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しょうじすえがら
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1 PLGA ナノ粒子の生体吸収性 DDS シートへの応用 Application of PLGA Nanoparticles for Bioabsorbable DDS Sheet Preparation Abstract (---)()

テクニカルノート術を開発したので紹介したいカプセル基材として世界 90 カ国以上で長年臨床利用されている 2 PLGA ナノ粒子の安全性 DDS キャリア特性と製法本製剤は PLGA の加水分解に伴い徐々に封入成分を放出する事で

高い安全性が問われ Life を飛躍的に高めたるその点 PLGA は生体内で加水分解されて構成 PLGA がナノ粒子化されると比表面積の急増にモノマーであり生体構成医食成分でもある乳酸とグより生体膜や粘膜層への滞留性付着性が増強されリコール

実績の点ではを取り込むエンドサイトーシスを受ける事ができ細胞前立腺乳がん用長期徐放性の皮下注射製剤リュー内デリバリーが可能となるため次世代薬として期待さプリン 1989 年上市武田薬品工業のマイクロ

PLGAと薬物が溶解した有機溶媒溶液を水中に添加 Step 2. 自己乳化マランゴニ現象で微小な液滴が形成 Step 3.

1 The principle of Emulsion Solvent Diffusion method for preparing PLGA nanoparticles 120 (e) 80 80 (d) 60 60 40 20 0 (a) (b) (c) 40

2 テクニカルノート術を開発したので紹介したいカプセル基材として世界 90 カ国以上で長年臨床利用されている 2 PLGA ナノ粒子の安全性 DDS キャリア特性と製法本製剤は PLGA の加水分解に伴い徐々に封入成分を放出する事で従来の製剤では毎日腹部注射を余儀なくされていたが本製剤は 1 3 または 6 か月に 1 回の皮下注射に代替して患者 QOL Quality of 新素材を臨床応用するには用途に特異な機能性が要求されるのはもちろんのこと高い安全性が問われ Life を飛躍的に高めたるその点 PLGA は生体内で加水分解されて構成 PLGA がナノ粒子化されると比表面積の急増にモノマーであり生体構成医食成分でもある乳酸とグより生体膜や粘膜層への滞留性付着性が増強されリコール酸に戻り TCA 回路 Tricarboxylic Acid 浸透性も増しつつ徐放性が発揮されるため薬物の吸収 Cycle を経て水と二酸化炭素へと分解され体外へ性が格段に高まるまた細胞数数十μm が外物質排泄される安全性の高い材料である実績の点ではを取り込むエンドサイトーシスを受ける事ができ細胞前立腺乳がん用長期徐放性の皮下注射製剤リュー内デリバリーが可能となるため次世代薬として期待さプリン 1989 年上市武田薬品工業のマイクロれる核酸医薬のキャリアとして応用できるようになる 17 Step 1 Step 2 PLGA 薬物アセトンエタノール水 Step 3 自己乳化マランゴニ現象水各種添加剤溶媒と水の相互拡散液滴内で晶析 Step 1. PLGAと薬物が溶解した有機溶媒溶液を水中に添加 Step 2. 自己乳化マランゴニ現象で微小な液滴が形成 Step 3. 溶媒と水の相互拡散が進行し液滴内でPLGAが析出しながら薬物を保持薬物封入PLGAナノ粒子図１水中エマルション溶媒拡散法 ESD 法の原理 Fig. 1 The principle of Emulsion Solvent Diffusion method for preparing PLGA nanoparticles 120 (e) (d) (a) (b) (c) y = x 平均粒子径 (nm) 120 フィルターろ過率 (0.2 μm) (%) 平均粒子径 TEM像面積換算 (nm) ろ過滅菌可能 0.2 μm メンブレンフィルター 0 (e) R² = (d) 150 (c) (b) 50 (a) 1 平均粒子径動的光散乱法 (nm) 溶媒中PLGA濃度(mg/mL)1/3 平均粒子径 TEM像面積換算フィルターろ過率 0.2μm (a) (b) (c) (d) (e) 図２ PLGA ナノ粒子の動的光散乱径に対する TEM 像面積換算径とフィルターろ過率の関係 Fig. 2 TEM observation diameter and pressure filtration (0.2μm) fraction as a function of light scattering diameter of PLGA nanosphere and their TEM images. Light scattering diameter was (a)102 nm, (b)131 nm, (c)163 nm, (d)182 nm, and (e)229 nm respectively. 112

臨床利用されている安全な材ョン溶媒拡散法である本法の原理は水混和料で調製されている本シートは生体組織表面の水性有機溶媒の水への急速拡散時に発生するマランゴニ分を吸水して素早く組織に貼りく基剤の溶解に伴い効果自己乳化作用による

含有する溶解したシート基剤が貼付部位から流れ落ち化高速ホモジナイズ攪拌超音波を用いることなたり別の組織に貼り付いたりしないよう貼付側のく比較的穏やかな通常の混合攪拌を利用できる熱反対面は基剤をゲル架橋して難溶化しつつシート構造

