CH639869A5 - Process for preparing a biologically active gel - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch aktiven Gels. The present invention relates to a method for producing a biologically active gel.
Das erfmdungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines biologisch aktiven Gels ist dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bewerkstelligung der Gelatinierung eine Ausgangslösung (feed solution) behandelt, welche eine anorganische Spezies und eine biologisch aktive Komponente, welche bei der Verwendung aktiv ist oder aktiv wird, enthält, so dass ein anorganisches Gel durch eine Sol-Gel-Umwandlung entsteht und damit ein biologisch aktives Gel erzeugt wird, welches die biologisch aktive Komponente, welche bei der Verwendung aktiv ist oder aktiv wird, verteilt über das anorganische Gel hindurch enthält. The process according to the invention for producing a biologically active gel is characterized in that, in order to accomplish the gelatinization, a feed solution is treated which contains an inorganic species and a biologically active component which is active or becomes active in use, so that an inorganic gel is formed by a sol-gel conversion and thus a biologically active gel is produced which contains the biologically active component which is active or becomes active when used, distributed over the inorganic gel.
Unter «biologisch aktive Komponente» soll eine Komponente, welche eine biologische Aktivität in einer gewählten Umgebung enthält und welche bei der Verwendung aktiv ist oder aktiv wird, verstanden werden; «biologisch aktives Gel» soll so ausgelegt werden, dass man damit ein Gel meint, welches eine aktive Komponente enthält, wie dies oben erwähnt ist. Somit kann die Komponente zum Beispiel eine pharmazeutisch aktive Komponente sein, so dass das aktive Gel ein pharmazeutisch aktives Gel (d.h. ein pharmazeutisches Gel) darstellt, oder die aktive Komponente kann ein Pestizid sein, weshalb in diesem Fall das aktive Gel eine pestizide Aktivität haben wird. Anderseits kann zum Beispiel ein herbizides Gel durch Einbau eines Herbizides als aktive Komponente hergestellt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die aktive Komponente ein Toxin ist, welches das Wachstum in einer Umgebung von Wasser “Biologically active component” is to be understood as a component which contains a biological activity in a selected environment and which is active or becomes active when used; “Biologically active gel” should be interpreted in such a way that it means a gel that contains an active component, as mentioned above. Thus, for example, the component may be a pharmaceutically active component so that the active gel is a pharmaceutically active gel (ie, a pharmaceutical gel), or the active component may be a pesticide, in which case the active gel will have pesticidal activity . On the other hand, for example, a herbicidal gel can be prepared by incorporating a herbicide as an active component. Another possibility is that the active component is a toxin that grows in an environment of water
40 hemmt (z.B. zur Eindämmung des Wachstums von Wasserunkräutern oder Mollusken), das aktive Gel kann in marinen Anstrichen gegen Verschmutzung verwendet werden. Als eine weitere Möglichkeit kann die aktive Komponente ein Algizid sein, so dass das Gel eine algizide Aktivität auf-45 weist. 40 inhibits (e.g. to curb the growth of water weeds or molluscs), the active gel can be used in marine paints against pollution. As a further possibility, the active component can be an algicide, so that the gel has an algicidal activity.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhält man ein Verfahren zur Herstellung eines pharmazeutischen Gels. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Ausgangslösung, so welche eine anorganische Spezies und eine pharmazeutisch aktive Komponente enthält, zur Ausführung der Umwandlung in ein Gel behandelt, so dass ein anorganisches Gel gebildet wird und man damit ein pharmazeutisches Gel erzeugt, welches die pharmazeutische Komponente umfasst, 55 die über das anorganische Gel hindurch verteilt ist. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, there is obtained a method of making a pharmaceutical gel. This is characterized in that a starting solution, which contains an inorganic species and a pharmaceutically active component, is treated to carry out the conversion into a gel, so that an inorganic gel is formed, and a pharmaceutical gel is thus produced, which contains the pharmaceutical component , 55 which is distributed over the inorganic gel.
