DE102007030710A1

DE102007030710A1 - Vorrichtung zur Aufbewahrung und Verabreichung von Wirkstoffen und ein Verfahren zur Verabreichung von Wirkstoffen mittels einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007030710A1
Application number: DE102007030710A
Authority: DE
Inventors: Sandra Kruse; Julia Cassemeyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2009003923A1; US20100168715A1; EP2173432A1; US8075548B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung (8) zur Aufbewahrung und Verabreichung von Wirkstoffen und ein Verfahren zur Verabreichung von Wirkstoffen mittels einer solchen Vorrichtung (8) beschrieben. Bei der Vorrichtung (8) zur Aufbewahrung und Verabreichung von Wirkstoffen ist mindestens ein Übertragungsmittel (1) und ein erstes Reservoir (3, 3a, 3b) vorgesehen, das einen Wirkstoff in gelöster Form zur Verabreichung durch das Übertragungsmittel (1) enthält. Weiter ist ein zweites Reservoir (5) mit dem Wirkstoff in fester Form vorgesehen.

Description

Stand der Technik
Es sind viele Varianten bekannt, Medikamente unterschiedlicher Formen, d. h. medizinische oder biochemische Wirkstoffe, zu verabreichen. Neben dem Einsatz von allgemein bekannten Spritzen werden als Übertragungsmittel für den Wirkstoff in eine Haut beispielsweise auch Mikronadeln vorgeschlagen.
Grundsätzlich gibt es mehrere wichtige Kriterien, die dabei beachtet werden müssen. Zu den wichtigen Kriterien zählen u. a. die mechanische Stabilität und die Biokompatibilität der Mikronadeln, aber auch die Möglichkeit, ausreichende Mengen an Wirkstoffen aufbewahren und durch die Mikronadeln verabreichen zu können. Hierfür können Strukturen wie Hohlräume oder Vertiefungen zur Aufbewahrung von Wirkstoffen innerhalb der Mikronadeln angeordnet werden.
So sind beispielsweise in US 6,334,856 B1 Mikronadeln beschrieben, die zur Aufbewahrung von Wirkstoffen Reservoirs aufweisen. Das Reservoir ist bevorzugt unter den Nadeln auf Substratseite angeordnet und über innere Leitungen wie Löcher mit dem Innenbereich der Mikronadeln verbunden, wodurch Wirkstoffe vom Reservoir ausgeführt und über Mikronadeln einem zu behandelnden Körper zugeführt werden können.
Um auch relativ grosse Mengen an Wirkstoffen sicher aufbewahren zu können, wurde in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 028 782.7 vorgeschlagen, Mikronadeln innerhalb einer Verpackung anzuordnen, die das Reservoir bildet. Das Reservoir enthält dabei ein Trägermedium, in dem der Wirkstoff in gelöster Form vorliegt. Die Mikronadeln sind also eingebettet in dem Trägermedium mit dem Wirkstoff und werden so mit dem Wirkstoff versorgt. Jedoch kann das Aufbewahren des Wirkstoffs in gelöster Form dann zu Problemen führen, wenn die Löslichkeitsgrenze des Trägermediums erreicht wird. Wird die Löslichkeitsgrenze des Trägermediums erreicht und überschritten, so kommt es zum Ausfällen der Lösung und der Wirkstoff setzt sich in fester Form im Reservoir ab. In fester Form kann der Wirkstoff aber nicht über die Mikronadeln verabreicht werden. Man stößt also mit dem bisher bekannten Konzept an eine natürliche Grenze der aufnehmbaren Menge an Wirkstoff.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen eine Aufbewahrung von größeren Mengen an Wirkstoff ermöglicht wird im Vergleich zu Vorschlägen aus dem Stand der Technik. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
