-
Die Erfindung beschreibt die Zusammensetzung
und Methoden zur Herstellung eines Trägersystems für Wirkstoffe,
insbesondere Arzneistoffe, Diagnostica, sowie kosmetische und anderer
Wirkstoffe, zu denen auch Pflanzenschutzmittel, Vitamine und Nahrungsergänzungsmittel
zu rechnen sind.
-
Arzneistoffe, wie auch andere Wirkstoffe,
weisen häufig
eine geringe Wasserlöslichkeit
auf. Für
die Applikation solcher Stoffe sind geeignete galenische Formulierungen
bzw. Trägersysteme
notwendig, um eine ausreichende Bioverfügbarkeit zu erreichen oder
z. B. eine intravenöse
Applikation zu ermöglichen.
Außer
beispielsweise durch Salzbildung, die nur unter bestimmten Voraussetzungen
möglich
ist, oder durch chemische Derivatisierungen, welche mit der Schaffung
völlig
neuer chemischer Substanzen verbunden sind, können schwer wasserlösliche Stoffe
auch mit Hilfe von Lösungsvermittlern,
beispielsweise Tensiden, oder organischen Lösungsmitteln als Cosolventien,
in einem wässrigen
Medium in Lösung
gebracht werden (Myrdal P. B., Yalkowski S. H.: Solubilization of
drugs in aqueous media, in Encyclopedia of Pharmaceutical Technology,
Bd. 3, Marcel Dekker, 2002, 2458–2480). Nachteilig ist die
oft schlechte Verträglichkeit
der notwendigen Hilfsstoffe, insbesondere bei parenteraler Gabe.
Viele Tenside besitzen eine hämolytische
Wirkung; die parenterale Verwendung kann zu anaphylaktischen Reaktionen
führen.
Auf Grund der schlechten Verträglichkeit
von Tensiden werden von den Zulassungsbehörden nur sehr wenige Tenside
für die
Verwendung in parenteralen Zubereitungen akzeptiert. Bei lokaler
Applikation, z. B. am Auge, können
Tenside eine reizende Wirkung ausüben. Die parenterale Applikation
von organische Lösungsmittel
enthaltenden Zubereitungen kann mit Schmerzen und lokaler Thrombophlebitis
an der Injektionsstelle verbunden sein. Eine Verlangsamung der Freisetzung
des Wirkstoffes nach Verabreichung und seine Verteilung im Organismus
wird mit diesen klassischen Methoden zur Verfügbarmachung schwer löslicher
Wirkstoffe in wässrigen
Systeme in der Regel weder angestrebt noch erreicht.
-
Eine weitere Formulierungsmöglichkeit
ist die an sich bekannte Einarbeitung des schwerlöslichen Stoffes
in ein kolloidales Trägersystem
(Burgess D.: Colloids and Colloidal Drug Delivery Systems, in Encyclopedia
of Pharmaceutical Technology, Bd. 1, Marcel Dekker, 2002, 1497–1508).
Solche Trägersysteme
bestehen aus nanopartikulären
Trägerpartikeln,
in welche der Arzneistoff eingearbeitet ist, in einem wässrigen
Dispersionsmedium. Bei geeigneter Teilchengröße sind solche Trägersysteme
auch für
eine intravenöse
Applikation geeignet. Kolloidale Wirkstoffträgersysteme werden nicht nur
im Hinblick auf die Verfügbarmachung
von schwerlöslichen
Wirkstoffen zur Anwendung in wässrigen
Medien, sondern insbesondere auch im Hinblick auf eine mögliche Einflussnahme
auf die Wirkstoffverteilung im Organismus und eine gewebsspezifische
Wirkstoffapplikation intensiv untersucht. Die Verteilung solcher
partikulären
Träger
nach intravenöser
Gabe ist neben ihrer Größe auch
von ihren Oberflächeneigenschaften
abhängig,
die ggf. gezielt modifiziert werden können. Die Nutzung kolloidaler
Wirkstoffträgerpartikel
für die
Ansteuerung bestimmter Gewebe oder für eine Verlängerung der Wirkungsdauer nach
intravenöser
Gabe setzt jedoch voraus, dass der Wirkstoff nach Applikation ausreichend
lange an die Trägerpartikel
gebunden bleibt.
-
Ein interessantes Arzneistoffträgersystem
stellen Liposomendispersionen dar (Lasic D. D., Papahadjopoulos
D. (Herausgeber): Medical applications of liposomes, Elsevier, Amsterdam,
1998), auf deren Grundlage allerdings trotz intensiver Forschung über mehrere
Jahrzehnte bis heute nur sehr wenige Zubereitungen für die parenterale
Gabe kommerziell verfügbar
sind. Liposomen sind sphärische
Vesikel aus Phospholipid-Doppelschichten,
in denen eine wässrige
Phase eingeschlossen ist. Je nach Anzahl der Doppelschichten werden
unterschiedlich große
uni-, (SUV, small unilamellar vesicles, LUV, large unilamellar vesicles)
sowie oligo- (OLV, oligolamellar vesicles) und multilamellare (MLV,
multilamellar large vesicles) Liposomen unterschieden, in die prinzipiell
sowohl hydro-, als auch amphi- und lipophile Wirkstoffe eingearbeitet
werden können.
Zur parenteralen, speziell intravenösen Applikation sind auf Grund
ihrer Größe im submicron
Bereich vor allem kleinere unilamellare Vesikel geeignet, die jedoch
häufig
eine recht geringe Lagerstabilität
aufweisen. Liposomen neigen außerdem
zum „Drug
Leakage", d. h.
einem Wirkstoffverlust durch Austritt des Wirkstoffes aus den Vesikeln
während
der Lagerung, beim Verdünnen
und nach der Applikation. Weiterhin ist die Aufnahmekapazität für lipophile
Arzneistoffe in den/die Phospholipidbilayer stark begrenzt. In die
Lipidmembranen inkorporierte lipophile Wirkstoffe können zudem
nach Applikation schnell an lipophile Strukturen des umgebenden
biologischen Milieus abgegeben werden.
-
Parenterale o/w-Fettemulsionen werden
seit langem für
die parenterale Ernährung
eingesetzt (Wretlind A.: Development of fat emulsions; J. Parenteral.
Enteral. Nutr. 5, 1981, 230–235).
Diese Emulsionen sind aus gut verträglichen Substanzen (aufgereinigte
natürliche
Phospholipide, pflanzliche gereinigte Öle, mittelkettige Triglyceride)
zusammengesetzt. Auf Grund dieser Eigenschaften wurden sie auch
als potentielles Trägersystem
für fettlösliche biologisch
aktive Wirkstoffe intensiv untersucht. Arzneistoffbeladene kolloidale
Fettemulsionen weisen allerdings zahlreiche Nachteile auf. Die Beladung
der Emulsionen mit Arzneistoffen kann durch die hohe Mobilität des inkorporierten
Arzneistoffes zu Instabilitäten
führen
(z. B. Auskristallisation, Wanderung des Arzneistoffes in die Grenzschicht
und deren Destabilisierung). Weiterhin setzen solche Systeme nach
Applikation in das Blut den Arzneistoff häufig sehr schnell frei („hurst
release"). Aufgrund
dieser Eigenschaften sind solche Emulsionen als parenterale Trägersysteme
für biologisch
wirksame Stoffe nur bedingt geeignet, was sich auch in der geringen
Anzahl von entsprechenden Fertigarzneimitteln äußert. Zudem ist es aufgrund des
häufig
zu beobachtenden „burst
release" kaum möglich, mit
den beschriebenen Systemen eine verlängerte Wirkung oder einen gezielten
Transport des eingearbeiteten Wirkstoffes zu bestimmten Körpergeweben („drug targeting") zu erreichen.
-
Ein weiteres Applikationssystem für Wirkstoffe
stellen nanopartikuläre
Trägersysteme
auf Polymerbasis dar (Alleman E., Gurny R., Doelker E.: Drug-loaded
nanoparticles – preparation
methods and drug targeting issues, Eur. J. Pharm. Biopharm. 39,
1993, 173–191).
