JP2013525351A - ナノ粒子の医薬組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、キトサン、酵素耐性ＰＧＡ−コンプレキソン、および生物活性剤からなる生物活性ナノ粒子の経口送達用の医薬組成物を開示する。キトサンベースのナノ粒子は、薬物の経口送達のために正荷電表面、透過性の増強、およびＧＩＴ内の酵素耐性を特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも１種の生物活性薬剤とそれらの透過性増強および酵素耐性を有する、キトサンと負荷電基質の組成物を有する、経口薬剤送達のためのナノ粒子の一般的使用に関する。
経口経路は、患者または動物対象に対する薬剤投与の最も簡便な方法と考えられる。それにもかかわらず、腸管上皮は、ペプチドやタンパク質などの親水性薬剤の吸収に対して主要なバリアである。これは、親水性薬剤が、脂質二重層の細胞膜を通って細胞へ容易に拡散することができないためである。傍細胞経路による親水性分子の輸送は、隣接上皮細胞の管腔面に位置する密着帯の存在により厳しく制限されている。密着帯は、親水性分子の傍細胞拡散を制限するバリアを形成する。
胃腸管の上皮細胞などの層内へ細胞を相互に結合させる密着帯を通る細胞間の溶質移動は傍細胞輸送と称される。密着帯は、細胞層の頂端液区画と基底液区画を分離する細胞間バリアを形成する。傍細胞輸送は受動的であり、頂端区画から基底区画へと密着帯を通る溶質の移動は、その溶質に対する密着帯の透過性に依る。
高分子ナノ粒子は、薬剤送達の担体として広範に研究されてきた。ポリ−ε−カプロラクトンおよびポリラクチドなどの生分解性の合成ポリマーから作製されたナノ粒子は、それらの生体適合性により多くの注目を浴びてきた。しかしながら、これらのナノ粒子はそれらの疎水性のため、親水性薬剤の理想的な担体ではない。
経口薬剤送達経路の後、タンパク質薬剤は胃内の低ｐＨの胃媒体により直ちに分解される。経口投与後のタンパク質薬剤の吸収は、それらの高分子量、親水性、および酵素不活化の受け易さにより困難である。胃腸管（ＧＩＴ）内の酵素的バリアを克服するために、プロテアーゼ阻害剤と共に経口的ペプチド剤が同時投与されてきた。短期間では、多くの酵素阻害剤が関係する細胞毒性は最少であるが、長期投与では、栄養タンパク質の消化を妨げ、プロテアーゼの分泌刺激または膵臓肥大を生じさせることが示されている。ペプチド剤分子と酵素阻害剤との間の距離は、ＧＩＴにおいて、最良のシナリオで約数マイクロメートルである。同時投与の際、ペプチド剤分子はＧＩＴ内でプロテアーゼに遭遇するが、酵素阻害剤は保護のための近接位に存在できず、酵素阻害剤の酵素耐性効力の低下に至る恐れがある。
カチオン性多糖のキトサン（ＣＳ）は、非毒性であり、軟組織適合性である。また、キトサンは、粘膜表面に付着する特性（すなわち、粘膜付着性）を有して上皮細胞間の密着帯を一時的に開放し、ペイロードを放出する生理的範囲に近いｐＨ値において良好な溶解性を有することが知られている。薬剤送達媒体へのペプチド剤またはタンパク質剤（ペイロード）の生理的ｐＨ範囲における装入により、それらの生物活性は保持されると考えられる。
Ｔｈａｎｏｕらは、腸吸収増強剤としてのキトサンとその誘導体を報告している。酸性ｐＨでプロトン化されたキトサンは、ペプチド剤の粘膜上皮を越えての傍細胞透過性を増加させることができる。ペプチド剤とキトサンまたはＮ−トリメチルキトサンとの同時投与は、キトサン成分による吸収増強のない投与と比較して、動物におけるペプチドの生物学的利用能を実質的に増加させることが分かっている。
アニオン性ペプチドであるγ−ＰＧＡは、桿菌属メンバーによるカプセル物質または粘液として産生される天然化合物である。γ−ＰＧＡは、アミド結合を介して相互に結合している天然のＬ−グルタミン酸からなっている点でユニークである。この天然γ−ＰＧＡは、水溶性であり、生分解性であり、非毒性のポリマーであることが報告されている。ジエチレントリアミン五酢酸などのポリアミノカルボン酸（コンプレキソン）は、酵素耐性を示している。経口薬剤送達にとって、吸収増強性能と酵素作用の低下を目的とするナノ粒子製剤において、正荷電物質としてのキトサンと共に使用する負荷電物質としてＰＧＡ−コンプレキソン複合体を組み込むことは臨床的に有益である。
経口投与後のペプチド剤を吸収させるためには、胃腸管（ＧＩＴ）に沿って移行し、粘膜／多糖外被層を通過して腸上皮を横断し門脈に入り、最終的に全身の血液循環内へと排出される必要がある。多くのペプチド剤は、胃腸液および粘膜／多糖外被層に存在する消化酵素により分解され易い。一般に、胃腸管内での吸収過程中、酵素の猛攻撃に抵抗できるペプチド剤はごくわずかである。動物対象に対する酵素耐性化合物（例えば、プロテアーゼ阻害剤）と生物活性剤（例えば、ペプチド剤）との同時投与は、両方の物質を封入するカプセルによって達成することができる。しかしながら、近接限界（ＧＩＴでの酵素の存在下、酵素耐性化合物と生物活性剤は、マイクロメートルまたはミリメートル離れる可能性がある）のため、酵素阻害作用は大きく損なわれることになる。
したがって、本発明の目的の一つは、ＧＩＴ内での酵素攻撃から薬剤を保護するために、対象の薬剤に近接した酵素耐性化合物を有する経口薬剤送達系を提供することである。本発明の態様の幾つかは、正荷電キトサン優勢のシェル部分、正荷電キトサン、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体の１つの負荷電基質、ナノ粒子内に装入された少なくとも１種の生物活性剤、および任意にゼロ荷電の化合物を含んでなるコア部分からなるナノ粒子の医薬組成物を提供する。一実施形態において、近接性とは、１マイクロメートル未満であるナノメートルの距離以内として定義される。別の実施形態において、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体の負荷電基質は、現行のナノ粒子系の酵素耐性化合物である。
本発明の一態様は、キトサン溶液内へのポリ−γ−グルタミン酸（γ−ＰＧＡ）溶液（または、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体などの他の負荷電成分）の添加の際に、単純で緩和なイオン性ゲル化法を用いることにより動物対象へのタンパク質剤／ペプチド剤または生物活性剤の送達のための新規でユニークなナノ粒子系を提供する。一実施形態において、使用されるキトサンは、Ｎ−トリメチルキトサン（ＴＭＣ）、低分子量キトサン、ＥＤＴＡ−キトサン、キトサン誘導体、および／またはそれらの組み合わせである。一実施形態において、本発明のＣＳの分子量は、タンパク質剤およびペプチド剤の生物活性を維持するｐＨにおける適切な溶解性のために適合した約８０ｋＤａ以下である。低分子量キトサン粒子は、腎臓での不活性が要求される。調製されたナノ粒子の粒径およびゼータ電位値は、それらの成分組成によって制御される。ＴＥＭ（通過電子顕微鏡）およびＡＦＭ（原子間力顕微鏡）検査によって得られた結果は、調製されたナノ粒子の形態が、一般に球形または回転楕円形の形状であることを示した。
ナノ粒子の投与は、経口投与でもよく、鼻腔内吸収、皮下注射または血管内注射などの非経口投与でもよい。一実施形態において、キトサンはシェル基質としてナノ粒子の表面上で優勢であり、ナノ粒子表面の大部分は正荷電が特徴的である。コア部分では、負荷電のγ−ＰＧＡまたはＰＧＡ−コンプレキソン複合体などの他の好適な負荷電成分が、正荷電キトサンと静電的に相互作用する。一実施形態において、コア部分で、実質的に全ての負荷電コア基質が正荷電基質の部分と複合化または相互作用するので、実質的にゼロ荷電（中性）のコアが維持される。
