(57)【要約】  化合物の再懸濁可能な粒子を調製する方法が提供される。粒子は、化合物を含む液体を乾燥させることによって、調製される。粒子は、それらが、再分散の際に凝集するものではないような方式で、乾燥させられる。このように得られる粒子は、造影剤として、又は、薬学的な組成物の一部として、バイオセンサーにおける使用に特に適切である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物の乾燥の固体の粒子を作るための方法であって、
ａ）溶解させられた又は分散させられた前記化合物を含む揮発性の液体を提供すること、
ｂ）基体に０．１ピコリットルから１０００ナノリットルまでの量の前記液体を堆積させること、
ｃ）固体の形態の前記化合物を生産するために前記化合物を含む前記液体を乾燥させること
のステップを含み、
堆積させられる前記液体における前記化合物の濃度は、乾燥させられた化合物が、別個の粒子の形態にあるようなものである、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
ステップ（ｂ）において、０．１×１０−１２ｌから１００×１０−１２ｌまでの、好ましくは３×１０−１２ｌから５０×１０−１２ｌまでの、平均の体積を有する、液体の小滴は、作り出される、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
堆積及び乾燥させることに先立ち、前記小滴は、液体窒素へと導入される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記乾燥させることは、凍結−乾燥させる技術によってされる、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、
前記小滴は、インクジェットの技術によって作り出される、方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法において、
前記小滴は、毎秒０．１個から１００００個までの小滴の低い頻度で基体に堆積させられる、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記液体は、さらに、安定化剤を含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記安定化剤は、炭水化物、高分子電解質、重合体、タンパク質のような生体分子、界面活性組成物、又はそれらのいずれのものの混合物をも含む群より選択される、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記化合物は、生体分子、磁性粒子、量子ドット、金又は銀のナノ粒子を含む群より選択される、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記基体は、浸透性の膜である、方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法によって得ることが可能な乾燥させられた粒子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の乾燥させられた粒子を含む薬学的な組成物。
【請求項１３】
請求項１１に記載の乾燥させられた粒子を含む造影剤又はそれの前駆体。
【請求項１４】
請求項１１に記載の乾燥させられた粒子を含むリザーバーを含む医療のデバイス。
【請求項１５】
請求項１４に記載の医療のデバイスにおいて、
前記デバイスは、バイオセンサーであると共に、前記粒子は、乾燥させられた磁性粒子である、医療のデバイス。
【請求項１６】
液体の試料の生体外の分析の方法であって、
請求項１４に記載の医療のデバイスにおいて試料を導入することを含むと共に、前記乾燥させられた粒子は、前記試料において再分散させられる、方法。
【請求項１７】
前記乾燥させられた粒子を堆積させてある、基体として浸透性の膜を含む請求項１４に記載の医療のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
当該発明は、化合物の乾燥の固体の粒子を作るための方法に関係するが、その方法は、化合物を含む液体の組成物を乾燥させるステップを含む。当該発明は、さらに、粒子、及び、デバイス、造影剤、又は薬学的な組成物におけるそれらの使用に関係する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサーは、生体分子を含有することが推測される試料における特異的な生体分子の存在を検出するために、使用される。バイオセンサーは、乾燥させられた固体、例．検出可能な標識、を含有することがあるが、それは、センサーにおいて行われるアッセイの間に試料の液体に懸濁させられる。
