(57)【要約】ＢＡＫ除去デバイスは、０．０１Ｄａを超える水力学的透過率を示す親水性ポリマーゲルの微粒子のプラグとして構成される。ポリマー親水性ポリマーゲルは、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）を含む。粒子は、２〜１００μｍであり、プラグは、３０ｍｍ２〜２ｍｍ２の表面積および２ｍｍ〜２５ｍｍの長さを有し、かつ親水性ポリマーゲルの微粒子は、３〜６０μｍの孔半径を有する。2020511179.tif 000034
2020511179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０１Ｄａより大きい水力学的透過率を有する材料を含み、かつ溶液、エマルジョン、または懸濁液のための容器の出口に適合し、前記溶液、エマルジョン、または懸濁液から防腐剤を迅速かつ選択的に除去する、多孔性親水性ポリマーマトリックス
を含む、防腐剤除去デバイス。
【請求項２】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、少なくとも１００の、前記溶液、エマルジョン、または懸濁液からの前記防腐剤の分配係数を有する、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項３】
粗い輪郭の粒子で作られている、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項４】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスに、前記防腐剤が、１〜９０％の前記多孔性親水性ポリマーマトリックス中の前記防腐剤の飽和度で予め添加されている、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項５】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ｐＨＥＭＡ）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート−コ−メタクリル酸、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項６】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、相互連結している孔を有し、前記孔が１〜６０μｍの平均半径を有する、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項７】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、２〜１００μｍの断面を有する微粒子として分配されている、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項８】
前記水力学的透過率が１Ｄａより大きい、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項９】
前記防腐剤が、塩化ベンザルコニウム（ＢＡＫ）である、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１０】
前記親水性ポリマーゲルに、前記ＢＡＫが、前記容器内の前記溶液、エマルジョン、または懸濁液中の濃度の１〜１００倍の濃度で予め添加されている、請求項９に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１１】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックス１に第２の防腐剤が予め添加されている、請求項９に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１２】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、飽和未満のレベルで親水性薬物を含む、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１３】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが親水性薬物により飽和されている、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１４】
抗菌性微粒子をさらに含む、請求項１に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１５】
前記抗菌性微粒子が銀を含む、請求項１４に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１６】
酸素捕捉剤をさらに含む、請求項９に記載の防腐剤除去デバイス。
【請求項１７】
圧縮性ボトルと、
多孔性親水性ポリマーマトリックス、眼科用薬剤を含む溶液、防腐剤、および任意で、前記溶液中において前記防腐剤の濃度を維持するための防腐剤供給源を含む、請求項１に記載の防腐剤除去デバイスと
を含み、
前記ボトルが、出口延長部を備え、前記防腐剤除去デバイスが、乾燥時に、前記出口延長部の内径よりも小さい寸法を有し、前記防腐剤除去デバイスが、湿潤時に、前記出口延長部の前記内径よりも大きい寸法を有する、
眼科用液剤を送達するための複数回投与用デバイス。
【請求項１８】
前記防腐剤供給源が、溶液体積の１〜１０体積％で含まれるｐＨＥＭＡ膜であり、前記ｐＨＥＭＡ膜が、前記防腐剤を前記溶液中と同一の濃度で含む、請求項１７に記載の複数回投与用デバイス。
【請求項１９】
前記多孔性親水性ポリマーマトリックスが、ポリヒドロキシルエチルメタクリレート（ｐＨＥＭＡ）を含む、請求項１７に記載の複数回投与用デバイス。
【請求項２０】
前記防腐剤が塩化ベンザルコニウム（ＢＡＫ）である、請求項１７に記載の複数回投与用デバイス。
【請求項２１】
前記眼科用薬剤が、チモロール、ドルゾラミド、リン酸デキサメタゾン、デキサメタゾン、ビマトプロスト、またはラタノプロストを含む、請求項１７に記載の複数回投与用デバイス。
【請求項２２】
請求項１に記載の防腐剤除去デバイスを圧縮性ボトルの出口に含む該圧縮性ボトルを提供する段階と、
眼科用薬剤および防腐剤を含む溶液を提供する段階と、
前記圧縮性ボトルに圧力を加える段階であって、前記溶液を請求項１に記載の防腐剤除去デバイスに通過させ、前記防腐剤の少なくとも５０パーセントが前記溶液から除去され、かつ、前記眼科用薬剤の少なくとも５０パーセントが前記溶液に保持される、段階と
を含む、眼科用薬剤を投与する方法。
【請求項２３】
請求項１に記載の防腐剤除去デバイスに前記防腐剤が予め添加されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の防腐剤除去デバイスに前記眼科用薬剤が予め添加されている、請求項２１に記載の方法。
【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、２０１６年１２月２日に出願された米国仮特許出願第６２／４２９，３８４号の利益を主張し、その開示はすべての図、表および図面を含めてその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
眼科疾患は、最も一般的には、緑内障などの疾患については１日に１〜２回、重度の感染については１日に多くて１０回など、異なる頻度で点眼剤を滴下することによって治療が行われる。点眼剤ボトル内の薬液は、点眼剤を滴下しながら容器の先端が手または涙と接触するため、使用中に汚染される可能性がある。緑内障患者２０４名を対象とした最近の研究では、ボトルが眼の表面に触れることなく点眼剤を滴下することができたのは３９％のみであった。家族においてまたは病院内などで、複数の患者がボトルを共有する場合、相互汚染の追加的リスクがある。ボトルを開封後には、汚染の可能性が高いために、複数回投与用点眼剤配合物中に抗菌剤を添加することを必要とする規制をもたらしている。アルコール、パラベン、ＥＤＴＡ、クロルヘキシジン、および四級アンモニウム化合物などのいくつかの防腐剤が研究され、市販の配合物中で使用されている。抗菌効果に加えて、防腐剤は、化学的および熱的安定性、点眼剤用容器および配合物中の他の化合物との適合性、またより重要なことには、眼組織に対する無視できる毒性など、配合物への組み込みに好適である物理的性質を必要とする。
【０００３】
規制では、眼科用防腐剤は７日目および１４日目までにそれぞれ１．０および３．０の対数減少値を達成し、１４〜２８日目までの生存数が増加することなく、かつ１０６コロニー形成単位（ｃｆｕ）／ｍＬを接種後０日目から２８日目まで、真菌の生存数の増加もないことを求めている。（Ｂａｕｄｏｕｉｎら、「Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ  ｉｎ  Ｅｙｅｄｒｏｐｓ：ｔｈｅ  Ｇｏｏｄ，ｔｈｅ  Ｂａｄ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｕｇｌｙ」Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｒｅｔｉｎａｌ  ａｎｄ  Ｅｙｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、２０１０、２９、３１２−３４（非特許文献１））。第四級アンモニウム化合物は、効率が高いことおよび角膜毒性が低いことにより、好ましい防腐剤である。塩化ベンザルコニウム：
2020511179.tif 000003
式中、ｎが８、１０、１２、１４、１６、および１８である混合物が最も一般的な選択であり、ｎ＝１２および１４が主要同族体である。点眼剤配合物は、規制上の有効性を達成するために、０．００４〜０．０２５％（ｗ／ｗ）の範囲の濃度のＢＡＫを必要とする。ＢＡＫの安全性プロファイルがポジティブであるにもかかわらず、角膜に何らかの毒性副作用を引き起こすレベルでない場合には、目標とする抗菌および抗真菌作用を得ることはできない。ＢＡＫは、涙液膜の不安定性、杯状細胞の喪失、結膜扁平上皮の化生およびアポトーシス、角膜上皮関門の破壊、ならびにより深い眼組織への損傷を引き起こし得る。
【０００４】
防腐剤による眼損傷の可能性は、緑内障患者など、数年から数十年の期間にわたって毎日点眼剤を滴下する必要がある慢性疾患を患っている患者の間で特に高い。いくつかの臨床的および実験的研究により、防腐剤を含まない点眼剤による毒性副作用は、防腐剤を含む対応物よりも有意に少ないことが示されている。防腐剤を含むか、または含まない、ベータ遮断点眼剤を用いた多施設横断的疫学的研究では、防腐剤を含む点眼剤を使用した患者と比較して、防腐剤を含まない点眼剤を受けた患者は、眼症状および刺激の徴候が有意に少ないことを示した（Ｊａｅｎｅｎら、「Ｏｃｕｌａｒ  Ｓｙｍｐｔｏｍｓ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｅｓｅｒｖｅｄ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ−ｆｒｅｅ  Ｇｌａｕｃｏｍａ  Ｍｅｄｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ．２００７、１７、３４１−９（非特許文献２））。防腐剤含有緑内障薬チモロールは、健常者において、防腐剤非含有チモロールよりも、涙液層の不安定性が有意に高くなり、かつ角膜バリア機能の破壊を引き起こす（Ｉｓｈｉｂａｓｈｉら、「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｈｕｍａｎ  Ｃｏｒｎｅａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｆ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｔｉｍｏｌｏｌ  Ｍａｌｅａｔｅ  ｗｉｔｈ  ａｎｄ  ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｌａｕｃｏｍａ、２００３、１２、４８６−９０（非特許文献３））。防腐剤非含有カルテオロールとＢＡＫ含有カルテオロールとを比較した場合、同様の結果が見出された（Ｂａｕｄｏｕｉｎら、「Ｓｈｏｒｔ  Ｔｅｒｍ  Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｔｏｐｉｃａｌ  ２％  Ｃａｒｔｅｏｌｏｌ  ｗｉｔｈ  ａｎｄ  ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｉｎ  Ｈｅａｌｔｈｙ  Ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ」、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ．１９９８、８２、３９−４２（非特許文献４））。ドライアイ疾患の二つの特徴である杯状細胞の喪失および細胞質／核比の上昇は、涙液代替物を含むＢＡＫを使用する場合に発生することが示されている（Ｒｏｌａｎｄｏら、「Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｈｕｍａｎ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｏｃｕｌａｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ、Ｔｈｅ  Ｌａｃｒｉｍａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ，Ｋｕｇｌｅｒ  ａｎｄ  Ｇｈｅｄｉｎｉ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９９１、８７−９１（非特許文献５））。ＢＡＫ点眼剤を受けた対象では、治療を受けなかった対象と比較して、シルマー試験値の有意な低下が観察された（Ｎｕｚｚｉら、「Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａ  ａｎｄ  Ｓｕｂｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａｌ  Ｔｉｓｓｕｅ  ｉｎ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｏｐｅｎ−ａｎｇｌｅ  Ｇｌａｕｃｏｍａ  ａｆｔｅｒ  Ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ａｎ  Ｉｍｍｕｎｏｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｓｔｕｄｙ」、Ｇｒａｅｆｅ’ｓ  Ａｒｃｈｉｖｅ  ｆｏｒ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ���ｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ、１９９５、２３３、１５４−６２（非特許文献６））。防腐剤含有点眼剤を使用して、アレルギー、眼瞼炎またはドライアイなどの毒性症状を経験している患者は、防腐剤非含有配合物に切り替えたときに、急速な改善を経験した。そのような研究では、緑内障患者における多くのドライアイ症状における防腐剤の役割を示唆しており、これらの患者は典型的には複数の薬物を使用して、毎日複数回滴下することを伴う。
【０００５】
ＢＡＫは、眼の組織に対して毒性作用を発揮しながらも、ボトル内の微生物の繁殖を防ぐことから、「必要な悪」と考えられている。本業界では、この問題を解決するためにいくつかのアプローチを取っている。１つのアプローチは、毎日１種の点眼剤を滴下することのみを必要とするプロスタグランジンを使用すること、および同じ配合物中に複数の薬物を含むように組み合わせて、複数の点眼剤を滴下しないようにすることなど、より効果的な緑内障療法を開発することである。それにもかかわらず、これらのアプローチは双方とも、依然として長期間にわたる防腐剤に対する累積的作用を可能にする。さらに、少数の組み合わせ製品、一般的には単一の製造業者からの組み合わせのみ入手可能である。
【０００６】
第２のアプローチは、単回投与パッケージを提供することであり、現在、いくつかの緑内障配合物が、防腐剤を含まない単回投与として利用可能である。このアプローチでは、防腐剤へ曝露させないようにすることができるが、製造コストの上昇やパッケージの環境上の影響に加えて、単回投与配合物が約０．３〜０．４ｍＬ（これは、通常の点眼容量３０Ｌμよりもかなり多い）の配合物を含むため、廃物になるか、または誤用する（何日も同じパッケージを使用する）こととなり得る。このアプローチは、パッケージング前に細菌汚染が発生した場合、問題になり得る。
【０００７】
別のアプローチは、ＢＡＫを、Ｐｕｒｉｔｅ（登録商標）（安定化オキシクロロ錯体）およびＳｏｆｚｉａ（登録商標）など、毒性の低い防腐剤に置き換えることである。Ｓｏｆｚｉａ（登録商標）は、ホウ酸、プロピレングリコール、ソルビトール、塩化亜鉛およびポリクオタニウム化合物から構成され、それらのいくつかはコンタクトレンズケア溶液に使用されている。これらの代替物は有望であり得るが、これらの防腐剤の使用による長期的な影響に関するデータはいずれも入手できておらず、したがって、何年もの長期間にわたってこれらの防腐剤を一貫して使用することで、それらが毒性であることが十分に明らかになる可能性がある。
【０００８】
ボトル内の溶液は、典型的には、ボトルの先端と眼の表面との接触、先端と手との接触、またはその両方のために、点眼剤の滴下中に、汚染される。点眼剤がボトルから離れると、その先端に残っている少量の液体が吸い戻され、それにより細菌がボトル内に取り込まれ得、汚染を引き起こす。ＡＢＡＫ（登録商標）（Ｌａｂｏｒａｔｏｉｒｅｓ  Ｔｈｅａ、Ｆｒａｎｃｅ）の設計では、ボトルの最上部に０．２μｍフィルタを組み込むことで、再度入る溶液から細菌をフィルタ除去し、それによって汚染を防ぐ。このアプローチは、効果的ではあるが、パッケージング前に、汚染から保護するものではない。また、０．２μｍフィルタでは、液滴を押すために追加の圧力を必要とする可能性があり、特に高齢者にとっては液滴の滴下が困難になる。さらに、フィルタ内でのあらゆる漏れ、または孔内を通って細菌が移動することにより、ボトル内の配合物が汚染させ得る。また、この設計がフィルタ内に閉じ込められた細菌の生育を防ぐことができるか否かも明らかでない。ＣＯＭＯＤ（登録商標）（Ｕｒｓａｐｈａｒｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ）システムでは、エアーフリーポンプ（ａｉｒ  ｆｒｅｅ  ｐｕｍｐ）と、液体が押し出される際に格納される内張りとを組み合わせることで、ボトル内容物の汚染を回避する。この設計は革新的で、かつ有用であるが、その複雑さおよびコストの上昇が大きい問題である。ＡＢＡＫ（登録商標）と同様に、ＣＯＭＯＤ（登録商標）では、無菌性の喪失となる製造プロセスにおいて誤りによって導入されたいかなる微生物からも保護することはできない。このため、各ステップで無菌性が必須であるために、これらのデバイスへの充填が複雑になる。
【０００９】
