치 표면적, 예를 들어, 풍선 표면적을 기준으로 10 ㎍/㎟ 이하, 및 더욱 바람직하게는 장치 표면적을 기준으로 약 2 ㎍/㎟ 내지 약 8 ㎍/㎟의 범위의 치료적으로 유효한 투여량의 약물 또는 치료제, 예를 들어, 시롤리무스 (라파마이신)를 포함한다. 최종 코팅 조성은 액체 제형을 장치에 도포한 후에 실질적으로 용매가 남아있지 않을 때까지 건조한 결과이다.

가장 타당하며 바람직한 실시 형태로 여겨지는 것을 설명하고 기술하였지만, 기술된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 해당 분야의 숙련자에게 제안될 것이며, 본 발명의 목적 및 범위로부터 벗어남 없이 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 본 발명은 설명하고 기술된 특정 구성에만 국한된 것이 아니나, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있는 모든 변형과 일관성 있게 구성되어야 한다.

Claims (10)

1. 의료 장치로서,
   혈관 내로의 삽입을 위한 제1 직경 및 혈관 벽들과의 접촉을 위한 제2 직경을 갖는 확장성 부재; 및
   상기 확장성 부재의 표면의 적어도 일부분에 부착되고 상기 일부분 상에서 건조되는, 라파마이신의 합성 및 반합성 유사체들을 포함하는 라파마이신의 비수성 제형으로서, 상기 건조된 비수성 액체 제형은 확장성 부재의 표면적 1 제곱밀리미터당 10 마이크로그램 이하 범위의 치료 투여량의 라파마이신, 5 중량% 이하의 양의 항산화제, 0.05 중량% 내지 약 20 중량%의 약학적으로 허용가능한 범위의 필름 형성제, 및 실질적으로 비휘발성 비수성인 용매를 포함하는, 상기 라파마이신의 비수성 제형을 포함하는, 의료 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 확장성 부재는 풍선(balloon)을 포함하는, 의료 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 풍선 위에 배치되는 스텐트를 추가로 포함하는, 의료 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 항산화제는 부틸화 하이드록실 톨루엔을 포함하는, 의료 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 필름 형성제는 폴리비닐 피롤리돈을 포함하는, 의료 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 라파마이신은 시롤리무스를 포함하는, 의료 장치.
7. 라파마이신의 합성 및 반합성 유사체들을 포함하는 라파마이신의 비수성 제형으로서,
   5 중량% 이하의 양의 항산화제, 0.05 중량% 내지 약 20 중량%의 약학적으로 허용가능한 범위의 필름 형성제, 및 잔량의 라파마이신을 포함하는, 라파마이신의 비수성 제형.
8. 제7항에 있어서, 상기 항산화제는 부틸화 하이드록실 톨루엔을 포함하는, 라파마이신의 비수성 제형.
9. 제7항에 있어서, 상기 필름 형성제는 폴리비닐 피롤리돈을 포함하는, 라파마이신의 비수성 제형.
10. 제7항에 있어서, 상기 라파마이신은 시롤리무스를 포함하는, 라파마이신의 비수성 제형.

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