具有改善的生物相容性的微突出物阵列的制作方法

专利名称：具有改善的生物相容性的微突出物阵列的制作方法
具有改善的生物相容性的孩i突出物阵列发明领域
本发明主要涉及透皮试剂递送系统和方法。更具体地，本发明涉及具有微突出物阵列的透皮试剂递送系统，其具有改善的生物相容 性。发明背景
活性试剂或药物一般是口服地或通过注射施用的。遗憾的 是，当口服施用时，许多活性试剂是完全无效的或具有极度降低的效 力，因为它们要么不被吸收，要么在进入血流之前受到不利影响，因而 不具有期望的活性。另一方面，虽然确保了在施用期间没有对试剂的修 饰，但向血流中直接注射活性试剂是困难的、不便的、痛苦的以及不舒 服的过程，其常常引起不良的患者顺应性。
因此，原理上，透皮递送提供了施用活性试剂的方法，所述 活性试剂要不然就需要口服或经由皮下注射或静脉内输注来递送。透皮 药物递送提供了在这两个领域中的改进。当与口服递送相比较时，透皮 递送避免了消化道的恶劣环境、绕过胃肠药物代谢、降低首过效应，并 避免了被消化酶和肝脏酶失活的可能。透皮递送也是相对筒单的、方便 的和实际上无痛的过程。
在此作为通用术语使用的词语"透皮的"是指试剂穿过皮肤 层。词语"透皮的"是指递送试剂(例如，治疗试剂，如药物或免疫活 性试剂，例如疫苗)进入和/或穿过皮肤到达局部组织或全身性的循环系 统，而没有皮肤的实质上的切口或刺穿，例如用手术刀切开或用皮下注 射针刺穿皮肤。透皮试剂递送包括经由被动扩散的递送，以及基于外部 能量源包括电(例如，离子电渗)以及超声(例如，超声透入疗法 (phonophoresis))的递送。
本领域公知的是，透皮试剂流动取决于皮肤的状况、试剂分 子的大小和物理/化学性质以及跨越皮肤的浓度梯度。这种低透过性主要 归因于最外侧的皮层角质层，其由脂双分子层围绕的充满角蛋白纤维的 扁平死细胞(角化细胞)构成。脂双分子层的这种高度有序的结构赋予 角质层相对不通透的特征。
因而已经采用了各种预处理方法和装置来提高透皮药物流 动。示例性的为在美国专利NO. 3,918,449、 5,611,806和5,964,729中公 开的方法和装置。
然而，存在着与公开的先有技术预处理方法和装置相关的许 多缺陷和缺点。在这些缺陷中包括，大多数设备采用了一种或多种适合 于经由人力刺穿皮肤的"滚动结构(rolling structure)"。结果，在效应(或 预处理的)区域中存在着患者与患者之间的显著差异。由于患者与患者 之间在力量和/或设备的应用角度上的差异，也可能在施加的力上以及因 而刺穿元件的穿透性上有差异。
在欧洲专利EP0407063A1、美国专利5,879,326、 3,814,097、 5,279,54、 5,250,023、 3,964,482、再版专利25,637和PCT公开WO 96/37155、 WO 96/37256、 WO 96/17648、 WO 97/03718、 WO 98/11937、 WO 98/00193、 WO 97/48440、 WO 97/48441、 WO 97/48442、 WO 98/00193、 WO 99/64580、 WO 98/28037、 WO 98/29298和WO 98/29365 中公开了采用小皮肤刺穿元件或微突出物来增强透皮试剂递送的其他 系统和装置；通过引用将所有这些完全合并在此。
所公开的系统包括用于容纳活性试剂的集成的储存器，以及 例如通过设备自身的空心尖端将试剂从所述储存器转移穿过角质层的 递送系统。在WO 93/17754中公开了这种设备的一个实例，其具有液体 药物储存器。然而，所述储存器必需被加压来迫使液体药物通过小管形 元件并进入皮肤。因而这种设备的缺点包括添加可加压液体储存器而增 加的复杂性和花费，以及由于存在压力驱动递送系统而增加的复杂性。
在美国申请10/637,909、 10/880,702、 10/911,299、 10/971,430、 10/970,901、 10/971,224、 10/972,231 、 10/971,338、 10/559,153和60/585,276 中，公开了釆用微突出物来提高透皮试剂流动的其它系统和装置，通过 引用将它们完全合并在此。 一些知名的系统和装置包括置于所述微突出 物上的含有试剂的生物相容性包被。在对受试者的皮肤应用微突出物 时，孩i突出物刺穿角质层，含有试剂的包^皮一皮体液(即，细i包内液和细 胞外液，例如组织间隙液)溶解。溶解的包被然后释放到皮肤中(即， 弹丸递送(bolus delivery))用于全身性递送。在其他知名的系统中，作 为被包被在微突出物上的替代，生物活性试剂被包括在凝胶包装或干膜 中。所公开的系统和装置采用了各种形状和大小的微突出物来 刺穿皮肤的角质层。微突出物一般垂直于薄的扁平部件(例如垫片或片层) 伸出。
在知名的参考文献中公开的微突出物一般具有小于500微 米、在某些情况下小于250微米的长度。然而，参考文献没有教导或暗 示提供了最佳生物相容性的微突出物长度范围。
因而，本发明的目的是提供透皮试剂递送装置和系统，其大 大降低或消除了与先有技术的试剂递送系统相关的上述缺陷和缺点。
