专利名称：微突出物阵列免疫贴剂和方法
技术领域：
本发明通常涉及活性剂递送系统和方法。更具体地，本发明涉及通过微突出物(microprojection)阵列经皮递送抗原性试剂。
背景技术：
众所周知，可以通过各种给药途径进行诸如疫苗的抗原性试剂的递送或给予，包括口服、鼻、肌内(IM)、皮下(SC)和皮内(ID)途径。已有大量文献记载，给药途径可影响免疫应答的类型。参见，例如LeClerc，等.，“Antibody Response to a Foreign Epitope Expressed atthe Surface of Recombinant BacteriaImportance of the Route ofImmunization，”Vaccine，vol.7，pp.242-248(1989)。
大多数商业疫苗是通过IM或SC途径给予的。尽管高速液体喷射注射器业已取得了某些成功，在几乎所有的情况下，这些疫苗都是用注射器和针头通过常规注射给予的。参见，例如，Parent duChatelet，等.，Vaccine，Vol.15，pp.449-458(1997)。
作为更多的常规给药途径的替代，人们对利用皮肤功能作为免疫器官进行ID途径递送的兴趣渐增。参见，例如，Tang，等.，Nature，vol.388，pp.729-730(1997)；Fan，等.，Nature Biotechnology，vol.17，pp.870-872(1999)；和Bos，J.D.，编.，Skin Immune System(SIS)，Cutaneous Immunology and Clinical Immunodermatology，CRCPress，pp.43-146(第2版.，1997)。
进入皮肤的病原体要面对特化细胞的高度组织化和多样化的群体，这些细胞能通过多种机制清除微生物。表皮朗氏细胞(LC)是在有活力的表皮中发现的有效的抗原递呈细胞。淋巴细胞和真皮巨噬细胞能渗透通过真皮并形成半连续型网络。角质形成细胞和朗氏细胞表达或可被诱导产生多种免疫活性化合物。总之，这些细胞协调一系列复杂事件，这些事件最终控制了先天性和特异性免疫应答。
LC的正常功能是发现、捕捉并呈递抗原以诱发对侵袭病原体的免疫应答。LC通过内在化上表皮(epicutaneous)抗原、运至局部皮肤导液淋巴结并呈递加工过的抗原至T细胞执行其功能。免疫系统中皮肤作用的讨论可见于Fichtelius，等.，Int.Arch.Allergy，vol.37，pp.607-620(1970)和Sauder，J.，Invest.Dermatol，vol.95，pp.105-107(1990)。
皮肤免疫系统的有效性是靶向皮肤接种疫苗策略成功并安全的原因所在。使用活体减毒牛痘苗通过皮肤划痕的接种疫苗已成功地完全根除了致命性天花。使用1/5至1/10标准IM剂量的多种疫苗进行皮内注射能有效地诱导所述多种疫苗的免疫应答，而且低剂量的狂犬病疫苗也已在商业上得到许可用于皮内施用。
尽管具有这些优点，但将抗原特异性递送至人表皮和/或真皮中的可行、可靠和侵入最小的方法仍在开发中。使用常规针头进行皮内注射的一个显著制约是需要很高水平的眼-手协调和手指灵活性。因此，人们对开发无针头疫苗递药系统的兴趣渐长。
独立实验室已演示了通过无针头免疫大分子，包括基于蛋白质和DNA的抗原。Glenn等证实了将含有混合有佐剂、霍乱毒素的破伤风毒素的溶液施用至未处理的皮肤上，能诱导抗霍乱毒素抗体。Glenn，等.，Nature，vol.391，p.851(1998)。
Tang等进一步证实了局部给予编码人癌胚抗原的腺病毒载体诱导了抗原特异性抗体。Tang，等.，Nature，vol.388，pp.729-730(1997)。Fan等也证实了局部施用编码乙肝病毒表面抗原的裸DNA能诱导细胞和体液免疫应答。Fan，等.，Nature Biotechnology，vol.17，pp.870-872(1999)。
因此，经皮递药提供了一种给予抗原性试剂的方法，无需通过皮下注射、静脉内灌输或口服递送。经皮疫苗递药在这些方面提供了改进。当与口服递送比较时，穿皮递药避免了消化道的苛刻环境、绕过胃肠药物代谢作用、减少了首过效应，并避免可能的消化道和肝脏酶的失活作用。相反地，在经皮给药过程中疫苗并不须经消化道。
在此使用的术语“经皮”是通用术语，即指抗原性试剂(如疫苗或其他免疫活性剂)经皮肤至局部组织的递送，尤其是经真皮和表皮或体循环系统，而基本上不切开或穿透皮肤，例如用外科手术刀切开或用皮下注射器针头刺穿皮肤。经皮试剂递送包括通过被动扩散的递送和基于诸如电能(例如电离子透入疗法)和超声波(例如超声透入疗法)的外部能源的主动递送。
常用的被动经皮试剂递药系统一般包括含有高浓度活性剂的药物贮存器。该贮存器适合于接触皮肤，能将试剂扩散通过皮肤并进入患者的体组织或血流中。
本领域众所周知，经皮药物流量取决于皮肤情况、药物分子的大小和物理/化学性质以及跨皮梯度浓度。因为皮肤对于大多数药物的低渗透性，所以被动经皮递送的应用受制约。该低渗透性主要归因于皮肤最外层的角质层，其由被脂双层环绕着的充满着角蛋白的扁平的、死细胞(即角质化细胞)组成。此脂双层的高度有序结构赋予角质层相对无法渗透之特性，尤其针对亲水的和高分子量药物以及诸如蛋白质、裸DNA和病毒载体的大分子。因此，经皮递送通常限于具有有限亲水性的低分子量化合物(＜500道尔顿)的被动递送。这就通常无法进行免疫有效量之抗原性试剂的递送。
一种常用于增加被动经皮扩散试剂流量的方法包括用试剂预处理皮肤或与该试剂共递送，该试剂是一种皮肤渗透增强剂，例如化学渗透增强剂、脱毛剂、包含和水合技术，增加对大分子渗透性。然而，这些方法在没有很长的附着时间的情况下不能递送治疗剂量，且它们是效力相对较低的递送方法。此外，在非刺激浓度下，化学渗透增强剂的效果是有限的。对于较大的蛋白质，这些方法在增强经皮流量方面的效力也受限制，主要归因于这些蛋白质的大小。
人们也已开发出许多技术和系统进行机械穿透或破坏皮肤最外层，从而产生进入皮肤的通路以便增加经皮递送试剂的量。上述渗透增强的物理方法包括砂纸摩擦、胶带剥离和分叉的针头。尽管这些技术增加了渗透性，但是难以预测它们对药物吸收影响的程度。另一种物理渗透增强剂，激光剥离可提供可再现性更高的效果，但是目前该技术烦琐且昂贵。
早先被称为划痕器的接种疫苗装置，通常包括多个叉或针头，被用于皮肤上，在施用区域划痕或产生小切口。疫苗在皮肤上局部施用，例如在美国专利号5,487,726中所披露的，或作为湿的液体应用到划痕器叉上，例如在美国专利号4,453,926、4,109,655和3,136,314中所披露的。
但是，使用划痕器递送诸如疫苗的活性剂需要慎重考虑的不利之处在于很难确定经皮试剂流量及所得到的递送剂量。同样，由于皮肤的弹性、变形和回弹特性，其偏转并抵抗了穿刺，微小的穿刺部件通常无法均匀地穿透皮肤和/或在皮肤刚一穿刺后就擦去试剂的液体涂层。
另外，由于皮肤的自愈合作用，在从角质层上除去穿刺部件后皮肤上所产生的小孔或裂口趋向于闭合。因此，在微小的穿刺部件刚一穿刺入皮肤后，皮肤的弹性特性就能除去业已施加到这些部件上的活性剂液体涂层。此外，在除去该装置后，穿刺部件所形成的微小的裂口就快速闭合，因此限制了液体试剂溶液经穿刺部件所产生通路的通过并又限制了上述装置的经皮流量。
其他使用微小皮肤穿刺部件以增加经皮试剂递送的系统和装置披露于美国专利号5,879,326、3,814,097、5,250,023、3,964,482、美国专利再发行号25,637和PCT公开号WO 96/37155、WO 96/37256、WO96/17648、WO 97/03718、WO 98/11937、WO 98/00193、WO 97/48440、WO 97/48441、WO 97/48442、WO 98/00193、WO 99/64580、WO98/28037、WO 98/29298和WO 98/29365中；所有全文在此并入作为参考。
这些现有技术系统使用了各种形状和大小的穿刺部件以穿刺皮肤最外层(即角质层)。披露于这些参考文献中的穿刺部件或微突出物通常从一薄的、平的部件例如衬垫或片材上垂直地伸展开。一般来说，多个微突出物排列在阵列上以提供经皮递送贴剂。这些装置中的某些，其穿刺部件非常小，一些部件的微突出物长度仅有约25-400微米，厚度仅有约5-50微米。这些微小的穿刺/切割部件在角质层中相应地产生微裂口/微切口，用于增加经皮试剂递送量。
因此，正在开发微突出物阵列贴剂技术，以便增加可以通过皮肤经皮递送的试剂类型的数量。在施用时，微突出物能产生穿过皮肤运送障碍(角质层)的表面通路，以便促进亲水性和大分子递送。当通过微突出物阵列皮内递送抗原性试剂(如疫苗抗原)时，业已发现在初次免疫后皮肤反应最小。不过，还是需要在加强剂量给予后将包括局部发红和水肿的皮肤反应减到最小。
因此，本发明的一个目的是提供一种通过使用微突出物经皮递送抗原性试剂给哺乳动物接种的方法。
本发明的另一个目的是使用多种给药来经皮递送抗原性试剂。
本发明的又一个目的是使经皮递送接种疫苗的皮肤反应减到最小。
发明概述根据上述发明目的和那些将在以下提及并显而易见的内容，用于经皮递送诸如疫苗的抗原性试剂的递送部件或免疫贴剂，根据本发明，包括微突出物阵列和适合于容纳至少一种抗原性试剂的贮存器。所述微突出物阵列包括多个皮肤-穿刺微突出物，其适合于产生穿过皮肤最外层(即角质层)并刺入下面的表皮和/或皮肤的真皮层的切口。所述微突出物优选不穿透到以致于达到毛细血管床并导致明显出血的深度。
在本发明一个实施方案中，所述递送部件具有至少约10个微突出物/cm2的微突出物密度，更优选在至少约200-2000个微突出物/cm2范围内。在其他实施方案中，所述递送部件包括单个微突出物。
在一个实施方案中，所述递送部件由不锈钢、钛、镍钛合金或类似的生物相容性材料制成。
在一个可选的实施方案中，所述递送部件由诸如聚合物的绝缘材料制成。或者，该递送部件可涂布有绝缘材料，例如Parylene。
根据本发明的一个实施方案，所述用于递送抗原性试剂至宿主或哺乳动物的方法(即接种疫苗)包括提供一递送系统，其具有至少两个经皮递送部件，每个经皮递送部件具有成形以穿透角质层的多个微突出物(或其阵列)和适合于容纳抗原性试剂的贮存器，由与哺乳动物的抗原性试剂-递送关系决定了该贮存器的位置，用第一个经皮递送部件递送诱导量的抗原性试剂，其后至少约7天，用第二个经皮递送部件递送加强量的抗原性试剂，按重量计算该加强量占诱导量的最高达约50％。
在本发明至少一个实施方案中，所述贮存器包括递送部件的一个区域，即位于微突出物远端但与之相连。在其他实施方案中，所述贮存器包括布置在递送部件上的生物相容性涂层，优选布置在微突出物上。在又一个实施方案中，该贮存器包括固体介质，其中该系统进一步包括适合于与该固体介质协同作用的水合介质。
