CN1184420A - 微颗粒的规模化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微颗粒的规模化生产方法。该方法从微滴生产微颗粒,其中,溶液含有溶于溶剂中的物质。该方法包括将微滴送入冷冻段,该冷冻段由液化气体包围,微滴在此冷冻。冷冻后的微滴再被与非溶剂液体混合,将溶剂萃取到该非溶剂液体中,从而形成微颗粒。

Description

微颗粒的规模化生产方法

与本发明相关的背景技术

对于众多的疾病都需要在体内维持常量的药物，从而提供有效的预防、治疗和诊断结果。过去，药物都是以间隔性的方法给药的，使得药物水平发生波动。

为了控制和稳定药物的水平，曾经进行了众多的尝试，包括使用生物降解物质，例如，含有药物的聚合性微球或蛋白微球。使用这些微球改进了控制释放药物，这是因为聚合物自身的生物降解性改善了对药物的释放，从而提供了更为平稳的可控水平的药物释放。

然而，很多这类的方法都因为所使用的方法和设备的缘故出现微球的产率很低的结果。进一步，某些方法还不能够规模化生产以达到商业化生产的水平。

因此，就需要提供一种使生物活性试剂损失小，产率高，可以商业化规模生产微球的方法。

本发明的概述

本发明涉及从溶液微滴生产微颗粒的方法，其中所述的溶液包括溶于溶剂中的物质。该方法包括将微滴送入冷冻区的步骤，其中，冷冻区由液化气体包围，微滴在此冷冻。冷冻后的微滴再被与非溶剂液体混合，使溶剂被萃取到非溶剂部分之中，从而生成微颗粒。

本发明具有众多的优点，例如，本发明的方法和设备是高产的，可以实现商业规模化生产可控释放的微颗粒，可以使用封闭式系统来保证生产过程的无菌化，可以被控制微颗粒的尺寸，生产过程可重复并可靠等。

此外，本发明的方法可以在其进行之中对温度在较大范围内进行选择。

附图的简要说明

图1是截面图，显示适用于本发明方法的本发明的生产微颗粒的设备，该设备可以对溶剂中含有物质的溶液的微滴进行冷冻，该冷冻区由环流的液化气体冷却，然后用非溶剂液体将溶剂从被冷冻的微滴中萃取出来；

图2是截面图，显示根据本发明方法的本发明的生产微颗粒的设备的另一个实施方案，该设备可以对溶剂中含有物质的溶液的微滴进行冷冻，该冷冻区由环流的液化气体冷却，然后用非溶剂液体将溶剂从被冷冻的微滴中萃取出来；

图3是截面图，显示根据本发明方法的本发明的生产微颗粒的设备的又一个实施方案，该设备可以对溶剂中含有物质的溶液的微滴进行冷冻，该冷冻区由环流的液化气体冷却，然后用非溶剂液体将溶剂从被冷冻的微滴中萃取出来；

图4是截面图，显示根据本发明方法的本发明的生产微颗粒的设备的替换实施方案，该设备可以对溶剂中含有物质的溶液的微滴进行冷冻，该冷冻区由环流的液化气体冷却，然后用非溶剂液体将溶剂从被冷冻的微滴中萃取出来。

本发明的技术方案

本发明的设备和方法的技术特征和其它细节将根据附图给予更为详细的说明，并在权利要求书中指出。应该理解的是，本发明的具体实施例都是用来说明本发明的，而不是限制本发明的。本发明的主要特征可以被使用到众多的具体实施例中，但又不脱离本发明的范围。

本发明涉及从物质溶液中制备该物质的微颗粒的方法和设备。在本文中所述的微颗粒包括直径小于约1毫米的物质颗粒。微颗粒可以是球形的，非球形的，或者是非规则形的。优选的微颗粒是微球。

适合于生产本发明的微颗粒的物质包括，例如，聚合物、肽、多肽、蛋白质、小分子药物、以及药物前体。

微颗粒还可以另外含有一种或一种以上的物质，该物质可以被分散在微颗粒中。当物质包括聚合物时，则聚合物的溶液含有至少一种生物学活性试剂。

在本文中所述的生物活性试剂是指在给药之后，或在代谢之后(例如，药物前体，比如琥钠氢可的松)具有在体内的治疗性、预防性、或诊断性的功能的一种试剂，或试剂的代谢物。

图1给出了适用于进行本发明方法的本发明的设备。该设备包括容器10，一般为圆筒形，具有侧壁12，容器顶部14，容器底部16，以及内壁18。侧壁12和容器底部16一般为绝缘的，使用的是常规的绝缘方法，为的是将外部环境向容器10内渗透的热量被控制在最小，从而对容器10内的温度提供较好的控制。常规的绝缘方法包括，例如，用至少一层绝缘材料17覆盖侧壁12和容器底部16的外表面。其它的绝缘方法包括，例如，真空夹层式侧壁12，以及辐射屏蔽式容器底部16。适宜的绝缘材料包括常规的绝缘材料，例如，无机纤维，聚苯乙烯，聚氨基甲酸乙酯，泡沫橡胶，轻木和软木。

