薬物送達

薬物送達とは、望ましい治療効果を得るために、医薬品化合物を標的部位に輸送するためのアプローチ、製剤、製造技術、保管システム、および技術を指します。^{[1] [2]}薬物の調製、投与経路、部位特異的標的化、代謝、および毒性に関連する原則は、有効性と安全性を最適化し、患者の利便性とコンプライアンスを改善するために使用されます。^{[3] [4]}薬物送達は、さまざまな賦形剤、薬物キャリア、および医療機器を使用して製剤化することにより、薬物の薬物動態と特異性を変更することを目的としています。^{[3] [5] [6]}治療結果を改善するために、薬物の生物学的利用能と作用持続時間を増やすことにも重点が置かれています。^{[7]一部の研究では、投薬者の安全性の向上にも焦点が当てられています。たとえば、ワクチンやその他の薬剤を投与する際に}針刺し損傷のリスクを減らすために、いくつかの種類のマイクロニードルパッチが開発されています。^{[4] [8]}

薬物送達は、剤形および投与経路と密接に統合された概念であり、投与経路は定義の一部と見なされることもある。 ^[9]投与経路は薬物送達と互換的に使用されることが多いが、この2つは別々の概念である。投与経路とは、薬物が体内に入る経路を指し、^[10]薬物送達には送達システムのエンジニアリングも含まれ、同じ経路で薬物を送達するために使用される異なる剤形やデバイスが含まれる場合がある。 ^[11]一般的な投与経路には、経口、非経口（注射）、舌下、局所、経皮、経鼻、眼、直腸、膣などがあるが、薬物送達はこれらの経路に限定されず、他の経路で薬物を送達する方法が複数ある場合がある。^[12]

1950年代に最初の放出制御製剤が承認されて以来、新薬開発が衰退しているのとは対照的に、新しい送達システムの研究は進歩してきました。^{[13] [14] [15]}この焦点のシフトには、いくつかの要因が寄与している可能性があります。推進要因の1つは、新薬の開発コストが高いことです。 2013年のレビューでは、送達システムの開発コストは、新しい医薬品の開発コストのわずか10％であることがわかりました。^[16]より最近の研究では、2020年に新薬を市場に投入する平均コストは9億8,500万ドルでしたが、薬物送達システムの開発コストは考慮されていませんでした。^[17]薬物送達システム開発の増加に影響を与えた可能性のある他の要因としては、慢性疾患と感染症の両方の有病率の増加、^{[15] [18]}や、多くの薬物の薬理学、薬物動態学、薬力学に関する一般的な理解の向上などが挙げられます。^[3]

薬物送達に関する現在の取り組みは広範囲に及び、制御放出製剤、標的送達、ナノ医療、薬物キャリア、3Dプリンティング、生物学的製剤の送達などのトピックが含まれます。^{[19] [20]}

ナノテクノロジーは、原子または亜原子レベルでの物質の操作を扱う幅広い研究開発分野です。医療、エネルギー、航空宇宙工学などの分野で使用されています。薬物送達におけるナノテクノロジーの応用の1つ。これは、ナノ粒子を使用して薬物を体内の特定の領域に運び、送達するプロセスです。薬物送達にナノテクノロジーを使用すると、特定の細胞を正確に標的にすること、薬物の効力を高めること、標的細胞への毒性を低下させることなど、いくつかの利点があります。ナノ粒子は、従来の送達方法では到達が難しい可能性のある細胞にワクチンを運ぶこともできます。ただし、薬物送達にナノ粒子を使用することにはいくつかの懸念があります。いくつかの研究では、ナノ粒子が体の他の部分の腫瘍の発生に寄与する可能性があることが示されています。ナノ粒子が環境に有害な影響を与える可能性があるという懸念も高まっています。これらの潜在的な欠点にもかかわらず、薬物送達におけるナノテクノロジーの使用は、将来の研究にとって依然として有望な分野です。^[21]

