用於製備聚合物微顆粒的方法

2023-09-18 12:38:20 3

專利名稱：用於製備聚合物微顆粒的方法
技術領域：
本發明涉及用於生產尤為適於藥物遞送的單分散微顆粒種群(population)的方法和設備。
背景技術：
在許多藥物遞送應用中要求對顆粒尺寸和顆粒尺寸分布的嚴格控制。一個實例為從導管遞送藥物釋放顆粒，更具體地為要求遞送到諸如肝腫瘤的腫瘤的毛細管床內的情形。在這種藥物遞送應用中，顆粒被認為在最小毛細管內栓塞，這些顆粒從最小毛細管可釋放諸如細胞抑制劑的藥物或者提供局部的β或Y輻射。對於加載有鈥乙醯丙酮的顆粒， 情況就是如此。顆粒的尺寸在治療功效中起重要作用。如果顆粒太小，它們在例如肺的其它區域中循環和累積。如果顆粒太大，它們將不到達最小的毛細管。因此利用精確且均勻定製的顆粒將實現最有效的療法。一種從生物可降解聚合物得到非常嚴格定義顆粒的方式是使用這樣的技術，即， 具有溶解的聚合物以及藥物的液體被推動經過毛細管，例如通過應用來自壓電元件或者類似裝置的頻率，液體射流由此分解成液滴。這種系統已經在US6，669，916、US6, 998，074 和 W02006/003581 以及 Berkland 等(2001) J. Control. Release 73，59-74 中描述。在 US6，669，916中，噴射伴隨著附加的向下的力或者加速度以使得可以生產比噴嘴直徑小的液滴。這種向下的力的實例為聚乙烯醇溶液的同流。US6，669，961中提到的問題是從直徑小於30 μ m的噴嘴產生顆粒，這種噴嘴容易阻塞。US6, 669，961中公開的技術允許使用相當濃縮的溶液(5%的聚合物)來生產在期望尺寸範圍內的顆粒。然而，由於需要附加的力，該生產系統變得更加複雜。再者，對於顯著小於50 μ m的顆粒，尺寸分布寬於大約50 μ m的顆粒。類似的載流已經公開於US6，599，627，該載流旨在包封例如含水相(aqueousphase)，而不是將流分解成液滴。這種技術產生較大的，即大於100 μ m的囊狀物。尺寸為65 μ m 的顆粒已經使用如 Radulescu 等 Q003，Proc. 11th Int. Symp. Control. Rel. Soc)所描述的65 μ m的按需滴落噴嘴來生產。此處，輔助壓力可被應用以提高生產速度。來自同一研究組的US6，998，074描述了使用無輔助壓力的按需滴落噴墨方法，噴嘴沉浸在液體中以製作聚合物微球。W02006/003581描述了比本領域已知顆粒小的顆粒可以使用沉浸噴嘴(該沉浸噴嘴上應用了頻率)，優選地與輔助壓力結合來生產。所噴射的乳化劑液滴仔細收縮得到小至 2μπι的顆粒。單分散中空囊狀物也可以如；851111161*等Ο006) (Colloids and Surfaces 289,96-104)中所述來獲得。在所描述的系統中，輔助壓力不僅允許更高的噴射速率，而且防止裝置噴嘴的阻塞。如果不使用附加壓力，諸如聚乳酸的聚合物將澱積在待噴射流體和連續相之間的界面處。W02006/003581中描述的工藝使用的聚合物濃度低於US6，669，961 或US6，767，637中描述的工藝，導致乳化劑液滴收縮到更小尺寸。所有上文引用的現有技術文檔中描述的方法利用諸如聚乙烯醇的添加劑來穩定乳化劑液滴和所得到的顆粒。添加聚乙烯醇對從生物可降解聚合物製備聚合物顆粒有兩個效應。它既穩定乳化劑液滴又穩定由其形成的顆粒。除了尺寸和均勻性事宜，噴墨顆粒中的另一問題在於接收流體中乳化劑液滴的易碎性。在溶劑萃取期間攪動必須非常柔和地進行，否則液滴容易破碎。BShmer等O006) Colloids & Surfaces,Physicochem. Eng. Aspects 289，96-104 描述了一種系統，其中微顆粒在從噴嘴釋放之後不進行攪動。

發明內容
本發明的具體和優選方面在所附獨立和從屬權利要求中給出。來自從屬權利要求的特徵可以與獨立權利要求的特徵以及與其它從屬權利要求的特徵恰當地且不是僅僅如權利要求中所明確給出的那樣來組合。本發明的一個方面涉及一種用於生產聚合物顆粒的設備，所述設備包括-第一貯存器O)，用於保持乳化劑(3)，-第二貯存器G)，用於保持接收流體(5)，-噴射模塊，具有至少一個噴嘴(6)，當該第二貯存器(4)被填充時，該至少一個噴嘴(6)沉浸在該接收流體(5)內，允許將液滴直接噴射到該接收流體(5)內，-傾斜表面(7)，放置於該第二貯存器(4)內或關聯到該第二貯存器，使得液滴當從該噴嘴(6)噴射到該第二貯存器(4)中的該接收流體(5)內時沿著該傾斜表面(7)運動，其中該傾斜表面(7)具有垂直地開始且以介於10度至45度之間的角度結束的漸變斜坡。在另一方面，本發明涉及其中利用這種設備的，用於製備聚合物顆粒的方法。在一特定方面，本發明涉及用於製備尺寸介於Iym和ΙΟΟμπι之間的單分散水凝膠聚合物微顆粒的方法，其中所述微顆粒包括生物活性劑，其中利用了根據本發明的設備， 所述方法包括下述步驟a)製備包括所述生物活性劑的水凝膠形成的聚合物的乳化劑，b)使用輔助壓力和應用頻率，從沉浸在含水接收流體內的該噴嘴(6)噴出步驟 (a)的乳化劑的液滴，以及，c)通過允許該液滴在該接收流體內運動一時間段，該時間段確保所述液滴除去溶劑以及用水來飽和，將該液滴膨脹和硬化成微顆粒，其中在步驟(C)中，該膨脹和硬化是通過允許該顆粒在該接收流體內從具有至少10度的斜坡的傾斜表面向下運動來執行的。在根據本發明這個方面的該方法的一個實施例中，聚合物的濃度介於1-3%之間， 噴嘴的直徑介於1-50 μ m之間，以及液滴在接收流體內運動的時間段介於2秒和60秒之間。在這些方法的具體實施例中，步驟(C)被確保不攪動接收流體內的微顆粒。在這些方法的另外具體實施例中，步驟(C)中的膨脹和硬化是通過允許顆粒在接收流體內從具有至少10度的斜坡的傾斜表面向下運動來執行的。在這些方法的再一實施例中，傾斜表面具有漸變斜坡。本發明的另一方面涉及用於製備介於1 μ m和100 μ m之間，更具體地介於1 μ m和 50 μ m之間的單分散聚合物微顆粒的方法，其中這些微顆粒包括生物活性劑，該方法包括下述步驟(a)製備生物活性劑和聚合物的溶液的乳化劑，(b)使用輔助壓力和應用頻率，從沉浸在接收流體內的噴嘴噴射步驟(a)的乳化劑的顆粒或液滴，以及(C)通過允許顆粒在接收流體內在傾斜表面上運動，將這些顆粒或液滴硬化成微顆粒，其中傾斜表面的斜坡為漸變斜坡以及其中該斜坡在每個點具有至少10度，更具體地至少20度的角度。在這些方法的具體實施例中，聚合物為水凝膠聚合物。在根據本發明這個方面的方法的那些實施例中，其中所使用的聚合物為水凝膠聚合物，可設想另外的具體實施例，其中步驟(C)包括下述步驟允許該顆粒在接收流體內在傾斜表面上運動一時間段，該時間段確保除去溶劑以及用水來飽和。在上述方法的具體實施例中，乳化劑中水凝膠聚合物的濃度被調節從而獲得直徑大於40%，更具體地大於65%的噴嘴直徑的水凝膠顆粒。在上述方法的另一具體實施例中，乳化劑中水凝膠聚合物的濃度低於3%。在本發明的方法的另一實施例中，乳化劑中水凝膠聚合物的濃度介於0.5%至 1. 