微针阵列及微针阵列的制造方法

文档序号:143602 发布日期:2021-10-22 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 微针阵列及微针阵列的制造方法 (Microneedle array and method for producing microneedle array ) 是由 阪井正树 柿田浩辅 中务阳裕 森久容 于 2020-02-26 设计创作,主要内容包括:本发明的课题在于提供一种流感疫苗的稳定性良好,且流感疫苗的利用效率高的微针阵列及其制造方法。根据本发明,提供一种微针阵列,其具有片材部和存在于片材部上表面的多个针部,其为,针部含有水溶性高分子、流感疫苗及胍胺或其盐,通过针部溶解,将流感疫苗给药到体内的自溶型微针阵列。(The present invention addresses the problem of providing a microneedle array having good stability of an influenza vaccine and high utilization efficiency of the influenza vaccine, and a method for producing the microneedle array. According to the present invention, there is provided an autolytic microneedle array comprising a sheet portion and a plurality of needle portions present on an upper surface of the sheet portion, wherein the needle portions contain a water-soluble polymer, an influenza vaccine, and guanamine or a salt thereof, and the influenza vaccine is administered into the body by dissolution of the needle portions.)

微针阵列及微针阵列的制造方法

技术领域

本发明涉及一种微针阵列及其制造方法。本发明尤其涉及一种含有流感疫苗的微针阵列及其制造方法。

背景技术

近年来,开发了在由生物体内溶解性物质构成的基材中含有药物的溶解型微针阵列。由于微针阵列的针又细又短,因此对神经的刺激少。因此,微针阵列还称作“无痛注射”。

在专利文献1中,记载有一种用于制造经皮输送装置的方法,其包括:(i)提供具有多个微小突起的微小突起构件的工序;(ii)提供包含生物活性药剂的生物相容性覆膜剂型的工序;(iii)将微小突起构件以生物相容性覆膜剂型覆膜,形成经皮输送装置的工序;(iv)在干燥的惰性气氛条件下及/或部分真空下包装经皮输送装置的工序。在专利文献1中,记载有可以添加胍胺作为生物学药剂的抗衡离子。在专利文献1中记载的微针阵列不是针部溶解而将药物给药到体内的自溶型微针阵列。另一方面,在专利文献2中,记载有使含有胍胺的蛋白质稳定的药剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表2009-522288号公报

专利文献2:国际公开WO08/132363号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

一直以来,流感疫苗的给药都是向皮下及肌肉内进行注射。此时,对于注射针的恐惧、注射时的疼痛及精神压力等成为问题。为了解决这些问题,作为无痛方式提出了基于微针阵列的给药。尤其,内含疫苗的微针阵列有效性期望提高,且内含流感疫苗的微针阵列期望出现。

由于微针阵列是微小的制剂,因此含有药物的容积小,需要比注射剂高浓度地含有药物。因此,药物之间的距离变近,容易发生凝聚或反应,可能会破坏药物的稳定性。本发明人等在研究的内含流感疫苗的微针阵列中也获得了流感疫苗的稳定性比注射剂有损的结果,需要改善流感疫苗的稳定性。

并且,包含在微针阵列中的药物,如果有未给药到生物体内的部分,就会浪费大量的药物。因此,微针阵列要求药物集中在针的前端部分。

本发明的课题在于提供一种流感疫苗的稳定性良好,且流感疫苗的利用效率高的微针阵列及其制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,在含有流感疫苗微针阵列中,通过在含有流感疫苗的针部添加胍胺或其盐,流感疫苗的稳定性随时间推移而提高,以及流感疫苗的前端填充性能提高。本发明是基于上述见解而完成的。

即,根据本发明,提供以下发明。

(1)一种微针阵列,具有片材部和存在于片材部上表面的多个针部,其为,针部含有水溶性高分子、流感疫苗及胍胺或其盐,通过针部溶解,将流感疫苗给药到体内的自溶型微针阵列。

(2)根据(1)所述的微针阵列,其中,针部所包含的水溶性高分子的含量相对于针部的固体成分为10质量%以上且99质量%以下。

(3)根据(1)或(2)所述的微针阵列,其中,胍胺或其盐的含量相对于流感疫苗的含量为0.01倍至300倍。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的微针阵列,其中,针部含有糖类。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的微针阵列的制造方法,其包括:

浓缩流感疫苗的工序;

