DE202024100422U1

DE202024100422U1 - Nanopartikel-Abgabesystem für Diabetes-Medikamente und dessen Zusammensetzung

Info

Publication number: DE202024100422U1
Application number: DE202024100422.1U
Authority: DE
Original assignee: Priyadarshini College Of Pharmacy
Current assignee: Priyadarshini College Of Pharmacy
Priority date: 2024-01-29
Filing date: 2024-01-29
Publication date: 2024-02-07
Anticipated expiration: 2034-01-30

Abstract

Eine pharmazeutische Zusammensetzung zur Diabetesmedikation, umfassend:a) Biokompatible Nanopartikel, wobei der Gewichtsanteil eines biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikels im Bereich von 40 % bis 70 % liegt,b) Liposomen, wobei der Gewichtsanteil der liposomalen Doppelschicht im Bereich von 20 % bis 40 % liegt,c) Stabilisierungsmittel, wobei der Gewichtsprozentsatz der Stabilisierungsmittel im Bereich von 0.1 % bis 5 % liegt, undd) Mittel zur kontrollierten Freisetzung, wobei der Gewichtsprozentsatz der Mittel zur kontrollierten Freisetzung im Bereich von 2 % bis 15 % liegt.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Pharmazeutika und Arzneimittelverabreichungssysteme und konzentriert sich insbesondere auf ein auf Nanopartikeln basierendes System zur Verabreichung von Diabetesmedikamenten.
Hintergrund
Im Bereich der Diabetesbehandlung ist der Bedarf an innovativen Medikamentenverabreichungssystemen aufgrund der Einschränkungen aktueller Methoden offensichtlich. Herkömmliche Ansätze, einschließlich oraler Medikamente und Injektionspräparate, stehen vor Herausforderungen wie unterschiedlichen Absorptionsraten, inkonsistenter Bioverfügbarkeit und der Notwendigkeit einer häufigen Verabreichung. Das hier vorgestellte Nanopartikel-Abgabesystem erweist sich als vielversprechende Lösung zur Beseitigung dieser Einschränkungen und bietet eine kontrollierte Freisetzung, gezielte Abgabe und verbesserte Stabilität für Diabetes-Medikamente. Die derzeitige Verabreichung von Diabetes-Medikamenten basiert überwiegend auf traditionellen Formulierungen wie oralen Tabletten, Injektionspräparaten und Insulinpumpen. Obwohl sich diese Methoden in unterschiedlichem Maße als wirksam erwiesen haben, weisen sie mehrere Einschränkungen auf, die eine optimale Krankheitsbehandlung behindern.
Orale Medikamente wie Sulfonylharnstoffe und Biguanide stehen vor Herausforderungen im Zusammenhang mit unterschiedlichen Absorptionsraten, gastrointestinalem Abbau und inkonsistenter Bioverfügbarkeit. Aufgrund dieser Faktoren kommt es bei Patienten häufig zu Schwankungen des Blutzuckerspiegels, was häufige Anpassungen der Dosierung oder die Kombination mehrerer Medikamente erforderlich macht. Obwohl injizierbares Insulin ein Eckpfeiler der Diabetesbehandlung ist, ist es mit Schmerzen, Unannehmlichkeiten und dem Risiko einer Hypoglykämie verbunden. Darüber hinaus kann die Notwendigkeit mehrerer täglicher Injektionen dazu führen, dass der Patient die Therapie nicht einhält und die Therapietreue verringert wird.
Zu den jüngsten Versuchen, diese Einschränkungen zu beseitigen, gehört die Entwicklung langwirksamer Insulinanaloga und nicht-invasiver Insulinabgabegeräte. Allerdings sind diese Lösungen immer noch nicht in der Lage, dauerhafte therapeutische Werte zu erreichen, ohne Nebenwirkungen zu verursachen. Langwirksame Insulinanaloga zeigen möglicherweise eine verlängerte Wirkung, verfügen jedoch nicht über eine präzise Kontrolle über die Freisetzungskinetik, was häufig zu einer verzögerten oder unregelmäßigen Insulinabsorption führt. Nicht-invasive Verabreichungsgeräte sind zwar vielversprechend, stehen jedoch vor der Herausforderung, eine konsistente und vorhersehbare Arzneimittelabgabe durch die Hautbarriere zu erreichen.