5 %之間，噴嘴具有介於10 μ m和40 μ m之間的直徑。在所有本發明的方法的具體實施例中，生物活性劑是疏水的。在本發明的方法的其它實施例中，生物活性劑是親水生物活性劑以及上述方法步驟(a)包括如下步驟製備含親水生物活性劑的水溶液和聚合物溶液的油包水乳化劑。在本發明的方法的具體實施例中，微顆粒具有介於範圍ΙΟμπι和20μπι之間的尺寸。在本發明的方法的具體實施例中，聚合物為聚(乙撐氧)對苯二甲酸酯和聚(1，4 丁二醇)對苯二甲酸酯(PEGT/PBT)共聚物。在其中使用傾斜表面的本發明方法的具體實施例中，傾斜表面的長度和斜坡配置成使得從噴嘴噴出的顆粒沿著傾斜表面運動介於2秒至60秒之間的時間段。在本發明方法的另外具體實施例中，該方法包括在步驟(C)之後的附加步驟(d)， 其中該顆粒通過攪動而進一步硬化。在本發明方法的具體實施例中，噴嘴具有小於30 μ m的直徑。在本發明方法的具體實施例中，聚合物為水凝膠聚合物且該方法是在接收流體中不存在穩定劑的情況下執行的。本發明的另一方面提供尺寸介於Iym和IOOym之間且更具體地介於Iym和 50 μ m之間的單分散聚合物微顆粒種群，這些顆粒包括一種或多種生物活性劑。這些種群可通過上述方法獲得。在本發明的單分散聚合物微顆粒種群的具體實施例中，聚合物為水凝膠聚合物， 且大於90 %的微顆粒具有在種群的平均值0. 5 μ m之內的直徑。在單分散聚合物微顆粒種群的具體實施例中，水凝膠聚合物為PEGT/PBT共聚物。在本發明的單分散聚合物微顆粒種群的另外具體實施例中，大於90%的顆粒是在 4%的數目平均直徑之內。在本發明提供的單分散聚合物微顆粒種群的具體實施例中，這些微顆粒包括親水生物活性劑或者包括疏水生物活性劑。本發明還包括使用上文詳述的單分散微顆粒種群用於藥物遞送。本發明還提供包括上文詳述的單分散微顆粒種群的藥品成分。在本發明的設備的具體實施例中，漸變斜坡以介於20度和30度之間的角度結束。
本發明的上述和其它特性、特徵和優點將從結合附圖進行的下述詳細描述而變得顯而易見，附圖通過實例的方式說明本發明的原理。此說明書僅僅是出於實例的原因而給出，而不限制本發明的範圍。下文引用的參考圖是指附圖。


圖1示出根據本發明一個實施例的設備(1)的示意圖示，該設備(1)包括第一貯存器O)、包括或連接到傾斜表面(7)的第二貯存器G)，該傾斜表面(7)連接到收集槽 (collection bath) (8)。設備進一步包括噴嘴(6)，該噴嘴配置成使得乳化劑液滴在從噴嘴
(6)擠出時落在傾斜表面(7)上，從該表面向下滑動/滾動，直到它們到達收集槽。在本發明的方法中，使用噴嘴(2)將引入到第一容器O)內的乳化劑(3)注射到第二容器內成為接收流體(5)。可選地，第二容器(4)內的垂直壁(9)允許首先將噴嘴偏移到第一隔室之內/上方的位置以設置頻率、脈衝幅值和壓力，而液滴不到達收集槽(8)。當參數被設置時，噴嘴可同時保持沉浸地偏移到第二隔室之內/上方的位置，該第二隔室連接到/包括傾斜表面(7)。在本發明的方法的具體實施例中，從噴嘴(6)噴出的乳化劑液滴落在傾斜表面
(7)上，乳化劑液滴在該傾斜表面上滑動約2秒後到達用流體(10)填充的收集槽(8)。在傾斜表面上向下滑動的乳化劑液滴被示出。圖2示出根據本發明的設備(1)的具體實施例的示意圖示，該設備包括第一貯存器O)、包括或連接到具有漸變斜坡的傾斜表面(7)(例如管狀物的形式)的第二貯存器 G)，該傾斜斜面連接到收集槽(8)。設備進一步包括噴嘴(6)。在本發明的方法的具體實施例中，由噴嘴(6)從包括乳化劑(3)的第一貯存器(2)噴出的乳化劑液滴被具有漸變斜坡的傾斜表面引導朝向收集槽。傾斜表面(被描述成具有曲率的管狀物)的斜坡垂直地開始，並與水平成約20度的角結束於收集槽(8)。圖3示出根據下述沉浸噴墨的具體實施例而製備的顆粒的尺寸分布從在二氯乙烷中的PEG-PBT(聚(乙撐氧)對苯二甲酸酯和聚(1，4 丁二醇)對苯二甲酸酯)溶液，從20 μ m噴嘴在四種不同頻率(空心圓10kHz ；三角形12kHz ；實心圓17kHz ；方形 27. 6kHz)沉浸噴墨。圖4示出根據從在二氯甲烷中的PEG-PBT溶液沉浸噴墨的具體實施例而製備的顆粒的尺寸分布(實心方形)以及通過沉浸噴墨含有PEG-PBT、1%水和98%二氯甲烷的主乳化劑而獲得的尺寸分布(空心圓)。圖5示出根據從在二氯甲烷中的PEG-PBT溶液沉浸噴墨的具體實施例製備的顆粒(左畫板)以及通過沉浸噴墨含有PEG-PBT、1%水和98%二氯甲烷的主乳化劑而獲得的尺寸分布(右畫板)的SEM照片。右側底部的條代表50 μ m。圖6示出根據從在二氯甲烷中、不添加穩定劑的1 %的PEG-PBT溶液沉浸噴墨的具體實施例製備的顆粒的SEM照片。右側底部的條代表50 μ m。圖7示出在10%和50%放大率下的，使用結合了螢光蛋白的乳化水從在二氯甲烷中的PEG-PBT溶液製備的噴射微顆粒的螢光顯微照片。圖8示出在二氯乙烷中通過含有0. 45%聚乳酸羥基乙酸共聚物(plga)和0. 35% 聚乳酸聚環氧乙烷(PLA-PEO)的二氯乙烷的沉浸噴墨而製備的顆粒的尺寸分布(黑色圓) 以及通過含有0. 45% plga和0. 35% pla-peo的主乳化劑以及0. 5%水的沉浸噴墨而獲得的尺寸分布(灰色三角形)。圖9示出通過從二氯乙烷溶液沉積噴墨印刷獲得的含有碘化油、辛-2-基2，3， 5-三碘苯甲酸的PLGA聚合物顆粒的尺寸分布。上畫板示出尺寸分布，底畫板示出代表性顆粒的整體形狀。在不同的圖中，相同的參考符號指代相同或相似元件。
具體實施例方式本發明將結合具體實施例並參考特定圖示予以描述，但是本發明不限於此而僅由權利要求書限定。權利要求書中的任何參考符號不應解讀為限制範圍。所描述的圖僅僅是示意性的而非限制性的。在圖中，出於說明目的，某些元件的尺寸可誇大且不按比例繪製。 在本說明書和權利要求書中使用術語「包括」的場合中，不排除其它元件或步驟。在當引用單數名詞時使用的例如"一"或"一個"、「該"的不定冠詞或定冠詞的場合中，包括多個該名詞，除非另外明確地規定。再者，說明書和權利要求中的術語第一、第二、第三等被用於對相似元件進行區分，而不一定用於描述按次序或者時間順序。應理解，這樣使用的術語在恰當情形下是可互換的以及本文描述的本發明實施例能夠按照本文所描述或說明的以外順序來操作。下述術語和定義被提供僅僅是為了輔助理解本發明。這些定義不應解讀成具有小於本領域普通技術人員所理解的範圍。本文使用的術語"微顆粒"指代直徑介於Ιμπι和ΙΟΟμπι之間的顆粒。對於不規則形狀的顆粒，直徑是顆粒的兩個外表面之間的最長距離。術語"生物活性劑"總體上指代任何生理學或藥理學活性物質或者適於探測的物質。術語"親水的"在本文中用作"水溶性的"的同義詞且在本文中用於描述吸引水分子的傾向性和增加的水溶性。如果在25°C下在大氣壓力下，每升水可以溶解0.2克或更多的試劑( = 0.2mg/ml)，則親水生物活性劑在本文被認為是水溶性的。本文使用的術語"單分散"在指代多個微顆粒時是指尺寸分布的標準偏差小於10%。