DE3888201T2

DE3888201T2 - Abgabesystem zur erhöhten arzneistoffaufnahme.

Info

Publication number: DE3888201T2
Application number: DE3888201T
Authority: DE
Inventors: Lisbeth Cavendish Cresce Illum
Original assignee: Danbiosyst UK Ltd
Current assignee: Kyowa Kirin Services Ltd
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2008-05-21
Also published as: NO178564B; DK175316B1; NO178564C; GB2231495B; GB8712176D0; WO1988009163A1; EP0391896A1; DK583789D0; AU614290B2; FI97444C; EP0391896B1; FI895555A0; CA1324079C; FI97444B; AU1793188A; JP2914670B2; NO890283L; GB8924696D0; GB2231495A; JPH02503915A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Arzneimittelabgabesysteme und insbesondere ein System, das die Aufnahme eines aktiven Arzneimittels, insbesondere hochmolekularer Materialien, speziell aus der Nasenhöhle verstärkt.
Es wird auf technische Schriften und weitere Veröffentlichungen auf diesem Gebiet, die zum Zwecke der Erklärung aufgeführt sind, Bezug genommen.
Die EP-A-023 359 und 122 036 beschreiben eine pulverförmige pharmazeutische Zubereitung zur Applikation auf die Nasenschleimhaut und Verfahren zur Verabreichung derselben. Die pharmazeutische Zubereitung erlaubt eine wirksame Absorption von Polypeptiden und Derivaten davon durch die Nasenschleimhaut. In ähnlicher Weise beschreibt die US-PS 4 250 163 ein Verfahren zur Verabreichung eines Medikaments an die Nasenschleimhaut, bei dem die bevorzugte Zubereitung schleimhauthaftende Eigenschaften aufweist. Die EP-A-128 831 hat beschrieben, wie die Verwendung sich von natürlichen Gallensäuresalzen unterscheidender, bioverträglicher, wasserlöslicher, amphiphiler Steroide eine Arzneimittelpermeabilität durch Körperoberflächen einschließlich der Nase zu erhöhen vermag. Die DE-PS 2 620 446 beschreibt eine wäßrige Insulinzubereitung zur nasalen Applikation mit einem Penetrationsbeschleuniger in Form von amphoteren, anionischen oder nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffe, Saponin, Gallensäuresalzen oder Surfactin. Die EP-A-230 264 beschreibt ein wäßriges Nasalarzneimittelabgabesystem für Impfstoffe mit einem hochmolekularen Arzneimittel, einem Geliermittel (z.B. Hydroxyethylcellulose) und in einigen Fällen weiteren Zusatzstoffen (z.B. Netzmitteln, Glycerin, Polyethylenglykol).
Keine der obigen Patentschriften und -anmeldungen beschreibt die Verwendung von Mikrokügelchen zur nasalen Verabreichung noch die Kombination eines Mikrokügelchens und eines verstärkenden Mittels oder weiterer Zusatzstoffe, von denen man erwarten würde, daß sie eine verstärkte Bioverfügbarkeit liefern.
Eine Mikrokügelchenzubereitung zur nasalen Abgabe wurde in der PCT/GB86/00726 beschrieben. Diese betrifft jedoch Materialien mit Ionenaustauscheigenschaften und für ein spezielles Arzneimittel, nämlich Natriumchromoglycat, eher zur lokalen Wirkung als zur Abgabe an den großen Kreislauf.
Gegenwärtig wird die Nase als alternativer Weg zur Abgabe von Arzneinitteln, die im systemischen Kreislauf wirken sollen, vorgeschlagen. Besondere Aufmerksamkeit wird auf Biotechnologieprodukte, nämlich Peptide und Proteine, gerichtet. Bei weiteren vorgeschlagenen Arzneimitteln handelt es sich um diejenigen, die oral schlecht absorbiert oder entweder im Gastrointestinaltrakt selbst in starkem Maße metabolisiert werden oder einem first pass-Metabolismus in der Leber unterworfen sind.
Eine nasale Abgabe erscheint aus den folgenden Gründen vielversprechend:
1. Aufgrund der Tatsache, daß sich auf der Epitheloberfläche zahlreiche Mikrovilli befinden, weist die Nase einen großen Oberflächenbereich auf, der für eine Arzneimittelabsorption verfügbar ist.
2. Die Subepithelschicht ist stark mit Gefäßen durchzogen.
3. Das venöse Blut aus der Nase tritt direkt in den systemischen Kreislauf ein, so daß ein Arzneimittelverlust durch einen first pass-Metabolismus in der Leber vermieden wird.
Eine Vielzahl von Arzneimitteln wurde nun auf ihre Bioverfügbarkeit nach Verabreichung über den Nasalweg untersucht. Einige Arzneimittel scheinen wirksam absorbiert zu werden und zeigen dem intravenösen Weg vergleichbare Bioverfügbarkeiten. Die meisten Arzneimittel zeigen jedoch bei intranasaler Verabreichung eine geringe Bioverfügbarkeit, es gibt jedoch Ausnahmen. Das natürliche Steroid Progesteron ist bei oraler Verabreichung in hohem Maße unwirksam. Bei nasaler Verabreichung wird es mit einem einer intravenösen Injektion ähnlichen Bioverfügbarkeit in wirksamer Weise absorbiert, wobei die Spitzenkonzentration nach etwa 6 min auftritt. Bei oraler Verabreichung von Progesteron lassen veröffentlichte Daten vermuten, daß die Bioverfügbarkeit, verglichen mit der IV-Verabreichung, in der Größenordnung von 1,2% liegt (1). Das zweite Beispiel ist der Betablocker Propranolol. Dieses Arzneimittel wird bei oraler Verabreichung in der Leber und möglicherweise in der Darmwand in starkem Maße metabolisiert. Bei intranasaler Verabreichung in einer einfachen Lösung lassen sich zu einer intravenösen Verabreichung identische Plasmaspiegel erhalten (2).
Insulin, ein intensiv bezüglich einer intranasalen Abgabe untersuchtes Arzneimittel, kann durch die Nasalmembran abgegeben werden, die Absorptionswirksamkeit beträgt jedoch normalerweise etwa 5% der verabreichten Dosis. Durch die Verwendung sog. Absorptionsverstärker läßt sich die Absorption verbessern. Beispielsweise wurde bei einer Untersuchung von Salzman Insulin in Gegenwart eines Netzmittels, Laureth 9, verabreicht (3). Man erhielt nicht nur eine deutliche Dosis-Ansprechbeziehung, sondern auch ein rasches Auftreten des Spitzenniveaus. Die Wirksamkeit von intranasal (verabreichtem) Insulin betrug etwa 1/10 der Wirksamkeit von intravenös verabreichtem Insulin. Selbstverständlich könnten, wenn Insulin Patienten in sicherer und verläßlicher Weise nasal verabreicht werden könnte, solche Systeme ein Potential zur Verabreichung mit Mahlzeiten bei Typ 1-Diabetes aufweisen.
Chien und Chang (4) haben die Absorptionskapazität der Nasalverabreichungswege für eine Vielzahl von Arzneimitteln zusammengefaßt. Es sei darauf hingewiesen, daß hochmolekulare Materialien, z.B. Peptide und Proteine, normalerweise auf nasalem Wege schlecht absorbiert werden. Ferner sei auf die Tatsache hingewiesen, daß die meisten Verbindungen, sowohl die mit hohen als auch die mit niedrigen Absorptionswirksamkeiten Spitzenplasmaspiegel innerhalb von etwa 30 min zeigen. Somit scheint eine Absorption unabhängig von ihrem Ausmaß schnell zu verlaufen, jedoch nicht besonders lange zu dauern. Dies zeigt, daß das Arzneimittel entweder von der Absorptionsstelle entfernt werden kann oder bei ausreichender Labilität vor Auftreten einer weiteren Absorption abgebaut wird.

