技术领域
本发明涉及涂布微针阵列。特别是，本发明涉及一种微针阵列，所述 微针阵列能够精确地将少量药物比如疫苗注射到皮肤中。
背景技术
近来，微针阵列已被频繁尝试用作药物的经皮施用方法之一。与微针 阵列的普及一起，已经进行将药物固定在微针阵列上的各种尝试。通常， 支撑药物的微针阵列通过将药物溶解在溶剂中并用药物溶液涂布微针阵 列来制备。然而，当由可生物降解的聚乳酸树脂(PLA)或聚乙醇酸树脂 (PGA)制成的微针阵列用药物溶液(例如水溶液)涂布时，关键是将用作聚 合物增粘剂的添加剂添加至所述溶液以将药物附着在微针阵列的表面。例 如，专利文件1公开了与药物相容的多糖(比如支链淀粉和羟丙基纤维素) 可以用作用于涂布的载体。此外，专利文件2公开了用于将药物担载在由 PLA制成的微针阵列上的载体的优选实例包括支链淀粉、羧乙烯基聚合物 等。
而且，专利文件3公开用于将促卵泡激素等担载在由PLA制成的微针 阵列上的载体的优选实例包括支链淀粉和蔗糖，其是相容的(即，均匀地可 溶的)。
需要用于涂布微针阵列的载体(即，添加剂)保证与用于注射的水性制 剂的安全性相同，并且因此这里可用的添加剂是高度有限的。在很多情况 中，在上述专利文件1-3中显示的多糖用作载体。此外，药物溶液的粘度 根据使用的添加剂的性质而改变，并且因此担载的药物量应该依据不同粘 度而调整。而且，随着在微针阵列上进行药物溶液的再涂布，药物附着在 针尖上，其可能导致微针阵列的针尖钝化，并因此微针阵列的穿透性据认 为更小。
因此，为了精确地将小量药物注射到皮肤中，同时维持微针阵列的穿 透性，需要选择合适的添加剂。尽管已经研究了多种维持微针阵列的穿透 性和将少量药物比如疫苗有效注射入皮肤的手段，尚未找到任何有用的方 案。
现有技术文件
专利文件1：WO 2009/051147
专利文件2：WO 2010/143689
专利文件3：WO 2010/074239
发明概述
(本发明要解决的问题)
本发明的一个目的是提供一种微针阵列，所述微针阵列可以插入皮肤， 而甚至当微针阵列涂布有药物时也不减小微针阵列的穿透性，并且当微针 阵列插入皮肤时不移除担载的药物。此外，本发明的另一个目的是提供用 于涂布微针阵列的组合物。
(解决问题的手段)
迄今为止，本发明人已经研究了将具有优异的穿透性的微针阵列(参见 WO 2012/057345等)浸没在药物溶液中并干燥，并随后将微针阵列的微针 用药物溶液涂布的方法(参见WO 2012/057602)。为了将药物担载和附着在 微针阵列上，不仅需要使用药物，而且需要使用添加剂用于给药物溶液提 供给定的粘度。然而，添加剂量需要随增加担载在微针阵列上的药物量而 增加。因此，尽管微针阵列具有优异的穿透性，但尚存在一些问题，例如， 担载在微针阵列上的药物可能引起微针的针尖部分的钝化，并且担载在微 针阵列上的药物可能被移除。
关于该问题，本发明人认为，当要担载的药物量为每100根微针50 至250μg时，微针的针尖部分能够更少地被钝化，因为微针的形状不存在 那么大的由涂布导致的改变，并且担载在微针上的药物可能几乎不可移 除。本发明人已经对药物组合物进行了多种研究，所述药物组合物在此种 涂布量的范围内几乎不可从微针阵列移除。结果，如在图2中显示的，已 经发现，当药物组合物的硬度(维氏硬度)为约3以上时，从微针阵列上移 除的药物组合物的量较少，并且因此可以实现优异的向皮肤的穿透和插 入。具体地，本发明人已经发现，涂布有药物组合物的微针阵列的穿透性 和药物插入皮肤的能力可以通过使用维氏硬度作为指标测量担载的药物 组合物的硬度来评估。
此外，本发明人已经发现担载的药物组合物的维氏硬度依据使用的药 物类型而不同，甚至当使用相同添加剂时也是这样，如图1所示。另一方 面，图9显示，当使用相同药物时，担载的药物组合物的维氏硬度较少受 添加剂类型影响(与图1中OVA的维氏硬度相比)，因此，已经清楚维氏硬 度更多地受药物类型影响。
通过以上研究结果，通过评价维氏硬度而将添加剂分类(即，作为粘合 剂添加剂的添加剂或作为硬度赋予添加剂的添加剂)已经变得有可能。因 此，本发明人发现可以通过组合任意两种类型的添加剂来调节所需硬度。 结果，由药物加入导致的硬度减小被改善，并且药物组合物的维氏硬度可 以被调节至约3以上。基于通过使用维氏硬度可以对微针阵列进行此种控 制的发现，本发明人发现，用药物组合物涂布的微针阵列的穿透性可以被 很好地固定而不论药物类型，并且因此所述药物可以有效地注射到皮肤 中。
本发明人基于上述研究结果完成本发明。
本发明的主题如下。
(1)一种涂布有包含药物和一种或多种添加剂的药物组合物的微针阵 列，其中担载和干燥后的药物组合物具有3以上的维氏硬度，并且担载的 药物组合物的量为每100根微针50至250μg。
(2)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述维氏硬度是10以上。
(3)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述维氏硬度是12以上。
(4)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述添加剂是起硬度赋予添 加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂，或是维氏硬度为3至10的添加 剂。
(5)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述添加剂是下列各项的添 加剂混合物：起硬度赋予添加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂，以 及维氏硬度为3至10的添加剂。