米国特許第５，０８０，８００号（特許文献１）では、点眼剤からの防腐剤など、溶液から成分を除去するためのプロセスを教示している。このプロセスでは、眼科用防腐剤を選択的に除去するために、イオン交換樹脂の使用を伴う。イオン交換樹脂は、生体適合性および細胞毒性について広範には試験されておらず、本質的には、非選択的であり、ＢＡＫなどのあらゆるイオン性防腐剤と同じくらい容易にイオン性薬物を吸着させる。これらの樹脂の水力学的透過率は扱われていないが、この特性は、過度の圧力なく、液滴の形成が可能であるデバイスでは、重要である。また、米国特許第５，０８０，８００号（特許文献１）では、確実に、閉じ込められたままであり得る微生物の生育に抵抗するようにフィルタが設計されていることの重要性については教示していない。米国特許第５，０８０，８００号（特許文献１）は、各点眼剤を滴下後にＢＡＫ非含有配合物がフィルタからボトルに排出されるため、配合物中においてＢＡＫ濃度が希釈される可能性については教示していない。そのため、目におけるそれらの毒性作用を回避しながら、防腐剤の有益な挙動を保持する実際的な方法を依然として必要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，０８０，８００号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｂａｕｄｏｕｉｎら、「Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ  ｉｎ  Ｅｙｅｄｒｏｐｓ：ｔｈｅ  Ｇｏｏｄ，ｔｈｅ  Ｂａｄ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｕｇｌｙ」Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｒｅｔｉｎａｌ  ａｎｄ  Ｅｙｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、２０１０、２９、３１２−３４
【非特許文献２】Ｊａｅｎｅｎら、「Ｏｃｕｌａｒ  Ｓｙｍｐｔｏｍｓ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｅｓｅｒｖｅｄ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ−ｆｒｅｅ  Ｇｌａｕｃｏｍａ  Ｍｅｄｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ．２００７、１７、３４１−９
【非特許文献３】Ｉｓｈｉｂａｓｈｉら、「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｈｕｍａｎ  Ｃｏｒｎｅａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｆ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｔｉｍｏｌｏｌ  Ｍａｌｅａｔｅ  ｗｉｔｈ  ａｎｄ  ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｌａｕｃｏｍａ、２００３、１２、４８６−９０
【非特許文献４】Ｂａｕｄｏｕｉｎら、「Ｓｈｏｒｔ  Ｔｅｒｍ  Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｔｏｐｉｃａｌ  ２％  Ｃａｒｔｅｏｌｏｌ  ｗｉｔｈ  ａｎｄ  ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｉｎ  Ｈｅａｌｔｈｙ  Ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ」、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ．１９９８、８２、３９−４２
【非特許文献５】Ｒｏｌａｎｄｏら、「Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｂｅｎｚａｌｋｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｈｕｍａｎ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｏｃｕｌａｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ、Ｔｈｅ  Ｌａｃｒｉｍａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ，Ｋｕｇｌｅｒ  ａｎｄ  Ｇｈｅｄｉｎｉ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９９１、８７−９１
【非特許文献６】Ｎｕｚｚｉら、「Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａ  ａｎｄ  Ｓｕｂｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａｌ  Ｔｉｓｓｕｅ  ｉｎ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｏｐｅｎ−ａｎｇｌｅ  Ｇｌａｕｃｏｍａ  ａｆｔｅｒ  Ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ａｎ  Ｉｍｍｕｎｏｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｓｔｕｄｙ」、Ｇｒａｅｆｅ’ｓ  Ａｒｃｈｉｖｅ  ｆｏｒ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ、１９９５、２３３、１５４−６２
【発明の概要】
【００１２】
概要
本発明の実施形態は、親水性ポリマーゲルである微粒子のプラグを有する防腐剤除去デバイスに関する。プラグは、溶液、エマルジョン、または懸濁液のための容器の出口に適合する形状を有する。親水性ポリマーゲルは、溶液、エマルジョン、または懸濁液の存在下で膨潤し、内部に含まれる防腐剤を選択的に吸収する。微粒子のプラグは、０．０１Ｄａより大きい、いくつかの実施形態では、１０Ｄａより大きい水力学的透過性を有する。親水性ポリマーゲルは、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ｐＨＥＭＡ）もしくはポリヒドロキシエチルメタクリレート−コ−メタクリル酸などのｐＨＥＭＡコポリマー、またはこれらに限定されないが、ジメチルアクリルアミド、メチルメタクリレート、およびシリコーンなどの他の生体適合性ポリマーであり得る。親水性ポリマーゲルは相互連結した孔を有し、孔は１〜６０μｍの平均半径を有する。微粒子は、断面において２〜１００μｍであり得る。防腐剤除去デバイスは、防腐剤塩化ベンザルコニウム（ＢＡＫ）を除去することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、親水性ポリマーゲルは、ＢＡＫが、防腐剤含有デバイス、例えば、容器内の溶液、エマルジョン、または懸濁液中の濃度の１〜１００倍の濃度で予め添加されているゲルである。防腐剤がデバイスに組み込まれると、無菌性を付与することになり、これはすべての眼科用調製物およびディスペンサにとって必要なことである。防腐剤が組み込まれたデバイスは、初期添加量が平衡容量を下回る場合、防腐剤除去デバイスとしても作用し得る。さらに、プラグは、銀粒子などの抗菌性微粒子を含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、ポリマー材料を容器内の溶液、エマルジョン、または懸濁液中の薬物で前処理することができ、その場合、ポリマーは飽和よりも少ないか、または薬物による飽和よりも少なく、このため、溶液、エマルジョン、または懸濁液の吐出中において、さらなる薬物の取り込みが減少するか、または排除される。
【００１５】
本発明の一実施形態では、防腐剤除去デバイスは、眼科用溶液を送達するための複数回投与用デバイスに含まれ、防腐剤除去デバイスを含む出口延長部を有する圧縮性ボトルである。親水性ポリマーゲルは、乾燥しているときには、出口延長部よりも小さい内径を有するが、眼科用溶液により膨潤しているときには、出口延長部よりも大きい内径を有する。複数回投与用デバイスとしては、チモロール、ドルゾラミド、リン酸デキサメタゾン、デキサメタゾン、ラタノプロスト、または他のプロスタグランジンから選択される眼科用薬剤、または再湿潤用点眼剤、または疾患の治療もしくは快適さの改善のために眼に送達される他のあらゆる化合物を含んでもよい。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、眼科用薬剤を投与する方法は、防腐剤除去デバイスを、眼科用薬剤および防腐剤を含有する圧縮ボトルの出口に提供することを含み、前記圧縮性ボトルに圧力に圧力を加えて、溶液を防腐剤除去デバイスに通過させる。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、眼科用薬剤を投与する方法は、防腐剤除去デバイスを、眼科用薬剤および防腐剤を含有する圧縮ボトルの出口に提供すること、ならびに防腐剤を添加したフィルムを前記ボトルの底部に提供することを含み、前記圧縮性ボトルに圧力を加えて、溶液を防腐剤除去デバイスに通過させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは、本発明の実施形態によるフィルタを有するプロトタイプ設計を示す写真であり、フィルタが点眼剤ボトルのネック部に組み込まれている。図１Ｂは、デバイスのボトル、フィルタ、先端およびキャップアセンブリのＣＡＤ設計を示す図である。
【図２】図２Ａは、点眼剤ボトルの先端に組み込まれたフィルタを有するプロトタイプ設計を示す写真である。図２Ｂは、デバイスのボトル、フィルタ、先端、およびキャップアセンブリのＣＡＤ設計を示す図である。
【図３】プラグ面積が７８．５ｍｍ２である場合のＢＡＫフィルタプラグの水力学的透過率と、長さと、孔半径のモデル予測設計パラメータとのプロットを示す図であり、実線は孔経およびそれぞれの水力学的透過率の上限および最小要件を示す。
【図４】マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルを示すＳＥＭ画像である。
【図５】シリンジ内に固定させることによって任意の材料の水力学的透過率を測定するための実験設定の概略図を示す図である。シリンジには、水が充填され、次に水を押し出すために既知の力が加えられる。
【図６】シリンジ内に固定させたマクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルについて、測定した水力学的透過率のプロットを示す図である。各固定させたサンプルについて、透過率は、流動が原因で圧密が発生しているかどうかを判断するために、１０回測定した。このデータは、１２の独立したサンプルについて測定し、データポイントは、サンプルあたりｎ＝１２のデータポイントについて平均±ＳＤとする。
【図７】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルから２．５ｍＬのチモロール／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図８】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルから２．５ｍＬのドルゾラミド／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびドルゾラミドの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図９】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルから２．５ｍＬのラタノプロスト／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびラタノプロストの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１０】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルから２．５ｍＬのデキサメタゾン／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびデキサメタゾンの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１１】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを固定させることによって形成された５ｍｍ厚のプラグ内に２．５ｍＬのチモロール／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。各通過は２４時間離れており、データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１２】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを固定させることによって形成された５ｍｍ厚のプラグ内に２．５ｍＬのドルゾラミド／ＢＡＫ混合溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびドルゾラミドの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。各通過は２４時間離れており、データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１３】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを固定させることによって形成された５ｍｍ厚のプラグ内に２．５ｍＬのラタノプロスト／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびラタノプロストの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。各通過は２４時間離れており、データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１４】連続して１０回続けて通過させたとき、直径１ｃｍのシリンジ内に粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを固定させることによって形成された５ｍｍ厚のプラグ内に２．５ｍＬのデキサメタゾン／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびデキサメタゾンの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。各々の通過が２４時間離れており、データは、ｎ＝３の平均値±ＳＤとする。
【図１５】連続して１０回続けて通過させたとき（それぞれの通過が２４時間離れている）に測定した、シリンジ内に固定させた粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子の水力学的透過率のプロットを示す図であり、データは、ｎ＝１２の平均±ＳＤとする。
【図１６】直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ＨＥＭＡ−コ−ＭＡＡコポリマーヒドロゲル内を通して２．５ｍＬのデキサメタゾン／ＢＡＫ混合溶液を押し出した後に除去されたＢＡＫおよびデキサメタゾンの割合（百分率）を示す棒グラフの図である。測定は、即時連続で３回繰り返し行った。
【図１７】１％ＭＡＡ溶液で処理して、直径１ｃｍのシリンジ内に固定させた５ｍｍ厚マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲル内を通して２．５ｍｌのデキサメタゾン／ＢＡＫ混合溶液を押し出した後に除去されたＢＡＫおよびデキサメタゾンの割合（百分率）を示す棒グラフである。測定は、即時連続で３回繰り返し行った。
【図１８】架橋剤としてＥＧＤＭＡを用いた熱開始重合によって合成されたｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ写真画像を示す図である。
【図１９】先端にＢＡＫ除去プラグを固定させた点眼剤ボトルのプロトタイプを示す図である。水力学的透過率の測定を容易にするために、この設計では、プラグの後に余分な空間を確保した。
【図２０】時間と対応させて、プラグを含むボトルからの総流速のプロットを示す図である。水力学的透過率は、データを理論式にフィッティングさせることによって算出した。
【図２１】１０日間にわたる１０回の毎日の試行についての、点眼剤プロトタイプの先端に固定させた８ｍｍ厚の粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子内に１．５ｍＬのラタノプロスト／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびラタノプロストの割合（百分率）を示す棒グラフを示す図である。データポイントは、ｎ＝３で平均値±ＳＤである。
【図２２】架橋剤としてＥＧＤＭＡを使用して、ＵＶ重合によって合成されたｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ画像を示す図である。ｐＨＥＭＡ粒径は、１０〜２００μｍの範囲であり、滑らかな表面を有するほぼ球形の粒子である。
【図２３】点眼剤プロトタイプボトルの先端に固定させた、光重合によって調製されたｐＨＥＭＡ粒子の８ｍｍ厚のプラグ内にチモロール／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）の棒グラフである。即時に連続５回通過させる各々において、プラグ内に１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液を通過させている。
【図２４】点眼剤プロトタイプボトルの先端に固定させた、熱開始重合によって調製されたｐＨＥＭＡ粒子の８ｍｍ厚のプラグ内にチモロール／ＢＡＫ溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）を示す棒グラフプロットである。ここでは、即時に連続１０回通過させる各試行において、固定部内に１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液を通過させた。
【図２５】架橋剤としてＳＲ４５４ＨＰを用いて、ＵＶ重合によって調製されたｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ画像を示す図である。
【図２６】１０日間にわたる１０回の毎日の試行についての、点眼剤プロトタイプの先端に固定させた、架橋剤としてＳＲ４５４ＨＰを使用することによって調製された１．８ｃｍ厚のｐＨＥＭＡ粒子のプラグ内に１．５ｍＬのチモロール／ＢＡＫ混合溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データポイントは、ｎ＝３で平均値±ＳＤである。
【図２７】１０日間にわたる１０回の毎日の試行についての、点眼剤プロトタイプの先端に固定させた、架橋剤としてＳＲ９０３５を使用することによって調製された１．８ｃｍ厚のｐＨＥＭＡ粒子のプラグ内に１．５ｍＬのチモロール／ＢＡＫ混合溶液を通過させた後に除去されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）の棒グラフを示す図である。データポイントは、ｎ＝３で平均値±ＳＤである。
【図２８】ＨＥＭＡおよびＭＡＡの粒子状ゲルの様々なコポリマー組成物に含まれるビマトプロストの分配係数のプロットを示す図である。
【図２９】ＨＥＭＡおよびＭＡＡの粒子状ゲルの様々なコポリマー組成物に含まれるＢＡＫの分配係数のプロットを示す図である。