Es ist anerkannt, dass die anorganische Spezies in der Ausgangslösung zum Beispiel in der Form einer kolloidalen Dispersion (Sol) oder einer Salzlösung mit Anionen-Unter-schuss oder einer Mischung davon vorliegen kann. It is recognized that the inorganic species in the starting solution may be, for example, in the form of a colloidal dispersion (sol) or a salt solution with anions deficiency or a mixture thereof.
6o Die Sol-Gel-Umwandlung kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Ein Beispiel dafür ist die Konzentrierung der anorganischen Spezies durch Entwässerung. 6o The sol-gel conversion can be carried out according to known methods. An example of this is the concentration of inorganic species through drainage.
Gewöhnlich kann die anorganische Spezies eine anorganische Verbindung oder eine Mischung aus anorganischen 65 Verbindungen (z.B. A1203, Al203/Mg0 oder Al203/Si02) sein; üblicherweise kann die Herstellung der Ausgangslösung den Schritt des Mischens einer Lösung oder eines Sois der anorganischen Komponente oder aus den anorganischen Usually the inorganic species can be an inorganic compound or a mixture of inorganic compounds (e.g. A1203, Al203 / Mg0 or Al203 / Si02); Usually, the preparation of the starting solution can include the step of mixing a solution or a sol of the inorganic component or of the inorganic component
Komponenten mit der aktiven Verbindung oder einer Lösung davon enthalten. Contain components with the active compound or a solution thereof.
Bevorzugt ist dasjenige Gel, welches ein Oxid, ein wasserhaltiges Oxid oder ein Hydroxid ist, besonders bevorzugt ist das anorganische Gel ein Oxid, ein wasserhaltiges Oxid oder ein Hydroxid von Aluminiumoxid. Preferred is the gel which is an oxide, a water-containing oxide or a hydroxide, particularly preferred the inorganic gel is an oxide, a water-containing oxide or a hydroxide of aluminum oxide.
Im erfindungsgemässen Verfahren wird das anorganische Gel durch Gelatinierung einer kolloidalen Lösung (d.h. durch einen «Sol-Gel»-Vorgang) erhalten. In the process according to the invention, the inorganic gel is obtained by gelatinizing a colloidal solution (i.e. by means of a “sol-gel” process).
Die Erfindung ist nicht auf Gele beschränkt, welche lediglich ein anorganisches Gel und eine aktive Komponente enthalten, da weitere Zusätze eingeführt werden können. The invention is not restricted to gels which contain only an inorganic gel and an active component, since further additives can be introduced.
Somit kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens die Ausgangslösung ebenfalls eine poly-mere Substanz enthalten, so dass das Gelprodukt ein anorganisches Gel, eine polymere organische Substanz und eine biologisch aktive Komponente (z. B. eine pharmazeutisch aktive Komponente) enthält. Thus, in one embodiment of the process according to the invention, the starting solution can likewise contain a polymeric substance, so that the gel product contains an inorganic gel, a polymeric organic substance and a biologically active component (for example a pharmaceutically active component).
Die polymere organische Substanz kann zum Beispiel eine Substanz sein, welche als ein «organisches Gelierungs-mittel» (manchmal «Gelatinierungsmittel» genannt) im Gel-Ausfällungsvorgang verwendet werden kann. Solche organischen Gelierungsmittel sind gewöhnlich wasserlösliche polymere organische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht (z.B. Dextran, Polyvinylalkohol, Dextrin und Stärke). Die britischen Patente Nr. 1 175 834,1 231 385,1 253 807, 1 313 750 und 1 363 532 beziehen sich auf Gel-Ausfallungs-verfahren, und es soll zu Informationszwecken über solche Verfahren auf diese Veröffentlichungen hingewiesen werden. For example, the polymeric organic substance may be a substance that can be used as an "organic gelling agent" (sometimes called a "gelatinizing agent") in the gel precipitation process. Such organic gelling agents are usually water-soluble, high molecular weight polymeric organic compounds (e.g., dextran, polyvinyl alcohol, dextrin and starch). British Patents Nos. 1 175 834.1 231 385.1 253 807, 1 313 750 and 1 363 532 relate to gel precipitation procedures and reference is made to these publications for information purposes about such procedures.
