CZ349499A3 - Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use - Google Patents

Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use Download PDF

Info

Publication number
CZ349499A3
CZ349499A3 CZ19993494A CZ349499A CZ349499A3 CZ 349499 A3 CZ349499 A3 CZ 349499A3 CZ 19993494 A CZ19993494 A CZ 19993494A CZ 349499 A CZ349499 A CZ 349499A CZ 349499 A3 CZ349499 A3 CZ 349499A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
hydrogel
insulin
composition
hydrogels
maa
Prior art date
Application number
CZ19993494A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Nicholas A. Peppas
Anthony M. Lowman
Tsuneji Nagai
Mariko Morishita
Original Assignee
Purdue Research Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Purdue Research Foundation filed Critical Purdue Research Foundation
Priority to CZ19993494A priority Critical patent/CZ349499A3/en
Publication of CZ349499A3 publication Critical patent/CZ349499A3/en

Links

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Navrhované řešení popisuje přípravky obsahující rozvolňující gelovou kostru obsahující protein ajejí použití pro orální podávání bioaktivních látek v aktivní formě do střeva obratlovců.The proposed solution describes disintegrating preparations a gel skeleton containing the protein and its use for oral administration administering bioactive agents in the active form to the intestine vertebrate.

Description

PODÁVÁNÍ, ZPŮSOBADMINISTRATION, METHOD

OBLAST TECHNIKYTECHNICAL FIELD

Navrhovaný vynález popisuje přípravky obsahující rozvolňující se gelovou kostru obsahující protein a její použití pro orální podávání bioaktivních látek v aktivní formě do střeva obratlovců.The present invention provides compositions comprising a disintegrating gel skeleton containing a protein and its use for oral administration of bioactive agents in active form to the intestine of a vertebrate.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKYBACKGROUND OF THE INVENTION

Dva hlavní problémy přetrvávají při vývoji prostředků pro orální aplikaci proteinových látek typu inzulínu. Prvním problémem je inaktivace většiny proteinů trávícími enzymy v gastrointestinálním traktu (GI) a to především v žaludku. Tomu může být zabráněno pomocí vhodného nosiče, který bude protein chránit před nepříznivým prostředím v žaludku, před tím než je látka uvolněna v příhodnějším prostředí trávicího traktu, zejména pak ve vzdálenějších oblastech střeva. Navíc mohou být použity inhibitory proteáz, aby potlačily efekt enzymů přítomných v gastrointestinálním traktu, které by mohly inaktivovat orálně podaný protein. Dalším problémem je velmi pomalý transport velkých molekul celých proteinů s přes stěny střeva do krevního oběhu. Odbornici se snaží překonat tuto překážku přidáním látek zvyšujících absorpci, které zlepšují průchod makromolekul přes bariéru. Bohužel dosud dostupné transportní struktury postrádají dostatečnou účinnost. Samozřejmě by takový transportní systém, který by byl dostatečně efektivní a relativně cenově dostupný, byl velmi žádoucí.Two major problems remain in the development of compositions for the oral administration of insulin-like protein substances. The first problem is inactivation of most proteins by digestive enzymes in the gastrointestinal tract (GI), especially in the stomach. This can be prevented by means of a suitable carrier which will protect the protein from the adverse environment in the stomach before the substance is released in a more convenient environment of the gastrointestinal tract, particularly in the more distal regions of the intestine. In addition, protease inhibitors may be used to suppress the effect of enzymes present in the gastrointestinal tract that could inactivate the orally administered protein. Another problem is the very slow transport of large whole protein molecules through the intestinal walls into the bloodstream. Experts are trying to overcome this barrier by adding absorption enhancers that improve the passage of macromolecules across the barrier. Unfortunately, the transport structures available so far lack sufficient efficiency. Of course, a transport system that is sufficiently efficient and relatively affordable would be highly desirable.

PODSTATA VYNÁLEZUSUMMARY OF THE INVENTION

Navrhovaný vynález popisuje přípravek obsahující hydrogelový nosič a bioaktivní složku a použití tohoto prostředku pro dopravu příslušné látky v aktivní formě do střeva. Preferovaný hydrogelový nosič je tvořen sítí vzniklou zesíťováním poly(methakrylát-g-ethylen glykol) pomocí tetraethylen glykol dimethakrylátu, “P(MAA-g-EG) hydrogely”, které vykazují na pH závislé rozvolňování, díky přítomnosti postranních skupin kyseliny a formování interpolymerních komplexů mezi etherovými skupinami připojených řetězců a protonovaných postranních skupin. V kyselém prostředí jsou tyto systémy v podstatě neuvolněné díky formaci interpolymerních řetězců. V bazickém roztoku se postranní skupiny ionizují a komplex disociuje. Na pH závislé rozvolňování těchto hydrogelů zároveň s jejich bioadhezivními vlastnostmi dělají z těchto hydrogelů ideální nosiče pro orální aplikaci proteinů.The present invention provides a composition comprising a hydrogel carrier and a bioactive component, and the use of the composition to deliver the active agent in the active form to the intestine. A preferred hydrogel carrier is a network formed by crosslinking poly (methacrylate-g-ethylene glycol) with tetraethylene glycol dimethacrylate, "P (MAA-g-EG) hydrogels", which exhibit pH-dependent disintegration due to the presence of acid side groups and interpolymer complex formation between the ether groups of the attached chains and the protonated side groups. In acidic environments, these systems are substantially free due to the formation of interpolymer chains. In basic solution, the side groups are ionized and the complex dissociates. The pH-dependent disintegration of these hydrogels along with their bioadhesive properties make these hydrogels an ideal carrier for oral administration of proteins.

• · * · * ·

Navrhovaný vynález popisuje přípravky určené pro doručování biologicky aktivních proteinů a léčiv u savců po orální aplikaci.The present invention provides compositions for delivering biologically active proteins and drugs in mammals after oral administration.

Termín bioaktivní složka tak jak je zde používán popisuje jakoukoliv látku která má efekt na živé buňky, například látky indukující biochemické efekty u buněk. V souladu s jednou z variant navrhovaného vynálezu obsahuje orálně podávaný přípravek obsahující rozvolňující se gelovou kostru a labilní protein obsažený uvnitř této hydrogelové kostry.Termín labilní protein tak jak je zde používám popisuje jakýkoliv protein jehož biologická aktivita je zničena nebo narušena po vystavení tohoto proteinu nízkému pH, nebo jeho vystavení enzymům přítomným v trávicím traktu teplokrevných živočišných druhů.The term bioactive component as used herein describes any substance that has an effect on living cells, for example, agents that induce biochemical effects in cells. In accordance with one variant of the present invention, an orally administered composition comprising a disintegrating gel skeleton and a labile protein contained within the hydrogel skeleton. The term labile protein as used herein describes any protein whose biological activity is destroyed or disrupted upon exposure to the protein at low pH. , or its exposure to enzymes present in the gastrointestinal tract of warm-blooded animal species.

Hydrogely se ve vodě rozvolňují což je pro zesíťované polymemí matrice dobře známé pro každého odborníka v oboru ze současného stavu techniky. Viz např. Dresback, U.S. Ptent No. 4,220,152, vydáno 2. září 1980, jenž je zde uveden jako reference.Hydrogels disintegrate in water, which is well known to those skilled in the art for cross-linked polymer matrices. See, e.g., Dresback, U.S. Pat. Ptent No. No. 4,220,152, issued Sep. 2, 1980, which is incorporated herein by reference.

Bylo zjištěno, že hydrogely jsou pro orální aplikaci u obratlovců efektivním systémem. Rozvolňovací vlastnosti hydrogelů mohou být využity pro ochranu obsahu hydrogelu proti nepříznivým vlivům prostředí v žaludku po dobu kdy přípravek prochází trávicím traktem , a poté je obsah hydrogelu uvolněn v příznivějším prostředí gastrointestinálního traktu, zejména pak ve vzdálenějších částech střeva. Bylo zjištěno, že hydrogelový přípravek podle navrhovaného vynálezu prochází skrz žaludek bez podstatného rozvolnění a ve chvíli kdy dorazí do tenkého střeva rozvolní se a tím umožní uvolnění obsahu.Hydrogels have been found to be an effective system for oral administration in vertebrates. The disintegration properties of the hydrogels can be used to protect the hydrogel content against adverse environmental effects in the stomach while the preparation passes through the gastrointestinal tract, and then the hydrogel content is released in the more favorable gastrointestinal tract environment, particularly in the more distal parts of the intestine. It has been found that the hydrogel composition of the present invention passes through the stomach without substantial disintegration and, when it arrives in the small intestine, disintegrates to allow release of the contents.

Hydrogely mohou být impregnované, nebo naplněné celou řadou bioaktivních složek, což mohou být například farmaceutika, růstové faktory, vakcinační přípravky, vitamíny, steroidy a peptidy, a mohou být použity jako dopravní prostředky pro orálně podávané bioaktivní složky. Tyto látky uzavřené v hydrogelu pak mohou být uvolněny kontrolovaným způsobem v závislosti na rychlosti hydratování hydrogelu uvnitř trávicího traktu zvířat. V jedné variantě navrhovaného vynálezu je hydrogelová kostra ve formě pelet obsahujících kyselinu polymetakrylovou, kde na polymery této kyseliny polymetakrylové jsou navázány dlouhé polární řetězce polymeru jako je například polyethylen glykol (PEG).The hydrogels may be impregnated or filled with a variety of bioactive components, such as pharmaceuticals, growth factors, vaccines, vitamins, steroids and peptides, and may be used as vehicles for orally administered bioactive components. These compounds enclosed in the hydrogel can then be released in a controlled manner depending on the rate of hydration of the hydrogel within the digestive tract of the animals. In one variation of the present invention, the hydrogel backbone is in the form of pellets containing polymethacrylic acid, wherein long poly chain polymers such as polyethylene glycol (PEG) are attached to the polymethacrylic acid polymers.

Pelety hydrogelu jsou syntetizovány především polymerací metakrylové kyseliny v přítomnosti zesíťovací složky. Touto složkou může být celá řada biokompatibilních agens známých každému odborníkovi v oboru, může se jednat například o tetraethylen glykol dimetakrylát, ethylen dimetakrylát, diethylen dimetakrylát, triethylen dimetakrylát, tetraethylen dimetakrylát, pentaethylen dimetakrylát, odpovídající diakryláty, nebo polymery se strukturou hvězdice obsahující metaktylát, akrylát, nebo methylen bis-akrylamido skupiny. Polymerizace je • ·The hydrogel pellets are synthesized primarily by the polymerization of methacrylic acid in the presence of a cross-linking component. The component may be a variety of biocompatible agents known to one of ordinary skill in the art, for example, tetraethylene glycol dimethacrylate, ethylene dimethacrylate, diethylene dimethacrylate, triethylene dimethacrylate, tetraethylene dimethacrylate, pentaethylene dimethacrylate, star methacrylate-containing polyacrylates, or corresponding diacrylates or methylene bis-acrylamido groups. Polymerization is • ·

odstartována iniciátorem volných radikálů, jako je tepelný iniciátor typu organických peroxidů nebo UV radikálové iniciátory, známé odborníkům v oboru.initiated by a free radical initiator, such as an organic peroxide type thermal initiator or a UV radical initiator known to those skilled in the art.

