(57)【要約】直接的に送達して、それによって物質が哺乳動物の皮膚内の皮内腔隙へと導入されるための方法であって、０ｍｍ〜１ｍｍの間の露出した高さを有する出口を有する少なくとも１つの小ゲージの中空針を通して上記物質を投与する工程を含む、方法。上記出口は、０．３ｍｍ〜２ｍｍの間の深さまで皮膚へと挿入され、その結果、上記物質の送達が０．３ｍｍ〜２ｍｍの間の深さで生じる。薬物学的物質を投与する方法であって、真皮へと物質を選択的に送達するために適切な長さおよび出口を有する１つ以上のマイクロニードルを通じて皮内に物質を注射または注入して真皮中に該物質の吸収を与える工程、を包含する、方法。
2004501725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳動物の皮膚内の皮内腔隙へと物質を直接的に送達するための方法であって、この方法は、０ｍｍ〜１ｍｍの間の露出した高さを有する出口を有する少なくとも１つの小ゲージの中空針を介して該物質を投与する工程を包含し、該出口が、０．３ｍｍ〜２ｍｍの間の深さまで皮膚に挿入され、その結果、該物質の送達が０．３ｍｍ〜２ｍｍの間の深さで生じる、方法。
【請求項２】
前記送達された物質は、皮下注射後の薬物動態と比較して改良された薬物動態を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記投与は、少なくとも１つの小ゲージの中空針を通じている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記針は、０ｍｍ〜１ｍｍの間の露出した高さを有する出口を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、注射工程は、前記表面より少なくとも約０．３ｍｍ下〜前記表面より約２ｍｍ以下で前記物質を送達する深さまで前記針を挿入する工程を包含する、方法。
【請求項６】
投与工程は、少なくとも約０．３ｍｍ〜約２ｍｍ以下の深さまで前記皮膚へと前記針を挿入する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記改良された薬物動態は、前記物質のバイオアベイラビリティーの増加である、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記改良された薬物動態は、Ｔｍａｘにおける減少である、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記改良された薬物動態は、Ｃｍａｘにおける増加である、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記改良された薬物動態は、Ｔｌａｇにおける減少である、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記改良された薬物動態が、吸収速度を高める、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記物質は、１０分以下の期間にわたって投与される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記物質は、１０分を超える期間にわたって投与される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記物質は、ペプチドまたはタンパク質である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記物質は、１ｎＬ／分〜２００ｍＬ／分の間の速度で投与される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記物質は、ホルモンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記タンパク質またはペプチドは、インスリン、顆粒球刺激因子およびＰＴＨからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記物質は、核酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記物質は、１０００ダルトンを超えない分子量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記物質は、１０００ダルトンを超える分子量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記物質は、疎水性である、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記物質は、親水性である、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記針は、皮膚に対して実質的に垂直に挿入される、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
薬物学的物質を投与する方法であって、この方法は、真皮へと該物質を選択的に送達するために適切な長さおよび出口を有する１つ以上のマイクロニードルを通じて皮内に該物質を注射または注入して該真皮中に該物質の吸収を与える工程、を包含する、方法。
【請求項２５】
前記物質の前記真皮への吸収は、皮下投与と比較して改良された全身的薬物動態を生じる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記改良された薬物動態は、バイオアベイラビリティーの増加である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記改良された薬物動態は、減少したＴｍａｘである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記改良された薬物動態は、Ｃｍａｘにおける増大である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記改良された薬物動態は、Ｔｌａｇにおける減少である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記改良された薬物動態は、高められた吸収速度である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記マイクロニードルの前記長さは、約０．５ｍｍ〜約１．７ｍｍである、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記マイクロニードルは、３０ゲージ針〜３４ゲージ針である、請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
前記マイクロニードルは、０ｍｍ〜１ｍｍの出口を有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
前記マイクロニードルは、皮膚表面に対して垂直にマイクロニードルを配置する送達デバイス中に構成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記マイクロニードルの針は、マイクロニードルの針の配列中に含まれる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記配列は、３つのマイクロニードルを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記配列は、６つのマイクロニードルを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
薬物学的物質の皮内注射のためのマイクロニードルであって、該マイクロニードルは、真皮へと該物質を特異的に送達するための適合性のために選択された長さおよび出口を有する、マイクロニードル。
【請求項３９】
前記マイクロニードルの前記長さは、約０．５ｍｍ〜約１．７ｍｍである、請求項３８に記載のマイクロニードル。
【請求項４０】
３０ゲージ針〜３４ゲージ針である、請求項３８に記載のマイクロニードル。
【請求項４１】
０ｍｍ〜１ｍｍの出口を有する、請求項３８に記載のマイクロニードル。
【請求項４２】
皮膚表面に対して垂直にマイクロニードルを配置する送達デバイス中に構成される、請求項３８に記載のマイクロニードル。
【請求項４３】
マイクロニードルの針の配列中にある、請求項４２に記載のマイクロニードル。
【請求項４４】
前記配列は、３つのマイクロニードルを含む、請求項４３に記載のマイクロニードル。
【請求項４５】
前記配列は、６つのマイクロニードルを含む、請求項４３に記載のマイクロニードル。
【請求項４６】
被験体に生物活性物質を送達するための方法であって、被験体の真皮腔隙を正確に標的化するために真皮アクセス手段を有するデバイスを用いて被験体の皮膚に生物活性物質の有効量を接触させる工程、を包含する方法。
【請求項４７】
前記生物活性物質の薬物動態は、皮下に投与される場合、前記物質の薬物動態と比較して、改良される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記改良された薬物動態は、バイオアベイラビリティーにおける増加である、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記改良された薬物動態は、Ｔｍａｘにおける減少である、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記改良された薬物動態は、皮下注射と比較した前記物質のＣｍａｘにおける増加を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記改良された薬物動態は、Ｔｌａｇにおける減少である、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記改良された薬物動態は、高められた吸収速度である、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
請求項４６に記載の方法であって、前記デバイスは、シリンジ、注入ポンプ、圧電ポンプ、電動ポンプ、電磁ポンプ、またはＢｅｌｌｅｖｉｌｌｅばねを含む流体推進手段を有する、方法。
【請求項５４】
前記真皮アクセス手段は、約０．５ｍｍ〜約１．７ｍｍの長さを有する１つ以上の中空マイクロカニューレを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５５】
