专利名称：用于经皮疫苗递送的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及经皮递送系统和方法。更具体地，本发明涉及经皮和细胞内疫苗递送系统和方法。
背景技术：
活性剂(或者药物)最通常地经口或者通过注射施用。不幸的是，许多活性剂当经口施用时完全无效或者具有显著减小的功效，因为它们不被吸收或者在进入血流前受到不利的影响，从而不具有所希望的活性。另一方面，活性剂向血流的直接注射尽管确保在施用期间活性剂不受到改变，但是是困难的、不方便的、疼痛的和不舒适的过程，其有时导致很差的患者依从性。
术语“经皮”在本文用作一般术语，指活性剂穿过皮肤层。术语“经皮”指活性剂(例如，治疗剂，如药物或免疫学活性剂，如疫苗)通过皮肤递送到局部组织或者全身循环系统而不实质性切割或者穿透皮肤，如用手术刀切割或者用皮下针穿刺皮肤。经皮活性剂递送包括通过被动扩散递送以及基于外部能源，如电(例如，离子电渗和电穿孔)和超声(例如，超声透入疗法)递送。
尽管活性剂通过角质层和表皮扩散，但是通过角质层扩散的速率通常是限制步骤。为了实现有效剂量，许多化合物需要比通过简单被动经皮扩散可以实现的速率更高的递送速率。
因此，原则上，经皮递送提供了施用活性剂的方法，所述活性剂不然将需要通过口服或皮下注射或者静脉内输注递送。经皮药物递送提供了这些方面的改进。经皮递送当与经口递送比较时避免了消化道的恶劣环境，绕过了消化道药物代谢，减小了首过效应，并避免了消化酶和肝脏酶的可能的失活作用。同样地，在透皮施用期间消化道不受到活性剂的影响，因为许多活性剂如阿司匹林对消化道具有不利影响。
经皮递送系统还提供了相对于更侵入性的皮下或者静脉内活性剂递送选择的优点。特别地，皮肤的显著的切割或者穿刺，如用手术刀切割或者用皮下针穿刺皮肤是不必要的。这使感染和疼痛的危险最小化。
考虑到皮肤作为免疫器官的功能，经皮递送还为接种提供了显著优点。进入皮肤的病原体遇到特化细胞高度组织的和多样的群体，所述特化细胞能够通过多种机制消灭微生物。表皮朗氏细胞是有效的抗原呈递细胞。淋巴细胞和皮肤巨噬细胞在真皮各处渗透。角质细胞和朗氏细胞表达或者可以经诱导产生多种免疫学活性化合物。这些细胞一起协调产生一系列复杂事件，这些事件最终控制先天性免疫应答和特异免疫应答。
还认为非复制的抗原(即，被杀死的病毒、细菌、亚基疫苗)进入抗原呈递细胞的内体途径。所述抗原经加工并且与II类MHC分子结合表达在细胞表面上，导致CD4+T细胞的活化。实验证据表明引入抗原外源性地诱导很少或者不诱导与I类MHC结合的细胞抗原表达，导致无效CD8+T活化。另一方面，复制性疫苗(例如，活的减毒病毒，如脊髓灰质炎和天花疫苗)导致有效体液和细胞免疫应答并且认为是疫苗中的“金字标准”。通过DNA疫苗可以实现相似的宽免疫应答谱。
与此相比，基于蛋白质的疫苗，作为亚基疫苗，和杀灭的病毒和细菌疫苗主要引起体液应答，因为最初的抗原呈递通过II类MHC途径发生。能够使得也通过I类MHC途径呈递这些疫苗的方法将具有重要价值，因为它将扩宽免疫应答谱。
一些报导已经提出可以用表面活性剂配制可溶性蛋白质抗原，导致通过I类途径的抗原呈递并诱导抗原特异的I类限制的CTL(Raychaudhuri等人1992)。也已经阐明通过胞饮泡的渗透性溶解引入蛋白质抗原以导致I类抗原加工途径(Moore，等人)。电穿孔技术通常用于在体外和体内将大分子导入细胞，尤其是基于DNA的治疗。用质粒DNA编码靶抗原进行的研究已经清除地阐明当使用电穿孔时可以显著增加递送效率。使用电穿孔也将蛋白质如抗体递送到细胞，表明细胞内靶标酶的功能抑制(Chakrabarti，等人)。
已经用电穿孔细胞内地体内递送生物制品和通过多种施用途径，包括经皮体内递送生物制品。认识到使用该技术可以递送和表达DNA疫苗。不幸的是，还已知在清醒患者中电穿孔由于与侵入性电极和有关强烈的电脉冲相关的疼痛和肌肉反应而是不实用的。
相反地，离子电渗当前正用于通过粘膜和经皮施用递送药理学活性剂，是相对非侵入性的、良好耐受的，并且正开发用于清醒或走动患者中。
因此有利的是利用离子电渗用于经皮和细胞内递送疫苗。不幸的是，离子电渗递送已经限制了经皮递送高分子量化合物的能力。
有许多尝试试图在经皮药物递送前通过机械穿刺皮肤增强经皮通量。见，例如，美国专利5,279,544、5,250,023和3,964,482。此外，美国专利申请2002/0016562教导联合使用离子电渗和微突出物阵列。
然而，还没有出版的文献报导基于蛋白质的疫苗分子向皮肤抗原呈递细胞(APC)的体内细胞内离子电渗递送，该递送导致除了II类MHC/HLA呈递分子外，蛋白质表位还向I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。具体地，没有提到使用经涂布的微突出物阵列结合离子电渗来实现所提到的递送。
也没有出版的文献报导使用经涂布的微突出物阵列结合离子电渗来实现DNA疫苗细胞内地体内递送和随后DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和所述蛋白质表位除了向II类MHC/HLA呈递分子外还向I类MHC/HLA呈递分子的加载。
因此，本发明的一个目的是提供经皮活性剂递送系统和方法，其基本减小或者消除了与现有技术活性剂递送系统相关的前述缺点和不利之处。
本发明的另一目的是提供用于向皮肤抗原呈递细胞(“APC”)的经皮疫苗递送的系统和方法。
本发明的另一目的是提供经皮疫苗递送系统和方法，其使用离子电渗增强进入皮肤和免疫学相关皮肤细胞的疫苗通量。
发明概述根据上面的目的和将在下面提及并且变得明显的目的，根据本发明用于经皮递送疫苗的系统和方法包括离子电渗装置，其具有供体电极、反电极、用于为电极提供离子电渗能量的电路，含有疫苗的适于经皮递送的制剂，和非电活性微突出物部件，其具有从其延伸的许多角质层-穿刺微突出物。
在本发明的一个实施方案中，微突出物部件具有至少约10个微突出物/cm2，更优选地，至少200-2000个微突出物/cm2的微突出物密度。
在一个实施方案中，微突出物部件由不锈钢、钛、镍钛合金或者类似的生物相容性材料制造。
在最优选的实施方案中，微突出物部件由非导体材料，如聚合物制造。备选地，可以用非导体材料，如Parylene涂布微突出物部件。
在本发明的一个实施方案中，微突出物部件是分开的组件。
在备选实施方案中，微突出物部件接近离子电渗装置的供体电极放置。
所述疫苗可以包括病毒和细菌、基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗，和基于核酸的疫苗。
在本发明的一个实施方案中，疫苗是基于蛋白质的疫苗。在此类实施方案中，对电极应用离子电渗能量优选提供了基于蛋白质的疫苗的体内细胞内递送，从而基于蛋白质的疫苗向皮肤-呈递细胞的递送导致基于蛋白质的疫苗表位除了向受试者中II类MHC/HLA呈递分子外还向I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。
在另一方面，在所述受试者中产生细胞和体液应答。
在本发明的另一个实施方案中，疫苗是DNA疫苗。在此类实施方案中，对电极应用离子电渗能量优选提供了基于DNA的疫苗的体内细胞内递送，和随后所述DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和导致蛋白质表位除了向II类MHC/HLA呈递分子外还向I类MHC/HLA呈递分子的加载。
在额外方面，在所述受试者中产生细胞和体液应答。备选地，仅产生细胞应答。
适宜的抗原活性剂包括，但不限于，蛋白质、多糖缀合物、寡糖和脂蛋白形式的抗原。这些亚基疫苗包括百日咳博德特氏菌(Bordetellapertussis)(重组的PT疫苗-无细胞的)、破伤风梭菌(Clostridium tetani)(纯化的，重组的)、白喉杆菌(Corynebacterium diptheriae)(纯化的，重组的)、巨细胞病毒(糖蛋白亚基)、组A链球菌(糖蛋白亚基，带有破伤风类毒素的糖缀合物组A多糖，连接到毒性亚基载体的M蛋白质/肽，M蛋白质，多价型特异的表位、半胱氨酸蛋白酶，C5a肽酶)、乙型肝炎病毒(重组PreS1、Pre-S2、S，重组核心蛋白质)、丙型肝炎病毒(重组表达的表面蛋白质和表位)、人乳头瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组蛋白质L2和E7[来自HPV-6]、MEDI-501重组VLP L1来自HPV-11，四价重组BLP L1[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(Legionellapneumophila)(纯化的细菌表面蛋白质)、脑膜炎萘瑟氏菌(Neisseriameningitides)(带有破伤风类毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合至脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合至CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合至CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F]、梅毒螺旋体(treponema pallidum)(表面脂蛋白)、水痘带状疱疹病毒(Varicellazoster virns)(亚基，糖蛋白)，和霍乱弧菌(vibrio cholerae)(缀合脂多糖)。
完整病毒或细菌包括，但不限于，弱化或者杀灭的病毒，如巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人乳头瘤病毒、风疹病毒和水痘带状疱疹，弱化或杀灭的细菌，如百日咳博德特氏菌、破伤风梭菌、白喉杆菌、组A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，和它们的混合物。
