説明

大量の目的物質を皮膚内へデリバリーするためのマイクロニードル・アレイ・チップ

【課題】 溶解性マイクロニードル・アレイ・チップを、数ミリグラム以上の吸収量を必要とする目的物質に適用することが未解決であった。
【解決手段】 マイクロニードルの本体部分に目的物質を配置するとともに、それ以外にも、マイクロニードルを構築するための基盤チップの表面および表層部にも目的物質を配置し、かつ基盤の皮膚への接着を可能とした溶解性マイクロニードル・アレイ・チップであり、マイクロニードル・アレイおよびアレイを構築する基盤チップから溶出した目的物質がマイクロニードルの先端部の突刺により皮膚の角質層に形成された穿孔を通じて吸収されるマイクロニードル・アレイ・チップとすることにより数ミリグラム以上の目的物質を経皮的に吸収させることが可能となった。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶解性マイクロニードル・アレイ・チップのマイクロニードル本体部分以外に、マイクロニードル・アレイを構築するための基盤用の錠剤チップの表面あるいは表層面にも目的物質を含有させることにより、溶解性マイクロニードル本体部分に含有されている目的物質よりもより多くの目的物質を皮膚内へデリバリーすることを可能としたマイクロニードル・アレイ・チップに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロニードルは、皮膚に刺しても痛みを感じないほどに微細化された針であり、皮膚の最も外側に位置して外界からの細菌やウィルスの進入から体内を防御している角質層を物理的に突破して、従来の技術では経皮的に投与を行っても吸収が望めない薬物、化粧品用化合物あるいは吸収率が極めて低い薬物、化粧品用化合物の吸収率を改善する製剤技術である。
【0003】
複数のマイクロニードルを整然と林のように構築したマイクロニードル・アレイは、中空構造を持つ金属製のマイクロニードル・アレイで薬液を注入するタイプであったり、ポリ乳酸などの生分解性高分子物質製のマイクロニードル・アレイであったりする。さらに、水溶性物質を基剤とする溶解性マイクロニードルも開発されている。すなわち、水溶性物質の基剤に目的物質を保持させておき、皮膚に挿入した後、基剤が皮膚内の水分により溶解することにより、目的物質を経皮的に投与することができる。例えば、麦芽糖、低分子コラーゲン、温度感受性樹脂、ゼラチンを基剤とするマイクロニードルが開示されている(特許文献1)。
【0004】
本発明者はコンドロイチン硫酸ナトリウム、デキストランなど注射剤として臨床的に用いられている水溶性の洩糸性高分子物質を基剤とする溶解性マイクロニードルを特許出願した(特許文献2および3)。当該発明は、遺伝子組み換え蛋白薬、ワクチン、遺伝子DNAなどの高分子薬、水溶性の難・低経皮吸収性薬物など皮膚透過性が低いために従来の経皮投与では十分な効果が期待できない薬物の皮膚透過性を高めたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開番号WO2008/093679
【特許文献2】国際公開番号WO 2006/080508
【特許文献3】国際公開番号WO 2009/066763
【非特許文献1】James C. Birchall, Chapter 18. Stratum corneumbypassed or removed in Enhancement in Drug Delivery. edited by Elka Touitou andBrian W. Barry, pp. 337-351, CRC Press, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マイクロニードルの大きさに関しては数多くの研究が行われており、本発明者も洩糸性を有する水溶性高分子物質であるコンドロイチン硫酸ナトリウムやデキストランを用いて種々の長さの溶解性マイクロニードルを作成し、研究を行ってきた。操作性および皮膚への突刺時における強度の点から鑑みて、先端角度が約30度の円錐状のマイクロニードル・アレイの場合には、実用上、長さ約500μm、底部の直径約300μmのマイクロニードルがほぼ最適であるとの結論に至った。皮膚の生理学的構造として、ヒトの角質層の厚さは10-20μm、表皮層の厚さは50-150μmであるといわれている(非特許文献1)。また、真皮層は皮膚の表面から数mmの深さまで存在する。
【0007】