本文使用的術語"水凝膠"指代天然或合成聚合物鏈的網絡，其中該網絡在與水接觸時膨脹到一點，在這一點由於網絡內的共價或非共價結合疇，聚合物鏈的物理化學屬性防止進一步膨脹。依賴於聚合物中可水合基團的數量，脫水水凝膠在水合時體積膨脹，膨脹係數為3至10，典型地係數介於約3和約4之間(在本文中稱為水合度)。本發明提供了新穎和改進的適合於藥物遞送的微顆粒以及用於生產它們的方法。本發明的一個方面提供一種用於製備多個包括一種或多種生物活性劑的單分散聚合物微顆粒的方法。更具體地，微顆粒平均尺寸為1 μ m至100 μ m，更具體地介於2_50 μ m 之間，最具體地介於15-30 μ m之間。在更具體實施例中，微顆粒平均尺寸為10 μ m至20 μ m。根據本發明的方法，包括親水生物活性劑的聚合物微顆粒使用噴墨技術來形成。 諸如US6，669，961中描述的已知噴墨方法的缺點在於噴墨的乳化劑液滴的易碎性。在溶劑萃取時的攪動必須非常柔和地進行，否則液滴容易破碎。根據本發明，噴墨技術被使用，藉此通過允許微顆粒在液體(接收流體)內落下而使聚合物微顆粒硬化。接收流體為含水溶液，其可以被稀釋且可以含有多達2%、10%或20%的諸如鹽、表面活性劑穩定劑、有機化合物的附加化合物，或者含有其它添加劑。在此初始膨脹和/或硬化期間，接收流體典型地不攪動以避免例如由於顆粒相互碰撞引起的機械損傷。通過選擇恰當的容器高度，可以確保乳化劑液滴由於重力下降特定距離由此硬化到特定程度，之後它們可以從容器移除且可以攪動以進一步硬化。根據本發明一個方面，提供用於噴墨微顆粒的方法和設備，藉此從噴嘴噴出的乳化劑液滴與位於接收流體內的向下傾斜表面接觸，並且在這個表面上向下滾動或滑動時開始膨脹和/或硬化。最具體地，傾斜表面具有漸變斜坡。實際上，已經發現，通過允許乳化劑液滴在接收流體內以漸變斜坡向下滾動或滑動，而不是受重力而下降，可以獲得乳化劑液滴在接收流體內老化指定的時間段且具有增加的均勻性的單分散顆粒。傾斜表面的長度可以改變且將例如通過液滴的尺寸來確定。同樣地，斜坡的結構以及用於該斜坡的材料可以影響膨脹和/或硬化的顆粒的性能，舉例來說其材料的粗糙度和疏水性具有影響且可由技術人員調節以進一步控制液滴在傾斜表面向下運動所需的時間。在具體實施例中，表面的長度及其傾角(inclination)設計成確保乳化劑液滴的逐漸減速度，使得乳化劑液滴沿著斜坡通過滾動或滑動的運動耗時介於2秒和60秒之間。在具體實施例中，選擇其中顆粒沿著斜坡的運動耗時小於10秒或者甚至小於5秒的條件。在具體實施例中，傾斜表面的長度設想為介於Icm和2cm之間，或者更大。在具體實施例中，傾斜表面的斜坡固定。更具體地，表面的斜坡介於10度和45度之間，介於10度和30度之間，或者介於20度和40度之間。傾斜表面可以是線性的，例如直管狀物。典型地傾斜表面從噴嘴下方的位置(允許液滴與傾斜表面接觸或者落下在傾斜表面上)延伸到用於收集以及可選地進一步處理所獲得的微顆粒的第二容器。噴嘴的開口與傾斜表面之間的距離(或者液滴從噴嘴到達傾斜表面需要的時間)被包括在針對本發明的方法設想的最佳硬化/膨脹距離(膨脹時間)內。傾斜表面可以完全或者部分地置於噴射噴嘴沉浸在其中的容器內，或者可以按照下述方式關聯到該容器，至少在噴嘴的具體位置，從噴嘴噴出的乳化劑液滴自動地(例如作為重力的結果或者通過噴嘴和傾斜表面之間的直接連接)與傾斜表面接觸。在具體實施例中，設想具有漸變斜坡的傾斜表面。具體地設想在漸變斜坡同時維持至少10度的傾角，更具體地在斜坡的每個點維持至少20°。典型地，傾斜表面的斜坡從 90° (對應於從噴嘴的垂直落下)逐漸改變到位於傾斜表面端部處(微顆粒在這裡被收集在例如收集槽(8)內)的至少10°，更具體地至少20°。在具體實施例中，更具體地當設想具有延伸長度的表面時，傾斜表面彎曲或螺旋以在小體積內創建所要求的長度。傾斜表面可以是平坦的或者可包括彎曲邊緣以防止液滴跌落該表面。在具體實施例中，表面為連接到收集槽(8)的凹槽或者管狀物，該收集槽含有諸如接收流體的流體 (10)。在從傾斜表面向下滾動或滑動之後，乳化劑液滴充分地硬化/膨脹且可以可選地通過規則攪動來進一步處理。因此，液滴可被收集在收集槽(8)內。附加或備選地，液滴可以從接收流體取出並復原。本發明的被動處理步驟具有規避對所噴射液滴損傷的優點，且在具體實施例中是在不存在諸如典型地用於穩定乳化劑液滴或所形成微顆粒的聚乙烯醇的添加劑情形下實施的。本發明的方法和工具在產生用於生物活性劑遞送的微顆粒中是特別令人感興趣的，因而可選地包括一種或多種生物活性劑。根據本發明一個實施例，本發明的工具和方法被用於產生包括疏水生物活性劑的微顆粒。根據此實施例，疏水生物活性劑使用聚合物混合在一起成為有機溶劑以製備乳化劑，該乳化劑隨後根據本發明的方法被噴墨。製備聚合物和疏水劑的乳化劑的方法對於技術人員而言是公知的。根據本發明的另一實施例，本發明的方法和工具被用於產生包括親水或者水溶性生物活性劑的微顆粒。包括親水生物活性劑的聚合物微顆粒使用雙重乳化技術來形成。在第一步驟，親水生物活性劑溶解在含水溶液中且與封裝聚合物在第一溶劑中的溶液混合以形成油包水(water-in-oil)的主乳化劑，第一溶劑與水不互溶或者在水中具有有限溶解度(小於5%或2%)，諸如在水中溶解度為1.3%的二氯甲烷。主乳化劑添加到含水第二溶劑以形成次乳化劑且繼續均質化。第一和第二溶劑被選擇為使得第一溶劑與第二含水溶劑不互溶或者部分互溶，但是聚合物與第二溶劑不互溶。在引入油包水乳化劑之後，第一溶劑將遷移到第二溶劑內。按照這種方式獲得聚合物微顆粒，該聚合物微顆粒含有多個包括水溶性生物活性劑的裂隙。隨後進行溶劑蒸發或萃取。根據本發明，提供了工具和方法，藉此可獲得均勻性增加的微顆粒。在本發明的方法和工具中，含水相中的微顆粒從噴嘴(1) 落到位於含水接收流體內的傾斜表面(6)上。更具體地，如上所述，傾斜斜坡具有漸變斜率。因此，本發明的方法被設想用於生產包括親水或疏水生物活性劑的微顆粒。核酸、 碳水化合物、以及一般來說，蛋白質和肽是水溶性的或者親水的，且通常使用如上所述雙乳化劑技術而最佳地被結合到微顆粒內。然而，包括某些肽(例如當肽內的大部分胺基酸攜帶疏水側鏈時)的疏水藥物可以與聚合物一起直接溶解在有機溶劑內以製備根據本發明方法用於噴墨的乳化劑。因此，本發明包括含有本發明可獲得的微顆粒的藥品成分。儘管鑑於蛋白質和肽的脆弱性，本方法和工具對於製作用蛋白質和肽加載的聚合物是尤為有用的，當然也可設想用蛋白質和肽以外的物質來加載聚合物。舉例來說，還可設想為小分子、脂質、脂多糖、多核苷酸和反義核苷酸(基因治療劑)的生物活性劑。因而可被結合的這樣的生物活性劑包括非肽、非蛋白質藥物。在本發明的範圍內可結合聚合物性質的藥物，也可結合具有小於1500或者甚至小於500的較小分子量的藥物。因此，在本發明上下文中被設想用作生物活性劑的化合物包括任何具有治療或預防作用的化合物。它可以是影響或參與組織生長、細胞生長、細胞分化的化合物；能夠喚起諸如免疫響應的生物學行為的化合物；或者在一種或多種生物學過程中扮演任何其它角色的化合物。實例的非限制性列表包括抗微生物劑(包括抗菌劑、抗病毒劑和抗真菌劑)、抗病毒劑、抗腫瘤劑、凝血酶抑制劑、抗凝血劑、血栓溶解劑、纖維蛋白溶解劑、血管痙攣抑制齊U、鈣通道阻斷劑、血管舒張劑、抗高血壓劑、抗微生物劑、抗生素、表面糖蛋白受體的抑制劑、抗血小板劑、抗有絲分裂劑、微管抑制劑、抗分泌劑、肌動蛋白抑制劑、重塑抑制劑、抗代謝劑、抗增殖劑(包括抗血管生成劑)、抗癌化療劑、抗炎類固醇或非類固醇抗炎劑、免疫抑制劑、生長激素受體拮抗劑、生長因子、多巴胺促動劑、放射治療劑、細胞外基質成份、ACE抑制劑、自由基清除劑、螯合劑、抗氧化劑、抗聚合酶以及光動力治療劑。