在本实施方案中，容器顶部14一般不是绝缘的，从而允许被放置在靠近容器顶部的所述设备的部件并被从外部渗透到容器10内的热量加热。此外，容器顶部14也可以用适宜的绝缘材料来绝缘。

制造容器10的材料可以是任何经受得住在容器10内部进行蒸汽消毒条件，并且可以经受得住在进行本发明的微颗粒成形时的温度和压力条件的材料。适用于容器10的材料包括，例如，不锈钢，聚丙烯和玻璃。

在本实施例中，容器10是单一整体容器，被分成冷冻段20和萃取区22。冷冻段20位于侧壁12、容器顶部14和内壁18之间并基本上被它们所包围。萃取区22位于侧壁12、容器底部16和内壁18之间并基本上被它们所包围。

在另一个实施例中，冷冻段20和萃取区22包括分开的容器，其中，冷冻段容器一般放置在萃取区之上，而且冷冻段容器的底部与萃取区容器的顶部或侧面相接触。

容器10包括将液化气体导入冷冻段20并形成液化气体流24的装置。液化气体流24包括对液化气体的喷射和/或至少一个液化气体流。液化气体流24开始于容器顶部14或其靠近之处的冷冻段20内，然后一般向下流向内壁18。在冷冻段20内，至少有一部分的液化气体流24按照基本与侧壁平行的方向流动。液化气体流24一般位于侧壁12或靠近侧壁12的地方。一般优选让侧壁12被液化气体流24湿润。进而，液化气体流24基本上环绕冷冻区26，并处于冷冻段20的中心辐射线。当液化气体流24在环绕冷冻区26时，其中的间隔的多少取决于所使用的液化气体的导入装置的种类和数量。

在容器顶部14或靠近其的地方，安装有至少一个液化气体的导流装置，具体的位置是从容器顶部14的中心呈辐射状放置的。对于辐射状放置的液化气体导流装置来讲，只要它们的数量不显著地影响微滴28的形成，例如，使一部分的溶液在微滴形成装置30内被冷冻从而部分地堵塞该微滴形成装置30，那么它们的数量就是合适的。同样，如果有明显的微滴28对液化气体导流装置产生影响，则该液化气体导流装置也会受到干扰。

在图1所示的实施方案中，适宜的液化气体导流装置包括至少两个喷嘴，以线形或扇形排放[例如，使用美国伊利诺易州惠顿市喷射系统公司的型号为1/8-K-SS-1的喷嘴；(Flood Jet Atomizer Model 1/8-K-SS-1，Spray System Co.，Wheaton，IL)]，该喷嘴可以喷射液化气体以形成至少一部分的液化气体流24。喷嘴32被安置在容器顶部14的冷冻段20内，并且在围绕容器顶部14的中心为圆心的圆圈上等距离分布，或者在呈辐射状时，则以微滴成形装置30为中心安置。所使用的喷嘴32的数量将取决于所用喷嘴的喷射弧线、液化气体流24从喷嘴32到达与侧壁12发生接触的位置的距离。

在顶部冷冻段20的中心等距离放置两个喷嘴32时，环流的液化气体流24将有两个大约180度的间隔，这是因为喷嘴30一般不能够以大于180度的弧线进行喷射。在优选的实施例中，在冷冻段20至少安装3个喷嘴来形成液化气体流23并包围冷冻区24，使该环流没有明显的间隔。

通常，等距离的3个喷嘴32将提供360度角的液化气体流24。在更为优选的实施例中，围绕冷冻段20的中心等距离地安置了6个喷嘴。

液化气体导流装置从至少一个液化气体进口34接受液化气体。液化气体进口34提供液化气体源36和液化气体导流装置之间的联系。应该理解的是，其它的可以将液化气体导流到液化气体导流装置中的液化气体引入方式，都可以替代液化气体进口34，或与其结合使用。

图2显示了本发明设备的另一个适宜的液化气体导流装置的实施方案。图2的设备具有与图1中设备很多的相似之处，并用同样的数字来表示。在该设备中，适宜的液化气体导流装置包括导流坝102和液化气体间隔104。导流坝102被安置在冷冻段20内，位于侧壁12和冷冻区26之间。导流坝102从内壁18或者从侧壁12向容器顶部14往上延伸。在一个具体实施例中，导流坝102的顶部不与容器顶部14相接触，从而允许液化气体从导流坝102的顶部通过到达冷冻段20。另外，当导流坝102接触容器顶部14时，导流坝102是多孔的或在导流坝102的顶部开槽(未显示)，允许液化气体从导流坝102的上部通过到达冷冻段20。

液化气体间隔104被安置在冷冻段20内，位于导流坝102和侧壁12之间。液化气体间隔从至少一个液化气体进口34接收液化气体。然后，将液化气体导流通过导流坝102，去往冷冻段20的中心。

