CN1668280A - 制备结晶纳米颗粒分散体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分组合：(i)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性物质的第一溶液；(ii)含有水和任选稳定剂的水相，形成无定形颗粒的分散体；和(iii)将所得无定形颗粒的分散体进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性物质的纳米结晶固体颗粒。该方法提供平均流体动力学直径小于1微米、优选小于300nm的纳米晶体，特别用于制备药物的纳米结晶分散体。

Description

制备结晶纳米颗粒分散体的方法
本发明涉及一种制备结晶纳米颗粒分散体、特别是结晶纳米颗粒在含水介质中的分散体的方法，更特别是制备含有基本水不溶性药学活性化合物的结晶纳米颗粒在含水介质中的分散体的方法。
固体物质在液体介质中的分散体用于许多应用，包括涂料、油墨、杀虫剂和其它农用化学品的分散体，杀菌剂的分散体和药学活性化合物的分散体。
在药物领域中，许多药学活性化合物具有非常低的水溶性，这可导致在给病人施用这些化合物时的低生物利用率。一般，这些化合物的生物利用率通过降低化合物的粒度、特别是降低到亚微细粒尺寸来改进，因为这提高了溶解速率和进而提高了化合物的吸收。
药学活性化合物的水悬浮液形式、特别是具有亚微细粒尺寸的悬浮液形式的配料使得化合物能静脉内给药，从而提供另一种与口服给药相比提高生物利用率的给药途径。
结晶纳米颗粒(纳米晶体)通过直接沉淀形成的悬浮液配料在本领域是公知有问题的。达到小粒度所必需的快速沉淀通常在开始导致无定形物质的悬浮液。尽管无定形颗粒通常将随着时间而结晶，但是缓慢的晶体增长倾向于导致形成粒度大于1微米的大晶体。通过直接沉淀来沉淀结晶物质的尝试通常难以控制和导致大晶体(大于1微米)的形成和增长。
US 4,826,689描述了一种制备固体的无定形颗粒的方法，其中将含水沉淀液体在温度和注入速率的受控条件下加入固体在有机液体中的溶液，从而控制粒度。US 4,997,454描述了制备无定形颗粒的相似方法，其中沉淀液体是不含水的。US 5,118,528也描述了一种制备使用溶剂/反溶剂沉淀法制备颗粒的胶态分散体的方法。
US 5,780,062描述了一种制备稳定小颗粒的方法，其中物质在有机溶剂中的溶液沉淀入含有聚合物/两亲性配合物的水溶液中。
通常，物质的无定形溶解性显著高于该物质的晶体溶解性。因此，与晶体颗粒相比，无定形颗粒易于在颗粒增长机理例如Ostawld熟化驱动的溶解性作用下具有较高的颗粒增长速率。所以，结晶悬浮液倾向于比无定形颗粒稳定显著更长的时间，因为Ostawld熟化在结晶颗粒中以较慢速率出现。无定形颗粒分散体也易于重结晶，因为形成更稳定的结晶，导致大晶体的不受控制的生长。
WO98/23350和WO99/59709描述了其中有机化合物的熔体分散在液体中形成乳液的方法。该乳液然后进行超声处理，得到晶体分散体。使用该方法制备的颗粒具有大约2-10微米的粒度。
直接通过沉淀获得的结晶分散体在本领域公知受到溶液搅拌的影响。各种搅拌方法在本领域是公知的(参见例如WO 01/92293)，例如机械混合、振动、微波处理和声处理。
WO96/32095描述了一种通过将物质在溶剂中的溶液以液滴形式或作为射流引入搅拌的反溶剂中来直接形成晶体的方法。使用许多技术实现搅拌，包括超声搅拌。所得的晶体通常具有1-6微米的质量平均直径。
US 5,314,506描述了一种结晶方法，其中含有物质的溶液射流与含有物质的反溶剂的第二射流碰撞。与常规慢结晶方法相比，通过碰撞射流产生的快速混合导致所形成的晶体减少。公开的最小晶体是约3微米，最大晶体为3-20微米。
WO00/44468描述了对US 5,314,506所述设备的改进，其中超声能量施加到两个射流的碰撞点，从而进一步改进局部混合，据说直接形成直径小于1微米的小晶体。通常，所述晶体颗粒具有0.5微米的平均粒度。
WO00/38811描述了一种设备和方法，其中适合于加入的结晶颗粒是通过使用反溶剂在流动池混合室中在溶剂和反溶剂体系的混合点处的超声辐照存在下将物质从溶液中沉淀来制备的。该方法导致平均粒度通常为4-10微米的颗粒的直接结晶。WO02/00199和WO03/035035描述了对WO00/38811所述方法的改进，降低了晶体聚集和能更有效地分离出所形成的晶体。
在获得结晶纳米颗粒的Kasai等(Jpn.J.Appl.Phys.，31，L1132(1992))的新方法中，沉淀的颗粒通过将有机化合物的乙醇溶液(通常50ul，浓度30mM)滴加入10ml剧烈搅拌的水中，得到约0.15mM的总浓度。搅拌然后再继续几分钟，获得的粒度是约300nm。它们发现粒度可以通过在仍较低的浓度下沉淀来降低。通过Kasai等的相同方法(Bull Chem Soc Jpn，71，2597(1998))形成了浓度为2.5-20uM的苝的纳米晶体的水悬浮液。但是，这种低浓度通常需要样品在使用之前被浓缩，例如进行超滤。此外，如果有机化合物的总初始浓度增加，则由这种方法获得的颗粒的尺寸大于1微米(参见例如F.Ruch，E.Matjevic，Journal of Colloid and Interface Science，229，207(2000))。
EP 275 607描述了其中将超声能量施加到晶体在液相中的悬浮液的方法，超声波用于使预先形成的晶体成为碎片。通常，所得晶体的体积平均直径是10-40微米。