Eine systemische Absorption von Arzneimitteln aus der Nase beeinträchtigende Faktoren.

Die schnelle Clearance von Nasalsprays aus der Nase kann wahrscheinlich als der Hauptfaktor angesehen werden, der einen Arzneimittelverlust von potentiellen Absorptionsoberflächen herbeiführt. Darüber hinaus kann im Falle von Peptiden und Proteinen ein enzymatischer Abbau des Arzneimittels und der Molekülgröße ferner eine Rolle dabei spielen, daß geringe Bioverfügbarkeiten auftreten.
Die meisten auf dem Gebiet einer nasalen Abgabe arbeitenden Wissenschaftler haben versucht, das Problem einer ineffizienten Absorption von Arzneimitteln durch Verwendung von absorptionsverstärkenden Mitteln, z.B. in Form von Gallensäuresalzen oder oberflächenaktiven Mitteln, zur Modifizierung der Eigenschaften der Nasalschleimhaut zur Verstärkung einer Aufnahme zu überwinden. Ein typisches Beispiel dafür ist die von Hanson et al beschriebene Untersuchung (5) über die Nasalabgabe des Peptids Lachscalcitonin. Dabei wurde in deutlicher Weise gezeigt, daß bei Gabe des Arzneimittels in Kombination mit einem oberflächenaktiven Mittel eine deutliche Erhöhung von Plasmacalcitonin erhalten werden kann. Ohne Verstärker zeigten sich im Plasma nur spurenförmige Mengen an Calcitonin, wohingegen mit Verstärker sich die AUC um das 10fache erhöhte. In ähnlicker Weise wurde von Gordon und Mitarbeitern (6) die schlagende Wirkung zunehmender Mengen eines Gallensäuresalzes (Natriumdesoxycholat) auf die Absorption von Insulin ausführlich beschrieben.