シート片面をゲル架橋しない一層構造可溶化タ 18 例えば溶媒中の PLGA 濃イプでは貼付短時間 5 分でシート全体が溶解度の三乗根に対して粒子径は正比例の関係にありこし培地を傾斜させると溶解液は培地表面を流れ落ちの事からエマルション滴中で

2μm メンブレンフィルター通過対応型 GMP 量産システムを当社が考案構築し治験用の無菌製剤粒子を供給してきた 3 生体吸収性 DDS シートへの応用生体組織または臓器に直接貼付して治療を図るシート状の医療用製品が長年臨床で使用されている古

ips 細胞等の再生医療分野における足場材料としても応用され大阪大学医学部澤教授らによる小児重症心不全に対する心筋シート治療等が昨年行われる等注目を集めている図４ DDS シートの貼付性に及ぼすシート構造の影響 Fig.

PLGAナノ粒子難溶性膜貼付直後貼付6時間後貼付30分後貼付72時間後溶解性膜生体組織臓器 ①生体組織への良好な接着性 ②組織の水分で溶解性膜が溶解しPLGAナノ粒子が再分散 ③PLGAナノ粒子が生体組織中へと浸透

3 粉砕 No 吸収性の PLGA ナノ粒子分散型 DDS シートを技部川嶋研究室にてオリジナルに考案開発が進めら術開発した図 3 本シートは基剤自体が生体吸収れた微粒子調製システムの一翼を成す水中エマルシ性で体内残存性もなく臨床利用されている安全な材ョン溶媒拡散法である本法の原理は水混和料で調製されている本シートは生体組織表面の水性有機溶媒の水への急速拡散時に発生するマランゴニ分を吸水して素早く組織に貼りく基剤の溶解に伴い効果自己乳化作用による自発的な微細エマルシ放出される PLGA ナノ粒子が貼付した組織内部にョン滴の生成にある図 1 本原理は他法による浸透し患部で薬物を徐放するこの時ナノ粒子をナノ微粒子形成に要する機械的エネルギー超高圧乳含有する溶解したシート基剤が貼付部位から流れ落ち化高速ホモジナイズ攪拌超音波を用いることなたり別の組織に貼り付いたりしないよう貼付側のく比較的穏やかな通常の混合攪拌を利用できる熱反対面は基剤をゲル架橋して難溶化しつつシート構造やせん断力等で変性分解失活しやすい薬物の封入強度を高めた二層構造体としている生体組織を模擬化に利点を持つこれまでの商業量産化の過程においした寒天培地上へのシート貼付試験結果を図 4 に示て粒子径制御やスケールアップに関する因子の詳細すシート片面をゲル架橋しない一層構造可溶化タ 18 例えば溶媒中の PLGA 濃イプでは貼付短時間 5 分でシート全体が溶解度の三乗根に対して粒子径は正比例の関係にありこし培地を傾斜させると溶解液は培地表面を流れ落ちの事からエマルション滴中で PLGA 分子がある一定たが片面ゲル架橋シート片面不溶化シートではの密度で集合体を形成し固化していると推測される貼付数時間後もシート形状が維持され培地傾斜に伴な理解も進んでいる 19 このような知見図 2 を活用したろ過滅菌 0.2μm メンブレンフィルター通過対応型 GMP 量産システムを当社が考案構築し治験用の無菌製剤粒子を供給してきた 3 生体吸収性 DDS シートへの応用生体組織または臓器に直接貼付して治療を図るシート状の医療用製品が長年臨床で使用されている古くはコラーゲンやアルギン酸等の天然高分子や生体吸左可溶化タイプ貼付短時間 5分で溶解中両面不溶化タイプ貼付性不良シート形状変形右片面不溶化タイプ貼付性良好収性の合成ポリグリコール酸を支持体とした手術時の組織縫合補強材に始まり近年では ips 細胞等の再生医療分野における足場材料としても応用され大阪大学医学部澤教授らによる小児重症心不全に対する心筋シート治療等が昨年行われる等注目を集めている図４ DDS シートの貼付性に及ぼすシート構造の影響 Fig. 4 The effect of sheet structure on adhesiveness of DDS sheet to the agar medium 当社ではこのような生体組織貼付シートを用いて患部にピンポイントで薬物デリバリーを果たす生体 PLGAナノ粒子難溶性膜貼付直後貼付6時間後貼付30分後貼付72時間後溶解性膜生体組織臓器 ①生体組織への良好な接着性 ②組織の水分で溶解性膜が溶解しPLGAナノ粒子が再分散 ③PLGAナノ粒子が生体組織中へと浸透 ④難溶性膜によるPLGAナノ粒子の移行方向制御生体組織側のみへの移行 ⑤PLGAナノ粒子から薬物が溶出 ⑥患部への薬物のピンポイントデリバリー図３ PLGA ナノ粒子を分散配合した生体組織貼付用 DDS シート Fig. 3 B i o a b s o b a b l e D D S s h e e t p r e p a r a t i o n containing PLGA nanoparticles 図５ DDS シートからの薬物浸透性評価 Fig. 5 Evaluation of drug permeability into agar medium from DDS sheet 113 テクニカルノートこのコア技術は 1980 年代当時の岐阜薬科大薬学