回到附图1，容器10还包括微滴形成装置30，位于容器顶部14的冷冻段20内，用于把适宜的溶液形成为微滴28。在本文中，微滴指的是这样一种溶液滴，它们在经过冷冻和随后的对溶液中溶剂的萃取之后，将形成微颗粒。适宜的微滴成形装置30的例子包括雾化器、喷嘴、和各种针阀。适宜的雾化器包括，例如，外部空气(或气体)雾化器[例如，喷射系统公司的型号为SUE15A的雾化器(Model SUE15A；SpraySystems Co.，Wheaton，IL)]，内部空气雾化器(例如，SU12；SpraySystem Co.)，旋转雾化器[(例如，盘式、碗式、杯式和轮式；(Niro，Inc.，Columbia，MD)]，和超声雾化器[例如，雾化探子630-0434；(Sonics&Materials，Inc.，Danbury，CT)]。适宜的喷嘴包括压力式雾化喷嘴[例如，涡旋喷射干燥喷嘴；(Spray Systems Co.，Wheaton，IL)]。一般用来形成微滴28的针阀包括16至30号的针阀。

在优选的实施例中，微滴成形装置30是空气雾化器，它可以形成直径在约1微米或更小，到约300微米范围的微颗粒。调整供往空气雾化器的气体(例如，氮气)压力，可以改变微颗粒的平均尺寸。提高气体的压力，可以使微颗粒的平均直径变小。

制造微滴成形装置30的材料，是可以经受的住蒸汽消毒和冷冻段20的低温的材料。

微滴成形装置30从至少一个溶液进口38接收溶液。溶液进口38提供溶液源40和冷冻段20之间的联系。应该理解的是，还可以使用其它的适宜的溶液引入装置，例如，喷枪，或其它的能够将溶液喷入低温环境的装置，这些装置可以替代溶液进口38，也可以同其结合使用。

容器10还包括至少一个三相阀门42，位于内壁18，提供冷冻段20和萃取区22之间的联系。该三相阀门42的尺寸要能够使冷冻微滴44、液化气体和挥发的气体所组成的混合流从冷冻段20通往到萃取区22。

萃取区22包括将液化气体与冷冻的微滴44分开的装置。在一个实施例中，适宜的分离装置包括对萃取区22进行加热的装置，将液化气体挥发，从而将其与冷冻微滴44分开，并且通常将冷冻微滴44限制在萃取区22的下部。所述的加热装置还可以用来对冷冻微滴44内的溶剂进行加热。适宜的加热装置还可以包括从外部环境通过侧壁和容器底部16渗透近来的热量。加热装置还可以包括或不包括例如电学装置，例如，加热线圈，或循环热交换管46，通过循环液体控制冷冻段22内部的温度，首先挥发液化气体，然后接着加热冷冻微滴44内的溶剂，从而控制溶剂的萃取率。

另外一种分离装置包括过滤的底部龙头48，它从萃取区22的底部向外开口。该过滤的底部龙头48包括过滤器50，过滤孔径为小于微颗粒11的直径，一般为小于或者等于1微米，并且适宜于过滤液体，例如过滤萃取区22的液化气体，将冷冻的微滴44甚至微颗粒11保留在萃取区22内。

气体出口52位于萃取区22的内壁18上，适宜于把挥发的液化气排放出容器10。该气体出口52还可以包括或不包括对容器10进行减压的装置，例如，适宜于排除气体的真空吹风机(例如低温吹风机CP-21，Barber Nichols，Arvada，CO)或真空泵(例如，E2M18真空泵，EdwardsHigh Vacuum Intemational，Crawley，West Sussex，England)。进而，气体出口52一般还包括过滤器53(例如，0.2微米的无菌过滤器)，位于气体流的路径中，支持无菌过程，并保证得到的微颗粒11符合无菌的要求。

容器10还可以包括或不包括气体出口52，位于萃取区22内和/或冷冻段20内(未显示)。优选在冷冻段20内不设置气体出口，因为从冷冻段20排出气体会产生气体循环，导致微颗粒11的产率被降低。

此外，容器10可以包括或不包括至少一个防止压力过高的装置(未显示)，从而保护各物质的整体性不受由于液化气体的挥发造成的过高压力的影响。一般来讲，该过高压力保护装置包括，例如，爆破隔膜或减压阀。

萃取区22还包括至少一个非溶剂进口54，位于内壁18和/或在侧壁12上。萃取区22接收从非溶剂进口54来的非溶剂液体流或喷雾。优选的是，非溶剂至少在萃取区22的下部形成一个萃取浴56。应该理解的是，其它的适合将液体引入到低温条件容器内的装置，例如，喷枪或其它的适合在低温条件引入液体的装置，都可以取代非溶剂进口54，或与其相结合使用。

在另外一个实施例中，位于萃取浴56内有适宜的将冷冻微滴44和非溶剂混合的装置60。该混合装置60的用途是减小在萃取浴56内形成萃取梯度的可能性，既防止冷冻微滴44在萃取区22内发生结块。适宜的混合装置60的例子包括低剪切力的装置，例如涡流器(例如，带有A310叶片并以每分钟1-175转工作的P6X05E Lightning Sealmaster装置)，海洋推进器，浆叶混合器或具有低剪切力泵的外部再循环回路。

