WO2001028624A1 - Dispositif et electrode d'electroporation - Google Patents

Description

明 細 エレク ト口ポレーシヨン用装置及び電極 技術分野

本発明は、 エレク ト口ポレーシヨンを利用して薬物 （生理活性物質） を生体内へ送達するためのエレク トロポレーション用装置及び電極に関 するものである。 背景技術

エレク ト口ポレーシヨンは、 遺伝子導入に用いられていた方法で、 細 胞に瞬時に高電圧を負荷し細胞内へ DN A等を導入するために利用され ている。

近年、 この技術は経皮または経粘膜からの薬物送達に応用されている (特表平 3— 5 0 24 1 6号公報、 P r o c . N a t l . A c a d. S c i . USA, 90, 1 0 504 - 1 0 50 8, 1 9 9 3) 。 これは、 エレク ト口ポレーションの正負の両電極間に電圧を負荷し、 皮膚や粘膜 に孔を生じさせることにより、 新たな可逆的ルートを形成し、 物質の膜 透過を増大させるものである。 E dwa r d sら （J o u r n a l o f C o n t r o l l e d R e l e a s e , 34， 2 1 1， 1 9 9 5) や、 A. J a d o u l ら (J o u r n a l o f C o n t r o l l e d R e l e a s e, 54, 26 5, 1 9 98) や、 R i t a V a n b e r v e r ( J o u r n a 1 o f C o n t r o l l e d R e l e a s e, 50, 22 5, 1 998、 J o u r n a l o f C o n t r o l l e d R e l e a s e, 54, 243, 1 9 98、 P h a rma c e u t i c a l R e s e a r c h, 1 1， 1 6 5 7, 1 9 94) も同様に皮膚に電圧を負 荷し、 エレク ト口ポレーシヨンの効果を得ている。 また、 Ho f ma n b ^B i o e l e c t r o c h em i s t r y a n d B i o e n r g e t i c， 3 8, 20 9, 1 9 9 5 ) は皮膚に挟み込むような電極を適 用し、 エレク ト口ポレーションにより担体を吸収させることに成功して いる。

これらの従来技術では、 実験的には薬物の皮膚透過を促進させる効果 を得ているものの、 電場を考慮していないか、 考慮していても単に負荷 した電圧を陽極と陰極の電極間の距離で除算しているに過ぎない。 H o f m a nらの例においても、 電場解析を行っているものの、 一次的に負 荷した電圧値を電極直下の皮膚角質層の厚さで除して電場を求めている に過ぎず、 電極直下の皮膚のみ （皮膚角質層厚さ方向） にかかる電場強 度は考慮されているが、 電極と接していない部分の電場強度は考慮され ていない。

そのため、 このような方法では、 皮膚局所に強い電場が生じ皮膚を損 傷してしまう可能性があったり、 一方では電場の形成がされない等、 電 場にばらつきが生じるためエレクトロポレーションを有効に利用できず、 皮膚への目的物の吸収が十分でないという問題が生じていた。

従って本発明は、 より安全に、 より効果的に薬剤の経皮吸収を可能と するエレク ト口ポレーション用装置及び電極を提供することを目的とす る。 発明の開示

上記課題を解決するために、 本発明者らは、 鋭意研究した結果、 エレ ク トロポレーション装置を皮膚または粘膜の導入対象物に適用する場合、 皮膚等に直接または間接的に接する陽、 陰の電極の位置関係、 形状、 面 積等のパラメーターが皮膚等に形成される電場分布に対して大きく影響 することに着目し、 体内に吸収させる薬物の経皮吸収を最適化するよう に電場強度等を設定することが有効であることを見出した。

そこで本発明は、 エレク ト口ポレーションの皮膚または粘膜の導入対 象物への適用において、 その適用面にエレクトロポーシヨンを生じさせ、 面方向 （二次元的） の電場分布より求められる最大電場値 （電場強度の 最大値） 及びノまたは電圧負荷面積平均電場強度が所定範囲に入るよう に規定する。

すなわち本発明は、 皮膚または粘膜にエレク トロポレーションを適用 するに際し電場分布及び最大電場値を計算し、 皮膚または粘膜の適用面 に生ずる電場強度の最大値及び または電圧負荷面積平均電場強度が特 定の値に設定されるようにし、 これにより、 より皮膚透過性に優れたェ レク トロボレ一ション用装置及び電極を実現するものである。

より具体的には、 本発明は、 エレク ト口ポレーシヨンの 1回の適用毎 に、 適用面に生じる電場強度の最大値が、 約 7 9 0 V Z c m〜約 4 0 0 O V Z c mとなるように設定されるエレク トロポレーション用装置であ る。