さらなる実施形態において、ナノ粒子は約５０ナノメートル〜４００ナノメートルの間、好ましくは、約１００ナノメートル〜３００ナノメートルの間、最も好ましくは、約１００ナノメートル〜２００ナノメートルの間の平均粒径を有する。酵素耐性ＰＧＡ−コンプレキソン複合体と生物活性剤は両方ともナノ粒子内に封入されるので、それらの距離は常にナノメートルの範囲内にある。
一実施形態において、生物活性剤含有ナノ粒子は、ナノ粒子の基本製剤にもナノ粒子構造の静電ネットワーク形成にも関与していない少なくとも１種の透過増強剤をさらに含んでなる。透過増強剤は、キレート化剤、胆汁酸塩、アニオン性界面活性剤、中鎖脂肪酸、リン酸エステルなどからなる群から選択できる。別の実施形態において、ナノ粒子と透過性増強剤は、同時投与のために、１カプセル中に共装入されるか、または２組のカプセルに別々に封入される。
一実施形態において、アルツハイマー病治療のための方法は、アルツハイマー病治療のための少なくとも１種の生物活性剤の有効量と共に、ナノ粒子を、１日約１０ｍｇ〜４０ｍｇ、１ヶ月から１年またはそれ以上の期間、患者に投与することを含んでなる。別の実施形態において、シェル部分の少なくとも一部は架橋されており、架橋の程度は、好ましくは約５０％未満であり、最も好ましくは約１％〜２０％の間である。
本発明の一態様は、ナノ粒子を凍結乾燥して固体乾燥ナノ粒子を形成することのできるナノ粒子の医薬組成物を提供する。乾燥ナノ粒子は、カプセル剤、錠剤、丸剤、チュアブル錬剤、または任意の簡便な薬剤送達媒体内に装入でき、カプセル剤は、動物対象における経口投与のための腸溶コーティングによってさらに処理できる。凍結乾燥ナノ粒子は、凍結乾燥前のナノ粒子とほぼ同じ物理的および生化学的性質の正電荷表面を有する湿潤ナノ粒子に戻るように、溶液中で、または体液との接触により再水和できる。一実施形態において、ナノ粒子は、凍結乾燥過程で、トレハロースまたはヘキサン−１，２，３，４，５，６−ヘキソールと混合できる。一実施形態において、カプセル剤の内面は、親油性または疎水性になるように処理される。別の実施形態において、カプセル剤の外面は、腸溶コーティングされるか、または腸溶コーティングポリマーによって処理される。
本発明の態様の幾つかは、動物対象における経口投与のために、正荷電キトサン優勢のシェル部分、負荷電のＰＧＡ−コンプレキソン複合体基質を含有するコア部分を含んでなる酵素耐性ナノ粒子の医薬組成物を提供し、負荷電基質は、コア部分における正荷電キトサンの一部分と少なくとも部分的に中和しており、少なくとも１種の生物活性剤がナノ粒子内に装入されている。一実施形態において、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体は酵素耐性特性を有する。
一実施形態において、本発明の医薬組成物のナノ粒子表面は、正電荷表面を特徴としており、ナノ粒子は、約＋５ｍＶから約＋７５ｍＶ、好ましくは、約＋１５ｍＶから約＋５０ｍＶの表面電荷を有する。さらなる一実施形態において、ナノ粒子は凍結乾燥粉末の形態にある。一実施形態において、本発明の医薬組成物のナノ粒子は、鉄、亜鉛、カルシウム、硫酸マグネシウムおよびＴＰＰをさらに含んでなる。
本発明の態様の幾つかは、動物対象における腫瘍壊死因子により生じた炎症反応を低下させる方法を提供し、この方法は、ＴＮＦ阻害剤、キトサン、およびＰＧＡ−コンプレキソン複合体のコア基質からなるナノ粒子を経口投与することを含んでなる。一実施形態において、ＴＮＦ阻害剤はモノクローナル抗体である。別の実施形態において、ＴＮＦ阻害剤は、インフリキシマブまたはアダリムマブである。一実施形態において、ＴＮＦ阻害剤は、循環性受容体融合タンパク質である。別の実施形態において、ＴＮＦ阻害剤はエタネルセプトである。
本発明の態様の幾つかは、生物活性ナノ粒子内の生物活性剤に関連した酵素耐性を増強させた生物活性ナノ粒子の対象への投与を提供し、ナノ粒子は、正荷電キトサンが優勢のシェル部分、少なくとも１種の酵素耐性剤および負荷電基質を含有するコア部分を含んでなり、負荷電基質は、正荷電キトサンの一部分によって少なくとも部分的に中和されている。一実施形態において、酵素耐性剤は、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）またはエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのコンプレキソンであり、これらは、ナノ粒子の製造において、キトサン基質またはＰＧＡ基質と複合化することができる。
本発明の態様の幾つかは、ナノ粒子の医薬組成物を提供し、ナノ粒子は、正荷電キトサンが優勢のシェル部分、１種の負荷電基質を含んでなるコア部分を含んでなり、負荷電基質は正荷電キトサンの部分と少なくとも部分的に中和しており、少なくとも１種の生物活性剤がナノ粒子内にロードされている。一実施形態において、ナノ粒子の医薬組成物は、薬学的に許容できる担体、希釈剤、賦形剤、または他の不活性添加物をさらに含んでなる。
一実施形態において、ナノ粒子はカプセル剤に封入され、カプセル剤は、少なくとも１種の可溶化剤、発泡剤、乳化剤、局方賦形剤または少なくとも１種の透過増強剤をさらに含んでなる。別の実施形態において、ナノ粒子は凍結乾燥され、それにより、ナノ粒子は粉末形態にある。
本発明のナノ粒子は、動物対象に、酵素耐性化合物（例えば、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体）と生物活性剤（例えば、ペプチド剤）を同時投与する有益な手段を提供し、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体は、生物活性剤に対して大部分はナノメートルの距離以内にあるので、酵素に満たされたＧＩＴ内で酵素耐性の保護を提供する。
本発明のさらなる目的および特徴は、添付の図面と関連させて以下の実施形態の説明を読めば、より明らかになり、開示自体も最も良く理解されるであろう。
図１は、（ａ）調製ＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子（０．１０％のγ−ＰＧＡ：０．２０％のＣＳ）のＴＥＭ顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）調製ＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子（０．０１％のγ−ＰＧＡ：０．０１％のＣＳ）のＡＦＭ顕微鏡写真を示す図である。 図２は、Ｃａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲ値に及ぼす調製ＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子の作用を示す図である。 図３は、正電荷表面を有するＦＩＴＣ標識キトサンを有するｆＣＳ−γ−ＰＧＡナノ粒子を示す図である。 図４は、糖尿病ラットにおける、経口投与されたインスリン装入ナノ粒子の時間に対する血漿中インスリン含量を示す図であり、送達時に腸溶するコーティングカプセル剤に凍結乾燥ナノ粒子が装入されている。 図５は、（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡ複合体による酵素阻害試験についての実験データを示す図である。