根据本发明，在第一施用步骤中通过第一递送部件皮内递送相对较多剂量的抗原性试剂，其后在一个或多个随后的施用步骤中通过第二递送部件皮内递送一个或多个相对较少剂量的抗原性试剂。通常，按重量计算，在随后的施用步骤中递送的抗原性试剂的量小于在第一施用步骤中递送量的约50％。
根据本发明一个实施方案，包括两个递送部件的递药系统具有基本上相同的大小和结构的微突出物阵列，并用于两步法中。在第一剂量给予中，与在一个或多个随后剂量给予中所接触时间的长度相比，该微突出物阵列留置在与哺乳动物接触的皮肤穿刺中更长的一段时间。照这样，第一微突出物阵列较随后的给予递送了更多剂量的抗原性试剂。
优选地，当递送第一剂量的抗原性试剂时，所述微突出物以对宿主或哺乳动物(如人患者)的皮肤的皮肤-穿刺关系保持至少约0.5小时，更优选地，至少约1小时，甚至更优选地，在1至24小时之间。当递送随后剂量的抗原性试剂时，该微突出物优选以与所述皮肤的皮肤-穿刺关系保持小于1小时，更优选地，小于0.25小时。
根据本发明另一个实施方案，与随后应用的微突出物阵列相比，所述应用于患者的第一微突出物阵列具有更多数量的微突出物、更大的有效皮肤接触区域和/或在贮存器中具有更高浓度的抗原性试剂。这样，首先应用的微突出物阵列较随后应用的微突出物阵列递送了相对更高剂量的抗原性试剂。
优选地，在第一递送部件施用和第二递送部件施用之间的一段时间是至少7天，更优选地是至少14天，甚至更优选是至少约21天。然而，本领域技术人员应当理解所述在初始施用和随后加强施用之间的一段时间主要随着被递送的特定抗原性试剂和患者的年龄(如儿童或成人)的变化而改变。
此外，在首次施用和一次或多次随后加强施用中递送的抗原性试剂的相对量也主要取决于特定抗原性试剂及其推荐的剂量，以及患者年龄。
根据本发明，所述抗原性试剂可以包括疫苗，包括基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗和基于核酸的疫苗、病毒以及细菌。
在本发明实践中有用的商业上可得到的疫苗，其包含抗原性试剂，包括不限于，流感疫苗、莱姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
其他合适的抗原性试剂包括，不限于，以蛋白质、多糖缀合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的这些亚单位疫苗包括百日咳杆菌(重组体PT accince-非细胞的)、破伤风杆菌(纯化的，重组体)、白喉棒杆菌(纯化的，重组体)、巨细胞病毒(糖蛋白亚单位)、A组链球菌(糖蛋白亚单位，具有破伤风毒素、连接到毒素亚单位载体的M蛋白/肽、M蛋白、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖缀合物A组多糖)、乙肝病毒(重组体Pre S1、Pre-S2、S、重组体核心蛋白)、丙肝病毒(重组体-表达的表面蛋白和表位)、人乳头状瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组体蛋白L2和E7[来自HPV-6]，来自HPV-11的MEDI-501重组体VLP Ll，四价重组体BLP LI[来自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[来自HPV-16])、嗜肺性军团病杆菌(纯化的细菌表面蛋白)、脑膜炎萘瑟氏菌(具有破伤风毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋体(表面脂蛋白)、水痘-带状疱疹病毒(亚单位，糖蛋白)和霍乱弧菌(脂多糖缀合物)。
包含核酸的疫苗包括，不限于，单链和双链核酸，例如超螺旋质粒DNA；线型质粒DNA；粘粒；细菌人工染色体(BAC)；酵母人工染色体(YAC)；哺乳动物人工染色体；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高达数千个千碱基。此外，在本发明某些实施方案中，所述核酸可与蛋白质试剂偶联或可包括一个或多个化学修饰，例如，磷硫酰部分。核酸的编码序列包括免疫应答所期望抗的抗原的序列。此外，至于DNA，启动子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗构建体内。可被编码的抗原包括感染性疾病、病原体和癌抗原的所有抗原成分。因此，该核酸可供施用，例如施用于感染性疾病、癌症、变态反应、自身免疫和炎性疾病领域。
与可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合适的免疫应答增强佐剂包括磷酸铝凝胶；氢氧化铝；藻类葡聚糖；β-葡聚糖；霍乱毒素B亚基；CRL1005；具有x＝8且y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰岛素；直链(无支链)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐剂；N-乙酰葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰胞壁酰基-L-丙氨酰基-D-谷氨酰胺(GMDP)，氯化二甲基双十八烷基铵(DDA)，锌L-脯氨酸盐络合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙酰葡糖胺基-N-乙酰胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕榈酸酯；MTP-PE脂质体；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及苏氨酰基-MDP(TermurtideTM)；N-乙酰胞壁酰基-L-苏氨酰基-D-异谷酰胺，和白介素18，IL-2，IL-12，IL-15，佐剂也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，编码诸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ干扰素和NF κB调节信号蛋白的免疫-调节淋巴因子的核酸序列也可使用。
全病毒或细菌包括，不限于，减毒或灭活病毒，例如巨细胞病毒、乙肝病毒、丙肝病毒、人乳头状瘤病毒、风疹病毒和水痘带状疱疹病毒，减毒或灭活细菌，例如百日咳杆菌、破伤风杆菌、白喉棒杆菌、A组链球菌、嗜肺性军团病杆菌、脑膜炎萘瑟氏菌、绿脓假单胞菌、肺炎链球菌、梅毒螺旋体和霍乱弧菌以及它们的混合物。
在本发明某些实施方案中，所述递药系统进一步包括水凝胶。在上述提及的实施方案中，其中所述贮存器位于微突出物的远端，所述抗原性试剂优选配制为水凝胶。在可选的实施方案中，所述水凝胶不合有该抗原性试剂，并因此起水合介质的作用。
所述水凝胶优选包含具有大分子聚合物网络的水基水凝胶。在本发明一个优选的实施方案中，所述聚合物网络包括，不限于，羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流罗尼类。
所述水凝胶及其制剂优选包括一种表面活性剂，其可以是两性离子的、两性的、阳离子的、阴离子的或非离子的。合适的表面活性剂包括，不限于，十二烷基咪唑啉(sodium lauroamphoacetate)、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯，例如吐温20和吐温80、其他山梨聚糖衍生物，山梨醇月桂酸酯，以及诸如的聚乙二醇单十二醚-4的烷氧基化醇。
在本发明另一个实施方案中，所述水凝胶制剂包括具有两亲特性的聚合材料或聚合物，其可包括不限于纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)或乙基羟乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类。
在本发明另一个实施方案中，所述水凝胶制剂包含至少一种通路开放调节剂，其可包括，不限于，渗透剂(如氯化钠)、两性离子化合物(如氨基酸类)、和抗炎剂，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安缩松21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠以及泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝剂，例如柠檬酸、柠檬酸盐(如柠檬酸钠)、葡聚糖硫酸钠以及EDTA。
在本发明又一个实施方案中，所述水凝胶制剂包括至少一种血管收缩药，其可包括，不限于，肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉、茚唑啉、 美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉、赛洛唑啉、酰胺福林(amidephrine)、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、氧甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素和赛洛唑啉，及其混合物。
如上提及，在本发明某些实施方案中，所述贮存器包含固体涂层，即布置在递药系统的至少一个微突出物部件上。该应用于微突出物部件以形成固体涂层的涂层制剂可以包括具有至少一种抗原性试剂的水性和非水制剂，所述抗原性试剂优选疫苗，包含在其中，其可以在生物相容性载体中溶解或在该载体中悬浮。
在本发明一个实施方案中，所述涂层制剂包括增溶/络合剂，其可包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、葡糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、羟丙基β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精、和磺基丁基醚-γ-环糊精。最优选的增溶/络合剂是β-环糊精、羟丙基β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精和磺基丁基醚-β-环糊精。