【図３０】点眼部先端に固定させた粒子を通過させた液滴からのＨＥＭＡおよびＭＡＡの粒子状ゲルに含まれるビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３１】点眼部先端に固定させた粒子を通過させた液滴からのＨＥＭＡおよびＭＡＡの粒子状ゲルに含まれるビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３２】点眼部先端に固定させた粒子を通過させた液滴からの２５／７５ｐＭＡＡ／ｔＢＭの粒子状ゲル中のビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３３】ＢＡＫ濃度を推定するためのラングミュア界面活性剤吸着等温線モデルにフィッティングさせるＢＡＫ溶液の平衡界面張力のプロットを示す図である。
【図３４】１週間にわたる、市販のビマトプロスト／ＢＡＫ溶液（Ａｌｌｅｇｒａｎ）の平衡界面張力データのプロットを示す図である。
【図３５】１週間にわたる、市販のビマトプロスト／ＢＡＫ溶液（Ａｌｌｅｇｒａｎ）の平衡界面張力データからの算出されたＢＡＫ除去の棒グラフを示す図である。
【図３６】平衡化されていないＨＥＭＡ粒子について、液滴からのチモロールの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３７】２週間平衡化させたＨＥＭＡ粒子について、液滴からのチモロールの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３８】５日間平衡化されたＨＥＭＡ粒子について、液滴からのチモロールの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図３９】平衡化されていないＨＥＭＡ粒子について、液滴からのＶｉｓｉｎｅの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図４０】１週間平衡化させたＨＥＭＡ粒子について、液滴からのＶｉｓｉｎｅの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図４１】平衡化されていないＨＥＭＡ粒子について、液滴からのＶｉｓｉｎｅ  Ａの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図４２】１ヶ月平衡化させたＨＥＭＡ粒子について、液滴からのＶｉｓｉｎｅ  Ａの複合ＵＶスペクトルを示す図である。
【図４３】平衡化されていないＨＥＭＡ／ＭＭＡ粒子の様々な組成物からのビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図４４】５日間平衡化させた９０／１０のＨＥＭＡ／ＭＡＡ粒子からのビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【図４５】５日間平衡化させたＨＥＭＡ粒子からのビマトプロストの取り込み率（百分率）のプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な開示
本発明の実施形態は、含まれる配合物中にＢＡＫを保持し、かつ確実に点眼剤ボトルが無菌のままでありながら、送達された点眼剤中の防腐剤、特にＢＡＫへの患者の曝露をなくす複数回投与用デバイスおよび方法に関する。保存にあたってのＢＡＫの利点は保持されているが、ＢＡＫによる眼への毒性の可能性が消失する。本発明の一実施形態では、本明細書ではプラグとも称される多孔性防腐剤除去デバイスは、図１に示すように、点眼剤ボトルのネックに配置されて、液滴出口まで通じている。本発明の別の実施形態では、プラグは、図２に示すように、点眼剤ボトルの先端の部分に配置されている。大きい先端がボトルに含まれていることにより、その中に長いプラグを配置することができる。防腐剤除去デバイスは、使用のために好適なコネクタを通して配合物吐出ユニットに取り付けられる別々のフィルタであってもよい。プラグは、流体を吐出するために比較的小さい圧力を必要とするような高い水力学的透過率を示す必要がある。必要とされる水力学的透過率は、フィルタの設計によって異なり、孔がより大きいことで、所与の圧力降下に対してより多い液体流が可能になる。本発明の実施形態では、水力学的透過率は約０．０１Ｄａより大きく、プラグが最新技術の点眼剤パッケージングに適合するサイズに適合するものである本発明の典型的な実施形態では、約０．１Ｄａの透過率が適切である。水力学的透過率が１〜１０Ｄａである場合には、点眼剤を滴下後にフィルタ内に残っている流体をボトル内に確実に吸い戻すことができる。水力学的透過率がより高い場合には、同じプラグが点眼剤の再湿潤などの高粘度配合物を含む広範囲の配合物に対して機能し得る。
【００２０】
プラグは、防腐剤ＢＡＫに対しては高い親和性を有し、薬物または他の眼科剤に対しては低い親和性を有する材料から構成され、これにより、少なくとも５０％の防腐剤がプラグによって溶液から除去され、また薬物の少なくとも５０％がデバイスから吐出された溶液に保持されるようになる。接触時間が短い（１〜３秒）ために、溶出している液体中の濃度がプラグ中の濃度と平衡にならない可能性もあるので、高親和性である必要はあるが、十分な要件ではない。高い分配係数に加えて、吸着速度定数は、薬物分子のポリマーへの吸着時間が接触時間１〜３秒より短くなるように、十分に高いものである必要がある。さらに、プラグ内のポリマーの表面から最初は遠く離れている分子が、ポリマーに向かって拡散して、吸着できるように、プラグ内の孔径が十分に小さいことも重要である。プラグ材料が高い分配係数および吸着速度を有し、プラグ内の孔径が最適化されている場合には、防腐剤のすべてまたはほとんどがプラグ内の孔表面に吸着し、溶出する液滴には、防腐剤が含まれない。プラグ内を通って溶出する防腐剤非含有液体は、目に直接滴下される。高多孔性であるプラグ材料は、防腐剤を選択的に抽出し、これにより点眼剤配合物がわずかな圧力降下のみでプラグ内を通って流れることができるようになり、それでもなお防腐剤を結合するのに十分な時間および表面積が可能になる。
【００２１】
選択された材料は、重要であり、防腐剤を除去するための安全な生体適合性フィルタの構築を可能にするものである。以前の特許では、同様の用途のためのイオン交換樹脂を提案したが、こうした材料はイオン性薬物も除去可能である。例えば、ＢＡＫはカチオン性であり、チモロールなどの複数の眼科用薬物は、生理学的ｐＨでカチオン性であり、従ってイオン交換樹脂は両方を除去し得る。複数の材料が広く眼科用途のために使用されており、そのような材料は、眼と適合性である。ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）は、眼内で使用されるデバイスのために最も一般的に使用される材料のうちの１つであるが、任意のイオン性材料を除去するための液体透過性プラグとしての使用については、これまで探求されていない。非イオン性であり、高結合のＢＡＫまたは他のイオン性化合物中のｐＨＥＭＡは、イオン交換材料の様式では考えられない。本発明者らは、その優れた生体適合性のためにｐＨＥＭＡから開始し、また、ＢＡＫについての所望の選択性を得るために他の成分を材料に組み込む必要があると仮定した。驚くべきことに、ｐＨＥＭＡはいかなる改変も行わずに、ＢＡＫを吸着するのに極めて有効であることが観察された。ｐＨＥＭＡ材料はＢＡＫに対して高い分配係数を有し、吸着時間は３秒の通過時間よりも短いと判断された。このことは、ｐＨＥＭＡプラグ内を通って流れるＢＡＫ溶液が、ポリマーに吸着するのに十分な時間を有することを意味する。さらに、ｐＨＥＭＡは、すでに眼科用材料として使用されていることから、ｐＨＥＭＡがプラグ材料にとって、理想的な選択となる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、プラグ材料は、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）などのヒドロゲルである。ｐＨＥＭＡヒドロゲルは、ＢＡＫ濃度、および測定に使用されるｐＨＥＭＡマトリックスの構造に応じて、約１００〜５００の分配係数でＢＡＫに対して極めて高い結合能を示す。対照的に、ほとんどの親水性眼科用薬物のｐＨＥＭＡマトリックスへの分配係数は、約１〜１０の範囲であり、また疎水性薬物の分配係数は１０〜５０の範囲内である。プラグへの薬物の分配係数が、ＢＡＫに対するプラグの親和性よりも少なくとも一桁低い場合には、多孔性ｐＨＥＭＡプラグにより、点眼剤配合物からのＢＡＫの選択的除去が可能になる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、ｐＨＥＭＡプラグは高多孔性であり、大きい相互連結孔を有することで、溶液が容易に流れ、防腐剤ＢＡＫが孔の壁に吸着できるようになる。プラグは、多孔性ゲル、固定層、または３Ｄ印刷、ソフトリソグラフィ、電界紡糸、または他の任意の方法によって形成された構造として形成され得る。本発明の一実施形態によれば、マクロ多孔性ゲルを使用することで、費用効率が高い比較的単純な拡張性のある調製プロセスが可能になる。マクロ多孔性ゲルは、ポリマー全体に分散された、大きい相互連結した孔から構成されている二相材料である。マクロ多孔性ヒドロゲルは、モノマーを溶解するがポリマーは溶解しない希釈剤中でのモノマーのフリーラジカル重合によって調製され得る。希釈剤の濃度がポリマーの平衡膨潤能を超える場合、余分な希釈剤相が分離して孔を形成する。マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルは、希釈剤として水を使用して調製することができるが、このようなゲルは典型的には機械的に弱い。ＨＥＭＡに対しては良好な溶解度を有するが、ｐＨＥＭＡに対しては溶解度が低い有機希釈剤としては、ドデカン−１−オールおよび１，２−ジクロロエタンが挙げられ、こうした溶媒は頑強なゲルを生じる。しかしながら、かなりの量の有機液体は生物医学的用途には望ましくない。このため、マクロ多孔性ヒドロゲルは、ＮａＣｌ水溶液を使用して強化された相分離によって調製される。本発明の別の実施形態では、マクロ多孔性ゲルは、ポリアクリルアミドなどの他の好適なポリマーから調製することができ、ｐＨＥＭＡ粒子は、防腐剤を隔離するためのマトリックスとして分散させ得る。
【００２４】
あるいは、本発明の一実施形態では、プラグは、ｐＨＥＭＡまたは他のポリマー粒子の固定層として調製され得る。粒子は、マクロ多孔性であってもよい。マクロ多孔性粒子の固定層は、３つのレベルの多孔度を有し得る：液体流用の相互接続されたチャネルとなる球形粒子間の空間；粒子中へのＢＡＫの拡散を可能にし、これらの孔の表面に吸着するようにする球状粒子中のマクロ孔；およびゲルへＢＡＫの取り込みを多くするための表面積となるナノサイズの孔を有する、ｐＨＥＭＡポリマーの固有の多孔度。固定層では、複数レベルの多孔度により、透過性の増大と面積の減少との間のあらゆるトレードオフも回避され、したがって、粒径を増大させることで、水力学的透過率を上昇させつつ、ＢＡＫを吸着するための表面積に対する影響を最小限に抑える。非球形粒子は、高い多孔度を達成するのにも同様に非常に有用であり得、高い多孔度により、水力学的透過率が上昇することになる。
【００２５】
ナノサイズまたはミクロンサイズのポリマー粒子（ナノゲルまたはミクロゲル）は、溶液重合または塊状重合によって作られるが、塊状ゲル化は、希釈モノマー溶液を使用することによって、または連鎖移動剤を使用して、モノマーからポリマーへの変換を制限することによって回避される。例えば、水の分率が著しく高く、これによりミクロゲルの巨視的ゲル化を防ぐ。水の分率および他の配合パラメータを変えることによって、５〜５０μｍの範囲のサイズの粒子を製造することができる。架橋剤の種類が、製造される粒子の種類および大きさに対して非常に大きい影響を有することが観察された。追加的にまたは代替的に、連鎖移動剤を使用して微粒子の表面上の成長鎖を効果的に保護することができる。希釈度、塩濃度、および連鎖移動剤の濃度を操作することによって、幅広い粒径範囲を作り出すことができる。粒子を乾燥させ、次いで床に固定させたＢＡＫ分離用のモノリスを作製する。
【００２６】
本発明の別の実施形態では、クリオゲルは、重合混合物を凍結し、開始剤としてレドックス対を使用して凍結条件下で重合することによって調製される。クリオゲルは、典型的には、数十ミクロンから数百ミクロンの範囲の大きい孔を有する。開始剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）および過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）の混合物であり得る。混合物を１２時間、−１５℃で凍結し、次いで解凍する。
【００２７】
本発明の実施形態では、多孔性マトリックスまたは粒子を支持するために様々なフィルタを配置してもよい。フィルタは、流体の流れに対して最小限の抵抗を提供するように設計されている。
【００２８】
本発明の他の実施形態は、粒子に組み込んだ防腐剤が、必要な防腐効果をもたらすことができるが、これらが配合物と共に流出しないように、容器中の配合物に添加される粒子に防腐剤を組み込む方法に関する。粒子は、コロイド状銀粒子などの防腐効果を直接付与することができる。長いポリマー鎖を介して容器の壁に付着することによって、または粒子よりも小さいサイズのデバイスの出口にフィルタを配置することによって、配合物中の粒子の溶出が妨げられる。本発明の別の実施形態では、配合物に防腐効果を提供するために、容器の壁または他の表面に防腐剤を付着させるかまたは組み込むことができる。例えば、防腐剤供給源は、配合物中の出発濃度のＢＡＫで平衡化した、１〜１０体積％の初期配合物体積を有するｐＨＥＭＡ膜であり得る。本発明の別の実施形態では、容器全体が多孔性材料であってもよく、配合物がこれらの孔内に含まれ、防腐剤はポリマーに組み込まれて、防腐効果をもたらす。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、液滴が最終的に溶出するデバイスの表面およびプラグ内の孔の表面またはプラグ内の球状粒子は、吸着によって、または付着によって、または粒子として組み込む別の方法のいずれかで、追加の防腐剤を組み込むことができ、孔内に残っているいずれの液体も、確実に微生物の生育を促すことがないようにする。一例として、プラグ内に閉じ込められた微生物がいずれも、確実に、時間の経過と共に生育しないようにするために、プラグには、好適な濃度でＢＡＫを事前に添加することができる。別の実施形態では、銀粒子などの他の抗菌粒子をプラグに組み込んで防腐作用を達成することができる。
【００３０】
典型的な点眼剤吐出システムは、類似している基本設計を採用している。プラスチックボトルは弾力性であるため、ボトルを押す指により力が加わることで、ボトル内の空気を圧縮して、液体に圧力の増加を課す変形をもたらすようになり、これにより、先端において液滴が生成される。ボトルから液体が流出することにより、気相体積の増加および圧力の減少をもたらす。液滴生成に必要な圧力は、液滴生成中のヤングラプラス圧力を超えなければならず、これは約２σ／Ｒｄであり、式中、σは表面張力であり、Ｒｄは液滴の半径である。液滴体積が３０μＬであることに基づきＲｄを約０．５ｍｍと推定し、σについては水の表面張力を用いると、ヤングラプラス圧力の値は約１００Ｐａとなる。理想気体の法則を仮定すると、この圧力を実現するには、ボトル内の気相の体積（ΔＰ）が体積ΔＶ＝ΔＰ／Ｐ＊Ｖ分減少しなければならず、式中、Ｐはボトル内の開始圧力（１気圧）であり、Ｖは空気相の体積である。すべてのパラメータについて近似値を代入するとΔＶ／Ｖ＝０．１％となり、これは、手によって加えられる圧力が、ボトル内の体積の０．１％の減少を達成するのに十分でなければならないことを意味する。しかし、ボトルから液体のその体積分が押し出されることによる気相体積の増加を補償するために、液滴の体積に等しい、追加のΔＶが必要となる。典型的な点眼剤の体積は約３０μＬであり、これは、ボトルの体積の０．１％より大きい。そのため、点眼剤を吐出するために必要な体積減少は、液滴自体の体積とほぼ等しい。理想気体の法則によって推定すると、こうした圧縮により気相に生じる圧力は、ΔＶ＝３０μＬ、Ｖ＝３ｍＬ、Ｐ＝１ａｔｍである場合、最小ΔＰが約０．０１ａｔｍ＝１０００Ｐａとなる。これは、液滴の生成に必要な最小圧力である。ほとんどの対象者は、この圧力を５〜１０回容易に加えることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、プラグ含有デバイスでは、液滴の吐出はより複雑になる。これは、プラグ内を通って流体を押すのに余分の圧力が必要になるためである。患者がボトルを圧搾すると、気相内で増大した圧力が、プラグの中を通って液体を押し出す。最初は、液滴がまだ形成されていないため、プラグ内で全体的な圧力降下が生じる。液滴が形成されてその体積が増すにつれて、ヤングラプラス圧力が増加し、これにより、液滴がプラグ内を通って流れるために利用可能な圧力降下が減少する。プラグ内を通る液体の流速は、加えられる圧力、ならびに、長さ、面積、多孔度、および水力学的透過率などの設計パラメータによって異なる。これらのパラメータは、配合物がすべて使用されるまで、プラグにより所望の量の防腐剤が各点眼剤から除去されながら、対象者が過剰な圧力を加える必要なく、プラグ含有ボトルから点眼剤を滴下できるように、プラグに必要とされる。望ましい孔経および水力学的透過率を決定することは、単純な作業ではない。孔経がより大きく、透過性がより高いことにより、点眼剤の滴下が容易になるが、プラグ内を通る通過時間が短縮され、かつ利用可能な表面積が減少するため、防腐剤の質量が減少する。プラグ性能の他の態様は、水力学的透過率によって異なる。例えば、点眼剤滴下後、対象者はボトルの圧搾を停止する。これにより、ボトル内部に真空が発生するため、ボトルの先端に残っている流体が引き込まれる。ボトルがプラグを含有している場合には、点眼剤が滴下された後は、プラグ全体に流体が充填されている。点眼剤ボトル内部の真空により、プラグ内から全流体が吸い戻され得るが、これは、水力学的透過率、ならびに、表面張力、および、配合物とプラグ材料との接触角によって異なる。水力学的透過率が十分に高くない場合には、連続した２回の滴下と滴下との間、プラグは配合物を保持している。この場合、移動させる必要がある流体の体積は、単純に液滴の体積であるため、滴下プロセスにとっては有益である。しかし、流体が充填されたプラグからの蒸発を最少にするため、先端を適切に密閉する必要がある。配合物由来の防腐剤がプラグによって取り込まれるときに、確実にプラグが無菌環境である孔を呈するようにすることがきわめて重要である。たとえ水力学的透過率が非常に高くても、一部の流体は閉じ込められる可能性があり、このことから、例えば、プラグにＢＡＫを予め添加するか、もしくは抗菌性コーティングを行うか、またはプラグ内に抗菌性粒子を添加することなどにより、無菌性を維持するようにプラグを設計する必要が生じる。液滴を滴下するごとにプラグ内のＢＡＫ濃度が上昇し、これにより、プラグの無菌性が確実になる。
【００３２】
以下に、プラグ内を通る流体の流動およびＢＡＫ取り込みの数学モデルを提供する；この数学モデルにより、必要とされる圧力を大幅に増大させることなく点眼剤を滴下する目的を実現し、かつ、全配合物から望ましい程度までＢＡＫを除去できるようにするような、プラグが呈する物理特性（孔径、水力学的透過率、断面積、長さ）を決定することができる。このモデルは、単純化したバージョンのデバイスについてのモデルであるが、なお、望ましい分離を実現するために、設計パラメータを推定できることは理解されたい。モデルによって示唆されたパラメータから出発して、デバイスを最適化するために実験が最終的に必要となるであろう。
【００３３】
プラグ内を通る圧力降下は、ダルシーの法則により推定できる： 
2020511179.tif 000004
式中、ｋは材料の水力学的透過率であり、Ｌは長さであり、μは流体の粘度であり、ΔＰは、プラグでの圧力降下であり、Ａは断面積である。プラグ内を通る平均流速は、液滴Ｖｄの体積（＝３０μＬ）と、液滴の形成に必要な時間τとの比である。約３秒のτが必要であり、これは、ほとんどの市販のボトルで液滴の形成に要する時間と同等である。液滴形成の機構を考慮すると、以下の制約が生じる：