本发明的另一个目的是提供透皮试剂递送装置和系统，其增 强透皮试剂递送。
本发明的另一个目的是提供具有最佳的生物相容性的透皮 试剂递送部件。
本发明的另一个目的是提供具有最佳的生物相容性的、适于 刺穿角质层的微突出物阵列。
本发明的另一个目的是提供微突出物阵列，当应用于受试者 的皮肤时，其不产生可察觉的出血。
本发明的又一个目的是提供微突出物阵列，当应用于受试者 的皮肤时，其不产生可察觉的刺激。发明概述
根据上述目的和以下将提及并将变得明显的那些，本发明的 穿表皮递送部件包括适合于刺穿受试者的角质层的多个微突出物，每个 微突出物具有大约50-145微米范围内的长度。
优选地，每个微突出物具有大约70-140微米范围内的长度。
优选的，所述微突出物排列为阵列，所述阵列具有大于IOO 个微突出物/cm2的微突出物密度。
在一个实施方式中，所述微突出物用不锈钢、钛、镍钛合金 或类似的生物相容性材料如聚合材料来构建。
在另一个实施方式中，所述微突出物用非导电材料如聚合物 构建。
在本发明的一个实施方式中，所述递送部件包括具有至少一 种生物活性试剂的生物相容性包被。优选地，所述含有试剂的生物相容 性包被布置在所述微突出物上。
在一个实施方式中，所述生物活性试剂选自由小分子量化合 物、多肽、蛋白、寡核苷酸、核酸和多糖构成的组。
在另一个实施方式中，所述生物活性试剂选自由ACTH、淀 粉纤维素、血管紧张素、血管生长素、抗炎肽、BNP、降血钙素、内啡 肽、内皮素(endothelin) 、 GLIP、生长激素释放因子(GRF )、水蛭素、 胰岛素、胰岛素促生肽(insulinotropin)、神经肽Y、 PTH、 VIP、生长 激素释放激素(GHRH)、奥曲肽(octreotide )、垂体激素(例如，hGH)、 ANF、生长因子，例如生长因子释放因子(GFRF) 、 bMSH、促生长素 释放抑制因子、血小板衍生生长因子释放因子、人绒毛膜促性腺激素、 促红细胞生成素、月夷高血糖素、水蛭素类似物(hirulog)、干护0素a、干护C 素P、干扰素y、白细胞介素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(gm-csf )、 粒细胞集落刺激因子(G-CSF )、促生育素(尿促卵泡素(FSH )和LH ))、 链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿激酶、ANF、 ANP、 ANP清除抑制物、 抗利尿激素激动剂、降血钙素基因相关肽(CGRP) 、 IGF-1、喷替米星(pentigetide)、蛋白C、蛋白S、胸腺素a-l、加压素拮抗剂类似物、 a-MSH、 VEGF、 PYY、 fondaparinux、阿地肝素(ard印ann)、达肝素(dalteparin)、 去纤苦(defibrotide)、依诺肝素(enoxaparin)、 水虫至 素、那屈肝素(nadroparin )、利维肝素(reviparin )、亭4L肝素(tinzaparin )、 多硫酸戊聚糖(pentosanpolysulfate)、寡核苷酸和寡核苷酸衍生物，例如 福米韦生(formivirsen )、阿仑膦酸(alendronic acid )、氯膦酸(clodronic acid)、依替膦酸(etidronic acid)、伊班膦酸(ibandronic acid)、 英 卡麟酸(incadronic acid)、巾白米麟卧臾(pamidronic acid)、 利塞腾酸(risedronic acid)、替鲁膦酸(tiludronic acid)、哇来膦酸(zoledronic acid)、阿加曲班(argatroban)、 RWJ 445167、 RWJ-671818、芬太尼、瑞 芬太尼(remifentanyl)、舒芬太尼(sufentanyl)、阿芬太尼(alfentanyl)、 lofentanyl、卡芬太尼(carfentanyl)和来自上述物质的类似物和书f生物 以及其混合物构成的组。
在选择性的实施方式中，所述生物活性试剂包含具有免疫活 性试剂的制剂，所述免疫活性试剂选自由蛋白、多糖偶联物(conjugate)、 低聚糖、月旨蛋白、亚单位疫苗、百曰咳杆菌(Borafe^〃a/7er"M^)(重组 PT疫苗-无细胞的)、破伤风梭菌(C/os/WJmm ^Mm)(纯化的、重组 的)、白喉杆菌(Co/^we6a"er/ww 6/jfp/z/7zen'ae)(纯化的、重组的)、巨 细胞病毒(糖蛋白亚基)、A组链球菌(糖蛋白亚基、与^C伤风类毒素糖偶联(glycoconjugate)的A组多糖、与毒亚基载体连接的M蛋白质/肽、 M蛋白质、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶)、乙型肝 炎病毒(重组的PreSl、 Pre-S2、 S、重组核心蛋白)、丙型肝炎病毒(重 组表达的表面蛋白和表位)、人类乳头状瘤病毒(衣壳蛋白、TA-GN重 