JP4939482B2

JP4939482B2 - 薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステント

Info

Publication number: JP4939482B2
Application number: JP2008138213A
Authority: JP
Inventors: キョン−ミン，シン; トン−キ，イ; トン−ヘン，イ; コン，ナ; ウン−エ，チョ
Original assignee: テウングメディカルカンパニーリミテッド; シン，キョン−ミン
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: EP1997525B1; KR100904207B1; US20090286864A1; JP2008296016A; EP1997525A1; KR20080105820A; US7994213B2

Description

本発明は、薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステントに係り、より詳しくは、薬物放出率を調節することが可能な薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステントに関する。

外科的処置、またはこの外科的処置に関連した侵入性薬剤処置において、血管または管腔壁の支持物または補強物を供給して狭窄症の再発を防止するためにステント（人造鉄網）装置が広く用いられており、これ以外にも、治療促進作用または回復促進作用のために食道、呼吸器官、血管、泌尿器官、またはその他の接近し難い管腔にステント装置を挿入または膨張させることが一般な治療形態として位置付けられている。ステントは、１９９０年代の後半に開発されたもので、例えば、大腸癌などが進んだ場合に手術を行った後、人工肛門を作る代わりに使用することが可能な方法である。ところが、患者によってはステントの使用が不可能な場合もある。ステント施術は、癌を治療するのではなく、癌によって腸の一部が狭くなった問題を解決する臨時的な方法である。ステントは、薄い金属からなる円筒であって、癌によって狭くなった大腸の部分に挿入された後、拡張することにより、詰まった部位を広げる機能をする。例えば、大腸癌に使用されることが可能なステントは、その種類が様々であるが、最も多く使用されるものはニッケルとチタニウムの合金（これを「ニチノール」という）からなるものである。

最近、ステントを用いた治療形態の効果を増進させるために、例えば血栓溶解剤や抗増殖剤などの薬物を運搬することが可能な移植ステントを開発しようとする試みが行われている。その例として、特許文献１には薬物放出と関連して被覆物と共に使用することが可能な重合体物質ステントが開示されており、特許文献２には薬物放出用被覆ステントが開示されている。

このような生物学的活性治療物質を長期間伝達することができるように薬物をステントにコートする方法としては、まず、生物学的活性治療物質を高分子溶液に添加し、得られた混合物でステントをコートした後、溶媒を除去することにより、生物学的活性治療物質含有の高分子膜がステント上に形成されるようにする方法が研究された。

一方、生物学的活性治療物質としてデキサメタゾン（dexamethasone）を使用する場合のように特定の生物学的活性治療物質を使用しようとする場合、使用される溶媒または高分子物質との混和性や溶解性などが考慮されなければならず、また、適切な放出速度を持たなければならない。

特許文献３には、デキサメタゾン、パクリタキセル、マイトマイシンおよびイブプロフェンよりなる群から選ばれる生物学的活性物質を、水溶性高分子の共沈殿物０．０１〜３０重量％および架橋高分子溶液７０〜９９．９９重量％からなる高分子物質に混和させたもの、およびこれを用いてステントをコートする技術が開示されている。

特許文献４には、ポリ（エチレン−コ−ビニルアセテート）またはスチレン系ゴム状高分子からなる基層と、前記基層の上部に生体適合性高分子と薬物成分をコートしてなる２次コーティング層と、前記２次コーティング層にコートされた薬物とは異なる薬物成分をコートした３次コーティング層とを含んでなる薬物放出調節型多層コーティングステント、およびその製造方法が開示されている。ここで、前記生体適合性高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリラクチド共重合体、ポリエチレンオキシド、ポリジオキサノン、ポリカプロラクトン、ポリホスファゼン、ポリアンハイドライド、ポリアミノ酸、セルロースアセテートブチレート、セルローストリアセテート、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、およびこれらの共重合体などが使用される。２次コーティング層を成す前記薬物成分としては、シロスタゾール（6-[4-(1-cyclohexyl-1H-tetrazol-5-yl)butoxy]-3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone、分子式Ｃ_２０Ｈ_２７Ｎ_５Ｏ_２、分子量３６９．４７）を含む抗血小板薬物、抗血栓剤、抗増殖剤、成長因子、抗酸化剤および放射性化合物が例示される。
米国特許第５，０９２，８７７号明細書国際特許公開第ＷＯ９６／０３２９０７号パンフレット韓国特許第４３９１５６号明細書韓国特許第５１１６１８号明細書

