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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung eines Inklusionskomplexes,
umfassend acylierte Cyclodextrin-Wirtsmoleküle und Gastmoleküle, ein
neues Verfahren zur Herstellung von Trägerpolymer und Acyliertes-Cyclodextrin:Gastmolekül-Inklusionskomplex-Kompositen
durch Schmelzvermischung, neue Inklusionskomplexe, umfassend acylierte
Cyclodextrin-Wirtsmoleküle
und Gastmoleküle,
neue Komposite, umfassend ein Trägerpolymer
und einen Acyliertes-Cyclodextrin:Gastmolekül-Inklusionskomplex, geformte
Gegenstände,
umfassend ein Trägerpolymer
und einen Acyliertes-Cyclodextrin:Gastmolekül-Inklusionskomplex, fähig zur verzögerten Freisetzung
von Gastmolekülen,
und medizinische Vorrichtungen, umfassend ein Trägerpolymer und einen Acyliertes-Cyclodextrin:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex,
der zur verzögerten
Freisetzung von Gastmolekülen
in der Lage ist.
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Hintergrund
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Cyclodextrine
(CDs) sind cyclische Oligomere von Glukose, welche typischerweise
6, 7 oder 8 Glukosemonomere enthalten, die durch α-1,4-Bindungen
verknüpft
sind. Diese Oligomere werden üblicherweise α-CD, β-CD bzw. γ-CD genannt.
Höhere
Oligomere mit bis zu 12 Glukosemonomeren sind bekannt, aber ihre Herstellung
ist schwieriger. Jede Glukose-Einheit besitzt drei Hydroxyle, welche
an den Positionen 2, 3 und 6 verfügbar sind. Daher weist α-CD 18 Hydroxyle
oder 18 Substitutionsstellen verfügbar auf und kann einen Maximum-Substitutionsgrad
(DS) von 18 aufweisen. In ähnlicher
Weise besitzen β-CD
und γ-CD
einen Maximum-DS von 28 bzw. 24. Der DS wird häufig als der durchschnittliche
DS ausgedrückt,
was die Zahl an Substitutenten, dividiert durch die Zahl an Glukosemonomeren
in dem Cyclodextrin ist. Zum Beispiel hätte ein vollständig acyliertes β-CD einen
DS von 21 oder einen durchschnittlichen DS von 3. In Hinsicht auf
die Nomenklatur wird dieses Derivat Heptakis(2,3,6-tri-O-acetyl)-β-cyclodextrin
genannt, was typischerweise zu Triacetyl-β-cyclodextrin abgekürzt wird.
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Die
Herstellung von CD beinhaltet zuerst das Behandeln von Stärke mit
einer α-Amylase,
um das Molekulargewicht der Stärke
teilweise zu senken, gefolgt von Behandlung mit einem als Cyclodextrin-Glucosyl-Transferase
bekanntem Enzym, das die cyclische Struktur bildet. Durch Ausführen der
Reaktion in Gegenwart von ausgewählten
organischen Verbindungen, z. B. Toluol, werden kristalline CD-Komplexe
gebildet, welche die Isolierung von CD mit einer vorbestimmten Ringgröße erleichtern.
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Topologisch
kann CD als ein Toroid widergegeben werden, in dem die primären Hydroxyle
auf dem kleineren Umkreis lokalisiert sind und die sekundären Hydroxyle
auf dem größeren Umkreis
lokalisiert sind. Aufgrund dieser Anordnung ist das Innere des Torus
hydrophob, wohingegen das Äußere ausreichend
hydrophil ist, um das Lösen
des CD in Wasser zu gestatten. Dieser Unterschied zwischen den inneren
und äußeren Flächen ermöglicht,
dass das CD oder ausgewählte
CD-Derivate als ein Wirtsmolekül
wirken und Inklusionskomplexe mit hydrophoben Gastmolekülen bilden,
vorrausgesetzt, dass das Gastmolekül die richtige Größe aufweist,
um in die Höhlung
zu passen. Der CD-Inklusionskomplex kann dann in Wasser gelöst werden,
wodurch die Einbringung eines unlöslichen oder kaum löslichen
Gastmoleküls
in eine wässrige
Umgebung vorgesehen wird. Diese Eigenschaft macht CDs und wasserlösliche CD-Derivate
besonders nützlich
in der pharmazeutischen, kosmetischen und Lebensmittel-Industrie.
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Seit
kurzem bestand ein gewisses Interesse an der Entwicklung von CD-Derivaten,
welche als Wirtsmoleküle
für hydrophile
Gastmoleküle
dienen könnten.
