DE10061944A1 - Mikropartikel mit verbessertem Freisetzungsprofil - Google Patents
Mikropartikel mit verbessertem FreisetzungsprofilInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Mikropartikel zur verzögerten Freisetzung eines physiologisch aktiven Wirkstoffs, die wenigstens einen Wirkstoff und eine polymere Matrix enthalten. Die erfindungsgemäßen Mikropartikel besitzen eine besonders vorteilhafte Freisetzungscharakteristik. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung derartiger Mikropartikel.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Mikropartikel zur
verzögerten Freisetzung eines physiologisch aktiven
Wirkstoffs, die wenigstens einen Wirkstoff und eine polymere
Matrix enthalten. Die erfindungsgemäßen Mikropartikel besitzen
eine besonders vorteilhafte Freisetzungscharakteristik. Die
Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung derartiger
Mikropartikel.
Bei der Verabreichung von Arzneimitteln ist es oftmals
wünschenswert, über einen längeren Zeitraum einen möglichst
konstanten Plasmaspiegel des Wirkstoffs zu erhalten. Dies ist
insbesondere dann schwer zu erreichen, wenn der entsprechende
Wirkstoff im Körper schnell abgebaut oder ausgeschieden wird.
Um wiederholte Applikationen in kurzen Zeitabständen zu
vermeiden, wurden verschiedene Depotarzneiformen
vorgeschlagen, die zum Ziel haben, über einen längeren
Zeitraum eine möglichst konstante Menge an Wirkstoff
freizusetzen. Derartige Depotarzneiformen haben oftmals die
Form von Mikropartikeln, die parenteral verabreicht werden
können, beispielsweise als Implantat oder durch subkutane
Injektion. In der Regel umfassen derartige Arzneiformen eine
Polymermatrix, in der der Wirkstoff verteilt ist
("microspheres"), oder einen wirkstoffhaltigen Kern, der von
einer polymerhaltigen Schicht umgeben ist (Mikrokapseln).
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um
Mikropartikel herzustellen.
Beim sogenannten W/O/W-Verfahren wird zunächst eine den
Wirkstoff enthaltende wäßrige Phase (W1) in einer organischen
Lösung des Polymers (O) dispergiert, die entstehende W1/O-
Emulsion wird dann in einer weiteren wäßrigen Phase (die
sogenannte äußere Phase; W2) dispergiert. Das Polymer wird
durch das Entfernen des organischen Lösungsmittels koazerviert
und bildet Mikropartikel. Durch das jeweilige
Dispergierverfahren kann die Partikelgröße beeinflußt werden.
Die Entstehung der Mikropartikel hängt schließlich noch von
der Möglichkeit des Abdampfens des Lösungsmittels ab. Deshalb
wird das W/O/W-Doppelemulsionsverfahren auch als "solvent
evaporation/extraction method/technique" bezeichnet. Nach
Aushärten der Mikropartikel und Entfernen der Lösungsmittel
erhält man Mikropartikel, die den Wirkstoff enthalten. Oft
enthalten derartige Mikropartikel viskositätserhöhende
Substanzen wie z. B. Gelatine.
Im Stand der Technik sind ebenfalls S/O/W-Verfahren bekannt,
bei denen der Wirkstoff nicht in einer wäßrigen Lösung
vorliegt, sondern als Feststoff (S). Der Feststoff wird dann
direkt in der organischen Phase (O) dispergiert. Die weiteren
Schritte entsprechen dem W/O/W-Verfahren.
Schließlich gibt es sogenannte S/O/O-Verfahren, bei denen die
äußere Phase keine wäßrige Phase ist, sondern eine nicht-
wäßrige Phase, die ein Schutzkolloid oder einen Emulgator
enthält.
Es ist wünschenswert, die an den Patienten zu verabreichende
Menge an Mikropartikeln möglichst gering zu halten.
Beispielsweise sollte das zu injizierende Volumen an
Mikropartikeln möglichst gering sein, damit unter anderem die
Schmerzen bei der Injektion geringer sind. Daher sollte der
Wirkstoffgehalt in den Mikropartikeln möglichst hoch sein. Die
Wirkstoffbeladung ist ein wichtiges Charakteristikum von
Mikropartikeln. Man unterscheidet zwischen praktischem und
theoretischem Beladungsgrad. Als Synonyme für den praktischen
Beladungsgrad werden auch die Ausdrücke effektiver
Beladungsgrad oder effektiver Wirkstoffgehalt verwendet. Der
theoretische Beladungsgrad ist wie folgt definiert:
Dabei handelt es sich um die Masse der während der Herstellung
eingesetzten Bestandteile. Der effektive Wirkstoffgehalt ist
wie folgt definiert:
Das Verhältnis aus effektivem Wirkstoffgehalt und
theoretischem Beladungsgrad wird als Verkapselungsausbeute
bezeichnet. Die Verkapselungsausbeute ist ein wichtiger
Prozeßparameter und ein Maß für die Effektivität des
Verfahrens:
Ebenfalls ein bedeutendes Kriterium ist das Freisetzungsprofil
der Mikropartikel. Die Wirkstofffreisetzung kann zeitlich grob
in drei Phasen unterteilt werden. In einer anfänglichen
"Burst"-Phase werden üblicherweise in relativ kurzer Zeit
erhebliche Mengen des in den Mikropartikeln enthaltenen
Wirkstoffs freigesetzt. Zum Teil handelt es sich hierbei um
Wirkstoff, der sich auf der oder nahe der Oberfläche der
Partikel befindet. Die Menge des in der "Burst"-Phase
freigesetzten Wirkstoffs sollte möglichst gering sein. In der
sich anschließenden "Lag"-Phase ist bei den bisher im Stand
der Technik bekannten Zubereitungen die Wirkstofffreisetzung
vernachlässigbar gering, insbesondere beim Einsatz von PLGA-
Polymeren als Matrixbildner. Es wäre wünschenswert, daß
während der "Lag"-Phase eine über den Freisetzungszeitraum
möglichst konstante Wirkstoffabgabe erfolgt. In der
abschließenden Phase der Bioerosion werden die Partikel
hydrolysiert und geben so durch starken Massenverlust und
Molekulargewichtsverlust verstärkt Wirkstoff frei.
Idealerweise würde bereits während der "Lag"-Phase die gesamte
Wirkstoffmenge freigesetzt werden.
Kishida et al. (1990) J. Controlled Release 13, 83-89
untersuchen den Einfluß von Beladungsgrad, Wirkstofflipophilie
und Lösungsmittelentfernungsrate an der lipophilen Substanz
Sudan III verglichen mit dem polaren Etoposid. Es zeigte sich
beim Einsatz von Polyvinylalkohol als Stabilisator, daß die
Entfernung des Lösungsmittels während der Aushärtungsphase
mittels verschiedener Vakuumeinstellungen keinen Einfluß auf
die Freisetzung hat.