在本发明的一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种表面活性剂，其可以是两性离子的、两性的、阳离子的、阴离子的或非离子的。合适的表面活性剂实例包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯，例如吐温20和吐温80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及诸如聚乙二醇单十二醚-4的烷氧基化醇。
在本发明一个实施方案中，所述表面活性剂的浓度在涂层制剂的约0.001-2wt.％范围内。
在本发明另一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种具有两亲特性的聚合材料或聚合物，其可包括，不限于，纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、或乙基羟乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类。
在本发明一个实施方案中，所述具有两亲特性的聚合物浓度优选在涂层制剂的约0.01-20wt.％范围内。
在另一个实施方案中，所述涂层制剂包括亲水聚合物，选自如下组聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇以及它们的混合物，和类似的聚合物。
在一个优选的实施方案中，所述涂层制剂中亲水聚合物的浓度在约0.01-20wt.％范围内。
在本发明另一个实施方案中，所述涂层制剂包括生物相容性载体，其可包括，不限于，人血白蛋白、生物工程的人血白蛋白、聚谷氨酸、 聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖聚硫酸盐、聚氨基酸类、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水苏四糖。
所述涂层制剂中生物相容性载体的浓度优选在约2-70wt.％范围内，更优选在涂层制剂的约5-50wt.％范围内。
在另一个实施方案中，所述涂层制剂包括稳定剂，其可包括，不限于，非还原糖、多糖、还原的或DNA酶抑制剂。
在另一个实施方案中，所述涂层制剂包括血管收缩药，其可包括，不限于，酰胺福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、氧甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素、赛洛唑啉以及它们的混合物。最优选的血管收缩药包括肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉和赛洛唑啉。
如果使用，该血管收缩药的浓度优选在涂层的约0.1wt.％至10wt.％范围内。
在本发明又一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种“通路开放调节剂”，其可包括，不限于，渗透剂(如氯化钠)、两性离子化合物(如氨基酸类)和抗炎剂，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安缩松21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠和泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，以及抗凝剂，例如柠檬酸、柠檬酸盐(如柠檬酸钠)、葡聚糖硫酸钠、阿斯匹林和EDTA。
在本发明另一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种抗氧化剂，其可以是隔离的，例如柠檬酸钠、柠檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除剂，例如抗坏血酸、蛋氨酸、抗坏血酸钠等等。在此优选的抗氧化剂包括EDTA和蛋氨酸。
在本发明的某些实施方案中，通过添加低挥发性抗衡离子增加的所述涂层制剂的粘度。在一个实施方案中，所述试剂在制剂的pH处具有正电荷，并且增加粘度的抗衡离子包括一种具有至少两个酸性pKas的酸。合适的酸包括马来酸、苹果酸、丙二酸、酒石酸、已二酸、柠康酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、美格鲁托、甲基延胡索酸、琥珀酸、柠苹酸、丙醇二酸、柠檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、谷氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一个优选的实施方案是一种增强粘度的抗衡离子混合物，其中该试剂在制剂的pH处具有正电荷，并且至少一种抗衡离子是具有至少两个酸性pKas的酸。其他抗衡离子是一种具有一个或更多个pKas的酸。合适的酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸、甲烷磺酸、柠檬酸、琥珀酸、羟乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富马酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、乙酰丙酸、戊二酸、衣康酸、美格鲁托、甲基延胡索酸、柠苹酸、柠檬酸、天冬氨酸、谷氨酸、丙三羧酸和依地酸。
一般来说，在本发明所提及的实施方案中，抗衡离子的量应能中和抗原性试剂的电荷。在这样的实施方案中，在制剂的pH处所述抗衡离子或其混合物所存在的量必需能中和试剂所存在的电荷。过量的抗衡离子(作为游离酸或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
在另一个优选的实施方案中，所述试剂具有正电荷，并且抗衡离子是一种增强粘度的抗衡离子混合物，所述抗衡离子选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、盐酸、羟乙酸和乙酸。优选将抗衡离子添加到制剂中以获得在约20-200cp范围内的粘度。
在一个优选的实施方案中，所述增强粘度的抗衡离子是一种酸性抗衡离子，例如一种低挥发性弱酸。低挥发性弱酸抗衡离子具有至少一个酸性pKa，并在Patm下具有高于约50℃的熔点或高于约170℃的沸点。上述酸的实例包括柠檬酸、琥珀酸、羟基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸和富马酸。
在另一个优选的实施方案中，所述抗衡离子是一种强酸。强酸可定义为具有至少一个低于约2的pKa。上述酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸和甲烷磺酸。
另一个优选的实施方案是一种抗衡离子混合物，其中至少一种抗衡离子是强酸以及至少一种抗衡离子是低挥发性弱酸。
另一个优选的实施方案是一种抗衡离子的混合物，其中至少一种抗衡离子是强酸以及至少一种抗衡离子是具有高挥发性的弱酸。挥发性弱酸抗衡离子具有至少一个高于约2的pKa，并在Patm下具有低于约50℃的熔点或低于约170℃的沸点。上述酸的实例包括乙酸、丙酸、戊酸等等。
所述酸性抗衡离子优选在制剂的pH处存在的量必需能中和抗原性试剂所存在的正电荷。过量的抗衡离子(作为游离酸或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
在本发明又一个实施方案中，所述抗原性试剂尤其具有负电荷，所述涂层制剂还包括一种低挥发性碱性抗衡离子。
在一个优选的实施方案中，所述涂层制剂包括一种低挥发性弱碱抗衡离子。低挥发性弱碱具有至少一个碱性pKa，并在Patm下具有高于约50℃的熔点或高于约170℃的沸点。上述碱的实例包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、缓血酸胺、泛影葡胺和葡糖胺。
在另一个实施方案中，所述低挥发性抗衡离子包括一种具有至少一个酸性pKa和至少两个碱性pKa的碱性两性离子，其中碱性pKa的数目大于酸性pKa的数目。上述化合物的实例包括组氨酸、赖氨酸和精氨酸。
在又一个实施方案中，所述低挥发性抗衡离子包括一种具有至少一个高于约12的pKa的强碱。上述碱的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁。
其他优选的实施方案包括一种碱性抗衡离子的混合物，该混合物包括一种强碱和一种具有低挥发性的弱碱。或者，合适的抗衡离子包括一种强碱和一种具有高挥发性的弱碱。高挥发性碱具有至少一个低于约12的碱性pKa，并在Patm下具有低于约50℃的熔点或低于约170℃的沸点。上述碱的实例包括氨和吗啉。
所述碱性抗衡离子优选在制剂的pH处存在的量必需能中和抗原性试剂所存在的负电荷。过量的抗衡离子(作为游离碱或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
附图简述
图1是根据本发明的微突出物阵列的局部透视图；图2是在微突出物上具有固体含抗原涂层的微突出物阵列的局部透视图；以及图3是本发明使用的皮内抗原递送装置的侧视截面图。
发明详述在详细描述本发明之前，应当明白的是本发明并不限于具体例证的原料、方法或结构，当然这些可以改变。因此，尽管许多原料和方法类似或相当于那些在此描述的可用于本发明实践的，但优选的原料和方法描述于此。
也应当明白的是在此所用的术语目的仅在于描述本发明的具体实施方案，而不旨在限制。
除非另有规定，所有在此使用的技术和科学术语都具有与本发明所属领域之普通技术人员所通常理解的相同的含意。
此外，所有在此引证的出版物、专利和专利申请，无论是在上文中还是在下文中，其全文在此并入作为参考。
最后，作为在本说明书和附加的权利要求中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象，除非所述内容另有明确规定。因此，例如提及的“抗原性试剂”包括两种或更多种这样的试剂；提及的“微突出物”包括两种或更多种这样的微突出物等等。
定义术语“真皮内(intradermal)”、“皮内(intracutaneous)”、“真皮内(intradermally)”、“皮内(intracutaneously)”、“经皮(transdermal)”、“经皮肤(transcutaneous)”、“经皮(transdermally)”和“经皮肤(transcutaneously)”在此可交换地用来指抗原性试剂递送入和/或通过皮肤进入皮肤表皮层和/或下面的真皮层。
在此使用的术语“经皮流量“指经皮递送的速率。