额外的通过商业途径可得到的含有抗原活性剂的疫苗包括，但不限于，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、天花疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗，和白喉(diptheria)疫苗。
包含核酸的疫苗包括，但不限于，单链和双链核酸，如超螺旋的质粒DNA；线性质粒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，如mRNA。核酸的大小可以长达数千千碱基。此外，在本发明的某些实施方案中，核酸可以偶联蛋白质活性剂或者可以包括一种或多种化学修饰，如硫代磷酸酯部分。核酸的编码序列包含抗原序列，希望针对所述抗原产生免疫应答。此外，对于DNA，启动子和多腺苷酸化序列也掺入到疫苗构建体中。可以编码的抗原包括感染性疾病、病原体以及癌抗原的所有抗原组分。从而，所述核酸可以应用于例如，感染性疾病、癌症、过敏、自身免疫，和炎性疾病。
与疫苗抗原一起可以组成疫苗的适宜的免疫应答增强性佐剂包括磷酸铝凝胶；氢氧化铝；海藻葡聚糖β-葡聚糖；霍乱毒素B亚基；CRL1005平均值为x＝8和y＝205的ABA嵌段聚合物；γ菊糖线性(不分枝的)β-D(2-＞1)聚fructofuranoxyl-α-D-葡萄糖；Gerbu佐剂N-乙酰基葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰基胞壁酰基-L-丙氨酰-D-谷氨酰胺(GMDP)、二甲基二(十八烷基)氯化铵(DDA)、L-脯氨酸锌盐络合物(Zn-Pro-8)、咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTMN-乙酰基glucoaminyl-N-乙酰基胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-甘油二棕榈酸酯；MTP-PE脂质体C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；MurametideNac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuranβ-葡聚糖；QS-21；S-284634-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽VQGEESNDK·HCl(IL-1β163-171肽)；和苏氨酰-MDP(TermurtideTM)N-乙酰基胞壁酰基-L-苏氨酰-D-异谷酰胺，和白介素18、IL-2、IL-12、IL-15，佐剂还包括DNA寡核苷酸，如含有CpG的寡核苷酸。此外，还可以使用编码免疫调节性淋巴因子的核酸序列，所述免疫调节性淋巴因子为例如IL-18、IL-2、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10、γ干扰素和NFKB调节信号蛋白质。
在本发明的优选实施方案中，所述制剂包含在微突出物部件上放置的生物相容的涂层。
应用于微突出物部件以形成固态涂层的涂布制剂可以包含具有至少一种疫苗的水性和非水性制剂，所述疫苗可以溶于生物相容的载体或者悬浮在载体中。
在本发明的一个实施方案中，涂布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、阴离子的或者非离子表面活性剂，包括，sodium lauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，其他失水山梨糖醇衍生物，如失水山梨糖醇月桂酸酯，和烷氧基化醇，如聚乙二醇单十二醚-4(laureth-4)。
在本发明的一个实施方案中，表面活性剂的浓度为涂布溶液制剂的约0.001-2重量％。
在本发明的另一个实施方案中，涂布制剂包括具有两亲性性质的至少一种聚合材料或者聚合物，其可以包括，但不限于，纤维素衍生物，如羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、或者乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、以及普流罗尼类物质(pluronics)。
在本发明的一个实施方案中，呈献两亲性质的聚合物的浓度为涂料的约0.01-20重量％，更优选地约0.03-10重量％。
在另一实施方案中，涂布制剂包括亲水聚合物，其选自下面的组聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇和它们的混合物，和类似聚合物。
在本发明的一个优选实施方案中，涂布制剂中亲水聚合物的浓度为涂布制剂的约0.01-20重量％，更优选地约0.03-10重量％。
在本发明的另一实施方案中，涂布制剂包括生物相容性载体，其可以包括，但不限于，人白蛋白、生物工程化人白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖多硫酸酯、聚氨基酸、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水苏糖。
优选地，涂布制剂中生物相容性载体的浓度为涂布制剂的约2-70重量％，更优选地约5-50重量％。
在另一实施方案中，涂布制剂包括稳定剂，其可以包含，但不限于，非还原糖、多糖、还原糖，或者脱氧核糖核酸酶抑制剂。
在另一实施方案中，涂布制剂包括血管收缩剂，其可以包含，但不限于，阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉(oxymethazoline)、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素、丁苄唑啉和它们的混合物。最优选的血管收缩剂包括肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉和丁苄唑啉。
如果使用，血管收缩剂的浓度优选为涂料的约0.1重量％到10重量％。
在本发明的另一实施方案中，涂布制剂包括至少一种“途径开放调节剂”，其可以包含，但不限于，渗透性试剂(例如，氯化钠)、两性离子化合物(例如，氨基酸)和消炎剂，如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐和强的松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝血剂，如柠檬酸、柠檬酸盐(例如，柠檬酸钠)、糊精硫酸钠、阿司匹林和EDTA。
优选地，涂布制剂的粘度小于约500厘泊和大于3厘泊。
在本发明的一个实施方案中，如从微突出物表面测量的，涂层厚度小于25微米，更优选地，小于10微米。
在本发明的其他实施方案中，制剂包含水凝胶，其可以掺入到凝胶包中。优选地，所述系统还包含与供体电极相邻放置的活性剂贮器，该贮器适于含有水凝胶制剂。
相应地，在本发明的某些实施方案中，水凝胶制剂含有至少一种疫苗或者免疫学活性剂。优选地，该活性剂包含一种前述疫苗，包括，但不限于，病毒和细菌、基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗和基于核酸的疫苗。
供体贮器中含有的水凝胶制剂优选包含基于水的水凝胶，其具有大分子聚合物网络。
在本发明的优选实施方案中，所述聚合物网络包含，但不限于，羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)，以及普流罗尼类物质。
水凝胶制剂优选包含一种表面活性剂，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。
在本发明的一个实施方案中，表面活性剂包括，sodiumlauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，其他失水山梨糖醇衍生物，如失水山梨糖醇月桂酸酯，和烷氧基化醇，如聚乙二醇，如聚乙二醇单十二醚-4。
在另一个实施方案中，水凝胶制剂包括具有两亲性性质的聚合材料或者聚合物，其可以包括，但不限于，纤维素衍生物，如羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基乙基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、或者乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、以及普流罗尼类物质。
在本发明另一个实施方案中，水凝胶制剂含有至少一种途径开放调节剂(pathway patency modulator)，其可以包含，但不限于，渗透性试剂(例如，氯化钠)、两性离子化合物(例如，氨基酸)和消炎剂，如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐和强的松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝血剂，如柠檬酸、柠檬酸盐(例如，柠檬酸钠)、糊精硫酸钠和EDTA。
在再一个实施方案中，水凝胶制剂包括至少一种血管收缩剂，其可以包含，但不限于，肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉、丁苄唑啉、阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素、丁苄唑啉和它们的混合物。
根据本发明，待递送的疫苗可以包含于在凝胶包贮器中放置的水凝胶制剂中，包含于在微突出物部件上放置的生物相容涂层中或者包含在水凝胶制剂和生物相容涂层两者中。此外，在涂层中包含疫苗的实施方案也可以使用水凝胶贮器来水化和溶解涂层。
根据本发明方法的一个实施方案，如下通过离子电渗装置将疫苗(包含在活性剂贮器中放置的水凝胶制剂中，包含在微突出物部件上放置的生物相容涂层中或者包含在水凝胶制剂和生物相容涂层中)递送到患者将上面讨论的系统与患者皮肤紧密接触，其中微突出物穿刺角质层，对电极施加电流并递送疫苗。
在一个实施方案中，微突出物部件与电极集成，从而在除去微突出物部件前施加电流。