V jedné variantě hydrogelová kostra obsahuje kopolymer metakrylové kyseliny a polyalkylenglykol monometakrylát (nebo monoakrylát) zesíťovaný biokompatibilním agens. Termín “polyalkylenglykol monometakrylát” tak jak je zde používán popisuje poly(ethylen glykol) monometakrylát, poly(propylen glykol) monometakrylát a poly(ethylen / propylen glykol) monometakrylát, kde poly(ethylen / propylen glykol) monometakrylát, je polymer tvořený polymerizací iniciovanou hydroxylovými funkčními skupinami metakrylátu ve směsi ethylen oxidu a propylen oxidu. Vzniklé poly(alkylen glykol) skupiny mají molekulovou váhu od 200 do 4000, lépe pak od 200 do 2000 a v jedné variantě okolo 200 až přibližně 1200. Molámí poměr metakrylové kyseliny a monomerů polyalkylenglykol monometakrylátu (nebo monoakrylátu) je od přibližně 4:1 do asi 1:4.In one variation, the hydrogel backbone comprises a copolymer of methacrylic acid and a polyalkylene glycol monomethacrylate (or monoacrylate) crosslinked with a biocompatible agent. The term "polyalkylene glycol monomethacrylate" as used herein describes poly (ethylene glycol) monomethacrylate, poly (propylene glycol) monomethacrylate, and poly (ethylene / propylene glycol) monomethacrylate, wherein poly (ethylene / propylene glycol) monomethacrylate is a polymer formed by hydroxyl-initiated polymerization. methacrylate functional groups in a mixture of ethylene oxide and propylene oxide. The resulting poly (alkylene glycol) groups have a molecular weight of from 200 to 4000, preferably from 200 to 2000, and in one variant, from about 200 to about 1200. The molar ratio of methacrylic acid to polyalkylene glycol monomethacrylate (or monoacrylate) monomers is from about 4: 1 to about 1: 4.

V jedné preferované variantě obsahuje hydrogelová kostra polymer složený z metakrylové kyseliny a póly (ethylen glykol) monometakrylátu zesíťované za pomoci tetraethylen glykol dimetakrylátu, “P(MAA-g-EG) hydrogely”. Při přípravě těchto polymerů, bude mít póly (ethylen glykol) monometakrylát molekulovou hmotnost od asi 200 do přibližně 2000, lépe pak od asi 200 do přibližně 1200 a bude kopolymerizovat s tetraethylen glykol dimetakrylátem. Molární poměr kyseliny metakrylové a mít póly (ethylen glykol) monometakrylátu bude v rozmezí od asi 4:1 do asi 1:4. V jedné variantě navrhovaného vynálezu, je molámí poměr kyseliny metakrylové a mít póly (ethylen glykol) monometakrylátu 1:1. Zesíťovací agens je přidáváno v množství od asi 0,25 do asi 10,00 mol%, lépe pak od asi 0,25 do asi 1,00 mol% a v jedné variantě je přibližně 0,75 mol%.In one preferred variant, the hydrogel backbone comprises a polymer composed of methacrylic acid and poly (ethylene glycol) monomethacrylate crosslinked by tetraethylene glycol dimethacrylate, "P (MAA-g-EG) hydrogels". In preparing these polymers, the poly (ethylene glycol) monomethacrylate will have a molecular weight of from about 200 to about 2000, preferably from about 200 to about 1200, and will copolymerize with tetraethylene glycol dimethacrylate. The molar ratio of methacrylic acid to poly (ethylene glycol) monomethacrylate will range from about 4: 1 to about 1: 4. In one variation of the present invention, the molar ratio of methacrylic acid to poly (ethylene glycol) monomethacrylate is 1: 1. The crosslinking agent is added in an amount of from about 0.25 to about 10.00 mol%, preferably from about 0.25 to about 1.00 mol%, and in one variation is about 0.75 mol%.

Hydrogely mohou být naplněné požadovanými látkami za použití standardních technik, známých odborníkům v oboru. V jedné variantě jsou P(MAA-g-EG) hydrogely vyrobeny ve formě mikročástic jejichž průměr je v rozmezí od 50 μιη do asi 500 μιη, lépe pak v rozmezí přibližně 100 až 200 μιη. Mikročástice polymeru jsou vyrobeny podle jedné varianty vynálezu vytvořením kostry polymeru a jejím rozmělněním na částice hydrogelu o požadované velikosti. Částice hydrogelu mohou být naplněny požadovanými látkami a uzavřeny do standardní tablety nebo kapsule za použití standardních technik známých v současném stavu techniky. V jedné variantě jsou částice hydrogelu uzavřeny v želatinové kapsuli.The hydrogels may be loaded with the desired materials using standard techniques known to those skilled in the art. In one variation, the P (MAA-g-EG) hydrogels are produced in the form of microparticles having a diameter in the range of 50 μιη to about 500 μιη, preferably in the range of about 100 to 200 μιη. Polymer microparticles are produced according to one variant of the invention by forming a polymer backbone and comminuting it into hydrogel particles of the desired size. The hydrogel particles may be filled with the desired substances and enclosed in a standard tablet or capsule using standard techniques known in the art. In one variation, the hydrogel particles are enclosed in a gelatin capsule.

Podle jedné varianty navrhovaného vynálezu jsou hydrogely naplněny bioaktivní látkou tak aby tato byla rovnoměrně rozložena. Konkrétněji, hydrogely jsou hydratované v roztoku o pH > 5,8 který obsahuje látku která má být uzavřena v hydrogelu. Hydrogely jsou poté sebrány a promyty roztokem o pH < 5,8 a naplněné hydrogely jsou vysušeny a skladovány při 4 °C. Dalším ·· ···· k · ·According to one variant of the present invention, the hydrogels are filled with a bioactive substance so that it is evenly distributed. More specifically, the hydrogels are hydrated in a solution of pH> 5.8 which contains the substance to be enclosed in the hydrogel. The hydrogels are then collected and washed with a solution of pH <5.8 and the filled hydrogels are dried and stored at 4 ° C. Next ·· ···· · · ·

I · · » · · » · · · ·· ·♦ • · · · · ·· · • · · · · · • · · ··· ··· • · · · ··· ··· ·· ·· způsobem plnění hydrogelů podle navrhovaného vynálezu je postupně přidání vodného roztoku požadované látky k roztoku monomeru a zesíťovacího agens a poté iniciace polymerizace směsi. Schopnost látek difundovat skrz síť polymeru je závislá na stupni ťozvolnění gelu a velikosti látky. Jak se hydrogel rozvolňuje, polymemí řetězce mezi zesíťovanými body se natahují a velikost ok v síti, nebo odpovídající délka ξ, se zvětší, což umožní větší propustnost rozpuštěného materiálu (viz. Obr. 1). Ve vyvážené komplexní síti je míra rozvolnění silně závislá na pH okolního prostředí.I · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · The method of filling the hydrogels of the present invention is to gradually add an aqueous solution of the desired substance to the monomer solution and the crosslinking agent and then initiate the polymerization of the mixture. The ability of substances to diffuse through the polymer network depends on the degree of gel release and the size of the substance. As the hydrogel disintegrates, the polymer chains between the crosslinked points stretch and the mesh size in the mesh, or the corresponding length ξ, increases, allowing greater permeability of the dissolved material (see Fig. 1). In a balanced complex network, the rate of release is strongly dependent on the pH of the environment.

P(MAA-g-EG) hydrogely podle navrhovaného vynálezu, vytváří dočasné fyzikální zesíťování, když jsou vystaveny kyselému prostředí (obvykle pH < 5,8) díky vodíkovým můstkům vytvářeným mezi skupinami polymetakrylátu a volnými poly(alkylen glykol) skupinami. Tyto fyzikální vazby jsou reverzibilní ze své podstaty a závislé na pH a iontové síle prostředí. Tedy stupeň zesíťování a velikost ok sítě ξ, je silně závislý na pH a iontové síle prostředí. V kyselém prostředí jsou tyto systémy v podstatě kompaktní díky formování intermakromolekulárních komplexů. V bazickém roztoku volné skupiny ionizují a komplexy disociují. Rovnováha rozvolňování P(MAA-g-EG) hydrogelů je ukázána na Obr. 2. Data jsou prezentována jako frakce objemu polymeru v hydrogelů ( PEG štěpy 1000 MW a MAA : EG molární poměr 1:1) jako funkce je pH. Pro případ ekvimolárního množství MAA a EG při nízkých hodnotách pH, byl stupeň vytváření komplexů vysoký a frakce objemu polymeru v hydrogelů v rozvolněném stavu V20 byl alespoň 0,70. Jakmile tedy pH rozvolňujícího roztoku stouplo nad pH - 4,6, komplexy začaly disociovat a páteřní řetězce se začaly roztahovat což vedlo k značnému snížení rovnováhy frakce objemu polymeru v gelu. Vysoce rozvolněné, nekomplexované hydrogely obsahují méně než 5 % polymeru jakmile je inkorporováno ve struktuře větší množství vody.The P (MAA-g-EG) hydrogels of the present invention create temporary physical cross-linking when exposed to an acidic environment (typically pH < 5.8) due to hydrogen bridges formed between polymethacrylate groups and free poly (alkylene glycol) groups. These physical bonds are reversible by nature and depend on the pH and ionic strength of the environment. Thus, the degree of cross-linking and mesh size ξ is strongly dependent on the pH and ionic strength of the environment. In an acidic environment, these systems are essentially compact due to the formation of intermacromolecular complexes. In basic solution, the free groups ionize and dissociate the complexes. The disaggregation equilibrium of P (MAA-g-EG) hydrogels is shown in FIG. 2. Data are presented as the polymer volume fraction in hydrogels (PEG grafts 1000 MW and MAA: EG molar ratio 1: 1) as a function of pH. In the case of equimolar amounts of MAA and EG at low pHs, the degree of complexing was high and the fraction of polymer volume in the hydrogel in the dissolved state V20 was at least 0.70. Thus, as the pH of the release solution rose above pH-4.6, the complexes began to dissociate and the backbone began to expand, resulting in a significant reduction in the polymer volume fraction in the gel. Highly loose, uncomplexed hydrogels contain less than 5% of the polymer once more water is incorporated into the structure.

