(57)【要約】本発明は、治療薬、特にタンパク質や抗体などの大分子を制御された方法で送達するためのインプラントなどの生物浸食性デバイスを開示している。当該デバイスは、治療薬を含浸させた多孔性ケイ素ベースの担体材料を含む。当該デバイスを、インビトロまたはインビボで使用して、治療薬を、好ましくは制御された方法で、意図される期間にわたって、例えば数日、数週間または数ヶ月にわたって送達することができる。当該デバイスは、慢性疾患などの患者の状態を治療または予防するために使用することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物浸食性多孔性ケイ素ベースの担体材料を含むデバイスであって、前記担体材料に少なくとも１つの大分子治療薬を含浸させた、デバイス。
【請求項２】
前記担体材料が再吸収可能である、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記治療薬が前記担体材料の体積全体にわたって分布する、請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
前記治療薬が前記担体材料の実質的に全体積にわたって分布する、請求項３記載のデバイス。
【請求項５】
前記治療薬が、タンパク質、ペプチド、抗体、炭水化物、ポリマー及びポリヌクレオチドから選択される、請求項１〜４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記治療薬が抗体である、請求項５記載のデバイス。
【請求項７】
前記ケイ素ベースの担体材料がアモルファスである、請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記担体材料が少なくとも約４０％の有孔率を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記担体材料が少なくとも約７０％の有孔率を有する、請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
前記担体材料が約４０％〜約８０％の範囲内の有孔率を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】
平均孔サイズが２〜５０ｎｍの範囲内である、請求項１〜１０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１２】
平均孔サイズが１０〜５０ｎｍの範囲内である、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記担体材料の表面積が２０〜１０００ｍ２／ｇである、請求項１〜１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記担体材料の表面積が１００〜３００ｍ２／ｇである、請求項１３記載のデバイス。
【請求項１５】
孔を隔てる前記担体材料の壁の平均幅が５ｎｍ未満である、請求項１〜１４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記壁の平均幅が３ｎｍ未満である、請求項１５記載のデバイス。
【請求項１７】
その最長の点で測定される前記担体材料の長さが１〜５００ミクロンである、請求項１〜１６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１８】
その最長の点としての前記担体材料の長さが２〜１００ミクロンである、請求項１７記載のデバイス。
【請求項１９】
前記担体材料のロードレベルが前記担体材料および前記治療薬の合計重量基準で５重量％未満である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２０】
前記担体材料のロードレベルが約５％〜約１０％である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２１】
前記担体材料のロードレベルが約１０％〜約２０％である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２２】
前記担体材料のロードレベルが約２０％〜約３０％である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２３】
前記担体材料のロードレベルが約３０％〜約４０％である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２４】
前記担体材料のロードレベルが約４０％〜約５０％である、請求項１〜１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２５】
担体材料中に含浸させた第２治療薬をさらに含む、前記請求項のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２６】
前記請求項のいずれかに記載のデバイスを調製る方法であって、多孔性ケイ素ベースの担体材料を治療薬と接触させることを含む、方法。
【請求項２７】
前記担体材料の平均孔サイズが、少なくとも約３日にわたって生体媒質中への治療薬の侵入および治療薬の制御放出を可能にするように選択される、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
平均孔サイズが約１５ｎｍ〜約４０ｎｍであり、前記治療薬が約１００，０００〜約２００，０００ａｍｕの分子量を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記平均孔サイズが約２５ｎｍ〜約４０ｎｍであり、前記治療薬が約６〜約８ｎｍの分子半径を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記平均孔サイズが約２ｎｍ〜約１０ｎｍであり、前記治療薬が約５，０００〜約５０，０００ａｍｕの分子量を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
患者における状態を治療または予防する方法であって、請求項１〜２５のいずれか１項に記載のデバイスを患者に対して投与することを含む、方法。
【請求項３２】
前記デバイスを患者の皮膚または眼の表面に投与する、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記デバイスを、結膜下、腹腔内、筋肉内、硝子体内、皮下、または網膜下投与する、請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記デバイスを眼中に投与する、請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
前記デバイスを房水内に投与する、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記デバイスを眼の硝子体液内に投与する、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記状態が眼の状態から選択される、請求項３１記載の方法。
【請求項３８】
前記状態が、緑内障、黄斑変性、糖尿病性黄斑浮腫、地図状萎縮および加齢性黄斑変性から選択される、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記デバイスが１日〜１２ヶ月にわたって眼中に薬物を放出する、請求項３１〜３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
前記デバイスが１ヶ月から６ヶ月にわたって治療薬を放出する、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記多孔性ケイ素ベースの担体材料を、治療薬を含む溶液と接触させる、請求項３１〜４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記生物浸食性多孔性ケイ素ベースの担体材料を含む組成物であって、前記担体材料が少なくとも２つの異なる孔の集団を有し、少なくとも２つの異なる孔の集団の平均孔サイズ間の差が少なくとも約５ｎｍである、組成物。
【請求項４３】
少なくとも２つの異なる孔の集団の前記平均孔サイズ間の差が約５ｎｍ〜約５０ｎｍである、請求項４２記載の組成物。
【請求項４４】
前記少なくとも２つの異なる孔の集団の平均孔サイズの比が少なくとも約１．５〜１である、請求項４２または４３記載の組成物。
【請求項４５】
前記担体材料が２つの異なる孔の集団を有する、請求項４２〜４４のいずれかに記載の組成物。
【請求項４６】
第１平均孔サイズを有する孔を有する第１の複数の生物浸食性多孔性ケイ素ベースの粒子と、第２平均孔サイズを有する孔を有する第２の複数の生物浸食性多孔性ケイ素ベースの粒子とを含む組成物であって、前記第１平均孔サイズが、前記第２平均孔サイズの少なくとも１．５倍である、組成物。
【請求項４７】
多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔内にロードされた生体分子を含む組成物であって、前記担体材料内の前記生体分子が、同じ条件下で担体材料のない生体分子の半減期の少なくとも２倍である室温での半減期を有する、組成物。
【請求項４８】
前記担体材料内の前記生体分子の半減期が、同じ条件下で担体材料のない生体分子の半減期の１０倍以上である、請求項４７記載の組成物。
【請求項４９】
多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔内にロードされた生体分子を含む組成物であって、前記担体材料内の前記生体分子が、同じ条件下で担体材料のない生体分子の保存期間の少なくとも２倍の長さの室温での保存期間を有する、組成物。
【請求項５０】
前記担体材料内の前記生体分子が、同じ条件下で担体材料のない生体分子の保存期間の少なくとも１０倍の長さの保存期間を有する、請求項４９記載の組成物。
【請求項５１】
前記担体材料内の前記生体分子が２５℃で少なくとも６ヶ月間安定である、請求項４９または５０記載の組成物。
【請求項５２】
前記生体分子が抗体である、請求項４７〜５１のいずれかに記載の組成物。
【請求項５３】
多孔性ケイ素ベースの担体材料を含む組成物をあらかじめロードしたシリンジであって、前記組成物が２％未満の生体分子を含む、シリンジ。
【請求項５４】
前記組成物が生体分子を本質的に含まない、請求項５３記載のシリンジ。
【請求項５５】
前記組成物が水溶液を含む、請求項５３または５４記載のシリンジ。
【請求項５６】
注射針に前記ケイ素ベースの担体材料をあらかじめロードする、請求項５３〜５５のいずれかに記載のシリンジ。
【請求項５７】
前記シリンジ中の除去可能なインサートに前記ケイ素ベースの担体材料をロードする、請求項５３〜５５のいずれかに記載のシリンジ。
【請求項５８】
前記シリンジが１以上のフィルターをさらに含む、請求項５３〜５７のいずれかに記載のシリンジ。
【請求項５９】
治療薬を投与する方法であって：
ａ）多孔性ケイ素ベースの担体材料を前もってロードしたシリンジを提供し；
ｂ）担体材料を治療薬と接触させ；そして
ｃ）担体材料を患者に投与する
ことを含む、方法。
【請求項６０】
前記治療薬を前記シリンジ中に吸い込むことによってステップｂを実施する、請求項５９記載の方法。
【請求項６１】
前記治療薬が小分子である、請求項５９または６０記載の方法。
【請求項６２】
前記治療薬が４ヶ月にわたって患者に対して放出される、請求項５９〜６１のいずれかに記載の方法。
【請求項６３】
前記多孔性ケイ素ベースの担体が、約３．０〜約５．０ｎｍから選択される孔−治療薬差を有する、請求項５９〜６２のいずれかに記載の方法。
【請求項６４】
タンパク質を多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔中にロードするための方法であって、１つのタンパク質が孔中にロードされ、タンパク質の反対側が孔の反対側と係合するように寸法的に適合された孔サイズを有する多孔性ケイ素ベースの担体を選択することを含む、方法。
【請求項６５】
前記多孔性ケイ素ベースの担体が、約３．０〜約５．０ｎｍから選択される孔−タンパク質差を有する、請求項６４記載の方法。
【請求項６６】
治療薬の制御放出送達法であって：
ａ）生物浸食性多孔性ケイ素ベースの担体材料を患者に投与し；そして
ｂ）前記治療薬を前記患者の身体の同じ位置に投与する
ことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１１月１日付で出願された米国特許仮出願番号第６１／４０８，９３４号、および２０１１年３月３１日付で出願された米国特許仮出願番号第６１／４７０，２９９号の恩恵を請求する。参照された出願の全教唆は、参照することによって明確に本明細書中に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