そこで、本発明の目的は、薬物放出率を調節することが可能な薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステントを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一つの観点によれば、ポリエチレンイミン（polyethyleneimine；ＰＥＩ）１モルを基準としてデオキシコール酸（deoxycholic acid；ＤＯＣＡ）１〜８モルを結合させたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体（以下、「ＰＤｏ」という）に、生物学的活性物質を封入したナノ粒子を含んでなる、薬物放出ステント用コーティング剤を提供する。

前記生物学的活性物質は、タクソールであることが好ましい。

また、本発明の他の観点によれば、（１）ポリエチレンイミン１モルをジメチルホルムアミド（Dimethylformamide；ＤＭＦ）２０ｍＬに溶解させて第１溶液を収得する第１溶解段階と、（２）前記ポリエチレンイミン１モルを基準としてデオキシコール酸１〜８モル、触媒としてのＤＣＣ(Dicyclohexyl carbodiimide)およびＨＯＳＵ(Hydroxy succinimide)１．１〜１．３モルをジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させて第２溶液を収得する第２溶解段階と、（３）前記第１溶液に前記第２溶液をゆっくり滴下させて混合し、１２〜２４時間室温で攪拌させながら反応させ、ろ過させる反応段階と、（４）前記反応段階で得られたろ液からジメチルホルムアミドとの未反応物を除去するために、孔径８，０００Åの気孔を持つ透析膜を用いて透析させる透析段階と、（５）前記透析段階を経た溶液から水を除去してポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体を収得する回収段階と、（６）前記回収段階で収得されたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体０．２ｇと生物学的活性物質０．０１〜０．０３ｇを共にエタノール４ｍＬに溶解させた後、真空蒸留させてエタノールを除去することにより、混合物を収得する第３混合段階と、（７）前記第３混合段階で収得された混合物０．５ｍＬを１ｍＬの蒸留水に投入し、渦流攪拌(vortexing)およびピペッティング(pipeting)を行って分散させることにより、ナノ粒子を収得するナノ粒子化段階とを含んでなる、薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法を提供する。

前記（６）の第３混合段階で得られた混合物４ｍＬに蒸留水０．８ｍＬを加え、混合した後、真空蒸留をさらに行ってエタノールを除去するエタノール追加除去段階をさらに含んでもよい。

前記エタノール追加除去段階で、前記蒸留水としては３次蒸留水を使用してもよい。

前記エタノール追加除去段階は、前記混合物を５〜１０等分にし、蒸留水も５〜１０等分に分けて行われてもよい。

本発明によれば、薬物放出率を調節することが可能な薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステントを提供するという効果がある。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。

本発明に係る薬物放出ステント用コーティング剤は、ポリエチレンイミン（polyethyleneimine；ＰＥＩ）１モルを基準としてデオキシコール酸（deoxycholic acid；ＤＯＣＡ）１〜８モルを結合させたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体（以下「ＰＤｏ」という）で、生物学的活性物質を封入したナノ粒子を含んでなることを特徴とする。前記ポリエチレンイミンは、下記化学式１で表される化合物である。

前記ポリエチレンイミンは、分子量が２０，０００〜３０，０００であり、１次アミン２５％、２次アミン５０％、および３次アミン２５％を含有している。

前記デオキシコール酸は、下記化学式２で表される化合物である。

本発明では、（＋）電荷を持つポリエチレンイミンのアミノ基（−ＮＨ）と、（−）電荷を持つデオキシコール酸のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）とを反応させてアミノ結合（ＣＯＮＨ）を形成するようにすることで、下記化学式３に表されるポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体を収得することができる。

このように、収得されたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体を用いて生物学的活性成分を包んでナノ粒子に作り、このナノ粒子をステントの外面にコートすることができる。

