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JP2002534079A - ガラス化による周囲温度での感受性生物学的物質の保存 - Google Patents

ガラス化による周囲温度での感受性生物学的物質の保存

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JP2002534079A JP2000592394A JP2000592394A JP2002534079A JP 2002534079 A JP2002534079 A JP 2002534079A JP 2000592394 A JP2000592394 A JP 2000592394A JP 2000592394 A JP2000592394 A JP 2000592394A JP 2002534079 A JP2002534079 A JP 2002534079A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、多孔質気泡体として感受性生物学的物質を保存し、その後気泡体を破砕して粉末を生成し、そして任意に保存粉末化生物学的物質の混合物を製剤化するためのバリア方法に関する。本発明は、バリア技法を用いる、気泡体生成およびその後の保存生物学的物質の破砕の方法を統合するための装置も包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の背景 (技術分野) 本発明は、0℃を超える温度で貯蔵される脱水粉末の形態の感受性生物学的物
質の保存に関する。特に本発明は、気泡体を生成し、その後、気泡体を乾燥し、
微粉砕して乾燥粉末を生成することによる生物学的物質の保存、および、異なる
実際用途のための混合乾燥物質(穀物)の製剤化の工程を統合するための技術的
方法に関する。
【0002】 (関連技術の説明) 生物学的活性物質、ウイルス、細胞および小型多細胞検体の溶液または懸濁液
の保存および貯蔵は、食品および微生物学工業、農業、医学および研究の目的に
関して重要である。これらの脱水生物学的活性物質の貯蔵は、重量低減および貯
蔵空間の低減ならびに安定性増大といった多くの利点を有する。
【0003】 脱水形態での感受性物質の保存を提供するための従来技術の示唆には、凍結乾
燥および減圧または空気乾燥保存が含まれる。凍結乾燥および乾燥保存法はとも
に、正と負の特徴を有する。凍結乾燥法は工業的量に規模拡大可能であるが、一
方慣用的減圧および空気乾燥法は、工業的量に規模拡大可能な生物学的物質の調
製物を生じない。凍結乾燥法の凍結およびその他の工程は、多数の感受性生物学
的物質にとって非常に有害である。凍結乾燥法は、非常に長く、非原価効率的で
あり、物質の滅菌性を保証するためのバリア技術を用いて実行できない。
【0004】 凍結および乾燥による保存に関連した問題のいくつかは、凍結および乾燥のス
トレスに対して生物学的物質を安定化することが見出されている保護剤分子、特
に炭水化物の付加により取り扱われてきた。しかしながら、保護剤の存在にもか
かわらず、拡散依存性分解化学反応を阻害するために、凍結乾燥後の長期安定性
は依然として低温貯蔵を要する。したがって、周囲温度で不安定な生物学的物質
の長期貯蔵を提供するために、さらなる刷新が求められている。
【0005】 周囲温度での乾燥物質の貯蔵は、低温貯蔵オプションと比較した場合、原価効
率的である。さらに、ワクチンおよびホルモンのような生物学的物質の周囲温度
貯蔵は、冷蔵がしばしば利用不可能な第三世界の国々に現代医学治療をもたらす
際に非常に有益である。生物学的検体の貯蔵保存の多数の利点が高く評価されて
きたので、研究者は、長期貯蔵中の分解過程から生物学的物質を防御する手段と
してガラス化を利用しようと努力してきた。その結果、「ガラス」状態を達成す
るためのこの技術は、将来、優れた保存技術として出現すると予期されている。
【0006】 ガラスは、最初に液体状態であった物質を実質的に過冷却することにより得ら
れる非晶質固体状態である。ガラス化物質またはガラスにおける拡散は、非常に
低速(例えば、数ミクロン/年)で起こる。その結果、1つより多い部分の相互
作用を要する化学的または生物学的変化は、実際上完全に抑制される。ガラスは
普通は均質で、透明で脆い固体であり、粉末に粉砕または微粉砕され得る。ガラ
ス転移点(Tg)として知られている温度より上では、粘性は急速に下がり、ガ
ラスは変形可能になり、その物質はさらに高温では流体に変わる。長期貯蔵のた
めのガラス化の最適利点は、Tgが貯蔵温度より高い条件下でのみ確実になり得
る。Tgは存在する水の量に直接的に依存しており、したがって、水和のレベル
を制御することにより改変され得る。含水量が低いほど、Tgは高い。
【0007】 残念ながら、周囲温度で不安定な生物学的物質に長期安定性を付与する手段と
してのガラス化技法の利点は、十分には利用されていなかった。乾燥保存による
周囲温度保存の慣用的方法は、極少量の物質の実験室加工処理のために設計され
ている。近年、V. Bronshtelnは、大規模商業的操作に適合性である気泡体生成
による保存の代替的方法を開発した(米国特許第5,768,520号)。気泡
体生成による保存は、空気乾燥およびガラス化保存工程のスケールアップに関連
した技術的問題を克服する。このために、気泡体生成による保存は、生物学的物
質の長期貯蔵のための規模拡大可能な方法として魅力がある。
【0008】 本発明は、気泡体生成および加工処理操作により、保存に関連した操業問題を
解決する。特別に設計された用具および装置が、保存物質の脱水保存性気泡体お
よび均一粉末を再現可能的に製造するために用いられなければならない。装置は
、乾燥保存、その後の乾燥物質の粉末形態への変換(例えば微粉砕による)、お
よび、異なる生物学的物質の混合物を含有し得る製品をを製剤化するための乾燥
粉末の使用により生物学的物質の規模拡大可能バリア保存を行う能力を統合すべ
きである。
【0009】 (発明の概要) 本発明は、気泡体または粉末として生物学的溶液または懸濁液を保存するため
のバリア法に関する。本方法は、先ず減圧下で試料を沸騰させて機械的に安定な
気泡体を生成し、次に高温で気泡体を脱水して、貯蔵中の保存物質の安定性を保
証するのに必要なガラス転移温度を得ることにより非損傷温度においてチャンバ
ー中で生物学的溶液または懸濁液を乾燥し、そして機械的に安定な気泡体を破砕
して(および/または微粉砕して)粉末を生成する工程を含む。
【0010】 本方法は、生物学的溶液または懸濁液が、乾燥前に保護剤と混合され得ること
をさらに提供する。乾燥状態での保存の他の方法と同様に、糖、ポリオールおよ
びそれらのポリマーは、乾燥保存の損傷作用から物質を保護するために用いられ
得る。具体的には、保護剤は、単糖、二糖およびポリマーを含む混合物を含む。
単糖は、フルクトース、グルコース、ソルボース、ピスコース、リブロース、キ
シルロース、エリスロースなどの非還元誘導体から成る群から選択され得る。こ
のような誘導体は、還元基をメチル化、エチル化、塩素化するか他の方法で修飾
することにより得られる。
【0011】 気泡体を微粉砕する前に、それは任意に、所望貯蔵温度でのその安定性を増大
するのに十分な条件下でさらに乾燥され得る。この二次乾燥操作中に得られる安
定性増大は、乾燥チャンバーの内側で、または倉庫貯蔵中に乾燥チャンバーの外
側で実行され得る。あるいは、気泡体は、所望の貯蔵温度よりそのガラス転移温
度を上昇させるのに十分な条件下でさらに乾燥され得る。これらのさらなる乾燥
工程は、気泡体が破砕されて粉末を生成した後に適用してもよい。
【0012】 気泡体を破砕するための手段は、チャンバー中に組み込まれ得る。破砕手段は
、ブラシミル、回転羽根ミル、微粉砕ミル、回転磨砕ミル、ジェットミル、漸増
切断作用ミル、ボールミル、ハンマーミル、回転チューブラミル、ホモジナイザ
ーおよび音波処理機から成る群から選択されるミルを含み得る。あるいは、破砕
手段は、チャンバー内の変形可能容器を含み、この場合、変形可能容器を機械的
に変形することにより、乾燥工程が成し遂げられる。乾燥が変形可能容器内で行
われる場合、破砕は変形可能容器を機械的に変形することにより達成され得る。
滅菌性を保持するためには、バリア技術に従って、変形可能容器は、容器を変形
する前に密封され得る。
【0013】 本発明の変形可能容器の変型は、生物学的溶液または懸濁液を乾燥させるが、
滅菌性を保持し、液体または気泡体を保持するための気体透過性容器である。変
形可能容器は、半硬質でもあり得る。
【0014】 本方法の別の変型は、チャンバー内側のトレーを包含する。トレーは格子によ
り細分され、これが溶液または懸濁液を保持し、あるいは柔軟性変形可能容器、
例えば袋を支持し得る。
【0015】 チャンバー温度を調節するための手段、チャンバー圧を調節するための手段お
よび機械的に安定な気泡体を破砕するための手段を有するチャンバーを備える、
生物学的試料を保存し、破砕するための装置も開示される。加工チャンバーは、
少なくとも1リットルから、少なくとも10リットル、少なくとも100リット
ルまでの範囲の異なる容積の生物学的溶液または懸濁液を収容するサイズにされ
る。
【0016】 チャンバー温度を調節するための手段は、約−70℃〜300℃の範囲内のチ
ャンバー温度を生じ得るものである。圧力を調節するための手段は、約0.01
〜約500Torrの範囲内のチャンバー圧を生じ得るものである。破砕するた
めの手段は、ミルまたはチャンバー内の変形可能容器(袋)を包含し得る。ミル
は、ブラシミル、回転羽根ミル、微粉砕ミル、回転磨砕ミル、ジェットミル、漸
増切断作用ミル、ボールミル、ハンマーミル、回転チューブラミル、ホモジナイ
ザーおよび音波処理機から成る群から選択され得る。
【0017】 好ましくは、装置は、チャンバー温度および圧力を検出するためのセンサー、
ならびにチャンバー温度および圧力を監視し、制御するのに適合したプログラム
可能コンピューターを備える。