製薬業界内では長期間にわたって治療薬の制御放出を提供する投薬形態の開発にかなり関心が払われている。活性物質をこのように放出することは、バイオアベイラビリティの改善を助けることができ、反復して投薬する必要なしに適切な濃度の薬剤が長時間提供されることを確実にすることができる。次に、このことは、しばしば他の投与形態に関する問題である、非協力的患者の影響を最小限に抑えるのに役立つ。
【０００３】
遵守が痛みを伴い、トラウマとなる可能性がある場合、患者は彼らの治療計画を嫌がる可能性がある。例えば、今日、眼疾患、例えば加齢性黄斑変性、糖尿病性黄斑浮腫、糖尿病性網膜症、脈絡膜血管新生、および失明またはほぼ失明に至る可能性がある他の状態を臨床的に首尾よく治療することができる治療薬が存在する。多くの場合、罹患者集団は高齢患者群であり、彼らはこれらの疾患の初期段階に対処するため日常生活の活動を調節しなければならない。しかしながら、疾患が進行するにつれ、永続的な眼損傷が起こり、多くの臨床的に有効な治療は予防にすぎず、回復させるものではない。したがって、治療計画の一貫した遵守は、失明を防止するためにはほぼ必須である。
【０００４】
残念なことに、治療計画では、医師が患者の眼を皮下注射針で突き刺して治療薬を眼中に、典型的には眼の硝子体液中に送達する間、典型的には患者はじっとしていることを要求される。このことは、トラウマとなり、痛みを伴う可能性があり、したがって、患者は、毎週必要であり得る注射を受けるのを嫌がる可能性がある。注射ごとの長期間の利益を提供し、かくして患者が苦しむ痛みおよびトラウマを軽減できることは、治療薬および薬剤を保有し放出するインプラントの必要とされる薬物動態を刺激する。
【０００５】
いくつかの公知インプラントは、マトリックス相の合成中の取り込みによって、ポリマーおよびゾル・ゲル系中に組み込まれる活性成分を有する。生分解性ポリマーのためのマイクロカプセル化技術としては、フィルムキャスティング、成形、噴霧乾燥、押出、溶融分散、界面堆積、乳化および溶媒蒸発による相分離、エアサスペンションコーティング、パンコーティングならびにその場重合などの方法が挙げられる。溶融分散技術は、例えば、米国特許第５，８０７，５７４号および米国特許第５，６６５，４２８号で記載されている。
【０００６】
別のアプローチでは、活性成分を多孔性マトリックスの形成が完了した後にロードする。そのような担体系は、一般的に、孔中に薬剤を侵入させるために、ナノメートルサイズの孔よりむしろミクロンサイズの孔を有する。米国特許第６，２３８，７０５号は、例えば、活性成分の溶液中に単に浸すことによるマクロポーラスポリマー組成物のローディングを記載し、米国特許第５，６６５，１１４号および同第６，５２１，２８４号は、ポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）で作られた移植可能な人工装具の孔にロードするための圧力の使用を開示する。このアプローチは小さな有機分子に有効であり得るが、タンパク質などのより大きな分子は、大きな孔中で凝集する傾向があり、インビボで制御された方法で有効に放出されない。
【０００７】
より小さな孔では、狭い孔が閉塞するために高濃度の治療薬を組み入れるのは困難であることが判明している。孔の開口部への材料の堆積は、多くの材料が孔系を占有するのを防ぐ傾向がある。活性成分の高ローディングを達成する問題は、多くの現在知られている送達系の有効性を制限する。
【０００８】
治療薬をインプラントにより送達する場合の別の懸念は、薬物の放出後のインプラントの生体適合性である。インプラント材料の生物浸食性または再吸収性は、薬物の放出後に除去する必要があるインプラントの魅力的な代替物である。治療薬を運搬するための生物浸食性インプラントの設計および調製が研究され始めている。ＰＣＴ公開第ＷＯ２００９／００９５６３号は、多孔性ケイ素材料を含む薬物送達系を記載する。
【０００９】
したがって、生体適合性であり、大分子を持続的方法で送達することができる治療薬の制御放出のための改善された投与形態の開発が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
タンパク質、抗体、炭水化物、ポリマーまたはポリヌクレオチドなどの大分子を制御された方法で送達するための生物浸食性デバイス、例えばインプラントが開示される。デバイスは、治療薬がロードされた多孔性ケイ素ベースの担体材料を含む。デバイスをインビトロまたはインビボで用いて、治療薬を、好ましくは制御された方法で、数日、数週間または数ヶ月などの意図される期間にわたって送達することができる。担体材料は、好ましくは生物浸食性または再吸収性材料、例えば元素ケイ素もしくは二酸化ケイ素などのケイ素ベースの材料から形成されるので、治療薬の放出後の除去は必要ない。そのようなある実施形態において、担体材料およびその分解産物は生体適合性であるので、担体材料の生物浸食からの生物学的副作用が最小であるかまたは無害である。
【００１１】
ある実施形態において、担体材料は、多孔性二酸化ケイ素、例えばメソポーラス二酸化ケイ素を含む。担体材料の平均孔サイズは、典型的には、治療薬を運搬することができるように選択され、孔サイズ例は、直径２〜５０ｎｍ、例えば直径約５〜約４０ｎｍ、直径約１５〜約４０ｎｍ、直径約２０〜約３０ｎｍ、直径約２〜約１５ｎｍ、または直径約５〜約１０ｎｍである。
【００１２】
ある実施形態において、治療薬は、５，０００ａｍｕ〜２００，０００ａｍｕ、おそらくは約１０，０００〜約１５０，０００ａｍｕ、１０，０００〜５０，０００ａｍｕ、５０，０００〜１００，０００ａｍｕまたは１００，０００〜２００，０００ａｍｕの分子量を有するタンパク質である。
【００１３】
治療薬のサイズは、別法として、分子半径によって特徴づけることができ、これは例えば、Ｘ線結晶解析によるか、または流体力学半径によって決定することができる。治療薬は、例えば、０．５ｎｍ〜２０ｎｍ、例えば約０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、さらには約１〜８ｎｍから選択される分子半径を有するタンパク質であり得る。好ましくは、特定の薬剤、例えばタンパク質へのアクセスを可能にするために好適な孔半径は、本明細書中では薬剤の半径と孔の半径との間の差として定義される、孔−治療薬（薬剤）差にしたがって選択される。例えば、流体力学半径１．３ｎｍを有するインスリンおよび最小半径４．８ｎｍを有する孔のインスリン孔−薬剤差は、３．５ｎｍの孔−タンパク質差を有する。孔−薬剤差を用いて、特定の半径のタンパク質に適応させるための最小の好適な平均孔サイズを決定することができる。孔−タンパク質差は、典型的には、約３．０〜約５．０ｎｍから選択することができる。
【００１４】
典型的には、デバイスは、治療薬を適応させるような平均孔サイズを有するように選択される。担体材料の平均孔サイズは、担体材料の孔中にロードされる治療薬の分子量または分子半径に基づいて選択することができる。例えば、１００，０００〜２００，０００ａｍｕから選択される分子量の治療薬を、例えば約１５ｎｍ〜約４０ｎｍなどのより大きな平均孔サイズの担体材料とともに用いることができる。ある実施形態において、５，０００〜５０，０００ａｍｕから選択される分子量の治療薬を、例えば、約２ｎｍ〜約１０ｎｍのより小さな平均孔サイズの担体材料とともに使用することができる。
【００１５】
ある実施形態において、デバイスは、多孔性担体材料をまず形成し、次いで孔に治療薬をロードすることによって調製される。
【００１６】
本発明は、治療薬を多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔中にロードするための方法であって、多孔性ケイ素ベースの担体材料を治療薬と接触させることを含む方法を含む。治療薬を多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔中にロードするための１つの例示的な方法は、１つのタンパク質を孔中にロードして、タンパク質の反対側が孔の反対側に係合するように寸法的に適合された孔サイズを有する多孔性ケイ素ベースの担体を選択することを含む。治療薬を多孔性ケイ素ベースの担体材料の孔中にロードするための１つの方法は、一度に１つの薬剤だけを１つの孔の幅に収容するように寸法的に適合される孔サイズを有する多孔性ケイ素ベースの担体を選択することを含み（すなわち、孔の長さに沿った縦列は排除しない）、例えば２つの薬剤が（横方向に）並んだ位置にあるならば孔内に適合されない。
【００１７】
デバイスを皮膚または眼の表面上に配置することができる。別法として、デバイスをほ乳類の体内、例えば患者の眼内、または患者の身体の他の組織もしくは器官内に配置することができる。特定の適用では、デバイスを皮下、結膜下または眼の硝子体液中に配置する。デバイスを、患者の状態、例えば慢性疾患を治療または予防するために用いることができる。ある実施形態では、デバイスは、緑内障、黄斑変性、糖尿病性黄斑浮腫および加齢性黄斑変性などの眼の疾患を治療または予防するためである。黄斑変性などの眼の疾患を治療または予防するために、治療薬は、数週間または数ヶ月の期間にわたって制御された方法で放出してもよい。
【００１８】
本発明は、安定化された処方および本明細書中で前述される多孔性担体材料中で治療薬を安定化させる方法を含む。ある実施形態において、生体分子の半減期または保存期間が、担体材料の外側の生体分子の半減期または保存期間よりも優れたものであるように、本発明は抗体などの生体分子を担体材料の孔中で安定化させることを含む。
【００１９】
本発明は、多孔性ケイ素ベースの担体材料の組成物を含むシリンジをさらに含み、この場合、組成物は２％未満の生体分子を含む。シリンジを用いて：多孔性ケイ素ベースの担体材料をあらかじめロードしたシリンジを提供すること；ｂ．担体材料を治療薬と接触させること；およびｃ．担体材料を患者に投与することによって、治療薬を投与することができる。ステップｂは、治療薬をシリンジ中に吸い込むことによって実施することができる。ステップｂとｃとの間で、インキュベーション時間、例えば１０分、２０分または３０分をとって、治療薬を担体材料の孔中に吸着させることができる。治療薬は、小分子または生体分子から選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】孔サイズの不均一性な二峰性分布を有する担体材料の孔サイズ分布を表す。
【図２】ＰＢＳおよびＳｉＯ２飽和ＰＢＳ中の様々なシリカマトリックスからのリゾチーム放出を表す。溶解媒体−ＰＢＳ：◆、Ｄａｖｉｓｉｌ６０Å；■、Ｄａｖｉｓｉｌ１５０Å；▲、Ｄａｖｉｓｉｌ２５０Å。ＳｉＯ２飽和ＰＢＳ：◇、Ｄａｖｉｓｉｌ６０Å；□、Ｄａｖｉｓｉｌ１５０Å；Δ、Ｄａｖｉｓｉｌ２５０Å。
【図３】リン酸緩衝食塩水中のシリカ吸着剤からのベバシズマブの累積的放出を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
概観
患者、特に緑内障またはガンなどの慢性状態の患者への治療薬の持続性および制御送達は、現代の薬物療法ではますます重要になってきている。多くの療法は、小刻みな間隔で投与して、体内に活性剤がほぼ一定して存在する状態が保たれている場合に最も有効である。頻回投与が推奨される可能性があるが、患者遵守の不都合および関連する難事は、この方法での治療を事実上妨げる可能性がある。結果として、治療薬を制御された方法で放出する持続放出デバイスが、ガン療法や他の慢性疾患の治療などの分野で非常に関心を集めている。
【００２２】
治療薬をインビボまたはインビトロで放出するデバイスは、様々な生体適合性の材料または少なくとも実質的に生体適合性の材料から形成することができる。１種のデバイスは、ケイ素ベースの担体材料を使用する。ケイ素ベースの担体材料には、例えば、元素ケイ素、および二酸化ケイ素（シリカ）、またはケイ酸塩などの形態の酸化ケイ素が含まれ得る。いくつかのケイ素ベースのデバイスは、高い生体適合性および生体系中で有益な分解を示し、治療薬の放出後にデバイスを除去する必要をなくす。
【００２３】
試験により、例えば８０％有孔率などの高い有孔率のケイ素ベースの材料は、５０％有孔率などの中程度の有孔率のケイ素ベースの材料よりも速く再吸収され、中程度の有孔率のケイ素ベースの材料は、バルクケイ素ベースの材料よりも速く再吸収され、バルクケイ素ベースの材料は、生体系中で生物浸食または再吸収の徴候をほとんどまたは全く示さないことが示される。さらに、担体材料の平均孔サイズは、再吸収の速度に影響を及ぼすと理解される。担体材料の平均孔サイズならびに材料の有孔率を調節することによって、生物浸食の速度を調節し、選択することができる。
【００２４】
ケイ素ベースのデバイスは、多くの場合、多孔性材料を形成し、治療薬を孔内にロードするために高温および有機溶媒または酸性媒体用いて調製される。これらの条件は、塩などのある分子、元素、およびある非常に安定な有機小分子には好適である可能性がある。しかしながら、タンパク質または抗体などの大きな有機分子のローディングには、テンプレートの調製またはローディングの間の腐食性および／または過酷な条件は、活性な薬剤の完全な分解とまではいかないまでも、変性および不活性化に至る可能性がある。抗体などの大分子を担体材料中に穏やかな条件下でローディングすることは、タンパク質などの大きな有機分子に特に有利である本明細書中で記載する方法の特徴である。