组蛋白L2和E7 [来自HPV-6]、来自HPV-11的MEDI-501重组VLP Ll 、 四价的重组BLPL1 [来自HPV-6]、HPV-11、HPV-16和HPV國18、LAMP-E7 [来自HPV-16])、嗜肺军团菌(丄e力o股〃a pwwmop/n/fl)(纯化的细菌 survace蛋白)、月S月莫炎奈瑟菌(A^&ser/a wem.wgz77'(ie力(与破4另风类毒素 糖偶联)、绿脓杆菌(尸化油脂"w a^，力o—(合成肽)、风渗病毒(合 成月太)、月申炎链3求菌(5Vre/^ococcz^/7"ewmom'ae) ( 4禺联至'J月S月荑炎3求菌6勺 B OMP的糖偶联物[1,4, 5, 6B, 9N, 14, 18C, 19V, 23F]、偶联到CRM197 的糖偶联物[4, 6B, 9V, 14, 18C， 19F, 23F]、偶联到CRM1970的糖偶联物 [1,4, 5, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F]、梅毒螺旋体(7Ve/w"ema —/W簡)(表 面脂蛋白)、水痘带状疱疹(Fance〃azoWe。病毒(亚基，糖蛋白)、霍 乱弧菌(W力noc/w/erae)(偶联脂多糖)、完整病毒、细菌、弱化的或杀 死的病毒、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人类乳头状瘤 病毒、风渗病毒、水痘带状疱渗、弱化或杀死的细菌、Bo^/e&〃a peWus^ 、 C7oWrWw附/^"m'、 G9r，eZ)""erz'謂t/^ A//2er/ae、 A组链球菌、c/zo/erae、流感疫苗、莱姆疾病疫苗、狂犬病疫苗、麻渗疫苗、肥4泉炎 疫苗、水痘疫苗、小痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、 单《连和双链核酸、超螺S走的质粒DNA、线性质粒DNA、粘粒、细菌人 工染色体(BACs)、酵母人工染色体(YACs)、哺乳动物的人工染色 体和RNA分子构成的组。
根据本发明的一个实施方式，递送生物活性试剂通过患者皮 肤的方法包括步骤(i)提供透皮递送部件，其具有确定微突出物阵列的 多个微突出物，每个所述微突出物具有大约50-145微米范围内的长度， 所述递送部件包括含有试剂的生物相容性包被，和(ii)应用所述微突 出物到受试者的皮肤。
在优选的实施方式中，每个微突出物具有大约70-140微米
范围内的长度。
优选地，所述微突出物阵列具有大于100个微突出物/cm2 的樣i突出物密度。
在本发明的一个实施方式中，所述含有试剂的生物相容性包 被包括至少一种生物活性试剂，所述生物活性试剂选自由小分子量化合 物、多肽、蛋白、寡核苷酸、核酸和多糖构成的组。
在另一个实施方式中，所述生物活性试剂选自由ACTH、淀 粉纤维素、血管紧张素、血管生长素、抗炎肽、BNP、降血钙素、内啡 肽、内皮素、GLIP、生长激素释放因子(GRF)、水蛭素、胰岛素、胰 岛素促生肽、神经肽Y、 PTH、 VIP、生长激素释放激素(GHRH)、奥 曲肽、垂体激素(例如，hGH) 、 ANF、生长因子，例如生长因子释放 因子(GFRF) 、 bMSH、促生长素释放抑制因子、血小板衍生生长因子 释放因子、人绒毛膜促性腺激素、促红细胞生成素、胰高血糖素、水蛭 素类似物、干扰素cu干扰素P、干扰素y、白细胞介素、粒细胞巨噬细 胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促生育 素(尿促卵泡素(FSH)和LH))、链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿 激酶、ANF、 ANP、 ANP清除抑制物、抗利尿激素激动剂、降血钓素基 因相关肽(CGRP) 、 IGF-1、喷替米星、蛋白C、蛋白S、胸腺素a-l、 加压素拮抗剂类似物、a-MSH、 VEGF、 PYY、 fondaparinux、阿地肝素、 达肝素、去纤苷、依诺肝素、水蛭素、那屈肝素、利维肝素、亭扎肝素、 多硫酸戊聚糖、寡核苷酸和寡核苷酸衍生物例如福米韦生、阿仑膦酸、 氯膦酸、依替膦酸、伊班膦酸、英卡膦酸、帕米膦酸、利塞膦酸、^#鲁 膦酸、唑来膦酸、阿加曲班、RWJ 445167、 RWJ-671818、芬太尼、瑞 芬太尼、舒芬太尼、阿芬太尼、lofentanyl、卡芬太尼，和来自上述物质 的类似物和书于生物以及其混合物构成的组。
在选择性的实施方式中，所述生物活性试剂包含具有免疫活 性试剂的制剂，所述免疫活性试剂选自由蛋白、多糖偶联物、低聚糖、 脂蛋白、亚单位疫苗、Sorafe&〃a ; eWww^ (重组PT疫苗-非细胞的)、 C7osTW(iz'wm/^/am'(纯4匕的、重纟且的)、Cor_y/ e6a"e〃'ww <iz/ /^/2e〃.ae (纯 化的、重组的)、巨细胞病毒(糖蛋白亚基)、A组链球菌(糖蛋白亚 基、与破伤风类毒素糖偶联的A组多糖、与毒亚基载体连接的M蛋白 质/肽、M蛋白质、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶)、