【0018】 乾燥粉末は、乾燥条件下で貯蔵され得る。最終生成物は、種々の異なる方法で
、例えば1つ又はそれ以上の粉末を混合し、混合物をバイアルまたは密封され得
るその他の容器中に入れるか、粉末をプレスすることにより錠剤を調製するか、
または粉末吸入、経鼻またはその他の方法による乾燥物質送達のための用具を調
製することにより、製剤化され得る。
【0019】 (好ましい実施態様の詳細な説明) 本発明は、生物学的活性物質に適用するための保存および加工法の組合せを開
示する。本方法は、種々の方法操作を容易にするよう設計された一体型加工チャ
ンバー中での生物学的物質の滅菌性を守るために、バリア技法を用いて行い得る
。分かり易くするために、本方法および装置の特徴および限定を、別々に本明細
書中で説明する。
【0020】 生物学的物質−本発明の方法により保存され得る生物学的活性物質としては、
ペプチド、タンパク質、抗体、酵素、補酵素、ビタミン、血清、ワクチン、ウイ
ルス、リポソーム、細胞およびある種の小型多細胞検体が挙げられるが、これら
に限定されない。高温での生物学的検体の脱水は、特に、例えば乾燥のために用
いられる温度が適用可能タンパク質変性温度より高い場合には、非常に損傷性で
あり得る。高温に関連した損傷から試料を保護するために、脱水工程は多段階で
、または温度と脱水の程度の同時増大により行い得る。一次脱水は、生物学的活
性の損失を伴わない脱水を可能にするのに十分に低い温度で行われるべきである
【0021】 保護剤(充填剤)−種々のポリオールおよびポリマーが当業界で既知であり、
それらが、乾燥および貯蔵に耐して生物学的活性物質の能力を増強するが、特定
の生物学的活性を妨害しない限り、保護剤として役立ち得る。実際、保護剤分子
は、脱水中に生物学的物質を安定化するほかに、保存中のその他の利点を提供す
る(機械的に安定な気泡体を生成するための一助として、以下参照)。特に、本
発明による保護剤としては、簡単な糖、例えばスクロース、グルコース、マルト
ース、スクロース、キシルロース、リボース、マンノース、フルクトース、ラフ
ィノースおよびトレハロース、単糖の非還元性誘導体およびその他の炭水化物誘
導体、糖アルコール、例えばソルビトール、合成ポリマー、例えばポリエチレン
グリコール、ヒドロキシエチルデンプン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル
アミドおよびポリエチレンアミン、ならびに糖コポリマー、例えばフィコールお
よびデキストラン、ならびにそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定され
ない。低分子量高溶解性タンパク質も保護剤として役立ち得る。
【0022】 細胞またはウイルスが保存される本発明の変型においては、保護組成物は、低
分子量糖、二糖、オリゴ糖、および、生物学的ポリマーを含むポリマーの混合物
をさらに包含し得る。低分子量糖は、脱水中の細胞内構造を浸透、保護するため
に用いられる。低分子量透過性糖は、中性または高pHで非還元性であるか、あ
るいはメチル化またはエチル化単糖である種々のケトースから選択され得る。非
還元性ケトースには、六炭糖、フルクトース、ソルボースおよびピスコース;五
炭糖、リブロースおよびキシルロース;四炭糖、エリスロース;ならびに三炭糖
、1,3ジヒドロキシジメチルケトンが含まれる。メチル化単糖には、グルコ、
マンノ、および、ガラクトピラノシドのαおよびβのメチル化体がある。メチル
化五炭糖には、アラビノおよびキシロピラノシドのαおよびβ体がある。スクロ
ースのような二糖は、それらが生物学的膜および高分子の表面上の水和水を置換
するために、乾燥保存中の有効な保護剤であることは既知である。さらに、本発
明者は、減圧下で乾燥される場合、スクロースおよび/またはその他の充填剤が
、濃縮糖の薄い非晶質フィルムから成る安定気泡体に有効に転換され得る、とい
うことを見出した。
【0023】 本発明者は、単糖を二糖およびオリゴ糖と組合せると、脱水中のオリゴ糖の結
晶化を有効に防止するということも見出した。また、ポリマーは、低分子量単糖
の含入により低下し得る脱水混合物のガラス転移温度(Tg)を上昇させるため
に用いられ得る。濃縮糖溶液中で高溶解性である任意の生物学的ポリマーが用い
られ得る。例えば、フィコールおよびデキストランのような多糖、ならびにヒド
ロキシエチルデンプン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリ
アクリルアミドのような合成ポリマー、ならびに高溶解性天然および合成バイオ
ポリマー(例えば、タンパク質)は、生物学的膜を安定化し、Tgを上昇させる
のに役立つ。
【0024】 一次気泡体乾燥−加工操作のスケールアップを容易にするために、気泡体生成
による保存は、減圧下での沸騰による機械的に安定な多孔質構造の形成を包含す
る。乾燥工程は、約−15〜70℃の範囲の温度で行われる。機械的に安定な多
孔質構造すなわち気泡体は、濃縮充填剤の薄い非晶質フィルムから成る。気泡体
生成による保存は、ガラス化前の大試料容積の効率的乾燥に、そして、商業的使
用に適した易微粉砕乾燥物質を調製する場合の一助として、特によく適している
。気泡体生成による保存のさらなる詳細は、米国特許第5,756,520号(
Bronshtein)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)に含まれて
いる。
【0025】 本発明の一変型では、稀釈生物学的試料は、減圧下での気泡体乾燥前に、水を
一部除去して濃縮し粘性検体を生成し得る。この初期濃縮工程は、選択される濃
縮方法によって、加工チャンバーに試料を導入する前または後に行い得る。ある
いは、保護剤分子の付加後に十分粘性であり、したがって初期濃縮を要しない試
料もある。試料の粘性を増大するのが望ましい状況では、初期濃縮に用いられる
よう意図される方法としては、凍結乾燥、液体または部分凍結状態からの蒸発、
逆浸透、その他の膜技法、あるいは当業界で既知の任意のその他の濃縮方法が挙
げられる。
【0026】 粘性試料は、100℃より実質的に低い温度で乾燥中にそれらを沸騰させるた
めに、減圧を施される。言い換えれば、生物学的活性物質の粘性溶液または懸濁
液に減圧が適用されて、沸騰中に溶液または懸濁液を発泡させ、発泡工程中に、
さらなる溶媒除去が、機械的に安定な連続気泡または独立気泡多孔質気泡体の最
終生成を生じる。
【0027】 低真空圧(0.1〜0.9気圧の範囲)が、濃縮粘性溶液を生成するための初期
蒸発を促すために適用される一方、沸騰を生じるためには非常に高真空圧(0〜
24Torr)が用いられる。沸騰工程のための減圧は、好ましくは0〜10T
orr、最も好ましくは約4Torr未満である。ここでの沸騰は、水蒸気を含
有するが空気またはその他の気体を含有しない泡の核形成および成長を意味する
。実際、いくつかの溶液では、室温での低真空(約0.1〜0.9気圧)の適用
により溶解気体をパージするのが有益であり得る。このような「脱気」は、乾燥
容器から溶液が噴出するのを防止するのに役立ち得る。溶液が十分に濃縮され粘
性になれば、高真空を適用して制御沸騰または発泡を引き起こし得る。初期蒸発
中の5〜70重量%の範囲での前記の保護剤の濃度は、その後の高真空下での凍
結を防止するのに役立ち、粘性を付加して、それにより非制御化噴出を制限しな
がら、発泡を促す。
【0028】 圧力または温度の急速増大は、気泡体を潰れさせる。この場合、多孔質構造の
機械的安定性を増強するためには、乾燥気泡体への変換を意図された溶質の生物
学的活性を妨害しない限り、界面活性剤が付加され得る。さらに、保護剤ポリマ
ーの乾燥も、多孔質構造の機械的安定性に寄与する。本発明により調製される気
泡体は、その後の加工操作(例えば安定性乾燥、ガラス化または微粉砕)前に、
減圧乾燥気体、例えばN2雰囲気および/または化学的乾燥剤下で、加工チャン
バー中に貯蔵され得る。
【0029】 以下の実施例は、気泡体生成による保存方法にしたがった機械的に安定な多孔
質気泡体の生成を説明する。
【0030】 (1)1ml当たり59.4単位の活性を含有するSigma Chemical Co.からの
50%グリセロールイソシトレートデヒドロゲナーゼ水溶液を、0.1Mトリス
HCl緩衝液(pH7.4)中で5時間透析した。透析後の0.1MトリスHC
l溶液中のイソシトレートデヒドロゲナーゼの活性は、26±1.8単位/ml
であった。活性低減は、透析中の稀釈による酵素濃度の低減に関連した。 50 lの50重量%スクロース溶液および50 lの0.1MトリスHCl
緩衝液(pH7.4)中のイソシトレートデヒドロゲナーゼ懸濁液を含有する混
合物(100 l)を1.5mlプラスチック管中に入れて、室温での乾燥によ
り保存した。先ず、試料を低真空(0.2気圧)下で4時間乾燥した。次に、高
真空(<0.01気圧)下で4時間、沸騰させた。この工程中、機械的に安定な
乾燥気泡体が試験管中に生成された。そして、室温において減圧下で、ドリエラ
イト上で8日間、試料を貯蔵した。 8日後、試料を500 lの水で再水和した。乾燥気泡体を含有する試料の再
水和は、数秒で完了する容易な工程であった。340nmで分光分析的に測定さ
れるNADPを還元する能力を検定することにより、活性に関して再構成試料を
検定した。反応ミックスは、2mlの0.1MトリスHCl緩衝液、pH7.4
、10 lの0.5重量%NADP+、10 lの10mM MnSO4、10
lの50mM 1−イソシトレートおよび10 lのイソシトレートデヒドロ
ゲナーゼ溶液を含んでいた。活性は、2.6±0.2単位/mlであったが、こ
れは、乾燥およびその後の室温での貯蔵中に活性の損失がなかったことを意味す
る。
【0031】 (2)50 lの50重量%スクロースおよび50 lの氷核細菌(シュード
モナス シリンガエATCC53543)懸濁液を含有する混合物(100 l
)を1.5mlプラスチック管中に入れて、室温で乾燥することより保存した。
先ず、試料を低真空(0.2気圧)下で4時間乾燥した。次に、高真空(<0.