术语“抗原性试剂”和“疫苗”在此可交换地使用，并且指含免疫活性剂或诸如抗原的试剂的物质组合物或混合物，当以免疫有效量给予时，其能触发有利的免疫应答。因此术语“抗原性试剂”和“疫苗”包括，不限于，基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗、基于核酸的疫苗、病毒和细菌。
可在本发明中使用的合适的抗原性试剂包括，不限于，以蛋白质、多糖缀合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的这些亚单位疫苗包括百日咳杆菌(重组体PT accince-非细胞的)、破伤风杆菌(纯化的，重组体)、白喉棒杆菌(纯化的，重组体)、巨细胞病毒(糖蛋白亚单位，具有破伤风毒素、连接到毒素亚单位载体的M蛋白/肽、M蛋白、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖缀合物A组多糖)、乙肝病毒(重组体Pre S1、Pre-S2、S、重组体核心蛋白)、丙肝病毒(重组体-表达的表面蛋白和表位)、人乳头状瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组体蛋白L2和E7[来自HPV-6]，来自HPV-11的MEDI-501重组体VLP Ll，四价重组体BLP LI[来自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[来自HPV-16])、嗜肺性军团病杆菌(纯化的细菌表面蛋白)、脑膜炎萘瑟氏菌(具有破伤风毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋体(表面脂蛋白)、水痘-带状疱疹病毒(亚单位，糖蛋白)和霍乱弧菌(脂多糖缀合物)。
许多包含抗原性试剂的商业上可得到的疫苗，也可用于本发明中，包括不限于，流感疫苗、莱姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
可根据本发明的方法递送包含核酸的疫苗，包括不限于，单链和双链核酸，例如超螺旋质粒DNA；线型质粒DNA；粘粒；细菌人工染色体(BACs)；酵母人工染色体(YACs)；哺乳动物人工染色体；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高达数千个千碱基。此外，在本发明某些实施方案中，所述核酸可与蛋白质试剂偶联或可包括一个或多个化学修饰，例如，磷硫酰部分。核酸的编码序列包括免疫应答所期望抗的抗原的序列。此外，至于DNA，启动子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗构建体内。可被编码的抗原包括感染性疾病、病原体和癌抗原的所有抗原成分。因此，该核酸可供施用，例如施用于感染性疾病、癌症、变态反应、自身免疫和炎性疾病领域。
与可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合适的免疫应答增强佐剂包括磷酸铝凝胶；氢氧化铝；藻类葡聚糖β-葡聚糖；霍乱毒素B亚基；CRL1005；具有x＝8和y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰岛素直链(无支链)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐剂N-乙酰葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰胞壁酰基-L-丙氨酰基-D-谷氨酰胺(GMDP)，氯化二甲基双十八烷基铵(DDA)，锌L-脯氨酸盐络合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙酰葡糖胺基-N-乙酰胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕榈酸酯；MTP-PE脂质体；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及苏氨酰基-MDP(TermurtideTM)；N-乙酰胞壁酰基-L-苏氨酰基-D-异谷酰胺，和白介素18，IL-2 IL-12，IL-15，佐剂也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，编码诸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ干扰素和NF κB调节信号蛋白的免疫-调节淋巴因子的核酸序列也可使用。
全病毒或细菌包括，不限于，减毒或灭活病毒，例如巨细胞病毒、乙肝病毒、丙肝病毒、人乳头状瘤病毒、风疹病毒和水痘带状疱疹病毒，减毒或灭活细菌，例如百日咳杆菌、破伤风杆菌、白喉棒杆菌、A组链球菌、嗜肺性军团病杆菌、脑膜炎萘瑟氏菌、绿脓假单胞菌、肺炎链球菌、梅毒螺旋体和霍乱弧菌以及它们的混合物。
所提及的疫苗可以多种形式存在，例如游离碱、酸，带电荷或不带电荷的分子，分子复合体组分或药学上可接受的盐。此外，可使用在身体pH、酶等作用下容易被水解的活性剂的单一衍生物(例如醚类、酯类、酰胺类等)。
应当明白的是超过一种的抗原性试剂可掺入到本发明的试剂源、贮存器和/或涂层中，因此使用的术语“抗原性试剂”无论如何也包括使用两种或更多种上述试剂。
在此使用的术语“生物学有效量”或“生物学有效率”意指抗原性试剂是一种免疫活性剂并指需要用于刺激或起始所期望的免疫效果，通常是有益效果的免疫活性剂的量或率。在本发明水凝胶制剂和涂层中使用的免疫活性剂的量可以是这样的量，即递送需要用于达到所期望免疫效果的活性剂所必需的量。实际上，该量取决于要被递送的具体免疫活性剂、递送部位以及对于抗原性试剂或疫苗递送入皮肤组织而言的溶解度和释放动力学而在很大程度上会改变。
在此使用的术语“微突出物”指穿刺部件，它适合于刺穿或切割通过角质层进入活的动物皮肤下面的表皮层、或表皮和真皮层，特别是哺乳动物，更特别是人。在本发明一个实施方案中，所述微突出物具有小于1000微米的突出物长度。在另一个实施方案中，所述微突出物具有小于500微米的微突出物长度，更优选地小于250微米。所述微突出物一般具有约5-50微米的宽度和厚度。所述微突出物也具有约75-500微米的宽度。所述微突出物可制成不同形状，例如针头、空心针头、刀片、钉、穿刺器及其组合。同样地，术语“微突出物”、“微凸出物”、“显微手术刀片”和“显微针”在全文中可交换地使用。
在此使用的术语“递送部件”和“微突出物部件”，通常意指排列成阵列，用于刺穿角质层的包括多个微突出物的微突出物阵列。所述递送部件可通过在一种薄的片材上蚀刻或冲孔多个微突出物，并将所述微突出物折叠或弯曲离开所述片材的平面，形成如图1中所示以及在Trautman等美国专利号6,083,196中所述构型而制成，该专利全文在此并入作为参考。所述微突出物部件也可以其他已知方式形成，例如通过形成一个或多个条，沿每一个条的边缘具有微突出物，如美国专利号6,050,988中所披露的，其全文在此并入作为参考。其他微突出物阵列及其制作方法，披露于Godshall等，美国专利号5,879,326和Kamen的美国专利号5,983,136中。所述微突出物阵列也可包括一个或多个空心针头，其拥有干燥的药学活性剂的贮存器。
本发明显著减少了或消除了用于递送抗原性试剂至宿主的常规方法(即接种疫苗)有关的不利之处和缺陷。如在此所详细讨论的，本发明提供了一种用于皮内递送抗原性试剂的独特的两步皮内接种疫苗方法。该两步皮内接种疫苗方法显著减少了在随后皮内抗原施用皮肤部位的局部皮肤反应(发红和水肿)。
每个递送部件包括一种微突出物阵列，其具有多个由其延伸的角质层-穿刺微突出物，并且具有一个装有要递送的抗原性试剂(如疫苗抗原)的贮存器。该贮存器被装配上，其位置与施用该递送部件至皮肤部位后使用穿刺微突出物切割通过角质层裂口进行的抗原性试剂-递送相关。
在至少一个实施方案中，所述贮存器包括递送部件的一个分离区域，即布置于远端但与微突出物相连，例如在美国申请号60/514,433和60/514,387中说明并描述的；其全文所公开的内容在此并入作为参考。
在本发明一个实施方案中，所述贮存器包括层压在微突出物阵列的皮肤近端或皮肤远侧端的薄膜形式的材料(如聚合的凝胶材料)。这种类型的贮存器披露于Theeuwes等的WO 98/28037中，其全文所公开的内容在此并入作为参考。
在本发明另一个实施方案中，所述贮存器包括布置在递送部件上的生物相容性涂层，优选布置在其至少一个微突出物上，更优选布置在每个微突出物的穿刺尖端上。通常，所述微突出物具有容许皮肤穿透达到小于约400微米的长度，更优选小于约300微米。在穿刺皮肤角质层时，容纳在贮存器中的抗原性试剂被释放到皮肤中，用于接种疫苗疗法。
目前就图1而言，其显示了供本发明所用的角质层-穿刺微突出物部件10的一个实施方案。图1显示了具有多个微突出物12的部件10的一部分。所述微突出物12基本上以90°角从具有开口16的片材14上伸出。部件10可任选地附于具有用于将系统20粘在皮肤上的粘合剂24的背衬22上，如图3所示。
在图1、2和3所示的微突出物部件10的实施方案中，微突出物12优选通过在一种薄的片材14上蚀刻或冲孔多个微突出物12，并将微突出物12弯曲离开片材平面而制成。优选诸如不锈钢和钛的金属。金属微突出物部件及其制作方法披露于Trautman等的美国专利号6,083,196；Zuck的美国专利号6,050,988；和Daddona等的美国专利号6,091,975中，其全文所公开的内容在此并入作为参考。
可用于本发明中的其他微突出物部件是通过使用硅芯片蚀刻技术蚀刻硅或使用蚀刻的微型模具模制塑料而制成的。硅和塑料微突出物部件披露于Godshall等的美国专利号5,879,326中；其所公开的内容在此并入作为参考。
根据本发明，微突出物部件10可用多种金属制造，例如不锈钢、钛、镍钛合金或类似的生物相容性材料。微突出物部件10优选用钛制造。
根据本发明，微突出物部件10也可用诸如聚合物的绝缘材料制造。或者，微突出物部件10可涂布有可涂布有绝缘材料，例如Parylene。
可用于本发明的微突出物部件包括但不限于披露于美国专利号6,083,196、6,050,988和6,091,975中的部件；其全文在此并入作为参考。
可用于本发明的其他微突出物部件包括通过使用硅芯片蚀刻技术蚀刻硅或使用蚀刻的微型模具模制塑料制成的部件，例如美国专利号5,879,326披露的部件；其全文在此并入作为参考。