Gesteuerte Freigabesysteme für die Nase

Illum und Mitarbeiter (7) haben Mikrokügelchen aus Materialien, die bekanntlich bei Berührung mit Wasser quellen, ausgewählt, um eine gelartige Schicht mit guten Biohafteigenschaften auszubilden. Infolge ihrer Haftung an der Nasalschleimhaut vermochten sie die Clearance in gutem Maße zu modifizieren. Die ausgewählten Materialien umfaßten Albumin, Stärke und das Ionenaustauschmaterial DEAE-Sephadex. Die Größe der Mikrokügelchen lag in der Größenordnung eines Durchmessers von 40 - 60 µm.
Die Clearance markierter Mikrokügelchen aus der Nase wurde bei Freiwilligen unter Verwendung der Standardtechnik einer Gammaszintigraphie durchgeführt (7). Die Mikrokügelchen wurden mit Technetium-99m markiert und mit Hilfe eines Nasalpulverzerstäubers in Pulverform in die Nase appliziert. Als Vergleich wurden flüssige und pulverförmige Rezepturen verwendet. Die Position der Nasen der Freiwilligen wurde unter Verwendung einer speziell gestalteten Matrize auf dem Collimator der Gammakamera konstant gehalten. Über eine geeignete Zeitdauer hinweg wurden Szintigramme erhalten, wobei interessierende Bereiche um die Ablagerungsstelle in der Nasenhöhle herum geschaffen wurden. Die Zeit-Aktivitätsprofile zeigten deutlich, daß die Nasalspray- und Pulverrezepturen sich sehr schnell klärten (die Zeit für eine 50%ige Clearance (T50%) lag innerhalb von 15 min). Im Gegensatz dazu weisen die Mikrokügelchensysteme eine deutlich höhere Clearancezeit auf. Nach 3 h waren etwa 50% der Albumin- und Stärkemikrokügelchen und 60% der DEAE-Sephadex-Mikrokügelchen noch an ihrer Applikationsstelle verblieben. Die Halbwertszeit der Clearance dieser anfänglichen Ablagerungsstelle für DEAE-Sephadex-Mikrokügelchen betrug, Berechnungen zufolge, etwa 4 h. Gegenwärtig untersuchen wir, ob diese Mikrokügelchensysteme eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit ausgewählter Arzneimittel, einschließlich Peptide und Proteine, liefern. Wir erwarten, daß eine verminderte Clearancerate und der mögliche Schutz labiler Arzneimittel gegen einen enzymatischen Angriff die Absorptionswirksamkeit deutlich erhöht.
Im Zusammenhang mit gesteuerten Freigabesystemen und der Nase sei interessanterweise darauf hingewiesen, daß Nagai und Kollegen (8) die Absorption von Insulin nach einer nasalen Applikation an Hunde unter Verwendung einer Gelierrezeptur erhöhen konnten. Insulin wurde mit einem Cellulosematerial und Carbopol 934 (Polyacrylsäure) vermischt und als Pulverrezeptur verabreicht. In ähnlicher Weise verwendeten Morimoto und Kollegen (9) ein Nasalgel (abermals Polyacrylsäure) als Abgabesystem für Insulin und Calcitonin bei Ratten. Eine deutliche Abnahme der erhaltenen Plasmaglukosespiegel, verglichen mit der normalen Rezeptur, wies auf eine Erhöhung der Absorptionswirksamkeit hin.
Ein Hauptproblem bei der Arzneimittelabgabe ist die wirksame Absorption hochmolekularer Materialien, z.B. von Proteinen und Peptide, durch biologische Membranen. Normalerweise werden derartige Moleküle bei Verabreichung an den Gastrointestinaltrakt, die Mundschleimhaut, die Rektalschleimhaut, die Vaginalschleimhaut oder bei Gabe eines Intranasalsystems vom Körper nicht aufgenommen.
Die obigen Ausführungen sowie die jüngsten Studien von Chien und Chang (4) mit Insulin haben gezeigt, daß die Absorption einer derartigen Verbindung bei Gabe zusammen mit einem sog. Absorptionsverstärker erhöht werden kann. Diese eine Absorption verstärkenden Materialien umfaßten oberflächenaktive Mittel des nicht-ionischen Typs sowie verschiedene Gallensäuresalzderivate. Eine erhöhte Membranpermeabilität in Gegenwart dieser Typen von oberflächenaktiven Materialien wird nicht erwartet. In der Tat beschreibt die Literatur auf dem Gebiet der Gastroenterologie einen großen Bereich derartiger absorptionsverstärkender Mittel (vgl. Übersichtsartikel von Davis et al (10)). Derartige Materialien können jedoch für eine chronische Verabreichung von Arzneimitteln aufgrund ihrer Reizwirkungen auf Membranen nicht akzeptabel sein. Davon sind nicht nur die Vielzahl an nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln, sondern auch die verschiedenen Gallensäuresalze und Gallensäuresalzderivate (z.B. Fusidinsäure) betroffen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arzneimittelabgabesystem, das die Abgabe hochmolekularer Materialien verstärkt, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung liefert deshalb ein Arzneimittelabgabesystem zur schleimhautdurchgängigen Abgabe mit einer Vielzahl von Mikrokügelchenteilchen, enthaltend ein aktives Arzneimittel und ein mit jedem Teilchen verbundenes Material mit der Fähigkeit zur Steigerung der Bioverfügbarkeit des aktiven Arzneimittels durch eine Schleimhautmembran hindurch.
Vorzugsweise werden die Teilchen in Form eines Pulvers durch Sprühen verabreicht und weisen Biohafteigenschaften auf.
Das eine Bioverfügbarkeit erhöhende Material sollte keinerlei Probleme bezüglich einer chronischen Toxizität verursachen, da das Material in vivo nicht reizend sein sollte und/oder zu einem normalen Zellbestandteil, der keinerlei signifikante Reizwirkung aufweist, rasch metabolisiert werden sollte. Ein bevorzugtes Material ist Lysolecithin und weitere Lysophosphatidylverbindungen, z.B. Lysophosphatidylethanolamin, Lysophosphatidinsaure usw.. Eine geeignete Konzentration liegt bei 0,02 - 10% (g/v).
Im folgenden werden anhand von Beispielen erfindungsgenäße Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine graphische Darstellung der Wirkung der Verwendung des natürlichen oberflächenaktiven Materials bei der Aufnahme eines Arzneimittels in einem ersten Experiment;
Figur 2 eine graphische Darstellung der Wirkung der Verwendung des natürlichen oberflächenaktiven Materials und der Verabreichung in Form von Mikrokügelchen;
Figur 3 eine graphische Darstellung der Wirkung der Verwendung des natürlichen oberflächenaktiven Materials bei einem Experiment bei Untersuchungen an der Ratte;
Die Eiguren 4 bzw. 5 die Plasmaglukosespiegel bei Kaninchen, denen Zn- und Na-Insulin intranasal verabreicht worden war;
Figur 6 die Plasmaglukosespiegel bei intranasaler Verabreichung von Insulin in verschiedenen Formen;
Figur 7 die entsprechenden Kurven der Plasmainsulinspiegel;
Figur 8 die Daten von Untersuchungen bei Ratten bei intranasaler Gabe von hGH; und
Figur 9 die Daten von Untersuchungen bei Schafen bei intranasaler Gabe von hGH.
Lysophosphatide werden durch Hydrolyse von Phospholipiden hergestellt. Derartige Materialien sind oberflächenaktiv und bilden Mizellenstrukturen aus. In der vorliegenden Erfindung werden Lysolecithin und weitere Lysophosphatide dem aktiven Arzneimittel als ein wirksamer Absorptionsverstärker für eine Arzneimittelabgabe zugegeben. Lysophosphatidylcholin verändert die Membranpermeabilität und gewährleistet eine erhöhte Aufnahme von Proteinen und Peptiden, einschließlich beispielsweise Insulin, menschlichem Wachstumshormon und weiteren Produkten der Biotechnologie und rekombinanter DNA-Methodologien. Nach Verabreichung werden die Lysophosphatide durch die Zellen der Endothelialauskleidung der Schleimhaut zu intakten Phosphatiden, bei denen es sich um normale Zellbestandteile (vgl. Vries et al (11)) handelt, umgewandelt. (Ferner liegt Lysolecithin selbst in den Zellmembranen in sehr geringen Mengen vor (12)). Diese schnelle und wirksame Umwandlung von Lysophosphatiden in die vollständige Phosphatidstruktur führt zu deutlich verringerten gegenteiligen Reaktionen und Nebenwirkungen bezüglich Reizung und Toxizität.