Zur Herstellung dieser Trägersysteme
sind jedoch häufig toxikologisch
bedenkliche Hilfsstoffe notwendig, wie z. B. organische Lösungsmittel
auf Chlorkohlenwasserstoffbasis, aldehydische Vernetzungsmittel
und kanzerogene Monomere. Reinigungsschritte sind zeitaufwendig
und daher teuer; ein geringer Restgehalt dieser Hilfsstoffe in dem
Trägersystem
ist meist nicht vollständig auszuschließen, so
dass der Einsatz dieser Trägerpartikel
zu unerwünschten
toxikologischen Nebenwirkungen führen
kann. Zudem lassen sich Nanopartikel auf Polymerbasis üblicherweise
nicht durch Autoklavieren sterilisieren. Weiterhin ist die biologische
Verträglichkeit
der verwendeten Polymere zu beachten. Polymere, die z. B. als Matrixmaterial
für Implantate
dienen können,
weisen nicht unbe dingt eine gute Verträglichkeit auf, wenn sie als
Nanopartikel appliziert werden. Polymere Nanopartikel können von
Zellen (vor allem von Makrophagen) aufgenommen werden; ihr Abbau
kann zu zytotoxischen Reaktionen führen. So entsteht z. B. beim Abbau
von Polyalkylcyanoacrylaten während
der Metabolisierung toxisches Formaldehyd. Polymer-Mikropartikel sowie
Mikrokapseln sind auf Grund ihrer Größe nicht zur intravenösen Applikation
geeignet.
-
Anfang der 90er Jahre wurden kolloidale
Trägersysteme
entwickelt, die als Träger
eine feste Lipidmatrix aufweisen (
US
5,785,976 ,
EP 06 05
497 ). Die Partikelmatrix besteht hier aus physiologisch
unbedenklichen Lipiden, z. B. Triglyceriden; die Stabilisierung
erfolgt z. B. mit Phospholipiden ggf. in Kombination mit einem Co-Emulgator
oder mit physiologisch verträglichen
Tensiden. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch Schmelzhomogenisation,
d. h. Homogenisation bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes
des höchstschmelzenden
Matrixlipids und seine anschließende
Kristallisation. Während
des Rekristallisationsvorganges können sich Instabilitäten ergeben.
So neigen Systeme, die alleine mit Phospholipiden stabilisiert werden,
zur Gelbildung (Westesen K., Siekmann B.: Investigation of the gel
formation of phospholipid-stabilized solid lipid nanoparticles,
Int. J. Pharm. 151, 1997, 35–45).
Zudem kann das Verhalten der Nanopartikel nach der Kristallisation,
z. B. auf Grund polymorpher Umwandlungen, sehr komplex sein. Ein
besonderes Problem im Hinblick auf die Anwendung dieser fester Lipid-Nanopartikel
als Wirkstoffträgersysteme
besteht darin, dass die Aufnahmekapazität der Partikel für Fremdmoleküle auf Grund
der kristallinen Struktur stark eingeschränkt ist. Prinzipiell ist zur
Dispergierung auch eine Hochdruckhomogenisation des festen Lipids
mögliche,
hierbei können
jedoch in der Regel nicht so geringe Partikelgrößen erzeugt werden (Mehnert
W., Mäder
K.: Solid lipid nanoparticles – Production,
characterization and applcations, Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 2001,
145–19).
Eine weitere Möglichkeit
zur Herstellung fester Lipid-Nanopartikel, in der Regel basierend
auf Fettsäuren
als Matrixmaterial, besteht in der Ausfällung der Partikel aus warmen
Mikroemulsionen durch Verdünnen
mit einer kalten wässrigen
Phase (
US 5,250,236 ).
Solche Fällungsprozesse
sind jedoch komplex und relativ schwer zu kontrollieren (z. B. im
Hinblick auf die entstehende Partikelgrößenverteilung), was insbesondere
mit Blick auf eine Überführung in
den Produktionsmaßstab
als problematisch anzusehen ist. Zudem fallen die Partikel aufgrund
des notwendigen Verdünnungsprozesses
nur in geringen Konzentrationen an und erfordern weitere Aufarbeitungsprozesse.
-
Auch
US
5,576,016 beschreibt ein Trägersystem, das auf der Verarbeitung
von im Bulkmaterial bei Raumtemperatur festen Lipiden beruht. Als
Emulgatoren werden insbesondere Phospholipide verwendet; ein geringer
Anteil an nichtphysiologischen Emulgatoren ist möglich. Diese Systeme weisen
einen hohen Phospholipidgehalt auf, durch den es zur Ausbildung
von Phospholipid-Doppelschichten um den Lipidkern kommen soll. Sie
sollen eine hohe Aufnahmekapazität
sowohl für
lipophile (Lokalisation im Lipidkern und in den Phospholipid-Doppelschichten)
als auch für
hydrophile Wirkstoffe (Einlagerung in die hydrophilen Zwischenräume der
Phospholipid-Doppelschichten)
besitzen. Zur Herstellung dieses Trägersystems können die
lipophilen Bestandteile gemischt, in Wasser suspendiert und homogenisiert
werden. Bevorzugt werden jedoch die lipophilen Bestandteile in einem
organischen Lösungsmittel
gelöst
(meist Dichlormethan, aber auch Chloroform, Methanol), welches dann
unter vermindertem Druck abgedampft wird. Anschließend erfolgt
eine Hydratisierung des gebildeten Lipidfilms durch die wässrige Phase,
die auch hydrophile Wirkstoffe enthalten kann. Danach wird diese
Lipiddispersion einer Hochdruckhomogenisation unterzogen. Nachteilig
bei dieser Methode ist vor allem die Verwendung von toxischen organischen
Lösungsmitteln,
wie Dichlormethan und Methanol. Außerdem lassen diese Systeme,
insbesondere bei Lokalisation der Wirkstoffe in den Phospholipid-Doppelschichten
bzw. in den wässrigen
Kompartimenten zwischen den Doppelschichten ähnliche Probleme bezüglich der
Lagerstablilität
bzw. des „drug
leakage" erwarten
wie Liposomen. Während
einer Hochdruckhomogenisation ist eine Abscherung von Mehrfach-Phospholipid-Doppelschichten und
die Entstehung von SUV wahrscheinlich. Wenn die als Kern verwendeten
Lipide kristallisieren, sind für
die Einbaukapazität ähnliche
Probleme wie bei den o. g. festen Lipid-Nanopartikeln zu erwarten.
Falls das im Bulk fest vorliegende Lipid nach der Herstellung nicht erstarrt,
sind gegenüber
herkömmlichen Öl-in-Wasser-Emulsionen im Hinblick
auf die Kerneigenschaften kaum Vorteile zu erwarten.
-
In bestimmten nanopartikulären Dispersionen
von lipophilen Substanzen, die im Bulk bei Raumtemperatur im festen
Zustand vorliegen, z. B. Dispersionen auf der Basis von Triglyceriden
von Fettsäuren
mit kürzeren
Kettenlängen,
kristallisieren die Lipidpartikel auch bei längerem Stehen bei Raumtemperatur
nicht, so dass die Lipidpartikel als unterkühlte Schmelzen vorliegen (
US 6,197,349 ). Diese Systeme
haben prinzipiell ähnliche
Eigenschaften wie parenterale Fettemulsionen, wobei die unterkühlte Schmelze
der Triglyceride eine höhere
Viskosität
im Vergleich zu den gebräuchlichen
pflanzlichen Ölen
der parenteralen Fettemulsionen aufweist. Sie haben eine höhere Aufnahmekapazität als eine
feste Lipidmatrix, erscheinen jedoch als Trägersysteme für eine verlängerte Wirkstoffabgabe
im Organismus sowie ein drug-targeting auf Grund der in den meisten
Fällen
zu erwartenden relativ schnellen Arzneistoffabgabe weniger geeignet
(Bunjes, H., Siekmann, B., Westesen K.: Emulsions of supercooled
melts a novel drug delivery system; in Benita, S., Submicron Emulsions
in drug targeting and delivery, 1998, 175–204).
-
In
DE 199 45 203 A 1 werden partikuläre Trägersysteme
vorgestellt, deren Partikel eine komplexe Matrix aus Lipiden mit
unterschiedlichen Eigenschaften enthalten. Es werden darin nanostrukturierte
Lipidpartikel beschrieben, die in einer festen Lipidmatrix eingeschlossen
Nanokompartimente aus flüssigem
Lipid enthalten sollen (Nano-Compartiment-Carrier).
In diesen Nanokompartimenten kann der Wirkstoff gelöst vorliegen.
Weiterhin soll bei geeigneter Zusammensetzung durch eine Beeinflussung
des polymorphen Verhaltens eine erhöhte Aufnahmekapazität für Fremdstoffe
bzw. ein kontrolliertes Auslösen
der Wirkstofffreisetzung möglich sein.
