(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物活性物質を送達するための生体内分解性組成物であって、
アルデヒドポリマー溶液、架橋ヒドラジド、および生物活性物質からなる反応混合物の反応生成物を含み、
該反応生成物がその内部に含有された前記生物活性物質とのヒドラジド架橋アルデヒドポリマーマトリックスであり、該ポリマーマトリックスが１から１０分間で固化し、４〜６のｐＨの反応混合物の反応生成物である、組成物。
【請求項２】
前記アルデヒドポリマーが４０，０００以上の分子量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記アルデヒドポリマーが５〜２０％の範囲の酸化度を有する酸化デキストランである、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記酸化デキストランの濃度が５０〜２５０ｍｇ／ｍｌである、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記架橋ヒドラジドが、酸化デキストラン１００ｍｇあたり５〜１２ｍｇの量で反応混合物中に存在しているアジピン酸ジヒドラジドである、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
反応混合物のｐＨを４〜６にするのに十分な量のｐＨ調整剤をさらに含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
前記ｐＨ調整剤は、リン酸ナトリウム、クエン酸、コハク酸およびフマル酸からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記架橋ヒドラジドが、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ウンデカン二酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、ブラシル酸ジヒドラジド、テトラデカン二酸ジヒドラジド、ペンタデカン二酸ジヒドラジド、タブス酸ジヒドラジド、およびオクタデカン二酸ジヒドラジドからなる群から選択される１以上のジヒドラジドである、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物からの前記生物活性物質の放出を制御するための放出剤をさらに含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記生物活性物質は、骨誘導剤、抗生物質、麻酔剤、成長因子、細胞、抗腫瘍剤、抗炎症剤、抗寄生虫剤、抗原、アジュバントおよびサイトカインから選択される少なくとも１種を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記生物活性物質は、間葉幹細胞、前駆細胞、および軟骨細胞からなる群から選択される細胞を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記生物活性物質が、ゲンタマイシン、アミカシン、クリンダマイシン、トブラマイシン、シプロフロキサシン、ピペラシリン、セフチオフル、バンコマイシン、ドキシサイクリンからなる群から選択される抗生物質である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記生物活性物質が脱塩骨マトリックス（ＤＢＭ）からなる骨誘導剤である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記組成物が、ゲル、ミクロスフェア、フィルム、発泡体または繊維の形態である請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
生体内分解性組成物を形成するためのキットであって、
アルデヒドポリマー溶液からなる反応混合物の第１の一定分量と、
架橋ヒドラジドを含む固体からなる反応混合物の第２の一定分量とを備え、
反応混合物の第１および第２の一定分量は、混合すると、１〜１０分間で固化した生体内分解性組成物を形成するように４〜６のｐＨで反応させ、ヒドラジド架橋アルデヒドポリマーマトリックスを形成する、キット。
【請求項１６】
前記アルデヒドポリマーが４０，０００以上の分子量を有する、請求項１５に記載のキット。
【請求項１７】
前記アルデヒドポリマーが酸化デキストランである、請求項１５に記載のキット。
【請求項１８】
前記酸化デキストランが５〜２０％の範囲の酸化度を有する、請求項１７に記載のキット。
【請求項１９】
前記酸化デキストランの濃度が５０〜２５０ｍｇ／ｍｌである、請求項１７に記載のキット。
【請求項２０】
前記第２の一定分量が、４〜６の反応混合物のｐＨを十分に達成するための量のｐＨ調整剤をさらに含む、請求項１５に記載のキット。
【請求項２１】
前記ｐＨ調整剤は、リン酸ナトリウム、クエン酸、コハク酸およびフマル酸からなる群から選択される、請求項２０に記載のキット。
【請求項２２】
第１及び第２シリンジバレルを有するダブルシリンジをさらに含む、請求項１５に記載のキット。
【請求項２３】
前記架橋ヒドラジドが、酸化デキストラン１００ｍｇあたり５〜１２ｍｇの量で反応混合物中に存在しているアジピン酸ジヒドラジドである、請求項１５に記載のキット。
【請求項２４】
前記架橋ヒドラジドが、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ウンデカン二酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、ブラシル酸ジヒドラジド、テトラデカン二酸ジヒドラジド、ペンタデカン二酸ジヒドラジド、タブス酸ジヒドラジド、およびオクタデカン二酸ジヒドラジドからなる群から選択される１以上のジヒドラジドである、請求項１５に記載のキット。
【請求項２５】
前記反応混合物の第２の一定量分がさらに生物活性物質を含む、請求項１５〜２４のいずれかに記載のキット。
【請求項２６】
前記生物活性物質は、骨誘導剤、抗生物質、麻酔剤、成長因子、細胞、抗腫瘍剤、抗炎症剤、抗寄生虫剤、抗原、アジュバントおよびサイトカインから選択される少なくとも１種を含む請求項２５に記載のキット。
【請求項２７】