前記真皮アクセス手段は、０ｍｍ〜１ｍｍの間の露出した高さを有する出口を有する１つ以上の中空マイクロカニューレを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５６】
被験体に生物活性物質を送達するための方法であって、該被験体の真皮腔隙を正確に標的化するために真皮アクセス手段を有するデバイスを用いて該被験体の皮膚に該生物活性物質の有効量を１ｎＬ／分〜２００ｍＬ／分の速度で接触させる工程、を包含する方法。
【請求項５７】
前記生物活性物質の薬物動態の迅速な開始は、皮下注射と比較して実質的に改良される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記バイオアベイラビリティーが増加する、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記薬物動態は、減少したＴｍａｘである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記薬物動態は、増加したＣｍａｘである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記薬物動態は、減少したＴｌａｇである、請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
前記薬物動態は、高められた吸収速度である、請求項５７に記載の方法。
【請求項６３】
前記真皮アクセス手段は、約０．５〜約２．０ｍｍの深さまで前記被験体の前記皮膚へと挿入する１つ以上の中空マイクロカニューレを有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項６４】
前記真皮アクセス手段は、０ｍｍ〜１ｍｍの間の露出した高さを有する出口を有する１つ以上の中空マイクロカニューレを有する、請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、皮膚の皮内（ｉｎｔｒａｄｅｒｍａｌ）層への物質の投与のための方法およびデバイスに関する。
【０００２】
（関連出願の引用）
本出願は、２０００年６月２９日に出願された米国出願番号０９／６０６，９０９号の一部継続出願である。
【０００３】
（発明の背景）
診断薬および薬物などの薬学的物質（医薬品）を効率的かつ安全に投与することの重要性が長きにわたって認識されてきた。全ての薬学的物質についての重要な検討事項であるが、生物工学産業から生じたタンパク質のような大きい分子について十分な生物学的利用性（バイオアベイラビリティー）を得るには、効率的かつ再現性の吸収を得る必要があることが最近、強調されている（Ｃｌｅｌａｎｄら、Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１２：２１２〜２１９，２００１）。従来の針（ニードル）の使用は、皮膚を通した投与によってヒトおよび動物へ薬学的物質を送達するための１つのアプローチを長らく提供してきた。注射の容易さを改善し、かつ従来の針に関連する患者の不安、および／または疼痛を軽減しながら、皮膚を通した再現性かつ効率的な送達を達成するためにかなりの労力がなされてきた。さらに、特定の送達系は、針（ニードル）を完全に排除し、そして化学的メディエーターまたは外的駆動力（例えば、イオン泳動的電流またはエレクトロポレーションまたはサーマルポレーション（ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｏｒａｔｉｏｎ）またはソノフォレシス（ｓｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ））に依存し、角質層（皮膚の最外層）を破り、そして皮膚の表面を通じて物質を送達する。しかし、このような送達系（送達システム）は、再現性に皮膚のバリア（障壁）を破ることも、薬学的物質を皮膚の表面より下の所定の深さに送達することもなく、結果として、臨床的な結果は変化し得る。従って、針を用いるような角質層の機械的破壊は、皮膚の表面を通じた物質の投与の最も再現性の方法を提供し、そして投与物質の所定の位置に対する制御および確実性を提供すると考えられる。
【０００４】
皮膚の表面下に物質を送達するためのアプローチは、ほぼ排他的に、経皮的投与（すなわち、皮膚の下の部位への皮膚を通じた物質の送達）を含む。経皮送達は、投与の皮下経路、筋肉内経路、または静脈内経路を含み、その中でも筋肉内（ＩＭ）注射および皮下（ＳＣ）注射が最も一般的に用いられてきた。
【０００５】
解剖学上、身体の外部表面は、２つの主な組織層である、外表皮および下部にある真皮（これらが一緒に皮膚を構成する）から形成される（概説については、Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ａｎｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｋｉｎ，Ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｌ．Ａ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ，編，Ｏｘｆｏｒｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，１９９１を参照のこと）。表皮（上皮）は、７５〜１５０μｍの間の総厚の５つの層（ｌａｙｅｒまたはｓｔｒａｔｕｍ）に細かく分割される。表皮（上皮）の下に真皮があり、真皮は２つの層を有し、この最外層部分は、真皮乳頭（ｐａｐｉｌｌａｒｙ  ｄｅｒｍｉｓ）と呼ばれ、最深部層は、網状真皮（ｒｅｔｉｃｕｌａｒ  ｄｅｒｍｉｓ）と呼ばれる。この真皮乳頭は、巨大微小循環性血液およびリンパ管叢を含む。対照的に、網状真皮は、比較的無細胞性かつ無血管性であり、そして濃密な膠質性結合組織および弾性結合組織からなる。表皮（上皮）および真皮の下は皮下組織（ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｔｉｓｓｕｅ）であり、これは、皮下組織（ｈｙｐｏｄｅｒｍｉｓ）とも呼ばれ、結合組織および脂肪組織からなる。筋組織は、皮下組織の下に存在する。
【０００６】
上記のように、皮下組織および筋組織の両方は、薬学的物質の投与のための部位として通常用いられてきた。しかし、真皮はほとんど、物質の投与部位としての標的にはされてこなかった。これは、おそらく、少なくとも部分的には、皮内空隙への正確な針（ニードル）の位置づけの困難性に起因する。さらに、たとえ真皮であっても、特に、真皮乳頭は、高い程度の血管分布を有することが公知であり、皮下投与に比べて投与物質に関する改善された吸収プロフィールを得るために、高い程度の血管分布を利用し得ることは従来は認識されていなかった。これが、小さい薬物分子が代表的に皮下組織（真皮よりもかなり容易にかつ予測どおりに標的される）に投与された後、急速に吸収される理由である。一方では、高分子（例えば、タンパク質）は代表的に、血管分布の程度にかかわらず、毛細管上皮を通じては十分吸収されず、その結果、高分子といえども皮内投与を達成することがさらに困難なので、皮下投与を上回る有意な吸収の利点が達成されるとは予期されない。
【０００７】
皮膚への表皮（上皮）下の投与および皮内空隙の領域への投与のための１つのアプローチは、ツベルクリン反応（マントー−ツベルクリン試験）（Ｍａｎｔｏｕｘ  ｔｕｂｅｒｕｃｌｉｎ  ｔｅｓｔ）において慣用的に用いられてきた。この手順において、精製されたタンパク質誘導体を、２７ゲージまたは３０ゲージの針（ニードル）を用いて皮膚表面へ浅い角度で注射する（Ｆｌｙｎｍら、Ｃｈｅｓｔ  １０６：１４６３〜５、１９９４）。しかし、注射の位置における不確実性の程度によって、ある程度の擬陽性の試験結果が生じる。さらに、この試験は、注射部位への反応を惹起するための局部的な注射を含み、そしてＭａｎｔｏｕｘ（ツベルクリン反応）のアプローチは、皮下の全身投与についての皮内注射の使用を導くことなはかった。
【０００８】
いくつかのグループが、「皮内」注射として特徴付けられたものによる、全身投与を報告している。このような報告の１つにおいて、皮下の比較試験および「皮内」注射と記載されたものを実施した（Ａｕｔｒｅｔら、Ｔｈｅｒａｐｉｅ  ４６：５〜８、１９９１）。試験した薬学的物質は、約３６００の分子量のタンパク質であるカルシトニンであった。この薬物は、皮内注射されるといわれたが、この注射は、角度６０で基部まで押し込まれた４ｍｍの針を用いた。これによって、血管新生した真皮乳頭でなく、約３．５ｍｍの深さに、そして網状真皮の下部に、または皮下組織に注射物の位置を得た。実際、このグループが、皮下組織ではなく、網状真皮の下部に注射した場合、この物質が比較的血管の少ない網状真皮に緩徐に吸収されるか、または皮下領域に拡散して、皮下投与および吸収と同じ機能であるものを生じることが期待される。このような実際の皮下投与または機能的な皮下投与によって、皮下投与と皮内投与として特徴付けられたものとの間に、最大血漿濃度に達した時間、各アッセイ時点での濃度、および曲線下面積について、違いがないという報告が説明される。
【０００９】
同様に、Ｂｒｅｓｓｏｌｌｅらは、セフタジジムナトリウムを投与した（ここで、４ｍｍの針を用いる「皮内」注射として特徴付けられた）（Ｂｒｅｓｓｏｌｌｅら、Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ．８２：１１７５〜１１７８，１９９３）。これによって皮膚表面の下４ｍｍの深さへの注射を得て、実際的または機能的な皮下注射を得たが、この場合には良好な皮下吸収は、予期されなかった。なぜならセフタジジムナトリウムは、疎水性かつ、比較的低分子量であるからである。
【００１０】
皮内薬物送達デバイスとして記載されたものについて別のグループが報告した（米国特許第５，００７，５０１号）。注射は、低速で指示され、そして注射部位は、表皮（上皮）の下のいくつかの領域（すなわち、表皮と真皮との間の界面または真皮もしくは皮下組織の内部）に意図される。しかし、この参考文献は、真皮への選択的投与を示唆する教示は提供しておらず、この文献は、このような選択的投与から生じ得る何らかの薬物動態学的利点の示唆もしない。
【００１１】
従って、薬学的物質の投与のための有効かつ安全な方法およびデバイスの必要性がなお存在している。
【００１２】
（発明の要旨）
