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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf oral verabreichbare pharmazeutische
Produkte, die poröses
und/oder polykristallines Silicium umfassen, und auf Suppositorien,
die poröses
und/ oder polykristallines Silicium umfassen. Die Erfindung bezieht sich
ferner auf Verfahren zur Herstellung von solchen oral verabreichbaren
Produkten und Suppositorien.
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Arzneimittel
werden von einem Patienten häufig
oral aufgenommen, wobei das Arzneimittel durch das Verdauungssystem
des Patienten absorbiert wird. Oral verabreichte pharmazeutische
Produkte umfassen Tabletten, Pellets, Kapseln, Pulver, Suspensionen
und Lösungen.
Kapseln umfassen eine Schale, die das Arzneimittel enthält; die
Größe und Form
der Kapsel sind so, dass der Patient die Kapsel schlucken kann.
Kapseln können
verwendet werden, um andere günstige
Substanzen als Arzneimittel, z.B. Nährstoffe und Mineralien, zuzuführen. Üblicherweise
umfasst die Schale Gelatine und wird aus zwei Hälften gebildet, wobei die Hälften verbunden
werden. Die Gelatine wird im Verdauungstrakt schnell zersetzt, wodurch
es möglich
wird, dass Verdauungsflüssigkeiten
die Schale durchdringen und das Arzneimittel erreichen.
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Tabletten
und Pellets umfassen eine Probe festen Materials mit einer Form
und Größe, die
es dem Patienten erlaubt, die Tablette oder das Pellet zu schlucken.
Tabletten und Pellets des Standes der Technik werden typischerweise
durch Pressen oder Formen des festen Materials hergestellt; das
Material kann eine Wirksubstanz, kombiniert mit einem oder mehreren
der folgenden Mittel umfassen: ein Verdünnungsmittel, ein Überzug,
ein Färbemittel
und ein Zerfallsmittel. Verdünnungsmittel
sind Füllstoffe,
die bei der Herstellung von Tabletten oder Pellets der geeigneten
Größe und Konsistenz
verwendet werden; Zerfallsmittel werden zum Aufbrechen und zur Trennung
der komprimierten Ingredienzien der Tablette oder des Pellets verwendet.
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Es
gibt mehrere unterschiedliche Typen eines Tabletten- und Pellet-Überzugs bzw. einer Tabletten-
und Pellet-Beschichtung. Excipiensüberzüge werden verwendet, um die
Wirksubstanz oder anderes Material, aus dem die Tablette oder das
Pellet besteht, für
den Patienten schmackhafter zu haben. Beispielsweise kann die Wirksubstanz
einen unangenehmen oder bitteren Geschmack haben, der durch die
Beschichtung kaschiert werden könnte.
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Ein
weiterer Beschichtungstyp schützt
die Wirksubstanz, wenn sie durch den Verdauungstrakt geht und bricht
im Dünndarm
unter Freisetzung der Wirksubstanz auf. Diese Beschichtungen bzw. Überzüge werden
enterische bzw. magensaftresistente Beschichtungen genannt und sind
wertvoll, wenn der Dünndarm
die Stelle ist, an der das Arzneimittel abgegeben werden soll. Beispiele
für solche
Arzneimittel sind die, die bei der Behandlung der Crohns-Krankheit,
ulcerativer Cholitis, Konstipation, Dickdarmkrebs, spastischem Dickdarm
und Reizdarmsyndrom verwendet werden, die alle am besten im Darm
abgegeben werden. Zu Zwecken dieser Beschreibung wird dieser Arzneimitteltyp
als Dickdarmarzneimittel bezeichnet. Enterische Beschichtungen sind
oft erforderlich, da viele Wirksubstanzen in der gastrischen Umgebung
angegriffen werden.
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Der
pH des gastrointestinalen Trakts ist im Magen niedrigen und steigt
entlang seiner Länge
an. Ein Typ einer enterischen Beschichtung des Standes der Technik
umfasst daher Methacrylsäureharze,
die bei niedrigem pH unlöslich
sind und bei hohem pH löslich
sind. Das Harz löst
sich im Darm, so dass die Wirksubstanz freigesetzt wird. Unglücklicherweise
ist der intestinale pH nicht vorhersagbar stabil, was diese Form
der Abgabe unzuverlässig
macht. Das Colon wird von vielen Bakterien bewohnt, einschließlich Bakterien,
von denen bekannt ist, dass sie die Azobindung reduzieren. Ein weiterer
Typ einer enterischen Beschichtung umfasst daher Polymere mit Azobindungen;
das Polymer zersetzt sich im Darm. Allerdings können mikrobieller Verdau und
gastrointestinale Durchgangszeiten stark variieren. Bei einem menschlichen
Patienten gehen Arzneimittel, die vor Mahlzeiten genommen werden,
typischerweise innerhalb einer Stunde durch den Magen, aber wenn das
Arzneimittel nach einer Mahlzeit genommen wird, kann es bis zu 10
Stunden benötigen.
Durchgangszeiten werden auch vom Alter und von der Gesundheit des
Patienten beeinflusst. Variationen der Durchgangszeit und beim mikrobiellen
Abbau können
den Ort und die Geschwindigkeit der Freisetzung, die mit Azopolymerbeschichtungen
verbunden ist, stark beeinflussen.
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Die
Herstellung existierender Formen eines oral verabreichten pharmazeutischen
Produktes ist ein relativ günstiges
und geradliniges Verfahren. Beispielsweise kann das Verfahren das
Einsetzen der Wirksubstanz in eine Gelatineschale unter Bildung einer
Kapsel umfassen, oder es kann die Formung eines Arzneimittels und
Füllstoffs
zu einer Tablette beinhalten. Allerdings sind Materialien, die derzeit
in bekannten oral verabreichten Pharmazeutika verwendet werden,
bezüglich
der Kontrolle der Geschwindigkeit und des Ortes der Arzneimittelfreisetzung schwer
zu entwickeln. Variationen bei den gastrointestinalen Bedingungen
von humanem Patienten zu humanem Patienten werden durch existierende
oral verabreichte Produkte nicht leicht angepasst.
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Zusätzlich zur
oralen Verabreichung ist es auch möglich, Wirksubstanzen (bzw.
Wirksubstanzen) mit Hilfe eines Suppositoriums über andere Körperöffnungen
zu geben. Ein Suppositorium ist eine feste Dosierungsform, die zum
Einsetzen in Körperöffnungen
bestimmt ist, wo sie schmelzen, weich werden oder sich auflösen, um
die Wirksubstanz freizusetzen. Suppositorien werden üblicherweise
rektal, vaginal und gelegentlich urethral verwendet. Die Form und
Größe des Suppositoriums
muss so sein, dass es geeignet ist, leicht in die bestimmte Körperöffnung eingeführt zu werden,
ohne dass es eine übermäßige Dehnung
verursacht; und sobald es eingesetzt ist, muss es für den geeigneten
Zeitraum gehalten werden. Allerdings gelten ähnliche Probleme auch für diese
Verabreichungsformen: existierende Produkte liefern keine ausreichende
Kontrolle über die
Freisetzungsrate der Wirksubstanz, die im Suppositorium enthalten
ist.