前記生物活性物質が、間葉幹細胞、前駆細胞、および軟骨細胞からなる群から選択される細胞を含む、請求項２５に記載のキット。
【請求項２８】
前記生物活性物質が、ゲンタマイシン、アミカシン、クリンダマイシン、トブラマイシン、シプロフロキサシン、ピペラシリン、セフチオフル、バンコマイシン、及びドキシサイクリンからなる群から選択される抗生物質である、請求項２６に記載のキット。
【請求項２９】
前記生物活性物質が脱塩骨マトリックス（ＤＢＭ）からなる骨誘導剤である、請求項２６に記載のキット。
【請求項３０】
前記組成物が、ゲル、ミクロスフェア、フィルム、発泡体または繊維の形態である請求項２６に記載のキット。
【請求項３１】
生物活性物質を送達するための固化した生体内分解性組成物を作製する方法であって、アルデヒドポリマー溶液、架橋ヒドラジド、及び生物活性物質、からなる反応混合物を形成し、反応混合物を１〜１０分間に固化した薬物送達用生体内分解性組成物を形成させるために反応させ、該組成物が、４〜６のｐＨの反応混合物の反応生成物である、方法。
【請求項３２】
請求項１に記載の組成物の被膜を含む移植可能医療デバイス。
【請求項３３】
カテーテル、ステントまたは整形外科用デバイスの形態である請求項３２に記載の医療デバイス。
【請求項３４】
生物活性物質としてのゲンタマイシンを送達するための生体内分解性組成物であって、該組成物が、（ｉ）酸化デキストラン溶液、（ｉｉ）アジピン酸ジヒドラジド、および（ｉｉｉ）ゲンタマイシンを含む反応混合物の反応生成物からなり、該反応生成物がその内部に含有されたゲンタマイシンとのヒドラジド架橋酸化デキストランマトリックスであり、および該マトリックスが１から１０分間で固化し、４〜６のｐＨの反応混合物の反応生成物である、組成物。
【請求項３５】
生物活性物質としてのゲンタマイシンを送達するようになされた生体内分解性組成物を形成するためのキットであって、
酸化デキストラン溶液からなる反応混合物の第１の一定分量と、アジピン酸ジヒドラジド及びゲンタマイシンを含む固体の混合物からなる反応混合物の第２の一定分量とを備え、
反応混合物の第１および第２の一定分量は、混合すると、反応して１〜１０分間で固化した生体内分解性組成物を形成し、
その内部に含有されたゲンタマイシンとのヒドラジド架橋酸化デキストランマトリックスを形成し、該組成物が、４〜６のｐＨの反応混合物の反応生成物である、キット。
【請求項３６】
生物活性物質としてのゲンタマイシンを送達するための固化した生体内分解性組成物を作製する方法であって、該方法が、（ａ）酸化デキストラン溶液、アジピン酸ジヒドラジド、およびゲンタマイシンを含む反応混合物を形成し、および（ｂ）１〜１０分間で固化した生体内分解性薬剤送達組成物を形成するように該反応混合物を反応せしめ、前記組成物が、４〜６のｐＨの反応混合物の反応生成物である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、生体吸収性ポリマーマトリックス、その製造、および生物活性物質の送達系としての使用に関する。医薬品、および細胞を含む他の生物活性物質の持続および／または制御放出が、本発明のマトリックスの主たる用途である。
【背景技術】
【０００２】
生体活性化合物を制御放出するように設計されたポリマーマトリックスは、非再吸収性または再吸収性でありうる。概して、再吸収性とは、表面からの腐食、または内部からの分解によって体内で生物分解可能であることを意味する。その機構には、加水分解等の化学反応、または溶解が関与しうる。ポリメタクリル酸メチル等の非再吸収性ポリマーは、抗生物質送達に使用されてきた。これらの材料には、回収しなければならず、第２の介入を必要とし、感染の危険性を伴うという短所がある（HW Bucholzら、（1970） Chiburg, 43, 446）１。
（１ この出版物、ならびに以降引用されている他の出版物は、そのすべてが本願に特別に組み込まれている。）
【０００３】
酸化デキストランの調製が、Royerの米国特許第５，７８３，２１４号に記載されている。Spiroの米国特許第６，３０５，５８５号に記載されているように、酸化ヒアルロン酸をアミノ多糖類との反応に使用して、複合体が形成された。しかし、開示されている方法は、本明細書に記載されている系と比較して、不便で、高価である。また。架橋条件は、それらがポリマーと反応すると多くの活性成分を消滅させる無電荷アミノ基を必要とする。米国特許第６，３０５，５８５号に記載されているゲルは、アルカリ性ｐＨで２つのポリマー溶液を反応させることによって大量に調製される。Leeら、Macromolecules, 33, 97-101 (2001)には、アルギン酸から単離された酸化ポリマーを含む、ポリ（グルロン酸）からなる生体材料が記載されている。出発材料は、市販されておらず、製造するのにコストが高く、医薬品の使用に対してＦＤＡの承認を受けていない。この生体材料の製造は、タンパク質、または他の医薬品成分におけるアミノ基の反応を伴う高ｐＨで行われる。
【０００４】
医薬品用途の他の多糖類は、薬物処方、および数種類の操作に続く手術後処理のための抗接着組成物の製造に使用されるカルボキシメチルセルロースである（Schwartz HEおよびBlackmore JMの米国特許第６０１７３０１号、米国特許第６１３３３２５号および米国特許第６０３４１４０号；Miller ME、Cortese, SM、Schwartz, HEおよびOppelt, WGの米国特許第６５６６３４５号；Liu, LSおよびBerg, Rの米国特許第６９２３９６１号；Schwartz, HW、Blackmore, JM、Cortese, SMおよびOppelt, WGの米国特許第６８６９９３８号）。これらの製剤は、カルボキシル化多糖類のポリエチレングリコールとの非共有結合性凝集物を含む。
【０００５】
ヒアルロン酸は、いくつかの用途に対する生体材料として使用されてきた。GertzmanおよびSunwooは、脱塩骨マトリックスを送達するために、高分子量のヒアルロン酸のナトリウム塩を採用した（米国特許第７，０１９，１９２号；米国特許第６，９１１，２１２号；米国特許第６，４５８，３７５号；および米国特許第６，３２６，０１８号）。使用される材料は、溶液であり、本明細書に記載されている化学的架橋を伴わない。共有結合架橋は、ゲル安定をもたらし、生物活性物質の移動を抑制する。また、架橋の程度は、滞留時間／再吸収率に対する制御要素になる。