(6)根据上述第(4)或(5)项所述的微针阵列，其中所述维氏硬度为3至 10的添加剂是羧甲基纤维素钠。
(7)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述添加剂是：起粘合剂添 加剂作用的维氏硬度小于3的添加剂和起硬度赋予添加剂作用的维氏硬度 为10以上的添加剂的添加剂混合物，或维氏硬度小于3的添加剂和维氏 硬度为3至10的添加剂的添加剂混合物。
(8)根据上述第(7)项所述的微针阵列，其中所述起粘合剂添加剂作用的 维氏硬度小于3的添加剂是选自由以下各项组成的组的至少一种添加剂： 羟丙基纤维素、山梨醇和海藻糖。
(9)根据上述第(4)至(8)项任一项所述的微针阵列，其中所述起硬度赋 予添加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂是选自由以下各项组成的组 的至少一种添加剂：葡聚糖、明胶、胶原和透明质酸。
(10)根据上述第(1)项所述的微针阵列，其中所述添加剂是选自由以下 各项组成的组的至少一种添加剂：糖或其衍生物、胶原、明胶和聚乙烯吡 咯烷酮。
(11)根据上述第(10)项所述的微针阵列，其中所述糖或其衍生物是选自 由以下各项组成的组的至少一种：羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、透明 质酸、海藻糖、乳糖、蔗糖、山梨醇、支链淀粉和葡聚糖。
(12)根据上述第(1)至(11)项任一项所述的微针阵列，其中所述药物是 肽、蛋白、核酸或RNA。
(13)根据上述第(1)至(12)项任一项所述的微针阵列，其中所述药物是疫 苗。
(14)根据上述第(1)至(13)项任一项所述的微针阵列，其中所述药物的量 为25w/w％以下。
(15)根据上述第(1)至(14)项任一项所述的微针阵列，其中相对于所述添 加剂混合物的总量，起粘合剂添加剂作用的所述添加剂的量为5至20 w/w％。
(16)一种制备药物担载的微针阵列的方法，所述方法包括用包含药物 和添加剂的药物组合物溶液涂布微针阵列并对其进行干燥，其中在担载和 干燥后，担载的药物组合物的量为每100根微针50至250μg，并且担载 和干燥的药物组合物具有3以上的维氏硬度。
(17)根据上述第(16)项所述的方法，其中所述维氏硬度是10以上。
(18)根据上述第(16)项所述的方法，其中所述维氏硬度是12以上。
(19)根据上述第(16)项所述的方法，其中所述添加剂是：起硬度赋予添 加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂，或维氏硬度为3至10的添加剂。
(20)根据上述第(16)项所述的方法，其中所述添加剂是下列各项的添加 剂混合物：起硬度赋予添加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂，以及 维氏硬度为3至10的添加剂。
(21)根据上述第(19)或(20)项所述的方法，其中所述维氏硬度为3至10 的添加剂是羧甲基纤维素钠。
(22)根据上述第(16)项所述的方法，所述添加剂是：起粘合剂添加剂作 用的维氏硬度小于3的添加剂和起硬度赋予添加剂作用的维氏硬度为10 以上的添加剂的添加剂混合物，或维氏硬度小于3的添加剂和维氏硬度为 3至10的添加剂的添加剂混合物。
(23)根据上述第(22)项所述的方法，其中所述起粘合剂添加剂作用的维 氏硬度小于3的添加剂是选自由以下各项组成的组的至少一种添加剂：羟 丙基纤维素、山梨醇和海藻糖。
(24)根据上述第(19)至(23)项任一项所述的方法，其中所述起硬度赋予 添加剂作用的维氏硬度为10以上的添加剂是选自由以下各项组成的组的 至少一种添加剂：葡聚糖、明胶、胶原和透明质酸。
(25)根据上述第(16)项所述的方法，其中所述添加剂是选自由以下各项 组成的组的至少一种添加剂：糖或其衍生物、胶原、明胶和聚乙烯吡咯烷 酮。
(26)根据上述第(25)项所述的方法，其中所述糖或其衍生物是选自由以 下各项组成的组的至少一种：羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、透明质酸、 海藻糖、乳糖、蔗糖、山梨醇、支链淀粉和葡聚糖。
(27)根据上述第(16)至(26)项任一项所述的方法，其中所述溶液是水溶 液。
(28)根据上述第(16)至(27)项任一项所述的方法，其中所述干燥步骤在 30℃以下的温度进行。
(29)根据上述第(16)至(28)项任一项所述的方法，其中所述药物是肽、 蛋白、核酸或RNA。
(30)根据上述第(16)至(29)项任一项所述的方法，其中所述药物是疫苗。
(31)一种制备在其上担载有具有所需维氏硬度的药物组合物的微针阵 列的方法，所述方法包括以下步骤：
1)将起硬度赋予添加剂作用的添加剂和起粘合剂添加剂作用的添加 剂合并，以制备添加剂混合物的水溶液，在所述添加剂混合物的水溶液中， 起粘合剂添加剂作用的添加剂为20w/w％以下；
2)以25w/w％以下的总量将药物加入到添加剂混合物的水溶液中，以 制备药物组合物的水溶液；
3)在试样上担载和干燥所述药物组合物溶液，并测量药物组合物的维 氏硬度；和
4)如果所述维氏硬度是所需硬度，则用药物组合物溶液涂布微针阵列 并对其进行干燥。
(32)根据上述第(31)项所述的方法，其中相对于添加剂混合物的总量， 所述起粘合剂添加剂作用的添加剂的量为5至20w/w％.