容器10还进一步包括底部龙头62，它从萃取区22的下部向外延伸。该底部龙头62适宜于从容器10中移出微颗粒11和液体，例如非溶剂液体。另外，还可以使用浸渍管(未显示)来将微颗粒11和液体移出容器10。

当需要输送药物时，对本发明的设备的相关内部进行清洗和消毒，以保证在每次使用时的最终产品的无菌性。

在本发明的方法中，某种物质的微颗粒是从将该物质溶于适宜的溶剂而得到的溶液来制备的。适宜于本发明方法的物质包括，具有适宜的溶剂、且具有比溶剂低的熔点、并与溶剂具有足够的相混合性以从冷冻的微颗粒中萃取固体和/或融化液体溶剂的物质。在本方法中优选的物质是肽、多肽、蛋白质、聚合物、小分子药物和药物前体。

任何适宜的聚合物都可以用来制造微颗粒。在优选的实施例中，使用于本方法的聚合物是生物学相容性的。生物学相容性的聚合物指的是，聚合物或其任何降解的产物，例如通过代谢的产物对于人类和牲畜都是非毒性的，并对接受这些聚合物的个体来讲，都不产生任何明显的副作用，例如，不在注射位置产生免疫学反应的聚合物。生物学相容的聚合物可以是生物降解聚合物，非生物降解聚合物，或者它们的混合物。

适宜的生物学相容的、非生物降解的聚合物包括，例如，聚丙烯酸酯、乙二醇二乙酸酯的聚合物、和其它的酰基取代的乙酸纤维素、非降解性聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚(乙烯咪唑)、氯磺化聚烯烃、聚环氧乙烷，以及它们的混合物和共聚物。

适宜的生物学相容、可生物降解的聚合物包括，例如，聚(丙交酯)，聚(乙交酯)，聚(丙交酯-共-乙交酯)，聚(乳酸)，聚(乙醇酸)，聚碳酸酯，聚酰胺酯，聚酐，聚(氨基酸)，聚原酸酯，聚缩醛，聚腈基丙烯酸酯，聚醚酯，聚己内酰胺、聚(二恶烷)，聚(亚烷基烷基酯)，聚氨基甲酸乙酯，以及它们的混合物和共聚物。优选的聚合物包括聚(丙交酯)、丙交酯和乙交酯的共聚物、它们的混合物和混合体。

在本方法中使用的聚合物可以是被封闭，未被封闭，或者是被封闭物与未被封闭物的混合物。被封闭的聚合物指的是本领域内传统定义的被封闭物，特别是羧基终端被封闭。未被封闭的聚合物如本领域内通常所定义，特别是具有自由羧基终端基团。通常，封闭基团从聚合反应的起始物衍生而来，并且通常是酰基基团。

本发明中可用的聚合物的分子量，可以由本领域的技术人员根据所需的聚合物降解速率、物理性质如机械强度、聚合物在溶剂中的溶解速率等因素来确定。通常，可接受的分子量的范围在约2,000道尔顿至约2,000,000道尔顿。

在更优选的方案中，聚合物是聚(丙交酯-共-乙交酯)，且丙交酯与乙交酯的比率为约1∶1，分子量大约为5,000道尔顿至约70,000道尔顿。在更为优选的方案中，本发明中所用的聚(丙交酯-共-乙交酯)的分子量为约5,000道尔顿至约42,000道尔顿。

通常，适宜的聚合物的溶液含有约1％(w/w)至约30％(w/w)的适宜的生物学相容性聚合物，其中的生物学相容性聚合物一般溶解在适当的溶剂中。优选的是，聚合物溶液含有约5％(w/w)至约20％(w/w)的聚合物。

形成微滴的方法可以是连续的冷冻和萃取方法，也可以是批量性的方法，其中，在第一个步骤中形成一批冷冻微滴，然后在另一个第二步骤中，被冷冻的成批微滴被萃取而形成微颗粒。

在本方法中，冷冻区26包括包括部分的冷冻段20，它基本上由液化气体流24包围。冷冻区26在容器10的冷冻段20内形成，由至少两个喷嘴32以基本向下的方向冲着侧壁12喷射的液化气体流24构成。一般，从喷嘴32喷出的液化气体是有角度的，该角度使液化气体到达侧壁12上，形成沿着侧壁12的内表面的液化气体流24，从而湿润侧壁12。在优选的实施例中，从六个喷嘴32中的每一个喷出的液化气体都以与侧壁12形成约小于30度角的角度冲向侧壁12，从而减少侧壁12对液化气体的反射和溅射。

另外，液化气体流24被按照基本上与侧壁12的内表面平行但又不接触侧壁12的角度喷射，形成从喷嘴32到内壁18的独立的液化气体墙。

液化气体是由液化气体进口34从液化气体源36提供到喷嘴32的。

适宜于本方法的液化气体包括液氩(-185.6℃)、液氮(-195.8℃)，液氦以及其它具有足够低的温度并能够使溶液的微滴在处于冷冻区26内或者在液化气体流24中时被冷冻的液化气体。优选液氮。