使用在上述工序中获得的浓缩的流感疫苗形成针部的工序;以及

形成片材部的工序。

(6)根据(5)所述的微针阵列的制造方法,其中,浓缩流感疫苗的工序是通过离心浓缩流感疫苗的工序。

发明效果

在本发明的内含流感疫苗的微针阵列中,流感疫苗的稳定性良好,且流感疫苗的利用效率高。

附图说明

图1表示从微针的针尖至600μm的区域及从微针的针尖至800μm的区域。

图2中,图2A是圆锥状的微针的立体图,图2B是棱锥状的微针的立体图,图2C是圆锥状和棱锥状的微针的剖视图。

图3是另一形状的微针的立体图。

图4是另一形状的微针的立体图。

图5是图3、图4所示的微针的剖视图。

图6是另一形状的微针的立体图。

图7是另一形状的微针的立体图。

图8是图6、图7所示的微针的剖视图。

图9是针部侧面的倾斜(角度)连续变化的另一形状的微针的剖视图。

图10中,图10A~C是模具的制造方法的工序图。

图11是模具的放大图。

图12是表示另一方式的剖视图。

图13中,图13A~C是向模具中填充含有流感疫苗的液体的工序的示意图。

图14是表示喷嘴的前端的立体图。

图15是填充中的喷嘴的前端和模具的局部放大图。

图16是移动中的喷嘴前端和模具的局部放大图。

图17中,图17A~D是表示另一微针阵列的形成工序的说明图。

图18中,图18A~C是表示另一微针阵列的形成工序的说明图。

图19是表示剥离工序的说明图。

图20是表示另一剥离工序的说明图。

图21是表示微针阵列的说明图。

图22的(A)和(B)是原版的平面图和侧视图。

图23是在实施例中使用的填充装置的示意图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行详细说明。

本说明书中,“含有药物”是指,在穿刺到体表时,包含发挥药效的量的药物。“不含药物”是指,不含发挥药效的量的药物,药物量的范围包括从完全不含药物的情况至不发挥药效的量的范围。

在本发明的微针阵列中,通过使针部含有胍胺,可以提高流感疫苗的稳定性,而且可以使其局部存在于针部的前端。通过使针部含有胍胺,可以提高流感疫苗的稳定性,进而使其局部存在于针部的前端,这是现有技术无法预想的效果。另外,本发明的微针阵列并不意图使用专利文献1中记载的涂层型。即,本发明的微针阵列是通过针部溶解而将药物给药到体内的自溶型。

[微针阵列的结构]

本发明的微针阵列是具有片材部和存在于片材部上表面的多个针部的微针阵列,其为,上述针部含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐,通过针部溶解而将药物即流感疫苗给药到体内的自溶型微针阵列。

在本发明中,“多个”是指一个以上。

为了有效地将药物给药到皮肤中,本发明的微针阵列至少包含片材部及针部,并使针部负载药物。

本发明的微针阵列是指,在片材部的上表面侧以阵列状配置有多个针部的器件。针部优选配置在片材部的上表面侧。针部可以直接配置于片材部的上表面,或者针部也可以配置在配置在片材部的上表面的锥台部的上表面。

片材部是用于支承针部的基座,具有如图2~9所示的片材部116那样的平面状的形状。此时,片材部的上表面是指,上表面上以阵列状配置有多个针部的面。

片材部的面积并无特别限定,优选为0.005~1000mm2,更优选为0.1~800mm2,进一步优选为1~800mm2

片材部的厚度用锥台部或与针部接触的面与相反侧的面之间的距离表示。作为片材部的厚度,优选为1μm以上且2000μm以下,更优选为3μm以上且1500μm以下,进一步优选为5μm以上且1000μm以下。

片材部优选含有水溶性高分子。片材部可以由水溶性高分子构成,也可以含有除此之外的添加物(例如二糖类等)。另外,片材部优选不含药物。

作为片材部中所包含的水溶性高分子并无特别限定,可以举出多糖类(例如,透明质酸、透明质酸钠、支链淀粉、葡聚糖、糊精、软骨素硫酸钠、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基淀粉、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯聚氧丙二醇、聚乙二醇、阿拉伯橡胶等)、蛋白质(例如,明胶等)。上述成分可以单独使用一种,也可以作为两种以上的混合物使用。上述中优选多糖类,进一步优选羟乙基淀粉、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、支链淀粉、葡聚糖、软骨素硫酸钠、透明质酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯聚氧丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇,特别优选硫酸软骨素和葡聚糖。

片材部中可以添加二糖类,作为二糖类,可以举出蔗糖、乳果糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖或纤维二糖等,特别优选蔗糖、麦芽糖、海藻糖。

微针阵列由在片材部的上表面侧以阵列状配置的多个针部构成。针部是具有前端的凸状结构物,并不限定于具有尖锐前端的针形状,也可以是前端不尖的形状。

作为针部形状的例子,可以举出圆锥状、多棱锥状(四棱锥状等)、或纺锤状等。例如,可以是具有如图2~9所示的针部112那样的形状,针部的整体形状也可以是圆锥状或多棱锥状(四棱锥状等),也可以是使针部侧面的倾斜(角度)连续变化的结构。并且,也可以采取针部侧面的倾斜(角度)不连续地变化的两层或两层以上的多层结构。

将本发明的微针阵列应用于皮肤时,优选针部插入皮肤,使片材部的上表面或其一部分与皮肤接触。

针部的高度(长度)用从针部的前端向锥台部或片材部(不存在锥台部的情况)垂下的垂线的长度表示。针部的高度(长度)并无特别限定,但优选为50μm以上且3000μm以下,更优选为100μm以上且1500μm以下,进一步优选为100μm以上且1000μm以下。如果针部长度在50μm以上,可以进行药物的透皮给药,另外针部的长度在3000μm以下,可以防止针部接触神经引起的疼痛,还可以避免出血,因此优选。

将锥台部(但是,不存在锥台部时为针部)与片材部的界面称为基底部。一个针部的基底部中的最远点之间的距离优选为50μm以上且2000μm以下,更优选为100μm以上且1500μm以下,进一步优选为100μm以上且1000μm以下。