如上所指示，可用於加載根據本發明的聚合物的具體化合物群組是由肽和蛋白質形成，原則上根據本發明可以結合任何類型的肽和蛋白質。相對較小的肽可由胺基酸的數目來指代(例如二、三、四肽)。具有相對較小數目的醯胺鍵(多至50個胺基酸)的肽也可稱為寡肽，而具有相對較大數目的肽(多於50個胺基酸)可稱為多肽或蛋白質。除了是胺基酸殘基的聚合物之外，某些蛋白質可進一步由所謂的四元結構來表徵，這種四元結構為許多多肽的聚集物，這些多肽不一定通過醯胺鍵來化學連結，而是通過技術人員通常知曉的諸如靜電力和範德瓦爾斯力的力來結合。本文中使用的術語肽、蛋白質或其混合物包括所有上述可能性。通常，蛋白質和/或肽基於其生物學活性來選擇。依賴於所選擇的聚合物的類型， 由該處理可獲得的產物非常適合於蛋白質和肽的受控釋放。在具體實施例中，蛋白質或肽為生長因子。可有利地被包括在加載聚合物中的肽或蛋白質或者包括肽或蛋白質的實體的其它實例包括但不限於免疫肽或免疫蛋白質，其包括但不限於下述毒素，諸如白喉毒素和破傷風毒素。病毒表面抗原或部分病毒、諸如腺病毒、艾伯斯坦-巴爾病毒、A型肝炎病毒、B型肝炎病毒、皰疹病毒、HIV-U HIV-2、HTLV-III、流感病毒、日本腦炎病毒、麻疹病毒、乳頭狀瘤病毒、副粘病毒、脊髓灰質炎病毒、狂犬病、病毒、風疹病毒、牛痘(天花)病毒和黃熱病病毒。細菌表面抗原或部分細菌，諸如百日咳桿菌、幽門螺旋桿菌、破傷風桿菌、白喉棒狀桿菌、大腸桿菌、流感嗜血桿菌、克雷伯菌屬、嗜肺軍團菌、牛型結核菌、麻風分支桿菌、牛分枝桿菌、淋球菌、腦膜炎奈瑟菌、變形桿菌物種、綠膿桿菌、沙門氏菌、痢疾桿菌、金黃色葡萄球菌、化膿性鏈球菌、霍亂弧菌及鼠疫菌。引起疾病的寄生蟲的表面抗原或部分寄生蟲，諸如間日瘧原蟲(瘧疾)、惡性瘧原蟲(瘧疾)、卵形(瘧疾)、瘧原蟲(瘧疾)、利什曼原蟲特羅皮卡(利什曼病)、利什曼原蟲 (利什曼病)、巴西利什曼原蟲(利什曼病)、羅得西亞錐蟲(昏睡病)、布氏網比亞錐蟲病 (昏睡病)、枯氏錐蟲(南美錐蟲病)、曼氏血吸蟲(血吸蟲病)、埃及血吸蟲(血吸蟲病)、 日本血吸蟲(血吸蟲病)、旋毛蟲(旋毛蟲病)、十二指腸糞類圓線蟲(鉤蟲)、十二指腸犬鉤口線蟲(鉤蟲)、美洲板口線蟲(鉤蟲)、班氏絲蟲(絲蟲病)、馬來絲蟲(絲蟲病)、羅阿絲蟲(絲蟲病)、常現絲蟲(絲蟲病)、麥地那龍線蟲(絲蟲病)、和盤尾絲蟲(絲蟲病)。免疫球蛋白，諸如IgG、IgA、IgM、抗狂犬病免疫球蛋白和抗牛痘免疫球蛋白。抗毒素，諸如肉毒抗毒素、白喉抗毒素、氣性壞疽抗毒素、破傷風抗毒素。引起針對手足口病的免疫響應的抗原。荷爾蒙和生長因子，諸如卵泡刺激素、催乳素、血管生成素、表皮生長因子、降鈣素、促紅細胞生成素、促甲狀腺激素釋放激素、胰島素、生長荷爾蒙、胰島素樣生長因子1和 2、骨骼的生長因子、人絨毛膜促性腺激素、促黃體激素、神經生長因子、促腎上腺皮質激素 (ACTH)、促黃體激素釋放激素(LHRH)、甲狀旁腺激素(PTH)、促甲狀腺激素釋放激素(TRH)、 加壓素、膽囊收縮素、和促腎上腺皮質激素釋放激素；細胞因子、諸如幹擾素、白細胞介素、 集落刺激因子、腫瘤壞死因子纖維蛋白溶解酶、諸如尿激酶型纖溶酶原激活物腎臟；以及凝血因子、諸如蛋白質C、因子VIII、因子IX、因子VII和抗凝血酶III。
其它蛋白質或肽的實例為白蛋白、心鈉素、腎素、超氧化物歧化酶、α 1抗胰蛋白酶、肺表面活性劑蛋白質、崔西桿菌素、苯丁抑制素、環孢黴素、睡眠誘導肽(DSIP)、內啡肽、 胰高血糖素、短桿菌肽、黑素細胞抑制因子、神經降壓素、催產素、生長抑素、替普羅肽、血清胸腺因子、胸腺素、去氨加壓素、皮啡肽、蛋氨酸腦啡肽、肽聚糖、飽滿素、胸腺五肽、纖維蛋白降解產物、des腦啡肽-α -內啡肽、促性腺激素釋放激素、亮丙瑞林、α -促黑色素細胞激素和美克法胺。抗腫瘤劑，諸如六甲蜜胺、氟尿嘧啶、安吖啶、羥基脲、門冬醯胺酶、異環磷醯胺、博來黴素、洛莫司汀、白消安、美法侖、苯丁酸氮芥、鋶基嘌呤、氮芥、甲氨蝶呤、順鉬、絲裂黴素、環磷醯胺、丙卡巴胼、阿糖胞苷、替尼泊苷、達卡巴嗪、塞替派、放線菌素、硫鳥嘌呤、柔紅黴素、曲奧舒凡、阿黴素、硫代磷酸醯胺、雌莫司汀、長春鹼、依託格魯、長春新鹼、依託泊苷、 長春地辛和紫杉醇。抗菌劑，包括抗生素，諸如氨苄青黴素、奈夫西林、阿莫西林、苯唑西林、阿洛西林、青黴素G、羧苄青黴素、青黴素V、雙氯西林、非奈西林、氟氯西林、哌拉西林、美西林、磺苄西林、甲氧西林、替卡西林、美洛西林、頭孢菌素頭孢克洛、頭孢菌素、頭孢羥氨苄、頭孢匹林、頭孢孟多、 頭孢拉定、頭孢三嗪、頭孢磺啶、頭孢唑啉、頭孢他啶、頭孢雷特、頭孢三嗪、頭孢西丁、頭孢呋辛、頭孢乙腈、拉氧頭孢、和頭孢氨苄。氨基糖苷類諸如丁胺卡那黴素、新黴素、地貝卡星、卡那黴素、慶大黴素、奈替米星、卡那黴素、妥布黴素。大環內酯類諸如兩性黴素B、新生黴素、桿菌肽、制黴菌素、克林黴素、多粘菌素、粘菌素、螺旋黴素、紅黴素、大觀黴素、林可黴素、萬古黴素。四環素諸如金黴素、土黴素、地美環素、羅利環素、強力黴素、四環素、米諾環素。其它抗生素諸如氯黴素、利福黴素、利福平和甲碸黴素。化療劑，諸如磺胺類藥物磺胺嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺二甲基嘧啶、複方新諾明、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧嗪、磺胺異惡唑、磺胺苯吡唑、磺胺林、磺胺索嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺異惡唑和具有複方新諾明或磺胺美曲的甲氧苄啶。尿路防腐劑，諸如甲胺、喹諾酮類(氟哌酸、西諾沙星)、萘啶酸、硝基化合物(呋喃妥因、硝呋妥因醇)和歐索林酸。用於厭氧菌感染的藥物，諸如甲硝唑。用於肺結核的藥物，諸如氨基水楊酸、異煙胼、環絲氨酸、利福平、乙胺丁醇、硫卡利特、乙硫異煙胺和紫黴素。用於麻風病的藥物，諸如胺苯硫脲、利福平、氯法齊明、硫福宋鈉和二氨基二苯 (DDS、氨苯碸)。抗真菌劑，諸如兩性黴素B、酮康唑、克黴唑、咪康唑、益康唑、納他黴素、氟胞嘧啶、 制黴菌素和灰黃黴素。抗病毒劑，諸如阿昔洛韋、碘苷、金剛烷胺、美替沙腙、阿糖胞苷、阿糖腺苷和更昔洛韋。變形蟲病的化療，諸如氯喹、雙碘喹啉、氯碘羥喹、甲硝唑、去氫依米丁、巴龍黴素、 二氯尼特、糠替硝唑和吐根鹼。抗瘧疾劑，諸如氯喹、乙胺嘧啶、羥氯喹、奎寧、甲氟喹、磺胺/乙胺嘧啶、噴他脒、 蘇拉明鈉、伯氨喹、甲氧苄啶和氯胍。