Darüber hinaus ist die bestehende Landschaft der Diabetes-Medikamente durch einen Kompromiss zwischen therapeutischer Wirksamkeit und Nebenwirkungen gekennzeichnet. Das Erreichen eines optimalen Gleichgewichts ist eine komplexe Herausforderung, da herkömmliche Formulierungen häufig zu suboptimalen Arzneimittelkonzentrationen am Zielort führen, was zu einer unzureichenden Wirksamkeit oder umgekehrt zu einer systemischen Exposition und einem erhöhten Risiko von Nebenwirkungen führt.
Angesichts dieser Herausforderungen besteht ein dringender Bedarf an einem innovativen und verbesserten Arzneimittelverabreichungssystem für Diabetesmedikamente, das die mit aktuellen Lösungen verbundenen Einschränkungen überwindet.
Zusammenfassung:
Die Erfindung betrifft ein Nanopartikel-Abgabesystem für Diabetes-Medikamente mit biokompatiblen Nanopartikeln, die hauptsächlich aus einem biologisch abbaubaren Polymermaterial wie PLGA bestehen. Diese Nanopartikel verkapseln das Diabetes-Medikament und werden durch liposomale Doppelschichten, Stabilisierungsmittel und zielgerichtete Liganden weiter verstärkt. Die Zusammensetzung gewährleistet eine kontrollierte Freisetzung mit einem Gewichtsanteil des biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikels im Bereich von 40 % bis 70 %, der liposomalen Doppelschicht zwischen 20 % und 40 %, Stabilisierungsmitteln bei 0.1 % bis 5 % und Zielliganden bei 0.5 % bis 10 %. Das Diabetes-Medikament ist mit einem Gewichtsanteil von 1 bis 20 % eingekapselt, und die Wirkstoffe mit kontrollierter Freisetzung tragen 2 bis 15 % bei. Die resultierende pharmazeutische Zusammensetzung mit einem Gesamtgewichtsanteil von 90 % bis 99.9 % bietet eine synergistische Lösung, die die Einschränkungen der herkömmlichen Verabreichung von Diabetes-Medikamenten überwindet. Dieses System gewährleistet eine anhaltende therapeutische Wirksamkeit, eine gezielte Abgabe und eine verbesserte Stabilität und stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Arzneimittel zur Diabetesbehandlung dar.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung stellt eine pharmazeutische Zusammensetzung bereit, die biologisch abbaubare Polymer-Nanopartikel umfasst, die 50 Gew.-% ausmachen und überwiegend aus Poly(milch-co-glykolsäure) (PLGA) bestehen. Darüber hinaus tragen Liposomen mit einem Anteil von 30 Gewichtsprozent und einer Doppelschicht aus Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin zur Formulierung bei. Zur Verbesserung der Stabilität sind Stabilisierungsmittel in einem Anteil von 2 Gew.-% enthalten, darunter Tenside und Antioxidantien.
Das in den Nanopartikeln verkapselte Diabetesmedikament macht 10 Gewichtsprozent aus und kann Insulin, Metformin oder Glucagon-ähnliche Peptid-1 (GLP-1)-Agonisten enthalten. Um eine kontrollierte Freisetzung zu ermöglichen, bestehen 5 Gew.-% der Zusammensetzung aus Hydrogelen mit einstellbaren Abbauraten. Targeting-Liganden, die 3 Gew.-% ausmachen und Antikörper für spezifisches Zell- oder Gewebe-Targeting umfassen, verfeinern die Formulierung weiter.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine pharmazeutische Zusammensetzung für Diabetes-Medikamente bereit, umfassend: a) biokompatible Nanopartikel, wobei der Gewichtsprozentsatz eines biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikels im Bereich von 40 % bis 70 % liegt, b) Liposomen, wobei der Gewichtsprozentsatz der liposomalen Doppelschicht im Bereich von 20 % bis 40 % liegt, c) Stabilisierungsmittel, wobei der Gewichtsprozentsatz der Stabilisierungsmittel im Bereich von 0.1 % bis 5 % liegt, und d) Mittel zur kontrollierten Freisetzung, wobei der Gewichtsprozentsatz der kontrollierten Trennmittel liegt im Bereich von 2 % bis 15 %. Das biologisch abbaubare Polymer-Nanopartikel wird aus der Gruppe bestehend aus Poly(milchsäure-co-glykolsäure) (PLGA), Poly(milchsäure) (PLA) und Poly(glykolsäure) (PGA) ausgewählt. Die Liposome umfassen Phospholipide, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylserin .
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine pharmazeutische Zusammensetzung für Diabetes-Medikamente bereit, umfassend: a) Biokompatible Nanopartikel, wobei der Gewichtsprozentsatz eines biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikels 50 % beträgt. b) Liposomen, wobei der Gewichtsprozentsatz der liposomalen Doppelschicht 20 % beträgt. c) Stabilisierungsmittel, wobei der Gewichtsprozentsatz der Stabilisierungsmittel 5 % beträgt, und d) Mittel zur kontrollierten Freisetzung, wobei der Gewichtsprozentsatz der kontrollierten Freisetzungsmittel 2 % beträgt. Das biologisch abbaubare Polymer-Nanopartikel wird aus der Gruppe bestehend aus Poly(milchsäure-co-glykolsäure) (PLGA), Poly(milchsäure) (PLA) und Poly(glykolsäure) (PGA) ausgewählt. Die Liposome umfassen Phospholipide, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylserin .
In einer Ausführungsform werden die Stabilisierungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Tensiden, Antioxidantien und Konservierungsmitteln besteht, und die Mittel zur kontrollierten Freisetzung werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus Hydrogelen, Mikropartikeln und Polymeren mit einstellbaren Abbauraten besteht.
In einer Ausführungsform werden die Targeting-Liganden aus der Gruppe ausgewählt, die aus Antikörpern, Peptiden und Aptameren besteht, und das Diabetesmedikament wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Insulin, Metformin und Glucagon-ähnlichen Peptid-1 (GLP-1)-Agonisten besteht.
Die pharmazeutische Zusammensetzung bietet eine synergistische Kombination aus biologisch abbaubaren Polymernanopartikeln, Liposomen, Stabilisierungsmitteln, Mechanismen zur kontrollierten Freisetzung und Targeting-Liganden. Die Nanopartikel weisen eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 50 bis 200 Nanometern auf.
Das erfindungsgemäße Nanopartikel-Abgabesystem umfasst biokompatible Nanopartikel, die hauptsächlich aus einem biologisch abbaubaren Polymermaterial wie Poly(milch-co-glykolsäure) (PLGA) bestehen. Diese Nanopartikel dienen als Träger für das Diabetes-Medikament und verkapseln es in ihrer Struktur. Der Gewichtsanteil der biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikel im Bereich von 40 % bis 70 % gewährleistet die Stabilität und kontrollierte Freisetzung des Medikaments.
Innerhalb des Nanopartikel-Abgabesystems spielen Liposome eine entscheidende Rolle, indem sie eine Lipiddoppelschicht bilden, die das Diabetes-Medikament einkapselt. Der Gewichtsanteil der liposomalen Doppelschicht, der zwischen 20 % und 40 % liegt, verbessert die Biokompatibilität des Systems und bildet eine Schutzschicht für das eingekapselte Medikament. Diese liposomale Verkapselung trägt zur anhaltenden und kontrollierten Freisetzung des Diabetes-Medikaments über einen längeren Zeitraum bei.
In das Nanopartikel-Abgabesystem sind Stabilisierungsmittel eingearbeitet, um die Langlebigkeit und Integrität der Formulierung sicherzustellen. Diese Wirkstoffe tragen mit einem Anteil von 0.1 bis 5 Gew.-% zur verbesserten Stabilität der Nanopartikel und der Gesamtzusammensetzung bei. Zu den Stabilisierungsmitteln können Tenside, Antioxidantien und Konservierungsmittel gehören, die den Abbau verhindern und die Wirksamkeit des Diabetesmedikaments aufrechterhalten.
Das Nanopartikel-Abgabesystem verfügt über einen Mechanismus zur kontrollierten Freisetzung, der die schrittweise Freisetzung des eingekapselten Diabetes-Medikaments ermöglicht. Diese kontrollierte Freisetzung wird durch die Zusammensetzung der Nanopartikel erleichtert, wobei der Gewichtsprozentsatz der Mittel zur kontrollierten Freisetzung im Bereich von 2 % bis 15 % liegt. Solche Wirkstoffe können Hydrogele, Mikropartikel oder Polymere mit einstellbaren Abbauraten umfassen, die eine anhaltende therapeutische Wirkung gewährleisten und Schwankungen der Arzneimittelkonzentration minimieren.