根据另一优选实施方案，经涂布的微突出物部件最初施加于患者的皮肤，优选通过冲击施加器，然后将离子电渗装置应用于皮肤，借此电极部件接触所施加的微突出物部件。还优选地，所述施加器能够以这种方式施加微突出物部件使所述微突出物部件在10毫秒或者更短时间内以至少0.05焦耳/cm2微突出物部件的动力击打患者的角质层。
在可选择的实施方式中，在施加并除去经涂布的微突出物部件以后，然后贴近预处理的区域将离子电渗疗法装置放置于患者皮肤上。
在本发明的一个实施方案中，将离子电渗装置置于患者的皮肤上后，在10秒到1天的时间内施加约50μA到20mA的电流。
在备选实施方案中，将离子电渗装置置于患者的皮肤上后，在10秒到1天的时间内施加约0.5V-20V的电压。
在本发明的一个实施方案中，将离子电渗装置置于患者的皮肤上后，通过缓慢升高所施加的电条件实现目标电流强度或者电压。
在备选实施方案中，从目标电流强度或者电压开始，随时间电条件下降。
在另一备选实施方案中，在离子电渗的整个持续时间期间，使用上面的电条件，施加持续1秒到12小时的连续脉冲。
在其中疫苗为基于蛋白质的疫苗的本发明方法中，对电极应用离子电渗能量优选提供了基于蛋白质的疫苗的体内细胞内递送，由此基于蛋白质的疫苗向皮肤-呈递细胞的递送导致疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子以外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。还优选地，在所述受试者中产生细胞和体液应答。
在其中疫苗为DNA疫苗的本发明方法中，对电极应用离子电渗能量优选提供了基于DNA的疫苗的体内细胞内递送，由此基于DNA的疫苗向皮肤-呈递细胞的递送导致由该DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和所述疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子以外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。还优选地，在所述受试者中产生细胞和体液应答。备选地，仅产生细胞应答。
附图简述从下文和从本发明的优选实施方案的更具体的描述，如在附图中阐明的，其他特征和优点将变得显而易见，并且在所述附图中相似的参考字符通常指整个视图中的相同部分或元件，附图中
图1是根据本发明，用于经皮递送疫苗的离子电渗装置的一个实施方案的图示；图2是根据本发明，用于经皮递送疫苗的离子电渗装置的另一个发明详述详细描述本发明前，将理解本发明不限于具体例证的材料、方法或者结构，因为这些当然可以改变。从而，尽管在本发明的实践中可以使用与本发明描述的相似或者相当的许多材料和方法，但是本文描述了优选的材料和方法。
还将理解本文中使用的命名法仅用于描述本发明的具体实施方案并且不意在限定。
除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所述技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
此外，本文上文和下文中引用的所有出版物、专利和专利申请都完整引入本文作为参考。
最后，如本说明书和所附权利要求书中所用的，除非内容清楚的指出相反意思，否则单数形式“一”、“这”包括复数指示物。从而，例如，对“一种活性剂”的引用包括两种或多种此类活性剂，对“一种微突出物”的引用包括两种或多种此类微突出物等等。
定义本文所用术语“经皮的”指将活性剂递送到皮肤里面和/或穿过皮肤递送。
本文所用术语“经皮通量”指经皮递送速率。
本文所用术语“疫苗”指含有免疫活性剂或者活性剂如抗原的物质或者混合物的组合物，其当以免疫有效量施用时能够引起有益的免疫应答。此类活性剂的实例包括，但不限于，病毒和细菌、基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗和基于核酸的疫苗。
尤其对于基于蛋白质的疫苗和DNA疫苗，离子电渗优选提供疫苗的体内细胞内递送。对于基于蛋白质的疫苗，该向皮肤-呈递细胞的递送导致基于蛋白质的疫苗表位除II类MHC/HLA呈递分子以外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。优选地，产生细胞和体液应答。
关于DNA疫苗，基于DNA的疫苗向皮肤-呈递细胞的递送导致由该DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和所述疫苗表位除II类MHC/HLA呈递分子以外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的加载。还优选地，在所述受试者中产生细胞和体液应答。备选地，仅产生细胞应答。
可用于本发明的适宜的抗原活性剂包括，但不限于，蛋白质、多糖缀合物、寡糖和脂蛋白形式的抗原。这些亚基疫苗包括百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)(重组的PT疫苗-无细胞的)、破伤风梭菌(Clostridium tetani)(纯化的，重组的)、白喉杆菌(Corynebacteriumdiptheriae)(纯化的，重组的)、巨细胞病毒(糖蛋白亚基)、组A链球菌(糖蛋白亚基，带有破伤风类毒素的糖缀合物组A多糖，连接到毒性亚基载体的M蛋白质/肽，M蛋白质，多价型特异的表位、半胱氨酸蛋白酶，C5a肽酶)、乙型肝炎病毒(重组PreS1、Pre-S2、S，重组核心蛋白质)、丙型肝炎病毒(重组表达的表面蛋白质和表位)、人乳头瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组蛋白质L2和E7[来自HPV-6]、MEDI-501重组VLP L1来自HPV-11，四价重组BLP L1[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(Legionella pneumophila)(纯化的细菌表面蛋白质)、脑膜炎萘瑟氏菌(Neisseria meningitidis)(带有破伤风类毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合至脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合至CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合至CRM1970的糖缀合物[1，4，5，6B，9V，14，18C，19F，23F]、梅毒螺旋体(treponema pallidum)(表面脂蛋白)、水痘带状疱疹病毒(Varicella zoster virus)(亚基，糖蛋白)，和霍乱弧菌(vibriocholerae)(缀合脂多糖)。
完整病毒或细菌包括，但不限于，弱化或者杀灭的病毒，如巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人乳头瘤病毒、风疹病毒和水痘带状疱疹，弱化或杀灭的细菌，如百日咳博德特氏菌、破伤风梭菌、白喉杆菌、组A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，和它们的混合物。
可通过商业途径得到的含有抗原活性剂并且可用于本发明的疫苗包括，但不限于，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、天花疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗，和白喉疫苗。
可以根据本发明方法递送的包含核酸的疫苗包括，但不限于，单链和双链核酸，如超螺旋的质粒DNA；线性质粒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，如mRNA。核酸的大小可以长达数千千碱基。此外，在本发明的某些实施方案中，核酸可以偶联蛋白质活性剂或者可以包括一种或多种化学修饰，如硫代磷酸酯部分。核酸的编码序列包含抗原序列，希望针对所述抗原产生免疫应答。此外，对于DNA，启动子和多腺苷酸化序列也掺入到疫苗构建体中。可以编码的抗原包括感染性疾病、病原体以及癌抗原的所有抗原组分。从而，所述核酸可以应用于例如，感染性疾病、癌症、过敏、自身免疫，和炎性疾病。
与疫苗抗原一起可以组成疫苗的适宜的免疫应答增强性佐剂包括磷酸铝凝胶；氢氧化铝；海藻葡聚糖β-葡聚糖；霍乱毒素B亚基CRL1005平均值为x＝8和y＝205的ABA嵌段聚合物；γ菊糖线性(不分枝的)β-D(2-＞1)聚fructofuranoxyl-α-D-葡萄糖；Gerbu佐剂N-乙酰基葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰基胞壁酰基-L-丙氨酰-D-谷氨酰胺(GMDP)、二甲基二(十八烷基)氯化铵(DDA)、L-脯氨酸锌盐络合物(Zn-Pro-8)、咪喹莫特(1-(2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉-4-胺；ImmTherTMN-乙酰基glucoaminyl-N-乙酰基胞壁酰-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-甘油二棕榈酸酯；MTP-PE脂质体C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)；MurametideNac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3；Pleuranβ-葡聚糖；QS-21；S-284634-氨基-a，a-二甲基-1H-咪唑[4，5-c]喹啉-1-乙醇；sclavo肽VQGEESNDK·HCl(IL-1β163-171肽)；和苏氨酰-MDP(TermurtideTM)N-乙酰基胞壁酰-L-苏氨酰-D-异谷酰胺，和白介素18、IL-2、IL-12、IL-15，佐剂还包括DNA寡核苷酸，如含有CpG的寡核苷酸。此外，还可以使用编码免疫调节性淋巴因子的核酸序列，所述免疫调节性淋巴因子为例如IL-18、IL-2、IL-12、IL-15、IL-4、IL-10、γ干扰素和NFKB调节信号蛋白质。