2020511179.tif 000005
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、プラグは、医薬品有効成分（ＡＰＩ）の濃度を低下させることなく、ほぼすべての防腐剤ＢＡＫを選択的に除去するように設計される。プラグは、ボトル内に添加されている防腐剤を吸収するのに十分な能力を有する必要があり、またいかなる離脱も生じないように、プラグ材料と防腐剤との相互作用が充分に強くなければならない。プラグの材料による防腐剤取り込みの動力学は非常に迅速であり、結合時間の尺度は、プラグ内を通って配合物が流動する時間尺度より短い。
【００３５】
マクロ多孔性ゲル中の流体の流動および物質移動に対処するために、マクロ多孔性ゲルを長さＬおよび半径Ｒの一連の平行な孔としてモデル化することができ、また、液滴を生成するためにいかなる圧力も増加必要としない流体流において、９０％超のＢＡＫを除去するという分離目標を達成することができる構造を決定することができる。孔ｃ（ｒ、ｚ、ｔ）内の濃度は、孔内の半径位置ｒ、プラグに沿った軸位置ｚ、および、時間ｔを対応させたものである。孔内のＢＡＫの移動についての対流拡散方程式を解くには、適切な初期条件および境界条件を確立する必要がある：
2020511179.tif 000006
孔内を通る速度は、ポアズイユの流れのプロファイル、すなわち次式によって求められる：
2020511179.tif 000007
式中、＜ｕ＞はゲル内を通る流体の平均速度である。上記の対流拡散方程式を解くための境界条件および初期条件は以下のとおりである：
2020511179.tif 000008
式中、ｃ０は、溶質の入口（ｚ＝０）濃度である。入口（ｚ＝０）と出口（ｚ＝Ｌ）の境界条件は、固定層内の物質移動のモデル化に一般的に使用される「閉じ端」の境界条件である。ｒ＝０においてゼロとなる導関数は、対称条件または等価的である非シンク条件から生じ、孔境界（ｒ＝Ｒ）における境界条件は、ＢＡＫがｐＨＥＭＡマトリックスに迅速に吸着すると仮定している。初期条件は、ＢＡＫ溶液がその中から押し出される前に界面活性剤の濃度がゼロであると仮定している。
【００３６】
上記のモデルには以下の仮定および単純化を適用する：流れの持続時間は、液滴形成の目標時間である約３秒と短いため、プラグの膨潤は（ある場合であっても）無視される。ならびに、孔境界（ｒ＝Ｒ）において、ｐＨＥＭＡマトリックスへのＢＡＫの迅速な結合が生じる。これは、後述の実施例に示すように、流動実験において、ｐＨＥＭＡ中のＢＡＫの分配係数が非常に高いこと、およびＢＡＫが１００％除去されることと一致する。分配係数は、吸着速度定数と脱着速度定数との比であり、値が非常に高いことは、吸着が迅速であり、孔境界における濃度が事実上ゼロであることと解釈され得る。対流項が拡散項よりはるかに大きいため、近似解は、軸流束に対する拡散の寄与を無視することによって得ることができる。この近似化により、単純化した形態の定常状態の方程式が得られる：
2020511179.tif 000009
式中、
2020511179.tif 000010
である。無次元パラメータ
2020511179.tif 000011
は、
流体がプラグ内を通過するのに要する時間と、ＢＡＫ分子が孔の中心から境界まで拡散する時間との比である。この無次元パラメータが１よりはるかに小さいときは、流体の移動が速すぎて、分子が放射状に拡散して吸着するために適切な時間を有さないため、孔内の濃度は入口濃度と等しい。パラメータ
2020511179.tif 000012
が１よりはるかに大きい場合は、分子が放射方向に拡散して孔壁に吸着するために適切な時間を有するため、溶出している流体中のＢＡＫの濃度はゼロになる。ダルシーの法則による平均速度を代入すると、溶出している液滴からＢＡＫを完全に除去するための要件は、以下の制約となる：
2020511179.tif 000013
これは、透過率と孔経との間に次式の関係となるＣａｒｍａｎ−Ｋｏｚｅｎｙの式を用いて単純化することができる：
2020511179.tif 000014
式中、ｆは、多孔度（ε）にやや依存するＫｏｚｅｎｙ係数で、ｆ＝３．４（１−ε）０．１７５である。この解析を単純化するため、ｆとして定数３を用いる。こうして算出したｋを、様々な物理特性および移動特性（μ、Ｄ）に関する公知の値、ならびに、設計基準によって固定される必要がある他のパラメータ（ΔＰ、τ、Ｖｄ）とともに、式２および式１１に代入すると、制約は以下のようになる：
2020511179.tif 000015
および
2020511179.tif 000016
これらは、配合物の１つの液滴の滴下に対する制約である。複数の液滴が滴下されると、プラグがＢＡＫにより飽和するため、滴下される体積に応じて、プラグ内で除去されるＢＡＫの分率が減少する。これらの計算において、目標とする除去は、滴下された最後の液滴であっても少なくとも９０％ＢＡＫであり、滴下されるすべての液滴を考慮すると＞９５％になると考えられる。新たな予測を得るため、より高い除去分率をモデルに容易に統合してもよい。この目標を実現するには、プラグの分配係数を十分に高くして、配合物からすべてのＢＡＫをゲル内に取り込んだ後の溶液の平衡濃度が、初期ＢＡＫ濃度の１０％未満となるようにする必要がある。配合物中のすべてのＢＡＫを取り込んだ後のゲル内の濃度は
2020511179.tif 000017
であり、これにより、設計に以下の制約が加わる：
2020511179.tif 000018
式中、Ｖｆは、ゲルプラグ内を通過する配合物の総体積であり、Ｋは、ゲル相におけるＢＡＫ濃度を溶液相におけるＢＡＫ濃度で除したものとして定義される分配係数である。
【００３７】
計算に使用する全パラメータの値を後述の表１に列挙し、モデルから得られた設計制約（式１３〜１５）は、図３にグラフにより示す。これらのプロットにより、プラグ面積が７８．５ｍｍ２である場合の表１の設計パラメータについて、プラグの長さ、孔の半径、およびそれに対応するＢＡＫの水力学的透過率が予測される。プラグの実際の長さはＬに等しい必要はなく、Ｌ／Ｔであってもよい。この式においてＴはくねり度（ｔｏｒｔｕｏｓｉｔｙ）であり、フィルタプラグを不均一球体の固定層として見ると、３と推定される。設計上の制約では、プラグ面積が少なくとも０．２５８ｍｍ２でなければならず、好ましくはより大きいことを示唆している。妥当な設計として、面積が７８．５ｍｍ２に等しい場合には、Ｌは少なくとも０．３３ｃｍの長さである必要がある。したがって、フィルタプラグが長さ０．５ｃｍ、面積７８．５ｍｍ２である場合、最小水力学的透過率が０．１３Ｄａであるか、または孔径が４μｍである必要がある。
【００３８】
設計パラメータ推定値はいずれも、一般的に使用される点眼剤ボトルにデバイスを一体化させることに基づいている。ボトルを再設計することによって、パラメータを変更してデバイス性能を向上させることもできる。例えば、点眼剤ボトルの材料を変えることによって、点眼剤の滴下に利用可能な圧力を大幅に増大させ得る。プラグの面積は、ボトル先端の設計を変えることによって調整できる。
【００３９】
（表１）式１３〜１５の設計制約に用いられるパラメータの典型値
2020511179.tif 000019
ａこの値は、点眼剤ボトルで点眼剤を投与するプロセス中に生じる典型的な圧力降下の推定値である。
【００４０】
多孔性プラグは、市販の配合物からＢＡＫを除去するためにパッケージに含まれていてもよい。例えば、多孔性プラグは、市販されている以下の緑内障薬とともに用いられてもよい：半水和物として０．２５％または０．５％の薬物のチモロール、および０．０１％のＢＡＫを含有し、ｐＨ（６．５〜７．５）を調整するためにリン酸一ナトリウムおよびリン酸二ナトリウムを含む不活性成分を有する、透明な、等張性リン酸緩衝水溶液であるＢｅｔｉｍｏｌ（登録商標）；２つの緑内障薬（０．５％のチモロールおよび２％のドルゾラミド）の組み合わせ、０．００７５％のＢＡＫ、不活性成分であるクエン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、水酸化ナトリウム、およびマンニトールを含有する、やや粘性の等張緩衝水溶液であるＣＯＳＯＰＴ（登録商標）；０．００５％ラタノプロスト、０．０２％ＢＡＫ、不活性成分である塩化ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、およびリン酸水素二ナトリウムの等張緩衝水溶液であるＸＡＬＡＴＡＮ（登録商標）；ビマトプロスト０．３ｍｇ／ｍ、ＢＡＫ０．０５ｍｇ／ｍＬ、不活性成分である塩化ナトリウム、リン酸ナトリウム、およびクエン酸を含有する、ＬＵＭＩＧＡＮ（登録商標）；ならびに、トラボプロスト０．０４ｍｇ／ｍＬ、ＢＡＫ０．１５ｍｇ／ｍＬ、不活性成分であるポリオキシル４０水添ヒマシ油、トロメタミン、ホウ酸、マンニトール、エデト酸二ナトリウム、水酸化ナトリウム、および／または塩酸を含有する、ＴＲＡＶＡＴＡＮ（登録商標）。プラグはまた、再湿潤用点眼剤配合物のいずれに組み込まれてもよい。上記のリストは、プラグをボトルに一体化させることによって防腐剤を除去させ得るすべての眼科薬配合物のごく一部である。デバイスは、好適なコネクタを介して配合物吐出ユニットに取り付けられる、別個のものであってもよい。
【００４１】
本発明の実施形態によるプラグは、ＢＡＫおよび他の防腐剤の除去に有効であるが、本発明がそのように限定されるものではない。配合物中に必要とされるが体内には必要とされない防腐剤以外の成分、例えば、これらに限定されないが、配合物安定剤および酸化防止剤などを除去することができる。防腐剤が流体組成物から選択的に除去される場合、他の流体を使用することができる。防腐剤除去デバイス内を通って容器から分散させ得る流体としては、静脈内用薬物、経口薬液および懸濁液、食品、飲料、芳香剤、ローション、石鹸、シャンプー、または摂取され、皮膚、創傷、開口部、もしくは身体にできた開放部と接触する任意の他の流体が挙げられる。本明細書に開示されるように、例示的な防腐剤はＢＡＫであるが、一般に水性溶液、エマルジョン、または懸濁液に溶解する他の防腐剤は、所望の防腐剤を除去するように適合された防腐剤除去デバイスから除去され得る。
【００４２】
方法および材料
マクロ多孔性ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ヒドロゲルの調製
マクロ多孔性ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）ヒドロゲルは、ＨＥＭＡモノマー４ｍＬ、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）４００μＬ、塩化ナトリウム１５ｍｍｏｌ、ジフェニル−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯ）１０ｍｇ、および脱イオン（ＤＩ）水１５ｍＬを混合し、９００ｒｐｍで２０分間の磁気撹拌を行うことにより、調製した。混合物に純窒素を３０分間バブリングさせることによって、混合物を脱酸素化した。脱酸素化した混合物を５５ｘ１７ｍｍ（直径ｘ高さ）のＰｙｒｅｘ（登録商標）ペトリ皿に注ぎ、顕著な蒸発を防ぐために覆い、ＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ，ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）を用いて、３１０ｎｍを鋭いピークとする強度１６．５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を４０分間照射した。重合後、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルをペトリ皿から注意深く取り出し、未反応成分を抽出するために、３５０ｍＬのＤＩ水に２４時間浸漬した。脱イオン水は、未反応成分を徹底的に除去するために、７日間連続して２４時間毎に新鮮な脱イオン水と交換した。７日間の抽出の間、ゲルの近傍から水の紫外可視スペクトルを測定することによって、紫外可視吸光度が無視され得る程度であることを確認した。次に、合成されたマクロ多孔性ゲルは、ＤＩ水中に保存された。図４に示す合成されたｐＨＥＭＡヒドロゲルのＳＥＭ画像では、数ミクロンの孔径を有している。
【００４３】
シリンジ内に固定させることによるマクロ多孔性ゲルの水力学的透過率の測定
ボトルが圧搾されたときに加えられた圧力を求めるため、出口が下を向くようにボトルを垂直に保持し、圧搾して、溶出する液体の質量または落下する液滴の数を求めた。次に、圧搾によって生じる気相内部の圧力は、ΔＶ／Ｖ×Ｐａｔｍとして求めることができ、この式において、ΔＶは溶出する液体の体積であり、Ｖはボトル内部の気体の体積であり、Ｐａｔｍは大気圧である。この方法から、圧搾時に点眼剤ボトル内部に生じる圧力として、推定値約５０００Ｐａが得られた。この圧力は、指によって加えられる圧力と同じではない。指によって加えられる力／圧力は、ボトルを圧搾し、それにより、ボトル内部の体積が減少する。こうして体積が減少することで、圧力の増大がもたらされる。利用可能な圧力を決定した後、約３秒で液滴が生成されることに基づき、フィルタ内を通る速度を推定した。必要とされる透過性はフィルタ設計に依存するため、推定値からは、点眼剤デバイスには、約０．１Ｄａより大きい水透過性が適切であり、約１Ｄａ以上の透過性がより好適であることが示唆される。湿潤用点眼剤など、より粘性の高い溶液では、より高い値が必要とされる。０．１Ｄａは、液滴の吐出には適切であるが、液滴を吐出した後にフィルタ内に残っている流体を吸い戻すには十分でない。
【００４４】
マトリックスの水力学的透過率を試験するため、ＢＡＫ除去材料を、直径１ｃｍの滅菌シリンジ（ＳＯＦＴ−ＪＥＣＴ（登録商標）、３ｍｌ、Ｈｅｎｋｅ−Ｓａｓｓ  Ｗｏｌｆ  ＧｍｂＨ、Ｔｕｔｔｌｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）に固定させた。２枚の濾紙（Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ  １、Ｗｈａｔｍａｎ（登録商標）、Ｍａｉｄｓｔｏｎｅ、Ｅｎｇｌａｎｄ）をシリンジに入れて、加えられる圧力によって、固定させた材料が漏出することを防いだ。ＢＡＫ除去材料を均一に固定させるため、２．５ｍＬの脱イオン水を毎回高圧で、シリンジ内を通して押し込み、これを少なくとも５回繰り返した。ＢＡＫ除去材料を固定させたシリンジは、図５に示した設定を用いて、水力学的透過率を測定するために使用した。出口の溶液を回収するために、ビーカーをシリンジのすぐ下に置いた。シリンジに２．５ｍＬのＰＢＳ（粘度＝１．００±０．０５ｃＰ）を充填し、１．２８ｋｇ（１．６×１０５Ｐａ）の重りをトレイ上に置いて、固定部全体に圧力降下を生じさせた。このプロセスでは、トレイ上に重りを置いた時を開始時とし、最後の液滴がビーカー内に落下する時までの時間を、ストップウォッチを用いて計測した。ビーカー内に回収されたＰＢＳ溶液の重量を測定して、フィルタ材料内を通る流速を算出した。次に、ダルシーの法則である前述の式１により、水力学的透過係数を算出した。
【００４５】
上記のように調製したマクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルの水力学的透過率は、１２個のサンプルのそれぞれについて１０回測定し、その結果得られた透過率を図６に示す。図６に示すように、有意な傾向ではなかったものの、ゲルの水力学的透過率は、測定している間に、わずかに低下した。これは、各々の試行においてゲルに加わる高圧によってゲルの固定がより堅くなったためである。水力学的透過率の全体的な平均は、０．０２５ダルシーである。
【００４６】
ＢＡＫ除去フィルタとしてのマクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルの性能試験
ＢＡＫ除去の選択性は、マレイン酸チモロール（親水性、緑内障治療薬）、塩酸ドルゾラミド（親水性、緑内障治療薬）、ラタノプロスト（疎水性、緑内障治療薬）およびデキサメタゾン（疎水性、感染症または眼の外傷用治療薬）など、４つの一般的な眼科用薬を用いて試験を行った。４つの薬物を、個別に、ＰＢＳに溶解し、ＢＡＫと混合した。調製した薬物／ＢＡＫ混合物の濃度を後述の表２にまとめた。前述のように調製したマクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルをＢＡＫ除去フィルタとして用い、前述のようにシリンジ内に固定した。実験の設定は、図３のものである。２．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液をシリンジに入れ、トレイ上の重り（１．２８ｋｇ）によって生じる圧力降下によってフィルタプラグ内を通過させた。フィルタプラグ内を通過した溶液を回収し、紫外可視スペクトルを測定することによって薬物／ＢＡＫの濃度を決定した。各薬物／ＢＡＫ混合物について検出された波長範囲は、以下の表２にまとめる。測定したＵＶスペクトルは試験薬物およびＢＡＫの線型結合であり、したがって、Ｋｉｍら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．，２００８、Ａｐｒ２；３５３（１−２）：２０５−２２に記載されているように、最小二乗フィッティング法を適用することによって薬物およびＢＡＫの個々の濃度を決定することができた。これは、薬物およびＢＡＫの標準混合溶液と比較することにより検証した。マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルプラグの各々について、同じ実験手順を１０回繰り返した。試験溶液は、０．０１２ｗｔ％のＢＡＫを含有させた。これは、市販の点眼剤に用いられる通常のＢＡＫ濃度０．００４ｗｔ％〜０．０２５ｗｔ％の範囲内である。薬物濃度は、ＢＡＫ濃度に合わせて調整し、これにより、ＢＡＫが１００％除去された場合に、測定した紫外可視スペクトルが有意に異なるものになるようにした。より具体的には、ＢＡＫが１００％除去された場合、ＢＡＫスペクトルの最大である２６１ｎｍでのＵＶ吸光度は、約５０％低下する。ラタノプロスト／ＢＡＫ溶液のＢＡＫ濃度は０．００３ｗｔ％まで低減したが、これは検出限界内である。ラタノプロストの濃度は、すべてのＢＡＫが除去された場合に、２１０〜２２０ｎｍの範囲におけるＵＶ吸光度が約５０％低下するように調整された。
【００４７】
図７〜１０は、混合溶液をマクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルプラグ内に通過させた後に吸収された、ＢＡＫおよび薬物の割合（百分率）を示している。図に示されるように、混合物中の薬物にかかわらず、最初の試行では１００％のＢＡＫがヒドロゲルによって除去された。ＢＡＫ除去率は、ゲルが徐々にＢＡＫにより飽和されることにより、通過するごとに低下し、１０回目の通過では除去率が７０〜８０％まで低下した。チモロール（図７）およびドルゾラミド（図８）など親水性薬物では、薬物吸着率は低く、１回目の通過後１０回目の通過まで約５％のままであった。マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルは、親水性薬物の取り込みをほとんど伴わずに、優れたＢＡＫ除去効率を呈した。しかし、疎水性薬物であるラタノプロスト（図９）およびデキサメタゾン（図１０）では、１回目の試行における薬物吸収率がそれぞれ９０％および６５％と高かった。吸収率は、ラタノプロストおよびデキサメタゾンにおいて、１０回目のゲル内の通過までにそれぞれ３０％および１０％へと急速に低下した。これは、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを薬液で予め平衡化してもよく、これにより、いかなる追加の薬物も取り込むことなく、ゲルにＢＡＫを吸収させ得ることを示唆したものである。