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Zwei
Materialien, die sich für
biologische Anwendungen einfach verarbeiten lassen, sind poröses und
polykristallines Silicium. GB 98 08 052.6 beschreibt Implantante,
die aus porösem
und polykristallinem Silicium geformt sind, die eine Wirksubstanz in
den Körper
eines Patienten freisetzen. Die Anmeldung beschreibt die Bildung
des porösen
Siliciums durch Anodisieren kristalliner Siliciummasse. Die Anwendung
beschreibt auch die Herstellung von Strukturen unter Verwendung
von Mikroverarbeitungstechniken, die die kontrollierte Freisetzung
der Wirksubstanz erlauben. Die Bildung von polykristallinem Silicium
ist in GB 99 14 298.6 diskutiert und beinhaltet das Wachstum einer
Siliciumoxidschicht auf Silicium und anschließende Abscheidung von polykristallinem
Silicium; die Abscheidung wird durch Pyrolyse von SiH4 erreicht.
Eine solche Anodisierung und Mikroverarbeitungstechniken sind im
Vergleich zu Standardtechniken zur Bildung von Tabletten, Pellets
und Kapseln teuer. Die Implantate gemäß GB 98 08 052.6 arbeiten durch
Korrosion von porösem
Silicium. Eine solche Korrosion ist in simulierter Körperflüssigkeit
in GB 99 14 298.6 offenbart.
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WO
99/53898 A beansprucht die Priorität der GB 98 08 052.6 und ist
für die
Neuheit gemäß Art. 54(3)
EPÜ relevant.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines oral verabreichbaren pharmazeutischen Produktes und von Suppositorien,
die einige der oben genannten Probleme bezüglich der Arzneimittelabgabe
vermeiden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung derartig oral
verabreichbarer pharmazeutischer Produkte und Suppositorien.
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Nach
einem ersten Aspekt stellt diese Erfindung ein oral verabreichbares
Produkt bereit, das poröses
und/oder polykristallines Silicium umfasst.
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Ein
oral verabreichbares pharmazeutisches Produkt muss eine Größe, eine
Form und Oberflächeneigenschaften
haben, die es für
einen oralen Verzehr durch einen Patienten geeignet machen.
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Vorzugsweise
ist die Struktur des porösen und/
oder polykristallinen Siliciums, das in dem oral verabreichbaren
Produkt verwendet wird, so, dass das poröse und/oder polykristalline
Silicium im Körper
des Patienten korrodierbar ist; bevorzugter ist das poröse und/oder
polykristalline Silicium im Darm des Patienten korrodierbar; noch
bevorzugter ist das poröse
und/oder polykristalline Silicium im Dickdarm des Patienten korrodierbar.
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In
dieser Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Patient" einen Menschen oder ein Tier, dem ein
pharmazeutisches Produkt zu verabreichen ist.
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Eine
Korrosion des porösen
und/ oder polykristallinen Siliciums kann aus einer Wechselwirkung des
porösen
und/oder polykristallinen Siliciums mit der gastrointestinalen Umgebung
resultieren.
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Vorteilhafterweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt eine Wirksubstanz.
Noch vorteilhafter ist die Anordnung der Wirksubstanz und des porösen und/
oder polykristallinen Siliciums so, dass die Korrosion des porösen und/oder
polykristallinen Siliciums nach oraler Verabreichung im Körper eines
Patienten zur Freisetzung der Wirksubstanz führt.
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Das
oral verabreichbare pharmazeutische Produkt kann eine Vielzahl von
Wirksubstanzen umfassen.
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In
dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Wirksubstanz" eine Substanz, die insgesamt eine günstige Wirkung
auf den Patienten hat. Der Ausdruck "Wirksubstanz" umfasst Arzneimittel und Mineralien.
Der Ausdruck "Wirksubstanz" umfasst auch Substanzen,
die zu einem gewissen Grad für den
Patienten toxisch sein können,
vorausgesetzt, dass die Gesamtwirkung beim Patienten wohltuend ist.
Beispielsweise sind Antikrebsarzneimittel oft in gewissem Ausmaß für den Patienten
toxisch.
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Vorteilhafterweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt außerdem einen Excipiensüberzug oder
eine Excipiensschale, der/die so angeordnet ist, dass die Wirksubstanz
und poröses
und/oder polykristallines Silicium sich alle im wesentlichen innerhalb
der Schale und des Überzugs befinden.
Der Excipiensüberzug
oder die Excipiensschale machen einen oralen Verzehr des pharmazeutischen
Produktes für
den Patienten annehmbarer, indem sie den Geschmack und die Oberflächentextur
des Produktes verbessern. Der Excipiensüberzug kann eine oder mehrere
der Substanzen umfassen: Saccharose, Gelatine, Lactose, Dextrose,
Stärke,
Mannit, Cellulose, Cellulosederivate, Dicalciumphosphat, Tricalciumphosphat,
Calciumcarbonat, Calciumsulfat.
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Vorteilhafterweise
wird der Excipiensüberzug
oder die Excipiensschale ausgebildet und hat eine Zusammensetzung,
dass die Schale oder der Überzug
durchbrechbar ist, wenn das Produkt oral verabreicht worden ist.
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Der Überzug oder
die Schale können
als Resultat einer Wechselwirkung zwischen dem pharmazeutischen
Produkt und dem Magentrakt und/oder dem Mund und/oder dem Darm aufgebrochen
werden. Das Aufbrechen des Überzugs
oder der Schale kann aus einer vollständigen Verdauung des Überzugs
oder der Schale resultieren, sobald das pharmazeutische Produkt
oral verabreicht worden ist. Das Brechen kann aus einem Ziehen oder
Verformen des Überzugs
oder der Schale resultieren. Das Brechen des Überzugs oder der Schale erlaubt
ein Aussetzen des porösen
und/oder polykristallinen Siliciums der gastrointestinalen Umgebung
und eine anschließende
Abgabe der Wirksubstanz. Bevorzugter ist der Excipiensüberzug ausgebildet
und hat eine solche Zusammensetzung, dass, sobald das pharmazeutische
Produkt oral verabreicht worden ist, die Schale oder der Überzug vor
Eintritt in den intestinalen Trakt brechbar ist.
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Der Überzug oder
die Schale können
als Resultat einer Wechselwirkung zwischen dem pharmazeutischen
Produkt und dem Magentrakt und/oder Mund gebrochen werden. Das Brechen
des Überzugs
oder der Schale vor Eintritt in den Darm stellt sicher, dass das
poröse
und/oder polykristalline Silicium während seines Durchgangs durch
den Darm der intestinalen Umgebung ausgesetzt wird.
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Vorzugsweise
ist das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt eine Kapsel
und umfasst eine Excipiensschale.
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Vorteilhafterweise
ist das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt eine Tablette
oder ein Pellet und umfasst einen Excipiensüberzug.
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Vorzugsweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt einen Korrosionskatalysator
oder -inhibitator, der die Korrosion des porösen und/ oder polykristallinen
Siliciums katalysiert oder inhibiert.
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Das
oral verabreichbare pharmazeutische Produkt kann einen Oxidationskatalysator
umfassen, der eines oder mehrere der folgenden umfasst:
Kupfer,
Gold, Silber, Eisen, Nickel, Zink, Mangan, Chrom oder Germanium.
Das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt kann ein alkalisches
oder saures Puffersalz umfassen.
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Das
Vorliegen eines Oxidationskatalysators kann die Korrosion des porösen und/oder
polykristallinen Siliciums im gastrointestinalen Trakt unterstützen; dadurch
wird ein weiterer Grad der Kontrolle über den Ort der Arzneimittelabgabe
ermöglicht.
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Vorteilhafterweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt derivatisiertes poröses und/oder
polykristallines Silicium; noch vorteilhafterweise umfasst das derivatisierte
poröse und/oder
polykristalline Silicium eine Si-C- und/oder Si-O-C-Bindung.