Das an die Schleimhautoberfläche im Gastrointestinaltrakt, Genitaltrakt oder in der Nase, im Auge oder in der Lunge zu verabreichende Arzneimittel kann als viskose Lösung, Suspension oder Pulver zusammen mit Lysolecithin verabreicht werden. Vorzugsweise sollte es in Form eines kolloidalen Teilchens mit einem Mikrokügelchensystem verabreicht werden. Der Vorteil der Verwendung biohaftender Mikrokügelchensysteme zur Verabreichung an die Schleimhautoberfläche liegt darin, daß derartige Systeme einen längeren Berührungszeitraum, insbesondere wenn die Mikrokügelchen langsam abgebaut werden, gewährleisten sollten. Dies trifft insbesondere bei der nasalen Verabreichung von in aus natürlichen Materialien, z.B. Albumin, Gelatine und insbesondere Stärke, hergestellten Mikrokügelchen enthaltende Arzneimitteln zu. In einigen Fällen vermag die längere Berührungszeit alleine eine zufriedenstellende Verbesserung der biologischen Verfügbarkeit zu liefern.
Ein bevorzugtes, die Bioverfügbarkeit erhöhendes Material ist das Material Lysophosphatidylcholin, das aus Ei oder Sojalecithin gebildet wird. Weitere unterschiedliche Acylgruppen aufweisende Lysophosphatidylcholine sowie aus Phosphatidylethanolaminen und Phosphatidinsäure gebildete Lysoverbindungen mit ähnlichen Membranmodifizierungseigenschaften können verwendet werden. Eine Alternative stellen Acylcarnitine (z.B. Palmitoyl-DL-Canitinchlorid) dar.
Weitere erfindungsgemäß geeignete Mittel sind Chelatbildner (EGTA, EDTA, Alginate), oberflächenaktive Mittel (insbesondere nicht-ionische Materialien), Acylglycerine, Fettsäuren und Salze, Tyloxapol und die im SIGMA-Katalog, 1988, Seiten 5316-321 aufgeführten biologischen Detergenzien. Ferner eignen sich die Membranfluidität und -permeabilltät modifizierende Mittel, z.B. Enamine (wie Phenylalaninenamin von Ethyllacetoacetat), Malonate (wie Diethylenoxymethylenmalonat), Salicylate, Gallensäuresalze und -analoge sowie Fusidate. Geeignete Konzentrationen betragen bis zu 10%.
Dasselbe Arzneimittelabgabekonzept, eingearbeitet in oder auf ein biohaftendes Mikrokügelchen mit einem zugesetzten Arzneimittelhilfsstoff ließe sich auf Systeme anwenden, die ein aktives Arzneimittel und ein mykolytisches Mittel, Peptidaseinhibitoren oder ein irrelevantes bzw. belangloses Polypeptidsubstrat einzeln oder in Kombination enthalten. Ein geeignetes Mykolytikum wären thiolhaltige Verbindungen, z.B. N-Acetylcystein und Derivate davon. Peptidinhibitoren sind Actinonin, Amastatin, Antipain, Bestatin, Chloracetyl-HOLeu-Ala-Gly-NH2, Diprotin A und B, Ebelacton A und B, E-64, Leupeptin, Pepstatin A, Phisphoramidon, H-Thr-(tBu)-Phe-Pro-Oh, Aprotinin, Kallikrein Inh. 1, Chymostation, Benzamidin, Chymotrypsin Ing. 11, Trypsin Inh. 111-0. Geeignete Konzentrationen liegen im Bereich von 0,01 - 5% (g/v).
Die Mikrokügelchen sollten zwischen 10 und 100 µm groß und aus einem bioverträglichen Material, das bei Berührung mit der Schleimhautoberfläche geliert, hergestellt sein. Stärke- oder Stärkederivatmikrokügelchen (wenn nötig vernetzt) stellen ein bevorzugtes Material dar. Weitere Mikrokügelchen umfassen Gelatine, Albumin, Dextran und seine Derivate sowie Kollagen. Eine Herstellung dieser Mikrokügelchensysteme ist in der pharmazeutischen Literatur (vgl. beispielsweise Davis et al (13)) gründlich beschrieben. Emulsion- und Phasentrennverfahren sind beide einsetzbar. Die fertigen Mikrokügelchen können durch chemische Vernetzung oder Wärmebehandlung modifiziert werden. Das aktive Mittel kann den Mikrokügelchen während ihrer Bildung einverleibt oder in/auf das System nach Herstellung sorbiert werden. Die Wirksamkeit des Systems kann durch die physikalische Natur der Mikrokügelchenmatrix und beispielsweise das Ausmaß der Vernetzung gesteuert werden. Die Mikrokügelchenabgabesysteme können ferner aus dem aktiven Peptid oder Protein selbst hergestellte Mikrokügelchen, z.B. Insulinmikrokügelchen, umfassen.
Die Herstellung des Stärke/Insulin-Systems erfolgte beispielsweise durch Zugabe der gefriergetrockneten Stärkemikrokügelchen zu einer das Insulin und das Verstärkersystem enthaltenden Phosphatpufferläsung (pH-Wert = 7,3), 1-stündiges Vermischen und Gefriertrooknen bis zum Erhalt eines dünnen bzw. feinen Pulvers. Eine typische Konzentration an Insulin und Verstärkersystem (z.B. Lysolecithin) liegt bei 1 IU/mg Mikrokügelchen bzw. 0,08 mg/mg Mikrokügelchen. Die Mikrokügelchen können sowohl mit weniger als auch mit mehr Arzneimittel und Verstärkersystem beladen werden.
Es wurde festgestellt, daß durch die Verwendung der Kombination aus Mikrokügelchen und Verstärkern die biohaftenden Mikrokügelchensysteme die Fähigkeit aufweisen, die Bioverfügbarkeit polarer Arzneimittel bei Verabreichung zusammen mit einem Verstärkersystem deutlich zu erhöhen. Diese Verbesserung ist viel größer als die Verstärkung, die durch den Verstärker selbst erreicht werden kann. Diese Potentierung der Verstärkerwirkung ist wahrscheinlich auf die größere Verweilzeit des Abgabesystems in der Nasalhöhle zurückzuführen. Das Konzept hat sich bei verschiedenen Arzneimitteln, z.B. Gentamicin, Insulin und Wachstumshormon, als erfolgreich erwiesen. Bei dem für diese Studien ausgewählten Verstärker handelt es sich um das oben beschriebene Lysophosphatidylcholin. Das Konzept sollte in gleich guter Weise mit einem anderen Verstärkungssystem (vgl. die angeführte Liste) und bei anderen Arzneimitteln, z.B. Insulin (hexamere/dimere/monomere Formen), Glucagon, Wachstumshormon (Somatotropin), Polypeptiden oder ihren Derivaten (vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 300 000), Calcitoninen und ihren synthetischen Modifikationen, Enkephalinen, Interferonen (insbesondere Alpha-2 Interferon zur Behandlung herkömmlicher Erkältungen), LHRH und Analoge (Nafarelin, Buserelin, Zolidex), GHRH (ein Wachstumshormon freisetzendes Hormon), Secretin, Nifedipin, Bradykinantagonisten, GRF (ein Wachstum hervorrufender Faktor), THF, TRH (Thyrotropin freisetzendes Hormon), ACTH-Analoge, IGF (insulinartige Wachstumsfaktoren), CGRP (ein mit dem Calcitoningen verwandtes Peptid), Atrionatriuresepeptid, Vasopressin und Analogen (DDAVP, Lypressin), Antibiotika, Metoclopramid, Migräne behandelnden Stoffe (Dihydroergotamin, Ergometrin, Ergotamin, Pizotizin), Nasalvacconen (insbesondere AIDS-Vakzine), FAKTOR VIII, Antibiotika und antimikrobiellen Stoffen, wie Tetracyclinhydrochlorid, Leucomycin, Penicillin, Penicillinderivaten und Erythromycin, chemotherapeutischen Stoffen, wie Sulfathiazol und Nitrofurazon, Lokalanästhetika, wie Benzocain, Vasokonstringentien, wie Phenylephrinhydrochlorid, Tetrahydrozolinhydrochlorid, Naphazolinnitrat, Oxymetazolinhydrochlorid und Tramazolinhydrochlorid, Herztonika, wie Digitalis und Digoxin, Vasodilatatoren, wie Nitroglycerin und Papaverinhydrochlorid, Antiseptika, wie Chlorhexidinhydrochlorid, Hexylresorcin, Dequaliniumchlorid und Ethacridin, Enzymen, wie Lysozymchlorid, Dextranase, einen Knochemetabolismus steuernden Mitteln, wie Vitamin D&sub3; und aktives Vitamin D&sub3;, Sexualhormonen, einen Blutdruck senkenden Mitteln, Sedativa, Antitumormitteln, entzündungshemmenden Steroidmitteln, wie Hydrocortison, Prednison, Fluticason, Predonisolon, Triamcinolon, Triamcinolonacetonid, Dexamethason, Betamethason, Beclomethason und Beclomethasondipropionat, nicht-steroiden entzündungshemmenden Mitteln, wie Acetaminophen, Aspirin, Aminopyrin, Phenylbutazon, Mefenaminsäure, Ibuprofen, Diclofenacnatrium, Indomethacin, Colchicin und Probenzocid, enzymatischen entzundungshemmenden Mitteln, wie Chymotrypsin und Bromelainseratiopeptidase, Antihistaminmitteln, wie Diphenhydraminhydrochlorid, Chlorpheniraminmaleat und Clemastin, antiallergischen Mitteln (Antitussivsekretolytikum), Antiasthmamitteln, wie Natriumcromoglycat, Codeinphosphat und Isoprotereolhydrochlorid wirken.

