JPH11504035A - 糖により安定化されたガラス相の組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非晶質形態の水溶性または水膨潤性物質を含有する非晶質過冷却ガラス相を有する組成物において、結晶質水和物として存在することの可能な糖が、該非晶質相をそれからの結晶化により脱水してそれにより残留非晶質相のガラス転移温度を高めるための薬剤として用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 糖により安定化されたガラス相の組成物 本発明は、過冷却非晶質形態の水溶性または水膨潤性物質からなる非晶質相（ amorphous phase）を含有する組成物に関する。 ガラスは、非常に高い粘度即ち少なくとも１０¹²Ｐａ．ｓを有する過冷却液体 と定義される。普通、ガラスは、粉末に粉砕または微粉砕され得る均質で透明な 脆い固体の外観を呈する。ガラスにおいて、拡散過程が、１年当たり数ミクロン のような極めて低い速度にて起こる。１つより多い反応性部分を含む、拡散が制 限された化学的または生化学的変化は、厳しく阻止される。 ガラス転移点温度Ｔ_gとして知られている温度より高い温度において、粘度は 急速に落ちそしてガラスはゴム（ゴムもまた過冷却液体である。）に変わり、次 いで変形可能な可塑物に変わり、しかして該可塑物は更に高い温度において可動 性流体に変わる。本発明は、親水性で水溶性または水膨潤性であり、従って水が 可塑剤として作用するガラス形成性物質に関する。多くの親水性物質（モノマー およびポリマーの特質の物質の両方共）は、非晶質高分子に特有なガラス／ゴム 転移を示す非晶質 状態として存在するするかまたは該状態に転化され得る。それらは十分明確なガ ラス転移温度Ｔ_gを有し、しかして該Ｔ_gはガラス形成性物質の分子量および分子 複雑度に左右される。Ｔ_gは、希釈剤の添加により降下される。水は、すべての かかる親水性物質にとっての万能可塑剤である。それ故、ガラス／ゴム転移温度 は、水または水溶液の添加により調節可能である。 ある形態の糖を賦形剤として製薬組成物中に混入することは周知である。液体 状態から凍結乾燥または蒸発乾燥によって９９％以上の水を除去することにより 希薄水溶液から乾燥生成物に転化される不安定な生物学的物質を含有する組成物 中に糖を混入することも周知である。 ＥＰ−Ａ−３８３５６９（パフラ： フランクスおよびハットレー）は、種々 の炭水化物が生物学的生成物を乾燥中のおよびその後の劣化に対して安定化する 能力があり、但しそれらの製剤が、乾燥生成物が分配および貯蔵中暴露される最 大温度より十分高いガラス転移温度を有する非晶質ガラスになるよう低残留湿分 典型的には２重量％まで乾燥されることを条件とするということを教示する。ガ ラス状態は単離された酵素のようないわゆる不安定な生成物の長期安定性を保証 する、ということ が示されている。 炭水化物のような結晶化可能な水溶性物質が非晶質のガラス（ガラス転移温度 より低い）またはゴム（ガラス転移温度よりいくぶん高い）を形成する時（いず れの場合も、いくらかの湿気を含む。）、その組成物は過冷却液体でかつ過飽和 溶液である。即ち、それは、結晶化が始まり得る温度より低く冷却されかつ飽和 溶液より高い濃度の結晶化可能な物質を含有する。熱力学の点から、かかる非晶 質組成物は、平衡固体即ち結晶質固体状態に関して非平衡状態である。 それ故、非晶質のガラス質物質例えばガラス質炭水化物は、その見掛けの長期 の実在について、結晶化の低い可能性および結晶化の低い速度に頼る。混合物の 現実のガラス温度はとりわけその化学組成および残留湿分に依存し、しかして水 はガラス温度を降下させる可塑剤として作用する。熱への暴露によりまたは生成 物中への湿気の偶然の移行の結果としてガラス温度が越えられる場合はいつでも 、炭水化物賦形剤は、結晶化による不可逆な相分離の傾向になり得る。結晶化が 起こる場合、残留非晶質相はその際その他の成分および湿気から構成されて、ガ ラス温度の大きい降下をもたらすことになる。 かくして、２％のカルシトニン遺伝子関連蛋白質、９５％のラクトース賦形剤 および３％の残留湿気を含有する凍結乾燥された全体的に非晶質の製剤は、４０ ℃のガラス温度を有することが分かった。該製剤がこの温度より高く加熱された 時、ラクトースは急増的に結晶化し、４０％の蛋白質および６０％の水から構成 された溶液相を残した。生じた製剤は今や−４０℃より低いガラス温度（該溶液 相の）を示し、そして周囲温度におけるその化学的安定性およびその生物学的活 性を喪失していた。 本発明は、非晶質固体製剤からの或る糖の結晶化を用いて該製剤のガラス温度 を上昇させそして従って該製剤の有用な貯蔵安定性を向上させる。 本発明は、水分子がいわゆる結晶水として結晶格子中に含まれている水和形態 にて結晶化することのできる糖を必要とする。一般に、かかる結晶形態は化学量 論量の水を含有し、従ってかかる結晶において水分子対糖分子の比率は一定値を 有する。 かかる結晶化が、水を組成物の残余である非晶質相から取り去りしかも該相の ガラス転移温度を上昇させる程度までそうするために利用され得る、ということ を我々は認識した。 従って本発明は、結晶質水和物として存在することの可能な 糖の使用であって、非晶質形態の水溶性または水膨潤性物質を含有しかつ湿気も 含有する非晶質過冷却相を有する組成物における、該非晶質相をそれからの結晶 化により脱水してそれにより残留非晶質相のガラス転移温度を高めるための薬剤 としての上記使用を提供する。 水和物として結晶化することの可能なこの糖は、“水和可能な糖”と称される 。