【０００６】
上記参考文献に引用されているポリマーのいくつかとは対照的に、本発明の実施において採用されるデキストランは、ＵＳＰ製品として利用可能であり、長年にわたって非経口的に使用されてきた。デキストランのアクリレート誘導体は、既に製造されており、架橋ヒドロゲルを形成することができる（De Grootら、(2002) Int. J. Cancer, 98、134-140； Stenekesら、(2000) Biomacromolecules, 1、696-703； Chungら、(2005) Int. J. Pharm., 288、51-61）。ポリアクチド−デキストラングラフトを生成し、エマルジョンをベースとしたミクロスフェア系を使用して送達マトリックスを製造するのに採用することができる（Ouchiら、(2004) 4、458-463）。
【０００７】
共有されている国際特許公開番号ＷＯ２００４／１１２７１３には、硫酸デキストランナトリウム等のポリアニオンとカチオン生成物活性剤とを混合することによって形成される新規の薬物ポリマー複合体が開示されている。得られた再吸収性ゲル（Ｒゲル）または沈殿物は、薬物送達マトリックスを構成する。しかし、開示されているように、イオン結合のみが当該Ｒゲルの形成に関与する。また、Ｒゲルの形成には、活性医薬成分が正に帯電することが必要である。しかし、多くの活性成分は、生理ｐＨにおいて中性であるか、または負に帯電している。Ｒゲルの炭水化物マトリックスは、極性を有し、タンパク質分解しないという点において非常に魅力的である。
したがって、再吸収性ポリマー系が、生理ｐＨにおいて中性であるか、または負に帯電した活性成分を送達することが可能であれば、それは、極めて望ましい。
【特許文献１】米国特許第５，７８３，２１４号
【特許文献２】米国特許第６，３０５，５８５号
【特許文献３】米国特許第６０１７３０１号
【特許文献４】米国特許第６１３３３２５号
【特許文献５】米国特許第６０３４１４０号
【特許文献６】米国特許第６５６６３４５号
【特許文献７】米国特許第６９２３９６１号
【特許文献８】米国特許第６８６９９３８号
【特許文献９】米国特許第７，０１９，１９２号
【特許文献１０】米国特許第６，９１１，２１２号
【特許文献１１】米国特許第６，４５８，３７５号
【特許文献１２】米国特許第６，３２６，０１８号
【特許文献１３】国際特許公開第ＷＯ２００４／１１２７１３号
【非特許文献１】HW Bucholzら、（1970） Chiburg, 43, 446
【非特許文献２】Leeら、Macromolecules, 33, 97-101 (2001)
【非特許文献３】De Grootら、(2002) Int. J. Cancer, 98、134-140
【非特許文献４】Stenekesら、(2000) Biomacromolecules, 1、696-703
【非特許文献５】Chungら、(2005) Int. J. Pharm., 288、51-61
【非特許文献６】Ouchiら、(2004) 4、458-463
【非特許文献７】Urist, MRら、Proc. Natl. Acad. Sci. (1984) 81、372-375
【非特許文献８】Petersonら、JBJS (2004) 86、2243-2250
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的には、本明細書に開示されている本発明は、従来のＲゲルに使用できない薬物分子の送達マトリックスの調製に化学修飾多糖類を使用することを伴う。負帯電および中性活性成分が含まれる。特に好ましい実施形態において、マトリックスは、活性成分の存在下におけるアルデヒドポリマーのジヒドラジドとの架橋を伴う。架橋剤であるジヒドラジドは、反応して、ヒドラゾンを形成する。フィルム、微小ビーズまたはゴム状固体は、その反応の生成物である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、酸化デキストラン溶液からなる反応混合物と、ジヒドラジドからなる固体、生物活性物質、および場合によって、反応混合物のｐＨを６以下にするのに十分な量のｐＨ調整剤からなる固体の混合物との反応混合物である、生物活性物質を送達するための生体内分解性組成物が提供される。好ましくは、反応混合物のｐＨは、ｐＨ調整剤が採用されるか否かにかかわらず、６以下になる。しかし、採用される場合は、好ましいｐＨ調整剤は、リン酸ナトリウム、クエン酸、コハク酸および／またはフマル酸等の固体酸である。
【００１０】
本発明の組成物は、組成物からの生物活性物質の放出を制御するための放出剤をさらに含むことができる。放出剤の１つの好ましい形態は、生物活性物質に結合する複合化ポリマーである。代替的または追加的に、放出剤は、構造安定性および拡散抵抗性を生物活性物質に与える非反応性マトリックスポリマーを含むことができる。本発明のいくつかの好ましい実施形態において、放出剤は、アミノグリコシド抗生物質、バンコマイシン、テトラシクリンまたはクリンダマイシンと塩を形成する脂肪族酸または芳香族酸を含むことになる。
【００１１】
実質的に、任意の生物活性物質を本発明に良好に採用することができる。この点において、好ましい生物活性物質は、骨誘導剤、抗生物質、麻酔剤、成長因子、細胞、抗腫瘍剤、抗炎症剤、抗寄生虫剤、抗原、アジュバントおよびサイトカインを含む。１つの特に好ましい生物活性物質は、脱塩骨マトリックス（ＤＢＭ）等の骨誘導剤である。
【００１２】
本発明の組成物をゲル、ミクロスフェア、フィルム、発泡体または繊維の形態で提供することができる。
本発明の他の態様によれば、生物活性物質を送達するようになされた生体内分解性組成物を形成するためのキットが提供される。本発明のキットは、酸化デキストラン溶液からなる反応混合物の第１の一定分量と、ジヒドラジド、生物活性物質、および場合によって、反応混合物のｐＨを６以下にするのに十分な量のｐＨ調整剤を含む固体の混合物からなる反応混合物の第２の一定分量とを含むことになる。反応混合物の第１および第２の一定分量は、混合すると、そこに含まれる生物活性物質を送達するための固化した生体内分解性組成物を形成する。したがって、放出剤を採用される場合は、反応混合物の第１および第２の一定分量の一方に混入することができる。