Das Hauptinteresse bestand an der verzögerten Freisetzung von wasserlöslichen
Arzneimitteln. Acylierte Cyclodextrin-Derivate, wie Heptakis(2,3,6-tri-O-acetyl)-β-cyclodextrin
(Uekama et al., J. Pharm. Pharmacol. 1994, 46, 714–717), sind
als CD-Derivat-Wirtsmoleküle
vorgeschlagen worden.
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In
noch einer anderen Untersuchung (Chem. Pharm. Bull. 1995, 43, 130–136) berichteten
Uekama et al. über
die Herstellung und Charaskterisierung von acylierten β-CDs als
einem Träger
mit verzögerter
Freisetzung für
verschiedene wasserlösliche
Arzneimittel. Die untersuchten Arzneimittel waren Molsidomin, Isosorbiddinitrat,
Propranololhydrochlorid und Salbutamolsulfat. In noch einer anderen
Untersuchung (Pharm. Sci. 1996, 2, 533–536) untersuchten Uekama et
al. die gesteuerte Freisetzung von Diltiazem aus einer Kombination
von kurz- und langkettigen acylierten β-CDs in Hunden.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5 904 929 von Uekama et al. offenbart, dass eine
blattartige oder folienartige pharmazeutische Zusammensetzung zur
transmukosalen oder transdermalen Verabreichung hergestellt werden kann
durch Zugeben einer Lösung
oder Suspension von C2- C18-acylierten
Cyclodextrinen und eines Arzneimittels in einem organischen Lösemittel
auf eine Rückseitenmembran,
gewählt
aus Aluminiumfolie, Polyethylenterephthalat-Folie oder Polystyrolfolie,
gefolgt von Lösemittelentfernung.
Verschiedene Arzneimittel werden in dieser Bezugstelle offenbart,
und die bevorzugten peracylierten Cyclodextrine sind die C4-C6-peracylierten β-CDs.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Inklusionskomplexes, umfassendes ein acyliertes Cyclodextrin-Wirtsmoleküls und ein
Gastmolekül,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Kontaktieren des acylierten
Cyclodextrin-Wirtsmoleküls und des
Gastmoleküls,
um einen Inklusionskomplex zu bilden; und b) Ausfällung des
Inklusionskomplexes in einem wässerigen
Medium.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf einen Inklusionskomplex,
umfassend ein acyliertes Cyclodextrin-Wirtsmolekül und ein Gastmolekül, wobei
das Gastmolekül
von etwa 5% (Gew.) bis etwa 15% (Gew.) des Inklusionskomplexes umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft in anderen Ausführungsformen verschiedene Inklusionskomplexe.
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Darüber hinaus
betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, umfassend
ein Polymer und einen Inklusionskomplex, wobei der Inklusionskomplex
ein acyliertes Cyclodextrin-Wirtsmolekül und ein Gastmolekül umfasst.
Darüber
hinaus richtet sich die Erfindung auf Komposite und Gegenstände, welche
eine solche Zusammensetzung umfassen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
einer Zusammensetzung, umfassend ein Polymer und einen Inklusionskomplex,
aufgebaut aus einem acylierten Cyclodextrin-Wirtsmolekül und einem
Gastmolekül,
wobei das Verfahren folgendes umfasst: a) Inkontaktbringen des Polymers,
des acylierten Cyclodextrin-Wirtsmoleküls und des
Gastmoleküls,
um eine Polymer/Inklusionskomplex-Mischung zu bilden; und b) Ausfällung der
Mischung in einem wässrigen
Medium.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Zusammensetzung, umfassend ein Polymer und einen Inklusionskomplex,
aufgebaut aus einem acylierten Cyclodextrin-Wirtsmolekül und einem
Gastmolekül,
wobei das Verfahren folgendes umfasst: a) Inkontaktbringen des Polymers,
des acylierten Cyclodextrin-Wirtsmoleküls und des Gastmoleküls, um eine
Mischung zu bilden; und b) Schmelzvermischen bzw. Schmelzcompoundieren
der Mischung, um die Zusammensetzung zu bilden, welche das Polymer
und den Inklusionskomplex umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer Zusammensetzung, umfassend ein Polymer und einen Inklusionskomplex,
zusammengesetzt aus einem acylieren Cyclodextrin-Wirtsmolekül und einem
Gastmolekül,
wobei das Verfahren umfasst: a) Inkontaktbringen des acylierten
Cyclodextrin-Wirtsmoleküls
und des Gastmoleküls,
um einen Inklusionskomplex zu bilden; b) Ausfällung des Inklusionskomplexes
in einem wässrigen
Medium; c) Reinigung des Inklusionskomplexes, um Wasser und beliebiges
organisches Lösemittel
im wesentlichen zu entfernen; d) Inkontaktbringen des Polymers mit