Offenbarung der Erfindung
Der Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat den Vorteil, dass eine Überschreitung der Löslichkeitsgrenze des Trägermediums vermieden wird. Eine Übersättigung des Trägermediums wird vorteilhaft nicht erreicht. Folglich kann eine relativ große Wirkstoffmenge aufbewahrt werden im Vergleich zu bisher bekannten Lösungen. Dadurch lässt sich eine schnelle und bequeme Verabreichung auch bei großen und sehr großen Wirkstoffmengen erreichen.
Gleichzeitig wird eine sterile Aufbewahrung der Übertragungsmitteln weiterhin sichergestellt. Auch wird das bisher zu beobachtende, sogenannte Leckage-Problem vermieden, bei dem Wirkstoffe ungewollt aus dem Reservoir langsam austreten oder verdunsten. Damit können die Übertragungsmittel auch sicher transportiert werden.
Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Die 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Aufbewahrung und Transport von Mikronadeln im schematischer Schnittdarstellung, sowie
die 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Verabreichung von Wirkstoffen mittels einer Vorrichtung gemäß 1.
Es wird zur Aufbewahrung und Transport von Mikronadeln 1a, 1b eine Vorrichtung 8 vorgeschlagen, wobei zunächst ein erstes Reservoir 3, 3a, 3b mit einem Trägermedium und mindestens einem darin gelösten Wirkstoff zur Verabreichung durch mindestens ein Übertragungsmittel 1 vorgesehen ist.
Solch ein Übertragungsmittel 1 kann beispielhaft eine Mikronadel 1a, 1b sein. In folgenden Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass das Übertragungsmittel 1 durch eine Mikronadel 1a, 1b ausgebildet ist, wobei für das erfinderische Konzept grundsätzlich andere geeignete Übertragungsmittel 1 anstelle einer Mikronadel 1a, 1b auch möglich sind.
Vorteilhaft sind die Mikronadeln 1a, 1b innerhalb einer das Reservoir 3, 3a, 3b umschließenden Verpackung 4, 4a, 4b angeordnet (1). Dadurch, dass das Reservoir 3, 3a, 3b nicht als ein Teilbereich der Mikronadeln 1a, 1b vorgesehen ist, sondern zumindest teilweise durch eine Verpackung 4, 4a, 4b extern gebildet wird, ist praktisch eine Aufnahme von sehr großen Mengen an Wirkstoffen möglich. Gleichzeitig sind die Mikronadeln 1a, 1b innerhalb der Verpackung 4, 4a, 4b angeordnet, d. h. die Mikronadeln 1a, 1b sind inmitten des Reservoirs 3, 3a, 3b vorgesehen.
Die verschiedensten Ausführungsformen der Mikronadeln 1a, 1b selbst sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorteilhaft sind sie in einem Array angeordnet und weisen Nadelspitzen 1a auf einem Substrat 1b auf. Die Mikronadeln 1a, 1b bestehen je nach Bedarf aus einem Halbleitermaterial wie Silizium oder aber auch aus Kunststoff oder Metall.