本開示は、真皮の空隙を直接標的することに基づく新しい非経口的投与方法に関する。これによってこのような方法は、投与された物質の薬物動態学的（ＰＫ）および薬理学的（ＰＤ）パラメーターを劇的に変更する。直接の皮内（ＩＤ）投与の使用とは、本明細書において、以降は、例えば、マイクロニードル（微小針）に基づく注射および注入システムを用いる、真皮アクセス手段（ｄｅｒｍａｌ−ａｃｃｅｓｓ  ｍｅａｎ）（または皮内空隙を正確に標的するための他の手段）と呼ばれることを意味する。この手段では、薬物および診断物質（特にタンパク質およびペプチドホルモンである）を含む多くの物質の薬物動態は、皮下送達および静脈送達の伝統的な非経口的投与経路に比べて変更され得る。これらの知見は、マイクロデバイスに基づく注射手段にだけでなく、ＩＤ空隙への流体または粉末のニードルレス（針なし）またはニードルフリー（針なし）の衝撃注射（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）、マントー型（Ｍａｎｔｏｕｘ−ｔｙｐｅ）ＩＤ注射、マイクロデバイスを通じたイオン泳動の増強、および流体、固体または他の投薬形態の皮膚への直接的沈着のような他の送達方法にも適切である。開示されたのは、ＩＶアクセスの必要なしに、非経口的に投与された薬物の取り込みの速度を増加させる方法である。この送達方法の１つの有意な有利な効果は、さらに短いＴｍａｘ（薬物の最大血中濃度を達成する時間）を提供している。潜在的な必然的利点としては、所定の単位用量に対するさらに高い最大濃度（Ｃｍａｘ）、さらに高い生物学的利用性（バイオアベイラビリティ）、より迅速な取り込み速度、薬力学的効果または生物学的効果のさらに迅速な発現、および薬物デポ効果の減少が挙げられる。本発明に従って、改善された薬物動態学的手段は、薬物送達の皮下手段、筋肉内手段、または他の非ＩＶ非経口手段と比べて、投与された所定の量の化合物に対して、生物学的利用性（バイオアベイラビリティー）を増大し、遅延時間（Ｔｌａｇ）を減少し、Ｔｍａｘを減少し、吸収率をさらに早め、発現をさらに迅速にし、そして／またはＣｍａｘを増大した。
【００１３】
生物学的利用性（バイオアベイラビリティー）は、血液コンパートメントに達した所定の用量の総量を意味する。これは、濃度　対　時間のプロットにおける曲線下面積として一般に測定される。「遅延時間（ｌａｇ　ｔｉｍｅ）」は、化合物の投与と測定可能または検出可能な血液または血漿レベルまでの時間との間の遅れを意味する。Ｔｍａｘは、化合物が最大血液濃度に達する時間を示す値であり、Ｃｍａｘは、所定の用量および投与方法で達した最大血液濃度である。発現時間は、Ｔｌａｇ、Ｔｍａｘ、およびＣｍａｘの関数である。なぜなら、これらのパラメーターの全ては、生物学的効果を実現するのに必要な血液（または標的組織）濃度を達成するのに必要な時間に影響するからである。ＴｍａｘおよびＣｍａｘは、グラフ的な結果の視覚的検査によって決定され得、そしてしばしば、化合物の投与の２つの方法を比較するための十分な情報を提供し得る。しかし、数値は、動態モデルを用いた分析によって（以下に記載のように）、そして／または当業者に公知の他の手段によってさらに正確に決定され得る。
【００１４】
本発明によって教示されるように真皮空隙を直接標的することによって、薬物または診断物質の効果のさらに迅速な発現が提供される。本発明者らは、物質が迅速に吸収され得、そして制御されたＩＤ投与（真皮の脈管およびリンパ毛細管に選択的にアクセスする）を介して全身に分布され得、従ってこの物質は、ＳＣ投与よりも迅速にその有利な効果を発揮し得ることを見出した。これは、迅速な発現を要する薬物（例えば、血糖を低下させるインスリン）、急進的な癌性疼痛もしくは片頭痛緩和などに対する疼痛緩和にとって、または救急救済薬物（例えば、アドレナンもしくは抗毒）にとって特別な重要性を有する。天然のホルモンはまた、迅速な発現バースト、それに続く迅速なクリアランスを伴う脈動性の様式で放出される。例は、生物学的刺激（例えば、高いグルコースレベル）に応答して放出されるインスリンを含む。別の例は、雌性の生殖ホルモンであり、これは、脈動性の様式で一定時間間隔で放出される。ヒトの成長ホルモンはまた、睡眠の間に、脈動性の様式で正常患者に放出される。この利点によって、合成薬物化合物で天然の身体リズムを模倣することによるさらに良好な治療が可能になる。同様に、これによって、インスリン送達を介した血液グルコース制御（コントロール）のようないくつかの現在の治療がさらに促進され得る。「閉鎖回路（ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ）」式のインスリンポンプを準備することに対する多くの現在の企図は、インスリンを投与することと生物学的効果が生じるのを待つこととの間の遅延期間によって妨害される。これによって、リアルタイムで、過剰タイトレーションや低血糖の危険なしに十分なインスリンが与えられたか否かを確認することが困難になる。さらに迅速なＰＫ／ＰＤのＩＤ送達によって、このタイプの問題のかなりが排除される。
【００１５】
哺乳動物の皮膚は、上記のように、２つの層、特に表皮（上皮）および真皮を含む。表皮は、５つの層、すなわち角質層、透明層（淡明層）、顆粒層、および胚芽層および真皮からなり、真皮は２つの層、すなわち、真皮乳頭および深部網状真皮からなる。この真皮および表皮の厚みは、個体間で、そして個体中で異なる身体の位置で変化する。例えば、特定の試験報告によって、表皮は、約４０〜約９０μｍの厚みで変化し、そして真皮の厚みは、身体の同じ領域における表皮のすぐ下から１ｍｍ未満の深さまでから、身体の他の領域におけるすぐ２ｍｍ下から約４ｍｍまでの範囲にわたることが報告されている（Ｈｗａｎｇら、Ａｎｎ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｕｒｇ  ４６：３２７〜３３１，２００１；Ｓｏｕｔｈｗｏｏｄ，Ｐｌａｓｔ．Ｒｅｃｏｎｓｔｒ．Ｓｕｒｇ  １５：４２３〜４２９，１９９５；Ｒｕｓｈｍｅｒら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  １５４：３４３〜３４８，１９６６）。
【００１６】
本明細書において用いる場合、皮内の（ｉｎｔｒａｄｅｒｍａｌ）とは、物質が血管に富む真皮乳頭に容易に達し、かつ毛細血管および／またはリンパ管に迅速に吸収されて全身的に生体利用可能になる様式における、この物質の真皮への投与を意味することを意図する。これは、物質が真皮乳頭へ容易に拡散するような、真皮の上部領域（すなわち、真皮乳頭）、または比較的脈管の少ない網状真皮の上部における物質の配置から生じ得る。主に、少なくとも約０．３ｍｍ、より好ましくは、少なくとも約０．４ｍｍ、そして最も好ましくは少なくとも約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下、そして最も好ましくは約１．７ｍｍ以下までの深さの物質の配置によって、高分子、および／または疎水性物質の迅速な吸収が生じると考えられる。主に、網状真皮へのさらに深いか、および／または下部への物質の配置によって、脈管の少ない網状真皮または皮下領域（このいずれかが、高分子および／または疎水性物質の吸収の低下の原因となる）に物質が緩徐に吸収されると考えられる。網状真皮における真皮乳頭の下であるが、真皮と皮下組織との間の境界面の十分に上である、皮下空隙における物質の制御（コントロール）された送達は、（影響をうけていない）脈管およびリンパの毛細血管床（真皮乳頭における）へのこの物質の効率的な（外向き）移動を可能にする。ここでこの物質は、任意の他の皮膚反応組織コンパートメントによって一過性に隔離されることなく、これらの毛細血管を介して全身循環に吸収され得る。
【００１７】
本発明の別の利点は、さらに迅速な全身分布、および薬物または診断薬のオフセットを得ることである。これはまた、脈動性の様式で身体中で分泌される多くのホルモンについて適切である。多くの副作用は投与された物質の継続的な循環レベルを有することに関連する。非常に適切な例は、血液中に持続的に存在する場合、実際に反対の効果を有する（不妊を生じる）雌性生殖ホルモンである。同様に、インスリンの持続的かつ上昇したレベルは、質および感度の両方においてインスリンレセプターをダウンレギュレーション（下方制御）すると懸念される。
【００１８】
本発明の別の利点は、薬物または診断薬のさらに高い生物学的利用性を達成することである。この効果は、高分子量物質、特にタンパク質、ペプチドおよびポリサッカライドのＩＤ投与に対して最も劇的であった。直接の利益は、生物学的利用性の増強を伴うＩＤ投与が活性な薬剤をほとんど用いずに、等価な生物学的効果を可能にするということである。これによって、特に高価なタンパク質治療剤および診断について、薬物製造業者およびおそらくは消費者にとって直接的な経済的な利点が生じる。同様に、さらに高い生物学的利用性によって、全体的投薬量の減少が可能になり、そして高用量に関連する患者の副作用を減少し得る。
【００１９】
本発明の別の利点は、薬物または診断物質のさらに高い最大濃度の到達である。本発明者らは、ＩＤ投与された物質が、さらに迅速に吸収され、ボーラス投与でさらに高い初期濃度を生じることを見出した。これは物質に最も有益であり、この物質の有効性が最大濃度に関連する。さらに迅速な発現によって、この物質のさらに少ない量で達成される、さらに高いＣＭａｘ値が可能になる。従って、用量を低下させることが可能になり、経済的利点および生理学的利点が得られる。なぜなら、さらに少量の薬物または診断薬が身体によって排出されなければならないからである。
【００２０】
本発明の別の利点は、薬物または診断薬の全身的排出速度または内因性のクリアランス機構において変化がないことである。本出願人らによる今日までの全ての試験は、ＩＶ投与経路またはＳＣ投与経路で試験した物質について同じ全身的排除速度を維持していた。このことによって、この投薬経路は全身クリアランスの生物学的機構において変化を有さないことが示される。これは、調節の観点からの有利な点である。なぜなら分解経路およびクリアランス経路はＦＤＡの承認のための提出の前に再試験される必要はないからである。これはまた、薬物動態の観点から有利である。なぜなら、これによって投薬レジメンの予測が可能になるからである。いくつかの物質は、そのクリアランス機構が濃度依存性である場合に、身体からさらに迅速に排出され得る。ＩＤ送達によってさらに高いＣｍａｘが得られるので、クリアランス速度は増大し得るが、内在性の機構は不変のままである。
【００２１】
本発明の別の利点は、薬物動態学的機構または生物学的応答機構において変化がないことである。上記のように、本出願人らによって教示される方法によって投与された薬物は、他の送達手段に対して内在性である同じ生物学的経路によって、その効果をなお発揮する。どのような薬物動態学的変化も、生物学的システムに存在する、異なるパターンの出現、消失、および薬物または診断薬の濃度にしか関連しない。