dem gereinigten Inklusionskomplex, um eine Mischung zu bilden; und
e) Schmelzvermischung der Mischung, um die Zusammensetzung zu bilden,
die das Polymer und den Inklusionskomplex umfasst.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine medizinische Vorrichtung
oder eine feste pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend ein Polymer
und einen Inklusionskomplex, wobei der Inklusionskomplex ein acyliertes
Cyclodextrin-Wirtsmolekül
und ein pharmazeutisches Wirkstoff-Gastmolekül umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
einer festen pharmazeutischen Zusammensetzung, umfassend ein Polymer
und einen Inklusionskomplex, wobei der Inklusionskomplex ein acyliertes
Cyclodextrin-Wirtsmolekül
und ein pharmazeutisches Wirkstoff-Gastmolekül, wobei das Verfahren umfasst:
a) Inkontaktbringen des acylierten Cyclodextrin-Wirtsmoleküls und des
pharmazeutischen Wirkstoff-Gastmoleküls, um einen Inklusionskomplex
zu bilden; b) Ausfällung
des Inklusionskomplexes in einem wässrigen Medium; c) Reinigen
des Inklusionskomplexes, um Wasser und beliebiges organisches Lösemittel im
wesentlichen zu entfernen; d) Inkontaktbringen des Polymers mit
dem gereinigten Inklusionskomplex, um eine Mischung zu bilden; und
e) Schmelzvermischung der Mischung, um die Zusammensetzung zu bilden,
welche das Polymer und den Inklusionskomplex umfasst.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der Beschreibung dargestellt,
welche folgt, und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich
werden oder können
durch die Praxis der Erfindung erfahren werden. Die Vorteile der
Erfindung werden mittels der Elemente und Kombinationen verwirklicht
und erreicht werden, welche besonders in den beiliegenden Patentansprüchen hervorgehoben
werden. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine
Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung lediglich
beispielhaft und erklärend
sind und nicht einschränkend
für Erfindung
sind, wie diese beansprucht wird.
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Die
begleitenden Zeichnungen, welche hierin einbezogen sind und einen
Teil dieser Spezifikation bilden, veranschaulichen mehrere Ausführungsformen
der Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, dazu, die
Grundlagen der Erfindung zu erklären.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die 1 gibt
die chemische Struktur von Prostaglandin E1 (PGE1) an.
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Die 2 zeigt
die Abbauprozesse von PGE1.
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Die 3 gibt
die chemische Struktur von Isosorbid-5-mononitrat (5-ISMN) an.
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Die 4 zeigt
das TGA-Spektrum eines Triacetyl-β-CD:Nitroglycerin(NG)-Komplexes
und einer physikalischen Lactose:NG-Mischung.
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Die 5 zeigt
das EGD-Spektrum eines Triacetyl-β-CD:NG-Komplexes
und einer physikalischen Lactose:NG-Mischung.
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Die 6 zeigt
das Freisetzungs-Profil von NG aus einem Triacetyl-β-CD:NG-Komplex.
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Die 7 zeigt
das TGA-Spektrum von Triacetyl-β-CD,
wobei 10% Gewichtsverlust nicht bis 372°C beobachtet werden.
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Die 8 zeigt
das TGA-Spektrum von Triacetyl-β-CD,
wobei die Probe 35 Minuten lang bei 300°C gehalten wurde.
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Die 9 zeigt die TGA-Spektren von (a) Triacetyl-β-CD:NG-Komplex,
(b) Poly(ethylen-co-vinylacetat)
und (c) einem Komposit von Poly(ethylen-co-vinylacetat)-Triacetyl-β-CD:NG-Komplex.
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Die 10 zeigt die DSC-Spektren von (A) einem
Triacetyl-α-CD:5-ISMN-Komplex,
(B) einer mechanischen Mischung von Triacetyl-α-CD mit 5-ISMN, (C) 5-ISMN und
(D) Triacetyl-α-CD.
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Die 11 zeigt
den Vergleich der Freisetzung von 5-ISMN aus Triacetyl-α-CD:5-ISMN- und Triacetyl-β-CD:5-ISMN-Inklusionskomplexen.
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Die 12 zeigt
die TGA-Spektren von (a) Sandelholz, (b) Triacetyl-β-CD und (c)
einem Triacetyl-β-CD:Sandelholz-Komplex.