(33)根据上述第(31)或(32)项所述的方法，其中所述起粘合剂添加剂作 用的添加剂选自羟丙基纤维素、海藻糖或山梨醇。
(34)根据上述第(31)至(33)项任一项所述的方法，其中所述起硬度赋予 添加剂作用的添加剂是选自由以下各项组成的组的至少一种添加剂：羧甲 基纤维素钠、透明质酸、明胶、胶原和葡聚糖。
(发明效果)
本发明的药物担载的微针阵列涉及一种微针阵列，其中药物组合物具 有约3以上的维氏硬度，并强有力地担载在微针阵列上。所述药物组合物 能够耐受穿透入皮肤的摩擦从而与微针阵列一起精确地插入皮肤，并且因 此所需的药物量能够精确地注射入皮肤。因此，本发明涂布有药物组合物 的微针阵列可以用于甚至当以少量包含药物时也需要以高定量性能施用 药物(例如，疫苗的施用)的领域，并且所述微针阵列的应用范围可以扩展。
此外，通过评价维氏硬度归类添加剂(即，作为粘合剂添加剂或作为硬 度赋予添加剂的添加剂)变得可能。因此，可以通过结合任意两种类型的添 加剂维持所需硬度，并且由药物添加导致的硬度减小可被校正。即，药物 组合物的维氏硬度可通过组合添加剂而不论药物类型调节至适当的硬度。 因此，本发明涂布有药物的微针阵列的穿透性可以总被调节至状态良好而 不考虑药物类型。
附图简述
图1是显示药物组合物的维氏硬度受药物类型与添加剂的组合影响的 图表。图1显示维氏硬度的变动在小分子化合物(盐酸利多卡因(lidocaine hydrochloride)和甲氧氯普胺(metoclopramide))和作为高分子化合物的卵清 蛋白(OVA，分子量为约45,000)之间大大不同。而且，图1显示，对于同 一小分子化合物，维氏硬度(甲氧氯普胺的情况中)可能更容易减小。
图2是显示本发明药物组合物(实施例2)中OVA量和其维氏硬度(硬度) 间关联的图表。图2显示，维氏硬度能够随OVA量的增加而增加，并趋 于OVA自身的维氏硬度。
图3是显示本发明药物组合物(实施例2)的维氏硬度(硬度)和微针阵列 的穿刺率之间关联的图表。图3显示90％以上的穿刺率可以由3以上的维 氏硬度实现。
图4是显示药物(盐酸利多卡因)组合物的维氏硬度受药物与一些类型 添加剂的组合影响的图表。将PVP(K-90、K-30和K-25)和羧甲基纤维素 钠(P-815c)相比较，预期具有低维氏硬度的药物组合物可以容易通过使用 羧甲基纤维素钠制备。
图5是表示用于制备本发明的用药物组合物涂布的微针阵列的装置的 示意图。
图6是本发明的用药物组合物涂布的微针阵列(实施例2)的侧视图(显 微图)。
图7是本发明的用药物组合物涂布的微针阵列(实施例5)的侧视图(显 微图)。
图8：用实施例5的涂布有醋酸去氨加压素(desmopressin acetate)的微 针阵列刺破大鼠的腹部皮肤，并随后将微针阵列附着于皮肤并保持在皮肤 上30分钟。通过微针阵列的经皮施用，99％的担载的醋酸去氨加压素注 射入皮肤。图8显示当时大鼠血中浓度的变化。血中浓度的变化提示，注 射入皮肤的醋酸去氨加压素快速地转移入血液。
图9是显示实施例1中表1的结果的图表。本发明人研究了在涂布和 干燥工序之后包含OVA作为药物的药物组合物的维氏硬度随药物的量和 添加剂类型怎样变化。为简单起见，测量药物和添加剂的两组分系统中的 维氏硬度。
实施本发明的最佳方式
-本发明的第一实施方案-
本发明的第一实施方案涉及用包含药物和添加剂的药物组合物涂布的 微针阵列。
本发明中术语“微针阵列”意为每cm2具有50至200个高度为300 至1000μm的微针的微针阵列。本文中使用的微针阵列可以由包含树脂、 陶瓷和金属的材料制成。此外，微针阵列的材料优选为包含热塑性树脂的 材料，并且更优选为包含可生物降解的热塑性树脂的材料。预期此种材料 能够容易大规模生产，并且在使用中可足够保证安全性。
在本发明中，用于担载药物的微针阵列的优选部分靠近微针的针尖。 此外，只要不缺乏微针针尖部分的锋利性，优选将药物担载在微针阵列上。 为了在此种条件下用药物涂布微针阵列，例如，可以使用将微针阵列浸没 在装有药物溶液的槽中的方法(WO 2010/056702)。担载的药物量和涂布的 位置可以通过控制浸没深度(微针阵列的涂布范围)适当调节。例如，优选 从微针的顶部至从顶部400μm涂布微针阵列中的微针。当担载的药物量 少时，从微针的针尖到100μm涂布微针就足够了。
可以根据已知制备方法制备本发明的微针阵列。例如，本发明的微针 阵列可以根据WO 2012/057345制备。