根据本发明可被递送的合适的抗原性试剂包括，不限于，疫苗，包括基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗和基于核酸的疫苗、病毒和细菌。
更多合适的抗原性试剂包括以蛋白质、多糖缀合物、寡糖和脂蛋白的形式存在的抗原。其中的这些亚单位疫苗包括百日咳杆菌(重组体PT accince-非细胞的)、破伤风杆菌(纯化的，重组体)、白喉棒杆菌(纯化的，重组体)、巨细胞病毒(糖蛋白亚单位)、A组链球菌(糖蛋白亚单位，具有破伤风毒素、连接到毒素亚单位载体的M蛋白/肽、M蛋白、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖缀合物A组多糖)、乙肝病毒(重组体Pre S1、Pre-S2、S、重组体核心蛋白)、丙肝病毒(重组体-表达的表面蛋白和表位)、人乳头状瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组体蛋白L2和E7[来自HPV-6]，来自HPV-11的MEDI-501重组体VLP L1，四价重组体BLP LI[来自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7[来自HPV-16])、嗜肺性军团病杆菌(纯化的细菌表面蛋白)、脑膜炎萘瑟氏菌(具有破伤风毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋体(表面脂蛋白)、水痘-带状疱疹病毒(亚单位，糖蛋白)和霍乱弧菌(脂多糖缀合物)。
另外包含抗原性试剂的在商业上可得到的疫苗，包括不限于，流感疫苗、莱姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗和白喉疫苗。
包含核酸的疫苗包括，不限于，单链和双链核酸，例如超螺旋质粒DNA；线型质粒DNA；粘粒；细菌人工染色体(BAC)；酵母人工染色体(YAC)；哺乳动物人工染色体；和RNA分子，例如，mRNA。核酸的大小可高达数千个千碱基。此外，在本发明某些实施方案中，所述核酸可与蛋白质试剂偶联或可包括一个或多个化学修饰，例如，磷硫酰部分。核酸的编码序列包括免疫应答所期望抗的抗原的序列。此外，至于DNA，启动子和多腺苷酸化序列也包括在疫苗构建体内。可被编码的抗原包括感染性疾病、病原体和癌抗原的所有抗原成分。因此，该核酸可供施用，例如施用于感染性疾病、癌症、变态反应、自身免疫和炎性疾病领域。
与可以包含疫苗的疫苗抗原一起使用的合适的免疫应答增强佐剂包括磷酸铝凝胶；氢氧化铝；藻类葡聚糖；β-葡聚糖；霍乱毒素B亚基；CRL1005；具有x＝8和y＝205平均值的ABA嵌段聚合物；γ胰岛素直链(无支链)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖；Gerbu佐剂；N-乙酰葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰胞壁酰基-L-丙氨酰基-D-谷氨酰胺(GMDP)，氯化二甲基双十八烷基铵(DDA)，锌L-脯氨酸盐络合物(Zn-Pro-8)；咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTM；N-乙酰葡糖胺基-N-乙酰胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕榈酸酯；MTP-PE脂质体；C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；Murametide；Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuran；β-葡聚糖；QS-21；S-28463；4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽；VQGEESNDK·HCl(IL-1β 163-171肽)；以及苏氨酰基-MDP(TermurtideTM)；N-乙酰胞壁酰基-L-苏氨酰基-D-异谷酰胺，和白介素18，IL-2 IL-12，IL-15，佐剂也包括DNA寡核苷酸，例如含有CpG的寡核苷酸。此外，编码诸如IL-18，IL-2 1L-12，IL-15，IL-4，IL10，γ干扰素和NF κB调节信号蛋白的免疫-调节淋巴因子的核酸序列也可使用。其他佐剂包括热休克蛋白(HSPs)；GTP-GDP；罗唑利宾，MPL；Murapalmitine；和Theramide。佐剂优选是不刺激或不敏化的。
全病毒或细菌包括，不限于，减毒或灭活病毒，例如巨细胞病毒、乙肝病毒、丙肝病毒、人乳头状瘤病毒、风疹病毒和水痘带状疱疹病毒，减毒或灭活细菌，例如百日咳杆菌、破伤风杆菌、白喉棒杆菌、A组链球菌、嗜肺性军团病杆菌、脑膜炎萘瑟氏菌、绿脓假单胞菌、肺炎链球菌、梅毒螺旋体和霍乱弧菌及其混合物。
所提及的抗原性试剂或疫苗可以多种形式存在，例如游离碱、酸，带电荷或不带电荷的分子，分子复合体组分或药学上可接受的盐。此外，可使用在身体pH、酶等作用下容易被水解的活性剂的单一衍生物(例如醚类、酯类、酰胺类等)。
如所示的，根据一个实施方案，要被递送的抗原性试剂可包含在水凝胶制剂中。在所提及的实施方案中，因此递送部件包括了一种水凝胶及用于接收其的方法(如凝胶包装)，例如披露于共同未决(Co-Pending)的于2003年10月24日提交的美国专利申请系列号60/514,387、于2003年10月24日提交的60/514,433、于2003年10月31日提交的60/516,184和于2003年11月21日提交的60/524,062中；其全文在此并入作为参考。
如上所指，在本发明至少一个实施方案中，所述水凝胶制剂包含至少一种抗原性试剂。在本发明一个可选的实施方案中，所述水凝胶制剂不含抗原性试剂，并且因此仅仅是一种水合作用机制。
根据本发明，当水凝胶制剂不合抗原性试剂时，如上所述，抗原性试剂可涂布在微突出物12上，或包含在固体膜中，例如在PCT公开号WO 98/28037中所披露的，其全文同样地在此并入作为参考，在微突出物阵列的皮肤侧上，例如披露于所提及的共同未决的2003年10月24日提交的美国专利申请系列号60/514,387中，或在该阵列的尖端表面上。如在所提及的共同未决的申请中所详细讨论的，固体膜一般通过浇铸由抗原性试剂、聚合材料，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)或普流罗尼类，增塑剂，例如丙三醇、丙二醇或聚乙二醇，表面活性剂，例如吐温20或吐温80，以及挥发性溶剂，例如水、异丙醇或乙醇的液体制剂制成。在浇铸及随后溶剂蒸发后，产生了固体膜。
本发明的水凝胶制剂优选包含水基水凝胶。水凝胶是优选的制剂，这是因为它们的高含水量和生物相容性。
本领域众所周知，水凝胶在水中膨胀的大分子聚合物网络。合适的聚合物网络的实例包括，不限于，羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流罗尼类。最优选的聚合材料是纤维素衍生物。所提及的聚合物可得到存在不同平均分子量的多种分级，因此具有不同的流变性质。
所述聚合材料的浓度优选在水凝胶制剂的约0.5-40wt.％范围内。
本发明的水凝胶制剂优选具有充足的表面活性以便确保该制剂具有足够的润湿特性，其对于建立制剂和微突出物部件10与皮肤及任选地固体膜之间的最佳接触是重要的。
根据本发明，通过在水凝胶制剂中掺入至少一种润湿剂获得足够的润湿特性，例如表面活性剂或具有两亲特性的聚合物。任选地，润湿剂也可掺入固体膜中。
根据本发明，表面活性剂可以是两性离子的、两性的、阳离子的、阴离子的或非离子的。合适的表面活性剂的实例包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯，例如吐温20和吐温80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及诸如的聚乙二醇单十二醚-4的烷氧基化醇。最优选的表面活性剂包括吐温20、吐温80和SDS。
合适的聚合材料或具有两亲特性的聚合物包括，不限于，纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基-甲基纤维素(HEMC)、或乙基羟乙基纤维素(EHEC)以及普流罗尼类。
表面活性剂的浓度优选在水凝胶制剂的约0.001-2wt.％范围内。具有两亲特性的聚合物的浓度优选在水凝胶制剂的约0.5-40wt.％范围内。
本领域技术人员应当理解，所提及的润湿剂可单独或联合使用。
根据本发明，水凝胶制剂可包括至少一种通路开放调节剂或“抗愈合剂”，例如披露于共同未决的2001年9月8日提交的美国专利申请系列号09/950,436中的那些，其全文在此并入作为参考。如在所提及的共同未决的申请中所述，通路开放调节剂阻止或减少了皮肤的自然愈合过程，因此阻止了微突出物部件20在角质层中所形成的通路或微裂口的关闭。上述试剂的实例包括，不限于，渗透剂(如氯化钠)和两性离子化合物(如氨基酸类)。
术语通路开放调节剂或“抗愈合剂”，如在所提及的共同未决的申请中所定义的，进一步包括抗炎剂，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安缩松21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠和泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，以及抗凝剂，例如柠檬酸、柠檬酸盐(如柠檬酸钠)、葡聚糖硫酸钠和EDTA。
所述水凝胶制剂可进一步包括至少一种血管收缩药，例如披露于共同未决的2003年9月29日提交的美国专利申请系列号10/674,626和2003年10月24日提交的60/514中的那些，其全文在此并入作为参考。如所提及的共同未决的申请所述，在微突出物部件施用过程中和之后，血管收缩药用于控制出血。优选的血管收缩药包括，但不限于，酰胺福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、氧甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素、赛洛唑啉及其混合物。最优选的血管收缩药包括肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉和赛洛唑啉。
根据本发明，水凝胶制剂也可包括非水溶剂，例如乙醇、丙二醇、聚乙二醇等等，染料，颜料，惰性填料，渗透增强剂，赋形剂和本领域已知的药剂或经皮装置的其他常规组分。