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Die 13 zeigt
die TGA-Spektren von (a) Douglasfichte, (b) Triacetyl-β-CD und (c)
einem Triacetyl-β-CD:Douglasfichte-Komplex.
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Die 14 zeigt die TGA-Spektren von Folien,
enthaltend (a) Celluloseacetat/20 Gew.-% DEP, (b) Celluloseacetat/20
Gew.-% DEP + 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD,
und (c) Celluloseacetat/20 Gew.-% DEP + 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD:Sandelholz-Komplex.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung kann leichter unter Bezug auf die folgende
ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
und die darin eingeschlossenen Beispiele und die Figuren und ihre
vorangehende und nachfolgende Beschreibung verstanden werden.
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Bevor
die vorliegenden Verbindungen, Zusammensetzungen, Artikel, Vorrichtungen
und/oder Verfahren offenbart und beschrieben werden, soll es verstanden
werden, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen synthetischen
Verfahren eingeschränkt
ist, da jene selbstverständlich
variiert werden können.
Es versteht sich ebenfalls, dass die hierin verwendete Terminologie
lediglich zum Zwecke der Beschreibung besonderer Ausführungsformen
und nicht als einschränkend
beabsichtigt ist.
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Wie
in der Beschreibung und den beiliegenden Patentansprüchen verwendet,
schließen
die Singularformen "ein", "eines" und "das" mehrere Bezugsziele
ein, es sei denn, der Kontext trifft eine anderweitige klare Aussage.
Somit schließt
beispielsweise der Bezug auf "ein
Acyl" Mischungen
von Acylgruppen ein, der Bezug auf "einen Polymerträger" schließt Mischungen von zwei oder
mehreren derartigen Trägern
ein, und dergleichen.
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Bereiche
können
hierin als von "etwa" einem besonderen
Wert und/oder bis zu "etwa" einem anderen besonderen
Wert ausgedrückt
werden. Wenn ein solcher Bereich ausgedrückt wird, schließt eine
andere Ausführungsform,
von dem einen besonderen Wert und/oder bis zu dem anderen besonderen
Wert ein. Wenn Werte als Näherungen,
durch Verwenden des Beziehungswortes "etwa",
ausgedrückt
werden, versteht es sich in ähnlicher
Weise, dass der besondere Wert eine andere Ausführungsform darstellt. Es versteht
sich ferner, dass die Endpunkte jedes der Bereiche sowohl in Bezug
auf den anderen Endpunkt als auch unabhängig vom anderen Endpunkt signifikant
sind.
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In
dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen, welche sich anschließen, wird
Bezug auf eine Anzahl von Begriffen gemacht, welche definiert werden
sollen, um die folgenden Bedeutung zu besitzen:
Bezugsstellen
in der Patentschrift und den abschließenden Patentansprüchen hinsichtlich
Gewichtsteilen, von einem jeweiligen Element oder Bestandteil in
einer Zusammensetzung oder einem Artikel, bedeuten die Gewichtsbeziehung
zwischen dem Element oder Bestandteil und jedweden anderen Elementen
oder Bestandteilen in der Zusammensetzung oder dem Gegenstand, für welche(n)
ein Gewichtsteil ausgedrückt
wird. Somit sind in einer Verbindung, welche 2 Gewichtsteile der
Komponente X und 5 Gewichtsteile der Komponente Y enthält, X und
Y bei einem Gewichtsverhältnis
von 2 : 5 vorhanden, und sind in einem derartigen Verhältnis vorhanden,
ungeachtet dessen, ob zusätzliche
Komponenten in der Verbindung enthalten sind.
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Ein
Gewichtsprozent einer Komponente, es sei denn, es ist spezifisch
gegenteilig angegeben, basiert auf dem Gesamtgewicht der Formulierung
oder Zusammensetzung, in welcher die Komponente eingeschlossen ist.
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Mit
dem Ausdruck "wirksame
Menge" einer Verbindung
oder Eigenschaft, wie hierin vorgesehen, wird eine solche Menge
gemeint, wie sie fähig
ist, die Funktion der Verbindung oder Eigenschaft zu vollführen, für welche
eine wirksame Menge ausgedrückt
ist. Die erforderliche exakte Menge wird von Verfahren zu Verfahren,
abhängig
von anerkannten Variablen, wie den verwendeten Verbindungen und
den beobachteten Verarbeitungsbedingungen, variieren. Somit ist
es nicht möglich,
eine exakte "wirksame
Menge" anzugeben.
Gleichwohl kann eine angemessene wirksame Menge vom Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet lediglich unter Verwendung von routinemäßigen Experimenten
ermittelt werden.