【００１３】
有利には、それぞれ反応混合物の第１および第２の一定分量を含む第１および第２の注射筒を有するダブルシリンジとともに本発明のキットを提供することができる。
本発明のさらに他の実施形態によれば、生物活性物質を送達するための固化した生体内分解性組成物の作製方法が提供される。好ましい方法は、酸化デキストラン溶液からなる反応混合物と、ジヒドラジド、生物活性物質、および場合によって、反応混合物のｐＨを６以下にするのに十分な量のｐＨ調整剤からなる固体の混合物とを形成すること、およびこの反応混合物を反応させて、固化して薬物送達用生体内分解性組成物を形成させることを含む。
【００１４】
いくつかの系を採用して、投与のための本発明による再吸収性ポリマーマトリックスを調製することができる。例えば、２つの注射器を互いに接触させ、混合物を１つの注射筒から他の注射筒に繰り返し移動させるように反復作用によって反応生成分の混合を実施することが可能である。ｐＨは、活性成分上のアミノ基の反応を防止するために、６以下に保持される。生物活性物質、ジヒドラジドおよび固体酸（すべて乾燥粉末）は、第１の注射器に含まれ、酸化デキストラン溶液は、第２の注射器に含まれる。この形式には、生物活性物質の安定性、無菌性の維持および便利性を含めて、多くの利点がある。
【００１５】
さらに他の態様において、本発明は、固化した生体内分解性組成物の被膜物を含む移植可能な医療デバイスにおいて実施される。医療デバイスは、有利には、カテーテル、ステントまたは整形外科用デバイスであってもよい。本発明による特に好ましい被覆された整形外科用デバイスとしては、ピン、ネジ、棒、爪、ワイヤ、増強材（augment）、カップおよび関節インプラントが挙げられる。
【００１６】
本発明のさらに他の態様によれば、生物活性物質を、それを必要とする身体部位に送達する方法が提供される。該方法は、酸化デキストラン溶液を含む反応混合物の第１の一定分量と、ジヒドラジド、生物活性物質、および場合によって、反応混合物のｐＨを６以下にするのに十分な量のｐＨ調整剤からなる固体の混合物を含む反応混合物の第２の一定分量とを提供することを含む。第１および第２の一定分量を一緒に混合して、反応混合物を形成し、その結果、続いて反応混合物を当該身体部位に導入することにより、固化した薬物送達用生体内分解性組成物をｉｎ  ｓｉｔｕで形成させることができる。それぞれ反応混合物の第１および第２の一定分量を含む第１および第２の注射筒を有するダブルシリンジを提供することができる。したがって、反応混合物の第１および第２の一定分量を混合するように、それらを第１の注射器と第２の注射器との間で繰り返し移動させることによって、反応混合物の第１および第２の一定分量を排出する工程を実施することができる。
これらの態様および他の態様および利点は、その好ましい例示的な実施形態の以下の詳細な説明を念入りに検討することによって、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のポリマー複合体の製造に必ず必要な成分としては、生物活性物質、アルデヒドポリマーおよび多官能ヒドラジドが挙げられる。上記成分を混合すると、ジヒドラジドと三次元架橋のポリマー鎖上のアルデヒド基との反応の結果として、固体マトリックスが得られる。ゲル形成を迅速化し、活性成分のアミノ基の反応を防止するために、反応は、酸性ｐＨ（例えば、４．０から６．０）で行われる。したがって、活性成分は、得られたポリマーマトリックス内に閉じ込められる。それらの成分を混合してからまもなく、溶液／懸濁液は、動物またはヒト患者に注入／導入される。マトリックスは、数分間以内（例えば、通常約５分間以内）にｉｎ  ｓｉｔｕで固化する。水和ポリマーマトリックスは、ｉｎ  ｖｉｖｏで分解するため、体に再吸収される。ポリエステルと異なり、再吸収の結果として酸が生成されることはない。
【００１８】
拡散抵抗性を変化させ、または生物活性物質を複合化するように非反応性ポリマーを誘発することができる。
概して、理想的な薬物送達マトリックスは、以下の特性を示す。
１．無毒
２．再吸収性
３．生物活性物質の分子サイズおよび化学的性質について可変的
４．高価、または入手困難な外来成分の必要がない
５．制御可能な放出速度
６．合理的なコストで、ＧＭＰに基づいて製造可能
７．滅菌可能
【００１９】
多糖類薬物送達マトリックス、およびその製造および使用方法を本明細書に開示する。より具体的には、本発明の多糖類薬物送達マトリックスを過ヨウ素酸酸化デキストランおよびジヒドラジドから誘導することができる。架橋反応は、酸性ｐＨで行われ、遊離アミノ基を有する生体活性物質の閉じ込めを可能にする。４〜６のｐＨ範囲におけるアミノ基のプロトン化により、当該化合物が、ジヒドラジドに比べて比較的無反応性になる。したがって、生物活性物質は、無傷に維持され、アルデヒド架橋部位を消費することはない。
【００２０】
反応混合物のｐＨを約４．０から約６．０に維持することが重要である。場合によっては、ｐＨを所望の範囲内に調節するために、リン酸ナトリウムまたは有機酸（例えば、クエン酸またはフマル酸）等の薬剤を添加することが必要でありうる。活性成分が塩として存在する場合は、ｐＨを調節するためのリン酸ナトリウムまたは有機酸の添加は、必ずしも必要ではない。したがって、概して、活性成分が酸性に寄与する場合は、ｐＨを調節するように、酸性の薬剤を添加する必要性はない。
【００２１】
ビシノールジオールはメタ過ヨウ素酸ナトリウムと反応して、アルデヒドが得られる。ポリグルカン、マナンおよびレバン等は、室温において水溶液中で円滑に反応する。デキストラン等のポリマーが過ヨウ素酸塩と反応すると、ヨウ素酸塩、および断続的なジアルデヒド群を含むポリマー鎖が得られる。これらのジアルデヒドは、アジピン酸ジヒドラジドとの反応のための部位として機能することで、共有結合架橋親水性ゲルを形成する。
【００２２】
本発明によるポリマー複合体を形成するための反応を以下のように図示することができる。
【化１】
0005744104.tif 000002
式中、Ｘは、ジヒドラゾン架橋を表し、Ｄは、活性成分を表す。多糖類におけるビシノールジオールの一部のみが反応することを強調しておく必要がある。酸化度は、残基モル数に対して、５〜２０％の範囲である。上記の反応スキームは、反応の化学量論を表すことを意図するものではない。