【００２５】
ケイ素ベースの担体材料の粒子サイズはさらに、担体材料の孔に治療薬がロードされ得る速度に影響を及ぼす可能性がある。より小さな粒子、例えば最大直径が２０ミクロン以下である粒子は、最大直径が２０ミクロンを超える粒子よりも迅速にロードする可能性がある。これは、孔直径の寸法が治療薬の分子直径またはサイズと類似している場合に特に明かである。より小さな粒子の迅速なローディングは、治療薬が小さな粒子を通り抜けなければならない平均孔深さが短いことに起因する可能性がある。
【００２６】
定義
本明細書中で用いられる「ａ」又は「ａｎ」は１以上を意味する可能性がある。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語と合わせて用いられる場合、特許請求の範囲で用いられる「ａ」又は「ａｎ」という語は１以上を意味する可能性がある。本明細書中で用いられる「別の」は、少なくとも第２またはそれ以上を意味する可能性がある。
【００２７】
「抗体（複数可）」は、天然に存在する形態の抗体および組換え抗体、例えば単鎖抗体、ラクダ化（ｃａｍｅｌｉｚｅｄ）抗体、キメラ、およびヒト化抗体および多重特異的抗体ならびに前記の全ての断片および誘導体、好ましくは少なくとも抗原結合部位を有する断片および誘導体を広く包含する。抗体誘導体は、抗体に接合したタンパク質または化学部分を含み得る。「抗体」という用語は、最も広い意味で用いられ、完全アセンブル化抗体、およびそれらを含む組換えペプチドを包含する。
【００２８】
「抗体断片」は、インタクト抗体の一部、好ましくはインタクト抗体の抗原結合又は可変領域を含む。抗体断片の例としては、Ｆａｂ、Ｆａｂ’、Ｆ（ａｂ’）２、及びＦｖ断片；二重特異性抗体；線状抗体（ｌｉｎｅａｒ  ａｎｔｉｂｏｄｙ）（Zapata et al., Protein Eng. 8(10): 1057-1062 (1995)）；単鎖抗体分子；および抗体断片から形成される多特異的抗体が挙げられる。抗体のパパイン消化は、「Ｆａｂ」断片と呼ばれ、それぞれが１つの抗原結合部位を有する２つの同じ抗原結合断片、およびその名前が容易に結晶化する能力を反映する残存「Ｆｃ」断片を生成させる。ペプシン処理は、２つの抗原結合部位を有し、依然として抗原を架橋することができるＦ（ａｂ’）２断片を産生する。
【００２９】
本明細書中で用いられる生物浸食（ｂｉｏｅｒｏｄｅまたはｂｉｏｅｒｏｓｉｏｎ）は、例えば、１以上の物理的または化学的分解プロセス、例えば、酵素の作用、加水分解、イオン交換、または可溶化、エマルジョン形成、もしくはミセル形成による溶解によって、構造またはエンクロージャーが生体系中で長時間にわたって徐々に崩壊または分解することを指す。
【００３０】
「デバイス」および「インプラント」という用語は、本明細書中では実質的に交換可能に用いられて、開示された材料を指し、患者に他の手段によって投与されるよりもむしろ患者に移植されるデバイスを指すためには「インプラント」という用語が優先的に用いられる。デバイスの実施形態の様々な記載はインプラントにも等しくあてはまり、その逆もまた同様である。
【００３１】
「予防する」という用語は、当該技術分野で認められ、局所再発（例えば疼痛）などの状態、ガンなどの疾患、心不全または任意の他の医学的状態などの複合症候群に関連して用いられる場合、当該技術分野で十分に理解され、組成物を投与されていない対象に比べて、対象における医学的状態の症状の、頻度を低減させるか、または開始を遅らせる組成物の投与を含む。したがって、ガンの予防は、例えば統計的および／または臨床的に有意な量で、例えば、未治療の対照集団と比べて予防的治療を受けている患者集団において検出可能なガン性増殖の数を減少させること、および／または未治療の対照集団に対して治療集団における検出可能なガン性増殖の出現を遅らせることを含む。感染の予防は、例えば、未治療の対照集団に対して治療集団における感染の診断数を減少させること、および／または未治療の対照集団に対して治療集団における感染の症状の開始を遅らせることを含む。疼痛の予防は、未治療の対照集団に対して治療集団中に対象が経験する痛覚の大きさを軽減するか、あるいは遅らせることを含む。
【００３２】
「予防的または治療的」処置という用語は、当該技術分野で認められ、１以上の対象組成物の宿主への投与を含む。望ましくない状態（例えば、宿主動物の疾患または他の望ましくない状態）の臨床症状の前に投与されるならば、処置は予防的（すなわち、望ましくない状態の発現に対して宿主を保護する）であり、一方、望ましくない状態の発現後に投与されるならば、処置は治療的である（すなわち、既存の望ましくない状態またはその副作用を減弱、改善、または安定化させることを目的とする）。
【００３３】
本明細書中で用いられる再吸収（ｒｅｓｏｒｐｔｉｏｎまたはｒｅｓｏｒｂｉｎｇ）とは、生きているヒトまたは動物の生理学的器官、組織、または流体の中または上に導入される場合の材料の浸食を指す。
【００３４】
対象の治療方法に関する化合物の「治療有効量」とは、所望の投薬計画の一部として（ほ乳類、好ましくはヒトに）投与される場合に、治療される障害または状態の臨床的に許容される基準にしたがって、または美容上の目的にしたがって、例えば任意の医療に適用可能な妥当な損益比で、症状を軽減する、状態を改善する、または疾患状態の開始を遅らせる調製物中の化合物（複数可）の量を指す。
【００３５】
本明細書中で用いられる場合、「治療する（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」又は「治療（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」という用語は、状態の症状、臨床兆候、および基礎病理を、対象の状態を改善または安定化させる方法で逆転、軽減、または阻止することを含む。
【００３６】
特に明記しない限り、大きな治療分子とは、１０００ａｍｕ以上、好ましくは２０００ａｍｕ以上、またはさらには３０００ａｍｕ以上の分子量を有する分子を指す。特に明記しない限り、小分子治療分子とは、１０００ａｍｕ未満の分子量を有する分子を指す。
【００３７】
ケイ素ベースの材料および他の生物浸食性担体
本明細書中で記載されるデバイスおよび方法は、とりわけ、少なくとも１つの治療薬が担体材料の孔中に配置された多孔性ケイ素ベースの担体材料を含むデバイスを提供する。記載された方法は、疾患、特に慢性疾患の治療または予防のためにそのようなデバイスを使用する。さらに、デバイスを調製する記載された方法は、治療薬、特にタンパク質または抗体などの大分子の持続および制御放出によって特徴づけられるデバイスを提供する。
【００３８】
デバイスは、典型的には、ケイ素ベースの担体材料、例えば元素ケイ素、二酸化ケイ素（シリカ）、一酸化ケイ素、ケイ酸塩（ケイ素を有するアニオン、例えばＳｉＦ６２−、Ｓｉ２Ｏ７６−、もしくはＳｉＯ４４−を含有する化合物）、またはそのような材料の任意の組み合わせを含む。ある実施形態において、担体材料は、元素ケイ素の完全または部分フレームワークを含み、このフレームワークは二酸化ケイ素表面層によって実質的または完全に覆われている。他の実施形態において、担体材料は完全にまたは実質的に完全にシリカである。
【００３９】
ケイ素ベースの材料が本発明における使用に好ましい担体材料であるが、本明細書中で記載されるケイ素ベースの材料として、ある共通の特性（例えば、多孔性、孔サイズ、粒子サイズ、表面特性、生物浸食性、および再吸収性）を有するさらなる生物浸食性材料を本発明で使用することができる。多孔性担体材料として用いることができるさらなる材料の例は、生物浸食性セラミック、生物浸食性金属酸化物、生物浸食性半導体、骨質リン酸塩、カルシウムのリン酸塩（例えば、ハイドロキシアパタイト）、他の無機リン酸塩、カーボンブラック、炭酸塩、硫酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、アルミノケイ酸塩、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、および他の相当する材料である。
【００４０】
ある実施形態において、担体材料は、シリカ、例えば約５０％超のシリカ、約６０重量％超のシリカ、約７０重量％超のシリカ、約８０重量％超のシリカ、約９０重量％超のシリカ、約９５重量％超のシリカ、９９重量％超のシリカ、またはさらには９９．９重量％超のシリカを含む。多孔性シリカは、Davisil、Silicycle、およびMacherey-Nagelなどの供給業者から購入することができる。
【００４１】
ある実施形態において、担体材料は、元素ケイ素、６０重量％超のケイ素、７０重量％超のケイ素、８０重量％超のケイ素、９０重量％超のケイ素、またはさらには９５重量％超のケイ素を含む。ケイ素は、Vesta Ceramicsなどの供給業者から購入することができる。
【００４２】
ケイ素ベースの材料の純度は、エネルギー分散型Ｘ線分析、Ｘ線蛍光、誘導結合発光分析またはグロー放電質量分析法などの技術を用いて定量的に評価することができる。
【００４３】
担体材料は、金属、塩、ミネラルまたはポリマーなどの他の成分を含んでもよい。担体材料は、例えば、デバイスの生体適合性を改善するため、および／または放出動力学に影響を及ぼすために、例えば、表面の少なくとも一部の上に配置されたコーティングを有してもよい。
【００４４】
ケイ素ベースの担体材料は、元素ケイ素またはその化合物、例えば二酸化ケイ素またはケイ酸塩を、アモルファス形態で含んでもよい。ある実施形態において、元素ケイ素またはその化合物は結晶性形態で存在する。他の実施形態において、担体材料は、アモルファスシリカおよび／またはアモルファスケイ素を含む。ある実施形態において、ケイ素ベースの材料は、約６０重量％超のアモルファス、約７０重量％超のアモルファス、約８０重量％超のアモルファス、約９０重量％超のアモルファス、約９２重量％超のアモルファス、約９５重量％超のアモルファス、約９９重量％超のアモルファス、またはさらに９９．９重量％超のアモルファスである。
【００４５】
Ｘ線回折分析を用いて、ケイ素ベースの材料の結晶性相を同定することができる。粉末回折を、液体窒素で冷却されたゲルマニウム固体検出器を備えたＳｃｉｎｔａｇ  ＰＡＤ−Ｘ回折計で、ＣｕＫ−アルファ線を用いて撮ることができる。
【００４６】
ケイ素ベースの材料は、約４０％〜約９５％、例えば約６０％〜約８０％の有孔率を有し得る。有孔率は、本明細書中で用いられる場合、材料中の隙間の尺度であり、材料の全溶液に対する空隙の容積の割合である。ある実施形態において、担体材料は、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、またはさらに少なくとも約９０％の有孔率を有する。特定の実施形態において、有孔率は約４０％超、例えば約５０％超、約６０％超、またはさらに約７０％超である。
【００４７】
デバイスの担体材料は、約２０ｍ２／ｇ〜約２０００ｍ２／ｇ、例えば約２０ｍ２／ｇ〜約１０００ｍ２／ｇ、またはさらには約１００ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇの表面積対重量比を有し得る。ある実施形態において、表面積は、約２００ｍ２／ｇ超、約２５０ｍ２／ｇ超または約３００ｍ２／ｇ超である。
【００４８】
ある実施形態において、治療薬は材料の表面から、少なくとも約１０ミクロン、少なくとも約２０ミクロン、少なくとも約３０ミクロン、少なくとも約４０ミクロン、少なくとも約５０ミクロン、少なくとも約６０ミクロン、少なくとも約７０ミクロン、少なくとも約８０ミクロン、少なくとも約９０ミクロン、少なくとも約１００ミクロン、少なくとも約１１０ミクロン、少なくとも約１２０ミクロン、少なくとも約１３０ミクロン、少なくとも約１４０ミクロンまたは少なくとも約１５０ミクロンの孔の深さに分布する。ある実施形態において、治療薬は、担体材料の孔中に実質的に均一に分布する。
【００４９】
治療薬が担体材料に侵入する深さと担体材料の全幅との比として測定される深さまで治療薬を担体材料中にロードすることができる。ある実施形態において、治療薬は担体材料中少なくとも約１０％の深さまで、担体材料少なくとも中約２０％まで、担体材料中少なくとも約３０％、担体材料中少なくとも約４０％、担体材料中少なくとも約５０％まで、または担体材料中少なくとも約６０％まで分布する。
【００５０】
総ローディングの定量化は、多くの分析法、例えば、医薬組成物の重量分析、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）もしくはラマン分光法によるか、または溶液中に溶出された治療薬のＵＶ分光光度法、滴定分析、ＨＰＬＣもしくは質量分析によって達成することができる。ローディングの均一性の定量化は、例えば断面ＥＤＸ、Ａｕｇｅｒデプスプロファイリング（ｄｅｐｔｈ  ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）、マイクロラマンおよびマイクロＦＴＩＲなどの空間分解が可能な組成技術によって得ることができる。
【００５１】