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Mit "pharmazeutisch annehmbar" ist ein Material
gemeint, welches nicht biologisch oder anderweitig unerwünscht ist,
d. h. das Material kann an ein Individuum verabreicht werden, ohne
jegliche unerwünschte biologische
Effekte zu verursachen oder in einer nachteiligen Weise mit irgendeiner
der anderen Komponenten der pharmazeutischen Zusammensetzung zu
Wechselwirken, in welcher es enthalten ist.
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Mit "Inklusionskomplex" ist ein Komplex
oder eine Assoziation zwischen einem oder mehreren acylierten Cyclodextrin-Wirtsmolekülen und
einem oder mehreren Gastmolekülen
gemeint. Das heißt,
das Gastmolekül
kann einen Komplex mit dem acylierten Cyclodextrin-Wirtsmolekül bilden,
indem es in die Höhlung
des Wirtes passt. Das Gastmolekül
kann des Weiteren einen Komplex mit dem acylierten Cyclodextrin-Wirtsmolekül durch
Assoziation mit der Außenlippe
der Höhlung
oder der Vorderseite des acylierten Cyclodextrins bilden. Darüber hinaus
können
zwei oder mehr Cyclodextrine, abhängig von dem Molverhältnis von
Gast- und Wirtsmolekülen,
eine assemblierte Struktur um das Gastmolekül herum über Assoziation der Vorderseiten
der acylierten Cyclodextrine mit dem Gastmolekül bilden.
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In
der Ausübung
dieser Erfindung schließen
die nützlichen
CDs diejenigen ein, enthaltend 6–12 nicht-substituierte Glukosemonomere,
und jene, enthaltend Substituenen, welche eine Hydroxylfunktionalität aufweisen.
Die bevorzugten nicht-substituierten Cyclodextrine schließen die
oben beschriebenen α-, β- und CDs
ein. Die bevorzugten derivatisierten CDs, enthaltend eine Hydroxylfunktionalität, schließen Hydroxypropyl-CDs,
Hydroxyethyl-CDs, Hydroxybutenyl-CDs und Sulfobutyl-CDs ein.
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In
Hinsicht auf den Grad der Substitution, liegt der bevorzugte Substitutionsspiegel
vor, wenn etwa 80% bis etwa 100% der verfügbaren Hydroxylgruppen acyliert
sind. Es wird weiter bevorzugt, wenn etwa 90% bis etwa 100% der
verfügbaren
Hydroxylgruppen substituiert sind. Es wird am stärksten bevorzugt, wenn etwa 100%
der verfügbaren
Hydroxylgruppen acyliert sind. Es versteht sich, dass der genaue
DS von dem Ausgangs-CD abhängen
wird.
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Die
bevorzugten Acylgruppen sind jene, welche etwa 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatome
enthalten. Spezifische Beispiele der bevorzugten Acylgruppen schließen Formyl,
Acetyl, Propionyl, Butyryl, Valeryl, Hexanoyl, Heptanoyl, Octanoyl,
Nonanoyl, Decanoyl, Undecanoyl, Lauryl, Tridecanoyl, Myristyl, Pentadecanoyl,
Palmityl, Heptadecanoyl, Stearyl und verzweigtkettige Acylgruppen,
welche aus geradkettigem Acyl abgeleitet sind, ein. Geradkettige
Acylgruppen werden bevorzugt. Stärker
bevorzugt wird es, wenn der Acylsubstituent etwa 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome
enthält.
Am stärksten
bevorzugt wird es, wenn der Acylsubstituent 2 oder 3 Kohlenstoffatome
enthält.
Beispiele von bevorzugten Acylgruppen schließen Formyl-, Acetyl-, Propionyl-
und Butyrylgruppen ein.
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Im
Hinblick auf die Einbringung dieser acylierten CDs in ein Trägerpolymer
wird es bevorzugt, dass die acylierten CDs mit einem Gastmolekül nach dem
Einbinden in das Trägerpolymer
komplexiert werden (In dieser Erfindung bedeuten thermoplastisches
und Trägerpolymer
im Allgemeinen das gleiche. Es sollte bemerkt werden, dass es im
Falle von Lösemittelgießen eines
geformten Gegenstands nicht notwendig ist, dass das Trägerpolymer
auch ein thermoplastisches Trägerpolymer
ist.). Das heißt,
das acylierte CD ist anfänglich
in dem Trägerpolymer
in der Form eines Inklusionskomplexes vorhanden. Wir haben drei
verschiedene Verfahren gefunden, welche eine Einbindung dieser acylierten
CD-Inklusionskomplexe in das Trägerpolymer
gestatten. Diese Verfahren schließen das Schmelzvermischen des
vorgeformten Inklusionskomplexes in das Trägerpolymer, Copräzipitation
des Inklusionskomplexes mit dem Trägerpolymer und in-situ-Bildung
des Inklusionskomplexes in der Polymerschmelze ein.
