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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von in hydrophilen oder hydrophoben Medien kolloidlöslichen oder suspendierbaren Teilchen aus physiologisch verträglichem, polymerem Material von submikroskopischer Grössenordnung, in welchen biologisch und/oder pharmakodynamisch aktives Material, das gegebenenfalls an ein Trägermaterial gebunden ist, in vollständig oder teilweise eingeschlossener Form enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass man einer Suspension, Emulsion oder echten oder kolloidalen Lösung eines freien oder an ein Trägermaterial gebundenen biologisch und/oder pharmakodynamisch aktiven Materials ein im Reaktionsmedium lösliches polymerisierbares, polykondensierbares oder koazervierendes Kapselausgangsmaterial zusetzt und die Kapselwandbildung durch Polymerisation, Polykondensation oder Koazervation durchführt, wobei,
falls die Kapselwandbildung in Gegenwart eines Emulgators durchgeführt wird, höchstens 5% Emulgator eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 3 % Emulgator eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Medium Wasser oder wässrige Lösungen verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel eine physiologische Phosphatpufferlösung oder physiologische Kochsalzlösung verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kapselausgangsmaterial polymerisierbare Monomere, z. B. Styrol, Vinylpyrrolidon, Acrylsäureester oder -amide, Methacrylsäureester oder -amide oder Mischungen dieser Monomeren, einsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Monomere Acrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Acrylamid, Methacrylsäuremethylester Methacrylsäurebutylester oder Methacrylamid oder Mischungen von Methacrylsäuremethylester und Acrylamid einsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Trägermaterial für das biologisch und/oder pharmakodynamisch aktive Material Aluminiumhydroxid, Bolus oder Polymerteilchen submikroskopischer Grössenordnung verwendet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in hydrophilen oder hydrophoben Medien kolloidlöslichen oder suspendierbaren Teilchen aus physiologisch verträglichem, polymerem Material von submikroskopischer Grössenordnung, in welchen biologisch und/oder pharmakodynamisch aktives Material, das gegebenenfalls an ein Trägermaterial gebunden ist, in vollständig oder teilweise eingeschlossener Form enthalten ist.
Die Herstellung und Verwendung von Mikrokapseln, enthaltend flüssige oder feste Stoffe für medizinische oder technische Verwendung, wie beispielsweise für die Applikation durch die Haut oder Schleimhaut, für die Geschmacksmaskierung bitterer Medikamente, für magensaftresistente Umhüllungen, für den Schutz von Wirkstoffen gegen Umgebungseinflüsse, für die Einkapselung von Klebstoffen, welche durch Druck oder Temperatur aktiviert werden können, für die Herstellung von Applikationsformen von Schädlingsbekämpfungsmitteln mit Depotwirkung und für die Verkapselung von Farbstoffen sind bekannt. Das Wandmaterial dieser Mikrokap seln besteht meistens aus makromolekularen, mehr oder weniger wasserlöslichen Materialien, etwa Gelatine oder synthetischen Polymeren. Die Mikroverkapselung kann dabei z.
B. als Aufbauumhüllung im Wirbelschichtbett, durch Sprühkondensation oder durch einfache oder komplexe Koazervation erfolgen. Die Bildung von Mikrokapseln erfolgt dabei durch Koazervation von Gelsystemen. Die Teilchengrösse der nach diesen Verfahren hergestellten Mikrokapseln variiert zwischen einem Minimum von einigen Mikrometern (1 Mikrometer = Meter) und mehreren 100 Mikrometern und reicht sogar bis zu mehreren Millimetern.
In der CH-PS Nr. 594 444 wird ein neuartiges Verfahren beschrieben, bei welchem mittels Mizellpolymerisation Teilchen in der Grössenordnung von 80 bis 200 Nanometern Durchmesser erhalten werden. Dabei werden durch Zugabe grenzflächenaktiver Stoffe, wie z. B. Sulfobernsteinsäure-bisalkylester und Brij 30R, Mizellen gebildet, in denen die Antigen- oder Arzneimittelösungen solubilisiert werden. Anschliessend werden in der äusseren Phase die Kunststoffmonomeren gelöst. Die durch Polymerisation gehärteten Mikrokapseln werden anschliessend aus der Reaktionsmischung ausgefällt, gereinigt, von den Emulgatoren befreit und gegebenenfalls angereichert.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Teilchen besitzen einige wesentliche Nachteile: 1. Der Anteil an Kunststoff im fertigen Präparat ist relativ hoch. Er beträgt z. B. bei den in der CH-PS Nr. 594 444 be schriebenen Beispielen ca. 20%.
2. Die Reinigung und Präparation mittels Ultrafiltration und
Ultrazentrifugation ist äusserst aufwendig.
3. Sowohl die Verwendung von organischen Lösungsmitteln wie auch die zur Solubilisierung notwendigen grossen Men gen an Emulgatoren (etwa 20%) können empfindliche bio- ' logische oder pharmazeutische Materialien schädigen oder denaturieren. Die vollständige Entfernung dieser Emulga toren stösst auf grosse Schwierigkeiten und ist meist nicht quantitativ durchführbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird ausgeführt, indem man einer Suspension, Emulsion oder echten oder kolloidalen Lösung von Molekülen des freien oder an ein Trägermaterial gebundenen, biologisch und/oder pharmakodynamisch aktiven Materials ein im Reaktionsmedium lösliches polymersisierbares, polykondensierbares oder koazervierendes Kapselausgangsmaterial zusetzt und die Kapselwandbildung durch Polymerisation, Polykondensation oder Koazervation durchführt, wobei, falls die Kapselwandbildung in Gegenwart eines Emulgators durchgeführt wird, höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3 %, Emulgator eingesetzt werden.
Als Kapselausgangsmaterial eignen sich unter Bildung von schwerlöslichen Kapselwänden polymerisierbare, polykondensierbare oder koazervierende Materialien, vorzugsweise Kunststoffmonomere, die physiologisch verträgliche Produkte ergeben. Vorzugsweise verwendet man als Monomere Styrol, Vinylpyrrolidon, Acrylsäurederivate, Methacrylsäurederivate und Mischungen dieser Monomere, insbesondere Acrylsäuremethylester, Acrylsäurebutylester, Acrylamid, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäurebutylester und Methacrylamid, sowie Mischungen von Methacrylsäuremethylester und Acrylamid.
Ferner kann man ebenfalls lösliche Vorkondensate, z. B.
Harnstoff-, Formaldehyd-, Phenoplast- oder Aminoplastvorkondensate, sowie koazervierbare Makromoleküle, insbesondere Gelatine oder Casein, verwenden.
Die Polymerisation bzw. Polykondensation dieser Monomeren kann nach bekannten Methoden mit oder ohne Emulgator und mit oder ohne Katalysator durchgeführt werden, wobei höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3 %, Emulgator verwendet werden. Da die Reaktionsprodukte in der Folge vorzugsweise als Bestandteil von Injektionslösungen eingesetzt werden sollen, setzt man vorteilhafterweise eine Polymerisations- bzw. Polykondensationsmethode ein, die möglichst wenig oder keine Nebenbestandteile im Endprodukt ergibt und
sehr reine und gut definierte Produkte liefert, wie z. B. Polymerisation im Autoklaven, durch Bestrahlen mit UV-Licht, durch y-Strahlen oder durch sichtbares Licht in Gegenwart von Katalysatoren. Während der Polymerisation bzw. Polykondensation ist eine Belüftung mit einem Inertgas, z. B.
mit Stickstoff, vorteilhaft, wodurch der Gehalt des Systems an Sauerstoff herabgesetzt wird. Ist das Polymerisations- bzw. Polykondensationssystem instabil, so wird vorzugsweise stark gerührt. Die anzuwendende Strahlungsart richtet sich dabei nach der Empfindlichkeit des biologisch und/oder pharmakodynamisch aktiven Materials.
Vorzugsweise verwendet man Methacrylsäuremethylester oder eine Mischung von Methacrylsäuremethylester mit Acrylamid als Monomere für das erfindungsgemässe Verfahren, wobei nur äusserst geringe Mengen benötigt werden, um eine vollständige Einhüllung zu erzielen. Andere Acrylsäurederivate und Styrol sind ebenfalls geeignet, doch können im Falle der Verwendung von freien Acryl- oder Methacrylsäuren infolge ihrer Azidität Schädigungen bei empfindlichen aktiven Materialien auftreten.
Als Modell zur Kontrolle der erfindungsgemäss erzielten Einhüllung eignen sich z. B. Influenzaviren. In vitro konnte durch Hämagglutinationstest kein freies Virus nachgewiesen werden. Weder die Einkapselungsmaterialien noch die verwendete Strahlungsart (y-Strahlen) dagegen erniedrigen die Aktivität auch nur geringfügig, wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist.
Tabelle I
Material und Behandlung Aktivität der freien Viren (hämaggluti nierende
Einheiten) Infiuenzavirus-Suspension unbestrahlt 12.800 (A2 - Hongkong X3 1 - Hybr.) Influenzavirus-Suspension unbestrahlt 12.800 (A2 - Hongkong X31 - Hybr.) + 2 % Methacrylsäuremethylester Influenzavirus-Suspension y-bestrahlt 12.800 (A2 - Hongkong X3 1 - Hybr.) Influenzavirus-Suspension y-bestrahlt < 50 (A2 - Hongkong X31- Hybr.) +2% Methacrylsäuremethylester
Durch Verwendung von geringen Mengen an Methacrylsäuremethylester, z. B. von 0,25 %, lassen sich bei noch vollständiger Polymerisation Grade geringerer Einhüllung gezielt erhalten.
Bei der Wahl des Polymerisationsverfahrens und besonders bei der Dosierung der entsprechenden Massnahmen muss jedoch Rücksicht auf das einzuschliessende Material genommen werden. Dieses darf durch das angewandte Verfahren nicht in nennswertem Ausmass beschädigt werden. Zu diesem Zwecke sind im Einzelfalle gewisse Anpassungen des Verfahrens vorzunehmen.
Biologisches Material, z. B. Antigene, besteht aus empfindlichen makromolekularen Substanzen, die beim Erhitzen, bei extremen pH-Werten oder durch die Einwirkung von Oxidationsmitteln, aus denen die üblichen Polymerisationskatalysatoren bestehen, zerstört werden. Für solche Fälle ist es vorteilhaft, die Polymerisation je nach Erfordernis wahlweise nach einer der folgenden Varianten durchzuführen: a) z-Bestrahlung, z. B. mit einer Co60-Quelle, wobei normalerweise 0,46 Mrad genügen.
b) Bei nicht oxidationsempfindlichem Material kann auch ein wasserlöslicher Radikalbildner, z. B. ein Persulfat, als Polymerisationskatalysator verwendet werden.
c) Bestrahlung mit sichtbarem Licht, z. B. mit einer 300 W-Glühlampe, Ribofiavinzusatz (etwa 0,01 %) als Sensibilisator, Kaliumpersulfat.
d) Im Falle einer UV-Strahlenverträglichkeit kann auch mit ultraviolettem Licht polymerisiert werden, hierbei wirken Proteine beschleunigend auf die Polymerisation.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens orientiert sich das Kapselausgangsmaterial zunächst je nach physikochemischer Beschaffenheit (Polarität, Dielektrizitätskonstante, Verteilungskoeffizient u. a.) gegen die feste oder solvatisierte Grenzfläche des aktiven Materials, lagert sich an und hüllt es vor und bei der Kapselwandbildung partiell oder vollständig ein. Zudem kann während der Kapselwandbildung eine Anlagerung von sich bildenden Oligomeren der Ausgangsmaterialien an das aktive Material erfolgen, ebenso eine Adsorption des aktiven Materials an grössere Polymereinheiten während der Kapselwandbildung, die dann im weiteren Polymerisationsverlauf in die entstehenden Teilchen eingebaut werden können. In dieser Weise lässt sich auch ein partieller Einbau oder eine adsorptive Bindung des biologisch und/oder pharmakodynamisch aktiven Materials erzielen.
Sind die Moleküle des aktiven Materials zu klein oder zu stark polar beschaffen, so kann man diese zunächst an einem geeigneten Trägermaterial adsorbieren und dann zusammen mit diesem nach dem erfindungsgemässen Verfahren einhüllen.
Aus dem Reaktionsgemisch kann das Reaktionsprodukt nach an sich bekannten Trennmethoden isoliert und gegebenenfalls gereinigt werden. Insbesondere ist eine Bestimmung eventuell vorhandener Restmonomerer wegen ihrer toxischen Eigenschaften wichtig, wofür sich beispielsweise die Methode von F. E. Critchfield, G. L. Funk und J. B. Johnson: Anal.
Chem. 28/76 (1955) als geeignet erwies.
Sind noch unzulässige Mengen an Monomeren zugegen, so kann ein Reinigungsschritt dazwischengeschaltet werden. Die Monomeren können mit einem geeigneten Lösungsmittel, in dem das Monomere gut löslich ist, ausgewaschen werden.
Anschliessend kann das Produkt z. B. durch Zentrifugation, Filtration oder Dialyse konzentriert und auf einen geeigneten Gehalt eingestellt werden. Bei stark flüchtigen Monomeren, wie z. B. Methylmethacrylat oder Styrol, kann man das Produkt auch gefriertrocknen. Das Produkt fällt dann als feines Pulver an.
Auf diese Art hergestellte Polymerpartikel besitzen eine Teilchengrösse von submikroskopischer Grössenordnung, vorzugsweise von 500 bis 3000 A.
Als biologisch und/oder pharmakodynamisch aktives Material können z. B. Antigene, Proteine, Viren, Virusbestandteile, Bakterien, Bakterienbestandteile, Zellen und/oder Zellbestandteile verwendet werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Teilchen werden vorzugsweise als Impfstoffe verwendet, wobei sie für eine parenterale, insbesondere intravenöse, Verabreichung eine bestimmte Grösse nicht überschreiten dürfen. Durch die Wählbarkeit der Menge und Art des verwendeten Kapselmaterials lassen sich verschiedene Grade und Arten des Einbaus des aktiven Materials erzielen, vom starken Einbau über schwächere Einbaustufen und Adsorption bis zum Vorliegen von freiem Material.
Damit ist eine gesteuerte Langzeittherapie mit nur einer einzigen Applikation ermöglicht, wobei der Organismus immer nur mit einem Minimum an aktivem Produkt und Hilfsstoffen belastet wird. Insbesondere lässt sich so bei Impfstoffen durch permanente Immunstimulation erreichen, dass ein langanhaltender stabiler hoher Antikörpertiter und im Endeffekt eine langanhaltende Immunität erzielt wird.
Im Immunisierungsversuch mit Meerschweinchen mit Influenzaimpfstoff (A2 - Hongkong X3 1 - Hybrid, formalinbehan- delt) kann gezeigt werden, dass sehr bald hohe und langanhaltende Antikörpertiter erhalten werden. Als Vergleich wird wässrige lafluenzavakzine und Aluminiumhydroxid-Adjuvans verwendet. Die Ergebnisse dieses Vergleichs sind in Tabelle II zusammengefasst.
Tabelle II Antigen Antikörpertiter nach Tagen
0 20 30 40 50 wässrige Vakzine 32 128 256 64 64 0,2%Al(OH)3 64 512 512 256 256 in 0,5% Acrylamid und 0,5% Methylmethacrylat polym. 64 1024 2048 1024 1024
Die injizierte Antigenmenge beträgt 62,5 CCA/25 ml.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.
Beispiel 1
Zu 50 ml wässriger Infiuenza-Impfstoffsuspension werden 0,4 ml Methacrylsäuremethylester zugegeben und umgeschüttelt. Anschliessend wird 1 bis 3 Tage im Kühlschrank bei 4" C stehengelassen. Die Lösung wird dann für 5 Minuten mit einem schwachen Stickstoffstrom begast, anschliessend festver- schlossen und dann bei etwa 20 bis 30 C kontinuierlich den Strahlen einer 60Co-Quelle ausgesetzt. Zur Polymerisation genügt eine Dosis von 0,46 Mrad. Das Ende der Polymerisation ist mit dem Verschwinden des Monomeren gleichzusetzen und kann mit einer acidimetrischen Farbtitrationsmethode zur Bestimmung von a,ss -ungesättigten Verbindungen mittels Morpholin geprüft werden.
Beispiel 2
Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch 1,0 ml Methacrylsäuremethylester.
Beispiel 3
Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch ein Gemisch von 0,25 ml Methacrylsäuremethylester und 250 mg Acrylamid, das bis zur vollständigen Lösung geschüttelt wird.
Beispiel 4
Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch 0,2 ml Styrol.
Beispiel 5
Wie in Beispiel 1 beschrieben, werden 0,8 ml Methylmethacrylat zu 50 ml isoosmotischer Kochsalzlösung gegeben und durch Polymerisation Leerpartikel hergestellt. Zu diesen werden 50.000 Einheiten einer Insulin-Hydrochlorid-Lösung (pH 3) zugegeben und der pH-Wert der Suspension durch Zusatz von NaOH unter Rühren auf pH 5,6 eingestellt. Dadurch fällt das Insulin aus und wird unter weiterem Rühren an die Kunststoffpartikel adsorbiert. Nach Zusatz von 0,3 ml Methacrylsäuremethylester und 200 mg Acrylamid wird wie im Beispiel 1 beschrieben weiterverfahren.
Beispiel 6
Man stellt wie im Beispiel 5 beschrieben Leerpartikel her.
Zu diesen werden 100 mg 13 -Äthyl-1 7-äthinyl- 1 7ss-hydroxy- 4-gonen-3-on (gelöst in 10 ml Propylenglykol) gegeben und während 15 Minuten geschüttelt. Nach Zusatz von 0,2 ml Styrol wird wie in Beispiel 1 beschrieben weiterverfahren.
Beispiel 7
Man verfährt wie in den Beispiel 1 bis 6 beschrieben, führt die Polymerisation jedoch mit sichtbarem Licht aus. In einem zylinderförmigen, thermostatisierbaren, doppelwandigen Reaktionsgefäss aus Pyrexglas (lichte Weite 6 cm) werden unter Rühren 0,2 mg Riboflavin-5-Natriumphosphat und 0,2 mg K2S2O8 gelöst. Unter beständigem Rühren, Temperaturkon stanz von 35150 zu 5" C und ständig durch die Lösung perlendem Stickstoffstrom wird die Lösung von aussen mit einer 300-W Glühbirne im Abstand von etwa 15 cm bis zum Verschwinden der Monomeren 5 bis 10 Stunden lang bestrahlt.
Beispiel 8
Man verfährt wie in den Beispielen 1 bis 6 beschrieben, führt jedoch die Polymerisation durch Bestrahlen mit UV Licht aus. Dieses Verfahren wird wie in Beispiel 7 ausgeführt, wobei jedoch von innen durch eine UV-Eintauchlampe (z. B.
600-W-Quarzbrenner) bis zum Verschwinden des Monomeren je nach einzuhüllendem Material 1 bis 5 Stunden bestrahlt wird.
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PATENT CLAIMS
1. Process for the production of particles which are colloidally soluble or suspendable in hydrophilic or hydrophobic media and which consist of physiologically compatible, polymeric material of submicroscopic size, in which biologically and / or pharmacodynamically active material, which is optionally bound to a carrier material, is contained in completely or partially enclosed form is characterized in that a suspension, emulsion or genuine or colloidal solution of a free or biologically and / or pharmacodynamically active material bound to a carrier material is added with a polymerizable, polycondensable or coacervating capsule starting material which is soluble in the reaction medium and the capsule wall formation by polymerization, polycondensation or coacervation performs, where,
if the capsule wall formation is carried out in the presence of an emulsifier, a maximum of 5% emulsifier is used.
2. The method according to claim 1, characterized in that at most 3% emulsifier are used.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that water or aqueous solutions are used as the medium.
4. The method according to claim 3, characterized in that the solvent used is a physiological phosphate buffer solution or physiological saline.
5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that polymerizable monomers, for. B. styrene, vinyl pyrrolidone, acrylic acid esters or amides, methacrylic acid esters or amides or mixtures of these monomers.
6. The method according to claim 5, characterized in that the monomers used are acrylic acid methyl ester, acrylic acid butyl ester, acrylamide, methacrylic acid methyl ester, methacrylic acid butyl ester or methacrylamide or mixtures of methyl methacrylate and acrylamide.
7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that aluminum hydroxide, bolus or polymer particles of submicroscopic magnitude are used as the carrier material for the biologically and / or pharmacodynamically active material.
The invention relates to a process for the production of particles which are colloid-soluble or suspendable in hydrophilic or hydrophobic media from physiologically compatible, polymeric material of submicroscopic magnitude, in which biologically and / or pharmacodynamically active material, which is optionally bound to a carrier material, is completely or partially enclosed Form is included.
The production and use of microcapsules containing liquid or solid substances for medical or technical use, such as for application through the skin or mucous membrane, for taste masking of bitter medication, for enteric coatings, for the protection of active substances against environmental influences, for encapsulation Adhesives which can be activated by pressure or temperature, for the production of application forms of pesticides with a depot effect and for the encapsulation of dyes are known. The wall material of these microcapsules mostly consists of macromolecular, more or less water-soluble materials, such as gelatin or synthetic polymers. The microencapsulation can, for.
B. as a structural coating in a fluidized bed, by spray condensation or by simple or complex coacervation. Microcapsules are formed by coacervation of gel systems. The particle size of the microcapsules produced by these processes varies from a minimum of a few micrometers (1 micrometer = meter) to several 100 micrometers and even ranges up to several millimeters.
CH-PS No. 594 444 describes a novel method in which particles in the order of 80 to 200 nanometers in diameter are obtained by means of micelle polymerization. Here, by adding surfactants such. B. sulfosuccinic acid bisalkyl and Brij 30R, micelles formed in which the antigen or drug solutions are solubilized. The plastic monomers are then dissolved in the outer phase. The microcapsules hardened by polymerization are then precipitated from the reaction mixture, purified, freed from the emulsifiers and optionally enriched.
The particles produced by this process have some major disadvantages: 1. The proportion of plastic in the finished preparation is relatively high. It is z. B. in the examples described in CH-PS No. 594 444 be about 20%.
2. Cleaning and preparation by means of ultrafiltration and
Ultracentrifugation is extremely complex.
3. Both the use of organic solvents and the large amounts of emulsifiers (about 20%) required for solubilization can damage or denature sensitive biological or pharmaceutical materials. The complete removal of these emulsifiers is very difficult and usually cannot be carried out quantitatively.
The process according to the invention is carried out by adding to a suspension, emulsion or genuine or colloidal solution of molecules of the free or biologically and / or pharmacodynamically active material which is free or bound to a support material, a polymerizable, polycondensable or coacervating capsule starting material which is soluble in the reaction medium and the capsule wall formation by polymerization , Polycondensation or coacervation, wherein, if the capsule wall formation is carried out in the presence of an emulsifier, at most 5%, preferably at most 3%, emulsifier is used.
Suitable capsule starting materials are polymerizable, polycondensable or coacervating materials, preferably plastic monomers, which form physiologically compatible products to form poorly soluble capsule walls. The preferred monomers used are styrene, vinylpyrrolidone, acrylic acid derivatives, methacrylic acid derivatives and mixtures of these monomers, in particular methyl acrylate, butyl acrylate, acrylamide, methyl methacrylate, butyl methacrylate and methacrylamide, and mixtures of methyl methacrylate and acrylamide.
Furthermore, soluble precondensates, e.g. B.
Urea, formaldehyde, phenoplast or aminoplast precondensates, as well as coacervable macromolecules, especially gelatin or casein, are used.
The polymerization or polycondensation of these monomers can be carried out by known methods with or without an emulsifier and with or without a catalyst, at most 5%, preferably at most 3%, of the emulsifier being used. Since the reaction products should subsequently preferably be used as a component of injection solutions, it is advantageous to use a polymerization or polycondensation method which gives as little or no secondary components in the end product and
delivers very pure and well-defined products, such as B. polymerization in an autoclave, by irradiation with UV light, by y-rays or by visible light in the presence of catalysts. During the polymerization or polycondensation, ventilation with an inert gas, e.g. B.
with nitrogen, advantageous, whereby the content of the system in oxygen is reduced. If the polymerization or polycondensation system is unstable, stirring is preferably carried out vigorously. The type of radiation to be used depends on the sensitivity of the biologically and / or pharmacodynamically active material.
It is preferred to use methyl methacrylate or a mixture of methyl methacrylate with acrylamide as monomers for the process according to the invention, only very small amounts being required to achieve complete encapsulation. Other acrylic acid derivatives and styrene are also suitable, but if free acrylic or methacrylic acids are used, their acidity can damage sensitive active materials.
As a model for checking the envelope achieved according to the invention, z. B. Influenza viruses. No free virus could be detected in vitro by a hemagglutination test. On the other hand, neither the encapsulation materials nor the type of radiation used (y-rays) reduce the activity even slightly, as can be seen from the following table.
Table I
Material and treatment activity of free viruses (hemagglutinating
Units) Infusion virus suspension, unirradiated 12,800 (A2 - Hong Kong X3 1 - Hybr.) Influenza virus suspension, unirradiated 12,800 (A2 - Hong Kong X31 - Hybr.) + 2% methyl methacrylate Influenza virus suspension y-irradiated 12,800 (A2 - Hong Kong X3 1 - Hybr.) .) Influenza virus suspension y-irradiated <50 (A2 - Hong Kong X31-Hybr.) + 2% methyl methacrylate
By using small amounts of methyl methacrylate, e.g. B. of 0.25%, degrees of lower encapsulation can be obtained in a targeted manner with still complete polymerization.
However, when choosing the polymerization process and especially when dosing the appropriate measures, consideration must be given to the material to be enclosed. This must not be significantly damaged by the applied procedure. For this purpose, certain adjustments to the procedure must be made in individual cases.
Biological material, e.g. B. antigens, consists of sensitive macromolecular substances that are destroyed when heated, at extreme pH values or by the action of oxidizing agents, from which the usual polymerization catalysts consist. For such cases, it is advantageous to carry out the polymerization according to one of the following variants, depending on the requirements: a) z-radiation, z. B. with a Co60 source, normally 0.46 Mrad are sufficient.
b) If the material is not sensitive to oxidation, a water-soluble radical generator, e.g. B. a persulfate can be used as a polymerization catalyst.
c) irradiation with visible light, e.g. B. with a 300 W light bulb, Ribofiavinzusatz (about 0.01%) as a sensitizer, potassium persulfate.
d) In the case of UV radiation tolerance, polymerization can also be carried out with ultraviolet light, in this case proteins act to accelerate the polymerization.
When carrying out the method according to the invention, the capsule starting material is initially oriented towards the solid or solvated interface of the active material, depending on the physicochemical nature (polarity, dielectric constant, distribution coefficient, etc.), accumulates and partially or completely envelops it before and during the formation of the capsule wall. In addition, during the formation of the capsule wall, the oligomers of the starting materials which form are added to the active material, and likewise an adsorption of the active material onto larger polymer units during the formation of the capsule wall, which can then be incorporated into the resulting particles in the further course of the polymerization. Partial incorporation or adsorptive binding of the biologically and / or pharmacodynamically active material can also be achieved in this way.
If the molecules of the active material are too small or too strongly polar, they can first be adsorbed on a suitable carrier material and then enveloped together with the latter by the method according to the invention.
The reaction product can be isolated from the reaction mixture and, if appropriate, purified by separation methods known per se. In particular, a determination of any residual monomers that are present is important because of their toxic properties, for which the method of F.E. Critchfield, G.L. Funk and J.B. Johnson: Anal.
Chem. 28/76 (1955) proved to be suitable.
If impermissible amounts of monomers are still present, a cleaning step can be interposed. The monomers can be washed out with a suitable solvent in which the monomer is readily soluble.
Then the product can e.g. B. concentrated by centrifugation, filtration or dialysis and adjusted to a suitable content. With highly volatile monomers, such as. B. methyl methacrylate or styrene, you can also freeze-dry the product. The product is then obtained as a fine powder.
Polymer particles produced in this way have a particle size of submicroscopic size, preferably from 500 to 3000 A.
As a biologically and / or pharmacodynamically active material z. B. antigens, proteins, viruses, virus components, bacteria, bacterial components, cells and / or cell components can be used.
The particles produced according to the invention are preferably used as vaccines, whereby they must not exceed a certain size for parenteral, in particular intravenous, administration. Through the selectability of the amount and type of capsule material used, different degrees and types of installation of the active material can be achieved, from strong installation to weaker installation stages and adsorption to the presence of free material.
This enables controlled long-term therapy with only a single application, whereby the organism is always burdened with only a minimum of active product and auxiliary substances. In particular, in the case of vaccines, permanent immunostimulation can achieve a long-lasting, stable, high antibody titer and, in the end, long-lasting immunity.
In the immunization experiment with guinea pigs with influenza vaccine (A2 - Hong Kong X3 1 - hybrid, treated with formalin) it can be shown that very high and long-lasting antibody titers are obtained very soon. For comparison, aqueous lafluenza vaccine and aluminum hydroxide adjuvant are used. The results of this comparison are summarized in Table II.
Table II antigen antibody titer by days
0 20 30 40 50 aqueous vaccine 32 128 256 64 64 0.2% Al (OH) 3 64 512 512 256 256 in 0.5% acrylamide and 0.5% methyl methacrylate polymer. 64 1024 2048 1024 1024
The amount of antigen injected is 62.5 CCA / 25 ml.
The following examples are intended to illustrate the invention.
example 1
0.4 ml of methyl methacrylate are added to 50 ml of aqueous infusion vaccine suspension and shaken. The mixture is then left to stand in the refrigerator at 4 ° C. for 1 to 3 days. The solution is then gassed with a weak stream of nitrogen for 5 minutes, then sealed and then continuously exposed to the rays of a 60Co source at about 20 to 30 ° C. For the polymerization a dose of 0.46 Mrad is sufficient. The end of the polymerization can be equated with the disappearance of the monomer and can be checked with an acidimetric color titration method for the determination of a, ss -unsaturated compounds using morpholine.
Example 2
The procedure is as described in Example 1, but using 1.0 ml of methyl methacrylate.
Example 3
The procedure is as described in Example 1, but using a mixture of 0.25 ml of methyl methacrylate and 250 mg of acrylamide, which is shaken until completely dissolved.
Example 4
The procedure is as described in Example 1, but 0.2 ml of styrene is used.
Example 5
As described in Example 1, 0.8 ml of methyl methacrylate is added to 50 ml of isoosmotic saline and empty particles are produced by polymerization. 50,000 units of an insulin hydrochloride solution (pH 3) are added to these and the pH of the suspension is adjusted to pH 5.6 by adding NaOH while stirring. This causes the insulin to precipitate and is adsorbed onto the plastic particles with further stirring. After adding 0.3 ml of methyl methacrylate and 200 mg of acrylamide, the procedure is as described in Example 1.
Example 6
Empty particles are produced as described in Example 5.
100 mg of 13-ethyl-1 7-ethynyl-1 7ss-hydroxy-4-gonen-3-one (dissolved in 10 ml of propylene glycol) are added to these and shaken for 15 minutes. After adding 0.2 ml of styrene, the procedure is as described in Example 1.
Example 7
The procedure is as described in Examples 1 to 6, but the polymerization is carried out with visible light. 0.2 mg of riboflavin-5-sodium phosphate and 0.2 mg of K2S2O8 are dissolved in a cylindrical, thermostattable, double-walled reaction vessel made of pyrex glass (clear width 6 cm). With constant stirring, a temperature constant of 35150 to 5 "C and a constant stream of nitrogen bubbling through the solution, the solution is irradiated from the outside with a 300 W light bulb at a distance of about 15 cm until the monomers disappear for 5 to 10 hours.
Example 8
The procedure is as described in Examples 1 to 6, but the polymerization is carried out by irradiation with UV light. This process is carried out as in Example 7, but from the inside using a UV immersion lamp (e.g.
600 W quartz burner) is irradiated for 1 to 5 hours, depending on the material to be encased, until the monomer disappears.