本発明に係る薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法は、（１）ポリエチレンイミン１モルをジメチルホルムアミド（Dimethylformamide；ＤＭＦ）２０ｍＬに溶解させて第１溶液を収得する第１溶解段階と、（２）前記ポリエチレンイミン１モルを基準としてデオキシコール酸１〜８モル、触媒としてのＤＣＣ(Dicyclohexyl carbodiimide)およびＨＯＳＵ(Hydroxy succinimide)１．１〜１．３モルをジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させて第２溶液を収得する第２溶解段階と、（３）前記第１溶液に前記第２溶液を混合し、反応（ポリエチレンイミンが溶けている第１溶液に、デオキシコール酸が溶けている第２溶液をゆっくり滴下させ、それを室温でゆっくり攪拌させながら１２〜２４時間程度反応させる）させた後、ろ過させる反応段階と、（４）前記反応段階で得られたろ液からジメチルホルムアミドとの未反応物を除去するために、孔径８，０００Åの気孔を持つ透析膜を用いて透析させる透析段階と、（５）前記透析段階を経た溶液から水を除去してポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体を収得する回収段階と、（６）前記回収段階で収得されたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体０．２ｇと生物学的活性物質０．０１〜０．０３ｇとを共にエタノール４ｍＬに溶解させた後、真空蒸留させてエタノールを除去することにより、混合物を収得する第３混合段階と、（７）前記第３混合段階で収得された混合物０．５ｍＬを１ｍＬの蒸留水に投入し、渦流攪拌(vortexing)およびピペッティング(pipeting)を行って分散させることにより、ナノ粒子を収得するナノ粒子化段階とを含んでなる。

前記（６）の第３混合段階で収得された混合物４ｍＬに蒸留水０．８ｍＬを加え、混合した後、真空蒸留をさらに行ってエタノールを除去するエタノール追加除去段階をさらに含んでもよい。

以下、本発明の好適な実施例および比較例について述べる。

下記実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

合成例１
ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）：デオキシコール酸（ＤＯＣＡ）をモル比が１：１となるように準備し、触媒として使用されるべきＤＣＣとＨＯＳＵをそれぞれ１．２モルとなるように準備した。まず、デオキシコール酸、前記ＤＣＣおよびＨＯＳＵを混ぜてジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶かし、ポリエチレンイミンも別途にジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させた。デオキシコール酸が溶けている反応器に残留するように混合し、反応させた後、ろ過して無駄な要素を除去した。そして、ポリエチレンイミンとデオキシコール酸を溶解させるために使用された溶媒、すなわちジメチルホルムアミドと反応しなかった未反応物などを除去するために、孔径８０００Åの気孔を持つ透析膜を用いて透析した。透析の後、合成物のみを集めるために凍結乾燥によって水を蒸発させてポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体（これを「ＰＤｏ１」という）を収得した。

合成例２
デオキシコール酸を５モル使用する以外は前記合成例１と同様にして、ポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体（これを「ＰＤｏ５」という）を収得した。

合成例３
デオキシコール酸を８モル使用する以外は前記合成例１と同様にして、ポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体（これを「ＰＤｏ８」という）を収得した。

実施例１
前記合成例１〜３で製造したＰＤｏ１、ＰＤｏ５およびＰＤｏ８をそれぞれ０．２ｇ、および生物学的活性物質としてのタクソール０．０２ｇをエタノール４ｍＬに溶かした後、高速真空蒸発器で約２０分間エタノールを除去し、残っているかも知れないエタノールを確実に除去するために、３次蒸留水をそれぞれ０．１ｍＬずつ仕込んで混ぜた後、高速真空蒸留器で３０〜４０分間さらに反応させた。

実施例２
前記実施例１で収得した３種のナノ粒子、すなわちＰＤｏ１ナノ粒子、ＰＤｏ５ナノ粒子、およびＰＤｏ８ナノ粒子を商用化された大腸用ステントの外壁にコートさせた。

実験例１
前記実施例１で収得した３種のナノ粒子、すなわちＰＤｏ１ナノ粒子、ＰＤｏ５ナノ粒子、およびＰＤｏ８ナノ粒子の特性を分析し、その結果を下記表１に示す。

実験例２
前記実施例１で収得されたＰＤｏ５を用いて細胞毒性を測定し、その結果を図１に示す。

図１は、左からそれぞれ対照群、ＰＤｏ５濃度０．０１ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌ、０．５ｇ／Ｌに処理したとき、細胞に及ぼす毒性を測定した結果である。図１より、濃度が高くなるほど、生きている細胞の領域（Ｒ２）にある細胞が減少し、死んだ領域（Ｒ１）にある細胞が増加することを確認することができた。