【００２３】
放出率、および放出プロファイルの制御は、薬物放出系の重要な検討事項である。
拡散状態のフィックの法則は、
速度＝ＤＡ（δｃ／δｘ）
であり、式中、Ｄは、拡散係数であり；Ａは、表面積であり、（δｃ／δｘ）は、マトリックスの境界における濃度勾配である。
ストークス・アインシュタイン方程式をパラフレーズすると、Ｄは、
Ｄ＝ｋＳ／ＭｗＶ
で表すことができ、式中、Ｓは、活性成分の溶解度であり、Ｍｗは、分子量であり、Ｖは、媒体の粘度である。複合化は、溶解度を低下させ、非反応性ポリマーの添加は、「粘度」または拡散抵抗を増加させうる。酸化レベルは、約５％から約２０％の範囲であってもよい。ポリマー濃度は、製剤を合成するのに採用される系に応じて、約５０から約２５０ｍｇ／ｍｌの範囲内でありうる。例えば、アミンをＣ６以上のカルボン酸で変換することができる。これらの塩を単独または溶解度の高い無機塩と組み合わせて採用して、放出プロファイルを拡大することができる。
【００２４】
酸化されるポリマーは、生体適合性および再吸収性を有していなければならない。これらの基準を満たすポリマーを使用することができる。好ましいのは、（微生物発酵によって製造される）デキストラン、およびその誘導体であり、生体適合性を有し、ＵＳＰデキストランと同様の特性を有する限り、他の源のデキストランを採用してもよい。ポリマーの好ましい分子量は、４００００以上である。概して、ゲル化に必要な反応時間は、低分子量の酸化デキストランを採用する場合の方が長い。
【００２５】
有用な架橋ヒドラジドは、以下のヒドラジドを含む。
炭素番号      名称
Ｃ４          コハク酸ジヒドラジド
Ｃ５          グルタル酸ジヒドラジド
Ｃ６          アジピン酸ジヒドラジド
Ｃ７          ピメリン酸ジヒドラジド
Ｃ８          スベリン酸ジヒドラジド
Ｃ９          アゼライン酸ジヒドラジド
Ｃ１０        セバシン酸ジヒドラジド
Ｃ１１        ウンデカン二酸ジヒドラジド
Ｃ１２        ドデカン二酸ジヒドラジド
Ｃ１３        ブラシル酸ジヒドラジド
Ｃ１４        テトラデカン二酸ジヒドラジド
Ｃ１５        ペンタデカン二酸ジヒドラジド
Ｃ１６        タブス酸ジヒドラジド
Ｃ１８        オクタデカン二酸ジヒドラジド
より分子量の大きいヒドラジドを採用する場合は、有機溶媒水混合物を使用して、溶解および反応速度を加速させることができる。
【００２６】
本明細書に記載されているマトリックスは、例えば、薬物、ホルモン、サイトカイン、成長因子および細胞等を含む生物活性物質を放出するのに通常採用される。局所または全身薬物放出のための直接注入は、１つの使用形態である。他の形態としては、移植のための被膜物、創傷シーラント、局所創傷包帯、感染抑制または痛み抑制（局部麻酔）のための手術中の局部導入が挙げられる。
【００２７】
本発明の一実施形態は、ドナーの骨を酸で処理して、無機成分を除去することによって作製される脱塩骨マトリックス（ＤＢＭ）を含む（Urist, MRら、Proc. Natl. Acad. Sci. (1984) 81、372-375； Petersonら、JBJS (2004) 86、2243-2250）。滅菌に続いて、ＤＢＭを担体と混合し、整形外科的欠陥部に仕込むことができる。骨誘導によって、新しい骨が形成される。
【００２８】
少なくとも２通りの方法で、本明細書に記載されているマトリックスを使用して、ＤＢＭを整形外科的欠陥部に放出することができる。第１に、ＤＢＭ乾燥固体をジヒドラジドと混合し、続いて酸化デキストラン溶液で処理することができる。得られた液体懸濁物は、注射器に吸い込まれ、外科医によって導入される。たいていの形態のＤＭＢに対して、ダブルシリンジ系を採用することができる。
【００２９】
第２に、ポリマーマトリックスおよびＤＢＭを含む混合物を固化しる。この材料は、乾燥すると、極めて硬くなり、重量を増す。次いで、その乾燥複合体を、所望の形状を形成するように作り上げる。海綿質骨片、ヒドロキシアパタイト、または他の無機材料を導入の前に製剤に含めることができる。
【００３０】
当業者は、勿論、他の生物活性物質を骨誘導ＤＢＭと組み合わせることが可能であることを認識するであろう。したがって、ＤＢＭ／抗生物質マトリックスは、骨および関節感染を治療するのに有用でありうる。
【００３１】
また、ＤＢＭ／ブビマカインマトリックスは、背関節固定に使用される同種移植骨の共通の源である腸骨稜等の骨インプラント獲得部位における痛みを治療するのに有用でありうる。
【００３２】
いくつかの整形外科用途では、骨髄吸引は、骨誘導ＤＢＭを本明細書に記載されているマトリックスとともに使用することに対する他の論理的追加である。
間葉幹細胞および他の前駆細胞を調節性生化学物質とともに放出することができる。関節軟骨の修復のために軟骨細胞を放出することができる。
【００３３】
本発明によるマトリックスの１つのさらなる有益な用途は、手術後接着の防止である。具体的には、手術（腹部、婦人科または骨盤手術等）の後に、本発明によるマトリックスを導入すると、接着の著しい低減に寄与することができる。血栓溶解剤、抗凝固剤、抗炎症剤および抗生物質を含む様々なアジュバントを採用することができる。本願において、有利には、ポリエチレングリコール（８０００）等のさらなるポリマーが、酸化デキストラン溶液に含められる。
【００３４】
ダブルシリンジ装置を本発明による再吸収性ポリマーマトリックスの調製に使用することができる。例えば、酸化デキストラン等のアルデヒドポリマーを１つの注射器の外筒内に収容し、固体薬物と固体ジヒドラジドの混合物を他方の注射器の外筒内に収容することができる。有利には約４．０から約６．０の範囲に維持されるｐＨを調節するために、リン酸一ナトリウムを含めることができる。注射器は、混合物を一方の注射筒から他方の注射筒に３０サイクルにわたって交互に移すことによって内容物を混合できるように、互いに接続される。成分の相対濃度に応じて約１から約１０分間以内で固化する。酸化デキストラン溶液は、少なくとも１年間安定しており、固体成分は、少なくともその期間、場合によっては無期限に安定する。無菌性の維持、幅広い応用性、生物活性物質の安定性および使用の容易さは、当該ダブルシリンジ系の属性である。