Díky fenoménu vytváření a rozpadu komplexů u P(MAA-g-EG) hydrogelů, se velikost ok ve struktuře značně mění jako funkce pH. Navíc vzorky hydrogelů s malými deformacemi (méně než 10 %) byly získány v roztocích s různým pH. Za použití těchto údajů je možné spočítat velikost ok jako funkci pH určením vzdáleností konců polymerních řetězců mezi zesíťovanými body a to jak kovalentními tak fyzikálními. Průměrná velikost ok sítě nebo odpovídající délka je dramaticky ovlivněna pH roztoku sloužícímu k rozvolnění (Obr. 3). Při nízkém pH kdy dochází ke komplexizaci je velikost ok pro P(MAA-g-EG) hydrogely okolo 70 Á. Se stoupajícím pH fyzické vazby disociují a polymerní řetězec se natahuje což vede ke zvětšení velikosti ok až trojnásobně na téměř 210 Á. Ještě důležitější je že za předpokladu že je síť ideální, prostor dostupný pro difúzi odpovídá čtverci velikosti oka. Tedy existuje 9 krát větší prostor pro difúzi v nekompletováných hydrogelech (pH vyšší než 5,2) než v hydrogelech komplexováných (pH nižší než 5,2). Díky reversibilní povaze komplexačního procesu, jsou P(MAA-g-EG) hydrogely ·· ···♦ ideální pro oscilační uvolňování léčiv. Navíc díky velkým změnám ve struktuře sítě při malé změně pH mohou tyto materiály sloužit jako velmi vhodné nosiče pro peptidy a proteiny. Konkrétně P(MAA-g-EG) hydrogely podle navrhovaného vynálezu mohou sloužit jako nosiče pro látky s molekulovou hmotností v rozmezí od 1 000 do 100 000, lépe pak v rozmezí od 1 000 do 20 000.Due to the phenomenon of complex formation and decomposition of P (MAA-g-EG) hydrogels, the mesh size in the structure varies considerably as a function of pH. Moreover, samples of hydrogels with small deformations (less than 10%) were obtained in solutions of different pH. Using these data, it is possible to calculate the mesh size as a function of pH by determining the ends of the polymer chains between the crosslinked points, both covalent and physical. The average mesh size or the corresponding length is dramatically affected by the pH of the disintegrating solution (Fig. 3). At low pH when complexation occurs, the mesh size for P (MAA-g-EG) hydrogels is about 70 Å. With increasing pH, the physical bonds dissociate and the polymer chain stretches, resulting in an increase in mesh size up to three times to almost 210 Å. More importantly, assuming the mesh is ideal, the space available for diffusion corresponds to a square of mesh size. Thus, there is 9 times greater diffusion space in uncompleted hydrogels (pH greater than 5.2) than in complex hydrogels (pH less than 5.2). Due to the reversible nature of the complexing process, P (MAA-g-EG) hydrogels are ideal for oscillating drug release. In addition, due to large changes in the structure of the network at a small pH change, these materials can serve as very suitable carriers for peptides and proteins. In particular, the P (MAA-g-EG) hydrogels of the present invention can serve as carriers for substances having a molecular weight in the range of 1,000 to 100,000, more preferably in the range of 1,000 to 20,000.

Důležitým parametrem pro zhodnocení potenciálu gelu jako nosiče konkrétního léčívaje poměr efektivní molekulové velikosti (hydrodynamický průměr, dh) k velikosti ok sítě. Za účelem studia charakteristik prostupnosti těchto sítí bylo měřeno uvolňování dvou látek o různé molekulové velikosti, proxyphylinu ( molámí hmotnost 238 a dh = 4,3 Á) a vitamínu Bi2 ( molární hmotnost 1355 a dh ~ 17 Á) z komplexováných a nekomplexováných hydrogelů (Obr. 4). V roztocích o pH = 3,2 jsou polymery hydrogelů vysoce komplexované a uvolňování léčiv je značně potlačeno. Z polymeru se uvolnilo za 2 hodiny méně než 10 % vitamínu B]2. Díky menší velikosti bylo za tu samou dobu z polymeru uvolněno více než 30 % proxyphylinu. Jakmile se gely dostaly do kontaktu s roztokem o pH = 7,4, meziřetězcové komplexy hydrogelů disociují díky ionizaci přilehlých kyselých skupin. Výsledkem je vysoký stupeň rozvolnění hydrogelů což vede k masivní difúzi vitamínu B]2 a proxyphylinu z polymeru.An important parameter for evaluating the potential of a gel as a carrier for a particular drug is the ratio of effective molecular size (hydrodynamic diameter, dh) to mesh size. In order to study the permeability characteristics of these networks, the release of two substances of different molecular sizes, proxyphylin (molar mass 238 and dh = 4.3 Å) and vitamin Bi 2 (molar mass 1355 and dh 17 17 Å) from complexed and uncomplexed hydrogels ( Fig. 4). In solutions of pH = 3.2, hydrogel polymers are highly complexed and drug release is greatly inhibited. From the polymer were released after 2 hours less than 10% of vitamin B] the second Due to the smaller size, more than 30% of the proxyphylin has been released from the polymer in the same time. Once the gels have come into contact with a solution of pH = 7.4, the interchain hydrogel complexes dissociate due to ionization of adjacent acid groups. The result is a high degree of loosening of the hydrogel leading to a massive diffusion of vitamin B] 2 and proxyphylinu polymer.

Data získaná ze studií o uvolňování byly analyzovány pomocí krátkodobé aproximace ze zdroje klasické Fickianovy exprese pro planární systémy a difuzní koeficient byl vypočítán pro difúzi proxyphylinu a vitamínu Bj2 skrz komplexované a nekomplexované hydrogely (tabulka 1). Transport větších molekul vitamínu Bj2 byl daleko více ovlivněn komplexací než proxyphylin díky většímu průměru rozpuštěných molekul vzhledem k rozměrům ok sítě hydrogelů. Difuzní koeficient vitamínu Bi2 z nezkomplexovaného hydrogelů byl o dva řády vyšší než z hydrogelů komplexovaného, zatímco difůzní koeficient proxyphylinu byl vyšší pouze o řád při difúzi z hydrogelů komplexovaného vzhledem k hydrogelů nekomplexovanému.Data obtained from release studies were analyzed by short-term approximation from the source of classical Fickian expression for planar systems and the diffusion coefficient was calculated for the diffusion of proxyphylin and vitamin B 2 through complexed and uncomplexed hydrogels (Table 1). Transport of larger molecules of vitamin B 2 was much more influenced by complexation than proxyphylin due to the larger diameter of the dissolved molecules due to the mesh size of the hydrogel network. The diffusion coefficient of vitamin Bi 2 from uncomplexed hydrogels was two orders of magnitude higher than that of complex hydrogels, whereas the diffusion coefficient of proxyphylin was only one order higher when diffused from hydrogels complexed to uncomplexed hydrogels.

Tabulka 1. Difůzní koeficient proxyphylinu a vitamínu Bi2 z komplexovaného i nezkomplexovaného P(MAA-g-EG) hydrogelů.Table 1. Diffusion coefficient of proxyphylin and vitamin Bi 2 from complexed and uncomplexed P (MAA-g-EG) hydrogels.

molekula molecule pH pH čí A) or A) dh/č dh / č D3.12xl08 ícm2/s)D3.12xl0 8 cm 2 / s) proxyphylin proxyphylin 3,2 3.2 70,8 70.8 0,060 0,060 0,403 0.403 proxyphylin proxyphylin 7,4 7.4 194,4 194.4 0,022 0,022 9,38 9.38 vitamín Bj2 Vitamin Bj 2 3,2 3.2 70,8 70.8 0,240 0.240 0,0168 0.0168 vitamín Bi2 Vitamin Bi 2 7,4 7.4 194,4 194.4 0,084 0,084 6,75 6.75

• · · · * · ·· ·· • · · · 9 · · «·«· * · · · · · · · ·• 9 · 9 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

6· · · · · · · ·«··*«6 · · · · · · ·

9 9· 9 9 9 99 9 9

99 999 999 99 9999 99 99 99 99

Pro další zkoumání schopností P(MAA-g-EG) hydrogelů fungovat jako nosiče pro orální doručování vitamínů, léčiv a dalších bioaktivních látek bylo postupné uvolňování různých látek testováno v podmínkách simulujících prostředí gastrointestinálního traktu. Experimenty s in vitro uvolňováním proběhly s theophylinem (MH = 180,2), vancomycinem (MH = 1485,7) a inzulínem (MH = 5733,2) viz příklad 1. Každá z těchto látek byla rovnoměrně naplněna do P(MAA-g-EG) hydrogelů, které byly poté ponořeny na 2 hodiny do 200 ml kapaliny o pH = 1,2, simulující gastritickou tekutinu. Mikročástice polymeru byly poté přeneseny do fosfátťyziologického roztoku o pH = 6,8. Koncentrace inzulínu uvolněného do okolního prostředí byly monitorovány pomocí HPLC a výsledky uvolňování theophylinu, vancomycinu a inzulínu jsou uvedeny na obrázcích 5a až 5c.To further investigate the ability of P (MAA-g-EG) hydrogels to function as carriers for oral delivery of vitamins, drugs, and other bioactive agents, sustained release of various agents was tested under conditions simulating the gastrointestinal tract environment. In vitro release experiments were performed with theophylin (MH = 180.2), vancomycin (MH = 1485.7) and insulin (MH = 5733.2) see Example 1. Each of these was uniformly filled into P (MAA-g). -EG) hydrogels, which were then immersed in 200 ml of liquid at pH = 1.2, simulating gastric fluid for 2 hours. The polymer microparticles were then transferred to a phosphate-saline solution at pH = 6.8. Concentrations of insulin released to the environment were monitored by HPLC and the results of theophylin, vancomycin and insulin release are shown in Figures 5a to 5c.

Uvolňování těchto látek z hydrogelů je v kyselém prostředí značně redukováno (viz Obr. 2, první dvě hodiny). Naproti tomu v roztoku o pH = 6,8 je patrné rapidní uvolňování těchto látek. Tento trend patrnější s narůstající molekulovou hmotností. Například, P(MAA-g-EG) hydrogely jsou efektivním transportním systémem pro inzulín (MH = 5733,2). V kapalině simulující gastritickou tekutinu (pH = 1,2) bylo z polymeru uvolněno méně než 10 % inzulínu, během první fáze experimentu. Jakmile byly mikročástice polymeru přeneseny do pufrovaného roztoku o pH =The release of these substances from hydrogels is considerably reduced in acidic environments (see Figure 2, first two hours). In contrast, a rapid release of these substances is evident in a solution of pH = 6.8. This trend is more noticeable with increasing molecular weight. For example, P (MAA-g-EG) hydrogels are an efficient insulin delivery system (MH = 5733.2). In the liquid simulating gastric fluid (pH = 1.2), less than 10% of the insulin was released from the polymer during the first phase of the experiment. Once polymer microparticles were transferred to a buffered solution at pH =

7,4, hydrogel se ihned rozvolnil a tím umožnil masivní vyplavování inzulínu. Tyto závěry ukazují, že P(MAA-g-EG) hydrogely jsou použitelné pro vývoj transportních systémů pro orální aplikaci inzulínu. Jak je zde používán, termín inzulín zahrnuje přečištěný lidský a přirozený zvířecí inzulín, stejně tak jako jeho deriváty, jako jsou například inzulín lispro a rekombinantní formy inzulínu a mono nebo divalentní soli inzulínu nebo inzulínových derivátů.7.4, the hydrogel immediately relaxed, allowing massive insulin washout. These conclusions demonstrate that P (MAA-g-EG) hydrogels are useful for developing delivery systems for oral insulin delivery. As used herein, the term insulin includes purified human and natural animal insulin, as well as its derivatives, such as insulin lispro and recombinant forms of insulin and mono or divalent salts of insulin or insulin derivatives.

