CN1148169C - 通过溶于压缩气体和表面活性剂制备(亚)微米级粒子的方法 - Google Patents

通过溶于压缩气体和表面活性剂制备(亚)微米级粒子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备(亚)微米级生物活性化合物的粉末制剂的方法，该方法包括下列步骤：(1)在含表面改性剂的压缩气体、液体或超临界流体中；或在任选含表面改性剂的压缩二甲醚中，高压下溶解生物活性化合物；(2a)快速膨胀步骤(1)的压缩溶液，从而沉淀溶解的化合物；或(2b)在真空、大气压或高压下，将步骤(1)的压缩溶液喷射至任选含表面改性剂的反溶剂相中；以及(3)用常用的粉末加工技术任选将步骤(2b)的反溶剂相转变为粉末制剂。根据本发明的方法，阻止了溶解在超临界溶液中的颗粒的聚集或絮凝，此外不需要加入共溶剂，从而增加了在工业规模上悬浮体的稳定性。

Description

通过溶于压缩气体和表面活性剂 制备(亚)微米级粒子的方法
技术领域
本发明提供制备生物活性化合物(药物)的(亚)微米级粒子的新方法。
背景技术
近些年，已经描述了大量制备药物的非常小的颗粒的不同方法(例如RESS、GAS、PGSS、SAS)。这些方法为例如在Journal ofPharmaceutical Sciences 86卷，第8期，1997年8月，885-890页，题为“Pharmaceutical Processing with Supercritical CarbonDioxide”所描述的方法。由此药物溶解在压缩气体中，然后大部分快速膨胀至大气压中。由于膨胀条件和气体中的高表面能，难以得到并处理非常小的粒径(小于1μm)。这种高表面积仅能通过使用表面改性剂降低表面能来处理。长期以来，该事实是广为人知的，且用于悬浮体中小颗粒的稳定。(H.Sucker，P.Fuchs，P.Speiser，“Pharmazeutische Technologie”，第2版，1991，Georg ThiemeVerlag，斯图加特/纽约，419-424页；以及Hans Steffen，BTGattefossé第81期，1988，45-53页，“Controlled Precipitation-a Method to Produce Small Drug Particles and to IncreaseBioavaibility”。)
国际申请WO 97/14407描述了基于超临界流体/压缩流体制备生物活性化合物的亚微米级粒子的方法，该方法包括下列步骤：
(1)在溶剂中溶解不溶于水的生物活性化合物；
(2)在分散在水相中的表面改性剂的存在下，将步骤(1)的溶液喷射进压缩气体、液体或超临界流体中。
在另一实施方案中，WO 97/14407所述的方法包括以下步骤：
(1)在压缩流体中溶解不溶于水的生物活性化合物；
(2)将步骤(1)的压缩流体喷射进含表面改性剂的水相中。
WO 97/14407所述的方法由于下列原因可能难以在工业规模上实施：
-在工业规模上，在连接管中难以达到温度的均匀分布。由于这种温度上的变化，溶解在超临界溶液中的颗粒的聚集或絮凝可能产生引起管道或喷嘴的阻塞。
-在液体或超临界CO2中大部分药物化合物的溶解性即使在高压下非常低。因此提议使用额外的共溶剂。这些共溶剂大部分在大气压下为液体。通过将含药物的溶液喷射至液相(例如水相)中，在液相中共溶剂部分增加。因此在液相中化合物的溶解性也增加。这可能使得工业规模的悬浮体不稳定。
-另外，使用共溶剂，加压气体的再循环变得更困难且昂贵。
对大多数药物化合物，高溶解性的加压气体使得该方法无需使用共溶剂即可进行。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种从压缩气体、液体或超临界流体制备生物活性化合物(药物)的(亚)微米级粒子的新方法，避免了上述困难。
本发明的方法基于使用压缩气体和流体，包括得到具有窄粒径分布并通过表面改性剂稳定的(亚)微米级粒子的超临界技术。
提出的方法可以以间歇或连续方式进行，并适用于各种各样的物质。
在本发明的第一方面，现已发现上述关于共溶剂的问题可通过使用压缩的二甲醚以溶解生物活性化合物而避免。
在本发明的第二方面，现已发现上述阻塞问题可通过在压缩气体溶液中加入表面改性剂稳定超临界溶液而避免。
因此本发明涉及制备(亚)微米级生物活性化合物的粉末制剂的方法，该方法包括下列步骤：