それは、ガラス転移温度を５℃またはそれ以上、可能的に１０℃またはそれ以 上上昇させるよう働き得る。 結晶化が起こる時、結晶中に捕縛されない湿気は、残留非晶質相の一部となる 。従って、組成物中の水和可能な糖の量は、水の高割合を取り去りそしてそれに より結晶化前の組成物のガラス温度と比較して上昇されたガラス温度を有する残 留非晶質相を達成するのに十分多くあるべきである。 水和可能な糖の量は、水のすべてを水和物の結晶中に取り込むのに適切であり 得る。その代わりに少量の水が残留非晶質相中に残存し得、しかし組成物の総水 分に関して該糖の量は非晶質相の重量百分率として表された非晶質相の水分（も しあるなら）が全体の組成物の重量百分率として表された全体の組成物の総水分 よりも小さい百分率となるような量である、ことが一 般に要求される。 代数学的に表すと、かかる組成物は、総質量ｍおよび総水分ｗを有する。糖の 結晶化後、残留非晶質相は質量ｍ′を有しそしてこの相は水分ｗ′を有し、しか して該水分は非晶質相の百分率として である。 この百分率は、総組成物の百分率としての総水分即ち より小さい。 処方物中に混入すべき水和可能な糖の適当な最小量は、結晶化前の水分の推定 値および結晶質水和物中の糖対水の比率からの算出により求められ得る。結晶化 前の組成物の水分があまりにも高い場合、これを組成物の一層効果的な乾燥によ り低減させることが必要であり得る。 好ましくは、水和可能な糖の量は、組成物から湿気のすべてを捕縛するために 理論的に要求される量を越える。このような 場合、湿気に関して水和可能な糖の量は、結晶中の糖分子対水分子の化学量論量 の比率を越えるべきである。 水和可能な糖の要求される最小量はこの糖の特質および乾燥前の湿分に左右さ れるけれども、水和可能な糖の量（その無水形態として算出して）は総組成物の 少なくとも３０重量％、可能的に少なくとも５０重量％である場合がしばしばあ る。 非晶質相のガラス転移温度が水和可能な糖の結晶化により上昇された組成物は 、本発明の更なる側面を成す。本発明のこの側面は、非晶質形態の水溶性または 水膨潤性物質からなる非晶質過冷却相を含有する組成物であって、該非晶質相が 少なくとも２０℃はるかに良好には少なくとも３０℃のガラス転移温度を有し、 該非晶質相が結晶質糖水和物と一緒に存在し、しかも組成物の総水分に関して該 糖の量は非晶質相の重量百分率として表された非晶質相の水分（もしあるなら） が全体の組成物の百分率として表された全体の組成物の総水分よりも小さい百分 率となるような量である上記組成物と定められ得る。 本発明による水和可能な糖の結晶化は、そうでなければ（即ち、結晶化前）所 望より低い例えば２０℃より低いガラス転移温度を有する組成物において利用さ れ得る。結晶化は、好まし くは、２５℃より高い一層好ましくは３０℃より高いまたは４０℃さえ越える温 度にガラス転移温度を上昇させるために利用される。６０℃以上のガラス転移温 度が、本発明でもって達成され得る。 本発明のこの適用は、欧州出願公報５２０７４８に開示されているような、乾 燥されるべき溶液が熱ガス流中に噴霧される噴霧乾燥処理操作により乾燥が行わ れるとき用いられ得る。それはまた、真空乾燥のような他の乾燥方法について用 いられ得る。 従って、一つの側面において、本発明は、非晶質形態の水溶性または水膨潤性 物質からなる非晶質のガラス質過冷却相であってしかも少なくとも２０℃一層良 好には少なくとも３０℃または４０℃のガラス転移温度を有する該非晶質相を含 有する組成物を製造する方法であって、結晶質水和物として存在することの可能 な糖を含有する水溶液を用意し、該溶液を乾燥して残留湿分を有する過飽和非晶 質組成物を形成させ、そして残留非晶質相が残されるように該糖を該過飽和組成 物から結晶質水和物として結晶化させる工程からなり、しかも組成物中の該糖の 量は乾燥後の組成物の総水分に関して該糖水和物の結晶化が水 を該非晶質相から除去してその中の水の百分率含有量を低減するのに十分である 上記方法を提供する。 無論、本発明は、このようにして、初期乾燥が２０℃より高いガラス転移温度 を達成するときでさえガラス転移温度を上昇させるために利用され得る。その際 、水和物としての糖の結晶化による非晶質相からの水の取去りは、ガラス転移温 度の更なる上昇を起こす。 ガラス転移温度の達成は、ガラス質の非晶質状態の組成物がその場合分配およ び貯蔵中一層高い周囲温度例えば暑い気候への暴露を許容し得る故望ましい。 組成物における結晶化の程度は周囲温度の増大に暴露されるとき増大すること が可能であり、何故なら一層高い温度は結晶化速度を増大させるからである。 本発明はまた、非晶質ガラス相を有する乾燥組成物が湿気に暴露されるかまた は暴露され得ることが予知されるとき、組成物中への湿気の移行に対する保護を 与えるために用いられ得る。 本組成物は、いくらかの非晶質状態の結晶化可能な糖を含有するよう、処方さ れそして乾燥される。万一湿気が組成物に入ってガラス転移温度を貯蔵温度より 低い温度まで下げる（また は下げる傾向にする）場合、この湿気は水和可能な糖の（更なる）結晶化により 捕縛され、それによりガラス転移温度を維持する（または低下を制限する）。こ のことは、引き続く加工中例えばペレット化またはタブレット化の助けでもって の別の生成物中への混入中水または水蒸気への暴露を受けることが要求される組 成物において、同様に有用であり得る。 