Die genannten Beeinflussungsmöglichkeiten
des polymorphen Verhaltens im Hinblick auf die Wirkstofffreisetzung
beziehen sich allerdings im wesentlichen auf die Beschleunigung
der Freisetzung möglichst
bald nach Applikation. Das gezielte, reproduzierbare Erzeugen von
Nanokompartimenten, die vollkommen von einer Lipidmatrix eingeschlossen
sind, dürfte
höchstens
für sehr
wenige, spezielle Systeme möglich
sein. Ein eindeutiger Nachweis vor allem der Existenz vollständig eingeschlossener,
diskreter flüssiger
Nanokompartimente innerhalb der kristallinen Partikelmatrix sowie
eine umfassende Charakterisierung solcher Systeme erscheinen schwierig.
Das Vorliegen eingeschlossener Nanokompartimente in den beschriebenen
Partikeln wird zudem durch neuere wissenschaftliche Erkenntnisse
in Frage gestellt (Mehnert W., Jores K., Mäder K.: Arch. Pharm. Pharm.
Med. Chem. 335, Suppl. 1, 2002, S. 116). Falls der flüssige Anteil
der Partikel sich hauptsächlich
an der Partikeloberfläche
befindet oder gar separate Teilchen ausbildet, ist im Hinblick auf
eine verlangsamte Freigabe des Wirkstoffes kaum mit Vorteilen gegenüber Emulsionen
flüssiger
Lipide zu rechnen.
-
Ein weiteres Trägersystem auf Lipidbasis enthält als feste
Matrix (allein oder in Mischung) ein Lipid-Wirkstoff-Konjugat, worin
der Wirkstoff in der Regel kovalent, evtl. aber auch über andere
spezifische Bindungsmechanismen an eine Lipidmatrix gebunden ist
(
DE 199 20 908 A1 ).
Die Freisetzung erfolgt normalerweise durch enzymatische Spaltung
der Wirkstoff-Matrix-Bindung. Da bestimmte strukturelle Gegebenheiten des
Wirkstoffes Voraussetzung für
eine Konjugatbildung mit Lipiden sind, ist die Methode nur für eine begrenzte
Zahl von Wirkstoffen anwendbar. Zudem beruht das genannte Prinzip
in der Regel auf der Synthese einer neuen chemischen Einheit, die
zulassungstechnisch als neuer Arzneistoff behandelt werden muss.
Die Freisetzung des Wirkstoffes ist an das Vorhandensein von Enzymen
gebunden, die in der Lage sind, die Arzneistoff-Trägerlipid-Bindung zu spalten.
-
Schwerlösliche Wirkstoffe können in
Nanopartikeln auch in reiner Form (also ohne Anwesenheit einer Matrix
aus z. B. Lipid oder Polymer, in der Regel aber unter Anwesenheit
eines Stabilisatorsystems), verarbeitet werden. Es sind sowohl entsprechende
Suspensions- als auch Emulsionssysteme beschrieben worden (z. 8.
US 5,858,410 ,
US 5,145,684 ,
US 5,785,976 ,
US 6,197,349 ; Gaßmann P, List M., Schweitzer
H., Sucker H.: Hydrosols-Alternatives for the parenteral application
of poorly water soluble drugs, Eur. J. Pharm. Biopharm. 40, 1994,
64–72).
Die Dispergierung der Wirkstoffe auf kolloidale Größe kann
z. B. durch spezielle Mahlverfahren, Fällung oder Hochdruckhomogenisation
erfolgen. Da sich der Wirkstoff in sehr kleinen Wirkstoffpartikeln
in einer sehr energiereichen Form befindet, kann es während der
Lagerung insbesondere flüssiger
Systeme zu Umlagerungsvorgängen
unter Ausbildung größerer Partikel
kommen, wodurch sich die biopharmazeutischen Eigenschaften der Systeme
verändern
können.
Im Hinblick auf eine intravenöse
Anwendung solcher Systeme ist je nach Herstellungsweise die Gewährleistung
einer ausreichenden Partikelfeinheit bzw. der Abwesenheit partikulärer Rückstände aus
dem Herstellungsprozess (z. B. Abrieb von Mahlkörpern) problematisch. Der Herstellung
von Partikeln im Emulsionszustand ist nur beim Vorliegen bestimmter
Substanzeigenschaften möglich.
Generell zielt die Herstellung von Wirkstoff-Nanopartikeln normalerweise weniger
auf eine Freisetzungskontrolle als vielmehr auf die prinzipielle
Verfügbarmachung
der Wirkstoffe in wässrigen
Medien und die Erhöhung
ihrer Bioverfügbarkeit
durch beschleunigte Freisetzung bzw. Auflösung nach der Applikation.
-
Zusammenfassend ist festzustellen,
dass trotz intensiver Forschung auf dem Gebiet der kolloidalen Trägersysteme
es bisher leider nicht zufriedenstellend gelungen ist, ein gut verträgliches
Trägersystem
zu entwickeln, das sowohl durch einfache Verfahren auch im industriellen
Maßstab
herstellbar ist, eine ausreichende Lagerstabilität sowie Aufnahmefähigkeit
für den
Wirkstoff aufweist als auch denselben nach Applikation möglichst
langsam freisetzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, ein auch im Großmaßstab einfach
und reproduzierbar herstellbares, für vielseitige Wirkstoffapplikation
geeignetes, gut charakterisierbares, lagerstabiles, und bioverträgliches
Trägersystem
für schwer
wasserlösliche
Wirkstoffe anzugeben, welches eine möglichst hohe Aufnahmekapazität für die Wirkstoffe
besitzt und eine möglichst
langsame Wirkstoff-Freisetzung bei Applikation, insbesondere in
wässrigen
Medien, ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird ein gut bioverträgliches,
nanopartikuläres
Trägersystem
für Wirkstoffe,
insbesondere biologisch aktive Substanzen, vorgeschlagen, welches
aus einer kolloidalen Dispersion mit hydrophober disperser Phase
besteht, wobei die hydrophobe Phase bei Lagerung und Anwendung des
Systems im thermotrop flüssigkristallinen
Zustand, vorzugsweise der smektischen Phase, und in der Regel im
unterkühlten
Zustand vorliegt. In die auf Grund ihres flüssigkristallinen Zustandes
strukturierten Partikel werden die zu applizierenden Wirkstoffe
eingebunden. Es hat sich gezeigt, dass dieses Trägersystem, wenngleich die Lipidmatrix der
Partikel in der Regel nicht im dem thermodynamischen Gleichgewichtszustand
entsprechenden Aggregatzustand vorliegt, eine hohe Lagerstabilität aufweist.
Außerdem
werden die Wirkstoffe, die sehr unterschiedlicher An sein können und
nicht auf biologisch aktive Substanzen beschränkt sind, bei Applikation,
speziell in wässrigen
Medien, vergleichsweise langsam freigesetzt. Damit bietet die hydrophobe
Phase der Dispersion mit ihrem erfindungsgemäßen thermotrop flüssigkristallinen
Zustand ein Trägersystem,
welches zur Wirkstoffapplikation sehr vielseitig einsetzbar ist
und auch bei Lagerung keine nennenswerten Wirkstoffverluste aufweist.
-
Mit der Erfindung ergeben sich demzufolge
gegenüber
herkömmlichen
nanopartikulären
Emulsions- bzw. Suspensionssystemen wesentliche Vorteile. Einerseits
hat die flüssigkristalline
Phase auf Grund der flüssigkristallinen
Struktur mit ihrer Fluidität
eine höhere
Kapazität
zur Aufnahme von Fremdmolekülen
als ein dreidimensionales, starres Kristallgitter, wie es in festen
Lipid-Nanopartikeln zu finden ist. Andererseits kann, wie beschrieben,
durch Einlagerung der Wirkstoffe in die hochviskose, geordnete flüssigkristalline
Struktur die von Fettemulsionssystemen bekannte sehr schnelle Wirkstoff-Freigabe
(burst-release) vermindert bzw. vermieden werden. Der Wirkstoff
wird durch die Einlagerung in eine wasserfreie, hydrophobe Struktur
vor Hydrolyse und anderen Abbaureaktionen geschützt. Durch eine geeignete Oberflächenmodifizierung
der Partikel kann eine veränderte
Verteilung der Partikel im Organismus, eine verlängerte Verweilzeit bzw. die
Ansteuerung bestimmter Gewebe erreicht werden.
-
Als flüssigkristallbildendes Matrixmaterial
der Dispersion werden vorzugsweise Cholesterolester mittelkettiger
bis langkettiger gesättigter
und/oder ungesättigter
Fettsäuren
bzw. Mischungen derselben eingesetzt. Die Stabilisierung der Dispersion
kann über
ein Emulgatorsystem aus niedermolekularen oberflächenaktiven Substanzen, vorzugsweise
basierend auf Phospholipiden, oder über Polymere bzw. über eine
Kombination von beiden erfolgen. Es ist möglich, das gesamte Trägersystem
ausschließlich
ausgehend von physiologischen Komponenten (z. B. Cholesterolester,
Phospholipide, Gallensalze) herzustellen.