乙型肝炎病毒(重组的PreSl、 Pre-S2、 S、重组核心蛋白)、丙型肝炎 病毒(重组表达的表面蛋白和表位)、人类乳头状瘤病毒(衣壳蛋白、 TA-GN重组蛋白L2和E7 [来自HPV-6]、来自HPV-ll的MEDI-501重 组VLP Ll、四^介的重组BLP Ll [来自HPV-6]、 HPV-ll、 HPV-16和 HPV-18、 LAMP-E7 [来自HPV-16])、丄eg/o"e〃a/we"mc^/zz7"(纯化的 细菌survace蛋白)、A^^swz'a wem."gz77.t/es (与破4另风类毒素糖4禺联)、 尸sewc/owo77as1 aerwg7力cwa (合成月太)、风渗病毒(合成月太)、5Vr，ococciw 户wewmom^(偶联到脑膜炎球菌的B OMP的糖偶联物[l, 4, 5, 6B, 9N, 14, 18C, 19V, 23F]、偶到CRM197的糖偶联物[4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F]、偶联到CRM1970的糖偶联物[1, 4, 5， 6B, 9V， 14， 18C, 19F, 23F]、 7>epowem"/ a〃z.<iwm (表面月旨蛋白)、Fahce〃a zoster病毒(亚基,冲唐蛋 白)m/oc/zo/erae (偶联脂多糖)、完整病毒、细菌，弱化的或杀死的 病毒、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人类乳头状瘤病毒、 风渗病毒、水痘带状疱渗、弱化或杀死的细菌、5ora^W/" ^er/附s"、 C/os/r/cZ/ww/^ 6mz'、 Cor少we6acfe"'ww (i/p/z/7zen.ae、 A纟且考连3求菌、丄egz.owe〃a5Vre/ tococcz^戸ewwom力e、 7Vepowewa戶〃z'(i訓、c/zo/erae、 流感 疫苗、莱姆疾病疫苗、狂犬病疫苗、麻渗疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、 小痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、单链和双^逸核酸、 超螺旋的质粒DNA、线性质粒DNA、粘粒、细菌的人工染色体(BACs )、 酵母的人工染色体(YACs)、哺乳动物的人工染色体和RNA分子构成 的组。附图的简要说明图中说明的，进一步的特征和益处将变得显而易见，其中相同的附图标 记在整个图中一般指代相同的部分或元件，其中


图1是本发明的微突出物阵列的一个实施方式的部分透视图2是本发明具有布置在微突出物上的生物相容性包被的 微突出物阵列的一个实施方式的部分透视图3描述了可以在本发明的范围内采用的具有增加的长度 的微突出物设计；
图4是在应用具有〉145微米长度的微突出物之后皮肤部位 的一系列照片；
图5是在应用具有〉145微米长度的微突出物之后皮肤部位 的一系列照片；
图6是显示用各种微突出物设计获得的组合的红斑=水肺分 值的图7是显示作为微突出物长度的函数的试剂吸收的图；以及
图8是对于本发明的微突出物设计、作为时间函数的试剂递 送的图。发明的详细说明
在详细地描述本发明之前，需要理解的是本发明不限于具体 例示的材料、方法或结构，因为这些当然地都可以变化。因而，尽管相 似于或等同于在此描述的那些的许多材料和方法都可以用于本发明的 实践，但在此描述了优选的材料和方法。
还需要理解的是，在此使用的专有名词仅是用于描述本发明 的特定实施方式的目的，不意味着限制本发明。
除非另外定义，此处使用具有所有技术和科学术语具有本发 明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
此外，在此引用的所有出版物、专利和专利申请，无论是在 上文中还是在下文中的，为了各种目的通过以它们的整体引用而合并在 此。
最后，如在本说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式 "a" 、 "an"和"the"包括复数的指代物，除非上下文明显地指示了。 因而，例如，引述"活性试剂"包括两种或多种这样的试剂；引述"微 突出物"包括两个或多个这种微突出物，等等。定义
在此使用的术语"透皮"是指递送试剂进入和/或穿过皮肤 用于局部或全身的治疗。
在此使用的术语"透皮流动"是指透试剂递送的速率。
在此使用的术语"共递送"是指在试剂被递送之前、试剂的 透皮流动之前和期间、试剂的透皮流动期间、试剂的透皮流动期间和之 后、和/或试剂透皮流动之后，补充的试剂被透皮施用。在此使用的术语"生物活性试剂，，是指含有活性试剂的物质 或混合物的组合物，所述活性试剂当以治疗有效量施用时是药理学上有 效的。这种活性试剂的实例包括但不限于小分子量化合物、多肽、蛋白 质、寡核苷酸、核酸和多糖。