本发明中的术语“维氏硬度”由日本工业标准(Japanese Industrial Standards)(JIS B7225，Z2244)定义，并且意为从提供压痕的压痕荷载和从对 角线长度获得的表面积计算的硬度，所述压痕是用由四边形金刚石制成的 压头以相反面之间的136°的角度压制试样产生的。在本发明中，用显微维 氏硬度计(由Akashi Seisakusho，Ltd.制造的MVK-G2500)测量维氏硬度。如 在图3中显示的结果，当药物组合物的维氏硬度为约3以上时，担载在微 针阵列上的药物组合物的约90％可以注射入皮肤而不被从微针阵列移除。 同样，当药物组合物的维氏硬度为约10以上时，约95％的担载在微针阵 列上的药物组合物可以注射入皮肤而不被从微针阵列移除。此外，当药物 组合物的维氏硬度为约12以上时，大多数担载的药物组合物可以注射入 皮肤而不被从微针阵列移除。
对本发明中的术语“药物”无特别限制，只要其用作本身是液体药物 或可以是可以与溶剂比如亲水溶剂一起的水溶液的药物即可。特别是，优 选的药物是以小量就获得药学效果的生理学活性成分。药物的实例包括 肽、蛋白、核酸和RNA。药物的实例包括蛋白比如去氨加压素、干扰素、 红细胞生成素、促滤泡素、G-CSF、GM-CSF、人绒毛膜促性腺激素、黄 体生成素、降钙素、胰高血糖素、胰岛素和人生长激素。药物还包括流行 性乙型肝炎疫苗、轮状病毒疫苗、白喉疫苗、百日咳疫苗、肺炎双球菌疫 苗、结核疫苗、风疹疫苗、麻疹疫苗、疱疹病毒疫苗和DNA疫苗。
此外，当药物是小分子化合物时，小分子化合物可以用作碱性药物的 盐酸盐或羧酸、磷酸或磺酸药物的碱金属盐，其具有高的水溶解性。特别 是，所述碱性药物不受限制，只要其具有高的水溶解性即可。碱性药物的 实例包括盐酸利多卡因、盐酸吗啡、和盐酸甲氧氯普胺。而且，在具有羧 酸、磷酸或磺酸的碱金属盐的小分子化合物的实例中，例如，具有羧酸的 化合物，包括非甾类消炎镇痛剂比如吲哚美辛(indometacin)和双氯芬酸 (diclofenac)，寡肽比如疫苗和蛋白。具有磷酸的化合物包括核酸、寡核苷 酸和RNA。具有磺酸的化合物包括卡巴克络(carbazochrome)磺酸。
在各个药物中限定合适量的药物。例如，药物的量相对于药物组合物 的量可以占25w/w％以下，例如，1-25w/w％，1-20w/w％或1-10w/w％。 而且，药物的量可以是，例如，微针阵列的每100根微针为0.01至10000 μg，0.1至1000μg，0.1至100μg或0.1至10μg。
在本发明的“添加剂”中，选自由以下各项组成的组的一种或多种添 加剂可以用作天然添加剂：纤维素型添加剂比如羟丙基纤维素、羟甲基纤 维素和羧甲基纤维素钠；蛋白型添加剂比如白蛋白、酪蛋白、明胶和胶原； 褐藻酸；琼脂；淀粉；和糖或其衍生物比如羟丙基纤维素、羧甲基纤维素 钠、透明质酸、海藻糖、乳糖、蔗糖、山梨醇、支链淀粉和葡聚糖。而且， 添加剂比如聚乙烯醇化合物、聚丙烯酸化合物、聚乙醇酸化合物、聚酰胺 化合物、聚酯化合物和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可以用作合成的添加剂。
本发明的优选的添加剂是与生物体具有高亲和力并具有所需性质比如 更低的皮肤刺激的添加剂。因此，使用天然添加剂是特别优选的。天然添 加剂的优选实例包括蛋白型添加剂比如胶原和明胶。糖和其衍生物的实例 包括羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、海藻糖、蔗糖、乳糖、果糖、半乳 糖、甘露糖、麦芽糖、葡萄糖、甘露醇、和支链淀粉，并且更优选海藻糖、 乳糖、蔗糖和支链淀粉。作为特别优选的添加剂，可以使用添加剂混合物， 所述添加剂混合物由通过将具有高分子量的羧甲基纤维素钠和羟丙基纤 维素以及聚乙烯吡咯烷酮与其它糖或其衍生物组合制备的不同添加剂组 成。
为了获得本发明药物组合物中的所需性质，添加剂的组合和添加剂和 药物的组合以及各成分的量可以使用维氏硬度作为指标进行调整从而制 备合适的药物组合物。例如，如图1和图4中所示，药物组合物的维氏硬 度依据要使用的药物和添加剂的组合而大大不同。当使用具有水溶解性的 高分子量药物时，药物组合物的维氏硬度倾向于相对高度保持而不论药物 量，并且因此可以增加担载药物的量。而且，如图9中显示的，只要使用 的药物相同，药物组合物的维氏硬度倾向于显示几乎相同的变化而无论添 加剂的类型。此外，本发明人发现，药物组合物的维氏硬度还可以通过组 合不同添加剂来调节。