Navíc P(MAA-g-EG) hydrogely vykazují silné mukoadhezivní vlastnosti díky přítomnosti napojených řetězců PEGu, které slouží jako iniciátory adheze. Tyto mukoadhezivní vlastnosti P(MAA-g-EG) hydrogelů jsou silně závislé na pH prostředí (viz Obr. 6). Adhezivní charakteristiky mezi gelem a sliznicí jsou značně silnější v podmínkách simulujících prostředí střeva (při pH = 7,4), vzhledem k podmínkám simulujícím prostředí žaludku. Pro reálné porovnání mukoadhezivních vlastností gelů, byla míra adheze přepočítána na polymerní gelovou frakci. Takto přepočítaná míra adheze byla o dva řády vyšší pro hydrogely v nekomplexovaném stavu. Z toho vyplývá, že mukoadhezivní vlastnosti P(MAA-g-EG) hydrogelů budou relativně slabé v době kdy budou hydrogely procházet žaludkem a budou setrvávat v komplexovaném stavu. Jakmile se dostanou do střeva, meziřetězcové komplexy se rozpadnou a tím se několikanásobně zvýší adheze hydrogelů ke sliznici střeva vzhledem k žaludeční sliznici. Rezidenční čas hydrogelových nosičů je tedy daleko vyšší v prostředí, kde se může inzulín vstřebávat (tzn. ve střevě) po orální aplikaci hydrogelů u savců.In addition, P (MAA-g-EG) hydrogels exhibit strong mucoadhesive properties due to the presence of fused PEG chains which serve as initiators of adhesion. These mucoadhesive properties of P (MAA-g-EG) hydrogels are strongly pH dependent (see Fig. 6). The adhesive characteristics between the gel and mucosa are considerably stronger under conditions simulating the intestinal environment (at pH = 7.4), relative to the conditions simulating the stomach environment. For a realistic comparison of the mucoadhesive properties of gels, the rate of adhesion was recalculated to the polymeric gel fraction. The recalculated rate of adhesion was two orders of magnitude higher for hydrogels in the uncomplexed state. This suggests that the mucoadhesive properties of the P (MAA-g-EG) hydrogels will be relatively weak as the hydrogels pass through the stomach and remain complex. Once they enter the intestine, the interchain complexes disintegrate, thereby increasing the adhesion of hydrogels to the intestinal mucosa relative to the gastric mucosa several times. Thus, the residence time of hydrogel carriers is much higher in an environment where insulin can be absorbed (i.e., in the intestine) after oral administration of hydrogels in mammals.

* · ·»Μ* · · Μ

9 9 ·· · · 9 9 9 9 • 9 9 · · 9 9 9 9 — 99 99« 99999999 / 999999 999 9 ·· · · 9 9 9 9 • 9 9 · · 9 9 9 9 - 99 99 999 99999999/999999 99

99 999 999 «9 9999,999,999 «9,99

Rozdíly v adhezivních charakteristikách hydrogelů při různých hodnotách pH jsou dané pohyblivostí řetězců PEGu v každém materiálu. Ve vysoce rozvolněném, nekomplexováném stavu, jsou připojené PEGové řetězce volné a schopně zakotvit se ve sliznici, kde složí jako kotvy pro adhezi. V komplexovaném stavu řetězce PEGu v P(MAA-g-EG) hydrogelů vytváří komplexy s řetězci nosiče a jsou tudíž pro interakci s povrchem sliznice nedostupné.The differences in the hydrogel adhesion characteristics at different pH values are due to the mobility of the PEG chains in each material. In a highly relaxed, uncomplexed state, the attached PEG chains are free and capable of anchoring in the mucosa where they fold as anchors for adhesion. In the complexed state of the PEGu chain in P (MAA-g-EG) hydrogels, it forms complexes with carrier chains and is therefore unavailable for interaction with the mucosal surface.

V souladu s navrhovaným vynálezem, mohou být přípravky obsahující hydrogely použity pro podávání therapeuticky efektivních množství proteinu savcům. Způsob tohoto podávání zahrnuje orální aplikaci přípravku obsahujícího protein uzavřený v hydrogelovém nosiči savcům . Therapeutická směs uzavřená v hydrogelovém nosiči může dále osahovat inhibitory proteáz, farmaceuticky přijatelné nosiče, stabilizační agens a biokompatibilní plniče, dobře známé každému odborníkovi v oboru.In accordance with the present invention, hydrogel-containing formulations may be used to administer therapeutically effective amounts of a protein to a mammal. The method of administration comprises oral administration of a composition comprising a protein enclosed in a hydrogel carrier to a mammal. The therapeutic composition enclosed in the hydrogel carrier may further comprise protease inhibitors, pharmaceutically acceptable carriers, stabilizing agents, and biocompatible fillers, well known to those skilled in the art.

Preferovaným hydrogelovým nosičem je P(MAA-g-EG) a v jedné konkrétní variantě obsahuje P(MAA-g-EG) hydrogel farmaceuticky přijatelný přípravek obsahující inzulín. Navíc, podle jedné konkrétní varianty může tento inzulínový přípravek obsahovat inhibitory proteáz nebo látky zlepšující absorpci. Přípravek obsahující inzulín uzavřený v P(MAA-g-EG) hydrogelů vykazoval překvapivě dobrý potenciál pro transport inzulínu do krevního oběhu zvířat (viz. příklady 3 a 4). Hydrogelový nosič je typicky připravován v konkrétní formě a upraven do podoby vhodné pro orální aplikaci (např. tableta, kapsule, atd.) za použití technik známých každému odborníkovi v oboru.A preferred hydrogel carrier is P (MAA-g-EG), and in one particular variant, the P (MAA-g-EG) hydrogel comprises a pharmaceutically acceptable insulin-containing composition. In addition, according to one particular variant, the insulin preparation may comprise protease inhibitors or absorption enhancers. The formulation containing insulin encapsulated in P (MAA-g-EG) hydrogels showed surprisingly good potential for transporting insulin to the bloodstream of animals (see Examples 3 and 4). The hydrogel carrier is typically formulated in a particular form and rendered suitable for oral administration (eg, tablet, capsule, etc.) using techniques known to one of ordinary skill in the art.

V jedné konkrétní variantě obsahují transportní systémy mikročástice propojených kopolymerů polymetakrylové kyseliny a polyethylen glykolu a jsou naplněné inzulínem. Tento systém je v podstatě efektivní neboť struktura kopolymerů vykazuje na pH závislé rozvolňování a tím ochraňuje inzulín při průchodu přípravku skrz nepříznivé prostředí v žaludku. Postranní skupiny PEGu také slouží jako promotory adheze čímž zvyšují rezidentní čas hydrogelového nosiče na požadovaném místě. Jak je uvedeno v příkladu 2, mukoadhezivní vlastnosti hydrogelů jsou silně ovlivněny pH čímž je zlepšena adheze k sliznici ve střevě spíše než v žaludku. Postranních skupiny polymeru PEGu slouží také jako peptidové stabilizátory a pomáhají udržovat biologickou aktivitu bioaktivních látek, jako je např. inzulín.In one particular variation, the microparticle delivery systems comprise interconnected copolymers of polymethacrylic acid and polyethylene glycol and are filled with insulin. This system is essentially effective because the structure of the copolymers exhibits pH-dependent disintegration and thereby protects the insulin as it passes through the adverse environment of the stomach. The PEG side groups also serve as adhesion promoters thereby increasing the resident time of the hydrogel carrier at the desired site. As shown in Example 2, the mucoadhesive properties of hydrogels are strongly influenced by the pH thereby improving adhesion to the mucosa in the intestine rather than in the stomach. The side groups of the PEG polymer also serve as peptide stabilizers and help maintain the biological activity of bioactive substances such as insulin.

Vznik meziřetězcových komplexů v hydrogelovém kopolymerů je citlivý k povaze a pH okolního prostředí stejně jako složení kopolymerů a délce řetězců. V kyselém prostředí žaludku jsou hydrogely v komplexovaném stavu díky vzniku meziřetězcových komplexů stabilizovaných vodíkovými vazbami mezi protony karboxylových kyselin a etherickou skupinou řetězců. Za těchto podmínek látky s molekulovou hmotností alespoň 1000 ( např. inzulín) nemohou v podstatě procházet z hydrogelů díky malé velikosti ok , ξ, a tím jsou tyto látky chráněné předThe formation of interchain complexes in hydrogel copolymers is sensitive to the nature and pH of the environment as well as the composition of the copolymers and the chain length. In the acidic environment of the stomach, hydrogels are in a complexed state due to the formation of interchain complexes stabilized by hydrogen bonds between the carboxylic acid protons and the ether group of the chains. Under these conditions, substances with a molecular weight of at least 1000 (eg insulin) cannot essentially pass from the hydrogels due to the small mesh size, ξ, and thus they are protected from

9999 • · · ·· ·· e · « «9999 • · · ·····

9 9 · · ····9 9 · · ····

8· · · · · 99 »·· 9998 · 99 · 999

9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9

99 999 999 99 99 nepříznivým prostředím žaludku. Jak částice procházejí žaludkem a vstupují do střeva, pH prostředí narůstá nad přechodné pH gelu. Komplexy se okamžitě rozpadají a velikost ok hydrogelové sítě rapidně narůstá což vede k uvolnění látek s molámí hmotností menší než 100 000. Z toho vyplývá, že P(MAA-g-EG) hydrogely mohou být použity jako efektivní transportní systémy pro orální aplikaci látek s molekulovou hmotností v rozsahu od asi 1000 do přibližně 100 000.99 999 999 99 99 adverse stomach environment. As the particles pass through the stomach and enter the intestine, the pH of the environment rises above the transient pH of the gel. The complexes disintegrate immediately and the mesh size of the hydrogel network increases rapidly resulting in the release of substances with a molar mass of less than 100,000. It follows that P (MAA-g-EG) hydrogels can be used as efficient delivery systems for oral delivery of a molecular weight in the range of about 1000 to about 100,000.

PŘEHLED OBRÁZKŮ NA VÝKRESECHBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 Reverzibilní vytváření komplexů v P(MAA-g-EG) hydrogelech. C představuje zachycenou bioaktivní složku.Giant. 1 Reversible complexing in P (MAA-g-EG) hydrogels. C represents the captured bioactive component.

Obr. 2 Odpovídající objem frakce polymeru jako funkce pH pro vzorky obsahující PEG štěpy o MV 1000 a poměru MAA : EG 1:1 při 37 °C.Giant. 2 Corresponding volume of polymer fraction as a function of pH for samples containing PEG 1000 MV grafts and a 1: 1 MAA: EG ratio at 37 ° C.