本発明の多孔性ケイ素ベースの材料は、孔サイズの平均直径によって分類することができる。ミクロポーラスなケイ素ベースの材料は２ｎｍ未満の平均孔サイズを有し、メソポーラスケイ素ベースの材料は２〜５０ｎｍの平均孔サイズを有し、マクロポーラスなケイ素ベースの材料は５０ｎｍ超の孔サイズを有する。ある実施形態において、ケイ素ベースの材料の孔の５０％超は２〜５０ｎｍの孔サイズを有し、ケイ素ベースの材料の孔の６０％超は２〜５０ｎｍの孔サイズを有する、ケイ素ベースの材料の孔の７０％超は２〜５０ｎｍの孔サイズを有する、ケイ素ベースの材料の孔の８０％超は２〜５０ｎｍの孔サイズを有する、またはさらにはケイ素ベースの材料の孔の９０％超は２〜５０ｎｍの孔サイズを有する。
【００５２】
ある実施形態において、担体材料は、多孔性二酸化ケイ素、例えばメソポーラス二酸化ケイ素を含む。ある実施形態において、担体材料の平均孔サイズは、２〜５０ｎｍ、例えば約５〜約４０ｎｍ、約１５〜約４０ｎｍ、例えば約２０〜約３０ｎｍから選択される。ある実施形態において、平均孔サイズは、約２〜約１５ｎｍ、例えば約５〜約１０ｎｍから選択される。ある実施形態において、平均孔サイズは約３０ｎｍである。
【００５３】
ある実施形態において、担体材料は、明確に定義された孔サイズを有する抗集団を有する。すなわち、担体材料の孔サイズ分布は、所定の範囲内にある。ある実施形態において、明確に定義された孔集団は、その集団の平均孔サイズの約１ｎｍ〜１５ｎｍ以内の孔サイズの約５０％〜約９９％、好ましくは約１０ｎｍ、約５ｎｍ以内、またはさらには３ｎｍまたは２ｎｍ以内のその集団の平均孔サイズを有する。そのようなある実施形態において、担体材料の孔の約５０％超、約６０％超、約７０％超、約８０％超、約９０％超、またはさらには約９５％超が指定された範囲内の孔サイズを有する。同様に、明確に定義された孔サイズを有する抗集団は、孔の約５０％超、約６０％超、約７０％超、約８０％超、約９０％超、またはさらには約９５％超が集団の平均孔サイズの２０％以内、好ましくは１５％以内、１０％、またはさらには５％の孔サイズを有する孔集団であり得る。
【００５４】
孔（例えば、メソ細孔）サイズ分布は、ガス吸着、高分解能走査型電子顕微鏡、核磁気共鳴クリオポロシメトリー（ｃｒｙｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ）および示差走査熱量測定などの確立された分析法を用いて定量化することができる。ある実施形態では、所定の試料に関して複数の技術を用いる。
【００５５】
別法として、明確に定義された孔サイズを有する孔の集団は、孔サイズの標準偏差がその集団の平均孔サイズの２０％未満、好ましくは１５％未満、１０％未満、またはさらには５％未満である集団であり得る。
【００５６】
孔サイズは、生体系中の治療薬の放出速度を制御するために、治療薬の寸法特徴に対してあらかじめ選択することができる。典型的には、小さすぎる孔サイズは治療薬のローディングを不可能にし、一方、大きすぎる孔は、放出速度に対して所望の制御を及ぼすために十分強力に治療薬と相互作用しない。例えば、担体材料の平均孔直径は、例えば２００，０００〜５００，０００ａｍｕの高分子量の分子については、大きな孔、例えば１５ｎｍ〜４０ｎｍから選択することができ、例えば１０，０００〜５０，００００ａｍｕの低分子量の分子については、小さな孔、例えば２ｎｍ〜１０ｎｍから選択することができる。例えば、直径約６ｎｍの平均孔サイズが、１４，０００〜１５，０００ａｍｕ付近、例えば約１４，７００ａｍｕの分子量に好適である可能性がある。直径約１０ｎｍの平均孔サイズが、４５，０００〜５０，０００ａｍｕ付近、例えば約４８，０００ａｍｕの分子量の分子について選択される可能性がある。直径約２５〜３０ｎｍの平均孔サイズが、１５０，０００ａｍｕ付近の分子量の分子について選択される可能性がある。
【００５７】
孔サイズは、生体系における治療薬の放出速度を制御するために治療薬の分子半径に適合されるようにあらかじめ選択することができる。例えば、直径約２５ｎｍ〜約４０ｎｍの平均孔サイズが約６ｎｍ〜約８ｎｍの最大分子半径を有する分子について好適であり得る。分子半径は、Ｘ線結晶学データに基づいた分子の物理的寸法を用いることにより、または分子の溶液状態サイズを表す流体力学半径を用いることによるなど、任意の好適な方法によって計算することができる。溶液状態計算は、計算を行う溶液の性質に依存するので、いくつかの測定のためにＸ線結晶学データに基づいた分子の物理的寸法を用いることが好ましい可能性がある。本明細書中で用いられる場合、最大分子半径は、治療薬の最大寸法の半分を反映する。
【００５８】
ある実施形態において、平均孔直径は、分子、例えばタンパク質の孔内での凝集を制限するために選択される。タンパク質などの生体分子がデバイス中で凝集するのを防止することが有利である。なぜなら、このことは分子の生体系中への制御放出を妨害すると考えられるからである。したがって、自身のサイズと生体分子のサイズとの間の関係のために、どの時点においても１つの生体分子だけが孔に侵入するのを許容する孔が、複数の生体分子が孔に一緒に侵入して孔内で凝集するのを許容する孔よりも好ましい。ある実施形態において、複数の生体分子を孔中にロードしてもよいが、孔の深さのために、孔の深さ全体にわたって分配されたタンパク質は、あまり凝集しない。
【００５９】
ある実施形態において、担体材料は異なる特性（例えば、孔サイズ、粒子直径、または表面特性）を有する２以上の異なる材料を含み、それぞれは、異なる治療薬に適合するようにあらかじめ選択される。例えば、２つの異なる担体材料は、１つをその孔サイズが第１治療薬に適合された第１の孔集団と、もう１つをその孔サイズが第２治療薬に適合された第２の孔集団と混合することができる。ある実施形態において、担体材料は、例えば担体材料が分子鋳型技術によって作製され、孔の特性が、２以上治療薬について、例えば異なる分子半径を有する２つの治療薬についてあらかじめ選択される２以上の明確に定義された孔集団を有する単一材料を含む。したがって、担体材料は、２以上の治療薬を本明細書中で記載される制御された方法で送達することができる。そのような実施形態において、治療薬のローディングは、好ましくは、最大の薬剤が最大の孔中に選択的に吸着される（すなわち、小さな孔中にはまらない）ように、大きな孔が小さな薬剤を吸着しないように、最大の薬剤から最小の薬剤まで順序付けられる。
【００６０】
例えば、担体材料が直径約６ｎｍの明確に定義された孔の第１集団（すなわち、１４，０００〜１５，０００ａｍｕ付近の分子量の分子に好適）および直径約１０ｎｍの明確に定義された孔の第２集団（すなわち、４５，０００〜５０，０００ａｍｕ付近の分子量の分子に好適）を含む場合、後者の治療薬（すなわち、４５，０００〜５０，０００ａｍｕ付近の分子量の分子を有するもの）を好ましくは担体材料に添加した後、小さな治療薬（すなわち、１４，０００〜１５，０００ａｍｕ付近の分子量の分子を有するもの）を添加する。代替的および付加的に、２つの異なる多孔性材料があわせてデバイスを構成する実施形態において、各担体材料に、異なる治療薬を別々にロードし、次いで担体材料を組み合わせてデバイスを得ることができる。
【００６１】
担体材料が２以上の異なる明確に定義された孔集団を有するある実施形態において（例えば、異なる孔集団は実質的にオーバーラップしない）、異なる孔集団の特性間の差は、好ましくは、それぞれの異なる治療薬の吸着をある孔集団に限定するように選択される。ある実施形態において、２以上の異なる明確に定義された孔集団の平均孔サイズは、大きな治療薬の小さな孔中への吸着を制限するように選択することができる。平均孔サイズ差は、担体材料中の異なる孔集団についての平均孔サイズ間の差と定義することができる。例えば、少なくとも１０ｎｍの平均孔サイズ差は、担体材料が、その平均孔サイズが少なくとも１０ｎｍ異なる（「平均孔サイズ差」）少なくとも２つの孔集団を含む可能性があること、例えば、組成物は、１０ｎｍおよび２０ｎｍの平均孔サイズを有する２つの孔集団、１０ｎｍ、２０ｎｍ、および３０ｎｍの平均孔サイズを有する３つの孔集団、または１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、および４０ｎｍの平均孔サイズを有する４つの孔手段を含む可能性がある。ある実施形態において、平均孔サイズ差は、好ましくは、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも１５ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、または少なくとも約３０ｎｍである。ある実施形態において、２以上の明確に定義された孔集団は、異なる平均孔サイズを有し、したがって、任意の２つの集団は、小さな平均孔サイズの少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％、４０％、または５０％が異なる。
【００６２】
担体材料が孔サイズの不均一な分布を有するある実施形態において、担体材料は、前述のように異なる平均孔サイズを有する２以上の明確に定義された孔集団を有する。同様に、図１を参照することによって、不均一な孔サイズ分布を有する担体材料は、少なくとも２つの極大（例えば、図１中、Ａに等しい孔サイズで１つと、Ｂに等しい孔サイズで１つ）を有する孔サイズ分布を有すると特徴付けられるが、３または４もの極大を有する孔サイズ分布を有するとして特徴づけることができ、ここで、２つの隣接する極大のサイズを有する孔の数（例えば、図１中のＭＸＡおよびＭＸＢ）は、２つの極大の孔サイズの平均（例えば、図１中のＭＮＡＢ、ここで、２つの極大の孔サイズの平均はＡＶＡＢである）である孔サイズを有する孔の数の少なくとも３倍であるが、好ましくは５倍、１０倍、またはさらには２０倍である。孔サイズの分布はさらに、次の式によっても記載することができ、この式は、ＭＸＡおよびＭＸＢが等しくない、例えば分布が厳密には二峰性でないある実施形態にも適用される：
ＭＸＡ≧３（ＭＮＡＢ）およびＭＸＢ≧３（ＭＮＡＢ）
（式中、ＭＸＡ＝孔サイズＡの粒子の数；ＭＸＢ＝孔サイズＢの粒子の数；およびＭＮＡＢ＝孔サイズ（Ａ＋Ｂ）の粒子の数／２、ここで、３は前述の任意の好適な乗数で置換することができる）。
【００６３】
ある実施形態において、治療薬は、疾患の治療または予防において有用な任意の薬剤から選択される。ある実施形態において、薬剤は、小分子治療薬、すなわち、１０００ａｍｕ未満の分子量を有する化合物から選択される。好ましい実施形態において、治療薬は、１０００ａｍｕ以上の分子量を有する大分子から選択される。ある実施形態において、本発明の治療薬は生体分子である。生体分子は、本明細書中で用いられる場合、大きなポリマー分子、例えばタンパク質、ポリサッカライド、および核酸ならびに小分子、例えば一次代謝物、二次代謝物、および天然産物またはその合成形をはじめとする、生きている生物によって産生される任意の分子を指す。特に、抗体、リガンド、および酵素などのタンパク質を本発明の治療薬として用いることができる。特定の実施形態において、本発明の生体分子は約１０，０００ａｍｕから約５００，０００ａｍｕまで及ぶ分子量を有する。ある実施形態において、治療薬は、ラニビズマブ（Lucentis）およびベバシズマブ（Avastin）などの１以上の単クローン性抗体から選択される。
【００６４】
ある実施形態において、治療薬は、１０，０００〜５０，０００ａｍｕ、５０，０００〜１００，０００ａｍｕまたは１００，０００〜１５０，０００ａｍｕの分子量を有する。ある実施形態において、治療薬は、５，０００ａｍｕ〜２００，０００ａｍｕ、例えば約１０，０００〜約１５０，０００ａｍｕの分子量を有するタンパク質である。
【００６５】
あるいは、治療薬のサイズは、例えばＸ線結晶解析または流体力学半径によって測定することができる分子半径によって特徴付けることができる。治療薬は、例えば、０．５ｎｍ〜２０ｎｍ、例えば約０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、さらには約１〜８ｎｍから選択される分子半径を有するタンパク質であり得る。
【００６６】
１〜２．５ｎｍｍの分子半径を有する治療薬は、４．５〜５．８ｎｍの最小孔半径を有する担体材料とともに有利に用いることができる。７ｎｍの分子半径を有する治療薬は、１１〜１３ｎｍ、例えば約１２ｎｍの最小孔半径を有する担体材料とともに有利に用いることができる。例えば、１．３ｎｍの流体力学半径を有するインスリンを、４．８ｎｍの平均最小孔半径を有する担体材料とともに用いることができる。
【００６７】
タンパク質−孔の差は、治療薬を調整するために好適な担体材料を選択するために用いることができる。この計算は、分子半径を孔半径から差し引く。典型的には、治療薬の半径は、流体力学半径またはＸ線結晶解析によって決定される最大半径である。孔半径は、典型的には担体材料の平均孔半径である。例えば、１．３ｎｍの流体力学半径を有するインスリンおよび４．８ｎｍの最小半径を有する孔についての孔−タンパク質差は、３．５ｎｍのタンパク質−孔差を有する。ある実施形態において、タンパク質−孔差は、３〜６ｎｍ、例えば３．２〜４．５ｎｍから選択される。タンパク質−孔差は、約３．２ｎｍ、約３．３ｎｍ、約３．４ｎｍ、約３．５ｎｍ、約３．６ｎｍ、約３．７ｎｍ、約３．８ｎｍ、約３．９ｎｍ、約４．０ｎｍ、約４．１ｎｍ、約４．２ｎｍ、約４．３ｎｍ、約４．４ｎｍまたは約４．５ｎｍであり得る。