针部的数量优选为每一个微针阵列中配置1~2000根,更优选配置3~1000根,进一步优选配置5~500根。在每一个微针阵列包含2根针部的情况下,针部的间隔用从针部的前端向锥台部或片材部(不存在锥台部的情况)垂下的垂线的脚之间的距离表示。在每一个微针含有3根以上的针部的情况下,所排列的针部的间隔,求出在所有针部分别相对于最接近的针部从前端向锥台部或片材部(不存在锥台部的情况)垂下的垂线的脚之间的距离,用其平均值表示。针部的间隔优选为0.1mm以上且10mm以下,更优选为0.2mm以上且5mm以下,进一步优选为0.3mm以上且3mm以下。

针部含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐.为了即使针部残留在皮肤内也不会对人体造成影响,水溶性高分子优选为生物溶解性物质。

作为针部所包含的水溶性高分子并无特别限定,可以举出多糖类(例如,透明质酸、透明质酸钠、支链淀粉、葡聚糖、糊精、软骨素硫酸钠、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基淀粉、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯聚氧丙二醇、聚乙二醇、阿拉伯橡胶等)、蛋白质(例如,明胶等)。上述成分可以单独使用一种,也可以作为两种以上的混合物使用。上述中优选多糖类,进一步优选羟乙基淀粉、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、支链淀粉、葡聚糖、软骨素硫酸钠、透明质酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯聚氧丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇,特别优选羟乙基淀粉及葡聚糖。进而,为了在与药物混合时不易凝聚,一般更优选不带电荷的多糖类。针部所包含的水溶性高分子可以与片材部所包含的水溶性高分子相同,也可以不同。

针部所包含的水溶性高分子的含量相对于针部的固体成分优选为10质量%以上且99质量%以下,更优选为10质量%以上且70质量%以下,进一步优选为20质量%以上且50质量%以下。

针部含有流感疫苗作为药物。

流感疫苗可以含有单一病毒抗原,也可以含有两种以上的病毒抗原。特定流感病毒流行且迅速制造并供给特定疫苗株的情况下,疫苗优选含有单一病毒抗原的情况。在通过注射疫苗赋予大范围的病毒株免疫的情况下,优选疫苗含有两种以上的病毒抗原。流感疫苗优选地可以包括A型流感病毒抗原、B型流感病毒抗原或者它们的混合物。进一步优选的是,流感疫苗包括A型流感病毒H1N1抗原、A型流感病毒H3N2抗原、B型流感病毒抗原或它们的混合物。在流感疫苗中包含两种以上的病毒抗原的情况下,来自各病毒的抗原量并无特别限定,但优选在疫苗中等量包含来自各病毒的抗原。

流感疫苗及疫苗原液根据需要也可以含有作为医药可容许的载体。作为医药而能够容许的载体,可以没有限制地使用用于疫苗制造的载体,具体而言,适当配合糖类、无机盐类、缓冲食盐水、葡萄糖、水、甘油、等张水性缓冲液、表面活性剂、乳化剂、防腐剂、等渗剂、pH调节剂及失活剂,以及这两种以上的组合。

流感疫苗及疫苗原液也可以含有免疫增强剂(佐剂)。作为佐剂,可以举出含矿物组合物、油性乳液、皂苷组成物、病毒体及病毒样粒子(VLP)、细菌衍生物或微生物衍生物(肠内细菌脂多糖的非毒性衍生物、脂质A衍生物、免疫刺激性寡核苷酸ADP核糖基化毒素及其解毒衍生物)等。

针部整体中的流感疫苗的含量并无特别限定,但作为每一个制剂的HA含量,优选含有0.01μg~200μg为较佳。更优选为1μg~100μg。HA为血红蛋白(hemagglutinin)的缩写。

针部中的药物与水溶性高分子的质量比并无特别限定,但优选为1/0.5~1/10,更优选为1/0.5~1/4。

本发明中,针部含有胍胺或其盐。另外,胍胺也称为甲基葡萄糖胺(N-甲基-D-葡糖胺)。

作为胍胺的盐的具体例,可以举出盐酸盐、硫酸盐、羧酸盐、硼酸盐、甲磺酸盐、对甲苯磺酸盐及抗坏血酸盐等,其中优选盐酸盐。

针部中的胍胺或其盐的含量优选为流感疫苗的含量的0.01倍300倍,更优选为流感疫苗的含量的0.5倍至3倍。

针部还可以含有可溶性添加剂。

作为可溶性添加剂,可以举出糖类。

作为糖类,可以使用单糖类、二糖类、低聚糖和多糖中的一种以上。优选的是,针部可以添加二糖类。作为二糖类,可以举出蔗糖、乳果糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖或纤维素糖等,特别优选蔗糖、麦芽糖、海藻糖。

针部含有可溶性添加剂时,药物(流感疫苗)和可溶性添加剂的质量比并无特别限定,但优选为1/0.1~1/10,更优选为1/0.5~1/3。

以下,根据附图对本发明的优选实施方式进行说明,但本发明不限于此。

图2~图9示出了微针阵列的局部放大图即微针110。本发明的微针阵列通过在片材部116的表面上形成多个针部112而构成(在图中,在片材部116上仅显示一个针部112,或者一个锥台部113和一个针部112,将其称为微针110)。

在图2A中,针部112具有圆锥状的形状,在图2B中,针部112具有四棱锥状的形状。在图2C中,H表示针部112的高度,W表示针部112的直径(宽度),T表示片材部116的高度(厚度)。