Obr. 3 Odpovídající velikost ok jako funkce pH pro vzorky obsahující PEG štěpy o MV 1000 a poměru MAA : EG 1:1 při 37 °C.Giant. 3 Corresponding mesh size as a function of pH for samples containing PEG 1000 MV grafts and a 1: 1 MAA: EG ratio at 37 ° C.

Obr. 4 Kontrolované štěpení proxyphylinu v roztoku o pH 3,2 (e) a 7,4 () a vitamínu Bí2 při pH 3,2 (o) a 7,4 (o) v pufrovaném fyziologickém roztoku při 37 °C.Giant. 4 Controlled cleavage proxyphylinu in solution at pH 3.2 (e) and 7.4 (), and vitamin B I2 at pH 3.2 (o) 7.4 (o) in buffered saline at 37 ° C.

Obr. 5a Postupné uvolňování theophyllinu in-vitro z P(MAA-g-EG) hydrogelu při 37 °C.Giant. 5a Gradual release of theophyllin in-vitro from P (MAA-g-EG) hydrogel at 37 ° C.

Obr. 5b Postupné uvolňování vancomycinu in-vitro z P(MAA-g-EG) hydrogelu při 37 °C.Giant. 5b Gradual release of vancomycin in-vitro from P (MAA-g-EG) hydrogel at 37 ° C.

Obr. 5c Postupné uvolňování insulinu in-vitro z P(MAA-g-EG) hydrogelu při 37 °C.Giant. 5c Gradual release of insulin in-vitro from P (MAA-g-EG) hydrogel at 37 ° C.

Obr.6 Adhezivní chování P(MAA-g-EG) hydrogelu obsahujícího 1:1 MAA/EG a štěpu řetězců PEGu o molekulární váze 1000 při hodnotách pH 3,2 a 7,4 v kontaktu s hovězím mucinem z podčelistních žláz.Fig. 6 Adhesion behavior of the P (MAA-g-EG) hydrogel containing 1: 1 MAA / EG and PEG chains of 1000 molecular weight chains at pH 3.2 and 7.4 in contact with bovine mucin from the sub-jaw glands.

Obr. 7 Koncentrace krevní glukózy u krys po orálním podání P(MAA-g-EG) hydrogelu obsahujícího inzulín v množství 25 U/kg (o) a 50 U/kg (e) a roztoku inzulínu 50 U/kg () (N = 5).Giant. 7 Blood glucose concentration in rats after oral administration of P (MAA-g-EG) hydrogel containing insulin of 25 U / kg (o) and 50 U / kg (e) and insulin solution of 50 U / kg () (N = 5 ).

Obr. 8 Koncentrace krevní glukózy u krys po orálním podání P(MAA-g-EG) hydrogelu obsahujícího inzulín v množství 25 U/kg bez aprotininu (o) a s aprotininem (♦) a roztoku inzulínu 50 U/kg () (N = 5).Giant. 8 Blood glucose concentration in rats after oral administration of 25 U / kg insulin-containing P (MAA-g-EG) hydrogel without aprotinin (o) and with aprotinin (♦) and insulin solution 50 U / kg () (N = 5) .

Obr. 9 Reakce krevní glukózy u zdravých (·) a diabetických (o) samců krys kmene Wistar po orální podání P(MAA-g-EG) mikrokuliček (25 IU/kg dávka inzulínu vzhledem k tělesné váze) za použití gelatinových kapsulí.Giant. Blood glucose reactions in healthy (·) and diabetic (o) male Wistar rats following oral administration of P (MAA-g-EG) microspheres (25 IU / kg body weight insulin) using gelatin capsules.

Obr. 10 Reakce krevní glukózy diabetických samců krys po orální podání P(MAA-g-EG) mikrokuliček (25 IU/kg tělesné váhy) za použití Eudragitových kapsulí.Giant. Blood glucose reactions of diabetic male rats following oral administration of P (MAA-g-EG) microspheres (25 IU / kg body weight) using Eudragit capsules.

• · • · » • · • ♦ · »· ··«« • *»<· · • »....«.

• ·· ·• ·· ·

• · 9· *·• 9

Obr. 11 Reakce krevní glukózy u zdravých psů (25 kg) po orální podání P(MAA-g-EG) mikrokuliček (25 IU/kg dávka inzulínu vzhledem k tělesné váze) za použití gelatinových kapsulí.Giant. Blood glucose response in healthy dogs (25 kg) following oral administration of P (MAA-g-EG) microspheres (25 IU / kg insulin dose relative to body weight) using gelatin capsules.

Obr. 12 Reakce krevní glukózy u diabetických psů (25 kg) po orální podání P(MAA-g-EG) mikrokuliček (25 IU/kg dávka inzulínu vzhledem k tělesné váze) za použití gelatinových kapsulí.Giant. 12 Blood glucose response in diabetic dogs (25 kg) following oral administration of P (MAA-g-EG) microspheres (25 IU / kg body weight insulin) using gelatin capsules.

PŘÍKLADY PROVEDENÍ VYNÁLEZUEXAMPLES OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

PŘÍKLAD 1 .Uvolňování obsahu P(MAA-g-EG) hydrogelu v závislosti na pHEXAMPLE 1. Release of P (MAA-g-EG) hydrogel content as a function of pH

Schopnost P(MAA-g-EG) hydrogelu fungovat jako nosič byla testována pro tři látky s rozdílnou molekulovou hmotností: theophylin (MH = 180,2), vancomycin (MH = 1485,7) a inzulín (MH 5733,2).The ability of the P (MAA-g-EG) hydrogel to function as a carrier has been tested for three substances with different molecular weights: theophylin (MH = 180.2), vancomycin (MH = 1485.7) and insulin (MH 5733.2).

P(MAA-g-EG) hydrogely byly připraveny při 37 °C polymerizací metakrylové kyseliny a polyethylen glykol metakrylátu v bezradikálovém roztoku a oligomemí řetězce byly zesíťovány tetraethylen glykol dimetakrylátem. Vzniklé hydrogely byly promývány jeden týden v deionizované vodě aby byl odstraněn nazreagovaný monomer a nezesíťované oligomemí řetězce, vysušeny ve vakuu na prášek s průměrem částic v rozsahu od 100 do 150 pm. Experimenty s inkorporací léčiv byly testovány pro: theophylin (MH = 180,2), vancomycin (MH = 1485,7) a inzulín (MH = 5733,2). Každé léčivo bylo rozpuštěno ve fosfátovém pufru pH = 7,4 a k tomuto roztoku byly přidány P(MAA-g-EG) hydrogely tak aby byly rovnoměrně naplněny požadovaným léčivem. Hydrogel byl poté přenesen do kyselého prostředí tak aby vznikly interpolymerní komplexy a tím se redukovala velikost ok hydrogelu. Mikročástice hydrogelu byly izolovány filtrací a vysušeny ve vakuu. Inkorporační účinnost byla poté vypočítána ze zbytku léčiva v roztoku zbylém po filtraci mikročástic, vzhledem k původní koncentraci a byla stanovena pomocí HPLC.P (MAA-g-EG) hydrogels were prepared at 37 ° C by polymerization of methacrylic acid and polyethylene glycol methacrylate in a non-radical solution, and the oligomer chains were cross-linked with tetraethylene glycol dimethacrylate. The resulting hydrogels were washed for one week in deionized water to remove unreacted monomer and uncrosslinked oligomeric chain, dried under vacuum to a powder with a particle diameter ranging from 100 to 150 µm. Drug incorporation experiments were tested for: theophylin (MH = 180.2), vancomycin (MH = 1485.7) and insulin (MH = 5733.2). Each drug was dissolved in phosphate buffer pH = 7.4 and P (MAA-g-EG) hydrogels were added to this solution to be evenly filled with the desired drug. The hydrogel was then transferred to an acidic medium to form interpolymer complexes and thereby reduce the mesh size of the hydrogel. The hydrogel microparticles were isolated by filtration and dried under vacuum. Incorporation efficiency was then calculated from the remainder of the drug in the solution remaining after microparticle filtration, relative to the original concentration, and was determined by HPLC.

Experimenty s uvolňováním léčiv probíhaly podle metody Japanese Pharmacopoeia (JP), Přípravek byl míchán míchadlem při 100 rpm ve 37 °C v první (pH = 1,2) a v druhé (pH = 6,8) lázni podle JP. Po dvou hodinách inkubace v první lázni byly vzorky polymeru sebrány filtrací a přeneseny do druhé lázně o pH = 6,8. Koncentrace léčiva byla měřena pomocí HPLC. Experimenty s uvolňováním léčiv probíhaly podle metody Japanese Pharmacopoeia (JP). Přípravek byl míchán míchadlem při 100 rpm ve 37 °C v první (pH - 1,2) a v druhé (pH = 6,8) lázni podle JP. Po dvou hodinách inkubace v první lázni byly vzorky polymeru sebrány filtrací a přeneseny do druhé lázně o pH = 6,8. Koncentrace léčiva byla měřena pomocí HPLC.Drug release experiments were performed according to the Japanese Pharmacopoeia (JP) method. The formulation was stirred with a stirrer at 100 rpm at 37 ° C in the first (pH = 1.2) and second (pH = 6.8) baths according to JP. After two hours of incubation in the first bath, polymer samples were collected by filtration and transferred to a second bath at pH = 6.8. Drug concentration was measured by HPLC. Drug release experiments were performed according to the Japanese Pharmacopoeia (JP) method. The formulation was stirred with a stirrer at 100 rpm at 37 ° C in the first (pH-1.2) and second (pH = 6.8) bath according to JP. After two hours of incubation in the first bath, polymer samples were collected by filtration and transferred to a second bath at pH = 6.8. Drug concentration was measured by HPLC.

Průměr inkorporační efektivity inzulínu do hydrogelu dosahuje 94 % po 30 minutách od začátku experimentu, což naznačuje že tento polymer je vhodným nosičem pro inzulín. Výsledky experimentů s uvolňováním theophylinu, vancomycinu a inzulínu z P(MAA-g-EG) hydrogelu ·· ·· » · · ' » » · 4 ··· ··« jsou uvedeny na Obr. 5a, 5b a 5c. Uvolňování těchto látek z hydrogelu je redukováno v kyselém prostředí (viz první dvě hodiny uvolňování). Nejrychlejší míra uvolňování je v pufrovaném roztoku o pH 6,8. Tato závislost je patrnější pro látky s vyšší molekulovou hmotností, méně než 10 % inzulínu bylo uvolněno z hydrogelu v prostředí simulované gastritické tekutiny ( pH = l,3)během první fáze experimentu. Po přenesení částic do pufrovaného roztoku o pH = 7,4 hydrogely se rapidně rozvolní a umožní uvolnění inzulínu. Tyto výsledku naznačují že kopolymery P(MAA-g-EG) jsou použitelné pro vývoj nosičů pro orální aplikaci.The average incorporation efficiency of insulin into the hydrogel reaches 94% 30 minutes after the start of the experiment, indicating that this polymer is a suitable carrier for insulin. The results of theophylline, vancomycin and insulin release experiments from the P (MAA-g-EG) hydrogel are shown in Fig. 4. 5a, 5b and 5c. The release of these compounds from the hydrogel is reduced in an acidic environment (see first two hours of release). The fastest release rate is in a buffered solution of pH 6.8. This dependence is more evident for higher molecular weight substances, less than 10% of the insulin was released from the hydrogel in the simulated gastric fluid environment (pH = 1.3) during the first phase of the experiment. Upon transfer of the particles to a buffered solution of pH = 7.4, the hydrogels rapidly disintegrate to allow the release of insulin. These results indicate that P (MAA-g-EG) copolymers are useful for the development of carriers for oral administration.