在另一个实施例中，如图2所示，冷冻区24形成在冷冻段20内，由来自于液化气体源36的液化气体通过液化气体进口34到达液化气体间隔104，然后再从导流坝102上面流过或从导流坝上的槽(未显示)中流过并形成液化气体流24而实现。然后，液化气体流24沿着导流坝102的内表面向下流动。

再回到图1，溶液微滴28，优选聚合物溶液，以基本向下的方向流过冷冻区26，并在此将微滴28冷冻成为冷冻微滴44。一部分的微滴28可以通过与液化气体流24接触而冷冻。微滴28事先经过把溶液从溶液源导流通过溶液进口38到达适宜的微滴成形装置30来形成。一般，在冷冻段20内，至少有一部分液化气体会被挥发，原因是渗透进来的热量和/或从微滴28向液化气体转移的热量。

然后，由挥发的气体、液化气体和冷冻微滴44三种成分组成的流体通过三相阀门42从冷冻段20的底部到达萃取区22。

在一个实施例中，至少有一部分的微滴44被包裹在液化气体流中，然后又被液化气体流带到萃取区22内。根据本发明的方法，这种将冷冻微滴包裹在液化气体流24中的现象，对于所生产的微颗粒的最终产率是有利的，因为这种现象可以把那些本来会因为黏附在侧壁12和/或内壁18上而留在冷冻段20内的冷冻微颗粒输送到萃取区22，和/或减少从容器10的气体出口52排放到空气中的冷冻微颗粒的数量。

然后，利用适宜的分离方法将液化气体与冷冻微滴44分开，使冷冻微滴44留在萃取区22的下部。

在一个实施例中，是将冷冻微滴44加热到其熔点以下但又高于液化气体的沸点之上的温度，使液化气体挥发并与冷冻微滴44分开。

另外，还可以在萃取区22内通过出口52产生部分真空和把液化气体加热到低于液化气体的沸点但是又足够使液化气体的蒸气压被提高的温度，从而使液化气体被蒸发来分离液化气体。

加热之后，液化气体被挥发，从而分离了液化气体和冷冻微滴44。液化气体可以通过外部热量由侧壁12和容器底部16的渗透来加热。优选对萃取区22采用电加热源或循环的加热液体，例如通过热交换管46的氮气或氮气/液氮的混合物来加热。此外，还可以通过循环于热交换器的液体来控制萃取区22内的温度，首先使液化气体按照受控方式挥发，然后缓慢地加热冷冻微滴44中的溶剂，使溶剂被萃取到非溶剂液体中。

另外，还可以用将液化气体经过过滤器50然后再由过滤性底部龙头48排出萃取区22的方法来分离液化气体和冷冻微滴44。液化气体通过过滤器50可以将液化气体从萃取区22去除，同时又使冷冻微滴44保留在萃取区22的底部。

当加热把液化气体挥发后，可以通过至少一个气体出口52将挥发的液化气体从萃取区22排出。在容器10内的压力主要决定于液化气体的数量，而该液化气体又是在萃取区22内挥发的，同时，还决定于通过出口52的气体排放速率。容器10可以在常压、低压和高压条件下运行。实现本发明方法的压力上限决定于容器10的压力等级。

优选的是在形成冷冻微滴44的时候，本发明的方法在部分真空条件下进行。对于在萃取区22内并进而在容器10内产生部分真空的方法，使用的是本领域技术人员都熟知的方法，例如，在萃取区22的气体出口52设置真空泵或吹风机抽出气体。

在把冷冻微滴44从液化气体中分离开来之后，再将冷冻微滴44与适宜的冷非溶剂液体接触，该非溶剂的温度低于冷冻微滴44的熔点。在优选的实施例中，冷冻的非溶剂被保持在冷冻微滴44的熔点之下，并被从固态萃取为非溶剂液体，并在1至24小时之内形成多孔的微颗粒11。对固态溶剂的萃取减慢了萃取过程，从而提供了对萃取和微颗粒11的形成的更好的控制。

在另一个实施例中，冷冻的非溶剂被升温到冷冻微滴44的熔点或更高。从而将冷冻微滴44中的溶剂融化并萃取到非溶剂中。此处对溶剂按照固体和/或液体进行萃取都决定于众多的因素，例如，在冷冻微滴44中溶剂的含量、冷冻微滴44所接触到的溶剂的数量、冷冻微滴44的升温速率等。升温速率影响产物的多孔性，较低的升温速率产生的微颗粒是多孔的，采用较高的升温速率会使溶剂迅速萃取后发生颗粒的部分性浓缩而得到孔隙明显减少的微颗粒11。

非溶剂可以是喷雾的、液流和/或萃取浴56。优选的是将冷冻微滴44浸没在非溶剂萃取浴56中。

适宜的非溶剂的定义是，对于溶液中的物质是非溶剂性的，而该非溶剂又与溶液的溶剂可充分相混并在溶剂升温的时候将溶剂从冷冻微滴44中萃取出来，从而形成微颗粒11。此外，该非溶剂的熔点低于冷冻微滴44的熔点。