In Cleland et al. (1997) J. Controlled Release 47, 135-150
wird für ein W/O/W-Verfahren mit PLGA zur Verkapselung von
gp120 der Einfluß der kinematischen Viskosität des Polymers in
der Primäremulsion und der Gebrauch von überschüssigem
Dichlormethan in der äußeren Phase auf Wirkstoffbeladung und
-freisetzung während der "Burst"-Phase untersucht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mikropartikel
bereitzustellen, die ein vorteilhaftes Freisetzungsprofil
aufweisen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Mikropartikel mit
einer höheren Gesamtfreisetzung erhalten werden, wenn die
äußere Phase, zu der die Primäremulsion gegeben wird,
vorgekühlt wird. In der vorliegenden Anmeldung gilt als
verwertbare Gesamtfreisetzung der prozentuale Anteil der in
den Mikropartikeln enthaltenen Gesamtmenge an Wirkstoff, der
innerhalb von 900 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung
freigesetzt wird. Ebenfalls wurde gefunden, daß die Menge des
während der "Burst"-Phase freigesetzten Wirkstoffs signifikant
reduziert werden kann, indem das organische Lösungsmittel
beschleunigt entfernt wird. Dies geschieht entweder dadurch,
daß nach Dispergierung der Primäremulsion in der äußeren Phase
die entstehende Emulsion oder Dispersion einem niedrigen Druck
ausgesetzt wird oder dadurch, daß ein inertes Gas durch die
entstehende Emulsion oder Dispersion geleitet wird, was zu
einer schnelleren Entfernung des organischen Lösungsmittels
führt.
Die vorliegende Erfindung betrifft also ein Verfahren zur
Herstellung von Mikropartikeln zur verzögerten Freisetzung
eines Wirkstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine den Wirkstoff enthaltende Zusammensetzung zu einer organischen Lösung eines Polymers gegeben wird und darin dispergiert wird,
- b) die in a) entstehende Emulsion oder Dispersion in eine äußere Phase gegeben wird und darin dispergiert wird, wobei die äußere Phase zum Zeitpunkt der Zugabe eine Temperatur von 0°C bis 20°C hat, und
- c) das organische Lösungsmittel entfernt wird, indem die in b) entstehende Dispersion oder Emulsion einem Druck von weniger als 1000 mbar ausgesetzt wird, oder indem ein inertes Gas in die in b) entstehende Dispersion oder Emulsion eingeleitet wird.
Als Wirkstoffe in den Mikropartikeln können alle physiologisch
aktiven Wirkstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt sollte es sich
um wasserlösliche Substanzen handeln. Beispiele für
Wirkstoffe, die verwendet werden können, sind Impfstoffe,
Antitumormittel, Antipyretika, Analgetika,
antiinflammatorische Substanzen, Antitussiva, Sedativa,
Muskelrelaxantien, Antiulcerativa, Antiallergika,
Vasodilatatoren, antidiabetische Substanzen,
Antituberkulosemittel, Hormonpräparate, Kontrazeptiva,
Hemmstoffe der Knochenresorption, Angiogeneseinhibitoren, usw.
Üblicherweise werden als Wirkstoffe Peptide oder Proteine
verwendet. Beispiele für mögliche Peptid- oder
Proteinwirkstoffe sind Salmon-Calcitonin (sCT), Lysozym,
Cytochrom C, Erythropoietin (EPO), luteinizing hormone
releasing hormone (LHRH), Buserelin, Goserelin, Triptorelin,
Leuprorelin, Vasopressin, Gonadorelin, Felypressin,
Carbetocin, Rinderserumalbumin (BSA), Oxytocin, Tetanustoxoid,
Bromocriptin, growth hormone releasing hormone (GHRH),
Somatostatin, Insulin, tumor necrosis factor (TNF), colony
stimulating factor (CSF), epidermal growth factor (EGF), nerve
growth factor (NGF), Bradykinin, Urokinase, Asparaginase,
Neurotensin, Substanz P, Kallikrein, gastric inhibitory
polypeptide (GIP), growth hormone releasing factor (GRF),
Prolactin, adrenocorticotropes Hormon (ACTH), thyrotropin
releasing hormone (TRH), thyroid stimulating hormone (TSH),
melanocyte stimulating hormone (MSH), Parathormon (LH),
Gastrin, Glucagon, Enkephalin, bone morphogenetic protein
(BMP), α-, β-, γ-Interferon, Angiotensin, Thymopoetin und
thymic humoral factor (THF). Wirkstoffe, die Peptide bzw.
Proteine sind, können aus einer natürlichen Quelle stammen
oder aber rekombinant hergestellt und isoliert werden.
Rekombinant hergestellte Wirkstoffe können sich von den
entsprechenden nativen Wirkstoffen unterscheiden,
beispielsweise in der Art und dem Umfang der
posttranslationalen Modifikationen, aber auch in der
Primärsequenz. Derart veränderte Wirkstoffe können andere
Eigenschaften besitzen, wie veränderte pharmakologische
Wirksamkeit, verändertes Ausscheidungsverhalten, usw. Alle
derartigen "Varianten" natürlicher Wirkstoffe sind von der
Erfindung umfaßt. Weitere mögliche Wirkstoffe sind Heparin und
Nukleinsäuren wie DNA- und RNA-Moleküle. Die DNA-Moleküle
können in linearer oder zirkulärer Form vorliegen. Es kann
sich auch um Plasmide oder Vektoren, insbesondere
Expressionsvektoren handeln. Schließlich sind auch virale
Vektoren umfaßt, die zur Gentherapie eingesetzt werden.
Die Wirkstoffkonzentration ist unter anderem abhängig vom
jeweiligen Wirkstoff und der Art der Behandlung, für die sie
verwendet werden sollen. Peptid-/Proteinwirkstoffe werden in
der Regel in einer Konzentration von 0,01 bis 30% eingesetzt,
bevorzugt von 0,5 bis 15%, vor allem 1,0 bis 7,5%, bezogen auf
die eingesetzte Polymermasse.
Die organische, nicht mit Wasser mischbare Phase dient zum
Lösen des biologisch abbaubaren Polymers. Dabei wird das
Polymer in einem geeigneten organischen Lösungsmittel gelöst,
in dem der Wirkstoff nicht löslich ist. Beispiele für
derartige organische Lösungsmittel sind Ethylacetat, Aceton,
Dimethylsulfoxid, Toluol, Chloroform, Ethanol, Methanol, usw.
Besonders bevorzugt ist Dichlormethan. Die Konzentration des
Polymers in der organischen Phase ist üblicherweise höher als
5% (w/v), bevorzugt 5 bis 50%, am bevorzugtesten 15 bis 40%.
Als Polymere, die die Polymermatrix der Mikropartikel bilden,
können alle bioabbaubaren und biologisch verträglichen
Polymere verwendet werden. Diese können natürlichen oder
synthetischen Ursprungs sein. Beispiele für Polymere
natürlichen Ursprungs sind Albumin, Gelatine, Carragen.