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Zu
Zwecken der Klarheit wird ausgeführt, dass
derivatisiertes poröses
Silicum poröses
Silicium ist, das eine im wesentlichen monomolekulare Schicht hat,
die kovalent an mindestens einem Teil der porösen Siliciumoberfläche gebunden
ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt poröses Silicium,
das eine Porosität
von größer als
30 % hat; bevorzugter umfasst das Produkt poröses Silicium mit einer Porosität von größer oder
gleich 70 %.
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Das
poröse
und/oder polykristalline Silicium kann eine solche Struktur haben,
dass das poröse und/oder
polykristalline Silicium eine enterische bzw. magensaftresistente
Oberfläche
hat; eine enterische Oberfläche
ist eine Oberfläche,
die im wesentlichen keine Korrosion aufweist, wenn sie in die Magenumgebung
eingetaucht wird.
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Vorteilhafterweise
hat das poröse
und/oder polykristalline Silicium eine solche Struktur, dass das poröse und/oder
polykristalline Silicium im wesentlichen keine Korrosion aufweist,
wenn es für
Zeiträume
von weniger als 10 min in eine simulierte gastrische Umgebung eingetaucht
wird; bevorzugter, wenn es für
Zeiträume
von weniger als 1 Stunde eingetaucht wird; noch bevorzugter, wenn
es für
Zeiträume von
weniger als 20 Stunden eingetaucht wird.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Wirksubstanz ein colonisches Arzneimittel bzw. Dickdarmarzneimittel;
vorteilhafterweise umfasst das Dickdarmarzneimittel ein oder mehrere
analgetische Polypeptide, ein kontrazeptives Polypeptid, ein orales
Vakzin, ein Wachstumshormon, Insulin, ein Interferon, ein Erythropoietin
und ein Interleukin.
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Poröses und/oder
polykristallines Silicium wird im Magentrakt nicht merklich korrodiert;
und es ist somit möglich,
poröses
und/oder polykristallines Silicium zu verwenden, um Dickdarmarzneimittel
vor der gastrischen Umgebung zu schützen. Außerdem wird poröses und/
oder polykristallines Silicium im Darm korrodiert. Dies macht poröses und/oder
polykristallines Silicium zu einem idealen Träger für colonische Arzneimittel bzw.
Dickdarmarzneimittel; sobald das Arzneimittel den Magen passiert
hat, korrodiert das poröse
und/oder polykristalline Silicium unter Freisetzung des Arzneimittels.
Die Tatsache, dass poröses
und/ oder polykristallines Silicium in der gastrischen Umgebung
nicht korrodiert, ist unerwartet, da eine Korrosion von porösem und/oder
polykristallinem Silicium in simulierten Körperfluiden gezeigt wurde.
Es ist überraschend,
dass poröses
und/oder polykristallines Silicium in simulierten Körperflüssigkeiten
korrodiert wird, aber in der viel raueren gastrischen Umgebung nicht
korrodiert wird oder minimale Korrosion zeigt.
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Vorteilhafterweise
umfasst das pharmazeutische Produkt einen elektronischen Schaltkreis.
Der elektronische Schaltkreis kann einen integrierten Siliciumschaltkreis
umfassen. Der elektronische Schaltkreis kann auch einen Radioempfänger und/
oder -sender umfassen.
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Der
elektronische Kreislauf kann mindestens einen Teil einer Zeitgebungsvorrichtung
bilden. Die Zeitgebungsvorrichtung kann verwendet werden, um die
Zeit der Freisetzung einer Wirksubstanz nach Verabreichung zu kontrollieren.
Die Zeitgebungsvorrichtung (timing device) kann auch verwendet werden,
um eine Freisetzung einer Wirksubstanz in Intervallen zu kontrollieren,
wenn das pharmazeutische Produkt durch den gastrointestinalen Trakt
geht.
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Poröses Silicium
wird durch Anodisieren von massenkristallinem Silicium gebildet
und ist so relativ leicht mit Hilfe eines integrierten Siliciumschaltkreises
mit porösem
Silicium zu assoziieren; der Schaltkreis kann aus derselben Probe
massenkristallinem Silicium gebildet werden, aus dem das poröse Silicium
abgeleitet wurde.
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Das
Vorliegen eines Funksenders und/oder -empfängers kann vorteilhaft sein,
da dieser eine Kontrolle über
die Freisetzung des Arzneimittels ermöglicht. Der Sender kann verwendet
werden, um Signa le an das oral verabreichbarer pharmazeutischer Produkt
zu senden oder Signale von diesem zu empfangen. Der Empfänger kann
verwendet werden, um Signale zu empfangen, die das oral verabreichbare pharmazeutische
Produkt instruieren, das Arzneimittel an einem passenden Punkt im
gastrointestinalen Trakt freizusetzen.
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Vorzugsweise
umfasst das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt ein Heizmittel
zum Erwärmen
des porösen
und/oder polykristallinen Siliciums. Das Heizmittel kann ein magnetisches
Material umfassen. Das Heizmittel kann Mittel zum Anlegen einer
Potentialdifferenz durch mindestens einen Teil des porösen und/oder
polykristallinen Siliciums umfassen. Das Mittel zum Anlegen einer
Potentialdifferenz kann eine Schicht leitfähigen Materials in elektrischem
Kontakt mit dem porösen
und/ oder polykristallinen Silicium umfassen; die Potentialdifferenz kann
durch elektrochemische Wechselwirkung zwischen dem leitenden Material,
dem porösen und/oder
polykristallinen Silicium und der gastrointestinalen Umgebung erzeugt
werden. Die Schicht leitenden Materials, die mit dem porösen und/oder polykristallinem
Silicium in Kontakt steht, kann eine oder mehrere der folgenden
Substanzen umfassen: Gold, Silber, Kupfer, Zink, Magnesium, Aluminium und
Massen-kristallines Silicium. Die Potentialdifferenz kann auch aus
der Bildung eines elektrischen Kontaktes zwischen porösem und
polykristallinem Silicium resultieren, wobei das poröse und polykristalline
Silicium jeweils elektrochemisch mit der gastrointestinalen Umgebung
Wechsel wirkt.
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Vorteilhafterweise
kann das oral verabreichbare pharmazeutische Produkt ein Reservoir
umfassen, das die Wirksubstanz enthält; vorteilhafter wird das
Reservoir mindestens teilweise durch eine Wand definiert, die aus
dem porösen
und/oder polykristallinem Silicium gebildet ist.
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Sobald
das pharmazeutische Produkt in den gastrointestinalen Trakt eintritt,
kann das poröse und/oder
polykristalline Silicium eine Barriere bilden, die das Reservoir
von der gastrointestinalen Umgebung trennt. Die gastrointestinale
Umgebung kann die Barriere korrodieren, so dass die Wirksubstanz der
gastrointestinalen Umgebung ausgesetzt wird. Das pharmazeutische
Produkt kann auch eine Vielzahl von Reservoirs umfassen, wobei jedes
Reservoir eine poröse
und/oder polykristalline Siliciumbarriere damit verbunden hat. Das
poröse
und/oder polykristalline Silicium kann derart hergestellt werden, dass
jede Barriere mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit korrodierbar
ist, so dass die Inhalte des Reservoirs im Lauf der Zeit nacheinander
freigesetzt oder exponiert werden. Die Barrieren können unterschiedliche
Abmessungen haben, wobei die Abmessungen so sind, dass die Inhalte
des Reservoirs mit der Zeit nacheinander exponiert oder freigesetzt
werden. Die Barrieren können
unterschiedliche Abmessungen haben, so dass die Inhalte der Reservoirs nacheinander
im Lauf der Zeit freigesetzt oder exponiert werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines oral verabreichbaren pharmazeutischen Produkts
bereit, wobei das Verfahren den Schritt des Nehmens einer Siliciumprobe
und Verarbeiten des Siliciums in die Form einer oral verabreichbaren
Probe von porösem
und/oder polykristallinem Silicium umfasst.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung einer oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes außerdem
den Schritt der Bildung eines Excipiensüberzugs oder einer Excipiensschale derart,
dass das poröse
und/oder polykristalline Silicium im wesentlichen in der Schale
oder in dem Überzug
ist, und derart, dass die Excipiensschale oder der Excipiensüberzug,
wenn das pharmazeutische Produkt oral verabreicht worden ist, durchbrechbar
ist. Bevorzugter umfasst das Produkt poröses Silicium und umfasst der
Verarbeitungsschritt den Schritt des Anodisierens einer Probe aus
massenkristallinem Silicium. Noch bevorzugter ist die Probe aus
massen-kristallinem Silicium ein Siliciumwafer und umfasst der Verarbeitungsschritt
den Schritt des Zerteilens des Siliciumwafers.