標的薬物送達とは、他の組織に影響を与えることなく薬物を標的部位に送達することです。^{[22]標的薬物送達への関心は、}癌やその他の慢性疾患の治療における潜在的な影響により大幅に高まっています。 ^{[23] [24] [25]}効率的な標的送達を実現するために、設計されたシステムは宿主の防御機構を回避し、意図した作用部位に循環する必要があります。^{[26]リポソーム、}ナノゲル、その他のナノテクノロジーなど、特定の組織を効果的に標的とする多くの薬物キャリアが研究されてきました。^{[20] [23] [27]}

放出制御製剤または放出調節製剤は、薬物が放出される速度とタイミングを変更して、適切または持続的な薬物濃度を生成します。^[28]最初に開発された放出制御（CR）製剤は、1950年代のデキセドリンでした。 ^[13]この時期には、より多くの薬物がCRとして製剤化され、薬物が皮膚からゆっくりと吸収されるように経皮パッチが導入されました。[29]それ以来、数ヶ月に1回の投与が必要な抗精神病薬や性ホルモンのデポ注射など、さまざまな薬物の生理化学的特性を考慮して、無数のCR製品が開発されました。^{[ 30] [31]}

1990年代後半以降、CR製剤に関する研究のほとんどは、薬物クリアランス率を低下させるためにナノ粒子を導入することに焦点を当ててきました。^{[13] [29]}

多くの科学者が、ゼロ次速度で薬物を放出する能力を利用して、血中濃度を一定に保つことができる経口製剤の開発に取り組んできました。しかし、いくつかの生理学的制約により、そのような経口製剤の開発は困難でした。まず、腸の下部では吸収能力が低下するため、経口製剤が胃から腸に移動すると、薬剤の吸収は通常低下します。時間の経過とともに製剤から放出される薬物の量が減少すると、この状態が悪化することがよくありました。約16時間にわたって一定の血中濃度を維持した唯一の例は、フェニルプロパノールアミンHClの放出でした。^[32]

ペプチド、タンパク質、抗体、遺伝子、またはその他の生物学的成分を含む医薬品は、その大きさや静電気のために吸収の問題に直面することが多く、体内に入ると酵素分解の影響を受けやすい場合があります。 ^{[3] [11]これらの理由から、最近の薬物送達の取り組みは、}リポソーム、ナノ粒子、融合タンパク質、タンパク質ケージナノ粒子の使用、毒素が使用する生物学的製剤の送達経路の活用など、これらの問題を回避する方法に焦点が当てられています。 ^{[3] [33] [34] [35] [36]}化学キャリアによる高分子の細胞内送達は、RNAベースのCOVID-19ワクチンで知られているように、RNAの場合が最も進んでいますが、タンパク質も体内で細胞に送達されており、DNAは体外で日常的に送達されています。^{[37] [38] [39]}さまざまな投与経路の中で、経口経路が患者に最も好まれています。しかし、ほとんどの生物学的製剤の場合、経口バイオアベイラビリティは治療レベルに達するには低すぎます。浸透促進剤や酵素阻害剤を含む製剤、脂質ベースのナノキャリア、マイクロニードルなどの高度な送達システムは、これらの薬剤の経口バイオアベイラビリティを十分に高める可能性があります。^{[40] [41]}

薬物送達システムは長年存在してきましたが、最近の薬物送達の応用には、1. 脳への薬物送達が注目されています。多くの薬物は、全身投与すると有害となる可能性があります。脳は薬物に対して非常に敏感であり、薬物が血流に直接投与されると簡単に損傷を引き起こす可能性があります。アルツハイマー病やパーキンソン病などの脳疾患に対する新しい薬物製剤が開発されるにつれて、研究者は健康な組織に損傷を与えずに脳に薬物を送達する方法に取り組んでいます。たとえば、科学者は保護的な血液脳関門を通過して脳に直接薬物を送達できるナノ粒子を開発しました。^{[42] [43]}

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