01気圧)下で4時間、沸騰させた。高真空下で沸騰後、機械的に安定な多孔質
構造が試験管中に生成された。そして、室温において減圧下で、ドリエライト上
で8日間、試料を貯蔵した。 8日後、試料を500 lの水で再水和した。乾燥気泡体を含有する試料の再
水和は、数秒で完了する容易な工程であった。次に、対照試料と比較して、氷核
形成活性に関して検定した。本発明の方法により保存された試料と対照試料にお
ける1,000細菌当たりの氷核形成活性に有意差は認められなかった。
【0032】 (3)氷核細菌(INB)シュードモナス シリンガエATCC53543の
濃縮懸濁液とスクロースの1:1混合物を含有する試料を用いた。最終懸濁液が
50重量%のスクロースを含有するように、スクロース結晶が溶解するまで試料
を混合した。懸濁液を2g/バイアルで20mlバイアル中に入れた。減圧チャ
ンバーの内でバイアルを乾燥させた。バイアルを、チャンバー内のステンレスス
チール棚の表面に静置した。棚内に制御温度でエチレングリコール/水不凍液を
循環させることにより、棚温度を制御した。減圧を適用する前に、棚温度を5℃
に低下させた。次に、チャンバー内の静水圧を0.3Torrに下げた。これら
の条件下で、懸濁液は30分間沸騰した。棚の温度を徐々に(30分掛けて)2
5℃まで上昇させた。これらの実験条件下でバイアルの内側に視覚的に安定した
乾燥気泡体が3時間以内に生成された。その後、試料を室温で減圧下に1日以上
保持した。10mlの0.01Mリン酸塩緩衝液で試料を再水和後、保存INB
の氷核形成活性を測定した。−5℃において5分間で10 l緩衝液滴中に氷結
晶を成核し得る氷核形成中心の濃度として、氷核形成活性を測定した。検定結果
は、保存試料中の氷核形成活性が新鮮な対照で観察された活性と等価であったこ
とを示す。
【0033】 (4)濃縮INB懸濁液を、さらなる使用のために、−76℃に凍結させた。
凍結懸濁液(5g)を4℃で解氷し、4gの9:1のスクロース:マルトリン混
合物と混合した。最終懸濁液が35重量%のスクロースおよび4重量%マルトリ
ンを含有するように、糖が完全に溶解するまで試料を混合した。懸濁液を、2g
/バイアルで20mlバイアルに入れた。バイアルを乾燥チャンバー内で乾燥さ
せた。バイアルを、チャンバー内のステンレススチール棚の表面に静置した。棚
内に制御温度でエチレングリコール/水不凍液を循環させることにより、棚温度
を制御した。減圧を適用する前に、棚温度を5℃に低下させた。チャンバー内側
の静水圧を0.5Torrに下げた。このような条件下で、懸濁液は30分間沸
騰した。棚の温度を徐々に(30分掛けて)25℃まで上昇させた。視覚的に、
これらの実験条件下でのバイアル内の安定乾燥気泡体の生成が、2.5時間以内
に完了した。いくつかのバイアルの除去後、温度を50℃に上昇させ、残りの試
料を減圧下に7日間保持した。 10mlの0.01Mリン酸塩緩衝液で試料を再水和後、保存INBの氷核形
成活性を測定した。−5℃における5分間で10 l緩衝液滴中に氷結晶を成核
する氷核形成中心の濃度として、氷核形成活性を測定した。 25℃で乾燥後に減圧チャンバーから取りだしておいた試料の氷核形成活性は
、凍結解氷INBの初期活性より約50%低かった(氷核形成活性の測定値の相
対標準誤差は、20%未満である)。INBの凍結は氷核形成活性を有意に低減
しないことが既知であるために、この実験で観察された活性の50%低減はおそ
らくは、付加的凍結工程が乾燥による保存に対するINBの感受性を増大したた
めであると思われる。同時に、INBの活性の付加的低減は、減圧下で50℃に
おけるさらに7日間の乾燥後には観察されなかった。
【0034】 (5)前記のように調製されたINBを含有する安定気泡体に、改変Virtisホ
モジナイザーを用いて微粉砕を施した場合、再水和気泡体と比較して、再水和粉
末中の氷核形成活性の損失は認められなかった。
【0035】 (6)60重量%スクロース溶液(1ml)を、減圧チャンバー内の20ml
ガラスバイアル中で乾燥させた。バイアルを、チャンバー内のステンレススチー
ル棚の表面に静置した。棚内に制御温度でエチレングリコール/水不凍液を循環
させることにより、棚温度を制御した。この実験における棚の温度は、20℃に
保持した。チャンバー内の静水圧を0.3Torrに下げた。このような条件下
で、溶液は徐々に沸騰して、非晶質状態の濃縮スクロースを含有する薄いフィル
ムから成る気泡体を生成した。これらの実験条件下でバイアルの内側の視覚的安
定乾燥気泡体を生成するには、2〜3時間を要した。
【0036】 (7)ウロキナーゼの凍結乾燥試料を、2mlの40重量%スクロースで再水
和した。次に、乾燥によるさらなる保存のために、溶液を20ml滅菌ガラスバ
イアルに移した。乾燥前に、バイアルを灰色すりわり付きゴム栓で被覆した。バ
イアルを減圧チャンバー内で乾燥させた。バイアルを、チャンバー内のステンレ
ススチール棚の表面に静置した。棚内に制御温度でエチレングリコール/水不凍
液を循環させることにより、棚温度を制御した。減圧を適用する前に、棚温度を
5℃に低下させた。チャンバー内の静水圧を0.5Torrに下げた。このよう
な条件下で、懸濁液は30分間沸騰した。棚の温度を30分掛けて徐々に25℃
まで上昇させた。視覚的に、これらの実験条件下で、バイアルの内側に安定乾燥
気泡体が、3時間以内に生成された。室温でさらに12時間乾燥後、さらに24
時間の間に温度を45℃に上昇させた。チャンバーを乾燥N2気体で充填後、ゴ
ム栓を押し下げて、バイアルをアルミニウム襞付きシールで密封した。 乾燥後、40℃での30日間貯蔵直後に、試料を検定した。ウロキナーゼ乾燥
後、活性は初期活性の93%であった。この低減は、初期バイアルからウロキナ
ーゼが乾燥されたバイアルに移した時のウロキナーゼの損失に関連した。40℃
で30日間の貯蔵後、活性は90%であった。言い換えれば、ウロキナーゼ活性
のさらなる有意の低減は、40℃での1ヶ月間貯蔵中には観察されなかった。
【0037】 (8)アンフォテリシンBの凍結乾燥試料を、バイアル当たり5mlの40重
量%スクロースで再水和した。次に、乾燥によるさらなる保存のために、溶液を
50ml滅菌ガラスバイアルに移した。乾燥前に、バイアルを灰色すりわり付き
ブチルゴム栓で被覆した。バイアルを減圧チャンバー内で乾燥させた。バイアル
を、チャンバー内のステンレススチール棚の表面に静置した。棚内に制御温度で
エチレングリコール/水不凍液を循環させることにより、棚温度を制御した。減
圧を適用する前に、棚温度を5℃に低下させた。チャンバー内の静水圧を0.5
Torrに下げた。このような条件下で、懸濁液は30分間沸騰した。棚の温度
を徐々に(30分掛けて)25℃まで上昇させた。視覚的に、これらの実験条件
下で、バイアルの内側に安定乾燥気泡体が、3時間以内に生成された。室温でさ
らに12時間乾燥後、チャンバーを乾燥N2気体で充填し、バイアルの一部のゴ
ム栓を押し下げた。バイアルをチャンバーから取り出して、その後、アルミニウ
ム襞付きシールで密封した。乾燥後、27.5℃および40℃で30日間貯蔵直
後に、試料を検定した。その結果を、次の実験で得られた結果と一緒に、表1に
示す。 アンフォテリシンBの別の組の凍結乾燥試料を、バイアル当たり5mlの40
重量%スクロースで再水和した。次に、前記と同様に乾燥によるさらなる保存の
ために、溶液を滅菌ガラスバイアルに移し、さらに24時間、45℃で乾燥した
。その後、チャンバーを乾燥N2気体で充填し、ゴム栓を押し下げて、バイアル
を密封した。乾燥後、27.5℃および40℃で30日間貯蔵直後に、試料を検
