BR112019022045A2

BR112019022045A2 - Método e sistema para produzir partículas substancialmente monodispersas de uma substância

Info

Publication number: BR112019022045A2
Application number: BR112019022045-3A
Authority: BR
Inventors: Anne Aude Leduc Lucie; Franciscus Duwel Robertus; Girones Nogue Miriam; Jan Veldhuis Gerrit
Original assignee: Nanomi B.V.
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2020-05-12
Also published as: KR20200002937A; CL2019002974A1; CA3060213A1; WO2018193389A1; ZA201907306B; AU2018254225A1; JP2020525279A; AU2018254225B2; US11786881B2; MX2019012548A; US20210138421A1; CO2019011719A2; CN110799178A; EP3612164A1

Abstract

um primeiro fluido é disperso em um segundo fluido para formar uma emulsão de microgotículas tendo um tamanho médio de gotícula, e apresentando uma distribuição de tamanho de gotícula em torno do referido tamanho médio de gotícula e abaixo de um tamanho máximo de gotícula. as referidas microgotículas perderão seu solvente para se transformarem em micro-esferas, exibindo uma distribuição de tamanho de partícula em torno de um tamanho médio de partícula e substancialmente abaixo de um tamanho máximo de partícula permitido. as citadas micro-esferas são submetidas a um microfiltro tendo uma distribuição de tamanho de poros relativamente estreita em torno de um tamanho médio de poro, com tal tamanho médio de poro estando entre o tamanho médio de partícula e o tamanho máximo de partícula. um filtrado do mencionado microfiltro compreende a maioria das referidas micro-esferas, o qual substancialmente não apresenta micro-esferas com um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo de partículas permitido.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA PRODUZIR PARTÍCULAS SUBSTANCIALMENTE MONODISPERSAS DE UMA SUBSTÂNCIA

[001] A presente invenção se refere a um método para produzir partículas substancialmente monodispersas de uma substância. Além disso, a invenção se refere a um sistema para produzir essas partículas. Partículas monodispersas são uma população de partículas tendo substancial mente um mesmo tamanho de partícula ou grão, ou seja, que exibem uma distribuição extremamente estreita de tamanho de partícula entre a população. Embora não exclusivamente, a presente invenção se refere particularmente a um método para produção de partículas monodispersas com formulações farmacêuticas adequadas para atingir tecidos e/ou órgãos específicos em um corpo vivo, tendo um ingrediente ativo formulado, por exemplo, quando administrado a montante do órgão ou tecido alvo no sistema vascular de um paciente.

[002] A maioria dos medicamentos / produtos farmacêuticos é administrada sistemicamente, por exemplo, por via oral, intravenosa, por vacina, por via intramuscular, ou semelhante. No entanto, quando apropriado, seria vantajoso poder administrar o produto farmacêutico principalmente a um tecido ou órgão doente, porque isto reduziría a dose necessária e também minimizaria os efeitos colaterais. Isto pode ser de particular relevância, por exemplo, para a administração de fatores de crescimento e citocinas capazes de ativar o crescimento e a diferenciação de células tronco residentes em um tecido específico. Por causa da potente atividade biológica dessas moléculas, seria desejável limitar sua ação ao tecido pretendido, com mínimo ou nenhum espalhamento para o restante do corpo.

[003] Também para a administração de agentes quimioterápicos de câncer, a administração local de um fármaco citostático apropriado seria mais favorável, porque se o tecido canceroso pudesse ser especificamente visado, isto podería permitir a administração de doses mais altas às células alvo, minimizando os terríveis efeitos colaterais tóxicos do fármaco, pelo menos em uma extensão significativa.

[004] Em situações mais agudas, tais como em ataques cardíacos e derrames, melhores tratamentos podem ser possíveis, particular mente aqueles direcionados à regeneração do tecido danificado, se os órgãos afetados puderem ser especifica mente visados. Em

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2/16 situações crônicas, tal como no mal de Parkinson, na diabetes ou na fibrose pulmonar, a administração local de agentes capazes de reconstituir o(s) tipo(s) de célula(s) deficiente(s) tem o potencial de melhorar o prognóstico da doença.

[005] Na medicina regenerativa, uma estratégia interessante para a regeneração local de tecidos consiste na administração de micro-esferas substancial mente monodispersas ao suprimento sanguíneo do local alvo, tais referidas micro-esferas sendo carregadas com um fator de crescimento adequado. O objetivo é que as partículas tenham um tamanho médio que permita que elas fiquem presas no leito capilar do local alvo, como por exemplo um órgão ou músculo, e liberem gradualmente o fator de crescimento relevante. Neste caso, a distribuição de tamanho das micro-esferas em questão deve ser suficientemente estreita para que apenas uma parte desprezível das micro-esferas possa passar sistematicamente pelo leito capilar, sendo sistematicamente perdidas, enquanto que, ainda mais importante, nenhuma micro-esfera deve ser tão grande a ponto de causar bloqueio das précapilaridades do local alvo, pois isso pode causar macro-infartos.