【００６８】
ある実施形態において、治療薬は抗体であり、担体材料の平均孔サイズは、約５ｎｍ〜約４０ｎｍ、例えば約１０ｎｍ〜約４０ｎｍ、例えば約２０ｎｍ〜約４０ｎｍ、例えば約２５ｎｍ〜３５ｎｍ、例えば約３０ｎｍから選択される。ある実施形態において、治療薬は、ベバシズマブまたはラニビズマブから選択される抗体であり、担体材料の平均孔サイズは、約５ｎｍ〜約４０ｎｍから選択され、例えば１０ｎｍ〜約４０ｎｍ、例えば約２５ｎｍ〜３５ｎｍから選択され、例えば約３０ｎｍである。ある実施形態において、治療薬はベバシズマブであり、担体材料の平均孔サイズは約３０ｎｍである。
【００６９】
ある実施形態において、孔を分離する担体材料の壁は、５ｎｍ未満、例えば約４．８ｎｍ、約４．６ｎｍ、約４．４ｎｍ、約４．２ｎｍ、約４．０ｎｍ、約３．８ｎｍ、約３．６ｎｍ、約３．４ｎｍ、約３．２ｎｍ、約３．０ｎｍ、約２．８ｎｍ、またはさらには約２．６ｎｍの平均幅を有する。ある実施形態において、孔を分離する担体材料の壁は、約３ｎｍ未満、例えば約２．８ｎｍ、約２．６ｎｍ、約２．４ｎｍ、約２．２ｎｍ、約２．０ｎｍ、約１．８ｎｍ、約１．６ｎｍ、約１．４ｎｍ、約１．２ｎｍ、約１．０ｎｍ、またはさらには約０．８ｎｍの平均幅を有する。
【００７０】
デバイスの寸法および形態は、例えば２００ｋｅＶで操作する２０００ＪＥＯＬ電子顕微鏡を用いて透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）によって測定することができる。ＴＥＭ用の試料は、多数の多孔性担体材料を金属グリッド上の穴のあいた炭素フィルム上に、希スラリーによって分配することによって調製することができる。
【００７１】
ある実施形態において、担体材料の孔は、約０．１ｍＬ／ｇ〜約５ｍＬ／ｇの担体材料の容積を有する空間を規定する。ある実施形態において、孔容積は約０．２ｍＬ／ｇ〜約３ｍＬ／ｇ、例えば約０．４ｍＬ／ｇ〜約２．５ｍＬ／ｇ、例えば約１．０ｍＬ／ｇ〜約２．５ｍＬ／ｇである。
【００７２】
ある実施形態において、担体材料のロードレベルは、担体材料と治療薬との合計重量を基準として、７０％まで、例えば４０重量％までである。ロードレベルは、ロードされた治療薬の重量をロードされた治療薬と担体材料との合計重量で割り、１００をかけることによって算出される。ある実施形態において、担体材料のロードレベルは、１０％超、例えば１５％、２０％超、２５％超、３０％超、３５％超、４０％超、４５％超または５０％超である。ある実施形態において、担体材料のロードレベルは５％未満である。ロードレベルは約５％〜約１０％であり得る。ある実施形態において、担体材料のロードレベルは、約１０重量％〜約２０重量％、約２０重量％〜約３０重量％、約３０重量％〜約４０重量％、約４０重量％〜約５０重量％、または約５０重量％〜約６０重量％である。
【００７３】
本明細書中で記載されるデバイスのロード容積は、治療薬によって占有されている多孔性材料中の孔の容積に関して評価することができる。本発明による担体材料に関して、治療薬によって占有される最大ローディング能力のパーセンテージ（すなわち、治療薬によって占有される多孔性担体材料中の孔の合計容積のパーセンテージ）は、約３０％〜約１００％、例えば約５０％〜約９０％である可能性がある。任意の所定の担体材料について、この値は、ローディング中に吸収される治療薬の容積を、ローディング前の担体材料の空隙容積で割り、１００をかけることによって決定することができる。
【００７４】
ある実施形態において、本発明のデバイスは、最大直径で測定して、約１〜約５００ミクロン、例えば約５〜約１００ミクロンの平均サイズを有する粒子である。ある実施形態において、その最大直径で測定した１つのデバイスは、約１〜約５００ミクロン、例えば約５〜約５００ミクロンである。
【００７５】
本発明の粒子のローディング速度を増大させるために、比較的小さな粒子を使用することが有利である可能性がある。小さな粒子は治療薬が侵入する深さが小さい孔を有するので、粒子をロードするために必要な時間が低減される可能性がある。このことは、孔直径が治療薬の分子直径またはサイズと寸法が類似している場合に特に有利である可能性がある。小さな粒子は、最大寸法で測定して、１〜２０ミクロン、例えば約１０〜２０ミクロン、例えば約１５〜２０ミクロンであり得る。
【００７６】
いくつかの態様において、６０％超、７０％超、８０％超または９０％超の粒子が、最大寸法で測定して、１〜２０ミクロン、好ましくは５〜１５ミクロンの粒子サイズを有する。粒子は、１〜２０ミクロン、例えば５〜１５ミクロンまたは約１５ミクロン、約１６ミクロン、約１７ミクロン、約１８ミクロンｍ約１９ミクロンの平均粒子サイズを有する可能性がある。
【００７７】
平均粒子直径を含む粒子サイズ分布は、Malvern Instruments（英国）から得られるＭalvern Particle Size Analyzer, Model Master Sizerを用いて測定することができる。ヘリウム−ネオンガスレーザー光線を、担体材料の懸濁液を含む光学セルを通して発射することができる。担体材料に衝突する光線は、粒子サイズに反比例する角度で散乱する。光検出器アレイは、いくつかのあらかじめ決められた角度で光強度を測定し、測定された光束値に比例する電気信号を次いで、試料担体材料および水性分散剤の屈折率から予測される散乱パターンに対してマイクロコンピューターシステムによって処理する。
【００７８】
大きなデバイス／インプラントも治療薬の制御送達のために想定される。本発明のデバイス／インプラントは、最大寸法で測定して、約１ｍｍ〜約５ｃｍの平均サイズを有し得る。ある実施形態において、デバイス／インプラントは、最大寸法で測定して約５ｍｍ〜約３ｃｍの平均サイズを有する。最大寸法で測定して１ｍｍより大きなインプラントは、筋肉内、皮下、硝子体内、または皮下薬物送達のために有用であり得る。
【００７９】
ある実施形態において、本明細書中で記載される多孔性担体材料を用いて、生体分子、例えば抗体などの感受性治療化合物を安定化させる。ある実施形態において、室温以上などの高温で部分的または全体的に不安定な生体分子を、室温にて長時間安定にすることができる。生体分子を担体材料中にロードして、担体材料中にロードされる生体分子の水性懸濁液が生体分子の対応する水溶液（すなわち、多孔性担体材料の添加の有無にかかわらず同じ水溶液）よりも安定であるようにすることができる。例えば、前記担体材料内の前記生体分子は、同じ条件下で担体材料のない生体分子の半減期よりも大きな室温（例えば、約２３℃）での半減期を有する可能性がある。ある実施形態において、担体材料の孔中の生体分子は、同じ条件下で担体材料の外側の生体分子の少なくとも２倍、さらに好ましくは、担体材料の外側の生体分子の少なくとも５倍、少なくとも１０倍、少なくとも１５倍、少なくとも２０倍、少なくとも３０倍、少なくとも４０倍、少なくとも５０倍、少なくとも６０倍、または少なくとも１００倍の長さの半減期を有する。例えば、担体材料の孔中の担体は、担体材料の外側の抗体の少なくとも１０倍、さらに好ましくは、少なくとも２０倍の長さの半減期を有し得る。
【００８０】
同様に、生体分子は、担体材料の孔内で、対応する水溶液中よりも長い保存期間、好ましくは少なくとも２倍、少なくとも５倍、少なくとも１０倍、少なくとも２０倍、少なくとも３０倍、少なくとも４０倍、少なくとも５０倍、少なくとも６０倍または少なくとも１００倍の長さの保存期間を有し得る。例えば、担体材料の孔中の抗体は、担体材料の外側の抗体よりも長い保存期間、好ましくは少なくとも１０倍または少なくとも２０倍の保存期間を有し得る。
【００８１】
ある実施形態において、担体材料および生体分子、例えば抗体を含む多孔性デバイスは、２５℃の温度で、少なくとも１５日間、またはさらには約１ヶ月間、安定性を示す。付加的または代替的に、ある実施形態において、抗体をロードしたデバイスは、２５℃で少なくとも６ヶ月間、少なくとも１年間、少なくとも１．５年間、少なくとも２年間、少なくとも２．５年間、少なくとも３年間または少なくとも４年間安定である。例えば、高性能サイズ排除クロマトグラフィー（ＨＰＳＥＣ）によって、または貯蔵された生体分子をロードしたデバイスの生物活性を新たに調製された生体分子をロードしたデバイスの試料に対して、もしくは貯蔵前に測定されたデバイスの活性に対して比較することによって、安定性を評価することができる。抗体の活性は、例えば、酵素結合免疫吸着測定法（ＥＬＩＳＡ）およびラジオイムノアッセイをはじめとする種々の免疫アッセイによって評価することができる。好ましくは、貯蔵期間の最後で、貯蔵されたデバイスの活性は、対応する新たに調製されたデバイスの活性の、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．８％、またはさらには少なくとも９９．９％である。したがって、本発明は、生体分子をロードしたデバイスが、患者にこのデバイスを投与する前に２５℃で少なくとも６ヶ月間、少なくとも１年間、少なくとも１．５年間、少なくとも２年間、少なくとも２．５年間、少なくとも３年間または少なくとも４年間貯蔵される治療法を想定する。
【００８２】
本発明は、生体分子を安定化する方法をさらに含む。本発明の方法は、任意の好適な方法によって、生体分子を担体材料の孔中にロードして、本発明のデバイスを形成することを含む。
【００８３】
調製方法
本発明はさらに、ケイ素ベースのデバイスを調製する方法も提供する。ある実施形態において、多孔性ケイ素ベースの担体材料は、合成的に調製することができる。例えば、多孔性シリカは、オルトケイ酸テトラエチルをミセルロッドで作られたテンプレートと反応させることによって合成することができる。ある実施形態において、結果は孔の規則的配列で満たされた球またはロッドの集合である。適切なｐＨに調節された溶媒で洗浄することによって、テンプレートを次いで除去することができる。ある実施形態において、多孔性ケイ素ベースの担体材料は、ゾル・ゲル法または噴霧乾燥法を用いて調製することができる。ある実施形態において、担体材料の調製は、多孔性ケイ素ベースの材料の調製に好適な１以上の技術を含む。
【００８４】
陽極酸化、ステインエッチング（ｓｔａｉｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）、または電気化学的エッチングなどの技術によってケイ素ベースの担体材料に孔を導入することができる。例示的な実施形態において、陽極酸化はフッ化水素（ＨＦ）電解質中に浸漬した白金カソードおよびケイ素ウェハアノードを利用する。材料中に孔を生じるアノードの腐食は、セルに電流を通すことによって生じる。特定の実施形態において、一定の直流（ＤＣ）を通常通して、ＨＦの一様なチップ濃度を確実にし、その結果、さらに均一な多孔性層が得られる。
【００８５】
ある実施形態において、フッ化水素酸、硝酸および水でのステインエッチングによってケイ素ベースの担体材料に孔を導入する。ある実施形態において、フッ化水素酸および硝酸などの１以上のステインエッチング試薬の組み合わせを使用する。ある実施形態において、フッ化水素酸および硝酸の溶液を使用して、ケイ素ベースの材料中に孔を形成する。
【００８６】
材料の有効率は、重量測定によって測定することができる。ＢＥＴ分析を用いて、担体材料の孔容積、孔サイズ、孔サイズ分布および表面積のいずれか１以上を測定することができる。ＢＥＴ理論は、この理論の立案者の名字の頭文字の組み合わせをとって名付けられたものであり、固体表面上の気体分子の物理的吸着に適用され、材料の比表面積の測定のための重要な分析技術の基礎としての役目を果たす（J. Am. Chem. Soc, v. 60, p. 309 (1938)）。ＢＥＴ分析は、例えば、Micromeritics Instrument Corporation（ジョージア州ノークロス）から入手可能なMicromeritics ASAP 2000装置で実施することができる。例示的な手順において、担体材料の試料を、測定を行う前に、真空下、例えば２００℃を越える温度で、約２時間以上などにわたり、気体放出させてもよい。ある実施形態において、孔サイズ分布曲線は、等温アウトプットの吸着分岐の分析から誘導される。孔容積は、Ｐ／Ｐ０＝０．９８５の１点で集めることができる。
【００８７】
１以上の乾燥技術を本発明の多孔性ケイ素ベースの材料の調製で用いることができる。例えば、多孔性ケイ素ベースの材料の亀裂を防止するために、材料を超臨界乾燥、凍結乾燥、ペンタン乾燥または低速蒸発によって乾燥することができる。超臨界乾燥は、臨界点より高く液体孔を過熱して、界面張力を回避することを含む。凍結乾燥は、任意の溶媒を真空下で凍結し、昇華させることを含む。ペンタン乾燥は、ペンタンを水の代わりに乾燥液体として使用し、結果として、低い表面張力のために毛細管応力が減少する可能性がある。低速蒸発は、水またはエタノールリンスの後に実施することができ、材料内の溶媒のトラップ密度を減少させるのに有効であり得る技術である。
【００８８】