【００２２】
本発明の方法を用いて、薬学的化合物は、ボーラスとして、または注入によって投与され得る。本明細書において用いる場合、用語「ボーラス」とは、１０分未満の時間内に送達される量を意味することが意図される。「注入」とは、１０分を超える時間にわたる物質の送達を意味することを意図する。ボーラス投与または送達は、速度制御手段（例えば、ポンプ）で実行され得るか、または特定の速度制御手段（例えば、ユーザー（使用者）の自己注射）を有さないことが理解される。
【００２３】
本発明の別の利点は、薬物が全身吸収の前に、皮膚組織コンパートメントを通過して捕獲される時に、発動された身体的障壁（バリアー）または動態学的障壁の除去である。このような障壁の排除は、種々の薬物クラスに対して非常に広範な適用をもたらす。皮下投与された多くの薬物は、このデポ効果を発揮する−−すなわち、この薬物は、脂肪組織に対する親和性または脂肪組織を通じた緩徐な拡散によって、全身吸収の前の速度決定工程として、ＳＣ空隙（ここにこの薬物が捕獲される）から緩徐に遊離（放出）される。このデポ効果によって、ＩＤに比べて、さらに低いＣｍａｘおよびさらに長いＴｍａｘが生じ、そして吸収における個体間の高度のばらつきが生じ得る。この効果はまた、浸透の強化、イオン泳動技術、ソノフォレシス（ｓｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）、または角質切除もしくは破壊方法を伴ってかまたは伴わずに、受動的パッチ技術を含む経皮送達方法に匹敵する。経皮パッチ技術は、非常に不透性の角質および表皮の障壁を通じた薬物分離に依存する。高度に親油性の化合物を除くわずかな薬物がこの障壁を破り得、そして破り得る薬物はしばしば、この薬物の組織飽和および捕獲に起因して、延長した消失の動態学を示す。能動的な経皮手段はなお（受動的移入手段よりもしばしば速い、ものの）、化合物のクラスに制限される。この化合物のクラスは、電荷反発力または他の電気的もしくは静電的手段によって動かされ得るか、あるいは音波の付与の間、組織のキャビテーションによって生じる一過性の孔（ｐｏｒｅ）を通じて受動的に運搬され得る。角質および上皮はなおこの輸送を阻害するための有効な手段を提供する。熱アブレーション（サーマルアブレーション）もしくはレーザーアブレーション、研磨方法またはたの方法による角質除去はまだ、薬物の浸透または取り込みを容易にするための駆動力を欠いている。機械的手段による直接ＩＤ投与は、皮膚の動態学的障壁特性を上回り、そして薬物またはその処方物賦形剤の薬学的特性または生理化学的特性によって制限されない。
【００２４】
本発明の別の利点は、非常に制御可能な投薬レジメンである。本発明者らは、ＩＤ注入試験が、この経路によって送達された薬物または診断薬の迅速な発現および消失の動態学に起因して非常に制御可能でありかつ予測可能である投薬プロフィールを実証したことを決定した。これによって、ＩＤ送達を、身体への薬物または診断薬の定量を調節する流体制御手段または他の制御システムと組み合わせる場合、所望の投薬レジメンを上回るほとんど完全な（絶対的）制御（コントロール）が可能になる。この単一の利点のみがほとんどの薬物および診断薬送達方法の主な目的の１つである。以前に規定されたようなボーラスＩＤ物質投与は、ＩＶ注射に最も類似の動態を生じ、疼痛緩和化合物、食事時のインスリン、救急薬、勃起障害化合物、または迅速な発現を要する他の薬物に最も所望され得る。単独でまたは相乗的に作用し得る物質の組み合わせもまた含まれる。注入を介するＩＤ投与期間を延長することは、ＳＣ取り込みパラメーターを効率的に模倣し得るが、さらに良好な予測性をともなう。このプロフィールは、成長モルモンのような物質、または鎮痛薬に特に良好である。さらに長期の注入は、代表的に低い注入速度で、薬物の継続的な低い基準レベルを生じ得、これは、抗凝固剤、基準的インスリン、および慢性疼痛治療に所望される。これらの動態学的プロフィールは、所望されるほとんどあらゆる動態学的プロフィールを示すような複数の様式で組合され得る。例としては、脈動の間、総クリアランスを伴い、９０分ごとの間欠的ピークを要する、妊娠誘発のための黄体形成ホルモン放出ホルモン（ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ　ｈｏｒｍｏｎｅ（ＬＨＲＨ））の脈動性の送達がある。他の例は、片頭痛の緩和のための薬物の迅速なピーク発現、それに続く疼痛予防のためのさらに低レベルである。
【００２５】
本発明の別の利点は、薬物および診断薬の分解、ならびに／または所望されない免疫学的活性の低下である。化学的エンハンサーまたはイオントフォレーシス、またはソノフォレーシスまたはエレクトロポレーションまたはサーマルポレーションを用いた経皮方法は、薬物が、高い代謝活性および免疫原性活性を有する、生存上皮層を通過することを必要とする。表皮における物質の代謝変換または免疫グロブリンによる没収によって、吸収に利用可能な薬物の量が減少する。ＩＤ投与は、真皮に薬物を直接配置することによってこの問題を回避し、これによって表皮を全体としてバイパス（迂回）する。
【００２６】
本発明のこれらおよび他の利点は、皮膚の真皮空隙への薬物、診断薬、および他の物質の、真皮乳頭による直接的標的化吸収によって、および制御された送達によって達成される。本発明者らは、皮内空隙を特異的に標的化することによって、および送達の速度およびパターンを制御することによって、特定の薬物により示される薬物動態が、予期せず改善され得ること、および多くの状況では変化して、これには結果として臨床的利点を伴うことを見出した。このような薬物動態は、ＩＶアクセスを除けば、他の非経口投与経路によっては、容易に得られ得ないか、または制御され得ない。
【００２７】
本発明は、ヒトまたは動物への薬物、診断薬、および他の物質のＩＤ送達の臨床的有用性を改善する。この方法は、真皮アクセス手段（例えば、小ゲージの針、特にマイクロニードル）を使用して、ボーラスとしてまたは注入によって、皮内空隙を直接標的し、そして皮内空隙へ物質を送達する。真皮内の真皮アクセス手段の位置付けは、活性な物質の有効な送達および薬物動態学的制御を提供することが発見されている。真皮アクセス手段は、皮膚からの物質の漏出を防ぎ、かつ皮内空隙内での吸収を改善するように設計される。本発明の方法に従って送達されるホルモン薬の薬物動態は、薬物の従来のＳＣ送達の薬物動態と大いに異なることが見出されており、このことは、本発明の方法に従うＩＤ投与が、臨床結果の改善を提供することを示す。皮内空隙の適切な深さに真皮アクセス手段を位置付け、そして流体送達の容積および速度を制御する送達デバイスは、所望の位置に漏出なくこの物質を正確に送達する。
【００２８】
開示されたのは、ＩＶアクセスを必要としない、非経口的に投与された薬物の取り込み速度（率）を増大する方法である。この効果は、さらに短いＴｍａｘを提供する。可能性のある結果的な利点としては、所定の単位用量についてのさらに高い最大濃度（Ｃｍａｘ）、さらに高い生物学的利用性（バイオアベイラビリティ）、薬物動態または生物学的効果のさらに迅速な発現、および薬物デポ効果の低下が挙げられる。
【００２９】
皮内空隙内の真皮アクセス手段の適切な深度制御によって、本発明の方法に従って送達されたホルモン薬の薬物動態は、必要であれば、薬物の従来のＳＣ送達と同様の臨床的結果を生じ得ることがまた見出されている。
【００３０】
個々の化合物についての薬物動態学的プロフィールは、その化合物の化学的特性によって変化する。例えば、比較的大きい化合物（少なくとも１０００ダルトンの分子量を有する）、および少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンのさらに大きい化合物、ならびに／または疎水性の化合物は、伝統的な非経口の投与方法（例えば、筋肉内、皮下、または皮下注射）に比べて、最も大きな変化を示すことが期待される。全体として、小さい親水性物質は、他の方法に比べてＩＤ送達と類似の動態を示すことが期待される。
【００３１】
（発明の詳細な説明）
本発明は、皮内空隙を直接的に標的化することによる、ヒトまたは動物被験体への薬物または他の物質の送達による治療的処置のための方法を提供する。ここでこの薬物または物質は、デバイスに組み込まれた１つ以上の真皮アクセス手段を通じて皮内空隙に投与される。本発明の方法によって注入された物質は、ＳＣ注射によって投与された同じ物質で観察された薬物動態よりも優れ、かつ臨床上さらに所望され得る薬物動態を示すことが見出されている。
【００３２】
本発明に従うＩＤ投与のために用いた真皮アクセス手段は、それが、皮内空隙内の所望の標的された深度まで被験体の皮膚を通過することなくそれに浸透する限りは重要ではない。ほとんどの場合、このデバイスは、皮膚にそして約０．５〜２ｍｍの深さに浸透する。この真皮アクセス手段は、全てが公知のタイプの、単一または複数の針（ニードル）列を使用する、従来の注射針、カテーテル、またはマイクロニードルを備え得る。真皮アクセス手段は、衝撃注射（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）デバイスを備える針なし（ニードルレス）デバイスを含み得る。用語「ニードル（単数および複数）」は、本明細書において用いる場合、このようなニードル状（針様）の構造の全てを包含することを意図する。用語マイクロニードル（ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅ）は、本明細書において用いる場合、約３０ゲージよりも小さい構造、代表的に約３１〜５０ゲージ（このような構造が事実上円柱状である場合）を包含することを意図する。従って、非円柱状の構造は、用語、マイクロニードルに包含され、これは匹敵する直径を有し、そして錐体、長方形、八角形、くさび（Ｖ字）形、および他の幾何形状を含む。真皮アクセス手段はまた、衝撃流体注射デバイス、パウダージエット送達デバイス、圧電補助送達デバイス、起電補助送達デバイス、電磁補助送達デバイス、ガス補助送達デバイスを含み、これは皮膚に直接浸透し、真皮空隙内の標的位置に対して物質を送達または直接送達するためのアクセスを提供する。真皮アクセス手段による物質の送達の標的された深さを変化することによって、薬物または物質の薬物動態学的および薬力学的（ＰＫ／ＰＤ）な挙動は、特定の患者状態に最も適切な所望の臨床適用に対して仕立てられ得る。真皮アクセス手段による物質の送達の標的深度は、医師によって手動で（または所望の深さに達したときを示す指示手段の補助ありもしくは補助なしで）制御され得る。しかし、好ましくは、デバイスは皮内空隙内の所望の深さに皮膚浸透を制御するための構造的手段を有する。これは、最も代表的には、針（ニードル）が取り付けられる裏層またはプラットフォーム（基盤）の形態をとり得る真皮アクセス手段のシャフトに結合した拡張領域またはハブによって達成される。真皮アクセス手段としてのマイクロニードルの長さは、製造プロセスの間、容易に変化され、そして慣用的に２ｍｍより短い長さで生成される。マイクロニードルはまた、注射または注入の間疼痛および他の感覚をさらに減少させるため、非常に鋭く、そして非常に小さいゲージである。それらは、個々のシングルルーメン（単一管腔）（ｓｉｎｇｌｅ−ｌｕｍｅｎ）マイクロニードルとして本発明において用いられ得るか、または送達の速度または所定の時間内に送達される物質の量を増大するため、複数のマイクロニードルが直線状整列（リニアアレイ）または２次元整列（２次元アレイ）でアセンブル（組み立て）または製造され得る。マイクロニードルは、ホルダーおよびハウジングのような種々のデバイスに組み込まれ得、これがまた浸透の深さを制限するように働き得る。本発明の真皮アクセス手段はまた、送達の前に物質を含むためのリザーバ、または圧力下でこの薬物または他の物質を送達するためのポンプもしくは他の手段を組み込み得る。あるいは、真皮アクセス手段を収納しているデバイスは、このようなさらなる構成要素に外部連結され得る。