图3和图4示出了具有在片材部116的表面形成有锥台部113和针部112的另一形状的微针110。在图3中,锥台部113具有圆锥台的形状,针部112具有圆锥的形状。并且,在图4中,锥台部113具有四棱锥台的形状,针部112具有四棱锥的形状。但是,针部的形状并不限于这些形状。

图5是图3和图4所示的微针110的剖视图。在图5中,H表示针部112的高度,W表示基底部的直径(宽度),T表示片材部116的高度(厚度)。

根据图2C的微针110的形状,本发明的微针阵列优选为图5的微针110的形状。通过采用这样的结构,针部整体的体积变大,在制造微针阵列时,能够使更多的药物集中在针部的前端。

图6和图7示出了具有又一种形状的微针110。

图6所示的针部第1层112A具有圆锥状的形状,针部第2层112B具有圆柱状的形状。图7所示的针部第1层112A具有四棱锥状的形状,针部第2层112B具有四棱柱状的形状。但是,针部的形状并不限于这些形状。

图8是图6和图7所示的微针110的剖视图。在图8中,H表示针部112的高度,W表示基底部的直径(宽度),T表示片材部116的高度(厚度)。

图9是针部112的侧面的倾斜(角度)连续变化的另一形状的微针的剖视图。在图9中,H表示针部112的高度,T表示片材部116的高度(厚度)。

在本发明的微针阵列中,针部优选相对于横列每1mm以约0.1~10根的间隔配置。微针阵列更优选每1cm2具有1~10000根微针。通过将微针的密度设为1根/cm2以上,可以有效地穿孔皮肤,并且通过将微针的密度设为10000根/cm2以下,微针阵列可以充分穿刺。针部的密度优选为10~5000根/cm2,进一步优选为25~1000根/cm2,特别优选为25~400根/cm2

本发明的微针阵列可以与干燥剂一起以密闭保存的形式提供。作为干燥剂,可以使用公知的干燥剂(例如,硅胶、生石灰、氯化钙、氧化铝、片状干燥剂等)。

[微针阵列的制造方法]

根据本发明,提供一种本发明的微针阵列的制造方法,其包括浓缩流感疫苗的工序、使用在上述工序中获得的浓缩的流感疫苗形成针部的工序、及形成片材部的工序。

浓缩流感疫苗的工序优选为通过离心浓缩流感疫苗的工序。

在本发明中,可以通过将含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体填充到模具中来形成针部。

本发明的微针阵列可以按照例如日本特开2013-153866号公报或国际公开WO2014/077242号公报中记载的方法来制造。

(模具制作)

图10A至10C是模具(型)制作的工序图。如图10A所示,首先制作用于制作模具的原版。该原版11制作方法有两种。

第一种方法是在Si基板上涂布光致抗蚀剂后,进行曝光、显影。然后,通过利用RIE(反应离子蚀刻)等进行蚀刻,在原版11的表面制作圆锥的形状部(凸部)12的阵列。另外,在以在原版11的表面形成圆锥的形状部的方式进行RIE等的蚀刻时,能够通过一边旋转Si基板一边进行从斜向的蚀刻,形成圆锥的形状。第二种方法是在Ni等金属基板上,通过使用金刚石车刀等切削工具的加工,在原版11的表面形成四棱锥等形状部12的阵列的方法。

接着,进行模具的制作。具体而言,如图10B所示,由原版11制作模具13。作为方法,可以考虑以下4种方法。

第一种方法是,向原版11中注入在PDMS(聚二甲基硅氧烷,例如,Dow CorningCorp.制的Sillgard184(注册商标))中添加了固化剂的硅树脂,在100℃下加热处理固化后,从原版11剥离的方法。第二种方法是将通过照射紫外线而固化的UV(Ultraviolet)固化树脂注入原版11,在氮气气氛中照射紫外线后,从原版11剥离的方法。第三种方法是将聚苯乙烯或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等塑胶树脂溶解于有机溶剂而成的溶液注入涂布有剥离剂的原版11,通过使其干燥使有机溶剂挥发固化后,从原版11剥离的方法。第四种方法是通过Ni电铸制作反向品的方法。

由此,制作出原版11圆锥形或棱锥形的反向形状即针状凹部15以二维排列的模具13。这样制作的模具13如图10C所示。

图11示出了另一优选的模具13的形式。针状凹部15具备从模具13的表面在深度方向上变窄的锥状的入口部15A以及在深度方向上变细的前端凹部15B。通过将入口部15A设为锥形形状,容易将水溶性高分子溶解液填充到针状凹部15中。

图12示出了在进行微针阵列制造方面更优选的模具复合体18的形态。图12中,(A)部表示模具复合体18。图12中,(B)部是(A)部中被圆包围的部分的放大图。

如图12(A)部所示,模具复合体18具备:在针状凹部15的前端(底)形成有排气孔15C的模具13;及贴合在模具13的背面、由气体渗透但液体不渗透的材料形成的气体渗透片19。排气孔15C形成为贯通模具13的背面的贯通孔。这里,模具13的背面是指形成有排气孔15C的一侧的面。因此,针状凹部15前端经由排气孔15C、及气体渗透片19与大气连通。

通过使用这种模具复合体18,填充在针状凹部15中的高分子溶解液不渗透,能够仅将存在于针状凹部15中的空气从针状凹部15排出。由此,将针状凹部15的形状转印到高分子上的转印性变得良好,可以形成更细的针部。