另一种直接沉淀的方法是在悬浮之前降低物质的粒度，例如研磨，如US 5,145,684所述，但是这是不利的，因为难以达到充分均匀的晶体尺寸。特别重要的是在药学活性化合物的的分散体中粒度尽可能地均匀，因为粒度的差异易于影响生物利用率，进而影响这些化合物的功效。此外，如果该分散体要用于静脉内给药，则分散体中的大颗粒会使得该分散体不适合该目的，可能导致不利的或危险的副作用。
所以，需要一种能形成纳米晶体、特别是小于500nm、更特别是小于400nm、尤其小于280nm和更尤其小于250nm的具有窄粒度分布的纳米晶体的方法。
我们惊奇地发现，纳米颗粒在含水介质中的分散体可以使用直接沉淀方法制备，其中结晶通过施加超声波来诱导。
根据本发明的第一方面，提供一种制备纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分快速混合：
a)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性物质的第一溶液；
b)含有水和任选稳定剂的水相，
和然后将所得混合物进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性物质的纳米结晶固体颗粒；和任选地除去水混溶性有机溶剂。
更具体地说，提供一种制备纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分组合(优选在快速混合条件下)：
a)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性物质的第一溶液；
b)含有水和任选稳定剂的水相，形成无定形颗粒的分散体；和
c)将所得无定形颗粒的分散体进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性物质的纳米结晶固体颗粒；和任选地除去水混溶性有机溶剂。
在本说明书中，结晶纳米颗粒或纳米晶体或纳米结晶颗粒表示粒度小于1微米的结晶颗粒。
在分散体中的晶体优选具有小于1μm的平均粒度，更优选小于500nm。特别优选的是，在分散体中的晶体具有10-500nm的平均粒度，更特别为10-280nm，特别是30-280nm，尤其是50-250nm，更尤其是100-200nm。这里使用的术语“平均粒度”表示使用常规技术检测的颗粒的平均流体动力学直径(例如在分散体中存在的结晶或无定形颗粒)，例如通过动态光散射用Beckman Coulter N4+设备进行。动态光散射测定了扩散系数D，从该系数可以用Stoke-Einstein公式计算流体动力学直径：D＝kT/(3πηdH)，其中k是Boltzmann常数，T表示温度，η表示溶剂粘度，dH表示流体动力学直径(例如“Introductionto Colloid and Surface Chemistry”，D.J.Shaw，Butterworths，1980所述)。晶体还可以适宜地用低温透射电子显微镜法(CryoTransmission Electron Microscopy)检测其尺寸和形状，例如ZeissEM 902(参见例如H.Mohwald，Y.Talmon，Current Opinion inColloid and Interface Science，2，129(1997))。合适的显微镜条件在下面的实施例部分描述。
根据本发明制备的纳米结晶颗粒显示出窄粒度分布，这一般表示99％(基于体积)的颗粒在平均流体动力学直径的±150nm范围内。粒度分布可以通过使用例如CONTIN指数和假设的颗粒反射指数1.59来推导。
根据本发明制备的纳米结晶颗粒基本不含非结晶物质，这表示纳米结晶颗粒是至少70％、80％、85％、90％、95％、99％和特别是100％结晶的。结晶度可以使用合适的公知技术检测，例如X-射线晶体学和/或差示扫描量热法(DSC)和/或Raman光谱。
在第一溶液中的基本水不溶性物质优选是基本水不溶性的有机物质。基本不溶表示该物质在水中在25℃的溶解度小于0.5mg/ml，优选小于0.1mg/ml，特别是小于0.05mg/ml。
物质在水中的溶解度可以使用常规技术检测。例如，物质的饱和溶液通过在25℃向水中加入过量的该物质并使该溶液平衡48小时来制备。通过离心或过滤除去过量的固体，物质在水中的浓度通过合适的分析技术例如HPLC检测。
根据本发明的方法可以用于制备宽范围的基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒的分散体。合适的物质是公知能在至少一种溶剂-非溶剂体系中结晶的那些。合适的物质包括、但不限于颜料、杀虫剂、除草剂、杀菌剂、工业杀生物剂、化妆品和药学活性化合物。
本发明的另一方面包括由本发明方法生产的物质的纳米结晶颗粒。
在一个优选实施方案中，基本水不溶性物是基本水不溶性药学活性化合物。许多药学活性化合物适用于本发明，包括但不限于基本水不溶性的抗癌剂，甾族化合物，优选糖皮质激素(特别是抗炎糖皮质激素，例如布地奈德)，抗高血压剂(例如非洛地平或呱唑嗪)，β-阻断剂(例如心得静或普奈洛尔)，ACE抑制剂，血管紧张素II受体拮抗剂，促血清脂质减少剂(hypolipidaemic agent)，抗凝结剂，抗血栓剂，抗真菌剂(例如灰黄霉素)，抗病毒剂，抗生物剂，抗菌剂(例如环丙沙星)，精神抑制剂，抗抑郁剂，镇静剂，麻醉剂，抗炎剂(例如酮洛芬)，抗组胺药，荷尔蒙(例如睾丸素)，免疫修饰剂，或避孕药。基本水不溶性药学活性化合物的具体例子包括抗癌剂，例如比卡胺，血管紧张素II受体拮抗剂，例如candersartan cilexitil，抗高血压剂，例如非洛地平，和用于治疗肥胖、心理和神经疾病的CB1调节剂(称为拮抗剂或反抗剂)，例如在EP 656354、WO 00/46209、WO01/70700、PCT申请PCT/GB02/05736和PCT/GB02/05742中公开的那些。
水混溶性有机溶剂
在第一相中的水混溶性有机溶剂优选能与水按照所有比例混溶。水混溶性有机溶剂应该还是基本水不溶性物质的溶剂。选择水混溶性有机溶剂，使得基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中具有足够的溶解度，能在第一溶液与水相组合时形成基本水不溶性物质的沉淀。适宜的是，基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中的溶解度是10mg/l或更大。
通常优选的是，基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中的浓度尽可能高，以协助有效的沉淀和降低所需要的有机溶剂的量。基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中的浓度上限由该物质在该溶剂中的溶解度决定。但是，我们发现在本发明中可以使用宽范围的浓度。通常，基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中的浓度为1重量％或更大是合适的。
基本水不溶性物质应该完全溶解在水混溶性有机溶剂中。基本水不溶性物质的颗粒的存在会导致对分散体中的粒度分布的控制差。
如果需要，基本水不溶性物质在水混溶性有机溶剂中的溶解度可以通过将基本水不溶性物质和水混溶性有机溶剂的混合物加热得到溶液来提高。该溶液然后保持在高温下直到其与本发明中的水相组合。
应该理解的是，水混溶性有机溶剂的选择将取决于基本水不溶性物质的性质。当基本水不溶性物质是有机化合物时，水混溶性有机溶剂应该具有足够低的介电常数从而能溶解基本水不溶性物质。合适的用于溶解基本水不溶性物质的水混溶性有机溶剂包括水混溶性的醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇或丙二醇；二甲基亚砜；二甲基甲酰胺；N-甲基吡咯烷酮；水混溶性醚，例如四氢呋喃；水混溶性腈，例如乙腈；水混溶性酮，例如丙酮和甲乙酮；二甲基乙酰胺或上述两种或多种水混溶性有机溶剂的混合物。
沉淀
在本发明方法中，第一溶液和水相可以通过以下方式组合：例如将第一溶液加入水相中，或将水相加入第一溶液中，或将第一溶液和水相在能促进形成无定形颗粒的分散体的条件下基本上同时组合。方便的是，第一溶液和水相可以通过在快速混合下将第一溶液加入水相中来组合。
优选的是，第一溶液和水相在组合期间快速混合以促进高度的扰动和形成无定形颗粒的均匀分散体。
在本发明的一个优选实施方案中，第一溶液和水相的快速混合方便地通过在组合期间进行声处理来进行。或者可以使用本领域公知的其它搅拌技术，前提是搅拌速率足够高以得到无定形颗粒，优选具有小于1微米的粒度。可以用于快速混合第一溶液和水相的合适的方法例如包括在混合期间使用常规搅拌技术进行快速搅拌以促进组合期间的扰动。或者，第一溶液和水相可以通过射流混合来组合，例如使用US 5,314,506或WO00/44468所述的设备，前提是控制沉淀条件以得到无定形颗粒的初始分散体。沉淀还可以使用间歇方法进行，其中第一液体的批料与固定体积的水相在合适的混合容器中混合。或者，组合可以在连续或半连续的基础上操作，使用例如流动池作为将第一溶液的料流与水相料流混合的装置。所得的无定形颗粒的分散体然后可以在下游容器中收集，用于随后的声处理和转化成纳米结晶颗粒的分散体。
如上所述，应该控制沉淀条件以在第一溶液和水相组合时提供无定形颗粒的分散体。“无定形颗粒的分散体”表示无定形颗粒在液体介质中的分散体，它在第一溶液和水相组合时基本不含结晶颗粒。本发明人已经发现在进行声处理之前即使少量结晶物质在无定形分散体中的存在也会促进形成所需要的纳米结晶颗粒的均匀分散体。适宜的是，无定形颗粒的悬浮液应该含有小于0.01重量％、特别小于0.001重量％、更特别小于0.0001重量％的结晶颗粒以避免在该工艺随后步骤中不利地形成大晶体。例如，初始的无定形颗粒分散体可以含有0.00001-0.0001重量％的结晶物质，尽管如上所述优选的是不存在可检测到的结晶物质。初始无定形分散体的所需的“纯度”(即非结晶度)将通过工艺中随后的声处理步骤来表现出来。如果存在结晶物质，则声处理将导致大颗粒(大于1微米)的不利生长而不是所需的纳米结晶颗粒。
用于形成无定形颗粒分散体的沉淀条件将在一定程度上取决于例如具体的物质、所用的溶剂、具体的沉淀设备和搅拌方法/第一溶液和水相的组合方法。在本发明中所用的快速沉淀条件促进了动力学稳定的无定形颗粒的形成。所需的条件可以使用常规实验确定，以优化用于形成无定形颗粒的沉淀条件。
发明人发现当将第一溶液加入水相或相反时，基本水不溶性物质在组合溶液中的最终浓度在无定形颗粒的形成中有影响。通常，基本水不溶性物质在组合溶液和水相中的浓度为约10mM或更小将使得结晶物质的形成最小化(应该理解的是，这里使用的摩尔浓度表示每升的摩尔浓度)。基本水不溶性物质的更高浓度将导致在沉淀期间在分散体中形成结晶物质。
因此，在本发明的一个实施方案中，基本水不溶性物质的浓度是0.2-10mM，特别是0.5-5mM，更特别是0.5-3mM，尤其是约1mM，其中浓度表示组合的第一溶液和水相中的基本水不溶性物质浓度(和其中浓度表示在组合液体中存在的物质总量，包括悬浮的无定形颗粒和任何会溶解在组合液体介质中的物质)。
在一个优选实施方案中，第一溶液和水相快速组合。发明人发现快速组合能促进形成小的无定形颗粒(通常是纳米粒度)。所以，在其中例如将第一溶液加入搅拌的水相中的实施方案中，优选的是将第一溶液作为单一物质进料加入水相中，而不是缓慢注入水相中。在小规模上，这可以通过简单地将所有第一溶液直接倒入搅拌的水相中来实现。在较大规模上，快速添加可以通过将第一溶液以高传质速率泵送入水相来实现。优选的是，第一溶液和水相的组合在小于1分钟内进行，更优选小于30秒，和特别小于10秒，更特别小于5秒，例如1-10秒，使得该组合基本上是瞬时的。
通过初始沉淀形成的无定形颗粒的粒度不是必须小于1微米。但是，优选的是无定形颗粒的粒度与所需的纳米结晶颗粒的粒度相似。因此，优选的是，第一溶液和水相的组合形成具有小于1微米、更优选小于500nm平均粒度的无定形颗粒的均匀分散体。特别优选的是无定形颗粒具有10-500nm的平均粒度，特别是10-280nm，更特别是30-280nm，特别是50-250nm，尤其是100-200nm。
在沉淀期间的温度不是关键的，可以方便地在约环境温度(例如15-25℃)下进行，但是如果需要可以使用更高或更低的温度。但是，在本发明的实施方案中，有利的是冷却水相以提高无定形和结晶溶解度之间的比率，从而提高过饱和和成核速率以获得更小的颗粒，这在下面的声处理中讨论。
因此，在本发明的一个优选实施方案中，第一液体与水相在高度扰动(turbulence)的条件下组合(例如通过快速搅拌、声处理和/或组合快速搅拌和声处理)，其中组合快速进行(优选小于30秒，更优选小于10秒，例如1-10秒)，和其中基本水不溶性物质在组合的第一液体与水相中的最终浓度是10mM或更低(优选小于5mM和特别是约1mM的最终浓度)。发明人发现这些条件能促进形成平均粒度小于1微米的无定形颗粒的均匀分散体。
一些颗粒将在水相中不需要稳定剂的情况下沉淀和形成无定形颗粒的均匀分散体。但是，我们发现无定形颗粒通常在沉淀时或在随后的声处理期间聚集，除非在水相中存在稳定剂。
适用于防止分散体中的颗粒聚集的稳定剂是本领域技术人员公知的。合适的稳定剂包括分散剂以及阴离子性、阳离子性或非离子性的表面活性剂。合适的分散剂包括聚合的分散剂，例如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或纤维素衍生物，特别是水溶性或水分散性纤维素衍生物，例如羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。优选的聚合的分散剂是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。可以使用宽范围的PVP聚合物，例如分子量为10,000-100,000道尔顿的PVP，例如分子量为50,000-60,000。合适的阴离子表面活性剂包括烷基或芳基硫酸盐，例如十二烷基硫酸钠。其它合适的离子性表面活性剂包括例如烷基和芳基羧酸盐，例如肉豆蔻酸钠或钾，或月桂酸钠；二烷基磺基琥珀酸盐，特别是二(4-12C)烷基磺基琥珀酸盐，例如二辛基磺基琥珀酸钠、钙或钾(例如Docusate钠或Aerosol OT)或二戊基磺基琥珀酸钠(Aerosol AY)；或胆汁酸盐，例如脱氧胆酸、牛璜胆酸或甘氨胆酸的盐，例如胆酸的钠盐，例如牛璜胆酸钠、脱氧胆酸钠、或甘氨胆酸钠；合适的阳离子表面活性剂包括季铵化合物和脂肪胺。特别的阳离子表面活性剂包括烷基铵化合物(例如(8-22C)烷基铵，特别是(8-20C)烷基铵化合物，例如卤化物)，包括例如月桂基氯化铵；烷基三甲基铵化合物(例如(8-22C)烷基三甲基铵，特别是(8-20C)烷基三甲基铵化合物，如卤化物)，例如十六烷基三甲基溴化铵(Cetramide)，三甲基十四烷基溴化铵(Myristramide)或月桂基三甲基溴化铵(Lauramide)；亚苄基烷基卤化鎓(例如(8-20C)烷基苄基二甲基卤化铵，特别是(8-18C)烷基苄基二甲基卤化铵以及它们的混合物)，例如苄基烷基氯化鎓；或烷基吡啶鎓化合物，例如(8-20C)烷基吡啶鎓化合物，例如十六烷基氯化吡啶鎓或十六烷基溴化吡啶鎓。
合适的非离子表面活性剂包括山梨醇的单酯，可以含有或不含聚氧乙烯残基(例如Tween表面活性剂，例如Tween20，Tween40，Tween60和Tween80)，由脂肪醇和聚氧乙二醇(polyoxyethylene glycols)形成的醚，聚氧乙烯/聚丙二醇，乙氧基化蓖麻油(例如CremophorEL)，乙氧基化氢化蓖麻油，乙氧基化12OH-硬脂酸(例如SolutolHS15)。其它合适的非离子表面活性剂包括例如环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，特别是嵌段共聚物(poloxomers)例如Pluronic，Tetronic或Lutrol表面活性剂，例如Lutrol F68或Lutrol F127；或聚乙氧基化山梨醇脂肪酸酯，例如Polysorbate 80。其它合适的表面活性剂是本领域技术人员已知的，因此可以进行选择。其它适用于本发明的表面活性剂包括例如在美国专利6,383,471表1中列出的表面活性剂。
水相可以含有一种单一稳定剂或两种或多种稳定剂的混合物。在优选实施方案中，水相含有聚合的分散剂和两亲表面活性剂，其可以是非离子性、阴离子性或阳离子性的。特别是，聚合的分散剂和阴离子表面活性剂的组合，例如聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠。
当基本水不溶性物质是药学活性化合物时，优选稳定剂是药学可接受的物质。
在另一个实施方案中，该稳定剂可以在与水相组合之前加入第一溶液中。合适的稳定剂如上所述。
任选地，其它稳定剂可以在无定形颗粒沉淀入水相中之后加入分散体中，以提供对分散体中的颗粒聚集的额外抑制作用。在需要时进行声处理之后，稳定剂可以加入无定形颗粒的最后分散体中，例如用于抑制纳米晶体的聚集。
通常，希望将稳定剂的存在量最小化，特别是当基本水不溶性物质是药学活性化合物时，尽可能使与稳定剂有关的副作用最小化和/或将与药学活性化合物之间的可能损害该化合物功效的相互作用最小化。因此，通常优选的是稳定剂的量应该是对于稳定无定形颗粒和/或纳米结晶颗粒的最终分散体所需要的最小量。通常，水相含有0.001-2重量％，特别是0.01-1重量％，优选0.05-0.5重量％和特别是0.1-0.2重量％的稳定剂。当使用表面活性剂时，优选的是表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度以避免纳米晶体在液体介质中的增溶作用。
在本发明的一个实施方案中，水相含有聚合的分散剂和两亲表面活性剂，例如聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠。两亲表面活性剂的浓度高于与聚合的分散剂的临界缔合浓度，但是低于临界胶束浓度。这使得聚合物-两亲表面活性剂形成聚集体，如US5,780,062所述。因此，在该实施方案中，US5,780,062所述的方法可以使用，前提是沉淀条件得到控制以得到本发明所需的无定形颗粒的初始分散体。表面活性剂在聚合物-表面活性剂体系中的临界缔合浓度可以使用公知的方法检测(例如E.D.Goddard，Colloids and Surfaces，19，255(1986)所述)。例如当表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)和聚合物是PVP时，SDS的临界缔合浓度是3mM。因此，在该实施方案中，SDS浓度应该在临界缔合浓度(3mM)和临界胶束浓度(约8mM)之间。
在本发明的一个优选实施方案中，水相含有聚合的分散剂和两亲表面活性剂，例如聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠。在该实施方案中，表面活性剂的浓度低于与聚合的分散剂和阴离子表面活性剂的临界缔合浓度。因此，在水相含有聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠的情况下，SDS的浓度低于3mM，例如是0.1-2.8mM，特别是约0.25mM。我们发现该实施方案提供了无定形颗粒的特别稳定的分散体，同时仅仅使用少量的稳定剂。
如上所述，在本发明方法中第一溶液和水相的组合导致基本水不溶性物质的颗粒非常快速、基本瞬时地沉淀，得到具有窄粒度分布的所需尺寸的颗粒。对该悬浮液的较长声处理导致形成具有相似的窄粒度分布的所需尺寸的纳米晶体。
不希望限制于任何理论，认为在第一溶液与水相的组合后无定形颗粒的初始悬浮液的形成促进了在随后声处理中形成均匀的纳米结晶颗粒分散体。通常，物质的无定形溶解度高于晶体溶解度，例如在非洛地平的情况下，晶体溶解度是2μM，而无定形溶解度是约24μM。认为在声处理期间无定形颗粒的存在提供了物质在溶液中用于结晶步骤的储库，从而保持恒定高水平的相对于晶体溶解度的过饱和的恒定水平，因为较高的无定形溶解度。由无定形颗粒分散体的存在提供的恒定高水平的过饱和在对无定形颗粒的分散体施加超声波时提供了形成大量初级核的有利条件。认为在声处理期间保持高水平和较恒定状态的过饱和促进了连续的初级成核，所以促进了大量小结晶纳米颗粒的生长。认为由声处理和在结晶期间引起的高度成核促进了具有均匀粒度的结晶颗粒的形成，这是因为较恒定水平的过饱和。在声处理过程中，认为无定形物质逐渐被消耗，溶解入液体介质中，作为结晶纳米颗粒再沉淀。
在常规的直接得到晶体分散体的沉淀方法中，结晶颗粒的初始形成通常导致过饱和程度降低和促进初始形成的晶体的快速生长，从而有利于形成较大的晶体(通常是微米级尺寸的)。相似地，如果无定形颗粒的初始分散体也含有结晶物质，则存在的晶体将通常导致声处理期间大晶体的快速生长，而不是根据本发明的所需纳米结晶颗粒。
声处理
声处理指将超声波施加到从第一溶液和水相组合获得的混合物上。
根据本发明方法，第一溶液和水相在快速混合下的组合获得了基本水不溶性化合物的无定形颗粒的初始沉淀，其中(在优选实施方案中)无定形颗粒的粒度小于1微米。
在完成组合之后，对该混合物进行声处理直到出现无定形沉淀的结晶。所以，在组合之后对该混合物进行声处理的足够时间是足以将无定形颗粒基本完全转化成结晶颗粒所需的时间(例如70％、80％、90％、95％或95％的无定形颗粒转化成结晶纳米颗粒)。合适的充足时间例如是至少10分钟，特别是至少20分钟，例如10-200分钟，优选20-200分钟，更优选10-120分钟，和特别是20-100分钟。应该理解的是所需的时间将取决于许多因素，例如难溶于水的化合物的性质、超声频率、所用溶液的体积和声波设备的能量输出。
超声频率应该选择以促进无定形颗粒的悬浮液的结晶。通常，约16kHz或更高的频率是合适的，例如20-100kHz，更特别是20-50kHz。所需的能量将取决于要施加超声波的悬浮液的体积。通常，约5W或更高的功率是合适的，例如5-5000W，特别是200-4000W。超声能量的强度可以在宽范围内调节。
可以使用公知的方法施加超声波。例如，超声波可以直接通过例如置于液体介质中的超声探针或角来施加。或者，超声波可以通过超声浴施加或者通过连接设备与装有无定形颗粒的容器连接，例如经由伸入装有该悬浮液的容器中的填充液体的探针从声波转换器输入悬浮液中。
合适的声波设备是本领域技术人员公知的，可以相应地选择。方便的是，在实验室规模上，可以使用超声频率为35kHz和功率输出为285W的声波设备，例如Elma Transsonic Bath T460/H。在非实验室规模上，可以使用超声反应器例如来自AEA Technology，例如在GB2,276,567中所述。
在声处理期间的温度不是关键的，通常低于50℃的温度是合适的。但是，我们发现低温通常有利于形成更小的结晶颗粒。因此，在本发明的一个实施方案中，在无定形分散体的声处理期间的温度小于50℃，特别是小于45℃，例如0-45℃，优选1-35℃，特别是5-10℃。不希望限制于任何理论，认为较低的温度导致在声处理期间的高水平的过饱和和提高了在声处理期间的初级成核程度，从而得到较大数目的较小结晶颗粒。
任选地，水混溶性有机溶剂可以从结晶后的分散体中除去。合适的除去水混溶有机溶剂的方法是公知的，包括蒸发，例如通过将该分散体在真空下加热，反渗透，渗析，超滤或者交叉流过滤。
如果需要，分散体可以在结晶之后通过从分散体除去过量的水来浓缩，例如通过蒸发进行。
任选地，其它组分可以加入本发明使用的液体介质中，以改进所需的性能，例如加入第一溶液、水相、无定形颗粒的分散体中，或加入纳米结晶颗粒的分散体中。这些组分的例子包括粘度改进剂、缓冲剂、遮味剂、抗氧化剂、防腐剂、pH调节剂或着色剂。额外的组分可以在颗粒的沉淀之前或更优选在此之后加入。
根据本发明的另一个实施方案中，提供一种制备基本水不溶性药学活性物质的纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分快速混合：
a)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性药学活性物质的第一溶液；
b)含有水和任选稳定剂的水相，
和然后将所得混合物进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性药学活性物质的纳米结晶固体颗粒；和任选地除去水混溶性有机溶剂。
特别是，该实施方案提供一种制备基本水不溶性药学活性物质的纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分组合(优选在快速混合条件下)：
a)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性药学活性物质的第一溶液；
b)含有水和任选稳定剂的水相，形成无定形颗粒的分散体；和
c)将所得无定形颗粒的分散体进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性药学活性物质的纳米结晶颗粒；和任选地除去水混溶性有机溶剂。
本发明的该实施方案提供基本水不溶性药学活性物质的固体纳米结晶晶体在含水介质中的分散体。对于该实施方案适合的工艺条件如上所述。
如果需要，根据本发明制备的分散体中存在的纳米结晶颗粒可以在结晶之后从含水介质中分离出来(或除去水混溶性有机溶剂)。纳米结晶颗粒可以使用常规技术分离，例如通过离心、反渗透、膜过滤、冷冻干燥或喷雾干燥。当颗粒含有基本水不溶性药学活性化合物时分离纳米结晶颗粒是有用的，因为这洗涤了晶体并将其再次悬浮在无菌的含水介质中，得到适合于向温血哺乳动物(特别是人)给药的悬浮液，例如通过口服或胃肠(例如静脉)给药。可以优选的是不分离晶体，但是使用所形成的悬浮液，例如因为特定物质晶体的分离会导致形成紧密结合的聚集体。
在本发明的另一个实施方案中，该方法在无菌条件下进行，从而得到无菌的分散体，它可以直接向上述温血哺乳动物给药，不需要额外的提纯或消毒步骤。或者，该分散体可以在结晶和任选除去水混溶性有机溶剂之后进行消毒过滤，得到无菌的悬浮液。
根据本发明的另一个方面，提供一种含有连续水相的水分散体，在水相中分散了通过本发明方法获得的基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒。
优选的是，基本水不溶性物质是上述基本水不溶性药学活性物质。
优选的是，在分散体中纳米结晶颗粒的浓度大于0.25mM，例如是0.25-10mM，特别是0.5-5mM。基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒具有上述定义的粒度。
根据本发明的另一个方面，提供一种通过本发明方法获得的基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒。优选的是，基本水不溶性物质是上述基本水不溶性药学活性物质。基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒具有上述定义的粒度。
根据本发明的另一个方面，提供一种药物组合物，包含基本水不溶性药学活性物质的纳米结晶颗粒和药物可接受的稀释剂或载体。
当该物质是基本水不溶性药学活性物质时，根据本发明的分散体可以向温血哺乳动物(特别是人)给药，例如通过口服或胃肠(例如静脉)给药。在另一个实施方案中，分散体可以在湿造粒工艺中用作造粒液体，制备含有基本水不溶性药学活性物质和一种或多种赋形剂的颗粒。所得的颗粒可以然后直接使用，例如通过填充入胶囊，提供含单位剂量的颗粒。或者，这些颗粒可以任选地与其它赋形剂、崩解剂、粘合剂、润滑剂等组合，并压制成适合口服给药的片剂。如果需要，片剂可以被涂覆，以提供对片剂释放性能的控制或防止其降解，例如在暴露于光的情况下。适用于片剂配方的湿造粒技术和赋形剂是本领域公知的。
使用本发明制备的药学活性物质的纳米结晶颗粒还可以被用于其它药物配方中，包括但不限于干混的组合物，例如胶囊，和直接压片配方；和受控的或缓释的配方，其中这些颗粒在合适的基体内分散，例如在水可溶胀性或水可磨蚀性基体中或可生物降解的聚合物基体中。
根据本发明的另一个方面，提供通过本发明方法获得的基本水不溶性物质的结晶颗粒用作药物。
根据本发明的方法可以用于促进某些使用常规结晶方法难以结晶的物质的结晶。公知的是，一些物质难以从溶液中结晶，通常需要许多实验误差获得提供结晶形式的该物质的方法。在本发明中通过存在无定形分散体提供的恒定过饱和的独特条件可以提供使用已知常规结晶方法不能结晶的物质的纳米晶体。根据本发明制得的纳米晶体然后用作种晶促进在更常规结晶方法中的结晶作用。例如，结晶药物化合物的制备通常是有利的，因为这使得这些化合物能以高纯度形式制备。结晶形式也可以提供诸如稳定性的益处和物质处理优点的其它优点。
根据本发明的另一方面，提供通过本发明方法获得的基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒用作结晶工艺中的种晶的用途。合适的可以使用种晶的结晶工艺是本领域公知的，包括例如通过缓慢冷却、蒸发或添加反溶剂诱导过饱和的体系。
工艺
在以下实施例中，使用Elma Transsonic Bath T460/H进行声处理，体积是2.75升，功率消耗是285W，超声频率是35kHz。
在实施例部分显示的图象和颗粒的结晶或无定形状态的分析用低温-TEM(cyro-Transmission Electron Microscopy)获得，使用在25℃在CEVS(受控环境玻璃化体系)中的未稀释的纳米颗粒悬浮液。样品作为薄膜涂到被多孔聚合物膜涂覆的金属板上，在液体乙烷中在-170℃进行玻璃化，并在Zeiss EM 902(加速器电压80Kv)中氮的沸点下研究。
所述的平均颗粒流体动力学直径是使用N4 Plus Beckman Coulter和Brookhaven Fiber-Optic Quasi-Elastic Light Scattering(FOQELS)仪器从动态光散射法获得的强度重量数。
实施例
下面通过非限制性实施例描述本发明。
在实施例中，使用的聚乙烯吡咯烷酮是PVP K30(来自BASF)，其重均分子量是57000。在所有实施例中，十二烷基硫酸钠与作为稳定剂的PVP一起使用。SDS浓度是在水相中的0.25mM。
实施例1-非洛地平
制备在二甲基乙酰胺中的100mM非洛地平溶液。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮和0.25mM十二烷基硫酸钠的0.990ml水溶液中。声处理继续进行30分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为165nm(在2小时内没有观察到粒度变化)的晶体。颗粒的低温-TEM图象显示在图1a中。
对比例1
重复实施例1的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断声处理。该方法获得平均流体动力学直径为约170nm的无定形颗粒。由于Ostwald熟化1小时，粒度从170nm增加到250nm，和在2小时之后，该粒度是370nm。在混合之后约20分钟提取的颗粒的低温-TEM图象显示在图1b中。
实施例2-Candesartan cilexitil
制备在二甲基乙酰胺中的100mM Candesartan cilexitil溶液。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮和0.25mM十二烷基硫酸钠的0.990ml水溶液中。声处理继续进行75分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为170nm的晶体。
对比例2
重复实施例2的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断声处理。获得平均流体动力学直径为70nm的无定形颗粒。
实施例3-N’-[(1E)-(1-苄基-1H-吲哚-3-基)亚甲基]苯并酰肼
制备在二甲基乙酰胺中的100mM N’-[(1E)-(1-苄基-1H-吲哚-3-基)亚甲基]苯并酰肼溶液(从Interchim，法国获得)。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮和0.25mM十二烷基硫酸钠的0.990ml水溶液中。声处理继续进行80分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为160nm的晶体。
对比例3
重复实施例3的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断声处理。获得平均流体动力学直径为90nm的无定形颗粒。没有观察到结晶物质。
实施例4-比卡胺(bicalutamide)
制备在二甲基亚砜中的100mM比卡胺溶液。在声处理下将0.020ml的该溶液快速加入含0.01％w/w聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.25mM十二烷基硫酸钠的1.980ml水溶液中。声处理继续进行45分钟。在声处理之后，加入含1％w/wPVP的475ul溶液以使PVP的浓度升高到0.2％w/w。所得的颗粒是平均流体动力学直径为190nm的晶体，该粒度保持恒定至少1小时。
对比例4
重复实施例4的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断超声处理。PVP的浓度然后在声处理之后直接升高到0.2％w/w。获得平均流体动力学直径为约190nm的无定形纳米颗粒。在1小时内观察到粒度从190nm增加到300nm(可能由于Ostwald熟化)。
实施例5：5-(4-氯苯基)-1-(2，4-二氯苯基)-4-甲基-N-哌啶-1-基-1H-吡唑-3-甲酰胺
制备在二甲基乙酰胺中的100mM 5-(4-氯苯基)-1-(2，4-二氯苯基)-4-甲基-N-哌啶-1-基-1H-吡唑-3-甲酰胺溶液(描述在EP 656 354中)。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.25mM十二烷基硫酸钠(SDS)的0.990ml水溶液中。声处理继续进行75分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为275nm的晶体。该粒度保持恒定至少2.5小时。
对比例5
重复实施例5的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断声处理。获得平均流体动力学直径为约220nm的无定形颗粒。可能由于Ostwald熟化，粒度在2.5小时内从220nm增加到340nm。
实施例6：5-(4-溴苯基)-1-(2，4-二氯苯基)-4-乙基-N-哌啶-1-基-1H-吡唑-3-甲酰胺
制备在二甲基乙酰胺中的100mM 5-(4-溴苯基)-1-(2，4-二氯苯基)-4-乙基-N-哌啶-1-基-1H-吡唑-3-甲酰胺溶液(描述在WO00/46209中)。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.25mM十二烷基硫酸钠的0.990ml水溶液中。声处理继续进行35分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为190nm的晶体。该粒度保持恒定至少1.5小时。
对比例6
在另一个实施方案中，在混合两种溶液之后直接中断声处理。获得平均流体动力学直径为约280nm的无定形颗粒。可能由于Ostwald熟化，粒度在1.5小时内从280nm增加到480nm。
实施例7：5，6-二(4-氯苯基)-N-哌啶-1-基-吡嗪-2-甲酰胺
制备在二甲基乙酰胺中的100mM 5，6-二(4-氯苯基)-N-哌啶-1-基-吡嗪-2-甲酰胺溶液(描述在PCT GB02/05736中)。在声处理下将0.010ml的该溶液快速加入含0.2％w/w聚乙烯吡咯烷酮和0.25mM十二烷基硫酸钠的0.990ml水溶液中。声处理继续进行60分钟。所得的颗粒是平均流体动力学直径为170nm的晶体。该结晶纳米颗粒的粒度保持恒定至少1.5小时。
对比例7
重复实施例7的方法，但是在混合两种溶液之后直接中断声处理。获得平均流体动力学直径为约210nm的无定形纳米颗粒。可能由于Ostwald熟化，粒度在1.5小时内从210nm增加到260nm。
附图简述
图1a显示了使用本发明方法获得的非洛地平纳米晶体的低温-TEM图象。
图1b显示了根据对比例1获得的非洛地平无定形颗粒的低温-TEM图象。

Claims (17)

1、一种制备纳米结晶颗粒在含水介质中的分散体的方法，包括：将以下组分组合：
a)在水混溶性有机溶剂中含有基本水不溶性物质的第一溶液；与
b)含有水和任选稳定剂的水相，形成无定形颗粒的分散体；和
c)将所得无定形颗粒的分散体进行声处理足够的时间，形成基本水不溶性物质的纳米结晶颗粒；和任选地除去水混溶性有机溶剂。
2、根据权利要求1的方法，其中纳米结晶颗粒的平均粒度是50-250nm。
3、根据权利要求1或2的方法，其中基本水不溶性物质是基本水不溶性药学活性化合物。
4、根据上述权利要求任一项的方法，其中基本水不溶性物质在组合的溶液和水相中的浓度在工艺步骤(b)之后是10mM或更小。
5、根据权利要求4的方法，其中基本水不溶性物质在组合的溶液和水相中的浓度在工艺步骤(b)之后是0.5-3mM。
6、根据上述权利要求任一项的方法，其中水相含有稳定剂。
7、根据权利要求6的方法，其中稳定剂包含聚合物分散剂和两亲表面活性剂。
8、根据权利要求7的方法，其中稳定剂包含聚合物分散剂和阴离子表面活性剂。
9、根据权利要求8的方法，其中聚合物分散剂是聚乙烯吡咯烷酮，阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠。
10、根据权利要求7-9任一项的方法，其中两亲表面活性剂的浓度低于两亲聚合物的临界缔合浓度。
11、根据上述权利要求任一项的方法，其中第一溶液和水相的组合在快速混合下进行。
12、根据权利要求11的方法，其中快速混合包括在组合期间进行声处理。
13、根据上述权利要求任一项的方法，其中第一溶液和水相的组合在小于30秒内进行。
14、根据上述权利要求任一项的方法，其中将第一溶液加入水相中。
15、根据上述权利要求任一项的方法，其中在第一溶液和水相组合之后形成的无定形颗粒分散体进行声处理至少10分钟，优选20-100分钟。
16、根据上述权利要求任一项的方法，其中声处理在低于50℃的温度下进行。
17、根据上述权利要求任一项的方法，还包括从含水介质中分离纳米结晶颗粒。
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