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Die
Einbringung des Inklusionskomplexes durch Schmelzvermischen erfordert
eine vorhergehende Bildung des Inklusionskomplexes. Um dieses Ziel
zu erreichen, haben wir ein neues Ausfällungsverfahren zur Bildung
des Inklusionskomplexes entwickelt, welches effizienter ist, und
welches eine höhere
Beladung an dem Gastmoleküls
in das acylierte Wirts-CD im Verhältnis zu anderen bekannten
Verfahren vorsieht. In dem Ausfällungsverfahren
wird ein gemeinsames Lösemittel
für sowohl
das acylierte CD als auch das Gastmolekül verwendet, um das acylierte
Wirts-CD und Gastmoleküle
zu lösen.
Für die
Absicht dieser Erfindung ist jedwedes organische Lösemittel,
welches den Gast- und Wirtsmolekülen
gemeinsam ist, welches eine gewisse Löslichkeit mit Wasser aufweist,
das bevorzugte organische Lösemittel.
Beispiele von bevorzugten organischen Lösemitteln schließen Aceton,
Essigsäure,
Methylacetat, Ethylacetat und Ethanol/Wasser ein, wobei Aceton das
am stärksten
bevorzugte gemeinsame Lösemittel
ist. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass die Wahl des
Lösemittels
von der Struktur und den Löslichkeiten
des Gast- und Wirtsmoleküles
abhängen
wird. Die vereinigten Konzentrationen der Gast- und Wirtsmoleküle in dem
organischen Lösemittel
können
im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% liegen. Die bevorzugte
Konzentration beträgt
etwa 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%. Der Fachmann auf dem Gebiet wird
auch erkennen, dass das Wirt:Gast-Molverhältnis in dem organischen Lösemittel
von dem Wirt:Gast-Verhältnis
des Inklusionskomplexes abhängt.
Dieses Verhältnis
hängt seinerseits
von der Struktur des Gastmoleküls
und der Höhlungsgröße des acylierten
Cyclodextrins ab. Im Allgemeinen wird jedwedes Wirt:Gast-Molverhältnis, welches
eine effektive Stabilisierung und verzögerte Freisetzung des Gastmoleküls vorsieht,
bevorzugt. Die am meisten bevorzugten Wirt:Gast-Molverhältnisse belaufen
sich auf etwa 1 : 1 bis etwa 5 : 1. Nach Auflösen der Gast- und Wirtmoleküle wird
die Mischung bei einer Temperatur im Bereich von etwa Raumtemperatur
bis zu etwa Rückflusstemperatur
während etwa
0,1 bis etwa 6 Stunden gerührt.
Die bevorzugte Temperatur beträgt
etwa 25°C
bis etwa 50°C,
und die bevorzugte Mischzeit beläuft
sich auf etwa 0,5 bis etwa 2 Stunden. Der Inklusionskomplex wird
durch Ausfällung
in Wasser hinein isoliert, welches bei einer Temperatur von etwa
0°C bis
etwa 30°C
vorliegt. Die Ausfällung
kann schnell erfolgen, wie von 1 bis 300 Minuten, weiter bevorzugt
von 5 bis 30 Minuten. Der feste Inklusionskomplex kann isoliert
und getrocknet werden, und zwar durch dem Fachmann gut bekannte
Verfahren, wie Filtration zur Isolierung des Feststoffs und Schalentrocknung
zur Entfernung von überschüssigem Wasser
oder organischem Lösemittel.
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Wie
oben erwähnt,
ermöglicht
das Ausfällungsverfahren
eine höhere
Beladung des Gastmoleküls
im Verhältnis
zu anderen bekannten Verfahren. Die Beladung kann nominal (eben
größer als
0%) zu 15 Gew.-% erfolgen. Eine bevorzugte Gew.-%-Beladung an dem
Gastmolekül
schließt
etwa 2 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% ein. Die am stärksten bevorzugte Gew.-%-Beladung
an dem Gastmolekül
beläuft
sich auf etwa 5 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%. Selbstverständlich wird
der genaue Wert von dem Molekulargewicht der Gastverbindung und dem
Molverhältnis
des Inklusionskomplexes abhängen.