【００３５】
本発明の様々な物理的形態を製造することができる。この点において、本発明のポリマーマトリックスは、体内で固化する注射可能液の形態であることが特に好ましい。ダブルシリンジ系とともに作製された注射可能液を外科創傷／切り口、または怪我による創傷に適用することもできる。該製剤は、固化し、創傷シーラントとして機能する。抗生物質および成長因子を使用して、感染を防止し、治癒を促進することができる。
【００３６】
他の手法は、投与形態を投与する前に生体外で固める（固化する）ことである。乾燥および粉砕後に、得られた粉末を局部的に使用することができる。代替的または追加的に、粉末を懸濁し、非経口的に使用することができる。
【００３７】
生体外で固化した本発明の固体投与形態を創傷治療のための局部的抗感染粉末として使用することができる。クリンダマイシンおよびアミカシンを再吸収性ポリマーマトリックスに閉じ込めることで、広範囲の持続性抗生物質が製造される。フルオロキノロン、グリコペプチド、マクロリドおよびベータラクタム等を要望に応じて単独または組み合わせて採用することもできる。
【００３８】
反応混合物をイソプロパノールに射出紡糸することによって、本発明による再吸収性ポリマーマトリックスの繊維を調製することができる。
【００３９】
これらの繊維は、架橋試薬の相対量を変更することおよび／または非反応性ポリマーを使用することによって調整されうる。抗生物質を含む繊維を編んで包帯を作製し、あるいは敗血症糖尿病性足部潰瘍等の感染を治療するのに使用することができる。
【００４０】
微小ビーズは、酸化デキストランおよびジヒドラジドを使用して容易に調製される。混合後に、ダブルシリンジを使用して、界面活性剤を含む迅速に攪拌された鉱油に製剤を注入する。得られたミクロスフェアは、有機溶媒で洗浄され、乾燥され、梱包される。これらのミクロスフェアは、水中に懸濁され、２３ゲージ針を通じて注入されうる。
【００４１】
表１に示される非限定的な事項によって本発明をさらに例示する。
表１．本発明の応用例
適応症                        投与形態                  生物活性物質
整形外科的欠陥部    注射可能ゲルまたは移植可能固体      ＤＢＭまたは他の骨誘導剤
局部感染            注射可能ゲル、フィルム、            トブラマイシン
ミクロスフェア、繊維                クリンダマイシン
痛み抑制            注射可能ゲルまたはミクロスフェア    ブピバカイン
局部的神経遮断      注射可能ゲルまたはミクロスフェア    ブピバカイン
癌                  注射可能ゲルまたは                  カルボプラチン
ミクロスフェア                      パクリタキセル
ワクチン            注射可能ゲルまたはミクロスフェア    抗原、アジュバント
本発明は、その以下の非限定的な実施例を厳密に検討することにより、さらに深く理解されるであろう。
【００４２】
（実施例）
（実施例１）
酸化デキストランの調製
デキストラン（４ｇ；分子量５００，０００）を２０ｍｌの蒸留水に溶解した。この溶液に対して、５３５ｍｇの微粉ＮａｌＯ４を急速攪拌しながら添加した。混合物を暗所で約１時間攪拌し、次いで（それぞれ１リッターの）３つの異なる蒸留水に対して透析した。酸化デキストラン溶液（約７０ｍｇ／ｍｌ）を室温で暗所に保管した。溶液を４０℃にてロータリーエバポレーターで濃縮して、約２００ｍｇ／ｍｌとした。
【００４３】
（実施例２）
シプロフロキサシン／クリンダマイシンマトリックス
実施例１に記載の通り調製された酸化デキストラン溶液（１ｍｌ、９３ｍｇ／ｍｌ）を３ｍｌ注射器に充填した。２１ｍｇのアジピン酸ジヒドラジド、２０ｍｇのクエン酸および１５０ｍｇのシプロフロキサシンを含む微粉末を第２の３ｍｌ注射器に充填した。粉末混合物とともに約０．５ｍｌの空気を含む注射器をプラグ型キャップで閉じた。
【００４４】
使用直前に、両口コネクタを使用して、２つの注射器を結合した。約３０回の往復運動を通じて注射器の内容物を混合した。混合物を含む注射器に装着された針またはカニューレを介して、混合物の創傷への導入を遂行することができる。この製剤の設定時間は、８〜１０分間である。
【００４５】
シプロフロキサシンとクリンダマイシン（それぞれ７５ｍｇ）の混合物をシプロフロキサシンの代わりに使用すると、嫌気菌ならびに好気菌に対応する広範囲の製剤が与えられる。
【００４６】
（実施例３）
ブピバカインＦＢ／ＣＭＣマトリックスの調製
ブピバカイン（１００ｍｇ）をモルタルに仕込み、１００ｍｇのカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）（分子量７０，０００）とともに粉砕した。酸化デキストラン（分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ；１ｍｌ）を室温でブピバカイン／ＣＭＣ混合物と混合した。均質の懸濁液を得た後に、アジピン酸ジヒドラジド（７．８ｍｇ）を添加した。得られたゲルの試料（２００ｍｇ）をＰＢＳ緩衝剤における放出実験のための２ｍｌ遠心管に移した。製剤の放出プロファイルを以下の表１に示す。
表１
日                        放出率（％）／日
１                              １０
２                              １０
３                              １０
４                                ９
５                                ５
６                                ５
７                                ５
８                                ３
【００４７】
（実施例４）
ブピバカインＦＢ／デキストラン硫酸ナトリウム（ＤＳＳ）マトリックスの調製