Beispiele für synthetische Polymere, die in dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind
Polymere aus Fettsäuren (z. B. Polymilchsäure, Polyglykolsäure,
Polyzitronensäure, Polyäpfelsäure, Polymilchsäurecaprolacton,
usw.), Poly-α-cyanoacrylsäureester, Poly-β-hydroxybuttersäure,
Polyalkylenoxalate (z. B. Polytrimethylenoxalat,
Polytetramethylenoxalat, usw.), Polyorthoester,
Polyorthocarbonate und andere Polycarbonate (z. B.
Polyethylencarbonat, Polyethylenpropylencarbonat, usw.),
Polyaminosäuren (z. B. Poly-γ-benzyl-L-glutaminsäure, Poly-L-
alanin, Poly-γ-methyl-L-glutaminsäure, usw.), und
Hyaluronsäureester, usw. Weitere bioverträgliche Copolymere
sind Polystyrol, Polymethacrylsäure, Copolymere aus Acrylsäure
und Methacrylsäure, Polyaminosäuren, Dextranstearat,
Ethylcellulose, Acetylcellulose, Nitrocellulose,
Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-
Copolymere, wie Polyvinylacetat, Polyacrylamid, usw. Die
genannten Polymere können allein oder in Kombination
miteinander verwendet werden. Sie können in Form von
Copolymeren oder als eine Mischung von zwei oder mehreren der
Polymere verwendet werden. Auch ihre Salze können eingesetzt
werden. Unter den genannten Polymeren sind
Milchsäure/Glykolsäure-Copolymere (PLGA) bevorzugt. Bevorzugt
sind PLGA-Polymere mit einer Zusammensetzung von 0 : 100 bis
100 : 0 Milchsäure zu Glykolsäure und einem Molekulargewicht von
2000 bis 2 000 000 Da. Besonders bevorzugt sind PLGA-Polymere
mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 200 000 Da und einem
Verhältnis Milchsäure zu Glykolsäure von 25 : 75 bis 75 : 25 oder
50 : 50. Es können dabei auch L-PLA oder D,L-PLA oder Mischungen
dieser oder Copolymere davon eingesetzt werden.
Die den Wirkstoff enthaltende Zusammensetzung kann eine
wäßrige Lösung sein, beispielsweise bei Anwendung des W/O/W-
Verfahrens. Dann wird üblicherweise der Wirkstoff in Wasser
oder einer Pufferlösung gelöst und direkt in die organische
Polymerlösung dispergiert. Die entstehende W1/O- oder
Primäremulsion wird dann in die gegebenenfalls ein
Schutzkolloid enthaltende äußere wäßrige Phase (W2)
eingespritzt und mit üblichen Hilfsmitteln dispergiert. Nach
diesem Schritt entsteht die Doppelemulsion oder W1/O/W2-
Emulsion. Nach einer Aushärtungsphase werden die entstandenen
Mikropartikel von der äußeren wäßrigen Phase separiert und
können danach lyophilisiert werden. Bei großem W1-Volumen und
niedriger Viskosität der Polymerlösung werden beim W/O/W-
Verfahren Mikrokapseln erhalten. Beispielsweise würde ein
Volumenverhältnis W1 : O : W2 von 1 : 10 : 1000 zur Bildung von
"microspheres", ein Volumenverhältnis von 9 : 10 : 1000 zur
Bildung von Mikrokapseln führen.
Die den Wirkstoff enthaltende Zusammensetzung kann aber auch
in Feststofform vorliegen. Dabei wird der Wirkstoff in fester
Form direkt in die organische Polymerlösung dispergiert. Die
weiteren Herstellungsschritte entsprechen denen des W/O/W-
Verfahrens. Durch weitere Verfahrensschritte kann entweder ein
S/O/W- oder S/O/O-Verfahren zur Anwendung kommen.
In bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist die äußere Phase eine wäßrige Lösung (W2).
Diese wäßrige Lösung kann einen Emulgator oder ein
Schutzkolloid enthalten. Beispiele für Schutzkolloide sind
Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol, usw.
Bevorzugt ist Polyvinylalkohol. Beispielsweise können
verschiedene von der Firma Clariant erhältliche
Polyvinylalkohole eingesetzt werden wie Mowiol® 18-88, Mowiol®
4-88, Mowiol® 47-88 oder Mowiol® 20-98. Die Schutzkolloide
werden üblicherweise in einer Konzentration von 0,01% bis 10%
eingesetzt, bevorzugt sind 0,01% bis 5%. Das Molekulargewicht
der Schutzkolloide kann zwischen 2000 und 1 000 000 Da,
bevorzugt zwischen 2000 und 200 000 Da, liegen. Die Volumina
von W1/O-Primäremulsion und äußerer Phase sollten ein
Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 1000 zueinander aufweisen.
Alternativ kann als äußere Phase auch eine sogenannte "ölige"
Phase zum Einsatz kommen, die nicht mit der Primäremulsion
mischbar ist ("W/O/O- bzw. S/O/O-Verfahren"). Beispielsweise
können Silikonöl oder Paraffinöl eingesetzt werden, die einen
Emulgator und/oder ein Schutzkolloid enthalten. Im Gegensatz
zum Einsatz einer wäßrigen äußeren Phase muß bei Verwendung
einer "öligen" äußeren Phase ein Emulgator oder Schutzkolloid
enthalten sein. Beispiele für Emulgatoren in der äußeren
öligen Phase sind Span, Tween oder Brij, vorzugsweise in einer
Konzentration von 0,01 bis 10 Gew.-%.
Erfindungsgemäß hat die äußere Phase eine Temperatur von 0 bis
20°C, wenn die Primäremulsion zur äußeren Phase gegeben wird
und darin dispergiert wird. Vorzugsweise beträgt diese
Temperatur 0°C bis 10°C, bevorzugter 3°C bis 7°C, am
bevorzugtesten ungefähr 5°C. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß
die dabei entstehende Emulsion oder Dispersion anschließend
weiterhin in den genannten Temperaturbereichen temperiert
wird, beispielsweise in einem Laborreaktor. Am bevorzugtesten
wird nach Dispersion der Primäremulsion in der äußeren Phase
bis zum Ende der Aushärtung der Mikropartikel die
erfindungsgemäße Temperatur eingehalten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auch das organische
Lösungsmittel beschleunigt entfernt. Das kann dadurch
bewerkstelligt werden, daß die Emulsion oder Dispersion, die
durch Dispersion der Primäremulsion in der äußeren Phase
entsteht, einem Unterdruck ausgesetzt wird, das heißt einem
Druck, der geringer ist als Atmosphärendruck. Erfindungsgemäß
kann die Emulsion oder Dispersion einem Druck von weniger als
1000 mbar ausgesetzt werden, vorzugsweise einem Druck von 500 mbar
oder weniger, am bevorzugtesten einem Druck von 50 bis
150 mbar. Durch dieses Vakuum wird das organische
Lösungsmittel schneller entfernt. Das Vakuum läßt sich
vorteilhaft während der Aushärtung der Mikropartikel anlegen,
wenn ein Laborreaktor zur Herstellung der Mikropartikel
eingesetzt wird. Als Alternative zum Anlegen eines Unterdrucks
kann das organische Lösungsmittel auch beschleunigt entfernt
werden, indem ein inertes Gas in die Emulsion oder Dispersion
eingeleitet wird. Als inerte Gase können beispielsweise
Edelgase verwendet werden, bevorzugt ist jedoch Stickstoff.