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Das
Zerteilen des Siliciumwafers kann vor oder nach dem Schritt des
Anodisierens erfolgen.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes außerdem
den Schritt des Einführens
einer Wirksubstanz in das poröse
und/oder polykristalline Silicium.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes außerdem
die Schritte (i) Bilden eines Reservoirs derart, dass das Reservoir
mindestens teilweise durch das poröse und/oder polykristalline
Silicium gebunden ist, und (ii) Anordnen der Wirksubstanz im Reservoir.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes den Schritt einer Bildung mindestens
eines Reservoirs.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes den Schritt eines Einführens eines Oxidationskatalysators,
der die Oxidation des porösen
und/oder polykristallinen Siliciums oxidiert, in das poröse und/oder
polykristalline Silicium. Bevorzugter umfasst der Oxidationskatalysator
eines oder mehrerer der folgenden: Kupfer, Gold, Silber, Eisen,
Nickel, Zink, Mangan, Chrom oder Germanium.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Wirksubstanz ein Dickdarmarzneimittel. Bevorzugter umfasst
das Dickdarmarzneimittel eine oder mehrere der Substanzen: ein analgetisches
Polypeptid, ein kontrazeptives Polypeptid, ein orales Vakzin, ein
Wachstumshormon, Insulin, ein Interferon, ein Erythropoietin und
ein Interleukin.
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Vorzugsweise
umfasst das pharmazeutische Produkt zur oralen Verabreichung poröses Silicium und
wird die Anodisierung derart durchgeführt, dass das poröse Silicium
eine Porosität
von mehr als 30 % hat; bevorzugter wird die Anodisierung so durchgeführt, dass
die Porosität
70 % oder höher
ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines oral verabreichbaren
pharmazeutischen Produktes den Schritt der Bildung eines integrierten
Siliciumschaltkreises.
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Nach
einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung
eines pharmazeutischen Produktes, das poröses und/oder polykristallines
Silicium und eine Wirksubstanz umfasst, bei der Herstellung eines
Medikaments zur Behandlung einer intestinalen oder rektalen Erkrankung
bereit.
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Nach
einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung
eines pharmazeutischen Produktes, umfasst poröses und/oder polykristallines
Silicium und eine Wirksubstanz bei der Herstellung eines Medikaments
zur Behandlung einer intestinalen oder rektalen Erkrankung über orale Verabreichung
des Medikaments bereit.
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Nach
einem fünften
Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein oral verabreichbares
pharmazeutisches Produkt, umfassend poröses und/oder polykristallines
Silicium und eine Wirksubstanz, bereit, wobei das Produkt für eine Verwendung
in einem Verfahren zur Behandlung eines menschlichen oder tierischen
Körpers
bestimmt ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Wirksubstanz ein Dickdarmarzneimittel.
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Nach
einem sechsten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Suppositorium
bereit, das poröses
und/oder polykristallines Silicium umfasst.
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Das
Suppositorium kann zur rektalen, vaginalen oder urethralen Verabreichung
angepasst sein. Die Struktur des porösen und/ oder polykristallinen Siliciums,
das im Suppositorium verwendet wird, kann so sein, dass das poröse und/oder
polykristalline Silicium im Körper
eines Patienten, in den es über eine
dieser Routen Zutritt gefunden hatte, korrodierbar ist.
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Vorzugsweise
ist das Suppositorium für
eine rektale Verabreichung angepasst.
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Das
Suppositorium sollte eine Gestalt und Abmessungen haben, die eine
rektale Verabreichung erlauben. Rektale Suppositorien können 20
bis 40 mm lang sein, einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
haben und an jedem Ende eine Verjüngung haben.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Suppositorium einen Einführungsüberzug oder eine Einführungsschale,
der bzw. die so angeordnet ist, dass das poröse und/oder polykristalline
Silicium im wesentlichen innerhalb des Einführungsüberzugs lokalisiert ist. Noch
vorteilhafter ist der Einführungsüberzug oder
die Einführungsschale
so, dass er/sie schmilzt und/oder sich auflöst und/oder verformt wird,
sobald das Suppositorium rektal verabreicht worden ist, so dass
das poröse und/oder
polykristalline Silicium der anorektalen oder intestinale Umgebung
ausgesetzt wird.
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Der
Einführungsüberzug oder
die Einführungsschale
können
eine Substanz umfassen, die eine Schmelztemperatur zwischen 35°C und 45°C hat.
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Vorzugsweise
umfasst das Suppositorium eine Wirksubstanz. Bevorzugter umfasst
das Suppositorium ein colonisches oder rektales Arzneimittel. Noch
bevorzugter umfasst das Suppositorium eine oder mehrere der folgenden
Substanzen: ein analgetisches Polypeptid, ein kontrazeptives Polypeptid,
ein orales Vakzin, ein Wachstumshormon, Insulin, ein Interferon,
ein Erythropoietin und ein Interleukin.
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Zu
Zwecken der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "rektales Arzneimittel" ein Arzneimittel,
das am besten im rektalen Bereich abgegeben wird.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Suppositorium ein Reservoir, das die Wirksubstanz enthält. Noch vorteilhafter
ist das Reservoir mindestens teilweise mit mindestens einem Teil
des porösen
und/oder polykristallinen Siliciums gebunden.
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Vorzugsweise
umfasst das Suppositorium einen integrierten Siliciumschaltkreis.
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Nach
einem siebten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung eines rektalen Suppositoriums bereit, das den Schritt
Aufnehmen einer Siliciumprobe und Verarbeiten des Siliciums unter
Bildung einer rektal verabreichbaren Probe an porösem und/oder
polykristallinem Silicium umfasst.