所提到的疫苗也可以为多种形式，如游离碱、酸、带电或不带电分子、分子络合物的组分或者药学上可接受的盐。而且，可以使用在身体pH、酶等条件下容易水解的活性剂的简单衍生物(如醚、酯、酰胺等)。
如本领域技术人员将明白的，除了很少的例外，铝佐剂疫苗制剂当冷冻和干燥时通常丧失效力。为了保持本发明的铝吸附的疫苗制剂的效力和/或免疫原性，可以如临时申请号[律师卷号ALZ5156PSP1，2004年9月28日提交]中公开的那样进一步处理所提到的制剂；将所述临时申请完整引入本文作为参考。
将理解可以向本发明的活性剂来源、贮器和/或涂层中掺入一种以上的疫苗，并且术语“活性剂”的使用绝不排除使用两种或多种此类活性剂或药物。
当疫苗为免疫学活性剂时，应使用术语“生物有效量”或者“生物有效速率”并且其表示刺激或者引起所希望的免疫结果(通常有益的)所需的免疫学活性剂的量或者速率。用于本发明的水凝胶制剂和涂层中的免疫学活性剂的量将是递送实现所希望的免疫学结果所需的活性剂的量的用量。实践中，这将取决于所递送的具体免疫学活性剂、递送部位和将活性剂递送到皮肤组织内的溶解和释放动力学而有很大变化。
本文所用术语“微突出物”指穿刺元件，其适于穿刺或者割穿活动物，尤其哺乳动物，更尤其人的皮肤的角质层进入下面的表皮层，或者表皮和真皮层。
在本发明的一个实施方案中，穿刺元件具有小于1000微米的突出物长度。在另一实施方案中，穿刺元件具有小于500微米，更优选，小于250微米的突出物长度。微突出物通常具有约5到50微米的宽度和厚度。微突出物可以形成不同形状，如针、空心针、刀片、大头针、冲头或者它们的组合。
本文所用术语“微突出物部件”通常意味着包含在阵列上排列的用于穿刺角质层的许多微突出物的微突出物阵列。可以通过从薄片蚀刻或者冲压许多微突出物并将微突出物折叠或者弯曲出薄片平面外形成例如图3中所示的结构而形成微突出物部件。还可以以其他已知的方式，例如如美国专利6,050,988公开的(将其完整引入作为参考)通过形成一个或多个带(沿着每个带的边具有微突出物)可以形成微突出物部件。
本文所用术语“离子电渗”一般指通过身体表面(如皮肤、粘膜或者指甲)递送治疗剂(带电的、不带电的或者其混合物)，其中通过应用电压至少部分引起或者帮助递送。如本领域已知的，离子电渗疗法，一种电转运过程，包括带电离子的电诱导的转运。
电渗是不带电或者中性带电分子的经皮转运(例如，葡萄糖的经皮取样)中所涉及的另外一种类型的电转运过程，电渗涉及溶剂与活性剂在电场的影响下穿过膜的运动。
在许多情况中，一种以上所提到的过程可以不同程度地同时发生。因此，术语“离子电渗”在此处以最广义的可能解释给出，以包括至少一种带电或不带电的活性剂，或者其混合物的电诱导的或者增强的转运，而不管该活性剂实际上被转运的特定机制。
在典型的经皮离子电渗系统中，在数分钟到数天时间的长时间期间内应用微安到数毫安的低恒定电流。备选地，在数分钟到数天时间的长时间期间内应用数毫伏到数伏的低恒定电压。通过缓慢升高所应用的电条件也可以实现目标安培数或者伏特数。备选地，从目标安培数或者伏特数开始，可以随时间降低电条件。备选地，在离子电渗的总持续时间期间应用使用上面的电条件的连续脉冲。上面的电条件在本文总称为“离子电渗能量”。上面的条件不同于在电穿孔领域中应用的电条件并且不导致穿过细胞膜形成可测量的孔。
本文所用术语“电穿孔”通常认为短时间内将细胞暴露于强电场可以暂时去稳定细胞膜。该效应由于诱导的跨膜电位而已经被描述为介电击穿，并且也称作“电通透作用”。优选地，细胞膜的通透状态是暂时的。通常，电处理停止后，细胞保持去稳定化状态数分钟量级的时间。通常通过电容器放电功率装置使用非常短(微秒到毫秒)的时程和大于50V/cm的场强产生用于穿孔的电场。方波和射频脉冲也已经用于细胞电穿孔。
如上面指出的，本发明包含将疫苗经皮递送到患者的系统和方法。该系统通常包括离子电渗递送装置，其具有供体电极、反电极和用于向电极提供离子电渗能量的电路，和非电活性微突出物部件，该部件具有从其延伸的许多角质层穿刺微突出物。
现在参考图1和2，其中图示了可以用于本发明的示范性离子电渗装置。首先参考图1，离子电渗装置10a通常包括供体电极部件12和反电极部件14。电极部件12、14的这些指定不是关键的并且可以在任意特定装置中或者可以在所示的装置10的操作中颠倒。
电极部件可以进一步是分开的单元，如图1中所示，或者是在它们之间具有电绝缘体的集成单元。
离子电渗装置10a还包括电路20，其与电极部件12和14和适宜的电源22如电池连通。
参考图1，电极部件12包括供体电极13，其优选与活性剂贮器16相邻放置。活性剂贮器16适于在其中接受活性剂制剂(例如，水凝胶制剂)。在活性剂贮器16和供体电极13之间任选插入离子交换膜(未显示)以最小化离子竞争。此外，在离子交换膜和供体电极13之间可以任选插入电解质水凝胶(未显示)。
如图1中图解的，电极部件14包括反电极15，其优选与返回贮器18相邻放置。返回贮器18适于在其中接受适宜的电解质，如盐水水凝胶。
供体电极和反电极优选由电导电材料如金属组成。例如，可以从金属箔、金属筛网、沉积或者涂布在适宜的衬背上的金属或者通过压延(calendaring)，膜蒸发，或者通过在聚合物粘合剂基质中混合导电材料形成电极。适宜的导电材料的实例包括，但不限于，碳、石墨、银、锌、铝、铂、不锈钢、金和钛。例如，如上面提到的，阳极电极可以由银组成，银也是电化学可氧化的。阴极电极可以由碳和电化学可还原的氯化银组成。
由于银对哺乳动物的相对低的毒性所以相对其他金属是优选的。氯化银是优选的，因为在阴极发生的电化学还原反应(AgCl+c.sup.-AG+Cl.sup.-)产生氯离子，其在多数哺乳动物中普遍存在并且对多数哺乳动物是无毒的。
供体电极和反电极直接连接到电路20并且在本文中定义为“电活性的”。
离子电渗装置10a还包括微突出物部件30，其在优选实施方案中接近电极部件12放置。如下文中详细讨论的，微突出物部件30包括许多微突出物34(或者其阵列)，其当应用于患者时适于穿刺角质层(见图3)。
现在参考图2，其中显示了可以在本发明范围内使用的另一种离子电渗装置10b。如图2中图解的，装置10b基本上与图1中所示装置10a相同，只是微突出物部件30是分开的组件。
通常，电极部件12、14的合并的皮肤接触面积可以为约1cm2到约200cm2，但是通常将为约5cm2到约50cm2。
根据本发明，离子电渗装置10b可以通过任选的离子导电粘性层粘附到皮肤。备选地，或者结合地，微突出物34可以构造成倒钩形式以将装置锚定到皮肤。
装置10a或10b还优选包括可剥离的释放衬垫，其在即将将装置应用于皮肤前除去。备选地，装置10a或10b可以通过通常用于经皮药物递送装置的类型的粘性外罩粘附到皮肤。
现在参考图3，显示了用于本发明的微突出物部件30的一个实施方案。如图3中图解的，微突出物部件30包括微突出物阵列32，其具有许多微突出物34。微突出物34优选以基本上90°角度从薄片36延伸，该薄片在所提到的实施方案中包括开口38。
根据本发明，薄片36可以整合到递送片，其包括薄片36的衬垫40，并且还可以包括用于将递送片粘附到皮肤的胶粘剂16(见图5)。在该实施方案中，通过从薄金属片36蚀刻或者冲压出许多微突出物34并从薄片36的平面弯出微突出物34形成微突出物34。
在本发明的一个实施方案中，微突出物部件30具有至少约10个微突出物/cm2，更优选地，至少约200-2000个微突出物/cm2范围的微突出物密度。优选地，活性剂所穿过的每单位面积开口数为至少约10个开口/cm2并且小于约2000个开口/cm2。
如所指出的，微突出物34优选具有小于1000微米的突出物长度。在一个实施方案中，微突出物34具有小于500微米，更优选小于250微米的突出物长度。微突出物34还优选具有约5到50微米的宽度和厚度。
可以从多种金属，如不锈钢、钛、镍钛合金，或者类似的生物相容性材料制造微突出物部件30。优选地，由钛制造微突出物部件30。
根据本发明，微突出物部件30还可以由非传导材料如聚合物制造。备选地，可以用非传导材料，如Parylene涂布微突出物部件。
根据本发明，微突出物部件30优选为非电活性的(即，通过电解质与电极13分开)。
可以用于本发明的微突出物部件包括，但不限于，美国专利6,083,196、6,050,988和6,091,975中公开的部件，将所述专利完整引入本文作为参考。
可以用于本发明的其他微突出物部件包括通过用硅片蚀刻技术蚀刻硅或者通过使用蚀刻的微模对塑料成型形成的部件，如美国专利5,879,326中公开的部件，将该专利公开完整引用作为本文的参考。
根据本发明，待递送的生物活性剂(即疫苗)可以包含在放置在活性剂贮器16中的水凝胶制剂中，包含在放置在微突出物部件30上的生物相容性涂层中，或者包含在水凝胶制剂和生物相容性涂层两者中。
现在参考图4，其中显示了具有微突出物34的微突出物部件30，其中微突出物34包括生物相容性涂层35。根据本发明，涂层35可以部分或者完全覆盖每个微突出物34。例如，涂层35可以为涂布在微突出物34上的干燥图案涂层。涂层35还可以在形成微突出物34之前或者之后涂覆。
根据本发明，可以通过多种已知方法将涂层35涂覆于微突出物34。优选地，只对微突出物部件30或者微突出物34的穿刺皮肤的那些部分(例如，尖端39)涂覆涂层。
一种此类涂布方法包括浸渍涂布。浸渍涂布可以描述为通过将微突出物34部分或完全浸入到涂布溶液中来涂布微突出物。通过使用部分浸入技术，可以将涂层35仅限于微突出物34的尖端39。
另一种涂布方法包括辊涂法，其使用辊涂机制，该机制类似地将涂层35局限于微突出物34的尖端39。辊涂方法公开在美国申请10/099,604(公布号2002/0132054)中，将该申请完整引用作为参考。
如所提到的申请中详细讨论的，所公开的辊涂方法提供了光滑涂层，其在皮肤穿刺期间不易从微突出物34的移去。在图2A中进一步图示了微突出物尖端涂层的光滑横切面。