-
Das erfindungsgemäße Trägersystem weist die angemerkte
hohe Lagerstabilität
auf. Ein signifikantes Partikelwachstum und eine deutliche Rekristallisation
der Partikel ist bei geeigneter Zusammensetzung und Herstellungsweise
der Dispersion sowie bei entsprechender Lagerung auch nach längerer Zeit
nicht zu beobachten. Der physikochemische Zustand der Partikel lässt sich
mit üblichen,
gut etablierten Untersuchungsmethoden, wie Differentialthermoanalyse,
Röntgenstrukturuntersuchungen
und Elektronenmikroskopie eindeutig charakterisieren.
-
Die Herstellung des nanopartikulären Trägersystems
kann durch etablierte Technologien erfolgen, wie z. B. der Heißhomogenisation
mit hohen Drücken
bzw. Ultraschall oder nach dem sog. Solvent-Evaporation-Verfahren.
Das bevorzugte Herstellungsverfahren ist die Heißhomogenisation, ein Prozess,
der auf auch im industriellen Großmaßstab seit langem verwendeten
Techniken zu Herstellung kolloidaler Dispersionen, wie z. B. parenteraler
Fettemulsionen, beruht. Die Partikelgröße der hydrophoben Phase kann
durch die Rezeptur, durch das Herstellungsverfahren und durch Variation
der Herstellungsparameter gesteuert werden. Durch Heißhomogenisation
mit hohen Drücken
werden vorzugsweise mittlere Partikelgrößen zwischen etwa 90 nm und
300 nm erhalten, bei der Herstellung mit dem Solvent-Evaporation-Verfahren
sind mittlere Partikelgrößen bis
deutlich unter 50 nm erreichbar.
-
An die Herstellung kann sich eine
Sterilisation durch Autoklavierung bzw. Sterilfiltration anschließen. Eine
Aufarbeitung des nanopartikulären
Trägersystems
nach seiner Herstellung, wie beispielsweise zum Eingrenzen der Partikelgrößenverteilung,
zur Aufkonzentrierung, zur Abtrennung von Liposomen oder anderen kolloidalen
oder gelösten
Strukturen, ist beispielsweise durch Ultrazentrifugation, Ultra-
oder Gelfiltration möglich.
Auch können
weitere Verarbeitungsschritte, wie z. B. Sprühtrocknung, Einarbeitung in
halbfeste Zubereitungen oder andere Formulierungen erfolgen.
-
Bei hinreichend kleinen Partikelgrößen und
geeigneter Zusammensetzung der Dispersion kann das vorgeschlagene
Trägersystem
sehr vorteilhaft für
eine parenterale Applikation von Wirkstoffen Verwendung finden.
Andere therapeutische Einsatzmöglichkeiten
des Trägersystems
sind u. a. die (trans)dermale, topische, perorale, ophthalmologische,
nasale, rektale und inhalative Applikation. Weiterhin kann die Erfindung auch
für kosmetische
und diagnostische Zwecke und als Träger für andere biologisch aktive
Stoffe, wie Herbizide, Pestizide, Insektizide, Fungizide, Vitamine
und Nahrungsergänzungsmittel,
dienen.
-
Die Erfindung soll nachstehend anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
-
Es zeigen:
-
1:
Röntgendiffraktogramme
einer Cholesterylmyristat-Dispersion gemäß Beispiel 2 im Kühlprogramm
-
2:
DSC-Heiz- und -Kühlkurven
einer Cholesterylmyristat-Dispersion gemäß Beispiel 3 nach der Herstellung
-
3:
DSC-Heizkurven einer 6 Monate bei 23 °C gelagerten Cholesterylmyristat-Dispersion gemäß Beispiel
7
-
4:
DSC-Heizkurven einer 8 Monate bei 23 °C gelagerten Cholesterylmyristat-Dispersion gemäß Beispiel
2
-
5:
DSC-Heiz- und Kühlkurven
einer 6 Monate bei 23 °C
gelagerten Cholesterolester-Dispersion mit gemischter Lipidmatrix
gemäß Beispiel
10
-
6:
Gefrierbruch-elektronenmikroskopische Aufnahme einer Cholesterylmyristat-Dispersion
gemäß Beispiel
2
-
7:
Cryo-elektronenmikroskopische Aufnahme einer arzneistoffhaltigen
Cholsterylmyristat-Dispersion gemäß Beispiel 11
-
8:
Partikelgrößenverteilungen
(LD-PIDS) einer Cholesterylmyristat-Dispersion in Abhängigkeit von
der Zentrifugationsdauer gemäß Beispiel
13
-
9:
Viskositätsmessungen
an Cholesterolestern im Bulk in Abhängigkeit von der Temperatur
und der Scherrate gemäß Beispiel
14
-
Zusammensetzung und Aufbau
des nanopartikulären
Trägersysteems
-
Matrixmaterialien und Eigenschaften
des lipophilen Kerns der Nanopartikel: Stoffe, die in Abhängigkeit von
den physikalisch-chemischen Gegebenheiten flüssigkristalline Phasen (Mesophasen)
ausbilden können, werden
als Mesogene bezeichnet. Flüssigkristalline
Phasen haben sowohl Eigenschaften der Kristalle (sie weisen zumindest
in einer Raumrichtung eine Fernordnung auf) als auch der Flüssigkeiten
(Fluidität
und Beweglichkeit der Moleküle
gegeneinander). Thermotrope Mesogene bilden flüssigkristalline Phasen in Abhängigkeit
von der Temperatur, lyotrope Mesogene in Gegenwart von geeigneten
Lösungsmitteln
in bestimmten Konzentrationsbereichen.
-
Bei thermotropen Mesophasen wird
zwischen der smektischen, der nematischen und der cholesterischen
Phase unterschieden. Die smektische Phase weist eine Schichtstruktur
nahezu parallel angeordneter Moleküle auf. Es sind mehrere Unterformen
je nach Anordnung der Moleküle
(z. B. gekippt) bekannt. In der nematischen Phase sind die Moleküle weitgehend
parallel, jedoch nicht mehr in Schichten angeordnet. Die cholesterische
Phase kann als eine Sonderform der nematischen aufgefasst werden:
In den Molekülebenen befinden
sich die Moleküle
im nematischen Zustand; die Molekülebenen sind in bezug auf die
Vorzugsrichtung der Molekülanordnung
um jeweils einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht.
-
Für
die Herstellung des nanopartikulären
Trägersystems
können
Cholesterolester mittelkettiger bis langkettiger gesättigter
und/oder ungesättigter
Fettsäuren
(z. B. Cholesterylmyristat, -nonanoat, -palmitat oder -oleat) bzw.
deren Mischungen als Mesogene verwendet werden. Das Phasenverhalten
vieler Cholesterolester im Bulk ist in zahlreichen Veröffentlichungen
beschrieben (z. B. Ginsburg S., Atkinson D., Small, D. M.: Physical
properties of cholesteryl esters, Prog. Lipid Res., Vol. 23, 1984,
135–167).
So bildet z. B. Cholesterylmyristat beim Aufschmelzen der kristallinen
Substanz zunächst
eine smektische und beim weiteren Aufheizen eine cholesterische
Mesophase aus, bevor der Zustand der isotropen Schmelze erreicht
wird. In den Partikeln liegt die matrixbildende Substanz bei Temperaturen,
die bei der Lagerung- und Anwendung der Dispersionen auftreten,
in thermotrop-flüssigkristalliner
Form, bevorzugt im smektischen Zustand, vor. In nanopartikulärer Form weist
die thermotrop-flüssigkristalline
Phase im Vergleich zum Bulkmaterial eine stärkere Unterkühlungstendenz
auf, d. h. sie lässt
sich auf deutlich tiefere Temperaturen abkühlen, bevor es zur Kristallisation
des Matrixlipids kommt. Im unterkühlten Zustand liegt das flüssigkristalline
Lipid nicht in dem dieser Temperatur entsprechenden Gleichgewichtszustand
vor. Dennoch ist der flüssigkristalline
Zustand der Partikel bei geeigneter Zusammensetzung und Herstellung
des Systems sowie entsprechenden Lagerungsbedingungen über für die vorgesehene
Anwendung relevante Zeiträume
lagerstabil. Durch die Kombination verschiedener Cholesterolester
kann ggf. die Kristallisationstemperatur gesenkt und die flüssigkristalline
Phase während
der Lagerung gegen Kristallisation stabilisiert werden. Neben Cholesterolestern
können
auch andere thermotrope Mesogene verwendet werden. Der lipophile
Kern der Nanopartikel kann weiterhin andere lipophile Stoffe zur
Stabilisierung enthalten, z. B. α-Tocopherol
zum Schutz vor einem oxidativen Abbau von ungesättigten Fettsäureketten oder
Wirkstoffen oder Substanzen zur Reduktion der Kristallisationstemperatur
bzw. Verminderung der Kristallisationsneigung.