多孔性ケイ素ベースの材料の表面は、改善された安定性、細胞接着または生体適合性などの特性を示すように修飾することができる。場合によって、材料を熱酸化によるなど酸化条件に曝露してもよい。例示的な実施形態において、熱酸化プロセスは、ケイ素ベースの材料を、１０００℃を上回る温度まで加熱して、ケイ素ベースの材料の完全酸化を促進することを含む。別法として、担体材料が二酸化ケイ素表面などの酸化表面で部分的、実質的または完全に覆われた元素ケイ素のフレームワークを含むように、担体材料の表面を酸化することができる。
【００８９】
多孔性ケイ素ベースの材料の表面またはその一部は、誘導体化することができる。例示的な実施形態において、多孔性ケイ素ベースの材料の表面は、アルカンまたはアルケンなどの有機基で誘導体化することができる。特定の実施形態において、担体材料の表面をケイ素のヒドロシル化（ｈｙｄｒｏｓｉｌａｔｉｏｎ）によって誘導体することができる。特定の実施形態において、誘導体化された担体材料は、生きている組織中に組み込まれる生体材料として機能する可能性がある。
【００９０】
静電相互作用、毛細管作用および疎水性相互作用のいずれか１以上は、担体材料の孔中への治療薬のローディングを可能にする可能性がある。ある実施形態では、担体材料および治療分子を溶液中に入れ、水を有機液体から引き抜くモレキュラシーブの能力さながら、大分子、例えばタンパク質または他の抗体を溶液から担体材料の孔中へ引き入れる。疎水性薬物は主にケイ素から形成された担体材料（例えば、材料の５０％超がケイ素である）中へのローディングに適する可能性があり、一方、親水性薬物はほとんどシリカ（例えば、担体材料の５０％超がシリカである）として特徴付けられる担体材料中へのローディングに適している可能性がある。ある実施形態において、大分子の担体材料の孔中へのローディングは、超音波処理または熱などの外的因子によって引き起こされる。担体材料、またはその一部は静電荷を有する可能性がある、および／または治療薬、もしくはその一部は静電荷を有する可能性がある。好ましくは、担体材料、またはその一部は、治療薬、またはその一部と反対の静電荷を有し、したがって、治療薬の担体材料の孔への吸着は、静電引力によって促進される。ある実施形態において、治療薬または担体材料は、静電荷自体を有しない可能性があるが、その代わりにそれぞれ担体材料または治療薬の近くで分極可能であるかまたは修飾された極性を有し、これは治療薬の担体材料の孔中への吸着を促進する。
【００９１】
担体材料は、治療薬を孔中に引き寄せるためのコーティングまたは表面修飾を含んでもよい。ある実施形態において、タンパク質または抗体を担体材料の孔中に引き寄せるために荷電した部分を含む材料で、担体材料を全体としてまたは部分的にコーティングまたは修飾する。他の実施形態において、その部分は、担体材料に直接追加することができる。例えば、アミン基を担体材料の表面上に共有結合させることができ、かくして生理学的ｐＨでプロトン化された場合、担体材料の表面が正電荷を有し、それによって例えば負に荷電した表面を有するタンパク質または抗体を引き寄せる。他の実施形態において、担体材料をカルボン酸部分で修飾し、かくして生理学的ｐＨで脱プロトン化された場合、担体材料が負電荷を有し、それによって正に荷電した表面を有するタンパク質または抗体を孔中に引き寄せることができる。
【００９２】
ある実施形態において、担体材料は多孔性シリカ以外の材料であり得る。ケイ素ベースの材料が本発明における使用のために好ましい担体材料であるが、本明細書中で記載されるケイ素ベースの材料と同様のある特性（例えば、有孔率，孔サイズ、粒子サイズ、表面特性、生物浸食性、および再吸収性）を有するさらなる生物浸食性材料を本発明で用いることができる。担体材料として使用することができるさらなる材料の例は、生物浸食性セラミック、生物浸食性金属酸化物、生物浸食性半導体、骨質リン酸塩、カルシウムのリン酸塩（例えば、ハイドロキシアパタイト）、他の無機リン酸塩、多孔性カーボンブラック、炭酸塩、硫酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、アルミノケイ酸塩、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、および他の相当する材料である。これらの多孔性材料の多くは、多孔性ケイ素ベースの担体材料を調製するために用いられる前述の技術と類似した技術（例えば、テンプレート化（ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ）、酸化、乾燥、および表面修飾）を用いて調製することができる。
【００９３】
ある実施形態において、治療薬は、担体材料が完全に形成された後に担体材料中に組み入れることができる。あるいは、治療薬を担体材料中に、担体材料の１以上の調製段階で組み入れることができる。例えば、治療薬を担体材料に、担体材料の乾燥段階前に、または担体材料の乾燥後に、または両段階で、導入することができる。ある実施形態では、治療薬を担体材料の熱酸化ステップ後に担体材料に導入することができる。ある態様では、治療薬は、デバイスの調製中の最終ステップとして導入される。
【００９４】
複数の治療薬をデバイス中に組み入れることができる。そのようなある実施形態において、各治療薬は、有機小分子および大分子、例えばタンパク質および抗体から個々に選択することができる。例えば、眼インプラントに、緑内障の治療用の２つの治療薬を、または黄斑変性の治療用の１つの治療薬と緑内障の治療用の別の薬剤とを含浸させることができる。
【００９５】
ある態様では、例えば小分子治療薬およびタンパク質などの大分子治療薬の両方をデバイス中に組み入れる場合、治療薬を担体材料中にデバイスの調製の異なる段階で組み入れることができる。例えば、小分子療法は、担体材料中に、酸化又は乾燥ステップの前に導入することができ、大分子治療薬は、酸化又は乾燥ステップ後に組み入れることができる。同様に、同一または異なる型の複数の異なる治療薬を完成した担体材料中に異なる順序で、または本質的に同時に導入することができる。担体材料が複数の孔サイズを有する単一の材料または複数の材料の組み合わせを含む場合、大きな治療薬を好ましくは、小さな治療薬を添加する前に担体材料に添加して、大きな孔を小さな治療薬で充填し、大きな治療薬の吸着を妨害することを回避する。例えば、担体材料が、直径約６ｎｍのいくつかの明確に定義された孔のいくつかの明確に定義された孔（すなわち、１４，０００〜１５，０００ａｍｕ付近の分子量の分子に好適）、および直径約１０ｎｍ（すなわち、４５，０００〜５０，０００ａｍｕ付近の分子量の分子に好適）を有する、単一の材料または複数の材料の組み合わせを含む場合、後者の治療薬（すなわち、４５，０００〜５０，０００ａｍｕ付近の分子量の分子を有するもの）を好ましくは担体材料に添加した後、小さな治療薬（すなわち、１４，０００〜１５，０００ａｍｕ付近の分子量の分子を有するもの）を添加する。代替的または付加的に、２つの異なる多孔性材料が一緒にデバイスを構成する実施形態では、各担体材料に異なる治療薬を別々にロードすることができ、次いで担体材料を組み合わせて、デバイスを得ることができる。
【００９６】
治療薬を、１以上の薬剤的に許容される賦形剤を含む混合物または溶液で担体材料中に導入することができる。治療薬を任意の好適な方法で投与するために、例えばインプラントの形態で、好適には皮下、筋肉内、腹腔内もしくは表皮導入のために、または器官（例えば、眼、肝臓、肺または腎臓）中に移植するために処方することができる。本発明による治療薬を、例えば、眼内、静脈内、血管内、皮下、筋肉内などの注射もしくは注入の形態での非経口投与のために、または経口投与のために処方することができる。
【００９７】
ある実施形態において、多孔性ケイ素ベースの担体材料に１以上の治療薬を使用時点で例えば、診療室または病院で、インプラントの投与前にロードする。例えば、多孔性ケイ素担体材料に治療薬を投与前の短時間、例えば、投与前２４時間以内、投与前３時間以内、投与前２時間以内、投与前１時間以内、または与前３０分以内にロードすることができる。
【００９８】
担体材料は、治療薬をローディングする前は、任意の好適な形態、例えば乾燥粉末もしくは微粒子であってもよいか、または水性スラリー中で、例えば緩衝溶液もしくは他の薬剤的に許容される液体と配合することができる。治療薬は、担体材料中にローディングする前は、任意の好適な形態、例えば溶液、スラリー、もしくは固体、例えば凍結乾燥物（ｌｙｏｐｈｉｌｉｓａｔｅ）であってよい。担体材料および／または治療薬は、賦形剤、防腐剤、安定剤、または治療薬、例えば抗生剤などの他の成分と配合することができる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、担体材料は、タンパク質または抗体などの生体分子がすでにロードされた状態で処方（および包装および／または配布）することができ、一方、他の実施形態では、担体材料または担体材料処方は、例えば、投与時に生体分子と組み合わせるために、生体分子を実質的に含まない、例えば５％未満の生体分子または２％未満の生体分子を含むように処方（および包装および／または配布）される。
【０１００】
ある実施形態において、生体分子は融合タンパク質である。融合タンパク質は、通常は事実上近接しない、少なくとも２つのポリペプチドドメインを含む。例えば、ポリペプチドドメインは、異なる生物または異なる遺伝子由来である可能性がある。いくつかの実施形態において、１つのそのようなドメインは治療活性を有し、他のドメインは産生を促進するか、または薬物動態学的特性を改善する。融合タンパク質中の通常用いられるドメインは、これらに限定されないが、ポリヒスチジン、Ｇｌｕ−Ｇｌｕ、グルタチオンＳトランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、チオレドキシン、タンパク質Ａ、タンパク質Ｇ、およびイムノグロブリン重鎖定常領域（Ｆｃ）、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）を含み、これらはアフィニティークロマトグラフィーによる融合タンパク質の単離のために特に有用である。融合タンパク質はさらに、「エピトープタグ」も含み得、これはＦＬＡＧ、インフルエンザウイルスヘマグルチニン（ＨＡ）、およびｃ−ｍｙｃタグなどの、それに対して特異抗体が利用可能な、通常、短いペプチド配列である。ある実施形態において、融合ポリペプチドは、ポリペプチドを安定化させることができる１以上の修飾を含んでもよい。例えば、そのような修飾は、ポリペプチドのインビトロ半減期を増強する、ポリペプチドの循環半減期を増強する、またはポリペプチドのタンパク質分解を減少させる。ある実施形態において、リンカー領域は、２つのポリペプチドドメインの間に位置する。融合タンパク質を産生するための方法は周知である。例えば、宿主細胞が融合タンパク質の発現をおこなうように、ハイブリッド遺伝子を産生することができる。別の例として、１以上のポリペプチドドメインを別々に産生し、次いで化学的クロスリンカーを用いてドメインを共有結合させることができる。
【０１０１】
治療薬は、＞５０ｍｇ／ｍＬ、例えば＞６０ｍｇ／ｍＬ、例えば＞７５ｍｇ／ｍＬの濃度の溶液として処方（そして包装および／または配布）することができる。例示的な実施形態において、治療薬はベカシズマブ（ｂｅｃａｃｉｚｕｍａｂ）であり、ベカシズマブは、例えば、リン酸塩緩衝溶液中、＞５０ｍｇ／ｍＬ、例えば＞６０ｍｇ／ｍＬ、例えば＞７５ｍｇ／ｍＬの濃度で処方することができる。治療薬は、界面活性剤と配合（そして包装および／または配布）することができ、この場合、治療薬は５０ｍｇ／ｍＬの最大濃度を有する。タンパク質断片、例えば抗体断片は、＞１０ｍｇ／ｍＬ、＞１５ｍｇ／ｍＬまたは＞２０ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液として処方（および包装および／または配布）することができる。
【０１０２】
治療薬は、安定剤、賦形剤、界面活性剤または防腐剤と処方（および包装および／または配布）することができる。特定の実施形態では、治療薬は、任意の１以上の安定剤、賦形剤、界面活性剤および防腐剤を本質的に含まないように、例えば１ｍｇ／ｍＬ未満、または好ましくは０．１ｍｇ／ｍＬ未満の安定剤、賦形剤、界面活性剤または防腐剤を含むように処方（および包装および／または配布）される。治療薬の処方は、１ｍｇ／ｍＬ未満の界面活性剤、例えば０．１ｍｇ／ｍＬ未満の界面活性剤を含有してもよい。
【０１０３】
ある実施形態において、担体材料は、シリンジの筒またはシリンジの針などのシリンジの任意の部分中に、乾燥粉末もしくは微粒子などの任意の好適な形態で、またはスラリー（例えば、生体適合性の液体、例えば水溶液と組み合わせて）として、あらかじめロードして販売および／または流通させることができる。あらかじめロードされたシリンジは、賦形剤、防腐剤、治療薬などの担体材料に加えて、他の成分、例えば、抗生剤または安定剤を含んでもよい。あらかじめロードされたシリンジは、生体分子、例えばタンパク質および／または抗体を含んでもよいし、または生体分子を本質的に含まない溶液、例えば５％未満の生体分子または２％未満の生体分子を含む溶液を含んでもよい。