作为排气孔15C直径D(直径),优选1~50μm的范围。在排气孔15C的直径D小于1μm的情况下,不能充分发挥作为排气孔的作用。并且,在排气孔15C的直径D大于50μm的情况下,成形的微针的前端部的锐度有损。

作为由气体渗透但液体不渗透的材料形成的气体渗透片19,例如可以适当使用气体渗透性薄膜(Sumitomo Electric Industries,Ltd.制、Pouflon(注册商标)、FP-010)。

作为用于模具13的材料,可以使用弹性材料或金属制材料,优选为弹性材料,进一步优选为气体渗透性高的材料。作为气体渗透性的代表的氧气渗透性优选为1×10-12(mL/s·m2·Pa)以上,进一步优选为1×10-10(mL/s·m2·Pa)以上。另外,1mL为10-6m3。通过将气体渗透性设为上述范围,能够将存在于模具13的凹部的空气从模具侧排出,能够制造出缺陷少的微针阵列。作为这样的材料,具体而言,可以举出将硅树脂(例如,Dow CorningCorp.制的Silgard184(注册商标)、Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的KE-1310ST(产品型号))、紫外线固化树脂、塑料树脂(例如,聚苯乙烯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯))熔融或溶解在溶剂中的材料等。其中,硅橡胶类材料对反复加压的转印具有耐久性,且与材料的剥离性良好,因此优选。并且,作为金属制材料,可以举出Ni、Cu、Cr、Mo、W、Ir、Tr、Fe、Co、MgO、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、α-氧化铝、氧化锆、不锈钢(例如,Bohler-Uddeholm公司(Bohler-UddeholmKK)的STAVAX材料(STAVAX)(商标))等及其合金。作为框的材质,可以使用与模具13的材质同样的材质。

(水溶性高分子溶解液)

本发明中,优选准备含有用于形成针部至少一部分的流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液、以及用于形成片材部的水溶性高分子溶解液。

水溶性高分子的种类如本说明书中所述。

在上述任意水溶性高分子溶解液中,都可以混合二糖类,二糖类的种类如本说明书中所述。

并且,用于溶解的溶剂除温水以外,只要是具有挥发性的溶剂即可,可以使用甲乙酮(MEK)、乙醇等。

用于形成针部至少一部分的含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液,具体而言,是含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体。

含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体中的流感疫苗浓度并无特别限定,优选为0.001mg/mL~100mg/mL,更优选为0.1mg/mL~20mg/mL。

含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体中的胍胺的浓度并无特别限定,优选为0.001mg/mL~100mg/mL,更优选为0.1mg/mL~20mg/mL。

含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体中的水溶性高分子的浓度并无特别限定,但优选为1mg/mL~100mg/mL,更优选为5mg/mL~50mg/mL。

(针部的形成)

如图13A所示,具有二维排列的针状凹部15的模具13配置在基台20上。在模具13中形成有以5×5二维排列的2组多个针状凹部15。准备液体供给装置36,该液体供给装置36具有收纳含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22的罐30、与罐连接的配管32、以及与配管32的前端连接的喷嘴34。另外,在本例中例示了针状凹部15以5×5二维排列的情况,但针状凹部15的个数并不限定于5×5,只要以M×N二维排列即可(M和N分别独立地表示1以上的任意整数,优选为2~30,更优选为3~25,进一步优选为3~20)。

图14表示喷嘴的前端部的概略立体图。如图14所示,在喷嘴34的前端具备作为平坦面的唇部34A及狭缝形状的开口部34B。通过狭缝形状的开口部34B,例如可以在构成1列的多个针状凹部15中同时填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。开口部34B的大小(长度和宽度)根据应一次性填充的针状凹部15的数量适当选择。通过加长开口部34B的长度,可以向更多的针状凹部15中一次性填充含有药物的高分子溶解液22。由此,能够提高生产率。

作为用于喷嘴34的材料,可以使用弹性材料或金属材料。例如包括特氟隆(注册商标)、不锈钢(SUS(Steel Special Use Stainless:特殊用途不锈钢))、钛等。

如图13B所示,喷嘴34的开口部34B位置调整在针状凹部15的上方。喷嘴34的唇部34A与模具13的表面接触。从液体供给装置36向模具13供给含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22,从喷嘴34的开口部34B向针状凹部15填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。在本实施方式中,在构成1列的多个针状凹部15中同时填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。但是,不限于此,也可以逐一填充到针状凹部15中。

在模具13由具有气体渗透性的材料构成的情况下,通过从模具13的背面吸引,可以吸引含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22,可以促进含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22向针状凹部15内的填充。

参考图13B,在填充工序之后,如图13C所示,一边使喷嘴34的唇部34A与模具13的表面接触,一边使液体供给装置36在与开口部34B的长度方向垂直的方向上相对移动,从而将喷嘴34移动到未填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22的针状凹部15。喷嘴34的开口部34B位置调整在针状凹部15的上方。在本实施方式中,以移动喷嘴34的例子进行了说明,但也可以移动模具13。

由于喷嘴34的唇部34A与模具13的表面接触而移动,因此喷嘴34能够刮掉残留在模具13的针状凹部15以外的表面上的含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。可以使含有药物及胍胺或其盐水溶性高分子溶解液22不残留在模具13的针状凹部15以外。

为了减少对模具13的损伤,并且尽量抑制模具13的压缩引起的变形,优选移动时喷嘴34向模具13的按压压力尽可能小。并且,为了不使含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22残留在模具13的针状凹部15以外,模具13或喷嘴34的至少一方优选为柔性弹性变形的材料。