実験例３
前記実施例１で収得されたＰＤｏを用いて細胞生存率を測定し、その結果を図２に示す。図２より、試料の濃度が高くなるほど細胞の生存率が減少し、デオキシコール酸とより高い割合で結合したＰＤｏ８の細胞生存率が他の試料に比べて著しく高いことを確認することができた。また、初期には単独ポリエチレンイミンに比べて細胞生存率が高いが、試料の濃度が濃くなるほど生存率が急激に減少することを確認することができた。

実験例４
２重量％のポリウレタン（分子量約１００，０００）を９８重量％のテトラヒドロフランに溶解させたポリウレタンコーティング溶液を準備し、別途に、前記実施例１で収得した３種のナノ粒子、すなわちＰＤｏ１ナノ粒子、ＰＤｏ５ナノ粒子およびＰＤｏ８ナノ粒子をエタノールに溶解させた後、この２溶液を混合し、テフロン（登録商標）でコートされた公知のステントの表面に５回コートすることを１サイクルとして連続的に２サイクル行った後、その厚さを測定した結果、元々テフロン（登録商標）厚さが０．０３０μｍであるが、テストを１回行った場合には０．０７２μｍ、テストを２回行った場合には０．０７５μｍが得られた。

タクソールの担持量は、コーティングで消耗されるコーティング剤の量を測定した結果のうち残余の量におけるタクソールの量から推算した。すなわち、消耗されるコーティング剤の量と最初に担持したタクソールの量から計算したとき、ポリウレタンの場合、単位面積当り約２２２μｇのタクソールが担持されたことを推算することができる。

実験例５
小動物（マウス）実験によって、タクソールを含む或いは含まない各種剤形のコーティング剤に対する癌の大きさ変化を測定し、その結果を図３に示す。各実験群は、４匹のマウスを用いて実験した。ナノ粒子による動物毒性のため、ナノ粒子の量を１／４にして実験を行った。図３において、ポリウレタン＋ポリエチレンイミン／デオキシコール酸＋タクソールが第１の剤形（ＰＥＩ／ＤＯＣＡ＋ｔａｘｏｌ）であり、第３の剤形がポリウレタン＋タクソール剤形である。すなわち、図３において、第１のＰＥＩ／ＤＯＣＡ＋ｔａｘｏｌはポリウレタン６００ｍｇ＋ポリエチレンイミン／デオキシコール酸２０ｍｇ＋タクソール６０ｍｇ＋テトラヒドロフラン７ｍＬで調製されたコーティング液を意味し、第２のＰＥＩ／ＤＯＣＡはポリエチレンイミン／デオキシコール酸２０ｍｇ＋ポリウレタン６００ｍｇ＋テトラヒドロフラン７ｍＬで調製されたコーティング液を意味し、第３のｔａｘｏｌはポリウレタン６００ｍｇ＋（ポリエチレンイミン／デオキシコール酸２０ｍｇ＋タクソール６０ｍｇ）＋テトラヒドロフラン７ｍＬで調製されたコーティング液を意味し、第４のＵｒｅｔｈａｎｅはポリウレタン６００ｍｇ＋テトラヒドロフラン７ｍＬで調製されたコーティング液を意味する。

図３に示すように、ポリウレタンのみをコートした動物実験ではいずれの抗癌活性も示さなかった。ナノ粒子のみを使用した場合とタクソールのみを封入した結果、初期にはある程度の抗癌活性を示して癌細胞の成長を抑制することを見せたが、時間が経つほど抗癌活性が著しく低下することが分かった。ところが、ナノ粒子とタクソールが全て封入された本発明の場合には、優れた抗癌活性を示すことを確認することができた。特に、今回の実験では動物の死亡も観察されなかった。よって、適切なナノ粒子の量を選定して用いる場合、非常に大きい抗癌活性を持つ物質を開発することができるものと思われる。