【００３３】
ＩＶ様の薬物動態は、毛細管微小血管およびリンパの微小血管との緊密な接触において真皮コンパートメントへ薬物を投与することによって達成される。用語微小血管床または毛細管床とは、真皮領域内の脈管またはリンパ排出経路のいずれかをいうことが理解されるべきである。
【００３４】
作用のいずれの理論的機構によっても束縛されることを意図しないが、真皮への投与の際に観察された迅速な吸収は、真皮中の血管およびリンパ管のリッチな神経叢の結果として達成されると考えられる。しかし、真皮における血液神経叢およびリンパ神経叢の存在は、それ自体が高分子の吸収の増強を生じるとは予想されない。この理由は、毛細管内皮が正常には、高分子（例えば、タンパク質、多糖類、核酸ポリマー、ペグ化されたタンパク質のような付着されたポリマーを有する物質、など）に対して低透過性または不透過性であることである。このような高分子は、少なくとも１０００ダルトンの分子量、または少なくとも２０００ダルトン、少なくとも４０００ダルトン、少なくとも１０，０００ダルトンまたはそれ以上でさえあるさらに高分子量の高分子である。さらに、血管コンパートメントへの間質からの比較的遅いリンパ排出がまた、真皮への薬学的物質の位置づけの際に、血漿中濃度の迅速な増大を生じるとは予想されない。
【００３５】
本明細書において報告された予想されない吸収の増強についての１つの可能性のある説明は、真皮乳頭に容易に達するような物質の注射の際、血流および毛細管浸透度の増大が生じるということである。例えば、３ｍｍの深さへの針刺し（ピンプリック）によって血流の増大が生じ、そしてこれは、疼痛刺激とは無関係でありヒスタミンの組織放出に起因すると仮定されることが公知である（Ａｒｉｌｄｓｓｏｎら、Ｍｉｃｒｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｒｅｓ．５９：１２２〜１３０，２０００）。これは、皮膚傷害に応答して惹起された急性の炎症性反応が血流および毛細管浸透度の一過性の増加を生じるという観察（Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｋｉｎ，第２版，Ｌ．Ａ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ編、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖ．Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９１，第１０６０頁；Ｗｉｌｈｅｍ，Ｒｅｖ．Ｃａｎ．Ｂｉｏｌ．３０：１５３〜１７２，１９７１を参照のこと）と一致している。同時に、皮内層への注射は、間質圧力を増大することが予想される。約−７ｍｍＨｇ〜約＋２ｍｍＨｇの値（「正常範囲」を超える）の間質圧力の増大によって、リンパ管が拡張し、そしてリンパ流が増大することが公知である（Ｓｋｏｂｅら、Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．５：１４〜１９，２０００）。従って、皮内層への注射によって惹起された間質圧力の増大が、リンパ流を増大し、そして真皮に注射された物質の吸収を増大したと考えられる。
【００３６】
「改善された薬物動態」によって、例えば、標準的な薬物動態学的パラメーター（例えば、最大血漿濃度までの時間（Ｔｍａｘ）、最大血漿濃度の大きさ（Ｃｍａｘ）、あるいは最小で検出可能な血液濃度または血漿濃度を誘発するまでの時間（Ｔｌａｇ））によって測定されるような薬物動態学プロフィールの増強が達成されることを意味する。増強された吸収プロフィールによって、このような薬物動態学的パラメーターによって測定されるように、吸収が改善されるかまたは吸収がより大きいことを意味する。薬物動態学的パラメーターの測定および最小有効濃度の決定は、当該分野で慣用的に実行される。得られる値は、標準的な投与経路（例えば、皮下投与または筋内投与など）との比較によって増強されると考えられる。このような比較において、皮内層への投与および参照部位への投与（例えば、皮下投与）は、同じ用量レベル（すなわち、単位時間当たりの量および容積に関して、同じ量かつ同じ濃度の薬物ならびに同じキャリアビヒクルおよび同じ投与経路）を有することが、好ましいが、これは必ずしも必須ではない。従って、例えば、１００μｇ／ｍｌのような濃度および５分間の期間にわたって１００μＬ／分の速度での真皮への所定の医薬物質の投与は、好ましくは、１００μｇ／ｍｌの同じ濃度および５分間の期間にわたって１００μＬ／分の同じ速度での、皮下空隙への同じ医薬物質の投与と比較される。
【００３７】
増強された吸収プロフィールは、皮下注射された場合に十分に吸収されない物質（例えば、高分子および／または疎水性物質）に対して特に顕性であると考えられる。一般的に、高分子は、十分に皮下吸収されず、そしてこれは、毛細管の孔サイズに対する高分子のサイズに起因し得るだけでなく、これは、高分子のサイズの起因する間隙を介した拡散が遅いことにもまた起因し得る。高分子が、疎水性性質および／または親水性性質を有する異なるドメインを保有し得ることが理解される。対照的に、親水性である低分子は、一般的に皮下投与された場合に十分に吸収され、そして真皮への注射の際に見出される吸収プロフィールが、皮下投与後の吸収と比較して増強されない可能性がある。本明細書中の疎水性物質に対する参照は、水への溶解度が実質的に不溶性であるほど低い低分子量物質（例えば、１０００ダルトン未満の分子量を有する物質）を意味することが意図される。
【００３８】
上記のＰＫの利点およびＰＤの利点は、皮膚毛細血管床の正確な直接的標的化によって最良に理解される。これは、例えば、約２５０ミクロン未満の外径、および２ｍｍ未満の露出長のマイクロニードルシステムを用いることによって、達成される。このようなシステムは、鋼、シリコン、セラミック、および他の金属、プラスチック、ポリマー、糖、生物学的材料および／もしくは生分解性材料、ならびに／またはこれらの組み合わせを含む種々の材料から公知の方法を用いて構築され得る。
【００３９】
皮内投与方法の特定の特徴が、臨床的に有用なＰＫ／ＰＤおよび用量の正確さを提供することが、見出された。例えば、皮膚内の針（ニードル）の出口の位置付けが、ＰＫ／ＰＤパラメーターに有意に影響を与えることが見出された。斜角を有する、従来のゲージ針または標準的なゲージ針の出口は、相対的に大きな露出高（出口の垂直の高さ）を有する。針（ニードル）の先端は皮内空隙内に所望の深さで配置され得るが、針の出口の大きな露出高は、皮膚表面により近い、非常に浅い深さに送達物質を配置させる。結果として、この物質は、皮膚自体によってもたらされる背圧および注射または注入からの蓄積する流体から生成される圧力に起因して、皮膚から放出する傾向にある。すなわち、より深い深さにおけるより大きい露出高を有する針の出口が、なお効率的に密封させ、一方、同じ露出高を有する出口は、皮内空隙内のより浅い深さに配置される場合、効率的に密封しない。代表的に、針の出口の露出高は、０〜約１ｍｍである。０ｍｍの露出高を有する針の出口は、傾斜を有さず、そして針の先端である。この場合、出口の深さは、針の貫通の深さと同じである。傾斜によって形成されるかまたは針の側面を介した開口によるかのいずれかである針（ニードル）の出口は、測定可能な露出高を有する。単一の針が、真皮空隙への物質の送達に適した１より多くの開口部または出口を有し得ることが理解される。
【００４０】
注射または注入の圧力を制御することによってＩＤ投与の間にもたらされる高い背圧を回避し得ることもまた、見出された。液体表面上に直接一定圧力を配置することによって、より一定の送達速度が達成され得、これは、吸収を最適化し得、そして改善された薬物動態学を獲得し得る。送達速度および容量もまた、送達部位における膨疹の形成を回避し、そして皮膚の外に真皮アクセス手段を押すことによる背圧を回避するために、制御され得る。選択された物質に対してこれらの効果を得るための適切な送達速度および容積は、通常の技術のみを用いて実験的に決定され得る。複数の針の間の増加した間隔は、より広い流体分布を可能にし、そして送達速度の増加またはより多い流体容量を可能にする。さらに、ＩＤ注入またはＩＤ注射が、特に、インビボ分解もしくはクリアランスを受け易い薬物またはＳＣ脂肪組織に対する親和性を有する化合物またはＳＣマトリックスを介してゆっくりと分散する高分子について、従来のＳＣ投与よりもより高い薬物初期血漿レベルを、頻繁に生成することが、見出された。これは、多くの場合、ＩＤ経路を介して送達される物質のより少ない用量を可能にし得る。
【００４１】