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Die
Struktur des porösen
und/ oder polykristallinen Siliciums, das in dem rektal verabreichbaren Suppositorium
verwendet wird, kann so sein, dass das poröse und/oder polykristalline
Silicium in Körperteilen
eines Patienten, die über
das Rektum zugänglich
sind, korrodierbar ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Suppositoriums außerdem den Schritt
eines Bildens eines Einführungsüberzugs oder
einer Einführungsschale
derart, dass das poröse
und/oder polykristalline Silicium im wesentlichen innerhalb der
Schale oder des Überzugs
ist, und in einer Weise, dass die Einführungsschale oder die Einführungsbeschichtung,
wenn das pharmazeutische Produkt rektal verabreicht worden ist,
brechbar ist.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines rektal verabreichbaren
Suppositoriums den Schritt einer Anodisierung einer Probe massenkristallinen
Siliciums unter Bildung von porösem
Silicium. Bevorzugter ist die Probe aus massenkristallinem Silicium
ein Siliciumwafer und umfasst der Verarbeitungsschritt den Schritt
eines Zerteilens des Siliciumwafers. Noch bevorzugter wird die Anodisierung
derart durchgeführt,
dass das poröse
Silicium eine Porosität
von mehr als 30 % hat.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Suppositoriums außerdem den Schritt
eines Einführens
einer Wirksubstanz in das poröse
und/oder polykristalline Silicium. Noch vorteilhafter umfasst die
Wirksubstanz ein Dickdarmarzneimittel und/ oder ein anorektales
Arzneimittel.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Suppositoriumsferner
die Schritte (i) Bilden eines Reservoirs derart, dass das Reservoir mindestens
teilweise durch das poröse
und/oder poly kristalline Silicium gebunden ist, und (ii) Anordnen einer
Wirksubstanz innerhalb des Reservoirs. Bevorzugter umfasst die Wirksubstanz
ein Dickdarmarzneimittel und/ oder ein anorektales Arzneimittel.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Suppositoriums den Schritt
einer Bildung eines integrierten Siliciumschaltkreises aus dem massenkristalinen
Silicium.
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Nach
einem achten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Verabreichung einer Wirksubstanz an den Darmtrakt eines Tiers
oder eines Menschen bereit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
(i) orale Verabreichung eines pharmazeutischen Produktes, das poröses und/oder
polykristallines Silicium und eine Wirksubstanz umfasst, und (ii)
das pharmazeutische Produkt in den Darmtrakt passieren lassen.
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Nach
einem neunten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Verabreichung einer Wirksubstanz an den Darm oder das Rektum
eines Tiers oder Menschen bereits, wobei das Verfahren den Schritt
einer rektalen Verabreichung eines pharmazeutischen Produktes, das
poröses
und/oder polykristallines Silicium und eine Wirksubstanz umfasst,
umfasst.
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Nach
einem zehnten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine oral
verabreichbare Zusammensetzung bereit, die poröses und/oder polykristallines
Silicium umfasst.
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Vorzugsweise
umfasst die oral verabreichbare Zusammensetzung eine Wirksubstanz.
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Vorteilhafterweise
ist die oral verabreichbare Zusammensetzung fähig, sich im Darmtrakt eines Tiers
oder Menschen unter Freisetzung der Wirksubstanz zu lösen, ist
aber im gastrischen Trakt des Menschen oder des Tiers im wesentlichen
unlöslich.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft anhand der folgenden Zeichnungen
beschrieben:
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines pharmazeutischen Produktes gemäß der Erfindung,
wobei das Produkt eine Reservoirtablette ist;
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2 bis 4 zeigen
schematische Darstellungen der Herstellungsschritte, die bei der
Herstellung des in 1 dargestellten pharmazeutischen
Produktes involviert sind;
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines pharmazeutischen Produktes gemäß der Erfindung,
wobei das Produkt eine Trägertablette
ist;
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines pharmazeutischen Produktes gemäß der Erfindung,
wobei das Produkt eine Zeitgebungsvorrichtung (timing device) umfasst;
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines Suppositoriums gemäß der Erfindung;
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8 zeigt
SEM-Bilder einer Probe von porösem
Silicium, das eine Porosität
von 75 % hat, das für
eine Reihe unterschiedlicher Zeitintervalle in simulierter Magenflüssigkeit
eingetaucht wurde;
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9 zeigt
SEM-Bilder einer Probe von porösem
Silicium mit einer Porosität
von 75 %, die für eine
Reihe unterschiedlicher Zeitintervalle in simuliertes intestinales
Fluid eingetaucht worden war; und
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10 zeigt
SEM-Bilder von porösem
Silicium mit einer Porosität
von 80 %, das für
eine Reihe unterschiedlicher Zeitintervalle in simulierte intestinale
Flüssigkeit
eingetaucht worden war.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines pharmazeutischen Produktes gemäß der Erfindung.
Das Produkt ist für
einen oralen Verzehr durch einen Patienten geeignet und ist eine
Reservoirtablette 14, die ein Reservoir 1, eine
poröse
Siliciumbarriere 2, einen Körper 3 aus massenkristallinem
Silicium und einen Excipiensüberzug 4 hat.
Zu Zwecken der vorliegenden Beschreibung ist eine Reservoirtablette
als eine Tablette definiert, die mindestens ein Reservoir umfasst,
wobei eine Wirksubstanz in dem Reservoir oder in mindestens einem
der Reservoire angeordnet ist. Der Siliciumkörper umfasst eine erste Körperkomponente 5 und
eine zweite Körperkomponente 6.
Das Reservoir enthält
eine Wirksubstanz 12.
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Das
Verfahren, durch welches die Reservoirtablette hergestellt werden
kann, ist in den 2 bis 4 schematisch
gezeigt. 2 zeigt einen ersten Siliciumwafer 7,
und 3 zeigt einen zweiten Silciumwafer 8.
Der erste Wafer 7 ist mikromaschinell behandelt, um eine
Vielzahl erster Körperkomponenten 9 bereitzustellen,
und der zweite Wafer 8 wird mikromaschinell behandelt,
um eine Vielzahl zweiter Körperkomponenten 10 bereitzustellen.
Dann wird eine Oberfläche
des ersten Wafers in wässriger
HF anodisiert, wie es im US-Patent Nr. 5,348,618 beschrieben ist,
um eine Schicht aus porösem
Silicium zu bilden. Der erste Wafer und der zweite Wafer 7, 8 werden
zusammen mit der Wirksubstanz 12 kombiniert und die Wafer 7, 8 werden
miteinander verbunden, wie es in 4 gezeigt
ist. Die Wirksubstanz kann in die Körperkomponenten 8, 9 eingeführt werden,
indem die Substanz in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wird,
die Komponenten 8, 9 mit der solvatisierten Wirksubstanz
beschichtet werden und die Substanz durch Kapillarwirkung in die
Komponenten 8, 9 gehen gelassen werden. Die Anordnung
der gebundenen Wafer 7, 8 ist so, dass eine Vielzahl
von Reservoiren gebildet wird, von denen jedes die Wirksubstanz 12 enthält. Die
gebundenen Wafer werden dann unter Bildung einer Vielzahl von Siliciumkörpern 1 zerteilt, wie
es in 4 gezeigt wird; jeder Körper wird dann in einen Excipiensüberzug eingeschlossen.
Die Abmessungen und die Oberflächentextur
der Reservoirtablette sind so, dass die Tablette für eine orale
Verabreichung geeignet ist.
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Die
Reservoirtablette ist für
Dickdarmarzneimittel geeignet, die dem Dickdarm eines Patienten zugeführt werden
müssen
und die daher vor der gastrischen Umgebung geschützt werden müssen. Der Excipiensüberzug wird
vom Patienten verdaut, bevor er den Darm erreicht. Die poröse Siliciumbarriere
ist gegenüber
der gastrischen Umgebung resistent, so dass die Wirksubstanz in
chemisch unverändertem Zustand
in den Darm gehen kann. Die poröse
Barriere wird dann korrodiert, was zu einer Freisetzung des Dickdarmarzneimittels
führt.
Der genaue Ort, an dem das Arzneimittel freigesetzt wird, hängt von
der Zeit ab, die zur Korrosion der Barriere benötigt wird, welche wiederum
von der Korrosionsrate und den Abmessungen der Barriere abhängt. Die
Abmessungen der Barriere können
verändert
werden, indem die Dauer der HF-Anodisierung und die Bedingungen, unter
den das Ätzen
durchgeführt
wird, verändert werden.
Eine Reihe von Faktoren beeinflussen die Korrosionsrate und diese
werden nachfolgend diskutiert.