Verabreichung

Die Mikrokügelchen können über den Nasalweg unter Verwendung einer Nasalpulvereinblasvorrichtung verabreicht werden. Beispiele dieser werden bereits bei für eine nasale Applikation vorgesehenen, im Handel erhältlichen Pulversystemen (z.B. Fisons Lomudal System) verwendet. Details weiterer Vorrichtungen finden sich in der pharmazeutischen Literatur (vgl. beispielsweise A. Bell, Intranasal Delivery devices, in "Drug Delivery Devices Fundamentals and Applications", Hrsg. P. Tyle, Dekker, New York, 1988).

Nasalabgabeuntersuchungen bei Tieren

Die folgenden Untersuchungen einer Nasalabgabe im Tiermodell (Ratten, Kaninchen und Schafe) wurden zur Verdeutlihung der Erfindung durchgeführt.

Gentamicin:

Als Modelltestsubstanz wurde das Arzneimittel Gentamicin ausgewählt. Diese polare Verbindung wird bekanntermaßen bei Verabreichung in die Nase gering absorbiert (vgl. beispielsweise Duchateau et al (17)), wobei die biologische Verfügbarkeit durch zugesetzte Gallensäuresalze verstärkt werden kann.

Untersuchungen an Ratten:

Das in situ Rattenmodell von Hirai et al (14) wurde in der Modifikation durch Fisher et al (15) verwendet. Wistar- Rattenböcke (ewa 200 g) wurden durch intraperitoneale Injektion von 60 mg/kg Pentobarbiton (Sagatal, 60 mg/ml) anästhesiert. Die Ratten wurden tracheotomiert, die Speiseröhre verschlossen bzw. versiegelt und die Arteria carotis kanüliert
Eine Menge der das Arzneimittel mit und ohne zugesetztes Lysophosphatidylcholin (LPC) (0,2% (g/v)) enthaltenden Gentamicinlösung wurde in die Nasenhöhle eingeträufelt. 0, 5, 10, 15, 30, 45, 60 und 120 min nach der Arzneimittelverabreichung wurden aus der Arteria carotis Blutproben entnommen. Durch das EMIT-Verfahren (16) wurde der Gentamicinspiegel bestimmt. Die Wirkung des LPC-Verstärkungsmittels ist in Figur 1 dargestellt. Die Verabreichung einer Gentamicinlösung alleine führte zu einer geringen Bioverfügbarkeit, wohingegen die Zugabe des Verstärkersystems zu einem fünffach höheren Spitzenspiegel bzw. Spitzenniveau führte. Die AUC's (von t = 0 bis t = 120 min) betrugen 128 bzw. 557 µg min/ml.

Untersuchungen an Schafen:

Gekreuzte (Suffolk und Texel) Schafe wurden in Gruppen zu 3 und 2 Tieren getrennt. Das mittlere Gewicht der Schafe betrug etwa 40 kg.
Die Tiere wurden vor der Gentamicin-Verabreichung nicht Hungern gelassen. Ein Viggo Secalon-Universalzentralvenenverweilkatheter von 1,2 mm Innendurchmesser mit einer Secalon- Universalströwungsschaltung wurde am ersten Tag der Untersuchung in die rechte Jugularvene eines jeden Tieres eingeführt und, sofern notwendig, durch Spülen mit mit Heparin versetzter formaler Kochsalzlösung (50 IU/ml) durchgängig gehalten. Nach Beendigung der Untersuchung wurde der Katheter entfernt. Zur intranasalen Verabreichung wurden die Schafe durch eine IV- Dosis von Ketaminhydrochlorid von 2 mg/kg, um während der Verabreichung ein Nießen zu verhindern, sediert. Die Sedation dauerte etwa 3 min. Die Tiere, denen Gentamicin auf dem IV-Weg verabreicht wurde, wurden ebenfalls sediert.
Zur intranasalen Verabreichung der Lösungen wurde eine Blausaum-Umbilikalkanüle von 35 cm Länge (Größe 6 FG) in das Nasenloch des Schafes bis zu einer vorbestimmten Tiefe von 10 cm vor der Abgabe der Lösung aus einer 1 ml Spritze eingeführt. Zug intranasalen Verabreichung der pulverförmigen Rezepturen wurde ein BOC-Endotrachealrohr (roter Kautschuk mit aufblasbarer Manschette) von 6,5 mm mit der Pulverrezeptur beladen und anschließend in das Nasenloch des Schafes bis zu einer vorbestimmten Tiefe von 6 cm vor einem Einblasen des Pulvers in die Nasenhöhle eingeführt.
Der ersten Gruppe von Schafen (n = 2) wurde 0,25 ml einer Gentamicinlösung (386 mg/ml) (5,0 mg/kg) in jedes Nasenloch verabreicht. Der zweiten Gruppe (n= 3) wurde 0,25 ml einer Gentamicinlösung (386 mg/ml) (5,0 mg/kg) mit 2 mg/ml LPC in jedes Nasenloch verabreicht. Der dritten Gruppe (n =3) wurden 5,0 mg/kg Gentamicin uno 0,2 mg/kg LPC in Kombination mit Stärkemikrokügelchen (1,9 mg Gentamicin/mg Stärkemikrokügelnchen) verabreicht. Der letzten Gruppe von Schafen (n = 3) wurden 2 mg/kg Gentamicin intravenös als eine Lösung (40 mg/ml durch die Jugularvene verabreicht. 0, 8, 16, 24, 32, 45, 60, 90, 120, 180 und 240 min nach der Arzneimittelverabreichung wurden duch die Jugularvene Blutproben (2 ml) gesammelt. Durch Zentrifugieren wurde das Serum abgetrennt, worauf die Proben in Erwartung ihrer Analyse bei -20ºC gelagert wurden. Keiner der Proben wurde Heparin zugesetzt. Der Gentamicinspiegel wurde nach der EMIT-Technik (16) bestimmt.
Eine drastische Wirkung läßt sich erkennen, wenn das Gentamicin plus Verstärker in Form der Stärkemikrokügelchen- Rezeptur verabreicht wird, wobei der Blutspiegel maximal 6,3 µg/ml in Vergleich zu 0,4 µg/ml bei oiner Gentamicinlösung betrug. Die Kombination aus Mikrokügelchen plus LPC-Verstärkungsmittel liefert ein Blutspiegelzeitprofil, das demjenigen, das man bei intravenöser Gabe von Gentamicin erhält, stark ähnelt (Figur 2).
Bezogen auf die verabreichten Dosen beträgt die Bioverfügbarkeit für das intranasal verabreichte Gentamicin in Kombination mit dem LPC-Verstärker und dem Gelliermikrokügelchensystem 57,3%, verglichen mit dem durch IV-Dosis verabreichten Gentamicin.

Insulin

Bei allen Tieruntersuchungen wurden die Glukoseplasmaspiegel unter Verwendung der Glukoseoxidasemethode analysiert. Die Plasmainsulinspiegel wurden bei den Untersuchungen der Kaninchen und Schafe mit Hilfe eines Radioimmuntestverfahrens unter Verwendung einer Doppelantikörpertechnik bestimmt.

Untersuchungen an Ratten:

Zur Untersuchung der Nasalabsorption von Insulin unter Verwendung nicht zuckerkranker Wistar-Rattenböcke (150 g), die über Nacht Hungern gelassen wurden, wurde das in situ-Modell von Hirai (in der Modifikation durch Fisher) verwendet. Die Patten wurden durch eine i.p. Injektion von 0,25 ml Pentobarbiton (60 mg/ml) anästhesiert.
In einem Puffer (1/75 M Na&sub2;HPO&sub4;) eines pH-Werts von 7,3 wurde eino 250 IV/ml-Lösung von Zink (Zn)-Humaninsulin hergestellt. Bei einigen Untersuchungen wurde der Zubereitung als Absorptionsverstärker 0,2 (g/v) LPC oder zum Vergleich 1% (g/v) Glycodesoxycholat (GDC zugegeben. Die Untersuchungen wurden viermal wiederholt. 10 µl, äquivalent zu 16,67 IV/kg (2,5 IV/Patte) wurden in die Nasenhöhle verabreicht. 10, 6 und 2 min vor Verabreichung sowie 5, 10, 20, 40, 60, 90, 120, 180, 240 und 300 min nach Verabreichung wurden in 5 ml Fluoridoxalatröhrchen Blutproben (0,2 ml) gesammelt. Das Blut wurde durch eine durch die Jugularvene verabreichte Kochsalzlösung ersetzt.
Figur 3 zeigt die Glukosespiegel bei Ratten, denen intranasale Dosen von Zn-Insulinlösung, Zn-Insulinlösung in Kombination mit 0,2% (g/v) LPC oder Zn-Insulinlösung in Kombination mit 1% (g/v) GDC verabreicht worden waren. Die Ergebnisse zeigen, daß intranasal verabreichtes Insulin als einzelne Lösung den Plasmaglukosespiegel nicht zu verringern vermag, wohingegen die Zugabe eines Verstärkungssystems, z.B. LPC, zu einem schnellen und signifikanten Abfall der gemessenen Plasmaspiegel führt. Das LPC-Verstärkungssystem weist, wie ersichtlich ist, in einer Konzentration von 0,2% (g/v) bei diesem in situ- Modell, bei dem der Wimpern-Clearance-Mechanismus beeinträchtigt wird, eine Wirkung auf, die derjenigen von 1% (g/v) Gallensäuresalz ähnelt.