2層性の溶解性マイクロニードルは、皮膚への突刺部分に相当する先端部に薬物などの目的物質を局在して配置したものであり、高い効率で目的物質を皮膚内へデリバリーするのに適した製剤である。我々の研究によれば、先端角度が約30度、長さ約500μm、底部の直径約300μmの円錐状のマイクロニードルを外径1.7cmのチップ上に225〜300本構築したマイクロニードル・アレイをラットおよびヒトの皮膚に突刺したところ、先端から約半分の部分まで皮膚内に突刺することが出来た。
【0008】
仮に先端角が約30度、長さ500μm、底部の直径300μmの円錐状のマイクロニードルの先端から200μmまでの部分が皮膚内に突刺するものとすると、マイクロニードル1本当たり皮膚内に突刺する容積は75.36 x 10-8 cm3と計算される。2層性の溶解性マイクロニードルの作成にはコンドロイチン硫酸ナトリウム、デキストランなど洩糸性を有する水溶性高分子物質を基剤に用いる。これらの基剤の比重を1.0と仮定すると、1cm3を占有する重量は1gになるので、皮膚に突刺する先端から200μmの円錐の容積に相当する重量は75.4 x 10-5mgすなわち0.754μgとなる。水溶性の曵糸性高分子物質から成る基剤に対して目的物質を配合できる割合を最大50%と仮定すると、2層性の溶解性マイクロニードル1本あたりで皮膚内に投与できる薬物量は0.377μgとなる。外径1.7cmのチップ上にマイクロニードルの250本をアレイとして形成したチップであれば、1チップ当たりの薬物含量は94.3μgになる。1チップのサイズを大きくしてマイクロニードルの500本をアレイとして形成したとすると、1チップ当たりの薬物含量は188.5μgとなる。
【0009】
また、より速くかつ強くマイクロニードル・アレイ・チップを皮膚に押し当てることにより先端から250μmの長さまでマイクロニードルを皮膚内に刺したと仮定すると、突刺した円錐の容積に相当する重量は147.2 x 10-5mgすなわち1.472μgとなる。基剤に対して目的物質を配合できる割合を最大50%と仮定すると、2層性の溶解性マイクロニードル1本あたりで皮膚内に投与できる薬物量は0.736μgとなる。1チップ当たりにマイクロニードルをアレイとして250本形成したチップであれば、1チップ当たりの薬物含量は184μgとなる。1チップのサイズを大きくしてマイクロニードルを500本構築したとすると、1チップ当たりの薬物含量は368μgとなる。
【0010】
ペプチド・蛋白薬の一例としてインターフェロンアルファの臨床用量は15〜30μg、ホルモン薬の一例としてソマトレリン酢酸塩の臨床用量は50〜100μgであるので、先端部にこのような薬物を含有する2層性の溶解性マイクロニードルを経皮的デリバリーシステムとして利用することは可能である。しかし、臨床用量が数mg〜数十mgの薬物に溶解性マイクロニードルを適用しようという場合には、先端部に薬物を搭載した2層性の溶解性マイクロニードルでは保持できる量に限界がある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、本発明を完成した。
すなわち、円錐状の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップを皮膚に押し当ててその先端部により一旦皮膚の角質層に物理的に穿孔(ピアース)を開け、先端部に含有する目的物質を皮膚内へデリバリーした後、マイクロニードル・アレイ・チップを皮膚から剥がすことなく引き続いて貼付しておくことにより、皮膚内に突刺しないマイクロニードル本体の根元部分およびマイクロニードル・アレイを構築した基盤である錠剤チップの表面あるいは表面に近い部分から溶け出した目的物質が角質層に形成された穿孔を通じて吸収され、数ミリグラム以上の目的物質を吸収させることができることを見い出した。
【0012】
より具体的には、本発明の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップは、
マイクロニードルの本体部分に薬物などの目的物質を配置するとともに、それ以外にも、マイクロニードルを構築するための基盤用錠剤チップの表面および表面に近い部分にも目的物質を配置し、かつ基盤用錠剤チップの皮膚への接着を可能とした溶解性マイクロニードル・アレイ・チップであり、マイクロニードルおよびアレイ状にマイクロニードルを構築した基盤用錠剤チップから溶出した目的物質がマイクロニードルの先端部の突刺により皮膚の角質層に形成された穿孔を通って吸収されることにより数ミリグラム以上の目的物質を経皮的にデリバリーすることを可能としたマイクロニードル・アレイ・チップである。