下記の本発明の好ましい実施形態は特に、キトサン／ＰＧＡ−コンプレキソン／インスリンからなるナノ粒子の調製、および上皮細胞間の密着帯を開放することにより腸または血液脳の傍細胞の透過性を増強させるそれらの透過性に関するものである。説明は種々の実施形態の具体的な詳細を記載しているが、この説明は例示のみを目的としており、当然のことながら、決して本発明を限定するものとして解釈してはならない。さらに、当業者によってなされる本発明の種々の応用、および本発明への修飾もまた下記の一般的な概念により包含されている。
本明細書における「生物活性剤」は、投与された後、レシピエント（動物対象）に対し、身体的に、生理学的に、精神的に、生化学的に、生物学的に、または陽性もしくは陰性の様式で他の身体機能に作用し得る任意の薬剤を含むことを意味する。「生物活性剤」は、限定はしないが、薬剤、タンパク質、ペプチド、ｓｉＲＮＡ、酵素、補助栄養素、ビタミン類、他の活性剤を含み得る。一実施形態において、生物活性剤は、タンパク質、ペプチド、ヌクレオシド、ヌクレオチド、抗ウィルス剤、抗腫瘍剤、抗生剤、酸素富化剤、酸素含有剤、抗癲癇剤、および抗炎症剤からなる群から選択される。抗癲癇剤は、Ｎｅｕｒｏｎｔｉｎ（ガンマ−アミノ酪酸類縁体であるガバペンチン）、Ｌａｍｉｃｔａｌ（電圧感受性のナトリウムチャネルに作用して、神経膜を安定化し、興奮性神経伝達物質の放出を阻害することが示されているラモトリジン）、Ｆｅｂａｔｏｌ（ＧＡＢＡ受容体結合部位に対して弱い阻害作用を有することが示されているフェルバメート）、Ｔｏｐａｍａｘ（電圧感受性のナトリウムチャネルをブロックするＤ−フルクトースから誘導された新規な化学構造を有し、阻害性の神経伝達物質であるＧＡＢＡ活性を増強し、興奮性の神経伝達物質であるグルタミン酸の作用をブロックするトピラメート）、および／またはＣｅｒｅｂｙｘ（非経口投与後に急速に変換されるフェニトイン前駆体であるホスフェニトイン）を含み得る。
さらに、生物活性剤は、カルシトニン、シクロスポリン、インスリン、オキシトシン、チロシン、エンケファリン、ホルモン放出性チロトロピン、卵胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、バソプレシンおよびバソプレシン類縁体、カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、インターロイキン−１１、インターフェロン、コロニー刺激因子、腫瘍壊死因子、腫瘍壊死因子阻害剤、およびメラニン細胞刺激ホルモンからなる群から選択することができる。インターロイキン１１（ＩＬ−１１）は、造血幹細胞および巨核球前駆細胞の増殖を直接刺激して巨核球の成熟を誘導し、その結果、血小板産生の増加をもたらす（Ｏｐｒｅｌｖｅｋｉｎ（登録商標））血小板新生成長因子である。好ましい一実施形態において、生物活性剤はアルツハイマーアンタゴニストまたはワクチンである。アルツハイマー病治療のための生物活性剤は、塩酸メマンチン（Ｍｅｒｚ ＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓによるＡｘｕｒａ（登録商標））、塩酸ドネペジル（エーザイ株式会社によるＡｒｉｃｅｐｔ（登録商標））、酒石酸リバスチグミン（ＮｏｖａｒｔｉｓによるＥｘｅｌｏｎ（登録商標））、塩酸ガランタミン（Ｊｏｈｎｓｏｎ ＆ ＪｏｈｎｓｏｎによるＲｅｍｉｎｙｌ（登録商標））、または塩酸タクリン（Ｐａｒｋｅ ＤａｖｉｓによるＣｏｇｎｅｘ（登録商標））を含み得る。一実施形態において、生物活性剤は、薬学的有効量の硫酸コンドロイチン、ヒアルロン酸、成長因子およびタンパク質からなる群から選択される。
さらなる一実施形態において、少なくとも１種の生物活性剤は、インスリンまたはインスリン類縁体である。さらに別の実施形態において、少なくとも１種の生物活性剤は、インスリン増感剤、インスリン分泌促進剤、ＧＬＰ−１類縁体、ＧＬＰ−２、ＧＬＰ−２類縁体、ジペプチジルペプチダーゼ４の阻害剤（ＤＰＰ−４阻害剤）、エキセナチド、リラグルチド、アルビグルチド、またはタスポグルチド、アルファ−グルコシダーゼ阻害剤、アミリン類縁体、ナトリウム−グルコース共輸送体２型（ＳＧＬＴ２）阻害剤、ベンフルオレックスおよびトルレスタットからなる群から選択される。さらなる一実施形態において、インスリン含有ナノ粒子は、極微量の亜鉛またはカルシウムを含んでなるか、または腸溶コーティングで処理される。一実施形態において、生物活性剤は、非インスリンエキセナチド、非インスリンプラムリンチド、インスリン、インスリン類縁体、またはそれらの組み合わせである。
本発明の生物活性剤はまた、オキシトシン、バソプレッシン、副腎皮質刺激ホルモン、プロラクチン、ルリベリンまたは黄体形成ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、成長ホルモン放出因子、ソマトスタチン、グルカゴン、インターフェロン、ガストリン、テトラガストリン、ペンタガストリン、ウロガストリン、セクレチン、カルシトニン、エンケファリン類、エンドルフィン類、アンジオテンシン類、レニン、ブラジキニン、バシトラシン類、ポリミキシン類、コリスチン類、チロシジン、グラミシジン類、ならびにそれらの合成類縁体、修飾体および薬理学的活性断片、モノクローナル抗体および可溶性ワクチン類からなる群からも選択できる。成長ホルモン（ＧＨ）は、ヒトならびに他の動物における成長および細胞増殖を刺激するペプチドホルモンである。それは、下垂体前葉の側翼内の成長ホルモン分泌細胞により合成され、貯蔵され、分泌される１９１のアミノ酸の単鎖ポリペプチドホルモンである。ソマトロピンとは、動物において固有に産生される成長ホルモンのことであり、用語のソマトロピンとは、組換えＤＮＡ技法によって生産される成長ホルモンのことであり、ヒトでは、「ｒｈＧＨ」と略記される。
さらなる一実施形態において、生物活性剤は、タンパク質、ペプチド、ヌクレオシド、ヌクレオチド、抗ウィルス剤、抗腫瘍剤、抗生剤、抗癲癇剤、および抗炎症剤よりなる群から選択される。さらなる一実施形態においた、生物活性剤は、カルシトニン、シクロスポリン、インスリン、オキシトシン、チロシン、エンケファリン、チロトロピン放出ホルモン（ＴＲＨ）、卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、黄体化ホルモン（ＬＨ）、バソプレッシンならびにバソプレッシン類縁体、カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、インターロイキン−ＩＩ（ＩＬ−２）、インターロイキン−１１（ＩＬ−１１）、インターフェロン、コロニー刺激因子（ＣＳＦ）、腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）およびメラニン細胞刺激ホルモンからなる群から選択される。
さらなる一実施形態において、生物活性剤は、アルツハイマーアンタゴニストである。一実施形態において、抗癲癇剤はＮｅｕｒｏｎｔｉｎ（ガバペンチン）、Ｌａｍｉｃｔａｌ（ラモトリジン）、Ｆｅｂａｔｏｌ（フェルバメート）、Ｔｏｐａｍａｘ（トピラメート）、Ｃｅｒｅｂｙｘ（ホスフェニトイン）、Ｄｉｌａｎｔｉｎ（フェニトイン）、Ｄｅｐａｋｅｎｅ（バルプロ酸）、Ｔｅｇｒｅｔｏｌ（カルバマゼピン）、カルバマゼピンエポキシド、Ｖｉｍｐａｔ（ラコサミド）およびフェノバルビトールを含み得る。ホスフェニトイン（Ｐａｒｋｅ−ＤａｖｉｓによるＣｅｒｅｂｙｘ；Ｐｆｉｚｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＦｒａｎｃｅによるＰｒｏｄｉｌａｎｔｉｎ）は、癲癇発作の治療のために非経口送達により病院でのみ使用される水溶性フェニトインのプロドラッグである。ホスフェニトインは、（２，５−ジオキソ−４，４−ジフェニル−イミダゾリジン−１−イル）メトキシホスホン酸という系統（ＩＵＰＡＣ）名を有する。これは、分子量３６２．２７４ｇ／モルで、化学式Ｃ１６Ｈ１５Ｎ２Ｏ６Ｐを有する。