[006] O objetivo da presente invenção é, entre outras coisas, prover um método e/ou um sistema que permita produzir partículas com uma distribuição de tamanho de partícula extremamente estreita, tornando essas partículas particularmente adequadas para a distribuição local de agentes farmacêuticos em um corpo humano ou animal. Um requisito importante da invenção é que é da maior importância que partículas acima de um determinado tamanho estejam absolutamente ausentes do produto final do método, enquanto tal método deve também ser preferencialmente econômico e eficiente com relação ao consumo do material de origem. Particularmente no caso de certos fármacos e produtos biotecnológicos, o referido material de origem pode ser extremamente valioso ou caro.

[007] Para alcançar o mencionado objetivo, um método de produção de partículas substancialmente monodispersas de uma substância de acordo com a presente invenção é caracterizado por compreender as etapas de: dissolver a referida substância em um solvente, para formar um primeiro fluido contendo a citada substância; dispersar o mencionado primeiro fluido em pelo menos um segundo fluido, para formar uma emulsão de microgotículas contendo o citado primeiro fluido em um segundo fluido, com as ditas

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3/16 microgotículas apresentando um tamanho médio de gotícula, e tendo uma distribuição de tamanho relativamente estreita em torno do citado tamanho médio de gotícula e abaixo de um tamanho máximo de gotícula; permitir que as ditas microgotículas contendo o referido primeiro fluido percam o mencionado solvente no citado segundo fluido, e se transformem em micro-esferas contendo a dita substância no referido segundo fluido, com as mencionadas micro-esferas exibindo uma distribuição de tamanho relativamente estreita em torno de um tamanho médio de partícula e, substancialmente, inteiramente abaixo de um tamanho máximo de partículas permitido; sujeitar o referido segundo fluido contendo as ditas micro-esferas a um microfiltro tendo uma distribuição de tamanho de poros relativamente estreita em torno de um tamanho médio de poro, tal tamanho médio de poro estando entre o referido tamanho médio de partícula e o referido tamanho máximo de partículas permitido; e obter um filtrado que compreende a maioria das referidas micro-esferas e não possui micro-esferas tendo um tamanho de partícula que excede o mencionado tamanho máximo de partículas permitido.

[008] Em outra forma de incorporação a presente invenção provê um método para produzir micro-esferas de uma substância, compreendendo as etapas de: a) dissolver a citada substância em um solvente, para formar um primeiro fluido contendo a referida substância; b) dispersar o citado primeiro fluido em pelo menos um segundo fluido, para formar uma emulsão de microgotículas do dito primeiro fluido em um segundo fluido, com as citadas microgotículas tendo um tamanho médio de gotícula, e tendo uma distribuição de tamanho de gotícula em torno do mencionado tamanho médio de gotícula e abaixo de um tamanho máximo de gotícula; c) permitir que as ditas microgotículas do referido primeiro fluido percam o citado solvente no mencionado segundo fluido e formem microesferas contendo a referida substância no citado segundo fluido, com as ditas microesferas tendo um tamanho médio de partícula, e tendo uma distribuição de tamanho de partícula em torno do mencionado tamanho médio de partícula e abaixo do tamanho máximo de partícula; d) sujeitar o referido segundo fluido contendo as ditas micro-esferas a um microfiltro tendo uma distribuição de tamanho de poros relativamente estreita em torno de um tamanho médio de poro, cujo tamanho médio de poro está entre o citado tamanho médio de partícula e o mencionado tamanho máximo de partícula, para formar

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4/16 um filtrado compreendendo a maioria das referidas micro-esferas e que substancialmente não possui micro-esferas tendo um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo de partículas permitido.

[009] O método de acordo com a invenção primeiramente cria uma emulsão de microgotículas contendo um primeiro fluido da mencionada substância. Esse primeiro fluido provê uma distribuição uniforme e homogênea da dita substância sobre as ditas microgotículas, isto é, essas goticulas conterão a citada substância na mesma concentração. O tamanho de gotícula pode ser controlado a um nível muito alto durante a formação dessa emulsão, por exemplo, aplicando-se o método descrito no pedido de patente européia publicado EP 1.755.773 do mesmo Requerente, cujo conteúdo é aqui incorporado como referência. Como resultado, a distribuição de tamanho pode ser extremamente estreita em torno de um tamanho médio de gotícula. As micro-esferas criadas por este método compartilharão, portanto, uma nítida distribuição de tamanho semelhante em torno de um tamanho médio de partícula, que fica substancial mente abaixo do tamanho máximo de partícula permitido. Em geral, uma distribuição de tamanho de partícula relativamente estreita ou nítida é realizada de acordo com a invenção, usando um dispositivo de geração e filtragem fabricado com a ajuda de fotolitografia ou técnicas similares extremamente precisas e controláveis, como as aplicadas por exemplo na tecnologia de semicondutores atual.

[010] Em uma próxima etapa do processo, as partículas maiores que excedem o tamanho máximo de partículas permitido são removidas filtrando-se as referidas micro-esferas sobre um microfiltro tendo uma distribuição de tamanho de poros relativamente estreita em torno de um tamanho médio de poro, que está entre o dito tamanho médio de partícula e o referido tamanho máximo de partículas permitido, para produzir um filtrado que não possui partículas que excedem o mencionado tamanho permitido. Por causa da etapa de criação específica e da etapa de filtragem específica que são usadas neste método para formar partículas, dificilmente algum material de origem é desperdiçado. Substancial mente todas as partículas terão aproximadamente o mesmo tamanho, resultando em uma eficácia semelhante, enquanto que nenhuma partícula terá um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo de partículas permitido.

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[Oil] Deve ser notado que embora a invenção se refira a micro-esferas criadas no segundo fluido, essas micro-esferas não precisam ser exatamente esféricas matematicamente. Também, as micro-esferas podem residir na forma líquida ou sólida no segundo fluido após o solvente ter sido expelido das microgotículas. O termo microesfera, conforme aqui utilizado, é intercambiável com partícula, micropartícula ou partícula micro-esférica, e se refere a partículas na faixa de tamanho (comprimento, largura ou diâmetro médios) de submícrons até milímetros. Os métodos de análise de tamanho de partícula conhecidos são adequados para determinarem o tamanho de partícula, por exemplo, usando um contador Coulter, um analisador de tamanho de partícula por difração a laser, ou uma centrífuga de disco CPS.

[012] Embora as micro-esferas obtidas pelo método de acordo com a invenção possam ser mantidas em um estado suspenso, ou pelo menos úmido, uma forma de incorporação preferida do método de acordo com a invenção é ainda caracterizada por as referidas micro-esferas compreenderem micropartículas sólidas, em que o dito filtrado é secado para remover o referido segundo fluido das mencionadas micropartículas, e com as citadas micropartículas sendo coletadas para obter um pó seco de micropartículas sólidas. Como resultado dessa etapa de secagem, as partículas micro-esféricas sólidas são transformadas na forma de um pó monodisperso seco, que apresentará uma longa vida útil do material relevante juntamente com um baixo peso e volume.

[013] As partículas obtidas pelo método se qualificam especificamente para a distribuição local de fármacos in vivo. Para essa finalidade, uma forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção é caracterizada por a referida substância compreender um agente farmaceuticamente ativo. Esse produto farmacêutico pode estar na forma pura ou de outro modo ligado a, incorporado a, ou carregado com, um carreador. Como tal, outra forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção é caracterizada por a referida substância compreender um polímero. O polímero pode ser empregado como uma matriz carreadora que captura, encapsula, liga ou de outro modo contém o agente real que deve ser liberado no local, ou que pode ser, alternativamente, o próprio agente farmaceuticamente ativo. Em qualquer caso uma liberação in vivo controlada e prolongada do produto farmacêutico em questão, ao longo do tempo, pode

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6/16 ser realizada por uma outra forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção, caracterizada por o referido polímero ser biocompatível e/ou biodegradável. Exemplos de polímeros incluem ácido (poli)glicólico, ácido (poli)D,L-láctico, ácido (poli)Lláctico, copolímeros dos ácidos citados, e similares.

[014] Uma vez que as microgotículas são formadas no segundo fluido, é importante evitar que elas se agreguem. Para esse propósito, uma outra forma de incorporação preferida do método de acordo com a invenção é caracterizada por o mencionado segundo fluido compreender um surfactante que impede substancial mente a agregação das citadas microgotículas. Como resultado, a natureza monodispersa das gotículas é mantida no segundo fluido. Uma forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção, a este respeito, é caracterizada por o dito surfactante ser álcool polivinílico, e por o referido segundo fluido ser uma solução aquosa.

[015] Existem diferentes maneiras para produzir uma emulsão de microgotículas. No entanto, de acordo com a invenção, uma forma de incorporação preferida do método de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato das referidas microgotículas serem geradas pela injeção do dito primeiro fluido em pelo menos um microcanal de um dispositivo tendo microcanais, com o citado microcanal tendo um diâmetro de seção transversal apresentando um tamanho específico e tendo uma saída, e pela ejeção das gotículas que emergem na referida saída de pelo menos um referido microcanal no mencionado segundo fluido. Formas de incorporação específicas de dispositivos com microcanais que podem ser empregados para a formação de microgotículas são descritas no pedido de patente européia EP 1.755.773 do mesmo Requerente, que é aqui incorporado como referência.

[016] Especificamente, o método de acordo com a invenção abrange uma forma de incorporação que é caracterizada pelo fato do mencionado dispositivo com microcanais compreender uma placa de canais que compreende pelo menos um referido microcanal, com a citada saída distribuindo as mencionadas gotículas em uma superfície de saída da dita placa de canais, e com tal placa de canais compreendendo pelo menos um canal secundário que se estende entre uma primeira extremidade abaixo de uma superfície de entrada e se abre dentro do referido microcanal, e uma segunda extremidade que se abre

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7/16 para a dita superfície de saída da citada placa de canais, em que, mais particularmente, o referido canal secundário estende o canal a partir da mencionada superfície de entrada até abaixo da dita superfície de saída, em comunicação aberta com o citado microcanal. Tal dispositivo parece gerar microgotículas com um diâmetro reprodutível extremamente estável, isto é, constante, resultando em uma emulsão na qual as gotículas são, em alto grau, iguais entre si. Essa natureza monodispersa da formação de gotículas é ainda melhorada por uma forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção, caracterizada por o citado canal secundário possuir uma parede corrugada que se estende em direção à referida saída ou superfície de saída, particularmente tendo corrugações dentadas.

[017] Especificamente, uma outra forma de incorporação do método de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato do dito dispositivo com microcanais compreender uma micropeneira, e, mais particularmente, pelo fato do referido primeiro fluido ser injetado no mencionado segundo fluido através de uma micropeneira tendo poros que definem microcanais estritamente definidos, determinados por fotolitografia. Os poros que definem os microcanais que guiam o primeiro fluido para o segundo fluido podem ser formados de diversas maneiras, por exemplo, por meio de gravação utilizando técnicas de mascaramento fotolitográfico, ou por meio de um processo de descolamento (Oft off) após a deposição em um padrão determinado por fotolitografia. A esse respeito uma forma de incorporação específica do método da invenção é caracterizada pelo fato da citada micropeneira compreender um substrato sólido portando uma camada de peneira ou camada de filtro, com os referidos poros estando gravados na mencionada camada de peneira ou camada de filtro, e o referido substrato sólido tendo pelo menos uma janela abaixo da citada camada de peneira ou camada de filtro, a qual expõe uma área da dita camada de peneira ou camada de filtro compreendendo pelo menos um certo número dos mencionados poros, onde, mais particularmente, o referido substrato sólido compreende silício. Desta forma uma tecnologia de semicondutores comum pode ser usada para produzir um dispositivo com microcanais extremamente preciso, dentro de tolerâncias viáveis para a produção de microgotículas monodispersas através do método de acordo com a invenção.

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[018] Como o dispositivo de injeção, também o microfiltrado empregado no método de acordo com a invenção compreende preferencialmente uma camada de peneira ou camada de filtro tendo poros estritamente definidos que são formados usando técnicas de gravação fotolitográflca e / ou de deposição, por exemplo, através de um processo de gravação ou descolamento. Também a camada de peneira ou camada de filtro do microfiltro compreende preferencialmente uma camada sólida de um material que é compatível com a tecnologia de semicondutores comum.

[019] Em uma configuração prática, o método da invenção é caracterizado por o citado segundo fluido ser passado ao longo de uma primeira superfície do dito microfiltro, enquanto o referido filtrado, compreendendo as mencionadas micro-esferas, é coletado em uma segunda superfície oposta do citado microfiltro. Esta configuração tem a vantagem do segundo fluido poder ser mantido em circulação fechada, para um volume relativamente pequeno de líquido, enquanto as micro-esferas de tamanho abaixo do referido nível máximo permitido são constantemente fornecidas e extraídas na citada superfície de saída do filtro. A esse respeito uma forma de incorporação mais específica do método de acordo com a invenção é caracterizada por o mencionado segundo fluido circular sobre a dita primeira superfície usando primeiros meios de bombeamento em uma circulação asséptica fechada, e por o referido filtrado ser evacuado da citada segunda superfície usando segundos meios de bombeamento assépticos através de um filtro adicional que coleta as micro-esferas presentes no referido filtrado, enquanto um filtrado do mencionado filtro adicional pode alimentar a citada circulação fechada. A fase líquida do fluido extraído, neste caso, pode ser retornada para o circuito primário após as microesferas serem removidas e coletadas do referido fluido. Para evitar qualquer dano às vulneráveis micro-esferas, especificamente para não distorcer seu tamanho individual monodisperso, uma outra forma de incorporação preferida do método de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato dos citados primeiro e segundo meios de bombeamento compreenderem bombas, incluindo, sem estarem limitadas a, bombas peristálticas, bombas centrífugas, bombas de engrenagem e bombas de pistão. O uso de meios de bombeamento peristálticos evita o risco de impactos mecânicos nas partículas, que poderíam deteriorar a integridade das partículas monodispersas em questão, além dos

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9/16 meios de bombeamento peristálticos oferecerem adicionalmente um ambiente fechado para o fluxo interno de fluido, que pode, como resultado, ser mantido asséptico.

[020] O método é preferencialmente realizado como um processo contínuo sem interrupções perceptíveis. Isto requer, entre outras coisas, um funcionamento adequado do microfiltro ao longo do processo. Para esse propósito, uma outra forma de incorporação preferida do método de acordo com a invenção é caracterizada por o referido microfiltro ser provido com meios de retrolavagem. Esses meios de retrolavagem podem ser criados de várias maneiras. A esse respeito uma forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção, que provou ser bem sucedida, é caracterizada pelo fato dos referidos meios de retrolavagem estarem acoplados à citada segunda superfície oposta do mencionado microfiltro, e compreenderem uma válvula controlável que é usada para liberar um gás pressurizado, particularmente um gás inerte, como um gás nobre ou gás nitrogênio, sobre a referida segunda superfície oposta do dito microfiltro, enquanto que uma forma de incorporação alternativa do método de acordo com a invenção é caracterizada por os referidos meios de retrolavagem compreenderem uma bomba peristáltica usada para criar um fluxo a partir da mencionada segunda superfície oposta através do dito microfiltro.

[021] O método de acordo com a invenção oferece uma ampla janela de processo no que diz respeito ao tamanho alvo das partículas monodispersas. Uma ampla faixa de partículas monodispersas de tamanho micrônico a sub-micrônico podem ser obtidas através da adaptação das dimensões dos meios de injeção, que distribuirão as microgotículas, e das dimensões dos poros no microfiltro, entre si e para ajuste dessas dimensões para o tamanho alvo desejado das partículas. A esse respeito, mas sem limitações, uma forma de incorporação específica do método de acordo com a invenção é caracterizada por o citado microfiltro possuir um tamanho de poros médio entre 5 e 200 microns, juntamente com uma distribuição de tamanho de poros dentro de um desvio padrão entre 0,1 e 5 microns em torno do referido tamanho médio de poros, com as ditas micro-esferas tendo um tamanho médio de partícula entre 5 e 150 microns, preferencialmente entre 10 e 125 microns, mais preferencialmente entre 12,5 e 100 microns, juntamente com uma distribuição de tamanho de partícula dentro de um desvio padrão máximo de 25%,

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10/16 preferencialmente um desvio padrão máximo de 15%, ainda mais preferencialmente um desvio padrão máximo de 10%, onde a mencionada distribuição de tamanho de partícula é de 85%, preferencialmente maior que 90%, ainda mais preferencialmente maior que 95%, abaixo do tamanho médio de poros do dito microfiltro.

[022] A invenção se refere ainda a um sistema para a produção de partículas de uma substância que pode, entre outras coisas, ser utilizado para implementar o método de acordo com a invenção em uma ou mais de suas formas de incorporação descritas acima. De acordo com a invenção, um sistema para produzir partículas substancialmente monodispersas de uma substância é caracterizado por compreender meios para formar uma emulsão de microgotículas substancialmente monodispersas contendo um primeiro fluido em um segundo fluido, com as referidas microgotículas exibindo uma distribuição de tamanho relativamente estreita em torno de um tamanho médio e substancialmente abaixo de um tamanho máximo de partícula permitido; meios de filtragem tendo poros de filtragem apresentando distribuição de tamanho de poros substancialmente estreita, entre o mencionado tamanho médio de partícula e o referido tamanho máximo de partícula permitido; e meios de coleta que coletam uma fração das citadas micro-esferas na citada emulsão tendo um tamanho de partícula abaixo do dito tamanho máximo de partícula permitido.

[023] A invenção será descrita a seguir em mais detalhes com referência a alguns exemplos e desenhos. Nos desenhos:

- A figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo de injeção que pode ser utilizado no método de acordo com a invenção, para a formação de uma emulsão de micro-esferas substancialmente monodispersas;

- A figura 2 é uma representação esquemática de um dispositivo de microfiltro que pode ser usado no método de acordo com a invenção, para obter uma coleção de micro-esferas substancialmente monodispersas que estão todas abaixo de um tamanho máximo de partículas permitido;

- A figura 3 é uma distribuição de tamanho de partículas exemplificativa das micro-esferas obtidas pelo dispositivo de injeção da figura 1;

- A figura 4A é uma distribuição de tamanho de partículas exemplificativa de

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11/16 micropartículas obtidas, após filtragem com o dispositivo de microfiltro da figura 2;

- A figura 4B é uma comparação da distribuição de tamanho de partículas das micropartículas;

- A figura 5 é uma representação esquemática de uma configuração prática durante na inicialização de um sistema de acordo com a invenção, que é particularmente adequada para realizar o método de acordo com a invenção;

- A figura 6 é uma representação esquemática da configuração da figura 5 após a realização do método de acordo com a invenção.

[024] Deve ser notado que as figuras são puramente esquemáticas e que não estão desenhadas em escala. Particularmente algumas dimensões podem estar mais ou menos exageradas para melhorar a inteligibilidade geral. Nos desenhos, partes iguais são designadas com o mesmo número de referência.

EXEMPLO I

[025] Uma substância é dissolvida, na forma sólida ou líquida, em um solvente, para obter um primeiro fluido homogêneo da dita substância. Neste exemplo, a substância compreende policarbonato e a referida substância é dissolvida em diclorometano (DCM, ou cloreto de metileno) como solvente. Utilizando um dispositivo de injeção, como mostrado por exemplo na figura 1, o citado primeiro fluido é subsequentemente injetado em um segundo fluido para formar uma emulsão do dito primeiro fluido no mencionado segundo fluido. Neste exemplo, água desmineralizada é usada como o citado segundo fluido. Isto criará microgotículas de uma solução de policarbonato (primeiro fluido) que ficam dispersas em água. As microgotículas perdem o solvente quando são submersas em água, para formar micro-esferas de policarbonato praticamente idênticas.

[026] Em princípio, embora uma grande variedade de dispositivos possa ser usada para a etapa de emulsificação, de preferência é usado um dispositivo de injeção conforme descrito no pedido de patente acima mencionado do Requerente. O conteúdo desse pedido é aqui incorporado como referência, e provê mais detalhes sobre como obter uma emulsão monodispersa de microgotículas em um (segundo) fluido.

[027] O dispositivo de injeção usado neste exemplo compreende um dispositivo com microcanais compreendendo uma camada de micropeneira em um substrato de silício 10

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12/16 tendo um certo número de canais de injeção, que são definidos por fotolitografia por uma máscara de gravação e são gravados usando a mencionada máscara na referida camada de peneira, usando técnicas comuns para produção de semicondutores supostamente familiares para uma pessoa qualificada na técnica. Isto criará microcanais tendo um diâmetro estritamente definido, idênticos entre si e dentro de tolerâncias extremamente pequenas, associados à tecnologia de semicondutores. A camada de peneira pode compreender um material semicondutor, como o silício ou um material como nitreto de silício ou óxido de silício, todos compatíveis com as atuais técnicas avançadas de processamento de semicondutores.

[028] A elevada precisão do referido dispositivo com microcanais se traduz na geração de uma coleção de microgotículas 20 que são substancial mente idênticas umas às outras, ou seja, apresentam aproximadamente o mesmo tamanho e formato. Após as microgotículas perderem seu solvente, as micro-esferas de policarbonato resultantes compartilharão igualmente uma distribuição de tamanho de partícula relativamente nítida e bem definida em torno de um tamanho médio de partícula, e quase completamente abaixo do tamanho máximo de partículas permitido. Neste exemplo, todos os microcanais possuem um diâmetro de 15 microns para gerar micro-esferas de policarbonato sólidas tendo quase todas o mesmo tamanho, entre 10 e 40 microns, em torno de um tamanho médio de cerca de 15 a 16 microns, conforme ilustrado pela distribuição de tamanho mostrada na figura 3. Neste exemplo, o tamanho máximo de partículas permitido é de 30 microns.

[029] Inevitavelmente, também serão produzidas algumas microgotículas 20 tendo um tamanho maior do que o referido tamanho alvo de cerca de 15 microns, conforme ilustrado pela cauda no gráfico de distribuição de tamanho de partículas da figura 3, compreendendo cerca de 4% de todas as microgotículas que foram produzidas. Para evitar partículas no produto final alvo tendo um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo permitido de 30 microns, a emulsão contendo as ditas micro-esferas é submetida a um processo de microfiltragem com um microfiltro, como aquele mostrado na figura 2. Assim como o dispositivo de injeção usado de acordo com a invenção, tal como aquele mostrado na figura 1, também o microfiltro foi produzido utilizando técnicas de alta precisão, resultando em uma camada de filtro tendo poros de filtro definidos e

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13/16 configurados com precisão. Como tal, o microfiltro pode compreender uma camada de micropeneira como aquela usada como um dispositivo de injeção enquadrado em um suporte 30, ou, como neste exemplo, pode compreender uma camada de metal com perfurações ou aberturas quase idênticas, que foram criadas por um processo de descolamento após o processamento de semicondutores de um molde apropriado.

[030] Como resultado da alta precisão de sua formação, a camada de filtro exibe uma distribuição de tamanho de poros de filtragem extremamente estreita em torno de um tamanho de poros médio, cujo tamanho de poros médio está entre o referido tamanho médio de partícula e o mencionado tamanho máximo de partículas permitido. Neste exemplo, os poros ou perfurações na camada de metal compartilham esse diâmetro médio de aproximadamente 20 microns. O microfiltro é usado como um filtro cruzado para processar o fluido contendo as micro-esferas de policarbonato criadas por meio do dispositivo de injeção da figura 1. Após 15 minutos de filtragem, o filtrado / permeado resultante coletado a partir do referido microfiltro apresenta uma distribuição de tamanho de partícula conforme mostrado na figura 4A. Esse produto não contém partículas tendo um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo permitido de 30 microns, pois cada partícula desse tamanho não passará pelo filtro, enquanto quase todas as partículas produzidas são retidas no filtrado final devido à estreita distribuição de tamanho da formação de partículas em combinação com a estreita distribuição de tamanho da filtragem de partículas. A este respeito, na prática, é alcançado um rendimento ou eficiência superior a 99% em termos de uso prático do produto de origem. Uma comparação das distribuições de tamanho de partícula das micropartículas, entre a distribuição de tamanho obtida pelo dispositivo de injeção (isto é, antes da microfiltragem) e aquela obtida após a microfiltragem (ou seja, permeado e retentado), é mostrada na figura 4B.

EXEMPLO II

[031] Uma configuração prática e exemplificativa para executar o método de acordo com a invenção é mostrada nas figuras 5 e 6. Neste exemplo, essa configuração será usada para a formação de micropartículas biodegradáveis. Mais particularmente, essas partículas biodegradáveis compreendem um polímero biodegradável que é carregado com, ou ligado

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14/16 a, um agente farmaceuticamente ativo. Um polímero biodegradável e bio-absorvível adequado pode ser obtido a partir de uma ampla variedade de polímeros e copolímeros baseados em poli (L e / ou D) lactídeos. Esse polímero se degradará lentamente e se dissolverá enquanto estiver em um ambiente aquoso, como ocorre em um corpo vivo, e, além disso, provou ser biocompatível, evitando a resposta inflamatória. Quando um agente farmacêutico é carregado no, ou ligado ao, dito polímero biodegradável (matriz), uma liberação local gradual do referido agente pode ser realizada em um local específico no corpo, o que torna essas partículas biodegradáveis particularmente úteis no tratamento de lesões locais, como na medicina regenerativa. O fator de crescimento usado em tais tratamentos, no entanto, é extremamente caro, portanto as perdas materiais dessas substâncias precisam ser mantidas em um mínimo, sem desperdício. O método e a configuração da invenção abordam especificamente esses e outros requisitos.