本发明的水凝胶制剂具有足够的粘度以便该制剂能包含于凝胶包装中，在施用过程中保持其完整性，以及具有足够的流动性以便其流过微突出物部件开口并进入皮肤通路中。
对于具有牛顿特性的水凝胶制剂而言，在25℃下所测量的该水凝胶制剂的粘度优选在约2-30泊(P)的范围内。对于剪切稀化的水凝胶制剂来说，在25℃下所测量的粘度优选分别在667/s和2667/s剪切速率时在1.5-30P或0.5-10P范围内。对于膨胀性制剂而言，在25℃下所测量的粘度优选在667/s剪切速率时在约1.5-30P范围内。
根据本发明，当水凝胶制剂含有一种上述的抗原性试剂时，该试剂能以过饱和或不饱和的浓度存在。递送系统中所使用的抗原性试剂的量应当是为递送治疗有效量的所述抗原性试剂以获得所期望效果所必需的量。实际上，其取决于具体的抗原性试剂、递送部位、病症的严重程度以及所期望的疗效而在很大程度上有所变化。因此，实际上是无法规定在本发明方法中使用的抗原性试剂治疗有效量的具体范围。
在本发明一个实施方案中，抗原性试剂的浓度在水凝胶制剂的至少1-40wt.％范围内。
目前就图2而言，其显示具有微突出物12的微突出物部件10具有以布置在微突出物12上的固体涂层18形式存在的装有抗原的贮存器18。根据本发明，涂层18可以部分或完全覆盖微突出物12。
通过将微突出物12浸渍在蛋白质抗原和任选的任意免疫应答增强佐剂的挥发性液体溶液或悬浮液中，涂层18可施用于微突出物12。所述液体溶液或悬浮液应具有约1-20wt.％的抗原性试剂浓度。所述挥发性液体可以是水、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、乙醇、异丙醇及其混合物。这些当中，水是最优选的。
根据本发明，可通过多种已知方法将涂层18施用于微突出物12。该涂层18优选仅应用于微突出物部件10或微突出物12穿刺皮肤的那些部分。
含有抗原性试剂的挥发性液体溶液或悬浮液可通过浸渍、喷雾和/或其他已知的微观流体分配技术施用于微突出物阵列。优选地，仅仅那些微突出物阵列穿刺入皮肤组织的部分涂布有抗原性试剂。用于施用上述涂层的合适的微突出物涂层和装置披露于2002年3月15日提交的美国专利申请系列号10/045,842，和60/285,576中；其所公开的内容在此并入作为参考。
使用的涂布方法披露于其中，而涂层组合物披露在此，在典型的金属(即钛)微突出物阵列中，准确及均匀地仅涂布到皮肤穿刺微突出物尖端是有可能的。一种上述涂布方法包括浸渍涂布。浸渍涂布可以描述为一种通过部分或完全浸渍微突出物在涂层溶液或制剂中的用于涂布微突出物的方法。通过使用部分浸渍技术，有可能将涂层限制仅在微突出物的尖端。
另一种涂布方法包括滚涂，其使用了滚涂机械装置，同样地将涂层限制在微突出物的尖端。所述滚涂方法披露于2002年3月15日提交的美国专利申请系列号10/099,604中，其全文在此并入作为参考。如在所提及的申请中详细讨论的，所披露的滚涂涂布方法提供了在皮肤穿刺过程中不易于从微突出物上强行去除的平滑涂层。
根据本发明，微突出物可进一步包括适合于容纳和/或增加涂层体积的装置。例如孔(未显示)、槽(未显示)、表面不规则物(未显示)或类似的修改，其中所述装置提供了增加的表面积，更多数量的涂层可沉积在其上。
另一种可用于本发明范围内的涂布方法包括喷雾涂布。根据本发明，喷雾涂布可包括形成涂层组合物的气溶胶悬浮液。在一个实施方案中，气溶胶悬浮液具有约10-200皮升的液滴尺寸，喷雾在微突出物10上并接着干燥。
图案涂布(Pattern coating)也可用于涂布微突出物12。可使用将沉积液体定位在微突出物表面上的分配系统来进行图案涂布。沉积液体的数量优选在0.1-20纳升/微突出物的范围内。合适的精密计量液体分配器的实例披露于美国专利号5,916,524；5,743,960；5,741,554；和5,738,728中，其在此全部并入作为参考。
使用喷墨技术也可施用微突出物涂层制剂或溶液，其使用已知的电磁阀分配器，任选的流体运动方法和定位方法，通常通过利用电场来控制。其他来自印刷工业的液体分配技术或本领域已知的类似的液体分配技术可用于进行本发明的图案涂布。
此外，就微突出物尖端涂层，抗原性试剂加载了至少0.2微克/cm2微突出物阵列，更优选地，可容易地达到至少2微克/cm2阵列。对于典型的5cm2阵列，换算为加载了至少1微克的抗原性试剂，优选至少10微克，其对于大多数接种疫苗而言是足够的。
就抗原性试剂的微突出物尖端涂层，抗原性试剂递送效率(Edel)大大增加了；Edel被定义为在每一段预先确定的时间内从涂层上释放的抗原性试剂的重量百分比。就含有本发明抗原性试剂溶液或悬浮液的尖端涂层，在1小时内可达到至少30％的Edel，优选在15分钟内可达到至少50％。因此，较现有技术中所使用的常规微叉(microtine)皮肤穿刺装置，本发明提供了更具显著成本优势的装置。
如所示的，根据本发明的一个实施方案，施用于微突出物部件10的涂层制剂形成的固体涂层可包括具有至少一种抗原性试剂沉积在其中的水性和非水制剂。根据本发明，所述抗原性试剂可溶解在生物相容性载体中或悬浮在该载体中。
根据本发明，涂层制剂优选包括至少一种润湿剂，例如表面活性剂和或具有两亲特性的聚合物。所述表面活性剂可以是两性离子的、两性的、阳离子的、阴离子的或非离子的。合适的表面活性剂包括，十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、氯化十二烷基三甲铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯，例如吐温20和吐温80、其他山梨聚糖衍生物，例如山梨醇月桂酸酯，以及诸如的聚乙二醇单十二醚-4的烷氧基化醇。最优选的表面活性剂包括吐温20、吐温80和SDS。
所述表面活性剂的浓度优选在涂层制剂的约0.001-2wt.％范围内。
合适的具有两亲特性的聚合材料或聚合物包括，不限于，纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)或乙基羟乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类。
在本发明一个实施方案中，所述具有两亲特性的聚合物的浓度优选在涂层制剂的约0.01-20wt.％范围内。
本领域普通技术人员应当理解，所提及的润湿剂可单独或联合使用。
根据本发明，涂层制剂可进一步包括亲水聚合物。优选的亲水聚合物选自如下组聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇及其混合物，以及类似的聚合物。本领域众所周知，所提及的聚合物增加了粘度。
所述亲水聚合物在涂层制剂中的浓度优选在约0.01-20wt.％范围内。
根据本发明，涂层制剂可进一步包括生物相容性载体，例如披露于2002年4月20日提交的共同未决的美国专利申请系列号10/127,108中的那些，其全文并入作为参考。合适的生物相容性载体包括人血白蛋白、生物工程的人血白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖聚硫酸盐、聚氨基酸类、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水苏四糖。
所述生物相容性载体在涂层制剂中的浓度优选在约2-70wt.％范围内，更优选在涂层制剂的约5-50wt.％范围内。
因此，涂层制剂和涂层可进一步包括血管收缩药。优选的血管收缩药包括，但不限于，酰胺福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、氧甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素、赛洛唑啉及其混合物。最优选的血管收缩药包括肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉和赛洛唑啉。
如果使用，所述血管收缩药的浓度优选载涂层制剂的约0.1wt.％-10wt.％范围内。
在本发明又一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种“通路开放调节剂”。合适的通路开放调节剂包括，不限于，渗透剂(如氯化钠)、两性离子化合物(如氨基酸类)、和抗炎剂，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安缩松21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠以及泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝剂，例如柠檬酸、柠檬酸盐(如柠檬酸钠)、葡聚糖硫酸钠以及EDTA。
根据本发明，涂层制剂也可包括非水溶剂，，例如乙醇、氯仿、醚、丙二醇、聚乙二醇等等，染料，颜料，惰性填料，渗透增强剂，赋形剂和本领域已知的药剂或经皮装置的其他常规组分。
在本发明某些实施方案中，涂层制剂含有的抗原性试剂的粘度和稳定性通过添加低挥发性抗衡离子得到增加。在一个实施方案中，所述试剂在制剂的pH处具有正电荷，并且增加粘度的抗衡离子包括一种具有至少两个酸性pKas的酸。合适的酸包括马来酸、苹果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、柠康酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、美格鲁托、甲基延胡索酸、琥珀酸、柠苹酸、丙醇二酸、柠檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、谷氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一个优选的实施方案是一种增加粘度的抗衡离子混合物，其中该试剂在制剂的pH处具有正电荷，并且至少一种抗衡离子是具有至少两个酸性pKas的酸。其他抗衡离子是一种具有一个或更多个pKas的酸。合适的酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸、甲烷磺酸、柠檬酸、琥珀酸、羟乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富马酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、乙酰丙酸、戊二酸、衣康酸、美格鲁托、甲基延胡索酸、柠苹酸、柠檬酸、天冬氨酸、谷氨酸、丙三羧酸和依地酸。