(1)在含表面改性剂的压缩气体、液体或超临界流体中；或在任选含表面改性剂的压缩二甲醚中，高压下溶解生物活性化合物；
(2a)快速膨胀步骤(1)的压缩溶液，从而沉淀溶解的化合物；或
(2b)在真空、大气压或高压下，将步骤(1)的压缩溶液喷射至任选含表面改性剂的反溶剂(antisolvant)相中；
(3)采用常规的粉末加工技术任选地将步骤(2b)的反溶剂相转变为粉末制剂。
常规的粉末技术为例如喷雾干燥和冷冻干燥。
以这种方式形成了经表面改性剂稳定的(亚)微米级粒子。
术语“(亚)微米级粒子”包括中值直径(Dv 0.5)为5nm～5μm，优选200nm～1μm的颗粒。
在压缩流体为压缩二甲醚的情况下，使用表面改性剂是任选的，并可加入至压缩流体(步骤1)或加入至反溶剂相中。
但是，在压缩流体不是二甲醚的所有其它情况下，表面改性剂必须加至压缩流体中。
本方法的步骤(1)和步骤(2b)中的术语“表面改性剂”包括如在“Pharmazeutische Technologie，第4版，1993，Georg Thieme VerlagStuttgart，纽约”中所述的常用改性剂。
合适的改性剂的例子为：
-天然表面活性剂，如明胶、石蜡、胆甾醇酯和甘油三酯；
非离子型表面活性剂，如聚乙二醇；
-阴离子型表面活性剂，如十二烷基硫酸钠；
-阳离子型表面活性剂，如季铵化合物；
-从BASF购得的、商品名为Pluronic的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物；
-以商品名Tetronic购得的聚乙二酰胺(polyoxamines)；
-聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯，如Tween 20，40，60和80；
-Klucel EF；
-Eudragit E；
-Arlactel 40；
-Carbopol 940；
-PVP K50；
-Brij 96和Aerosol OT。
优选的表面改性剂为Brij 96(从Atlas Chemie购得的月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇和油醇的聚乙二醇醚)和Aerosol OT(从Wako JunyakuCorp购得的二并辛基磺基琥珀酸钠)。
在方法的步骤(1)和步骤(2b)中可使用相同的改性剂。
如H.Steffen(BT Gattefossé第81期，1988，45-53页)所示，表面改性剂的浓度取决于临界胶束浓度(CMC)。因此需要的表面改性剂的量取决于CMC和颗粒的表面积。
在喷射之前向压缩气体中加入表面改性剂的优点在于
(i)在管路中，或-由于压降-在喷嘴区域自发生成的核和颗粒立即被稳定，进一步阻止了它们的生长，从而防止了阻塞，
(ii)通过同时经相同的喷嘴喷射药物溶液和表面改性剂，改善沉淀颗粒和表面改性剂的混合，
(iii)允许使用既不溶解药物也不溶解表面改性剂的反溶剂相。
由于压缩气体、液体或超临界液体中表面改性剂的存在，得到下列优点：
-通过稳定任何生成的核，减少压力和温度差别。
-可以调节喷嘴区域的压降而无阻塞。
-表面改性剂的位置非常靠近颗粒生成区域，不是分布在整个液体中。
-膨胀至液相(例如压缩CO2)中，然后通过保持悬浮体的稳定将其蒸发是可能的。从而额外的喷雾干燥步骤不再是必要的。
术语“压缩气体、液体或超临界流体”包括二甲醚、二氧化碳、直链或支链的C1-C6烷烃或其混合物。所述烷烃的例子为如乙烷、丙烷、丁烷和异丙烷等。
术语“生物活性化合物”包括例如下面列举的药物：
治疗分类           INN(国际非专利商标名)
抗焦虑药           地西泮、溴西潘
抗抑郁药           吗氯贝胺
麻醉药             咪达唑仑
抗病毒药           甘西洛维、扎西他宾
                   甲磺酸Nelfinavir
蛋白酶抑制剂       噻喹努佛、Nelfinavir
消炎药             萘普生、替诺西康
                   酮咯酸
抗菌药             头孢三嗪
                   Timethoprim，
                   磺胺甲噁唑
抗疟药             甲氟喹