而且，药物的分子量和分配系数(logP)可以作为本发明的另外的指标使 用。当使用具有水溶性的高分子量药物，例如，具有大于800，优选大于 1000的分子量和小于-2.5的分配系数的药物时，可以提供具有所需性质的 微针阵列。关于具有水溶性的低分子量药物，例如，具有小于500的分子 量的药物可以用于本发明而无论所述分配系数。
为了通过对添加剂的不同组合进行实验而制备具有所需维氏硬度的药 物组合物，例如，测量通过用部分药物组合物水溶液涂布玻璃板和干燥它 所获得的药物组合物的维氏硬度。当药物组合物具有低维氏硬度时，药物 组合物的硬度可以通过加入具有更高硬度的添加剂来调节以增加硬度。例 如，将一种或多种选自由胶原、明胶、葡聚糖等组成的组的添加剂作为添 加剂。加入添加剂后，将部分药物组合物水溶液担载在玻璃板上并干燥从 而再次测量药物组合物的维氏硬度。从而，具有所需维氏硬度的药物组合 物可以通过在测量维氏硬度的同时调节要加入的具有更高硬度的添加剂 的量来制备。
而且，本发明人发现，通过测量添加剂本身的维氏硬度，添加剂可以 归类为两种作用的添加剂。具体地，本发明人发现，添加剂归类为用于将 药物组合物附着于微针阵列的粘合剂添加剂，和用于向药物组合物提供硬 度的添加剂。例如，本发明人发现，当添加剂自身的维氏硬度小于3时， 添加剂用作粘合剂添加剂，当维氏硬度为3至10时，添加剂既用作粘合 剂添加剂也用作硬度赋予添加剂，并且当维氏硬度为10以上时，添加剂 用作硬度赋予添加剂。粘合剂添加剂的实例包括羟丙基纤维素、山梨醇和 海藻糖。硬度赋予添加剂的实例包括明胶、葡聚糖、PVP、胶原和透明质 酸。既具有粘着性质也具有硬度赋予性质的添加剂的实例包括羧甲基纤维 素钠(CMCNa)。因此，药物组合物的所需维氏硬度可以如上文描述的通 过单独或组合使用这些添加剂调节。
在本发明中，其它添加剂可以用于进一步调节药物组合物的硬度。例 如，可以加入具有较低硬度的添加剂(例如硬脂酸)以减小药物组合物的硬 度。而且，可以加入具有较高硬度的添加剂以增加药物组合物的硬度。如 上文描述的，在本发明中，可以使用维氏硬度作为指标产生药物和添加剂 的适当组合。因此，即使使用任意类型的药物，也可以制备具有3以上维 氏硬度的药物组合物，并从而可以制备可以必然地将药物插入皮肤的微针 阵列。
-本发明的第二实施方案-
本发明的第二实施方案涉及制备用包含药物和添加剂的药物组合物涂 布的微针阵列的方法。具体地，本发明的制备方法包括下列步骤：通过使 用维氏硬度作为指标组合硬度赋予添加剂和粘合剂添加剂以制备添加剂 混合物；通过向其中加入药物和其它添加剂比如抗氧化剂并混合它来制备 具有所需维氏硬度的药物组合物的溶液；和用所述溶液涂布微针阵列。简 言之，本发明的制备方法是使用维氏硬度作为指标通过控制药物组合物的 硬度来制备具有高穿透性的药物担载的微针阵列的方法。
对本发明中的术语“溶液”无特别限制，只要其溶解本文中使用的药 物和添加剂即可。优选地，所述溶液是在环境温度易挥发的。溶液的实例 包括水、亲水溶剂和其混合溶剂。作为亲水溶剂，可以加入醇比如乙醇和 异丙醇，混溶量的有机溶剂，例如，醚比如醚和THF和酯比如乙酸乙酯， 和其混合溶剂。溶液的优选实例包括水，以及水和亲水溶剂的混合物。所 述溶液还可以包含添加剂比如pH调节剂、抗氧化剂和防腐剂，只要本发 明的效果未被阻断。作为上述合适的添加剂，市购试剂可以用于任意目的。
pH调节剂的实例包括由有机酸比如柠檬酸、酒石酸、乳酸、富马酸、 苹果酸和其碱金属盐组成的缓冲剂，和由无机酸比如磷酸和其碱金属盐组 成的缓冲剂。
抗氧化剂的实例包括抗坏血酸、BHT、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、异抗 坏血酸、生育酚醋酸酯、二丁基羟基甲苯、生育酚、焦亚硫酸钠、丁基羟 基苯甲醚和没食子酸丙酯。
防腐剂的实例包括苯甲酸、苯甲酸钠、山梨糖、山梨酸钠、脱氢醋酸 钠、对羟苯甲酸、对羟苯甲酸钠、对羟苯甲酸乙酯、对羟苯甲酸丙酯(丙基 对羟苯甲酸酯)、对羟苯甲酸丁酯、对羟苯甲酸异丙酯、对羟苯甲酸异丁酯、 丙酸和丙酸钠。