Durch das Einblasen von Stickstoff wird das flüchtige
organische Lösungsmittel schneller entfernt.
Es wurde auch gefunden, daß die Anwesenheit von Chitosan in
Mikropartikeln höhere Beladungsgrade an Wirkstoff ermöglicht
als bei Mikropartikeln des Standes der Technik. Zur
Herstellung der Mikropartikel der vorliegenden Erfindung kann
somit auch Chitosan verwendet werden. Chitosan ist ein
Polymer, das durch Deacetylierung von Chitin, einem in
Insekten und Krebsen vorkommenden Polysaccharid, erhältlich
ist. Es ist üblicherweise ein Polysaccharid mit einer linearen
Kette, die aus 2-Amino-2-desoxy-β-D-glucopyranose (GlcN)
aufgebaut ist, wobei die Monomere β-(1,4)-verknüpft sind (100%
Deacetylierung). Bei einer unvollständigen Deacetylierung
entstehen aber Chitosanpräparationen, die noch
unterschiedliche Anteile an 2-Acetamido-2-desoxy-β-D
glucopyranose (GlcNAc) in der Polysaccharidkette aufweisen.
Erfindungsgemäß kann das Chitosan verschiedene
Deacetylierungsgrade aufweisen. Ein zu praktisch 100%
deacetyliertes Chitosan enthält im wesentlichen nur noch GlcN
und kein GlcNAc mehr. Vorzugsweise hat das erfindungsgemäße
Chitosan einen Deacetylierungsgrad von 25 bis 100%, am
bevorzugtesten von 50 bis 100%.
Das Gewichtsverhältnis von physiologisch aktivem Wirkstoff zu
Chitosan ist vorzugsweise 1 : 0,01 bis 1 : 25, bevorzugter 1 : 0,01
bis 1 : 10, am bevorzugtesten 1 : 1. Das Verhältnis ist angegeben
in Gew./Gew.
Üblicherweise wird Chitosan mit einem Molekulargewicht von
10 000 bis 2 000 000 Da verwendet, vorzugsweise mit 40 000 bis
400 000 Da. Meist wird das Chitosan in einer 0,001% bis
70%igen Essigsäure gelöst, bevorzugt in einer 0,01% bis
10%igen Essigsäure (m/m). Erfindungsgemäß können die Partikel
durch W/O/W-, S/O/W- oder S/O/O-Verfahren hergestellt werden.
Der Wirkstoff kann mit Chitosan in Essigsäure gelöst werden
oder zunächst in Wasser gelöst und dann mit dem gelösten
Chitosan dispergiert werden. Dieses Chitosan-Wirkstoffgel wird
dann direkt in die organische Polymerlösung dispergiert
(W/O/W). Die Chitosan-Wirkstoff-Lösung kann auch
sprühgetrocknet werden und das feste Pulver dann direkt in die
organische Polymerlösung dispergiert werden (S/O/W; S/O/O).
Die Konzentration von Chitosan in der inneren Phase beim
W/O/W-Verfahren ist im allgemeinen 0,01% bis 50% Chitosan,
bezogen auf die Polymermasse, bevorzugt aber 0,01% bis 25%
Chitosan, bezogen auf die Polymermasse. Das Gewichtsverhältnis
von physiologisch aktivem Wirkstoff zu Chitosan sollte 1 : 0,01
bis 1 : 25, bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 10, am bevorzugtesten 1 : 1,
sein. Wird das S/O/W-Verfahren angewendet, sollte eine
Konzentration von Chitosanwirkstoffkomplex von 0,01% bis 50%,
bevorzugt 0,1% bis 25%, bezogen auf die Polymermasse,
eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft auch Mikropartikel, die durch das
erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden können.
Derartige Mikropartikel weisen vorteilhafte Eigenschaften in
ihrem Freisetzungsprofil auf. So ist die Menge an Wirkstoff,
die während der "Burst"-Phase freigesetzt wird, sehr niedrig.
Ebenfalls wird ein Großteil des in den Mikropartikeln
enthaltenen Wirkstoffs während der "Lag"-Phase freigesetzt.
Die Gesamtfreisetzung an Wirkstoff ist also sehr hoch. Die
vorliegende Erfindung betrifft somit Mikropartikel enthaltend
eine Polymermatrix und wenigstens einen physiologisch aktiven
Wirkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß dem in vitro-
Freisetzungsprofil der Mikropartikel
- a) innerhalb von 24 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung weniger als 25% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt werden; und
- b) innerhalb von 900 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung wenigstens 80% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt worden sind.
Angaben über die Freisetzung von Wirkstoff in dieser Anmeldung
beziehen sich auf die in vitro ermittelte Freisetzung in einem
Freisetzungsgerät gemäß dem in Beispiel 5 dargestellten
Verfahren. Es ist bekannt, daß die Freisetzung an Wirkstoff in
diesem in vitro-Verfahren der Freisetzung in vivo nahe kommt.
Mikropartikel mit einem derart vorteilhaften
Freisetzungsprofil sind bisher im Stand der Technik nicht
bekannt. Die Mikropartikel aus dem Stand der Technik weisen
eine höhere Freisetzung während der "Burst"-Phase und/oder
eine sehr geringe Freisetzung während der "Lag"-Phase auf, so
daß die Gesamtfreisetzung niedrig ist. Dadurch besteht die
Gefahr, daß erst während der sich anschließenden
Bioerrosionsphase wiederum eine hohe Menge an Wirkstoff
freigesetzt wird.
Die erfindungsgemäßen Mikropartikel setzen innerhalb von 24
Stunden ab dem Beginn der Freisetzung weniger als 25% der
gesamten Wirkstoffmenge frei, vorzugsweise weniger als 20%, am
bevorzugtesten weniger als 15%.
Ebenfalls haben die Mikropartikel die Eigenschaft, daß
innerhalb von 900 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung
wenigstens 80% der gesamten enthaltenen Wirkstoffmenge
freigesetzt werden, vorzugsweise wenigstens 85%, am
bevorzugtesten wenigstens 90%.
Die erfindungsgemäßen Mikropartikel zeigen eine Freisetzung,
die in dem Zeitraum zwischen 48 Stunden und 900 Stunden nach
Beginn der Freisetzung, vorzugsweise in dem Zeitraum zwischen
24 Stunden und 900 Stunden nach Beginn der Freisetzung, im
wesentlichen nach einer Kinetik nullter Ordnung erfolgt. Das
bedeutet, daß über einen Zeitraum von mehr als 30 Tagen
täglich eine im wesentlichen konstante Wirkstoffmenge
freigesetzt wird. Vorzugsweise wird in dem Zeitraum zwischen
48 Stunden und 900 Stunden nach Beginn der Freisetzung täglich
1,5% bis 2,5% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt,
vorzugsweise 2% bis 2,5%.