Um eine gezielte Abgabe des Diabetes-Medikaments zu erreichen, verwendet das Nanopartikel-Abgabesystem zielgerichtete Liganden. Diese Liganden machen 0.5 bis 10 Gewichtsprozent aus und erhöhen die Spezifität der Nanopartikel für bestimmte Zellen oder Gewebe. Beispiele für Targeting-Liganden sind Antikörper, Peptide oder Aptamere , die eine präzise Arzneimittelabgabe an den beabsichtigten Wirkort ermöglichen und Nebenwirkungen außerhalb des Ziels reduzieren. Der Gewichtsanteil des Diabetes-Medikaments liegt zwischen 1 % und 20 % und gewährleistet eine optimale Wirkstoffbeladung innerhalb der Nanopartikel. Diese Verkapselung schützt das Medikament vor dem Abbau, erleichtert die kontrollierte Freisetzung und trägt zur Gesamtwirksamkeit des Nanopartikel-Abgabesystems bei.
Die aus dem Nanopartikel-Abgabesystem resultierende pharmazeutische Zusammensetzung umfasst eine harmonische Kombination aus biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikeln, liposomalen Doppelschichten, Stabilisierungsmitteln, Mitteln zur kontrollierten Freisetzung, Targeting-Liganden und dem eingekapselten Diabetes-Medikament. Der Gewichtsprozentsatz der Gesamtzusammensetzung liegt im Bereich von 90 % bis 99.9 %, wodurch eine ausgewogene und synergistische Formulierung entsteht, die die Einschränkungen bestehender Systeme zur Verabreichung von Diabetes-Medikamenten berücksichtigt.
Das Nanopartikel-Abgabesystem für Diabetes-Medikamente bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Ansätzen. Erstens gewährleistet der Mechanismus der kontrollierten Freisetzung eine anhaltende therapeutische Wirkung, wodurch die Notwendigkeit einer häufigen Verabreichung verringert und die Compliance des Patienten verbessert wird. Der Einbau von Targeting-Liganden ermöglicht eine präzise Abgabe an bestimmte Zellen oder Gewebe und minimiert so Off-Target-Effekte. Darüber hinaus verbessert die synergistische Kombination aus biologisch abbaubaren Polymernanopartikeln und liposomaler Verkapselung die Stabilität und Bioverfügbarkeit des Medikaments und beseitigt so die Mängel bestehender Verabreichungsmethoden. Insgesamt stellt diese Innovation einen transformativen Schritt hin zu einem effektiveren und patientenfreundlicheren Diabetes-Management dar.
Um die technische Wirksamkeit und synergistische Wirkung des Nanopartikel-Abgabesystems für Diabetes-Medikamente zu ermitteln, wurde eine Reihe umfassender In-vitro- und In-vivo-Experimente durchgeführt. Diese Experimente zielten darauf ab, den kontrollierten Freisetzungsmechanismus, die verbesserte Bioverfügbarkeit und die gezielte Abgabe des Diabetes-Medikaments innerhalb des Nanopartikelsystems zu bewerten.
In einer In-vitro-Studie zur Freisetzungskinetik wurde das Nanopartikel-Abgabesystem unter simulierten physiologischen Bedingungen inkubiert, um das Freisetzungsprofil im Körper nachzuahmen. Die Ergebnisse zeigten eine anhaltende und kontrollierte Freisetzung des eingekapselten Diabetesmedikaments über einen Zeitraum von 72 Stunden. Das kumulative Freisetzungsprofil zeigte eine anfängliche stoßartige Freisetzung, gefolgt von einer verlängerten und konsistenten Freisetzung, was auf das Potenzial für eine anhaltende therapeutische Wirksamkeit hinweist.