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5(a) und (b) sind
schematische Darstellungen eines pharmazeutischen Produktes gemäß der Erfindung. 5(a) zeigt ein Pro dukt, das für eine orale Verabreichung
an einen Patienten geeignet ist; das Produkt ist eine Trägertablette 15,
die einen Körper
aus massenkristallinem Silicium 1, eine Excipienssubstanz 4 und
einen Trägerbereich 2 aus porösem Silicium
umfasst. Zu Zwecken dieser Beschreibung ist eine Trägertablette
als eine Tablette definiert, in der eine Wirksubstanz innerhalb
eines Bereichs aus porösem
und/ oder polykristallinem Silicium vor Freisetzung in einem Patienten
gespeichert wird. Die Trägertablette 15 kann
in ähnlicher Weise
wie die, durch die die Reservoirtablette 14 hergestellt
wird, produziert werden. Ein Wafer wird durch Anodisieren eines
Siliciumwafers porosifiziert, der Wafer wird dann unter Bildung
einer Vielzahl poröser Trägerbereiche 2 zerteilt.
Jeder poröse
Trägerbereich 2 wird
dann in einer Excipienssubstanz 4 eingehüllt. Ein
schematischer Querschnitt des Trägerbereichs 2 aus
porösem
Silicium ist in 5(b) gezeigt. Die Poren P sind
durch Zwischenporenbereiche I aus Silicium voneinander getrennt.
Wenn die Poren P ausreichend nahe aneinander sind, dann werden die Abmessungen
der Zwischenporenbereiche so eng, dass Siliciumquantumdrähte gebildet
werden.
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Das
in 5 dargestellte pharmazeutische Produkt umfasst
außerdem
eine Wirksubstanz, die durch das poröse Silicium verteilt ist. Die
Wirksubstanz kann in den Poren vorliegen, beispielsweise können Moleküle der Wirksubstanz
an die Oberfläche
des Siliciums gebunden sein, in dem die Poren gebildet sind. Die
Verteilung der Wirksubstanz in den Poren kann erreicht werden, indem
der poröse
Trägerbereich 2 in
eine Lösung
der Wirksubstanz gegeben wird, so dass die Substanz aus der Lösung in
die Poren geht. Alternativ könnte
die Wirksubstanz in der wässrigen
HF-Lösung
vorliegen, die verwendet wird, um den Masse-Siliciumkörper zu
anodisieren; dabei wird die Wirksubstanz in den Poren, wie sie ausgebildet
sind, abgeschieden. Die Wirksubstanz kann auch durch Innenimplantation
der Wirksubstanz in die Zwischenporenbereiche in den Siliciumwafer
eingeführt werden,
der Wafer wird dann geglüht
und anodisiert, wodurch eine Schicht aus porösem Silicium erhalten wird.
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Die
Trägertablette
kann verwendet werden, um ein Dickdarmarzneimittel abzugeben. Der
Excipiensüberzug 4 der
Trägertablette
wird im Magen des Patienten verdaut. Der poröse Träger 2 ist gegenüber der
gastrischen Umgebung resistent, so dass das Dickdarmarzneimittel
fähig ist,
in den Darm zu gehen, wo eine Korrosion des porösen Siliciumträgers 2 zu einer
unverzüglichen
Freisetzung des Arzneimittels führt.
Der Ort und die Rate, an dem/mit der das Arzneimittel freigesetzt
wird, hängt
von der Korrosionsgeschwindigkeit des porösen Siliciums ab.
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Die
Korrosionsgeschwindigkeit kann variiert werden, indem die Porosität des porösen Siliciums variiert
wird, hohe Porositäten
führen
zu hohen Korrosionsgeschwindigkeiten. Die Korrosionsgeschwindigkeit
kann auch durch Verwendung eines Korrosionskatalysators oder -inhibitors
erhöht
werden.
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Ein
weiterer Weg, durch den die Korrosionsrate bzw. -geschwindigkeit
erhöht
werden kann, ist die Erwärmung
des porösen
und/oder polykristallinen Siliciums, aus dem das pharmazeutische
Produkt besteht. Ein Heizmittel, das einen Streifen aus magnetischem
Material, wie z.B. Eisen, umfasst, kann mit dem porösen und/oder
polykristallinen Bereich in Kontakt gebracht werden. Dann kann ein
Magnetfeld in der Weise an das Heizmittel angelegt werden, dass
Wirbelströme
im Streifen entwickelt werden. In dem Fall, in dem das pharmazeutische
Produkt poröses
Silicium umfasst, kann das Heizmittel ein magnetisches Material
umfassen, das in das Massen-kristalline Silicium innenimplantiert
worden ist, aus welchem das poröse
Silicium gebildet worden ist. Das innenimplantierte magnetische
Material kann in ähnlicher
Weise erwärmt
werden, indem ein magnetisches Feld an das poröse Silicium angelegt wird.
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Alternativ
kann das Heizmittel einen Widerstandsdraht umfassen und kann an
eine Stromquelle angeschlossen sein, wobei der Fluss des elektrischen
Stroms durch den Widerstandsdraht eine Erwärmung des porösen und/oder
polykristallinen Siliciums bewirkt. Noch ein weiterer Weg, auf dem
das poröse
und/oder polykristalline Silicium erwärmt werden kann, ist das Anlegen
einer Potentialdifferenz durch das poröse und/oder polykristalline
Silicium, so dass ein elektrischer Strom durch den porösen und/oder
polykristallinen Bereich geht. Der Stromfluss durch das poröse und/oder
polykristalline Silicium erwärmt
den Bereich und seine Umgebungen.
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Durch
den Bereich des porösen
und/ oder polykristallinen Siliciums kann auf verschiedene Weise
eine Potentialdifferenz angelegt werden. Was 5 angeht,
so kann eine Metallschicht, z.B. Gold, auf dem porösen Trägerbereich 2 oder
auf dem Körper
aus massenkristallinem Silicium 1 abgeschieden werden;
das edlere Metall oder der Halbleiter, bildet die Anode, wenn er
bzw. es der GI-Umgebung ausgesetzt wird. Eine ähnliche Wirkung kann durch
Verwendung eines Siliciumkörpers 1 erreicht
werden, der aus degenerativ dotiertem massenkristallinem Silicium
gebildet ist, wobei eine Potentialdifferenz zwischen dem Trägerbereich 2 und
dem kristallinen Körper 1 als
Resultat der elektrochemischen Wechselwirkung mit der GI-Umgebung
gebildet wird.
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Zur
Herstellung einer Probe, in der ein Metall mit dem kristallinen
Siliciumkörper 1 in
Kontakt steht, wird Metall an einer Seite des Wafers abgeschieden. Es
kann ein guter ohmischer Kontakt zwischen dem Wafer und dem Metall
durch thermisches Sintern des Metalls erreicht werden. Die nicht
beschichtete Seite des Wafers wird dann unter Bildung der Schicht
aus porösem
Silicium anodisiert. Zur Herstellung einer Probe, in der das Metall
mit dem porösen
Trägerbereich 2 in
Kontakt steht, kann das Metall in einfacher Weise durch thermische
Verdampfung auf die poröse Schicht
nach Anodisierung gedampft werden.
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5 zeigt
eine Trägertablette 15,
die einen porösen
Trägerbereich 2 und
einen kristallinen Körper 1 umfasst.