根据本发明，微突出物34可以还包括适于接受和/或增加涂层35的体积的工具，如孔(未显示)、槽(未显示)、表面不规则体(未显示)或者相似的修饰，其中所述工具提供了增加的表面积，其上可以存放更大量的涂层。
可以在本发明范围内使用的另一种涂布方法包括喷雾涂布。根据本发明，喷雾涂布可以包括形成涂布组合物的气溶胶悬浮物。在一个实施方案中，将具有约10到200皮升的小滴大小的气溶胶悬浮物喷雾到微突出物10然后干燥。
图案涂布也可以用于涂布微突出物34。可以使用用于将沉积的液体定位在微突出物表面的分配系统涂布图案涂层。所沉积的液体的量优选为0.1到20纳升/微突出物。适宜的精确计量的液体分配器的实例公开在美国专利5,916,524；5,743,960；5,741,554；和5,738,728中，将它们全文引入本文作为参考。
使用已知的电磁阀分配器，任选使用通常使用电场控制的液体运动装置和定位装置，也可以使用喷墨技术涂布微突出物涂布制剂。来自印刷工业的其它液体分配技术或本领域已知的类似液体分配技术也可以用于涂布本发明的图案涂层。
如所指出的，根据本发明的一个实施方案，应用于微突出物部件30以形成固体涂层的涂布制剂可以包含水性和非水性制剂，其含有至少一种生物活性剂，更优选地，含有疫苗。根据本发明，疫苗可以溶于生物相容的载体中或者悬浮在载体中。
根据本发明，涂布制剂优选包括至少一种润湿剂。如本领域公知的，润湿剂通常描述为两亲性分子。当含有润湿剂的溶液应用于疏水基质时，该分子的疏水基团结合到疏水基质，而该分子的亲水部分保持与水接触。结果，该基质的疏水表面没有用润湿剂的疏水基团覆盖，使得其容易被溶剂湿润。润湿剂包括表面活性剂以及具有两亲性质的聚合物。
在本发明的一个实施方案中，涂布制剂包括至少一种表面活性剂。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、阴离子的或者非离子的。表面活性剂的实例包括，sodiumlauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，其他失水山梨糖醇衍生物，如失水山梨糖醇月桂酸酯，和烷氧基化醇，如聚乙二醇单十二醚-4。最优选的表面活性剂包括吐温20、吐温80和SDS。
优选地，表面活性剂的浓度为涂布溶液制剂的约0.001-2重量％。
在本发明的另一实施方案中，涂布制剂包括具有两亲性质的至少一种聚合物材料或聚合物。所提到的聚合物的实例包括，但不限于，纤维素衍生物，如羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、或者乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、以及普流罗尼类物质。
在本发明的一个实施方案中，具有两亲性质的聚合物的浓度优选为涂布制剂的约0.01-20重量％，更优选地约0.03-10重量％。甚至更优选地，润湿剂的浓度为涂布制剂的约0.1-5重量％。
如本领域技术人员将理解的，所提到的润湿剂可以单独或者组合使用。
根据本发明，涂布制剂还可以包括亲水聚合物。优选的亲水聚合物选自下面的组聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇和它们的混合物，和类似聚合物。如本领域公知的，所提到的聚合物增加粘度。
涂布制剂中亲水聚合物的浓度优选为涂布制剂的约0.01-20重量％，更优选地约0.03-10重量％。甚至更优选地，润湿剂的浓度为涂布制剂的约0.1-5重量％。
根据本发明，涂布制剂还可以包括生物相容性载体，如共同待决的美国申请10/127,108中公开的生物相容性载体，将所述申请完整引入本文作为参考。适宜的生物相容性载体的实例包括人白蛋白、生物工程化人白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖多硫酸酯、聚氨基酸、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水苏糖。
优选地，涂布制剂中生物相容性载体的浓度为涂布制剂的约2-70重量％，更优选地约5-50重量％。甚至更优选地，润湿剂的浓度为涂布制剂的约10-40重量％。
根据本发明，涂布制剂还可以包括稳定剂，如共同待决的美国申请60/514,533中公开的稳定剂，将所述申请完整引入本文作为参考。适宜的稳定剂的实例包括但不限于非还原糖、多糖、还原糖，或者脱氧核糖核酸酶抑制剂。
本发明的涂料还可以包括血管收缩剂，如共同待决的美国申请号10/674,626和60/514,433中公开的血管收缩剂，将所述申请完整引入本文作为参考。如在所述共同待决的申请中提到的，血管收缩剂用于控制在微突出物部件应用期间和应用后的出血。优选的血管收缩剂包括，但不限于，阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素、丁苄唑啉和它们的混合物。最优选的血管收缩剂包括肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉和丁苄唑啉。
如果使用，血管收缩剂的浓度优选为涂料的约0.1重量％到10重量％。
在本发明的再一个实施方案中，涂布制剂包括至少一种“途径开放调节剂”，如共同待决的美国申请09/950,436中公开的那些，将所述申请的内容完整引用作为参考。如在所述共同待决申请中指出的，途径开放调节剂预防或者减小皮肤的天然愈合过程，从而防止微突出物部件阵列在角质层中形成的途径或者微裂缝的闭合。途径开放调节剂的实例包括，但不限于，渗透性试剂(例如，氯化钠)和两性离子化合物(例如，氨基酸)。
如所述共同待决申请中定义的，术语“途径开放调节剂”还包括消炎剂，如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐和强的松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝血剂，如柠檬酸、柠檬酸盐(例如，柠檬酸钠)、糊精硫酸钠、阿司匹林和EDTA。
根据本发明，涂布制剂还可以包括非水溶剂，如乙醇、丙二醇、聚乙二醇等等，染料、颜料、惰性填充剂、渗透增强剂、赋形剂，和本领域已知的药物产品或经皮装置的其他常规组分。
还可以向涂布制剂中加入其他已知的制剂添加剂，只要它们不会不利地影响涂布制剂的必要溶解性和粘性特征和干燥涂层的物理完整性。
优选地，涂布制剂具有小于约500厘泊且大于3厘泊的粘度以便有效涂布每个微突出物10。更优选地，涂布制剂具有约3-200厘泊的粘度。
根据本发明，所希望的涂层厚度取决于薄片的每单位面积微突出物的密度和涂布组合物的粘度和浓度以及所选的涂布方法。优选地，涂层厚度小于50微米。
在一个实施方案中，如从微突出物表面测量的，涂层厚度小于25微米，更优选地，小于10微米。甚至更优选地，涂层厚度为约1到10微米。
在所有情况中，涂布涂层后，通过多种方法将涂布制剂干燥到微突出物10上。在本发明的优选实施方案中，涂布的部件5在环境房间条件中干燥。然而，可以用多种温度和湿度水平将涂布制剂干燥到微突出物上。此外，可以将涂布的部件5加热、冻干、冷冻干燥或者用类似技术从涂层除去水。
现在参考图6和7，对于保存和应用(根据本发明的一个实施方案)，通过粘性片31将微突出物部件30优选悬浮在固位体环50中，如共同待决的美国申请09/976,762(公布号2002/0091357)中详细描述的那样，将该申请完整引用作为参考。
将微突出物部件30放置在固位体环50中后，对患者的皮肤应用微突出物部件30。优选地，使用冲击施加器对皮肤应用微突出物部件30，如共同待决的美国申请09/976,798中公开的那样，将该申请完整引用作为参考。
在本发明的其他方面，在水凝胶制剂中含有疫苗。优选地，供体贮器12中所含水凝胶制剂包含基于水的水凝胶，如共同待决的申请60/514,433中所公开的水凝胶制剂，将该申请完整引用作为参考。
如本领域公知的，水凝胶是可以在水中膨胀的大分子聚合物网络。适宜的聚合物网络的实例包括，但不限于，羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)，以及普流罗尼类物质。最优选的聚合物材料是纤维素衍生物。这些聚合物可以以具有不同平均分子量的多种等级得到并且因此显示出不同流变学性质。
根据本发明，水凝胶制剂还包括一种表面活性剂(即，润湿剂)。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。表面活性剂的实例包括sodiumlauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，其他失水山梨糖醇衍生物，如失水山梨糖醇月桂酸酯，和烷氧基化醇，如聚乙二醇单十二醚-4。最优选的表面活性剂包括吐温20、吐温80和SDS。
优选地，水凝胶制剂进一步包括具有两亲性质的聚合物材料或聚合物。所提到的聚合物的实例包括，但不限于，纤维素衍生物，如羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、或者乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、以及普流罗尼类物质。
优选地，表面活性剂的浓度占水凝胶制剂的0.001％到2重量％。显示出两亲性质的聚合物的浓度为水凝胶制剂的约0.5-40重量％。
如所提到的，根据本发明的至少一个额外实施方案，水凝胶制剂含有至少一种生物活性剂，更优选地，含有疫苗。优选地，所述疫苗包含一种上述疫苗，包括，但不限于，病毒和细菌、基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗和基于核酸的疫苗。
在本发明的另一实施方案中，水凝胶制剂含有至少一种途径开放调节剂，如共同待决的美国申请09/950,436中公开的那些，将所述申请的内容完整引用作为参考。适宜的途径开放调节剂包括，但不限于，渗透性试剂(例如，氯化钠)、两性离子化合物(例如，氨基酸)和消炎剂，如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐和强的松龙21-琥珀酸钠盐，和抗凝血剂，如柠檬酸、柠檬酸盐(例如，柠檬酸钠)、糊精硫酸钠和EDTA。