Die erfindungsgemäßen Mikropartikel haben üblicherweise einen
Durchmesser von 1 bis 500 µm, vorzugsweise von 1 bis 200 µm,
noch bevorzugter von 1 bis weniger als 150 µm, am
bevorzugtesten von 1 bis 100 µm. Sie können im wesentlichen
kugelförmig sein oder eine andere Form aufweisen. Falls die
Partikel nicht kugelförmig sind, ist unter dem Durchmesser die
größte räumliche Ausdehnung eines Partikels zu verstehen. Die
Polymermatrix kann dabei als Hülle ausgebildet sein, die einen
Kern umgibt, oder als ein den gesamten Partikel durchziehendes
"Gerüst". Die Mikropartikel der vorliegenden Erfindung
umfassen daher sowohl Partikel, die einen wirkstoffhaltigen
Kern, umgeben von einer polymeren Schicht, aufweisen
(Mikrokapseln), als auch Partikel, die eine Polymermatrix
aufweisen, in der der Wirkstoff verteilt ist ("microspheres").
In einer besonderen Ausführungsform können die Mikropartikel
auch Chitosan enthalten. Die Eigenschaften und
erfindungsgemäßen Konzentrationen von Chitosan sind wie oben
angegeben. Derartige Partikel zeigen einen höheren effektiven
Beladungsgrad an Wirkstoff.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein
Arzneimittel, das die erfindungsgemäßen Mikropartikel,
gegebenenfalls mit pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoffen,
umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt zum ersten Mal Mikropartikel
zur Verfügung, die eine niedrige Wirkstofffreisetzung während
der "Burst"-Phase mit einer hohen Gesamtfreisetzung
kombinieren. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen
Mikropartikel einen im wesentlichen linearen Verlauf der
Wirkstofffreisetzung während der "Lag"-Phase. Durch die
erfindungsgemäßen Mikropartikel ist eine Wirkstofffreisetzung
über Wochen und sogar Monate möglich. Sie eignen sich daher
insbesondere für eine subkutane/intramuskuläre Applikation.
Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit der Verkapselungsausbeute (VE)
vom eingesetzten Druck während der Aushärtung der
Mikropartikel im Laborreaktor bei konstant 5°C. Die
Verkapselungsausbeute steigt mit sinkendem Druck.
Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Verkapselungsausbeute (VE)
vom eingesetzten Druck während der Aushärtung der
Mikropartikel im Laborreaktor bei konstant 20°C. Im Gegensatz
zu Fig. 1 werden hier nur zwei Drücke, nämlich
Atmosphärendruck und 500 mbar, untersucht. Auch bei 20°C ist
erkennbar, daß ein niedrigerer Druck während der Aushärtung zu
einer höheren Verkapselungsausbeute führt.
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der in vitro-Freisetzung von
Lysozym beim Einblasen von Stickstoff (N2) während der
Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor bei verschiedenen
Temperaturen (5°C und 20°C). Weiterhin ist das in vitro-
Freisetzungsprofil von Mikropartikeln gezeigt, bei denen das
Lösungsmittel während der Aushärtungsphase bei 50°C abgedampft
wurde. Dabei ist eine niedrigere Gesamtfreisetzung beim
Einsatz von höheren Temperaturen zu erkennen. Weiterhin kommt
es durch die Senkung der Temperatur von 20°C auf 5°C zu einer
um 6% erniedrigten initialen Freisetzung und einer erhöhten
Gesamtfreisetzung von 99,7% gegenüber 79,3% bei 20°C nach
1074 Stunden Freisetzung. Weiterhin zeigt die Kurve "N2 bei
5°C" eine niedrigere Wirkstofffreisetzung während der "Burst"-
Phase.
In Fig. 4 ist das Ergebnis von Beispiel 9 dargestellt. Durch
den Einsatz von niedrigem Druck und niedrigen Temperaturen
kommt es zu einem niedrigen "Burst" nach 5 h von 22,4% bei 5°C
und 100 mbar Vakuum und zu einer höheren Gesamtfreisetzung von
90,5%. Bei 20°C und 100 mbar Druck beträgt die
Gesamtfreisetzung nur 62,8% nach 912 Stunden.
Fig. 5 zeigt das Freisetzungsprofil von zwei unabhängig
voneinander durchgeführten Ansätzen bei 100 mbar Druck und 5°C
während der Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor. Es
können also durch das erfindungsgemäße Verfahren in
reproduzierbarer Weise Mikropartikel hergestellt werden, die
im wesentlichen das gleiche Freisetzungsprofil aufweisen. Wie
aus diesen Datenreihen zu ersehen ist, zeigen die
Mikropartikel eine weitgehend lineare Freisetzung.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher
erläutern.
Zur Herstellung von peptidbeladenen Mikropartikeln aus PLA
oder PLGA wurde folgendes "solvent evaporation/extraction"-
Verfahren angewendet: Es werden standardmäßig 2,00 g PLGA-
Polymer (RG 503 H von der Fa. Boehringer Ingelheim) in einer
20 ml Omnifixspritze mit Luer-Lock und passendem
Combiverschlußstopfen in 5,7 ml Dichlormethan (DCM) (Dichte
von DCM = 1,32 g/ml [Merck Index]) vollständig gelöst (35%
m/v). 100,00 mg/ml Lysozym werden unter leichtem Rühren
mittels Magnetrührer in einem 4 ml HPLC-Vial in destilliertem
Wasser oder Puffer bis zur Klarheit gelöst. Dann wird 1000 µl
der Peptidlösung in die Polymerlösung eingespritzt und mit
einem SN-10 G Ultraturrax-Werkzeug 60 sec. lang bei 13 500
Umdrehungen pro Minute (U/min) dispergiert. Die Primäremulsion
(W1/O) wird dann aus der Omnifixspritze in 500 ml auf 5°C
vorgekühlte, 0,1%ige Polyvinylalkohol(PVA)-Lösung (Mowiol 18-88:
Mw = 130 kDa, 88% Hydrolysegrad) eingespritzt und
gleichzeitig mit dem SN-18 G Ultraturrax-Werkzeug 60 sec. bei
13 500 U/min dispergiert, so daß eine W1/O/W2-Doppelemulsion
entsteht. Diese wird 3 h lang bei Raumtemperatur (RT) im
offenen 600 ml Becherglas unter Atmosphärendruck bei 240 U/min
mittels IKA-Reihenrührwerk und 2-blättrigen Zentrifugalrührern
aushärten gelassen. Die gesamte Doppelemulsion mit enthaltenen
ausgehärteten Mikropartikeln wird dann mit Zentrifugengläsern
in der Heraeus Megafuge 1.0 bei 3000 U/min 3 Minuten lang
zentrifugiert und der Überstand an W2-Phase abdekantiert.
