本公開涉及通過階梯微流體乳化產(chǎn)生的微球的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、可植入醫(yī)療裝置是用于診斷和/或治療目的的任何器械，例如支架、臨時或永久留置導(dǎo)管或球囊，所述裝置通過臨床干預(yù)引入人體，并旨在與活組織建立短期接觸，或長時間保持在原位。盡管這些裝置受到嚴格的健康和安全要求，但是它們與人體的密切和長期接觸會增加不良事件和反應(yīng)的風(fēng)險，例如細菌生物膜的形成和再狹窄。血管在血管成形術(shù)后經(jīng)常復(fù)發(fā)再狹窄，這是該手術(shù)的不利結(jié)果，其可被認為是身體管道的再狹窄，例如先前對堵塞進行過治療的動脈。再狹窄是限制經(jīng)皮冠狀動脈介入治療長期成功的重要風(fēng)險因素之一。

2、血管成形術(shù)球囊和冠狀動脈支架可以涂覆抗再狹窄藥物，該藥物優(yōu)選作為血管成形術(shù)過程的一部分在裝置和動脈壁接觸后緩慢釋放，以抑制作為再狹窄主要原因的內(nèi)膜增生。紫杉醇和西羅莫司(雷帕霉素)及其衍生物是目前用于或涂覆在可植入的藥物洗脫醫(yī)療裝置上以限制再狹窄的兩種主要的抗再狹窄藥物，紫杉醇更容易通過斑塊和動脈壁擴散，但與西羅莫司(srl)相比，它在抑制再狹窄方面效果較差，且治療窗較窄。因此，正在開發(fā)越來越多的西羅莫司洗脫支架和西羅莫司涂覆的血管成形術(shù)球囊。

3、藥物洗脫技術(shù)的發(fā)展是藥物載體(賦形劑)的采用，所述藥物載體與藥物混合形成涂層，作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，促進藥物轉(zhuǎn)移到血管壁。在沒有賦形劑的情況下，所述藥物可能在裝置表面形成結(jié)晶塊，這促進了將藥物洗去并抑制藥物的轉(zhuǎn)移和吸收，特別是在藥物涂覆的球囊中，這是由于膨脹的球囊和動脈壁之間的接觸時間短(30-120s)。將藥物包封在載體材料(如脂質(zhì)賦形劑和/或可生物降解的聚合物)中的益處包括增強了藥物對裝置表面的粘附性，增加了處理過程中涂層的穩(wěn)定性，改善了球囊擴張時對血管壁的粘附性，以及延長了藥物釋放以延長治療效果并使副作用(如劑量介導(dǎo)的毒性)最小化。藥物洗脫醫(yī)療裝置的涂層通常由賦形劑層組成，攜帶至少一種治療藥物物質(zhì)。這種方法提供了高的初始藥物水平，但是藥物濃度迅速降低，因為藥物迅速擴散出涂層的表面區(qū)域，并且涂層在到達血管壁后迅速耗盡藥物。實現(xiàn)長時間的更均一的藥物釋放的一種方法是制備由藥物和載體混合物組成的微粒(有時形狀為球形)。這些“微儲庫”可以分散在載體材料的薄層中以形成藥物釋放涂層。植入后，藥物分子通過球囊擴張從沉積在血管壁中的微儲庫中緩慢釋放，每個微儲庫都充當(dāng)微型化的藥物遞送系統(tǒng)，將藥物釋放到次級載體層中。然后藥物通過次級載體材料擴散到動脈壁或其它待治療組織的活細胞中。次級載體材料最初應(yīng)能在導(dǎo)管前進到治療部位的過程中抵抗從球囊或?qū)Ч鼙砻嫔舷慈?，然后具有被釋放和轉(zhuǎn)移的能力，以良好地粘附至動脈的內(nèi)皮襯里(endothelial?lining)，從而攜帶微儲庫一起移動，從而提供微儲庫在治療組織上的良好地理分布。