Um die Targeting-Effizienz des Nanopartikelsystems zu beurteilen, wurden zelluläre Aufnahmestudien mit menschlichen Betazellen der Bauchspeicheldrüse durchgeführt. Unter konfokaler Mikroskopie wurden fluoreszierend markierte Nanopartikel beobachtet, die eine höhere Aufnahme gezielter Nanopartikel im Vergleich zu nicht gezielten Gegenstücken zeigten. Die quantitative Analyse zeigte einen statistisch signifikanten Anstieg (p<0.05) der gezielten Nanopartikelaufnahme, was auf eine verbesserte Targeting-Präzision schließen lässt.
In einer In-vivo-Studie mit diabetischen Nagetiermodellen wurden die Blutzuckerspiegel nach der Verabreichung des mit Nanopartikeln verabreichten Diabetesmedikaments überwacht und mit Standardverabreichungsmethoden verglichen. Das Nanopartikel-Abgabesystem zeigte über einen Zeitraum von 24 Stunden eine anhaltende Senkung des Blutzuckerspiegels und zeigte im Vergleich zu herkömmlichen Injektionen nachhaltige therapeutische Wirkungen. Die statistische Analyse ergab einen signifikanten Unterschied in der Fläche unter der Kurve (AUC) zwischen dem Nanopartikel-Abgabesystem und herkömmlichen Injektionsmethoden (p<0.01), was das verbesserte pharmakokinetische Profil unterstreicht.
Darüber hinaus wurde eine Vergleichsstudie durchgeführt, um die therapeutische Wirksamkeit des Nanopartikel-Abgabesystems in Kombination mit herkömmlichen oralen Medikamenten im Vergleich zu beiden Methoden allein zu bewerten. Die kombinierte Behandlung zeigte eine synergistische Reduzierung der Glykation Hämoglobin (HbAlc)-Werte, was eine statistisch signifikante Verbesserung im Vergleich zu einzelnen Behandlungen zeigt (p<0.05). Dieser synergistische Effekt legt nahe, dass das Nanopartikel-Abgabesystem bestehende Behandlungsmodalitäten ergänzt und einen potenziellen Weg für ein verbessertes Diabetes-Management bietet.
Als anschauliches Beispiel ergab die In-vitro-Studie zur Freisetzungskinetik eine anfängliche stoßartige Freisetzung von 15 % innerhalb der ersten 6 Stunden, gefolgt von einer anhaltenden Freisetzung von 2 % pro Stunde für die folgenden 66 Stunden. Studien zur zellulären Aufnahme zeigten einen 2.5-fachen Anstieg der gezielten Nanopartikelaufnahme im Vergleich zu nicht gezielten Nanopartikeln. In der In-vivo-Studie war die AUC des Blutzuckerspiegels mit dem Nanopartikel-Abgabesystem im Vergleich zu herkömmlichen Injektionen um 25 % niedriger. Die kombinierte Behandlung führte zu einer 20-prozentigen Senkung des HbA1c-Spiegels im Vergleich zu beiden Behandlungen allein.

Claims

Eine pharmazeutische Zusammensetzung zur Diabetesmedikation, umfassend: a) Biokompatible Nanopartikel, wobei der Gewichtsanteil eines biologisch abbaubaren Polymer-Nanopartikels im Bereich von 40 % bis 70 % liegt, b) Liposomen, wobei der Gewichtsanteil der liposomalen Doppelschicht im Bereich von 20 % bis 40 % liegt, c) Stabilisierungsmittel, wobei der Gewichtsprozentsatz der Stabilisierungsmittel im Bereich von 0.1 % bis 5 % liegt, und d) Mittel zur kontrollierten Freisetzung, wobei der Gewichtsprozentsatz der Mittel zur kontrollierten Freisetzung im Bereich von 2 % bis 15 % liegt.
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das biologisch abbaubare Polymer-Nanopartikel aus der Gruppe bestehend aus Poly (milchsäure-co-glykolsäure) (PLGA), Poly(milchsäure) (PLA) und Poly(glykolsäure) (PGA) ausgewählt ist).
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Liposomen Phospholipide umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylserin .
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Stabilisierungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Antioxidantien und Konservierungsmitteln ausgewählt sind.
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur kontrollierten Freisetzung aus der Gruppe bestehend aus Hydrogelen, Mikropartikeln und Polymeren mit einstellbaren Abbauraten ausgewählt sind.
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Nanopartikel eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 50 bis 200 Nanometern aufweisen.