Anschließend werden die Mikropartikel über eine 500 ml Nutsche
(Borosilicat 3.3; Porengröße 4) gegeben und mindestens 3 × mit
destilliertem Wasser gewaschen. Dabei werden die
Mikropartikel, welche man auf der Fritte erhält, immer wieder
mit wenig destilliertem Wasser aufsuspendiert und gewaschen,
um PVA-Rückstände zu entfernen.
Die erhaltenen Mikropartikel werden gesammelt und in vorher
tarierte Gefäße gegeben und lyophilisiert. Die Mikropartikel
werden in die auf Betriebsbedingungen eingeschaltete Delta 1 A
Anlage gestellt und einer Haupttrocknung von mindestens 120 h
bei -60°C und 0,01 mbar Vakuum unterzogen. Anschließend folgt
eine Nachtrocknung über 24 h bei 10°C und 0,01 mbar Vakuum, um
letzte Restlösungsmittel- und Wasserreste zu entfernen. Die
Mikropartikel werden in den Gefäßen ausgewogen und die
Ausbeute berechnet.
Die Herstellung erfolgt nach den Bedingungen des W/O/W-
Verfahrens mit einer Variation im ersten Herstellungsschritt,
wobei 100 mg Peptid nicht gelöst werden, sondern in
lyophilisierter oder sprühgetrockneter Form direkt zu dem
gelösten Polymer (35% m/m) in DCM gegeben und mittels SN-10 G
Ultraturrax-Werkzeug 30 sec. bei 13 500 U/min dispergiert
werden. Diese entstandene S/O- oder Primärsuspension wird dann
in der äußeren Phase dispergiert, so daß eine S/O/W-Emulsion
entsteht. Die weitere Herstellung folgt analog den Bedingungen
des W/O/W-Verfahrens.
Zur Herstellung von W/O/W- oder S/O/W-Mikropartikeln mittels
Prozeßanlage unter kontrollierten Bedingungen wurde ein IKA-
Laborreaktor LA-R 1000 verwendet. Es wurden die Bedingungen
des W/O/W- oder S/O/W-Verfahrens eingesetzt (siehe Beispiel 1
und 2). Dabei wird die Primäremulsion in einer Omnifixspritze
hergestellt und dann durch eine der Öffnungen des
Reaktordeckels in die im IKA-Laborreaktor vorgelegte (500 ml),
auf eine bestimmte Temperatur voreingestellte, 0,1% PVA-Lösung
unter 60 sec. langem Dispergieren mittels Ultraturrax T 25 mit
SN 18 G Werkzeug bei 13 500 U/min eingespritzt. Nach
Beendigung der Dispergierung wird der Ultraturrax aus dem IKA-
Reaktor entfernt und das Reaktorgefäß verschlossen. Nun kann
ein bestimmter Druck angelegt werden. In den nachfolgenden
Beispielen wurden neben Atmosphärendruck hauptsächlich
500 mbar oder 100 mbar eingesetzt. Anschließend erfolgt die
Aushärtung der Mikropartikel unter konstantem Rühren mit einem
Ankerrührer bei 40 U/min über 3 h und konstanter Temperatur.
Es können verschiedene Temperaturen eingestellt werden. Es
wurden meist 20°C oder 5°C eingesetzt. Die Separierung und
Lyophilisierung der Mikropartikel erfolgt, wie es für das
W/O/W- oder S/O/W-Verfahren bereits beschrieben wurde.
Die Anlage umfaßt ein Reaktorgefäß von 1 l Größe und kann über
einen doppelwandigen Gefäßboden im Bereich von -30°C bis 180°C
temperiert werden. Die Temperierung erfolgt über ein
Umwälzthermostat. Das Anlegen von Vakuum erfolgt mit einer MZ
2 C Vakuumpumpe von Jahnke & Kunkel. Weiterhin werden die
Temperatur des Reaktorinhalts, der Kühlflüssigkeit, Vakuum,
Rührgeschwindigkeit und Umdrehungsgeschwindigkeit des
Ultraturrax über Meßfühler (PT 100 für die Temperatur)
abgegriffen und an die Software übertragen. Die Steuerung der
Prozeßanlage erfolgt über die Software Labworldsoft Version
2.6.
Die Bestimmung der Wirkstoffbeladung der Mikropartikel
erfolgte nach der modifizierten Methode von Sah et al. (A new
strategy to determine the actual Protein Content of
Poly(lactide-co-glycolide) Microspheres; Journal of Pharmac.
Sciences; 1997; 86; (11); S. 1315-1318). Die Mikropartikel
werden in einer Lösung von DMSO/0,5% SDS/0,1 N NaOH gelöst,
anschließend wird aus dieser Lösung ein BCA-Assay (Lowry et
al. Protein measurement with the Folin Phenol Reagent; J.
Biol. Chem.; 193; S. 265-275; 1951) durchgeführt. Damit wird
der effektive Beladungsgrad der Mikropartikel bestimmt.
Die kumulative Freisetzung von Lysozym in % des gesamten in
den Mikropartikeln enthaltenen Lysozyms wurde auf folgende
Weise untersucht:
Zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus den Mikropartikeln wurden je 20 mg Mikropartikel eingewogen (je Charge ein Dreifachansatz). Die Mikropartikel wurden in Pyrexgläser, die einen Schottstopfen GL18-Gewinde mit Teflondichtung aufweisen, gegeben. Die Mikropartikel wurden mit je 5 ml Mc.Ilvaine- Whiting Freisetzungspuffer (Zusammensetzung s. u.) versetzt. Anschließend wurden die Proben in das Freisetzungsgerät gesetzt (6 U/min. 37°C). Das Freisetzungsgerät umfaßt eine Universalhalteplatte aus Polypropylen zur Aufnahme von Eppendorfgefäßen oder Pyrex-Gläsern. Die Platte mit den Gefäßen kann in einem temperierbaren Gehäuse in eine rotierende Bewegung versetzt werden, so daß die Gefäße um ihre Querachse rotieren. Die Drehzahl ist stufenlos von 6-60 U/min einstellbar. Das Temperieren des gesamten Innenraums erfolgt über eine Warmluftzirkulation. Die erste Probe wurde nach circa zwei Stunden entnommen, die zweite nach circa sechs Stunden, die dritte nach circa 24 Stunden, die vierte nach 48 Stunden und die weiteren im Abstand von jeweils drei Tagen. Die Pyrexgläser wurden in der Zentrifuge (Megafuge 1.0, Heraeus, Hanau) bei 3000 U/min (4700 g) 3 Minuten zentrifugiert, anschließend wurde mit einer Pasteurpipette der überstehende Puffer möglichst vollständig abgezogen. Danach wurde wiederum 5 ml Puffer in die Gläser gegeben, und die Proben wurden wieder ins Freisetzungsgerät eingesetzt. Der Puffer wurde vor Licht geschützt und bei 4°C im Kühlschrank aufbewahrt.
Zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus den Mikropartikeln wurden je 20 mg Mikropartikel eingewogen (je Charge ein Dreifachansatz). Die Mikropartikel wurden in Pyrexgläser, die einen Schottstopfen GL18-Gewinde mit Teflondichtung aufweisen, gegeben. Die Mikropartikel wurden mit je 5 ml Mc.Ilvaine- Whiting Freisetzungspuffer (Zusammensetzung s. u.) versetzt. Anschließend wurden die Proben in das Freisetzungsgerät gesetzt (6 U/min. 37°C). Das Freisetzungsgerät umfaßt eine Universalhalteplatte aus Polypropylen zur Aufnahme von Eppendorfgefäßen oder Pyrex-Gläsern. Die Platte mit den Gefäßen kann in einem temperierbaren Gehäuse in eine rotierende Bewegung versetzt werden, so daß die Gefäße um ihre Querachse rotieren. Die Drehzahl ist stufenlos von 6-60 U/min einstellbar. Das Temperieren des gesamten Innenraums erfolgt über eine Warmluftzirkulation. Die erste Probe wurde nach circa zwei Stunden entnommen, die zweite nach circa sechs Stunden, die dritte nach circa 24 Stunden, die vierte nach 48 Stunden und die weiteren im Abstand von jeweils drei Tagen. Die Pyrexgläser wurden in der Zentrifuge (Megafuge 1.0, Heraeus, Hanau) bei 3000 U/min (4700 g) 3 Minuten zentrifugiert, anschließend wurde mit einer Pasteurpipette der überstehende Puffer möglichst vollständig abgezogen. Danach wurde wiederum 5 ml Puffer in die Gläser gegeben, und die Proben wurden wieder ins Freisetzungsgerät eingesetzt. Der Puffer wurde vor Licht geschützt und bei 4°C im Kühlschrank aufbewahrt.
0,0094 M Zitronensäure
0,1812 M Dinatriumhydrogenphosphat
0,01% (w/v) Tween 20 für die Molekularbiologie
0,025% (w/v) Natriumazid
pH 7,4
in destilliertem Wasser.
0,1812 M Dinatriumhydrogenphosphat
0,01% (w/v) Tween 20 für die Molekularbiologie
0,025% (w/v) Natriumazid
pH 7,4
in destilliertem Wasser.
Die abpipettierte Peptidlösung aus den Eppendorf-Gefäßen oder
den Pyrexgläsern wurde in 4 ml HPLC-Vials mit durchstechbarer
Teflondichtung und Drehverschluß überführt und entweder sofort
per HPLC analysiert oder bei -30°C aufbewahrt. Die Proben
wurden dann vor der HPLC-Analyse zwei Stunden bei
Raumtemperatur aufgetaut und dabei mehrfach per Hand kurz
geschüttelt. Es wurde auf eine vollständig klare Lösung nach
dem Auftauen geachtet.
Die HPLC-Analyse erfolgte auf einer Waters HPLC mit W600-
Pumpe, 717 Autosampler, Satin 474 Fluoreszenzdetektor und
Millenium 3.15 Software. Die Einstellungen für Lysozym waren:
- - Flußgeschwindigkeit 1 ml/min
- - Puffer A = 0,1% TFA (Trifluoressigsäure) in Wasser,
Puffer B = 0,1% TFA in Acetonitril - - Gradient: 80% A, 20% B in 10 Minuten auf 60% A, 40% B; bis 12 Minuten auf 80% A, 20% B
- - Anregungswellenlänge = 280 nm,
Emissionswellenlänge = 340 nm bei Gain = 100,
256 Attention und STD - - Säulenofentemperierung 40°C
- - Säule: TSK Gel RP 18, NP; 5 µm; 35 mm × 4,6 mm
- - Die Fließmittel wurden vorher per Helium oder Ultraschall entgast und während der Analytik mittels Degaser entgast.
- - Pro Sampleset wurden Standardreihen von 0,05 bis 4 µg Lysozym/ml Freisetzungspuffer bei 100 µl Injektionsvolumen und 10 bis 100 µg Lysozym/ml Freisetzungspuffer bei 10 µl Injektionsvolumen als Standard analysiert
Es wurde der Einfluß von verringertem Druck während der
Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor bei 5°C auf die
Verkapselungsausbeute untersucht. Es wurden gemäß Beispiel 3
in einem S/O/W-Verfahren drei Mikropartikelpräparationen unter
verschiedenen Bedingungen hergestellt. In Ansatz 1 erfolgte
die Aushärtung der Mikropartikel bei Atmosphärendruck, in
Ansatz 2 bei 500 mbar, in Ansatz 3 bei 100 mbar. Bei allen
Ansätzen erfolgte die Aushärtung bei 5°C. Es wurde die
effektive Wirkstoffbeladung der Mikropartikelpräparationen
nach dem in Beispiel 4 dargestellten Verfahren ermittelt und
daraus die Verkapselungsausbeute (VE) berechnet. Das Ergebnis
ist in Fig. 1 dargestellt. Die Verkapselungsausbeute steigt
mit sinkendem Druck.
Wie in Beispiel 6 wurden Mikropartikelpräparationen, die unter
verschiedenen Bedingungen im Laborreaktor hergestellt worden
waren, auf ihre Verkapselungsausbeute hin untersucht. In
Ansatz 1 erfolgte die Aushärtung der Mikropartikel unter
Atmosphärendruck, bei Ansatz 2 bei 500 mbar. Bei beiden
Ansätzen erfolgte die Aushärtung bei 20°C. Anschließend wurde
die Verkapselungsausbeute ermittelt. Wie aus Fig. 2 entnommen
werden kann, steigt auch bei einer Verarbeitungstemperatur von
20°C die Verkapselungsausbeute mit sinkendem Druck.
Es wurden Mikropartikel nach dem S/O/W-Verfahren unter drei
verschiedenen Bedingungen im Laborreaktor hergestellt. In
Ansatz 1 und 2 wurde während der Aushärtung der Mikropartikel
im Laborreaktor bei 5°C bzw. 20°C Stickstoff eingeblasen. In
Ansatz 3 wurde das Lösungsmittel während der Aushärtungsphase
bei 50°C abgedampft. Es wurde die in vitro-Freisetzung von
Lysozym bei Mikropartikeln der drei Ansätze nach dem in
Beispiel 5 dargestellten Verfahren bestimmt.
Das Ergebnis ist in Fig. 3 gezeigt. Beim Einsatz von höheren
Temperaturen ist eine niedrigere Gesamtfreisetzung zu
beobachten. Durch Senkung der Temperatur von 20°C auf 5°C
kommt es zu einer um 6% erniedrigten initialen Freisetzung und
zu einer erhöhten Gesamtfreisetzung von 99,7% nach 1074
Stunden gegenüber 79,3% bei 20°C.