抗蠕蟲劑，諸如酒石酸銻鉀、尼立達唑、銻酸鈉二巰基丁、奧沙尼喹、苄酚寧、哌嗪、 雙氯酚、吡喹酮、乙胺嗪、雙羥萘酸噻嘧啶、海恩酮、撲蟯靈、左旋咪唑、睇波芬、甲苯咪唑、四咪唑、美曲膦酯、噻菌靈和氯硝柳胺。抗炎劑，諸如乙醯水楊酸、甲芬那酸、雙氯芬酸、萘普生、偶氮丙酮、尼氟滅酸、苄達明、羥布宗、雙氯芬酸、吡羅昔康、非諾洛芬、吡洛芬、氟比洛芬、水楊酸鈉、布洛芬舒林酸、消炎痛、噻洛芬酸、酮洛芬和託美丁。抗痛風劑，諸如秋水仙鹼和別嘌呤醇。作用於中樞神經的(鴉片)鎮痛劑，諸如阿芬太尼、美沙酮、苯腈米特、嗎啡、丁丙諾啡、尼可嗎啡、布託啡諾、噴他佐辛、可待因、杜冷丁、右嗎拉胺、氰苯雙哌醯胺、右旋丙氧吩、舒芬太尼和芬太尼。局部麻醉藥諸如阿替卡因、甲哌卡因、布比卡因、普魯卡因、依替卡因、普魯卡因、 利多卡因和丁卡因。用於帕金森氏病的藥物，諸如金剛烷胺、苯海拉明、阿樸嗎啡、普羅吩胺、甲磺醯苯扎託品、麥角腈、比哌立登、左旋多巴、溴隱亭、麥角乙脲、卡比多巴、美噻噸、氯苯沙明、奧芬那君、賽克立明、丙環定、右苄替米特和苯海索。中樞神經活性的肌肉鬆弛劑，諸如巴氯芬、卡立普多、氯美扎酮、氯唑沙宗、環苯扎林、丹曲林、地西泮、非巴氨酯、美芬諾酮、美芬新、美他沙酮、美索巴莫和託哌酮。皮質類固醇包括鹽皮質類固醇，諸如皮質醇、去氧皮質酮和氟氫可的松。糖皮質類固醇，諸如氯地米松、倍他米松、可的松、地塞米松、氟輕鬆、醋酸氟輕鬆、 氟可龍、氟米龍、氟潑尼龍、丙酮縮氟氫羥龍、氯氟舒松、氫化可的松、甲羥松、甲潑尼龍、帕拉米松、潑尼松龍、潑尼松和曲安奈德(安奈德)。雄激素包括用於治療的雄激素類固醇，諸如達那唑、氟甲睪酮、美睪酮、甲睪酮、睪酮及其鹽。用於治療的合成類固醇，諸如卡普睪酮、去甲睪酮及其鹽、屈他雄酮、氧甲氫龍、乙雌烯醇、羥甲烯龍、美雄醇、康力龍美雄酮和睪內酯。抗雄激素，諸如醋酸環丙孕酮。用於治療的包括雌激素類固醇的雌激素，諸如己烯雌酚、雌二醇、雌三醇、炔雌醇、 美雌醇和炔雌醚。抗雌激素，諸如氯烯雌醚、氯米芬、乙胺氧三苯醇、萘福昔定和他莫昔芬。孕激素類，諸如烯丙雌醇、去氧孕烯、地美炔酮、利奈孕醇、利奈孕酮、炔孕酮、雙醋炔諾醇、雙醋炔諾醇、羥孕酮、左炔諾孕酮、利奈孕酮、甲羥孕酮、甲地孕酮、炔諾酮、炔諾酮、 異炔諾酮、甲基炔諾酮和孕酮。甲狀腺藥物包括用於治療的甲狀腺藥物，諸如甲狀腺素和碘塞羅寧。用於治療的抗甲狀腺藥物，諸如卡比嗎唑、甲巰咪唑、甲硫氧嘧啶和丙基硫氧嘧啶。根據具體實施例，生物活性劑為諸如造影劑或者標籤的標記物物質。優選地，造影劑或者標籤為疏水的，或者具有特定性質。這些類型的製劑可以非常有效地被結合且直到其已經降解到大的程度才會從聚合物基體從釋放。尤為合適的製劑為液體形式的碘化X射線造影劑。出於此目的，舉例來說可以使用產SKhiodol，其為碘化的罌粟子油。對於更高的碘負荷，可以合成例如碘含量大於1000mg/ml的辛_2_基2，3，5-三碘苯甲酸的碘化油。聚合物微顆粒可包括一種或多種生物活性劑或者可包括治療劑和造影劑的組合。 除了水溶性的生物活性劑之外，還可結合諸如抗氧化劑、離子、螯合劑、染料、成像化合物的其它水溶性化合物。另外，除了疏水生物活性化合物之外，其它化合物可被添加到被用於溶解該聚合物的溶劑。這些疏水化合物可以是抗氧化劑、離子、螯合劑、染料或者成像化合物。 如上所述，本發明的方法和工具可以用於產生含有疏水和親水劑的聚合物微顆粒。疏水劑被直接結合到聚合物溶液內，以及親水劑經由雙乳化劑技術被結合。對於根據本發明這個方面的方法，可以使用任何類型的生物兼容性聚合物。在某些實施例中，生物兼容性聚合物也是生物可降解。生物可降解的生物兼容性聚合物的實例為聚乳酸、聚乙交酯、聚乳酸乙交酯、聚已酸內酯、聚碳酸酯、聚醯胺酯、聚酸酐、聚胺基酸、 聚原酸酯、聚二惡烷酮、聚亞烷基烷基化物、聚縮醛、聚氰基丙烯酸酯、生物可降解聚氨酯及其溶合物和共聚物。典型地包括聚乳酸、乳酸和乙交酯的共聚物、其溶合物或者其混合物的聚合物被使用。這些聚合物可以由單一異構型或者異構體混合物的單體形成。非生物可降解的生物兼容性聚合物的實例為聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯和其它醯基取代醋酸纖維素的聚合物、非可降解聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯基咪唑、氯磺酸聚烯烴、聚環氧乙烷(PEO)、其溶合物和共聚物。在具體實施例中，聚合物為PLA-PEO (聚乳酸聚環氧乙烷)共聚物。本發明的另一方面涉及用於使用噴墨來製備包括生物活性劑的單分散聚合物微顆粒的方法和工具，該微顆粒尺寸介於1 μ m和100 μ m之間，更具體地介於2 μ m和50 μ m 之間，其中聚合物為水凝膠。已經發現，使用水凝膠聚合物允許從低濃度聚合物產生小於 30 μ m的顆粒，這對於先前公開的技術(例如US6，669，961)來說是個問題。在液體中膨脹和/或硬化噴墨的聚合物顆粒時，有機溶劑從顆粒擴散出來，同時存在水到微顆粒內的反擴散。在水凝膠顆粒形成中，這個反擴散的有利結果尚未被認識到。在水凝膠液滴注射到含水接收流體內之後，大量的水被水凝膠顆粒吸收，導致顯著的膨脹。此膨脹不依賴於液滴與含水接收流體接觸的時間。平衡值幾乎即刻得到。在離開噴嘴時，液滴具有略大於噴嘴直徑的直徑，依賴於所應用的壓力和所噴射聚合物的量。實踐中，從直徑為例如30微米的噴嘴噴射產生直徑約為45 μ m的液滴。水凝膠顆粒的最終直徑將依賴於聚合物濃度和水凝膠水合度的組合，其中水凝膠水合度是由聚合物上可水合的基團數目確定。由水對脫水水凝膠顆粒在體積上的補償膨脹一般為3至4的因子，但是可以多達5、6、8或10的值。一般而言，由於除去溶劑的結果，直徑為50 μ m、聚合物濃度為至3%的噴射的水凝膠液滴，首先以100至33的因子收縮體積，並在直徑上收縮成直徑約為11 μ m至16 μ m 的顆粒。這些顆粒在水合且以因子3增大體積時，膨脹成直徑約為15μπι至22μπι的顆粒。 顆粒在水合且以因子4增大體積時，膨脹成直徑分別約為17μπι和25μπι的顆粒。依據結果的水合水凝膠聚合物顆粒的期望尺寸來選擇聚合物的類型(即水合度)和聚合物濃度， 這是在技術人員的能力範圍之內。水凝膠聚合物因而具有這樣的優點，可以噴射具有相對較小體積的聚合物液滴， 同時在膨脹之後獲得相對較大的微顆粒。通過使用更小的液滴，存在於水凝膠中的溶劑從液滴向外擴散顯著增加。結果聚合物顆粒的膨脹和/或硬化所需的總時間顯著下降。再者，由於接收流體較少地被溶劑汙染，顆粒和接收流體之間的溶劑的更陡梯度得以維持，再次促進聚合物顆粒的膨脹和/或硬化。因此，在本發明的具體實施例中，設想使用具有低濃度水凝膠聚合物的乳化劑，例如0. 5 %至3 %，更具體地0. 5 %至2 %，諸如乳化劑中的1. 5 %的水凝膠聚合物。在另外具體實施例中，這種乳化劑從噴嘴噴射，噴嘴直徑介於1 μ m和100 μ m之間，更具體地介於 IOymiP 50 μ m之間，甚至更具體地介於20 μ m和30 μ m之間。