Dabei sind die Mikronadeln 1a, 1b in diesem Ausführungsbeispiel auf einem wirkstoffdurchlässigen Träger 2 aufgebracht. Der Träger 2 kann durch eine dünne Folie mit feinen Öffnungen realisiert sein. Der wirkstoffdurchlässige Träger 2 verläuft durch das erste Reservoir 3, 3a, 3b, vorteilhafterweise durch das gesamte erste Reservoir 3, 3a, 3b. Das erste Reservoir 3, 3a, 3b wird durch den Träger 2 in einen ersten Reservoir-Bereich 3a mit Mikronadeln 1a, 1b und einen zweiten Reservoir-Bereich 3b ohne Mikronadeln 1a, 1b unterteilt.
Die Verpackung 4, 4a, 4b selbst wird durch eine elastische, mit den Mikronadeln 1a, 1b durchstechbare Folie 4a und eine Außenschicht 4b gebildet, die an ihren Randbereichen 7 miteinander verbunden sind. In diesem Fall bildet der obere Bereich zwischen der Folie 4a und der Außenschicht 4b innerhalb der verbundenen Randbereiche 7 also das erste Reservoir 3, 3a, 3b. Die Mikronadeln 1a, 1b werden ihrerseits getragen vom Träger 2 und sind mit der elastischen Folie 4a überzogen. Diese schützt die Mikronadeln 1a, 1b beim Transport und Aufbewahrung und hält daneben die Mikronadeln 1a, 1b und den Wirkstoff steril. Weiter schützt die Verpackung 4, 4a, 4b, insbesondere die Folie 4a, vor „Leckage" bzw. Verdunsten des Wirkstoffes.
Bevorzugt weisen die elastische Folie 4a und/oder der Träger 2 zumindest in ihren Randbereichen 7 haftende Eigenschaften auf, wodurch ein Zusammenhaften der Folie 4a und des Trägers 2 durch eine Druckausübung ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß ist nun zusätzlich zum ersten Reservoir 3, 3a, 3b ein zweites Reservoir 5 mit dem Wirkstoff in fester Form vorgesehen. Bevorzugt liegt das zweite Reservoir 5 benachbart zum ersten Reservoir 3; 3a, 3b, so dass das erste 3; 3a, 3b und das zweite Reservoir 5 aneinander grenzen.
Auch kann vorteilhafterweise eine Trennschicht 6 zwischen dem ersten Reservoir 3; 3a, 3b und dem zweiten Reservoir 5 angeordnet sein. Die Trennschicht 6 kann dabei durch eine poröse, elastische Membran oder eine wirkstoffdurchlässige Folie gebildet werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der zweite Reservoir-Bereich 3b ohne Mikronadeln 1a, 1b zwischen dem ersten Reservoir-Bereich 3a mit Mikronadeln 1a, 1b und dem zweiten Reservoir 5 angeordnet. Das erste 3; 3a, 3b und das zweite Reservoir 5 selbst sind von der Verpackung 4; 4a, 4b umschlossen. Das zweite Reservoir 5 wird also vorderseitig, d. h. auf der den Mikronadeln 1a, 1b zugewandten Seite, durch die Trennschicht 6 und rückseitig durch die Außenschicht 4b der Verpackung 4 begrenzt.
Dadurch, dass der zusätzliche Wirkstoff in einem separaten, zweiten Reservoir 5 in fester Form vorliegt, wird die Löslichkeitsgrenze des Trägermediums im ersten Reservoir 3; 3a, 3b nicht überschritten. Getrieben von dem Konzentrationsgradienten diffundiert nur soviel Wirkstoff ins Trägermedium wie es seine Löslichkeitsgrenze erlaubt. Der gelöste Wirkstoff kann anschließend über die Mikronadeln 1a, 1b in die Haut diffundieren.
Mit Hilfe der 2 wird nun ein Verfahren zur Verabreichung von Wirkstoffen mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung erläutert. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