本発明を実行するのに有用な投与方法としては、ヒト被験体または動物被験体への薬物および他の物質のボーラス送達および注入送達の両方が挙げられる。ボーラス用量は、相対的に短い期間（代表的に、約１０分未満）にわたる単一容量単位で送達される単一用量である。注入投与は、相対的により延長された期間（代表的に約１０分よりも長く）にわたる、一定または可変性であり得る選択された速度での流体の投与を含む。物質を送達するために、真皮アクセス手段は、被験体の皮膚に隣接して配置されて皮内空隙内での直接標的化されたアクセスを提供し、そしてこの物質は、これらが局所的に作用し得るかまたは血流によって吸収され得、そして全身に分配され得る場合、皮内空隙に送達または投与される。真皮アクセス手段は、送達される物質を含むレザバに連結され得る。送達または投与される物質の形態は、薬学的に受容可能な希釈剤または溶媒、乳濁液、懸濁液、ゲル、懸濁されるか分散されるかのいずれかであるマクロ粒子およびナノ粒子のような粒子、ならびにこれらのインサイチュ形成ビヒクル中の、それらの溶液が挙げられる。皮内空隙へのレザバからの送達は、受動的（送達される物質に対して外圧または他の駆動手段を適用しない）および／または能動的（圧力または他の駆動手段を適用する）かのいずれかで生じ得る。好ましい圧力生成手段の例としては、ポンプ、シリンジ、エラストマーの膜、ガス圧力、圧電性ポンプ、電動ポンプ、電磁気ポンプ、またはさらばねもしくはワッシャー、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。所望される場合、物質の送達速度は、圧力生成手段によって可変性に制御され得る。結果として、この物質は、真皮空隙に侵入し、そして臨床的に有効な結果を生成するのに十分な量および速度で吸収される。
【００４２】
本明細書中に使用される場合、用語「臨床的に有効な結果」とは、物質の投与から生じる、診断的に有用な応答および治療的に有用な応答の両方を含む臨床的に有用な生物学的応答を意味する。例えば、疾患または状態の診断試験または予防または処置は、臨床的に有効な結果である。このような臨床的に有効な結果としては、診断的結果（例えば、イヌリン注射後の糸球体浸透圧の測定、ＡＣＴＨの注射後の子供における副腎皮質機能の診断、コレシストキニンの注射の際に胆嚢が収縮し、胆汁を排除させることなど）、ならびに治療的結果（例えば、インスリンの注射の際の血糖値レベルの臨床的に適切な制御、副甲状腺ホルモンまたは増殖ホルモンなどのホルモン注射後のホルモン欠乏の臨床的に適切な管理、抗毒素の注射の際の毒性の臨床的に適切な処置など）が挙げられる。
【００４３】
本発明に従って皮内送達され得る物質は、薬学的または生物学的に活性な物質を含むことを意図され、これらの物質としては、例えば、診断剤、薬品、および例えば、機能性食品のような治療的または健康的な利点を提供する他の物質が挙げられる。本発明において有用な診断用物質としては、例えば、インスリン、ＡＣＴＨ（例えば、コルチコトロピン注入）、黄体化ホルモン放出ホルモン（例えば、塩酸ゴナドレリン）、成長ホルモン放出ホルモン（例えば、セルモレリンアセテート）、コレシストキニン（シンカリド）、副甲状腺ホルモンおよびそのフラグメント（例えば、テリパラチドアセテート）、甲状腺放出ホルモンおよびそのアナログ（例えば、プロチレリン）、セクレチンなどの高分子物質が挙げられる。
【００４４】
本発明と共に使用され得る治療物質としては、以下が挙げられる：α−１抗トリプシン、抗新脈管形剤、アンチセンス、ブトルファノール、カルシトニンおよびアナログ、セレダーゼ（ｃｅｒｅｄａｓｅ）、ＣＯＸ−ＩＩインヒビター、皮膚科学的な薬剤、ジヒドロエルゴタミン、ドーパミンアゴニストおよびドーパミンアンタゴニスト、エンケファリンおよび他のオピオイドペプチド、上皮増殖因子、エリトロポイエチンおよびアナログ、卵胞刺激ホルモン、Ｇ−ＣＳＦ、グルカゴン、ＧＭ−ＣＳＦ、グラニセトロン、増殖ホルモンおよびアナログ（増殖ホルモン放出ホルモンを含む）、増殖ホルモンアンタゴニスト、ヒルジンおよびヒルジンアナログ（例えば、Ｈｉｒｕｌｏｇ）、ＩｇＥ抑制因子、インスリン、インスリノトロピン（ｉｎｓｕｌｉｎｏｔｒｏｐｉｎ）およびアナログ、インスリン様増殖因子、インターフェロン、インターロイキン、黄体形成ホルモン、黄体形成ホルモン放出ホルモンおよびアナログ、ヘパリン、低分子量ヘパリンおよび他の天然グリコアミノグリカン、改変グリコアミノグリカン、もしくは合成グリコアミノグリカン、Ｍ−ＣＳＦ、メトクロプラミド、ミダゾラム、モノクローナル抗体、ペグ化（ｐｅｇｌｙａｔｅｄ）抗体、ペグ化（ｐｅｇｙｌａｔｅｄ）タンパク質あるいは親水性ポリマーもしくは疎水性ポリマーまたはさらなる官能基を有する任意の改変タンパク質、融合タンパク質、単鎖抗体フラグメントあるいは付着タンパク質、高分子、またはそれのさらなる官能基の任意の組み合わせを有する単鎖抗体フラグメント、麻酔鎮痛薬、ニコチン、非ステロイド抗炎症剤、オリゴ糖、オンダンセトロン、副甲状腺ホルモンおよびアナログ、副甲状腺ホルモンアンタゴニスト、プロスタグランジンアンタゴニスト、プロスタグランジン、組換え可溶性レセプター、スコポラミン、セロトニンアゴニストおよびセロトニンアンタゴニスト、シルデナフィル（ｓｉｌｄｅｎａｆｉｌ）、テルブタリン、血栓崩壊剤、組織プラスミノゲンアクチベーター、ＴＮＦ−およびＴＮＦ−アンタゴニスト、ワクチン（キャリア／アジュバンドを伴なうかまたは伴なわない）（嗜癖、関節炎、コレラ、コカイン嗜癖、ジフテリア、破傷風、ＨＩＢ、ライム病、髄膜炎菌、麻疹、おたふくかぜ、風疹、水痘、黄熱病、ＲＳウイルス、ダニ媒介日本脳炎、肺炎球菌、連鎖球菌、腸チフス、インフルエンザ、肝炎（Ａ型肝炎、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎およびＥ型肝炎を含む）、中耳炎、狂犬病、ポリオ、ＨＩＶ、パラインフルエンザ、ロタウイルス、エプスタイン−バーウイルス、ＣＭＶ、クラミジア、非定型ヘモフィルス、モラクセラカタル、ヒトパピローマウイルス、結核（ＢＣＧを含む）、淋病、喘息、アテローム性動脈硬化症、マラリア、Ｅ−ｃｏｌｉ、アルツハイマー病、Ｈ．Ｐｙｌｏｒｉ、サルモネラ、糖尿病、癌、単純疱疹、ヒトパピローマなどに関連する、予防抗原および治療抗原（サブユニットタンパク質、ペプチドおよび多糖、多糖結合体、トキソイド、遺伝子ベースのワクチン、減弱された生ワクチン、再分類した（ｒｅａｓｓｏｒｔａｎｔ）ワクチン、不活化ワクチン、細胞全体、ウイルスおよび細菌ベクターが挙げられるが、これらに限定されない）を含む）、主要な治療剤の全てを含む物���（例えば、かぜのための薬剤、抗嗜癖薬、抗アレルギー薬、抗吐薬、抗肥満症薬、抗骨粗鬆薬（ａｎｔｉｏｓｔｅｏｐｏｒｅｔｅｉｃ）、抗感染薬、鎮痛薬、麻酔薬、食欲抑制薬、抗関節炎薬、ぜん息治療薬、鎮痙薬、抗うつ薬、抗糖尿病薬、抗ヒスタミン薬、抗炎症薬、抗片頭痛調製物、抗動揺病調製物、制吐薬、抗腫瘍薬、抗パーキンソン病薬、かゆみ止め、抗精神病薬、解熱薬、抗コリン作動薬、ベンゾジアゼピンアンタゴニスト、血管拡張薬（全身性、心臓、末梢および大脳を含む）、骨の刺激薬、中枢神経系刺激薬、ホルモン、催眠薬、免疫抑制剤、筋弛緩薬、副交感神経遮断薬、副交感神経様作動薬、プロスタグランジン、タンパク質、ペプチド、ポリペプチドおよび他の高分子、精神刺激薬、鎮静薬、および性機能不全およびトランキライザ）。
【００４５】
インスリン注入データの薬物動態学的分析を、以下のように行った。段階的非線形の最小二乗回帰を使用して、各個々の動物からのインスリン濃度−時間データを分析した。最初に、経験的な二指数（ｂｉｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ）方程式を、ネガティブコントロール条件についてのインスリン濃度−時間データに当てはめた。この分析は、残余インスリンの一次放出、および放出の一次速度定数についての回収されたパラメーター、放出部位での残余インスリン濃度、放出のための遅延時間、ならびに全身的循環からのインスリンの排出についての一次速度定数を想定した。分析のこの段階で回収されたパラメーターは本質的な重要性ではないが、内因性供給源由来の循環インスリンの画分についての説明となる。
【００４６】
この分析の第二段階は、皮下注入または皮内注入の間または後のインスリン濃度−時間データへの明示的な区画モデルのあてはめを含む。この数学的モデルの基礎となるスキームは、図１の上部に示される。［ＰＫ／ＰＤモデル図］。インスリンの注入は、ｔ＝０からｔ＝２４０分まで進められる；遅延時間（ｔｌａｇ，２）後、注入部位からの吸収は、吸収速度定数ｋａによって支配される一次プロセスによって媒介された。全身的循環に吸収されたインスリンは、未知分画のバイオアベイラビリティＦが混入した見掛けの容量Ｖへと分配され、そして一次速度定数Ｋに従って排出される。このあてはめ手順は、ｔｌａｇ，２、ｋａ、Ｖ／Ｆ、およびＫの推定値を回収した；内因性インスリンの廃棄に関連するパラメーター（ＣＲ、ｔｌａｇ，１、ｋＲ）（これらは、この分析の第一段階で回収される）は、定数として処理される。
【００４７】
パラメーターの推定値は、平均値±ＳＤとして報告される。２種類の異なるインスリン投与様式（皮下注入　対　皮内注入）の間の特定のパラメーターの差異の有意性を、対応スチューデントｔ検定を用いて評価した。
【００４８】
インスリン注入データの薬力学的分析を、以下のように算出した。グルコースの血漿濃度を、インスリンの薬理学的効果についての代理として使用した。時間ｔについての応答変数Ｒ（血漿グルコース濃度）における変化は、以下のようにモデル化される
【００４９】
【数１】
2004501725.tif 000003
ここで、ｋｉｎは、グルコースのゼロ次注入であり、ｏｕｔは、グルコース排出を媒介する一次速度定数であり、そしてＥは、Ｓ字形ヒル関係に従うインスリンの効果である
【００５０】
【数２】
2004501725.tif 000004
ここで、Ｍａｘは、インスリンによるｏｕｔの最大刺激であり、ＥＣ５０は、ｏｕｔの刺激が最大値の半分であるインスリン濃度であり、Ｃは、インスリンの濃度であり、そしてγは、この関係のヒル係数である。最初のモデリングの試みは、薬理学的応答のメディエータとしてのインスリンの血漿濃度を利用した。しかし、このアプローチは、漸増濃度の血漿インスリンに対する血漿グルコースの応答の遅れを取り込んでいなかった。従って、効果−区画モデリングアプローチは最後に採用され、ここで、インスリンの効果は、全身的薬物動態学的区画の周辺の仮定効果区画から媒介された。
【００５１】
薬力学的分析を、二段階で行った。この分析の第一段階において、グルコースの性質に関連する薬物動態学的パラメーター（ｏｕｔおよびグルコースの分配容量（Ｖグルコース））の最初の推定値を、ネガティブコントロール条件でのグルコース濃度−時間データから決定した。次いで、完全に統合された薬物動態学的−薬力学的モデルを、ネガティブコントロール条件および各動物についての各インスリン送達条件からのグルコース濃度−時間データに同時にあてはめた（すなわち、２セットの薬力学的パラメーターを各動物から得る：一方は皮下インスリン注入／ネガティブコントロールデータの同時分析から、そして他方は皮内インスリン注入／ネガティブコントロールデータの同時分析から）。全ての薬力学的分析において、各動物からのインスリン濃度−時間データの薬物動態学的分析の間に得られる、インスリン性質を支配するパラメーターは、一定値を保持した。