【００４８】
（表２）調製時の薬物／ＢＡＫ混合物の濃度および分離選択性の試験に使用された紫外可視波長検出範囲のまとめ
2020511179.tif 000020
ａＰＢＳを溶媒として使用した。
【００４９】
マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲル中のマレイン酸チモロール、塩酸ドルゾラミド、ラタノプロスト、デキサメタゾン、およびＢＡＫの分配係数の測定
上記のように、親水性薬物の吸収率は低いが、かなりの量の疎水性薬物が、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルによる取り込みである。ゲルに対する疎水性薬物の高親和性は、ゲル中の薬物の分配係数を測定することによって決定することができる。分配係数を測定するために、１つの２５０ｍｇのマクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲルを、１２ｍＬの薬液またはＢＡＫ溶液に浸漬した。ＰＢＳを溶媒として使用し、薬物およびＢＡＫ溶液の調製濃度を以下の表３にまとめる。１５日間浸漬後、紫外可視分光光度法を用いて薬物またはＢＡＫ溶液の濃度を測定した。浸漬後の薬物またはＢＡＫの濃度は、ゲル内に吸収された初期濃度を基準にして、薬物またはＢＡＫの量を示すものであった。濃度変化から算出した分配係数を次の表４にまとめる。マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲル中のチモロールおよびドルゾラミドの分配係数は、優れた分離効率であるＢＡＫの分配係数のおよそ１５分の１より小さい。対照的に、ラタノプロストおよびＢＡＫの分配係数はかなり高く、この混合物に対するゲルの分離効率は低い。
【００５０】
（表３）ＰＢＳ溶液中の薬物およびＢＡＫの濃度
2020511179.tif 000021
【００５１】
（表４）マクロ多孔性ｐＨＥＭＡゲル中の薬物およびＢＡＫの分配係数
2020511179.tif 000022
ａ平均±ＳＤ、ｎ＝３
【００５２】
ＢＡＫ除去に関するマクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子の性能試験
上記で調製したマクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルは、８０℃のオーブン内で乾燥させ、粉砕して粒子にし、その粒子をシリンジ内に固定した。固定した粒子が漏出するのを防ぐために、２枚の濾紙をシリンジの底部に置いた。粒子であれば、点眼剤ボトルのネックにヒドロゲルを固定することが容易になり、固定することが高処理量の産業規模のゲルフィルタの装填に適している。ｐＨＥＭＡ粒子の性能を評価するために、水透過性、ならびにチモロール、ドルゾラミド、ラタノプロストおよびデキサメタゾンからのＢＡＫの分離選択性を、図５に示すものと同じ実験設定で測定した。４つの異なる薬物／ＢＡＫ混合物の調製濃度を上記の表２にまとめた。シリンジに、薬物／ＢＡＫ溶液２．５ｍＬを充填し、出口溶液を回収するために、シリンジの下にビーカーを置いた。１．２８ｋｇ（１．６×１０５Ｐａ）の重りをトレイに置いて圧力降下を生じさせ、溶液をｐＨＥＭＡ粒子の固定部内に通過させた。このプロセスでは、重りを置いた瞬間から最後の液滴がビーカーに入るまでの時間を、ストップウォッチを用いて計測した。ビーカー内に回収された溶液の重量を測定して、ｐＨＥＭＡ粒子内を通過する流速を算出した。ダルシーの法則（式１）により水力学的透過率を計算し、この計算においては、シリンジの断面積は０．７８５ｃｍ２であり、固定したｐＨＥＭＡ粒子の高さは５ｍｍであった。薬物／ＢＡＫ溶液の濃度はかなり希釈されていたので、溶液の粘度を純粋ＰＢＳの粘度（１．００±０．０５ｃＰ）に近似させた。回収した溶液のＵＶスペクトルを測定し、薬物およびＢＡＫの個々の濃度は、Ｋｉｍら（Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．２００８、Ａｐｒ  ２；３５３（１−２）：２０５−２２）に記載されているように最小二乗フィッティング法により決定した。
【００５３】
前述の表４に示されるように、ＢＡＫは、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲル内において、およそ１００という高い分配係数を有する。驚くべきことに、図７〜図１０に示されるように、より多くの薬物／ＢＡＫ溶液がマクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲル内を通過するので、ＢＡＫ除去率は初期段階で低下した。こうした早期の低下が、ゲル粒子内への拡散がゆっくりであることによってゲル表面でＢＡＫが飽和することによるものかを試験するため、実験試行を２４時間間隔とし、毎日２．５ｍＬのみの薬物／ＢＡＫ溶液を粒子プラグ内に通過させて、ＢＡＫが表面からゲル粒子の内部まで拡散され得るようにした。ｐＨＥＭＡ粒子内に薬物／ＢＡＫ溶液を通過させるごとに、水力学的透過率および分離選択性を測定した。各測定後、固定したｐＨＥＭＡ粒子の脱水を防ぐために、使用後に点眼剤ボトルをキャップで密閉するのと同等の様式で、シリンジの底部出口をパラフィルムで密閉した。
【００５４】
図１１〜１４は、ｐＨＥＭＡ粒子プラグ内を通過するごとに溶液から吸収されたＢＡＫおよび薬物の割合を示している。図１１〜１４に例解されているように、溶液中の薬物に関係なく、１０回の通過すべてにおいて、含有しているＢＡＫのほぼ１００％が粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子によって除去された。そのため、通過と通過との間の２４時間で、表面ＢＡＫ濃度の希釈が可能である。実際の点眼剤用途において、ゲル粒子の平衡化に必要な時間は、２４時間よりはるかに短い。ｐＨＥＭＡ粒子は、典型的な所定の様式で一人の患者が使用する場合には、典型的な点眼剤容器の内容物全体からＢＡＫが１００％除去され得るべきである。図１１〜１４は、すべての試験薬物からのＢＡＫの優れた分離効率を示している。ラタノプロスト／ＢＡＫおよびデキサメタゾン／ＢＡＫの選択性のために使用されたｐＨＥＭＡ粒子は、ラタノプロスト／ＰＢＳまたはデキサメタゾン／ＰＢＳ溶液中にｐＨＥＭＡ粒子を単に浸漬することによって、対応する薬液と予め平衡化させた。したがって、非常に少量のラタノプロストおよびデキサメタゾンのみが吸収された。これは、薬物を粒子内において予め飽和させておいたことによって、ＢＡＫがｐＨＥＭＡヒドロゲル内に効果的に分配されていても、薬物が吸収されることなく、通過できたためである。
【００５５】
粉砕したマクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子の水力学的透過率が図１５にプロットされており、ここでは、平均透過率が、１日目の０．０２５ダルシーから１０日目の０．００４ダルシーまで大幅に低下している。これは、通過するごとに粒子に高い圧力がかかり、それにより粒子がより広範囲に固定され、そのため、溶液流では、プラグ内の体積が減少することによるものであった。商業用途においては、使用に伴う水力学的透過率の低下を防ぐことが重要であり、これは、例えばゲルの架橋密度を高めることなどにより、粒子の剛性を高めることによって実現できる。
【００５６】
マクロ多孔性ＨＥＭＡ−メタクリル酸（ＭＡＡ）コポリマーヒドロゲルの調製
表４に示すように、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲル内における疎水性薬物の分配係数が高いことから、図９、図１０、図１３、および図１４に示すように、薬物／ＢＡＫ溶液がヒドロゲル内を通過した後、かなりの量のラタノプロストおよびデキサメタゾンが除去された。ヒドロゲルの親水性含有量は、ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）、またはヒドロゲルの疎水性薬物に対する親和性がより低くなり得る他の任意の生体適合性の高含水量ポリマーなど、ポリマーにコモノマーを添加することによって増大され得る。
【００５７】
マクロ多孔性ＨＥＭＡ−コ−ＭＡＡコポリマーヒドロゲルを調製するため、ＨＥＭＡ３．２ｍＬ、ＥＧＤＭＡ０．４ｍＬ、ＭＡＡ０．８ｍＬ、塩化ナトリウム４ｍｍｏｌｅ、脱イオン水１５ｍＬ、およびＴＰＯ１０ｍｇをガラスバイアル内で混合し、その後、上記と同じステップを実施して、ヒドロゲルを形成した。次に、得られたヒドロゲルを、上記のとおり、シリンジ内に固定した。デキサメタゾン／ＢＡＫ溶液２．５ｍＬをヒドロゲル内に通過させて分離選択性の試験を行い、通過ステップは、同じヒドロゲルプラグで３回繰り返した。シリンジ内に固定したヒドロゲルの高さは５ｍｍであった。デキサメタゾンおよびＢＡＫの混合物の濃度は、それぞれ０．００５ｍｇ／ｍｌおよび０．１２ｍｇ／ｍｌであり、溶媒としてＰＢＳを用いた。図１６に結果を示した。マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルとは対照的に、図１０に示すように、吸収されたデキサメタゾンの割合は、１回目の通過において６５％から４５％に減少した。
【００５８】
あるいは、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルを上記の手順によって調製し、続いて５％、２％および１％のＭＡＡ溶液に３時間浸漬させた。ＤＩ水は、ＭＡＡ溶液を調製するための溶媒として使用した。１０ｍｇの量の過硫酸カリウムは、熱開始剤として、ＭＡＡ溶液に添加した。ヒドロゲルおよび溶液を８０℃のオーブン内に一晩置いた。ＭＡＡ処理したｐＨＥＭＡヒドロゲルをバイアルから取り出し、大量のＤＩ水で洗浄して未反応成分を除去した。ヒドロゲルをＢＡＫ除去フィルタとしてシリンジ内に固定し、デキサメタゾンからのＢＡＫの分離効率をコポリマーと同じ様式で試験した。５％のＭＡＡ溶液で共重合したヒドロゲルの水力学的透過率が低すぎるため、溶液をゲル内に通過させることはできなかった。１％および２％のＭＡＡ溶液由来のヒドロゲルの分離効率は、同程度であった。１％ＭＡＡで処理したヒドロゲルの結果を図１７に示す。３回の連続試行において、ほぼ１００％のＢＡＫが除去されたが、１回目の試行では、吸収されたデキサメタゾンの割合は１７％に減少した。
【００５９】
架橋剤としてＥＧＤＭＡを用いた熱開始重合によるｐＨＥＭＡ粒子の調製
ガラスバイアル内で、ＨＥＭＡ１．２ｍＬ、ＥＧＤＭＡ０．３ｍＬ、ＤＩ水１２ｍＬ、および酸化マグネシウム６００ｍｇの混合物に過酸化ベンゾイル１０ｍｇを添加し、その内容物を９００ｒｐｍで２０分間、磁気撹拌を行った。酸化マグネシウムが存在することにより、混合物に相分離が生じた。ＨＥＭＡモノマーおよびＥＧＤＭＡを含有する小滴は、系を高ｒｐｍで連続的に撹拌することによって形成された。混合物を純窒素で３０分間、脱酸素化した。重合して個々のｐＨＥＭＡ粒子になる小滴を保持するために９００ｒｐｍで連続撹拌しながら、７０℃の水浴を用いて混合物を１８時間加温した。重合後、ｐＨＥＭＡ粒子を真空濾過法により混合溶液から分離し、未反応モノマーおよび他の不純物を除去するために多量のＤＩ水で洗浄し、８０℃のオーブン内で乾燥させた。
【００６０】
合成されたｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ画像を図１８に示す。ｐＨＥＭＡ粒子は、しわのある「脳のような」表面を有し、サイズ範囲は大きく、１０〜３００μｍである。この粒子を、図１９に示すプロトタイプボトルに固定した。
【００６１】
点眼剤ボトルのプロトタイプに固定したＢＡＫフィルタの水力学的透過率の測定
図１９は、先端に固定したＢＡＫ除去フィルタの水力学的透過率を測定するために使用された、点眼剤ボトルのプロトタイプの設計を示している。ボトルは、市販されている任意の点眼剤ボトルであってよい。漏出を防ぐために、硬質プラスチックチューブの任意の部分を点眼剤ボトルの先端に取り付けて、プラスチックチューブとのボトルの接続部分を密閉した。プラスチックチューブは透明であった。フィルタプラグがいずれの方向にもずれないように、２層の濾紙をＢＡＫフィルタプラグの両端に置く。
【００６２】
固定したＢＡＫ除去フィルタの水力学的透過率を測定するために、点眼剤ボトルの上下を逆さにし、指で圧搾して、圧力降下を生じさせて、点眼剤溶液をプラスチックチューブ部分に押し入れた。加えられていた圧力が取り除かれると、溶液はボトルに逆流した。ボトル内に戻る溶液の流速を測定することによって、ダルシー法則（式１）を用いて、ＢＡＫフィルタの水力学的透過率を算出した。フィルタプラグにおける正確な圧力降下は、以下の方法で決定された。温度変化が無視され得る程度であり、圧搾の前後で、点眼剤ボトル内の気体の質量が一定に保たれることから、理想気体の法則から次式が成り立つことがわかっている：
2020511179.tif 000023
式中、Ｐ０はボトルが圧搾される前の点眼剤ボトル内の圧力であり、大気圧に等しく、Ｐｆはボトルが圧搾された後のボトル内の圧力であり、Ｖ０はボトルが圧搾される前のボトル内の気体体積であり、また、ΔＶはボトルから押し出される溶液の体積である。溶液を押し戻す圧力降下（ΔＰ）は次式となる：
2020511179.tif 000024
式中、Ｖ’は、すでにフィルタ内を通過し、ボトル内に戻った溶液の体積である。Ｖ’およびΔＰが時間と対応していることに留意されたい。単純な桁数解析（ｓｉｍｐｌｅ  ｏｒｄｅｒ  ｏｆ  ｍａｇｎｉｔｕｄｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）を行うことにより、溶液に対する重力の効果が圧力降下の効果より十分小さく、そのため重力による影響は無視できる。したがって、ダルシーの法則（式１）を次のように書き換えることができる：
2020511179.tif 000025
式中、ｋは水力学的透過率であり、μは溶液の粘度であり、ｈはフィルタプラグの長さである。これは常微分方程式であり、Ｖ’は時間と対応させて、容易に求めることができる。この式は、Ｖ’はＶ０＋ΔＶよりはるかに小さいので、さらに単純化でき、そのため、式１８は次のようになる：
2020511179.tif 000026
初期条件は次式である：
2020511179.tif 000027
式１９および式２０の解は次のとおりである：
2020511179.tif 000028
【００６３】
点眼剤ボトルＳｙｓｔａｎｅ（登録商標）を使用した。空ボトルの重量を測定したところ、およそ５．５グラムであった。次にボトルに水を充填すると、総質量は２２．５グラムであった。続いて、Ｖ０がおよそ１２ｍＬであり、ボトル内に残った水がおよそ５ｍＬになるように、１２グラムの水をボトルから圧搾した。上記に開示したように、熱開始によって調製されたフィルタ材料が使用され、固定部の長さは８ｍｍであった。プラスチックチューブの断面積は０．０３１４ｃｍ２であり、水の粘度は２０℃で約１．００２ｘ１０−３Ｐａ・ｓである。
【００６４】
点眼剤ボトルを上下逆さにして、水１．５ｍＬ（ΔＶ）を圧搾した。この比較的大量の１．５ｍＬの水により、妥当な流速で水を引き戻すのに十分な圧力降下を生じさせ、これによって、式１８から式１９への単純化を十分な正確度で行うことができるようになる。水が点眼剤ボトルに逆流するプロセスを撮影し、時間と対応させてＶ’を解析した。上記のモデル（式２１）を用いて実験データ（Ｖ’対ｔ）のフィッティングを行い、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）の「ｆｍｉｎｓｅａｒｃｈ」関数を用いて、水力学的透過率（ｋ）を求めた。モデルに対するフィッティングは適度に良好であり、その結果を図２０に示す。水力学的透過率は、０．０４５９ダルシーと決定された。
【００６５】
点眼剤ボトルのプロトタイプに一体化させた粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子による選択的ＢＡＫ除去
粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ粒子は、上記のとおり調製した。粒子をプロトタイプの点眼剤ボトルに固定して（図１９）、ラタノプロストからＢＡＫを分離する選択性の試験を行った。試験用に調製されたラタノプロストおよびＢＡＫの濃度は、両方とも０．０３ｍｇ／ｍＬであり、溶媒としてＰＢＳを用いた。薬物／ＢＡＫ溶液をシリンジでプロトタイプのボトルに注入した。クリップをボトル上で留めて、長さ８ｍｍのｐＨＥＭＡ粒子の固定部において一定の圧力降下を生じさせた。ボトルを圧搾することにより、フィルタ内に体積１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液を通過させた。出口溶液のＵＶスペクトルを測定し、薬物およびＢＡＫの個々の濃度を、Ｋｉｍら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．，２００８，Ａｐｒ２；３５３（１−２）：２０５−２２に記載されているように最小二乗フィッティング法により決定した。プロトタイプボトルの先端をパラフィルムで密閉した。２４時間後、別の１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液を同じフィルタ内を通して除去し、再び薬物およびＢＡＫの濃度を測定した。このステップを合計１０日間にわたって１０回繰り返した。
【００６６】
図２１には、混合溶液がｐＨＥＭＡ粒子内を通って流れた後に吸収されたＢＡＫおよびラタノプロストの割合（百分率）を示した。吸収される薬物の量を抑制するために、ｐＨＥＭＡ粒子を上記のようにラタノプロストで予め平衡化した。含まれているＢＡＫのほぼ１００％が、１０回の試行のすべてにおいて除去された。
【００６７】
架橋剤としてＥＧＤＭＡを用いたＵＶ開始重合により調製し、プロトタイプの点眼剤ボトルに一体化させたｐＨＥＭＡ粒子による選択的ＢＡＫ除去
図１５に示すように、粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルのプラグは、非常に低い水力学的透過率を有する。あるいは、ＨＥＭＡ１．２ｍＬ、ＥＧＤＭＡ０．３ｍＬ、ＤＩ水１２ｍＬ、塩化ナトリウム９００ｍｇ、およびＴＰＯ開始剤１０ｍｇをガラスバイアル内で混合し、９００ｒｐｍで２０分間磁気撹拌しながら、光化学によりｐＨＥＭＡ粒子を調製した。塩化ナトリウムにより、混合物の相分離が促進した。ＨＥＭＡモノマーおよびＥＧＤＭＡを含有する小滴は、系を高ｒｐｍで連続的に撹拌することによって形成された。次に、純窒素を用いて、混合物を３０分間、脱酸素化した。混合物を５５ｘ１７ｍｍ（直径ｘ高さ）のＰｙｒｅｘ（登録商標）ペトリ皿に注ぎ、ＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ、ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ，ＵＳＡ）により、３１０ｎｍを鋭いピークとする強度１６．５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を２時間照射した。ＵＶ硬化中は、小滴が分離されたまま保たれ、重合して個々のｐＨＥＭＡ粒子になるよう、３５ｘ６ｍｍの磁気撹拌棒により７０ｒｐｍで混合物を持続撹拌した。加えて、水の蒸発および酸素化を防ぐためにペトリ皿を覆った。重合後、ｐＨＥＭＡ粒子を真空濾過法により溶液から分離し、大量のＤＩ水で洗浄して、未反応モノマーおよび他の不純物を除去した。次に、８０℃のオーブン内で粒子を乾燥させた。
【００６８】