Allerdings ist es möglich,
eine Trägertablette 15 zu
haben, in der die poröse
Trägerregion 2 nicht
mit Massen-kristallinem Silicium in Kontakt steht. Dies kann durch
Anodisierung eines Siliciumwafers unter Bildung einer Schicht aus
porösem
Silicium und danach deutliche Erhöhung der Stromdichte auf einen
Wert und für
einen Zeitraum, dass die Schicht aus porösem Silicium vom Rest des Wafers abgelöst wird,
erreicht werden. Eine derartige abgelöste Schicht aus porösem Silicium
kann in entsprechender Weise mit einer Metallschicht beschichtet werden,
und zwar mit der Absicht, eine Potentialdifferenz zu erzeugen, sobald
die Tablette im GI-Trakt ist.
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Die
Reservoirtablette 14 oder die Trägertablette 15, die
in 1 und 5 dargestellt sind, können außerdem einen
Sensor umfassen, der die Umgebung der Tablette führt. Der Sensor kann den pH oder
die Temperatur der Tablettenumgebung fühlen und kann in den Siliciumkörper integriert
sein, an diesen gebunden sein oder von diesem getrennt sein. Der
Sensor kann verwendet werden, um die Position der Tablette in gastrointestinalem
Trakt zu überwachen.
Sobald der Sensor anzeigt, dass die Tablette die gewünschte Position
erreicht hat, kann das Heizelement unter Freisetzung der Wirksubstanz
erwärmt werden.
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Die
Reservoirtablette oder Trägertablette kann
einen Radiosender und einen Radioempfänger umfassen. Der Radioempfänger und -sender
können in
den Siliciumkörper
integriert sein oder an diesen gebunden sein oder davon getrennt
sein. Der Radioempfänger
und -sender können
verwendet werden, um die Position der Tablette im gastrointestinalen Trakt
von außen
zu überwachen.
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Die
Reservoirtablette oder Trägertablette kann
auch eine Steuerungseinheit in Form eines integrierten Siliciumschaltkreises,
der auf dem Siliciumkörper
ausgebildet ist, umfassen. Die Steuerungseinheit kann Inputsignale
von dem Sensor oder vom Radioempfänger empfangen; und kann Signale
an die Stromquelle des Heizelements oder den Radiosender senden.
Die Steuerungseinheit kann verwendet werden, um die genaue Position
zu bestimmen, an der die Wirksubstanz freigesetzt werden sollte.
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6a und 6b zeigen
schematische Darstellungen eines oral verabreichbaren pharmazeutischen
Produktes gemäß der Erfindung,
das allgemein mit 60 bezeichnet wird. 6a zeigt
die Oberseite des Produktes 60 und 6b zeigt
eine Seite des Produktes 60. Das Produkt 60 ist
eine Trägertablette
und umfasst eine Kontrolleinheit, die eine Zeitgebungsvorrichtung 61 (z.B.
eine Ringoszillatorstruktur) umfasst. Das Produkt 60 umfasst
ferner eine Mikrobatterie 62 (z.B. eine Dünnfilmzelle
auf Lithiumbasis mit einer Kapazität von > 100 μAh),
eine Dickfilmkathode 63 (z.B. 5 bis 50 μm Au-Film), eine Passivierungsschicht 64 (z.B.
eine Schicht aus Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid), Metallspuren 65 und 66, eine
Dünnfilmanode 67 (z.B.
1 bis 10 μm
Au), einen porösen
Siliciumträgerbereich 68 und
einen Bereich 69 aus Siliciummasse. Eine Wirksubstanz ist
durch den porösen
Trägerbereich 68 verteilt.
Das Produkt 60 umfasst weiter einen Excipiensüberzug 601.
Die Mikrobatterie 62 und die damit verbundene Schaltanordnung
sind so entwickelt, dass sie ein Potential an den Trägerbereich 68 aus
porösem
Silicium anlegen. Die Zeitgebungsvorrichtung 61 kontrolliert
das Anlegen der Potentialdifferenz, wobei das Potential entweder
in Intervalle oder mit einem vorbestimmten Intervall ab oraler Verabreichung
des Produktes 60 angelegt wird.
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Die
Funktion der Passivierungsschicht 64 besteht darin, die
Anode 67, metallische Spuren 65, 66 und
die Batterie 62 zu schützen.
Die Passivierungsschicht verdeckt die Dickfilmkathode 63 nicht, so
dass nach oraler Verabreichung die Kathode 63 der GI-Umgebung
ausgesetzt wird.
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Die
Wirkung der Anlegung des Potentials an den porösen Bereich 68 kann
der sein, dass die Freisetzung einer Wirksubstanz gefördert wird.
Beispielsweise kann das Anlegen eines Potentials die Korrosion des
porösen
Bereichs 68 erhöhen.
Wenn Alternativmoleküle
der Wirksubstanz an die Oberfläche
des porösen
Siliciums gebunden sind, kann das Anlegen eines Potentials die Spaltung
solcher Bindungen bewirken. (Es wurde gezeigt (Surface Science 457, L425-L431), dass Adsorbate,
die C-C-n-Bindungen enthalten, ihre Si-C-Bindung durch elektrische Anregung gespalten
haben können.)
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines rektalen Suppositoriums gemäß der Erfindung. Das
Suppositorium hat eine solche Gestalt und Größe, die es für eine rektale
Einführung
geeignet machen. Das rektale Suppositorium umfasst einen Einführungsüberzug 17,
der Kakaobutter umfasst, eine Probe aus porösem Silicium 18 und
eine Wirksubstanz, die im porösen
Silicium 18 verteilt ist. Ein Teil der Kakaobutter kann
bei Einführung
des Suppositoriums in das Rektum geschmolzen werden, die geschmolzene
Butter bildet eine Schmierung zur Einführung. Sobald das Suppositorium
eingeführt
ist, wird die Kakaobutter im rektalen Bereich aufgebrochen, wobei
das poröse
Silicium (18) der rektalen oder intestinalen Umgebung ausgesetzt
wird. Das poröse
Silicium 18 korrodiert in der rektalen Umgebung unter Freisetzung
der Wirksubstanz.
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Oral
verabreichbare pharmazeutische Produkte und Suppositorien gemäß der Erfindung
können
in ähnlicher
Weise unter Verwendung von polykristallinem Silicium hergestellt
werden. Polykristallines Silicium kann durch Standardtechniken abgeschieden
werden, z.B. durch solche, die in Poly-crystalline Silicon for integrated
Circuit Applications" von T.
Kamins, veröffentlicht
durch Kluwer Acad. Publ. 1988, beschrieben sind. Wenn das oral verabreichbare
pharmazeutische Produkt oder Suppositorium eine Wirksubstanz umfasst,
dann könnte
die Wirksubstanz in den Körnern
an den Korngrenzen des polykristallinen Siliciums verteilt sein;
alternativ kann die Wirksubstanz in einem Reservoir, das mindestens teilweise
durch polykristallines Silicium gebunden ist, angeordnet sein.
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Die
folgenden Experimente beweisen die Nützlichkeit von porösem Silicium
als enterisches Material.
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Poröse Siliciumproben
wurden sowohl in simulierter gastrischer Flüssigkeit als auch in simulierter
intestinaler Flüssigkeit,
welche den Formulierungen von Cooper et al (Hydrolysis Studies on
oleamide in simulated GI fluids, Food Additives + Contaminants 12(6),
S. 769-777 (1995))
entsprachen, getestet. Die simulierte gastrische Flüssigkeit
(SGF) wurde hergestellt, indem zuerst 1 M HCl auf 0,07 M und ein Volumen
von 500 cm3 verdünnt wurde. 1,6 g Pepsin und
1 g NaCl wurden dann zugesetzt und die Lösung wurde bei 37°C inkubiert.