-
Dispersionsmedium:
-
Das Dispersionsmedium besteht in
der Regel aus einer wässrigen
Phase, die je nach vorgesehener Anwendungsart Additive wie z. B.
Konservierungs- und Isotonisierungsmittel, oder Substanzen zur Einstellung des
pH-Wertes enthalten kann. Die Partikel können jedoch auch in einem anderen
Medium dispergiert vorliegen, z. B. in einer festen Matrix nach
einer Sprühtrocknung.
-
Stabilisierung des nanopartikulären Trägersystems:
-
Die flüssigkristallinen Partikel der
Erfindung sind von einer Schicht grenzflächenaktiver Substanzen umgeben,
die das nanopartikuläre
Trägersystem
stabilisieren. Auf Grund der guten Verträglichkeit, vor allem auch bei
parenteraler Gabe, werden zur Herstellung des nanopartikulären Trägersystems
bevorzugt Phospholipide alleine oder in Kombination mit einem Co-Stabilisator,
z. B. einem Gallensalz, eingesetzt. Die Phospholipide bilden eine
stabilisierende Schicht um den Lipidkern. In Abhängigkeit vom Applikationsort
ist auch die Verwendung anderer Stabilisatorsysteme auf Basis niedermolekularer
Tenside möglich.
Weiterhin kann eine Stabilisierung des nanopartikulären Trägersystems
durch den Zusatz polymerer Stabilisatoren, wie z. B. durch Poloxamer
oder Polyvinylalkohol, erfolgen. Je nach verwendetem Stabilisator-
bzw. Emulgatorsystem können die
Oberflächeneigenschaften
der flüssigkristallinen
Partikel variiert werden, um ihr Verhalten während der Lagerung oder nach
Applikation zu beeinflussen (z. B. Einsatz von pegylierten Phospholipiden
oder geladenen Tensiden). Oberflächenmodifizierende
Stoffe können
auch nachträglich
zugesetzt und durch Adsorption oder chemische Kopplung an die Oberfläche der
Partikel gebunden werden, wie beispielsweise Proteine mit dem Ziel
der Ansteuerung bestimmter Gewebe.
-
Herstellung des nanopartikulären Trägersystems:
-
Zur Herstellung sollen
folgende Verfahren erwähnt
werden:
-
- a) Heißhomogenisation,
- b) Solvent-Evaporation-Verfahren
-
a) Das bevorzugte Herstellungsverfahren
ist die Heißhomogenisation,
d. h. die Homogenisierung des geschmolzenen Lipids in einer heißen hydrophilen
Phase in der Regel durch Anwendung entsprechender Hochdruckapparaturen
(z. B. Microfluidizer oder APV Mikron-Lab). Die Wärmebelastung
während
des Herstellungsprozesses ist hierbei nur kurzzeitig, und es kann
ohne toxikologisch bedenklichen Additive wie organische Lösungsmittel
gearbeitet werden. Alternativ können
zur Dispergierung auch andere Technologien als die Hochdruckhomogenisation,
z. B. eine ausreichend lange Behandlung mit Ultraschall eingesetzt
werden. Die lipophile Phase, die auch den Wirkstoff sowie lipophile
Stabilisatoren enthalten kann, wird vorzugsweise bei ca. 5–10 °C oberhalb
des Schmelzpunktes (isotrope Schmelze) des Cholesterolesters aufgeschmolzen
(alternativ können
die lipophilen Bestandteile in einem geeigneten organischen Lösungsmittel
gelöst,
das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck abgedampft und die entstehende Mischung
auf vorzugsweise 5–10 °C über ihren
Schmelzpunkt (isotrope Schmelze) erwärmt werden). Gleichzeitig wird
die hydrophile Phase, die hydrophile Emulgatoren bzw. Co-Emulgatoren
wie ein Gallensalz, sowie weitere Additive wie isotonisierende Stoffe und
Konservierungsmittel enthalten kann, auf etwa die gleiche Temperatur
erhitzt. Wird als Emulgator ein Phospholipid verwendet, so kann
dieses sowohl zusammen mit dem Cholesterolester aufgeschmolzen als auch
in der wässrigen
Phase aufgequollen und dispergiert werden. Letzteres ist hinsichtlich
der Wärmebelastung
des Cholesterolesters und der Wirkstoffe günstiger. Die Phasen werden
bei etwa der gleichen Temperatur zusammengegeben und mittels einer
geeigneten Methode (z. B. mit einem Ultra-Turrax) vorhomogenisiert. Diese
Prä-Emulsion
wird dann vorzugsweise bei einer Temperatur, die ca. 5–10 °C über dem
Schmelzpunkt des Cholesterolesters (isotrope Schmelze) liegt, bei
hohen Drücken
homogenisiert. Anschließend
kann eine Filtration und ggf. Autoklavierung erfolgen. Kommt eine
Autoklavierung aus Stabilitätsgründen nicht
in Frage, so ist eine aseptische Herstellung der Nanoemulsion, bei
geeigneter Partikelgröße auch
eine Filtration durch einen bakterienzurückhaltenden Filter (Porenweite
0.2 μm)
möglich.
Mit der Heißhomogenisation
können
bei Anwendung hoher Drücke
mittlere Partikeldurchmesser bis hinab zu etwa 100 nm, ggf. auch
darunter, erreicht werden.
-
b) Beim Solvent-Evaporation-Verfahren
werden der Cholesterolester, ggf. lipophile Stabilisatoren wie z.
B. Phospholipide und eventuelle weitere lipophile Bestandteile,
wie z. B. Wirkstoffe, in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Cyclohexan,
gelöst.
Enthält
die Rezeptur einen hydrophilen Emulgator bzw. Co-Emulgator, wie
beispielsweise ein Gallensalz, so wird dieser in der wässrigen
Phase, die weiterhin weitere Zusätze
wie isotonisierende Stoffe sowie Konservierungsmittel enthalten
kann, gelöst.
Beide Phasen werden bei Raumtemperatur bzw. bei leichter Kühlung mittels
einer geeigneten Methode (z. B. mit einem Ultra-Turrax) vorhomogenisiert.
Die so erhaltene Prä-Emulsion
wird mit hohen Drücken,
vorzugsweise mit einem Microfluidizer, ggf. unter Eiskühlung der Homogenisationskammer,
homogenisiert. Die Dispergierung kann jedoch auch mit anderen geeigneten
Verfahren durchgeführt
werden.
-
Anschließend wird das organische Lösungsmittel
unter Vakuum, ggf. unter leicht erhöhten Temperaturen, abgedampft.
Die Dispersion wird nach dem Abdampfen des Lösungsmittels auf ca. 5–10 °C über den Schmelzpunkt
(isotrope Schmelze) des Cholesterolesters erhitzt, um die Partikel
vollständig
in den flüssigkristallinen
Zustand zu überführen. Erfolgt
nach der Herstellung eine Autoklavierung, so kann das zusätzliche
Erhitzen entfallen.
-
Mit dem Solvent-Evaporation-Verfahren
sind sehr kleine Partikel (< 50
nm) herstellbar.
-
An die eigentliche Herstellung der
Nanoemulsion kann sich eine Aufarbeitung der Dispersion, z. B. durch
Zentrifugation, Ultra- oder Gelfiltration anschließen, um
beispielsweise gelöste
Bestandteile, größere Partikel
oder andere Kolloidstrukturen abzutrennen oder um die Dispersion
aufzukonzentrieren. Die Dispersion kann auch zu anderen Formulierungen
(z. B. Trocknungsprodukte oder habfeste Zubereitungen) weiterverarbeitet
werden.
-
Einarbeitung von Wirkstoffen:
-
In die Dispersionen können Wirkstoffe,
z. B. Arzneistoffe, Diagnostica, kosmetische Wirkstoffe, Vitamine
oder Nahrungsergänzungsmittel
eingearbeitet werden. Die Einarbeitung von Fremdmolekülen erfolgt
bevorzugt durch gemeinsames Aufschmelzen (Heißhomogenisation) bzw. gemeinsames
Auflösen
(Solvent-Evaporation-Verfahren) mit dem Matrixlipid. Alternativ
können
der Cholesterolester und der Fremdstoff gemeinsam in einem organischen
Lösungsmittel
gelöst
und das Lösungsmittel
anschließend
unter Vakuum abgedampft werden (Heißhomogenisation) oder andere
geeignete Verfahren angewendet werden. Ggf. können die Partikel auch nach
der Herstellung der Dispersion mit dem Wirkstoff beladen werden
-
Charakterisierung
und Eigenschaften des nanopartikulären Trägersystems
-
Der physikochemische Zustand der
Nanopartikel-Matrix lässt
sich durch Röntgen-
und DSC-Messungen eindeutig bestimmen.