【0013】
また、前記溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいて用いる基剤は洩糸性を有する水溶性高分子物質である溶解性マイクロニードル・アレイ・チップである。
【0014】
また、前記溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいて用いる洩糸性を有する水溶性高分子物質基剤が医療用の高分子物質であるコンドロイチン硫酸ナトリウム、デキストラン、ヒアルロン酸である溶解性マイクロニードル・アレイ・チップである。
【0015】
また、前記溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいてマイクロニードル・アレイを構築した基盤用錠剤チップの皮膚への接着を可能とするために、基盤の周辺部に医薬品製剤で一般的に用いられている粘着剤を塗布した溶解性マイクロニードル・アレイ・チップである。
【0016】
また、前記溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいてマイクロニードル・アレイを構築した基盤用錠剤チップの皮膚への接着を可能とするために、基盤の裏側に基盤よりも大きいサイズの医療用の接着テープを貼り付けた溶解性マイクロニードル・アレイ・チップである。
【0017】
前記の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいて、目的物質が薬物、化粧品用物質であるマイクロニードル・アレイ・チップである。
【発明の効果】
【0018】
溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいて、マイクロニードルの本体部分以外に、マイクロニードル・アレイを構築するための基盤となる錠剤チップの表面および表面付近の部分に目的物質を配置すれば、マイクロニードルを皮膚に突刺した後に引き続いてマイクロニードル・アレイ・チップを皮膚に貼り付けておくことにより、皮膚に突刺せずに皮膚表面に残留しているマイクロニードルの根元部分およびマイクロニードル・アレイを構築した基盤用錠剤チップから目的物質が溶出し、マイクロニードルの先端部の突刺により皮膚の角質層に形成された穿孔を通じて皮膚内に1ミリグラム以上の大量の目的物質をデリバリーすることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に実施例をあげて具体的な実施形態を説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【0020】
(実施例1)
目的物質としては皮膚透過性の低い水溶性薬物の代表として眼科用診断薬フルオレセインを用いた。フルオレセインナトリウム(ナカライテスク)500mgを基剤であるデキストラン70(名糖産業株式会社)の500mgと混和し、精製水650μlを加えて粘調液を作成した。1平方センチメートルあたりに深さ約500ミクロン、開口部直径約300ミクロンの逆円錐状の225ヶの細孔を有するシリコン樹脂製基盤の上に塗布した。樹脂基盤の表面に残った粘調液を取り除いた後、サランラップ(クレハ化学)を被せて卓上遠心分離器(クボタ4000)を用いて毎分2500回転で樹脂基盤ごと5分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填を行った。サランラップを取り除いてさらに同条件で30分間遠心力をかけて乾燥を行った。樹脂基盤の上に局外規コンドロイチン硫酸ナトリウム(株式会社マルハニチロ食品)の1gに精製水1mlを加えて作成した粘調液を塗布した。卓上遠心分離器を用いて毎分2500回転で樹脂基盤ごと30分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填・乾燥を行った。単発打錠器(市橋精機、HANDTAB100)の臼に先ず酢酸セルロースとヒドロキシプロピルセルロースの10:1の混和物の約0.5gを入れ、約10kNの打錠圧で直径1.5cm、厚さ約2.0mmの基盤用錠剤チップを作成した。錠剤基盤の表面にコンドロイチン硫酸ナトリウムの1gに精製水1mlを加えて作成した粘調液を塗布し、乾燥の終わった樹脂基盤の上に被せ、加重下で乾燥を行った。6時間後に錠剤基盤を樹脂基盤から引き離した。錠剤基盤チップの裏面に直径5cmの円形の粘着テープを貼ることにより、先端部にフルオレセインナトリウムを含有するマイクロニードル・アレイ・チップを得た。