実施例１
ＣＳ−γ−ＰＧＡナノ粒子の材料および調製
比較的低分子量（約８０ｋＤａ以下）のキトサンは、ｐＨ６．０で水溶液に容易に溶解し得るが、脱重合前のものは、約４．０のｐＨ値で酢酸溶液に溶解させる必要がある。一例として、低分子量のＣＳ溶液（粘度１．２９±０．０２ｃｐ）中に、０．１０％のγ―ＰＧＡを加えると、０．３（ｎ＝５）の多分散指数を有する平均粒径が２１８．１±４．１ｎｍのナノ粒子が形成された。
室温で磁気攪拌下、種々の濃度（０．０１重容量％、０．０５重容量％、０．１０重容量％、０．１５重容量％、または０．２０重容量％）における低分子量のＣＳ水溶液（ｐＨ６．０、１０ｍｌ）に、ピペット（０．５〜５ｍｌ、ＰＬＡＳＴＩＢＲＡＮＤ（登録商標）、ＢｒａｎｄＴｅｃｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｃ．， Ｇｅｒｍａｎｙ）を用いて、γ―ＰＧＡ水溶液（ｐＨ７．４、２ｍｌ）を加えると、ナノ粒子が得られた。ナノ粒子を、３８，０００ｒｐｍで１時間、超遠心分離により採集した。上澄液を棄て、さらなる試験用に、脱イオン水中にナノ粒子を再懸濁させた。本明細書に記載された単純で緩和なイオン性ゲル化法により得られたナノ粒子は、約５０ｎｍ〜４００ｎｍの間の粒径、正電荷表面および狭い多分散指数を有する球状の形状で、典型的な特徴を示す。本明細書に開示したナノ粒子形成におけるγ―ＰＧＡは、ＰＧＡコンプレキソンに置き換えることができる。
種々の濃度のγ―ＰＧＡとＣＳで調製されたＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子の粒径およびゼータ電位値を測定した。それらの結果は、表１ａおよび１ｂに示してある。調製されたナノ粒子の粒径およびゼータ電位値は、シンク溶液中のＣＳの周囲濃度に対する添加溶液中γ―ＰＧＡの局所濃度の相対量によって主に決定されることが分かった。固定濃度のＣＳでのγ―ＰＧＡ濃度の増加は、γ―ＰＧＡ分子がより多くのＣＳ分子と相互作用することを可能にし、したがって、より大型のサイズのナノ粒子が形成された（表１ａ、ｐ＜０．０５）。ＣＳ分子の量が局所γ―ＰＧＡ分子の量を超えた場合は、幾らか過剰のＣＳ分子が、ＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子の表面に絡み合った。
したがって、得られたナノ粒子は、コロイド安定化を確実にする正荷電ＣＳシェルに囲まれた中性多電解質−複合体コア（表１ｂ）を表示し得る。対照的に、局所γ―ＰＧＡ分子の量は、周囲のＣＳ分子の量を十分越えていたので、形成したナノ粒子は、表面上に露出したγ―ＰＧＡを有し、したがって負電荷のゼータ電位を有した。それ故、調製したＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子の粒径およびゼータ電位値は、それらの成分組成によって制御することができる。ＴＥＭとＡＦＭの試験によって得られた結果は、調製したナノ粒子の形態が滑らかな表面を有する球状の形状であることを示した（図１ａおよび１ｂ）。ナノ粒子の形態は、２．５と６．６の間のいずれのｐＨにおいても、滑らかな表面を有する球状の形状である。一実施形態において、２．５付近の低ｐＨにおける本発明のナノ粒子の安定性により、ナノ粒子が胃内の酸性媒体に晒された際にナノ粒子が非損傷であることが可能になる。
さらなる一試験において、室温、磁気攪拌下で、水性γ―ＰＧＡを、６：１のＴＭＣ／γ―ＰＧＡ重量比で水性ＴＭＣ（Ｎ−トリメチルキトサン）へ添加すると、ＮＰは直ちに自己集合化した。キトサンとＮ−トリメチルキトサンの化学式を以下に示す。
Figure 2013525351
正荷電ＴＭＣの量は、負荷電γ―ＰＧＡの量を有意に越えており；過剰なＴＭＣ分子の幾らかはＮＰの表面上に絡まり合い、したがって、正電荷表面を示した（表２）。ＴＭＣ上の四級化度は、ＮＰの平均粒径およびゼータ電位に対して、ほとんど作用を及ぼさなかった。
Figure 2013525351
Figure 2013525351
Figure 2013525351
実施例２
Ｃａｃｏ−２細胞培養およびＴＥＥＲ測定
Ｃｏｓｔａｒ Ｔｒａｎｓｗｅｌｌ ６ウェル／プレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏａｔａｒ Ｃｏｒｐ．，ＮＹ）における組織培養処理ポリカーボネートフィルター（直径２４．５ｍｍ、増殖域４．７ｃｍ２）上に、Ｃａｃｏ−２細胞を、３×１０５細胞／挿入体の接種密度で接種した。培養培地として、２０％のＦＢＳ、１％のＮＥＡＡ、および４０μｇ／ｍｌの抗生−ゲンタマイシンを添加したＭＥＭ（ｐＨ７．４）を用いて、ドナー区画と受容体区画の双方に添加した。培地は、最初の６日間は４８時間ごとに、それ以後は２４時間ごとに交換した。９５％の大気と５％のＣＯ２中、３７℃で培養を維持し、接種１８〜２１日後に（６００〜８００Ωｃｍ２の範囲のＴＥＥＲ値）傍細胞輸送実験に用いた。
細胞間密着帯は、高分子の傍細胞輸送にとって主要なバリアの一つである。経上皮イオン輸送は、細胞間接合部の密着性の良好な指標であると考えられ、したがって試験では、Ｃａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲを測定することにより評価した。ＴＥＥＲの測定は、親水性分子の傍細胞輸送を予測するために使用できることが報告されている（Ｅｕｒ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｂｉｏｐｈａｒｍ．２００４年；２２５−２３５頁）。密着帯が開放すると、傍細胞経路を水とイオンが通過することにより、ＴＥＥＲ値は低下する。Ｃａｃｏ−２細胞単層は、高分子の腸の傍細胞透過性を評価するためのインビトロモデルとして広く用いられている。
Ｃａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲ値に及ぼす調製ＣＳ−γ―ＰＧＡナノ粒子の効果は図２に示してある。示されているように、正電荷表面を有する調製ナノ粒子（表面はＣＳ優勢、０．０１％のγ―ＰＧＡ：０．０５％のＣＳ、０．１０％のγ―ＰＧＡ：０．２％のＣＳ、および０．２０％のγ―ＰＧＡ：０．２０％のＣＳ）は、Ｃａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲ値を有意に低下させることができた（ｐ＜０．０５）。これらのナノ粒子によるインキュベーション２時間後、Ｃａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲ値は、対照群（輸送媒体中にナノ粒子の添加なし）と比較して、初期値の約５０％に低下した。これにより、表面上にＣＳ優勢のナノ粒子がＣａｃｏ−２細胞間の密着帯を開放するか、または緩め、その結果、ＴＥＥＲ値の低下をもたらすことが示された。ＣＳの正荷電アミノ基と細胞表面上の負電荷部位および密着帯との相互作用が、傍細胞の透過性増大に伴うＦ−アクチンおよび密着帯のタンパク質ＺＯ−１の再分布を誘導することが報告されている。キトサンと密着帯タンパク質ＺＯ−１との相互作用により、細胞骨格へのその移行に至ることが示唆されている。