"生物活性试剂"的进一步的实例包括但不限于ACTH、淀 粉纤维素、血管紧张素、血管生长素、抗炎肽、BNP、降血钙素、内啡 肽、内皮素、GLIP、生长激素释放因子(GRF)、水蛭素、胰岛素、胰 岛素促生肽、神经肽Y、 PTH、 VIP、生长激素释放激素(GHRH)、奥 曲肽、垂体激素(例如，hGH) 、 ANF、生长因子，例如生长因子释放 因子(GFRF) 、 bMSH、促生长素释放抑制因子、血小板衍生生长因子 释放因子、人绒毛膜促性腺激素、促红细胞生成素、胰高血糖素、水蛭 素类似物、干扰素a、干扰素P、干扰素y、白细胞介素、粒细胞巨噬细 胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促生育 素(尿促卵泡素(FSH)和LH))、链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿 激酶、ANF、 ANP、 ANP清除抑制物、抗利尿激素激动剂、降血钓素基 因相关肽(CGRP) 、 IGF-1、喷替米星、蛋白C、蛋白S、胸腺素a-1、 加压素拮抗剂类似物、a-MSH、 VEGF、 PYY、 fondaparmux、阿地肝素、 达肝素、去纤苷、依诺肝素、水蛭素、那屈肝素、利维肝素、亭扎肝素、 多硫酸戊聚糖、寡核苷酸和寡核苷酸衍生物，例如福米韦生、阿仑膦酸、 氯膦酸、依替膦酸、伊班膦酸、英卡膦酸、帕米膦酸、利塞膦酸、替鲁 膦酸、唑来膦酸、阿加曲班、RWJ 445167、 RWJ-671818、芬太尼、瑞 芬太尼、舒芬太尼、阿芬太尼、lofentanyl、卡芬太尼和来自上述物质的 类似物和书f生物以及其混合物。
所提及的生物活性试剂也可以处于各种形式，例如游离的 碱、酸，带电或不带电的分子、分子复合物的组件，或无刺激性的药理 学可接受的盐。此外，可以采用活性试剂的简单衍生物(例如，醚、酉旨、 酰胺，等等)，其在身体pH、酶等等之下容易地被水解。
在此使用的术语"生物活性试剂"还指物质或混合物的组合 物，其含有"疫苗"或其他免疫活性试剂或能够触发免疫活性试剂产生 的试剂，并且以免疫有效量施用时其是直接或间接地免疫有效的。
在此使用的术语"疫苗"是指常规的和/或商业上可获得的 疫苗，包括但不限于，BoW"e〃a/ eWz^^ (重组PT疫苗-无细胞的)、C7ost〃'(iz'謂tetom.(纯化的、重组的)、Co，e6""e〃'謂J一/72e".ae (纯 化的、重组的)、巨细胞病毒(糖蛋白亚基)、A组链球菌(糖蛋白亚 基、与破伤风类毒素糖偶联的A组多糖、与毒亚基载体连接的M蛋白 质/肽、M蛋白质、多价型特异性表位、半胱氨酸蛋白酶、C5a肽酶)、 乙型肝炎病毒(重组的PreSl、 Pre-S2、 S、重组核心蛋白)、丙型肝炎 病毒(重组表达的表面蛋白和表位)、人类乳头状瘤病毒(衣壳蛋白、 TA-GN重组蛋白L2和E7 [来自HPV-6]、来自HPV-ll的MEDI-501重 组VLP Ll、四价的重组BLP Ll [来自HPV-6]、 HPV-ll、 HPV-16和 HPV-18、 LAMP-E7 [来自HPV-16])、丄egw"e〃a/^ewwo; /n7a (纯^f匕的 细菌survace蛋白)、TVez'^eha wem'"gWtfes (与石皮^f另风类毒素jf唐4禺联)、 尸sew6/owo"flw (2erwgz'"os"(合成月太)、风渗病毒(合成月大)、S/re/^ococcw《 / "ewmomae(偶联到脑膜炎球菌的B OMP的糖偶联物[l, 4, 5, 6B, 9N, 14, 18C, 19V, 23F]、偶联到CRM197的糖偶联物[4, 6B， 9V, 14, 18C, 19F, 23F]、偶联到CRM1970的糖偶联物[1, 4, 5, 6B, 9V， 14， 18C, 19F, 23F]、 7>e/9o/7e/ 7a/7a〃z'6/ww (表面月旨蛋白)、Fa"'ce〃t/zoster病毒(亚基,净唐蛋 白)Kz力noc/zo/erae (偶联脂多糖)、完整病毒、细菌、弱化的或杀死的 病毒、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人类乳头状瘤病毒、 风渗病毒、水痘带状疱渗、弱化或杀死的细菌、5wW"e〃" / 6T/im7;y、 C7ost"Ww附f""m.、 Co^yweZ)""en'ww c/一f/zm'ae、 A组链球菌、丄egz.cwe〃a 戸e廳(9/ /n7a 、 neisseria meningitidis 、 尸sew(iomowas" aerwg/脂sa 、疫苗、莱姆疾病疫苗、狂犬病疫苗、麻渗疫苗、腮4i炎疫苗、7JC痘疫 苗、小痘疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、单链和双链 核酸、超螺旋的质粒DNA、线性质粒DNA、粘粒、细菌的人工染色体 (BACs)、酵母的人工染色体(YACs)、哺乳动物的人工染色体和RNA 分子构成的组。