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Im
Falle von Mehrkomponenten-Gastmolekülen, wie bei Geruchsstoffen,
sieht das Ausfällungsverfahren
die Komplexierung der flüchtigeren
Komponenten vor. Das Nettoergebnis ist, dass die Geruchstoffzusammensetzung
nicht verändert
wird. Andere Verfahren zur Komplexbildung ergeben veränderte Geruchstoffzusammensetzungen.
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Wie
oben stehend erwähnt,
kann der durch das Ausfällungsverfahren
gebildete Inklusionskomplex in ein Trägerpolymer durch Schmelzvermischen
eingebunden werden. Die Konzentration des Inklusionskomplexes kann
im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% liegen. Die bevorzugte
Konzentration des Inklusionskomplexes im Trägerpolymer beträgt etwa
5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-%. Der Inklusionskomplex, das Trägerpolymer,
und, falls gewünscht,
andere Additive werden miteinander in einer Vorrichtung schmelzvermischt,
wie einem Einzel- oder Doppelschneckenextruder, bei einer geeigneten
Zeit und Temperatur, um die Vermischung zu beschleunigen. Nach dem
Mischen wird das Trägerpolymer-Inklusionskomplex-Komposit rasch
abgekühlt.
Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass die für das Mischen
erforderliche Zeit und Temperatur von Faktoren abhängen werden,
wie dem Typ des Extruders und dem Schnecken-Design, der Stabilität des Inklusionskomplexes
sowie der Schmelzverarbeitungstemperatur des Trägerpolymers. Vorzugsweise sollte
die Verarbeitungstemperatur niedriger als diejenige sein, bei welcher
das Gastmolekül
von dem acetylierten Wirts-Cyclodextrin freigesetzt wird; d. h.
etwa 100°C
bis etwa 200°C.
Wenn das Wirtsmolekül
ungewöhnlich
wärmeempfindlich
ist, kann eine niedrigere Verarbeitungstemperatur gewählt werden.
In manchen Fällen
ist es möglich,
eine Verarbeitung oberhalb der Gast-Freisetzungstemperatur durchzuführen, vorausgesetzt,
dass die Verarbeitungszeit bei der erhöhten Temperatur kurz ist.
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Die
Co-Ausfällung
des Inklusionskomplexes mit dem Trägerpolymer ist ähnlich zu
dem Ausfällungsverfahren,
außer,
dass das Trägerpolymer
in dem gemeinsamen organischen Lösemittel
eingeschlossen wird. Das heißt,
ein gemeinsames organisches Lösemittel
wird für
das acylierte CD, das Gastmolekül
und für
das Trägerpolymer
ausgewählt.
Das Trägerpolymer
wird dann aus der Lösung
mit dem Inklusionskomplex, welcher überall im Trägerpolymer
verteilt ist, aus der Lösung
ausgefällt.
Das Trägerpolymer-Inklusionskomplex-Komposit
kann dann anschließend
thermisch verarbeitet werden. Alternativ zur Nach-Ausfällungs-Verarbeitung kann
die Lösung,
welche das Trägerpolymer
und Inklusionskomplex enthält,
direkt zu einem Objekt gegossen werden, welches für eine direkte
Verwendung geeignet ist. Als Beispiel für ein derartiges Objekt wird
eine gegossene Folie aufgeführt.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass das Trägerpolymer
auch ein Thermoplast ist. Die Temperatur-, Zeit-, Konzentrations-
und Wirt:Gast-Molverhältnis-Einschränkungen,
welche obenstehend umrissen wurden, treffen gleichwohl auf die Co-Ausfällung zu.
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Die
in situ-Bildung des Inklusionskomplexes in der Schmelze beinhaltet
gegebenenfalls eine Vorrichtung zum Vormischen des Trägerpolymeren,
des Gastmoleküls,
des Wirtsmoleküls
und, falls gewünscht,
anderer Zusatzstoffe. Geeignete Vorrichtungen zum Vormischen schließen eine
Walzenmühle,
einen Henschel-Mixer oder einen Bandmischer ein. Das Gemisch wird
dann in der Schmelze miteinander vermischt in einer Vorrichtung,
wie einem Einzel- oder Doppelschneckenextruder, bei einer Zeit und
Temperatur, geeignet zur Förderung
der Bildung des Inklusionskomplexes und Vermischung des Inklusionskomplexes
mit dem Trägerpolymer.