したがって、本発明によってナノ粒子を製造するときに使用したポリエチレンイミンの場合、細胞への流入をさらに容易にする効果を持っており、抗癌剤なしでナノ粒子のみでも癌細胞に毒性を示すことが図１および図２から確認できる。また、本発明によってポリウレタンとナノ粒子を含有するコーティング剤は、ポリウレタンのみを使用する場合と比較してみたとき、薬物放出の面において大きい差を示してはいないが、細胞に作用する場合にさらに優れた効果を示すことができるものと思われる。また、ナノ粒子は、タクソール粒子に比べて大きさが大きいため、身体内におけるタクソールの濃度を長時間維持させるものと思われる。これは、タクソールの場合、少ない分子量のため速く腎臓を介して小便として抜け出すからである。また、正常細胞には入ることができず、特異的に癌細胞にのみ作用することができるという利点を持っている。これをＥＰＲ(enhanced permeation and retention)効果という。よって、ナノ粒子はポリウレタン膜に担持されており、癌部位から徐々に放出されて癌細胞に流入し、ナノ粒子内に封入されていたタクソールが癌細胞にのみ特異的に作用することができることを確認することができた。

以上、本発明の好適な具体例について説明したが、当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらの変形例および修正例も特許請求の範囲に属するのは当然である。

本発明は、薬物放出率を調節することが可能な薬物放出ステント用コーティング剤、その製造方法、および前記コーティング剤でコートされた薬物放出ステントを提供するもので、産業上の利用可能性がある。

本発明に係る薬物放出ステント用コーティング剤の細胞毒性に関する実験結果を示すグラフである。本発明に係る薬物放出ステント用コーティング剤の細胞生存率に関する実験結果を示すグラフである。本発明に係る薬物放出ステント用コーティング剤とそれではないコーティング剤の処理による癌の大きさ変化を示すグラフである。

Claims

ポリエチレンイミン１モルを基準としてデオキシコール酸１〜８モルを結合させたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体に、生物学的活性物質を封入したナノ粒子を含んでなることを特徴とする薬物放出ステント用コーティング剤。
前記生物学的活性物質がタクソールであることを特徴とする請求項１に記載の薬物放出ステント用コーティング剤。
前記薬物放出ステント用コーティング剤がポリウレタンと共に使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の薬物放出ステント用コーティング剤。
（１）ポリエチレンイミン１モルをジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させて第１溶液を収得する第１溶解段階と、
（２）前記１モルポリエチレンイミンを基準として、デオキシコール酸１〜８モル、触媒としてのジシクロヘキシルカルボジイミド（Dicyclohexyl carbodiimide）およびヒドロキシスクシンイミド（Hydroxy succinimide）１．１〜１．３モルをジメチルホルムアミド２０ｍＬに溶解させて第２溶液を収得する第２溶解段階と、
（３）前記第１溶液に前記第２溶液をゆっくり滴下させて混合し、１２〜２４時間室温で攪拌させながら反応させ、ろ過させる反応段階と、
（４）前記反応段階で得られたろ過液から、ジメチルホルムアミドとの未反応物を除去するために、孔径８００ｎｍの気孔を持つ透析膜を用いて透析させる透析段階と、
（５）前記透析段階を経た溶液から水を除去してポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体を収得する回収段階と、
（６）前記回収段階で収得されたポリエチレンイミン−デオキシコール酸重合体０．２ｇと生物学的活性物質０．０１〜０．０３ｇとを共にエタノール４ｍＬに溶解させた後、真空蒸留させてエタノールを除去して混合物を収得する第３混合段階と、
（７）前記第３混合段階で収得された混合物０．５ｍＬを１ｍＬの蒸留水に投入し、渦流攪拌およびピペッティングを行って分散させることにより、ナノ粒子を収得するナノ粒子化段階と、を含むことを特徴とする薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法。
前記（６）の第３混合段階で得られた混合物４ｍＬに蒸留水０．８ｍＬを加えて混合した後、真空蒸留をさらに行ってエタノールを除去するエタノール追加除去段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法。
前記エタノール追加除去段階で、前記蒸留水として３次蒸留水が使用されることを特徴とする請求項５に記載の薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法。
前記エタノール追加除去段階が、前記混合物を５〜１０等分にし、蒸留水も５〜１０等分に分けて行われることを特徴とする請求項５に記載の薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法。
前記薬物放出ステント用コーティング剤がポリウレタンと共に使用されることを特徴とする請求項４に記載の薬物放出ステント用コーティング剤の製造方法。