本发明中术语“担载(涂布)”意为根据将微针阵列的针尖浸没在含有 所述用于涂布的组合物的溶液中的方法担载药物组合物。可以根据已知方 法，例如WO 2012/056702中描述的方法进行所述担载/涂布方法。
该实施方案中与本发明的第一实施方案一样的术语如在第一实施方案 中定义的。
实施例
下文中，本发明将参考实施例更具体描述。然而，本发明不意在通过 任意方式限制它们。
(实施例1)
评价担载的药物组合物的硬度
(1)在保持添加剂不变的同时，评价药物对硬度的贡献
制备各药物组合物的以下水溶液，并将其担载在玻璃板上并干燥。随 后，用显微硬度计(MVK-G2500，由Akashi Seisakusho，Ltd.制造)测量药物 组合物的硬度(维氏硬度)。
a)试剂(药物组合物的水溶液)
添加剂：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K-90
药物：利多卡因(分配系数：2.7)、甲氧氯普胺(分配系数：2.0)或卵 清蛋白(OVA)
水：加入水从而调节药物浓度至0w/w％、25w/w％、50w/w％、 75w/w％或100w/w％。
b)结果：
所测量的各药物组合物的维氏硬度的结果显示在图1中。具体地， 结果显示，即使使用相同添加剂，药物组合物的硬度也极大地受要包含的 药物的类型和量影响。因此，说明仅从添加剂和药物的组合不能明确预测 药物组合物的硬度，并且维氏硬度测量对于给定硬度是必要的。
(2)在保持药物不变的同时，评价添加剂对硬度的贡献
将卵清蛋白(OVA)用作药物，并且将山梨醇、海藻糖、葡聚糖、羟丙 基纤维素H(HPC-H)、羧甲基纤维素钠(CMCNa)或明胶用作添加剂。制备 了其中添加剂的量是0w/w％、25w/w％、50w/w％、75w/w％或100 w/w％的药物组合物，并且随后在干燥后以与上述(1)相同的方法测量药 物组合物的维氏硬度。列出结果，从而100％添加剂中的更高维氏硬度更 低，并显示在下表1和图9中。
[表1]
[注]
-：样品的硬度是软的，并且因此难以进行合适的硬度测量。
如在上述表1和图9中显示的，药物组合物的维氏硬度存在很小的改 变，其中OVA的量是0至25w/w％。而且，考虑到图1中所示的聚乙烯 吡咯烷酮的结果，只要药物相同，其中药物量为0至25w/w％的药物组合 物的维氏硬度与100％添加剂中的维氏硬度相比变化很小，而无论添加剂 的类型。
此外，从100w/w％添加剂中测量的维氏硬度的结果，发现这些添加 剂在药物组合物中起两种作用。具体地，添加剂可归类为用于将药物组合 物附着微针阵列的粘合剂添加剂，和用于向药物组合物提供硬度的添加 剂。例如，当添加剂自身的维氏硬度小于3时，添加剂用作粘合剂添加剂， 当维氏硬度是3至10时，添加剂既用作粘着剂也用作硬度赋予添加剂， 并且当维氏硬度为10以上时，添加剂用作硬度赋予添加剂。
(3)通过组合添加剂评价硬度变化
如从上述(2)看出的，本文中使用的添加剂在用途上可以归类为两种类 型(即，一种是粘着用途并且另一种是硬度赋予用途)。为了评价通过组合 粘合剂添加剂(例如，山梨醇、HPC-H和海藻糖)和硬度赋予添加剂(例如， 明胶和葡聚糖)所得的药物组合物的维氏硬度的变化，测量下表2和3中的 组合物的维氏硬度。
[表2]
[表3]
[注]
-：样品的硬度是软的，并且因此难以进行合适的硬度测量。
如在上述表2中显示的，说明当组合粘合剂添加剂和硬度赋予添加剂 且每个混合物的粘合剂添加剂的量为20w/w％以下时，添加剂混合物的维 氏硬度无显著变化。具体地，结果显示，当主要使用硬度赋予添加剂并且 以20w/w％以下的量加入粘合剂添加剂从而制备具有高维氏硬度的硬药 物组合物时，药物组合物可以避免硬度的减小，并且因此作为用于涂布微 针阵列的组合物是合适的。
此外，观察到，当粘合剂添加剂的量增加至20至40w/w％时，维氏 硬度急剧减小(即，变软)。从该结果，发现具有所需硬度的合适的添加剂 混合物可以通过将20至40w/w％范围的粘合剂添加剂加入到硬度赋予添 加剂来制备。
另一方面，粘合剂添加剂的组合中维氏硬度仍然低。
(4)要加入的药物量对硬度赋予添加剂的影响
如图1中所示，上述(1)显示，当PVP(具有约12的维氏硬度)用作添加 剂时，药物组合物的维氏硬度随着要加入的各小分子化合物的量的增加而 减小。使用具有与PVP类似的维氏硬度的明胶(维氏硬度为11.6)作为添加 剂，制备包含利多卡因作为小分子化合物的药物组合物，并随后评价药物 组合物的硬度变化。具体地，本发明人研究了当添加剂自身的维氏硬度相 同时添加剂类型差异导致的维氏硬度的变化。结果显示在下表4中。