– Aufbringen der Vorrichtung 8 auf einer zu behandelnden Haut 9,
– Ausüben eines Drucks auf die Vorrichtung 8, wodurch das mindestens eine Übertragungsmittel 1 die Verpackung 4; 4a, 4b durchsticht und in die Haut 9 eindringt,
– Transportieren des Wirkstoffes aus dem ersten Reservoir 3; 3a, 3b in die Haut 9 über das Übertragungsmittel 1.

Bei der Druckausübung auf die Vorrichtung 8 sorgt die Verpackung 4; 4a, 4b für eine Abdeckung der restlichen Struktur und umschließt die Mikronadeln 1a, 1b seitlich, sodass eine „Leckage" weiter minimiert wird und der Wirkstoff nur durch die Mikronadeln 1a, 1b und direkt unter die äußersten Hautschichten austritt. Der Wirkstofftransport wird hierbei durch einen Diffusionsprozess aus dem Reservoir in die Haut bzw. in den Körper sichergestellt.
Wenn eine Verpackung 4a, 4b mit einer elastischen Folie 4a und einer Außenschicht 4b verwendet wird, die an ihren Randbereichen 8 miteinander verbunden sind, und Mikronadeln 1a, 1b verwendet werden, die auf einem wirkstoffdurchlässigen, durch das Reservoir 3; 3a, 3b verlaufenden Träger 2 aufgebracht sind, wird beim Ausüben des Drucks auf die Vorrichtung 8 der Träger 2 gegen die elasti sche Folie 4a gepresst und die Folie 4a durch die Mikronadeln 1a, 1b durchstochen bzw. durchstoßen. Durch die Mikronadeln 1a, 1b kann nun der Wirkstoff in die Haut 5 diffundieren. Dadurch sinkt die Konzentration des Wirkstoffs im Trägermedium und neuer Wirkstoff aus dem zweiten Reservoir 5 kann bis zur Löslichkeitsgrenze nachdiffundieren.
In einer weiteren Ausführungsform werden zumindest in ihren Randbereichen 8 haftende Eigenschaften aufweisende Folie 4a und/oder Träger 2 verwendet, wodurch beim Ausüben des Drucks auf die Vorrichtung 8 die Folie 4a und der Träger 2 aneinander haften und somit die Mikronadeln 1a, 1b fixieren und an ihren Plätzen halten. Die Mikronadeln 1a, 1b werden also zwischen der Folie 4a und dem Träger 2 stabil und unbeweglich eingeklemmt und gewährleisten so eine kontrollierte Verabreichung des Wirkstoffes.
Es wird ergänzend festgestellt, dass die Vorrichtung 8 gemäß der obigen Beschreibung als Wirkstoffpflaster verwendet werden kann. Im allgemeinen ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 in (bio-)chemischen, medizinischen bzw. klinischen Bereichen geeignet. Eine einfache sowie ebenso zuverlässige Anwendung der beschriebenen Vorrichtung 8 zur Aufbewahrung und Verabreichung von auch sehr großen Mengen an Wirkstoffen ohne Überschreitung der Löslichkeitsgrenze des Trägermediums wird ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6334856 B1 [0003]
- DE 102006028782 [0004]

Claims

Vorrichtung (8) zur Aufbewahrung und Verabreichung von Wirkstoffen, wobei ein erstes Reservoir (3; 3a, 3b) mit einem Trägermedium und mindestens einem darin gelösten Wirkstoff und mindestens einem Übertragungsmittel (1) für den Wirkstoff vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Reservoir (5) mit dem Wirkstoff in fester Form vorgesehen ist.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reservoir (3; 3a, 3b) und das zweite Reservoir (5) aneinander grenzen.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennschicht (6) zwischen dem ersten Reservoir (3; 3a, 3b) und dem zweiten Reservoir (5) angeordnet ist.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (6) eine poröse, elastische Membran oder eine wirkstoffdurchlässige Folie ist.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verpackung (4; 4a, 4b) das erste und das zweite Reservoir (3; 3a, 3b; 4) umschliesst.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein wirkstoffdurchlässiger Träger (2), auf dem die Übertragungsmitteln (1) aufgebracht sind, durch das erste Reservoir (3; 3a, 3b) verläuft und das erste Reservoir (3; 3a, 3b) in einen ersten Reservoir-Bereich (3a) mit Übertragungsmitteln (1) und einen zweiten Reservoir-Bereich (3b) ohne Übertagungsmitteln (1) unterteilt.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (1) für den Wirkstoff ein Mikronadel (1a, 1b) ist.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (4; 4a, 4b) aus einer elastischen, mit den Mikronadeln (1a, 1b) durchstechbaren Folie (4a) und einer Außenschicht (4b) gebildet wird, die an ihren Randbereichen (7) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4b) der Verpackung (4) das zweite Reservoir (5) rückseitig verschliesst.
Verfahren zur Verabreichung von Wirkstoffen mittels einer Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durch folgende Schritte: – Aufbringen der Vorrichtung (8) auf einer zu behandelnden Haut (9), – Ausüben eines Drucks auf die Vorrichtung (8), wodurch das mindestens eine Übertragungsmittel (1) die Verpackung (4; 4a, 4b) durchsticht und in die Haut (9) eindringt, – Transportieren des Wirkstoffes aus dem ersten Reservoir (3; 3a, 3b) in die Haut (9) über das Übertragungsmittel (1).