通过反复图13B的填充工序和图13C的移动工序,在以5×5二维排列的针状凹部15中填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。当向以5×5二维排列的针状凹部15填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22时,液体供给装置36移动到相邻的以5×5二维排列的针状凹部15,反复图13B的填充工序和图13C的移动工序。在相邻的以5×5二维排列的针状凹部15中也填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。

关于上述填充工序和移动工序,可以是(1)一边移动喷嘴34一边将含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22填充到针状凹部15的方式,也可以是(2)在喷嘴34的移动中使喷嘴34暂时静止在针状凹部15上,填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22,在填充后再次移动喷嘴34的方式。在填充工序和移动工序之间,喷嘴34的唇部34A与模具13的表面接触。

图15是将含有流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22填充到针状凹部15中时的喷嘴34的前端和模具13的局部放大图。如图15所示,通过向喷嘴34内施加加压力P1,可以促进向针状凹部15内填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。进而,在向针状凹部15内填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22时,优选使喷嘴34与模具13的表面接触的按压力P2为喷嘴34内的加压力P1以上。通过设定按压力P2≥加压力P1,可以抑制含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22从针状凹部15漏出到模具13的表面。

图16是喷嘴34移动中的喷嘴34的前端与模具13的部分放大图。在使喷嘴34相对于模具13相对移动时,优选使喷嘴34与模具13的表面接触的按压力P3小于使填充中的喷嘴34与模具13的表面接触的按压力P2。这是为了减少对模具13的损伤,抑制由于模具13的压缩而引起的变形。

在向5×5构成的多个针状凹部15的填充完成后,喷嘴34移动到相邻的5×5构成的多个针状凹部15。关于液体供给,在向相邻的5×5构成的多个针状凹部15移动时,优选停止供给含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。从第5列针状凹部15到下一列针状凹部15有距离。在喷嘴34在其间移动期间,如果持续供给含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22,则喷嘴34内的液压有时会变得过高。其结果,含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22有时会从喷嘴34流出到模具13的针状凹部15以外,为了抑制这种情况,优选在检测喷嘴34内的液压,判定为液压过高时停止供给含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。

另外,在上述中,对使用具有喷嘴的分配器供给药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液的方法进行了说明,但除了使用分配器进行涂布之外,还可以使用棒涂、旋涂、喷雾等进行涂布等。

本发明中,优选将含有流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液供给针状凹部后,实施干燥处理。即,在本发明微针阵列的制造方法中,优选在将含有流感疫苗、水溶性高分子及胍胺或其盐的液体填充到模具中的填充工序之后,包括干燥上述液体的干燥工序。

进而,在根据本发明的微针阵列的制造方法中,优选包括在上述干燥工序后的模具上涂布水溶性高分子溶解液的工序。即,作为本发明微针阵列的制造方法的优选的一例,可以举出如下方法,其包括:通过将填充了含有流感疫苗及胍胺或其盐的第一水溶性高分子溶解液的针部形成用模具干燥来形成针部的一部分的工序;以及将第二水溶性高分子溶解液填充到上述形成的针部的一部分的上表面进行干燥的工序。

作为干燥填充了含有流感疫苗及胍胺或其盐的第一水溶性高分子溶解液的针部形成用模具时的条件,优选干燥开始后经过30分钟至300分钟,第一水溶性高分子溶解液的含水率达到20%以下的条件。

特别优选上述干燥保持在药物不会失效的温度以下,并且在干燥开始后经过60分钟以上,水溶性高分子溶解液的含水率可以控制在20%以下。

作为上述干燥速度的控制方法,例如,可以采取温度、湿度、干燥风量、容器的使用、容器的容积及/或形状等能够延迟干燥的任意手段。

干燥优选在将填充有含有药物的第一水溶性高分子溶解液的针部形成用模具复盖容器的状态或收容在容器中的状态下进行。

干燥时的温度优选为1~45℃,更优选为1~40℃。

干燥时的相对湿度优选为10~95%,更优选为20~95%,进一步优选为30~95%。

(片材部的形成)

关于形成片材部的工序,对几个方式进行说明。

关于形成片材部的工序,参考图17A至图17D对第1方式进行说明。从喷嘴34向模具13的针状凹部15填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。接着,如图17B所示,通过使含有流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22干燥固化,在针状凹部15内形成含有药物的层120。然后,如图17C所示,利用分配器在形成有含药物层120的模具13上涂布水溶性高分子溶解液24。除了使用分配器涂布外,还可以使用棒涂、旋涂、喷雾等涂布等。由于含药物层120被固化,因此能够抑制药物向水溶性高分子溶解液24扩散。接着,如图17D所示,通过使水溶性高分子溶解液24干燥固化,形成由多个针部112、锥台部113及片材部116构成的微针阵列1。

在第1方式中,为了促进含有流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22和水溶性高分子溶解液24向针状凹部15内的填充,还优选从模具13的表面进行加压及从模具13的背面进行减压吸引。