Untersuchungen bei Kaninchen:

Zubereitungen von Zn-Insulin (hauptsächlich eine hexamere Form) oder Na-Insulin (hauptsächlich Monomer/Dimer-Formen) wurden Kaninchen entweder als freies Insulin oder als ein Mikrokügelchenabgabesystem mit Lysophosphatidylcholin (LPC) als einem Verstärker nasal verabreicht. Die Untersuchungen wurden viermal wiederholt.
Bei dieser Untersuchung wurden weibliche New Zealand White-Kaninchen eines Durchschnittsgewichts von 3,5 kg, die nicht Hungern gelassen wurden, verwendet.
In einem Puffer (1/75 M Na&sub2;HPO&sub4;) eines pH-Werts von 7,3 - 7,4 wurde eine 40 IU/ml Zn- oder Na-Humaninsulinlösung zubereitet. In einigen Untersuchungen wurde 0,2% (g/v) LPC zugesetzt.
Insgesamt wurden 200 µl der Lösung (100 µl in jedes Nasenloch), äquivalent zu etwa 2,3 IU/kg, unter Verwendung einer Eppendorf-Pipette intranasal verabreicht.
Den Kaninchen wurde subkutan Insulin in einer Dosis von 0,8 IU/kg oder 0,6 IU/kg aus einer wäßrigen 14 IU/ml bzw. 10 IU/ml Lösung verabreicht.
Die Dosis an Stärkemikrokügelchen und Insulin wurde auf 2,5 mg/kg bzw. 2,5 IU/kg festgesetzt. Die Dosis an LPC betrug 0,2 mg/kg. Das Durchschnittsgewicht der Kaninchen betrug 3,5 kg.
In eine Kleine Glasampulle wurden 25 mg Mikrokügelchen eingebracnt, worauf 250 µl einer 100 IU/ml Insulinlösung (Na- oder Zn-Insulin) und anschließend 2 mg LPC und 250 µl destilliertes Wasser zugegeben wurden. Anschließend wurden die Mikrokügelchen 2 h lang in Berührung mit der Insulinlösung vor einem Gefriertrocknen bei Raumtemperatur stehengelassen.
Etwa 15 mg des gefriergetrockneten Pulvers aus jeder einzelnen Ampulle wurde in das Applikatorrohr gefüllt, worauf bis zur Verwendung in einem Exsikkator gelagert wurde.
Den Kaninchen wurde die vermutete Dosis in die Nasenhöhle ohne Sedation verabreicht. Jedes Kaninchen wurde während und 10 s lang nach der Applikation zur Gewährleistung der Abgabe der pulverförmigen Rezeptur auf seinem Rücken gehalten. Aus der Randohrvene wurden 10 min und 5 min vor der Verabreichung sowie 5, 15, 30, 45, 60, 90, 120 und 180 min nach Verabreichung 200 µl bzw. 2 ml Blutproben zur Glukose- bzw. Insulinbestimmung gesammelt. Zur Insulinbestimmung wurde das gesammelte Blut schonend in mit Heparin versetzten 5 ml (Li- Heparin) Röhrchen vermischt. Zur Glukoseanalyse wurde das gesammelte Blut schonend in 5 ml Fluoridoxalatröhrchen vermischt. Die Blutproben zur Glukoseanalyse wurden bis zur unmittelbaren Analyse auf zerstoßenem Eis gehalten. Die Blutproben zur Insulinanalyse wurden bei 3000 U/min zentrifugiert, worauf das gesammelte Plasma bis zur Analyse bei -20ºC gelagert wurde.
Die Figuren 4 und 5 zeigen die Plasmaglukosespiegel für Kaninchen, denen intranasale Dosen von Zn-Insulin bzw. Na-Insulin als einfache Lösungen, in einfachen Lösungen mit 0,2% (g/v) zugesetztem LPC oder in Kombination mit Stärkemikrokügelchen und LPC verabreicht worden waren. Ferner sind die Plasmaglukosespiegel für Kaninchen dargestellt, denen subkutan Zn-Insulin oder Na-Insulin verabreicht worden war. Die Ergebnisse zeigen, daß bei beiden Insulintypen (hexamere und nionomere/dimere Form) die Insulinverabreichung in Kombination mit dem IPC-Verstärkersystem die Plasmaglukosespiegel, verglichen mit den einfachen Insulinlösungen, deutlich verringerte. Noch drastischere Abnahmen der Plasmaglukosespiegel zeigen sich jedoch, wenn das Insulin in Kombination mit den Mikrokügelchen und dem Verstärkersystem verabreicht wird. Die Form der Plasmaglukosekurven für die letzteren Systeme ähneln überraschenderweise denjenigen, die man für die subkutane Verabreichung erhält, obwohl die Dosen 2,5 IU/kg, verglichen nit 0,6 IU/kg für die subkutane Dosierung, betragen.

Untersuchungen bei Schafen:

Zn-kristallisiertes, hochgereinigtes halbsynthetisches Humaninsulin, jeweils 1 mg Reinprotein entspricht 28 IU Insulin. In 1/75 M Phosphatpuffer (pH-Wert 7,3) wurden Insulinlösungen hergestellt.
Bei dieser Untersuchung wurden 15 gekreuzte (Suffolk und Texel) Schafe verwendet. Die Tiere wurden mit einer Ohrmarke versehen und vor der Untersuchung gewogen:
Das mittlere Gewicht der Schafe (± Standardabweichung) betrug 35,9 (t 2,7) kg. Vor der Insulinverabreichung wurden die Tiere nicht Hungern gelassen, da es schwierig ist, dies in der Praxis durchzuführen und da dies zu einer Insulinresistenz der Tiere führen kann. Der letztere Grund bedeutet, daß bei derartigen Bedingungen die Blutglukosespiegel der Schafe nicht bereitwillig auf das verabreichte Insulin reagieren würdem.
Ein Viggo Secalon-Universalzentralvenenverweilkatheter von 1,2 mm Innendurchmesser mit einer Secalon-Universalströmungsschaltung wurde am ersten Tag der Untersuchung in die rechte Jugularvene eines jeden Tieres eingebracht und, wenn nötig, durch Spülen desselben mit einer mit Heparin versetzten normalen Kochsalzlösung (50 IU/ml) durchgängig gehalten. Nach Beendigung der Untersuchung wurde dieser Katheter entfernt.

Herstellung von Insulinlösungen und -pulvern:

In einem 1/75 M Phosphatpuffer (pH-Wert: 7,3) wurden Insulinvorratslösungen hergestellt. Diese wurden anschließend als flüssige Rezepturen zur intravenösen und intranasalen Verabreichung sowie ferner zur Herstellung der lyophilisierten Mikrokügelchenrezepturen verwendet. Die letztere wurde durcn Dispergieren der erforderlichen Menge an Mikrokügelchen in der Insulinlösung (+ etwaiges EPC), 1-stündiges Verrühren bei Raumtemperatur und anschließendes Gefriertrocknen zum Erhalt der pulverförmigen Rezeptur hergestellt.