4 テクニカルノートうシート離れも見られなかったこれに対して両面ゲ単体含有シート 27μg 及び抗がん剤封入 PLGA ナル架橋を施したシートでは培地への貼付性が著しく損ノ粒子含有シート 8μg では有意な生存率改善効果なわれ吸水に伴い大きく変形したまた片面架橋を示したまた蛍光マーカークマリン -6 を用シートの貼付状態は別の in vivo 試験で数日レベル継いた同マウス肝臓凍結切片投与 24 時間後の蛍光続することを確認している data not shown この顕微鏡観察を実施したところ図 6 クマリン -6 封ようなシート中に蛍光マーカー FITC を封入した入 PLGA ナノ粒子を単純に水懸濁液として腹腔内投 PLGA ナノ粒子を分散させ同じく寒天培地へ貼付与するのに比べ DDS シート化して直接貼付する事すると 6 時間後には培地中に FITC が拡散し始めでクマリン -6 封入 PLGA ナノ粒子の組織浸透性が時間と共に広がっていく事が目視で観察された図 5 顕著に高まっており本 DDS シート技術の薬物デリ本シート技術の有用性を示すため著者らの共同研究バリー増強作用が確認できている本 DDS シート技において抗がん剤封入 PLGA ナノ粒子分散型シー術は現在進行性末期の胆肝がん領域の他幾つかのトによるヒト腫瘍移植マウスモデルの有意な生存率改薬剤疾患領域を対象にした研究テーマで検証が進ん善効果を検証している表 1 抗がん剤単体溶液のでおり今後の臨床応用に向けた開発が進められてい腹腔内投与群抗がん剤として 50μg 以下括弧内はる各投与群の抗がん剤投与量を示す及び抗がん剤単体含有シートの腫瘍部位直接貼付群 9μg ではコント 4 おわりにロール群生理食塩水の腹腔内投与に対して有意な生存率改善効果が見られなかったのに対し抗がん剤 PLGA ナノ粒子は高い安全性と DDS 機能性を兼表１抗がん剤封入 PLGA ナノ粒子分散 DDS シートによる肝がんモデルマウスの生存率改善 Table 1 Improved survival rate in mouse model implanted human hepatoma cells by DDS sheet containing anti-cancer drug loaded PLGA nanoparticles 投与サンプル抗がん剤投与量生存率改善効果１抗がん剤溶液腹腔内投与 50 μg なし抗がん剤含有シート貼付 9 μg なし抗がん剤含有シート貼付 27 μg 抗がん剤封入PLGA ナノ粒子分散シート貼付 8 μg ありシート化DDS効果あり PLGAナノ粒子DDS効果 1) コントロール生理食塩水の腹腔内投与群に対する有意差 α<0.01 マンホイットニーU検定投与60 日最大抗がん剤溶液腹腔内投与群及びコントロール群各n13 その他投与群各n12 肝臓凍結切片投与24時間後組織側 PLGAナノ粒子分散 DDSシート貼付組織側 PLGAナノ粒子懸濁液腹腔内投与評価データ愛知学院大薬学部製剤学講座山本教授図６肝がんモデルマウスに対する PLGA ナノ粒子分散型 DDS シート貼付による蛍光マーカークマリン -6 の組織浸透性増強作用 Fig. 6 Enhanced permeability of fluorescent marker Coumarin-6 into targeted liver tissues of mouse model transplanted human hepatoma cells by administered DDS sheet containing PLGA nanoparitcles 114

5 ) (-- -) - 18(2) (2007) ( ( ( (1-2)267-73(2008) (7) ( ( (2007) 12 7( (6) ( (6)

6 - 2(4) ( (1991) ) 370(1) (

がんを見つけて破壊するナノ粒子を開発 ~ 試薬を混合するだけでナノ粒子の中空化とハイブリッド化を同時に達成 ~ 名古屋大学未来材料システム研究所 ( 所長 : 興戸正純 ) の林幸壱朗 ( はやしこういちろう ) 助教丸橋卓磨 ( まるはしたくま ) 大学院生余語利信 ( よごとしのぶ ) 教

がんを見つけて破壊するナノ粒子を開発 ~ 試薬を混合するだけでナノ粒子の中空化とハイブリッド化を同時に達成 ~ 名古屋大学未来材料システム研究所 ( 所長 : 興戸正純 ) の林幸壱朗 ( はやしこういちろう ) 助教丸橋卓磨 ( まるはしたくま ) 大学院生余語利信 ( よごとしのぶ ) 教授らの研究グループはがんを見つけて破壊するナノ粒子について二種類の試薬をアンモニア水に混合するだけで合成できる新たな方法を開発しました