一般来说，在本发明所提及的实施方案中，抗衡离子的量应能中和抗原性试剂的电荷。在这样的实施方案中，在制剂的pH处所述抗衡离子或其混合物所存在的量必需能中和试剂所存在的电荷。过量的抗衡离子(作为游离酸或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
在一个优选的实施方案中，所述试剂具有正电荷，并且抗衡离子是一种增强粘度的抗衡离子混合物，所述抗衡离子选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、盐酸、羟乙酸和乙酸。优选将抗衡离子添加到制剂中以获得在约20-200cp范围内的粘度。
在一个优选的实施方案中，所述增强粘度的抗衡离子是一种酸性抗衡离子，例如一种低挥发性弱酸。低挥发性弱酸抗衡离子具有至少一个酸性pKa，并在Patm下具有高于约50℃的熔点或高于约170℃的沸点。上述酸的实例包括柠檬酸、琥珀酸、羟基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸和富马酸。
在另一个优选的实施方案中，所述抗衡离子是一种强酸。强酸可定义为具有至少一个低于约2的pKa。上述酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸和甲烷磺酸。
另一个优选的实施方案是一种抗衡离子混合物，其中至少一种抗衡离子是强酸以及至少一种抗衡离子是低挥发性弱酸。
另一个优选的实施方案是一种抗衡离子的混合物，其中至少一种抗衡离子是强酸以及至少一种抗衡离子是具有高挥发性的弱酸。挥发性弱酸抗衡离子具有至少一个高于约2的pKa，并在Patm下具有低于约50℃的熔点或低于约170℃的沸点。上述酸的实例包括乙酸、丙酸、戊酸等等。
所述酸性抗衡离子在制剂的pH处存在的量必需能中和抗原性试剂所存在的正电荷。过量的抗衡离子(作为游离酸或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
在本发明又一个实施方案中，所述抗原性试剂尤其具有负电荷，所述涂层制剂还包括一种低挥发性碱性抗衡离子。
在一个优选的实施方案中，所述涂层制剂包括一种低挥发性弱碱抗衡离子。低挥发性弱碱具有至少一个碱性pKa，并在Patm下具有高于约50℃的熔点或高于约170℃的沸点。上述碱的实例包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、缓血酸胺、泛影葡胺和葡糖胺。
在另一个实施方案中，所述低挥发性抗衡离子包括一种具有至少一个酸性pKa和至少两个碱性pKa的碱性两性离子，其中碱性pKa的数目大于酸性pKa的数目。上述化合物的实例包括组氨酸、赖氨酸和精氨酸。
在又一个实施方案中，所述低挥发性抗衡离子包括一种具有至少一个高于约12的pKa的强碱。上述碱的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁。
其他优选的实施方案包括一种碱性抗衡离子的混合物，该混合物包括一种强碱和一种具有低挥发性的弱碱。或者，合适的抗衡离子包括一种强碱和一种具有高挥发性的弱碱。高挥发性碱具有至少一个低于约12的碱性pKa，并在Patm下具有低于约50℃的熔点或低于约170℃的沸点。上述碱的实例包括氨和吗啉。
所述碱性抗衡离子优选在制剂的pH处存在的量必需能中和抗原性试剂所存在的负电荷。过量的抗衡离子(作为游离碱或盐)可添加到制剂中以便控制pH并提供足够的缓冲容量。
关于使用低挥发性抗衡离子的进一步讨论可见于2003年6月30日提交的美国专利申请系列号60/484,020，和2003年6月30日提交的60/484,020；其全文所公开的内容在此并入作为参考。
在本发明另一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种缓冲液。合适的缓冲液的实例包括抗坏血酸、柠檬酸、琥珀酸、羟基乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富马酸、马来酸、磷酸、丙三羧酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、戊二酸、衣康酸、甲基延胡索酸、柠苹酸、二羟甲基丙酸、α-甲基巴豆酸、甘油酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、杆菌-羟丁酸、巴豆酸、当归酸、羟基丙酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸或其混合物。
在本发明一个实施方案中，所述涂层制剂包括至少一种抗氧化剂，其可以是隔离的，例如柠檬酸钠、柠檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除剂，例如抗坏血酸、蛋氨酸、抗坏血酸钠等等。在此优选的抗氧化剂包括EDTA和蛋氨酸。
在本发明所提及的实施方案中，抗氧化剂的浓度在涂层制剂的约0.01-20wt.％范围内。
其他已知的制剂添加剂也可以添加到该涂层制剂中，只要他们对涂层制剂必需的溶解度和粘度特性以及干燥涂层的物理完整性不产生不利影响即可。
所述涂层制剂优选具有小于约500厘泊和大于3厘泊的粘度，以便有效覆盖每一个微突出物10。该涂层制剂更优选具有在约3-200厘泊范围内的粘度。
根据本发明，干燥涂层厚度取决于片材每单位面积上微突出物的密度以及涂层组合物的粘度和浓度，还有所选择的涂布方法。所述涂层厚度优选小于50微米。
在一个实施方案中，从微突出物表面测量时，涂层厚度小于25微米，更优选小于10微米。该涂层厚度甚至更优选在约1-10微米的范围内。
就一切情况而论，在施用涂层后，通过多种方法在微突出物12上干燥涂层制剂。在本发明一个优选的实施方案中，所述涂层的部件在环境房间条件下干燥。然而，不同的温度和湿度水平可用于干燥微突出物上的涂层制剂。此外，涂层的部件可加热、冻干、冷冻干燥或用类似的技术从该涂层中除去水分。
微突出物部件10优选悬浮在挡圈中，如2001年10月12日提交的共同未决的美国专利申请系列号09/976,762所述，其全文在此并入作为参考。在微突出物部件10放置在挡圈中后，将该微突出物部件10施用于患者皮肤，优选使用一种冲击敷涂器，例如披露于2001年10月12日提交的共同未决的美国专利申请系列号09/976,798中的，其全文在此并入作为参考。
实施例1该实施例研究了是否用较低剂量进行加强能使皮肤反应减到最小，而且还提供足够的免疫应答。此常规的用药方案包括在初次免疫过程中皮内给予大剂量的疫苗，接着皮内给予一种或多种具有较低剂量疫苗的加强剂进行免疫。
实验业已证实了在超过1小时的施用周期中递送了高达80微克的卵白蛋白。快速注射递送(施用5秒)产生了约25微克的递送。这些实验进一步证实了通过在阵列上调节白蛋白的量能控制白蛋白的递送。
基于这些结果，两种免疫用药方案能有效地减少皮肤反应。第一种用药方案包括使用相同涂布的微突出物阵列给予初次免疫和加强剂的给予。不过，初次诱导免疫过程中的戴用时间(wearing time)较加强免疫过程中的戴用时间更长。例如，初次免疫给予可长达24小时。加强免疫给予可只要30分钟，优选小于15分钟。这些给予周期在初次免疫过程中产生了大剂量疫苗的递送。随后，在加强免疫过程中给予了较低剂量的疫苗。
第二种用药方案包括使用不同得微突出物阵列给予初次免疫和加强免疫。初次免疫和加强免疫过程中的戴用时间是相同的。实际上，初次免疫使用递送最大剂量疫苗的系统进行，例如具有高抗原浓度涂层的微突出物阵列。随后，加强免疫使用递送较低剂量疫苗的系统进行，例如具有低抗原浓度涂层的微突出物阵列。戴用时间可只要30分钟，优选只要15分钟。或者，调节微突出物密度或皮肤接触面积也可以有效地减少加强免疫给予的抗原递送量。
本发明的方法能方便地进行皮内接种疫苗疗法，避免了不期望的皮肤反应，并能广泛地应用于皮内递送多种治疗性疫苗，以提高效力并提供方便。
不背离本发明的精神和范围，本领域普通技术人员能对本发明进行各种改变和修饰以适合各种用法和条件。同样地，这些改变和修饰是适当地、合理地以及规定为在下列权利要求相等的全部范围内。
权利要求
1.一种用于递送抗原性试剂至哺乳动物的方法，包括提供至少两个经皮递送部件，每一个所述部件包括多个成形以穿刺角质层的微突出物和装有加载量的所述抗原性试剂的贮存器，当递送部件施用于哺乳动物皮肤部位时，所述贮存器适合于由与哺乳动物的抗原性试剂-递送关系决定的位置；用所述至少两个经皮递送部件的第一个递送诱导量的所述抗原性试剂；在所述诱导量的所述抗原性试剂递送后至少约7天，用所述至少两个经皮递送部件的第二个递送第一加强量的所述抗原性试剂，按重量计算所述加强量占所述诱导量的最高达约50％。
2.权利要求1的方法，其中所述抗原性试剂的所述诱导量为至少约10微克，并且所述抗原性试剂的所述第一加强量低于约5微克。
3.权利要求1的方法，其中在递送所述诱导量的所述抗原性试剂的步骤后至少14天，递送所述第一加强量的所述抗原性试剂。
4.权利要求1的方法，其中在所述第一个和第二个经皮递送部件中所述抗原性试剂的所述加载量基本上相同，其中递送所述诱导量的所述抗原性试剂的步骤包括将所述第一经皮递送部件与所述哺乳动物接触第一段时间，并且递送所述第一加强量的所述抗原性试剂的步骤包括将所述第二经皮递送部件与所述哺乳动物接触第二段时间，其中所述第一段时间较所述第二段时间更长。
5.权利要求4的方法，其中所述第一段时间是至少约0.5小时。
6.权利要求5的方法，其中所述第二段时间小于约0.25小时。
7.权利要求1的方法，其中所述第一经皮递送部件具有的所述抗原性试剂的加载量大于所述第二经皮递送部件的所述抗原性试剂的加载量。
8.权利要求7的方法，其中将所述第一递送部件置于哺乳动物皮肤穿刺接触约与第二递送部件相同的时间。
9.权利要求1的方法，包括在递送所述第一加强量的所述抗原性试剂的步骤后至少约7天，用第三个经皮递送部件递送第二加强量的所述抗原性试剂。
10.权利要求1的方法，其中所述第一个和第二个经皮递送部件都由金属制成并包括粘性背衬。
11.权利要求1的方法，其中所述第一个和第二个经皮递送部件在小于5cm2的皮肤接触面积上穿刺皮肤。
12.权利要求1的方法，还包括显著减少局部皮肤对所述抗原性试剂反应的步骤。