【０１０４】
ある実施形態において、多孔性ケイ素ベースの担体材料にシリンジの筒内の１以上の治療薬をロードする。特定の実施形態において、担体材料は、前述のようにシリンジの筒内にあるか、または別の容器からシリンジ中に吸い込むことができる。シリンジ中に担体材料がある状態で、１以上の治療薬を含有する溶液をシリンジ中に吸い込み、それによって担体材料と接触させることができる。別法として、治療薬またはその溶液をシリンジの筒中に吸い込んだ後に、担体材料をシリンジに吸い込んでもよい。これらの成分を組み合わせたら、混合物をある期間インキュベートして、治療薬を担体材料の孔中にロードさせることができる。ある実施形態において、混合物を約３時間以下、約２時間以下、または約１時間以下、例えば約３０分、約２０分、約１０分または約５分間インキュベートする。
【０１０５】
ある実施形態において、インプラントなどのデバイスは、治療薬の放出を調節するためのコーティングを含んでもよい。例えば、デバイスをココアバターなどの賦形剤でコーティングして、治療薬のデバイスからの所望の放出特性を得ることができる。
【０１０６】
使用方法
ある実施形態では、患者の状態を予防または治療するためにデバイスを使用する。本明細書中で提供される様々な実施形態は、治療有効量の治療薬を局所的に、すなわち、患者における疼痛、疾患などの部位に送達するために提供される。ある実施形態において、本発明のデバイスは、患者の身体の表面上または体内の任意の部分に送達することができる。例えば、本発明のデバイスを皮膚もしくは眼の表面上で使用してもよく、または皮膚下、筋肉内、器官内、骨に隣接して、眼内、もしくは治療薬の制御放出が有益である任意の他の位置に移植してもよい。インプラントは、硝子体内、皮下、結膜下、腹腔内、筋肉内または網膜下投与することができる。ある実施形態において、本発明のインプラントは、眼の表面または眼のブドウ膜系内もしくは眼の硝子体液内など眼内へ送達される。
【０１０７】
ある実施形態では、眼底疾患などの眼内疾患を治療するために、本発明のデバイスを使用する。例示的な眼内疾患としては、緑内障、加齢性黄斑変性、例えば湿潤型加齢性黄斑変性、糖尿病性黄斑浮腫、地図状萎縮、脈絡膜血管新生、ブドウ膜炎、糖尿病性網膜症、網膜血管疾患および他のタイプの網膜変性が挙げられる。
【０１０８】
ある実施形態では、眼の表面上の疾患を治療するために本発明のデバイスを使用する。例示的疾患としては、ウイルス性角膜炎および慢性アレルギー性結膜炎が挙げられる。
【０１０９】
ある実施形態において、眼症状を治療するための方法は、デバイスを眼の表面上、または眼内、例えば硝子体液もしくは房水内に配置することを含む。ある実施形態において、インプラントは、患者の眼内に注入されるか、または外科的に挿入される。ある実施形態では、インプラントは患者の眼内、例えば眼の硝子体液中に注入される。ある実施形態において、インプラントは組成物として注射される。ある実施形態において、デバイス組成物は複数のデバイスを含む。デバイス組成物は、約１ミクロン〜約５００ミクロンの平均サイズを有するデバイスを含み得る。ある実施形態において、組成物は、５ミクロン〜３００ミクロン、例えば約５ミクロン〜１００ミクロンの平均デバイスサイズを有するデバイスを含む。
【０１１０】
ある実施形態において、本発明は、治療薬を患者に投与する前、例えば患者に投与する直前に、多孔性ケイ素ベースの担体材料中にロードする方法を含む。医療関係者は、治療薬（複数可）およびケイ素ベースの担体材料を、例えば、キットの一部としてパッケージ中であわせて、または別々に入手することができる。治療薬（複数可）は、水性もしくは有機溶液などの溶液中、再構成するための凍結乾燥物として、または任意の他の好適な形態で得ることができる。
【０１１１】
開業医は、治療薬（複数可）を担体材料に、薬剤とバイアル中またはシリンジの筒、トロカールもしくは針中の担体材料とのインキュベーションによるなど、任意の好適な方法で導入することができる。治療薬をバイアル中の担体材料上にロードする特定の実施形態において、担体材料をバイアル中の治療薬（複数可）またはその溶液とともに、ある時間、例えば２４時間未満、２時間未満、１時間未満、またはさらには約３０分未満インキュベートしてもよい。
【０１１２】
他の実施形態において、担体材料をシリンジの筒中にあらかじめロードし、治療薬（複数可）またはその溶液をシリンジ中に吸い込んで、担体材料との混合物を形成する。シリンジ中の混合物を、ある時間、例えば３０分以下インキュベートすることができる。ある実施形態において、粒子を、デバイスの調製中の１以上の段階で、例えば投与の直前またはシリンジにロードする前に殺菌する。ある実施形態において、インプラントを殺菌するための任意の好適な方法を移植のための調製で使用することができる。
【０１１３】
ある態様では、それを必要とする患者に対して持続的な方法で任意の治療薬を投与するために本発明のデバイスを用いることができる。本発明のインプラントは、眼および眼内使用に限定されず、身体の任意の部分で用いることができる。例えば、本発明のインプラントを用いて、治療薬を、Norplant避妊具と同様に皮下投与することができる。他の実施形態において、関節炎などの慢性疾患の治療のために長時間にわたって生体分子を投与するために、本発明のインプラントを使用する。例えば、エタネルセプトまたはアダリムマブなどの治療薬を、この療法を必要とする患者に送達するために、本発明のインプラントを使用することができる。本発明のインプラントを、筋肉内など身体の任意の場所に設置することができる。インプラントは、複数の小粒子、例えば５００ミクロン以下の複数の粒子を含んでもよい。インプラントは、さらに大きな粒子、例えば５００ミクロンより大きな粒子またはサイズが１０ｍｍより大きいなど、１ｍｍよりも大きな１以上の粒子を含んでもよい。
【０１１４】
治療薬を投与する方法は：ａ．多孔性ケイ素ベースの担体材料をあらかじめロードしたシリンジを提供し；ｂ．担体材料を治療薬と接触させ；そしてｃ．担体材料を患者に投与することを含んでもよい。多孔性ケイ素ベースの担体材料をシリンジの筒、針と筒との間のインサート、またはシリンジの針中などのシリンジの任意の部分にあらかじめロードすることができる。多孔性材料をシリンジの他の部分、例えばカートリッジに取り外し可能に結合させることができるシリンジの部分にあらかじめロードすることができる。例えば、多孔性ケイ素材料に、シリンジの筒と針との間に取り外し可能に取り付けることができるインサート中にあらかじめロードすることができ、この場合、シリンジ部品の残りは、任意の市販のシリンジ部品から選択される。そのような実施形態において、インサートは、フィルターと注射針との間に位置する多孔性担体材料を有する筒の取り付け点に近いフィルターなどのインサートから粒子が出て行くのを防止する１以上のフィルターを含み得る。フィルターは、担体材料の孔に治療薬をロードするために、治療薬と接触しつつ、担体材料を含む働きをする可能性がある。フィルターを次いで除去、反転、迂回、または無効にして、ロードされた担体材料を患者に投与することができる。
【０１１５】
多孔性ケイ素ベースの材料をシリンジの針中にあらかじめロードしてもよく、その開口部は、粒子が針から出て行くのを防止する１以上の離脱可能なブロックまたはフィルターによって所望の時までブロックすることができる。担体材料の前または後ろのいずれかに治療薬をロードし、ブロックをはずして、例えば針を通してロードされた担体材料を患者へ投与することができる。あらかじめロードされた針は、任意の市販のシリンジ筒に取り外し可能に結合されてもよいか、またはシリンジ筒に取り付けてもよい。
【０１１６】
記載された治療薬を投与するための方法のステップｂは、治療薬をシリンジ中に吸い込むことにより、例えばシリンジ筒中に混合物または溶液中の治療薬を吸い込むことによって実施することができる。治療薬は小分子または生体分子であってよい。治療薬は投与後４ヶ月まで、６ヶ月まで、またはさらには１２ヶ月までにわたり患者に対して放出される可能性がある。いくつかの実施形態において、治療薬は患者に対して１ヶ月〜６ヶ月にわたって放出される。
【０１１７】
ある実施形態において、担体材料および治療薬を患者に別々に投与することによってデバイスをインビボでロードする。まず、担体材料もしくは治療薬のいずれか、または担体材料もしくは治療薬を含有する処方を患者に投与する。第２に、第１ステップでは送達されなかった担体材料もしくは治療薬、または担体材料もしくは治療薬を含有する処方を患者の同じ部位に投与して、治療薬を担体材料の孔中に吸着させる。担体材料の孔中への治療薬の吸着は、第２ステップ後の最初の数分、数時間、または数日にわたって、担体材料の孔中の治療薬の吸着が周囲の環境中へ、例えば患者の身体の表面上または体内への担体材料からの薬剤の脱離と平衡に達するまで起こる。その後、デバイスは治療有効量の治療薬を、初期再平衡時間より長い時間、例えば数時間、数日、数週間、数ヶ月、または数年にわたって放出することができる。
【０１１８】
ある実施形態では、インプラントを注射するか、または皮下に外科的に挿入する。他の実施形態では、デバイスを患者に静脈内または関節内送達する。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、組成物を経口投与する。経口投与を用いて、例えば、活性薬剤を胃、小腸、または大腸へ送達することができる。経口投与用の処方はカプセル、カシェ剤、ピル、錠剤、ロゼンジ（風味をつけたベース、通常スクロースおよびアカシアまたはトラガカントゴムを使用する）、粉末、顆粒などの形態であってよく、各々はあらかじめ決められた量の活性成分を含む。経口投与用固体投薬形態（カプセル、錠剤、ピル、糖衣錠、粉末、顆粒など）は、デバイスおよび１以上の薬剤的に許容される担体，例えばクエン酸ナトリウムまたはリン酸二カルシウム、および／または以下のいずれかを含み得る：（１）充填剤または増量剤、例えばデンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトール、および／またはケイ酸；（２）バインダー、例えば、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロース、および／またはアカシア；（３）保湿剤、例えばグリセロール；（４）崩壊剤、例えば寒天、炭酸カルシウム、ジャガイモまたはタピオカデンプン、アルギン酸、あるケイ酸塩、および炭酸ナトリウム；（５）溶解遅延剤、例えばパラフィン；（６）吸収促進剤、例えば第４アンモニウム化合物；（７）湿潤剤、例えば、セチルアルコーおよびグリセロールモノステアレート；（８）吸収剤、例えばカオリンおよびベントナイトクレイ；（９）潤滑剤、例えばタルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、およびそれらの混合物；ならびに（１０）着色剤。カプセル、錠剤およびピルの場合、医薬組成物は緩衝剤も含んでよい。類似したタイプの固体組成物も、ラクトースまたは乳糖などの賦形剤、ならびに高分子量ポリエチレングリコールなどを用いて、ソフトおよびハードゼラチンカプセル中の充填剤として用いることができる。経口組成物は、甘味料、矯味矯臭剤、香料、および防腐剤も含むことができる。
【０１２０】
ある実施形態において、複数のインプラント、例えば、２つのインプラント、３つのインプラント、４つのインプラントもしくは５つのインプラントまたはそれ以上を患者に送達する。インプラントは、サイズもしくは組成が実質的に同一であってもよいし、または異なるサイズ、異なる担体材料の構成を有してもよく、または異なる治療薬がロードされていてもよい。複数のインプラントを患者に対して、同時または長時間にわたり、患者の身体の１以上の位置で投与することができる。
【０１２１】
ある実施形態において、治療薬はデバイスから周囲の生体系へ、数日、数週間、数ヶ月または数年にわたって放出される。そのようなある実施形態において、治療薬は、１日から２年、たとえば２週間〜約１年、たとえば約１ヶ月〜約１年から選択される時間にわたって放出される。デバイスは、１日〜１２ヶ月、例えば１日〜６ヶ月にわたって、例えば１週間〜３ヶ月にわたって眼中に薬物を放出することができる。ある実施形態において、治療薬は、２年以内、例えば１８ヶ月以内、１５ヶ月以内、１年以内、６ヶ月以内、３ヶ月以内、またはさらには２ヶ月以内で放出される。ある実施形態において、治療薬のデバイスからの放出は、含浸された治療薬全体の大部分が、例えば投与の数分または数時間以内など、直後または短期間で放出されないように制御された方法で起こる。例えば、所望の薬物送達時間が２ヶ月であるならば、全ての含浸された治療薬は、例えば、１日につき含浸された治療薬の約ｌ／６０の割合で放出され得る。ある実施形態において、制御放出は、例えば、１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月、４ヶ月、５ヶ月、６ヶ月、７ヶ月、または８ヶ月にわたる治療薬の放出を含み、この場合、放出される薬剤の量は、全送達に関して直線状のグラフになる。いくつかの実施形態において、投与直後に治療薬のバースト効果がある可能性があり、その後は経時的に実質的に一定な放出が続く。バースト効果は、１〜１０日間続く可能性があり、その期間中、一定割合のロードされた薬物が放出される。バースト後、治療薬の残りが長時間にわたって絶えず放出される可能性がある。例えば、ある実施形態において、１０％未満の治療薬が投与後の第１日にわたって放出され、さらに５０％がその後の２〜３０日にわたって、例えば実質的に一定の放出速度で絶えず放出される。別の例示的実施形態において、１０％未満の治療薬が投与後の最初の５日間で放出され、続いて５０％の治療薬がその後の２５日間にわたって一定して放出される。実質的に一定な放出により、デバイスからの治療薬の放出がある期間にわたって本質的に一定であることを意味する。