PŘÍKLAD 2. In vitro mukoadhezní studieEXAMPLE 2. In vitro mucoadhesion study

P(MAA-g-EG) hydrogely byly připraveny ve formě tenkého filmu z roztoku polymerizační technikou. Poté byly rozvolněny rovnoměrně v pufrovaném roztoku DMGA při pH 3,2 a 7,4. Rozvolněné hydrogely byly rozřezány na disky o průměru 20 cm a umístěny do zařízení testujícího tah při 25 °C a 90 % vlhkosti. Polymemí vzorky byly zafixovány na vrchní držák testeru za použití cyanakrylátového lékařského lepidla, zatímco vzorky hovězí submaxilární sliznice byly umístěny na spodní držák za použití stejného lepidla. Čelisti testeru byly sevřeny a vzorky byly v těsném kontaktu 15 minut a poté byly čelisti rozevírány rychlostí 1 mm/min. Síla nutná k odtržení byla měřena jako funkce oddělení. Síla odtržení odpovídající síle bioadheze byla vypočítána jako plocha pod křivkou.P (MAA-g-EG) hydrogels were prepared in the form of a thin film from solution by the polymerization technique. They were then evenly distributed in buffered DMGA at pH 3.2 and 7.4. The disintegrated hydrogels were cut into 20 cm diameter discs and placed in a tensile testing device at 25 ° C and 90% humidity. Polymer samples were fixed to the top tester holder using cyanoacrylate medical glue, while bovine submaxillary mucosa samples were placed on the bottom holder using the same glue. The tester jaws were clamped and the samples were in close contact for 15 minutes before the jaws were opened at 1 mm / min. The force required to detach was measured as a function of separation. The peel strength corresponding to the bioadhesion strength was calculated as the area under the curve.

P(MAA-g-EG) hydrogely fungují jako transportní zařízení pro inzulín při orální aplikaci neboť jsou schopné pozastavit účinek proteázových inhibitorů a také protože adherují na sliznici střeva což umožní těsný kontakt a zlepší absorpci léčiva.P (MAA-g-EG) hydrogels function as insulin delivery devices for oral administration because they are able to suspend the effect of protease inhibitors and also because they adhere to the intestinal mucosa allowing close contact and improving drug absorption.

Jakmile jsou hydrogely obsahující inzulín umístěny do intestinální tekutiny, jsou hydrogely téměř okamžitě rozvolněny což umožní uvolnění inzulínu. P(MAA-g-EG) mikročástice byly rozvolňovány 1 hodinu v fosfát-fyziologickém roztoku a poté přeneseny do intestinální tekutiny. Proteolýza inzulínu v intestinální tekutině byla měřena pomocí inzulínového EIA kitu. Více než 50 % biologické aktivity inzulínu se zachovalo po dobu více než 1 hodiny v přítomnosti proteolytických enzymů. Naproti tomu pokud je pouze inzulín rozpuštěn v intestinální tekutině, jeho biologická aktivita se rapidně ztrácí. P(MAA-g-EG) hydrogely chrání inzulín navázáním vápníku na ionizované postranní skupiny, což snižuje aktivitu proteolytických enzymů.Once the insulin-containing hydrogels are placed in the intestinal fluid, the hydrogels are released almost immediately to allow insulin release. P (MAA-g-EG) microparticles were disintegrated for 1 hour in phosphate-saline and then transferred to intestinal fluid. Proteolysis of insulin in intestinal fluid was measured using an insulin EIA kit. More than 50% of the biological activity of insulin was maintained for more than 1 hour in the presence of proteolytic enzymes. In contrast, when only insulin is dissolved in the intestinal fluid, its biological activity is rapidly lost. P (MAA-g-EG) hydrogels protect insulin by binding calcium to ionized side groups, reducing the activity of proteolytic enzymes.

Navíc P(MAA-g-EG) hydrogely vykazují mukoadhezivní charakteristiky díky přítomnosti řetězců PEGu které slouží jako promotory adheze. Mukoadhezivní charakteristiky P(MAA-gEG) hydrogelů jsou silně závislé na pH okolní tekutiny (Obr. 6). Plocha pod křivkou na Obr. 6 odpovídá adhezivní síle mezi gelem a sliznici. V podmínkách simulovaného střevního pH (7,4) byla adhezivní síla mezi gelem a sliznici značně vyšší. Pro reálné porovnání mukoadhezivních • · · ·In addition, P (MAA-g-EG) hydrogels exhibit mucoadhesive characteristics due to the presence of PEG chains that serve as adhesion promoters. The mucoadhesive characteristics of the P (MAA-gEG) hydrogels are strongly dependent on the pH of the surrounding fluid (Fig. 6). The area under the curve in FIG. 6 corresponds to the adhesive force between the gel and the mucosa. Under the simulated intestinal pH (7.4) conditions, the adhesive force between the gel and the mucosa was significantly higher. For a real comparison of mucoadhesive • · · ·

• · · · · · • · · ······ • · · · ··· · · · · · · · charakteristik hydrogelů, síla adheze byla normalizována vzhledem k gelové frakci polymeru (viz. tabulka 2) Normalizovaná míra adheze byla o dva řády vyšší pro hydrogely v nekomplexovaném stavu v porovnání s komplexovanými hydrogely. Z toho vyplývá, že hydrogely adherují na sliznici střeva v daleko větší míře než na sliznici žaludku. Proto je rezidentní čas inzulínových nosičů daleko delší v oblasti, kde může být inzulín absorbován.Hydrogen characteristics, adhesion strength normalized to polymer gel fraction (see Table 2) Normalized adhesion rate was two orders of magnitude higher for uncomplexed hydrogels compared to complexed hydrogels. It follows that hydrogels adhere to the mucosa of the intestine to a much greater extent than to the gastric mucosa. Therefore, the resident time of insulin carriers is much longer in the area where insulin can be absorbed.

Tabulka 2. Míra adheze P(MAA-g-EG) hydrogelů obsahujících 1:1 MAA/EG a připojené řetězce PEGu o molekulové hmotnosti 1000.Table 2. Adhesion rate of P (MAA-g-EG) hydrogels containing 1: 1 MAA / EG and attached PEG chains of 1000 molecular weight.

pH míra adheze objem frakce normalizovaná míra adhezepH adhesion rate fraction volume normalized adhesion rate

W 106 (J)polymeru, Ο2/5_WZ(Q2/5)2/3 106 (J)W 10 6 (J) of polymer, Ο2 / 5_WZ (Q2 / 5) 2/3 10 6 (J)

3,2 5,38 0,693 62,13.2 5.38 0.693 62.1

7,4 9,34 0,049 67207.4 9.34 0.049 6720

Rozdíly v adhezivních charakteristikách hydrogelů při různých hodnotách pH jsou dány rozdíly v pohyblivosti skupin PEGu v každém materiálu. Ve vysoce rozvolněném nekomplexovaném stavu jsou řetězce PEGu volné a schopné prostoupit do sliznice a mohou pak sloužit jako kotvy při adhezi. V komplexovaném stavu řetězce PEGu v P(MAA-g-EG) hydrogelech tvoří komplexy s kostrou nosiče a nemohou pak adherovat na sliznici a vytvářet dočasné kotvy.The differences in adhesion characteristics of hydrogels at different pH values are due to differences in the mobility of the PEG groups in each material. In a highly relaxed uncomplexed state, the PEG chains are free and able to penetrate the mucosa and can then serve as anchors for adhesion. In the complexed state of the PEG chain in P (MAA-g-EG) hydrogels, they form complexes with the backbone and cannot then adhere to the mucosa and form temporary anchors.

PŘÍKLAD 3. In vivo podání inzulínu potkanůmEXAMPLE 3. In vivo administration of insulin to rats

Kopolymery byly připraveny polymerizací metakrylové kyseliny a polyethylen glykol metakrylátu v roztoku bez radikálů. Vzniklé hydrogely byly promývány jeden týden v deionizované vodě aby byl odstraněn nazreagovaný monomer a nezesilované oligomerní řetězce. Hydrogely byly poté vysušeny ve vakuu na prášek s průměrem částic v rozsahu od 100 do 150 pm. Krystalický vepřový inzulín (26,9 U/mg) byl naplněn rovnoměrně do gelů. 4ástice hydrogelů naplněné léčivem byly filtrovány a promyty aby se odstranily zbytky léčiva z povrchu, a poté byly vysušeny ve vakuu.The copolymers were prepared by polymerizing methacrylic acid and polyethylene glycol methacrylate in a free radical solution. The resulting hydrogels were washed for one week in deionized water to remove unreacted monomer and un-amplified oligomer chains. The hydrogels were then dried under vacuum to a powder with a particle diameter ranging from 100 to 150 µm. Crystalline pig insulin (26.9 U / mg) was filled evenly into the gels. The drug loaded hydrogel particles were filtered and washed to remove drug residues from the surface, and then dried in vacuo.

Samci potkanů kmene Wistar (200 g) byli udržováni bez potravy 24 hodin. Pak byly potkani fixováni v ležící poloze a byl jim podán inzulín v polymerních mikročásticích za použití gelatinové kapsule, která se rozpustí v žaludku. Sérová glukóza byla monitorována odběrem 0,2 ml alikvotů krevních vzorků z jugulární cévy před experimentem a 0,25, 0,5, 1, 2, 4, 6 a 8 hodin po aplikaci. Sérum bylo odděleno centrifugací při 3000 rpm po dobu 3 minut a zamraženo až do analýzy. Hladina sérového inzulínu byla stanovena enzymatickou imuno analýzou za použitíMale Wistar rats (200 g) were kept without food for 24 hours. Then, the rats were fixed in a lying position and given insulin in polymeric microparticles using a gelatin capsule that dissolves in the stomach. Serum glucose was monitored by collecting 0.2 ml aliquots of blood samples from the jugular vessel before the experiment and 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 6, and 8 hours after administration. Serum was collected by centrifugation at 3000 rpm for 3 minutes and frozen until analysis. Serum insulin levels were determined by enzymatic immunoassay using

·· ·· · ·· · • · · · · · • · · *····· • · · · • · · · · · ·· · · inzulínového EIA kitu. Hladina sérové glukózy byla stanovena glukózo oxidázovou metodou za použití glukóza B-test kitu.• The insulin EIA kit. • • • • • • • • • • • • • • • • Serum glucose levels were determined by the glucose oxidase method using a glucose B-test kit.

