WO2011115272A1 - プロテオグリカンを含有するマイクロニードルアレイ - Google Patents

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microneedle array
microneedles
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英淑 権
文男 神山
瀧　孝雄
一吉 河合
忠由 竹本
拓也 浜渕
和秀 太田
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コスメディ製薬株式会社
大塚製薬株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a microneedle array used as an external preparation. More particularly, the present invention relates to a cosmetically or pharmaceutically useful microneedle array.
  • an external preparation containing the medicinal ingredient has been used.
  • external preparations liquid preparations, ointments, cream preparations, tape preparations, patches, poultices, etc. are known, and by applying or applying these locally, the medicinal ingredients are absorbed percutaneously, Desired pharmacological action is exhibited under the skin.
  • Patent Documents 1-3 a microneedle array including microneedles to which a medicinal component is added has been actively studied.
  • a microneedle array mainly composed of collagen has been proposed as a microneedle material (see Patent Document 1).
  • a medicinal component in a microneedle is supplied subcutaneously by inserting the microneedle into the skin surface layer and / or the skin stratum corneum, and the inserted microneedle portion is subcutaneously supplied. Can be dissolved or biodegraded and disappear.
  • the microneedle described in Patent Document 1 since the microneedle described in Patent Document 1 has a very thin needle portion, even if it is inserted into the skin surface layer and / or skin stratum corneum, it does not cause pain or bleeding, and the puncture wound is quickly closed. Therefore, it is suitable as a method for supplying a medicinal component under the skin.
  • microneedle arrays are required to be optimally designed according to skin diseases and skin symptoms, and it is required to develop and provide various variations of microneedle arrays.
  • the microneedle array used as an external preparation the microneedle has (1) strength that can withstand penetration into the skin surface layer and / or skin stratum corneum, and (2) skin surface layer and / or skin stratum corneum.
  • proteoglycan is known as a complex carbohydrate composed of a core protein and glycosaminoglycan (acid mucopolysaccharide) that binds to it, and is a major component of the extracellular matrix, skin tissue, cartilage tissue, bone tissue , Present in vascular tissue and the like.
  • Proteoglycans have been reported to be involved in subcutaneous cell proliferation and adhesion.
  • Proteoglycans have also been reported to be useful for the prevention or treatment of inflammatory diseases and autoimmune diseases, suppression of rejection during organ transplantation, prevention or improvement of allergic symptoms, prevention or improvement of diabetes, and the like (See Patent Document 4).
  • proteoglycans for microneedle arrays has not been studied, and there is no idea at present whether or not microneedles can be formed using proteoglycans.
  • An object of the present invention is to provide an unprecedented new microneedle array. More specifically, the present invention provides: (1) Strength that can withstand penetration into the skin surface layer and / or skin stratum corneum, (2) Fineness and flexibility so as not to cause pain or bleeding at the site of skin skin and / or stratum corneum, and (3) Solubility or biodegradability in the body of the microneedle part inserted subcutaneously, An object of the present invention is to provide a novel microneedle array having microneedles.
  • the present inventors have surprisingly been able to form microneedles based on proteoglycan and to produce a microneedle array provided with the microneedles. I found. Further, the microneedle array was found to be excellent in the properties (1) to (3) and extremely useful as an external preparation. Furthermore, according to the microneedle array, it is considered that a useful pharmacological action based on proteoglycan can be effectively exhibited under the skin.
  • the present invention has been completed by further studies based on such knowledge.
  • the present invention provides a microneedle array and a method for producing the same according to the following aspects.
  • Microneedle array (I-1). A microneedle array, wherein one or more microneedles containing a proteoglycan as a base are formed on the surface of a substrate.
  • the root diameter of the microneedle is 120 to 400 ⁇ m
  • the tip diameter (diameter) is 5 to 100 ⁇ m
  • the length is 100 to 5000 ⁇ m
  • the pitch between adjacent microneedles (distance between the tips) is 100 to 1800 ⁇ m.
  • the microneedle array according to any one of (I-1) to (I-3).
  • microneedles described in the above (I-6) and (I-7) are needles having a length on the order of millimeters, but have a micro-order thinness (base diameter and tip diameter), It can be included in the category of the microneedle of the present invention.
  • microneedle array Any of (I-1) to (I-11), wherein the microneedle contains a water-soluble polymer other than proteoglycan, or a medicinal component that can be used cosmetically or pharmaceutically, in addition to proteoglycan A microneedle array according to claim 1.
  • Microneedle array production method (II) The microneedle array production method according to (I-1) or (I-11), which comprises the following steps: A step of casting an aqueous solution in which a proteoglycan constituting a microneedle is dissolved in a mold in which the shape of the microneedle array is perforated so that a microneedle portion and a substrate portion can be formed; A step of evaporating and drying moisture at room temperature or by heating, and a step of peeling the formed microneedle array from the mold.
  • (II-2) A method for producing a microneedle array according to (I-1), comprising the following steps: Casting an aqueous solution in which the proteoglycan constituting the microneedle is dissolved in a mold having a microneedle shape; A step of evaporating and drying moisture at room temperature or by heating, A step of laminating a substrate on this and bonding or bonding the bottom surface of the microneedle formed in the above step and the substrate, and a step of peeling the microneedle bonded or bonded to the substrate from the mold.
  • the aqueous solution in which the proteoglycan constituting the microneedle is dissolved is an aqueous solution containing the proteoglycan at a concentration of about 1 to 30% by weight, preferably about 1 to 25% by weight, (II-1) or ( The production method described in II-2).
  • a microneedle array including microneedles formed using a proteoglycan as a base.
  • the microneedle array of the present invention comprises the microneedles having excellent (1) strength, (2) fineness and flexibility, and (3) solubility in the body such as subcutaneous, as described above, and are used as external preparations. It is possible to sufficiently supply the proteoglycan subcutaneously or deeper than that with sufficient characteristics.
  • microneedle array of the present invention is suitable for application to cosmetic or medical uses utilizing the action of proteoglycan. Furthermore, the microneedle array of the present invention can be expected to have an anti-aging effect such as wrinkle stretching based on the proteoglycan epithelial cell proliferation enhancing effect (Non-patent Document 1).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a proteoglycan-containing aqueous solution (reference numeral 2) is cast on a mold (reference numeral 1) in which a microneedle shape (reference numeral 11) is formed.
  • the microneedle array has a structure in which a plurality of solid-cone-shaped microneedles (symbol 4) are formed on the surface of a substrate (symbol 3).
  • symbol a is the length (height) of the microneedle formed on the substrate; symbol b is the root diameter of the microneedle; symbol c is the diameter of the tip of the microneedle (tip diameter); d is the distance (pitch) between the tips of the microneedles formed on the substrate and the microneedles adjacent to the microneedles; and the symbol e is the thickness of the substrate.
  • the “root diameter” of the microneedle means the diameter of the bottom surface of the microneedle attached to the substrate surface. That is, in the cross-sectional view shown in FIG.
  • the “root diameter” corresponds to the distance between the contact points (reference numeral 6) of the microneedle when the substrate surface is the baseline (reference numeral 5).
  • the perspective view and image of the microneedle array of this invention used in Example 2 are shown.
  • (A-1) and (a-2) respectively show a perspective view and an image of the microneedle array before use.
  • Reference numeral 3 denotes a substrate
  • reference numeral 4 denotes a microneedle.
  • the perspective view and image of the microneedle array of this invention used in Example 2 are shown.
  • (B-1) and (b-2) respectively show a perspective view and an image of the microneedle array after use.
  • Reference numeral 7 denotes a tape used for fixing the microneedle array.
  • (A) shows an image obtained by observing the applied site after the microneedle array of the present invention containing a pigment was applied and removed
  • (B) shows an image obtained by observing the subcutaneous tissue of the applied site
  • the microneedle array of the present invention is characterized in that one or more microneedles containing a proteoglycan as a base are formed on the surface of a substrate.
  • the microneedle array of the present invention will be described in detail.