ブピバカインＦＢ（１００ｍｇ）を５０ｍｇのＤＳＳ（分子量５００，０００）とともに微粉砕した。酸化デキストラン溶液（分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ；１ｍｌ）をブピバカイン−ＤＳＳ粉末に添加し、室温で混合した。得られた均質の懸濁液に対して、アジピン酸ジヒドラジド（７．８ｍｇ）およびコハク酸（１０ｍｇ）を添加した。反応混合物の試料（２００ｍｇ）をＰＢＳ緩衝剤における放出実験のための２ｍｌ遠心管に移した。製剤の放出プロファイルを以下の表２に示す。
表２
日                        放出率（％）／日
１                              １１
２                              １０
３                                ９
４                                ７
５                                ７
６                                ７
７                                ６
８                                ４
【００４８】
（実施例５）
ピペラシリンマトリックスの調製
ピペラシリン（ナトリウム塩、５０ｍｇ）を５ｍｌビーカに入れた。酸化デキストラン溶液（分子量５００，０００；８５ｍｇ／ｍｌ；１ｍｌ）をピペラシリンに添加し、室温で十分に混合した。均質の懸濁液が形成された後に、アジピン酸ジヒドラジド（１０ｍｇ）を添加し、十分に混合した。得られた製剤の試料（２００ｍｇ）をＰＢＳ緩衝剤における放出実験のための２ｍｌ遠心管に移した。該マトリックスの放出プロファイルを以下の表３に示す。
表３
日                        放出率（％）／日
１                              ４２
２                              ２８
３                              ２１
４                                ８
【００４９】
（実施例６）
セフチオフルマトリックスの調製
セフチオフル−ＨＣｌ（５０ｍｇ）およびアジピン酸ジヒドラジド（１０ｍｇ）を１ｍｌ注射器に入れた。この注射器を、１ｍｌの酸化デキストラン（分子量５００，０００；８５ｍｇ／ｍｌ；１ｍｌ）を含む第２の注射器に接続した。２つの注射器の内容物を２０回の往復運動によって混合した。反応混合物の試料（２００μｌ）をＰＢＳ緩衝剤における放出実験のための２ｍｌ遠心管に移した。該マトリックスの放出プロファイルを以下の表４に示す。
表４
日                        放出率（％）／日
１                            ２．５
２                            ２．５
３                            ２．９
４                            ３．０
５                            ３．２
６                            ３．５
７                            ４．０
【００５０】
（実施例７）
アゾアルブミンマトリックスの調製
リン酸ナトリウム（４０ｍｇ）を１ｍｌの酸化デキストラン溶液（分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ）に溶解した。アゾアルブミン（３０ｍｇ）を添加し、室温で十分に混合した。均質の懸濁液を作製した後に、アジピン酸ジヒドラジド（８ｍｇ）を添加した。約１時間後に、得られた複合体の２００ｍｇをＰＢＳ緩衝剤における放出実験のための遠心管に移した。該マトリックスの放出プロファイルを以下の表５に示す。
表５
日                        放出率（％）／日
１                              ２５
２                              １４
３                              １３
４                              １０
５                                ８
６                                ７
７                                ６
８                                ５
９                                ４
１０                                ３
１１                                ３
１２                              ３
【００５１】
（実施例８）
アミカシン／脱塩骨マトリックス（ＤＢＭ）の処方
硫酸アミカシン（１００ｍｇ）、ＤＢＭ（２００ｍｇ）および８ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドをビーカに入れ、十分に混合した。酸化デキストラン溶液（分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ；１ｍｌ）を混合物に添加した。硫酸トブラマイシンまたは硫酸トブラマイシン／クリンダマイシン−ＨＣｌ（１／１）を硫酸アミカシンの代わりに使用することができる。
【００５２】
（実施例９）
パクリタキセルマトリックスの調製
パクリタキセル（３０ｍｇ）を４０ｍｇのリン酸一ナトリウムおよび３０ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドとともに微粉砕した。得られた粉末を、ルアープラグが装着された３ｍｌの注射器に移した。注射器を、３ｍｌの酸化デキストラン（分子量５００，０００；８５ｍｇ／ｍｌ）を含む第２の注射器に接続した。注射器ピストンを約３０回往復運動させた後に、ゲルを排出する準備が整った。したがって、それがｉｎ  ｓｉｔｕでゲル化する腫瘤摘出術によって空けられた空洞に液体混合物を導入することができる。パクリタキセルは、空洞の縁の癌細胞を殺すことができるとともに、アジュバント放射時の放射増感剤として機能する。