Es soll ebenfalls auf die verwandten ebenfalls hängigen britischen Anmeldungen Nr. 32 970/76 und 46 496/76 hingewiesen werden, in welchen inter alia die Verwendung von po-lymeren organischen Substanzen bei der Herstellung von aktiven Gelen (z.B. pharmazeutischen Gelen) offenbart ist. Attention should also be drawn to related, also pending British Application Nos. 32 970/76 and 46 496/76, which disclose inter alia the use of polymeric organic substances in the manufacture of active gels (e.g. pharmaceutical gels).
In einer Ausführungsform kann z.B. die Ausgangslösung (gegebenenfalls enthält sie eine polymere organische Substanz, wie oben mitgeteilt) sprühgetrocknet werden, um im wesentlichen sphärische aktive Gelteilchen zu ergeben (z.B. Teilchen eines pharmazeutisch aktiven Gels). In one embodiment e.g. the starting solution (optionally containing a polymeric organic substance as reported above) can be spray dried to give substantially spherical active gel particles (e.g. particles of a pharmaceutically active gel).
In einer anderen Ausführungsform kann die Ausgangslösung gefriergetrocknet werden, um ein aktives Gel zu erzeugen. In another embodiment, the starting solution can be freeze-dried to produce an active gel.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgangslösung einer Entwässerung mit einem organischen Lösungsmittel unterworfen werden, wobei die Ausgangslösung mit einer organischen Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, welche das Wasser aus der Ausgangslösung zur Bildung eines aktiven Gels zu extrahieren vermag. In a further embodiment, the starting solution can be subjected to dewatering with an organic solvent, the starting solution being brought into contact with an organic liquid which is able to extract the water from the starting solution to form an active gel.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann die Ausgangslösung durch azeotrope Destillation getrocknet werden. In an additional embodiment, the starting solution can be dried by azeotropic distillation.
Es soll im Zusammenhang mit der Entwässerung mit einer organischen Flüssigkeit und mit azeotropischer Destillation auf das britische Patent Nr. 1419 492 hingewiesen werden. Reference is made to British Patent No. 1419 492 in connection with dewatering with an organic liquid and with azeotropic distillation.
Es ist verständlich, dass bei der Verwendung der organischen Entwässerung oder der azeotropischen Destillation die biologisch aktive Komponente (z. B. die pharmazeutische Komponente) eine niedrige Löslichkeit in der organischen Flüssigkeit haben sollte. It is understood that when using organic drainage or azeotropic distillation, the biologically active component (e.g. the pharmaceutical component) should have a low solubility in the organic liquid.
Falls aus der Ausgangslösung während der organischen Entwässerung oder der azeotropischen Destillation Tröpfchen gebildet werden, kann man ein besonderes Gelprodukt erhalten. If droplets are formed from the starting solution during organic dewatering or azeotropic distillation, a special gel product can be obtained.
Um ein Gel zu bilden, können andere übliche Verfahren zur Bewerkstelligung der Gelatinierung bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann man den Ionenaustausch in der Flüssigkeit verwenden To form a gel, other common methods of accomplishing gelatinization can be used in the practice of the present invention. For example, one can use the ion exchange in the liquid
639 869 639 869
(ein Beispiel für einen Ionenaustausch in der Flüssigkeit ist, wo Ionen aus einer Lösung oder einem Gel entfernt werden [beispielsweise können Nitrationen durch Verwendung von «Primene JMT» in einem dafür ausgewählten Lösungsmittel entfernt werden]). (An example of an ion exchange in the liquid is where ions are removed from a solution or a gel [for example, nitrate ions can be removed by using "Primene JMT" in a solvent selected for this]).