  • proteoglycan is a general term for molecules in which one or more glycosaminoglycans are covalently bound to a core protein.
  • the type of proteoglycan used in the present invention is not particularly limited, and may be classified into chondroitin sulfate proteoglycan, dermatan sulfate proteoglycan, heparan sulfate proteoglycan, or keratan sulfate proteoglycan.
  • Specific examples of the proteoglycan used in the present invention include aggrecan, versican, neurocan, brevican, decorin, biglycan, serglycine, perlecan, syndecan, glypican, lumican, keratocan and the like.
  • the origin of the proteoglycan used in the present invention is not particularly limited, and mammals such as humans, cows and pigs; birds such as chickens; fishes such as sharks, cormorants and jellyfish; crustaceans such as crabs and shrimps; It may be derived from any animal. Among these origins, they are preferably derived from fish, more preferably from salmon, and particularly preferably from vomeronasal cartilage.
  • shark cartilage-derived proteoglycans are highly transparent and effective as a raw material for topical skin preparations, and this shark cartilage-derived proteoglycan is intended to improve stains, wrinkles and tarmi. It is known to combine a melanin production inhibitor and a herbal extract having an active oxygen scavenging action (see Patent Document 5).
  • the molecular weight of the proteoglycan used in the present invention is not particularly limited, and is appropriately set.
  • the proteoglycan having a molecular weight in the range of 80,000 to 3,000,000 can be used without particular limitation, but the proteoglycan having a molecular weight of preferably 200,000 to 2,500,000, more preferably 300,000 to 800,000 is preferable. It is.
  • the microneedle contains a proteoglycan as a base, and so long as the proportion of the proteoglycan is not particularly limited.
  • the proportion of proteoglycan contained in the microneedle is usually 20 to 100% by weight, preferably 50 to 100% by weight, more preferably 70 to 100% by weight, particularly preferably 80 to 100% by weight, more preferably 90 to 90% by weight. 100% by weight.
  • the microneedle of the present invention containing proteoglycan as a base may be composed only of proteoglycan, or 80% by weight unless the following characteristics of the microneedle composed of proteoglycan are impaired. It may contain other components than proteoglycan, preferably up to 50% by weight: (1) Strength that can withstand penetration into the skin surface layer and / or skin stratum corneum, (2) Fineness and flexibility so as not to cause pain or bleeding at the site of skin skin and / or stratum corneum, and (3) The solubility or biodegradability of the microneedle part inserted subcutaneously in the skin.
  • components other than proteoglycans that can be blended in microneedles include water-soluble polymers other than proteoglycans.
  • a water-soluble polymer may be any one that can be dissolved or decomposed in vivo.
  • hyaluronic acid, chondroitin sulfate, glycogen, dextrin, dextran, dextran sulfate, hydroxypropylmethylcellulose, alginic acid examples include polysaccharides such as chitin, chitosan, and pullulan; proteins such as collagen, gelatin, and hydrolysates thereof; synthetic polymer compounds such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, and carboxyvinyl polymer.
  • the proportion of the water-soluble polymer contained in the microneedle is usually 1 to 30% by weight, preferably 1 to 25% by weight, more preferably 1 -20% by weight, more preferably 1-10% by weight.
  • the microneedle may contain a medicinal component that can be used cosmetically or pharmaceutically as the other component.
  • those that can be used cosmetically include, for example, ascorbic acid, sodium ascorbate phosphate, magnesium ascorbate phosphate, ascorbyl palmitate, kojic acid, lucinol, tranexamic acid, licorice extract, vitamin Whitening agents such as A derivatives; anti-wrinkle agents such as retinol, retinoic acid, retinol acetate, retinol palmitate; blood circulation promoters such as tocopherol acetate, capsaicin, nonyl acid vanillamide; dieting agents such as raspberry ketone, evening primrose extract, seaweed extract; Antibacterial agents such as isopropylmethylphenol, photosensitizer and zinc oxide; anti-inflammatory agents such as salicylic acid; vitamins such as vitamin D 2 , vitamin D 3 and vitamin K, and the like.
  • vitamin Whitening agents such as A derivatives
  • anti-wrinkle agents such as retinol, retinoic acid, retinol
  • those that can be used pharmaceutically include drugs that are used in the field of medicine, in addition to those that can be used cosmetically.
  • drugs other than those that can be used cosmetically include antipyretic analgesics and anti-inflammatory agents such as ibuprofen, flurpiprofen, and ketoprofen; steroidal anti-inflammatory agents such as hydrocortisone, triamcinolone, and prednisolone; Vasodilators such as diltiazem hydrochloride and isosorbide nitrate; antiarrhythmic agents such as procainamide hydrochloride and mexiletine hydrochloride; antihypertensive agents such as clonidine hydrochloride, bunitrolol hydrochloride and captopril; local anesthetics such as tetracaine hydrochloride and propitocaine hydrochloride; Hormonal agents such as uracil, estradiol,
  • the drug added to the microneedle may be, other than those exemplified above, bioactive peptides and derivatives thereof, nucleic acids, oligonucleotides, antigen proteins, bacteria, virus fragments, and the like. .
  • bioactive peptides and derivatives thereof include calcitonin, adrenocorticotropic hormone, parathyroid hormone (PTH), hPTH (1 ⁇ 34), insulin, secretin, oxytocin, angiotensin, ⁇ -endorphin, glucagon, vasopressin, Somatostatin, gastrin, luteinizing hormone releasing hormone, enkephalin, neurotensin, atrial natriuretic peptide, growth hormone, growth hormone releasing hormone, bradykinin, substance P, dynorphin, thyroid stimulating hormone, prolactin, interferon, interleukin, G- Examples include CSF, glutathione peroxidase, superoxide dismutase, desmopressin, somatomedin, endothelin, and salts thereof.
  • antigen protein include HBs surface antigen and HBe antigen.
  • the microneedle array of the present invention has a structure in which one or two or more microneedles are formed on the surface of the substrate.
  • the desired pharmacological action can be enhanced. Therefore, it is desirable that a plurality of microneedles be provided on the substrate.
  • the shape of the microneedle should be set appropriately so that it can be easily inserted into the skin, can be dissolved in the inserted body (in the skin or deeper), and does not cause pain or bleeding.
  • a cone shape, a truncated cone shape and the like are exemplified.
  • the conical shape is a so-called volcanic shape, and is a shape in which the side surface of the truncated cone shape is curved inward as shown in FIG.
  • the microneedle is preferably not a hollow needle having a hollow inside but a solid needle having a uniform composition.
  • the microneedle When the microneedle is shaped like a cone or frustoconical, its root diameter decreases as the amount of proteoglycan that penetrates into the skin decreases. Therefore, it is desirable that the thickness is about 120 to 400 ⁇ m, preferably about 150 to 300 ⁇ m.
  • the “root diameter” of the microneedle means the diameter of the bottom surface of the microneedle in contact with the substrate surface.
  • tip diameter of a conical or frustoconical microneedle When the tip diameter of a conical or frustoconical microneedle is thin (if it is sharp), it tends to break when it penetrates the skin, and when it becomes thick, it is difficult to penetrate the skin and is painful, and it is 5 to 100 ⁇ m. About 10 to 80 ⁇ m is desirable.
  • the length of the conical or frustoconical microneedles is short, the depth of penetration into the skin becomes shallow and it becomes difficult to supply proteoglycan, so about 100 ⁇ m or more, preferably about 150 ⁇ m or more, more preferably 200 ⁇ m. It is desirable that the degree is more than about.
  • the upper limit of the length of the microneedle is not particularly limited as long as it does not break when the microneedle is inserted into the skin, but is usually about 5000 ⁇ m or less, preferably about 3000 ⁇ m or less, more preferably about 1600 ⁇ m. It is as follows. Specific lengths of the microneedles include, for example, about 100 to 5000 ⁇ m or about 100 to 3000 ⁇ m.