また、 本発明は、 エレク ト口ポレーシヨンの 1回の適用毎に、 適用面 に生じる電圧負荷面積平均電場強度が、 約 7 V / c m〜約 7 3 0 V / c mとなるように設定されるエレクトロポレーション用装置である。

さらに、 本発明は、 陽極と陰極の電極間に生じる電場強度がほぼ均一 となるように構成されるエレクトロポレーション用装置である。

また、 本発明は、 陽極と陰極間の距離および負荷電圧の少なくとも一 方を調節することにより、 エレクト口ポレーシヨンの 1回の適用で、 適 用面に生じる電場強度の最大値が約 7 9 0 V Z c m〜約 4 0 0 0 V / c m、 及び/"または電圧負荷面積平均電場強度が約 7 c m〜約 7 3 0 V Z c mとなるように設定される。 ここで、 陽極および陰極のうち一方 又は両方を適用面から離してもよいし、 両方を適用面に接しさせてもよ い。

さらに、 本発明は、 陽極および陰極の電極構造が同じ形状を有し、 か つ陽極と陰極間の距離がほぼ一定であるエレク トロポレーシヨン用電極 である。 ここで、 陽極および陰極の電極構造は、 それぞれ板型または同 心円状のリング型とすることが好ましい。 また、 陽極と陰極の対向面が 互いに凹凸形状を有する構造とすることが好ましい。 このような電極が、 エレク トロボレ一ション用装置に適用される。 図面の簡単な説明

図 1は、 エレク ト口ポレーシヨン用電極を負荷したときに生じる等電 位線を示す図である。

図 2は、 コンピュータソフトウエアにより解析した電場分布を示す図 である。

図 3は、 エレク ト口ポレーシヨン用装置の一例を示す図である。

図 4は、 リング型一針型の電極を皮膚に適用した例を示す斜視図であ る。

図 5は、 リング型一針型の電極を皮膚に適用した例を示す平面図であ る。

図 6は、 板型一板型の電極を皮膚に適用した例を示す斜視図である。 図 7は、 板型一板型の電極を皮膚に適用した例を示す平面図である。 図 8は、 針型一針型の電極を皮膚に適用した例を示す斜視図である。 図 9は、 針型一針型の電極を皮膚に適用した例を示す平面図である。 図 1 0は、 電場強度の最大値と安息香酸ナトリゥムの最大透過速度の 関係を示すグラフである。

図 1 1は、 電圧負荷面積平均電場強度と安息香酸ナトリウムの最大透 過速度の関係を示すグラフである。

図 1 2は、 縦型透過実験拡散セルを示す図である。

図 1 3は、 電圧負荷面積平均電場強度とジクロフェナクナトリウムの 7時間目までの累積透過量の関係を示すグラフである。

図 1 4は、 コンピュータソフトウェアにより解析したリング型—針型 電極の場合の電場分布を示す図である。

図 1 5は、 コンピュータソフトウエアにより解析した板型—板型電極 の場合の電場分布を示す図である。

図 1 6は、 コンピュータソフトウエアにより解析した針型—針型電極 の場合の電場分布を示す図である。

図 1 7は、 電場解析により設計した電極例を示す図である。

図 1 8は、 電場解析により設計した電極例を示す図である。

図 1 9は、 電場解析により設計した電極例を示す図である。

図 2 0は、 インビトロ透過実験装置および電極の設置状況を示す図で ある。

図 2 1は、 三次元電場分布を示す図である。

図 2 2は、 図 2 1の X Y最下面の二次元電場分布を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明について、 皮膚にエレクト口ポレーシヨンを適用したときの現 象を例にとり、 図を用いて説明する。 ただし、 以下は例示であって、 こ れに限定されるものではない。

図 1は、 エレクト口ポレーシヨン用電極を負荷したときに生じる等電 位線を示す図である。 図 1において、 1 1は陽極適用部分、 1 2は陰極 適用部分、 1 3及び 1 4は等電位線、 1 5は電極が適用された皮膚であ る。 陽極適用部分 1 1と陰極適用部分 1 2間に電圧を負荷した場合、 図 1に示すように円状の等電位線 1 3 、 1 4、 あるいは図示しない楕円状 若しくは卵型等の等電位線が得られる。 等電位線 1 3 、 1 4の 1っの円 に着目したとき、 その円周上では、 電位はどこの位置でも同じである。 図では陽極側および陰極側にそれぞれ 4つの円しか描かれていないが、 実際は無数の等電位線が連続的に皮膚上に存在する。 円が大きくなるほ ど電圧の絶対値は低くなり、 逆に小さいほど、 すなわち電極に近いほど 電圧の絶対値は高くなる。 ここで、 2点の電位差を、 その 2点間の距離 で除算した値が電場である。 このように皮膚上の他の点でも電場を求め、 電場分布を知ることができる。

かかる電場分布は市販されているコンピュータソフトウェアによる解 析でも知ることができる。 コンピュータ解析により求めた電場解析の例 を図 2に示す。 これは、 直径 1 mmの針状電極を陽極および陰極として 用い、 電極間の距離を 1 0 mmとし、 3 0 0 Vの電圧を負荷したときの 電場分布の例である。 図から明らかなように面方向、 すなわち二次元的 に電場が分布していることがわかる。

電場強度は、 孔の形成能と相関するので、 電場強度の強い部分の皮膚 は物質透過性が高く、 弱い部分は透過性が低い。 したがって、 どれく ら いの範囲にどれくらいの電場がかかり、 全体としてどのような分布をし ているかを知ることは、 電極および装置の構造を決定する上で非常に重 要である。

しかし、 従来のように、 単に何ポルト負荷したとか、 負荷した電圧を 電極間距離で除算し、 一次元的に求めた値を皮膚全体の平均電場値とし たのでは、 上記のような二次元的な電場分布を全く考慮していないこと になる。 例えば、 電圧 3 0 0 Vを陽陰電極間距離 1 c mで負荷した場合 と電圧 6 0 0 Vを陽陰電極間距離 2 c mで負荷した場合とでは、 どちら も一次元的に求めた電場強度は 3 0 0 V / c mとして表されるが、 実際 は電極間距離も電圧も異なるため、 皮膚上の二次元的な電場分布は全く 異なり、 当然薬物などの皮膚透過性も異なる。

このように、 様々な電極について二次元的な電場分布を計算した上で、 電極構造やエレク ト口ポレーシヨン用装置 （電源装置を含む） の出力設 定を決定することは非常に重要なことである。

次に、 本発明者らは、 適用面に生じる最大電場値 （電場強度の最大値） が約 7 9 0 c m〜約 400 0 V/ c mであれば、 効果的に目的物質 を皮膚または粘膜を介して吸収できることを見出した。

また、 電場分布から、 適用面に生じる電圧負荷面積平均電場強度が約 7 V/cm〜約 7 30 VZcmであれば、 効果的に目的物質を皮膚また は粘膜を介して吸収できることを見出した。

ここで、 電圧負荷面積平均電場強度とは最大電場値の 1 Z 1 6以上の 電場がかかる部分の平均電場値であり、 電圧負荷面積平均電場強度の求 め方の例示を以下に示す。 図 2は市販のコンピュータソフトウェア （ポ ルト ST、株式会社フォトン製） により電場分布を測定したものである。 測定された電場強度は、 最大値から 0まで、 1 6段階に分類 （レベル分 け） される。 図 2では、 最大値が 92 3 5 6 VZmであるので 9 2 3 5 6/ 1 6で 5 7 7 2 V/m毎にレベル分けされている。 例えば、 レベル 1として 92 3 5 6〜 8 6 5 84 V/mとなり、 以下レベル 2からレべ ル 14までレベル分けされ、 レベル 1 5が 1 1 545〜 5 7 72 V/m、 レベル 1 6が 5 7 7 2〜0 VZmとなる。 各レベルの中間値をそのレべ ルの電場値とする。 次に、 電場が負荷されている面積に対する各レベル の占める面積の割合 （面積比） を求める。 図 2の例では、 各レベルの面 積比はレベル 1〜： I 5まで、各々 0.000382831、 0.0004242、 0.000718383、 0.001512938, 0.002116709、 0.003256715, 0.004221758、 0.005088981、 0.00679246, 0.013719534, 0.020777283、 0.044858206、 0.127849139、 0.185078762、 0.583202102となる。 （ここで、 レベル 1 6は最大値の 1 / 1 6以下の電場であること、 0 V Zmを含んでいることにより計算か ら除外する。 ） この各レベルの面積比とレベル値を乗算し、 その値を合 計したものが電圧負荷面積平均電場強度である。 ただし、 上記の例はコ ンピュー夕を用いて行ったが、 この方法に限定されることなく電場の分 布、 電場強度の最大値が解析されればよく、 それらの値より求められた ものが電圧負荷面積平均電場強度である。

本発明に係るエレク トロボ一シヨン用装置は、 例えば図 3に示すよう に構成される。 即ち、 本装置は、 少なくとも陽極と陰極からなる一対ま たはそれ以上の対をなす電極及び/または薬物等を含む製剤 3 0、 並び に電圧を供給する電源装置 3 8等から構成される。

製剤 3 0は、 皮膚や粘膜に接触させるための粘着剤を含む粘着層 3 1 、 薬物を含む投与組成物層 3 3、 バッキングフィルム 3 4、 陽極 3 6、 陰 極 3 7、 陽極 3 6および陰極 3 7と電源装置 3 8とをそれぞれ接続する ための電極端子 3 5 a、 3 5 b、 および電極を積層した放出膜 3 2を備 える。 また、 電源装置 3 8は、 電圧を出力する電源 3 9および電源の出 力を制御する制御装置 4 0を備える。

本発明のエレク ト口ポレーション用電極の材質は特に限定されないが、 力一ボン、 白金、 金、 チタン、 アルミニウム、 ニッケル、 鉄、 銀、 塩化 銀、 銅、 塩化銅、 およびこれらの合金が用いられるが、 カーボン、 鉄、 塩化銀が印刷技術による成型が容易であるので好ましい。

また、 これらの電極を薬物を含む製剤に組み込む際には、 図 3に示し たように電極が直接皮膚または粘膜と接触することができるように配置 してもよいし、 陽極と陰極のどちらか一方または両方が皮膚や粘膜に直 接接触せず、 その近傍に配置してもよい。

ここで、 放出膜の材料としては特に制限はないが、 投与される薬物 （生 理活性物質） やその組成物の組成により適宜選択することが望ましい。 例えば、 水溶性の組成物や薬物の場合には、 その組成物の膜透過が律速 とならないような親水性の膜を選択することが好ましく、 逆に、 脂溶性 の場合には、 疎水性の膜を選択することが好ましい。 さらに、 薬物等の 投与組成物の透過を妨げないような細孔をもつ多孔質膜を用いることが 好ましく、 その孔径は、 好ましくは 0 . 0 1〜1 0 m、 さらに好まし くは 0 . 1〜 5 mの範囲が薬物の保持性や透過性に適する。 また、 膜 の材質としては、 特に限定されないが、 ナイロン、 ポリフッ化ビニリデ ン、 セルロース、 ニトロセルロース、 ポリカーポネイ ト、 ポリスルフォ ン、 ポリエチレン、 不織布、 ガーゼ、 織布、 紙、 脱脂綿、 連続発泡する ポリエチレン、 ポリプロピレン、 酢酸ビニル、 ポリオレフインフォーム、 ポリアミ ドフォーム、 ポリウレタン等の多孔質膜及び発砲体などや、 こ れら材質に化学修飾や処理を加えたものが挙げられる。

電極を上記放出膜上に積層する方法としては、 粘着、 印刷、 蒸着、 メ ツキ等が挙げられる。 この中で、 印刷はそのパターン、 形状をスクリ一 ン印刷等により容易にコントロールすることができるので特に好ましく、 粘着による積層方法も簡便な方法であるので好ましく用いられる。

このような方法で積層する電極は、 膜上に少なくとも陽極と陰極の一 対の電極をもつように構成されることが好ましい。 さらに、 両電極間の 距離は、 先に記載した二次元的電場を考慮し決定される。

バッキングフィルムとしては、 加工性、 柔軟性かつ適度な保形性、 及 び水保持性に優れた材料であれば特に限定されないが、 例えば、 塩化ビ ニリデン、 塩化ビニル等の重合体である塩素含有樹脂、 ォレフィン系、 エステル系、 スチレン系、 アクリル系、 アミ ド系、 ォキシメチレン系、 フエ二レンスルフイ ド系、 アミ ドイミ ド系、 アクリロニトリル系、 ェ一 テルケトン、 エーテルスルホン、 スルホンエーテルイミ ド、 ブタジエン、 ィソプレン等の高分子重合体やこれらの共重合体のうち、 1種または 2 種以上の混合物が用いられ、 そのような材料をフィルム状に加工し成型 したものが使用される。 また、 厚さは特に限定はされないが、 5〜 2 5 0 mの厚みをもっと保形性、 柔軟性に優れているので好ましい。

投与組成物には、 主薬の他に、 吸収性、 安全性を考慮し、 電解質、 吸 収促進剤、 安定化剤、 PH調整剤、 増粘剤、 界面活性剤、 乳化剤、 ィォ ン交換樹脂、 イオン交換膜、 不織布等を含んでも良い。

また、 バッキングフィルムと放出膜を積層する方法としては、 ヒート シール等によりシーリングすることが望ましい。

本発明に用いられる薬物は特に限定されないが、 モルヒネ、 フェン夕 ニル、 ペチジン、 コディン、 ブプレノルフィン、 ブトルファノール、 ェ プ夕ゾシン、 ペン夕ゾシンなどの中枢性鎮痛薬、 インスリン、 カルシト ニン、 カルシトニン関連遺伝子ペプチド、 バソプレシン、 デスモプレシ ン、 プロチレリン （TRH) 、 副腎皮質刺激ホルモン （ACTH) 、 黄 体形性ホルモン放出因子 （LH— RH) 、 成長ホルモン放出ホルモン （G RH) 、 神経成長因子 （NGF) 及びその他の放出因子、 アンジォテン シン、 副甲状線ホルモン （PTH) 、 甲状腺刺激ホルモン （TSH、 サ イロトロピン） 、 卵胞刺激ホルモン （F SH) 、 黄体ホルモン （LH) 、 プロラクチン、 血清性性腺刺激ホルモン、 胎盤性性腺刺激ホルモン （H CG) 、 下垂体性性腺刺激ホルモン （HMG) 、 成長ホルモン、 ソマト ス夕チン、 ソマトメジン、 グルカゴン、 ォキシトシン、 ガストリン、 セ クレチン、 エンドルフィン、 エンケフアリン、 エンドセリン、 コレスト キニン、 二ユウ口テンシン、 インターフェロン、 イン夕一ロイキン、 ト ランスフェリン、 エリスロポエチン （EPO) 、 スーパーオキサイ ドデ スム夕一ゼ （S OD) 、 顆粒球刺激因子 （G— C S F) 、 腸管血管拡張 ペプチド （V I P) 、 ムラミルジペプチド、 ゥロガストロン、 ヒト心房 性利尿ペプチド （h— A N P ) 等のペプチド類、 カルマバゼピン、 クロ ルプロマジン、 ジァゼパム、 ニトラゼパム等の精神安定薬、 プレオマイ シン、 アドレアマイシン、 5—フルォロウラシル、 マイ トマイシン等の 抗悪性腫瘍薬、 ジキタリス、 ジゴキシン、 ジギトキシン等の強心薬、 ェ ストラジオール、 テストステロン等の性ホルモン、 レセルピン、 クロ二 ジン等の血圧降下剤等が挙げられる。 さらに、 アンチセンス D N A、 三 重鎖形成性オリゴヌクレオチドに代表されるオリゴヌクレオチドも用い ることができる。

エレク ト口ポレーション用装置の電源装置より供給される電圧は、 電 極の構造、 すなわち陽極および陰極の位置関係、 形状、 面積等のパラメ 一夕一により影響される電場分布を考慮して規定することができる。 ま た、 通電パターンは指数対数形波か矩形波等が挙げられるが、 これらに 限定されるものではない。

<実施例 >

以下に、 実施例を挙げて本発明を説明するが、 本発明はこれに限定さ れるものではない。

<実施例 1 > (最大電場値および電圧負荷面積平均電場強度の最適値の 決定）

(薬物透過実験）

図 1 2は、 縦型透過実験拡散セルを示す図である。 体重 2 2 0 g〜 2 5 0 gのへアレスラッ トをペントバルビタールで麻酔した後、 腹部の皮 膚 1 2 9を摘出し縦型透過実験拡散セルにセッ トした。 次いで、 太さ 1 mmの銀の針状電極 1 2 3を陽極および陰極として用い、 その電極間距 離を 1、 5、 1 0または 1 5 mmとし、 電極間に 3 0 0 Vを負荷した。 また、 同様に電極間距離を 7 . 5 111111として4 5 0 ¥または6 0 0 ¥の 電圧を負荷した。 電圧は 1回/分で 1 0回負荷し、 その後 5 0分間休止 し、 再び 1回ノ分で 1 0回負荷し、 5 0分間休止するというスケジユー ルを 8時間に渡り繰り返した。 ドナ一層 1 2 5に 3 0 m g Zm 1 の安息 香酸ナトリゥム生理活性食塩水溶液を適用し、 レシーバ一層 1 2 8は生 理食塩水で満たし、 実験中はスターラー 1 2 4で撹拌した。 経時的にサ ンプリングポート 1 2 2を介して、 レシーバー側溶液を採取し、 その中 に含まれる安息香酸ナトリウム濃度を、 高速液体クロマトグラフィーを 用いて測定し透過量を求めた。 8時間まで透過実験を行い、 その間の最 大透過速度を求めた。 なお、 図中の 1 2 1はレシーバ一層を 3 7での定 温に保っためのジャケットで、 入口 1 2 6より温水が入り、 出口 1 2 7 より温水がでる循環構造を有する。

(電場解析）

透過実験を行った各電極間距離、 適用電圧条件下での皮膚の電場分布 を市販のソフトウェア （ボルト S T、 株式会社フオ トン製） を用いて調 ベた。 各条件について得られた電場分布の最大値 （電場強度の最大値） を求め、 1 6段階に電場強度レベル分けした。 電場強度の高い方から 1 5段階目までの面積を求め、 その面積の合計に占める各レベルの面積比 を求めた。 この手法により透過実験を行った全ての条件 （計 6 ) につい て解析した。 なお、 この電場解析は電圧を 1回負荷したときのものであ る。

<比較例 1 >

比較例 1 として、 実施例 1 と同様に透過実験を行った。 但し、 電圧は 負荷しなかった。

<結果 1 >

上記の結果を表 1に示す。 表 1

図 1 0は、 安息香酸ナトリウムの最大透過速度と電場強度の最大値の 関係を示すグラフである。 また、 図 1 1は、 安息香酸ナトリウムの最大 透過速度と電圧負荷面積平均電場強度の関係を示すグラフである。 なお、 図 1 0の電場強度の最大値が 0、 及び図 1 1の電圧負荷面積平均電場強 度が 0の場合は、 電圧を負荷しなかった比較例 1を示している。 上記結 果より、 1回の電圧負荷により生じる電場強度の最大値が約 7 9 0 c m〜約 4 0 0 0 V / c mの範囲であれば、 電圧を負荷しない比較例 1 に比べ、 安息香酸ナトリウムの透過が促進されていることがわかった。 一方、 電場強度の最大値が約 4 0 0 0 V Z c mを越えると、 安息香酸ナ トリゥムの透過量は電圧を負荷しないときと変わらない傾向にあった。 また、 1回の電圧負荷により生じる電圧負荷面積平均電場強度が約 7〜 約 7 3 0 V Z c mの範囲であれば、 安息香酸ナトリウムの透過を促進す ることもわかった。

<実施例 2 >

構造の異なる 3種の電極 （製剤） を用いた場合の電場解析を行い、 ど の電極が最も適しているかを予測し、 構造の決定を行った。

(実験方法）

図 4はリング型の陽極と針型の陰極 （以下、 リング型一針型と表す） を皮膚に適用した例を示す斜視図であり、 図 5はその平面図である。 図 6は長方形の陽極および陰極の板型電極 （板型一板型） を皮膚に適用し た例を示す斜視図であり、 図 7はその平面図である。 図 8は針型の陽極 および陰極 （針型一針型） を皮膚に適用した例を示す斜視図であり、 図 9はその平面図である。 各図において、 4 1、 6 1、 8 1は皮膚、 42、

6 2、 8 2は陰極電極、 43、 6 3、 8 3は陽極電極を示す。 実施例 2 では、 これらを実施例 1の試験と同様の試験に供した。 なお、 ドナ一側 に適用する薬物溶液はジク口フエナクナトリウム 2 0 mg/m 1の水溶 液を用い、 電圧は 2 00 Vを 1時間、 1回負荷した。

<結果 2>

上記 3種類の電極 （リング型一針型、 板型一板型、 針型一針型） はい ずれも電極間距離は 6 mmであるので、 従来のような一次元的な表現を すれば 2 0 0 VZ0. 6 cm、 すなわち 300 VZ c mでどの電場でも 吸収性は同等であることが予測される。 しかし、 本発明により二次元的 に電場分布を解析した場合は、 リング型—針型が 242. 4 V/cm, 板型一板型が 3 24. 9 VZcm、 針型—針型が 1 6 1.2VZcmと、 板型一板型が最も高い電圧負荷面積平均電場強度を有していた。 実施例 1でも実証したように、 電圧負荷面積平均電場強度が約 7 c m〜約

7 3 O VZ cmの範囲であれば、 電圧負荷面積平均電場強度の増加に伴 い薬物の透過量も増加することより、 上記 3つの電極では、 板型—板型 が最も効率よくジクロフエナクナトリゥムを透過することが予想される。 図 1 3は、 電圧負荷面積平均電場強度とジクロフェナクナトリウムの 7 時間目までの累積透過量の関係を示すグラフである。 このグラフから明 らかなように、 電場分布の解析の結果通りに、 電圧負荷面積平均電場強 度の高かった板型一板型の電極を用いた場合が最も透過量が多かった。

この実施例では、 構造の異なる電極で同じ電圧を負荷した場合を示し たが、 例えば、 構造の異なる電極で異なる電圧を負荷した時に、 どちら が高い透過量を得られるかを予想することも可能である。 すなわち、 電 極の構造のみならず、 出力電圧の設定等にも有効である。 このように、 経皮経粘膜へのエレク トロポレーションの適用において二次元的に電気 力線を用いた解析、 または、 二次元的に電場強度の分布を解析、 予想し、 エレク トロポレーション用装置及び電極構造を設計することは非常に有 用である。

<実施例 3 > (電場解析により設計、 構造決定した電極）

実施例 2で行った電場解析の結果を図 1 4〜図 1 6に示す。 ここで、 図 1 4はコンピュータソフトウェアにより解析したリング型—針型電極 の場合の電場分布を示す図、 図 1 5は同じく板型一板型電極の場合の電 場分布を示す図、 図 1 6は同じく針型一針型電極の場合の電場分布を示 す図である。 最も透過性がよかった板型一板型では、 陽極と陰極の電極 構造が同じ形状を有すること、 および、 陽極と陰極間の距離が一定であ ることにより、 皮膚全体に電場がかかり、 比較的均等に高い電場が負荷 され、 高い透過性が得られている。 このように電極間及び電圧の負荷さ れる面の電場強度がほぼ均一になるように設計された電極及び装置は有 効である。

また、 電場解析の結果、 電極の真下には電場が負荷されずに、 電極の 近傍において電場が最も高く、 薬物の吸収性がよいことがわかった。 そ こで、 上記の構造上の特徴と電場分布の特徴より、 より吸収性が高い電 極の構造は、 電極の面積は小さく、 電極の縁の長さが長いものが好まし い条件であることが予想される。 図 1 7〜図 1 9に条件にあう電極の形 状を示した。

図 1 7は板型—板型の電極を改良したものであり、 電極自身の面積は 三角形に切り込まれているため小さくなり、 さらに緣 （両電極の対向面） 1 は鋸のような凹凸形状を有しているため板型に比べ周囲長が長くなつて おり、 しかも陰極と陽極の電極間距離はどこをとつても同じである。 ま た、 図 1 8は同心円状に広がる電極を示すもので、 陽極と陰極が互い違 いに並んでおり、 この間でほぼ均一に電場がかかる。 さらに、 これに改 良を加えたものが図 1 9である。 この電極は、 図 1 9で破線部分を拡大 して示すように、 電極の縁に三角形に切り込みを設け、 電極全体の周囲 長を長く したものである。 この切り込み （凹凸形状） は縁全体に設けて も良いし、 一部にのみ設けてもよい。 なお、 上記構造は、 あくまでも例 示でありこれに限定されるものではない。

<実施例 4 >

安息香酸ナトリゥムの透過を調べ、 透過量と皮膚に負荷される電場と の関係を調べた。

(透過実験）

図 2 0は、 インビトロ透過実験装置および電極の設置状況を示す図で ある。 この図において、 2 0 1は銀で作製した針型電極 （陽極） 、 2 0 2は薬液 （ 3 O m g /m 1の安息香酸ナトリゥム水溶液） 、 2 0 3は銀 で作製したリング型電極 （陰極、 電極 4 3と同じ形状） 、 2 0 4は皮膚 (ヘアレスラッ ト摘出皮膚）、 2 0 5はレシ一バー側溶液（生理食塩水）、

2 0 6はレシーバー側溶液を採取するサンプリングポート、 2 0 7はレ シ一バ一側溶液を撹拌するためのスターラー、 2 0 8はレシーバ一層を

3 7 の定温に保っためのジャケッ トで、 入口 2 0 9より温水が入り、 出口 2 1 0より温水がでる循環構造を有する。 この装置では、 陰極 2 0 3は皮膚に接するが、 陽極 2 0 1は皮膚と接触しない。 陽極 2 0 1の下 端から皮膚 2 0 4までの距離は 5 mmである。

電極間にジーン一パルサ一 （バイオラッ ド） を用いて、 エレク トロボ レ一シヨンを 1分間に 1回、 2時間に渡って 5 0 0 Vを負荷し、 経時的 にサンプリングポ一ト 2 0 6からレシーバ一側溶液 20 5を採取し、 そ の中に含まれる安息香酸ナトリゥムを HP L Cにて定量し、 透過量を求 めた。

(電場解析）

上記透過実験の条件 （負荷電圧、 陽極および陰極の位置や距離、 皮膚 の位置） を前述の市販のコンピュータソフトウェアに入力し、 電場分布 を求めた。 実施例 1では、 陽極、 陰極および皮膚が同一平面上にあるの で、 皮膚表面の電場を二次元的に求めたが、 ここでは陽極、 陰極および 皮膚が同一平面上に位置していないので、 三次元の解析により電場の分 布を求めた。 その結果を図 2 1に示す。 さらに、 この三次元で求めた電 場分布は皮膚面と水平な任意の面、 即ち図 2 1で示す XY面について二 次元的に電場分布を求めることができる。 そこで、 図 2 1の XY最下面 (皮膚表面）の二次元的な電場分布を求めた。その結果を図 22に示す。 この皮膚表面の電場分布を用いて、 実施例 1と同様に電場解析を行い、 電圧負荷面積平均電場を求めた。