根据本发明，水凝胶制剂还可以包括非水溶剂，如乙醇、异丙醇、丙二醇、聚乙二醇等等，染料、颜料、惰性填充剂、渗透增强剂、赋形剂，和本领域已知的药物产品或经皮装置的其他常规组分。
水凝胶制剂可以还包括至少一种血管收缩剂。适宜的血管收缩剂类似地包括，但不限于，肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉、丁苄唑啉、阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素、丁苄唑啉和它们的混合物。
根据本发明的一个实施方案，将疫苗(包含在放置于活性剂贮器16中的水凝胶制剂中，或者包含在微突出物部件30上的生物相容性涂层中，或者包含在两者中)如图1中图解所示通过离子电渗装置如下递送到患者装置(例如，10a)与患者皮肤紧密接触放置，其中微突出物34穿刺角质层。可以基于医生或者患者的偏好、活性剂递送方案或者其他因素如化妆品，选择人体上的多个部位。
根据另一优选实施方案，通过冲击施加器或者促动器，如共同待决的美国申请09/976,798中的公开的那样(将其完整引入本文作为参考)，将微突出物部件30最初应用于患者的皮肤。如共同待决的申请60/514,433中公开的，应用微突出物部件后，将离子电渗装置10a应用于皮肤上，从而电极部件12接触微突出物部件30。
备选地，如共同待决的申请60/514,387中公开的，应用和除去微突出物部件后，然后将离子电渗装置10b贴近预处理的区域置于患者的皮肤上。
根据本发明，在装置(10a和10b)置于患者皮肤上后，在10秒到1天的时间期限内应用50μA-20mA范围的电流。
备选地，在将装置置于患者皮肤上后，在10秒到1天的时间期限内应用0.5V-20V的电压。
备选地，将装置置于患者皮肤上后，通过缓慢升高所应用的电条件也可以实现目标安培数或者伏特数。
备选地，从目标安培数或者伏特数开始，可以随时间降低电条件。
备选地，在离子电渗的总持续时间期间使用上面的电条件施加持续1秒到12小时的连续脉冲。
实施例给出下面的实施例使得本领域技术人员能更清楚地理解和实践本发明。不应将实施例理解为限制本发明的范围而应该理解为仅仅作为本发明的代表阐明。
实施例1该实验研究DNA的递送方式的影响和离子电渗对由所递送的DNA编码的标记基因的基因表达的影响。使用与离子电渗装置组合的微突出物部件来增加无毛豚鼠(HGP)中DNA的细胞内递送和基因表达。研究了使用微突出物阵列递送的6个组，以及一个使用常规皮下针通过皮内注射接受DNA的DNA递送组，和一个阴性对照组。已知通过插入皮肤中的电反应性针电极施加电穿孔脉冲来增加基因表达并且包括在该实验中作为阳性对照。
组1通过涂布的微突出物阵列递送DNA，不用离子电渗或者电穿孔。
组2通过涂布的微突出物阵列然后通过穿孔的DNA递送，其中通过单独的电活性2×6针阵列电极应用电穿孔，该递送作为阳性对照。
组3通过经涂布的微突出物阵列然后在除去微突出物阵列后使用含有HEC凝胶的供体电极部件通过阴极离子电渗递送DNA。
组3A通过经涂布的微突出物阵列然后在除去微突出物阵列后使用含有DNA/HEC凝胶的供体电极部件通过阴极离子电渗递送DNA。
组4通过经涂布的微突出物阵列然后在将非电活性微突出物部件留在皮肤中的情况下使用含有HEC凝胶的供体电极部件通过阴极离子电渗递送DNA。
组4A通过微突出物阵列然后在将非电活性微突出物部件留在皮肤中的情况下使用含有DNA/HEC凝胶的供体电极部件通过阴极离子电渗递送DNA。
组5通过皮内注射递送DNA。
组6未处理的皮肤。
材料和方法使用两种不同的微突出物阵列。两个阵列都包含从薄片平面以约90°角度弯出的钛微突出物和约2cm2的面积。第一种阵列(1035)具有657个微突出物/cm2的微突出物密度，并且每个微突出物具有225微米的长度。第二种阵列(1066)具有140个微突出物/cm2的微突出物密度，并且每个微突出物具有600微米的长度。
两个阵列都用绿色荧光蛋白(GFP)表达质粒干燥涂布，对于阵列1066为每个阵列40μg DNA，对于1035为每个阵列60μg DNA。来自组2、3、3A、4和4A的两个动物组接受阵列1035，来自组1、2、3、3A、4和4A的两个动物接受阵列1066。
对于组1和2，系统包含粘性衬垫(直径2.6cm)，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组3和3A，系统包含粘附到粘性衬垫环(直径2.6cm)的粘性环，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组4和4A，系统包含粘性衬垫环(直径2.6cm)，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组3、3A、4和4A，用于阴极和阳极部件的不含有DNA的离子电渗凝胶为350μl在2％HEC(NATROSOL250HHX PHARM，HERCULES Int.Lim.，Netherlands，测定的分子量Mw1890000，Mn1050000)中的0.15M氯化钠水溶液。对于凝胶中含有DNA的阴极，供体电极部件由贴近阴极的350μl 20mM NaCl、2％水性HEC凝胶和贴近皮肤的175μl，3.6mg/ml DNA，25mM Gly-His，0.2％Tween 20，1.5％水性HEC凝胶组成。两个凝胶通过阳离子交换膜(Nafion)分开。
用于常规针电穿孔(EP)电极的条件为4EP脉冲，100V/cm，40msec.，2Hz.，通过在微突出物阵列递送部位插入皮肤的2×6针阵列电极(6NA，Cytopulse)递送。正和负针列之间的距离为6mm，针的长度为4mm。所用的脉冲产生器为BioRad GenePulser XcellTM。
用于该实施例的离子电渗(IO)条件对总共60mA×分钟(15分钟处理时间)设置为4mA。通过在应用即刻开始之前将所指示量的配制的HEC凝胶分配到电极部件贮器来装配阳极和阴极电极部件。阳极和阴极之间的距离(中心)为3cm。使用离子电渗动力供应装置DOMEDphoresor II，Model No.PM100。
DNA向HGP皮肤的递送如下。使用冲击施加器向所麻醉的HGP的侧腹应用经涂布的微突出物阵列。对于组1和2，阵列应用后1分钟，除去粘附到粘性衬垫的微突出物阵列。对于组2，除去微突出物阵列后，立即将6NA插入皮肤直到针头的全长。对于组3和3A，阵列应用后1分钟，除去粘附到粘性衬垫环的微突出物阵列，留下粘性环与皮肤接触。对于组3、3A、4和4A，微突出物应用后1分钟，将供体电极部件应用于粘性环(组3和3A)或者应用于微突出物阵列的粘性衬垫环(组4和4A)。通过微突出物阵列递送DNA后立即应用电条件(EP或者IO)，而所有动物保持麻醉。
微突出物阵列系统的结构和其组件在美国专利申请2002/0128599和美国临时申请60/514,433和60/514,387中有详细描述。冲击施加器在美国专利申请2002/0123675中有详细描述。
微突出物DNA递送后质粒DNA的细胞内摄入通过用逆转录酶聚合酶链式反应(rtPCR)测量在mRNA水平上的编码的GFP蛋白质的基因表达来测量。DNA递送后1天(24小时)，处死动物并从所有处理的部位、皮内注射部位和未处理的皮肤部位的中心得到8mm皮肤活组织。对活组织称重，通过切碎和短暂超声处理匀浆。用Stratagen RNA提取试剂盒(Absolutely RNATMRT-PCR Miniprep Kit(Stratagene400800)根据生产商的方案提取RNA，并使用ProSTAR First strandRT-PCR试剂盒(Stratagene目录号200420)产生第一链cDNA。使用Invitrogen KitPCR Supermix(Invitrogen 10572014)进行rtPCR反应。
该实例的PCR条件如下。所用的引物包括Intron RT5’引物-5′CCG GGA ACG GTG CAT TGG AA 3′[SEQ.ID NO.1]和3′p2243引物-5′TGCTTGGACTGGGCCATGGT 3′[SEQ.ID NO.2]。所提供的片段为958bp(质粒)和131bp(信息)。在50μl反应物中使用2μl引物与5μg总起始RNA。PCR反应条件为95℃5分钟，92℃1分钟40个循环，66℃30秒，72℃1分钟；和72℃延伸10分钟。通过凝胶电泳分析8μlPCR反应物以确定131个核苷酸的GFP mRNA特异片段的存在。该方法以定性方式检测GFP表达。
表1DNA递送到皮肤中24小时后HGP中GFP表达质粒的基因表达。将阳性基因表达定义为rtPCR mRNA分析中可以检测的信号。N表示每组的动物数。
rtPCR测定法提供了确定在mRNA水平上基因表达的灵敏但是相对非定量的方法。如在表1中看到的，通过在微突出物阵列递送DNA后的离子电渗在HGP皮肤中产生了基因表达，而仅通过微突出物递送不导致可检测的表达。该实例表明在通过微突出物阵列递送到皮肤后通过离子电渗的DNA细胞内递送是可行的。此外，还阐明电穿孔可以不是基因转移所必需的。
实施例2当细胞外递送蛋白质疫苗时，得到了体液应答，因为通过II类MHC/HLA途径发生抗原的呈递。仅当蛋白质疫苗被递送到胞质溶胶中(或者当抗原作为复制性疫苗或者DNA疫苗在细胞内产生时)时才实现额外的细胞免疫应答。在该实施例中，研究了通过微突出物阵列技术使用干燥涂布的阵列或者凝胶贮器的经皮多肽疫苗递送和帮助细胞内递送的离子电渗的组合。监视对乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)蛋白质的免疫应答。评估了9个处理组组1HBsAg蛋白质涂布的微突出物阵列(MA)递送(5分钟应用时间)，没有任何离子电渗或者电穿孔。
组2HBsAg蛋白质涂布的微突出物阵列递送(5分钟应用时间)，然后除去微突出物阵列后15分钟离子电渗。
组3HBsAg蛋白质涂布的微突出物阵列递送(5分钟应用时间)，接着将非电活性微突出物部件留在皮肤中的情况下应用15分钟离子电渗。