通過調節噴嘴直徑，水凝膠乳化劑的噴墨液滴的受控膨脹允許產生這樣的微顆粒，其直徑介於噴嘴直徑的40%和120% 之間，更具體地直徑為大於噴墨使用的噴嘴直徑的70%至85% (具體地大於75%，大於 80%，或者大於85% )。在具體實施例中，在膨脹之後獲得的水凝膠顆粒的直徑可以與噴嘴直徑一樣大或者更大。實例部分演示了，從直徑為20μπι的噴嘴噴射的約的水凝膠聚合物濃度可用於獲得直徑約為17 μ m的聚合物顆粒，該直徑對應於85%的噴嘴直徑。如上所述，使用水凝膠形成的聚合物來製造微顆粒，這允許使用聚合物濃度低於 3 %，或者甚至低於2 %的乳化劑，該濃度顯著低於傳統上使用的聚合物濃度。這種乳化劑具有更低的粘性，這利於噴墨，因為迫使乳化劑通過噴墨裝置所需的壓力更少。使用水凝膠形成的聚合物還具有這樣的優點，在噴墨期間，噴嘴汙染減少。本發明因而提供用於生產包括生物活性劑的、尺寸範圍介於Iym和50 μ m之間的水凝膠聚合物微顆粒的方法。典型地，本發明的方法包括步驟製備如上所述的水凝膠形成的聚合物的乳化劑，該乳化劑包括生物活性劑；以及使用輔助壓力和應用頻率，從沉浸在含水接收流體內的噴嘴噴出乳化劑液體。通過允許液滴在接收流體內運動一時間段，該時間段確保所述液滴除去溶劑以及用水來飽和，液滴被硬化成微顆粒。典型地，大於30%，具體地大於40 %，更具體地大於50 %，最具體地介於60 %和98 %或更多之間的溶劑被除去且全部或者部分被水替代。在本發明方法的具體實施例中，顆粒在接收流體內運動，沒有進行攪拌。最具體地，通過如本文所描述允許顆粒在傾斜表面上滑動，使顆粒在接收流體內運動。因此，本發明提供水凝膠聚合物顆粒的單分散種群，顆粒直徑介於Iym和ΙΟΟμπι 之間，更具體地直徑在介於10 μ m和30 μ m之間的範圍內，最具體地介於10 μ m和20 μ m之間。尺寸介於10 μ m和20 μ m之間的顆粒尤為適合於諸如在最細血管內形成栓塞的醫學應用。根據具體實施例，水凝膠聚合物微顆粒包括一種或多種生物活性劑。在具體實施例中，水凝膠顆粒包括親水生物活性劑。備選地，生物活性劑是疏水的以及雙乳化劑技術如上所述被使用。生物活性劑的性質不是關鍵的，以及所設想的生物活性劑的合適實例在上文公開。根據另一具體實施例，水凝膠微顆粒是通過噴墨到溶劑內來生產的，其中微顆粒落在具有漸變斜坡的傾斜表面上，如前所述。水凝膠對於特別是親水材料的受控遞送是尤為有用的，因為聚合物的水溶區域使得水能夠接近包埋在聚合物內的材料。依賴於聚合物內的特徵孔徑，可以通過在降解之前材料從聚合物擴散和/或通過在降解時材料從聚合物擴散來進行釋放，該特徵孔徑是由交聯之間的分子量以及交聯密度控制的。由於凝膠體的固定和保護性效應，包埋材料的去活性被降低，並且與其它受控釋放系統相關聯的突發災難性效應得以避免。聚合物的退化通過末端酯連結而逐漸水解，利於體內最終受控釋放自由大分子。一般而言，水凝膠由生物可降解可聚合的大分子單體形成，該大分子單體包括核心、在核心每個端部上的延伸以及每個延伸上的端蓋。核心是親水聚合物或寡聚物；每個延伸為生物可降解寡聚物；以及每個端蓋為能夠交聯成大分子單體的寡聚物、二聚體或者單體。在另一具體實施例中，核心包括分子量介於約400Da和30，OOODa之間的親水的聚乙二醇寡聚物；每個延伸包括分子量介於約200Da和1200Da之間的生物可降解的聚(α -羥基酸)寡聚物；以及每個端蓋包括分子量介於約50Da和200Da之間的丙烯酸酯類單體或寡聚物(即，含有碳_碳雙鍵)，其在共聚物之間能夠交聯和聚合。另一實施例結合了 由分子量約為10，OOODa的聚乙二醇寡聚物組成的核心；由分子量約為250Da的聚羥基乙酸寡聚物組成的延伸；以及由分子量約為IOODa 的丙烯酸酯基體組成的端蓋。合適用作核心水溶區域的材料的實例為聚乙二醇，聚環氧乙烷，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙基唑啉，聚環氧乙烷共聚環氧丙烷的嵌段共聚物，諸如透明質酸、右旋糖酐、 肝素酶、軟骨素硫酸鹽、肝素或藻酸鹽的多糖或碳水化合物，或者諸如明膠、膠原質、白蛋白或卵清蛋白的蛋白質。生物可降解區域可以使用諸如酯、肽、酸酐、原酸酯和磷酸酯鍵的易受生物降解的連結，由聚合物或單體來構造。可水解的生物可降解成份的實例為乙醇酸、乳酸、ε -己內酯、其它α羥基酸的聚合物和寡聚物，以及產生無毒性或者作為正常代謝產物存在於體內的其它生物可降解聚合物。合適的聚(α-羥基酸)為聚羥基乙酸、聚(DL-乳酸)和聚(L-乳酸)。其它有用的材料包括聚胺基酸、聚酐、聚原酸酯和聚磷酸酯。諸如聚(ε -己內酯)、聚(ε (3己內酯)、聚 O-戊內酯)和聚(Y-丁內酯)的聚內酯也是有用的。其實例為PEG寡乳酸基丙烯酸酯。此處，聚乙二醇或者PEG中央結構單元(核心) 基於其高的親水性和水溶性以及附帶的出色生物兼容性而是有用的。諸如聚羥基乙酸的短聚(α-羥基酸)是合適的鏈延伸，因為它通過酯連結水解成乙醇酸而快速降解，乙醇酸是一種無害的代謝產物。這些網絡可用於包埋和均勻地分散水溶性藥物和酶以及將它們按受控速率遞送。其它合適的鏈延伸為聚乳酸、聚己內酯、聚原酸酯和聚酐。也可以使用多肽。在具體實施例中，水凝膠微顆粒是從聚亞烷基二醇和芳香族聚酯的共聚物來製備的。此共聚物包括基於共聚物的重量的，從約30wt. %至約99wt. %，特別是30wt. % 至90wt. %的第一成份，該第一成份包括聚亞烷基二醇且具有分子式為-0L0-C0-Q-C0-的單元，其中L為在從聚氧化烯乙二醇除去末端羥基之後保留的二價有機自由基，以及Q為二價有機自由基；以及基於共聚物的重量的，從約Iwt. %至約70wt. %，特別是IOwt. %至 70wt. %的第二成份，該第二成份為芳香族聚酯且具有分子式為-0-E-0-C0-R-C0-的單元， 其中E為具有2至8個碳原子的取代或未被取代的亞烴基或氧化烯基自由基，以及R為取代或未被取代的二價芳香族自由基。在一個實施例中，聚亞烷基二醇是選自聚乙二醇、聚丙二醇和聚乙二醇以及諸如聚羥亞烴的其共聚物。在一個實施例中，聚亞烷基二醇為聚乙二醇。術語亞烴基和聚亞烷基通常指代任何異構體結構，即丙烯包括1，2-丙烯和1，3-丙烯，丁烯包括1，2- 丁烯、1，3- 丁烯、2，3_ 丁烯、1，2_異丁烯、1，3_異丁烯和1，4_ 丁烯(環丁烷)以及對於更高的亞烴基同源物是類似的。如果需要，聚亞烷基二醇成份用二羧酸殘留-CO-Q-CO-來終止以提供與聚酯成份的耦合。基團Q可以是具有與R相同定義的芳香基團，或者可以是諸如乙烯、丙烯、 丁烯等的脂族基團。在聚酯成份中，二價芳香基團R可以是亞苯基、吡啶亞基、亞萘基、聯苯基、氧二苯基、硫二苯基、甲基二苯基，可選地被多至四個，具體地多至兩個選自下述的取代基取代氯基、硝基和C1-C4烷氧基，以及另外的氟基、羥基和C1-C4的烷基。典型地，芳香族自由基R 不被取代，且具體地R為1，4-亞苯基。聚酯-0-E-0-C0-R-C0-的實例包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚間苯二甲酸丁二醇酯、聚 (乙烯4，4' - 二苯亞甲基二羧酸酯)、聚(丁烯5，6，7，8_四氫萘-1，4-二羧酸酯)等。