Es wurden fünf Mikropartikelpräparationen unter verschiedenen
Bedingungen nach dem S/O/W-Verfahren hergestellt:
- - 20°C während der Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor unter Atmosphärendruck ("20°C")
- - 5°C während der Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor unter Atmosphärendruck ("5°C")
- - 20°C während der Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor bei 100 mbar ("20°C sofort 100 mbar")
- - 5°C während der Aushärtung der Mikropartikel im Laborreaktor bei 100 mbar ("5°C sofort 100 mbar")
- - Nach Beispiel 2 im Becherglas, wobei die äußere Phase auf 5°C vorgekühlt wurde und nach Dispersion der S/O-Phase in der äußeren Phase die S/O/W-Emulsion bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck gerührt wurde. Dabei kam es innerhalb von 30 Minuten zu einer Angleichung der Temperatur der aushärtenden Mikropartikel auf Raumtemperatur ("5°C und nur initiale Vor-Kühlung im Becherglas").
Es wurde die in vitro-Freisetzung von Lysozym aus
Mikropartikeln der fünf Ansätze bestimmt. Das Ergebnis ist in
Fig. 4 gezeigt.
Ein Teil der Ergebnisse ist in nachstehender Tabelle 1
zusammengefaßt:
Beim Ansatz im Becherglas ist ein "Burst" von 27,5% nach 5
Stunden zu sehen. Der "Burst" bei 20°C und 1013 mbar ist mit
37,6% deutlich höher. Werden die aushärtenden Mikropartikel
gekühlt, liegt auch der "Burst" niedriger. Weiterhin zeigt
sich bei 5°C und 1013 mbar eine deutlich höhere
Gesamtfreisetzung von 85,5% als bei 20°C und 1013 mbar nach
912 Stunden Freisetzung. Durch Einsatz von Vakuum kann die
Freisetzung in der "Burst"-Phase weiter erniedrigt werden.
Es wurden zwei Mikropartikelpräparationen unabhängig
voneinander im Laborreaktor gemäß dem in Beispiel 3
beschriebenen Verfahren unter identischen Bedingungen
hergestellt. Die Bedingungen waren: 5°C und 100 mbar während
der Aushärtung der Mikropartikel.
Es wurde die in vitro-Freisetzung der beiden
Mikropartikelpräparationen gemäß Beispiel 5 bestimmt. Das
Ergebnis ist in Fig. 5 gezeigt. Es lassen sich in
reproduzierbarer Weise Mikropartikelpräparationen mit im
wesentlichen identischen Freisetzungseigenschaften herstellen.
Claims (29)
1. Mikropartikel zur verzögerten Freisetzung eines
Wirkstoffs, enthaltend eine Polymermatrix und wenigstens einen
physiologisch aktiven Wirkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß
gemäß dem in vitro-Freisetzungsprofil der Mikropartikel
- a) innerhalb von 24 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung weniger als 25% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt werden; und
- b) innerhalb von 900 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung wenigstens 80% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt werden.
2. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß gemäß dem in vitro-Freisetzungsprofil der Mikropartikel
innerhalb von 24 Stunden ab dem Beginn der Freisetzung weniger
als 20% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt werden.
3. Mikropartikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß gemäß dem in vitro-Freisetzungsprofil der
Mikropartikel innerhalb von 900 Stunden ab dem Beginn der
Freisetzung wenigstens 90% der gesamten Wirkstoffmenge
freigesetzt werden.
4. Mikropartikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Freisetzung in dem Zeitraum
zwischen 24 Stunden und 900 Stunden nach Beginn der
Freisetzung im wesentlichen nach einer Kinetik nullter Ordnung
erfolgt.
5. Mikropartikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitraum zwischen 48 Stunden
und 900 Stunden nach Beginn der Freisetzung täglich 1,75% bis
2,5% der gesamten Wirkstoffmenge freigesetzt werden.
6. Mikropartikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polymermatrix im wesentlichen
aus Polymilchsäure, Polyglykolsäure, einem Milchsäure-
Glykolsäure-Copolymer oder einer Mischung aus wenigstens zwei
der genannten Komponenten besteht.
7. Mikropartikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß als physiologisch aktiver
Wirkstoff ein Peptid oder Protein enthalten ist.
8. Mikropartikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Chitosan enthalten ist.
9. Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln zur
verzögerten Freisetzung eines Wirkstoffs, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) eine den Wirkstoff enthaltende Zusammensetzung zu einer organischen Lösung eines Polymers gegeben wird und darin dispergiert wird,
- b) die in a) entstehende Emulsion oder Dispersion in eine äußere Phase gegeben wird und darin dispergiert wird, wobei die äußere Phase zum Zeitpunkt der Zugabe eine Temperatur von 0°C bis 20°C hat, und
- c) das organische Lösungsmittel entfernt wird, indem die in b) entstehende Dispersion oder Emulsion einem Druck von weniger als 1000 mbar ausgesetzt wird, oder indem ein inertes Gas in die in b) entstehende Dispersion oder Emulsion eingeleitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur 0°C bis 10°C ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur 3°C bis 7°C ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Schritt b) entstehende Dispersion
oder Emulsion während der Entfernung des organischen
Lösungsmittels weiterhin auf eine Temperatur von 0°C bis 20°C
temperiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch kennzeichnet, daß die
in Schritt b) entstehende Dispersion oder Emulsion während der
Entfernung des organischen Lösungsmittels weiterhin auf eine
Temperatur von 0°C bis 10°C temperiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel entfernt
wird, indem die in Schritt b) entstehende Dispersion oder
Emulsion einem Druck von 50 bis 150 mbar ausgesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel entfernt
wird, indem ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff in die in
b) entstehende Dispersion oder Emulsion eingeleitet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß als Polymer Polymilchsäure,
Polyglykolsäure oder ein Milchsäure-Glykolsäure-Copolymer
verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die organische Lösung eines Polymers als
Lösungsmittel Dichlormethan enthält.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polymerkonzentration in der
organischen Lösung eines Polymers 5 bis 50% (w/v) ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Wirkstoff enthaltende
Zusammensetzung eine wäßrige Lösung ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Wirkstoff enthaltende
Zusammensetzung aus Feststoffen besteht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die den Wirkstoff
enthaltende Zusammensetzung dadurch bereitgestellt wird, daß
eine den Wirkstoff enthaltende Lösung sprühgetrocknet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß als äußere Phase eine wäßrige Lösung
eingesetzt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die wäßrige äußere Phase einen Emulgator und/oder ein
Schutzkolloid enthält.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schutzkolloid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglykol.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Phase eine nichtwäßrige Phase
ist, die einen Emulgator und/oder ein Schutzkolloid enthält.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
die äußere Phase Span, Tween oder Brij enthält.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Wirkstoff enthaltende
Zusammensetzung weiterhin Chitosan enthält.
28. Mikropartikel, erhältlich durch ein Verfahren nach einem
der Ansprüche 9 bis 27.
29. Arzneimittel enthaltend Mikropartikel nach einem der
Ansprüche 1 bis 8 oder 28.
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