Verabreichung der Insulinrezepturen

Insulin wurde in einer Menge von 0,1 IU/kg auf intravenösem Wege, in einer Menge von 0,2 IU/kg auf subkutanem Wege und in einer Menge von 2 IU/kg auf nasalem Wege verabreicht. Bei jeder Untersuchung wurden drei Schafe verwendet.
(1) Intravenöse Verabreichung von Insulin als eine mit 4 IU/ml hergestellte wäßrige Lösung: 24/11/87.
(2) Intranasale Verabreichung einer mit 200 IU/ml hergestellten wäßrigen Lösung: 24/11/87.
(3) Intranasale Verabreichung einer mit 200 IU/ml in Kombination mit 0,2% LPC (0,02 mg/kg) hergestellten wäßrigen Lösung: 24/11/87.
(4) Intranasale Verabreichung von Insulin in Kombination mit Stärkemikrokügelchen (2,5 mg/kg) und LPC (0,20 mg/kg) als einem lyophilisierten Pulver. Zur Herstellung der Rezeptur wurden 500 mg Spherex in 30 ml eines 1/75 M Phosphatpuffers (pH-Wert: 7,3) mit 400 IU Insulin und 40 mg LPC dispergiert, 1 h lang vermischt und anschließend gefriergetrocknet: 26/11/87.
(5) Intranasale Verabreichung von Stärkemikrokügelchen (2,5 mg/kg) ohne Insulin. Zur Herstellung der Rezeptur wurden 500 mg Spherex in 30 ml eines 1/75 M Phosphatpuffers (PH-Wert: 7,3) dispergiert, 1 h lang vermischt und anschließend gefriergetrocknet: 24/11/87.
(6) Subkutane Verabreichung von Insulin als einer mit 4,2 IU/ml hergestellten wäßrigen Lösung.
Zur intranasalen Verabreichung der Lösungen wurde eine Blausaum-Umbilikalkanüle von 35 cm Länge (Größe 6 FG, Protex Ltd., Hythe, Kent, England) auf eine vorbestimmte Tiefe von 10 cm vor der Abgabe der Lösung aus einer 1 ml Spritze in das Nasenloch des Schafes eingeführt. Zur intranasalen Verabreichung pulverförniiger Rezepturen wurde ein BOC-Endotrachealrohr (roter Kautschuk, mit einer aufblasbaren Manschette versehen) von 6,5 mm mit der pulverförmigen Rezeptur beladen und anchließend in das Nasenioch des Schafes auf eine vorgegebene Tiefe von 6 cm vor einem Einblasen des Pulvers in die Nasenhöhle eingeführt.
Zur Intranasalen Verabreichung wurden die Schafe durch i.v. Verabreichung durch 2 mg/kg Ketaminhydrochlorid sediert. Dies wurde als Gegenmaßnahme gegen ein Nießen des Tieres während der Verabreichung vorgesehen. Die Anästhesie dauerte etwa 3 min. Die Tiere, denen Insulin auf dem i.v. Weg verabreicht worden war, wurden ebenfalls sediert, um jeglicher positiven Wirkung von Ketamin auf die bestimmten Blutglukose- oder Insulinspiegel entgegenzuwirken.
15 und 5 min vor der Insulinverabreichung und 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 120, 150, 180 und 240 min nach Verabreichung wurden 5 ml Blutproben aus der kanülierten Jugularvene der Schafe auf zerstoßenem Eis gesammelt. Jede Blutprobe wurde in zwei Teile getrennt. Zur Insulinanalyse wurde das gesammelte Blut (2,5 ml) schonend in mit Heparin versetzten (Li-Heparin) 5 ml Röhrchen vermischt. Zur Glukoseanalyse wurde das gesammelte Blut (2,5 ml) schonend in 5 ml Fluoridoxalatröhrchen vermischt. Alle Blutproben wurden nach der Entnahme auf zerstoßenem Eis bis zur Zentrifugation, die anschließend bei 4ºC und 3000 U/min durchgeführt wurde, gehalten. Das gesammelte Plasma wurde bis zu Insulin- bzw. Glukoseanalyse (Radioimmuntestuntersuchung bei Insulin) bei -20ºC aufbewahrt.
Figur 6 zeigt die Plasmaglukosespiegel, die man bei intranasaller Verabreichung einer einfachen Insulinlösung, blanker bzw. reiner Stärkemikrokügelchen, einer Insulinlösung mit zugesetzten 0,2% (g/v) LPC, Insulin in Form einer Mikrokügelchenrezeptur in Kombination mit LPC und bei intravenöser Verabreichung von Insulin erhält. Figur 7 zeigt die entsprechenden Kurven der Plasmainsulinspiegel. Wie sich bei den Untersuchungen an Ratten und Kaninchen zeigt, weist intranasal als einfache Lösung verabreichtes Insulin keine deutliche Wirkung auf Plasmaglukosespiegel auf, wobei die auf diesem Wege absorbierte Insulinmenge in der Tat sehr gering ist. Eine Zuhabe des Verstärkersystems (LPC) zur Rezeptur erhöht die im Kreislauf auftretende Insulinmenge und führt daher zu einem etwas geringeren Plasmaglukosespiegel. Die Verabreichung von Insulin in Kombination nit den Stärkemikrokügelchen und LPC führt zu einer 693%igen Erhöhung der AUC an Plasmainsulin, verglichen mit einer einfachen nasalen Insulinlösung. Gleichzeitig ernöht sich der Spitzeninsulinspiegel um 1040%. Die scharfe Spiegelspitze tritt nach 15 bis 20 min auf und nimmt wie bei intravenösem Insulin rasch ab. Eine Betrachtung der Glukosespiegel, die man bei Verabreichung des Insulin- Mikrokügelchen-Verstärkersystems erhält, zeigt, daß die Form des Plasmaglukoseprofils demjenigen, das man bei intravenöser Insulingabe erhält, sehr ähnlich ist. Die relative Bioverfügbarkeit für dieses System beträgt, verglichen mit einer subkutanen Insulininjektion, etwa 25%.

Menschliches Wachstumshormon

Bei allen Untersuchungen wurde biosynthetisches menschliches Wachstumshormon (hGH) verwendet. Die Plasmaspiegel wurden unter Verwendung einer Festphasen-2-Stellen-Sandwich-ELISA- Technik analysiert. Plaema wurde doppelt bei einer Verdünnung von 1:10 gegen eine Standardlösung von B-hGH (0,11 - 7,0 ng/ml) in einer Zubereitung in einem Antigeninkubationspuffer und ferner in einer Zubereitung in einer geeigneten Plasmaverdünnung untersucht.

Untersuchungen an Ratten:

Wie vorher wurden die Untersuchungen unter Verwendung des Ratten-in situ-Modells, das von Hirai beschrieben und von Fisher modifiziert worden ist, durchgeführt.
Wistar-Rattenbäcke (etwa 200 g), die man nicht Hungern ließ, wurden in Gruppen von vier Tieren geteilt und unter Verwendung einer i.p. Injektion von 0,35 ml Pentobarbiton (60 mg/ml) anästhesiert.
Den Ratten wurden drei verschiedene hGH-Zubereitungen verabreicnt. Dabei handelte es sich im einzelnen um eine 10 mg/ml Eösung von hGH in einem Kaliumphosphatpuffer (1/75 M), PH-Wert = 7,2 eine obige Lösung mit dem Zusatz von 0,05% (g/v) LPC und eine obige Lösung mit dem Zusatz von 0,5% (g/v) LPC.
20 µl (1 mg/kg) jeder der drei Zubereitungen wurden mit Hilfe eines Plastikschlauches intranasal verabreicht.
Alle Untersuchungen wurden wiederholt durchgeführt. 0, 5, 10, 20, 31, 40, 50, CO, 90, 120, 180, 240 und 300 min nach der verabreichung wurden Blutproben zu 20 Tropfen gesammelt und auf Eis aufbewahrt. Das Plasma wurde abgetrennt und bis zur Analyse bei -20ºC aufbewahrt.
Aus Figur 8 läßt sich ersehen, daß das als Lösung ohne ein Verstärkersystem intranasal verabreichte hGH nicht in einem signifikanten Grad über die Nasalmembran absorbiert wird. Bei Zugabe von 0,5% (g/v) LPC zur Lösung erhöhten sich die erhaltenen Plasmaspiegelspitzen jedoch von etwa 3,5 ng/ml auf etwa 57 ng/ml bei einer sehr deutlichen Erhöhung des AUF. Die Zugabe einer sehr geringen Konzentration (0,05%) LPC hatte sichtbar eine Wirkung auf die Absorption von hGH.