Obr. 7 sumarizuje reakci krevní glukózy u potkanů na podaný inzulín obsažený v P(MAA-g-EG) mikročásticích. Během 2 hodin po podání polymerní formy léčiva byl pozorován silný hypoglykemický efekt (snížení hladiny krevní glukózy). Míra tohoto snížení hladiny glukózy v krvi závisí silně na dávce inzulínu. Žádná reakce nebyla pozorována u potkanů kterým byl podán roztok inzulínu.Giant. 7 summarizes the rat glucose response to insulin administered in P (MAA-g-EG) microparticles. A strong hypoglycaemic effect (lowering blood glucose) was observed within 2 hours after administration of the polymeric drug form. The extent of this reduction in blood glucose depends strongly on the insulin dose. No reaction was observed in rats treated with insulin solution.

Efekt aplikace přípravku obsahujícího P(MAA-g-EG) hydro gely obsahující inzulín a inhibitor proteáz aprotinin je ukázán na Obr. 8. Kontrolní skupině potkanů byl podán P(MAA-g-EG) hydrogel obsahující inzulín bez proteáz (pro srovnání) a další skupině byl podán roztok inzulínu v množství 50 U/kg (aby sloužily jako kontrola).The effect of applying a formulation comprising P (MAA-g-EG) hydrogel gels containing insulin and the protease inhibitor aprotinin is shown in FIG. 8. A control group of rats received P (MAA-g-EG) hydrogel containing protease-free insulin (for comparison) and another group received an insulin solution of 50 U / kg (to serve as a control).

PŘÍKLAD 4. In vivo studie s diabetickými potkany a psyEXAMPLE 4. In vivo studies with diabetic rats and dogs

Diabetes byl vyvolán u zdravých samců potkanů kmene Wistar podáním straptozotocinu. U zdravých psů byl diabetes indukován pomocí alloxanu. P(MAA-g-EG) mikrokuličky byly připraveny polymerizací metakrylové kyseliny a polyethylen glykol dimetakrylátu (PEG MH = 1000) v suspenzi bez radikálů. Tetraethylen glykol dimetakrylát byl přidán jako zesíťující agens. 2,2'-azobis-isobutyronitril (AIBN) byl přidán v množství 0,5 % celkového monomeru jako tepelný iniciátor reakce.Diabetes was induced in healthy male Wistar rats by administration of straptozotocin. In healthy dogs, diabetes was induced by alloxan. P (MAA-g-EG) microspheres were prepared by polymerizing methacrylic acid and polyethylene glycol dimethacrylate (PEG MH = 1000) in a free radical suspension. Tetraethylene glycol dimethacrylate was added as a cross-linking agent. 2,2'-Azobis-isobutyronitrile (AIBN) was added in an amount of 0.5% of the total monomer as thermal initiator of the reaction.

Mikročástice P(MAA-g-EG) hydrogelu byly rovnoměrně naplněny inzulínem. Roztok hovězího pankreatického inzulínu byl rozpuštěn v 200μ1 IN NaOH. Roztok inzulínu byl naředěn 20 ml fosfátového pufru (pH = 7,4) a normalizován pomocí 0,1 N NaOH. Do tohoto roztoku byly na 24 hodin přidány suché P(MAA-g-EG) hydrogely. Poté byly částice odfiltrovány a promyty 100 ml roztoku 0,1 N HC1 aby došlo ke zkomplexování hydrogelů a odstranění zbytků pufru. Mikrokuličky naplněné inzulínem byly poté vysušeny ve vakuu a skladovány při 4 °C. Míra naplnění byla měřena pomocí HPLC analýzy koncentrace inzulínu v původním roztoku a ve filtrátu po promytí.P (MAA-g-EG) hydrogel microparticles were evenly filled with insulin. The bovine pancreatic insulin solution was dissolved in 200μ1 IN NaOH. The insulin solution was diluted with 20 ml of phosphate buffer (pH = 7.4) and normalized with 0.1 N NaOH. Dry P (MAA-g-EG) hydrogels were added to this solution for 24 hours. The particles were then filtered off and washed with 100 ml of a 0.1 N HCl solution to complex the hydrogels and remove the residual buffer. The insulin-filled microspheres were then dried under vacuum and stored at 4 ° C. The fill rate was measured by HPLC analysis of the insulin concentration in the original solution and in the filtrate after washing.

Před podáním P(MAA-g-EG) hydrogelů naplněných inzulínem potkanům kmene Wistar (250 g), byli potkani udržováni 24 hodin bez potravy. Pak byly potkani fixováni v ležící poloze a byl jim ústním otvorem podán inzulín v polymerních mikročásticích a v kontrolním roztoku za použití gelatinové kapsule a kapsule připravené pomocí Eudragitu LI00. Gelatinová kapsle se rozpustí v žaludku velmi rychle, zatímco kapsule z Eudragitu se bude rozpouštět značně pomaleji.Prior to administration of insulin-loaded P (MAA-g-EG) hydrogels to Wistar rats (250 g), rats were kept free of food for 24 hours. Then, the rats were fixed in the supine position and were injected through the orifice with insulin in polymeric microparticles and control solution using a gelatin capsule and a capsule prepared with Eudragit L100. The gelatin capsule dissolves very quickly in the stomach, while the Eudragit capsule dissolves considerably more slowly.

Během experimentu byli potkani separováni (po čtyřech) a napájeni vodou. Odběry 0,2 ml alikvotů krevních vzorků z jugulámí cévy proběhly před experimentem a 0,25, 0,5, 1, 2, 4, 6 a 8 • · · · ··········During the experiment, rats were separated (four each) and fed with water. Samples of 0.2 ml aliquots of blood samples from the jugular vessel were taken before the experiment and 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 6, and 8.

1J ······ · • · ·· · · · «· « · · hodin po aplikaci. Krevní sérum bylo izolováno centrifugací při 3000 rpm po dobu 3 minut. Hladina krevní glukózy byla stanovena glukózo oxidázovou metodou za použití glukózového Btest kitu.1J ······ · · · · · · · «·« · · hours after application. Blood serum was isolated by centrifugation at 3000 rpm for 3 minutes. Blood glucose level was determined by the glucose oxidase method using a glucose Btest kit.

Diabetičtí psi (25 kg) byli hladověni po dobu 24 hodin před podáním léčiva. Polymemí léčivo bylo podáno za použití gelatinových kapsulí. Po aplikaci byli psi nakrmeni.Diabetic dogs (25 kg) were fasted for 24 hours prior to drug administration. The polymeric drug was administered using gelatin capsules. After application, the dogs were fed.

Během experimentu byli psi ustájeni a napájeni vodou. Krevní vzorky byly odebrány katetrizací. Hladina glukózy v krvi byla stanovena přenosným analyzátorem glukózy.During the experiment, the dogs were housed and watered. Blood samples were collected by catheterization. The blood glucose level was determined by a portable glucose analyzer.

Zatímco řada systémů byla efektivní pro snižování hladiny krevní glukózy u zdravých zvířat po podání inzulínu obsaženého v polymemím nosiči, nebyl podobný výsledek pozorován u zvířat diabetických. Reakce krevní glukózy u diabetických a zdravých potkanů po podání mikročástic P(MAA-g-EG) obsahujících inzulín za použití gelatinových kapslí (dávka 25 IU/kg) je znázorněna na obr. 9. Hladina krevní glukózy u diabetických potkanů byla snížena až na 40 % původní hladiny. Snížená hladina glukózy v krvi setrvala po dobu více než 8 hodin, a míra snížení hladiny glukózy v krvi byla vyšší u zvířat diabetických než u zvířat zdravých. Navíc silný hypoglykemický efekt byl pozorován déle u diabetických zvířat. Reakce krevní glukózy diabetických potkanů na orální podání Eudragitových kapsulí obsahujících inzulín naplněný v P(MAA-g-EG) mikročásticích (dávka 25 IU/kg) je ukázána na obr. 10. Hladina krevní glukózy u těchto zvířat byla redukována o více než 50 % a setrvala snížená alespoň 8 hodin po aplikaci. Mikročástice uzavřené v Eudragitové kapsuli byly daleko účinnější než v případě gelatinových kapsulí, neboť mikročástice v Eudragitových kapsulích byly vystaveny nepříznivému prostředí horní části gastrointestinálního traktu kratší dobu díky pomalejšímu rozpouštění Eudragitových kapsulí. Krevní glukóza zdravých psů byla značně snížena po orálním podání jedné dávky polymerního léčiva (dávka 10 IU/kg). V čase 0 byli psi nakrmeni a normální reakcí těla je udržovat bazální hladinu. Po krmení však hladina krevní glukózy poklesla a po dobu 2 hodin po podání byla hladina krevní glukózy redukována o více než 20 % díky průniku inzulínu stěnou horní části tenkého střeva. Navíc, druhé snížení nastalo asi osm hodin po podání, stejně jako dříve bylo pozorováno u potkanů, pravděpodobně díky absorpci inzulínu v tlustém střevě. Hladina krevní glukózy po 8 hodinách stále pozvolna klesala, pravděpodobně díky absorpci inzulínu v tlustém střevě.While many systems were effective in lowering blood glucose levels in healthy animals following administration of the insulin contained in the polymeric carrier, a similar result was not seen in diabetic animals. The blood glucose response in diabetic and healthy rats after administration of insulin-containing P microparticles (MAA-g-EG) using gelatin capsules (dose 25 IU / kg) is shown in Fig. 9. Blood glucose levels in diabetic rats were reduced to 40 % of the original level. The decreased blood glucose level remained for more than 8 hours, and the blood glucose lowering rate was higher in diabetic animals than in healthy animals. In addition, a strong hypoglycaemic effect was observed longer in diabetic animals. The blood glucose response of diabetic rats to oral administration of insulin-loaded Eudragit capsules loaded with P (MAA-g-EG) microparticles (dose 25 IU / kg) is shown in Figure 10. Blood glucose levels in these animals were reduced by more than 50% and remained reduced for at least 8 hours after administration. The microparticles encapsulated in the Eudragit capsule were far more effective than the gelatin capsules since the microparticles in the Eudragit capsules were exposed to the adverse environment of the upper gastrointestinal tract for a shorter time due to the slower dissolution of the Eudragit capsules. Blood glucose of healthy dogs was significantly reduced after oral administration of a single dose of polymeric drug (10 IU / kg dose). At time 0, the dogs were fed and the body's normal response is to maintain basal levels. However, after feeding, blood glucose levels decreased and for 2 hours after administration, blood glucose levels were reduced by more than 20% due to the penetration of insulin through the upper small intestine wall. In addition, the second reduction occurred about eight hours after administration, as previously observed in rats, probably due to the absorption of insulin in the colon. Blood glucose levels continued to decrease gradually after 8 hours, probably due to the absorption of insulin in the colon.