インキュベートしたナノ粒子の除去後、ＴＥＥＲ値が徐々に増加したことが認められた。この現象は、Ｃａｃｏ−２細胞単層の細胞間密着帯が徐々に回復し始めたことを示した；しかし、ＴＥＥＲ値は初期値までは回復しなかった（図２）。培養細胞を損傷せずにＣＳから誘導されたポリマーを完全除去することは、ＣＳの高い接着特性により困難であることが報告されている（Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．１９９７年；１４：１１９７−１２０２頁）。ＴＥＥＲ値が当初値まで回復しないことの理由は、これであると考えられる。対照的に、負電荷表面を有するナノ粒子（表面はγ―ＰＧＡ優勢、０．１０％のγ―ＰＧＡ：０．０１％のＣＳおよび０．２０％のγ―ＰＧＡ：０．０１％のＣＳ、図２）によりインキュベートしたＣａｃｏ−２細胞単層のＴＥＥＲ値は、対照群に比較して有意差を示さなかった（ｐ＞０．０５）。これは、γ―ＰＧＡが細胞間密着帯の開放に対して何の効果も及ぼさないことを示した。
密着帯における正荷電ＣＳと細胞表面上のＺＯ−１タンパク質の負荷電部位との静電気的相互作用が、細胞のＦ−アクチンの再分布ならびに細胞骨格へのＺＯ−１の移行を誘導し、その結果、透過性の増大がもたらされることが示唆された。経口投与されたナノ粒子は、十二指腸の粘膜層への接着および浸透の後、腸液内の異なる消化酵素の存在により分解され得る。また、ナノ粒子が粘膜層内に浸透し、腸の上皮細胞に接近している間、ｐＨ環境は中性になり得る。ｐＨ環境に晒されて変化することにより、さらにナノ粒子の崩壊へと至る。次いで、分解／崩壊したナノ粒子からの解離ＣＳが相互作用して、上皮細胞間のＺＯ−１タンパク質の機能を調節することができた。ＺＯ−１タンパク質は、オクルジンとＦ−アクチン細胞骨格との間の結合分子であると共に、密着帯における細胞−細胞接触の再配置において重要な役割を演じていると考えられた。
２種のインスリン濃度を有するナノ粒子は、キトサン対γ―ＰＧＡの比率が０．７５ｍｇ／ｍｌ対０．１６７ｍｇ／ｍｌで調製する。それらの粒径を下表３に示してある。
Figure 2013525351
ＣＳ−γ−ＰＧＡナノ粒子に関するＡＰＩ装入効率（ＬＥ４０〜５５％）およびＡＰＩ装入含量（ＬＣ５．０〜１４．０％）は、γ−ＰＧＡ溶液と混合されたモデルＡＰＩ（この場合、インスリン）をＣＳ溶液へ添加した際にイオン性ゲル化法を用い、引き続きナノ粒子分離のために磁気攪拌することにより得られた。本発明の態様の幾つかは、ナノ粒子のコア基質としての負荷電グルコサミノグリカン類（ＧＡＧ）に関する。ＧＡＧはまた、薬物担持ナノ粒子を形成するために、低分子量キトサンと複合化させることができる。ＧＡＧｓはまた、ナノ粒子内のコア基質の結合効率を増強させるために、本明細書に開示されたタンパク質剤と複合化させることができる。特に、本発明のナノ粒子の負荷電コア基質（ＧＡＧｓ、ヘパリン、ＰＧＡ、アルギネートなど）は、硫酸コンドロイチン、ヒアルロン酸、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＢＳＡ、ＥＧＦ、ＭＫ、ＶＥＧＦ、ＫＧＦ、ｂＦＧＦ、ａＦＧＦ、ＭＫ、ＰＴＮなどと複合化させることができる。
別の実施形態において、カプセル剤は、溶解剤、発泡剤、乳化剤、またはＧｅｎｅｒａｌｌｙ Ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ ａｓ Ｓａｆｅ（ＧＲＡＳ）など、他の局方賦形剤を含有することができる。ＧＲＡＳは、食品に添加される化学物質または物質が、専門家により安全と考えられ、したがって、通常の連邦食品医薬品化粧品法（ＦＦＤＣＡ）の食品添加物の許容要件から免除されている米国食品医薬品局（ＦＤＡ）の指定物である。発泡剤は、カプセル剤を破裂させる目的で、またはカプセル剤内容物とカプセル剤外部の周囲物質との密な接触を促進させる目的で液体を接触させる際に炭酸ガスを放出する試剤である。例えば、重炭酸ナトリウムと酸との反応により塩と炭酸が得られ、炭酸は容易に炭酸ガスと水に分解する。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム／クエン酸混合物、Ａｃ−Ｄｉ−Ｓｏｌなどを挙げることができる。化学物質Ａｃ−Ｄｉ−Ｓｏｌは、酢酸、２，３，４，５，６−ペンタヒドロキシヘキサナルナトリウムのＩＵＰＡＣ名を有し、Ｃ８Ｈ１６ＮａＯ８の化学式を有する。乳化剤は、動力学的安定性を増加させることにより乳濁液を安定化させる物質である。乳化剤の一クラスは、界面活性物質、または界面活性剤として知られている。洗浄剤は、別のクラスの界面活性乳化剤であり、油と水の双方と物理的に相互作用することによって、懸濁液中の油滴または水滴間の界面を安定化させる。最も一般的な乳濁液は、低毒性を有する理由から非イオン性である。本明細書ではカチオン性乳濁液もまた、抗菌性を有することから使用することができる。
したがって、便利かつ有効な経口投与のために、薬学的有効量の本発明のナノ粒子を、１種または複数種の賦形剤と共に錠剤化するか、ゲルカプセル剤などのカプセル剤中に入れるか、または液体溶液中などに懸濁させることができる。ナノ粒子は、非経口投与（例えば、鼻腔内スプレー、皮下注射、または静脈内注射）のために、脱イオン溶液または同様の溶液中に懸濁させることができる。ナノ粒子を摂取用に、従来の技法により充填錬剤またはチュアブル錬剤へと形成することができる。例えば、既知の封入操作および封入材料を用いて「硬質充填カプセル剤」または「軟弾性カプセル剤」として、ナノ粒子を封入することができる。カプセル剤の摂取後に、粒子が胃内で迅速に分散するように、封入材料は、胃液に高溶解性の必要がある。カプセル剤にせよ錠剤にせよ、各単位用量は、薬学的有効量のナノ粒子を提供する好適なサイズと含量のナノ粒子を含有することが好ましい。カプセル剤の適用可能な形状とサイズとして、０．７５ｍｍから８０ｍｍまたはそれ以上のサイズを有する丸形、卵円形、長円形、管形または座剤形状が挙げられる。カプセル剤の容量は、０．０５ｃｃから５ｃｃ超であり得る。一実施形態において、カプセル剤内部は、疎水性または親油性になるように処理される。
別の実施形態において、本発明のナノ粒子は、血液脳関門および／または胃腸管バリヤを通って生物活性剤の吸収を増加させる。さらに別の実施形態において、生物活性剤とナノ粒子が経口投与されると、正荷電表面を示す外層においてキトサン優勢なナノ粒子は、投与された生物活性剤の薬剤（生物活性剤）の透過を増強する増強剤として寄与する。
実施例３
上皮透過性と増強剤
キトサンとその誘導体は、上皮吸収増強剤として機能することができる。酸性ｐＨでプロトン化された場合のキトサンは、粘膜上皮を通ってペプチド剤の透過性を増大させることができる。本発明の態様の幾つかは、本発明のナノ粒子と少なくとも１種の透過増強剤（非ナノ粒子形態またはナノ粒子形態で）の同時投与を提供する。一実施形態において、ナノ粒子は任意選択的に他の成分と添加して、少なくとも１種の透過増強剤と少なくとも１種の生物活性剤との同時カプセル化により製剤化することができる。一実施形態において、ナノ粒子は、透過増強剤をさらに含んでなる。透過増強剤は、キレート化剤（例えば、Ｃａ２＋キレート化剤）、胆汁酸塩類、アニオン性界面活性剤、中鎖脂肪酸類、リン酸エステル類、およびキトサンまたはキトサン誘導体からなる群から選択することができる。