  • microneedles having a length of about 100 to 1600 ⁇ m, preferably about 150 to 1200 ⁇ m, more preferably about 150 to 1000 ⁇ m, and longer than 1000 ⁇ m to about 5000 ⁇ m, preferably longer than 1600 ⁇ m to about 5000 ⁇ m, More preferably, a needle having a length longer than 1600 ⁇ m and not longer than about 3000 ⁇ m can be mentioned.
  • the distance between one microneedle and the microneedle adjacent to it becomes difficult to insert into the skin, and if the distance is longer, the number of microneedles per unit area decreases, and proteoglycan is sufficient. Can not be supplied subcutaneously.
  • the arrangement interval of the microneedles in the microneedle array is such that the distance between the tip portion of the microneedle and the tip portion of the microneedle adjacent thereto (referred to as “pitch” in the present invention) is about 100 to 1800 ⁇ m, The thickness is preferably set to about 150 to 1200 ⁇ m.
  • the number of microneedles per unit area of the substrate surface of the microneedle array is appropriately set according to the pitch and the like, but usually about 50 to 300 per 1 cm 2 of the substrate surface of the microneedle array, preferably Is about 100 to 200, more preferably about 120 to 160.
  • the arrangement of the plurality of microneedles is not particularly limited, but is preferably arranged in a lattice pattern.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is a film or sheet on which the microneedle can be placed, held, or formed.
  • the substrate may be a film or sheet having the same composition as the microneedles, or may be a film or sheet having a composition different from that of the microneedles.
  • Specific examples of films or sheets having a composition different from that of microneedles include polymethyl methacrylate, cellulose acetate, ethyl cellulose, polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride.
  • the substrate is preferably composed of a film or sheet having the same composition as the microneedles. In this case, the substrate can be integrally formed with the microneedles.
  • the substrate is not particularly limited, but has a thickness that can support or hold the microneedles on its surface and can serve as a support for inserting the microneedles into the skin surface layer and / or the skin stratum corneum. It is preferable. As this thickness, the thickness of about 50 micrometers or more can be mentioned normally. An example is preferably about 50 to 500 ⁇ m, more preferably about 80 to 300 ⁇ m, and particularly preferably about 100 to 200 ⁇ m.
  • the method for producing the microneedle array of the present invention is not particularly limited, and can be produced by a conventionally known method.
  • Specific examples of the manufacturing method of the microneedle array of the present invention include the following manufacturing methods (i) and (ii).
  • aqueous solution in which the components constituting the microneedle are dissolved is cast on a mold in which the shape of the microneedle is perforated, and dried by evaporating moisture at room temperature or by heating, and then the substrate. After laminating and bonding or bonding the bottom surface of the microneedle formed above and the substrate, the microneedle is peeled from the mold together with the substrate. In this method, a microneedle array in which the microneedle and the substrate have different compositions can be manufactured.
  • the aqueous solution in which the components constituting the microneedles are dissolved is not particularly limited as long as the proteoglycan can be dissolved.
  • the proteoglycan is about 1 to 30% by weight, preferably An aqueous solution containing a concentration of about 1 to 25% by weight can be used.
  • the microneedle array of the present invention is used by being applied to the skin so that the microneedle is inserted into the skin surface layer and / or the skin stratum corneum.
  • the microneedle array of the present invention is attached to the skin so that the microneedle penetrates into the skin surface layer and / or the skin stratum corneum, and is left in that state.
  • the proteoglycan in the microneedle is dissolved by the body temperature and moisture such as subcutaneously and eluted subcutaneously, and a useful pharmacological action based on the proteoglycan is exerted in the subcutaneous or deeper tissue.
  • the microneedle contains the above-mentioned water-soluble polymer, or a medicinal component that can be used cosmetically or pharmaceutically, these components contained in the microneedle elute subcutaneously together with the proteoglycan.
  • useful pharmacological action based on proteoglycan and these components is exerted in the tissue under the skin or deeper than that.
  • the microneedle inserted into the skin surface layer and / or the skin stratum corneum is in that state for about 30 minutes or more, preferably about 30 to 300 minutes. More preferably, it is preferably kept for about 60 to 180 minutes. By doing so, the proteoglycan constituting the microneedle can be sufficiently dissolved and eluted under the skin.
  • the microneedle array of the present invention can supply at least proteoglycan to a tissue subcutaneously or deeper than that, it is used for cosmetic or medical applications utilizing the action of proteoglycan.
  • the microneedle array of the present invention is based on the action of such proteoglycan.
  • it can be used in cosmetic applications for the purpose of preventing aging.
  • the microneedle array of the present invention is an immune enhancer for skin tissue, skin tissue It is also effective for medicinal uses such as anti-inflammatory agents against inflammation occurring in
  • the proteoglycan used was chondroitin sulfate proteoglycan derived from salmon nasal cartilage (eluted from salmon nasal cartilage using acetic acid) (manufactured by Kakuhiro, Japan).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which an aqueous solution (2) containing 20% by weight of proteoglycan is cast on a mold (1) having a microneedle array shape.
  • the mold indicated by reference numeral 1 in FIG. 1 is formed by forming a microneedle pattern having a predetermined shape on the surface of the photosensitive resin by a light irradiation lithography method, and then performing electroforming to form the microneedle having a predetermined shape.
  • the microneedle forming recess (11) shown in FIG. 1 has an opening diameter of 200 ⁇ m corresponding to the root diameter of the microneedle, a bottom diameter of the recess corresponding to the tip diameter (diameter) of the microneedle of 40 ⁇ m, It has a conical depression with a recess depth corresponding to the length of 800 ⁇ m.
  • the concave portions are arranged in a lattice pattern in the photosensitive resin at intervals of 800 ⁇ m, and 144 are formed per 1 cm 2 .
  • FIG. 1 means an aqueous solution layer formed by casting an aqueous solution containing 20% by weight of proteoglycan onto the mold (1).
  • the aqueous solution containing 20% by weight of proteoglycan cast on the mold (1) is dried as it is for 5 hours in a drier at 35 ° C. to evaporate the water, and then the dried formed on the mold (1).
  • the product was peeled from the mold (1) to obtain the microneedle array of the present invention shown in FIG.
  • the microneedle array is a fine solid conical microneedle (4) formed by casting and drying an aqueous solution containing 20% by weight of proteoglycan on a microneedle forming recess (11) on the surface of a substrate (3). There are many standing cones. Both the substrate (3) and the microneedle (4) are composed of proteoglycans.
  • the size and shape of the microneedle array manufactured here is an ellipse of 6 mm (minor axis) ⁇ 10 mm (major axis) depending on the size of the substrate (3).
  • the microneedle (4) has a solid conical shape with a length (symbol a) of 800 ⁇ m, a root diameter (symbol b) of 200 ⁇ m, and a tip diameter (symbol c) of 40 ⁇ m.
  • the tip of the microneedle (4) And a distance (symbol d) between the tip of another microneedle (4) adjacent thereto and the other microneedle (4) is 800 ⁇ m.
  • Microneedles (4) are arranged in a grid above the intervals on the substrate (3), are formed 144 or so per 1 cm 2.
  • the thickness of the substrate (3) (symbol e) is 200 ⁇ m.
  • the microneedle array thus prepared has a microneedle that is fine as described above, excellent in strength and flexibility, and hardly breaks against the skin surface layer and / or the skin stratum corneum. It was possible to insert without pain. In addition, since this microneedle is composed of only proteoglycan except for residual moisture, the microneedle showed excellent solubility in the skin by being inserted and held subcutaneously for about 90 minutes.
  • the obtained microneedle array is composed of 100% proteoglycan (excluding residual water) as described above, the obtained microneedle array is effective for cosmetic use and pharmaceutical use based on the action of proteoglycan. It is believed that there is. The obtained microneedle array is also considered effective for cosmetic use for wrinkle stretching based on the action of proteoglycan.
  • Example 1 a microneedle array provided with a conical microneedle was manufactured.
  • the shape of the concave portion for forming the microneedle (11) to be used is a truncated cone shape. Can be manufactured.