【００５２】
全ての他の薬物動態学的分析を、類似のソフトウエアプログラムおよび当該分野で公知の技術を使用して、非区画方法を使用して算出した。
【００５３】
本発明を一般的に記載してきたが、以下の特異的であるが非限定的な例および添付の図面についての参照は、真皮アクセスを実施するための種々の例、直接標的化薬物投与法、および改善されたＰＫおよびＰＤ効果を提供する真皮投与された薬物の例を示す。
【００５４】
単一の針（ニードル）を備える真皮アクセス微小デバイスの代表例は、３４ゲージの鋼材（ＭｉｃｒｏＧｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．，Ｍｅｄｗａｙ，ＭＡ）から調製され、そして単一の２８°の傾斜を、８００グリッドのカーボランダム砥石車を使用して研磨した。針を、アセトンおよび蒸留水中での一連の超音波処理によって清浄化し、そして蒸留水を用いて流れ検査を行った。マイクロニードルを、ＵＶ硬化エポキシ樹脂を使用して、小口径のカテーテルチュービング（Ｍａｅｒｓｋ　Ｍｅｄｉｃａｌ）に固定した。深度限定制御として作用するカテーテルチュービングのハブを用いて、機械的割出し板（ｉｎｄｅｘｉｎｇ　ｐｌａｔｅ）を使用して針の長さを設定し、そしてこの針の長さを光学顕微鏡によって確認した。種々の長さの針を使用する実験のために、割出し板を使用して、露出した針の長さを０．５、０．８、１、２または３ｍｍに調整した。流体計測デバイス（ポンプまたはシリンジのいずれか）との連結は、カテーテル入口での組込みＬｕｅｒアダプターを介してであった。注入の間、針を、皮膚表面に垂直に挿入し、そしてボーラス送達のために手による穏やかな圧力によって適所に保持したか、またはより長い注入のために医療用接着テープによって垂直に維持したかのいずれかであった。デバイスを、注入の直前および直後の両方に、機能および流体流れについて検査した。このＬｕｅｒ　Ｌｏｋ単一針（ニードル）カテーテルの設計は、以下でＳＳ１＿３４と表す。
【００５５】
中心の入口から各個々の針（ニードル）に分枝した低容量流路を備え、アクリルポリマーから機械加工された直径１インチのディスクからなる、なお別の真皮アクセスアレイ微小デバイスを調製した。流体の投入は、Ｈａｍｉｌｔｏｎマイクロシリンジに連結した低容量カテーテルラインを介してであり、そして送達速度を、シリンジポンプを介して制御した。針を、直径１５ｍｍの円形パターンでこのディスク内に配列した。３針アレイおよび６針アレイを構築し、針間の間隔はそれぞれ１２ｍｍおよび７ｍｍであった。全てのアレイの設計に、単一傾斜、１ｍｍ長の３４Ｇステンレス鋼マイクロニードルを使用した。３針の１２ｍｍ間隔のカテーテル設計を、以下でＳＳ３＿３４Ｂと表し、６針の７ｍｍ間隔のカテーテル設計を、以下でＳＳ６＿３４Ａと表す。
【００５６】
中心の入口から各個々の針（ニードル）に分枝した低容量流路を備え、アクリルポリマーから機械加工された直径１１ｍｍのディスクからなる、なお別の真皮アクセスアレイ微小デバイスを調製した。流体の投入は、Ｈａｍｉｌｔｏｎマイクロシリンジに連結した低容量カテーテルラインを介してであり、そして送達速度を、シリンジポンプを介して制御した。針を、直径約５ｍｍの円形パターンでこのディスク内に配列した。約４ｍｍ間隔の３針アレイを、上記のようなカテーテルに連結した。これらの設計を、１ｍｍ、２ｍｍおよび３ｍｍの針の長さについて、それぞれ以下で、ＳＳ３Ｓ＿３４＿１、ＳＳ３Ｃ＿３４＿２およびＳＳ３Ｓ＿３４＿３と表す。
【００５７】
皮膚貫通に利用可能な長さが１〜２ｍｍであるように、先端部付近で９０°の角度に湾曲したステンレス鋼の３０ゲージの針（ニードル）を使用して、なお別の真皮アクセスＩＤ注入デバイスを構築した。この針が挿入されたとき、針の出口（針の先端部）は皮膚内１．７〜２．０ｍｍの深さであり、そして針出口の総露出高さは、１．０〜１．２ｍｍであった。この設計を、以下でＳＳＢ１＿３０と表す。
【００５８】
（実施例Ｉ）
緩徐注入ＩＤインスリン送達を、先端部から１．０μｍの出口（１００μｍの露出高さ）を有する中空のケイ素ベースの単一管腔マイクロニードル（全長２ｍｍおよび２００×１００μｍのＯＤ、約３３ゲージに相当する）を使用して、ブタにおいて実証した。このマイクロニードルは、当該分野で公知のプロセス（米国特許第５，９２８，２０７号）を使用して作製し、そして微小口径のカテーテル（Ｄｉｓｅｔｒｏｎｉｃ）と結合した。このマイクロニードルの遠位端を、プラスチックカテーテル内に配置し、そしてエポキシ樹脂で適所に接着して、深度限定ハブを形成した。この針（ニードル）の出口を、このエポキシハブを約１ｍｍ越えて位置付け、従ってこの針出口の皮膚への貫通を約１ｍｍに限定し、これはブタの皮内空隙の深さに相当する。このカテーテルを、流体送達の制御のためのＭｉｎｉＭｅｄ　５０７インスリンポンプに取り付けた。このマイクロニードルの遠位端を、プラスチックカテーテル内に配置し、そしてエポキシ樹脂を用いて適所に接着して、深度限定ハブを形成した。この針の出口を、このエポキシハブを約１ｍｍ越えて位置付け、従ってこの針出口の皮膚への貫通を約１ｍｍに限定し、これはブタの皮内空隙の深さに相当する。この流体流路の解放度を、視覚的観察によって確認し、そして標準的な１ｃｃのシリンジによって生じる圧力では、閉塞は観察されなかった。このカテーテルを、カテーテル出口での組込みＬｕｅｒ接続を介して、外部インスリン注入ポンプ（ＭｉｎｉＭｅｄ　５０７）に接続した。このポンプを、ＨｕｍａｌｏｇＴＭ（Ｌｉｓｐｒｏ）インスリン（Ｅｌｉ　Ｌｉｌｌｙ，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ）で満たし、そして製造業者の指示に従って、このカテーテルおよびマイクロニードルをインスリンでプライムした。Ｓａｎｄｏｓｔａｔｉｎ（登録商標）（Ｓａｎｄｏｚ　Ｅａｓｔ　Ｈａｎｏｖｅｒ，ＮＪ）溶液を、ＩＶ注入を介して投与して、基礎的な膵臓機能およびインスリン分泌を抑制するためにブタを麻酔する。適切な誘導期間およびベースラインサンプリング後に、このプライムしたマイクロニードルを、ハブの停止まで、動物の脇腹の皮膚表面に垂直に挿入した。２Ｕ／時間の速度でのインスリン注入を使用し、そして４時間維持した。血液サンプルを定期的に引き出し、そして血清インスリン濃度および血中グルコース値について分析した。注入前のベースラインインスリンレベルは、このアッセイのバックグラウンド検出レベルであった。注入の開始後、血清インスリンレベルは増加を示し、プログラムした注入速度と釣り合った。血中グルコースレベルはまた、インスリンの注入なしのネガティブコントロール（ＮＣ）と比較して、対応する低下を示し、そしてこの低下は、従来のＳＣ注入と比較して改善された。この実験において、マイクロニードルは、皮膚障壁を十分に破り、そして薬学的に関連した速度で、インビボで薬物を送達することを実証した。インスリンのＩＤ注入は、薬物動態学的に受容可能な投与経路であることが実証され、そして血中グルコース減少の薬力学的応答もまた、実証された。ＩＤ注入について算出されたＰＫパラメーターは、インスリンが、ＳＣ投与を介してよりもはるかに迅速に吸収されることを示す。Ｉ���空隙からの吸収は、ほぼすぐに始まる：吸収前の遅延時間（ｔｌａｇ）は、ＩＤおよびＳＣについて、それぞれ０．８８分対１３．６分であった。投与部位からの取り込み速度もまた、約３倍増加し、ＩＤおよびＳＣについて、それぞれｋａ＝０．０６６６／分対０．０２２５／分であった。ＩＤ投与によって送達されたインスリンのバイオアベイラビリティは、ＳＣ投与よりも約１．３倍増加する。
【００５９】
（実施例ＩＩ）Ｌｉｌｌｙ　Ｌｉｓｐｒｏ即効性インスリンのボーラス送達を、ＩＤおよびＳＣのボーラス投与を使用して行った。ＩＤ注射微小デバイスは、真皮アクセスアレイ設計ＳＳ３＿３４であった。１０国際インスリン単位（Ｕ）（それぞれ、１００μＬの容量に相当する）を、糖尿病のユカタンミニブタに投与した。試験動物を、膵島細胞の化学的除去によって予め糖尿病にし、そしてこの試験動物はもはやインスリンを分泌できない。試験動物は、そのインスリン注射を、マイクロニードルアレイを介してか、またはＳＣ組織空隙へと側面に挿入された標準的３０　Ｇ　Ｘ　１／２インチの針を介してかのいずれかで受けた。循環血清インスリンレベルを、市販の化学発光アッセイキット（Ｉｍｍｕｌｉｔｅ，Ｌｏｓ　Ａｎｇｅｌｅｓ，ＣＡ）を使用して検出し、そして血中グルコース値を、血中グルコースストリップを使用して決定した。ＩＤ注射を、分析用マイクロシリンジを使用して手の圧力を介して達成し、そして約６０秒にわたって施した。比較すると、ＳＣ投薬は２〜３秒のみを必要とする。図１を参照すると、ボーラス投与後の血清インスリンレベルが、ＩＤ経路を介して投与される場合、注射されたインスリンのより迅速な取り込みおよび分配を実証することが示される。ＳＣ投与に対して、ＩＤ投与は、最大濃度までの時間（Ｔｍａｘ）がより短く、そして得られる最大濃度（Ｃｍａｘ）がより高い。さらに、図２はまた、血中グルコース（ＢＧ）における減少によって測定されるように、投与されたインスリンに対する薬力学的な生物学的応答を実証し、ＢＧにおけるより迅速かつより大きな変化を示した。なぜなら、ＩＤ投与後早期により多くのインスリンが利用可能であったためである。
【００６０】
（実施例ＩＩＩ）
Ｌｉｌｌｙ　Ｌｉｓｐｒｏは、高速で作用するインスリンであり、かつネイティブのヒトインスリンと比較してそしてわずかに変化したタンパク質構造を有すると考えられている。Ｈｏｅｃｈｓｔの通常のインスリンは、化学的に類似するネイティブのヒトインスリンタンパク質構造を維持するが、伝統的なＳＣ経路によって投与される場合、Ｌｉｓｐｒｏよりもより遅い取り込みを有する。取り込みにおける任意の差異がこの経路によって識別可能か否かを決定するために、両方のインスリン型を、ＩＤ経路を介してボーラスで投与した。真皮アクセス微小デバイス設計ＳＳ３＿３４を使用して、各インスリン型５ＵをＩＤ空隙に投与した。インスリン濃度対時間のデータを、図３に示す。ＩＤ経路によって投与される場合、通常のインスリンおよび高速で作用するインスリンについてのＰＫプロフィールは本質的に同一であり、そして両方のインスリン型は、伝統的なＳＣ経路によって与えられるＬｉｓｐｒｏよりも速い取り込みを示した。このことは、ＩＤ投与についての取り込み機構が、投与される物質におけるわずかな生化学的変化によってほとんど影響されず、そしてＩＤ送達が、通常のインスリンについての有利なＰＫ取り込みプロフィール（これは、ＳＣ投与された高速で作用するインスリンよりも優れている）を提供することの証拠である。
【００６１】
（実施例ＩＶ）