幾つかの実施形態において、本発明のナノ粒子、または少なくとも１種の増強剤を有するナノ粒子を、軟質ゲル剤、丸剤、錠剤、チュアブル錬剤、もしくはカプセル剤に装入するか、または軟質ゲル剤、丸剤、錠剤、チュアブル錬剤、もしくはカプセル剤の腸溶コーティング対応物に装入する。増強剤とナノ粒子は、ほぼ同時に密着帯に到達して、密着帯の一時的な開放を増強するであろう。別の実施形態において、少なくとも１種の透過増強剤は、本発明のナノ粒子内に同時封入される。したがって、幾らかの破壊したナノ粒子または断片は増強剤を放出して、ナノ粒子が上皮層の密着帯を開放するのを助けるであろう。代替実施形態において、少なくとも１種の増強剤は、正荷電表面を有する第二のナノ粒子、特にキトサンタイプのナノ粒子内に封入され、第二のナノ粒子は、生物活性剤なしに、または第一のナノ粒子中の生物活性剤とは異なる生物活性剤と共に製剤化される。本発明の薬剤含有第一のナノ粒子が、上記に特定された第二のナノ粒子と共に経口的に同時投与される場合、第二のナノ粒子内の増強剤は、胃腸管内に放出されて、薬剤含有第一のナノ粒子が密着帯を開放して通過するのを助けるか、または増強された薬剤の吸収および輸送を促進する。
キトサンを、ＥＤＴＡ、メチル、Ｎ−トリメチル、アルキル（例えば、エチル、プロピル、ブチル、イソブチルなど）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはヘパリン（低分子量ヘパリン、通常分子量ヘパリン、および遺伝子改変ヘパリンを含む）とのグラフティングなど、キトサンの荷電特性を改変するためにキトサン構造を修飾することにより、ＣＳ−γＰＧＡ粒子の表面荷電密度（ゼータ電位）を、よりｐＨ耐性に、またはより親水性にすることができる。一実施形態において、キトサンは、ポリアクリル酸とグラフトされる。一実施形態において、使用されるキトサンは、Ｎ−トリメチルキトサン（ＴＭＣ）、低分子量キトサン、ＥＤＴＡ−キトサン、キトサン誘導体、および／またはそれらの組み合わせである。ＥＤＴＡ−キトサンに関する代表的な化学構造を、以下に示す：
Figure 2013525351
例を示すと、ＣＳ／ＰＧＡ−コンプレキソンナノ粒子の製剤化において、２．５以下のｐＨで、好ましくは１．０もの低いｐＨでのその球形の生体安定性を維持するために、塩化トリメチルキトサンを使用することができる。本発明の態様の幾つかは、２．５以下のｐＨで、好ましくは１．０もの低いｐＨ内での生体安定性を増強させるために生体適合性薬物担体として、ゲニピン（ｇｅｎｉｐｉｎ）または他の架橋剤によって架橋された薬物装入キトサン含有生体材料を提供する。
ＣＳ（アミン基）とγ−ＰＧＡ（カルボン酸基）のｐＫａ値は、それぞれ６．５と２．９であることが知られている。ＮＰは、脱イオン水（ｐＨ６．０）中で調製した。ｐＨ６．０でＣＳ（ＴＭＣ２５）およびγ−ＰＧＡをイオン化した。イオン化したＣＳ（ＴＭＣ２５）およびγ−ＰＧＡは、高分子電解質複合体を形成でき、その結果、球形のマトリックス構造が生じた。ｐＨ１．２〜２．０で、γ−ＰＧＡ上のカルボン酸基の殆どが、−ＣＯＯＨの形態であった。そのため、ＣＳ（ＴＭＣ２５）とγ−ＰＧＡとの間の静電気的相互作用は殆どなく：したがってＮＰは崩壊してしまった（表４）。同様に、６．６超のｐＨ値でＣＳ（ＴＭＣ２５）上の遊離アミン基は、脱プロトン化され；したがってＮＰの崩壊に至った。このことは、小腸内での薬剤送達と吸収の効力を制限する可能性がある。
ＴＭＣ（ＴＭＣ４０およびＴＭＣ５５）上の四級化度を増加させると、６．６〜７．４のｐＨ範囲でＮＰの安定性は有意に増加した。しかしながら、ｐＨ７．４でのＴＭＣ５５／γ−ＰＧＡＮＰの膨潤は最小（高四級化ＴＭＣ５５のため）であった。このことは、装入薬物の放出を制限する可能性がある。対照的に、ｐＨ値を増加させるにつれて、ＴＭＣ４０／γ−ＰＧＡ・ＮＰは有意に膨潤した。ＴＭＣ４０／γ−ＰＧＡ ＮＰ（崩壊ＮＰまたは断片）は、ｐＨ７．４において１７．３ｍＶのゼータ電位値を有し、依然として正電荷表面を保持した。
したがって、ＴＭＣ４０／γ−ＰＧＡ／薬剤ＮＰは、ＣＳ／γ−ＰＧＡ／薬剤ＮＰと比較して、より幅広いｐＨ範囲で優れた安定性を有する。一実施形態において、約７．４の体液ｐＨ付近では、本発明の生物活性ナノ粒子は、キトサン−シェルの断片またはキトサン含有断片の形態になり得る。本発明の生物活性ナノ粒子からのキトサン−シェルの断片、またはキトサン含有断片の表面の少なくとも一部は、陽ゼータ電位特性を示す。
表面優勢のＴＭＣ４０を有するＴＭＡ４０／γ−ＰＧＡ／薬剤断片は、血液脳関門の上皮膜の粘液に吸着して浸透し、次いで腸細胞間の密着帯の一時的な開放を誘発すせると思われる。表４は、異なる四級化度を有するＴＭＣポリマーと異なるｐＨ環境でのγ−ＰＧＡとにより自己集合化したナノ粒子（ＮＰ）の粒径、ゼータ電位値、および多分散指数を示す（ｎ＝５バッチ）。表４に示されるように、ＴＭＣ４０／γ−ＰＧＡ ＮＰは、ｐＨ７．４で１７．３のゼータ電位値を有し、依然として正電荷表面を保持した。
凍結乾燥ナノ粒子
粒子上に保護層を形成する従来のコーティング化合物の幾つかを用いて、凍結乾燥工程前に物理的にコーティングするか、またはナノ粒子と混合する。コーティング化合物としては、トレハロース、マンニトール、グリセロールなどを挙げることができる。ミコースとしても知られているトレハロースは、天然に多量ではないが広範に見られるアルファ−結合（二糖）糖である。トレハロースは、真菌類、植物、および無脊椎動物により合成することができる。トレハロースは、植物および動物が長期間の乾燥状態に耐える能力、アンヒドロビオシスと関連する。その後、通常は脱水／再水和サイクルに従うと考えられる再水和により、全般的に大きな致命的損傷なしに、正常な細胞活動の再開が可能になる。トレハロースは、抗酸化剤であるという利点をさらに有する。トレハローズは、Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１・２Ｈ２Ｏの化学構造を有する。トレハロースは、ＣＡＳ番号９９−２０−７およびＰｕｂＣｈｅｍ７４２７として記載されている。
各ナノ粒子（２．５％の濃度で）を、４つのタイプの液体溶液と、１：１の容量比で、完全に分散されるまで約３０分間混合した。次に混合した粒子−液体を、凍結乾燥条件下、例えば、約−８０℃、＜２５ｍｍＨｇ圧で約６時間凍結乾燥した。選択した凍結乾燥条件におけるパラメータは、前述の数値から僅かに変化し得る。実験に用いた４つのタイプの液体としては：（Ａ）脱イオン水；（Ｂ）トレハロース；（Ｃ）マンニトール；および（Ｄ）グリセロールが挙げられるが、一方、溶液中の液体（Ａ）から液体（Ｃ）の濃度は、２．５％、５％および１０％に設定した。凍結乾燥工程後、混合した粒子−液体を、脱イオン水により１：５の容量比で再水和し、各タイプの液体中でのナノ粒子の完全性を評価した。粒径、多分散指数、およびゼータ電位のデータを比較することによって、凍結乾燥粒子−トレハロースの操作（２．５％、５％および１０％の濃度レベルで）からのナノ粒子は、凍結乾燥前のナノ粒子と同等の性質を示す。同一のデータ分析下、凍結乾燥粒子−マンノースの操作（２．５％、および５％の濃度レベルで）からのナノ粒子は、凍結乾燥前のナノ粒子とやや同等の性質を示す。
実施例４
動物評価における凍結乾燥ナノ粒子