  • Example 2 Evaluation of Usability of Microneedle Array Using an aqueous solution containing 20% by weight of proteoglycan and 10% by weight of Evans Blue dye, an ellipse of 8 mm (minor axis) ⁇ 10 mm (major axis) was prepared in the same manner as in Example 1. A microneedle array (microneedle length: 800 ⁇ m) was produced. The microneedle array thus prepared was cut into a square of about 7 mm and then applied to the knee joint of a rat to examine how the Evans blue dye penetrated into the periphery of the knee joint.
  • Test animal SD rat (Crl: CD strain, male, 5 weeks old, 164 to 183 g) (Nippon Charles River Co., Ltd.) overnight at a temperature of 23 ⁇ 2 ° C and humidity of 60 ⁇ 10% (Illumination time 12 hours, extinguishing time 12 hours) After rearing, the animals were subjected to the following experiment. The test animals were handled according to the animal experiment guidelines of Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd., and food (MF: Oriental Yeast Co., Ltd.) and water (tap water) were freely consumed.
  • the microneedle array (about 7 mm ⁇ 7 mm) produced above was affixed to the skin of the knee joint where hair was removed. Specifically, the microneedle array was pressed and applied to the skin of the knee joint so that the microneedle was inserted into the skin, and was fixed by pressure bonding with taping. Thus, the test animal to which the microneedle array was attached was placed in a Ballman cage and fixed so as not to move.
  • the test animals were removed from the Ballman cage and euthanized under ether anesthesia. Thereafter, the microneedle array is peeled off from the skin, the shape of the microneedle, the skin surface and the subcutaneous tissue of the application site (the knee joint) are observed, the solubility of the microneedle in the skin, the skin surface by the Evans Blue dye, The presence or absence of staining of the subcutaneous tissue was evaluated.
  • Test results (3-1) Microneedle shape All the microneedle portions with a length of 800 ⁇ m of the attached microneedle array were lost. From this, it was confirmed that the microneedle inserted into the skin was dissolved subcutaneously by body temperature and surrounding water.

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Abstract

本発明の目的は、1)皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するのに耐え得る強度、(2)皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入された局所において痛みや出血を引き起こさないための微細さと柔軟性、並びに(3)皮下に刺入されたマイクロニードル部分の溶解性又は生分解性、を兼ね備えた新規なマイクロニードルアレイを提供することである。 プロテオグリカンを基剤としてマイクロニードルを形成することにより、マイクロニードルアレイを製造する。

Description

プロテオグリカンを含有するマイクロニードルアレイ
　本発明は、外用製剤として使用されるマイクロニードルアレイに関する。より詳細には、香粧的又は薬学的に有用なマイクロニードルアレイに関する。
　従来、薬効成分を皮下で薬理作用を発揮させるために、薬効成分を含む外用製剤が利用されている。このような外用製剤としては、液剤、軟膏剤、クリーム製剤、テープ製剤、パッチ剤、パップ剤等が知られており、これらを局所に塗布又は貼付することにより、薬効成分が経皮吸収され、皮下で所望の薬理作用が発揮される。
　しかしながら、このような塗布又は貼付される態様の外用製剤では、使用中に、薬効成分が経皮吸収される前に、発汗、洗浄、外的圧力等により、脱落したり消失することがあるという欠点があった。更に、これらの外用製剤では、皮膚のバリアー機能によって、薬効成分が十分に経皮吸収されず、所望の薬理作用が発揮できないという欠点もあった。とりわけ、薬効成分が高分子化合物である場合には、経皮吸収され難く、外用製剤において所望の薬理作用を発揮させることが困難であった。
　近年、このような外用製剤の欠点を解決する技術として、薬効成分が添加されたマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイが盛んに研究されている（特許文献１－３）。例えば、マイクロニードルの素材としてコラーゲンを主体とするマイクロニードルアレイが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のマイクロニードルアレイは、マイクロニードルを皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入することにより、マイクロニードル中の薬効成分を皮下に供給し、刺入されたマイクロニードル部分は皮下で溶解又は生分解されて消失することができる。また、特許文献１記載のマイクロニードルは、ニードル部が非常に細いため、皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入しても、痛みや出血を伴わず、且つ穿刺創は速やかに閉鎖されるため、皮下に薬効成分を供給する方法として好適である。
　一方、マイクロニードルアレイは、皮膚疾患や皮膚症状に応じて、最適な設計をすることが求められており、様々なバリエーションのマイクロニードルアレイを開発し提供することが求められている。しかしながら、外用製剤として使用されるマイクロニードルアレイにおいて、マイクロニードルには、(1)皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するのに耐え得る強度、(2)皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入された局所において痛みや出血を引き起こさないための微細さと柔軟性、及び(3)皮下に刺入されたマイクロニードル部分の体内での溶解性又は生分解性等を総合的に兼ね備えることが求められるため、マイクロニードルアレイの構成素材の設計変更、特にマイクロニードルの主構成素材を設計変更することは、困難を極める。このため、従来、マイクロニードルアレイの構成素材については限られたものしか報告されていないのが現状である。
　また、近年、プロテオグリカンの医学的又は香粧的用途が注目されている。プロテオグリカンは、コアタンパクとそれに結合するグリコサミノグリカン（酸性ムコ多糖）から構成される複合糖質として知られており、細胞外マトリックスの主な構成要素であり、皮膚組織、軟骨組織、骨組織、血管組織等に存在している。プロテオグリカンは、皮下細胞の増殖や接着に関わっていることが報告されている。また、プロテオグリカンは、炎症性疾患や自己免疫疾患の予防又は治療、臓器移植時の拒絶反応の抑制、アレルギー症状の予防又は改善、糖尿病の予防又は改善等に有用であることも報告されている（特許文献４参照）。
　しかしながら、従来、プロテオグリカンをマイクロニードルアレイに利用することについては、検討されておらず、プロテオグリカンを用いてマイクロニードルを形成できるかについて、皆目見当がつかないのが現状であった。
特開２００９－２７３８７２号公報 特開２００９－２５４７６５号公報 特開２００９－２０１９５６号公報 特開２００７－１３１５４８号公報 特開２００３－３００８５８号公報
Watanabe H, Yamada Y, Kimata K., Roles of aggrecan, a large chondroitin sulfate proteoglycan, in cartilage structure and function.;J Biochem. 1998 Oct;124(4):687-93. Ota S, Yoshihara S, Ishido K, Tanaka M, Takagaki K, Sasaki M., Effects of proteoglycan on dextran sulfate sodium-induced experimental colitis in rats.Ota S; Dig Dis Sci. 2008 Dec;53(12):3176-83. Epub 2008 May 8. Mitsui T, Sashinami H, Sato F, Kijima H, Ishiguro Y, Fukuda S, Yoshihara S, Hakamada K, NakaneA, Salmon cartilage proteoglycan suppresses mouse experimental colitis through induction of Foxp3+ regulatory T cells.; Biochem Biophys Res Commun. 2010 Nov 12;402(2):209-15. Epub 2010 Oct 20. Sashinami H, Takagaki K, Nakane A., Salmon cartilage proteoglycan modulates cytokine responses to Escherichia coli in mouse macrophages.;  Biochem Biophys Res Commun. 2006 Dec 29;351(4):1005-10. Epub 2006 Nov 3.