Reakce hladiny krevní glukózy u diabetických psů také potvrdila příjem inzulínu po orální aplikaci. Krevní glukóza u diabetických psů byla také ovlivněna orální aplikací P(MAA-g-EG) hydrogelů obsahujících inzulín za použití gelatinových kapsulí (dávka 10 IU/kg). Následné krmení a podání polymerní lékové formy nejprve rapidně zvýší hladinu glukózy v krvi. Během jedné hodiny se začne hladina glukózy stabilizovat jak je postupně absorbován inzulín. Hladina ) · · • · ·· · I krevní glukózy u diabetických psů kterým byla podána polymemí léková forma je nakonec snížena o 40 % vzhledem ke psům, kterým žádný inzulín podán nebyl.The blood glucose response in diabetic dogs also confirmed insulin uptake after oral administration. Blood glucose in diabetic dogs was also affected by oral administration of insulin-containing P (MAA-g-EG) hydrogels using gelatin capsules (dose 10 IU / kg). Subsequent feeding and administration of the polymer dosage form first rapidly increases blood glucose levels. Within one hour, glucose levels begin to stabilize as insulin is gradually absorbed. Levels) Blood glucose in diabetic dogs given a polymer dosage form is eventually reduced by 40% compared to dogs that have not received any insulin.

Transportní systémy pro inzulín musí být schopny chránit léčivo od nepříznivých vlivů okolního prostředí v žaludku a dopravovat inzulín v biologicky aktivní formě po delší časový úsek, do oblastí s příznivějším prostředím pro absorpci inzulínu v gastrointestinálním traktu, jako je např. vrchní část tenkého střeva. Díky svým vlastnostem jsou pro tento účel P(MAA-g-EG) hydrogely ideální. P(MAA-g-EG) hydrogely jsou schopné efektivně doručovat biologicky aktivní inzulín po orální aplikaci. Toto léčivo se ukázalo účinné pro snižování hladiny krevní glukózy u diabetických psů a potkanů a tuto hladinu udržovat po dobu více než 8 hodin.Tyto látky jsou účinné neboť inzulín uzavřený v hydrogelu není uvolněn dokud hydrogel nedorazí do horní části tenkého střeva. Jakmile tam dorazí, adheruje okamžitě na sliznici což umožní těsný kontakt mezi nosičem a místem absorpce. Navíc polymery slouží k potlačení proteolytické aktivity enzymů ve střevě což je další faktor prodlužující životnost inzulínu ve střevě. Inhibiční účinek polymerů na funkci enzymů je dán pravděpodobně schopností polymeru vytvářet komplexy mezi kationty, jako je např. vápník, které jsou nezbytné pro funkci enzymů.Insulin delivery systems must be able to protect the drug from adverse environmental effects in the stomach and deliver insulin in biologically active form over extended periods of time to areas with a more favorable environment for insulin absorption in the gastrointestinal tract, such as the upper intestine. Due to their properties, P (MAA-g-EG) hydrogels are ideal for this purpose. P (MAA-g-EG) hydrogels are capable of efficiently delivering biologically active insulin after oral administration. This drug has been shown to be effective in reducing blood glucose levels in diabetic dogs and rats and to maintain this level for more than 8 hours. These substances are effective because insulin enclosed in the hydrogel is not released until the hydrogel reaches the upper small intestine. Once it arrives there, it adheres immediately to the mucosa allowing for close contact between the carrier and the site of absorption. In addition, polymers serve to suppress the proteolytic activity of enzymes in the intestine, which is another factor extending the life of insulin in the intestine. The inhibitory effect of polymers on the function of enzymes is probably due to the ability of the polymer to form complexes between cations, such as calcium, which are necessary for the function of the enzymes.

Claims (17)

Farmaceutický přípravek určený pro orální podávání, obsahující rozvolnění schopný hydrogelový nosič a labilní protein uzavřený uvnitř hydrogelového nosiče složeného ze zesíťovaného kopolymeru metakrylové kyseliny a polyalkylenglykolu monometaktylátu.A pharmaceutical composition for oral administration comprising a disintegrating hydrogel carrier and a labile protein enclosed within a hydrogel carrier composed of a crosslinked copolymer of methacrylic acid and polyalkylene glycol monometactlate. 2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím že, polyalkylenglykol monometakrylát je polyethylenglykol monometakrylát.A composition according to claim 1 wherein the polyalkylene glycol monomethacrylate is polyethylene glycol monomethacrylate. 3. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím že, hydrogelová kostra je zesíťována pomocí tetraethylenglykol dimetakrylátu.The composition of claim 1, wherein the hydrogel backbone is crosslinked with tetraethylene glycol dimethacrylate. 4. Přípravek podle nároku 2, vyznačující se tím že, molámí poměr metakrylové kyseliny a polyethylenglykol monometakrylátu je přibližně 1:1.The composition of claim 2, wherein the molar ratio of methacrylic acid to polyethylene glycol monomethacrylate is about 1: 1. 5. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím že, protein má molekulovou hmotnost od přibližně 1 000 do asi 20 000.The composition of claim 4, wherein the protein has a molecular weight of from about 1,000 to about 20,000. 6. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím že, tento protein je inzulín.6. A composition according to claim 4, wherein the protein is insulin. 7. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím že, polyethylenglykol monometakrylát má molekulovou hmotnost od přibližně 200 do asi 4 000.The composition of claim 4, wherein the polyethylene glycol monomethacrylate has a molecular weight of from about 200 to about 4,000. 8. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím že, hydrogel je tvořen mikročásticemi aje uzavřen v kapsuli.8. A formulation according to claim 4, wherein the hydrogel is microparticles and enclosed in a capsule. 9. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím že, kapsule je gelatinovákapsule.The composition of claim 4, wherein the capsule is a gelatin capsule. 10. Přípravek podle nároku 4, vyznačuj ící se tím že, dále obsahuje inhibitor proteáz.10. The composition of claim 4, further comprising a protease inhibitor. 11. Přípravek pro orální aplikaci inzulínu savcům, vyznačující se tím že, je obsahuje inzulín uzavřený v P(MAA-g-EG) hydrogelu.Composition for oral administration of insulin to mammals, characterized in that it comprises insulin encapsulated in a P (MAA-g-EG) hydrogel. 12. Přípravek podle nároku 11, vyznačuj ící se tím že, dále obsahuje inhibitor proteáz.12. The composition of claim 11, further comprising a protease inhibitor. 13. Přípravek podle nároku 11,vyznač ující se tím že, hydrogel je tvořen mikročásticemi a je uzavřen v kapsuli.13. The composition of claim 11, wherein the hydrogel is microparticles and enclosed in a capsule. 14. Přípravek podle nároku 11, vyznačující se tím že, kapsule je gelatinová kapsule.The composition of claim 11, wherein the capsule is a gelatin capsule. • · · · • · · · · · · • · · · · ······ • · · · · · • · · · · ··· ·· «9· · · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 15. Způsob podání therapeuticky efektivního množství proteinu savcům vyznačující se tím že, zahrnuje orální podání řečeného přípravku podle nároku 1 savcům.15. A method of administering a therapeutically effective amount of a protein to a mammal comprising oral administration of said composition according to claim 1 to the mammal. 16. Způsob přípravy přípravku podle nároku 1, vyznačující se tím že, zahrnuje kroky polymerizace metakrylové kyseliny a polyalkylenglykolu dimetakrylátu pomocí zesíťovacího agens za vzniku hydrogelového nosiče, přenesení tohoto hydrogelového nosiče do vodného roztoku proteinu, přičemž pH tohoto roztoku je vyšší než asi 5,4 a nakonec snížení pH roztoku na méně než 5,4 a izolace hydrogelových nosičů obsahujících protein.16. The method of claim 1, comprising the steps of polymerizing methacrylic acid and polyalkylene glycol dimethacrylate with a crosslinking agent to form a hydrogel carrier, transferring the hydrogel carrier to an aqueous protein solution, wherein the pH of the solution is greater than about 5.4. and finally lowering the pH of the solution to less than 5.4 and isolating the hydrogel carriers containing the protein. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím že, polyalkylenglykol monometakrylát je polyethylenglykol monometakrylát.17. The process of claim 16 wherein the polyalkylene glycol monomethacrylate is polyethylene glycol monomethacrylate.
CZ19993494A 1998-04-02 1998-04-02 Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use CZ349499A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19993494A CZ349499A3 (en) 1998-04-02 1998-04-02 Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19993494A CZ349499A3 (en) 1998-04-02 1998-04-02 Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ349499A3 true CZ349499A3 (en) 2000-03-15

Family

ID=5466833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19993494A CZ349499A3 (en) 1998-04-02 1998-04-02 Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ349499A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU727053B2 (en) Method for oral delivery of proteins
Foss et al. Development of acrylic-based copolymers for oral insulin delivery
Lowman et al. Oral delivery of insulin using pH‐responsive complexation gels
Nakamura et al. Oral insulin delivery using P (MAA-g-EG) hydrogels: effects of network morphology on insulin delivery characteristics
Peppas Devices based on intelligent biopolymers for oral protein delivery
Morishita et al. Mucosal insulin delivery systems based on complexation polymer hydrogels: effect of particle size on insulin enteral absorption
Kim et al. Polymeric drug delivery systems
Morishita et al. Elucidation of the mechanism of incorporation of insulin in controlled release systems based on complexation polymers
Kumar et al. Development of PEGDMA: MAA based hydrogel microparticles for oral insulin delivery
Lin et al. Glucagon-like peptide-1 functionalized PEG hydrogels promote survival and function of encapsulated pancreatic β-cells
Duchěne et al. Pharmaceutical and medical aspects of bioadhesive systems for drug administration
Peppas et al. Hydrogels in pharmaceutical formulations
WO1995003035A1 (en) Polymerized liposomes with enhanced stability for oral delivery
JP2012101095A (en) Biomaterial formed by nucleophilic addition reaction to conjugated unsaturated group
PT722470E (en) MULTIFUNCTIONAL ORGANIC POLYMERS
WO2020072729A1 (en) Oral dosage form with surface delivery of active agent
US20110040057A1 (en) Ligand-coupled initiator polymers and methods of use
Goto et al. Gastrointestinal transit and mucoadhesive characteristics of complexation hydrogels in rats
Arianto et al. The comparison of swelling, mucoadhesive, and release of ranitidine from spherical matrices of alginate, chitosan, alginate-chitosan, and calcium alginate-chitosan
Tuesca et al. Complexation hydrogels for oral insulin delivery: effects of polymer dosing on in vivo efficacy
CZ349499A3 (en) Pharmaceutical preparation intended for oral administration, process of its preparation and use
WO2008055254A2 (en) Formulations and methods for oral delivery of proteins
Smart Some formulation factors influencing the rate of drug release from bioadhesiw matrices
Rao et al. Bioadhesion and Factors Affecting the Bioadhesion of Microparticles 1
Gwon et al. New route for synthesizing poly (ethylene glycol)-acrylic acid hydrogels using γ-irradiation for drug delivery carriers

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic