CN1681480B - 用于活性成分结肠靶向释放的盖仑制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于口服并将活性成分靶向结肠释放的多微粒的盖仑制剂，所述的活性成分选自能够失活大环内酯和相关物质的酶以及能够失活喹诺酮和β-内酰胺酶的酶。

Description

用于活性成分结肠靶向释放的盖仑制剂
本发明涉及用于结肠靶向传递的盖仑制剂(galenic form)，其制备方法及其在制药中的用途。
已经证实结肠中特异性释放系统具有显著的治疗优势。
如果定位释放活性成分，很多结肠疾病可以更有效地得到有效治疗。这种情况尤其适于节段性回肠炎、溃疡性结肠炎、结直肠癌和便秘。
从治疗观点看，当吸收延迟是必需的时候，结肠靶向释放也是值得关注的，尤其在如夜发性哮喘或绞痛病状的治疗中(Kinget R.等，(1998)，靶向结肠药物Colonic Drug Targeting，Journal of DrugTargeting 6，129)。
多肽活性成分基本上是非肠道给药的，是疼痛且疗效差的成因。一些年来至今已经关注将结肠用作肽活性成分(止痛药、避孕药、疫苗、胰岛素……)的吸收位点。肽在结肠的吸收看来比在消化道其它位点更有效，尤其是由于蛋白质水解活性明显地比在小肠弱和没有与结肠上皮细胞膜相关的肽酶活性。
在抗生素口服的过程中，由于已经服用，这些通过胃然后在小肠吸收并扩散至整个生物体和治疗传感染灶。即使如此，部分摄取的抗生素(其重要性随每个类型抗生素特有的特征而变化)没有被吸收并在粪便排除之前继续前进至结肠。这些残留的抗生素在小肠由部分吸收的抗生素再结合，但是其是通过胆管去除的方式在消化道中再次排泄的。作为每个抗生素代谢和排出途径的活动，该部分重要性是可变的。最后，对于特定的抗生素，部分吸收的药剂是通过消化道内腔中的肠粘液直接排除的。由于抗生素是口服或非肠道给药的，通常在结肠中发现活性残留部分。这不同程度地适用于大多数用来治疗的抗生素家族，只有值得注意的例外是氨基糖苷家族，其肠排泄是可忽略的。对于其他抗生素，残留抗生素活性的肠排泄具有不同的后果，都是有害的。实际上，结肠中是复杂的(数百个不同的细菌种类)和非常密集的(每克结肠内含物多于1011个细菌)细菌生态系，其将受到到达的抗生素活性残留物的影响。观察到以下现象：
1)菌群的不平衡，其是有时候摄取抗生素后常见腹泻的主要原因(Bartlett J.G..(2002)Clinical practice.Antibiotic associateddiarrhea(抗生素相关的腹泻)，New England Journal ofMedicine，346，334)。尽管这种腹泻通常不严重且很快减轻，自发地或当治疗停止时由于已经服用的抗生素病人仍然很不好并增加基础病情的不舒服；
2)外生细菌对集群抗性作用的干扰(或“屏障效应”)带来了增加感染风险的可能性，例如，沙门氏菌的食物性中毒(Holmberg S.D.等，(1984)Drug resistant Salmonella from animals fedantimicrobials(来自喂养抗生素动物的药物抗性沙门氏菌)，NewEngland Journal of Medicine，311，617)；
3)对抗生素抗性微生物的选择。后者可以是各种类型：
a)它们首先可以是病原菌，如艰难梭菌，能够分泌导致通常所说的可怕的拟膜性大肠炎毒素的种类(Bartlett J.G..(1997)Clostridium difficile infection：pathophysiology and diagnosis(艰难梭菌感染：病理生理学和诊断)，Seminar in GastrointestinalDisease，8，12)；
b)它们还可以是相对轻微的病原微生物，但是其繁殖可以导致环境传染(阴道念珠菌病或大肠杆菌抗性膀胱炎)。
c)最后它们可以是非致病的共生抗药性细菌，但是其繁殖和排泄物的排出将促进在环境中的散布。事实上，这些抗药性共生细菌对于致病种类可以构成抗药性机理的重要来源。该风险通常认为就多种对人类致病性种类的多抗性演变中令人担忧的特征而言是主要的。
因此已经正视利用了消化道不同生理参数的各种策略，目的在于在结肠中释放活性成分。尤其通过基于(1)对pH改变敏感聚合物的利用，(2)依赖于时间的释放形式，(3)前体药物或通过菌群中细菌可再次降解聚合物的给药系统进行了研究。
(1)基于pH改变的系统
胃中的pH约为1至3，但是在小肠和结肠中提高至接近于7的值(Hovgaard L.等，(1996)Current Applications of Polysaccharidesin Colon Targeting(多糖在结肠靶向中的常规应用)，CriticalReviews in Theracanic Drug Carrier Systems，13，185)。对于活性成分到达结肠而没有经过pH的这些改变，以包覆于pH依赖性聚合物内的片剂、凝胶或球体的形式给药是可能的，在酸性pH不溶而在中性或碱性pH中可溶(Kinget等，前述所引用的书中)。最常使用的聚合物是异丁烯酸的衍生物，Eudragite L和S(Ashford M.等(1993)，An in vivo investigation into the suitability of pH-dependentpolymers for colonic targeting(用于结肠靶向的pH依赖性聚合物适宜性的活体内研究)，International Journal ofPharmaceutics，95，193和95，241；以及David A.等(1997)Acrylicpolymers for colon-specific drug delivery(丙烯酸聚合物用于结肠特异性药物传递)，S.T.P.Pharma Sciences，7，546)。
(2)基于传送时间的系统
这些系统的配制是以致其允许活性成分在预定滞后时间之后释放。为了将活性成分在结肠中释放，在释放活性成分之前，对应于从口至最终回肠的传送时间，这些形式必须能够抵抗胃中的酸性环境并进入预定时间的沉默阶段(Gazzaniga.A.等，(1995)Time-dependent oraldelivery systems for colon targeting(用于结肠靶向的时间依赖性口服传递系统)，S.T.P.Pharma Sciences，5，83和108，77；Liu P.等，(1999)Alginate/Pectin/Poly-L-lysine particulate as apotential controlled release formulation(海藻酸盐/果胶/聚L-赖氨酸微粒用做潜在控制的释放制剂)，J.Pharm.Pharmacol.，51，141；Pozzi F.等，(1994)The Time Clock system：a new oral dosage formfor fast and complete release of drug after predetermined lagtime(预定滞后时间后药物快速和完全释放的新口服剂型)，Journalof Controlled Release，31，99)。
Scherer的是第一个该类型制剂中的一个(国际专利申请WO90/09168)。其具有凝胶的外观，其本体在水中是不溶的。活性成分通过放置在水溶性凝胶头部的水凝胶塞子来保持在本体中。整个包覆了胃抗性膜。头部在小肠中溶解后，塞子和消化液接触溶胀。当后者到达临界溶胀阈值时，其就喷射出来，因此使活性成分释放。通过构成塞子的水凝胶特性来控制喷射时间。
基于传送时间的系统仍然存在大量缺陷(清空胃的时间和传送时间的改变，回肠-盲肠瓣膜的滞留现象)(Kinget R.，前述引用的书中)，导致缺乏特异性和防碍了后者作为结肠中特异性释放系统的确认。最终，该类型系统的大规模生产将难于实现，因为这需要和花费相当大的工业技术的修改。
最近已经发展了用于结肠靶向的新形式，“结肠把性传递胶囊(Colon-targeted Delivery Capsule)”(CTDC)(Ishibashi T.等(1998)Design and evaluation of a new capsule-type dosage formfor colon-targeted delivery of drugs(用于药物结肠靶向传递的新胶囊型剂型的设计和评价)，International Journal ofPharmaceutics，168，31和57，45)。CTDC是同时带有pH依赖性因子和时间依赖性因子的系统。其是包载活性成分和有机酸(琥珀酸)的典型凝胶形式，覆盖了3层。
(3)基于结肠微生物菌群酶活性的系统
3.1.前体药物
已经大量研究了用于各种活性成分结肠靶向的前体药物(抗炎性非甾族和甾族的、解痉药，……)。这些系统是基于由结肠菌群产生的酶降解前体药物来释放活性成分活性形式的能力。
各种基于细菌偶氮还原酶作用的前体药物，尤其是已经发展了在结肠中释放活性成分如5-氨基水杨酸(5-ASA)的目的，用于局部病变如节段性回肠炎或溃疡性结肠炎的治疗(Peppercorn M.A.等，(1972)The role of intestinal bacteria in the metabolism ofsalicylazosulfapyridine(肠细菌在柳氮磺胺吡啶代谢中的作用)，The Journal of Pharmacology and Experimental Theracanics，181，555和64，240)。
另一个方法由利用细菌水解酶如糖苷酶和多糖酶组成(Friend D.R.(1995)Glycoside prodrugs：novel pharmacotheraphy for colonicdisease(糖苷前体药物：用于结肠疾病的新药物疗法)，S.T.P.PharmaScience，5，70 Friend D.R.等，(1984)A Colon-specificdrug-delivery system based on drug glycosides and theglycosidases of colonic bacteria(基于药物糖苷和结肠细菌糖苷酶的结肠特异性药物传递系统)，Journal of MedicinalChemistry，27，261；Friend D.R.等，(1985)Drug glycosides：potential prodrugs for colon-specific drug delivery(药物糖苷：用于结肠特异性药物传递的潜在前体药物)，Journal of MedicinalChemistry，28，51；以及Friend D.R.等，(1992)Drug glycosides inoral colon-specific drug delivery(在口服结肠药物传递中的药物糖苷)，Journal of Controlled Release，19，109)。因此前体药物得到发展，通过结合例如类固醇和糖(葡萄糖、半乳糖、纤维二糖、葡聚糖(国际专利申请WO90/09168))、环糊精(Hirayama F.等，(1996)In vitro evaluation of Biphenylyl Acetic Acid-p-Cyclodextrinconjugates as colon-targeting prodrugs：drug release behaviorin rat biological media(联苯乙酸-对-环糊精结合物作为靶向前体药物的体外评价：鼠生物介质中药物释放性状)，Journal of Pharmacyand Pharmacology，48，27).
3.2.由细菌酶可生物降解的聚合物包衣
在这种情况，结肠靶向是通过将药物形式用聚合物来包衣而完成的，聚合物由微生物菌群产生的酶特异性地降解，从偶氮还原酶和细菌糖苷酶的存在而获益。
各种含有偶氮芳香键的聚合物已经用于包覆活性成分。Saffran等，(Oral insulin in diabetic dogs(糖尿病狗的口服胰岛素)，Journalof Endocrinology(1991)，131，267和A new approach to the oraladministration of insulin and other peptide drugs(胰岛素和其他肽药物口服的新方法)，Science(1986)，233，1081)已经描述了小鼠和狗结肠中胰岛素和加压素从偶氮芳香键连接的苯乙烯和羟乙基异丁烯酸(HEMA)共聚物包覆的口服形式中释放。该包衣在结肠中通过细菌偶氮还原酶降解造成活性物质的释放。
偶氮聚合物的优势是它们允许非常好的活性成分释放的结肠选择性。使用相关的缺陷是缺乏关于它们可能的毒性信息。
为了避免该缺陷，已经选择其它研究来关注基于天然物质如多糖涂膜的使用，尤其是基于直链淀粉/乙基纤维素的涂膜(Milojevic S.等，(1996)Amylose as a coating for drug delivery to the colon：preparation and in vitro evaluation using 5-aminosalicylicpellets(直链淀粉作为包衣用于将药物传递至结肠：使用5-氨基水杨酸丸剂的制备和体外评价)，Journal of Controlled Release，38，75)，基于右旋糖苷酯(Bauer K.H.等，(1995)Novel pharmaceuticalexcipients for colon targeting(用于结肠靶向的新药物赋形剂)，S.T.P.Pharma Science，5，54)或果胶。
3.3.细菌酶可生物降解的基质
结肠中特异性释放系统的另一个方法由活性成分和可生物降解聚合物如硫酸软骨素(Rubinstein A等，(1992b)Chondroitin sulfate：potential biodegradable carrier for colon-specific drugdelivery(硫酸软骨素：用于结肠特异性药物传递的潜在可生物降解载体)，International Journal of Pharmaceutics，84，141和Rubinstein A等，(1992a)Colonic drug delivery：enhanced releaseof Indomethacin from cross-linked chondroitin matrix in ratcecal content(结肠药物传递：鼠盲肠内容物中消炎痛从交联软骨素基质释放的提高)，Pharmaceutical Research，9，276)，瓜尔豆胶(Krishnaiah Y.S.R.等，(1998)Evaluation of guar gum as acompression coat for drug targeting to colon(瓜尔豆胶作为压缩包衣用做药物靶向至结肠的评价)，International Journal ofPharmaceutics，171，137)，脱乙酰壳多糖(Tozaki H等，(1997)Chitosan capsules for colon-specific drug delivery：improvementof insulin absorption from the rat colon(脱乙酰壳多糖胶囊用于结肠特异性药物传递：鼠结肠胰岛素吸收的改善)，Journal ofPharmaceutical Sciences，86，1016)或果胶(Rubinstein A等，(1993)In vitro evaluation of calcium pectinate：a potentialcolon-specific drug delivery carrier(果胶酸钙的体外评价：潜在结肠特异性药物传递载体)，Pharmaceutical Research，10，258)混合物压缩加工的基体组成。
基于微生物菌群酶活性的系统可能是对于活性成分的释放它们具有最大的结肠特异性。因此它们组成了结肠靶向未来的路径。
对结肠给药系统制备中的多糖有兴趣的是那些天然来源的，仅有轻微的毒性且通过结肠菌群的细菌酶特异性降解。
因而，果胶是从高等植物细胞壁分离而得的多糖，广泛地用于农业食品工业(作为果酱、冰冻食品……的胶凝剂或增稠剂)和制药。其是多分子和多分散的。其组成根据来源、提取条件和环境因素而改变。
果胶主要由直链α-1，4-(D)-半乳糖醛酸组成，有时交替鼠李糖单元。半乳糖醛酸的羧基可以部分酯化来获得甲基化果胶。两种类型的果胶根据它们的甲基化程度来区分(DM：每100个半乳糖醛酸单元的甲氧基数量)。
-高度甲基化果胶(HM：高甲氧基)，其甲基化程度在50至80％之间改变。其在水中只是微溶，且在酸性介质(pH＜3.6)中或在糖存在下形成凝胶。
-轻度甲基化果胶(LM：低甲氧基)，甲基化程度为25至50％。在水中溶解性比HM果胶大，其在二价阳离子如Ca2+存在下获得凝胶。实际上，Ca2+离子形成半乳糖醛酸的游离羧基化基团之间的“桥梁”。因此形成Grant等已经描述的网络，命名为蛋盒模型(egg-box model)(Grant G.T.等(1973)Biological interactions betweenpolysaccharides and divalent cations：the egg-box model(多糖和二价阳离子之间的生物相互作用：蛋盒模型，FEBS letters，32，195)。
还存在酰胺化果胶。通过氨来处理果胶，甲基羧化物(-COOCH3)的特定基团可以转化为氨甲酰基团(-CONH2)。这种酰胺化给予了果胶新的特性，尤其是改善了对pH改变的抗性。
通过高等植物和各种包括人类结肠菌群的微生物(蘑菇、细菌……)来源的酶来降解果胶。微生物菌群产生的酶由多糖酶、糖苷酶和酯酶组成。
盖仑制剂通过压缩(Ashford M等，(1993b)，An evaluation ofpectin as a carrier for drug targeting to the colon(果胶作为载体用于将药物靶向至结肠的评价)，Journal of ControlledRelease，26，213)，或磨碎果胶来包覆。通过压缩的包衣通常完全只有果胶，而通过磨碎的压缩除了果胶外还需要使用成膜聚合物(Milojevic S等，(1996)Amylose as a coating for drug deliveryto the colon：preparation and in vitro evaluation using5-aminosalicylic pellets(直链淀粉作为包衣用于将药物传递至结肠：使用5-氨基水杨酸丸剂的制备和体外评价)，Journal ofControlled Release，38，75；Wakerly Z.等，(1996)Pectin/ethycellulose film coating formulat ion for colonic drugdelivery(用于结肠药物传递的果胶/乙基纤维素膜包衣制剂)，Pharmaceutical Research，13，1210)。
各种基于果胶的基质形式同样得到了研究。它们通常由纯果胶或由其和Ca2+离子的复合体，轻度水溶性果胶酸钙，构成。果胶酸钙的基质包括消炎痛，尤其已经通过Rubinstein等得到了描述(1992a)(Colonic drug delivery：enhanced release of Indomethacin fromcross-linked chondroitin matrix in rat cecal content(结肠药物传递：鼠盲肠内容物中消炎痛从交联软骨素基质释放的提高)，Pharmaceutical Research，9，276)，显示了果胶酸钙比果胶单独在消化液中具有更好的稳定性，而保持对果胶分解酶作用的敏感性。
酰胺化的果胶，对pH改变更有耐受性，也已经研究了用于结肠观察的基质片剂的加工(Wakerly Z.等，(1997)Studies on aminatedpectins as potential carriers in colonic drug delivery(酰胺化果胶作为潜在载体在结肠药物传递中的研究)，Journal of Pharmacyand Pharmacologyl，49，622)。
Aydin等((1996)Preparation and evaluation of pectin beads(果胶珠子的制备和评价)，International Journal ofPharmaceutics，137，133)首先根据Bodmeier等((1989)Preparationand evaluation of drug-containing chitosan beads(含有药物的脱乙酰壳多糖珠子的制备和评价)，Drug Development and IndustrialPharmacy，15，1475和Spherical agglomerates of water-insolubledrugs(水溶性药物的球形团)，Journal of PharmaceuticalSciences，78，964)的离子凝胶化方法来配制了果胶珠子，Bodmeier已经公开了海藻酸盐和脱乙酰壳多糖珠子。他们的目的是将两种不同的活性成分，阳离子的(氨酰心安)和阴离子的(炎痛喜康)，并入珠子中，以致表征和果胶可能的相互作用。因此，他们已经证明了和两种活性成分形成珠子是可能的，且操作条件对所得珠子的特性具有主要的影响。
Sriamornsak使用果胶酸钙珠子来建立用于蛋白质在结肠中特异性释放的系统，通过使用具有分子量为66400Da的牛血清清蛋白(BSA)作为蛋白模型(Sriamornsak P.(1998)Investigation on pectin as acarrier for oral delivery of proteins using calcium pectinategel beads(使用果胶酸钙珠子将果胶作为载体用于蛋白质口服载体的研究)，International Journal of Pharmaceutics，169，213和(1999)Effect of calcium concentration，hardening agent anddrying condition on release characteristics of oral proteinsfrom calcium pectinate gel beads(钙浓度、坚膜剂和干燥条件对口服蛋白从果胶酸钙凝胶珠子中释放特征的影响)，Eurpean Journalof Pharmaceutical Sciences，8，221)。他研究了制剂的不同因素对所得珠子的影响，如其形式、其大小、BSA封装的比例及其释放动力学。因此Sriamornsak证明了果胶酸钙珠子可以用于蛋白质在结肠中的特异性释放。主要根据制剂的选择和制备珠子的条件，获得了适当的释放动力学特征图。没有建立封装活性成分释放特征图的体外/体内相关性。
为了增强沿着消化道颗粒的稳定性和避免封装活性成分任何的过早释放，通过将其和阳离子聚合物形成网状来加固果胶珠子是可能的。
Munjeri等((1997)Hydrogel beads based on amidated pectinsfor colon-specific drug delivery：the role of chitosan inmodifying drug release(基于酰胺化果胶水凝胶珠子用于结肠特异性药物传递：脱乙酰壳多糖改变药物释放的作用)，Journal ofControlled Release，46，273)已经将酰胺化的果胶珠子和脱乙酰壳多糖形成网状。通过比较网状形式和非网状形式的溶解动力学，然后它们显示了脱乙酰壳多糖使活性不溶成分的释放最小化，但没有显著改变水溶性活性成分的释放。因此可以通过形成脱乙酰壳多糖和酰胺化果胶复合体来限制活性成分在模仿胃和小肠条件下的损耗；网状的果胶珠子仍然保持对结肠果胶分解酶作用的敏感性。
另一个形成网状的试剂，聚赖氨酸，已经在海藻酸盐/果胶珠子的情况中得到了测试(Liu P.等(1999)Alginate/Pectin/Poly-L-lysineparticulate as a potential controlled release formulation(海藻酸盐/果胶/聚L-赖氨酸微粒用作潜在控制的释放制剂)J.Pharm.Pharmacol.，51，141)。通过聚赖氨酸形成网状的珠子看来在酸性介质(HCl 0.1N)中比非网状珠子释放较少的活性成分，除了在高水溶性活性成分的情况下。在碱性介质中(磷酸缓冲液，pH7.5)发现相同类型的效果，但是比在酸性介质中清楚明显地少。
国际专利申请WO88/07865提出在结肠中给药产生β-内酰胺酶的细菌以致水解残留的抗生素。利用的微生物是严格厌氧代谢的细菌，生产并冻干足够的量来制造药物是困难的。因此，它们对于β-内酰胺酶是编码对抗生素抗性基因的载体，因此产生这些基因在结肠生态系和环境中散布的风险。
国际专利申请WO93/13795提出了含有β-内酰胺酶的口服盖仑制剂。其可以由装入了β-内酰胺酶或酰胺酶以及任选胰蛋白酶抑制剂的直径为1至2.5mm的蔗糖颗粒组成，所述颗粒用胃抗性聚合物包覆。这些颗粒可以在消化道的不同片段很好地释放酶以致其活性在肠中所期望位点按所需起作用。
没有包括试验数据的实施例显示建议的盖仑制剂是有效地能够在肠中所期望位点释放活性形式的酶。此外，没有给出盖仑制剂在体内有效水解抗生素能力的证明，甚至也没有在体外介质中再现肠介质的繁殖特性。
由于所有这些原因，高度期望来使用口服或非肠道抗菌治疗后减少到达结肠的残留抗生素数量，或能够将活性成分直接传递至结肠的系统。
因此，本发明的目的是口服和将活性成分结肠释放的多微粒的盖仑试剂。
在本发明的意义上，活性成分理解为适用于治疗或诊断的物质或组合物的意思，且可以根据本发明并入盖仑制剂。
活性成分可以是抗感染性的，例如抗生素、抗炎症化合物、抗组胺、抗胆碱能药物、抗病毒的、抗有丝分裂的、多肽、蛋白质、基因、反义寡聚核苷酸、诊断试剂和/或抑制免疫试剂或细菌。
特别优选活性成分的实例是抗炎症试剂、抗癌剂、反义寡聚核苷酸和能够失活结肠中抗生素的酶，尤其是β-内酰胺酶或能够失活大环内酯和相关物质的酶，如Andremont A.等所述的红霉素酯酶((1985)Plasmid mediated susceptibility to intestinal microbialantagonisms in Escherichia coli Infect(大肠杆菌感染中对肠微生物对抗的质粒为介敏感度)。Immun.49(3)，751)或能够失活喹诺酮的如那些Chen Y等所描述的((1997)Microbicidal models of soilmetabolisms biotransformations of danofloxacin(土壤微生物生物转化达诺沙星的微生物模型)，Journal of Industrial Microbiologyand Biotechnology 19，378)。
活性成分可以是水溶性或脂溶性的。
本发明的一个优选实施例中，适于口服和用于将活性成分结肠释放的多微粒的盖仑制剂，包括以阳离子盐形式包载活性成分形式的果胶珠子，所述果胶通过阳离子聚合物形成网状。
根据本发明的优选实施例中，使果胶形成网状的阳离子聚合物选自聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、脱乙酰壳多糖及其衍生物。
更优选，这些阳离子聚合物的分子量为10,000至100,000道尔顿，优选为20,000至50,000道尔顿。
本发明的另一个优选实施例中，所用的阳离子果胶盐是果胶酸钙。
在本发明的意义中，果胶也理解为甲基化或非甲基化，酰胺化或非酰胺化果胶的意思。
根据本发明的盖仑制剂可以以所有口服形式给药，尤其是以凝胶和胶囊的形式。
这些凝胶和这些胶囊可以同时地或依次地和其他活性成分给药，尤其是当凝胶或胶囊含有能够失活抗生素的酶时，它们可以和相应的抗生素制剂同时或依次给药。
与含有根据本发明盖仑制剂的凝胶和胶囊结合给药的活性成分是口服或通过其他方法给药。
根据本发明的盖仑制剂可以通过专家公知的方法或通过同样构成本发明一部分的新方法来制备。
因此，本发明的目的还涉及制备多微粒的盖仑制剂的方法，特征在于将含有活性成分的果胶水溶液逐滴加入浓度为0.5％至5％(v/v)的氯化钙溶液中形成果胶酸钙珠子，然后回收因此获得的果胶酸钙珠子，并将其引入阳离子聚合物的水溶液中。
该方法的优选实施例中，果胶溶液是4至10％(m/v)，优选4至7％，氯化钙溶液为2至10％(m/v)，以及阳离子聚合物溶液为0.5至2％(m/v)，所述阳离子聚合物溶液是聚乙烯亚胺溶液。
本发明更优选的实施例中，从6％(m/v)的果胶溶液，6％(m/v)的氯化钙溶液以及1％或0.6％的聚乙烯亚胺溶液制得盖仑制剂。
珠子保持在氯化钙溶液中并缓慢搅拌10分钟至1小时，优选20分钟。
通过阳离子聚合物形成网状的阶段是伴随着缓慢搅拌进行15至40分钟，优选20分钟。
回收果胶酸钙珠子后，将珠子在20至40℃干燥30分钟至10小时，优选在37℃2小时。
根据本发明的颗粒直径为800至1500μm，优选1000至1200μm。
封装产量为50至90％或3-6UI/珠子的β-内酰胺酶，在苄青霉素物质中表达的活性，不管果胶是否是酰胺化的。
在胃液中的稳定性高于10小时且在肠介质USP XXIV中同样非常好，由于高于7小时(非网状珠子的稳定性持续时间不超过1小时)且与所用的果胶类型无关。
实施例1至7和图1至8以下将说明本发明。
图1显示了不同浓度的PEI(0.6；0.7；0.8；0.9和1％)形成的网状对酰胺化果胶珠子解聚时间的影响，放于三个不同的介质中：PBS，0.01M，pH7.4；肠介质pH 6.8+0.1 USP XXIV；胃液pH 1.1USP XXIV。
图2说明了珠子的结构，含有4.4UI/珠子比例的β-内酰胺酶并在1％的PEI中20分钟形成网状，并通过扫描电子显微镜观察。
图3说明了β-内酰胺酶从网状酰胺化果胶珠子中的体外释放，珠子根据实施例1用0.6和0.7％浓度的PEI制得且含有约5UI/珠子，放置在肠介质USP XXIV中，然后在结肠介质中(HEPES缓冲液pH6+果胶分解酶)。
图4说明了口服根据实施例1制得的并含有4.4UI/珠子的PEI网状果胶珠子后，随着时间函数小鼠粪便中β-内酰胺酶活性的演变。
图5说明了体内给药30分钟后，含有4.4UI/珠子比例β-内酰胺酶珠子的结构。当时珠子在胃中。A和B表示整个珠子，以及C和D表示切开的珠子。
图6说明了体内给药2小时后，含有4.4UI/珠子比例β-内酰胺酶珠子的结构。当时珠子在小肠中。A和B表示整个珠子，以及C和D表示切开的珠子。
图7说明了体内给药4小时后，含有4.4UI/珠子比例β-内酰胺酶珠子的结构。当时珠子在结肠中。A和B表示整个珠子，以及C和D表示切开的珠子。
图8说明了在果胶珠子中封装游离的或与脂质体复合体(lipoplexe)或阳离子聚合物(polyplexe)复合的质粒DNA。
实施例1：盖仑制剂的制备
将6％的果胶水溶液(OF400或OG175C纯果胶，Degussa)逐滴引入6％(m/v)的氯化钙溶液中。通过连接至蠕动泵(Microperpexe LKBBromma)的聚乙烯配管将果胶溶液引入氯化钙溶液中。溶液通过直径为0.8mm的针(21G，Nedus Terumo)形成果胶滴，其和氯化钙(40ml)接触很快形成凝胶并产生果胶酸钙珠子。珠子保存于氯化钙中，缓慢搅拌，20分钟。
从6％的酰胺化(OG 175C)或非酰胺化(OF400)果胶溶液开始，获得不含有活性成分(β-内酰胺酶)的白色珠子。对于装载活性成分(β-内酰胺酶)珠子的制备，将由Sigma从蜡状芽孢杆菌中提取的A型青霉素酶和果胶溶液以3％的比例混合(V青霉素酶/V果胶)。
然后通过过滤回收所得的果胶酸钙珠子，在蒸馏水中漂洗，放在培养皿上并通过干燥炉在37℃干燥2小时。
对于在聚乙烯亚胺中形成的网状未干燥的珠子，通过过滤从CaCl2溶液中回收，并引入1％的聚乙烯亚胺(PEI)的水溶液中，保持轻柔地搅拌20分钟。
从非酰胺化果胶OF400制得的珠子含有1至2.5UI/珠子，以及从酰胺化果胶OG175C制得的珠子含有1至5UI/珠子。
实施例2：珠子的稳定性
1.操作方法
根据实施例1制备珠子，有或没有形成网状的阶段；在浓度为0.6至1％的PEI溶液中形成网状的时间为20分钟。
将珠子放在磷酸缓冲液(PBS，0.01M，pH7.4)，或刺激消化液的介质中(胃和肠USP XXIV)，并观察解聚时间。
2.结果
这些在图1中给出。
网状的或非网状的在PBS和胃介质中是稳定的。然而，非网状的珠子在肠介质中是不稳定的，而根据本发明的珠子稳定超过7小时。
实施例3：珠子的形态学特征
在图2A至2D中得到说明。
切割显示了珠子的中心是满的和密集的。表壳对应于PEI。内部和外部具有不同的结构。
实施例4：体外释放动力学
1.操作方法
根据实施例1从酰胺化果胶用两种不同浓度的PEI(0.6和0.7％)制备网状珠子并含有5UI/珠子。它们在pH6.8的肠介质USP XXIV中放置5小时，然后引入含有果胶分解酶(Prectinex Ultra SPL)的pH6的合成结肠介质中。
在nitrocephine存在的情况下通过分光光度计来测量珠子中随着时间过去的残留β-内酰胺酶活性。
2.结果
说明于图3中。
在肠介质中培养珠子5小时(T5H)以后，低于25％的它们所含β-内酰胺酶活性得到释放。在果胶分解酶(Tien)的作用下，结肠介质中的释放变得重要，因为0.6％PEI的网状珠子，而没有果胶分解酶样品(T10H对照)的β-内酰胺酶活性没有显著改变。相反，0.7％PEI的网状珠子在结肠介质中5小时后它们的活性没有减少。
因此PEI的浓度改变了珠子的抗性，并作用于活性成分在结肠介质中的释放时间。
实施例5：体内释放动力学
1.操作方法
试验在雄性小鼠CD1上进行。珠子含有4UI/珠子。
将含有10个珠子的凝胶每口给药于小鼠。在0，2H，3H，4H，5H，6H，7H和8H的时间段回收粪便，并了解这些粪便中β-内酰胺酶的含量(每个时间5个动物进行试验)。此外，为了回收在其消化道内的珠子在30分钟，2H和4H处死一只小鼠，并通过扫描电子显微镜观察其形态学特征。
2.结果
说明于图4至7中。
约7小时传送后珠子完整地到达结肠。
在口服吸收珠子后不同时间收集的小鼠粪便中直接释放的β-内酰胺酶的比例显示了最初的基础β-内酰胺酶活性是低的。给药2至4小时后，该活性明显提高，对应于珠子的传送(图4)。
扫描电子显微镜拍摄的照片显示了珠子在消化道不同位置的完整性。
在小肠中结构是轻微破碎的，在结肠位置内部是完全被破坏的，珠子显示为空洞的载体。
如图5所示的颗粒，停留在胃中，看起来和那些没有经过任何处理的(图2)非常相似。实际上表面具有相同的皱纹和不规则的外观(图5A和5B)，由于聚乙烯亚胺的存在，珠子的横截面显示出均匀的和密集的(图5C和5D)。
在2小时的末端，珠子的轻微变形变得明显(图6A)，但是颗粒仍然具有相同的表面外观(图6B)和密集的横截面(图6C)，尽管通过它们在小肠中的停留有一点破碎(图6D)
在传送完成后，即，给药4小时后，珠子在结肠中；颗粒外观没有改变(图7A)由于聚乙烯亚胺具有相同的不规则表面(图7B)。由于果胶酸钙中心网络通过结肠果胶分解酶解聚的事实，珠子的横截面仍然是空的(图7C和7D)。最终，只有聚乙烯亚胺形成的外壳保留。
实施例6：红霉素酯酶的封装
6.1含有红霉素酯酶可溶部分的制备
6.1.1.操作方法
从来自Pasteur学院大肠杆菌C600 pIP1100菌株制得培养物。以下是培养条件：接种于预培养约20小时的0.5％的Mueller-Hinton培养基上，培养体积为锥形烧瓶中200或400mL，固定搅拌为150rpm，温度为37℃。
GOTS测试帮助建立产生多的红霉素酯酶的菌株。
根据以下的操作规程将3.6L大肠杆菌C600 pIP1100培养物浓缩：
●在3400g离心15分钟
●回收5mM pH7.5磷酸钾缓冲液中的菌盖，最终体积为70mL。
●上清液在3400g第二次离心15分钟
●回收5mM pH7.5磷酸钾缓冲液中的菌盖20mL，
●合并两次离心的菌盖(约100mL)
●将菌盖洗涤并离心(12,000g 10分钟)
●上清液的第二次离心(12,000g 10分钟)
●在磷酸钾缓冲液中回收菌盖的最终体积：100mL。
红霉素酯酶是胞内酶。这就是为什么其溶液化需要打破细胞。根据以下的操作规程将5mM pH7.5磷酸钾缓冲液中回收的菌盖超声波提取来进行该操作：
●加入1％的TritonX100(v/v)
●冷却至5℃
●1分钟7个声解作用循环，起始温度为5℃，最大温度为15℃，动力：100％(500W，20kHz)；每个循环后温度回至5℃
●12,000g离心10分钟
●回收5mM pH7.5磷酸钾缓冲液中的菌盖10mL，
●回收并将上清液冻结(91mL)＝溶液A。
根据专家公知的技术通过上清液和不溶物质(细胞碎片)中的微生物量来计算红霉素酯酶的活性。
6.1.2.结果
结果显示于表2中
表2
Figure G038213656D00171
通过抑制直径来计算红霉素酯酶的活性。
对于上清液声解作用后者是2U/mL，对于菌盖声解作用是1.5U/mL(1单位(U)＝每分钟降解1μg红霉素)。
红霉素酯酶活性的再生平衡列于以下的表3中。
表3
  样品   计算的活性(U/mL)   体积(mL)  计算的总活性(U)
  超声后的上清液   2.0   92  184
  样品   计算的活性(U/mL)   体积(mL)  计算的总活性(U)
  超声后的菌盖   1.5   10  15
结果清楚地显示了存在于红霉素酯酶活性中的要素已经溶解于声解作用的介质中。
6.2红霉素酯酶的封装
6.2.1.操作方法
根据以下操作规程在打破细胞后所获得的非纯化的溶解部分(溶液A)用来封装。
●将0.5g果胶溶解于10mL溶液A中来获得果胶终浓度为5％(溶液B)。伴随磁性搅拌将果胶非常缓慢地加入以致不会引起pH突然的太多改变。通过添加数滴1M的碳酸钠将pH保持在7。
●通过蠕动泵的方式将果胶溶液(溶液B)逐滴分散于40mL6％的CaCl2中。因此形成的珠子在CaCl2中保持20分钟，通过Bǜchner过滤回收，然后在软化水中漂洗。
●将珠子浸泡在0.6％的PEI溶液中20分钟并伴随磁性搅拌来形成网状。
●通过过滤回收形成网状的珠子。
●将珠子在室温(20℃)下干燥。6.1mL果胶/溶液A混合物共制得567个珠子，活性为12.2U。
●干燥的珠子在1％的HEPES/NaCl/EDTA缓冲液中解聚。
6.2.2.结果
根据在前的规程来测量存在于起始果胶溶液中的和在解聚介质中释放的红霉素酯酶活性。
微生物量的结果列于表4和5中。
表4
  样品   平均抑制直径(mm)
  果胶/溶液A(溶液B)-T0   23
  果胶/溶液A-T3h   19
  解聚的珠子-T0   24
  解聚的珠子-T3h   18
表5
 样品   计算的活性
 果胶(溶液B)   2.4
 样品   计算的活性
 解聚的珠子   2.2
结果显示在果胶存在下(溶液B)测得的活性是2.4U，而理论上存在的活性应该为约12U(6.1mL 2U/mL，根据声解作用上清液中红霉素酯酶量(表3))。
解聚后珠子酶活性的量计算为2.2U；其表示了起始活性的90％引入了珠子中。
这些结果帮助清楚地证明了在酶封装和珠子降解后红霉素酯酶活性在最后部分中的存在。
实施例7：果胶酸钙珠子中DNA的封装
7.1DNA的制备
在此封装的活性成分是用磷33放射性标记的质粒。根据提供者所述的操作规程使用来自Amersham Biosciences的切口翻译试剂盒(Nick Translation Kit)N5500来进行放射性标记。
7.2封装
7.2.1.操作方法
封装的DNA是游离形式或以根据实施例1所述操作规程将其和脂质体复合体(Lipoplexe)或阳离子聚合物(Polyplexe)复合。
对于游离DNA，将750μLMilliQ水中约5μg放射性标记DNA的溶液引入0.75g 10％的酰胺化或非酰胺化果胶溶液中，以致获得果胶终浓度为5％。在lipoplexe的情况中，将375μL放射性标记DNA的水溶液和375μL的脂质体复合体悬浮液(N/P的比例为10)混合。然后将所得到的750μl lipoplexe和0.75g 10％果胶溶液混合，以致获得果胶终浓度为5％。
在polyplexes的情况中，将375μl放射性标记DNA的水溶液和375μl的4mM PEI水溶液混合。然后将所得到的375μl polyplexes水溶液和0.75g 10％果胶溶液混合，以致获得果胶终浓度为5％。
根据以上实施例1中所述的方法获得溶液，然后从该溶液制得封装游离或复合DNA的果胶酸钙珠子。
在此所用的氯化钙浓度为5％且用于形成网状的PEI为0.6％。
7.2.2.结果
图示于图8中，其显示了质粒DNA在酰胺化或非酰胺化果胶珠子中的封装产量。
封装的DNA是游离的形式，或与阳离子脂质(Lipoplexe)或阳离子聚合物(Polyplexe)复合的。
根据所用果胶的类型，DNA封装产量在60至90％之间变化。通常使用酰胺化果胶更显著。与脂质体或阳离子聚合物复合的没有导致这些产量显著的改变，其保持相对高。

Claims (14)

1.用于口服应用并将活性成分结肠释放的多微粒盖仑制剂，其中所述的活性成分是能够失活结肠抗生素的酶，并且其中所述制剂包括以含有所述酶的阳离子盐形式存在的果胶珠子，所述果胶被选自聚乙烯亚胺、聚赖氨酸或脱乙酰壳多糖的阳离子聚合物交联，所述聚合物具有10000至100000道尔顿的分子量。
2.根据权利要求1所述的多微粒盖仑制剂，其中所述的酶选自β-内酰胺酶、能够失活大环内酯的酶或能够失活喹诺酮抗生素的酶。
3.根据权利要求1所述的多微粒盖仑制剂，其中能够失活结肠抗生素的酶是红霉素酯酶。
4.根据权利要求1所述的多微粒盖仑制剂，其中所述果胶处于与二价阳离子的复合物形式，并可选地被阳离子聚合物交联。
5.根据权利要求1所述的多微粒盖仑制剂，其中所述的果胶盐是从酰胺化或非酰胺化果胶制得的果胶酸钙。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的多微粒盖仑制剂的方法，包括
a)制备包含所述酶的4-10％(m/v)的果胶溶液，
b)向2-10％(m/v)二价阳离子溶液中加入该果胶溶液以形成阳离子交联的果胶珠子，及可选地
c)用0.5-2％(m/v)的阳离子聚合物水溶液使果胶珠子形成网状。
7.一种制备如权利要求1-5任一项所述的多微粒盖仑制剂的方法，包括
a)制备含有所述酶的果胶溶液，
b)向氯化钙溶液中加入果胶溶液以形成阳离子交联的果胶珠子，及可选地
c)用聚乙烯亚胺溶液使果胶珠子形成网状。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中果胶溶液是4-7％(m/v)。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中果胶溶液为6％的果胶溶液，二价阳离子溶液为6％的氯化钙溶液以及可选地，阳离子聚合物溶液为1％或0.6％的聚乙烯亚胺溶液。
10.一种根据权利要求1到5任一项所述的多微粒盖仑制剂在制备用于降低结肠中残留抗生素数量的药物中的用途。
11.根据权利要求10所述的用途，其中所述酶被包埋在所述的多微粒盖仑制剂中。
12.根据权利要求11所述的用途，其中所述酶选自β-内酰胺酶、能失活喹诺酮、大环内酯类抗生素的酶。
13.根据权利要求11或12所述的用途，其中所述酶与能被所述酶失活的抗生素同时或相继联合释放。
14.根据权利要求1所述的多微粒盖仑制剂，其中所述酶被包埋在所述的多微粒盖仑制剂中。
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