【０００３】
乾燥させられた組成物は、造影剤についての出発の化合物として、さらに適用されることがある。これらは、一般には、使用の前に再懸濁させられる。
【０００４】
理想的には、この乾燥させられた固体は、血液又は尿のような試料の液体又は生理的な食塩の溶液のような担体の組成物において簡単には再分散させられる。しかしながら、乾燥させられた粒子が、再懸濁の際に凝集することがあると共にこのように均質な粒子の懸濁液の形成を防止することは、見出されてきたことである。この欠点は、特に、コロイド状の溶液又は懸濁液における粒子について遭遇させられる。
【０００５】
コロイド状の溶液における粒子は、引力のファン・デル・ワールス（van  der  Waals）力のおかげで凝集を予防するための静電気的な反発又は立体的な相互作用のような数個の異なる機構によって安定化させられる。コロイド状の懸濁液を乾燥させる際に、粒子は、しばしば、凝集すると共に集団を形成する。一度の接触で、強いファン・デル・ワールス力は、これらのコロイド状の粒子の再懸濁を防止することがある。その結果として、相当な量の凝集体が、得られるが、それらは、均質な粒子の懸濁が望まれる用途をかき乱し得る。
【０００６】
普通は、多数の（リットル当たり１０１２−１０１４個の粒子の程度）粒子を含有する溶液が、一度に乾燥させられるが、そこでは、乾燥させる際の粒子の接触を予防することができない。我々は、これが、しばしば、乾燥させる間における凝集体の形成に至ると共に試料の液体との再分散の際に均質な懸濁液の形成を防止することがあることを見出してきた。
【０００７】
米国特許出願公開第２００４／００４３０４２号明細書（特許文献１）は、分子の安定化及び乾燥させることについてのマイクロスケールの凍結乾燥の技術を開示する。記載されたものである乾燥する方法は、（ａ）揮発性の液体の媒体において溶解させられた又は分散させられた関心のある薬剤を含む液体を提供すること、（ｂ）基板の予め選択されたサイトへ１μＬから１０μＬまでの間の微少量（microquantity）の液体を堆積させること、（ｃ）固体、関心のある試剤の乾燥の形態、を生産するために液体の媒体を揮発させることによって微少量を乾燥させること、を含む。自由選択で、この方法は、ステップ（ｂ）の後に且つステップ（ｃ）の後に微少量を凍結させることを含む凍結乾燥の方法である。
【０００８】
しかしながら、これが、なおも乾燥させる際に粒子の凝集に至ると共にそれが、単分散の方式でそれらを再分散させることを困難にすることは、見出されてきたことである。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００４３０４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
当該発明の目的は、凝集体の形成無しに、液体おいてに簡単に再分散する乾燥させられた粒子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
平均で小滴当たり約一個の粒子を含有する液体の小さい小滴の乾燥が、単分散の液体の懸濁物を形成するために簡単に再分散させることができる“単一の”粒子に至ることが、驚くべきことに、見出されてきた。
【００１１】
従って、第一の態様において、当該発明は、
ａ）溶解させられた又は分散させられた化合物を含む揮発性の液体を提供すること、
ｂ）基体へ約０．１ピコリットルから約１０００ナノリットルまでの量の液体を堆積させること、
ｃ）固体の形態の化合物を生産するために組成物を乾燥させること
のステップを含む化合物の粒子の乾燥の固体を作るための方法に関係するが、それにおいて、堆積させられる液体における化合物の濃度は、乾燥させられた化合物が、別個の粒子の形態にあるようなものである。
【００１２】
さらなる態様において、当該発明は、この方法によって得ることが可能である乾燥させられた粒子に関係する。
【００１３】
別の態様において、当該発明は、これらの乾燥させられた粒子を含む薬学的な組成物に関係する。
【００１４】
さらなる態様において、当該発明は、乾燥させられた粒子を含む医療のデバイス及びこのデバイスが使用される方法に関係する。
【００１５】