在另一个实施例中，在第一非溶剂中加入了第二非溶剂，例如，加入己烷，来提高从聚合物例如聚(丙交酯-共-乙交酯)中萃取溶剂的速率或提高非溶剂的比率。

在优选的实施例中，至少有一部分冷冻微滴44被保留在非溶剂中，这样可以提高本发明方法的微颗粒11的最终产率，因为这种现象可以把冷冻微滴44运送到萃取浴56中。如果不是这样，冷冻微滴44就可能由于黏附在侧壁12上而损失，和/或在由气体出口52向空中排放气体时而损失。

在另一个实施例中，冷冻微滴44在萃取浴56中由搅拌装置60来搅拌，从而降低围绕在每一个冷冻微滴44或微颗粒11周围的溶剂浓度梯度，从而改善萃取的效率。

在另一个实施例中，萃取过程包括按顺序向萃取区22加入另外的非溶剂等份试样、排出该等份试样，从而将溶剂萃取到每一个等份试样中。因而，萃取就是按照分步形式完成的。融化的速率取决于所选择的溶剂和非溶剂，以及在萃取区22内的非溶剂的温度。表1给出了可以在本发明方法中使用的聚合物/溶剂/非溶剂体系，以及它们的熔点。

                        表1

适宜的聚合物、溶剂和非溶剂体系，以及溶剂和非溶剂的熔点
			聚合物	溶剂(℃)	非溶剂(℃)
聚(丙交酯)	二氯甲烷(-95.1)氯仿(-63.50)	乙醇(-114.5)甲醇(-97.5)
			聚(丙交酯-共-乙交酯)	乙酸乙酯(-83.6)丙酮(-95.4)二氯甲烷(-95.1)	乙醇(-114.5)乙醚(-116.3)戊烷(-130)异戊烷(-160)
聚(己内酰胺)	二氯甲烷(-95.1)	乙醇(-114.5)
			聚(乙烯醇)	水(0)	丙酮(-95.4)
乙烯乙酸乙烯酯	二氯甲烷(-95.1)	乙醇(-114.5)

对于蛋白质而言，优选将冷冻微滴44缓慢地融化，同时对聚合物溶剂进行萃取来生产微颗粒。

改变液滴的大小，可以制备很宽尺寸范围内的微球，例如，改变喷嘴的直径或改变到达气体雾化器内的气流。如果需要直径很大的微颗粒11，可以通过注射器将液滴直接加到冷冻区24。提高聚合物溶液的比浓对数黏度也可以提高微颗粒的尺寸。用本方法生产的微颗粒11的直径尺寸范围可以上到高于约1000微米，下到约1微米，甚至更小。通常，微颗粒的尺寸是适宜于注射给人或动物。优选的微颗粒11的直径为小于约180微米。

萃取之后，微颗粒11经过本领域技术人员熟知的常规方法过滤和干燥。对于聚合物的微颗粒来讲，优选不将该微颗粒加热到其玻璃转化点温度之上，以减少微颗粒之间的粘连，除非加入活性剂，例如加入甘露糖醇来减少微颗粒之间的粘连。

在另一个实施例中，某种物质的溶液中还含有一种或一种以上的被分散在其中的其它物质。所述的其它物质分散在其中的方法可以是在溶液中共溶解，将固体颗粒例如冷冻干燥颗粒悬浮于溶液中，或者将其溶解在可以与溶液相混溶的第二溶剂中，并与该溶液混合生成乳液。悬浮在溶液中的固体颗粒可以是很大的颗粒，其直径可以大于300微米，或者是微化的颗粒，直径小到约1微米。一般，这些其它物质不应该溶于非溶剂中。

当物质包括聚合物时，聚合物溶液含有至少一种生物学活性试剂。适宜的治疗性和/或预防性的生物学活性试剂包括，蛋白质、例如免疫球蛋白类蛋白质；抗体；细胞激活素(例如，淋巴激活素、单核因子和化学激活素)；白细胞介素；干扰素；促红细胞生成素；激素(例如，生长激素和促肾上腺皮质激素)；生长因子；核酸酶；肿瘤坏死因子；集落刺激因子；胰岛素；酶；抗原(例如，细菌性和病毒性抗原)；肿瘤抑制基因。适宜的治疗性和/或预防性的生物学活性试剂的其它例子包括，核酸，例如反义分子；小分子，例如抗生素、类固醇、减轻充血剂、神经活化剂、麻醉剂、镇静剂、心血管药物、抗肿瘤剂、抗癌剂、抗组胺剂、荷尔蒙(例如，甲状腺素)，以及维生素。