インスリンの経口送達用の凍結乾燥ＮＰを装入した腸溶コーティングカプセル剤を、ラットモデルにおいて試験する。基本概念としては、腸溶コーティングカプセル剤は胃の高酸性環境中では無傷のままであるが、小腸の中性（または僅かに塩基性）環境中では迅速に溶解することである。結果として、このようなカプセル剤は、胃内でのＮＰの崩壊を防ぎ、したがって、小腸の基部区域に送達される無傷のＮＰ量を増加させ得ると考えられる。糖尿病ラットを、実験１２時間前に絶食させ、実験中も絶食させたままにしたが、水は自由に取らせた。以下の３種の製剤を糖尿病ラットに投与した：（ａ）遊離形態のインスリン（３０ＩＵ／ｋｇ）とトレハロースを充填した経口用Ｅｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）Ｌ１００−５５−コーティングカプセル剤；（ｂ）凍結乾燥ＮＰ（３０．０Ｉ．Ｕ．／ｋｇ）を充填した経口用Ｅｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）Ｌ１００−５５−コーティングカプセル剤；および（ｃ）遊離形態のインスリン溶液（５．０ＩＵ／ｋｇ、各試験群についてｎ＝５）の皮下（ＳＣ）注射。血液サンプルを、ラットの尾静脈から、薬物投与前と投与後の種々の時間間隔で採取した。対応する血漿中インスリン濃度−時間プロファイルを図４に示してある。示されているように、遊離形態のインスリン溶液を皮下処置したラットは、投与後１時間目に最大の血漿中濃度となり、一方、インスリン装入ＮＰで充填したＥｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）Ｌ１００−５５−コーティングカプセル剤の経口投与では、処置後５時間目に最大の血漿中濃度を示した。対照的に、遊離形態のインスリンを充填したＥｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）Ｌ１００−５５−コーティングカプセル剤を経口処置したラットでは、検出可能な血漿中インスリン（ウシインスリン）は見られなかった。
Figure 2013525351
一実施形態において、本発明のナノ粒子に装入される生物活性剤は、腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）阻害剤であるが、ＴＮＦは炎症反応を促進し、次いで炎症反応は、リウマチ様関節炎、強直性脊椎炎、クローン病、乾癬、および難治性喘息などの自己免疫障害に関連する多くの臨床問題を引き起こす。これらの障害は、時にはＴＮＦ阻害剤を用いることにより処置される。この阻害は、インフリキシマブ（Ｒｅｍｉｃａｄｅ）またはアダリムマブ（Ｈｕｍｉｒａ）などのモノクローナル抗体、またはエタネルセプト（Ｅｎｂｒｅｌ）などの循環性受容体融合タンパク質により達成することができる。別の例として、ペントキシフィリンがある。
実施例５
ＤＴＰＡを装入したナノ粒子
本発明の態様の幾つかは、キトサン、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体および生物活性剤を含んでなるナノ粒子の医薬組成物に関する。一実施形態において、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体は、γ−ＰＧＡ、α−ＰＧＡ、ＰＧＡの誘導体またはＰＧＡの塩類などのＰＧＡ誘導体との複合体を広く含むことができ、一方、コンプレキソンは、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、ＩＤＡ（イミノ二酢酸）、ＮＴＡ（ニトリロ三酢酸）、ＥＧＴＡ（エチレングリコール四酢酸）、ＢＡＰＴＡ（１，２−ビス（ｏ−アミノフェノキシ）エタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸）、ＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ，Ｎ’−四酢酸）、ＮＯＴＡ（２，２’，２’’−（１，４，７−トリアゾナン−１，４，７−トリイル）三酢酸）などであり得る。ポリアミノカルボン酸（コンプレキソン）は、１つまたは複数のカルボン酸基に炭素原子を介して結合した１つまたは複数の窒素原子を含有する化合物である。
ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）は、５つのカルボキシメチル基で修飾されたジエチレントリアミン主鎖からなるポリアミノカルボン酸である。分子は、ＥＤＴＡの拡張版としてみなすことができる。ＤＴＰＡは、定義されていないことの多いその共役塩基として使用され、金属カチオンに対して高親和性を有する。例えば、ランタニドイオンおよびアクチニドイオンに対する複合化の際、ＤＴＰＡは、ペンタアニオン形態として存在する。すなわち、５つのカルボン酸基は全て、脱プロトン化される。ＤＴＰＡは、分子式Ｃ１４Ｈ２３Ｎ３Ｏ１０、モル質量は３９３．３５８ｇ／モルを有し、化学式：
Figure 2013525351
を有する。
現在、ＤＴＰＡは、３種の放射性物質：プルトニウム、アメリシウム、およびキュリウムのキレート化用に米国食品医薬品局（ＦＤＡ）により承認されている。ＤＴＰＡは、オクタデンテートリガンド、ジエチレントリアミン五酢酸の親酸である。幾つかの状況において、５本のアセテートアームの全てが、金属イオンに結合していない。本発明の一態様において、ＤＴＰＡは、下記：
Figure 2013525351
に示したようにヘキサンジアミン（（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡ）を介してγ−ＰＧＡに複合化されている。
本発明の一態様において、（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡは、ナノ粒子の現在の医薬組成物に使用されるＰＧＡ−コンプレキソン複合体の一種である。（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡ複合体におけるＤＴＰＡの総置換度は、一般に約１〜７０％の範囲、好ましくは約５〜４０％の範囲、最も好ましくは約１０〜３０％の範囲である。ＤＴＰＡは、体内で増加したり、長期の健康作用を引き起こしたりしない。
本明細書に記載された単純かつ緩和なイオン性ゲル化法を用いるキトサン、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体および少なくとも１種の生物活性剤を含んでなるナノ粒子は、Ｃａｃｏ−２細胞培養モデルにおけるＴＥＥＲ測定によって、所望の傍細胞輸送効力を立証した。
実施例６
（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡ複合体による酵素阻害試験
ブラシ縁膜結合酵素を用いて、ドナー区画の底部における接触膜をシミュレートし、ドナー区画内のインスリン装入媒体（クレブス・リンゲル緩衝液）を、時間０における出発物質として用いた。この酵素阻害試験では、３つの成分を用いてブラシ縁膜結合酵素によりインスリンの酵素分解対時間を評価した。３つの成分は、（ａ）対照としてインスリン１ｍｇ／ｍｌ；（ｂ）ＤＴＰＡ５ｍｇ／ｍｌ；および（ｃ）（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡ５ｍｇ／ｍｌであった。図５に示されるように、実験時間を超えて２時間まで、ＤＴＰＡと（γ−ＰＧＡ）−ＤＴＰＡの双方が、インスリン活性または生存含量を実質的に保護するか、または維持する。本発明の態様の幾つかは、ナノ粒子の医薬組成物を提供するものであり、正荷電キトサンが優勢のシェル部分、コンプレキソンと基質がＰＧＡである１つの負荷電基質を含むコア部分を含んでなるナノ粒子において、負荷電基質が、コア部分内の正荷電キトサンの一部により少なくとも部分的に中和されており、少なくとも１種の生物活性剤が、ナノ粒子内に装入されている。一実施形態において、ＰＧＡは、コンプレキソンと複合化し、ナノ粒子内にＰＧＡ−コンプレキソン複合体を形成する。