定した。その結果を、表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】 乾燥直後のアンフォテリシン活性の低減は、初期バイアルからアンフォテリシ
ンが乾燥されたバイアルに移した時のアンフォテリシンの損失に関連した。検定
結果(表1)は、効力の損失は、低温(25℃)で乾燥され、その後40℃で貯
蔵された試料で検出されただけであった。
【0040】 (9)Stratageneからの大腸菌(エクスL10−GOLD)の凍結(−76℃
)懸濁液を含有する1.5ml試験管を、氷浴中で解氷した。100 lアリコ
ートを50mlのNZYM(カゼイン消化酵母抽出物培地)ブロスに移し、オー
ビタル振盪器で37℃で一夜インキュベートした。14時間増殖後、10mlの
この増殖培養を100mlの滅菌NZYMブロスに接種して、37℃で培養増殖
を継続した。培養増殖中、光学濃度(OD@620nm)を毎時間測定して、対
数細菌増殖の終結を決定した。遷移相に達したら(OD=1〜1.06)、細胞
は収穫された。培地(5ml)をピペットで遠心管に移して、10分間遠心分離
した。次に上清を注ぎ出して、ペレットの重量を測定して、細胞のおよその濃度
を決定した。
【0041】 5mlのNZYMブロスで、またはMRSブロス中の25%スクロースおよび
25%フルクトースから成る保存溶液で細胞を再懸濁させた。NZYMブロスで
再懸濁させた細胞は、対照として用いた。MRSブロス(1ml)中の25%ス
クロースおよび25%フルクトースに懸濁させた細胞を20mlガラスバイアル
中に入れて、実施例2でINBを乾燥させたのと同様に減圧下で乾燥させた。そ
の後、試料を室温で24時間減圧下に保持した。乾燥試料を、選定時間間隔で検
定した。室温において0.1%ペプトン水溶液で再水和後、保存細胞の生存を測
定した。生育可能細胞の濃度を決定するために、LBミラー寒天上に適切な稀釈
で懸濁液をペトリ皿中に注ぎ入れ、その後、37℃で36〜48時間インキュベ
ートした。約25±10%の対照細胞が、乾燥および減圧下での1日貯蔵後に生
存した。さらに、生存細胞の割合は、その後の室温で減圧下での24日間の貯蔵
中に低下しなかった。
【0042】 安定性乾燥/ガラス化−一次乾燥中に生成された機械的に安定な気泡体に、任
意に、温度を上げて、二次すなわち「安定性」乾燥を施した。Tgは試料の含水
量によるため、そしてTgは脱水増大に伴って増大するため、所望の貯蔵温度に
よって異なる安定性乾燥プロトコールが適用されて、その貯蔵温度への冷却時の
ガラス化に相当するTgを生じ得る。しかしながら、物質の脱水は実際には、一
旦それらがガラス状態になったら不可能であるため、周囲貯蔵温度が望ましい本
発明によるガラス化のために重要なのは、周囲温度より有意に高い温度で安定性
乾燥を実行することである。
【0043】 最終貯蔵温度は、好ましくは0〜70℃の範囲内である。さらに好ましくは、
一般的貯蔵温度は、0、4、20、40および50℃以上である。冷蔵貯蔵が好
ましいいくつかの場合には、安定性乾燥は室温で行い、その後貯蔵温度以下に冷
却される。室温での安定性が望ましいその他の場合には、室温より高い温度での
脱水と、その後の室温への冷却が用いられるべきである。
【0044】 保存される任意の所定の検体に関しては、検体の性質および安定性特徴が、そ
れが一次乾燥工程中に耐え得る最大温度を決定する。酵素保存の場合には、室温
での一次乾燥後、安定性乾燥温度は、酵素活性の損失を伴わずに50℃まで増大
され得る、ということが示された。その後、脱水工程が高温での安定性乾燥中継
続され得る。したがって、脱水温度の継続的または段階的増大により、不安定タ
ンパク質はそれらの変性温度より十分に高い温度で熱安定性の状態におかれ得る
【0045】 選定貯蔵温度より高い温度での安定性乾燥の実行の他に、貯蔵温度より上にT
gを実際に上昇させるのに十分な期間、この乾燥を行うということが重大である
。15%スクロース+15%ラフィノース溶液の乾燥10μl滴を用いて得られ
た経験的結果に基づいて、70℃より高い温度での12時間より長い安定性乾燥
は、25℃より上にTgを上げるのに必要であることが示された。これらの実験
における一次乾燥は、室温(20℃)で12時間であった。結果は、安定性乾燥
時間延長(70℃で12時間以上、60℃で36時間以上)は、室温よりTgを
上昇させるのに必要であり得ることを示唆する。熱不安定性でないいくつかの生
物学的物質に関しては、高温での一次乾燥は、選定貯蔵温度を上回るようTgを
上昇させるために必要とされる高温での安定性乾燥時間を低減する。
【0046】 本発明の一実施態様では、気泡体は安定乾燥から微粉砕温度に冷却されて微粉
砕され、次にその粉末は、減圧下でまたは大気圧下でさらに乾燥を施される。そ
の後の乾燥温度は、約0℃〜100℃の範囲である。このような乾燥は、ガラス
転移温度が約0〜70℃の範囲内の選定貯蔵温度より上に上げられるまで継続さ
れ得る。
【0047】 Tgが実際に貯蔵温度より高いことを保証するために、熱分析によりTgを推
測するための少なくとも2つの方法が既知である。示差走査熱量測定(DSC)
は最も一般的に用いられる技法である。しかしながら、DSCは、ポリマーを含
有する試料におけるTgの測定においては信頼できないことがあることを、本発
明者は見出した。あるいは、熱刺激分極電流(TSPC)法が特にポリマーの分
析に適合される。TSPC法は、すべての試料に関して信頼できるために好まし
いが、しかしそれはわずかに大きい試料容積を要する。
【0048】 均一粉末の生成−安定気泡体を粉末に破砕するために選択される手段にかかわ
らず、本発明の装置は、好ましくは、このような破砕手段を、一次および任意の
安定性乾燥工程が成し遂げられる同一チャンバー、円筒または容器内に組み込ん
でいる。実際、本発明の利点の1つは、別々の装備により予め実行される機能の
統合である。したがって、破砕手段は、好ましくは加工チャンバー中に収容され
、保存工程の少なくとも1つが完了された時に操作される。
【0049】 本発明の破砕手段は、慣用的ミル、ホモジナイザーおよび音波処理機、ならび
に安定気泡体を粉末にするためのその他の手段を含む。これらのその他の手段に
は、乾燥チャンバーの内に配置された第二の容器の物理的変形が含まれる。第二
チャンバーは、気泡体が容器への物理的衝突により粉末化される半硬質であるか
、または破砕またはその他の物理的変形により気泡体が粉末化される袋のように
柔軟性であり得る。あるいは、保存は、気泡体が格子から掻き取られて、破砕さ
れ得る仕切りトレイ中の格子セル内で起こり得る。種々の破砕手段を、下記にさ
らに詳細に説明する。
【0050】 A.慣用的微粉砕−慣用的微粉砕方法および構成要素は、本発明にしたがって
用いられ得る。これらの例としては、ブラシミル;米国特許第5,352,47
1号(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)に記載されたような
回転羽根ミル; 米国特許第4,651,934号(この記載内容は、参照によ
り本明細書中に含まれる)に記載されたような微粉砕ミル;米国特許第4,40
4,346号(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)に記載され
たような回転磨砕ミル;例えば、米国特許第4,917,309号(この記載内
容は、参照により本明細書中に含まれる)に記載され、改良されたような、らせ
んまたはカウンターパイプミル(CF Winnacker, Kucher; Chemische Technologi