在具體實施例中，聚酯選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯。更具體地，聚酯為聚對苯二甲酸丁二醇酯。在非常具體實施例中，共聚物為聚乙二醇/聚對苯二甲酸丁二醇酯嵌段共聚物。聚亞烷基二醇可具有從約200到約20，000的分子量。聚(氧乙烯)乙二醇的確切分子量依賴於包括由基體封裝的生物活性劑類型的各種因素。在具體實施例中，水凝膠聚合物為聚對苯二甲酸環氧乙烷和聚(1，4 丁二醇)對苯二甲酸的共聚物(PEGT/PBT)。其中PEGT/PBT重量比例可在從80/20到70/30至60/40的範圍。在具體實施例中，70/30和60/40共聚物的聚乙二醇成份具有1，000的分子量。在其它具體實施例中，80/20共聚物的聚乙二醇成份的分子量分別為1，000,2, 000和4，000。其中水凝膠形成的聚合物在噴墨中被使用的本發明方法具有的附加優點為，不需要穩定用添加劑。一般在製備生物可降解聚合物的微顆粒中，需要添加劑。所使用的最常見添加劑為聚乙烯醇(PVA)，其可以以不同的分子量和水解度而商業上獲得。從混合生物可降解聚合物在具有水的有機溶劑中的溶液來製備微顆粒方面上，PVA具有三種功能。首先， PVA是用於在噴墨之後形成的乳化劑液滴的出色穩定劑。其次PVA用作硬化的微顆粒的穩定劑，其三PVA對於乳化劑液滴之間的剪切力具有影響。在本發明的具體實施例中使用水凝膠形成的聚合物，這除去了 PVA對乳化劑液滴穩定性和微顆粒穩定性的穩定作用的需要。類似地，不再需要粘性增強劑來控制微顆粒尺寸。根據本發明通過在含水溶液中的沉浸噴射和受控膨脹，不發生利用剪切力分解乳化劑液滴，因此該處理可以在不添加PVA到連續相的情況下進行。因此需要更少的清洗步驟且隨後更快的處理可能引起更高效的封裝。本發明的方法另外允許使用雙乳化劑技術，其中當水凝膠聚合物被使用時，諸如聚丙二醇與環氧乙烷的加聚物(Pluronic)的表面活性劑可以從第一乳化劑步驟略去。在本發明的噴墨方法和工具中，使用噴嘴利用輔助壓力與諸如噴墨頭的壓電設備組合，在聚合物乳化劑中的生物活性劑被引入流體(也稱為接收流體)。根據已知的沉浸噴墨方法，噴嘴沉浸在接收流體內。用於微顆粒的沉浸噴墨的設備在例如W02006003581和US6599627中描述。這種設備典型地包括-第一貯存器O)，用於保持生物活性劑和聚合物的乳化劑(3)，-第二貯存器G)，用於保持接收流體(5)，以及-噴射模塊，具有用於將乳化劑噴射到接收流體內的至少一個噴嘴(6)。
在本發明的設備中，用於接收流體的第二貯存器(4)和噴嘴(6)置為使得，在用接收流體填滿第二貯存器(4)後，噴嘴(6)沉浸在接收流體內。噴嘴的直徑可以依賴於將獲得的顆粒的尺寸和/或所使用的聚合物濃度來調節， 典型地介於I-IOOym之間。在具體實施例中，本發明的設備包括直徑介於20 μ m和50 μ m 之間的噴嘴。在一個實施例中，設備包括控制系統以將噴射控制在處於100kHz—1至0. 1kHz—1範圍內的噴射速率。在另一實施例中，控制系統布置成以脈衝方式操作噴射，具體地控制系統布置成應用方波形式激勵脈衝到噴射模塊。在另一實施例中，噴射系統包括若干噴嘴以及控制系統布置成針對單獨噴嘴調節液滴尺寸。在另一實施例中，貯存器設有溫度控制系統。應用在本發明方法中的沉浸噴墨的具體實施例在BShmer等O006)(上文引用)中描述。本文的實驗是使用直徑為50 μ m、30 μ m和20 μ m的壓電驅動的微滴噴墨噴嘴 (MK-140H)來進行。外部脈衝發生器(Fluke PM5139)被使用以獲得20kHz範圍的頻率。可選的微滴驅動器(MD-E-201H)也允許採集脈衝觸發圖像以跟隨滴形成過程。噴嘴置於貯存器的液體內。恆定壓力被應用以防止堵塞噴嘴並允許大的液滴形成速率，因為墨貯存器的靜態流體壓力不充分。典型壓力為針對50 μ m噴嘴的0. ;3bar、針對30 μ m噴嘴的0. 8bar以及針對20 μ m噴嘴的1.6bar。在一個實施例中(圖1中說明)，貯存器含有兩個由垂直壁 (『9』 )分隔的隔室，其中一個隔室用於設置頻率和壓力，從而獲得嚴格定義的乳化劑液滴陣列。當達到這一點時，噴嘴置於第二隔室內，同時保持噴嘴噴射和被沉浸，該第二隔室是用於生產乳化劑的隔室。在15分鐘之後，噴嘴移回，且脈衝發生器關閉。噴嘴從溶液移除， 而壓力仍被應用。僅在噴嘴完全在空氣中之後，輔助壓力切斷。這麼做是為了確保含水溶液不回流到噴嘴內，這會導致堵塞。利用諸如上述的噴墨裝置，液滴以約5000至100. 000 液滴/秒的速率被噴射。典型地生產速率為約25. 000每秒。根據本發明一個方面，提供這樣的設備，其允許在噴墨之後對微顆粒的特定後處理。根據本發明這個方面的設備包括傾斜表面(7)，其放置在第一貯存器內或與之關聯，用於保持接收流體(5)。傾斜表面(7)放置成使得從噴嘴(6)噴出的液滴接觸或落在傾斜表面(7)的斜坡的起點上。如上所述，所形成的微顆粒極為脆弱且會由於例如通過在接收流體內攪動微顆粒的主動後處理而損傷。根據本發明，提供這樣的設備，其中主動後處理被推遲或略去。更具體地，設備設計成確保被動後處理步驟，即通過允許所噴出的液滴在接收流體內在傾斜表面(7)上滑動。更具體地，本發明的設備包括傾斜表面，其中該傾斜表面具有介於10度和45度之間，更具體地介於20度和45度之間的斜坡。根據另一實施例， 本發明的設備具有漸變斜坡，其垂直地開始且以介於10度到45度之間的角度結束。在圖 1和2中提供根據本發明具體實施例的設備的實例。本發明的方法和設備允許產生是單分散，即具有非常窄尺寸分布的微顆粒種群。 因而，本發明的另一方面涉及單分散微顆粒種群，其直徑為1 μ m至100 μ m，更具體地2 μ m 至50 μ m，具體地10 μ m至30 μ m，甚至更具體地10 μ m至20 μ m。在這種種群內，大於90 % 的微顆粒具有落在所述種群的平均值0. 7 μ M內的直徑。在具體實施例中，最具體地當水凝膠聚合物被使用時，種群是由這樣的事實來表徵，大於90%的微顆粒具有落在該種群的平均值0. 5 μ M內的直徑。在具體實施例中，在這種種群內大於90 %的微顆粒具有落在平均直徑的4%內的直徑。根據具體實施例，微顆粒是水凝膠聚合物微顆粒。根據另一實施例，微顆粒含有生物活性劑。根據另一實施例，微顆粒含有親水生物活性劑。其中在最初膨脹和/或硬化期間微顆粒在傾斜表面上滾動或滑動的本發明方法， 防止諸如在受攪動時軟微顆粒碰撞期間發生的對顆粒的損傷。這種精細的處理對於由本發明方法可獲得的微顆粒的整體形狀具有有利的效應，更具體地該方法對於獲得顆粒的整體球形形狀和/或平滑(無凹陷)表面是有利的。因此本發明允許製造微顆粒種群，其中小於5 %，更具體地小於2 %或者最具體地甚至小於1 %的種群顆粒具有偏離(大於10 %，更具體地大於5% )整體球形形狀的形狀，和/或具有凹陷和/或具有其它類型的損傷表面。本發明的另一方面涉及使用本發明的微顆粒用於將生物活性劑施用給哺乳動物。本發明的微顆粒可以應用於各種醫學應用。微顆粒可以被結合到藥品成分內用於腸胃外和黏膜給藥，諸如□服；皮下給藥，靜脈內給藥，動脈內給藥，腹腔給藥，肌肉給藥，陰道給藥和直腸給藥。本發明微顆粒的優越屬性使得它們尤為適於微顆粒的尺寸是關鍵的應用，以避免不期望的效應。對於例如栓塞療法，例如在治療子宮肌瘤中，情形是這樣的。其它應用包括生物活性劑的受控釋放，由於微顆粒(被更加均勻地封裝)尺寸的事實，該生物活性劑被更精確地遞送。因而，本發明涉及治療方法，該治療方法包括將含有生物活性劑(其為治療性化合物)的本發明的微顆粒施用給需要它的患者。附加地，本發明涉及診斷方法，該診斷方法包括將含有生物活性劑(其為造影劑或者標記物)的本發明的微顆粒施用給待診斷的患