合成したｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ画像を図２０に示す。ｐＨＥＭＡ粒径は、１０μｍ〜２００μｍ程度までの広い範囲を有し、滑らかな表面を有する球形を有する。合成された粒子をプロトタイプボトルに固定し、チモロールからＢＡＫを分離する選択性の試験を行った。粒子を固定しているプラグの長さは８ｍｍであった。試験のために調製したチモロールおよびＢＡＫの濃度はそれぞれ０．０１ｍｇ／ｍＬおよび０．１２ｍｇ／ｍＬであり、溶媒としてＰＢＳを用いた。薬物／ＢＡＫ溶液をシリンジでプロトタイプのボトルに注入した。一定の圧力降下を与えるため、ボトルにクリップを適用した。ボトルを圧搾することにより、フィルタ内に１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液アリコットを通過させた。出口溶液のＵＶスペクトルを測定し、Ｋｉｍら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．，２００８、Ａｐｒ  ２；３５３（１−２）：２０５−２２に記載されているとおり、最小二乗フィッティング法によって、薬物およびＢＡＫの濃度を決定した。５つのサンプルは、プラグ内を通って連続的に除去された。
【００６９】
図２３には、ｐＨＥＭＡ粒子内に各アリコートを通過させた後に混合物からフィルタに吸収されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）を示した。１回目の通過においてＢＡＫのおよそ５０％がｐＨＥＭＡ粒子によって除去されたが、５回目の試行では、わずか３０％のみが除去された。５回の試行のそれぞれにおいて、約１．５％のチモロールのみがｐＨＥＭＡ粒子によって除去された。
【００７０】
点眼剤ボトルのプロトタイプに一体化されるＢＡＫ除去フィルタとして熱開始重合によって調製されたｐＨＥＭＡ粒子の性能試験
図２４は、図１８に示した熱開始ｐＨＥＭＡ粒子内に混合物を含む溶液を通過させた後に吸収されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）を示している。図２４に示すように、連続的に行われた１０回の各通過において、ほぼ１００％のＢＡＫが粒子によって除去された。１回目の試行では、約１７％のチモロールが除去されたが、１０回目の試行では除去された量は約３％まで低下した。前述のように測定した、固定させた粒子の水力学的透過率は０．０４５９ダルシーであった。粒径がより大きいことにより、マクロ多孔性ｐＨＥＭＡヒドロゲルの粉砕により調製された粒子と比べて、水力学的透過率が大幅に向上した。ＵＶ開始重合または熱開始重合によって調製された粒子のサイズは同程度であった。しかし、図２２に示したような、ＵＶ開始重合によって調製された滑らかな表面を有する粒子とは対照的に、熱開始重合法では、図１８に示したような、しわのある「脳のような」構造が生成され、この構造はＢＡＫを吸収するための表面積が大きくなり、ＢＡＫ除去効率を大きく高めることが可能になる。チモロールからＢＡＫを分離する選択性の試験を行った。試験のために調製したチモロールおよびＢＡＫの濃度はそれぞれ０．０１ｍｇ／ｍＬおよび０．１２ｍｇ／ｍＬであり、溶媒としてＰＢＳを用いた。薬物／ＢＡＫ溶液をシリンジでプロトタイプのボトルに注入した。クリップをボトル上で留めて、長さ８ｍｍの固定部において一定の圧力降下を生じさせた。１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液は、ボトルを圧搾することにより、フィルタ内を通して押し出した。出口溶液のＵＶスペクトルを測定し、薬物およびＢＡＫの個々の濃度を、Ｋｉｍら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．，２００８，Ａｐｒ２；３５３（１−２）：２０５−２２に記載されているように最小二乗フィッティング法により決定した。同じフィルタサンプルについて、このステップを待機することなく直ちに１０回繰り返した。
【００７１】
架橋剤としてエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートを用いて調製したｐＨＥＭＡ粒子の性能試験
より硬質でより大きいサイズの粒子により、流体が流動するためのより大きい空隙空間および改良された水力学的透過率となる。粒子が著しく水和している場合は、水和の程度に応じて、空隙容量および水力学的透過率が著しく変化する。これは望ましくない。その理由は、最初の液滴の滴下時にはプラグは薬物であるが、連続して滴下している間に、暫時的にプラグが流体を保持するかどうかによって、その後の滴下では、プラグが部分的にまたは完全に水和され得るためである。架橋剤として、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート（ＳＲ４５４ＨＰまたはＳＲ９０３５）をｐＨＥＭＡ粒子配合物に添加した。ＨＥＭＡ１．４ｍＬ、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート０．１ｍＬ、ＤＩ水１２ｍＬ、および２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン１０μＬをガラスバイアル内で混合し、９００ｒｐｍで２０分間磁気撹拌しながら、光化学によりｐＨＥＭＡ粒子を調製した。純窒素を用いて、混合物を３０分間、脱酸素化した。混合物を５５ｘ１７ｍｍ（直径ｘ高さ）のＰｙｒｅｘ（登録商標）ペトリ皿に注ぎ、ＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒにより、３１０ｎｍを鋭いピークとする強度１６．５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を２時間照射した。ＵＶ硬化中は、３５ｘ６ｍｍの磁気撹拌棒により７０ｒｐｍで混合物を持続撹拌した。加えて、水の蒸発および酸素化を防ぐためにペトリ皿を覆った。重合後、ｐＨＥＭＡゲルを真空濾過法により溶液から分離し、大量のＤＩ水で洗浄して、未反応モノマーおよび他の不純物を除去した。次に、ｐＨＥＭＡゲルを８０℃のオーブン内で乾燥させ、乳鉢内で粉砕して粒子にした。
【００７２】
合成したｐＨＥＭＡ粒子のＳＥＭ画像を図２５に示す。ｐＨＥＭＡ粒径は、３０μｍ〜９００μｍ程度までの広い範囲を有し、また非常に不規則な形状を有する。合成された粒子をプロトタイプボトル内に固定し、前述のように水力学的透過率の試験を行った。固定した粒子のプラグ長さは、１．８ｃｍであった。架橋剤としてＳＲ４５４ＨＰを用いて調製した乾燥粒子の水力学的透過率の測定値は、４．９５±０．９１Ｄａ（ｎ＝３）であり、水和した粒子の水力学的透過率は、２．３４±０．３９Ｄａ（ｎ＝３）まで低下した。架橋剤としてＳＲ９０３５を用いて調製した乾燥粒子の水力学的透過率の測定値は、４．１０±０．２６Ｄａ（ｎ＝３）であり、水和した粒子の水力学的透過率は、１．２２±０．３３Ｄａ（ｎ＝３）まで低下した。上記のように、他の配合物によって調製した粒子と比較して、水力学的透過率は２５倍を超えて有意に増加し、したがってこの粒子は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）潤滑点眼剤など、高粘度を有する配合物からＢＡＫを除去するのに好適である。高い透過性は、大きいサイズおよび不規則な形状から生じる可能性が高い。鋭い縁部を有する不規則な形状により、加えられた圧力が取り除かれた後、流体がプラグから容器内に流れ戻るのを防ぐことができ、したがってプラグを水和状態に保つことができる。ボトルからの蒸発を最小限に抑えることが重要である。水の蒸発が重大である場合には、さらなる障壁として、疎水性粒子の層をＢＡＫ除去粒子の最上部に置いてもよい。
【００７３】
架橋剤としてＳＲ９０３５を用いて調製したｐＨＥＭＡ粒子中のチモロール、ＣＭＣおよびＢＡＫの分配係数を測定した。濃度がそれぞれ０．０８ｍｇ／ｍＬ、０．５％、および２．４ｍｇ／ｍＬである、３．５ｍＬのチモロール、ＣＭＣ、およびＢＡＫ溶液に、ｐＨＥＭＡ粒子（１００ｍｇ）を浸漬した。９日間浸漬後、紫外可視分光光度法を用いて薬物またはＢＡＫ溶液の濃度を測定した。浸漬後の薬物またはＢＡＫ濃度は、初期濃度に対して、ゲル内に吸収された薬物またはＢＡＫの量を示すものであった。濃度変化から算出した分配係数を以下の表５にまとめる。ｐＨＥＭＡ粒子中のチモロールおよびＣＭＣの分配係数は、ＢＡＫの分配係数よりはるかに低く、優れた分離効率を有するべきである。
【００７４】
（表５）架橋剤としてＳＲ９０３５を用いて調製したｐＨＥＭＡ粒子中の薬物およびＢＡＫの分配係数
2020511179.tif 000029
ａ平均±ＳＤ、ｎ＝３
【００７５】
チモロールからＢＡＫを分離する選択性を測定した。チモロールおよびＢＡＫの濃度はそれぞれ０．０１ｍｇ／ｍＬおよび０．１２ｍｇ／ｍＬであり、溶媒としてＰＢＳを用いた。プラグ内を通る一定流速を維持するため、固定した粒子全体に一定の圧力降下を加えた。ボトルを圧搾することにより、フィルタ内に１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液アリコットを通過させた。出口溶液のＵＶスペクトルを測定し、Ｋｉｍら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．，２００８、Ａｐｒ  ２；３５３（１−２）：２０５−２２に記載されているとおり、最小二乗フィッティング法によって、薬物およびＢＡＫの濃度を決定した。プロトタイプボトルの先端をパラフィルムで密閉した。２４時間後、別の１．５ｍＬの薬物／ＢＡＫ溶液を同じフィルタ内を通して除去し、再び薬物およびＢＡＫの濃度を測定した。このステップを合計１０日間にわたって１０回繰り返した。
【００７６】
図２６および図２７に、架橋剤としてそれぞれＳＲ４５４ＨＰおよびＳＲ９０３５を用いて調製したｐＨＥＭＡ粒子内に各アリコットを通過させた後に混合物からフィルタ内に吸収されたＢＡＫおよびチモロールの割合（百分率）を示した。図２６において、最初の３〜５回目の試行では１００％近いＢＡＫが粒子によって除去されたが、５回目の試行より後は約９０％まで低下した。１回目の試行では、約１８％のチモロールが除去されたが、１０回目の試行では、除去された量は、無視され得る程度となった。図２７において、架橋剤としてＳＲ９０３５を用いて調製したｐＨＥＭＡ粒子は、わずかに良好なＢＡＫ除去能力を示し、最初の６回の試行において１００％に近いＢＡＫが粒子によって除去されたが、１０回目の試行では約９５％まで低下した。１回目の試行では、約２５％のチモロールが除去されたが、５回目の試行以降は、除去された量は、無視され得る程度となった。
【００７７】
点眼薬ボトルプロトタイプに一体化された粉砕マクロ多孔性ｐＨＥＭＡ−ＭＭＡ粒子によるビマトプロスト溶液からのＢＡＫの除去
モノマー溶液２ｍＬ、２．７ｍＬの水、架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート１０μＬ、および光開始剤としてＤａｒｏｃｕｒ  ＴＰＯ６ｍｇを用いて、ｐＨＥＭＡ−ＭＭＡのゲルを合成した。モノマー溶液は、ＨＥＭＡおよびＭＡＡの異なる分率を有した（すなわち、６０％ＭＡＡは、ＭＡＡ１．２ｍＬおよびＨＥＭＡ０．８ｍＬとなる）。ゲルは、１００ミクロン厚の金型においてＵＶ光下で硬化し、その後、質量の約５０ｍｇの片に切断した。いくつかのゲルにＢＡＫを添加して、３倍（または３００ｐｐｍ）の初期濃度として、３ｍＬの溶液（０．０２５％ビマトプロスト／ＰＢＳ  １ｘまたは０．２％ＢＡＫ／ＰＢＳのいずれか）に入れた。溶液濃度は、紫外可視分光光度法を用いて測定した。平衡に到達後、ゲルを３ｍＬのブランクＰＢＳに入れ、紫外可視分光光度法により放出を監視した。取り込みおよび放出平衡濃度を用いて、分配係数を算出した。図２８および図２９は、様々なゲルコポリマー組成物についてのビマトプロストおよびＢＡＫの分配係数のプロットである。明らかにＭＡＡ濃度が高い場合は、ビマトプロストは溶液中に留まる傾向があるが、ＢＡＫは、いずれのゲルコポリマー組成物においても、ゲル中に強く分配する。
【００７８】
ｐ−ＨＥＭＡ粒子０．０６ｇを固定したボトルから溶出する液滴中のビマトプロスト濃度
２０ｍｌのバイアルで混合したＨＥＭＡモノマー１．４ｍｌ、架橋剤（ＳＲ９０３５）０．１ｍｌ、脱イオン（ＤＩ）水１２ｍｌ、および光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３  ２０μｌからゲルを調製し、紫外線下に置き、撹拌を続けて、粒子を生成した。フィルタ先端は、孔径１１ミクロンの濾紙の層を挿入することによって調製し、０．０６ｇのｐ−ＨＥＭＡ粒子をフィルタ先端に入れた。粒子を圧縮し、次いで濾布で覆った。次にボトルに５ｍＬの０．０１％ビマトプロスト／ＰＢＳ１ｘを充填した。液滴を排出し、紫外可視分光光度法を用いて測定し、フィルタ内を通過させなかった液滴と比較して、薬物およびＢＡＫの取り込み率を求めた。図３０に示すように、１４滴を吐出後、ビマトプロストがゲル粒子内にさらに吸収されることは、ほとんどまたは全くなかった。
【００７９】
７５：２５のＨＥＭＡ−ＭＡＡ粒子０．１ｇを固定したボトルから溶出する液滴中のビマトプロスト濃度
ゲル７５：２５ＨＥＭＡ−ＭＡＡは、２０ｍｌのバイアルで混合したＨＥＭＡモノマー０．３５ｍＬ、ＭＡＡモノマー１．０５ｍＬ、架橋剤（ＳＲ９０３５）１ｍＬ、脱イオン（ＤＩ）水１２ｍＬ、および光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３  ２０μｌを用いて調製し、ＵＶ光下で攪拌を続けて、粒子を生成した。最初に孔径１１ミクロンの濾紙および０．０６ｇのｐ−ＨＥＭＡ粒子の層を挿入することによって、フィルタ先端を調製した。粒子を圧縮し、次いで濾布で覆った。次いでボトルに５ｍＬの０．０１％ビマトプロスト／ＰＢＳ  １×を充填した。液滴を排出し、紫外可視分光光度法により測定し、取り込み率は、フィルタ内を通過させなかった液滴と比較して求めた。図３１に示すように、１０滴を吐出後、ビマトプロストがゲル粒子内にさらに吸収されることは、ほとんどまたは全くなかった。
【００８０】
３００ｐｐｍ  ＢＡＫを添加した７５：２５ＨＥＭＡ−ＭＡＡ粒子０．１ｇを固定したボトルから溶出する液滴中のビマトプロスト濃度
ゲル７５：２５ＨＥＭＡ−ＭＡＡは、２０ｍｌのバイアルで混合したＨＥＭＡモノマー０．３５ｍＬ、ＭＡＡモノマー１．０５ｍＬ、架橋剤（ＳＲ９０３５）１ｍＬ、脱イオン（ＤＩ）水１２ｍＬ、および光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３  ２０μｌを用いて調製し、ＵＶ光下で攪拌を続けて、粒子を生成した。粒子１ｇを、１×ＢＡＫ／水溶液３ｇ中に入れた。１０日後にＢＡＫが完全に取り込まれることにより、粒子上で３倍の濃度となった。最初に孔径１１ミクロンの濾紙および０．０６ｇのｐ−ＨＥＭＡ粒子の層を挿入することによって、フィルタ先端を調製した。粒子を圧縮し、次いで濾布で覆った。次いでボトルに５ｍＬの０．０１％ビマトプロスト／ＰＢＳ  １×を充填した。液滴を排出し、紫外可視分光光度法により測定し、取り込み率は、フィルタ内を通過させなかった液滴と比較して求めた。図３２に示すように、８滴を吐出後、ほとんどのビマトプロストがゲル粒子を通過した。
【００８１】
２５：７５ＨＥＭＡ−ＭＡＡゲル粒子中のビマトプロストの分配係数
２５／７５ｐＨＥＭＡ／ｔＢＭゲル中のビマトプロストの分配係数から、ゲルが、ビマトプロストにおいて非常に低い分配係数（Ｋ）０．２±０．１を有し、３×ＢＡＫにおいて、分配係数０．５±０．２を有することがわかった。
【００８２】
７５：２５  ｔＢＭ−ＭＡＡゲル粒子０．１ｇを固定したボトルから溶出する液滴中のビマトプロスト濃度
ゲルは、ジエチレングリコールジメタクリレート１０μＬおよびＤａｒｏｃｕｒ  ＴＰＯ６ｍｇを用いて、ｔＢＭ１．５ｍＬおよびＭＡＡ０．５ｍＬから調製し、ＵＶ光下で５０ミクロン厚の金型において硬化させた。重合混合物を粉砕して、微粉末にした。フィルタ先端には、孔径１１ミクロンの濾紙の層を挿入し、ｐ−ＨＥＭＡ粒子０．０６ｇをフィルタ先端に入れることによって調製した。これらの粒子を圧縮し、次いで濾布で覆った。次いで、ボトルに、０．０１％のビマトプロスト／ＰＢＳ  １Ｘ５ｍＬを充填し、液滴を排出し、紫外可視分光光度法を用いて測定し、フィルタ内を通過させなかった液滴と比較した。図３２に示すように、少量のビマトプロストのみがゲル粒子に吸収された。
【００８３】
市販の点眼剤配合物からのＢＡＫ除去
点眼剤ボトルのプラグ（先端）に、市販のマレイン酸チモロール配合物（Ｓａｎｄｏｚ  Ｉｎｃ．）についてはｐ−ＨＥＭＡ粒子０．１ｇおよびビマトプロスト市販用配合物（Ａｌｌｅｇｒａｎ  Ｉｎｃ．）についてはｐ−ＨＥＭＡ／ＭＡＡ粒子０．１ｇを固定した。各測定につき約０．５ｍＬの市販の配合物を点眼剤ボトルから排出し、フィルタ除去された配合物０．５ｍＬは、ペンダントドロップ測定用の標準的な３ｍＬシリンジで取り出した。液滴の形状解析は、フィルタ除去した配合物の表面張力データを抽出するために、張力計により実施した。ＢＡＫ濃度に対応させた平衡界面張力データを有する検量線を使用して、濃度およびフィルタ除去された点眼剤配合物からのＢＡＫの部分的除去を推定した。定期的に配合物の表面張力測定を行って、ＢＡＫの部分的除去を監視した。図３３は、表面張力によりＢＡＫ濃度を推定できるようになるラングミュア界面活性剤吸着等温線モデルに適合する界面張力を示す。
【００８４】
平衡界面張力データに適合させるために使用された定常状態のラングミュア吸着等温線モデルおよびラングミュア表面状態方程式を以下に示す：
2020511179.tif 000030
式中、最小二乗誤差最小化プロトコルを用いて、実験的平衡表面張力値および上記モデルを用いて算出した推定値をフィッティングさせた。フィットパラメータ
2020511179.tif 000031
（最大表面被覆）およびβ/α（運動速度定数の比）は、それぞれ０．００３３０９ｍｏｌ／ｍ２および４６２．１４ｍ３／ｍｏｌと推定された。
【００８５】
市販のビマトプロスト配合物（Ａｌｌｅｇｒａｎ  Ｉｎｃ．）からの塩化ベンザルコニウムの除去
２５ｖ／ｖ％のＨＥＭＡおよび７５ｖ／ｖ％のＭＡＡを含む粒子状ゲルを調製し、ｐＨ７±０．５のリン酸ナトリウム緩衝液中にビマトプロスト０．１ｍｇ／ｍＬおよびＢＡＫ０．２ｍｇ／ｍＬを有する市販のビマトプロスト配合物を用いてＢＡＫの除去について試験した。図３４は、１５滴の３３．３３μＬについて測定した界面張力を示し、図３５は、紫外可視分光光度法を用いて測定し、微粉砕粒子状ゲルを装填した先端内を通過する際の溶液から除去されたＢＡＫの割合（％）を示す。重合混合物を粉砕して、微粉末にした。ここでも、高レベルのＢＡＫ除去が観察された。
【００８６】
フィルタへのＢＡＫまたは他の防腐剤の事前添加
眼科用の調製物および吐出器具（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）に関する米国連邦規則第２１条、第４巻（２１ＣＦＲ２００．５０）、ｓｅｃｔｉｏｎ２００．５０に基づいて、「眼の清浄用の調製物など、眼科使用向けに提供または意図されるすべての調製物は、無菌であるものとする。こうした調製物は、眼内における安全な使用に好適であるような純度および品質のものであることをさらに証明するものとする」。
【００８７】
点眼剤の滴下後、点眼剤ボトルに加えられていた圧力が取り除かれると、先端に残っている液体がボトル内に引き戻される。この液滴は、その残留物と共に細菌を運ぶ可能性がある。通常の点眼剤ボトルにおいて、細菌が溶液に入ると、ＢＡＫが溶液の保存性を保ち、これにより、細菌の生育を妨げる。プラグを備えたボトルにおいては、細菌がプラグ内に閉じ込められ、そこで生育する可能性がある。この可能性を回避するために、プラグは無菌環境である必要がある。無菌環境を達成するために、プラグを組み立てる前にプラグを構成する材料をＢＡＫ溶液に浸漬することによって、または組み立て後にプラグ内を通ってある体積のＢＡＫ溶液を溶出させることによって、ＢＡＫをプラグに組み込んだ。ＢＡＫは防腐剤であるが、驚くべきことに、ＢＡＫを添加したｐＨＥＭＡプラグは、たとえＢＡＫがプラグ内の空隙空間ではなくポリマーマトリックスに吸着していても無菌環境を提供する。