　本発明は、従来にない新しいマイクロニードルアレイを提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、
(1) 皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するのに耐え得る強度、
(2) 皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入された局所において痛みや出血を引き起こさないための微細さと柔軟性、並びに
(3) 皮下に刺入されたマイクロニードル部分の体内での溶解性又は生分解性、
を兼ね備えたマイクロニードルを有する新規なマイクロニードルアレイを提供することを目的とする。
　本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、驚くべきことに、プロテオグリカンを基剤としてマイクロニードルを形成することができ、当該マイクロニードルを備えたマイクロニードルアレイが製造できることを見出した。また、当該マイクロニードルアレイは、上記(1)～(3)の特性に優れており、外用製剤として極めて有用であることを見出した。更に、当該マイクロニードルアレイによれば、プロテオグリカンに基づく有用な薬理作用を皮下で有効に発揮し得ると考えられる。
　本発明は、かかる知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。
　即ち、本発明は、下記に掲げる態様のマイクロニードルアレイ及びその製造方法を提供する。
（Ｉ）マイクロニードルアレイ
（I-1）．プロテオグリカンを基剤として含む1以上のマイクロニードルが、基板の表面に形成されていることを特徴とする、マイクロニードルアレイ。
（I-2）．マイクロニードルがコニーデ状又は円錐台状である、(I-1)に記載のマイクロニードルアレイ。
（I-3）．マイクロニードルが中実針である、(I-1)または（I-2）に記載のマイクロニードルアレイ。
（I-4）．マイクロニードルの根元直径が１２０～４００μｍ、先端径（直径）が５～１００μｍ、長さが１００～５０００μｍであり、近接するマイクロニードル間のピッチ（先端間の距離）が１００～１８００μｍである、（I-1）乃至（I-3）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（I-5）．マイクロニードルの長さが１００～１６００μｍであるか、または１００～１０００μｍである、（I-4）に記載のマイクロニードルアレイ。
（I-6）．マイクロニードルの長さが１０００μｍよりも長く５０００μｍ以下であるか、または１０００μｍよりも長く３０００μｍ以下である、（I-4）に記載のマイクロニードルアレイ。
（I-7）．マイクロニードルの長さが１６００μｍよりも長く５０００μｍ以下であるか、または１６００μｍよりも長く３０００μｍ以下である、（I-4）に記載のマイクロニードルアレイ。
　なお、上記（I-6）及び（I-7）に記載するマイクロニードルは、ミリオーダーの長さを有するニードルであるが、マイクロオーダーの細さ（根元径及び先端径）を有する点で、本発明のマイクロニードルの範疇に含めることができる。
（I-8）．マイクロニードルが、プロテオグリカンを２０～１００重量％の割合で含有するものである、（I-1）乃至（I-7）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（I-9）．プロテオグリカンが、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンである、（I-1）乃至（I-8）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（I-10）．プロテオグリカンが、魚類に由来するものである、（I-1）乃至（I-9）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（I-11）．魚類が、鮭、鮫、またはクラゲである、（I-10）に記載のマイクロニードルアレイ。
（I-12）．マイクロニードルが、プロテオグリカンに加えて、プロテオグリカン以外の水溶性高分子、または香粧的若しくは薬学的に利用可能な薬効成分を含有するものである、（I-1）乃至（I-11）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（I-13）．基板が、マイクロニードルと同一組成からなるものである（I-1）乃至（I-12）のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
（II）マイクロニードルアレイの製造方法
（II-1）下記の工程を有する、（I-1）または（I-11）に記載するマイクロニードルアレイの製造方法：
　マイクロニードルアレイの形状が穿設された鋳型に、マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液を、マイクロニードル部分と基板部分が形成できるように流延する工程、
　室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥する工程、及び
　形成されたマイクロニードルアレイを鋳型から剥離する工程。
（II-2）下記の工程を有する、（I-1）に記載するマイクロニードルアレイの製造方法：
 　マイクロニードルの形状が穿設された鋳型に、マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液を流延する工程、
　室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥する工程、
　これに基板を積層して、上記工程で形成されたマイクロニードルの底面部と基板とを結合または接着する工程、及び
　基板に結合または接着されたマイクロニードルを鋳型から剥離する工程。
（II-3）マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液が、プロテオグリカンを１～３０重量％程度、好ましくは１～２５重量％程度の濃度で含有する水溶液である、（II-1）または（II-2）に記載する製造方法。
　本発明によれば、プロテオグリカンを基剤として形成したマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイが提供される。本発明のマイクロニードルアレイは、前述する(1)強度、(2)微細さと柔軟性、及び(3)皮下等の体内での溶解性に優れたマイクロニードルを備えており、外用製剤として使用されるための特性を十分に備え、プロテオグリカンを皮下またはそれよりも深い領域に十分に供給することが可能になっている。
　また、本発明のマイクロニードルアレイは、プロテオグリカンの作用を利用した香粧的又は医学的用途への適用に好適である。更に、本発明のマイクロニードルアレイは、プロテオグリカンの上皮細胞の増殖亢進作用に基づいて（非特許文献１）、しわ伸ばし等の抗老化作用が期待できる。
マイクロニードルの形状（符号11）が穿設された鋳型（符号1）に、プロテオグリカン含有水溶液（符号2）を流延した状態を示す断面図である。 本発明マイクロニードルアレイの一例（実施例１）の断面図である。当該マイクロニードルアレイは、基板（符号3）の表面に、中実コニーデ状のマイクロニードル（符号4）が複数形成されてなる構造を有している。図中、符号aは、基板上に形成されたマイクロニードルの長さ（高さ）；符号ｂは、マイクロニードルの根元直径；符号ｃは、マイクロニードルの先端頂部の直径（先端径）；符号ｄは、基板上に形成されたマイクロニードルとそれに近接するマイクロニードルとの先端部間の間隔(ピッチ)；及び符号ｅは、基板の厚みを、それぞれ意味する。ここでマイクロニードルの「根元直径」とは、基板表面に付着したマイクロニードル底面の直径を意味する。つまり、図２で示す断面図において、「根元直径」は、基板表面をベースライン（符号5）とした場合に、それに対するマイクロニードルの接点（符号6）間の距離に相当する。 実施例２で使用した本発明マイクロニードルアレイの斜視図及び画像を示す。（a-1）及び（a-2）はそれぞれ使用前のマイクロニードルアレイの斜視図及び画像を示す。符号３は基板、符号４はマイクロニードルを示す。 実施例２で使用した本発明マイクロニードルアレイの斜視図及び画像を示す。（b-1）及び（b-2）は、それぞれ使用後のマイクロニードルアレイの斜視図及び画像を示す。符号７は、マイクロニードルアレイの固定に使用したテープを示す。 実施例２の結果を示す。(Ａ)は色素を含有する本発明のマイクロニードルアレイを貼付し剥がした後の貼付部位を観察した画像、(Ｂ)は当該貼付部位の皮下組織を観察した画像を示す。
　本発明のマイクロニードルアレイは、プロテオグリカンを基剤として含む１以上のマイクロニードルが、基板の表面に形成されていることを特徴とする。以下、本発明のマイクロニードルアレイについて詳述する。