e, 4th Edition, Volume 1,p.91-93, 1984)の種類のジェットミル;例えば、米
国特許第5,520,932号(この記載内容は、参照により本明細書中に含ま
れる)に記載されたコミトロール(商標)1700ミルのような漸増切断作用ミ
ル;ボールミル;ハンマーミル(例えば、マイクロパルベライザー(商標));
例えば米国特許第5,174,512号(この記載内容は、参照により本明細書
中に含まれる)に記載されたマイクロナイジングミルのような衝撃耐性金属ボー
ル、金属シリンダーまたは棒または石を含有する回転チューブラミル;ホモジナ
イザーおよび音波処理機;ならびに草刈り機のようなワイヤを備えるミル;なら
びに当業界で周知の任意のその他の微粉砕手段が挙げられるが、これらに限定さ
れない。種々の種類のミル、粉砕機および破砕メカニズムの差異および利点は、
製薬技術の当業者には周知である。
【0051】 B.変形可能容器−同一乾燥チャンバー中での乾燥および粉末への粉砕の概念
を実行するためにとられる多数の代替的アプローチが存在する。慣用的微粉砕か
らの変型は、乾燥チャンバー内に配置される第二容器を用いる。この第二容器は
、気泡体生成を介して保存される加工流体のホルダーとして役立つ。本容器はチ
ャンバー内に配置され、保存溶液を充填される。この充填は、別々の充填管を介
して成し遂げられ得る。気泡体生成による保存の完了後に、この容器は密封され
、乾燥チャンバーから取り出されて、最終容器として、またはさらなる加工のた
めの中間容器として役立つ。密封は、半硬質容器では簡単な蓋締用具により、ま
たは柔軟性容器では溶封により成し遂げられ得る。さらに、容器が半硬質である
場合には、中に含まれる機械的に安定な気泡体は、硬質非柔軟性表面への容器壁
の一連の衝撃またはその逆によるある種の粗い粉砕において破壊され得る。気体
透過性リオグアード(商標)袋を用いる場合のように容器が柔軟性である場合に
は、中に含まれる気泡体は、相対的に弱い力で袋を潰すことにより粗く粉砕され
得る。これは、簡単なローラー用具を用いて成し遂げられ得る。一旦粗く破壊さ
れれば、その結果生じる粒子は完成形態であると考えられるか、または、最終使
用要件によって、粉砕機に移してさらに加工され得る。この時点で、物質は粒状
形態であるため、この移動は、動力取扱い系で一般に用いられる重力または真空
装置により容易に行われる。最終微粉砕は、市販の微粉砕装置により行われ、物
質最終規格書に示されているような特定の粒子サイズ分布に物質を粉砕するよう
な方法で行われる。例えばクアドロ コミル(商標)は、この目的に適している
【0052】 第二容器は気泡体生成による保存中に減圧環境にあるため、熱の、内側の保存
溶液への伝達は遅く、制御するのが難しい。この制限は、誘導加熱の概念を用い
ることにより克服され得る。チャンバーの外周に巻き付けられる誘導コイルは、
保存溶液中のイオン種中に分子運動を誘導することにより熱源を提供する。ある
いは、乾燥チャンバー内外にスライドして、物質の容易な投入および搬出を提供
するカセットと呼ばれる袋保持装置は、誘導コイルを支持する装置としても役立
つ。本発明の装置の一実施態様は、図1に説明されている。コンデンサー10は
、加熱器12を有する乾燥チャンバー14に接続される。カセット16は、乾燥
チャンバーに収まり、変形可能容器24を保持するのに適合している。本装置は
、冷蔵システム18、真空ポンプ20および回転駆動モーター22も備える。あ
るいは、カセットは、電気抵抗加熱および循環流体加熱のようなより伝統的な熱
伝達系のハウジングとして役立ち得る。保存溶液のより均一な加工を提供するた
めに、容器を保持するカセットも回転するよう作製され得る。
【0053】 第二容器の概念は、前記ですでに述べたものを超える多数の利点を提供する。
特に、無菌加工に関しては、充填管、チャンバーおよび容器は、一般的に許容可
能な慣用手段(例えば、それそれの品目の構成物質によって、放射線、蒸気過酸
化水素(VHP)、蒸気等)により予備滅菌される。前記の密封用具と結びつけ
られるこのアプローチは、バリア型の加工を提供し、したがって気泡体生成によ
る保存の途中で、オペレーターおよび物質を互いに効率的に隔離する。これは、
生物学的および毒性物質を取り扱うのに非常に望ましい。隔離またはバリア技法
の使用は、製薬産業においてこのような物質を加工するための標準設計アプロー
チと成りつつある。
【0054】 概念の証拠を示す多数の実行可能性実験が行われている。実施例および変形可
能容器を用いて得られた結果を以下に示す。
【0055】 (1)第一の試験では、装置は、標準VirtisSL600ユニトップコンデンサ
ーセクションに接続され、2つの実験室型ホットプレート(Corning)を介して
加熱される内径4.5インチのガラス管から成った。ガラス管の反対端は閉じら
れた。脱イオン水中のスクロース50%w/wの溶液200mlを、清涼飲料用
に一般に用いられる2L PET飲料ボトルに導入した。これは、半硬質容器と
して適格である。ボトルを管中に配置し、スクロース溶液を気泡体生成により保
存した。機械的に安定な気泡体が生成された後、気泡体を含有するボトルを、0
.3Torrで25℃において一夜保持した。翌朝、空気を用いて減圧を解いた
。全加工時間は23時間であった。管分解直後に、ボトルを管から取り出して、
約1分間、ドライ窒素でパージした。ボトルに、添付のプラスチックねじ蓋で蓋
をした。気泡体はボトルを完全に充填しているように見えた。ボトルの外側に手
でわずかな圧力を適用すると、気泡体が非常に脆くなっていることが示された。
次に、ボトルを、軽度〜中等度の力で、実験室のカウンターに約8〜10回打ち
付けた。内側の気泡体はすべて、別々の粒子にばらばらに壊れ、砂の視覚的およ
び流動的特徴を有した。少量の物質がボトルの内側に付着して残存した。粗粒状
物質のガラス転移温度は18℃であった。
【0056】 (2)第二の試験では、第一の試験に用いたガラス管をジャケット付きガラス
管に取り換えた。ジャケットに水を充填し、再循環加熱浴に接続した。用いたボ
トルは予め、スーパーマーケットで市販されている1ガロン容量のポリエチレン
プラスチック貯蔵袋に取り換えた。これは、柔軟性容器として適格である。袋を
開けたままにしておくために、袋をプラスチックホルダーにテープで貼った。袋
に脱イオン水中の50%w/wスクロース150mlを充填した。一次気泡体乾
燥は、本質的に90分後に完了し、熱源をホットプレートに切り換えた。その時
点での条件は、31℃で0.15Torrであった。次に、気泡体を一夜保持し
た。翌朝、減圧をドライ窒素で解除して、袋を取り出し、窒素で約1分間パージ
して、次にジップ−ロック(商標)1ガロンプラスチック貯蔵袋の内側に入れた
。全加工時間は、71時間であった。手で直接袋を静かに潰すことにより、前に
ボトル中で生成されたものと非常によく似た粒子に気泡体を分離させた。その結
果生じた粒子のガラス転移温度は、18.33℃であった。
【0057】 (3)第三の試験では、前記のスタイルの袋を、VWRにより供給されるような
ペトリ皿(100x15mmサイズの皿)を包装するために用いられる袋から得
られたより長く、より大きい袋と取り換えた。再び脱イオン水中の50%w/w
スクロース溶液300mlを大型袋中に充填した。約3時間の一次発泡乾燥後、
循環浴上での加熱を切って、2つのホットプレートにより熱を供給した。翌朝、
ホットプレートを切り(T=30℃、P=0.8Torr)、循環浴を50℃に
設定した。約7時間後、その系の温度および圧力は、それぞれ55℃および0.