抗高血压药         西拉普利
抗皮脂溢药         异维甲酸
钙调节剂           骨化三醇
脂肪酶抑制剂       Orlistat(奥利司他)
抗帕金森病药       Tolcapone
抗关节炎药         霉酚酸莫非替克(Mycophenolate mofetil)
抗血栓形成药       Lamifiban
内皮素拮抗药       Bosentan(波生坦)
(endothelin antagonist)
反溶剂可以为药物在其中溶解性差的任何溶剂。例如反溶剂可以为水或压缩的CO2。
步骤(1)或(2b)中的温度分别独立地为0-250℃，优选20-60℃。
步骤(1)的压力为2-500×105Pa，优选2-300×105Pa，步骤(2b)的压力为0.05-500×105Pa，优选1-200×105Pa，最优选3-100×105Pa。
步骤(1)和步骤(2b)的压力优选不相同。压差用于控制粒径。
附图说明
本发明进一步参照所附附图阐述，其中
-图1为实施本发明的装置图解；
-图2和图3表示相同悬浮体的粒径分布，但用不同的方法测定粒径分布。
图2表示用Photon Correlation Spectroscopy(批号1051/30)；Rec 7；Angle 90；KCps 931.3；ZAve 254.7；Poly 0.031；Multi Angle的噻喹努佛粒径分布。
图3表示用Laser Diffraction(批号1051/30)；改性剂AerosolOT；二甲醚；焦距50mm；的噻喹努佛粒径分布。
图1描述如下：
用于溶解药物物质(和任选表面改性剂)的6升高压器皿(3)经出口管路连接到用作沉淀单元的4升高压器皿(8)上。溶解单元(3)配有用两个烧结板(5)密封的容器(4)，该板留住固体药物物质(以及如果存在，固体表面改性剂)，但使得压缩流体和药物(以及任选表面改性剂)/压缩流体溶液通过其自由流动。旁通管(1)用于预压沉淀单元(8)。通过两个恒温器TC1和TC2彼此独立地控制两个器皿(3)和(8)的温度。所有管路通过加热带加热。用两个压力调节器(7，10)控制两个器皿(3，8)的压力。通过喷嘴(9)的流速用流量计(11)测定。膨胀喷嘴包括1.5mm厚、0.1mm直径激光钻孔。孔的下游端扩孔至V-型。
一般的实验由下列组成：
(i)在容器(4)中装入所需量的药物物质和(任选)表面改性剂，
(ii)用烧结板(5)密封容器，将其放入器皿中，
(iii)将反溶剂(任选与表面改性剂一起)加入至沉淀单元(8)中，
(iv)在所希望的压力水平加压两个器皿(3)和(8)，以及
(v)在所希望的温度水平恒温器皿和管路。
整个体系被平衡(例如90分钟)，然后通过将额外的压缩流体泵至器皿(3)中，开始喷射过程。在溶解室(3)中的压力增加使压力调节器(7)打开通向喷射单元的阀，从而开始喷射。在第一个(3)和第二个(8)器皿间的差压通过压力调节器(10)来控制。通过喷嘴(9)的流速通过调节泵流速(2)而控制。在整个实验期间，连续监测两个器皿(3，8)中的温度和压力。
通过连续可控地进给药物物质(和任选表面改性剂)至溶解单元(3)中，将其溶解在压缩流体中并将该溶液喷射至沉淀单元(8)中的反溶剂相中，可得到连续过程。悬浮体连续从沉淀单元中除去并被新的反溶剂(任选含表面改性剂)所代替。
约1μm的非常小的颗粒的粒径分布很难精确测定。原则上有两种常用的不同方法，光子相关光谱法(PCS)和激光衍射。光子相关光谱法常用于亚微米悬浮体和乳液的表征。由于测量原理(颗粒的运动)，大于3-5μm的颗粒不能用该方法看到。用激光衍射，小的颗粒(＞0.1μm)以及较大的颗粒(高达2mm)可平行表征。因此在小的衍射角测定光的衍射。对于非常小的颗粒，由于光通过颗粒的转变，该方法往往高估粒径。在图2和图3中显示了用两种方法高估和低估粒径的效果，显示了用PCS(图2)和用激光衍射(图3)测定的相同悬浮体的粒径分布。
为了评价生成(亚)微米级粒子的方法的性能，指出除了细颗粒，没有大颗粒部分生成是重要的。特别是在喷嘴阻塞后，观察到粗颗粒部分的生成(例如溶解在没有改性剂的压缩气体中的化合物的膨胀)。为了能检测粗颗粒的存在，选择激光衍射以表征整个悬浮体。由于其宽的动态范围，激光衍射允许检测不能用PCS法看到的高达2mm的颗粒。因为激光衍射往往高估粒径(图2、3)，所有通过激光衍射测定的粒径可认为太大。然而，激光衍射证明足以灵敏地显示不同工艺参数对粒径的影响。