13.权利要求1的方法，其中所述抗原性试剂选自蛋白质、多糖缀合物、寡糖、脂蛋白、亚单位疫苗、百日咳杆菌(重组体PT accince-非细胞的)、破伤风杆菌(纯化的，重组体)、白喉棒杆菌(纯化的，重组体)、巨细胞病毒(糖蛋白亚单位)、A组链球菌(糖蛋白亚单位，具有破伤风毒素、连接到毒素亚单位载体的M蛋白/肽、M蛋白、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶的糖缀合物A组多糖)、乙肝病毒(重组体Pre S1、Pre-S2、S、重组体核心蛋白)、丙肝病毒(重组体-表达的表面蛋白和表位)、人乳头状瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组体蛋白L2和E7[来自HPV-6]，来自HPV-11的MEDI-501重组体VLP L1，四价重组体BLP LI[来自HPV-6]，HPV-11，HPV-16和HPV-18，LAMP-E7 [来自HPV-16])、嗜肺性军团病杆菌(纯化的细菌表面蛋白)、脑膜炎萘瑟氏菌(具有破伤风毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F])、梅毒螺旋体(表面脂蛋白)、水痘-带状疱疹病毒(亚单位，糖蛋白)、霍乱弧菌(脂多糖缀合物)、全病毒、细菌、减毒或灭活病毒，巨细胞病毒、乙肝病毒、丙肝病毒、人乳头状瘤病毒、风疹病毒、水痘带状疱疹病毒、减毒或灭活细菌、百日咳杆菌、破伤风杆菌、白喉棒杆菌、A组链球菌、嗜肺性军团病杆菌、脑膜炎萘瑟氏菌、绿脓假单胞菌、肺炎链球菌、梅毒螺旋体、霍乱孤菌、流感疫苗、莱姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、牛痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、单链和双链核酸、超螺旋质粒DNA、线型质粒DNA、粘粒、细菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)、哺乳动物人工染色体和RNA分子。
14.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括免疫应答增强佐剂。
15.权利要求14的方法，其中所述佐剂选自磷酸铝凝胶、氢氧化铝、藻类葡聚糖、β-葡聚糖、霍乱毒素B亚基、CRL1005、具有x＝8且y＝205平均值的ABA嵌段聚合物、γ胰岛素、直链(无支链)β-D(2-＞1)聚呋喃果糖基-α-D-葡萄糖、Gerbu佐剂、N-乙酰葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰胞壁酰基-L-丙氨酰基-D-谷氨酰胺(GMDP)、氯化二甲基双十八烷基铵(DDA)、锌L-脯氨酸盐络合物(Zn-Pro-8)、咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉4-胺、ImmTherTM、N-乙酰葡糖胺基-N-乙酰胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-丙三醇二棕榈酸酯、MTP-PE脂质体、C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)、Murametide、Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3、Pleuranβ-葡聚糖、QS-21、S-28463、4-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-1-乙醇、sclavo肽、VQGEESNDK·HCI(IL-1β163-171肽)、苏氨酰基-MDP(TermurtideTM)、N-乙酰胞壁酰基-L-苏氨酰基-D-异谷胺酰胺、白介素18、IL-2、IL-12、IL-15、DNA寡核苷酸、含有CpG的寡核苷酸、γ干扰素、 NFκB调节信号蛋白、热休克蛋白(HSP)、GTP-GDP、罗唑利宾、MPL、Murapalmitine和TheramideTM。
16.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括水凝胶制剂。
17.权利要求16的方法，其中所述水凝胶制剂包含大分子聚合物网络。
18.权利要求17的方法，其中所述大分子聚合物网络选自羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流罗尼类。
19.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括布置在所述第一个和第二个递送部件中至少一个之上的涂层。
20.权利要求19的方法，其中所述涂层包括低挥发性抗衡离子。
21.权利要求20的方法，其中所述低挥发性抗衡离子选自马来酸、苹果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、柠康酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、美格鲁托、甲基延胡索酸、琥珀酸、柠苹酸、丙醇二酸、柠檬酸、丙三羧酸、依地酸、天冬氨酸、谷氨酸、碳酸、硫酸和磷酸及其混合物。
22.权利要求20的方法，其中所述低挥发性抗衡离子选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、缓血酸胺、泛影葡胺、葡糖胺、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氨和吗啉及其混合物。
23.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括表面活性剂。
24.权利要求23的方法，其中所述表面活性剂选自十二烷基咪唑啉、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶鎓(CPC)、氯化十二烷基三甲铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯例如吐温20和吐温80、山梨聚糖衍生物、山梨醇月桂酸酯、烷氧基化醇和聚乙二醇单十二醚-4。
25.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括两亲性聚合物。
26.权利要求25的方法，其中所述两亲性聚合物选自纤维素衍生物、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类。
27.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括通路开放调节剂。
28.权利要求27的方法，其中所述通路开放调节剂选自渗透剂、氯化钠、两性离子化合物、氨基酸类、抗炎剂、倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安缩松21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-磷酸二钠盐、甲基氢化泼尼松21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠、泼尼松龙21-琥珀酸钠盐、抗凝剂、柠檬酸、柠檬酸盐、柠檬酸钠、葡聚糖硫酸钠和EDTA。
29.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括血管收缩药。
30.权利要求29的方法，其中所述血管收缩药选自肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉、茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉、赛洛唑啉、酰胺福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、氧甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素和赛洛唑啉。
31.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括抗氧化剂。
32.权利要求31的方法，其中所述抗氧化剂选自柠檬酸钠、柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、抗坏血酸、蛋氨酸和抗坏血酸钠。
33.权利要求1的方法，其中所述贮存器包括增溶/络合剂。
34.权利要求33的方法，其中增溶/络合剂选自α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、葡糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、羟丙基β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精和磺基丁基醚-γ-环糊精。
35.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物包括人。
36.一种用于哺乳动物接种疫苗的方法，包括提供至少两个经皮递送部件，每一个所述部件包括至少一个成形以穿刺角质层的微突出物和装有加载量的所述抗原性试剂的贮存器，所述贮存器由与哺乳动物的抗原性试剂-递送关系决定位置；用所述至少两个经皮递送部件的第一个递送诱导量的所述抗原性试剂；在至少约7天后，用所述至少两个经皮递送部件的第二个递送加强量的所述抗原性试剂，按重量计算所述加强量占所述诱导量的最高达约50％。
37.一种用于哺乳动物接种疫苗的方法，包括提供至少两个经皮递送部件，每一个所述部件包括至少一个成形以穿刺角质层的微突出物和装有加载量的所述抗原性试剂的贮存器，所述贮存器由与哺乳动物的抗原性试剂-递送关系决定位置；用所述至少两个经皮递送部件的第一个递送诱导量的所述抗原性试剂；用所述至少两个经皮递送部件的第二个递送加强量的所述抗原性试剂，按重量计算所述加强量占所述诱导量的最高达约50％。
全文摘要
本申请公开了具有装有抗原性试剂的贮存器的微突出物部件(10)和使用该部件对哺乳动物(例如人)接种疫苗的方法。所述微突出物部件用于经皮递送抗原性试剂(例如疫苗抗原)，同时皮肤反应显著减少。这通过通过递送一个诱导量以及此后递送一个或多个继之的加强量来实现。该诱导量较加强量相对更大。该技术已广泛应用于多种治疗性疫苗以提高功效和方便使用。
文档编号A61B17/20GK1845708SQ200480025139
公开日2006年10月11日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月2日
发明者M·J·N·科尔米尔, J·马特里亚诺, J·A·约翰逊, W·A·杨, P·E·达多纳 申请人:阿尔扎公司