[表4]
[注]
-：样品的硬度是软的，并且因此难以进行合适的硬度测量。
如在上表4中显示的，加入盐酸利多卡因导致药物组合物维氏硬度的 减小。该结果类似于图1的结果，即，显示的是只要添加剂具有相同水平 的维氏硬度，维氏硬度就可以基于药物量而变化，如图1的结果，而无论 添加剂的类型。具体地，结果显示，当使用具有类似维氏硬度的添加剂时， 药物组合物的维氏硬度可以不依赖于添加剂的类型，而是依赖于要加入的 药物的类型和量而确定。
从上文看出，用具有所需维氏硬度的药物组合物涂布的微针阵列可以 根据以下步骤制备：
1)组合硬度赋予添加剂和20w/w％以下的粘合剂添加剂以制备保 持所述硬度的添加剂混合物；
2)向添加剂混合物加入一定量的药物，并在担载和干燥之后测量 药物组合物的维氏硬度；
3)如果所述维氏硬度是所需硬度，用所述药物组合物溶液涂布微 针阵列；和
4)如果所述维氏硬度高，通过加入进一步的另外的粘合剂添加剂， 即，增加粘合剂添加剂的量至大于20w/w％来调节维氏硬度至所需硬度。
(实施例2)
药物组合物的硬度和微针阵列的穿刺率之间的关联
为了评价药物组合物的硬度和微针阵列穿刺率之间的关联，根据已知 方法(WO 2012/057345)制备每约1cm2具有97根微针(针长为约600μm) 的微针阵列，并且将制备的微针阵列用以下药物组合物涂布并在本文中使 用。
(1)药物组合物
根据下表5的组成制备用于涂布的各组合物的水溶液，并随后担载在 微针阵列上。用涂布的微针阵列穿刺隔离的大鼠的皮肤，并立即将微针阵 列拔出。穿刺和拔出后，用显微镜(Digital Microscope VHX-2000，由 Keyence公司制造)观察微针阵列。计数穿刺并拔出并且所担载的药物组合 物未脱落的微针的数量，并将其表达为穿刺率。对于各个药物组合物的水 溶液，在N＝3进行测量。
[表5]
[注]
OVA：卵清蛋白(血清白蛋白的分配系数-0.4)
PVP K-90：聚乙烯吡咯烷酮K-90
(2)涂布方法
使用图5中显示的涂布器(药物水溶液的体积：4ml)。
微针阵列的浸没深度：约300μm
用所述溶液涂布所述微针阵列之后，将微针阵列在室温(20-25℃)干燥 60秒。总共重复涂布和干燥步骤5次，以提供图6中所示的微针阵列。
(3)结果
如图2中所示，这些结果提示，药物组合物的维氏硬度可以随OVA 量的增加而增加(变硬)。此外，该结果支持实施例1的结果，并且显示， 药物组合物的硬度可以通过使用蛋白比如OVA改善。
此外，观察到，维氏硬度和药物组合物的穿刺率之间的关联具有图3 中所示的倾向性。具体地，3以上的维氏硬度带来约90％的穿刺率，且10 以上的维氏硬度带来约95％以上的穿刺率。此外，当维氏硬度为12以上 时，大多数药物组合物不被移除。
(实施例3)
添加剂类型(分子量的差异)和维氏硬度之间的关联
(1)试剂
药物：盐酸利多卡因
添加剂：PVP(K-90)，PVP(K-30)，PVP(K-25)或CMCNa(Serogen P-815c)
(2)方法
将盐酸利多卡因用作药物，并根据下表6的组成制备包含用于涂布的 组合物的各水溶液。将制备的包含用于涂布的各组合物的水溶液担载于薄 层的制备载玻片上，并随后在室温干燥。干燥后在硅胶的存在下将制备载 玻片储存。用显微维氏硬度测量计(MVK-G2500，由Akashi Seisakusho，Ltd. 制造)测量干燥后组合物的硬度。
[表6]
[注]
PVP：聚乙烯吡咯烷酮(维氏硬度：约12)
CMCNa：羧甲基纤维素钠(维氏硬度：约7)
(3)结果
测量的维氏硬度显示在图4中。关于PVP，随分子量变小维氏硬度倾 向于减小(K-90＞K-30＞K-25)。而且，因为CMCNa的维氏硬度低于 PVP(更软)，因此担载的药物组合物的可塑性变得更高。因此，提示的是， 当微针阵列穿刺入皮肤时，包含CMCNa的药物组合物可以容易从微针阵 列移除。
(实施例4)
涂布有包含甲氧氯普胺的组合物的微针阵列
(1)试剂
a)作为包含10％甲氧氯普胺的透明质酸组合物的溶液，制备了由 10w/w％甲氧氯普胺，2w/w％透明质酸和88w/w％水组成的水溶液。
b)作为包含10％甲氧氯普胺的胶原组合物的溶液，制备了由10 w/w％甲氧氯普胺，2w/w％透明质酸和88w/w％水组成的水溶液。