接着,参考图18A至图18C对第2方式进行说明。如图18A所示,从喷嘴34向模具13针状凹部15填充含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22。接着,与图17B同样地,通过使含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液22干燥固化,在针状凹部15内形成含有药物的层120。接着,如图18B所示,在另一支承体29上涂布水溶性高分子溶解液24。支承体29并无限定材料,例如可以使用聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯酸树脂、三乙酰纤维素、玻璃等。接着,如图18C所示,在针状凹部15上形成有含药物层120的模具13上重叠在支承体29上形成的水溶性高分子溶解液24。由此,将水溶性高分子溶解液24填充到针状凹部15内部。由于含药物层120被固化,因此能够抑制药物向水溶性高分子溶解液24扩散。接着,通过使水溶性高分子溶解液24干燥固化,形成由多个针部112、锥台部113和片材部116构成的微针阵列。

在第2形态中,为了促进水溶性高分子溶解液24向针状凹部15内的填充,还优选从模具13的表面进行加压及从模具13的背面进行减压吸引。

作为干燥水溶性高分子溶解液24的方法,只要是使高分子溶解液中的溶剂挥发的工序即可。其方法并无特别限定,例如可以使用加热、送风、减压等方法。干燥处理可以在1~50℃、1~72小时的条件下进行。送风的情况下,可以举出吹出0.1~10m/秒的暖风的方法。干燥温度优选为不使含有药物的高分子溶解液22内的药物热劣化的温度。

(剥离)

将微针阵列从模具13上剥离的方法并无特别限定。剥离时针部优选不要弯曲或折弯。具体而言,如图19所示,可以在微针阵列上附着形成有粘着性的粘着层的片状的基材40之后,从端部翻过基材40地进行剥离。但是,该方法有可能导致针部弯曲。因此,如图20所示,可以应用在微针阵列上的基材40上设置吸盘(未图示),一边用空气吸引一边垂直提起的方法。另外,作为基材40也可以使用支承体29。

图21示出了从模具13剥离的微针阵列2。微针阵列2由基材40、形成在基材40上的针部112、锥台部113及片材部116构成。虽然针部112至少在前端具有圆锥形状或多棱锥形状,但是针部112不限于该形状。

作为本发明的微针阵列的制造法,并无特别限定,但优选通过包括以下工序的制造法获得:(1)模具的制造工序、(2)制备含有流感疫苗及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液的工序、(3)将(2)得到的液体填充到模具中,并形成针部的上端部的工序、(4)将水溶性高分子填充到模具中,形成针部的下端部和片材部的工序、(5)从模具剥离工序。

以下,举出本发明的实施例对本发明进行更具体的说明。另外,以下的实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当地进行变更。因此,本发明的范围不应被以下所示的具体例子限制地解释。

实施例

<含有流感疫苗的微针阵列的制作>

(模具的制造)

在一边为40mm的平滑的Ni板的表面上,在如图22所示那样的底面为800μm的直径D1且200μm的高度H1的圆锥台50上,通过将以340μm的直径D2形成有834μm的高度H2的圆锥52的针状结构的形状部12以1000μm的节距L1下以将四边形状将100根针研磨加工成二维正方阵列,从而制作了原版11。在该原版11上,使用硅橡胶(Dow Corning Corp.制SILASTICMDX4-4210)以0.6mm的厚度形成膜,在使原版11的圆锥前端部50μm从膜面突出的状态下进行热固化,剥离。由此,制作了具有约30μm直径贯通孔的硅橡胶反向品。将该硅橡胶反向品的、在中央部形成有以10列×10行二维排列的针状凹部、一边30mm的平面部外切下的物质作为模具使用。将针状凹部的开口部宽的一方作为模具的表面,将具有30μm直径的贯通孔(排气孔)的面作为模具的背面。

(流感疫苗浓缩液制备)

将流感疫苗原液放入超速离心专用容器中,用超速离心(条件:131,491×g、90分钟、4℃)使流感疫苗沉降。废弃上清,添加PBS(磷酸缓冲生理盐水)代替上清液进行涡旋,在4℃下静置通宵制备流感疫苗浓缩液。

(含有流感疫苗及胍胺的水溶性高分子溶解液的制备)

制备由流感疫苗浓缩液、水溶性高分子、胍胺(FUJIFILM Wako Pure ChemicalCorporation)、糖类、Tween(注册商标)80(MERCK)混合而成的水溶液,作为含有流感疫苗的水溶性高分子溶解液。水溶性高分子使用了羟乙基淀粉(HES)(Fresenius Kabi)及硫酸软骨素(CS)(Maruha Nichiro Corporation)。糖类使用了蔗糖(Suc)(FUJIFILM Wako PureChemical Corporation)、海藻糖(Tre)(林原)、葡萄糖(日本药典等级FUJIFILM Wako PureChemical Corporation)。关于各溶解液的配方,如下述表1、表2和表3所记载。表1和表3的流感疫苗含量设为9mg/1mL。表2的流感疫苗含量设为10.3mg/1mL。

(形成片材部的水溶性高分子溶解液的制备)

将硫酸软骨素(Maruha Nichiro Corporation)溶解于水中,调制成形成片材部的水溶性高分子溶解液。

(含药物高分子溶解液的填充及干燥)

使用了图23所示的填充装置。填充装置包括:控制模具和喷嘴的相对位置坐标的X轴驱动部61和Z轴驱动部62、可安装喷嘴63的液体供给装置64(Musashi engineering CO.,LTD.制微量定量分配器SMP-III)、固定模具69的吸引台65、测量模具表面形状的激光位移计66(Panasonic Corporation制HL-C201A)、测量喷嘴推进压力的测力传感器(load cell)67(Kyowa Electronic Instruments Co.,Ltd.制LCX-A-500N)、及基于表面形状和按压压力测量值的数据控制Z轴的控制机构68。