【0021】
(実施例2)
フルオレセインナトリウムの500mgを基剤であるデキストラン70の500mgと混和し、精製水750μlを加えて粘調液を作成した。実施例1と同様にシリコン樹脂製基盤の上に塗布した。卓上遠心分離器を用いて毎分2500回転で樹脂製基盤ごと30分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填・乾燥を行った。乾燥後、再度、フルオレセインナトリウムの粘調液を塗り、卓上遠心分離器を用いて毎分2500回転で樹脂製基盤ごと30分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填・乾燥を行った。乾燥の終わった樹脂製基盤の上に局外規コンドロイチン硫酸ナトリウムの1gに精製水1mlを加えて作成した粘調液を塗布し、錠剤基盤を樹脂基盤の上に被せ、加重下で乾燥を行った。6時間後に錠剤基盤を引き離した。錠剤基盤チップの裏面に直径5cmの円形の粘着テープを貼ることにより、マイクロニードル全体がフルオレセインナトリウムを含有するマイクロニードル・アレイ・チップを得た。
【0022】
(実施例3)
フルオレセインナトリウムの500mgを基剤である局外規コンドロイチン硫酸ナトリウムの500mgと混和し、精製水650μlを加えて粘調液を作成した。実施例1で用いたのと同様のシリコン樹脂製基盤の上に塗布した。卓上遠心分離器を用いて毎分2500回転で樹脂製基盤ごと30分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填・乾燥を行った。乾燥後、再度、フルオレセインナトリウムを含有する粘調液を塗り、卓上遠心分離器を用いて毎分2500回転で樹脂製基盤ごと30分間回転させ、遠心力を利用して加重下、充填・乾燥を行った。打錠機の臼の部分に先ず酢酸セルロースとヒドロキシプロピルセルロースの10:1の混和物の約0.5gを入れた。その後、フルオレセインナトリウムの10mgを混和した酢酸セルロースを単発打錠機の臼の中の混和物の上に均一に広げて置いた。約10kgで加圧して基盤チップとなる錠剤を作成した。基盤用錠剤チップの表面に局外規コンドロイチン硫酸ナトリウムの1gおよびフルオレセインナトリウムの0.5gに精製水1mlを加えて作成した粘調液を塗布し、樹脂製基盤の上に被せ、加重下で乾燥を行った。6時間後に錠剤基盤を引き離した。マイクロニードル・アレイが構築された基盤用錠剤チップの外周部にハイビスワコー103(和光純薬)を蒸留水で溶解して作った粘着液を塗布した。錠剤基盤チップの裏面に直径5cmの円形の粘着テープを貼ることにより、マイクロニードル・アレイの全体のみならずマイクロニードル・アレイを構築した基盤用錠剤チップの表面および表層部までがフルオレセインナトリウムを含有するマイクロニードル・アレイ・チップを得た。
【0023】
(実施例4)
体重約330グラムの雄性ラットにペントバルビタール麻酔をかけ、手術台の上に仰向けに固定した。腹部の体毛を除去した後、手術台に固定した。頸静脈より血液約0.1mLを採取した後、実施例1、2および3で作製したフルオレセインナトリウムを含有するマイクロニードル・アレイ・チップを除毛したラットの腹部皮膚に押し当てることにより投与した。投与後、マイクロニードル・アレイ・チップを皮膚に貼りつけたまま6時間にわたり頸静脈より採血を行った。遠心分離により血漿サンプルを得、除蛋白操作を行った後、フルオロスキャン(ラボシステムズ社製)を用いて血漿中フルオレセイン(FL)濃度を測定した。以下、4匹のラットにおける血漿中FL濃度の測定値(μg/ml)の平均値を示す。
実施例1の製剤を投与した後の血漿中FL濃度は、0μg/ml(投与前)、0.36μg/ml(30分後)、0.22μg/ml(1時間後)、0.10(2時間後)、0.06(4時間後)、0.05(6時間後)であった。
実施例2の製剤を投与した後の血漿中FL濃度は、0μg/ml(投与前)、1.34μg/ml(30分後)、0.94μg/ml(1時間後)、0.53(2時間後)、0.30(4時間後)、0.19(6時間後)であった。
実施例3の製剤を投与した後の血漿中FL濃度は、0μg/ml(投与前)、4.67μg/ml(30分後)、3.81μg/ml(1時間後)、3.57(2時間後)、4.47(4時間後)、2.51(6時間後)であった。