[032] Uma quantidade apropriada do material polimérico biodegradável inicial carregado com o agente ativo é dissolvida em diclorometano como um solvente, embora também possam ser aplicados outros solventes, como por exemplo tetra-hidrofurano (THF) e etilacetatobutilo. O primeiro fluido é injetado em água como uma fase fluida secundária, usando um dispositivo de injeção 10 como descrito acima, para criar uma emulsão de microgotículas quase monodispersas 20 tendo um tamanho médio de gotícula de cerca de 15 microns, e uma distribuição de tamanho nítida em torno desse tamanho médio. Uma pequena porcentagem de álcool polivinílico (PVA - Poly Vinyl Alcohol) foi adicionada à água como um surfactante para impedir a agregação das microgotículas que são coletadas nesta fase aquosa. O solvente é então extraído das microgotículas para obter microesferas de polímero carregado com o agente ativo, livres de solvente. Quando a extração é concluída, as micro-esferas não são mais gotículas, mas micro-partículas sólidas. A emulsão de micropartículas (quase) monodispersas é criada e, se necessário, temporariamente mantida em um recipiente 51, podendo ser transferida para um recipiente de processo 50 por meio da operação de uma válvula de controle 53. O recipiente de processo 50 é parte de uma configuração prática de acordo com a invenção, que pode ser usada para realizar o método de acordo com a invenção e que será explicada mais adiante.

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[033] O recipiente de processo 50 compreende meios de agitação, ilustrados pela placa 54 na figura 5, para manter a emulsão de micropartículas em suspensão. Para manter um ambiente suficientemente aquoso, água, ou uma solução de polissorbato 20 (Tween®20) a 0,05% em água, pode ser adicionada a esta emulsão, obtida a partir de um recipiente auxiliar 55 abrindo-se uma válvula de controle 56 provida para este propósito.

[034] Uma bomba peristáltica 52 está conectada ao recipiente de processo 50, a qual faz circular a emulsão sobre um lado primário de um filtro cruzado 60, e de volta para o recipiente 50. O filtro cruzado compreende um microfiltro 30 do tipo descrito acima, tendo um tamanho de poros limite de 17 microns. Após 90 minutos de filtragem, o filtrado desse filtro exibe uma distribuição de tamanho de partícula que não contém partículas que excedem o tamanho máximo de partículas permitido de 20 microns, enquanto que mais de 99% do produto / substância inicial ficam retidos no referido filtrado. As perdas econômicas devido ao desperdício inadvertido de um produto polimérico caro são, portanto, reduzidas a um mínimo.

[035] Para impedir que o microfiltro fique obstruído devido a partículas de tamanho grande presas nos poros do filtro, são providos meios de retrolavagem. Os meios de retrolavagem compreendem um cilindro 70 de gás pressurizado que pode ser liberado sobre a segunda superfície oposta do microfiltro operando-se uma válvula de controle 75. Embora muitos gases possam ser utilizados para essa finalidade, incluindo gases comuns como dióxido de carbono e ar, de preferência um gás inerte, tal como nitrogênio, ou um gás nobre, tal como hélio ou argônio, é usado para evitar qualquer reação com o produto. A válvula de controle 75 é periodicamente aberta durante um curto período de tempo para exercer um pulso de retorno de gás através dos poros do filtro, que desprenderá quaisquer partículas aderidas ao filtro, para que elas sejam absorvidas pelo fluxo principal de líquido que flui sobre o outro lado do filtro, para a serem retornadas ao recipiente.

[036] O filtrado do filtro cruzado 30 é concentrado por um filtro adicional 80, com a finalidade de capturar e coletar todas as micropartículas do filtrado do microfiltro 60. Neste exemplo, o filtro adicional 80 compreende um filtro de micromembrana que irá capturar praticamente todas as partículas sólidas residentes no filtrado do microfiltro 60. Qualquer filtro apropriado comercialmente disponível pode ser usado para esse propósito,

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16/16 como por exemplo a linha de ultrafiltros Amicon® da empresa Merck Millipore. Em um modo de operação normal, uma válvula de controle 59 para uma segunda bomba peristáltica 58 fica na posição fechada e uma válvula 95 para um recipiente de resíduos 90 fica aberta. A saída de filtrado aquoso do filtro 80 é coletada no recipiente de resíduos 90. Finalmente, através da configuração apropriada das válvulas 57, 59, 95, é provido um pulso de retrolavagem usando a segunda bomba peristáltica 58 para forçar o retentado valioso que se acumula na superfície do filtro 80 em direção a um recipiente de produto 100.

[037] O retentado do ultrafiltro contém as preciosas micropartículas. Esse produto é liofilizado para formar um pó monodisperso de partículas sólidas do polímero biodegradável contendo o agente farmacêutico ativo, como por exemplo um fator de crescimento ou um agente citostático. Devido à escolha seletiva de ambos os meios de injeção para criar uma emulsão contendo essas partículas como micro-esferas substancialmente monodispersas, bem como dos meios de filtragem para pósprocessamento, o produto resultante é, em extrema medida, monodisperso, pois praticamente todas as partículas têm o mesmo tamanho e, mais importante, o produto resultante é seguro, pois (virtualmente) nenhuma partícula terá um tamanho que excede o tamanho máximo permitido.

[038] Embora a invenção tenha sido descrita em mais detalhes com referência apenas a estas formas de incorporação, deve ser entendido que a presente invenção não está de forma alguma limitada às formas de incorporação descritas. E, contrariamente, uma pessoa qualificada na técnica pode conceber muito mais alternativas, variações e outras formas de incorporação, sem fugir do escopo e do espírito da presente invenção.