従って、別の側面において、本発明は、非晶質形態の水溶性または水膨潤性物 質からなる非晶質のガラス質過冷却相であってしかも少なくとも２０℃一層良好 には少なくとも３０℃のガラス転移温度を有する該非晶質相を含有する組成物を 製造する方法であって、結晶質水和物として存在することの可能な糖を含有する 水溶液を用意し、該溶液を乾燥して残留湿分を有する過飽和非晶質組成物を形成 させ、そして可能的に該糖の一部を該過飽和組成物から結晶質水和物として結晶 化させ、次いでかかる組成物を湿気に暴露して取り扱うかまたは貯蔵し、しかも この取扱いまたは貯蔵中吸収された少なくともいくらかの湿気を非晶質組成物か らの該糖水和物の結晶化により除去する工程からなる上記方法を提供する。 本発明の開発の際、糖水和物の結晶化（または存在する湿気 の量により制限された部分的結晶化）は、乾燥組成物を結晶成長を開始させる手 段特に糖水和物の種晶と接触させることにより誘発され得るということが見出さ れた。 乾燥組成物にその表面と接触するよう添加される種晶は、非晶質ガラス内に形 成されて既に埋められていることのあり得る小さい結晶核よりも効果的に結晶成 長を誘発するように思える。 水和物として結晶化することの可能な糖は、本発明に必須である。結晶質糖水 和物は一般に安定であるべきであり、即ちその結晶水を２０℃において保持すべ きであり、そして好ましくは少なくとも３０℃または４０℃までの温度において 安定であるべきである。二水和物および多水和物が、一水和物（比較的小さい割 合の水を捕縛する。）よりも好ましい。しかしながら、一水和物は、特に乾燥後 の残留水分が低いとき、有用であり得る。 結晶質水和物を形成する糖は次のものを含むが、しかしそれらに制限されない 。即ち、 α，α−トレハロース・２Ｈ₂Ｏ β，β−トレハロース・４Ｈ₂Ｏ メリビオース・２Ｈ₂Ｏ メレチトース・２Ｈ₂Ｏ ラフィノース・５Ｈ₂Ｏ マンノトリオース・３Ｈ₂Ｏおよび スタキオース・４Ｈ₂Ｏ 本発明による組成物において、結晶化が起こった後実質的部分の（残留）非晶 質相を形成する水溶性または水膨潤性物質が存在しなければならない。それは、 結晶質水和物を形成するがしかし非晶質状態にある同じ糖により全体的にまたは 部分的に与えられ得る。 しかしながら、該組成物の非晶質相は、水和結晶状態にて存在しない（少なく とも、１０℃ないし５０℃の温度においてそのような状態で存在しない。）ガラ ス形成性物質を含有し得る。かかる物質は、炭水化物例えばマルトトリオースで あり得る。それは、ソルビットまたは化学的に変性された炭水化物のような炭水 化物誘導体であるポリヒドロキシ化合物であり得る。 結晶質糖水和物が二水和物または多水和物にあるとき、該組成物の非晶質相は 、一水和物として存在するガラス形成性物質例えば糖を可能的に含有し得る。 ガラス形成性物質の別の重要なクラスは、ポリビニルピロリ ドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミンおよびアルブミンのような水溶 性または水膨潤性の合成または天然ポリマーである。ここで、Ｔ_gは、分子量の 関数である。ガラス形成性物質のこれらのクラスの両方共、本発明に適合し得る 。 特に用いられ得るガラス形成性物質の一群は、米国特許３，３００，４７４に 記載されておりそしてファルマシア社により登録商標“フィコール（Ｆｉｃｏｌ ｌ）”下で販売されている糖コポリマーである。この米国特許は、それらの物質 を、それら自体炭水化物でない二官能性基にエーテル橋を通じて結合されたシュ クロース残基を含有しかつ分子量５，０００〜１，０００，０００を有すると記 載している。かかる基は、２個、３個またはそれ以上の炭素原子しかし普通１０ 個より多くない炭素原子のアルキレンであり得る。該二官能性基は、糖残基を一 緒に連結するよう働く。これらのポリマーは、例えば、糖とハロヒドリンまたは ビスエポキシ化合物との反応により作られ得る。 組成物は、水和結晶状態にて存在し得ない実質的割合のガラス形成性物質（例 えば、組成物の少なくとも２５重量％）を水和可能な糖と一緒に含有する、こと がそれ故可能である。この 水和可能な糖のいくらかが結晶化後非晶質形態で残存することは可能であるが、 しかし必ずしもそうとは限らない。 組成物が結晶化後残存する非晶質相にて水溶性物質を含有する場合、糖水和物 の結晶はガラス質の非晶質相中に埋められ、また非常に小さいと予期され得る。 組成物が水膨潤性しかし水不溶性の物質から成る非晶質相を有する場合、糖水 和物の結晶はこの物質の表面において形成し、そしてそれから脱離可能であり得 ると予期され得る。 本発明の特徴を有する組成物は、周囲温度において普通不安定である物質を安 定な形態にするために利用され得る。それ故、非晶質相は、１種またはそれ以上 の不安定である物質をこれらの物質の貯蔵安定性を改善するよう含有し得る。 貯蔵について安定化されるかかる物質は、潜在的に、反応性種の拡散に依存す る化学反応を通常受ける傾向にある広範な物質のいずれでもあり得る。 本発明が適用可能である物質の一つのカテゴリーは、蛋白質およびペプチド（ 糖蛋白質のようなそれらの誘導体を含めて）である。かかる蛋白質およびペプチ ドは、次のもののいずれかであり得る。即ち、酵素、輸送蛋白質例えばヘモグロ ビン、免 疫グルブリン、ホルモン、血液凝固因子および薬理学的に活性な蛋白質またはペ プチド。 本発明が適用可能である物質の別のカテゴリーは、ヌクレオシド、ヌクレオチ ド、ジヌクレオチド、オリゴヌクレオチド（例えば、４個までのヌクレオチドを 含有する）およびまた酵素補因子（これらはヌクレオチドであろうとなかろうと ）からなる。酵素基質は一般に、本発明が適用され得る物質である。 本発明はまた、非晶質形態にて存在する合成有機化合物の貯蔵に適用され得る 。製薬例えばある抗生物質として有用でかつ蛋白質、ペプチド、ヌクレオシドま たはヌクレオチドでない多数の合成化合物は、非晶質形態（貯蔵中の安定化から 有益性を得り得る。）にてのみ作られてきた。 安定化および貯蔵のための物質は、天然源即ち動物、植物、真菌または細菌源 から単離され得、あるいは人工培地における発酵によって成長された細胞により 産生されそして該細胞から単離され得る。かかる細胞は、遺伝学的に形質転換さ れた細胞であってもなくてもよい。 該物質は、少なくともガラス形成性物質中への混入のために用いられ得る希薄 溶液を形成する程度まで水溶液中に可溶であ る必要があり、その代わりに該物質は水溶液中に分散可能でもよい。 本発明は、反応性の系の１種より多い成分をガラス中に貯蔵するために用いら れ得る。このことは、例えば検定または診断キットにおいて、一緒に用いられる ことが要求される物質とって有用であり得る。 かかる物質を単一ガラス質製剤として貯蔵することは、それらを最終的使用に とって好都合な形態にて提供する。例えば、検定が基質または補因子と酵素との 組合わせを要求する場合、２種または３種すべてが所要濃度比にてガラス中に貯 蔵され得そして検定における使用のために準備されているものになり得る。 複数種の物質が貯蔵される場合、それらは水溶液にて一緒に混合されそして次 いでガラス中に一緒に混入され得る。その代わりに、それらは個々に別々のガラ ス中に混入され得、そして次いで一緒に混合される。 複数種の物質が単一組成物 −固体の（見掛けの）混合物として一緒に物理的 に混合された２種のガラスであり得る− として貯蔵されるとき、該物質の１種 またはそれ以上は蛋白質、 ペプチド、ヌクレオシド、ヌクレオチドまたは酵素補因子であり得る。該物質は 比較的単純な種であり得ることも可能である。例えば、標準的検定処理操作は、 ピルビン酸塩およびＮＡＤＨが一緒に存在することを要求し得る。両方共、許容 され得る安定性でもって単独で貯蔵され得る。しかしながら、水溶液にて一緒に される時それらは反応し始める。ガラス状態にて所要割合で一緒にされる場合、 それらは反応せずそしてそのガラスは貯蔵され得る。 別の可能であることは、貯蔵される物質が成育可能な生物学的細胞からなり得 ることである。得られる組成物はその場合該細胞を仮死状態で含有し得、そして 成育可能な細胞は貯蔵から回復され得る。貯蔵可能な状態に置かれ得る細胞は、 好ましくは、単細胞として存在し即ち単細胞有機体または個々の未分化細胞とし て培地中にある細胞のいずれかである。特に、これらの細胞は、天然から単離さ れ得るかまたは遺伝学的に形質転換された細菌を含めて実験室もしくは工業用の 細菌の菌株であり得る細菌培養物であり得る。該細胞は、特に酵母しかしまた他 の真菌培養物を含めて、真核細胞であり得る。やはりまた、それらの細胞培養物 は、天然の分離菌株または遺伝学的に形質転 換された菌株を含めて発酵により生成された実験室もしくは工業用の培養物であ り得る。 ＷＯ８７／１８７は、トレハロースの結晶質水和物の形成は指摘されていない けれども、物質がトレハロースを用いて安定化され得るということを提案してい る。それが、組成物中に存在しかつガラスを形成することが可能である唯一の物 質としてのα，α−トレハロース（またはトレハロースのいずれかの形態）に頼 ることなく果たされるのは、本発明の特徴である。例えば、組成物は、いくらか のトレハロースを第２の糖であり得る別のガラス形成性物質と共に含有し得る。 該トレハロースが水和物として結晶化すると、残留非晶質相は、該別のガラス形 成性物質（可能的に、いくらかのトレハロースと混合して）をガラス状態で含有 する。 水和可能な糖は、一般に、本発明に従って、過冷却された過飽和の非晶質状態 まで該糖の水溶液を乾燥しそして次いで結晶化を起こさせることにより利用され る。 それ故、更なる側面として、本発明は、非晶質形態の水溶性または水膨潤性物 質からなる非晶質過冷却相であってしかも少なくとも２０℃はるかに良好には少 なくとも３０℃または４ ０℃のガラス転移温度を有する該非晶質相を含有する組成物を製造する方法であ って、結晶質水和物として存在することの可能な糖の水溶液を乾燥して残留湿分 を有する過飽和非晶質組成物を形成させ、そして残留非晶質相が残されるように 該糖を該過飽和組成物から結晶質水和物として結晶化させる工程からなり、しか も乾燥後の組成物の総水分に関して該糖の量は残留非晶質相の重量百分率として の残留非晶質相の水分（もしあるなら）が組成物の百分率として表された組成物 の総水分よりも小さい百分率となるような量である上記方法を提供する。 水和可能な糖を含有する過冷却組成物は、水性の溶液または懸濁液を真空また は部分真空中で約２０℃の周囲温度にてまたは４０℃までのようなわずかに高め られた温度にて乾燥することにより形成され得る。 該組成物は、いくらかの残留湿分を有する非晶質組成物を生じるように凍結乾 燥により可能的に形成され得る。 更に別の可能なことは、ＥＰ−Ａ−５２０７４８に開示されているような噴霧 乾燥である。その方法においては、乾燥されるべき物質を含有する水溶液は、熱 ガス流中に噴霧される。噴霧の液滴は、該熱ガス流中を移動しながらガラス状ま たはゴム 状の非晶質状態の粒子に乾燥され、そして次いで該ガス流から集められる。 該ガスは一般に空気であり、しかし窒素のようなある他のガスであり得る。 噴霧乾燥をかなり小さいスケールにて行うための装置は、種々の製造業者から 入手できる。その一つは、パイロットプラントスケールの乾燥機を製造している ケント州トンブリッジのドライテック・リミテッド社である。別の製造業者は、 実験室スケールの乾燥機を製造している英国フッダーフィールド・ロングウッド のラブ−プラント・リミテッド社である。噴霧乾燥をより大きいスケールにて行 うためのプロセスプラントも周知である。 典型的には、噴霧乾燥装置においては、大気からの空気が送風機により引き込 まれそして電気加熱器上を通され、その後この空気は主乾燥室を降って通過する 。噴霧されるべき水性混合物は蠕動計量型ポンプにより供給容器から引き出され 、そして噴霧ノズルへ送出される。圧縮空気も該噴霧ノズルに送出され、そして 該水性混合物を微細噴霧として熱空気流中に排出させる。 噴霧の液滴は、該装置の主乾燥室内の熱空気流中で固体粉末 形態に乾燥される。該空気は次いで、空気流から同伴固体粒子を除去するよう働 くサイクロン分離器に進む。このようにして空気流から分離される固体粒子は、 生成物として集められる。 噴霧乾燥装置の操作における有意的パラメーターは、噴霧が送出されて導入さ れるところの該ガス即ち空気の（または他の）流れの温度である。本発明にとっ て、該ガス流のこの入口温度は一般に８０℃を越え、通常９０℃を越え、そして １００または１０５℃から２５０または３００℃までの範囲に十分あり得る。温 度は、しばしば１２５℃を越える。 該ガス流中に送出される水性混合物は、典型的には、１リットル当たり１０グ ラムから５０グラムまでのまたは２５０グラムまでさえの、粒子に乾燥される物 質を含有し得る。 乾燥して過飽和非晶質組成物を形成させた後、水和可能な糖の結晶化は、結晶 化前に該組成物がそのガラス転移温度より高い場合自然に起こり得る。結晶化前 にガラス転移温度が周囲温度より高いかまたはそれに近い場合、該組成物を結晶 化が起こる時間の間高められた温度にて該組成物を貯蔵することが望ましくあり 得る。 本発明について、結晶化は、実用的な時間的規模内で起こる べきである。適切な温度は、結晶化速度を促進し得る。かかる温度は、望ましく は、非晶質相が飽和溶液として存在する温度より有意的程度低い温度に非晶質組 成物が過冷却されるがそれでも同時にガラス転移温度より有意的に高いように選 ばれるべきである。 糖が過飽和溶液から結晶化する速度は変動する。特定の水和可能な糖が結晶化 する速度は、結晶化が期待される条件下に非晶質組成物を保ちそして周期的に組 成物のサンプルを示差走査熱量計にて調べることにより試験され得る。 追加的湿気が、その後更なる加工中非晶質相により吸収され得る。別の可能性 は、閉鎖容器中での貯蔵中いくらかの湿気が不完全な閉鎖またはシールを通じて 該容器中に漏れることである。湿気はまた、該容器が開放されそして再閉鎖され る場合入り得る。 どんな具合で入ろうとも、かかる湿気は非晶質相により吸収されてそのガラス 転移温度を下げる傾向にある。しかしながら、組成物がいくらかの結晶質糖水和 物および更なる量の非晶質状態の同じ糖を既に含有している場合、この吸収され た湿気は更なる結晶化により除去され、従って非晶質相のガラス転移温度 を維持する傾向にある。 結晶化は、結晶化用の種を添加することにより誘発され得る。典型的には、こ れは、当該糖水和物の小さい結晶である。 組成物が十分な量の水和可能な糖を含有する場合、非晶質相中の水がすべてま たはほとんどすべて除去された時結晶化は阻止されても全くさしつかえない。組 成物はその際、いくらかの結晶質糖水和物およびいくらかの非晶質状態の同じ糖 を含有する。実施例 実施例１ トレハロースの１０％ｗ／ｗ溶液を、周囲空気（３７℃，相対湿度５５％）中 大気圧にて恒量になるまで乾燥した。恒量に達した後、この乾燥混合物の残留湿 分を電量カールフィッシャー滴定により測定して１８％であることが分かった。 この乾燥組成物（１０ｍｇ）を示差走査熱量計のステンレス鋼パン中に密封し、 そして該熱量計（パーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）ＤＳＣ−２ ）中で−５０℃に冷却した。次いでサンプルを５ｄｅｇ／ｍｉｎにて温めて、− ２０℃にてガラス転移を受けることが分かった。該サンプルを更に温め、そして 室温にて一晩貯蔵した。次いで、それをＤＳＣにより再検査した。ガラス温度は 変化していなかった。室温における１週間の貯蔵後、サンプルを該熱量計中で− ５０℃にもう一度冷却し、そして引き続いて５ｄｅｇ／ｍｉｎにて１４０℃に加 熱した。１つの熱転移が、結晶質トレハロース二水和物の溶融に相当する９７℃ にて観察された。このことは、ガラス転移温度より高い温度での貯蔵中結晶化が 自然に起こり得ることを示している。この実験において、過剰の湿気が存在し、 従ってトレハロースのその結晶質二水和物への転化は最大可能な程度まで進行し て平衡状態に達し、しかして残存水は恐らくトレハロース二水和物結晶と接触す る非常に少量の、トレハロースの飽和溶液として存在していた。実施例２ トレハロースの２７．９１重量％水溶液８０．３６２ｍｇをステンレス鋼パン （パーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）ＤＳＣ）中に入れ、そして コールドトラップ凝縮器を備えた真空炉中で２５℃にて減圧（８００ｍｂ）下で 一晩空気乾燥した。該パンを再秤量した。乾燥後のその重量は、２４．３８６ｇ であった。残存生成物は、２２．４２９ｍｇのトレハ ロースおよび１．９５７ｍｇの水即ち８％の残留湿気から構成されていた。該パ ンを密封し、そしてパーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）ＤＳＣ− ２示差走査熱量計中に置いた。このパンを、１０ｄｅｇ／ｍｉｎの速度にて−４ ４℃に冷却した。次いでそれを同じ速度にて１４０℃に加熱し、そして熱流曲線 を記録した。観察された唯一の熱的特徴は、３１℃を中心とした熱流の階段型不 連続（ガラス転移の特徴）であった。このことは、水により可塑化された非晶質 相として存在するトレハロースと一致する。 同様な具合に乾燥されそして密封された同一のトレハロース溶液２２．２０８ ｍｇを含有する別の熱量計パンを、引き続いて８０〜１００℃に加熱しそしてこ の温度に一晩保った。次いでそれを冷却し、該示差走査熱量計中に置き、−５０ ℃に冷却しそして１３０℃に再び温め、しかして加熱走査を記録した。２つの熱 転移が観察された。即ち、７９．８℃における低振幅ガラス転移および９７℃に おける主溶融過程（吸熱）（トレハロース二水和物の溶融温度の特徴）。次いで サンプルをもう一度−５０℃に冷却しそして直ちに再び温め、しかして熱流曲線 を記録した。観察された唯一の熱的特徴は、前のように３２℃ における高振幅ガラス転移であった。 「“サッカライド−水の溶液およびトレハロース変態におけるの相の関連およ びガラス化”，ジェイ・フィズ・ケム（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．），９３，２ ８８０〜２８８２（１９８９）」におけるグリーンおよびエンジェルによれば、 無水トレハロースのガラス転移は７９℃にて起こり、一方８％残留湿気を有する トレハロースのそれは３２℃にて起こる。１グラム当たりの水は、結晶質二水和 物への完全な転化について９．５グラムのトレハロースを要求する。この実施例 において用いられたサンプルは１．９８ｍｇの水を含有しており、完全な転化に ついて１８．８ｍｇのトレハロースを要求する。現実には、該サンプルは２２． ４ｍｇのトレハロースを含有していた。従って、３．６ｍｇの無水非晶質トレハ ロースが二水和物の結晶化後残存しており、７９．８℃の測定ガラス温度と一致 する。実施例３ 実施例１における実験処理操作を、８７℃（１０３℃における無水ラフィノー スのガラス転移温度よりも低い。）にて溶融する五水和物を形成することが知ら れているラフィノースを用いて繰り返した。用いられたサンプルは、ラフィノー スの８． ５％溶液８５．９２４ｍｇを含有していた。２５℃における乾燥（上記のように ）後、重量は７．７７２ｍｇに減少しており、そのうちの７．３２１ｍｇはラフ ィノースでありそして０．４５１ｍｇは水であり、即ち５．８％の残留水であっ た。 ガラス転移は４０℃にて観察され、この物質は完全に非晶質であることを示し た。密封パンを８０℃にて一晩加熱しそして２７〜１６７℃の温度範囲にわたっ て再走査した後、検出された唯一の熱転移は８４℃における吸熱であり、ラフィ ノース五水和物の溶融温度と一致する。サンプル中の非晶質糖は、非晶質相のガ ラス温度が五水和物の溶融温度よりも上にあった故、検出され得なかった。残存 無水糖のガラス転移（１０３℃）は、五水和物の比較的低い融点およびそれが溶 融する時の非晶質相中へのそれからの水の放出の故、五水和物の存在下で観察さ れ得なかった。実施例４ 前の実施例に記載の処理操作を、２５℃における乾燥後６．４０６ｍｇのラフ ィノースおよび０．２４８ｍｇの水即ち３．７％の残留湿気（該水を除去するた めに要求される糖を越える大過剰の糖）を含有するサンプルを用いて繰り返した 。ＤＳＣ 走査は、６３℃におけるガラス転移を示した。８０℃における一晩の加熱後、Ｄ ＳＣ走査は、８５℃における五水和物の溶融吸熱を示した。前の実施例において のように、残存非晶質糖のガラス温度は、五水和物の存在下で観察され得なかっ た。溶融物の冷却後、更なるＤＳＣ走査は、６３℃の当初のガラス温度が再び確 立されており即ち該溶融物は冷却中再結晶化しなかったことを示した。実施例５ λ−ＤＮＡおよびトレハロースを含有する乾燥組成物が−１２℃においてガラ ス転移を有することが観察され、一方２０℃においてそれは粘弾性コンシステン シーを有しており、そのガラス転移温度より高い温度における非晶質状態と一致 する。いくらかの時間の貯蔵後、その製剤は２０℃において低振幅ガラス転移お よび次いで８２℃において溶融過程（純粋なトレハロース・２Ｈ₂Ｏは、９７℃ において溶融する。）を有することが観察された。実施例６ この実施例およびいくつかの後続の実施例において、シグマ（Ｓｉｇｍａ）タ イプＸＩとして商業的に入手できる乳酸デヒ ドロゲナーゼ（ＬＤＨ）を含有するガラス質組成物を製造した。その供給業者は 、０℃より低い温度における貯蔵を推奨していた。欧州特許３８３５６９は、こ の酵素が非晶質ガラス中でより高い温度において安定な状態にて貯蔵され得るこ とを示している。 １．４９ｇのラフィノース五水和物および１．９ｍｇのＬＤＨを、ｐＨ７にお ける１５ｍｌの０．０１Ｍリン酸塩緩衝剤中に溶解した。この溶液の０．５ｍｌ 部ずつを、内径２．０ｃｍの２０個のガラスバイアル中に分配した。これらのバ イアルを、６０℃において平衡化されておりかつ−６０℃におけるコールドトラ ップを通じて真空ポンプに連結されている真空炉中に装填した。乾燥は２００ｍ ｂａｒの圧力にて始めて１時間、そしてその後２〜４ｍｂａｒの圧力にて１８時 間の乾燥を行った。乾燥後、１２個のバイアルは非晶質物質のみを含有すること が見られたが、しかし８個のバイアルはいくらかの結晶質物質を含有することが 見られた。 結晶化を有するおよび結晶化を有さないバイアル中の物質のガラス転移温度を 、ＤＳＣにより決定した。酵素活性を、「ハットレー、フランクスおよびマティ アス，プロセス・バイオケ ミストリー（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），１９８７年１２月 号，第１７０頁」の処理操作（ＥＰ−Ａ−３８３５６９にも記載されている。） により決定した。 非晶質物質のみを含有するバイアルにおいて、該物質は３８．２℃のガラス転 移温度および７．１単位のＬＤＨ活性を有することが分かった。部分的結晶化が あったバイアルにおいては、ＬＤＨ活性は一層高くそしてＤＳＣは９３℃におけ る吸熱（ガラス転移に帰せられる。）を示した。 この温度は、ラフィノース五水和物の溶融温度より高い。結晶質五水和物の周 りのガラス質非晶質物質が、結晶質五水和物がその通常の溶融温度にて溶融する のを妨げそしてその融点を効果的に上昇させた、と我々は信じる。 結晶核の初期形成はランダム過程である故、この実施例においてバイアルのい くつかのみが結晶の形成を示した。結晶化が起こったバイアルにおいて、それは ２つの有益効果を奏した。これらのうちの一つは、残存非晶質相からの追加的水 の除去であり、それによりガラス転移温度をかなり増大させた。このことは次に は、該バイアルが該酵素の分解を伴うことなく貯蔵され得る温度を増大させた。 第２には、結晶質五水和物中への水 の除去は、酵素含有組成物がそのガラス転移温度より高い温度に暴露された時間 を効果的に短縮していた。実施例７ ＬＤＨをラフィノース含有リン酸塩緩衝剤溶液中に溶解し、そして前の実施例 においてように６０℃にて乾燥した。乾燥後、バイアルを密封しないで、２１〜 ２４℃の範囲の温度にて周囲空気または一定湿度環境（飽和塩化マグネシウム溶 液上の３３％相対湿度）のいずれかに暴露した。結晶化がなかったならば、湿気 が大気から吸収されて非晶質相のガラス転移温度の漸進的低減および酵素活性の 最終的低下に通じると予期される。 バイアルを、種々の貯蔵期間後酵素活性について検定した。測定された活性は 、次の通りであった。周囲空気（温度範囲２１〜２４℃）における貯蔵 貯蔵日数 バイアル当たりの活性 １ ７．５ ４ ８．０ ７ ９．３ ９ ７．２ １３ ６．９３３％相対湿度（温度範囲２１〜２４℃）への暴露での貯蔵 貯蔵日数 バイアル当たりの活性 １ ８．８ ４ ９．６ ７ ８．６ ９ ７．６ １３ ８．９ いずれの場合においても、酵素活性の有意的損失はなかった。ラフィノース五 水和物の結晶化はすべてのバイアルにおいて乾燥中または貯蔵期間の非常に早期 のいずれかにおいて始まった、と思える。このことはガラス転移温度を上昇させ 、そしてまたラフィノース五水和物の結晶化を続行することにより、組成物によ り吸収された大気湿気を除去し、かくして酵素が安定のままにあるよう組成物を ガラス状態に維持した。 この実施例において用いられたＬＤＨ酵素は、合成ホルモンまたは他の合成有 機化学薬品のような他の物質と容易に置き換えられ得た。実施例８ ラフィノース五水和物の４つのサンプルを、それらの結晶が溶融するまで小さ なステンレス鋼パン中で加熱した。冷却すると、サンプルのいずれも再結晶化し ないで、すべてのサンプルが非晶質ラフィノースの固体（算出された湿分１５％ ｗ／ｖ）を形成した。次いで該パンを、水溜めを含有する閉鎖ペトリ皿中での貯 蔵により水蒸気に暴露した。サンプルを周期的に秤量して湿気吸収量をモニター し、そして結晶化が起こっていたかどうかを見るために検査した。 次の表に、種々の期間後のサンプルの重量が記載されている。重量は、サンプ ルの初期重量に対する百分率として表されている。 １日後、サンプルのすべてが、大気から実質的量の湿気を吸収していた。サン プルＡおよびＢについて、湿気のこの吸収は続行しそして結晶化は観察されなか った。サンプルＣは、約５日後自然に結晶化した。五水和物の結晶化が進行する につれて過剰の湿気は大気に遊離され、そしてこのサンプルはその初期重量に戻 った。サンプルＤについて、結晶化は、６日後ラフィノース五水和物の小さな結 晶の添加により故意に誘発された。次いで、ラフィノース五水和物の結晶化が進 行するにつれて、初期重量に向かって重量が低下するのが観察された。このこと は、結晶化が添加種晶により故意に誘発され得ることを示す。実施例９ ５０ｍｌの１０％ｗ／ｖ水性ラフィノース溶液を、英国フッダーフィールドの ラブ−プラント・リミテッド社のＳＤ−０５噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥した。 熱空気流は２００℃の入口温度を有し、そして流量は装置から得られ得る最大値 即ちおおよそ５０ｍ³／時であった。該ラフィノース溶液はこの空気流中に、直 径０．５ｍｍのノズルからおおよそ１５０ｍｌ／時の流量にて、最小量の圧縮空 気即ち大気圧よりおおよそ１気圧高い圧力にておおよそ１．４ｍ³／時を用いて 該ノズルから吹き 出されて送出されて導入された。 ２．０６ｇの乾燥粉末が集められた。それは、１．６２重量％の湿分を有する ことが分かった。この粉末のほとんどを１００ｍｌのねじ蓋壜中で貯蔵し、一方 少量サンプル（２０〜４０ｍｇ）を熱量計パン中に入れた。ラフィノース五水和 物の少数の非常に小さな種晶を各パンに添加した。ガラス転移温度Ｔ_gを、噴霧 乾燥直後および該壜中での６日間の貯蔵後測定した。Ｔ_gはまた、種晶添加され たサンプルについてこれらが種々の期間熱量計パン中で貯蔵された後測定された 。 各ガラス転移温度をＤＳＣにより測定した後、サンプルを、ラフィノースを溶 融するのに十分である温度に漸進的に加熱した。この後サンプルを冷却して非晶 質ガラスを形成させ（この非晶質ガラスは、湿気のすべてを含有していた。）、 そしてＴ_gを再び測定した。結果は、次の表に記載されている。 Ｔ_gの２番目の欄中の降下する値は、サンプルが６日間中湿気を吸収したこと を示している。しかしながら、Ｔ_gの１回目の測定における値はおおよそ一定に 留まっており、しかしてこのことは吸収された湿気が非晶質相からのラフィノー ス五水和物の更なる結晶化により非晶質相から取り去られたことを示している。実施例１０ 水溶液は、８％ｗ／ｖポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）および２％ｗ／ｖラフ ィノースを含有していた。それを、実施例９において用いられた条件下で噴霧乾 燥した。集められた粉末のＴ_gを、直ちにおよび４日後測定した。結果は、次の 通りであ った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オールダス，バリー・ジヨン イギリス国、ケンブリツジ・シー・ビイ・ ４・２・アール・ビイ、ホーキンス・ロー ド・89

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 結晶質水和物として存在することの可能な糖の使用であって、非晶質形 態の水溶性または水膨潤性物質を含有しかつ湿気も含有する非晶質過冷却相を有 する組成物における、該非晶質相をそれからの結晶化により脱水してそれにより 残留非晶質相のガラス転移温度を高めるための薬剤としての上記使用。 ２． 組成物が、糖の水溶液を過飽和状態まで乾燥することにより得られる、 請求の範囲第１項に記載の使用。 ３． 組成物中の糖対水の比率が結晶質水和物中の糖対水の比率より大きい、 請求の範囲第１項または第２項に記載の使用。 ４． 残留非晶質相が少なくとも３０℃のガラス転移温度を有する、請求の範 囲第１項、第２項または第３項に記載の使用。 ５． 組成物の非晶質相が、酵素、他の蛋白質、ヌクレオシド、ヌクレオチド 、ジヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、酵素補因子、非晶質合成有機化学薬品 および生物学的細胞から選択された物質を含有する、前記請求の範囲のいずれか 一項に記載の使用。 ６． 非晶質形態の水溶性または水膨潤性物質からなる非晶 質過冷却相を含有する組成物であって、該非晶質相が少なくとも３０℃のガラス 転移温度を有し、該非晶質相が結晶質糖水和物と一緒に存在し、しかも組成物の 総水分に関して該糖の量は非晶質相の重量百分率として表された非晶質相の水分 （もしあるなら）が組成物の重量百分率として表された組成物の総水分よりも小 さい百分率となるような量である上記組成物。 ７． 非晶質相が非晶質形態の水溶性物質を含有し、かつ糖水和物の結晶が非 晶質相中に埋められている、請求の範囲第６項に記載の組成物。 ８． 非晶質相が、結晶質糖水和物におけるのと同じ糖である非晶質糖からな る、請求の範囲第６項または第７項に記載の組成物。 ９． 組成物の非晶質相が、炭水化物、ポリヒドロキシ化合物および合成ポリ マーから選択されかつ１０℃ないし５０℃の範囲の温度において安定な結晶質水 和物を形成しない水溶性または水膨潤性物質を含有する、請求の範囲第６項から 第８項のいずれか一項に記載の組成物。 １０． 組成物の非晶質相が、酵素、他の蛋白質、ヌクレオシド、ヌクレオチ ド、ジヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、 酵素補因子、生物学的細胞および非晶質合成有機化学薬品から選択された物質を 含有する、請求の範囲第６項から第９項のいずれか一項に記載の組成物。 １１． 非晶質形態の水溶性または水膨潤性物質からなる非晶質過冷却相であ ってしかも少なくとも３０℃のガラス転移温度を有する該非晶質相を含有する組 成物を製造する方法であって、結晶質水和物として存在することの可能な糖の水 溶液を乾燥して過飽和非晶質組成物を形成させ、そして残留非晶質相が残される ように該糖を該過飽和組成物から結晶質水和物として結晶化させる工程からなり 、しかも乾燥後の組成物の総水分に関して該糖の量は残留非晶質相の重量百分率 として表された残留非晶質相の水分（もしあるなら）が組成物の重量百分率とし て表された組成物の総水分よりも小さい百分率となるような量である上記方法。 １２． 組成物を湿気に暴露して貯蔵するかまたは取り扱う工程を含み、かつ 糖水和物の結晶化がこの貯蔵または取扱い中吸収された水を捕縛する、請求の範 囲第１２項に記載の方法。 １３． 水溶液の乾燥が、８０℃ないし３００℃の範囲の温度にある熱ガス流 中に該溶液を噴霧し、該溶液をそれらが該ガ ス流中を移動している間に乾燥して粒子にし、これらの粒子をガス流から分離し そしてこれらの粒子を集めることにより行われる、請求の範囲第１２項または第 １３項に記載の方法。 １４． 溶液の乾燥が３０℃より低いガラス転移温度を有する過飽和非晶質組 成物を形成させ、その後それからの糖水和物の結晶化が非晶質相のガラス転移温 度を３０℃より高い温度に上昇させる、請求の範囲第１２項から第１４項のいず れか一項に記載の方法。 １５． 過飽和非晶質組成物を糖水和物の結晶化を誘発させる手段と接触させ る工程を含む、請求の範囲第１２項から第１５項のいずれか一項に記載の方法。 １６． 残留非晶質相が、結晶質糖水和物におけるのと同じ糖である非晶質糖 からなる、請求の範囲第１２項から第１６項のいずれか一項に記載の方法。 １７． 溶液および溶液の乾燥により形成された非晶質相が、酵素、他の蛋白 質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、ジヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、生物 学的細胞および非晶質合成有機化学薬品から成る群から選択された物質を含有す る、請求の範囲第１２項から第１７項のいずれか一項に記載の方法。