【００５３】
（実施例１０）
バンコマイシンマトリックスの調製
バンコマイシン（１００ｍｇ）を３０ｍｇのＤＳＳ（分子量５００，０００）および８ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドとともに微粉砕した。混合物を、ルアープラグが装着された３ｍｌ注射器に充填した。酸化デキストラン溶液（１ｍｌ、分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ）を第２の注射器に充填した。シリンジを接続した後に注射可能製剤を形成し、注射器ピストンを３０回往復運動させた。
【００５４】
（実施例１１）
ドキシサイクリンマトリックスの調製
ドキシサイクリン−ＨＣｌ（１００ｍｇ）を９０ｍｇのＤＳＳ（分子量５００，０００）および８ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドとともに微粉砕した。混合物を、ルアープラグが装着された３ｍｌ注射器に充填した。酸化デキストラン溶液（１ｍｌ、分子量５００，０００；６６ｍｇ／ｍｌ）を第２の注射器に充填した。シリンジを接続した後に注射可能製剤を形成し、注射器ピストンを３０回往復運動させた。
【００５５】
（実施例１２）
抗生物質発泡体の調製
１つの注射器は、ポリマー溶液−酸化デキストラン（分子量７０，０００、１０％酸化、１６０ｍｇ／ｍｌ）およびカルボキシメチルセルロース（中程度の粘度、１６ｍｇ／ｍｌ）を含む。第２の注射器は、１５ｍｇのアジピン酸ジヒドラジド、５０ｍｇのシプロフロキサシン、および１．２ｇの重炭酸ナトリウムおよび１ｇのクエン酸からなる３０ｍｇの発泡性混合物を含む。それらの注射器を接続し、２０回の往復運動によって内容物を混合した。この抗生物質発泡体は、有利には、感染する、または感染する可能性の高い創傷の治療に使用される。
【００５６】
（実施例１３）
成形可能ゲルおよびフィルムの調製
１つの注射器は、酸化デキストラン（分子量７０，０００、１６０ｍｇ／ｍｌおよび１０％酸化）、およびカルボキシメチルセルロース（中程度の粘度、ナトリウム塩、１６ｍｇ／ｍｌ）を含む。第２の注射器は、アジピン酸ジヒドラジド（１５ｍｇ）および５０ｍｇのシプロフロキサシンを含む。それらの注射器を接続し、２０回の往復運動を経て内容物を混合し、絞り出した。グリコール酸デンプン（ナトリウム塩、３０ｍｇ）をカルボキシメチルセルロースの代わりに使用することができる。これらの製剤を迅速に広げてフィルムをキャスティングすることができる。別法として、欠陥部への導入または創傷への適用に先立って許容可能な可塑性を達成してからそれらを成形する。
【００５７】
（実施例１４）
アミノグリコシド抗生物質のカルボン酸塩の調製
アミカシン（５８６ｍｇ）を１０ｍｌの８０％メタノールに懸濁した。攪拌しながらオクタン酸（７００μｌ）を添加した。混合物を室温で３時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残渣をヘキサンで粉砕させた。融点が１０５〜１１０℃の固体が得られた。アミカシン１に対して酸４の化学量論比を用いると、この手順を用いて他の塩を作ることができる。例としては、ヘキサン酸塩およびラウリン酸塩が挙げられる。同様に、この実施例１３の手順に従ってトブラマイシンおよびゲンタマイシンのヘキサン酸塩、オクタン酸塩およびラウリン酸塩が調製された。
【００５８】
（実施例１５）
クリンダマイシンのカルボン酸塩の調製
クリンダマイシン（４６０ｍｇ）を５ｍｌの８０％メタノールに溶解した。攪拌しながらラウリン酸（２００ｍｇ）を添加した。混合物を室温で２時間攪拌し、次いでロータリーエバポレーターで濃縮した。１０ｍｌのヘキサンで粉砕して、固体を得た。減圧下で一晩乾燥させた後、融点は、１０３〜１０５℃であった。他の有用な塩としては、ヘキサン酸塩およびオクタン酸塩が挙げられる。同様にしてリンコマイシン塩を調製することができる。
【００５９】
（実施例１６）
ブピバカインのカルボン酸塩の調製
ブピバカイン（５７６ｍｇ）を７ｍｌの８０％メタノールに溶解した。この攪拌溶液に対して３１６μｌのカプリル酸を添加した。室温で２時間置いた後に、ロータリーエバポレーターを使用して混合物を濃縮した。得られた固体は、融点が９０から９６℃の範囲であった。同様にして、ヘキサン酸塩およびラウリン酸塩を調製することができる。
【００６０】
（実施例１７）
ドキシサイクリンマトリックスの調製
ドキシサイクリン（１００ｍｇ）を微粉砕し、６ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドと混合した。この混合物を、ルアープラグが装着された３ｍｌ注射器に充填した。酸化デキストラン溶液（１ｍｌ、分子量５００，０００；１１０ｍｇ／ｍｌ）を第２の注射器に充填した。それらの注射器を接続し、注射器ピストンを３０回往復運動させた後に、注射可能製剤を形成した。
【００６１】
（実施例１８）
抗生物質被覆インプラントの調製
カプリル酸トブラマイシン（５０ｍｇ）およびカプリル酸クリンダマイシン（５０ｍｇ）を一緒に粉砕した。この固体混合物を１０ｍｇのアジピン酸ジヒドラジドとともに注射器Ａ（３ｍｌ）に充填した。酸化デキストランの溶液（１ｍｌ；分子量７０，０００；１０％酸化；１００ｍｇ／ｍｌ）を注射器Ｂ（３ｍｌ）に充填した。大腿幹を６０℃に予備加熱した。注射器Ａと注射器Ｂを接続し、注射器ピストンを２０回往復運動させることによって内容物を混合した。ブラシ、および尖っていないカニューレが装着された注射器の一方を使用して、インプラントを材料の均質層で被覆した。一晩乾燥した後に、被覆インプラントを、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を含む管に３７℃で浸漬させた。溶出液は、１週間を上回る期間にわたって抗菌活性を示した。
【００６２】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられる実施形態について本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、対照的に、添付の特許請求の範囲の主旨および範囲内に含められる様々な変更および同等の構成を包括することを意図するものであることを理解すべきである。