　プロテオグリカンとは、コアタンパク質に、１又は複数のグリコサミノグリカンが共有結合している分子の総称である。本発明に使用されるプロテオグリカンの種類としては、特に制限されるものではなく、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、又はケラタン硫酸プロテオグリカンのいずれに分類されるものであってもよい。本発明に使用されるプロテオグリカンとして、具体的には、アグリカン、バーシカン、ニューロカン、ブレビカン、デコリン、ビグリカン、セルグリシン、パールカン、シンデカン、グリピカン、ルミカン、ケラトカン等が例示される。これらの中でも、本発明には、マイクロニードルを構成する基剤として、好ましくはコンドロイチン硫酸プロテオグリカン、更に好ましくはアグリカンを使用することが望ましい。
　本発明に使用されるプロテオグリカンの由来についても、特に制限されることなく、ヒト、ウシ、ブタ等の哺乳類；ニワトリ等の鳥類；サメ、鮭、クラゲ等の魚類；カニ、エビ等の甲殻類等のいずれの動物の由来であってもよい。これらの由来の中でも、好ましくは魚類由来、更に好ましくは鮭由来、特に好ましくは鮭鼻軟骨由来である。
　牛、豚等の高等動物由来のプロテオグリカンと比べ、サメ軟骨由来のプロテオグリカンは透明性が高く、皮膚外用剤の原料として有効であり、シミ、皺、タルミの改善を目的として、このサメ軟骨由来プロテオグリカンにメラニン生成抑制剤や活性酸素消去作用を有する生薬抽出物を組み合わせることが知られている（特許文献５参照）。
　また、本発明に使用されるプロテオグリカンの分子量については、特に制限されるものではなく、適宜設定される。特に制限されることなく、通常８万～３００万の分子量の範囲にあるプロテオグリカンを使用することができるが、好ましくは２０万～２５０万の分子量、より好ましくは３０万～８０万の分子量のプロテオグリカンである。
　本発明において、マイクロニードルは、プロテオグリカンを基剤として含有するものであり、その限りにおいて、プロテオグリカンの配合割合については、特に制限されるものではない。例えば、マイクロニードルに含まれるプロテオグリカンの割合として、通常２０～１００重量％、好ましくは５０～１００重量％、更に好ましくは７０～１００重量％、特に好ましくは８０～１００重量％、より好ましくは９０～１００重量％が挙げられる。
　つまり、プロテオグリカンを基剤として含む本発明のマイクロニードルは、プロテオグリカンだけから構成されるものであってもいいし、またプロテオグリカンからなるマイクロニードルが有する下記の特性を損なうものでなければ、８０重量％、好ましくは５０重量％を上限にプロテオグリカン以外の他の成分を含有するものであってもよい：
(1) 皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するのに耐え得る強度、
(2) 皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入された局所において痛みや出血を引き起こさないための微細さと柔軟性、並びに
(3) 皮下に刺入されたマイクロニードル部分の皮下内での溶解性又は生分解性。
　本発明において、「プロテオグリカンを基剤として含む」とは、上記のことを意味するものである。
　マイクロニードルに配合しえるプロテオグリカン以外の他の成分としては、プロテオグリカン以外の水溶性高分子を挙げることができる。このような水溶性高分子としては、生体内で溶解又は分解可能なものであればよく、具体的には、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、グリコーゲン、デキストリン、デキストラン、デキストラン硫酸、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸、キチン、キトサン、プルラン等の多糖類；コラーゲン、ゼラチン、及びこれらの加水分解物等のタンパク質；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、カルボキシビニルポリマー等の合成高分子化合物等が例示される。
　マイクロニードルに、プロテオグリカン以外の水溶性高分子を含有させる場合、マイクロニードルに含まれる当該水溶性高分子の割合としては、通常１～３０重量％、好ましくは１～２５重量％、より好ましくは１～２０重量％、更に好ましくは１～１０重量％が挙げられる。
　また、本発明において、マイクロニードルには、上記他の成分として香粧的又は薬学的に利用可能な薬効成分を含んでいてもよい。
　上記薬効成分のうち、香粧的に利用可能なものとしては、例えば、アスコルビン酸、アスコルビン酸リン酸ナトリウム、アスコルビン酸リン酸マグネシウム、パルミチン酸アスコルビル、コウジ酸、ルシノール、トラネキサム酸、甘草エキス、ビタミンＡ誘導体等の美白剤；レチノール、レチノイン酸、酢酸レチノール、パルミチン酸レチノール等の抗シワ剤；酢酸トコフェロール、カプサイシン、ノニル酸ワニルアミド等の血行促進剤；ラズベリーケトン、月見草エキス、海藻エキス等のダイエット剤；イソプロピルメチルフェノール、感光素、酸化亜鉛等の抗菌剤；サリチル酸等の消炎剤；ビタミンＤ２、ビタミンＤ３、ビタミンＫ等のビタミン類等が挙げられる。
　また、上記薬効成分のうち、薬学的に利用可能なものとしては、上記香粧的に利用可能なもの以外に、医薬の分野で使用されている薬物が挙げられる。具体的には、上記香粧的に利用可能なもの以外の薬物としては、例えば、イブプロフェン、フルルピプロフェン、ケトプロフェン等の解熱鎮痛消炎剤；ヒドロコルチゾン、トリアムシノロン、プレドニゾロン等のステロイド系抗炎症剤；塩酸ジルチアゼム、硝酸イソソルビド等の血管拡張剤；塩酸プロカインアミド、塩酸メキシレチン等の不整脈用剤；塩酸クロニジン、塩酸ブニトロロール、カプトプリル等の血圧降下剤；塩酸テトラカイン、塩酸プロピトカイン等の局所麻酔剤；プロピルチオウラシル、エストラジオール、エストリオール、プロゲステロン等のホルモン剤；塩酸ジフェンヒドラミン、マレイン酸クロルフェニラミン等の抗ヒスタミン剤；ペントバルビタールナトリウム等の麻酔剤；アモバルビタール、フェノバルビタール等の睡眠鎮痛剤；フェニトインナトリウム等の抗癲癇剤；塩酸クロルプロマジン、塩酸イミプラミン、クロルジアゼポキシド、ジアゼパム等の精神神経用剤；塩酸スキサメトニウム、塩酸エペリゾン等の骨格筋弛緩剤；臭化ネオスチグミン、塩化ベタネコール等の自立神経用剤；塩酸アマンタジン等の抗パーキンソン剤；ヒドロフルメチアジド、イソソルビド、フロセミド等の利尿剤；塩酸フェニレフリン等の血管収縮剤；塩酸ロベリン、ジモルホラミン、塩酸ナロキソン等の呼吸促進剤；塩酸モルヒネ、塩酸コカイン、塩酸ペチジン等の麻薬等が挙げられる。更に、本発明において、マイクロニードルに添加される薬物は、上記で例示したもの以外に、生理活性ペプチド類とその誘導体、核酸、オリゴヌクレオチド、抗原タンパク質、バクテリア、ウイルスの断片等であってもよい。上記生理活性ペプチド類とその誘導体としては、例えば、カルシトニン、副腎皮質刺激ホルモン、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、ｈＰＴＨ（１→３４）、インスリン、セクレチン、オキシトシン、アンギオテンシン、β－エンドルフィン、グルカゴン、バソプレッシン、ソマトスタチン、ガストリン、黄体形成ホルモン放出ホルモン、エンケファリン、ニューロテンシン、心房性ナトリウム利尿ペプチド、成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、ブラジキニン、サブスタンスＰ、ダイノルフィン、甲状腺刺激ホルモン、プロラクチン、インターフェロン、インターロイキン、Ｇ－ＣＳＦ、グルタチオンパーオキシダーゼ、スーパーオキシドディスムターゼ、デスモプレシン、ソマトメジン、エンドセリン、及びこれらの塩等が挙げられる。上記抗原タンパク質としては、ＨＢｓ表面抗原、ＨＢｅ抗原等が挙げられる。
　本発明のマイクロニードルアレイは、１又は２以上の複数のマイクロニードルが基板の表面に形成されている構造を有している。本発明のマイクロニードルアレイは、マイクロニードルの数が多い程、所望の薬理作用を高めることができるので、マイクロニードルは基板上に複数個設けられていることが望ましい。
　マイクロニードルの形状については、皮膚に容易に刺入でき、刺入された体内(皮膚内またはそれより深い領域)で溶解可能であるように、また痛みや出血を引き起こさないように、適宜設定すればよく、好ましくは、コニーデ状、円錐台状等が例示される。ここで、コニーデ状とは、所謂火山状と呼ばれる形状であり、図２に示すように、円錐台形状の側面が内側方向に湾曲した形状である。またマイクロニードルは、内部が空洞の中空針ではなく、均一組成からなる中実針であることが好ましい。
　マイクロニードルをコニーデ状又は円錐台状の形状にする場合、その根元直径は、細くなると皮膚内に刺入するプロテオグリカンの量が減少すると共に、皮膚に刺入する際に折れ易くなり、太くなると皮膚に刺入し難くなるので、１２０～４００μｍ程度、好ましくは１５０～３００μｍ程度が望ましい。なお、マイクロニードルの「根元直径」とは、基板表面に接するマイクロニードル底面の直径を意味する。