要理解的是在本发明的范围内可以采用超过一种生物活性 试剂，使用术语"生物活性试剂"(或"活性试剂")决不排除使用两 种或多种这样的活性试剂。
当生物活性试剂是药学上的活性试剂时，可以使用术语"生 物学有效量"和"生物学有效速率"，是指发挥期望的治疗、通常是有 益的结果时所需的药理学活性试剂的量或速率。采用的活性试剂的量将
是递送治疗有效量的活性试剂来实现期望的治疗结果所必需的量。实际 上，这将广泛不同地取决于待递送的特定药理学活性试剂、递送的位 点、要治疗的状况的严重度、期望的治疗效果和试剂从水凝胶到皮力夫组 织的递送的释放动力学。
当生物活性试剂是免疫活性试剂时，也可以使用术语"生物 学有效量"和"生物学有效速率"，是指刺激或引发期望的免疫学、通 常是有益的结果所需的免疫活性试剂的量或速率。所采用的免疫活性试 剂的量将是递送实现期望的免疫学结果所需的递送一定量的活性试剂活性试剂、递送的位点以及活性试剂对皮肤组织的递送的溶解和释ii动 力学。
如在此使用的术语"微突出物，，是指刺穿元件，其适合于刺 穿或切穿角质层而进入活体动物、特别是哺乳动物以及更特别是人类的 皮肤下层的表皮层，或表皮和真皮层。
如在此详细讨论的，在本发明的一个实施方式中，所述孩i突 出物优选的具有小于145微米的突出物长度，更优选地，在约50-145 微米的范围内，再更优选的，在大约70-140微米的范围内。
在此使用来描述微突出物的术语"突出物长度"和"长度" 是指微突出物刺入皮肤的有效长度。因而，在某些实施方式中，例如图 l和2所示的实施方式中，微突出物"长度"是指微突出物从基底片层 14到^:突出物的前方尖端的微突出物有效长度。在其他实施方式中，其 中采用微突出物停止件来限制微突出物的穿透深度，微突出物"长度" 是指从停止件到微突出物的前方尖端的微突出物有效长度。
本发明的微突出物优选具有约10pM到lOOiiM的平均宽度 (在微突出物长度的一半处采集的宽度和厚度的平均值)。更优选地， 微突出物具有约20 ]im到80 pm的平均宽度(在微突出物长度的 一半处采集的宽度和厚度的平均值)。
所述微突出物可以形成不同的形状，例如针、刀片、柳叶刀、 钉、打孔，及其组合。
在此使用的术语"微突出物阵列"是指用于刺穿角质层的按 (或划定)阵列布置的多个微突出物。微突出物阵列可以通过对薄片层 蚀刻或冲压出多个微突出物，并将微突出物从所述片层折出或弯出来形
成例如图1中所示的结构。微突出物阵列也可以按其他已知的方式形成，例如美国专利 6,050,988中公开的，通过形成沿每个长条的边缘具有微突出物的一个或 多个长条，通过完全引用将其合并在此。如上所指出的，本发明包括透皮递送装置和系统，其包括适合于刺穿受试者的角质层的多个微突出物，每个所述微突出物具有小于 145微米的长度，更优选地，所述长度在大约50-145微米的范围内，更 优选的，是长度在大约70-140微米的范围内。优选地，所述微突出物按照阵列排列。在本发明的优选的实 施方式中，所述阵列具有大于100个微突出物/cm2的微突出物密度。更 优选地，所述阵列具有在大约200-3000个微突出物/cm2的范围内的孩吏突 出物密度。如在此详细讨论的，申请人已经发现所提及的透皮递送装置 提供了最佳的生物相容性。最显著地，当应用于受试者的皮肤时，本发 明的微突出物阵列不产生可察觉的出血或刺激。本领域普通技术人员应理解的是，对于在通常通过身体表面 和膜(包括皮肤)递送的广泛种类的任何试剂来说，本发明在递送生物活 性试剂方面具有实用性。 一般地，这包括在所有主要治疗领域中的活性 试剂。现在参考图1，其显示了微突出物阵列IO的一个实施方式。 如图1中说明的，微突出物阵列10包括多个孩i突出物12,其从片层或 平板14的一个表面向下伸出。微突出物12 —般从片层材料的单片形成，并且按合适大小 和形状制造以刺穿皮肤的角质层，借此在角质层中形成微切口来增强透 皮试剂流动。在示例性说明的实施方式中，形成片层14,其具有配置在 微突出物12附近的开口 16。然而，根据本发明，微突出物阵列IO不必 包括开口 16或任何保持部件。因而，在本发明的一个实施方式中，所 述微突出物阵列10不包括开口或固位体突出物。优选的，每个微突出物12具有小于约145微米的突出物长 度。更优选地，每个微突出物具有大约50-145微米范围内的长度。在优 选的实施方式中，每个微突出物12具有大约70-140微米范围内的长度。根据本发明，基于期望的流动速率、所采样或递送的试剂、
使用的递送或采样设备(即，电转运、被动的、渗透、压力驱动的，等 等)以及对本领域普通技术人员而言显而易见的其他因素，微突出物阵 列10中的微突出物12的数目是可变的。 一般地，每单位面积微突出物 的数量(即，微突出物密度)越大，分布穿过皮肤的试剂流动越多，因 为存在着更多的通路。
优选地，所述微突出物密度是至少大约100个微突出物 /cm2。在本发明的一个实施方式中，所述微突出物密度在大约200-3000 个微突出物/cn^的范围内。