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines aktiven Gels, welches eine aktive Komponente enthält, welche über ein anorganisches Gel hindurch verteilt ist, wobei das genannte anorganische Gel durch eine Sol-Gel-Umwandlung gebildet wurde. Another aspect of the present invention relates to the preparation of an active gel which contains an active component which is distributed over an inorganic gel, said inorganic gel being formed by a sol-gel conversion.
Bevorzugt ist die biologisch aktive Komponente eine pharmazeutisch aktive Komponente, so dass das aktive Gel ein pharmazeutisch aktives Gel ist. The biologically active component is preferably a pharmaceutically active component, so that the active gel is a pharmaceutically active gel.
Man bevorzugt ein pharmazeutisch aktives Gel in der Form von im wesentlichen sphärischen Gelteilchen, welche infolge der einfachen Handhabung und Verabreichung bei den Patienten üblich sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Ausgangslösung vor der Entstehung des anorganischen Gels in Tröpfchen übergeführt wird. A pharmaceutically active gel is preferred in the form of essentially spherical gel particles, which are customary in patients owing to the simple handling and administration. This can be achieved by converting the starting solution into droplets before the inorganic gel is formed.
Im wesentlichen sphärische pharmazeutische Gelteilchen in Übereinstimmung mit der vorligenden Erfindung können in der Grösse von mehreren Mikron bis zu mehreren Millimetern reichen. Im Falle eines pharmazeutischen Gels können kleine Teilchen (d.h. 1-1000 Mikron) oral mit Kapseln verabreicht werden, während man grössere Téilchen (d.h. 1-5 mm) einzeln oral verabreichen kann. Substantially spherical pharmaceutical gel particles in accordance with the present invention can range in size from several microns to several millimeters. In the case of a pharmaceutical gel, small particles (i.e. 1-1000 microns) can be administered orally with capsules, while larger particles (i.e. 1-5 mm) can be administered orally individually.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung entsteht ein Verfahren zur Herstellung eines aktiven Gels. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangslösung, welche eine anorganische Spezies und eine pharmazeutisch aktive Komponente enthält, zwecks Gelatinierung behandelt wird, so dass ein aktives Gel entsteht, welches die aktive Komponente enthält, die über das anorganische Gel verteilt ist, worin auf die Struktur des Gels eingewirkt wird, um damit die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die aktive Komponente aus dem Gel zur Verwendung freigesetzt wird. In accordance with another aspect of the present invention, a method of making an active gel arises. This is characterized in that a starting solution which contains an inorganic species and a pharmaceutically active component is treated for the purpose of gelatinization, so that an active gel is formed which contains the active component which is distributed over the inorganic gel, wherein the structure of the gel is used to determine the rate at which the active component is released from the gel for use.
Eine bevorzugte Ausführungsform des unmittelbar vorher erwähnten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pharmazeutischen Gels, worin man eine Ausgangslösung, welche ßine anorganische Spezies und eine pharmazeutisch aktive Komponente enthält, zur Ausführung der Gelatinierung behandelt, so dass ein pharmazeutisches Gel gebildet wird, welches über das anorganische Gel verteilt ist, worin man die Struktur des Gels kontrolliert, um damit die Geschwindigkeit festzulegen, mit welcher die aktive Komponente freigesetzt wird, wenn das Gel einem Patienten verabreicht wird. A preferred embodiment of the immediately aforementioned aspect of the present invention relates to a process for the preparation of a pharmaceutical gel, in which a starting solution which contains β-inorganic species and a pharmaceutically active component is treated to carry out the gelatinization so that a pharmaceutical gel is formed, which is distributed over the inorganic gel, in which the structure of the gel is controlled in order to determine the rate at which the active component is released when the gel is administered to a patient.