-
Im Röntgendiffraktogramm zeigt die
smektische Phase einen charakteristischen, deutlichen Reflex im Kleinwinkelbereich,
aus dem der Schichtabstand der smektischen Phase ermittelt werden
kann (1). Im Weitwinkelbereich
zeigen flüssigkristalline
Phasen nur eine diffuse Streuung. Kristalline Anteile können mit
dieser Methode nur detektiert werden, wenn sie in einem größeren Ausmaß in der
Probe vorhanden sind.
-
Die Differentialthermoanalyse (Differential
Scanning Calorimetrie (DSC)) ist eine weitere geeignete Methode
zur Charakterisierung des physikochemischen Zustandes der Partikelmatrix über ihre
Phasenumwandlungen. So sind z. B. in DSC-Heizkurven von Dispersionen
aus flüssigkristallinem
Cholesterylmyristat der Übergang
zwischen smektischer und cholesterischer und anschließend der
zwischen cholesterischer und isotroper Phase zu erkennen (2-5). In Kombination mit Röntgenmessungen
und polarisationsmikroskopischen Untersuchungen des Bulkmaterials
lässt sich
so das Vorliegen der flüssigkristalliner
Phasen eindeutig nachweisen und die Art der vorliegenden Phase bestimmen.
Mit Hilfe von DSC-Messungen sind zudem auch relativ geringe Anteile
kristallinen Materials in den Dispersionen nachweisbar und über den
Vergleich mit der Schmelzwärme
einer Probe mit vollständig
rekristallisierten Partikeln quantifizierbar (4). Bei dieser Quantifizierungsmethode
bleibt allerdings eine eventuelle Alterung rekristallisierien Materials
unberücksichtigt,
so dass die erhaltenen Messwerte gegenüber den wirklichen Zustand
zu etwas höheren
Werten verschoben sein können.
Mittels DSC kann auch die Kristallisationstendenz unterschiedlicher
Formulierungen im Kühlprogramm
untersucht werden (z. B. Vergleich der Kühlkurven in 2 und 5).
-
Die Form und die innere Struktur
der flüssigkristallinen
Partikel lässt
sich elektronenmikroskopisch untersuchen. Mit der Gefrierbruchtechnik
kann die innere Struktur der Partikel sichtbar gemacht werden. Gefriergebrochene
Proben von Cholesterylmyristatdispersionen zeigen runde, aber auch
eckige Partikel, die eine Strukturierung aufweisen (6). Einige Partikel weisen eine konzentrisch
geschichtete Struktur auf. In cryo-elektronenmikroskopischen Untersuchungen
an ähnlich
zusammengesetzten Dispersionen sind neben sphärischen auch zylinderförmige Partikel
(7) zu erkennen.
-
Elektronenmikroskopische Untersuchungen,
vor allem Gefrierbruch-Untersuchungen, lassen auch Rückschlüsse auf
die Größe der Dispersionsteilchen
zu.
-
Die Partikelgrößenverteilung der Nanodispersion
kann durch ihre Zusammensetzung (vor allem Stabilisatorsystem, Konzentrationsverhältnisse),
Herstellungsbedingungen und -verfahren beeinflusst werden. Eine
Abschätzung
der mittleren Partikelgröße, insbesondere im
unteren nm-Bereich kann mit Hilfe der Photonen-Korrelations-Spektroskopie
(PCS) erfolgen. Größere Partikel
(z. B. > 1 μm) können u.
a. mit Hilfe der Laserdiffraktometrie untersucht werden. Durch die
Kombination mit PIDS-Detektoren wird der Messbereich dieser Methode
bis weit in den submicron-Bereich erweitert, so dass mit diesem
kombinierten Mess- und Auswertungsverfahren (LD-PIDS) Hinweise auf
die Verteilung der Partikelgrößen der
Dispersionen erhalten werden können
(8). Hinweise auf das
Vorliegen einer sehr geringen, mit der Laserdiffraktometrie nicht
detektierbaren Anzahl von Partikeln im μm-Bereich können z. B. durch Untersuchung
im Lichtmikroskop erhalten werden.
-
Mit Hilfe der Hochleistungsflüssigchromatographie
(HPLC) kann der Gehalt der Matrixsubstanzen und von eingearbeiteten
Arzneistoffen bestimmt werden. Die HPLC liefert weiterhin Hinweise
auf Verunreinigungen und Hydrolyse bzw. Abbauprodukte der eingesetzten
Matrixsubstanzen und weiteren Hilfsstoffe sowie der eingesetzten
biologisch aktiven Stoffe.
-
Ein Maß für die physikalische Stabilität der Nanoemulsionen
sind insbesondere Partikelgrößenveränderungen,
Veränderungen
der makroskopischen Eigenschaften und Zunahme des kristallinen Anteils
in den Dispersionen. Bei geeigneter Zusammensetzung, Herstellungsweise
und Lagerung weisen die nanopartikulären Trägersysteme eine sehr hohe Lagerstabilität auf. So
trat bei der Lagerung (23 °C)
von Cholesterylmyristat-Nanoemulsionen,
hergestellt durch Heißhomogenisation
und stabilisiert mit Phospholipid/Gallensalz-Kombinationen, über drei
Jahre keine signifikanten Partikelgrößenzunahme auf. Unter geeigneten
Bedingungen sind die flüssigkristallinen
Partikel zudem über
lange Zeiträume
stabil gegenüber
Rekristallisation.
-
Beispiel
1: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.20
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Cholesterylmyristat und das Phospholipid
Lipoid S 100 werden bei ca. 100 °C
bis zur klaren Schmelze erhitzt. Das Natriumglycocholat wird in
der wässrigen
Phase gelöst
und auf etwa die gleiche Temperatur erwärmt. Beide Phasen werden zusammengegeben
und mit einem Ultra-Turrax-Gerät
voremulgiert. Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C und 920–1340 bar
5 Minuten homogenisiert. Anschließend wird die Emulsion durch
einen 0.2 μm-Filter filtriert
und bei 23 °C
gelagert.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(PCS: z-average) betrug nach Herstellung 112 nm mit einem PI von 0.13.
Es trat während
einer dreijährigen
Lagerung kein Partikelgrößenwachstum
(d = 113 nm, PI 0.15). Der mittels DSC detektierte kristalline Anteil
betrug nach dreijähriger
Lagerung 6.5 %.
-
Beispiel
2: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.20
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Cholesterylmyristat und das Phospholipid
Lipoid S 100 werden bei ca. 100 °C
bis zur klaren Schmelze erhitzt. Das Natriumglycocholat wird in
der wässrigen
Phase gelöst
und die Lösung
auf etwa die gleiche Temperatur wie die Schmelze erwärmt. Beide
Phasen werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion wird in
einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten Microfluidizer
bei 85–90 °C und 700–900 bar
drei Minuten homogenisiert. Anschließend wird die Emulsion durch
einen 5 μm-Filter
filtriert und bei 23 °C
gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel im Bereich der Lager- und Anwendungstemperatur wurde durch
DSC- und Röntgenmessungen
(1) nachgewiesen. Im
DSC sind beim Aufheizen oberhalb von 70 °C die Übergange der beiden flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen. In den Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 % ermittelt. Der
Anteil des während
der Lagerung rekristallisierten Cholesterylmyristats wurde mittels
DSC durch Vergleich der Schmelzwärmen
beim Aufheizen der nativen Probe mit der beim Wiederaufheizen einer zuvor
durch Abkühlen
auf –8 °C bzw. –10 °C kristallisierten
Dispersion erhaltenen Schmelzwärme
bestimmt. Demnach betrug der kristalline Anteil nach acht Monaten
Lagerung ca. 5.5 % (4),
nach 12 Monaten 7.4 %.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS (z-average diameter), betrug
nach der Herstellung 117 nm mit einem Polydispersitätsindex
(PI) von 0.13. In parallel dazu durchgeführten LD-PIDS-Messungen wurden ähnliche
Werte für
den mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Partikel mit Durchmessern > 600 nm wurden mit
diesem Verfahren nicht beobachtet. Über einen Lagerzeitraum von
12 Monaten trat kein deutliches Partikelgrößenwachstum auf.
-
Ergebnisse
von Partikelgrößenmessungen:
-
Beispiel
3: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
das Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw.
dispergiert und für
24 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird aufgeschmolzen und die wässrige
Phase auf etwa die gleiche Temperatur erwärmt. Beide Phasen werden zusammengegeben
und mit einem Ultra-Turrax-Gerät
voremulgiert. Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C (Temperatur
im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 1 Minute
bei 700 bar homogenisiert. Die Emulsion wird dann weitere sechs
Minuten bei 85–90 °C (Temperatur
im Vorratsgefäß) homogenisiert,
wobei der Homogenisationsdruck von anfänglich 1300 bar auf 800 bar
gesenkt wird. Die Nanoemulsion wird bei 23 °C gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC-Messungen nachgewiesen. Nach der Herstellung
sind oberhalb von 70 °C
die beiden Übergänge der
flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen, kristalline Anteile
sind nicht nachweisbar (2).