2Torrであった。全加工時間は23.5時間であった。系の減圧をドライ窒
素で解除し、袋を取り出して、1ガロンジップ−ロック(商標)袋に移し、静か
に破砕した。前と同様に、気泡体はすべて、前に観察されたものとよく似た粒子
に分離した。ガラス転移温度は33.3℃であった。
【0058】 (4)細菌株ラクトバチルス アシドフィルスを、その種に特異的な標準プロ
トコールを用いて、2リットル容量発酵器中で増殖させた。発酵器細胞集団は8
.1±0.73x108と計数された。遠心分離により細胞を収穫し、7.83
±0.75x108の集団を有する細胞濃縮物200mlを生じた。細胞濃縮物
を、50%緩衝液(w/w)中に溶解した40%スクロース、10%メチルアル
ファ−Dグルコピラノシドから成る800mlの保存溶液中で稀釈した。その結
果生じた混合物を、300mlでポリエチレンペトリ皿袋中に充填した。残りは
、別の使用のために保存した。空のポリエチレン袋を、アルミニウムフレームで
取り囲まれた4.5x19インチの円筒形ガラスチャンバー内に位置する保持用
具に取り付けた。このガラスチャンバーは、気泡体生成による保存のための大量
乾燥チャンバーとして役立った。試験溶液を、シリコーン管により、ポリエチレ
ン袋中に充填した。ガラスチャンバーは、全管長にわたって外部ガラス水ジャケ
ットを備えていた。ジャケットは、再循環温度制御水浴と接続された。水ジャケ
ットは、本方法のための熱源として役立った。ガラスチャンバーは、排出端で凍
結乾燥機のコンデンサーと接続された。気泡体生成による保存の終結時に、系の
減圧はドライ窒素を用いて解除された。袋を取り出し、検査した。乾燥した機械
的に安定な脆性気泡体が、明らかに生成されていた。本物質を、軽く手で押すこ
とにより静かに破砕して、砂との一致性を有する粒子にした。袋を切り開き、内
容物を透明容器に移した。容器を3重にサンプリングした。次に容器をドライ窒
素でパージして、密封した。試料を培養し、細胞集団を、同一方法により10m
lバイアル中に発泡乾燥された1mlの乾燥ラクトバチルスアシドフィルスの対
照培養と比較した。被験細菌株の生存を明瞭に実証する結果を以下にまとめる。
【0059】
【表2】
【0060】 気体透過性袋−無菌的方法での大量凍結乾燥のためにW.L. Goreにより開発さ
れた製品(現在、リオガード(商標)と呼ばれている)も、気泡体生成による保
存の方法における挿入、変形可能容器としてのその効用に関して検査した。リオ
ガード(商標)凍結乾燥袋は、水蒸気に対して透過性でないプラスチックである
一側面とゴア−テックス(商標)膜から成るもう一つの側面で構成される溶封可
能柔軟性袋であった。この膜は、公称孔サイズ0.2μ、疎水性で、液体の水に
対して透過性でないが、水蒸気に対しては透過性である発泡ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)である。
【0061】 リオガード(商標)袋は、液体状態の物質が膜を透過し、漏出するのを防止し
ながら、水蒸気を通し得るため、概して滅菌性を要する製薬製品を加工するため
の理想的方法を提供する。基本的方法は、動物健康製品、プロバイオテックス、
食品等に適用され得る。手短に言えば、密閉容器加工が、滅菌性、取扱いの容易
性、オペレーターからの病原体(例えば、細菌およびウイルス)の隔離、外来粒
子汚染制御の領域で利点を有し得るあらゆる物質は、気泡体生成による保存への
リオガード(商標)袋の適用から利益を得る。さらに、袋の柔軟性は、袋と乾燥
機棚との接触を増強する。棚は慣用的凍結乾燥機における熱伝達表面であるため
、熱伝達は、リオガード(商標)袋を用いて気泡体生成による保存を行う場合に
、最適であろう。これは、より迅速な乾燥過程をもたらす。
【0062】 気泡体生成による保存のためにリオガード(商標)ゴア−テックス袋を用いる
ことの可能性を調べるために、一連の実験を開始した。脱イオン水を用いた50
%w/w溶液は、試験媒質として役立った。200mlの容量を10x14イン
チリオガード(商標)袋中に充填した。次に、市販の溶封用具を用いて、袋を溶
封した。次に、袋を、UPTが気泡体生成による保存のために改変したビルティ
ス ゲネシス(商標)凍結乾燥機の3つの棚の1つに載せた。乾燥工程を行った
。沸騰そして結局は気泡体生成が、乾燥が進行すると、袋の半透明下方不透性膜
を通して観察された。40℃で一夜乾燥後、凍結乾燥機から袋を取り出して、検
査した。機械的に安定な気泡体が生成されているように見えた。この乾燥気泡体
は脆性で、袋を開かなくても袋中で小粒子に容易に破砕された。これは、袋が気
泡体物質の粗粉砕のための容器としても機能し得ることを示す。約30分以内に
袋を開け、乾燥粒子の再構成特性を観察するために、約1Lの水を加えた。ほと
んどの粒子が、10秒未満で容易に溶解した。圧力および温度勾配の変更、なら
びに10x14インチ袋中の200〜400mlの範囲の充填を含めたその後の
試験プロトコールは、約300mlが最適充填レベルであることを示唆した。典
型的実行の完了時に、袋の外観は、気泡体の完全生成を示し、袋中の物質はすべ
て、容易に溶解する。
【0063】 工業的酵素、食品および薬剤の大量凍結乾燥は、凍結乾燥機の温度制御棚に置
かれるステンレススチールトレイを利用することにより一般に実行される。トレ
イは、典型的には当該粒状物質のための適切な環境で充填され、凍結乾燥機に移
されて、そこで、それらは乾燥機に投入されて、凍結乾燥過程が実行される。ト
レイの寸法および容量は、凍結乾燥機の棚面積、その物質のための許容可能な充
填高、および所望の物質取扱い特性により大きくは決定される。気泡体生成によ
る保存に関しては、基本操作は同一である。物質は、前記の実施例にしたがって
調製され、標準凍結乾燥トレイに注入されて、必要な条件を満たすようにされた
機械中での気泡体生成により保存される。トレイは、生成物棚からトレイ内に収
容される生成物への熱の移動を可能にする任意の物質で構成され得る。適切な物
質の例は、ステンレススチール、被覆スチール、非鉄合金、例えばアルミニウム
およびチタン、ならびにプラスチック、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等
である。プラスチックは熱を低効率的に伝達するが、しかしその他の相殺的利点
を有し得る、と認識される。
【0064】 気泡体生成による保存のある面では、機械的に安定な乾燥気泡体の生成におい
てそれを適切に行うためには、本明細書中に記載した多数の刷新が典型的凍結乾
燥トレイには必要である。好ましい実施態様では、トレイは、トレイの底面およ
び側面により画定される内部空間中に位置する格子構造を備える。この格子構造
は、全トレイが小単位に区切られるように、本質的にはトレイの領域を等面積ま
たは不等面積の一連のセルに細分する。格子の機能は、気泡体生成による保存に
おける気泡体の膨張に利用可能な面積を低減し、それにより各格子の領域の内側
に気泡を含有する。これは、気泡体構造が成長し得る高さを効率的に低減し、し
たがって成長中の気泡体が乾燥機棚あるいは気泡体真上のその他の乾燥機表面と
接触しおよび/またはトレイからあふれ出る機会を最小限にする。格子構造は、
トレイの内側に適合する任意の幾何学的形状をとり得る。運搬容器中のバイアル
を分離するのに用いられるような正方形パターンは、一例であり得る。発泡工程
が進行した場合に気泡体泡と隣接泡との相互連結を排除するために、格子壁高は
トレイ側面の高さの少なくとも半分であるべきである。
【0065】 別の実施態様では、トレイは、トレイ底面により画定される全面積全体に置か
れるカバーを有する。このカバーは、気泡体生成による保存中の水蒸気を逃すよ
うな方法で置かれる。カバー縁とトレイ側面上部の間の隙間は、1/4インチまた
はそれ以下であるべきである。より大きい寸法の隙間は確実に作用するが、しか
し生産に利用可能な容積を最大にするために、棚と棚の間の間隙を最小限にする
ことは特に必要なことである。トレイカバーは、このような支持を実行するため
に利用可能な任意の手段により支持され、トレイ側面とカバー底縁との間に必要
な隙間を提供する。前記の材料のいずれかまたは任意の同様の方法から作られる
補助ポスト、一体型カバータブまたはスペーサーは、必要な隙間を達成し得る。
これらのトレイ乾燥法は、動物健康製品、プロバイオティックス、食品、工業的
酵素等に適用され得る。
【0066】 トレイ中での大量乾燥−気泡体生成による保存のために修正された凍結乾燥機
を用いたトレイ中での大量乾燥の実行可能性を調べるために、一連の実験を実行
した。一次実験では、脱イオン水中の50%w/wスクロースから成る400m
lの試験溶液を9.5x19.5x1.25インチの寸法のステンレススチール
トレイ中に充填した。トレイを、3棚乾燥機の中間棚に載せた。次に物質を本発
明にしたがって乾燥させた。この試験は、トレイは大量発泡容器として働くが、
しかし気泡体を収容することと、沸騰工程中の隣接する表面上の液体のはねの両
方に問題があることを示した。これらの問題はともに、気泡体生成による保存の
ためのトレイの使用を排除するに十分問題である、ということが最初に考えられ
た。しかしながら、細かな観察は、気泡体泡はトレイの全面積を横切って架橋す
るように見える、ということを示した。その結果、この利用可能面積の低減は、
気泡体泡が非制御的に成長するのを防止する、と理論づけられた。
【0067】 輸送カートン中の20mlバイアルを分離するために用いられてきた1.4375x
1.4375インチ格子中のプラスチック被覆厚紙物質から成る挿入物を、前記の試験
に用いられたステンレススチールトレイの内側に適合するよう切断した。格子挿
入物を用いて、一連の実験を実行した。これらの試験は、気泡体がより制御可能