在水平的吸引台上放置一边为15mm的气体渗透性薄膜(Sumitomo ElectricIndustries,Ltd.制、Pouflon(注册商标)、FP-010),以表面在上的方式设置了模具。从模具背面方向以表压90kPa的吸引压减压,将气体渗透性薄膜和模具固定在真空台上。

准备如图14所示形状的SUS制(不锈钢)喷嘴,在长20mm、宽2mm的唇部中央形成了长12mm、宽0.2mm的狭缝状的开口部。将该喷嘴连接到了液体供给装置上。将含有3mL药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液装填到液体供给装置和喷嘴内部。调整喷嘴,使开口部与由形成于模具表面的多个针状凹部构成的第1列平行。在相对于第1列与第2列相反方向隔开2mm间隔的位置,以1.372×104Pa(0.14kgf/cm2)的压力将喷嘴按压在模具上。在按压喷嘴的状态下,控制Z轴,使按压压力的变动在±0.490×104Pa(0.05kgf/cm2)范围内,一边以0.5mm/秒沿与开口部的长度方向垂直的方向移动,一边用液体供给装置以0.15μL/秒从开口部放出含有药物及胍胺或其盐的水溶性高分子溶解液20秒。通过二维排列的多个针状凹部的孔型,在间隔2mm的位置停止喷嘴的移动,将喷嘴从模具上移开。

将填充有含有流感疫苗的水溶性高分子溶解液的模具在温度23℃、相对湿度45%的环境下静置,干燥。

(片材部的形成及干燥)

在将填充有含有流感疫苗的水溶性高分子溶解液的模具放在真空台上减压吸引的状态下,在吸引形成片材部的水溶性高分子溶解液的模具上展开。添加水溶性高分子溶解液60分钟后停止吸引,在温度23℃、相对湿度45%的环境下静置,干燥。

(剥离)

通过小心地将干燥固化的微针阵列从模具上剥离,形成了含有流感疫苗的微针阵列。本微针由锥台部和针部构成,是针部高度约为800μm,基底部宽度约为320μm,锥台部高度约为160μm,上底面直径约为320μm,下底面直径约为780μm的圆锥台结构,以片材部厚度约为200μm,针根数100根,针的间隔约1mm的方式呈正方配置。

<微针阵列的评价>

(微针中流感疫苗含量的定量)

(a)从针尖到前端600μm微针中的含量

用切割刀在距离针尖800μm的位置切断了800μm针长的微针的针部分。将裁断的针部回收到1.5mL软管中。向含有回收针部的1.5mL软管中添加0.5mL磷酸缓冲液进行搅拌,溶解针部。将针部溶解液用磷酸缓冲液稀释至适当浓度,用ELISA(酶联免疫吸附测定)法定量切断的针部所含的流感疫苗含量。

(b)从针尖到前端800μm微针中的含量

用切割刀在针部和锥台部的分界线的位置上,切断了从前端以600μm切断的针残余部分。将裁断的针残余部分回收到1.5mL软管中。向含有回收针部的1.5mL软管中添加0.5mL磷酸缓冲液进行搅拌,溶解针部。将针部溶解液用磷酸缓冲液稀释至适当浓度,用ELISA法定量裁断的针部含有的流感疫苗含量。

将定量的针残余部分的含量和从上述(a)定量的针尖开始加上600μm的微针中的含量,作为距针尖800μm的微针中的含量。

微针针尖到600μm的区域和微针针尖到800μm的区域如图1所示。另外,上述(b)中的针残余部分对应于图1中的200μm的区域(即,从针尖到800μm的区域中除去了针尖到600μm的区域的区域)。

关于各微针阵列,通过下式求出前端填充率的结果记载于下述表1、表2和表3。

前端填充率=从针尖到前端600μm的微针中的流感疫苗含量/从针尖到前端800μm的微针中的流感疫苗含量

(微针中流感疫苗含量的稳定性)

对于制造的内含流感疫苗的微针阵列,在35℃下静置3天。静置后取出微针阵列,调查疫苗含量。疫苗含量采用ELISA法进行评价。

将相对于刚刚制造的疫苗含量在35℃静置3天后的疫苗含量作为疫苗残存率。

[表1]

[表2]

[表3]

符号说明

1 微针阵列

2 微针阵列

110 微针

112 针部

113 锥台部

116 片材部

120 含有脊髓灰质炎疫苗的层

122 不含脊髓灰质炎疫苗的层

W 直径(宽度)

H 高度

T 高度(厚度)

11 原版

12 形状部

13 模具

15 针状凹部

D 径(直径)

18 模具复合体

19 气体渗透片

20 基台

22 含脊髓灰质炎疫苗液

24 水溶性高分子溶解液

29 支承体

30 罐

32 配管

34 喷嘴

34A 唇部

34B 开口部

36 液体供给装置

P1 加压力

P2 按压力

P3 按压力

40 基材

50 圆锥台

52 圆锥

D1 直径

D2 直径

L1 节距

H1 高度

H2 高度

61 X轴驱动部

62 Z轴驱动部

63 喷嘴

64 液体供给装置

65 吸引台

66 激光位移计

67 测力传感器

68 控制机构

69 模具

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