组4应用未涂布的微突出物阵列，然后除去微突出物阵列后进行离子电渗，在凝胶贮器中具有HBsAg蛋白质。在15分钟的离子电渗前凝胶贮器在皮肤上保持5分钟。
组4A应用未涂布的微突出物阵列，然后除去微突出物阵列后应用凝胶贮器中的HBsAg蛋白质，没有离子电渗。凝胶贮器在皮肤上保持20分钟。
组5应用未涂布的微突出物阵列，然后在将非电活性微突出物部件留在皮肤中的情况下进行离子电渗，在凝胶贮器中具有HBsAg蛋白质。在15分钟的离子电渗前凝胶贮器在皮肤上保持5分钟。
组5A应用未涂布的微突出物阵列，然后在将非电活性微突出物部件留在皮肤中的情况下应用凝胶贮器中的HBsAg蛋白质，无离子电渗。凝胶贮器在皮肤上保持20分钟。
组6将凝胶贮器中的HBsAg蛋白质应用于皮肤5分钟，然后进行15分钟的离子电渗。
图6A将凝胶贮器中的HBsAg蛋白质应用于皮肤20分钟，无离子电渗。
材料和方法微突出物阵列涂层30μg HBsAg蛋白质(Aldevron，Fargo，N.D.)/2cm21035阵列，通过辊涂布方法，使用含有20mg/mL HBsAg蛋白质、20mg/mL蔗糖，2mg/mL HEC，和2mg/mL Tween 20的水性制剂得到。
对于组1，系统包含粘性衬垫(直径2.6cm)，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组2、4和4A，系统包含粘附到粘性衬垫环(直径2.6cm)的粘性环，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组3、5和5A，系统包含粘性衬垫环(直径2.6cm)，2cm2的微突出物阵列粘附在中间。对于组2和3，用于阳极部件的离子电渗凝胶为350μl在2％HEC(NATROSOL250HHX PHARM，HERCULES Int.Lim.，Netherlands，Mw1890000，Mn 1050000)中的0.15M氯化钠水溶液。对于组4、4A、5、5A、6和6A，供体电极部件由贴近阳极的350μl 20mMNaCl、2％水性HEC凝胶和贴近皮肤的175μl、20mg/ml HbsAg蛋白质，25mM His-Glu，0.2％Tween 20，1.5％水性HEC凝胶pH5.2组成。两个凝胶通过阴离子交换膜(Sybron)分开。对于组2、3、4、5和6，用于阴极部件的离子电渗凝胶为350μl在2％HEC中的0.15M NaCl水溶液。
离子电渗条件4mA，共60mA×分钟(15分钟处理时间)。通过在即刻应用到皮肤之前将所指示量的配制的HEC凝胶分配到电极部件贮器来装配阳极和阴极电极部件。阳极和阴极之间的距离(中心)为3cm。使用离子电渗动力供应装置DOMED phoresor II，Model No.PM100。
HBsAg蛋白质向无毛豚鼠(HGP)皮肤的递送使用冲击施加器向所麻醉的HGP的侧腹应用经涂布的微突出物阵列。对于组1，阵列应用后5分钟，除去粘附到粘性衬垫的微突出物阵列。对于组2、4和4A，应用阵列后5分钟，除去粘附到粘性衬垫环的微突出物阵列，留下粘性环与皮肤接触，并且将供体电极部件应用于粘性环。对于组3、5和5A，应用后5分钟，将供体电极部件应用于微突出物阵列的粘性衬垫环。对于组6和6A，应用电条件前，将电极部件应用于完整皮肤5分钟。通过微突出物阵列或者凝胶递送HBsAg蛋白质后立即应用电条件(无或者IO)，而所有动物保持麻醉。
使用相同处理条件在第4周进行一次加强应用后2周，使用ABBOTT AUSAB EIA Diagnostic Kit和定量板测量体液免疫应答。表2中高于10mIU/ml的保护水平的抗体滴定度标记为“阳性”。
使用替代测定法测定细胞应答以预测CTL活性在得到用于抗体滴定度测定的血清时收获脾细胞并且在用HBsAg蛋白质在体外再刺激5天后通过ELISPOT测定法测定产生γ干扰素的CD8细胞的数目(通过抗-CD4-包被的Dynabeads(Dynal，NY)耗竭CD4阳性细胞后孔中的。当(i)用HBsAg再刺激的孔中的细胞数显著(P＜0.05，斯氏t检验)高于用卵白蛋白(Ova)-一种无关抗原再刺激的孔中的细胞数时，(ii)形成斑点的细胞(SFC)的净数目(用HBsAg刺激的孔中的SCF减去用Ova刺激的孔中的SFC数)为5和更大，和(iii)HBsAg孔中SFC的平均数与Ova孔中SFC的平均数的比大于2.0时，记录为“阳性”应答。
表2处理表和免疫应答
该实施例阐明离子电渗组合通过微突出物阵列的蛋白质递送可以导致对多肽疫苗的体液和细胞应答。仅通过微突出物递送导致产生体液应答，而仅通过离子电渗或者被动渗透不导致可检测的免疫应答。该实施例阐明在通过微突出物阵列递送到皮肤后通过离子电渗对蛋白质抗原的细胞内递送是可行的。
不背离本发明的精神和范围，技术人员可以对本发明作出多种改变和修饰使其适应多种用法和条件。所以，这些改变和修饰适当地、公平地并且意在包括在所附权利要求等价方案的完整范围内。
权利要求
1.用于经皮递送疫苗的系统，其包含含有疫苗的活性剂制剂，所述制剂适于经皮递送；非电活性微突出物部件，其具有许多角质层穿透性微突出物；和离子电渗装置，其具有供体电极、反电极、为所述电极提供离子电渗能量的电路，和包括电解质的供体电极组件，该供体电极部件适于并且放置以用以分离所述供体电极与所述微突出物部件。
2.权利要求1的系统，其中所述活性剂制剂包含放置于所述微突出物部件上的生物相容的涂层，所述活性剂制剂从涂布制剂形成。
3.权利要求1的系统，其中所述微突出物部件具有至少约10个微突出物/cm2的微突出物密度。
4.权利要求3的系统，其中所述微突出物部件具有约200-2000个微突出物/cm2的微突出物密度。
5.权利要求1的系统，其中所述微突出物部件包含选自不锈钢、钛、和镍钛合金构成的组的材料。
6.权利要求1的系统，其中所述微突出物部件包含非导电材料。
7.权利要求1的系统，其中所述疫苗包含基于蛋白质的疫苗。
8.权利要求7的系统，其中所述离子电渗能量向所述电极的供应提供了所述基于蛋白质的疫苗的体内细胞内递送，由此所述基于蛋白质的疫苗向皮肤呈递细胞的所述递送导致所述基于蛋白质的疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。
9.权利要求8的系统，其中在所述受试者中产生细胞应答和体液应答。
10.权利要求1的系统，其中所述疫苗包含DNA疫苗。
11.权利要求10的系统，其中所述离子电渗能量向所述电极的供应提供了所述DNA疫苗的体内细胞内递送，由此所述DNA疫苗的所述递送导致由所述DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的加载。
12.权利要求11的系统，其中在所述受试者中产生细胞应答和体液应答。
13.权利要求11的系统，其中在所述受试者中仅产生细胞应答。
14.权利要求1的系统，其中所述疫苗选自由病毒、弱化的病毒、杀灭的病毒、细菌、弱化的细菌、杀灭的细菌、基于蛋白质的疫苗、基于多糖的疫苗、基于核酸的疫苗、蛋白质、多糖缀合物、寡糖、脂蛋白、百日咳博德特氏菌(重组的PT疫苗-无细胞的)、破伤风梭菌(纯化的，重组的)、白喉杆菌(纯化的，重组的)、巨细胞病毒(糖蛋白亚基)、组A链球菌(糖蛋白亚基，带有破伤风类毒素的糖缀合物组A多糖，连接到毒性亚基载体的M蛋白质/肽，M蛋白质，多价型特异的表位、半胱氨酸蛋白酶，C5a肽酶)、乙型肝炎病毒(重组PreS1、Pre-S2、S，重组核心蛋白质)、丙型肝炎病毒(重组表达的表面蛋白质和表位)、人乳头瘤病毒(衣壳蛋白，TA-GN重组蛋白质L2和E7[来自HPV-6]、MEDI-501重组VLP L1来自HPV-11，四价重组BLP L1[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质)、脑膜炎萘瑟氏菌(带有破伤风类毒素的糖缀合物)、绿脓假单胞菌(合成肽)、风疹病毒(合成肽)、肺炎链球菌(缀合至脑膜炎球菌B OMP的糖缀合物[1，4，5，6B，9N，14，18C，19V，23F]、缀合至CRM197的糖缀合物[4，6B，9V，14，18C，19F，23F]、缀合至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(亚基，糖蛋白)、霍乱弧菌(缀合脂多糖)、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人乳头瘤病毒、风疹病毒、水痘带状疱疹、百日咳杆菌、破伤风梭菌、白喉杆菌、组A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、霍乱弧菌、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、天花疫苗、肝炎疫苗、百日咳疫苗、白喉疫苗、核酸、单链核酸、双链核酸、超螺旋的质粒DNA、线性质粒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、RNA分子，和mRNA构成的组。
15.权利要求1的系统，其中所述制剂还包含免疫应答增强性佐剂，其选自由磷酸铝凝胶，氢氧化铝，α-葡聚糖，β-葡聚糖，霍乱毒素B亚基，CRL1005，平均值为x＝8和y＝205的ABA嵌段聚合物，γ菊糖，线性(不分枝的)β-D(2-＞1)聚fructofuranoxyl-α-D-葡萄糖，Gerbu佐剂，N-乙酰基葡糖胺-(β1-4)-N-乙酰基胞壁酰基-L-丙氨酰-D-谷氨酰胺(GMDP)，二甲基二(十八烷基)氯化铵(DDA)，L-脯氨酸锌盐络合物(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-乙酰基glucoaminyl-N-乙酰基胞壁酰基-L-Ala-D-isoGlu-L-Ala-甘油二棕榈酸酯，MTP-PE脂质体，C59H108N6O19PNa-3H2O(MTP)，Murametide，Nac-Mur-L-Ala-D-Gln-OCH3，Pleuran，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-1β163-171肽)，苏氨酰-MDP(TermurtideTM)，N-乙酰基胞壁酰基-L-苏氨酰-D-异谷酰胺，白介素18(IL-18)，IL-2，IL-12，IL-15，IL-4，IL-10，DNA寡核苷酸，含有CpG的寡核苷酸，γ干扰素和NFκB调节信号蛋白质构成的组。