在一个实施方式中，所述微突出物12用不锈钢、钛、镍钛 合金或类似的生物相容的材料如聚合材料来构建。
在另一个实施方式中，所述微突出物12用非导电材料如聚 合物构建。
对于上述微突出物阵列10和可以在本发明的范围内采用的 其他孩吏突出物设备、阵列和系统的进一步的细节在美国专利6,322,808、 6,230,051 Bl和前述的共同待决美国申请，特别是美国申请10/971,430 和10/970,901中公开了，通过引用将它们完全合并在此。
现在参考图2，其显示了本发明的一个实施方式，其中阵列 20的微突出物22包括含有试剂的生物相容性包被24。如在图2中示例 性说明的，微突出物22类似地从片层26向下伸出，其具有在其中形成 的开口 28。
根据本发明，所述含有试剂的包被含有至少一种生物活性试 剂。在本发明的一个实施方式中，所述生物活性试剂选自由小分子量化 合物、多肽、蛋白、寡核香酸、核酸和多糖构成的组。
在另一个实施方式中，所述生物活性试剂选自ACTH、淀粉 纤维素、血管紧张素、血管生长素、抗炎肽、BNP、降血钙素、内啡肽、 内皮素、GLIP、生长激素释放因子(GRF)、水蛭素、胰岛素、胰岛素 促生肽、神经肽Y、 PTH、 VIP、生长激素释放激素(GHRH)、奥曲肽、 垂体激素(例如，hGH) 、 ANF、生长因子，例如生长因子释放因子 (GFRF) 、 bMSH、促生长素释放抑制因子、血小板衍生生长因子释放 因子、人绒毛膜促性腺激素、促红细胞生成素、胰高血糖素、水蛭素类 似物、干扰素ou干扰素P、千扰素y、白细胞介素、粒细胞巨噬细胞集 落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促生育素(尿促卵泡素(FSH)和LH))、链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿激酶、 ANF、 ANP、 ANP清除抑制物、抗利尿激素激动剂、降血4丐素基因相关 肽(CGRP) 、 IGF-1、喷替米星、蛋白C、蛋白S、胸腺素a-l、加压素 拮抗剂类似物、ct-MSH、 VEGF、 PYY、 fondaparinux、阿地肝素、达肝 素、去纤苷、依诺肝素、水蛭素、那屈肝素、利维肝素、亭扎肝素、多 ;5克酸戊聚糖、寡核苷酸和寡核苦酸衍生物，例如福米韦生、阿仑膦酸、 氯膦酸、依替膦酸、伊班膦酸、英卡膦酸、帕米膦酸、利塞膦酸、替鲁 膦酸、唑来膦酸、argatroban、 RWJ445167、 RWJ-671818、芬太尼、瑞 芬太尼、舒芬太尼、阿芬太尼、lofentanyl、卡芬太尼和来自上述物质的 类似物和书f生物以及其混合物。
在选择性的实施方式中，所述生物活性试剂包含一种前述的 疫苗。
本领域普通技术人员应理解的是，为了促进试剂转运跨越皮 肤屏障，本发明还可以与各种各样的离子电渗或电转运系统联合使用， 因为就此来说本发明不受任何限制。在美国专利5,147,296、 5,080,646、 5,169,382和5,169383中公开了示例性的电转运试剂递送系统，其公开 内容通过完全引用合并在此。
术语"电转运，， 一般指让有益的试剂如药物或药物前体穿过 身体表面，例如皮肤、粘膜、指曱等等。通过应用电势，试剂的转运被 诱导或增强，所述电势产生了释放或增强试剂递送的电流的施加，或 者，用于"反向"电转运样品，或增强试剂的采样。试剂电转运入或出 人类身体可以通过各种方式实现。
—种广泛使用的电转运过程，离子电渗，包括带电离子的电 诱导的转运。另一种涉及不带电或中性带电分子的透皮转运(例如，葡 萄糖的透皮采样)的电转运过程，电渗透，则涉及含有试剂的溶剂在电 场的影响下穿过膜的运动。再一种电转运，电穿孔，涉及试剂穿过由对 膜施加电脉冲、高压脉冲形成的孔洞。
在许多情况下，超过一种所提及的过程可以以不同的程度同 时发生。因而，术语"电转运，，在此给出其最宽泛的可能解释，以包括 至少一种带电或不带电试剂或其混合物的电诱导的或增强的转运，不论 试剂实际上被转运的特定机制如何。另外，其他转运增强方法，例如超 声波导入(sonophoresis)或压电设备与本发明联合使用。 实施例
给出以下实施例以使得本领域技术人员能更清楚地理解和 实践本发明。它们不应被认为是限制本发明的范围，而仅是作为其代表 而示例性;也i兌明。实施例1
在无毛的豚鼠上进行实验来评估来自双凝血酶/因子Xa抑 制剂RWJ-445167的高有效负载微突出物系统的试剂递送，所述RWJ-445167作为用于急性和静脉血栓形成的日常治疗抗凝剂被评估。
在美国申请10/971,430和10/970,901中描述的预处理和集成 系统被采用来进行以下分析。分析图1所示的微突出物设计30a-30g。 具有固位体特征的微突出物设计(即，30a-30c)与集成系统一起使用， 而没有固位体特征的微突出物设计(即，30d-30g)与预处理系统一起使 用。