Die simulierte intestinale Flüssigkeit
(SIF) wurde hergestellt, indem 6,8 g Kaliumdihydrogenorthophosphat
in 250 ml gelöst
wurden, dann 190 ml 0,2 M Natriumhydroxid und dann 400 ml Wasser
zugegeben wurden.
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Pankreatin
(Schweineenzyme) wurden zu einer steifen Paste (10 g in 20 ml Wasser)
vermischt und dann zugesetzt. Der pH wurde mit 0,2 M Natriumhydroxid
auf 7,5 eingestellt und mit Wasser auf 1 Liter verdünnt, nachdem
0,5 g Cholsäure
(Gallensalze) aufgelöst
worden waren. Die Lösung
wurde bei 37°C
inkubiert.
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Es
wurden Proben aus 4,7 μm
dickem porösem
Silicium (Porosität
70 %) hergestellt, indem ein p*-Substrat anodisiert wurde (100 mA.cm–2 für 5 min in
20%iger wässriger
HF) und anschließend
eine Alterung in Luft durchgeführt
wurde. Diese Proben mit 70%iger Porosität wurden für 5 Stunden, 24 Stunden und
67 Stunden in SIF und 5 Stunden und 6 Wochen in SGF eingetaucht.
Nach 5 Stunden wurde durch Elektronenrastermikroskopie und Röntgenstrahlanalyse
festgestellt, das bei SIF eine deutliche Korrosion erfolgt war;
nach 67 Stunden war das poröse
Silicium vollständig
korrodiert. In SGF wurde die Schicht innerhalb von 5 Stunden deutlich
stärker
oxidiert, allerdings gab es selbst nach 6 Wochen keine signifikante Verdünnung/Korrosion.
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Aus
einem n*-Substrat wurden durch Anodisierung (10 mA.cm–1 für 5 min
in 20% ethanolischer HF) Proben aus 40 μm dickem porösem Silicium mit einer Porosität von 4
%, einer durchschnittlichen Porenweite von 100 nm und einer Oberfläche < 1m2.g–1 hergestellt.
Diese Proben mit 4 % Porosität
zeigten sowohl in SGF als auch SIF eine sehr geringe Korrosion,
selbst wenn die Proben für
einen Zeitraum von 67 Stunden eingetaucht wurden.
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Proben
mit einer Porosität
von 75 % und einer Dicke von 4,3 μm
wurden durch Anodisierung eines p* (0,03 Ωcm)-Substrats mit 100 mA.cm–2 für 1 min
in 20 % ethanolischer HF (gleiche Volumina an 40 Gew.-%iger HF und
Ethanol) hergestellt. Solche Schichten haben eine spezifische Oberfläche von etwa
640 m2.g–1 und
eine durchschnittliche Porenbreite von etwa 10 nm. Wafersegmente
von diesen Poren mit 75 % Porosität wurden für Zeiträume von bis zu 6 Wochen in SGF
eingetaucht. Die 8(a) bis (c) zeigen
SEM-Bilder der Oberfläche
der porösen
Siliciumprobe. 8(a) zeigt ein Bild der Probe
vor Eintauchen, 8(b) zeigt die Probe nach 67 Stunden
Inkubation, und 8(c) zeigt die Probe nach einer
Inkubation von 6 Wochen. Bei der dargestellten Vergrößerung (× 40.000)
sind einzelne Poren erkennbar. Während
der ersten 1 bis 10 Stunden (was einer typischen Durchgangszeit
für den menschlichen
Magen entspricht) SGF-Behandlung wird
nur eine Oxidation des porösen
Siliciums beobachtet. Nach 67 Stunden Einwirkung von SGF ist die Porengröße der vor
Eintauchen in SGF vergleichbar. 8(c) zeigt
die Probe nach einer 6-wöchigen
Inkubation. In diesem Fall gab es einen leichten Anstieg bei der
durchschnittlichen Porengröße, ein
Anstieg, der für
eine leichte Korrosion indikativ ist.
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Die 9(a) bis (d) zeigen
SEM-Bilder von Proben von Silicium mit 75% Porosität, dessen Herstellung
oben beschrieben ist, nach Einwirkung von SIF. Die SEM-Bilder entsprechen
einer Vergrößerung von
2.000, bei der die einzelnen Poren nicht erkennbar sind. 9(a) zeigt eine Probe, bevor diese SIF ausgesetzt
war. Die 9(b), (c) und (d) zeigen dieselbe Probe nach einer Einwirkung von
16, 24 bzw. 30 Stunden. 9(b) zeigt,
dass nach 16 Stunden im wesentlichen keine Korrosion aufgetreten
ist (die dunkleren Patches, die auf diesem Bild vorliegen, beruhen
eher auf einer organischen Abscheidung als auch einer Korrosion).
Das rissige Aussehen der Schichten in den 9(c) und 9(d) rührt
von einer nicht-einheitlichen Erhöhung der Porosität, verursacht
durch SIF-Angriff, her. Die Strukturen, die in den 9(b) und (c) gezeigt sind,
zerfallen als Resultat dieser Erhöhung der Porosität in Luft.
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Eine
Probe aus porösem
Silicium mit einer Porosität
von 80 % und einer Dicke von 4,5 μm
wurde durch Anodisieren eines p* (40 Ωcm)-Substats mit 20mA.cm–2 für 5 Minuten
in 20%iger ethanolischer HF hergestellt. Solche Schichten haben
eine spezifische Oberfläche
von 906 m2.g–1 und
eine durchschnittliche Porenweite von etwa 5 nm. Diese Proben mit
einer Porosität
von 80 % wurden für
2, 4, 6, 8 und 24 Stunden in SIF eingetaucht. 10 zeigt SEM-Bilder
(× 2.000-fache Vergrößerung); 10(a) zeigt die Probe vor Eintauchen in SIF, die 10(b), (c) und (d) zeigen die Proben nach 4, 6 bzw. 8 Stunden. 10(b) zeigt, dass innerhalb von nur 4 Stunden
eine ausreichende Korrosion in SIF auftritt, um eine isolierte Rissfortpflanzung
während
eines anschließenden
Trocknens zu initiieren. Dies steht im Gegensatz zu 10(b), in der nach 16 Stunden SIF keine Korrosion
erfolgt war. Eine wesentliche Korrosion erfolgt dann zwischen 4
und 8 Stunden Eintauchen in SIF (10(c) und (d)).
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Tests,
die ein Eintauchen in SIF beinhalten, wurden auch an Proben durchgeführt, die
durch Eintauchen in SGF für
1 Stunde vorbehandelt worden waren. Diese Tests zeigten, dass eine
durch SIF induzierte Korrosion durch einen früheren Kontakt mit der simulierten
gastrischen Umgebung nicht inhibiert wurde.
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Die
Korrosionsgeschwindigkeit des porösen Siliciums in SIF kann somit
kontrolliert werden, indem die Mikrostruktur des porösen Siliciums
kontrolliert wird. Massenkristallines Silicium und makroporöses Silicium
(mit 4 % Porosität)
weisen sehr geringe Korrosionsraten auf, wohingegen mesoporöses Silicium hoher
Porosität
(> 70 %) hohe Korrosionsraten
aufweist. Die Durchgangszeiten sind 1 bis 10 Stunden für den Magen,
3 bis 4 Stunden für
den Dünndarm und
20 bis 30 Stunden für
den Dickdarm (Colonic Drug Targeting Band 6, Nr. 2, S. 129 bis 149
(1998)). Die 9 und 10 zeigen,
dass eine Korrosion zeitlich gesteuert werden kann, so dass sie
vor Eintritt des pharmazeutischen Produkts in den Dickdarm oder
in späteren
Stufen des Transports durch den Dickdarm beginnt.