種々の長さの針（ニードル）を有するマイクロニードルアレイを介するＬｉｌｌｙ　Ｌｉｓｐｒｏ即効性インスリンのボーラス送達を行い、真皮空隙への薬物の正確な沈着が、ＳＣと比較したＰＫの利点および特徴を得るために必要であることを実証した。従って、５ＵのＬｉｌｙ　Ｌｉｓｐｒｏ即効性インスリンを、真皮アクセス設計ＳＳ３＿３４を使用して投与した。同じ針アレイ構成のさらなる微小デバイスを作製し、それによって、微小デバイスアレイの露出針長を、２ｍｍおよび３ｍｍの長さの針を備えるアレイを含むような長さにした。ユカタンミニブタにおける平均総真皮厚は、１．５〜２．５ｍｍの範囲である。従って、インスリン沈着は真皮内であると予想され、１ｍｍ、２ｍｍ、および３ｍｍ長の針についてそれぞれ、およそ真皮／ＳＣ界面、および真皮下、ならびにＳＣ内である。ボーラスインスリン投与は、実施例ＩＩに記載した通りであった。平均インスリン濃度対時間を、図４に示す。このデータは、マイクロニードルの長さが増加するにつれて、得られるＰＫプロフィールがＳＣ投与により密接に類似し始めることを明らかに示す。このデータは、真皮空隙の直接標的化の利点を実証し、このような利点としては、迅速な取り込みおよび分配、ならびに高い初期濃度が挙げられる。このデータは複数の実施例の平均値であるので、これらは、より長い２ｍｍおよび３ｍｍのマイクロニードルからのＰＫプロフィールにおける個体間の可変性の増大を示さない。このデータは、皮膚厚が個体間および単一個体内でさえも変化し得るので、真皮空隙を正確に標的するより短い針長が、そのＰＫプロフィールにおいてより再現可能であることを実証する。なぜなら、これらは、同じ組織区画により一貫して薬物を沈着するからである。このデータは、より長いマイクロニードル（これは、真皮空隙、あるいは部分的または完全にＳＣ空隙へと物質をより深く沈着または投与し、浅い場合と比較してＰＫの利点を軽減または排除し、高度に血管化した真皮領域への投与を直接標的する）を実証する。
【００６２】
（実施例Ｖ）
Ｌａｎｔｕｓ長期作用インスリンのボーラス送達を、ＩＤ経路を介して送達した。Ｌａｎｔｕｓは、注射の際に投与部位で微小沈殿を形成するインスリン溶液である。これらの微小粒子は、身体内でゆっくりと溶解して、現在の他の長期作用インスリン（例えば、結晶性亜鉛沈殿物（例えば、Ｌｅｎｔｅ，ＮＰＨ））よりも安定な、低レベルの循環インスリンを提供する（製造業者の印刷物に従って）。Ｌａｎｔｕｓインスリン（１０Ｕ用量、１００ｕＬ）を、以前に記載されるような標準的なＳＣ法によって、真皮アクセス設計ＳＳ３＿３４を使用して糖尿病ユカタンミニブタに投与した。図５を参照すると、ＩＤ経路を介して投与する場合、ＳＣに対して同様のＰＫプロフィールが得られた。わずかな違いとしては、インスリンのＩＤ送達直後のわずかに高い「バースト」が挙げられる。これは、非常に高い分子量の化合物または小粒子の取り込みが、ＩＤ経路を介して達成可能であることを実証する。より重要なことに、これは、身体における生物学的なクリアランス機構が、投与経路によっても、この薬物が利用される方法によってもほとんど変化されないという事実を支持する。このことは、長い循環半減期を有する薬物化合物（その例は、大きな可溶性レセプター化合物または癌の処置のための他の抗体、あるいはＰＥＧ化された薬物のような化学的に修飾された種である）にとって非常に重要である。
【００６３】
（実施例ＶＩ）
ヒト顆粒球コロニー刺激因子（ＧＣＳＦ）（Ｎｅｕｐｏｇｅｎ）のボーラスＩＤ送達を、ユカタンミニブタに、真皮アクセス微小デバイス設計ＳＳ３＿３４Ｂ（アレイ）またはＳＳ１＿３４（単一針（ニードル））を介して行った。送達速度を、Ｈａｒｖａｒｄシリンジポンプを介して制御し、そして１〜２．５分の期間にわたって投与した。図６は、ＧＣＳＦに特異的なＥＬＩＳＡイムノアッセイによって検出した場合の、血漿中のＧＣＳＦのＰＫ有効性を示す。ＩＶ送達およびＳＣ送達を介する投与を、コントロールとして行った。図６を参照すると、ＧＣＳＦのボーラスＩＤ送達は、ＩＤ送達と関連するより迅速な取り込みを示す。Ｃｍａｘは、ＳＣについては１２０分で達成されるのに対して、約３０〜９０分で達成される。このバイオアベイラビリティはまた、非常に高い曲線下面積（ＡＵＣ）によって証明されるように、約２倍だけ劇的に増大する。ＧＣＳＦの循環レベルは、長期にわたって検出可能であり、ＩＤ送達が、薬物についての内因的な生物学的クリアランスの機構または速度を変化させないことを示す。これらのデータはまた、デバイスの設計が、ＩＤ空隙からの薬物の迅速な取り込みに対する最小限の影響を有することを示す。図７において参照されるデータはまた、ネガティブコントロール（ＧＣＳＦが投与されない）に関して、ＧＣＳＦの投与の結果としての白血球の増殖の程度および時間経過を示す。白血球（ＷＢＣ）数を、標準的な血球計算の臨床的な獣医学的方法によって決定した。ＩＤ送達は、臨床的に有意な生物学的に同じ結果を示す。全ての送達手段はほぼ等しいＰＤ結果を与えるが、このデータは、約２倍のバイオアベイラビリティの増加に起因して、ＳＣと比較して、ＩＤ送達が本質的に同じ生理学的結果を達成するために半分の用量の使用を可能にし得ることを示唆する。
【００６４】
（実施例ＶＩＩ）
ＩＤ投与実験を、ペプチド薬物実体（ヒト副甲状腺ホルモン１−３４（ＰＴＨ））を使用して行った。ＰＴＨを、４時間の期間にわたって注入し、続いて２時間のクリアランスを行った。コントロールＳＣ注入は、「摘み上げ（ｐｉｎｃｈ−ｕｐ）」技術を使用して、皮膚の横方向のＳＣ間隙に挿入される標準的な３１ゲージ針を介してであった。ＩＤ注入は、真皮アクセス微小デバイス設計ＳＳＢ１＿３０（皮膚貫通に利用可能な長さが１〜２ｍｍであるように、先端部で９０°の角度に湾曲したステンレス鋼の３０ゲージの針）を介してであった。この針の出口（針の先端部）は、この針が挿入されたときには、皮膚中１．７〜２．０ｍｍの深さであった。０．６４ｍｇ／ｍＬのＰＴＨ溶液を、７５μＬ／時間の速度で注入した。流速を、Ｈａｒｖａｒｄシリンジポンプを介して制御した。重量規格化ＰＴＨ血漿レベルを、図ＸＸに示す。｛この重量規格化送達プロフィールは、より高いバイオアベイラビリティを示すより大きな曲線下面積（ＡＵＣ）、ＩＤ送達からのより迅速な開始を示すより早いサンプリング時点（例えば、１５分および３０分）でのより高いピーク値、および注入の終了後の迅速な減少を示す（また、蓄積効果のない迅速な取り込みも示す）｝。
【００６５】
上記の実施例および結果は、多点アレイＩＤ投与および単一針ＩＤ投与を使用する本発明の送達方法が、ＳＣ注射よりもより高いＣｍａｘを有するより迅速な取り込みを生じることを実証する。ＩＤ取り込みおよび分配は、約０．５〜約１．７ｍｍの針長、針数および針間隔を使用して、表面上はデバイスの幾何学的パラメーターによって影響されない。生物学的吸収についての濃度限界は見出されず、そしてＰＫプロフィールは、主に濃度に基づく送達速度によって規定された。ＩＤ投与の主な制限は、高密度組織区画への内因性物質の漏れのない滴下のための総容量および容量測定の注入速度限界である。ＩＤ間隙からの薬物の吸収は、デバイスの設計および容量測定の注入速度の両方に対して非感受性であるようなので、多数の処方物／デバイスの組み合わせが、この制限を克服するために使用され得、そして必要とされるか所望される治療プロフィールを提供する。例えば、容量が制限された投薬レジメンは、より濃縮された処方物の使用、または滴下部位の総数の増加のいずれかによって、回避され得る。さらに、効率的なＰＫの制御は、物質の注入または投与の速度を操作することによって得られる。
【００６６】
一般に、真皮アクセスマイクロニードルデバイスを介して本明細書中に記載される方法によって教示されるようなＩＤ送達は、容易に利用可能でありかつ再現可能な非経口送達経路を提供し、この送達経路は、バイオアベイラビリティが高く、そしてデバイスの注入パラメーターを調整することによって血漿プロフィールを調節する能力を有する。なぜなら、取り込みは、生物学的な取り込みパラメーターによって速度制限されないからである。
【００６７】
以前に記載した実施例において、本発明によって実施されるこの方法は、非常に改善された薬学的に関連した速度で、薬物をインビボで送達する能力を実証する。このデータは、記載される方法によって教示されるように、ＩＤ投与についての改善された薬理学的結果を示し、ヒトにおけるほかの薬物については、本発明の方法に従って予期される。
【００６８】
本明細書中に列挙される全ての参考文献は、本明細書によって参考として援用される。本明細書中の参考文献の議論は、その著者によってなされた主張を単に要約することが意図され、そして任意の参考文献が特許性に関する先行技術を構成するとは承認されない。出願人は、列挙される参考文献の正確さおよび適切さにチャレンジする権利を留保する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、即効性の皮内（ＩＤ）、対、皮下（ＳＣ）のボーラス投与による血漿インスリンレベルの時間経過を示す。
【図２】
図２は、即効性のインスリンの皮内（ＩＤ）、対、皮下（ＳＣ）のボーラス投与による血中グルコースレベル（血糖値）の時間経過を示す。
【図３】
図３は、即効性、対、標準のインスリンのボーラスでのＩＤ投薬の比較を示す。
【図４】
図４は、インスリンレベルの経過に対する即効性のインスリンのボーラス投薬についての皮内注射の種々の深さによる効果を示す。
【図５】
図５は、皮下または皮内に投与した長時間作用性（持続性）インスリンのボーラス投薬に対するインスリンレベルの時間経過の比較を示す。
【図６】
図６は、皮下にまたは静脈内に、単一針（シングルニードル）または３点式針列（スリーポイントニードルアレイ）を用いて皮内に送達した顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態学的利用度および薬力学的結果の比較を示す。
【図７】
図７は、皮下にまたは静脈内に、単一針（シングルニードル）または３点式針列（スリーポイントニードルアレイ）を用いて皮内に送達した顆粒球コロニー刺激因子の薬物動態学的利用度および薬力学的結果の比較を示す。
【図８】
図８は、低分子量ヘパリンの皮内送達の、皮下注入と比較した、ボーラス、短時間注入、長時間注入による比較を示す。
【図９】
図９は、低分子量ヘパリンの皮内送達の、皮下注入と比較した、ボーラス、短時間注入、長時間注入による比較を示す。
【図１０】
図１０は、低分子量ヘパリンの皮内送達の、皮下注入と比較した、ボーラス、短時間注入、長時間注入による比較を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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