【００８８】
無菌性が維持されているかを判断するため、ｐＨＥＭＡ粒子内にＢＡＫを事前に添加した効果を調べた。熱開始重合によって調製したｐＨＥＭＡ粒子にＢＡＫを予め添加し、点眼剤プロトタイプに一体化させたこれらの粒子のプラグに約１０７ｃｆｕ／ｍＬの大腸菌（大腸菌、Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡから入手したＸＬ１−Ｂｌｕｅ株）を含むＰＢＳを充填した。ＢＡＫを予め添加した環境下で、大腸菌が生存、増殖、または減少したかを確認するため、プラグを３７℃で２４時間インキュベートした。７日間、ＢＡＫ／ＰＢＳ溶液１６６μｇ／ｍＬにｐＨＥＭＡ粒子約８０ｍｇを浸漬することにより、ＢＡＫを粒子に予め添加した。熱開始重合によって調製されたｐＨＥＭＡ粒子中のＢＡＫの分配係数は約２００〜２５０であり、かつ粒子の密度が約１．２ｇ／ｍＬであることに基づいて、粒子は約１ｍｇのＢＡＫ、すなわち約１．２５％の濃度まで添加された（ほとんどの配合物では０．００４〜０．００２５％であった）。分配係数が高いことにより、ＢＡＫが眼に溶出することによる毒性のいかなる危険性も伴うことなく、材料内へＢＡＫを顕著に取り込むことができるようになる。あるいは、この濃度は、ｐＨＥＭＡプラグ内に０．１２ｍｇ／ｍＬのＢＡＫ溶液８ｍＬ（典型的な点眼剤ボトルの半量）を通過させることによっても実現される。次いで、ＢＡＫを予め添加した粒子を、図１９に示すデバイスなどの、固定部の長さ８ｍｍを有するプロトタイプボトルに固定した。その点眼剤ボトルに、大腸菌１０７ｃｆｕ／ｍＬを含有するＰＢＳ溶液を充填した。固定した粒子内を通して３滴の大腸菌含有溶液を圧搾した後、固定した粒子を含む先端を、溶液がプラグ内に保持されるように、ボトルから取り外した。この先端を３７℃で２４時間インキュベーションした。２４時間のインキュベーション後、その先端を、新鮮なＰＢＳ溶液を含有する別の清潔な点眼剤ボトルに取り付けた。プラグ内に存在する溶液を洗い流すため、３滴の新鮮ＰＢＳ溶液を固定された粒子内に通して押し出した。液滴中における大腸菌の濃度を決定するために、インキュベーションの前後に生成した３つの液滴を回収し、必要に応じて適切に希釈した。液滴を寒天上で平板培養し、寒天平板上のコロニー数を数えることによって、濃度を決定した。対照として、ＢＡＫを予め添加していない純粋なｐＨＥＭＡ粒子についても同じ実験手順を繰り返した。
【００８９】
以下の表６は、滅菌試験の結果をまとめたものである。溶液中の大腸菌の初期濃度は約１０７ｃｆｕ／ｍＬであった。大腸菌が確実にフィルタプラグ内に閉じ込められないようにするために、ｐＨＥＭＡプラグ内を通して圧搾させた３滴中における大腸菌の濃度を測定した。プラグ内を通過させた後の大腸菌の濃度は初期濃度と同程度であり、これは数ミクロンの孔径では細菌を閉じ込めることはできないことを示した。プラグ内に残っている溶液を２４時間インキュベーションし、３滴の新鮮ＰＢＳでプラグを洗浄した。プラグから洗い流された溶液を回収し、その大腸菌濃度を求めた。表６に示すように、ＢＡＫを予め添加していない場合、洗浄された溶液は１３．３０×１０６ｃｆｕ／ｍＬの高い大腸菌濃度を有するが、この濃度は、プラグ中に残っている大腸菌の実際の濃度ではない。プラグ内の空隙空間は約２０μＬであったが、新鮮ＰＢＳの１液滴は約３０μＬであり、これにより、新鮮ＰＢＳ３滴が著しい希釈となることから、プラグ内に残っている溶液の実際の濃度は、例えば、４〜５倍高い可能性がある。この結果は、ＢＡＫを予め添加していないｐＨＥＭＡ粒子では、プラグ内において、微生物が増殖し得ることを示すものである。その一方で、粒子に十分なＢＡＫが予め添加されている場合、大部分の大腸菌はフィルタプラグ内で生存しておらず、濃度は検出不可能となった。米国連邦規制では、眼科用防腐剤は７日目および１４日目までにそれぞれ１．０および３．０の対数減少値を達成し、１４〜２８日目までの生存数が増加することなく、かつ１０６コロニー形成単位（ｃｆｕ）／ｍＬを接種後０日目から２８日目まで、真菌の生存数の増加もないことを求めている。ＢＡＫを添加したプラグは、規制要件よりもはるかに良好に機能しており、このことは、プラグ中のＢＡＫがより低い開始濃度で無菌性を実現できることを示唆している。点眼剤を滴下するたびに、プラグ内のＢＡＫの濃度が上昇し、無菌度が向上する。
【００９０】
（表６）コロニー数によって決定される大腸菌の濃度
2020511179.tif 000032
ａ粒子中におけるＢＡＫ添加濃度は、約１２．３５μｇ／ｍｇ＝１．２３％（ｗ／ｗ）であり、配合物中では、０．００４〜０．０２５パーセントであった。
【００９１】
本発明の代替的実施形態では、追加的な防腐剤をフィルタプラグに添加してもよい。第２の防腐剤は、眼適合性であり、ＢＡＫより分子量が大きく、かつ、ＢＡＫと比較してフィルタ材料に対して低い親和性を有するものであるように選択される。フィルタにこの防腐剤を添加したときに、分子量がより高い場合には、点眼剤の滴下中に、防腐剤が拡散するのを妨げる。しかし、点眼剤を滴下した後、その防腐剤は、フィルタ内に残っている液体内にごく少量でゆっくり拡散して、無菌状態にする可能性がある。拡散する少量の防腐剤は、次の点眼剤投与サイクルで最終的に眼に滴下されるが、この量は先端フィルタの体積を最小にすることによって最小限に抑えることができる。フィルタの体積は、１０〜３００マイクロリットルである。
【００９２】
無菌プラグは防腐剤の除去に加えて、他の目的に使用することができる。例えば、酸素捕捉材料を含んでいる場合は、容器内への酸素の進入を最小限に抑えるのに有用であり得る。これにより、酸化し得る配合物を容易に保護できる。酸素捕捉材料は、プラグを構成する無菌粒子と共に酸素を捕捉する粒子を組み込むことによってプラグに一体化することができ、または酸素捕捉剤は、無菌性付与材料および／またはＢＡＫ封鎖材料の上または下の別個の層であってもよい。酸素捕捉材料としては、塩化ナトリウムまたは他の金属ハロゲン化物と組み合わされた炭酸鉄または炭酸第一鉄、アスコルベート、炭酸水素ナトリウム、または他の捕捉剤を挙げることができ、これらはプラグ材料内にあるかまたは別のポリマーマトリックスに含まれてもよい。無菌プラグは、配合物中にいかなる防腐剤も含まずに配合物の無菌性を維持するために使用してもよい。プラグ内を通って入るいかなる汚染物質も、プラグの孔内に閉じ込められて、プラグに添加された防腐剤によって死滅させられる。プラグに入る微生物をさらに確実に保持するために、プラグは、値を含めることによって、あるいはメニスカスにおいてヤングラプラス圧力が容器内の真空を支持し、本質的に表面張力密閉を作り出すように、孔径を選択することによって、容器への流体の逆流を防ぐように設計することができる。あるいは、粗い粒子が接触線をピン止めすることで、プラグ内に液体を閉じ込めることもできる。様々な孔径を有する材料を使用することにより、最大孔から速やかに生じる液体の排出が可能になり、これにより、圧力を均等にする空気チャネルを作り出し、さらなる排出を防ぐことができる。一例として、点眼剤ボトルへの圧力が解放された後でも、粒子を固定しているプラグでは、水が完全に充填された状態である。連続した滴下と滴下との間で、暫定的に、プラグ内で流体が保持されることにより、ポリマーにゆっくり吸着する防腐剤または他の成分を封鎖することができる。プラグには常に流体が充填された状態である場合、デバイスから圧搾された液滴が、数時間から１日の期間、プラグ材料に接触している。これに対して、容器へ逆流したために、暫定期間中プラグが乾燥していた場合は、数秒であった。
【００９３】
ボトルの中での一方向弁の組み込み
ボトルが液体に接触しているプラグを有する場合には、防腐剤の取り込みが遅くなる。典型的には、ＢＡＫがフィルタに吸収されるには、拡散距離が長いために数か月を要する。臨界圧力を超えた場合のみ流れることができるようにするために、ボトル内のフィルタプラグの直前に弁を配置してもよい。弁は、液滴を吐出するための圧力が取り除かれたときに空気を含むことができるようにするために、ボトルの側面に組み込んでもよい。この弁により、流体を逆流させるというよりは、空気の流入によって圧力を平衡化できるようになる。
【００９４】
ボトル内のＢＡＫの希釈
点眼剤ボトルに加えられた圧力が点眼剤を滴下後に取り除かれると、プラグ内に残っている液体は、ボトル内に生じた真空により、吸い戻される可能性がある。この液体は、ＢＡＫを含まないため、ボトルへ逆流することにより、ＢＡＫ濃度が希釈される。この影響は、ボトル内に数滴のみ残っている場合、端に向かって特に顕著になる。この希釈作用は、非常に小さい空隙容量を有するプラグを使用することで最小限に抑えることができる。点眼剤の体積の３倍未満、最も好ましくは点眼剤の１滴未満の体積を有するプラグが有利である。ＢＡＫ非含有溶液がボトルに逆流しないようにするには、弁を使用するか、またはプラグ内に疎水性チャネルを形成することにより、その内部を通って水を抜き出すことはできないが空気を抜き出すことができるようにし、これにより、流体が逆流するための推進力を軽減する。使用されているＢＡＫ濃度が高いほど、ボトルに引き戻される溶液による希釈を補償する必要が少なくなる。最後に、これらすべての設計上の特徴が著しい希釈を防ぐには不十分である場合、この設計の追加的実施形態は、点眼剤ボトルに防腐剤添加膜を入れることであり、これにより、この膜がリザーバとして機能し、防腐剤濃度を比較的不変に保つことができるようになる。膜は、ＨＥＭＡから作製され、ボトル内の配合物と同じ濃度のＢＡＫで予め平衡化されていてもよい。膜の好ましい場所は、配合物と完全に接触できる容器の底部であるが、他の形状、例えば配合物に添加された大きい粒子を使用することもできる。膜の好ましい体積は、点眼剤配合物の出発体積の約１〜５％となる。分配係数３００に基づいて、体積分率１〜５％は、フィルムが配合物中に３〜１５倍の量のＢＡＫを含有していることを意味しており、このことにより、防腐剤の希釈におけるあらゆる可能性から保護する強力な緩衝作用が明らかになる。
【００９５】
防腐剤除去粒子を飽和させるためにある期間、様々な組成のＨＥＭＡ／ＭＭＡ粒子を任意の薬物と平衡させ得ることは、１つの液滴当たりの薬物取り込み率（百分率）の低下によって示される。図３６〜図３８には、それぞれ、非平衡粒子、マレイン酸チモロール溶液で２週間平衡化させた粒子、および５日間平衡化させた粒子を示し、図３９〜図４０には、それぞれ、非平衡粒子およびＶｉｓｉｎｅ溶液により１週間平衡化させた粒子を示し、図４１〜図４２には、それぞれ、非平衡粒子およびＶｉｓｉｎｅ  Ａ溶液により１ヶ月平衡化させた粒子を示し、図４３〜図４５には、ビマトプロスト溶液を含む様々なＨＥＭＡ／ＭＭＡ組成物の非平衡粒子および様々な日数で平衡化させた粒子を示す。
【００９６】
液滴測定のためのＳＯＰは以下のとおりである。
【００９７】
紫外可視分光光度法による点眼剤１液滴の測定および分析
１．目的
この標準操作手順（ＳＯＰ）には、点眼剤ボトルから放出された１液滴中における１試薬（または複数の試薬）の濃度を分析するために使用されるデバイスおよびプロセスを記載する。このＳＯＰは、フィルタの有無にかかわらず点眼剤ボトルに適切である。点眼剤中の濃度を定量化することで、挿入されたフィルタによる試薬の取り込み率の算出が可能になる。
【００９８】
２．材料
２．１  点眼剤ボトル
２．２  点眼剤ボトル先端（フィルタ有りまたはフィルタなし）
２．３  点眼剤ボトル用キャップ
２．４  ０．５〜５ｍＬピペット（Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ  Ｅｌｉｔｅ）
２．５  １００〜１０００μＬピペット（Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ  Ｅｌｉｔｅ）
２．６  ２０〜２００μＬピペット（Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ  Ｅｌｉｔｅ）
２．７  ピペット先端（Ｆｉｓｈｅｒｂｒａｎｄ  Ｅｌｉｔｅ）
２．８  マイクロ石英キュベット、白壁、０．４ｍＬ、１０ｍｍ、セル、キュベット、分光器、１ｃｍ（Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｏｕｔｌｅｔ）
２．９  質量用天秤（Ｄｅｎｖｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｍ−２２０Ｄ）
２．１０  紫外可視分光光度計（ＴｈｅｒｍｏＳｐｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｓｙｓ  １０ＵＶ）
【００９９】
３．試薬
３．１  リン酸緩衝生理食塩水、１Ｘ［ＰＢＳ］（Ｃｏｒｎｉｎｇ）
３．２  エタノール（２００プルーフ、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）
３．３  脱イオン水［ＤＩ水］
３．４  点眼剤ボトルの配合（実験ごとに異なる）
【０１００】
４．手順
４．１  キュベットの清浄
このセクションのステップは、全手順において繰り返される。使用時には、このセクションを参照されたい。
４．１．１  キュベットの内側に残存している液体をすべて取り除く。
４．１．２  キュベットにＤＩ水を充填し、次にキュベットを空にする。
４．１．３  キュベットに脱イオン水を充填し（２回目）、次にキュベットを空にする。
４．１．４  キュベットにエタノールを充填し、次にキュベットを空にする。
４．１．５  キュベットにＤＩ水を充填し、次にキュベットを空にする。
４．１．６  キュベットにＤＩ水を充填し、次にキュベットを空にする。
４．１．７  乾燥するまで、キュベットを風乾する。
４．２  点眼剤ボトルの組み立て
４．２．１  前もって組み立てられていない場合には、点眼剤ボトル、先端、および配合物を集める。
４．２．２  配合物を点眼剤ボトルに挿入する。
４．２．３  先端をボトルに挿入する。
４．２．４  ボトルにキャップする。
４．２．５  平衡化を必要とする場合は、セクション４．３に進む。平衡化を必要としない場合は、４．４にスキップする。
４．３  平衡化（フィルタのみ）
平衡化は、配合物とフィルタとの接触時間により、フィルタを所望の試薬により飽和させることにより、点眼剤の使用中に、取り込まれることを防ぐことができる。
４．３．１  慎重にボトルを上下逆さにして、キャップおよび先端が下を向くようにする。
４．３．２  開始時間を記録して、所望の期間逆さの状態を維持する。
４．３．３  定期的にボトルを調べて、配合物の漏れを確実になくす。
４．３．４  所望の時間が経過後、点眼剤ボトルを直立位置に戻す。
４．３．５  点眼剤を測定する場合は、セクション４．４に進む。
４．４  点眼剤の測定
４．４．１  ＤＩ水でキュベットの外側を清浄する。
４．４．２  キュベットの内側を清浄する場合は、セクション４．１に従う。
４．４．３  キュベットにＰＢＳを充填する。
４．４．４  キュベットを紫外可視分光光度計に挿入する。
４．４．５  紫外可視分光光度計を閉じてブランクに設定する。
注記：波長および紫外可視設定は、使用される配合によって異なる。
４．４．６  ブランクを設定後、キュベットを取り外す。
４．４．７  清浄手順については、セクション４．１に従う。
４．４．８  質量用天秤にきれいなキュベットを置く。
４．４．９  風袋
４．４．１０  点眼剤ボトルを取り、上下逆さにして、キュベットを留置する。
４．４．１１  １つの液滴がキュベットに落下するまでゆっくりと点眼剤ボトルを圧搾する。
４．４．１２  キュベット内の液滴の質量を記録する。
４．４．１３  点眼剤ボトルを保管するために戻す。
４．４．１４  希釈に必要なＰＢＳの質量を算出する。
注記：添加されるＰＢＳのこうした量は、所望の希釈度によって異なる。
４．４．１５  適切なピペットおよびピペット先端を使用してキュベットに、必要とされる質量のＰＢＳを加え、加えた質量を記録する。
４．４．１６  キュベットを静かに振って混合する。
４．４．１７  紫外可視分光光度計の内部にキュベットを置く。
４．４．１８  紫外可視を閉じて、サンプルを測定する。
４．４．１９  データを記録する。
４．４．２０  キュベットを取り外し、セクション４．１に従って清浄する。
４．４．２１  同じ配合を有する第２のサンプルを測定する場合は、ステップ４．４．８から始める。
【０１０１】
５．データの分析
この手順では、点眼剤ボトルを出た後の配合物溶液が希釈された液滴のスペクトルを収集する。濃度を算出するためには、スペクトルを検量線（既知の濃度の溶液の測定スペクトルである）と比較する必要がある。２つを比較して、測定曲線のスペクトルの高さと検量線のスペクトルの高さの比を求める。この比は、それらの濃度と同じ比である。この手順では、セクション４．４に記載された手順によるが、既知の濃度の溶液、通常は出発溶液についての検量線を集めた。この溶液は、いかなるフィルタ内も通って送られることはなく、また溶液の取り込みがない場合を示した。
【０１０２】
液滴を測定し、検量線と比較すると、この結果は、濃度に変換することができ、希釈について説明するときに、取り込まれた薬物の量を示すことができる。消失した質量のこの分率は、フィルタにより取り込まれた割合と見なされる。
【０１０３】
ＢＡＫ除去のための標準操作手順
目的／背景
この手順の目的は、市販の点眼剤配合物からの塩化ベンザルコニウムの除去の評価に関する情報を提供することである。市販の複数回投与用眼科用配合物は、配合物の無菌性を維持するために、追加された防腐剤含有量、すなわち塩化ベンザルコニウムを有する。複数回投与配合物を高頻度で投与することにより、こうした防腐剤の全身的取り込みが増加する。このため、角膜に不可逆的な損傷を引き起こす。ｐ−ＨＥＭＡまたはｐ−ＨＥＭＡ／ＭＡＡ粒子から作られたフィルタは、防腐剤を含まない、安全な複数回投与用配合物となるように設計されている。フィルタ除去された配合物では、ＢＡＫの濃度が著しく低いため、界面張力データを用いて配合物からの防腐剤の部分的除去を評価する。この手順では、プロトコルに従うためにペンダントドロップ張力計において最小量のバックグラウンドのみを必要とし、同時にＢＡＫ除去の評価に必要な詳細な表面張力測定を実施するのに十分に完全な説明を必要とする。
【０１０４】
化学物質：
・モノマー：２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ、９７％）モノマーおよびメタクリル酸（９９％）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ、ＵＳＡ））。
・架橋剤：エトキシル化（１５）トリメチロールプロパントリアクリレート（ＳＲ９０３５）（Ｓａｒｔｏｍｅｒ（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ、ＰＡ、ＵＳＡ））。
・光開始剤：光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ、ＵＳＡ））
・エタノール（２００プルーフ）（Ｄｅｃｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．（Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ、ＰＡ、ＵＳＡ））
・塩化ベンザルコニウム（ＭＰ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ、ＬＬＣ）
・脱イオン水
【０１０５】
材料および器具：
・濾紙サイズ１（直径１１ｃｍ、孔径１１μｍ）（Ｗｈａｔｍａｎ（著作権）Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｌｉｍｉｔｅｄ）
・ルアーロック先端シリンジ（ＢＤ、Ｆｒａｎｋｌｉｎ  Ｌａｋｅｓ、ＮＪ、ＵＳＡ）