　コニーデ状又は円錐台状のマイクロニードルの先端径は、細くなると（尖っていると）皮膚に刺入する際に折れ易くなり、太くなると皮膚に刺入し難くあり苦痛を伴うため、５～１００μｍ程度、好ましくは１０～８０μｍ程度が望ましい。
　また、コニーデ状又は円錐台状のマイクロニードルの長さは、短いと、皮膚への刺入深度が浅くなりプロテオグリカンを供給し難くなるので、１００μｍ程度以上、好ましくは１５０μｍ程度以上、より好ましくは２００μｍ程度以上であることが望ましい。またマイクロニードルの長さの上限としては、マイクロニードルを皮膚に刺入する際に折れなければよく、その限りにおいて特に制限されないが、通常５０００μｍ程度以下、好ましくは３０００μｍ程度以下、より好ましくは１６００μｍ程度以下である。マイクロニードルの具体的な長さとして、例えば１００～５０００μｍ程度または１００～３０００μｍ程度を挙げることができる。かかるマイクロニードルとしては、１００～１６００μｍ程度、好ましくは１５０～１２００μｍ程度、より好ましくは１５０～１０００μｍ程度の長さを有するマイクロニードルと、１０００μｍより長く５０００μｍ程度以下、好ましくは１６００μｍより長く５０００μｍ程度以下、より好ましくは１６００μｍより長く３０００μｍ程度以下の長さを有するニードルを挙げることができる。
　また、マイクロニードルアレイにおいて、１つのマイクロニードルとそれに近接するマイクロニードルとの距離については、短くなると皮膚に刺入し難くなり、長くなると単位面積当たりのマイクロニードルの数が少なくなり、プロテオグリカンを十分に皮下に供給できなくなる。この観点から、マイクロニードルアレイにおけるマイクロニードルの配置間隔は、マイクロニードルの先端部とそれに近接するマイクロニードルの先端部との距離（本発明では、これを「ピッチ」という）が１００～１８００μｍ程度、好ましくは１５０～１２００μｍ程度になるように設定されることが望ましい。
　また、マイクロニードルアレイの基板表面の単位面積当たりのマイクロニードルの数については、上記ピッチ等に応じて適宜設定されるが、マイクロニードルアレイの基板表面１ｃｍ２当たり、通常５０～３００個程度、好ましくは１００～２００個程度、更に好ましくは１２０～１６０個程度が例示される。また、マイクロニードルアレイにおいて、複数のマイクロニードルの配置については、特に制限されないが、格子状に配列されていることが好ましい。
　本発明のマイクロニードルアレイにおいて、上記基板については、その表面にマイクロニードルを据置、保持又は形成し得るフィルム又はシートであれば、特に制限されない。当該基板は、マイクロニードルと同組成のフィルム又はシートであってもよく、またマイクロニードルとは異なる組成のフィルム又はシートであってもよい。マイクロニードルとは異なる組成のフィルム又はシートとしては、具体的には、ポリメチルメタクリレート、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル－塩化ビニル共重合体、ポリアミド系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アルミニウム等から形成されるフィルム又はシートが挙げられる。製造簡便性の観点からは、当該基板は、マイクロニードルと同組成のフィルム又はシートで構成されていることが望ましく、この場合、基板はマイクロニードルと一体成型することができる。
　基板は、特に制限されないが、その表面にマイクロニードルを据置または保持することができ、またマイクロニードルを皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するための支持体になりえる程度の厚みを有していることが好ましい。かかる厚みとして、通常５０μｍ程度以上の厚みを挙げることができる。好ましくは５０～５００μｍ程度、より好ましくは８０～３００μｍ程度、特に好ましくは１００～２００μｍ程度を例示することができる。
　本発明のマイクロニードルアレイの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法で製造することができる。本発明のマイクロニードルアレイの製造方法として、具体的には、下記(i)及び(ii)の製造方法が挙げられる。
 (i)マイクロニードルアレイの形状が穿設された鋳型に、上記マイクロニードルを構成する成分を溶解した水溶液を、マイクロニードル部分と基板部分を形成できるように流延し、室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥した後に、形成されたマイクロニードルアレイを鋳型から剥離する方法。この方法では、マイクロニードルと基板が同組成からなるマイクロニードルアレイが製造される。
 (ii)マイクロニードルの形状が穿設された鋳型に、上記マイクロニードルを構成する成分を溶解した水溶液を流延し、室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥し、次いで、これに基板を積層して、上記で形成されたマイクロニードルの底面部と基板とを結合または接着させた後に、基板とともにマイクロニードルを鋳型から剥離する方法。この方法では、マイクロニードルと基板が異なる組成からなるマイクロニードルアレイを製造することができる。
　上記(i)及び（ii）において、マイクロニードルを構成する成分を溶解した水溶液としては、プロテオグリカンが溶解し得る濃度であれば特に制限はされないが、例えばプロテオグリカンを１～３０重量％程度、好ましくは１～２５重量％程度の濃度で含有する水溶液を使用することができる。
　本発明のマイクロニードルアレイは、マイクロニードルを皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するように、皮膚に適用して使用される。具体的には、本発明のマイクロニードルアレイを、そのマイクロニードルが皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入するように皮膚に貼付し、その状態で放置する。こうすることによって、マイクロニードル中のプロテオグリカンが皮下等の体内の温度と水分により溶解して皮下に溶出され、皮下またはそれよりも深い組織内でプロテオグリカンに基づく有用な薬理作用が発揮される。またこのとき、マイクロニードルに、前述する水溶性高分子、または香粧的又は薬学的に利用可能な薬効成分が含まれている場合は、マイクロニードルに含まれるこれらの成分がプロテオグリカンとともに皮下に溶出され、皮下またはそれよりも深い組織内でプロテオグリカン及びこれらの成分に基づく有用な薬理作用が発揮される。
　なお、プロテオグリカン等のかかる薬理作用をより効果よく得るためには、皮膚表層及び／又は皮膚角質層に刺入されたマイクロニードルを、その状態で、３０分程度以上、好ましくは３０～３００分程度、より好ましくは６０～１８０分程度の間、保持しておくことが好ましい。こうすることで、マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを皮下で十分に溶解させ溶出させることができる。
　このように、本発明のマイクロニードルアレイは、皮下またはそれよりも深い組織に少なくともプロテオグリカンを供給することができるので、プロテオグリカンの作用を利用した香粧的又は医学的用途に使用される。
　例えば、プロテオグリカンは、上皮細胞の増殖を亢進する作用を発揮することが知られているので（非特許文献１）、本発明のマイクロニードルアレイは、かかるプロテオグリカンの作用に基づいて、美白、保湿、又は老化防止を目的として香粧的用途に使用できる。
　また、プロテオグリカンは、免疫賦活、抗炎症等の作用をも発揮することが知られているので（非特許文献２～４）、本発明のマイクロニードルアレイは、皮膚組織の免疫増強剤、皮膚組織で生じている炎症に対する消炎剤等の医薬用途にも有効である。
　以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。但し、本発明は、実施例に限定して解釈されるものではない。なお、以下の実施例では、プロテオグリカンは、サケ鼻軟骨由来のコンドロイチン硫酸プロテオグリカン（サケ鼻軟骨から酢酸を用いて溶出したもの）（株式会社角弘製、日本）を使用した。
　実施例１　マイクロニードルアレイの製造
　プロテオグリカン２０重量％を含有する水溶液をマイクロニードルアレイの形状が穿設された鋳型に流延した。図１は、マイクロニードルアレイの形状が穿設された鋳型（1）に、プロテオグリカン２０重量％含有水溶液（2）を流延した状態を示す断面図である。図１中の符号１で示す鋳型は、詳細には、感光性樹脂の表面に、光照射するリソグラフィ法により所定形状のマイクロニードルパターンを形成した後、電鋳加工することにより所定形状のマイクロニードルパターンを転写したマイクロニードル形成用凹部（11）が形成された鋳型である。図１に示すマイクロニードル形成用凹部（11）は、マイクロニードルの根元直径に相当する凹部の開口直径が２００μｍ、マイクロニードルの先端径（直径）に相当する凹部の底面直径が４０μｍ、マイクロニードルの長さに相当する凹部深さが８００μｍの、コニーデ状の凹部を有している。当該凹部は感光性樹脂に８００μｍ間隔に格子状に配列されており、１ｃｍ２当たり１４４個形成されている。
　図１中の符号２は、プロテオグリカン２０重量％含有水溶液を鋳型（１）上に流延して形状した水溶液層を意味する。
　鋳型（1）上に流延したプロテオグリカン２０重量％含有水溶液を、このままの状態で３５℃の乾燥器にて５時間乾燥させて水分を蒸発させた後、鋳型（1）上に形成された乾燥物を鋳型（1）から剥離することにより、図２に示す本発明のマイクロニードルアレイを得た。当該マイクロニードルアレイは、基板（3）の表面に、マイクロニードル形成用凹部（11）にプロテオグリカン２０重量％含有水溶液を流延し乾燥して形成した微細な中実コニーデ状のマイクロニードル（4）が多数立錐されている。なお、基板（3）とマイクロニードル（4）は、双方共にプロテオグリカンから構成されている。ここで製造されたマイクロニードルアレイの大きさ及び形状は、基板（3）の大きさに応じて、6ｍｍ（短径）×10ｍｍ（長径）の楕円状である。
　マイクロニードル（4）は、長さ（符号ａ）が８００μｍ、根元直径（符号ｂ）が２００μｍ、先端径（符号ｃ）が４０μｍである中実コニーデ状であり、マイクロニードル（4）の先端部とそれに近接する他のマイクロニードル（4）の先端部との間隔（符号ｄ）は８００μｍある。マイクロニードル（4）は基板（3）上に上記の間隔で格子状に配列されており、１ｃｍ２あたり１４４個程度形成されている。又、基板（3）の厚さ（符号ｅ）は２００μｍである。
　斯くして調製されたマイクロニードルアレイは、そのマイクロニードルが、上記するように微細で、強度と柔軟性に優れており、皮膚表層及び／又は皮膚角質層に対して、折れることなく、また殆ど痛みを伴うことなく刺入できるものであった。また、このマイクロニードルは、残留水分を除けばプロテオグリカンのみで構成されているため、皮下に９０分程度刺入保持することによって、皮下内で優れた溶解性を示した。
　また、得られたマイクロニードルアレイは、上記するようにマイクロニードルがプロテオグリカン１００％で構成されているので（但し、残留水分を除く）、プロテオグリカンの作用に基づく香粧的用途や医薬用途に有効であると考えられる。また、得られたマイクロニードルアレイは、プロテオグリカンの作用に基づいてしわ伸ばしの香粧的用途にも有効であると考えられる。
　なお、当該実施例１では、コニーデ状のマイクロニードルを備えたマイクロニードルアレイを製造したが、使用するマイクロニードル形成用凹部（11）の形状を円錐台状にすることで、円錐台状の形状を備えたマイクロニードルアレイを製造することができる。
　実施例２　マイクロニードルアレイの有用性評価
　プロテオグリカン２０重量％及びエバンスブルー色素１０重量％を含有する水溶液を用いて、実施例１と同様の方法で、８ｍｍ（短径）×１０ｍｍ（長径）の楕円状のマイクロニードルアレイ（マイクロニードルの長さ：８００μｍ）を製造した。斯くして調製したマイクロニードルアレイを、約7ｍｍ角に裁断した後、ラットの膝関節部に貼付し、膝関節部周辺部にエバンスブルー色素がどのように浸透するかを調べた。
　（１）被験動物
　ＳＤラット（Crl:CD系統、雄、５週齢、164～183g）（日本チャールス・リバー(株)）を、温度23±2℃、湿度60±10％の条件で一晩（照明時間12時間、消灯時間12時間）飼育した後、下記の実験に供した。なお、被験動物は、大塚製薬(株)の動物実験指針に従って取り扱い、餌（ＭＦ：オリエンタル酵母(株)）及び水（水道水）は自由に摂取させた。
　（２）試験方法
　被験動物（ｎ＝５）の左右の膝関節部分の毛を、バリカンで剃った後、除毛クリームで除毛した。除毛した膝関節部分の皮膚に、上記で製造したマイクロニードルアレイ（約7mm×7mm）を貼付した。具体的には、マイクロニードルアレイを、皮膚にマイクロニードルが刺入するように膝関節部分の皮膚に押し付け貼付し、テーピングで圧着固定した。斯くしてマイクロニードルアレイを貼付した被験動物をボールマンケージに入れて、動かないように固定した。
　マイクロニードルアレイ貼付から２時間後に、被験動物をボールマンケージから取り出し、エーテル麻酔下で安楽死させた。その後、マイクロニードルアレイを皮膚から剥がし、マイクロニードルの形状、貼付部位（膝関節部）の皮膚表面及び皮下組織を観察し、マイクロニードルの皮下内での溶解性、及びエバンスブルー色素による皮膚表面や皮下組織の染色の有無を評価した。
　（３）試験結果
（3-1）マイクロニードルの形状
　貼付したマイクロニードルアレイの長さ８００μｍのマイクロニードル部分はすべて消失していた。このことから皮膚に刺入されたマイクロニードルは皮下内で、体温と周囲の水分により溶解することが確認された。
（3-2）貼付部位（膝関節部）の観察
　いずれの被験動物（n=5）も、貼付部位の表皮と皮下組織にエバンスブルー色素による染色が認められたが、筋層には染色は認められなかった。このことから、マイクロニードルの溶解によって溶出した成分（プロテオグリカン及びエバンスブルー色素）は皮下に達することが確認された。また、いずれの個体の貼付部位（皮膚、皮下組織、筋層）にも、出血等の異常な所見は認められなかった。

Claims (12)

  1. 　プロテオグリカンを基剤として含む１以上のマイクロニードルが、基板の表面に形成されていることを特徴とする、マイクロニードルアレイ。
  2. 　マイクロニードルがコニーデ状又は円錐台状である、請求項１に記載のマイクロニードルアレイ。
  3. 　マイクロニードルが中実針である、請求項１または２に記載のマイクロニードルアレイ。
  4. 　マイクロニードルの根元直径が１２０～４００μｍ、先端径（直径）が５～１００μｍ、長さが１００～５０００μｍであり、近接するマイクロニードルの先端部間の距離が１００～１８００μｍである、請求項２または３に記載のマイクロニードルアレイ。
  5. 　マイクロニードル中のプロテオグリカン含量が２０～１００重量％である、請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
  6. 　プロテオグリカンが、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンである、請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
  7. 　プロテオグリカンが、魚類由来である、請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
  8. 　上記魚類がサケ、サメまたはクラゲである、請求項７記載のマイクロニードルアレイ。
  9. 　マイクロニードルが、プロテオグリカンに加えて、プロテオグリカン以外の水溶性高分子、または香粧的若しくは薬学的に利用可能な薬効成分を含有するものである、請求項１乃至８のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
  10. 　基板がマイクロニードルと同一組成からなるものである、請求項１乃至８のいずれかに記載のマイクロニードルアレイ。
  11. 　下記の(1)～(3)の工程を有するか、または(1’)～(4’)の工程を有する、請求項１または１０に記載するマイクロニードルアレイの製造方法：
    (1)　マイクロニードルアレイの形状が穿設された鋳型に、マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液を、マイクロニードル部分と基板部分が形成できるように流延する工程、
    (2)　室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥する工程、及び
    (3)　形成されたマイクロニードルアレイを鋳型から剥離する工程；
     (1’)　マイクロニードルの形状が穿設された鋳型に、マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液を流延する工程、
    (2’)　室温下又は加熱して水分を蒸発して乾燥する工程、
    (3’)　これに基板を積層して、上記工程で形成されたマイクロニードルの底面部と基板とを結合または接着する工程、及び
    (4’)　　基板に結合または接着されたマイクロニードルを鋳型から剥離する工程。
  12. 　マイクロニードルを構成するプロテオグリカンを溶解した水溶液が、プロテオグリカンを１～３０重量％程度の濃度で含有する水溶液である、請求項１１に記載する製造方法。
     
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