Untersuchungen bei Schafen:

In dieser Untersuchung wurden 12 gekreuzte (Suffolk und Texel) Schafe verwendet. Die Tiere wurden mit einer Ohrmarke versehen und vor der Untersuchung gewogen:
Das mittlere Gewicht der Schafe (± Standardabweichung) betrug 35,8 (± 3,0) kg.
In die rechte Jugularvene eines jeden Tieres wurde am ersten Tag der Untersuchung ein Viggo Sekalon-Universalzentralvenenverweilkatheter von 1,2 mm Innendurchmesser mit einer Sekalon-Universalströmungsschaltung angeordnet und, wenn nötig, durch Spülen mit einer mit Heparin versetzten normalen Kochsalzlösung (25 IU/ml) durchgängig gehalten. Dieser Kathoter wurde nach der Beendigung der Untersuchung entfernt.
hGH wurde in einer Menge von 34,2 µg/kg (0,1 IU/kg) auf dem subkutanen Wege und in einer Menge von 307,5 µg/kg (0,9 IU/kg) auf dem Nasalwege verabreicht. In jeder Untersuchung wurden drei Schafe verwendet:
(1) Subkutane Verabreichung von hGH als einer mit 1,37 mg/ml (4 IU/ml) zubereiteten wäßrigen Lösung.
(2) Intranasale Verabreichung von hGH als einer mit 17,57 mg/ml (51,43 IU/ml) hergestellten wäßrigen Lösung. Einem 40 kg schweren Schaf wurden somit 0,35 ml der Rezeptur in jedes Nasenloch (insgesamt 0,70 ml) zugeführt.
(3) Intranasale Verabreichung von hGH in Kombination mit Stärkemikrokügelchen (2,5 mg/kg) und LPC (0,20 mg/kg) in Form eines lyophilisierten Pulvers. Zur Herstellung der Rezeptur wurden 500 mg Spherex in 30 ml eines 61,5 mg hGH (180 IU) und 40 mg LPC enthaltenden sterilen destillierten Wassers dispergiert, 1 h lang vermischt und anschließend gefriergetrocknet:
Zur intranasalen Verabreichung der Lösungen wurde eine Blausaum-Umbilikalkanüle von 35 cm Länge in das Nasenloch des Schafes auf eine vorbestimmte Tiefe von 10 cm vor der Abgabe der Lösung aus einer 1 ml Spritze eingeführt. Zur intranasalen Verabreichung einer pulverförmigen Rezeptur wurde ein BOC- Endotrachealrohr (roter Kautschuk, mit einer aufblasbaren Manschette versehen) von 6,5 mm mit der pulverförmigen Rezeptur beladen und anschließend in das Nasenloch des Schafes auf eine vorbestimmte Tiefe von 6 cm vor Einblasen des Pulvers n die Nasenhöhle eingeführt.
Für die intranasalen Untersuchungen ist es notwendig, die Schafe unter Verwendung einer i.v. Dosis von 2 mg/kg Ketaminhydrochlorid zu sedieren. Dies ist als Gegenmaßnahme gegen ein Nießen des Tieres während der Verabreichung vorgesehen. Die Anästhesie dauert etwa 3 min.
Die Tiere, denen hGH auf subkutanem Wege verabreicht wurde, wurden ebenfalls sediert, um jeglichem positiven Effekt von Ketamin auf die bestimmten Blut-hGH-Spiegel entgegenzuwirken.
Vor der hGH-Verabreichung und 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 120, 150, 180, 240 und 300 min nach Verabreichung wurden 2 ml Blutproben aus der kanülierten Jugularvene der Schafe in mit Heparin versetzten (Li-Heparin) Röhrchen auf zerstoßenem Eis gesammelt. Das durch Zentrifugation (3000 U/min bei 40ºC) gesammelte Plasma wurde bis zur Analyse mit Hilfe der ELISA- Technik bei -20ºC aufbewahrt.
Figur 9 zeigt die hGH-Spiegel, die man für die intranasale Verabreichung einer einfachen hGH-Lösung, der intranasalen Verabreichung von hGH in Kombination mit Mikrokügelchen und LPC sowie der subkutanen Injektion von hGH erhält. Aus den Ergebnissen kann geschlossen werden, daß das intranasal als eine einfache Lösung verabreichte hGH nicht in signifikantem Ausmaß absorbiert wird. Bei Verabreichung des hGH in Kombination mit Mikrokügelchen und LPC-Verstärkersystem wird der hGH- Plasmaspiegel jedoch deutlich erhöht. Der Spitzenplasmaspiegel erhöht sich von etwa 10 ng/ml auf etwa 55 ng/ml. Die Bioverfügbarkeit konnte, verglichen mit einer subkutanten Injektion, mit etwa 20% berechnet werden.

Claims

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1. Arzneimittelabgabesystem zur schleimhautdurchgängigen Abgabe mit einer Vielzahl von Mikrokügelchenteilchen, enthaltend ein aktives Arzneimittel und ein mit jedem Teilchen verbundenes Material mit der Fähigkeit zur Steigerung der Bioverfügbarkeit des aktiven Arzneimittels durch eine Schleimhautmembran hindurch.

2. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 1, wobei die Mikrokügelchen eine Größe zwischen 10 und 100 µm aufweisen.

3. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material aus einem oberflächenaktiven Material besteht.

4. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Arzneimittel und das Material während der Mikrokügelchenherstellung eingearbeitet wurden.

5. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Arzneimittel und das Material in die oder auf die Mikrokügelchen nach ihrer Herstellung sorbiert wurden.

6. Arzneimittelabgabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrokügelchen aus Stärke, Stärkederivaten, Gelatine, Albumin, Kollagen, Dextran und Dextranderivaten hergestellt sind.

7. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 6, wobei die Mikrokügelchen aus Stärke hergestellt sind.

8. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 4, wobei die Mikrokügelchen aus dem aktiven Arzneimittel selbst heigestellt sind.

9. Arzneimittelabgabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrokügelchen durch einen Vernetzungsprozeß modifiziert wurden.

10. Arzneimittelabgabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das die Bioverfügbarkeit steigernde Material aus einem Lysophosphatidylcholin besteht.

11. Arzneimittelabgabesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das oberflächenaktive Mittel aus einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel besteht.

12. Arzneimittelabgabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur intranasalen Verabreichung.

13. Arzneimittelabgabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Arzneimittel aus einem biologisch aktiven Polypeptid oder Derivat desselben mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 300 000 besteht.

14. Arzneimittelabgabesystem nach Anspruch 13, wobei das Polypeptid aus Insulin oder einem Wachstumshormon besteht.