具体实施方式
下列实施例更详细地解释本发明。
实施例1：在液态二氧化碳和二甲醚中药物学的药物物质的溶解性
如下进行若干药物学的药物物质的溶解性对比：
在单轴压力机中稍微压缩约3-5g药物产品，以避免形成稳定的悬浮体。这样压制的粉末在带蓝石英玻璃的压力室(30ml体积)中得到。通过水浴控制压力室的温度。然后用相应的气体增加室中的压力，并平衡1-3小时。平衡后，在恒压和恒温条件下，用确定体积的高压管线取出确定的样品(1.0ml)。该样品膨胀至对各个化合物具有良好溶解性的液体中。然后样品容器用相同的液体漂洗，以收集样品容器中的残余物质。
除去液体后，用HPLC或重量分析法测定溶解性(G/V)。
在液体二氧化碳和二甲醚中的药物学的药物物质的溶解性
药物物质   溶解性(CO2)[％(g/V)]   条件[℃/巴]     溶解性(DME)[％(g/V)]   条件[℃/巴]
Orlistat(THL)      0.6   30℃/100巴     17.8   20℃/4.5巴
异维甲酸      0.3   45℃/200巴     6.0   45/200巴
磺胺甲噁唑      0.1   45℃/140巴     5.4   45℃/140巴
噻喹努佛      ＜0.1   45℃/200巴     ＞10   25℃/100巴
地西泮      0.15   45℃/200巴     ＞10   45℃/200巴
吗氯贝胺      0.35   45℃/200巴     3.7   45℃/200巴
Bosentan      ＜0.1   45℃/200巴     9.0   45℃/200巴
实施例2：Orlistat(Tetrahydrolipstatin THL)的膨胀-喷射时间的影响
将在具有两个烧结板的容器中的150g固体THL和75g Brij 96装入到6升体积的高压釜中。高压釜用水浴保持温度为40℃。然后高压釜填充CO2至200巴的压力，平衡90分钟。
该高压釜经热高压管线连至保持在40℃的第二个高压釜。该第二个高压釜体积为4升。在该第二个高压釜中，溶解的THL喷射至1.25升水溶液中(0.06％＝1CMC)。从而通过泵入额外的气体，第一个高压釜的压力恒定保持在200巴。
(由于喷嘴的阻塞，将在CO2中的没有表面活性剂的THL溶液喷射至不同Brij 96浓度的水溶液中的一些实验并不成功。没有加入少量的表面活性剂(1CMC)用于稳定)。
90、150和180分钟喷射后，取出用于粒径分布的样品。180分钟后，从第一个容器中除去所有量的THL/Brij(≈最终悬浮体中12％THL)。这意味着在生产规模应可得到5-8％的固体浓度。
如下所列，得到的THL粒径分布在整个试验期间几乎保持恒定(参见下表)。这表明用表面活性剂稳定核直至高固体浓度是非常有效的。该事实是有效方法的先决条件。
             用激光衍射测定的粒径分布
    喷射时间   Dv 0.1[μm]   Dv 0.5[μm]     Dv 0.9[μm]
    90分钟   0.6   1.4     2.9
    150   0.4   1.5     3.5
    180   0.9   2.1     4.5
实施例3：噻喹努佛的膨胀-第一个容器中的压力对得到的粒径的影响
将在具有两个烧结板的容器中的50g固体噻喹努佛和25gAerosol OT装入到6升体积的高压釜中。高压釜用水浴保持温度为40℃。然后高压釜填充DME至不同的压力，平衡90分钟。
该高压釜经热高压管线连至保持在25℃，5巴的第二个高压釜。该第二个高压釜体积为4升。溶解的噻喹努佛/Aerosol OT喷射至装有1.2升纯水的第二个高压釜中。从而通过泵入额外的气体使第一个高压釜的压力保持恒定。
(由于喷嘴的阻塞，将在DME中没有表面活性剂的噻喹努佛溶液喷射至不同表面活性剂浓度的水溶液中的一些实验并不成功。)。
20分钟喷射后，取出用于粒径分布的样品。(≈最终悬浮体中4％噻喹努佛)。
通过在第一个容器中施用的压力可以控制得到的噻喹努佛粒径分布(参见下表)。这表明如理论所提出的，在过程中过饱和可保持非常恒定，且与得到的粒径相关。用表面活性剂稳定核也是非常有效的。该事实也是有效和可控方法的先决条件。
喷嘴的直径为0.1mm。众所周知，通过降低喷嘴的直径，可得到粒径的进一步减小。
             用激光衍射测定的粒径分布