・１４ゲージ、１．５インチ精密アプリケータディスペンサーニードル（Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｈｏｂｂｉｅｓ）
・標準３０ｍｌ点眼剤ボトル（Ｔｏｐｗｅｌｌ  Ｉｎｃ．，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ、ＫＹ、ＵＳＡ）
【０１０６】
手順
濾床の調製
・設計された点眼剤ボトルの標準先端またはプラグを外す。
・プラグ（点眼部先端）をチェックして、欠けまたは割れの有無を確認する。
・プラグのノズルに２層の濾紙を載せる。濾紙（プラグのノズルの公称直径に基づいて事前に切断されている）がノズルを覆っていることを確認する。これは、確実に、固定されたフィルタから、より細かい粒子が、フィルタ除去された点眼配合物と共に吐出しないようにするためである。
・予め作製したｐ−ＨＥＭＡまたはｐ−ＨＥＭＡ／ＭＡＡ粒子約０．１ｇを測定する。プラグのノズルの下の領域に粒子を固定する。
・プラグの基部を濾布の層で覆い、プラグ内で確実に無傷のままであるようにする。
・ピンセットで濾布の層を軽くたたき、プラグの基部の近くで確実に無傷のままであるようにする。
・点眼剤ボトルのネックにフィルタ／固定したプラグを取り付けて、提唱された設計を完成させる。
・すべての点眼剤ボトルに内容物および固定した粒子の種類をラベル表示していることを確認する。
【０１０７】
粒子を清浄するための一般的なガイドライン
・設計された点眼剤ボトルから粒子を固定しているプラグを外す。
・１０〜１５ｍｌのダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を点眼剤ボトルに移し、固定したプラグをボトルに戻して取り付ける。
・点眼剤ボトルを静かに圧搾し、点眼剤ボトルから移したリン酸緩衝生理食塩水１０ｍｌを取り出す。このステップにより、濾床中の不純物が、ＰＢＳに曝されるときに確実に浸出するようになる。
・設計された点眼剤ボトルから清浄したフィルタを取り外す。
・点眼剤配合物を移す前に、ＤＩ水で点眼剤ボトルをすすぎ、風乾させる。
・１０〜１５ｍｌの市販の点眼剤配合物（０．０１％塩化ベンザルコニウム）を点眼剤ボトルに移し、清浄したフィルタをボトルに戻して取り付ける。
【０１０８】
表面張力測定前のガイドライン
・フィルタが埋め込まれた点眼剤ボトルを静かに圧搾し、市販の点眼剤配合物０．５ｍｌを取り出す。フィルタ除去された配合物が希釈されないように、初期用量０．５ｍｌを取り出す。
・フィルタ除去された配合物の表面張力を測定するために、体積０．５ｍＬ（それぞれ、３３μｌを約１５滴）を排出する。２４時間後、別のバッチのフィルタ除去された配合物（０．５ｍＬ）を取り出し、フィルタ除去された配合物の表面張力を監視する。
・表面張力を測定するため、標準的な５ｍｌバイアルまたはマイクロプレートを使用して、フィルタ除去された配合物を回収する。排出させた配合物を回収する前に、バイアルまたはマイクロプレートの表面をアセトンおよび脱イオン水ですすぐ。
・新しいルアーロックシリンジおよびニードルを使用して、バイアルまたはマイクロプレートから排出させた配合物を取り出す。
【０１０９】
ペンダントドロップ張力計を用いた表面張力の測定
このセクションは、ＤＳＡ  Ｋｒｕｓｓペンダントドロップ張力計およびＤＳＡ  ｖ  １．９液滴形状分析デバイスのユーザーを対象としたものであり、界面張力測定の実施に役立つ。
・ＤＳＡ１００ペンダントドロップ張力計の電源を入れる。これを書いている時点では、ＤＳＡ  ｖ．１．９は、表面張力測定用の張力計を操作するために使用されるソフトウェアパッケージである。ショートカット記号を使用してＤＳＡ１ソフトウェアを起動する。次の説明は、ＤＳＡソフトウェアのユーザーインターフェイスを示すものである。
・傾斜の傾斜角を確実に０°に設定する。
・次のメニュー項目ＦＧ＞Ａｃｑｕｉｒｅ（取得）を選択して、画像送信をライブモードに設定する。あるいは、ショートカットキーＦ５を使用しても同じことを実施できる。
・メニューの［Ｏｐｔｉｏｎｓ（オプション）］で、［Ｄｒｏｐ  Ｔｙｐｅ（液滴の種類）］および［Ｓｕｂ  Ｔｙｐｅ（サブタイプ）］オプションを順番に選択する。必ず液滴の種類がＰｅｎｄａｎｔ  Ｄｒｏｐ［ＰＤ］（ペンダントドロップ）およびｓｕｂｔｙｐｅ（サブタイプ）として選択されるようにする。液滴の構成は、Ｔｏｐ−＞Ｂｏｔｔｏｍとして設定する。
・排出させた配合物の入ったルアーロックシリンジを手動デポジションシステムに取り付ける。以下の説明では、デポジションシステムに配置されている予め充填させたシリンジを示す。シリンジのプランジャの先端がデポジションシステムの位置と合っていない場合には、ＤＳＡデバイスコントロールパネルの［Ｒｅｆｉｌｌ（再充填）］タブをクリックする。これにより、デポジションシステム内に存在するノブの位置が上方に移動し、プランジャのための空間が確保される。
・ニードルの位置は、画像に表示されるまで、下に動かす。これは、デバイスのコントロールパネルにあるスクロールバーの位置を調整することによって行うことができる。あるいは、ショートカットキー「Ｐａｇｅ  Ｕｐ」および「Ｐａｇｅ  Ｄｏｗｎ」を用いて、ニードルの位置を制御することもできる。
・レンズズームを調整して、ニードルの画像がフレームの中心となるようにする。これは、ＤＳＡ１００装置の左上にある「Ｚｏｏｍ（ズーム）」ノブを回して行う。画像のシャープネスを調整するには、［Ｏｐｔｉｏｎｓ（オプション）］＞［Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ（フォーカシングアシスタント）］をクリックし、ＤＳＡ１００装置の左上にあるフォーカスノブを調整する。「Ｍｅｄｉａｎ（中央値）」フィールドは色分けされており、緑色で表示され、大きい数値を示す。中央値の適切な範囲は７５〜８０である。あるいは、ショートカットキー「Ｈｏｍｅ」および「Ｅｎｄ」をそれぞれ使用して、フォーカス距離を調整することもできる。
・デバイスコントロールパネルの［Ｄｏｓｉｎｇ（排出）］タブを選択する。シリンジ内の配合物は、「Ｄｏｓｉｎｇ（排出）」タブにある２つのアクションボタンを使って排出することができる。矢印の方向は、シリンジプランジャの動きに対応している。上向きの矢印が書かれたボタンをクリックして、シリンジから一滴を排出させる。
・排出モードは、必ず「ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ（連続）」に設定するようにする。排出速度は、入力フィールドまたはスライド式コントローラーを使用して入力できる。シリンジ内のフィルタ除去された配合物の体積はわずか０．５ｍｌであるため、設定する推奨流速は２０〜２００μｌ／分である。液滴の生成においては、より速い排出速度は好適でなく、シリンジ内の内容物を空にするためにのみ好適である。
・液滴がフレーム全体の高さのほぼ８０％となるように、ズームおよびニードルの高さを調整する。画像には、３本の色付きの線を含む。これらの線は、配合物の表面張力を評価するためにソフトウェアが使用する液滴曲率の領域を画定するものである。これらは、マウスキーを押したままにすると移動できる。
・必ず上の２本の線がニードルの範囲内にあるようにする。ニードルの幅はこれら２本の線の間で測定する。下の線は配合物の液滴とニードルとの間の移行点よりわずかに下に配置されている。ソフトウェアは表面張力を評価するためにこの線より下の液滴の曲率を使用する。
・ニードルの幅に基づく手動による校正：液滴の標準画像は、画像の横幅８インチに対して７６８ピクセルである。ペンダントドロップ測定に使用される１４ゲージ１．５インチ精密ニードルの公称外径は０．５１４４ｍｍである。カスタムソフトウェアを使用して、液滴画像をインポートし、ニードル幅をインチ単位で見積もることができる。画像の縮尺または拡大係数は、ニードル直径に基づいて算出される。
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・メニューの［Ｏｐｔｉｏｎｓ（オプション）］で、［Ｄｒｏｐ  Ｉｎｆｏ（液滴情報）］をクリックし、それぞれの入力フィールドの下のパラメータの値を確認する。ニードル直径および算出された拡大係数は、必ず正しい値に設定する。流体−空気界面に基づいて配合物の表面張力が測定される場合、包埋相の密度は空気の密度に設定する。
・一旦すべてのパラメータを設定したら、メニューの下のシンボルバーにあるシンボルをクリックする。ＤＳＡ１は、液滴を囲む緑色／赤色の輪郭によって示される液滴形状を決定し抽出する。
・シンボルバーのシンボルをクリックする。配合物の表面張力は、ヤング−ラプラスフィットを用いて算出される。測定値が結果ウィンドウに表示される。
・機能時間として配合物の表面張力を監視する、すなわち配合物の動的表面張力を測定するには、オプションの［Ｔｒａｃｋｅｒ−ｍａｎ］をクリックする。動的測定期間を入力し、必ず次の項目「プロファイルの抽出と計算」にチェックマークを入れる。この機能を起動させて、定期的に配合物の界面張力の推定値を取得する。
・２４時間後、別のバッチのフィルタ除去された配合物を０．５ｍｌ（それぞれ３３μｌを約１５滴）取り出し、フィルタ除去された配合物の表面張力を監視する。配合物１０ｍｌが排出されるまでこの測定を繰り返す。
【０１１０】
以下は、ヒドロゲル粒子を調製するためのＳＯＰである。
【０１１１】
点眼剤フィルタ用のヒドロゲル粒子の調製
１．０  目的
このＳＯＰでは、眼科用薬液用に設計されたフィルタ先端に塩化ベンザルコニウム（ＢＡＫ）を取り込むための粒子を製造するために、メタクリル酸（ＭＡＡ）および２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）を複数の比率で製造することを説明している。
【０１１２】
２．０  試薬および材料
２．１  化学物質
２．１．１  モノマー：２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ、９７％）モノマーおよびメタクリル酸（９９％）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ、ＵＳＡ））。
２．１．２  架橋剤：エチル化（１５）トリメチロールプロパントリアクリレート（ＳＲ９０３５）（Ｓａｒｔｏｍｅｒ（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ、ＰＡ、ＵＳＡ））。
２．１．３  光開始剤：光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ、ＵＳＡ））。
２．１．４  エタノール（２００プルーフ）（Ｄｅｃｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．（Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ、ＰＡ、ＵＳＡ））。
２．１．５  脱イオン水。
２．２  材料および器具：
２．２．１  リットルビーカー（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）
２．２．２  磁気撹拌機（約５ｃｍ＊０．６ｃｍ）
２．２．３  へら
２．２．４  パラフィルム（Ｂｅｍｉｓラボ用フィルム４’＊４’）
２．２．５  乳鉢（１３ｃｍ＊５ｃｍ）および乳棒（１３ｃｍ＊３ｃｍ）
２．２．６  濾紙サイズ１（直径１１ｃｍ、孔径１１μｍ）（Ｗｈａｔｍａｎ（著作権）Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｌｉｍｉｔｅｄ）
２．２．７  ５５ｘ１７ｍｍ（直径ｘ高さ）Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ペトリ皿。
２．２．８  ３１０ｎｍで鋭いピークを示す１６．５０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有するＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ  ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）
２．２．９  Ｗｅｌｃｈ  ２５４６Ｂ−０１標準負荷真空フィルタ。
２．２．１０  １８０ＰＶＣ非毒性オートクレーブ対応ＬＡＢ／ＦＤＡ／ＵＳＰ  ＶＩグレード（３／８’’ＩＤ）（Ｎａｌｇｅｎｅ（著作権））。
２．２．１１  １２５ｍｌマイクロフィルタ三角フラスコ（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｐｙｒｅｘ（著作権））。
２．２．１２  ３２０ｍｌ  ９０ｍｍセラミック磁器ブフナー真空フィルタ漏斗（Ｃｏｏｒｓ  Ｃｏｏｒｓｔｅｋ（著作権））。
【０１１３】
３．０  手順
３．１  粒子調製ステップ（５０ｇバッチサイズ）（モノマー１００％ＨＥＭＡ）
３．１．１  １リットルのビーカー中でＨＥＭＡモノマー４２ｍｌ（１Ｔ）、架橋剤ＳＲ９０３５  ３ｍｌ（０．０７Ｔ）、脱イオン（ＤＩ）水３６０ｍｌ（８．５Ｔ）を混合する。
３．１．２  室温、９００ｒｐｍで２０分間磁気撹拌装置を用いて混合物を撹拌する。
３．１．３  純粋な窒素で３０分間バブリングすることによって混合物を脱酸素化する。
３．１．４  脱酸素化ステップ後、３００μｌ（０．００７Ｔ）の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３を加える。
３．１．５  次いで、３１０ｎｍで鋭いピークを示す、１６．５０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有するＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ  ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）により、混合物に、２時間ＵＶ光を照射する。
３．１．６  紫外線硬化中は、必ずビーカーの最上部をパラフィルムシートで覆って、水分の蒸発および酸素化を回避する。また、混合物を約９０ｒｐｍで磁気撹拌棒を用いて連続的に撹拌する。
３．１．７  重合ステップ後、混合物を約１５００ｒｐｍ（大きいモーター撹拌装置を用いて）で撹拌して、このように形成されたゲルを崩壊させる。
３．１．８  次いで、ゲルを真空濾過法によって溶液から分離し、大量のＤＩ水で洗浄する。
３．１．９  次いでゲルを２４時間１３０〜１４０°Ｆで放置して乾燥させる。
３．１．１０  乳鉢および乳棒を使用して、こうした得られたゲルを粉砕し、粒子を得る。
３．２  粒子調製ステップ（５０ｇバッチサイズ）（モノマー−５０％ＨＥＭＡ＋５０％メタクリル酸）
３．２．１  １リットルのビーカー中で２つのモノマー（ＨＥＭＡ２１ｍｌ＋メタクリル酸２１ｍｌ）４２ｍｌ（１Ｔ）、架橋剤ＳＲ９０３５  ３ｍｌ（０．０７Ｔ）、脱イオン（ＤＩ）水３６０ｍｌ（８．５Ｔ）を混合する。
３．２．２  室温、９００ｒｐｍで２０分間磁気撹拌装置を用いて混合物を撹拌する。
３．２．３  純粋な窒素で３０分間バブリングすることによって混合物を脱酸素化する。
３．２．４  脱気ステップ後、３００μｌ（０．００７Ｔ）の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３を加える。
３．２．５  次いで、３１０ｎｍで鋭いピークを示す、１６．５０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有するＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ  ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）により、混合物に、２時間ＵＶ光を照射する。
３．２．６  紫外線硬化中は、必ずビーカーの最上部をパラフィルムシートで覆って、水分の蒸発および酸素化を回避する。また、混合物を約９０ｒｐｍで磁気撹拌棒を用いて連続的に撹拌する。
３．２．７  重合ステップ後、混合物を約１５００ｒｐｍ（大きいモーター撹拌装置を用いて）で撹拌して、このように形成されたゲルを崩壊させる。
３．２．８  次いで、ゲルを真空濾過法によって溶液から分離し、大量のＤＩ水で洗浄する。
３．２．９  次いでゲルを２４時間１３０〜１４０°Ｆで放置して乾燥させる。
３．２．１０  乳鉢および乳棒を使用して、こうした得られたゲルを粉砕し、粒子を得る。
３．３粒子調製ステップ（５０ｇバッチサイズ）（モノマー−７５％メタクリル酸＋２５％ＨＥＭＡ）
３．３．１  １リットルのビーカー中で２つのモノマー（メタクリル酸３１．５ｍｌ＋ＨＥＭＡ１０．５ｍｌ）４２ｍｌ（１Ｔ）、架橋剤ＳＲ９０３５  ３ｍｌ（０．０７Ｔ）、脱イオン（ＤＩ）水３６０ｍｌ（８．５Ｔ）を混合する。
３．３．２  室温、９００ｒｐｍで２０分間磁気拌装置を用いて混合物を撹拌する。
３．３．３  純粋な窒素で３０分間バブリングすることによって混合物を脱酸素化する。
３．３．４  脱気ステップ後、３００μｌ（０．００７Ｔ）の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）１１７３を加える。
３．３．５  次いで、３１０ｎｍで鋭いピークを示す、１６．５０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有するＵＶＢ−１０  ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ（ＵＬＴＲＡ・ＬＵＭ  ＩＮＣ、Ｃａｒｓｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）により、混合物に、２時間ＵＶ光を照射する。
３．３．６  紫外線硬化中は、必ずビーカーの最上部をパラフィルムシートで覆って、水分の蒸発および酸素化を回避する。また、混合物を約９０ｒｐｍで磁気撹拌棒を用いて連続的に撹拌する。
３．３．７  重合ステップ後、混合物を約１５００ｒｐｍ（大きいモーター撹拌装置を用いて）で撹拌して、このように形成されたゲルを崩壊させる。
３．３．８  次いで、ゲルを真空濾過法によって溶液から分離し、大量のＤＩ水で洗浄する。
３．３．９  次いでゲルを２４時間１３０〜１４０°Ｆで放置して乾燥させる。
３．３．１０  乳鉢および乳棒を使用して、こうした得られたゲルを粉砕し、粒子を得る。
３．４  粒子清浄ステップ（すべてに共通である）
３．４．１  未反応モノマー部分および他の不純物を除去するために、磁気撹拌装置を使用して３００ｒｐｍで混合物を撹拌しながら、新たに粉砕した粒子をエタノール８００ｍｌ（１９Ｔ）中に２日間浸漬する。必ず毎日溶剤を交換する。真空濾過を使用して、エタノールから粒子を分離し、２４時間１３０〜１４０°Ｆでそれらを乾燥させる。
３．４．２  エタノール洗浄後、磁気撹拌装置を用いて混合物を３００ｒｐｍで撹拌しながら、粒子を８００ｍｌ（１９Ｔ）のＤＩ水に４日間浸漬する（水は、毎日交換する）。真空濾過を使用して粒子を水から分離し、２４時間１３０〜１４０°Ｆで乾燥させて、清浄された最終粒子を得る。
【０１１４】
本明細書で言及または引用したすべての特許、特許出願、仮出願、および刊行物は、それらが本明細書の明示的な教示と矛盾しない限り、すべての図および表を含めてその全体が参照により組み込まれる。
【０１１５】
本明細書に記載された実施例および実施形態は例示目的のみのためであり、それらを考慮した様々な修正または変更が当業者に示唆され、本出願の趣旨および範囲内に含まれるものとすることを理解されたい。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【国際調査報告】
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