本発明の態様の幾つかは、ナノ粒子内に生物活性剤を封入することにより、経口投与における生物活性剤の酵素耐性を増強する方法を提供し、ナノ粒子は、本開示および請求項に記載された医薬製剤および／または医薬組成物を有する。一実施形態において、錠剤、丸剤、カプセル剤、チュアブル錬剤などにおいて、ナノ粒子は、薬学的に許容できる担体、希釈剤、または賦形剤がさらに装入される。
本発明の態様の幾つかは、ナノ粒子の医薬組成物に関するものであり、正荷電キトサンが優勢のシェル部分、ＰＧＡコンプレキソン複合体の１つの負荷電基質を含むコア部分を含んでなるナノ粒子において、負荷電基質は、コア部分内の正荷電キトサンの一部により少なくとも部分的に中和されており、少なくとも１種の生物活性剤が、ナノ粒子内に装入されている。一実施形態において、ナノ粒子は、亜鉛、硫酸マグネシウム、またはトリポリリン酸ナトリウム（ＴＰＰ）をさらに含んでなる。別の実施形態において、ナノ粒子は、腸溶コーティングにより処理される
本発明を、その一定の実施形態の具体的な詳細を挙げて記載したが、添付の請求項に含まれている範囲を除き、また、請求項に含まれている限りこのような詳細を、本発明の範囲の限定として見なすことは意図していない。多くの修飾および変更が、上記の開示に鑑みて可能である。
少なくとも１種の生物活性剤を装入したナノ粒子の医薬製剤は、生物活性剤がＧＩＴ内の酵素攻撃に存続する限り、経口薬物送達に好適であり問題のない方法である。本発明は、動物対象において生物活性剤の生物学的利用能および効力を増強するために、ナノ粒子内に酵素耐性ＰＧＡ−コンプレキソンを生物活性剤と密接させて装入する新規なナノ粒子製剤を開示する。
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Claims (20)

  1. ナノ粒子の医薬組成物において、前記ナノ粒子が正荷電キトサン優勢のシェル部分、ＰＧＡ−コンプレキソン複合体のうち１つの負荷電基質を含むコア部分を含んでなる医薬組成物であって、前記負荷電基質が、前記コア部分内の前記正荷電キトサンの一部により少なくとも部分的に中和されており、少なくとも１種の生物活性剤が、前記ナノ粒子内に装入されていることを特徴とする医薬組成物。
  2. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、約５０ナノメートル〜４００ナノメートルの間の平均粒径を有することを特徴とする、医薬組成物。
  3. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記キトサンが、Ｎ−トリメチルキトサン、ＥＤＴＡ−キトサン、低分子量キトサン、キトサン誘導体、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする、医薬組成物。
  4. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、単純で緩和なイオン性ゲル化法によって形成されることを特徴とする、医薬組成物。
  5. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、錠剤、丸剤またはチュアブル錬剤の形態に製剤化されることを特徴とする、医薬組成物。
  6. 請求項５に記載の医薬組成物において、前記錠剤または丸剤が、腸溶コーティングにより処理されることを特徴とする、医薬組成物。
  7. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、カプセル剤に封入されることを特徴とする医薬組成物。
  8. 請求項７に記載の医薬組成物において、前記カプセル剤が、薬学的に許容できる担体、希釈剤、または賦形剤をさらに含んでなることを特徴とする、医薬組成物。
  9. 請求項７に記載の医薬組成物において、前記カプセル剤が、少なくとも１種の可溶化剤、発泡剤、または乳化剤をさらに含んでなることを特徴とする、医薬組成物。
  10. 請求項７に記載の医薬組成物において、前記カプセル剤が、腸溶コーティングにより処理されることを特徴とする、医薬組成物。
  11. 請求項７に記載の医薬組成物において、前記カプセル剤が、少なくとも１種の透過増強剤をさらに含んでなることを特徴とする、医薬組成物。
  12. 請求項１１に記載の医薬組成物において、前記透過増強剤が、キレート化剤、胆汁酸塩、アニオン性界面活性剤、中鎖脂肪酸、リン酸エステル、キトサン、およびキトサン誘導体からなる群から選択されることを特徴とする、医薬組成物。
  13. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記コンプレキソンが、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、ＩＤＡ（イミノ二酢酸）、ＮＴＡ（ニトリロ三酢酸）、ＥＧＴＡ（エチレングリコール四酢酸）、ＢＡＰＴＡ（１，２−ビス（ｏ−アミノフェノキシ）エタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸）、ＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ，Ｎ’−四酢酸）、およびＮＯＴＡ（２，２’，２’’−（１，４，７−トリアゾナン−１，４，７−トリイル）三酢酸）からなる群から選択されることを特徴とする、医薬組成物。
  14. 請求項１１に記載の医薬組成物において、前記少なくとも１種の生物活性剤が、タンパク質、ペプチド類、インスリン、インスリン類縁体、ＧＬＰ−１、ＧＬＰ−１類縁体、インスリン増感剤、インスリン分泌促進剤、ＧＬＰ−２、ＧＬＰ−２類縁体、ジペプチジルペプチダーゼ４の阻害剤（ＤＰＰ−４阻害剤）、エクセナチド、リラグルチド、アルビグルチド、タスポグルチド、アルファ−グルコシダーゼ阻害剤、アミリン類縁体、ナトリウム−グルコース共輸送体タイプ２（ＳＧＬＴ２）阻害剤、ベンフルオレックス、およびトルレスタートからなる群から選択されることを特徴とする、医薬組成物。
  15. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子を凍結乾燥し、それによって前記ナノ粒子が粉末形態であることを特徴とする、医薬組成物。
  16. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子をトレハロースと混合してから、凍結乾燥し、それによって前記ナノ粒子が粉末形態であることを特徴とする、医薬組成物。
  17. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、亜鉛、硫酸マグネシウム、またはトリポリリン酸ナトリウム（ＴＰＰ）をさらに含んでなることを特徴とする、医薬組成物。
  18. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、腸溶コーティングにより処理されることを特徴とする、医薬組成物。
  19. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ＰＧＡ−コンプレキソン複合体中のＰＧＡが、γ−ＰＧＡ、α−ＰＧＡ、ＰＧＡの誘導体、またはＰＧＡの塩類であることを特徴とする、医薬組成物。
  20. 請求項１に記載の医薬組成物において、前記ナノ粒子が、少なくとも１種の透過エンハンサーをさらに含んでなることを特徴とする、医薬組成物。
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