4、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)是用于藥物微膠囊化的最廣泛使用的生物材料，被fda和歐洲藥品管理局(ema)普遍認為是安全的。目前，市場上有19種fda批準的基于plga的藥物產(chǎn)品，主要是微球形式。粒度是其設(shè)計中的關(guān)鍵因素，因為它影響藥物包封效率、產(chǎn)品可注射性、注射器適用性、體內(nèi)分布和藥物釋放速率。產(chǎn)生plga微球的常規(guī)方法，例如使用高速混合器和高壓均質(zhì)器噴霧干燥和乳化，然后蒸發(fā)溶劑，不能精確控制平均粒度，并且顯示出寬的粒度分布，變異系數(shù)(cv)為約30-50％。粒度均一性可以通過昂貴的分級工藝來改善，但是這些工藝與高的藥物和聚合物損失相關(guān)。使用膜乳化可以更好地控制粒度，但是cv仍然相對較高，在約7％和約20％之間。

5、因此，仍然需要一種制備載藥顆粒的方法，所述載藥顆粒具有1-10微米直徑、均一的尺寸和藥物含量以及固有的抗聚集性的重要性質(zhì)，用于注射和裝置涂層應(yīng)用。聚集可能是個問題，因為懸浮顆粒傾向于彼此粘附，產(chǎn)生更大更重的聚集體。

6、微工程和半導(dǎo)體技術(shù)的最新進展使得能夠制造微流控芯片以獲得cv小于約3％的單分散液滴。液滴微流體提供了許多優(yōu)于常規(guī)乳化方法的優(yōu)點，包括對液滴尺寸的前所未有的控制而沒有聚合物/藥物損失、高藥物包封效率(因為液滴是在連續(xù)加工條件下在可忽略的剪切下形成的)、并且操作可以在能夠進行無菌制造以符合cgmp法規(guī)的封閉的環(huán)境中進行。

7、傳統(tǒng)微流體裝置如單t型接合部和ψ型接合部的主要問題是生產(chǎn)率低，因為一次形成一個液滴。此外，最大液滴吞吐量受到從滴流到射流轉(zhuǎn)變的限制，這是必須避免的。放大t型接合部和流動聚焦噴嘴具有挑戰(zhàn)性，因為這些幾何形狀中的液滴形成由分散相/連續(xù)相界面處的剪切速率控制，而該剪切速率對流體流速敏感。因此，小的流速波動會導(dǎo)致大的液滴尺寸變化，使得這些裝置難以并行化。階梯微流體乳化是一種在低剪切環(huán)境中產(chǎn)生均一液滴的替代方法，通過利用通道幾何形狀從淺通道突然變?yōu)樯钋覍挼膬臁１M管這種機制在20世紀90年代中期就被發(fā)現(xiàn)了，但直到最近幾年之前一直被人們所忽視。階梯乳化裝置中的液滴尺寸可以僅通過內(nèi)部通道的幾何形狀來調(diào)整。流體流速的影響可以忽略不計，這使得單個微通道易于放大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、用現(xiàn)有技術(shù)的方法，很難配制直徑在20微米以下、cv在小于約3％的范圍的微球。我們在本文中公開了一種制造小尺寸(例如<20微米)且為均一組合物的微儲庫的方法。本文所述的小儲庫的無定形組合物使得它們非常適用于大量生產(chǎn)具有精確藥代動力學(xué)的藥物遞送系統(tǒng)，所述藥物遞送系統(tǒng)能夠使用小尺寸、創(chuàng)傷較小的裝置植入物(例如可注射的漿料、支架和導(dǎo)管)遞送并應(yīng)用于活體中的微尺寸特征、裂隙和組織床。微儲庫可以任選地包括濃度可調(diào)的聚合物組分，可以選擇所述聚合物組分以調(diào)整微儲庫的藥物輸出的藥代動力學(xué)，從而治療各種疾病病況。本發(fā)明公開的微儲庫可用于治療血管成形術(shù)期間或之后的再狹窄，用于注射到供給腫瘤的血液供給中，用于注射以減少供給主要器官(例如，腦、胰腺、肝、心臟)的主要動脈中的血栓形成，用于以氣溶膠形式遞送以治療肺中攜帶空氣的結(jié)構(gòu)中的病況，用于以軟膏形式遞送以治療皮膚病況，用于以注射和表面藥物形式遞送以治療退行性眼部病況，以及用于以口服藥物形式遞送，或用于在胃腸道中提供持續(xù)的藥物流。在一些實施方案中，所公開的微儲庫可用于提供含有顆粒的口服藥物，所述藥物旨在減少全身的系統(tǒng)性炎癥，這可以導(dǎo)致更長的壽命。在一些實施方案中，所述微儲庫可用于遞送mrna疫苗或dna。