16.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括表面活性剂。
17.权利要求16的系统，其中所述表面活性剂选自由sodiumlauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，失水山梨糖醇衍生物、失水山梨糖醇月桂酸酯、烷氧基化醇和聚乙二醇单十二醚-4构成的组。
18.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括两亲性聚合物。
19.权利要求18的系统，其中所述两亲性聚合物选自由纤维素衍生物、羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟基乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类物质构成的组。
20.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括亲水聚合物。
21.权利要求20的系统，其中所述亲水聚合物选自由聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇和它们的混合物构成的组。
22.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括生物相容性载体。
23.权利要求20的系统，其中所述生物相容性聚合物选自人白蛋白、生物工程化人白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖多硫酸酯、聚氨基酸、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖和水苏糖。
24.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括稳定剂，其选自由非还原糖、多糖、还原糖，和脱氧核糖核酸酶抑制剂构成的组。
25.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括血管收缩剂。
26.权利要求25的系统，其中所述血管收缩剂选自由肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉、丁苄唑啉、阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素、丁苄唑啉构成的组。
27.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂包括途径开放调节剂。
28.权利要求27的系统，其中所述途径开放调节剂选自由渗透性试剂、氯化钠、两性离子化合物、氨基酸、消炎剂、倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐、强的松龙21-琥珀酸钠盐、抗凝血剂、柠檬酸、柠檬酸盐、柠檬酸钠、糊精硫酸钠和EDTA构成的组。
29.权利要求2的系统，其中所述涂布制剂具有小于约500厘泊和大于3厘泊的粘度。
30.权利要求2的系统，其中所述涂层具有小于约25微米的厚度。
31.权利要求1的系统，其中所述活性剂制剂包含水凝胶并且其中所述系统还包括与所述供体电极相邻放置的活性剂贮器，所述活性剂贮器适于接受所述水凝胶。
32.权利要求31的系统，其中所述水凝胶包含大分子聚合物网络。
33.权利要求32的系统，其中所述大分子聚合物网络选自由羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟基乙基纤维素(EHEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)、聚(氧化乙烯)、聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和普流罗尼类物质构成的组。
34.权利要求31的系统，其中所述水凝胶包括表面活性剂。
35.权利要求34的系统，其中所述表面活性剂选自由sodiumlauroamphoacetate、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨酯，如吐温20和吐温80，失水山梨糖醇衍生物、失水山梨糖醇月桂酸酯、烷氧基化醇和聚乙二醇单十二醚-4构成的组。
36.权利要求31的系统，其中所述水凝胶包括两亲性聚合物。
37.权利要求36的系统，其中所述两亲性聚合物选自由纤维素衍生物、羟基乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟基乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟基乙基纤维素(EHEC)和普流罗尼类物质构成的组。
38.权利要求31的系统，其中所述水凝胶包括途径开放调节剂。
39.权利要求38的系统，其中所述途径开放调节剂选自由渗透性试剂、氯化钠、两性离子化合物、氨基酸、消炎剂、倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠盐、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、对氟米松磷酸二钠盐和强的松龙21-琥珀酸钠盐、抗凝血剂、柠檬酸、柠檬酸盐、柠檬酸钠、糊精硫酸钠和EDTA构成的组。
40.权利要求31的系统，其中所述水凝胶包括血管收缩剂。
41.权利要求40的系统，其中所述血管收缩剂选自由肾上腺素、萘唑啉、四氢唑啉、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、萘胺唑啉、麝草唑啉、氧甲唑啉、丁苄唑啉、阿米福林、咖啡氨醇、甲环戊丙胺、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚咪唑啉、甲噻嗯唑啉、甲氧胺福林、萘唑啉、异肾上腺素、异辛胺、鸟氨酸加压素、羟甲唑啉、苯福林、苯乙醇胺、苯丙醇胺、环己丙甲胺、假麻黄碱、四氢唑啉、萘胺唑啉、庚胺、麝草唑啉、加压素和丁苄唑啉构成的组。
42.权利要求1的系统，其中所述微突出物部件是所述离子电渗装置的集成部分。
43.权利要求1的系统，其还包括具有接触表面的施加器，其中所述微突出物部件通过固位体可释放地安装在所述施加器上并且其中所述施加器一旦激活，就将所述接触表面以如下的方式接触所述微突出物部件使得所述微突出物部件可以在10毫秒或更短时间内以至少0.05焦耳/cm2微突出物部件的动力击打患者的角质层。
44.将疫苗经皮递送到受试者的方法，该方法包括步骤提供离子电渗装置，其具有供体电极、反电极、为所述电极提供离子电渗能量的电路、包括疫苗的制剂和非电活性微突出物部件，其中所述微突出物部件具有许多角质层穿透性微突出物；将所述微突出物部件紧密接触患者的皮肤，其中所述微突出物穿刺所述患者的角质层；和对所述电极提供离子电渗能量以经皮递送所述疫苗。
45.权利要求44的方法，其还包括步骤提供具有接触表面的施加器，其中所述微突出物部件通过固位体可释放地安装在所述施加器上；和激活所述施加器以将所述接触表面以如下的方式接触所述微突出物部件使得所述微突出物部件击打所述角质层。
46.权利要求45的方法，其中所述激活所述施加器的步骤导致所述微突出物部件在10毫秒或更短时间内以至少0.05焦耳/cm2微突出物部件的动力击打所述角质层。
47.权利要求46的方法，其还包括激活所述施加器后将所述微突出物部件与所述离子电渗装置接触以提供所述离子电渗能量的步骤。
48.权利要求44的方法，其还包括在应用所述离子电渗能量前从所述患者的角质层除去所述微突出物部件的步骤。
49.权利要求44的方法，其中所述微突出物部件是所述离子电渗装置的集成部分。
50.权利要求44的方法，其中对所述电极提供离子电渗能量的所述步骤包括在约1.0分钟到1天的时间期限内应用约50μA-20mA的电流。
51.权利要求44的方法，其中对所述电极提供离子电渗能量的所述步骤包括在约1.0分钟到1天的时间期限内应用约0.5V-20V的电压。
52.权利要求44的方法，其中所述疫苗包含基于蛋白质的疫苗。
53.权利要求52的方法，其中所述离子电渗能量向所述电极的供应提供了所述基于蛋白质的疫苗的体内细胞内递送，从而所述基于蛋白质的疫苗向皮肤呈递细胞的所述递送导致所述基于蛋白质的疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的细胞加载。
54.权利要求53的方法，其中在所述受试者中产生细胞应答和体液应答。
55.权利要求44的方法，其中所述疫苗包含DNA疫苗。
56.权利要求55的方法，其中所述离子电渗能量向所述电极的供应提供了所述DNA疫苗的体内细胞内递送，从而所述DNA疫苗的所述递送导致由所述DNA疫苗编码的疫苗抗原的细胞表达和疫苗表位除了II类MHC/HLA呈递分子外还向受试者中I类MHC/HLA呈递分子的加载。
57.权利要求56的方法，其中在所述受试者中产生细胞应答和体液应答。
58.权利要求56的方法，其中在所述受试者中产生细胞应答。
全文摘要
向患者经皮递送疫苗的系统和方法，该系统包括离子电渗递送装置，该装置具有供体电极、反电极、用于为电极提供离子电渗能量的电路，和非电活性微突出物部件，该微突出物部件具有从其延伸的许多角质层－穿刺性微突出物。所述疫苗可以包含在贴近供体电极放置的活性剂贮器中的水凝胶制剂中，包含在在微突出物上放置的生物相容性涂层中或者包含在两者中。
文档编号A61B17/20GK1897920SQ200480039097
公开日2007年1月17日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年10月31日
发明者J·苏拉蒙, J·B·菲普斯, M·J·N·科米尔, G·温德拉 申请人:阿尔扎公司