集成系统采用的凝胶制剂含有含水凝胶中的20 wt% RWJ-445167, 所述含水凝胶含有50wt。/。丙二醇和3。/。HEC。在应用所述系统 之后，凝胶制剂保持与皮肤接触直至24小时。除去制剂之后采集尿液 24小时，通过LC-MS测量完整的RWJ-445167。计算分泌在尿液中的药 物的总量，采用RWJ-445167 IV注射之后获得的尿排出结果来外推转运 的总量(在注射0.5到3 mg RWJ-445167之后，发现7.5%的剂量完整分 泌至尿液中)。
现在参考图4,显示了在24h的系统使用时间之后皮肤部位 的一系列相片。相片表明，使用较短的微突出物长度，刺激和出血被最 小化。
进行使用预处理系统的其他实验来比较120和145jum的微 突出物长度。图5所示的皮肤部位相片表明使用145 nm微突出物长度 仍然观察到一些出血点，而使用120 ym微突出物长度没有观察到出血 或红斑。
现在参考图6，显示了说明使用各种微突出物设计获得的组 合的红斑+水肺分值的图。如图6中示例性说明的，仅在使用120 pm微 突出物时没有观察到刺激。这些结果因而确认了使用更短的微突出物观 察到了更低的刺激。进一步地，皮肤部位与对照部位(24h的相同制剂 的使用，没有微突出物处理)是不可区分的。
24 h使用后对药物吸收的评估表明使用减小的微突出物长度 仅有药物吸收方面的轻微降低(参见图7)。当在不用微突出物阵列处 理的情况下将制剂施加到皮肤上24h时，药物吸收是不可测量的(检测 极限^每24h吸收0.2吗)。这表明，微突出物处理是非常有效的，因为 在用120jLim微突出物阵列预处理之后吸收了约2.5mg的药物，其相应 于至少10000倍的改善因子。此外，使用120 )Lim;f鼓突出物实现了持续 递送24h (参见图8)。
因而，所提及的实施例表明使用120 jxm微突出物阵列实现 了最佳的生物相容性和可接受的试剂递送。
根据上述描述，本领域的普通技术人员可以容易地确定本发 明尤其提供了用于增强生物相容性透皮递送系统的有效和高效的装 置。
不背离本发明的精神和范围，普通技术人员可以对本发明进 行各种改变和修饰来使它适合各种用途和状况。因而，这些变化和^修饰 适当地、合理地并旨在处于所附权利要求的等价物的完整范围之内。
权利要求
1.一种用于透皮递送药理学活性试剂的设备，所述设备包括具有多个刺穿角质层微突出物的部件，每个所述微突出物具有小于约145微米的长度；以及适合于通过所述微突出物透皮递送的至少一种活性试剂。
2. 权利要求l的设备，其中所述微突出物具有大约50到145微米范围内的长度。
3. 权利要求l的设备，其中所述微突出物具有大约70到140微米 范围内的长度。
4. 权利要求1的设备，其中所述微突出物具有约120微米的长度。
5. 权利要求1的设备，其中所述微突出物按阵列排列，所述阵列 具有大于100个微突出物/cn^的微突出物密度。
6. 权利要求1的设备，其中所述微突出物按阵列排列，所述阵列 具有大约200到3000个微突出物/cm2的范围内的微突出物密度。
7. 权利要求1的设备，其中所述微突出物用金属或类似的生物相 容性材料制造，所述金属选自不锈钢、钛、镍钛合金。
8. 权利要求1的设备，其中所述活性试剂被包被在至少一个所述 微突出物上。
9. 权利要求1的设备，其中所述活性试剂处于设置在至少一个微 突出物上的生物相容性包被中。
10. 权利要求1的设备，其中所述活性试剂选自由小分子量化合物、 多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸和多糖构成的组。
11. 权利要求l的设备，其中当应用于受试者的皮肤时，所述微突 出物不产生可察觉的出血或刺激。
12. —种透皮递送药理学活性试剂的方法，所述方法包括 提供具有微突出物部件的递送系统，所述部件包括多个刺穿角质层微突出物，其中每个所述微突出物具有小于约145微米的长度；以及至 少一种适合于通过所述农i突出物透皮递送的活性试剂；以及 施加所述部件到受试者的表面。
13. 权利要求12的方法，其中所述微突出物具有大约50到145微米范围内的长度。
14. 权利要求12的方法，其中所述微突出物具有大约70到140微
15. 权利要求12的方法，其中所迷微突出物具有约120微米的长度。
16. 权利要求12的方法，其中所述微突出物按阵列排列，所述阵 列具有大于100个微突出物/ci^的微突出物密度。
17. 权利要求12的方法，其中所述微突出物按阵列排列，所述阵 列具有大约200到3000个微突出物/cm2的范围内的微突出物密度。
18. 权利要求12的方法，其中当应用于受试者的皮肤时，所述微 突出物不产生可察觉的出血或刺激。
全文摘要
一种具有多个微突出物的透皮递送部件，适合于刺穿受试者的角质层，每个所述微突出物具有小于145微米的长度。在优选的实施方式中，每个微突出物具有大约50-145微米范围内的长度。
文档编号A61M37/00GK101119764SQ200680005134
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年2月16日
发明者A·P·塞米, C·张, M·J·N·科尔米尔, R·安德森, W·林 申请人:阿尔扎公司