    压力   Dv 0.1[μm]   Dv 0.5[μm]     Dv 0.9[μm]
    50巴   0.5   3.8     6.4
    100巴   1.0   2.1     4.5
    200巴   0.9   1.5     2.4
    280巴   0.4   0.8     1.7
实施例4：噻喹努佛的膨胀-表面活性剂的影响
将在具有两个烧结板的容器中的50g固体噻喹努佛和5g Brij 96装入到6升体积的高压釜中。高压釜用水浴保持温度为40℃。然后高压釜填充DME至200巴，平衡90分钟。
该高压釜经热高压管线连至保持在25℃，5巴的第二个高压釜。该第二个高压釜体积为4升。溶解的噻喹努佛/Brij 96喷射至装有1.2升纯水的第二个高压釜中。从而通过泵入额外的气体，第一个高压釜的压力保持恒定。
喷射20分钟后，取出用于粒径分布的样品。(≈最终悬浮体中4％噻喹努佛)。
用Brij 96(非离子表面活性剂)稳定得到的噻喹努佛粒径分布与用Aerosol OT(离子型表面活性剂，参见实施例3)得到的结果是可比较的。
             用激光衍射测定的粒径分布
  表面活性剂   Dv 0.1[μm]   Dv 0.5[μm]     Dv 0.9[μm]
  Aerosol OT   0.9   1.5     2.4
  Brij 96   0.7   1.4     3.0

Claims (19)

1.一种制备微米级或亚微米级生物活性化合物的粉末制剂的方法，该方法包括下列步骤：
(1)在含表面改性剂的压缩气体、液体或超临界流体中，高压下溶解生物活性化合物；
(2a)快速膨胀步骤(1)的压缩溶液，从而沉淀溶解的化合物；或
(2b)在真空、大气压或高压下，将步骤(1)的压缩溶液喷射至任选含表面改性剂的反溶剂相中；
(3)用常规的粉末加工技术任选将步骤(2)的反溶剂相转变为粉末制剂。
2.权利要求1的方法，其中压缩气体为二氧化碳。
3.权利要求1的方法，其中压缩气体为二甲醚。
4.权利要求1-3中的任一项的方法，其中步骤(1)或(2b)中的温度分别独立地为0-250℃。
5.权利要求4的方法，其中步骤(1)或(2b)中的温度分别独立地为20-60℃。
6.权利要求1-3中的任一项的方法，其中步骤(1)的压力为2-500×105Pa，步骤(2b)的压力为0.05-500×105Pa。
7.权利要求6的方法，其中步骤(1)的压力为2-300×105Pa。
8.权利要求6的方法，其中步骤(2)的压力为1-200×105Pa。
9.权利要求6的方法，其中步骤(2)的压力为3-100×105Pa。
10.权利要求6的方法，其中在步骤(1)和步骤(2)之间存在压差，所述压差用于控制粒径。
11.权利要求1-3中的任一项的方法，其中表面改性剂为月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇和油醇的聚乙二醇醚或二异辛基磺基琥珀酸钠。
12.权利要求1-3中的任一项的方法，其中颗粒具有5nm～5μm。
13.权利要求12的方法，其中颗粒具有200nm～1μm的中值直径。
14.权利要求1-3中的任一项的方法，其中生物活性化合物为蛋白酶抑制剂、脂肪酶抑制剂、抗皮脂溢的化合物、抗菌化合物、抗焦虑化合物、抗抑郁化合物或内皮素拮抗药。
15.权利要求14的方法，其中所述蛋白酶抑制剂为噻喹努佛；所述脂肪酶抑制剂为奥利司他；所述抗皮脂溢的化合物为异维甲酸；所述抗菌化合物为磺胺甲噁唑；所述抗焦虑化合物为地西泮；所述抗抑郁化合物为吗氯贝胺；所述内皮素拮抗药为波生坦。
16.权利要求1-3中的任一项的方法，其中反溶剂相为水或压缩CO2。
17.权利要求1-3中的任一项的方法，其中反溶剂相为压缩CO2，通过蒸发反溶剂相至大气压得到粉末制剂。
18.权利要求1-3中的任一项的方法，其中方法以间歇方式进行。
19.权利要求1-3中的任一项的方法，其中方法连续进行，该方法包括下列步骤：
(1)可控地将生物活性化合物和任选表面改性剂进给溶解单元；
(2)将所述生物活性化合物溶解在压缩流体中，且将该溶液喷射至沉淀单元的反溶剂相中；
(3)从沉淀单元中连续除去悬浮体，并用任选含表面改性剂的新的反溶剂代替悬浮体。
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