【0024】
マイクロニードル・アレイ・チップ中のフルオレセインナトリウムの含有部位を先端部のみ(実施例1の製剤)、マイクロニードル全体(実施例2の製剤)、マイクロニードル全体および基盤用錠剤チップの表面および表層部(実施例3の製剤)と拡大するに従って、血漿中FL濃度は高くなった。投与後6時間目までの血漿中FL濃度-時間曲線下面積AUC(0−6h)を算出したところ、実施例1の製剤では0.67μg・h/ml、実施例2の製剤では2.95μg・h/ml、実施例3の製剤では22.00μg・h/mlという値となった。FLをラットに静脈内注射にて投与した後のAUC(0-6h)の値と比較することにより各製剤からのFLの吸収量を推定したところ、実施例1では0.16mg、実施例2では0.72mg、実施例3では5.31mgであった。
【産業上の利用可能性】
【0025】
臨床における投与量が数ミリグラムから数十ミリグラムの薬物を溶解性マイクロニードル・アレイにより経皮的に投与しようとすると、皮膚に突刺するマイクロニードルの先端部にのみ薬物を含有する溶解性マイクロニードルでは目的を達成できない。本発明により、溶解性マイクロニードルの先端部で一旦皮膚の角質層に物理的に穿孔(ピアース)を開け、先端部に含有する薬物などの目的物質を皮膚内へデリバリーした後、マイクロニードルの皮膚に突刺しない根元部分およびマイクロニードル・アレイを構築した基盤の表面あるいは表層部から溶け出した目的物質が角質層に形成された穿孔を通じて吸収されることにより、数ミリグラム以上の目的物質を経皮的にデリバリーすることが可能となった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロニードルの本体部分に目的物質を配置するとともに、それ以外にも、マイクロニードルを構築するための基盤チップの表面および表面に近い部分にも目的物質を配置し、かつ基盤の皮膚への接着を可能とした溶解性マイクロニードル・アレイ・チップであり、マイクロニードル・アレイおよびアレイを構築した基盤のチップから溶出した目的物質がマイクロニードルの先端部の突刺により皮膚の角質層に形成された穿孔を通って吸収されることにより数ミリグラム以上の目的物質を経皮的に吸収さすことを可能としたマイクロニードル・アレイ・チップ
【請求項2】
請求項1の溶解性マイクロニードル・アレイにおいて用いる基剤用の高分子物質が洩糸性を有する水溶性高分子物質である溶解性マイクロニードル・アレイ・チップ
【請求項3】
請求項2において用いる洩糸性を有する水溶性高分子物質基剤がコンドロイチン硫酸ナトリウム、デキストラン、ヒアルロン酸である溶解性マイクロニードル・アレイ・チップ
【請求項4】
請求項1の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいてマイクロニードル・アレイを構築した基盤の皮膚への接着を可能とするために、基盤の周辺部に医薬品製剤で用いる粘着剤を塗布した溶解性マイクロニードル・アレイ・チップ
【請求項5】
請求項1の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいてマイクロニードル・アレイを構築した基盤の皮膚への接着を可能とするために、基盤の裏側に基盤より大きいサイズの医療用の接着性テープを貼り付けた溶解性マイクロニードル・アレイ・チップ
【請求項6】
請求項1の溶解性マイクロニードル・アレイ・チップにおいて目的物質が薬物、化粧品用物質であるマイクロニードル・アレイ・チップ


【公開番号】特開2012−235899(P2012−235899A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−106767(P2011−106767)
【出願日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.サランラップ
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)本発明は独立行政法人科学技術振興機構が(株)バイオセレンタックに委託した平成20年度独創的シーズ展開事業 革新的ベンチャー活用開発一般プログラムに係る「2層マイクロニードル製造装置」の成果によるものであり、産業技術力強化法第19条の適用を受けるものである。
【出願人】(502414389)株式会社バイオセレンタック (24)
【Fターム(参考)】