<比較例 2>

実施例 4とほぼ同様の装置を用いて、 同様の実験を行い、 透過量を求 めた。 だだし、 電圧は負荷していない。

<結果 3>

比較例 2では 8時間までに 5. 0 1 mo 1 /c m²の安息香酸ナトリ ゥムが透過したが、 電圧を負荷しない比較例 2では 3. 1 2 mo 1 / c m²が透過したに過ぎなかった。 これよりエレクトロポレーションによ り薬物の透過が促進されたことが確認された。

一方、 実施例 4で求めた電圧負荷面積平均電場強度は 3 5 7. 1 6 V /cmであり、 上述の約 7 c m〜約 7 3 0 VZ c mの範囲に含まれ ている。 即ち、 本実施例のように、 陽極、 陰極および皮膚が同一平面上になく ても、 三次元的に電場分布を調べ、 さらに皮膚表面 （または粘膜） にか かる電場分布を二次元的に解析し、 その電圧負荷面積平均電場強度が上 記範囲にあれば、 エレク ト口ポレーシヨンの効果が得られ、 薬物の透過 は促進される。 産業上の利用可能性

本発明は、 上記のようにエレクトロポレーション用装置及び電極にお いて、 電場強度の最大値及び Zまたは電圧負荷面積平均電場強度を規定 し、 しかも電極の構造等を規定することにより、 より薬物の透過性を向 上させることができる。

さらに、 電場分布を二次元的または三次元的に解析することにより、 負荷した電圧を有効に利用できるエレク トロポレーション用装置及び電 極の提供が可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 皮膚または粘膜にエレク トロポレーシヨンを適用するためのエレク トロポレーション用装置であって、 エレク トロポレ一シヨンの 1回の適 用毎に、 適用面に生じる電場強度の最大値が約 7 9 0 V Z c m〜約 4 0 0 0 V Z c mとなるように設定されることを特徴とするエレク トロポレ ーシヨン用装置。

2 . 皮膚または粘膜にエレク トロポレーシヨンを適用するためのエレク トロポレーション用装置であって、 エレク トロポレーシヨンの 1回の適 用毎に、 適用面に生じる電圧負荷面積平均電場強度が約 7 V Z c m〜約 7 3 0 V Z c mとなるように設定されることを特徴とするエレク トロポ レ一ション用装置。

3 . 皮膚または粘膜にエレク トロポレーションを適用するための陽極お よび陰極を有するエレク トロポレーシヨン用装置において、 陽極と陰極 の電極間に生じる電場強度がほぼ均一となるように構成されることを特 徵とするエレク ト口ポレーション用装置。

4 . 皮膚または粘膜にエレク トロポレーションを適用するための陽極お よび陰極を有するエレク トロポレーション用装置であって、 陽極と陰極 間の距離および負荷電圧の少なくとも一方を調節することにより、 エレ ク トロポレーシヨンの 1回の適用で、 適用面に生じる電場強度の最大値 が約 7 9 0 c m〜約 4 0 0 0 V / c m , 及び Zまたは電圧負荷面積 平均電場強度が約 7 V Z c m〜約 7 3 0 V Z c mとなるように設定され ることを特徴とするエレクトロポレーション用装置。

5 . 陽極および陰極のうち一方が適用面から離れて配置されることを特 徴とする請求の範囲第 4項記載のエレク トロポレーション用装置。

6 . 陽極および陰極を有するエレク トロポレーシヨン用装置において、 陽極および陰極の電極構造が同じ形状を有し、 かつ陽極と陰極間の距離 がほぼ一定であることを特徴とするエレク トロポレーション用装置。

7 . 陽極および陰極の電極構造が板型であることを特徴とする請求の範 囲第 6項記載のエレク トロポレーション用装置。

8 . 陽極および陰極の電極構造が同心円状のリング型であることを特徴 とする請求の範囲第 6項記載のエレク トロポレーション用装置。

9 . 陽極と陰極の対向面が互いに凹凸形状を有することを特徴とする請 求の範囲第 6項〜第 8項のいずれかに記載のエレク トロポレーシヨン用

1 0 . 陽極および陰極からなるエレク トロポレーション用電極であって、 陽極および陰極の電極構造が同じ形状を有し、 かつ陽極と陰極間の距離 がほぼ一定であることを特徴とするエレクトロポレーション用電極。

1 1 . 陽極および陰極の電極構造が板型であることを特徴とする請求の 範囲第 1 0項記載のエレクトロポレーション用電極。

1 2 . 陽極および陰極の電極構造が同心円状のリング型であることを特 徵とする請求の範囲第 1 0項記載のエレク トロポレーション用電極。

1 3 . 陽極と陰極の対向面が互いに凹凸形状を有することを特徴とする 請求の範囲第 1 0項〜第 1 2項のいずれかに記載のエレク トロポレーシ ョン用電極。