适宜的诊断性和/或治疗性的生物学活性试剂包括，放射活性同位素和不透射线剂。

由本方法制造的微球可以是均质的或异质的聚合物与活性试剂的混合体。均质的混合物是用活性试剂与聚合物溶解在溶剂中来制备的，例如某些亲水性药物的情况，特别是类固醇的情况。异质的两相系统具有聚合物与活性试剂的不连续区，是由活性试剂不溶于聚合物/溶剂而形成的，并被当作悬浮液或乳液来加入到聚合物/溶剂之中，例如亲水性材料如蛋白质在二氯甲烷中的情况那样。

生物学活性试剂的数量，既含在特定一批微颗粒中的含量是诊断性、预防性或治疗性有效剂量的，本领域的技术人员可以在考虑体重、病状、使用的聚合物的种类、从微颗粒中的释放速率等因素后得到该剂量。

在一个实施例中，一种受控释放的聚合物微颗粒含有约0.01％(w/w)至约50％(w/w)的生物学活性试剂。具体使用的试剂的数量将取决于所需试剂的效力、计划达到的释放水平、药物的释放时间等。优选的加载范围是约0.1％(w/w)至约30％(w/w)活性试剂。

当需要的时候，其它的物质也可以被与生物学活性试剂一起加到微颗粒中。这些物质包括盐、金属、糖、表面活性剂等。添加剂，例如表面活性剂，也可以在溶剂的萃取过程中被加入到非溶剂内来减少微颗粒的集聚。

生物学活性试剂还可以同另外的赋形剂混合，例如同稳定剂、溶解剂或填充剂混合。加入稳定剂为的是在药物的释放期间内保持药物的效力。适宜的稳定剂包括，例如，碳水化合物、氨基酸、脂肪酸、表面活性剂、以及其它的本领域技术人员熟知的种类。所使用的稳定剂的数量取决于其与试剂之间的重量比。对于氨基酸、脂肪酸、和碳水化合物例如蔗糖、乳糖、甘露糖醇、葡聚糖和肝素来讲，碳水化合物与试剂的摩尔比为约1∶10至20∶1。对于表面活性剂来讲，例如表面活性剂Tween^TM和Pluronic^TM，该摩尔比为约1∶1000至约1∶20。

在另一个实施例中，生物学活性试剂可以同金属阳离子成分一起冷冻干燥，从而稳定该试剂和控制该生物学活性试剂从微颗粒中的释放，正如1994年7月25日申请的美国专利共悬未决申请第08/279,784号中所描述和教导的那样，该篇文献通过在此引述而全文合并于本文。

加入溶解剂为的是改变试剂的溶解性。适宜的溶解剂包括配位剂，例如清蛋白和鱼精蛋白，它们可以用来控制聚合物或蛋白质基质对试剂的释放率。溶解剂与生物学活性试剂的重量比一般为约1∶99至约20∶1。

填充剂一般包括惰性物质。适宜的填充剂是本领域的技术人员所熟知的。

进而言之，聚合性基质可以含有被分散的金属阳离子成分，以调节从聚合性基质中释放生物学活性试剂的速率，正如在1994年5月3日提交的美国专利共悬未决申请第08/237,057号，以及1995年5月3日提交的国际专利共悬未决申请PCT/US95/05511号中所描述的那样，这两篇文献都通过在此引述而全文合并于本文。

在另一个实施例中，微颗粒中还至少含有成孔剂，例如水溶性盐、糖或氨基酸，来调节微颗粒的微结构。加入到聚合溶液中的成孔剂的比率为约1％(w/w)至约30％(w/w)。优选在本发明的非生物降解聚合性基质中包括至少一种成孔剂。

图3显示了适宜于实现本发明方法的本发明设备的另一个实施方案。图3中的设备具有许多与图1中设备相同的地方，并且用相同的数字表示。在该设备中，冷冻段20位于冷冻容器202中，并且由侧壁12、容器顶部14和冷冻容器的底部204所基本包围的。萃取区22类似地位于萃取容器206中，并且由侧壁12、萃取容器顶部206和容器底部16所包围。冷冻容器202一般位于萃取容器206之上。导管210位于冷冻容器202和萃取容器206之间。导管210包括导管入口212，位于冷冻容器204的底部或其靠近之处，以及导管出口214，位于萃取容器顶部208或其靠近之处。导管210提供在冷冻段20和萃取区22之间的三相输送，既固体、液体和气体的输送。

另外，导管210还可以包括或不包括三相混合装置，用于将该三相物质在三相流体中混合，使至少一部分含在气相中的冷冻微滴44被液相获取，从而提高产物的产率，降低从气体出口52排放气体所造成的冷冻微滴44的损失。适宜的三相混合装置216包括级联挡板，或者优选一个或一个以上的静电混合器(例如，Model#KMR-SAN；Chemineer，Inc.，)。优选的三相混合装置216提供曲折的流动。更为优选的是，三相混合装置216包括一定数量的串联静电混合部件，并足够产生涡旋流，一般使用4个部件。