2、在一些實施方案中，公開了一種產(chǎn)生抗聚集的單分散且均質(zhì)的西羅莫司微球的方法。在一些實施方案中，所述方法包括使用微流體階梯乳化產(chǎn)生包含西羅莫司的液滴(西羅莫司液滴)，其中藥物負載為約100％。在一些實施方案中，西羅莫司微球還包括聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)，其中藥物負載小于約50wt％。在一些實施方案中，所述方法包括洗滌液滴以去除聚乙烯醇。在一些實施方案中，所述方法包括從西羅莫司液滴中除去溶劑，以形成尺寸減小的顆粒。例如，在一些實施方案中，通過微球中溶劑的體積百分比來減小顆粒的尺寸。

3、在一些實施方案中，公開了一種產(chǎn)生抗聚集的單分散且均質(zhì)的西羅莫司微球的方法。在一些實施方案中，所述方法包括使用微流體階梯乳化產(chǎn)生包含西羅莫司液滴，其中藥物負載小于約50％。在一些實施方案中，所述方法包括洗滌微球以去除聚乙烯醇。在一些實施方案中，所述方法包括在溶劑蒸發(fā)后冷凍干燥西羅莫司微球。在一些實施方案中，冷凍干燥的西羅莫司顆粒被配置成將粒度減小約10％至約15％。

4、在一些實施方案中，用于微流體乳化的微流體芯片包括多個接合部。在一些實例中，所述微流體芯片的多個接合部提供3d流動聚焦。在一些實施方案中，所述微流體芯片包括至多十個的任意數(shù)量的接合部。在一些實施方案中，所述微流體芯片包括七個接合部。在一些實施方案中，所述微流體芯片包括10個平行的梯級微槽陣列，其中該微槽的深度為約2-約5μm。在一些實例中，所述微流體芯片中的多個平行陣列提供了階梯乳化。

5、在一些實施方案中，微流體芯片的表面用二氯甲烷(dcm)洗滌。在一些實施方案中，洗滌所述微球6-7次。在一些實施方案中，洗滌所述微球8次。在一些實施方案中，使用滴流方式形成所述液滴。在一些實例中，使用所述滴流方式，因為它可以產(chǎn)生高度均一的液滴。在一些實施方案中，所述微球也可以使用擠壓方式形成。在一些實施方案中，洗滌所述微球還包括以3500rpm離心懸浮液約10分鐘。在一些實施方案中，洗滌所述微球還包括加入等體積的約0.05wt％的吐溫20水溶液，并渦旋5-10秒。

6、在一些實施方案中，產(chǎn)生所述西羅莫司液滴包括使用不包括乙酸異丙酯(ipac)的連續(xù)相。在一些實例中，所述微球可以裝載藥物。藥物負載可以表示為重量百分比(wt％)，其中wt％定義為藥物在微球固體部分(即藥物和聚合物的組合)中的百分比。在一些實施方案中，所述西羅莫司液滴的藥物負載wt％為約100％。在一些實施方案中，所述西羅莫司液滴可進一步包含聚合物，并且所述藥物負載可為約30wt％至約100wt％，約30wt％至約80wt％，或約30wt％至約50wt％。在一些實施方案中，所述西羅莫司微球的藥物負載wt％為約33wt％、約34wt％、約35wt％、約36wt％、約37wt％、約38wt％、約39wt％、約40wt％、約41wt％、約42wt％、約43wt％、約44wt％、約33wt％至約35wt％、約35wt％至約37wt％、約37wt％至約39wt％、約39wt％至約41wt％，約41wt％至約44wt％，約33wt％至約42wt％，約33wt％至約44wt％，以及所列范圍之間的任何值，包括端點。在一些實例中，所述西羅莫司微球的藥物負載可以小于約50wt％或約100wt％。在一些實施方案中，從西羅莫司液滴中除去殘留溶劑包括冷凍干燥。在一些實例中，雖然大部分溶劑通過溶劑蒸發(fā)除去，但是西羅莫司液滴也可以冷凍干燥以除去任何殘留的溶劑。在一些實施方案中，形成的顆粒具有大于8μm的直徑。在一些實施方案中，形成的顆粒具有1.8-8.4μm的直徑。在一些實施方案中，形成的顆粒不包括janus顆?；蛳喾蛛x。