Die Struktur des Gels und hieraus die Geschwindigkeit, mit welcher die aktive Komponente freigegeben wird, kann durch Modifizierung der Zusammensetzung der Ausgangslösung festgelegt werden, womit die Zusammensetzung des aktiven Gels geändert wird. Somit kann eine zusätzliche anorganische Verbindung in der Ausgangslösung zur Modifikation der Zusammensetzung des Gels enthalten sein. (Beispiele von anorganischen Verbindungen, welche sich zur Verwendung als Zusätze im Zusammenhang mit der unmittelbar vorher erwähnten Ausführungsform eignen, sind Sili-ciumdioxid und pyrrolytisches Aluminiumoxid). The structure of the gel, and hence the rate at which the active component is released, can be determined by modifying the composition of the starting solution, thereby changing the composition of the active gel. Thus, an additional inorganic compound can be contained in the starting solution to modify the composition of the gel. (Examples of inorganic compounds which are suitable for use as additives in connection with the embodiment just mentioned are silicon dioxide and pyrrolytic aluminum oxide).
Die Struktur des Gels kann kontrolliert werden; folglich ist es möglich, die Geschwindigkeit der Freisetzung der aktiven Komponente durch die Wahl des Verfahrens zur Bewerkstelligung der Gelatinierung zu bestimmen, mit welchem die Bildung des anorganischen Gels erfolgen soll. In gewissen Fällen nimmt man auch an, dass die Struktur des Gels durch Behandlung des Gels nach seiner Bildung beein-flusst und damit die Geschwindigkeit der Freisetzung bestimmt werden kann. Man nimmt an, dass die Geschwindig3 The structure of the gel can be controlled; consequently, it is possible to determine the rate of release of the active component by the choice of the gelatinization process by which the inorganic gel is to be formed. In certain cases it is also assumed that the structure of the gel is influenced by treatment of the gel after its formation and that the rate of release can thus be determined. It is believed that the speed3
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
639869 639869
keit, mit der die aktive Komponente freigesetzt wird, von einer Anzahl von Faktoren abhängt. Diese sind: The rate at which the active component is released depends on a number of factors. These are:
a) pH des Mediums (z.B. Magen, Darm im Falle eines pharmazeutisch aktiven Gels), a) pH of the medium (e.g. stomach, intestine in the case of a pharmaceutically active gel),
b) Grösse der Gelteilchen, b) size of the gel particles,
c) chemische Zusammensetzung des anorganischen Gels, c) chemical composition of the inorganic gel,
d) Porosität des Gels, d) porosity of the gel,
e) Kristallgrösse und Struktur des anorganischen Gels, e) crystal size and structure of the inorganic gel,
f) Wassergehalt des Gels, f) water content of the gel,
b) Affinität des Gels für Wasser (hydrophile Beschaffenheit), b) affinity of the gel for water (hydrophilic nature),
h) Vorliegen oder Abwesenheit einer polymeren organischen Substanz; man nimmt an, dass dies insbesondere dann von Bedeutung sein kann, wenn die polymere organische Substanz teilweise mit dem anorganischen Gel Komplexe bildet. h) the presence or absence of a polymeric organic substance; it is believed that this can be particularly important if the polymeric organic substance partially forms complexes with the inorganic gel.
Man erwartet, dass die Geschwindigkeit der Freisetzung in einem bestimmten Fall eine komplexe Funktion aus allen obigen Faktoren ist. The rate of release in a given case is expected to be a complex function from all of the above factors.
Man glaubt, dass die Geschwindigkeit der Freisetzung davon beeinflusst wird, in welchem Ausmass die Entfernung von Wasser aus der Ausgangslösung erfolgt, welche Temperatur bei der Ausführung der Gelierung erreicht wird und welche Komponenten in der Ausgangslösung ausgewählt werden (z.B. Sol, Dispersion oder Salzlösung mit Anionen-unterschuss oder die chemische Zusammensetzung [z.B. Si02 oder A1203]). It is believed that the rate of release is affected by the extent to which water is removed from the starting solution, the temperature at which gelation is performed, and the components selected in the starting solution (e.g. sol, dispersion, or brine with anions) - deficit or the chemical composition [eg Si02 or A1203]).