Claims

Reivindicações

1. MÉTODO PARA PRODUZIR MICRO-ESFERAS DE UMA SUBSTÂNCIA, caracterizado por compreender as etapas de:

a) dissolver a referida substância em um solvente, para formar um primeiro fluido contendo a mencionada substância;

b) dispersar o citado primeiro fluido em pelo menos um segundo fluido, para formar uma emulsão de microgotículas do dito primeiro fluido em um segundo fluido, com as citadas microgotículas tendo um tamanho médio de gotícula, e tendo uma distribuição de tamanho de gotícula em torno do mencionado tamanho médio de gotícula e abaixo de um tamanho máximo de gotícula;

c) permitir que as ditas microgotículas do referido primeiro fluido percam o citado solvente no mencionado segundo fluido e formem micro-esferas contendo a referida substância no citado segundo fluido, com as ditas micro-esferas tendo um tamanho médio de partícula, e tendo uma distribuição de tamanho de partícula em torno do mencionado tamanho médio de partícula e abaixo do tamanho máximo de partícula;

d) sujeitar o referido segundo fluido contendo as ditas micro-esferas a um microfiltro tendo uma distribuição de tamanho de poros relativamente estreita em torno de um tamanho médio de poro, cujo tamanho médio de poro está entre o citado tamanho médio de partícula e o mencionado tamanho máximo de partícula, para formar um filtrado compreendendo a maioria das referidas micro-esferas e que substancial mente não possui micro-esferas tendo um tamanho de partícula que excede o tamanho máximo de partículas permitido.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida substância compreender um polímero.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida substância compreender ainda um agente farmaceuticamente ativo.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido polímero ser biodegradável.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido segundo fluido compreender um surfactante que impede substancialmente a agregação

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2/4 das mencionadas microgotículas.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido surfactante compreender álcool polivinílico, e o mencionado segundo fluido ser uma solução aquosa.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa (d) ser seguida pela secagem do referido filtrado, para remover o dito segundo fluido das citadas micro-esferas e coletar as mencionadas micro-esferas, para obter um pó.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as citadas microgotículas serem geradas pela injeção do referido primeiro fluido em pelo menos um microcanal de um dispositivo com microcanais, com o dito microcanal apresentando um diâmetro de seção transversal tendo um tamanho específico e tendo uma saída, e pela ejeção das gotículas que emergem na referida saída de pelo menos um referido microcanal no mencionado segundo fluido.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o citado dispositivo com microcanais compreender uma placa de canais compreendendo pelo menos um referido microcanal, com a mencionada saída distribuindo as ditas gotículas em uma superfície de saída da referida placa de canais, em que tal placa de canais compreende pelo menos um canal secundário que se estende entre uma primeira extremidade abaixo de uma superfície de entrada e se abre dentro de pelo menos um citado microcanal, e uma segunda extremidade que se abre para a dita superfície de saída da mencionada placa de microcanais.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido canal secundário possuir uma parede corrugada que se estende em direção à citada saída, particularmente tendo corrugações dentadas.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o citado dispositivo com microcanais compreender uma micropeneira.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a dita micropeneira apresentar poros estritamente definidos, determinados por fotolitografia.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida micropeneira compreender um substrato sólido contendo uma camada de filtro, com os

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3/4 citados poros estando gravados na dita camada de filtro, e o mencionado substrato sólido tendo pelo menos uma janela sob a referida camada de filtro, a qual expõe uma área da dita camada de filtro compreendendo pelo menos um certo número dos mencionados poros.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o mencionado substrato sólido compreender silício.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido microfiltro compreender uma camada de filtro tendo poros estritamente definidos que são formados utilizando técnicas de gravação fotolitográfica e / ou de deposição.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a citada camada de filtro ser uma camada de metal tendo aberturas criadas por meio de um processo de descolamento.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido segundo fluido contendo as ditas micro-esferas passar ao longo de uma primeira superfície do mencionado microfiltro enquanto o citado filtrado compreendendo as referidas micro-esferas é coletado em uma segunda superfície oposta do mencionado microfiltro.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o referido microfiltro ser provido com meios de retrolavagem que ficam acoplados à citada segunda superfície oposta do dito microfiltro.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por os referidos meios de retrolavagem compreenderem uma válvula controlável que libera um gás pressurizado, particularmente um gás inerte, tal como um gás nobre ou gás nitrogênio, na dita segunda superfície oposta do mencionado microfiltro.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por os ditos meios de retrolavagem compreenderem um fluxo com uma bomba peristáltica sobre a referida segunda superfície oposta do mencionado microfiltro.
21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido microfiltro possuir um tamanho médio de poro entre 5 e 200 microns, juntamente com uma distribuição de tamanho de poros dentro de um desvio padrão entre 0,1 e 5 microns

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4/4 em torno do referido tamanho médio de poro.
22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as referidas micro-esferas apresentarem um tamanho médio de partícula entre 5 e 150 microns, preferencialmente entre 10 e 125 microns, e mais preferencialmente entre 12,5 e 100 microns, juntamente com uma distribuição de tamanho de partícula dentro de um desvio padrão de no máximo 25%, preferencialmente um desvio padrão máximo de 15%, e mais preferencialmente um desvio padrão máximo de 10%, com a citada distribuição de tamanho de partícula sendo de 85%, preferencialmente maior que 90%, e ainda mais preferencialmente maior que 95%, abaixo do tamanho médio de poro do mencionado microfiltro.