(2)涂布方法和评价方法
a)根据实施例1，将上述a)至b)中的各甲氧氯普胺溶液担载在分 离玻璃板上并干燥，并且随后测量各个溶液的维氏硬度。
b)根据实施例2，将上述a)至b)中的各甲氧氯普胺溶液担载在分 离的微针阵列上，并评价微针阵列的穿透性和大鼠中甲氧氯普胺的血中浓 度之间的时间依赖型变化。为了测量大鼠的血中浓度，对于各个用所述两 种类型溶液涂布的微针阵列，将六周龄的雄性Wistar大鼠的腹部用两片 穿刺。在穿刺后0.5、1、2、3和5小时进行血样采集，同时用胶带将各根 微针阵列保持在腹部，并测量甲氧氯普胺的血中浓度。
在5小时进行血样采集之后，收集微针阵列，并随后测量从擦拭皮肤 表面所使用的和收集的微针阵列收集的残留的甲氧氯普胺的 量。
(3)结果
包含甲氧氯普胺的透明质酸组合物和胶原组合物具有优异的维氏硬度 和穿透性，并且还使甲氧氯普胺能够有效地注射入皮肤。
(实施例5)
对药物担载量和经皮吸收量的评价
根据已知方法(WO 2012/057345)制备每约1cm2具有97根微针(针长度 为约600μm)的微针阵列，并随后用微针阵列对药物担载量和经皮吸收量 进行以下评价测试。
(1)试剂(用于涂布的组合物的水溶液)
添加剂：0.5w/w％羧甲基纤维素钠(CMCNa)F1400MC+0.75 w/w％羟丙基纤维素1000-5000mPa·s
药物：1w/w％醋酸去氨加压素(分配系数-3.18)
水：97.75w/w％
(2)涂布方法
使用图5中所示的涂布器(药物水溶液的体积：4ml)。
微针阵列的浸没深度：约300μm
在用溶液涂布所述微针阵列之后，将微针阵列在室温(20-25℃)干燥60 秒。总共重复所述涂布和干燥步骤5次以提供图7中所示的微针阵列。
(3)穿刺方法
将九周龄雄性SD大鼠的腹部的毛用剪毛刀和刮毛刀去除。
用手指将图7的微针阵列压在大鼠皮肤上，并用胶带固定。一小时 后，移除微针阵列。
为了评价残留的醋酸去氨加压素的量(皮肤表面留下的量和附着于 微针阵列的量)，如下收集醋酸去氨加压素。
a)皮肤表面上的残留醋酸去氨加压素的量
用浸渍有乙醇的擦皮肤表面，并通过用HPLC测量 中的药物研究从皮肤收集的药物量。
b)微针阵列表面上的残留醋酸去氨加压素的量
将收集的微针阵列浸没在75％甲醇中，并用HPLC测量收集的药物的 量。
(4)结果
测量附着和残留在皮肤表面和微针阵列表面的醋酸去氨加压素的量 (μg)。结果显示于表7。
[表7]
上表7中的残留药物量提示，包含醋酸去氨加压素的用于涂布的组合 物能够以极高的比率施用在皮肤下。
(实施例6)
用微针阵列施用的药物效果的比较评价
通过测量去氨加压素的血中浓度分别确认实施例5中的在体内使用的 醋酸去氨加压素的比率。
(1)试剂
用醋酸去氨加压素涂布的微针阵列：根据实施例4的方法，进行涂布 和干燥步骤以制备微针阵列，在其上担载约5μg的醋酸去氨加压素。
(2)方法
用剪毛刀和刮毛刀去除九周龄雄性SD大鼠腹部的毛。在微针阵列的 施用组中，用手指将用醋酸去氨加压素涂布的微针阵列压在大鼠皮肤上， 并用保护性胶带固定。在药物施用后5分钟，15分钟，30分钟，1小时， 和2小时进行血样采集，并用HPLC测量大鼠血浆中的醋酸去氨加压素水 平。对于微针阵列的施用组，施用后30分钟进行血样采集之后，移除微 针阵列，用浸渍有乙醇的擦皮肤表面，并通过用HPLC测量 中的药物来研究从皮肤收集的药物量。而且，在施用后将微针 阵列浸没在75％甲醇中，并用HPLC测量收集的药物量。
(3)结果
图8显示在用微针阵列施用后大鼠的醋酸去氨加压素血中浓度的变 化。而且，以微针阵列等表面上残留的醋酸去氨加压素量校正各个参数， 各个参数可以组织如下。在下图8中还显示AUC值。
[表8]
如在上表8中显示的，在将微针阵列附着于皮肤后30分钟，担载在微 针阵列上的约99％的醋酸去氨加压素被注射入皮肤。此外，如在图8中所 示的，醋酸去氨加压素快速转移至血液。因此，结果显示，通过使用所述 微针阵列可以实现有效皮下施用。
工业实用性
本发明的涂布有药物组合物的微针阵列可以精确地将药物插入皮肤而 几乎不移除药物组合物。因此，即使药物以低浓度存在，本发明的微针阵 列也可以用于施用所需的药物比如疫苗，以安全地将给定量的药物施用到 皮肤中。结果，可以通过使用本发明的微针阵列替代公认为施用蛋白或疫 苗的常规皮下注射方法以实现很少疼痛的药物施用。