在另一个实施例中，溶液源40包括混合罐218，具有第二个混合装置(未显示)和分散环路222。该第二混合装置可以是任何的溶液、悬浮液或乳液的混合装置。

分散环路222包括分散进口224，位于分散罐218的底部或其靠近之处，分散出口226，位于分散罐218并一般高于分散进口224。分散环路222还包括分散装置228，位于分散进口224和分散出口226之间，它减低悬浮于物质溶液中的颗粒的尺寸或使其微化；然后形成更为细腻的、更为充分混合的不相溶液体的乳液。适宜的分散装置228包括能够把固体分散为直径约1微米或更小，到直径为约10微米的装置。适宜的分散装置228的例子包括转子/定子均化器、胶体磨、球磨、沙磨、介质磨、高压均化器等。

在另一个实施例中，分散发生在混合罐218内，使用的是搅散能，例如用声波器、高剪切力混合器或均化器。

当涉及使用蛋白质或其它的热敏感物质的时候，则分散罐218和/或分散环路222的温度就要用本领域熟知的方法来控制，以防止蛋白质变性。

在图3所示的方法中，被挥发的气体、液化气体和冷冻微滴44都被导流，从冷冻段20经过导管210，该导管210包括三相混合装置216，优选有4个或更多个的静电混合器来涡旋混合该三相物质，并洗涤在气相中的冷冻微滴44，使其到达液化气体中，从而改善产率。

在另一个实施例中，溶液含有额外的物质，为固体或与溶剂形成乳液，并流过分散装置228，例如均化器，来使固体颗粒微化成为优选的直径约为1-10微米的颗粒物，或进而对乳液进行混合来形成更小的乳液滴。

当溶液中没有悬浮的颗粒时，或者当需要较大的悬浮颗粒时，就不一定需要分散器。

另外，第二混合装置可以用做分散装置，例如当使用的第二混合装置是高速/高剪切力混合器时。

图4显示了，适合于实现本发明方法的本发明设备的另外一个实施方案。图4中的设备具有众多的与图1和图3的设备相似的地方，并且用相同的数字表示。该设备包括多个冷冻容器202，每一个都含有各自的冷冻段20。该设备还包括一个萃取容器206，该萃取容器具有萃取区22。每一个冷冻段20与萃取区22都有分别的导管210提供三相连通。每一个导管210都包括分开的三相混合装置216。

在图4显示的方法中，冷冻微滴44在每一个冷冻段内形成冷冻微滴44，然后转移到共同的萃取区22。

根据本发明的方法制备的组合物可以对人和动物给药，可以采用口服、栓剂、注射、皮下埋植、肌肉内注射、腹膜内、颅内、真皮内注射，也可以采用黏膜给药，例如鼻腔内给药或给以栓剂，或者采用当地给药(例如灌肠或气溶胶喷雾)，来将所需要剂量的生物学活性试剂按照已知的参数对各种疾病进行治疗。等同物

本领域的技术人员都将或能够在采用常规实验的条件下认识和确定本发明的具体技术方案的等同物。这些等同物都是本发明的权利要求书所要求保护的。

Claims (10)

1.一种从物质与溶剂组成的溶液的微滴制备该物质微颗粒的方法，该方法包括下述步骤：

(a)将所述的微滴导流入含有液化气体的冷冻区内，冷冻所述的微滴；和

(b)将被冷冻的微滴在第二个区域内与非溶剂液体接触，把溶剂萃取到非溶剂中，形成所述的微颗粒；其中所述的冷冻区和第二区域是分开的。

2.一种从物质与溶剂组成的溶液的微滴制备该物质微颗粒的方法，该方法包括下述步骤：

(a)将所述的微滴导流入含有液化气体的冷冻容器内，冷冻所述的微滴；和

(b)将被冷冻的微滴在第二个容器内与非溶剂液体接触，把溶剂萃取到非溶剂中，形成所述的微颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的物质是生物学活性试剂，例如蛋白质，稳定化的蛋白质，肽，药物或药物前体。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述的生物学活性试剂选自免疫球蛋白类的蛋白质、白细胞介素、干扰素、促红细胞生成素、抗体、细胞激活素、荷尔蒙、抗原、生长因子、核酸酶、肿瘤酶、肿瘤抑制基因、反义分子、抗生素、麻醉剂、镇定剂、心血管药物、抗肿瘤剂、抗癌剂、抗组胺剂和维生素。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述的物质进一步包括聚合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述的聚合物选自聚(丙交酯)，聚(乙交酯)，聚(丙交酯-共-乙交酯)，聚(乳酸)，聚(乙醇酸)，聚碳酸酯，聚酰胺酯，聚酐，聚(氨基酸)，聚原酸酯，聚腈基丙烯酸酯，聚醚酯，聚己内酰胺，聚(二烷)，聚(亚烷基烷基酯)，聚氨基甲酸乙酯，以及它们的混合物和共聚物。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的步骤(a)的温度比步骤(b)的温度低。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的液化气体是喷射到冷冻区或冷冻容器内的。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的微滴是由物质的溶液经过雾化进入冷冻区或冷冻容器内形成的。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的冷冻微滴收集于冷冻区或冷冻容器的底部并被导入第二个区域或容器。

Images