【０１２２】
ある実施形態において、治療薬は投与された直後に放出され始める。ある実施形態において、治療薬は、約３〜８ヶ月にわたって、例えば、約６ヶ月にわたって放出される。ある実施形態において、本発明のさらなるデバイスを患者に適当な期間で投与して、実質的に連続した治療効果を保証する。例えば、連続的用量の、薬物を６ヶ月間放出するインプラントを、年２回、すなわち６ヶ月ごとに１回投与することができる。
【０１２３】
薬物動態は、ＥＬＩＳＡを用いた血清および硝子体液分析によって決定することができる。
【０１２４】
ある実施形態において、デバイスは、生体系内で完全にまたは部分的に生物浸食される可能性がある。ある実施形態において、デバイスは生体系によって再吸収される可能性がある。ある実施形態において、デバイスは生体系において生物浸食性かつ再吸収性である可能性がある。ある実施形態において、担体材料は部分的に生物活性である可能性があるので、この材料は生きている組織中に組み入れられる。いくつかの実施形態において、移植後、担体材料は実質的に石化しないか、または鉱質沈着物を引き寄せない。例えば、いくつかの実施形態において、担体デバイスは、石灰化が望ましくない部位にその場で設置される場合に実質的に石灰化しない。
【０１２５】
ある実施形態において、デバイスは生体系中で生物浸食する可能性がある。ある実施形態において、約８５％超、約９０％＞超、約９２％超、約９５％超、約９６％超、約９７％超、約９８％超、約９９％超、９９．５％超、またはさらには９９．９％超などの約８０％超の担体材料が生体系中で生物浸食される。担体材料が生物浸食するある実施形態において、それは部分的または完全に再吸収される。
【０１２６】
ある実施形態において、デバイスは、１週間から３年にわたって実質的に生物浸食される可能性がある。ある実施形態において、実質的生物浸食とは、担体材料の９５％を超える浸食を指す。ある実施形態において、実質的な生物浸食は約１ヶ月から約２年の期間、例えば約３ヶ月から１年にわたって起こる。ある実施形態において、実質的な生物浸食は、約３年以内、例えば、約２年以内、約２１ヶ月以内、約１８ヶ月以内、約１５ヶ月以内、約１年以内、約１１ヶ月ｓ以内、約１０ヶ月以内、約９ヶ月以内、約８ヶ月以内、約７ヶ月以内、約６ヶ月以内、約５ヶ月以内、約４ヶ月以内、約３ヶ月以内、約２ヶ月以内、約１ヶ月以内、約３週間以内、約２週間以内、約１週間以内、またはさらには約３日以内に起こる。ある実施形態において、担体材料は、生物浸食され、それは部分的又は完全に再吸収される。
【０１２７】
ある実施形態において、生物浸食の程度は、当該技術分野で用いられる任意の好適な技術によって評価することができる。例示的な実施形態において、生物浸食を、分解産物を同定するためのインビトロアッセイまたはインビボ組織学および分析によって評価した。多孔性担体材料の生分解性動力学を、関連する体液中の主な分解産物の濃度を分析することによってインビトロで評価することができる。眼底の多孔性ケイ素ベースの担体材料について、例えば、分解産物は、例えばモリブデンブルーアッセイによって定量化されるオルトケイ酸を含む可能性があり、体液をシミュレートしてもよいし、または本当の硝子体液であってもよい。既知量の多孔性ケイ素ベースの材料を関連する身体部位に移植し、例えば、標準的ミクロ分析技術と組み合わせた組織学を用いて、長時間にわたるその持続性をモニターすることによって、インビボ生分解性動力学を決定することができる。
実施例
【０１２８】
材料
市販の多孔性シリカの明細
【０１２９】
【表１】
2013541562.tif 000003
【０１３０】
実施例１
タンパク質サイズと薬物ローディングを促進するために必要とされる孔サイズとの間の関係を立証するために、単層範囲で吸着される場合のタンパク質によって占められる表面積の量を、窒素吸収データからのBarrett-Joyner-Halenda（ＢＪＨ）分析から得られる孔サイズデータに対する累積的表面積と相関させた。タンパク質吸着表面積データが窒素吸収分析からの累積的全表面積と等しくなった点は、吸着ローディングを促進するための最低のアクセス可能な孔サイズを規定した。表１のデータは、様々なタンパク質サイズについてアクセス可能な最低孔半径を提示する。タンパク質流体力学半径を最低孔半径から引くことにより、タンパク質−孔差が得られ、これはタンパク質アクセスを可能にするために必要なさらなる孔寸法の最小量である。調査したタンパク質の範囲について、平均タンパク質−孔差は３．９ｎｍであった。
【０１３１】
【表２】
2013541562.tif 000004
【０１３２】
実施例２
Ｄａｖｉｓｉｌ  ２５０Å中へのベバシズマ吸着の動力学は、５ｍｇの吸着剤を２５ｍｇ／ｍＬのベバシズマブ２５μＬとともにリン酸塩緩衝液ｐＨ６．２中でインキュベートすることによって証明した（表２）。所定の平衡時間の後、１．９７５ｍＬのリン酸塩緩衝液を懸濁液に添加し、３０秒以内で反転させることによって混合し、０．２μｍフィルターを通してろ過することによって粒子を除去した。ろ液中のタンパク質の量を、ＢＣＡアッセイ（Thermo Scientific, USA）を用いて定量化した。吸着されたタンパク質の量は、出発濃度からろ液中の量を引くことによって計算した。表２は、様々な粒子サイズについての吸着の動力学を提示する。８．４μｍの最小の粒子サイズ（Ｄ５０）の結果、それぞれ１５．８μｍ（Ｄ５０）および５４．５μｍ（Ｄ５０）の７３．７％および１９．８％に対して、３０分以内で９５．６％の吸着が得られた。
【０１３３】
【表３】
2013541562.tif 000005
【０１３４】
実施例３
５０ｍＭのリン酸塩緩衝液ｐＨ６．２中２７０μΜから１μΜに及ぶ濃度のニワトリ卵白リゾチーム（Ｓｉｇｍａ）１ｍＬを５ｍｇの吸着剤で平衡化させることによって、吸着等温線を作製した。１６時間後、平衡溶液中に残存するリゾチームの量を２８０ｎｍでのＵＶ分光学によって定量化した。吸着剤上へ吸着されたリゾチームの量を次いで平衡濃度に対してプロットした。吸着されたリゾチームの単層量およびラングミュア吸着係数（Ｋ）を、標準的一次変換法を用いて推定した。
【０１３５】
リゾチーム放出の程度および速度を測定するために、吸着剤マトリックスを室温にて１６時間、５０ｍＭのリン酸塩緩衝液ｐＨ６．２中でニワトリ卵白リゾチーム（Ｓｉｇｍａ）と平衡化させた（表３）。ＳｉＯ２で飽和させたリン酸緩衝食塩水（ｐＨ７．４）２ｍＬ中へ放出されたリゾチームの量を時間とともに測定した。各時点で、試料を１６，３００ｇで遠心分離し、１ｍＬの上清を除去し、新しい媒体で置換した。放出されたリゾチームの量を次いで高圧液体クロマトグラフィーによって定量化した。リゾチーム放出速度は吸着剤の孔サイズと、そしてさらにはラングミュア吸着係数（Ｋ）によって決定されるリゾチームと吸着剤との間の相互作用の強度とも相関した。
【０１３６】
【表４】
2013541562.tif 000006
【０１３７】
実施例４
５０の２５ｍｇ／ｍＬ溶液を１０ｍｇの吸着剤と平衡化させることによって、リゾチーム（ニワトリ卵白、Sigma）をサイズが増加するシリカ吸着剤上に吸着ロードさせた。１６時間後、３．９５ｍＬのリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ；ｐＨ７．４））またはＳｉＯ２で飽和させたリン酸緩衝食塩水を添加し、懸濁液を３７℃でインキュベートした。各時点で、１６，３００ｇでの遠心分離によって粒子を沈殿させ、２ｍＬの上清を除去し、２ｍＬの新鮮な媒体で置換した。溶解媒体中のリゾチームの量を次いでＲＰ−ＨＰＬＣによって定量化した。リゾチーム放出の動力学を時間平方根に対する累積的放出の回帰分析によって決定した。結果を図２および表４に提示する。
【０１３８】
５０ｍＭリン酸塩緩衝液ｐＨ６．２中２７０μΜから１μΜにおよぶ濃度のニワトリ卵白リゾチーム（Ｓｉｇｍａ）１ｍＬを５ｍｇの吸着剤と平衡化させることによって吸着等温線を作製した。１６時間後、平衡溶液中に残存するリゾチームの量を２８０ｎｍでＵＶ分光学によって定量化した。吸着剤上へ吸着されたリゾチームの量を次いで平衡濃度に対してプロットした。標準的一次変換法を用いることによって、吸着されたリゾチームの単層量およびラングミュア吸着係数（Ｋ）を推定した。
【０１３９】
リゾチーム放出は２つの機序によって進行することを証明するために、リン酸緩衝食塩水およびＳｉＯ２飽和リン酸緩衝食塩水の両方で実験を行った。リン酸緩衝食塩水をＳｉＯ２で飽和させることによって、多孔性シリカマトリックスの溶解を防止する。したがって、リゾチームの任意の放出は脱離プロセスにより起こる。リン酸緩衝食塩水中で、リゾチーム放出は、マトリックスに関連する溶解および脱離の組み合わせから生じた。表４の結果は、マトリックス孔サイズの増加にともなってリゾチーム脱離放出成分が同時に増加することを示す。リゾチーム脱離速度は、ラングミュア係数によって決定されるリゾチームと多孔性マトリックスとの間の吸着の強度に反比例すると仮定される。
【０１４０】
【表５】
2013541562.tif 000007
ａ，％脱離成分、ＳｉＯ２飽和ＰＢＳ中のリゾチーム放出／ＰＢＳ中のリゾチーム放出×１００
【０１４１】
実施例５
２５μＬの２５ｍｇ／ｍＬ溶液を５ｍｇの吸着剤で平衡化させることによって、ベバシズマブを増大する孔サイズのシリカ吸着剤上に吸着させた。１６時間後、１．９７５ｍＬのリン酸緩衝食塩水（ｐＨ７．４）を添加し、懸濁液を３７℃でインキュベートした。各時点で、１６，３００ｇでの遠心分離によって粒子を除去し、１ｍＬの上清を除去し、１ｍＬの新しい媒体で置換した（図３、表５）。溶解媒体中のベバシズマブの量を次いで、Ｍｉｃｒｏ  ＢＣＡアッセイ（Thermo Scientific, USA）によって定量化した。ベバシズマブ放出の動力学を時間平方根に対する累積的放出の回帰分析によって決定した。結果は、ベバシズマブ放出速度が吸着剤の孔サイズの増加とともに増加したことを示す。
【０１４２】
【表６】
2013541562.tif 000008
【０１４３】
実施例６
様々な孔サイズの多孔性シリカ中へのタンパク質吸着の動力学は、５ｍｇの吸着剤を２５ｍｇ／ｍＬタンパク質溶液２５μＬとともにリン酸塩緩衝液ｐＨ６．２中でインキュベートすることによって立証された。所定の平衡時間後、１．９７５ｍＬのリン酸塩緩衝液を懸濁液に添加し、３０秒以内で反転させることによって混合し、そして０．２μｍフィルターを通したろ過によって粒子を除去した。ろ液中のタンパク質の量は、ベバシズマブの場合はＢＣＡアッセイ（Thermo Scientific, USA）、そしてリゾチームについてはＲＰ−ＨＰＬＣのいずれかを用いて定量化した。吸着されたタンパク質の量は、ろ液中の量を出発濃度から引くことによって計算した。表５ａ、５ｂ、６ａおよび６ｂは、様々な多孔性シリカ孔サイズおよび粒子サイズの吸着の動力学を提示する。
【０１４４】
リゾチームおよびベバシズマブの両方について、マトリックス孔サイズが増加すると、タンパク質吸着速度が速くなることは明かであった。表６ａおよび６ｂの結果はさらに、粒子サイズが減少すると、タンパク質吸着速度が増大することを示す。
【０１４５】
【表７】
2013541562.tif 000009
【０１４６】
【表８】
2013541562.tif 000010
ａ，リゾチーム標準化ローディング（％）は、吸着されたリゾチームの量（μｇ／ｍｇ）／２４時間で吸着されたリゾチームの量×１００である。
【０１４７】
【表９】
2013541562.tif 000011
【表１０】
2013541562.tif 000012
ａ，ベバシズマブ正規化ローディング（％）は、吸着されたベバシズマブの量（μｇ／ｍｇ）／２４時間で吸着されたベバシズマブの量×１００である。
【０１４８】
等価物
当業者は、慣例的な実験だけを用いて、本明細書中に記載される化合物およびその使用方法の多くの等価物を認識または確認することができるであろう。そのような等価物は、本発明の範囲内にあるとみなされ、以下の特許請求の範囲により網羅される。当業者は、本明細書中に記載される実施形態の全ての組み合わせが本発明の範囲内に含まれることも認めるであろう。
【図１】
2013541562.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2013541562.tif 000018
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