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 94 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.14. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet.
-
Nach zwölfmonatiger Lagerung war kein
Partikelgrößenwachstum
zu beobachten (PCS: z-average
92 nm, PI 0.15), mittels DSC waren höchstens geringe Anteile an
kristallinem Material (< 1
%) detektierbar.
-
Beispiel 4:
-
Ein Teil der Nanoemulsion aus Beispiel
3 wurde bei 121 °C
15 Minuten autoklaviert. Es trat dadurch keine signifikante Veränderung
der Partikelgrößenverteilung
und des Phasenverhaltens der Nanoemulsion ein. Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter), gemessen mit der PCS, betrug nach dem Autoklavieren
93 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.15. Auch nach 9monatiger Lagerung der autoklavierten Nanoemulsion
war kein Partikelgrößenwachstum
zu beobachten (PCS: z-average 92 nm, PI 0.15).
-
Beispiel
5: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 2.00
g |
| Cyclohexan | 20.00
g |
| Natriumglycocholat | 0.50
g |
| Wässrige Phase ad | 100.0
g |
-
Das Cholesterylmyristat und das Phospholipid
Lipoid S 100 werden in Cyclohexan, das Natriumglycocholat in der
wässrigen
Phase gelöst.
Beide Phasen werden vermischt und mit einem Ultra-Turrax bei Raumtemperatur
dispergiert. Die Homogenisation erfolgt mit einem Microfluidizer
unter Eiskühlung
der Interaktionskammer, so dass eine Homogenisationstemperatur von
15–25 °C (Temperatur
im Vorratsgefäß) erreicht wird.
-
Die Emulsion wird 5 min bei aufsteigenden
Drücken
von 400 bis 1000 bar homogenisiert. Anschließend wird das Cyclohexan unter
vermindertem Druck und leicht erhöhten Temperaturen (35 °C) abgedampft. Die
so erhaltene Nanodispersion wird durch einen 0.2 μm Filter
filtriert und im Wasserbad für
10 Minuten auf 90 °C
erwärmt.
Die Lagerung erfolgt bei 23 °C.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. Im DSC sind beim Aufheizen oberhalb von 65 °C die Übergange
der beiden flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen. In den Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 Å ermittelt.
In der Nanoemulsion waren mittels DSC auch nach zwölfmonatiger
Lagerung keine kristallinen Bestandteile nachweisbar.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 38 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.11. Über
einen Lagerzeitraum von zwölf Monaten
wurde kein Partikelgrößenwachstum
beobachtet:
-
Ergebnisse
von PCS-Partikelgrößenmessungen:
-
Im Polarisationsmikroskop wurden
keine Partikel > 5 μm beobachtet.
-
Beispiel
6: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Polyvinylalkohol
(Mowiol 3–83) | 5.00
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Mowiol wird in der wässrigen
Phase dispergiert; diese wird für
48 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen, durch einen 0.2 μm Filter
gegeben und ggf. mit Wasser für
Injektionszwecke auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das
Cholesterylmyristat wird bei 90 °C
aufgeschmolzen und die wässrige
Phase auf etwa die gleiche Temperatur erwärmt. Beide Phasen werden zusammengegeben
und mit einem Ultra-Turrax-Gerät
voremulgiert. Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 900–1100
bar homogenisiert. Die Emulsion wird bei 23 °C gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven sind oberhalb von 70 °C die Übergänge der
beiden flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen. In den Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 Å ermittelt.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 124 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.12. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel größer als
600 nm beobachtet.
-
Während
einer zwölfmonatiger
Lagerung trat kein signifikantes Partikelgrößenwachstum ein (PCS nach 12
Monaten: z-average 125 nm, PI 0.13), kristalline Anteile konnten
nach diesem Lagerzeitraum mittels DSC nicht nachgewiesen werden.
-
Beispiel
7: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Tetronic
908 | 4.00
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Tetronic wird in der wässrigen
Phase dispergiert und für
48 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird bei etwa 90 °C
aufgeschmolzen. Die beiden auf etwa die gleiche Temperatur erwärmten Phasen
werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 1100 bis 1200 bar homogenisiert. Anschließend wird die Emulsion durch
einen 5 μm-Filter filtriert
und bei 23 °C
gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC-Messungen nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven
waren oberhalb von 70 °C
zwei Übergänge der
beiden flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 152 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.14. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach sechsmonatiger
Lagerung war kein Partikelgrößenwachstum
aufgetreten (PCS: z-average 150 nm, PI = 0.13), und es wurden mittels
DSC (3) keine kristallinen
Anteile detektiert.
-
Beispiel
8: Zusammensetzung:
| Cholesterylnonanoat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw. dispergiert
und für
24 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylnonanoat
wird bei ca. 100 °C
bis zur Bildung einer klaren Schmelze aufgeschmolzen. Die beiden
auf etwa die gleiche Temperatur erwärmten Phasen werden zusammengegeben
und mit einem Ultra-Turrax-Gerät
voremulgiert. Diese Prä-Emulsion wird in
einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 850 bar homogenisiert. Anschließend wird die Emulsion durch
einen 0.2 μm-Filter
filtriert und bei 23 °C
gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven war oberhalb von 85 °C ein flüssigkristalliner Übergang
zu erkennen. Mittels Röntgenmessung
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 28 A ermittelt.
-
In den DSC-Messungen trat beim Kühlen auf –10 °C und anschließendem Wiederaufheizen
(Heiz- und Kühlrate
5 und 0.5 °C)
keine Kristallisation ein.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 117 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.11. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
den mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach 12monatiger Lagerung
war kein signifikantes Partikelgrößenwachstum zu beobachten (PCS:
z-average 115 nm, PI 0.11).
-
Beispiel
9: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 4.00
g |
| Cholesteryloleat | 1.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25%
Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
das Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw.
dispergiert und für
24 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird gemeinsam mit dem Cholesteryloleat bei 90 °C bis zur Bildung einer klaren
Schmelze aufgeschmolzen. Die beiden auf etwa die gleiche Temperatur
erwärmten
Phasen werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 800–900
bar homogenisiert. Anschließend
wird die Emulsion durch einen 0.2 μm-Filter filtriert und bei 23 °C gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven waren oberhalb von 65 °C zwei Übergänge flüssigkristalliner
Phasen zu erkennen. In Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 % ermittelt.
-
Die Partikeldurchmesser (z-average
diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug nach der
Herstellung 122 nm mit einem Polydispersitätsindex von 0.10. In parallel
durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach 12monatiger Lagerung
war kein signifikantes Partikelgrößenwachstum aufgetreten (PCS:
z-average 123 nm, PI 0.13), und es wurden mittels DSC keine kristallinen
Anteile detektiert.
-
Beispiel
10: Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 8.00
g |
| Cholesteryloleat | 2.00
g |
| Lipoid
S 100 | 6.40
g |
| Natriumglycocholat | 1.60
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
das Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw.
dispergiert und für
48 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird gemeinsam mit dem Cholesteryloleat bei 90 °C bis zur Bildung einer klaren
Schmelze aufgeschmolzen. Die beiden auf etwa die gleiche Temperatur
erwärmten
Phasen werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 1100 bis 1200 bar homogenisiert. Anschließend wird die Emulsion durch
einen 5 μm-Filter
filtriert und bei 23 °C
gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC-Messungen nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven
waren oberhalb von 65 °C
zwei Übergänge flüssigkristalliner
Phasen zu erkennen.
-
Der Partikeldurchmesser (z-average
diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug nach der
Herstellung 91 nm mit einem Polydispersitätsindex von 0.18. In parallel
durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach 6monatiger Lagerung
war kein signifikantes Partikelgrößenwachstum aufgetreten (PCS:
z-average 87 nm, PI = 0.17), und es wurden keine kristallinen Anteile
detektiert (5).