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung erhält man ein aktives Gel, welches nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren hergestellt wurde. In accordance with a further aspect of the invention, an active gel is obtained which has been produced by the process according to the invention.
In Übereinstimmung mit einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein aktives Gel erzeugt, auf dessen Struktur eingewirkt wurde, um damit die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher die aktive Komponente aus dem Gel zur Verwendung freigesetzt wird. In accordance with an additional aspect of the present invention, an active gel is created which has been acted upon to determine the rate at which the active component is released from the gel for use.
In einer bevorzugten Ausführungsform des unmittelbar vorher angegebenen Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung wird ein pharmazeutisch aktives Gel erzeugt, dessen Struktur kontrolliert ist, um damit die Geschwindigkeit zu 5 bestimmen, mit welcher die pharmazeutisch aktive Komponente aus dem Gel freigesetzt wird, wenn eine Verabreichung bei einem Patienten erfolgt. In a preferred embodiment of the instantly stated aspect of the present invention, a pharmaceutically active gel is created, the structure of which is controlled to thereby determine the rate at which the pharmaceutically active component is released from the gel when administered to a patient he follows.
Man glaubt, dass erfindungsgemäss herstellbare pharmazeutisch aktive Gele gegenüber herkömmlichen Tabletten 10 und Kapseln in bezug auf die Gleichförmigkeit der Verteilung der pharmazeutisch aktiven Komponente über das pharmazeutisch aktive Gel und auf die Konzentration der im Gel erhältlichen pharmazeutisch aktiven Komponente Vorteile haben. It is believed that pharmaceutically active gels which can be produced according to the invention have advantages over conventional tablets 10 and capsules with regard to the uniformity of the distribution of the pharmaceutically active component over the pharmaceutically active gel and to the concentration of the pharmaceutically active component obtainable in the gel.
15 Man erhält ebenfalls eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche ein erfindungsgemäss herstellbares pharmazeutisch aktives Gel enthält, welches einem dazu verträglichen pharmazeutischen Träger beigemischt ist. A pharmaceutical composition is also obtained which contains a pharmaceutically active gel which can be prepared according to the invention and which is admixed with a pharmaceutical carrier which is compatible with it.
Zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammenset-20 zung kann man ein erfindungsgemäss hergestelltes pharmazeutisch aktives Gel mit einem dazu verträglichen pharmazeutischen Träger vermischen. To prepare a pharmaceutical composition, a pharmaceutically active gel produced according to the invention can be mixed with a compatible pharmaceutical carrier.
Ein Behandlungsverfahren kann die Verabreichung einer therapeutischen Dosis eines erfindungsgemäss hergestellten 25 pharmazeutisch aktiven Gels enthalten. A treatment method may include administering a therapeutic dose of a pharmaceutically active gel made in accordance with the invention.
Zur Erläuterung ist nun das folgende Beispiel angegeben. The following example is now given for explanation.
Beispiel example
100 g dispergierbarer Boehmit, welcher gemäss der Be-30 Schreibung des britischen Patents Nr. 1 174 648 hergestellt wurde, wurde in 500 ml destilliertem Wasser dispergiert, welches 1,0 g Imipraminhydrochlorid enthielt. Die resultierende Mischung wurde zur Bildung eines vorwiegend sphärischen Pulvers mit guten Fliesseigenschaften sprühgetrocknet. In 35 normalen Salzlösungen wurde das Imipraminhydrochlorid innerhalb von fünf Minuten freigesetzt. 100 g of dispersible boehmite, which was prepared according to the description of British Patent No. 1 174 648, was dispersed in 500 ml of distilled water, which contained 1.0 g of imipramine hydrochloride. The resulting mixture was spray dried to form a predominantly spherical powder with good flow properties. The imipramine hydrochloride was released in 35 normal salt solutions within five minutes.
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