さらなる態様において、当該発明は、乾燥させられた粒子を含む造影剤又はそれの前駆体に関係する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
当該発明は、液体の媒体における化合物のコロイド状の粒子、コロイド溶液、の乾燥に特に適切である。
【００１７】
コロイド溶液によって、第三の又はより多くの構成成分による速い凝集が予防される固体の粒子の懸濁物を理解する。
【００１８】
コロイド溶液の例は、水性の液体におけるラテックスの（磁性）粒子の、水性の液体における鉄の酸化物又は他の磁性粒子の、水性の媒体における銀又は金の粒子の、及び水で安定化された量子ドットの、懸濁物である。
【００１９】
粒子の形態で乾燥させられる化合物は、好ましくは、生体分子、磁性粒子、蛍光性の粒子、量子ドットのような光学活性な粒子、ラテックスの粒子、重合体の粒子、及び重合体のカプセル、金又は銀の粒子、並びに、Ｇｄを含有するナノ粒子を含む群より選択される。
【００２０】
当該発明は、バイオセンサーにおける使用に特に適切である乾燥の固体の粒子を作るための方法に関係する。
【００２１】
当該発明の事情においては、粒子は、一般には、５ｎｍから５０００ｎｍまで、より好適なのは、３０ｎｍから５００ｎｍまで、いっそうより好ましくは８０ｎｍから４００ｎｍまで、いっそうより好適なのは１００ｎｍから３００ｎｍまで、の平均の大きさ（最も大きい直径）を有する。
【００２２】
当該の発明における使用に適切である粒子は、好ましくは、芯及び殻を含む。殻は、一般には、粒子の安定性を増加させることに役に立つ。自由選択で、粒子は、有機のマトリックスに分散させられる。
【００２３】
好適な実施形態においては、粒子は、標的の組成物へ粒子を結び付けることに適切であるリガンドを含む。
【００２４】
乾燥させられた粒子へと形成されるためのものである化合物は、好ましくは、最初に揮発性の液体へ懸濁させられるか又は溶解させられる。
【００２５】
適切な液体の例は、水、エタノール、グリセロール、メタノール、ＤＭＳＯ、及びそれらの混合物である。
【００２６】
約０．１ピコリットルから１０００ナノリットルまでの少量の液体は、基体に堆積させられる。その後、化合物を含む堆積させられた液体は、乾燥させるステップにかけられる。乾燥させることは、別個のものであると共に凝集体を形成するものでない粒子の形成に帰着する。これは、例えば、顕微鏡法の技術、例．ＳＥＭ、ＡＦＭ、光学的な顕微鏡法、又は光散乱の方法によって立証されることがある。
【００２７】
別個の粒子を形成するためのこの乾燥が、様々なデバイス、特にバイオセンサー、特に定量的なアッセイの方法に使用されるもの、におけるそれらの成功した適用に本質的なことであることは、見出されてきたことである。
【００２８】
別個の粒子の形態におけるこの乾燥は、様々な方式で得られることがある。
【００２９】
ステップ（ｂ）において、堆積に先立ち、０．１×１０−１２ｌから１００×１０−１２ｌまで、好ましくは３×１０−１２ｌから５０×１０−１２ｌまで、いっそうより好適なのは３×１０−１２ｌから５０×１０−１２ｌまで、の平均の体積を有する、液体の小滴が、作り出されることは、好適なことである。
【００３０】
好ましくは、液体における化合物の濃度は、各々の小滴が、１個から５個まで、より好適なのは１個から３個まで、いっそうより好適なのは１個又は２個の粒子、最も好適なのは１個の粒子の化合物を含むようなものである。
【００３１】
一般には、このような濃度は、堆積のステップに先立ち、同じ又は異なるものであることがあるさらなる液体での液体の希釈によって得られる。
【００３２】
平均の量が１個と５個との間にあるような小滴当たりの粒子の量に分布があることがあること、及び、小滴の大多数が、５個よりも多くの粒子を含有するものではないことは、認識されることであると思われる。
【００３３】
一つの実施形態に従って、堆積及び乾燥に先立ち、小滴は、液体窒素に導入される。好ましくは、小滴は、液体窒素へ噴射されるが、そこでは、それらは、瞬間的に凍結することになる。
【００３４】
その後に、小滴は、乾燥にかけられるが、それは、好ましくは、凍結乾燥の形態にある。あるいは、表面に小滴を印刷する一方で、小滴は、室温付近の温度で乾燥させられる。このような表面は、浸透性の又は不浸透性のものであることがある。
【００３５】
小さい小滴を形成するための非常に適切な技術は、インクジェットの技術によるものである。
【００３６】
代替の適切な技術は、電気スプレーする及びスプレー乾燥させる技術を含む。
【００３７】
一つの実施形態に従って、小滴は、カートリッジのような基体に直接的に堆積させられる。好ましくは、小滴は、第一の小滴の乾燥を、別の小滴が堆積させられる前に、保証するための十分に低い頻度で堆積させられる。
【００３８】
好適な堆積の頻度は、毎秒約０．１個から１００００個までの小滴、より好適なのは０．１個から１０００個までの小滴／秒、の好適な範囲における低いものから中位のものまでである。
【００３９】
一般には、堆積の工程は、約一秒又は好ましくは一秒の半分未満がかかることが、期待される。そのようにして、各々の粒子は、別の粒子が、形成される前に、乾燥させられる。好ましくは、各々のその後の小滴が、先の小滴のさらなる乾燥を可能にするために、基体の異なる場所に堆積させられる。最も好適なのは、その後の小滴が、堆積させられる場所の間の距離は、０．５マイクロメートルから１００マイクロメートルまでである。
【００４０】
当該発明の全ての実施形態において、液体が、さらに、安定化剤を含むことは、高度に好適なことである。このような安定化剤は、乾燥させる際に個々の粒子のまわりに殻を形成することがあるが、このように、乾燥させられた状態において粒子の表面の間における直接的な接触を予防する。特に、適切な安定化剤は、乾燥させられた粒子の再分散の際に水性の組成物に容易に溶解するものである。
【００４１】
適切な安定化剤は、好ましくは、炭水化物、高分子電解質、重合体、タンパク質のような生体分子、界面活性組成物、又は、これらのいずれのものの混合物をも含む群より選択される。
【００４２】
好ましくは、液体におけるこのような安定化剤の濃度は、粒子が、乾燥させる際に十分にコートされるように、選抜される。さらには、構成成分が、アッセイ及び再懸濁の後の用途と緩衝するものではないことは、特に望まれることである。
【００４３】
ステップ（ｂ）において、溶解させられた又は分散させられた化合物を含む液体は、基体に堆積させられる。基体は、例えば、不浸透性のガラスの表面、マイクロセルロース（micro  cellulose）の膜、多孔性の膜、プラスチックの表面であることがある。基体が、浸透性の膜であることは、好適なことである。
【００４４】
乾燥させられた化合物は、それらを、例．分子を標識付けするために使用することができるセンサーの用途における使用に非常に適切である。
【００４５】
従って、さらなる態様において、当該発明は、当該発明の方法によって得ることが可能な乾燥させられた粒子に関係する。これらの粒子は、それらが、簡単に凝集するものではないため、先行技術の方法において調製されるものと異なる。
【００４６】
自由選択で、このような薬学的な組成物は、さらに、適切な薬学的な担体を含む。
【００４７】
粒子は、医療のデバイス、特にセンサーに、デバイスが使用されるとき再懸濁させられる乾燥の粉末として、含まれることがある。従って、当該発明は、また、乾燥させられた粒子を含むリザーバーを含む医療のデバイスに関係する。このようなセンサーは、一般には、粒子のマイクロリザーバーを含む小さいセンサーであることになる。血液、血液の血清、又は尿のような試料を添加する際に、粒子は、凝集体の形成無しに、再分散することになる。
【００４８】
リザーバーは、いずれの適切な形式にでもあることがある。一つの実施形態においては、リザーバーは、チャネルの形態にある。別の実施形態においては、リザーバーは、膜の形態にある。この膜は、浸透性のもの又は不浸透性のものであることがある。
【００４９】
好適な実施形態において、乾燥させられた粒子は、医療のデバイスにおける浸透性の膜に堆積させられる。
【００５０】
好適な実施形態において、デバイスは、それに当該発明に従って乾燥させられた粒子を不動化しておいてある浸透性の膜を含むバイオセンサーである。
【００５１】
当該発明の別の態様において、所望の粒子は、撮像の技術における使用のために造影剤又はそれの前駆体の一部として適用される。撮像の技術の例は、光学的な撮像、ＭＲＩ撮像、超音波撮像、及び磁性粒子の撮像である。使用の前に、例えば標識の組成物を含む乾燥させられた粒子は、生理的な塩の溶液のような適切な担体の組成物に再懸濁させられることがある。
【００５２】
造影剤の前駆体は、例えば、造影剤又はより後のステップにおいて造影剤として作用するように活性化させられるが、しかし、現在のところマスクされる組成物の一部である。
【００５３】
我々は、当該発明に従った方法が、乾燥させられた磁性粒子の形成に特に適切であることを見出してきた。このような粒子は、磁気のセンサーによる磁気の信号の読み出しによって後に続けられた、生体分子のような分子を標識付けするために使用されることがある。よって、さらなる態様において、当該発明は、医療のデバイスに関係するが、それにおいて、デバイスは、バイオセンサーであると共に、それにおいて、粒子は、乾燥させられた磁性粒子である。
【００５４】
アッセイにおいて（ビーズともまた呼ばれた）磁性粒子の存在を検出するバイオセンサーの事情において、粒子は、好ましくはコーティング（例．ラテックス、ポリメチルメタクリラート、高分子電解質、炭水化物の誘導体など）で安定化させられた、好ましくは磁性のビーズであると共に、それらは、５ｎｍ−５００ｎｍの間における好適な大きさの範囲を有する。さらには、これらの粒子は、好ましくは、抗体若しくはそれの誘導体、又はペプチド又は有機の分子又はアプタマー又はＤＮＡ若しくはＲＮＡの分子、又はタンパク質、又は、関心のあるマーカーに対して高い親和性を示すいずれの他の分子でもあることがある標的にするリガンドでコートされる。バイオセンサーの用途の事情において、可能性のあるリガンドは、例．ストレプトアビジン、又はビオチン又はタンパク質である。
【００５５】
このようなデバイスは、試料の生体外の分析に使用されることがあるが、それは、血液、血液の血清、尿、又は他の（加工された）試料を含む。別の態様において、当該発明は、上に記載されたような医療のデバイスに試料を導入することを含む液体の試料の生体外の分析の方法に関係するが、それにおいては、乾燥させられた粒子は、試料において再分散させられる。
【００５６】
再分散は、好ましくは、試料における粒子の均質な溶液又は分散系に帰着する。
【００５７】
小さい剪断力は、自由選択で、再懸濁を増加させるために、使用される。この剪断力は、例えば、乾燥させられた粉末が、たとえば、プラスチックのカートリッジの小さいチャネルにおける毛管力を通じた水の取り込みを使用することで、流動する液体に溶解させられるとき、作り出される。
【００５８】
当該発明は、後に続く限定するものでない例によって例示される。
【００５９】
例
磁性のラテックスの粒子のコロイド状の懸濁物は、多数の生物医学的な／センサーの用途に使用されるが、そこでは、それらを、生体分子を標識付けするために使用することができる。結局のところ、粒子は、バイオセンサーのカートリッジデバイスにおいて乾燥の粉末として含有されるべきである。試料（例．血液）を添加する際に、粒子は、凝集体を形成することなく、再分散するべきである。磁性粒子の典型的な商業的に入手可能な水性の溶液は、１０１４個の粒子／Ｌを含有する。インクジェットの技術は、単一のノズルを使用することで、毎秒約１００００個の小滴までの速度で小滴当たり３−１０×１０−１２Ｌの体積を備えた小滴を作ることを可能にする。貯蔵溶液は、小滴当たり平均で一つの粒子を得るために、１０−１００倍だけ希釈される。この希釈のステップにおいて、より後に粒子をコートするために適切な構成成分を、添加することができる。
【００６０】
ｃｔ＝１０フェムトモル／ｌの濃度で関心のある標的を、１００μｌの試料の体積の中から最初に抽出すると共にその後に磁性のビーズを使用することで検出するべきであることを想定する。我々は、ｋｏｎ＝１０６ｌ／（ｍｏｌ×秒）の会合速度、σ＝１０００個の抗体／μｍ２の表面の捕捉プローブの密度、Ｒ＝１００ｎｍの磁性のビーズの半径、及び、τ＝１０００秒の温置の時間を仮定する。温置の後で、我々は、少なくとも一つの標的を担持するために１０００個のビーズを欲する。このように、Ｎ＝１００００／（ｋｏｎ×ｃｔ×σ×τ×４πＲ２）〜１０７個のビーズは、初期の温置のステップについて要求される。このように、全てのビーズの０．１％は、標的を捕捉する。ビーズは、磁石を使用することで、抽出され、洗浄されると共に、より小さい体積で再懸濁させられる。ビーズは、それ自体、約１００ピコリットルの体積を占める。それらを、およそ一ナノリットルの体積で再懸濁することができる。そのとき、標的の濃度（即ち、標的を担持するビーズの濃度）は、磁気センサーで測定可能である、ｎｍｏｌ／Ｌ−ｐｍｏｌ／Ｌの濃度範囲に対応する、１０−９Ｌにおいて１００００個である。カートリッジの内側におけるアッセイ及び検出について、１０７個のビーズは、従って、要求される。
【００６１】
毎秒１００００個の小滴の速度で一つのノズルを使用することで、１０７個の小滴を生産するために約１６分がかかる。
【国際調査報告】
2009519812.tif 000002
2009519812.tif 000003
2009519812.tif 000004
2009519812.tif 000005