-
Beispiel
11: Zusammensetzung:
| Ibuprofen | 0.50
g |
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw. dispergiert
und für
24 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird gemeinsam mit dem Ibuprofen bei 90 °C bis zur Bildung einer klaren
Schmelze aufgeschmolzen. Die beiden auf etwa die gleiche Temperatur
erwärmten
Phasen werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 900–1200
bar homogenisiert. Die Emulsion wird bei 23 °C gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven sind oberhalb von 70°C die beiden Übergänge der
flüssigkristallinen
Phasen von Cholesetrylmyristat zu erkennen. In den Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 Å ermittelt.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
der Nanoemulsion (z-average diameter), gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 102 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.15. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach 6monatiger Lagerung
wurde kein Partikelgrößenwachstum
beobachtet (PCS: z-average 98 nm, PI 0.15), und es wurden mittels
DSC keine kristallinen Anteile in der Probe detektiert.
-
Beispiel
12: Zusammensetzung:
| Etomidat | 0.50
g |
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw. dispergiert
und für
24 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird gemeinsam mit dem Etomidat bei 90 °C bis zur Bildung einer klaren
Schmelze aufgeschmolzen. Die beiden auf etwa die gleiche Temperatur
erwärmten
Phasen werden zusammengegeben und mit einem Ultra-Turrax-Gerät voremulgiert.
Diese Prä-Emulsion
wird in einem auf 90 °C
(Temperatur im Vorratsgefäß) vortemperierten
Microfluidizer bei 85–90 °C für 5 Minuten
bei 900–1200
bar homogenisiert. Die Emulsion wird bei 23 °C gelagert.
-
Der flüssigkristalline Zustand der
Partikel wurde durch DSC- und Röntgenmessungen
nachgewiesen. In den DSC-Heizkurven sind oberhalb von 70 °C die beiden Übergänge der
flüssigkristallinen
Phasen von Cholesterylmyristat zu erkennen. In den Röntgenmessungen
wurde für
die smektische Phase der bei 23 °C
gelagerten Nanoemulsion ein Schichtabstand von 35 Å ermittelt.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter) der Nanoemulsion, gemessen mit der PCS, betrug
nach der Herstellung 94 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.16. In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Es wurden mit dieser
Methode keine Partikel mit Durchmessern > 600 nm beobachtet. Nach 12monatiger Lagerung
war kein signifikantes Partikelgrößenwachstum aufgetreten (PCS:
z-average 92 nm, PI 0.16), und es wurden mittels DSC keine kristallinen
Anteile in der Probe detektiert.
-
Beispiel
13 Zusammensetzung:
| Cholesterylmyristat | 5.00
g |
| Lipoid
S 100 | 3.25
g |
| Natriumglycocholat | 0.80
g |
| Wässrige Phase
ad | 100.0
g |
-
Die wässrige Phase enthält 2.25
% Glycerol zur Isotonisierung und 0.01 % Thiomersal zur Konservierung.
Zur Herstellung wurde Wasser für
Injektionszwecke verwendet.
-
Das Phospholipid Lipoid S 100 und
Natriumglycocholat werden in der wässrigen Phase gelöst bzw. dispergiert
und für
12 Stunden unter Rühren
bei Raumtemperatur stehen gelassen. Es wird dann ggf. mit Wasser
für Injektionszwecke
auf das erforderliche Endgewicht aufgefüllt. Das Cholesterylmyristat
wird aufgeschmolzen und die wässrige
Phase auf etwa die gleiche Temperatur erwärmt. Beide Phasen werden zusammengegeben
und mit einem Ultra-Turrax-Gerät
voremulgiert. Diese Prä-Emulsion
wird mit einem Mikron-Lab (APV Gaulin) 5mal bei 1300 bar homogenisiert.
Die produktberührenden
Teile des Homogenisators werden direkt vor der Homogenisation auf
95 °C erwärmt. Die
Nanoemulsion wird bei 23 °C
gelagert.
-
Der mittlere Partikeldurchmesser
(z-average diameter), gemessen mittels PCS, betrug nach der Herstellung
205 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.15. In parallel durchgeführten
LD-PIDS-Messungen wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten.
-
Nach der Herstellung wurde ein Teil
der Nanoemulsion vier Stunden lang bei 23 °C und 20 000 U/min zentrifugiert.
Es wurden 3 Fraktionen erhalten:
Die obere Fraktion war hochviskos
und weiß;
es handelt sich hierbei hauptsächlich
um die flüssigkristallinen Partikel
der Nanoemulsion. Der mittlere Partikeldurchmesser (z-average diameter),
gemessen mit PCS, betrug 207 nm mit einem Polydispersitätsindex
von 0.13. Die mittlere Fraktion war durchscheinend und leicht gelblich. Der
mittlere Partikeldurchmesser (z-average diameter), gemessen mit
PCS, betrug 49 nm mit einem Polydispersitätsindex von 0.20.
-
Am Boden des Zentrifugenröhrchens
waren kristalline Partikel erkennbar. Die Redispergierung mit gereinigtem
Wasser und anschließende
PCS-Messung ergab einen mittleren Partikeldurchmesser (z-average
diameter) von 257 nm mit einem PI von 0.16.
-
Zur Abtrennung der größeren Partikelfraktion
wurden weitere Teile der Nanoemulsion für unterschiedlich lange Zeiträume einer
Zentrifugation mit 10.000 U/min bei 23 °C unterzogen. Einen Überblick über Zentrifugationszeit
und mittlere Partikeldurchmesser (PCS z-average diameter) der mittleren
Fraktion gibt folgende Tabelle:
-
In parallel durchgeführten LD-PIDS-Messungen
wurden ähnliche
Werte für
die mittleren Partikeldurchmesser erhalten. Der Anteil größerer Partikel
mit Durchmessern > 250
nm verminderte sich mit fortschreitender Zentrifugationszeit; nach
5 Stunden Zentrifugation war dieser Anteil nicht mehr vorhanden
(8).
-
Beispiel 14:
-
Um einen Anhaltspunkt über die
Viskosität
der flüssigkristallinen
Phasen zu erhalten, wurde die Viskosität der flüssigkristallinen Phasen von
Cholesterylmyristat und -nonanoat im Bulk mit Hilfe eines Platte-Platte-Rheometers
(Bohlin CVO 50) bestimmt und die Viskosität der smektischen Phase auf
20 °C extrapoliert.
-
Der Cholesterolester wurde dazu aufgeschmolzen
(isotrope Schmelze: Cholesterylmyristat 90 °C, Cholesterylnonanoat 95 °C) und zwischen
die vortemperierten Platten des Viskosimeters gegeben. Der Spaltabstand
wurde auf 500 μm
eingestellt. Die Viskosität
wurde dann beim Abkühlen
der Probe mit 0.1 °C/min
und einer Scherrate von 20 s–1 gemessen. Die Phasenübergänge isotrop-cholesterisch
und cholesterisch-smektisch sind durch unterschiedlichen Viskositäten der
Phasen deutlich erkennbar und korrelieren gut mit den DSC-Daten.
Die smektische Phase zeigt eine deutlich höhere Viskosität als die
isotrope bzw. cholesterische Phase (9).
-
Es wurden folgende Viskositäten für die smektische
Phase gemessen:
Cholesterylmyristat 2.1 Pa*s bei 75 °C und 5.0
Pa*s bei 60 °C
Cholesterylnonanoat
1.4 Pa*s bei 70 °C
und 2.6 Pa*s bei 60 °C.
-
Aus dem in etwa linearen Anstieg
der Viskositätskurven
der smektischen Phase mit fallender Temperatur wurde eine Extrapolation
der Messwerte auf 20 °C
vorgenommen, um einen Schätzwert
für die
mögliche Viskosität der smektischen
Phase bei Raumtemperatur zu erhalten. Folgende extrapolierte Viskositäten wurden
für die
Ester ermittelt:
Cholerylmyristat 13.3 Pa*s
Cholesterylnonanoat
8.3 Pa*s.
-
Die Viskosität der smektischen Phase ist
stark von der Scherrate abhängig.
Mit steigender Scherrate kommt es zu einer Viskositätsverminderung,
wobei sich bei nachlassender Scherbeanspruchung die ursprüngliche
Viskosität
wieder einstellt (9).
Wenn auch direkte Rückschlüsse aus
den Bulkmessungen auf die Viskositätswerte in den smektischen
Nanopartikeln problematisch sind, kann vermutet werden, dass die
Viskosität
der smektischen Nanopartikel deutlich höher ist, als die mit einer
Scherrate von 20 s–1 gemessene bzw. aus
den entsprechenden Messwerten auf Raumtemperatur extrapolierte.