的に生成され、トレイ外側のはねは、格子が用いられる場合にはかなり低減する
ことを示した。しかしながら、被験物質は、トレイに付着し、過程完了後の除去
を困難にする顕著な傾向を示した。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の
ようなノンストック(non-stock)コーティングでステンレススチール表面をコー
ティングすると、問題解決策が提供される。
【0068】 この考えを試験するために、プラスチックトレイの使用を調査することが決定
された。9.5x19.5x2.5インチトレイを、高密度ポリエチレン(HD
PE)から作った。6セルx12セル格子を有する着脱式HDPEおよびHDP
Eカバーも作成した。この別の実験シリーズでは、トレイからの回収は明らかに
改良された。その結果生じた気泡体は、再構成される場合、容易に且つ迅速に水
和された。カバーの使用は、はねの制御をもたらした。さらに、セル−セル気泡
体均一性も、トレイ内で改良された。格子を有するトレイ内での大量乾燥は、ト
レイ上の個々の格子セルからの物質の除去を必要とし得る。これを容易にする一
手段は、手動で、半自動的に、または自動的にトレイを保持し、トレイ内部から
内容物を掻き取るための用具を作成することである。これは、トレイとトレイ挿
入物を別々に把持し、それらを引き離して、次に露呈されたトレイ内部全体に密
着隙間羽根型掻き取り器を引くことにより成し遂げられる。挿入物は、格子セル
寸法に密着隙間で寸法合わせした機械的指の適用によりきれいに掻き取られ得る
。これらの指は、格子セルを力で押し進み、物質をセルから表面に押し出し、こ
れはさらに収集容器中にきれいに掻き取られ得る。
【0069】 加工チャンバー−初期濃度、一次発泡乾燥、安定性乾燥/ガラス化とその後の
微粉砕を包含する本明細書中に開示した加工操作は、好ましくは、バリア技法を
用いて、密閉装置で実行される。その最も簡単な実施態様では、本発明の装置は
、チャンバー温度を調節するための加熱器および冷却器およびサーモスタット、
チャンバー圧を調節するための真空ポンプおよび圧力解放弁、ならびに機械的安
定多孔質気泡体を破砕するための手段を有するチャンバーの新規の組合せであり
得る。本装置は、任意に、当業界で周知のように、直接またはベルト駆動メカニ
ズムを有するモーターのような、加工中にチャンバーを回転するための手段を装
備し得る。図2を参照すると、本装置は、好ましくは、チャンバー10内の温度
26、圧力24および微粉砕28を監視するための検出手段を含む。温度を上げ
る14または下げる16および圧力を調節する12ための手段ならびに微粉砕1
8パラメーターを制御するための手段は、オペレーターが手動で動かすか、ある
いは好ましくは、温度26、圧力24および微粉砕28データ(例えば、rpm
または周期/分等)を監視し、情報を統合し、温度、圧力および微粉砕を調節す
るための種々の手段に応答的作用をするのに適合したプログラム可能コンピュー
ター30により動かされ得る。
【0070】 加工チャンバー10は、好ましくは、それぞれ生物学的物質の導入および粉砕
物質の分取のための別々の入口20および出口22を有する。本発明の装置は、
チャンバー温度および圧力を調節するための手段、ならびに微粉砕を調節するた
めの手段を含む。温度を調節するための手段は、加熱器および冷蔵器/冷凍器お
よびサーモスタットを含み、これらは一緒になって、種々の加工操作中のチャン
バー温度を−70℃〜100℃の範囲にし得る。任意に、加熱器は、約100℃
〜300℃の範囲の、滅菌のためのチャンバー内温度を提供し得る。チャンバー
圧を調節するための手段は、約0〜500Torrの範囲でチャンバー減圧を生
じ得る、任意にコンデンサーを備える真空ポンプ、および、圧力解放弁または放
出弁を含む。さらに好ましくは、真空ポンプは、約0〜24Torr(高真空)
から約0.1〜0.9気圧(低真空)の範囲でチャンバー圧を生じ得る。ミルコ
ントローラーは、ミルの操作を制御するための外部手段を提供する。微粉砕要素
(例えばブラシまたは羽根)は、チャンバー内に置かれる。さらに、本装置の好
ましい特徴は、温度センサー、圧力センサーおよびミル操作のための考え得る検
出器(例えば、タコメーター)を含み得る。
【0071】 本発明の装置は、マイクロプロセッサーを必ずしも組み込んだり、またはコン
ピューター作動制御手段を利用する必要はないが、しかしプログラム化した命令
にしたがって、温度、圧力および微粉砕データを統合し、リアルタイム信号を発
生し、温度および圧力の両方の段階的または同時勾配を実行するためのプログラ
ム可能コンピューターの使用は、乾燥のための新規の二次元の温度および減圧プ
ロトコールの自動実行を可能にする。
【0072】 種々の加工チャンバー物質およびサイズが、本発明の開示内に包含される。実
際、本装置は、小型の分析的サイズのチャンバーを、ならびに大型の工業規模チ
ャンバーを用いて製造され得る。指示された温度および圧力範囲で安定で、そし
て感受性生物学的溶液および懸濁液と適合性である限り、チャンバーの製造には
任意の物質が用いられ得る。加工チャンバーの構築のための物質の例としては、
ステンレススチール、ガラスおよびプレキシガラスが挙げられる。さらに、チャ
ンバーは、慣用的手段により滅菌され得る。一実施態様では、ユニットの加熱手
段は、チャンバーおよび囲い込まれた微粉砕手段を滅菌するのに十分な温度で、
試料処理の間に操作され得る。さらに、一体化された設計では、好ましくはバリ
ア技法を用いるが、この場合、密閉系中に一旦導入されれば、試料操作は必要な
く、したがって最適生成物品質および安定性が保持される。
【0073】 本発明の別の実施態様は、種々の用途のための「シリアル」を生成するために
乾燥粉末の混合物を乾燥し、微粉砕しおよび製剤化する統合機能を含む。例えば
、種に特異的な標準プロトコールを用いて、細菌株ラクトバチルス アシドフィ
ルスを2リットル容量発酵器中で増殖させる。発酵器細胞集団を、遠心分離によ
り収穫し、細胞濃縮物を、50%緩衝液(w/w)中に溶解した40%スクロー
ス、10%メチルα−Dグルコピラノシド800mlから成る保存溶液中で稀釈
する。その結果生じた混合物を、変形可能容器中で、前記と同様に発泡乾燥させ
る。保存工程の終結時に、系の減圧はドライ窒素を用いて解除される。変形可能
容器を密封し、乾燥チャンバーから取り出し、多孔質気泡体を軽く手で押すこと
により静かに破砕して、砂との一致性を有する粒子にする。
【0074】 前記のラクトバチルスと同一の保存溶液中の5%ビタミンCの溶液を、変形可
能容器中で発泡乾燥させる。変形可能容器を密封し、多孔質気泡体を破砕する。
その後、滅菌性を維持するのに適合した慣用的粉末取扱い装置を用いて、共生ラ
クトバチルス粉末をビタミンCと混合し、プロバイオテックおよびビタミン成分
に関連した独特の性質を有する複合シリアルを生成し得る。このような製剤は、
種々の異なる生物学的および薬理学的粉末化成分を混合することにより、例えば
異なるワクチンまたは異なる抗原を混合することにより、調製し得る。
【0075】 次に、単一構成成分または製剤を代表する粉末を用いて、医薬組成物を調製し
得る。例えば、物質が錠剤に圧縮され、これが迅速溶解性固体投与製剤を提供し
得る。
【0076】 説明のために本発明を詳細に記載してきたが、このような詳細は単に説明のた
めであって、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲を逸脱しない
限り、当業者により変更がなされ得ると理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施態様による変形可能袋中での気泡体乾燥のための一体型装置の
模式図である。
【図2】 本発明の一体型乾燥−微粉砕装置の自動化実施態様を示す流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12M 1/33 C12M 1/33 C12N 1/04 C12N 1/04 (31)優先権主張番号 09/306,137 (32)優先日 平成11年5月6日(1999.5.6) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ブラッケン,ケビン アール. アメリカ合衆国 カルフォルニア 92064 ポーウェイ ミッドランド ロード 15230 (72)発明者 リバース,ロニー ケー. アメリカ合衆国 カルフォルニア 92111 サン ディエゴ 1エム リンダ ビス タ ロード 8026 (72)発明者 ウィリアムズ,ディビッド アール. アメリカ合衆国 カルフォルニア 92592 テメキュラ カミノ ゴンザレス 44687 Fターム(参考) 4B029 AA15 AA21 BB01 CC03 DG08 4B065 BD05 BD10 BD12 BD36 BD37 BD50 4C341 KK01 KL02 KL04 KL08

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末として生物学的溶液または懸濁液を保存するためのバリ
    ア方法であって、 −15〜70℃の範囲の温度で減圧下で沸騰させることによりチャンバー内で
    生物学的溶液または懸濁液を乾燥して、機械的に安定な気泡体を生成し、そして 機械的に安定な気泡体を破砕して粉末を生成する ことを含む方法。
  2. 【請求項2】 前記減圧が0〜24Torrである請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記減圧が約4Torrより低い請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記乾燥工程の前に、溶解気体をパージするために前記生物
    学的溶液または懸濁液に減圧が適用される請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記生物学的溶液または懸濁液が前記乾燥工程前に保護剤と
    混合される請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記保護剤が、糖、ポリオールおよびポリマーから成る群か
    ら選択される請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記保護剤が、単糖、二糖、オリゴ糖およびポリマーを含有
    する混合物をさらに含む請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記単糖がフルクトース、グルコース、ソルボース、ピスコ
    ース、リブロース、キシルロース、エリスロースなどから成る群から選択される
    単糖の非還元性誘導体である請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記非還元性誘導体が少なくとも1つの還元基を有する単糖
    から調製され、少なくとも1つの還元基がメチル化、エチル化または塩素化によ
    り修飾される請求項8の方法。
  10. 【請求項10】 前記乾燥工程前に、前記生物学的溶液または懸濁液が界面
    活性剤と混合される請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記破砕工程前に、所望の貯蔵温度でその安定性を増大す
    るのに十分な条件下で気泡体がさらに乾燥される請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記破砕工程前に、前記気泡体がガラス転移温度より高い
    温度で、所望の貯蔵温度よりガラス転移温度を上昇させるのに十分な期間、さら
    に乾燥され、ガラス転移温度が熱刺激分極電流法により測定されるものである請
    求項1記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記粉末が所望の貯蔵温度でその安定性を増大するのに十
    分な条件下でさらに乾燥される請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記粉末が所望貯蔵温度よりそのガラス転移温度を上昇さ
    せるのに十分な条件下でさらに乾燥される請求項1記載の方法。
  15. 【請求項15】 気泡体を破砕するための手段がチャンバー中に組み込まれ
    ている請求項1記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記破砕手段が、ブラシミル、回転羽根ミル、微粉砕ミル
    、回転磨砕ミル、ジェットミル、漸増切断作用ミル、ボールミル、ハンマーミル
    、回転チューブラミル、ホモジナイザーおよび音波処理機から成る群から選択さ
    れるミルを含む請求項15記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記破砕手段が、チャンバー内側の変形可能容器を含み、
    前記乾燥工程が変形可能容器中で実行される請求項15記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記破砕工程が、変形可能容器を機械的に変形することに
    より達成される請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記変形可能容器が、容器を変形する前に密封される請求
    項18記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記変形可能容器が前記生物学的溶液または懸濁液の乾燥
    を可能にするために気体透過性である請求項17記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記変形可能容器が半硬質である請求項17記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記乾燥工程がチャンバー内側のトレイ上で行われる請求
    項1記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記トレイが格子により細分されている請求項22記載の
    方法。
  24. 【請求項24】 乾燥および破砕の少なくとも1つの前記工程の間にチャン
    バーを回転する工程をさらに含む請求項1記載の方法。
  25. 【請求項25】 チャンバーが、少なくとも1リットルの容積の生物学的溶
    液または懸濁液を乾燥し、破砕することが可能なサイズである請求項1記載の方
    法。
  26. 【請求項26】 チャンバーが、少なくとも10リットルの容積の生物学的
    溶液または懸濁液を乾燥し、破砕することが可能なサイズである請求項1記載の
    方法。
  27. 【請求項27】 チャンバーが、少なくとも100リットルの容積の生物学
    的溶液または懸濁液を乾燥し、破砕することが可能なサイズである請求項1記載
    の方法。
  28. 【請求項28】 保存生物学的物質の粉末化製剤を調製するためのバリア方
    法であって、 減圧下で沸騰させることにより生物学的物質を含有する少なくとも2つの溶液
    または懸濁液を乾燥して、少なくとも2つの機械的に安定な気泡体を生成し、 機械的に安定な気泡体を破砕して少なくとも2つの粉末を生成し、そして 生物学的物質を含有する粉末を混合して粉末化製剤を生成する ことを含み、前記生物学的物質が、乾燥、破砕および混合工程を通して外環境へ
    の曝露に対してバリア保護される前記方法。
  29. 【請求項29】 生物学的溶液または懸濁液を乾燥および破砕するための一
    体型装置であって、チャンバー温度を調節するための加熱器および冷却器および
    サーモスタット、チャンバー圧を調節するための真空ポンプおよび圧力解放弁、
    ならびに機械的に安定な多孔質気泡体を破砕するための手段を有するチャンバー
    を備える前記装置。
  30. 【請求項30】 チャンバー温度を調節するための加熱器、冷却器およびサ
    ーモスタットが約−70℃〜300℃の範囲内のチャンバー温度を生じ得るもの
    である請求項29記載の装置。
  31. 【請求項31】 チャンバー温度を調節するための加熱器、冷却器およびサ
    ーモスタットが約−70℃〜100℃の範囲内のチャンバー温度を生じ得るもの
    である請求項29記載の装置。
  32. 【請求項32】 圧力を調節するための真空ポンプおよび圧力解放弁が、約
    0〜約500Torrの範囲内のチャンバー圧を生じ得るものである請求項29
    記載の装置。
  33. 【請求項33】 圧力を調節するための真空ポンプおよび圧力解放弁が、約
    0〜約24Torrの範囲内のチャンバー圧を生じ得るものである請求項29記
    載の装置。
  34. 【請求項34】 チャンバーを回転するためのモーターをさらに備える請求
    項29記載の装置。
  35. 【請求項35】 破砕のための前記手段がチャンバー内のミルまたはチャン
    バー内の変形可能容器を含む請求項29記載の装置。
  36. 【請求項36】 前記ミルが、ブラシミル、回転羽根ミル、微粉砕ミル、回
    転磨砕ミル、ジェットミル、漸増切断作用ミル、ボールミル、ハンマーミル、回
    転チューブラミル、ホモジナイザーおよび音波処理機から成る群から選択される
    請求項35記載の装置。
  37. 【請求項37】 前記変形可能容器が袋である請求項35記載の装置。
  38. 【請求項38】 チャンバー内の前記変形可能容器を支持するのに適合した
    カセットをさらに備える請求項35記載の装置。
  39. 【請求項39】 前記カセットが熱伝達を促すための素子を備える請求項3
    8記載の方法。
  40. 【請求項40】 チャンバー温度を検出するためのセンサーをさらに備える
    請求項29記載の装置。
  41. 【請求項41】 チャンバー圧を検出するためのセンサーをさらに備える請
    求項29記載の装置。
  42. 【請求項42】 前記破砕手段をモニタリングするためのセンサーをさらに
    備える請求項29記載の装置。
  43. 【請求項43】 チャンバー温度およびチャンバー圧をモニタリングするの
    に適合したプログラム可能コンピューターをさらに備え、前記コンピューターが
    チャンバー温度およびチャンバー圧を制御するのに適合している請求項29記載
    の装置。
  44. 【請求項44】 前記コンピューターがさらに前記破砕手段を制御するのに
    適合している請求項43記載の装置。
  45. 【請求項45】 チャンバー中にトレイをさらに備える請求項29記載の装
    置。
  46. 【請求項46】 前記トレイが格子により細分されている請求項45記載の
    装置。
  47. 【請求項47】 前記トレイが、はねを低減するためのカバーをさらに備え
    る請求項46記載の装置。
JP2000592394A 1999-01-05 2000-01-05 ガラス化による周囲温度での感受性生物学的物質の保存 Expired - Fee Related JP4563588B2 (ja)

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