者ο實現本發明的系統和方法的其它布置對於本領域技術人員而言是明顯的。將理解，儘管本文已經針對根據本發明的設備描述了優選實施例、特定構造和配置以及材料，但是可以在形式和細節上進行各種改變或調整而不背離本發明的範圍和精神。實例實例1 從20 μ m噴嘴注射PEGT/PBT共聚物乳化劑，頻率變化。PEG-PBT溶液使用包括0. 3%pva 8/88的含水溶液內的沉浸微滴噴嘴來噴墨。 20 μ m噴嘴被使用。噴墨在Ubar的壓力和27. 6、17、12和IOkHz的頻率實施10分鐘。在含水溶液中，傾斜表面被沉浸且允許液滴通過滾動或滑動經由此沉浸表面運動到另一容器內。在那裡，微顆粒留待穩定，浮在表層的被除去且容器用水重新填充。在攪動1-2小時以通過溶解到含水相內而除去二氯乙烷之後，在庫爾特粒度分析計數儀III上使用50μπι孔口來測量微顆粒。體積權重和數目權重的模態直徑為12. 47、14. 39、16. 09和17. IOym0體積權重平均直徑為12. 40、14. 32、15. 60和17. 05 μ m。尺寸分布在圖3中給出。峰的寬度表明超過90%的顆粒(將10-20微米之間的庫爾特計數的所有計數考慮在內)是在0.5μπι 的平均值內。實例2 注射PEGT/PBT共聚物雙乳化劑。1 %的水添加到1 % PEG-PBT在二氯甲烷中的溶液。混合物使用Ultraturrax乳化 60秒，得到強散射的乳化劑。使用沉浸30 μ m噴嘴在20. 7kHz的頻率和0. 45bar的輔助壓力將此乳化劑噴墨到第一容器內包括0. 05% pva的含水溶液內。如實例1中所述，液滴被噴射到含水溶液內，位於第一容器內的沉浸傾斜表面上。液滴在斜坡上逐漸向下滾動或滑動到第二容器內，在那裡留待穩定。浮在表層的被除去且第二容器用水重新填充。在攪動 1-2小時以通過溶解到含水相內而除去二氯甲烷之後，在庫爾特粒度分析計數儀III上使用50μπι孔口來測量微顆粒。使用相同壓力、頻率和接收流體，從的PEG-PBT溶液製備參考樣本。兩個樣本的尺寸分布在圖4中給出且所得到的顆粒的SEM照片在圖5中給出。 對於雙乳化劑以及對於參考顆粒，大於90%的顆粒是在數目加權直徑的4%內。mn 3 Bt^ PEG-PBT mM%im 含有螢光蛋白。實例2的製備被重複，但結合了螢光蛋白。蛋白質的FITC改性混合物 (Sigma-Aldrich的螢光分子量標準F3526)被使用。含有蛋白質混合物的的水添加到二氯甲烷中的PEG-PBT溶液。緊接著噴墨之後，在顯微鏡下跟蹤顆粒的收縮且在達到最終尺寸之後採集照片，如圖6所示。實例4 不添加穩定劑的噴墨。二氯甲烷中PEG-PBT溶液使用沉浸30 μ m噴嘴在20. 7kHz的頻率和0. 45bar 的輔助壓力而噴墨到水中，無任何另外添加劑。在清洗之後，採集樣本，獲得圖7所示SEM 照片。實仿Il 5 噴墨 plga 禾口 pla—peo。含有0. 35% pla-peo和0. 45% plga的溶液(A)使用20微米噴嘴，在15kHz的頻率在10分鐘內噴墨到含水的0. 2% pva溶液內。在噴墨之後，產物清洗兩次且左攪動(left stirred)以蒸發剩餘的溶劑。尺寸分布示於圖8。往溶液(A)添加含有3%表面活性劑的聚丙二醇與環氧乙烷加聚物(pluronic) F127的0. 5%的水，且通過應用超聲來製備乳化劑。這得到強散射的水液滴在聚合物溶液中的乳化劑。乳化劑使用20微米噴嘴在15kHz的頻率在10分鐘內噴墨在含水0. 2% pva 溶液中。在噴墨之後，產物清洗兩次且左攪動以蒸發剩餘的溶劑。尺寸分布示於圖8。實例6 製備含有囊作物的碘化液體。含有14微米球體的辛-2-基2，3，5-三碘苯甲酸通過將plga和碘化油在二氯乙烷中的溶液以15kHz的速度噴墨到0. 2% pva 8/88溶液內來製備。顆粒尺寸分布示於圖 9，顯微照片在圖9b中給出。
權利要求
1.一種用於生產聚合物顆粒的設備，所述設備包括-第一貯存器O)，用於保持乳化劑(3)，-第二貯存器G)，用於保持接收流體(5)，-噴射模塊，具有至少一個噴嘴(6)，當該第二貯存器(4)被填充時，該至少一個噴嘴 (6)沉浸在該接收流體(5)內，允許將液滴直接噴射到該接收流體(5)內，-傾斜表面(7)，放置於該第二貯存器(4)內或關聯到該第二貯存器，使得液滴當從該噴嘴(6)噴射到該第二貯存器中的該接收流體(5)內時沿著該傾斜表面(7)運動， 其中該傾斜表面(7)具有垂直地開始且以介於10度至45度之間的角度結束的漸變斜坡。
2.根據權利要求1的設備，其中該漸變斜坡以介於20度至30度之間的角度結束。
3.根據權利要求1的設備，其中該噴嘴具有小於30μ m的直徑。
4.一種用於製備尺寸介於1 μ m和100 μ m之間的單分散水凝膠聚合物微顆粒的方法， 其中所述微顆粒包括生物活性劑，其中利用了根據權利要求1的設備，所述方法包括下述步驟a)製備包括所述生物活性劑的水凝膠形成的聚合物的乳化劑，b)使用輔助壓力和應用頻率，從沉浸在含水接收流體內的該噴嘴(6)噴出步驟(a)的乳化劑的液滴，以及，c)通過允許該液滴在該接收流體內運動一時間段，該時間段確保所述液滴除去溶劑以及用水來飽和，將該液滴膨脹和硬化成微顆粒，其中在步驟(c)中，該膨脹和硬化是通過允許該顆粒在該接收流體內從具有至少10度的斜坡的傾斜表面向下運動來執行的。
5.根據權利要求4的方法，其中該聚合物為水凝膠聚合物。
6.根據權利要求4或5的方法，其中步驟(c)包括允許該顆粒在該接收流體內在所述傾斜表面上運動一時間段，該時間段確保除去溶劑以及用水來飽和。
7.根據權利要求4至6任意一項的方法，其中該傾斜表面的長度和斜坡配置成使得從該噴嘴噴出的液滴沿著所述傾斜表面運動介於2秒至60秒之間的時間段。
8.根據權利要求4至7任意一項的方法，該方法進一步包括在步驟(c)之後的附加步驟(d)，其中該顆粒通過攪動而進一步硬化。
全文摘要
本發明描述在藥物遞送領域中尤為令人感興趣的，用於製備單分散聚合物微顆粒種群的方法和工具。
文檔編號B01J2/18GK102215821SQ200880112663
公開日2011年10月12日 申請日期2008年10月20日 優先權日2007年10月23日
發明者J·A·M·斯蒂恩巴克斯, M·R·博默, S·H·P·M·德溫特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司