Nach dem Vermischen wird das Trägerpolymer-Inklusionskomplex-Komposit rasch abgekühlt. Die Konzentrations-
und Wirt-Gast-Molverhältnis-Einschränkungen,
welche oben umrissen wurden, treffen ebenfalls auf dieses Verfahren
zu. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass die Zeit und
Temperatur, welche erfordert werden, um die Komplexbildung und eine
innige Vermischung zu fördern,
von Faktoren abhängen
wird, wie dem Typ des Extruders und dem Schnecken-Design, der Stabilität und Flüchtigkeit
des Gastmoleküls,
der Stabilität
des Komplexes und der Schmelzverarbeitungstemperatur des Trägerpolymers.
Vorzugsweise sollte die Verarbeitungstemperatur geringer als diejenige
sein, bei welcher das Gastmolekül
von dem acylierten Wirts-Cyclodextrin freigegeben wird; das heißt etwa
100°C bis
etwa 200°C.
Wenn das Wirtsmolekül
ungewöhnlich
wärmeempfindlich
ist, kann eine geringere Verarbeitungstemperatur gewählt werden. In
manchen Fällen
ist es möglich,
eine Verarbeitung oberhalb der Gast- Freigabetemperatur vorzunehmen, vorausgesetzt,
dass die Verarbeitungszeit bei der erhöhten Temperatur kurz ist. Ohne
das gewünscht
wird, durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass eine
hohe Schmelzviskosität
der Trägerpolymermatrix
die Diffusion des Gastmoleküls
bei den höheren
Verarbeitungstemperaturen während
einer kurzen Zeitdauer inhibieren kann.
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In
Bezug auf den Inklusionskomplex kann eine große Vielfalt an Gastmolekülen verwendet
werden, wie pharmazeutische Wirkstoffe (in dieser Erfindung bedeuten
pharmazeutischer Wirkstoff und Arzneimittelwirkstoff das gleiche
und werden austauschbar verwendet), Nutraceuticals, Geruchsstoffe,
Weichmacher und Insektizide. Die Gastmoleküle der vorliegenden Erfindung
können
hydrophil oder hydrophob sein. Bevorzugte Gastmoleküle sind
pharmazeutische Wirkstoffe und Geruchsstoffe. Geeignete Nutraceuticals
schließen
Acetaldehyd und Phytosterole und deren Derivate ein.
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Inklusionskomplexe
der vorliegenden Erfindung können
aus jedwedem hierin beschriebenen Wirtsmolekül und einem oder mehreren Gastmolekülen aufgebaut
sein, entweder mit oder ohne dem Trägerpolymer. In einer Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung Inklusionskomplexe, umfassend
Triacetyl-α-,
-β- oder
-γ-Cyclodextrin
und ein nicht-wasserlösliches
oder kaum wasserlösliches
Gastmolekül,
wie einen nicht-wasserlöslichen
pharmazeutischen Wirkstoff, ein Geruchsstoff-Molekül, ein Nutraceutical
oder ein Insektizid. Spezifische Ausführungsformen schließen Inklusionskomplexe
ein, umfassend Triacetyl-α-Cyclodextrin und
Prostaglandin-Moleküle
oder Triacetyl-α-
oder -β-Cyclodextrin
und Geruchsstoffmoleküle.
In einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung Inklusionskomplexe, umfassend
Triacetyl-α-
-β- oder -γ-Cyclodextrin
und ein wasserlösliches
oder signifikant wasserlösliches
Gastmolekül,
wie einen wasserlöslichen
pharmazeutischen Wirkstoff, ein Nutraceutical oder ein Insektizid.
Spezifische Ausführungsformen schließen Inklusionskomplexe
ein, umfassend Triacetyl-α-
oder -β-Cyclodextrin
und Isosorbid-5-mononitrat oder
Triacetyl-β-Cyclodextrin
und Nitroglycerin-Moleküle.
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Nicht-einschränkende Beispiele
von Geruchsstoffen schließen Öle von Sandelholz,
Zitrone, Douglasfichte, Patchouli, Erdbeere und Vanille ein. Diese
Typen von Geruchsstoffen sind von Aroma Tech (Summerville, NJ) erhältlich.
Es wird durchaus erkannt, dass handelsübliche Proben von Geruchsstoffölen eigentlich komplexe
Gemische von vielen Molekülen
sind. In dieser Erfindung schließt der Begriff Geruchsstoff
sowohl individuelle Moleküle
als auch komplexe Mischungen ein.
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Eine
Klasse von besonders bevorzugten pharmazeutischen Wirkstoffen sind
wasserlösliche
oder kaum wasserlösliche
pharmazeutische Wirkstoffe. In diesem Fall ermöglichen die Inklusionskomplexe
die gesteuerte Freisetzung des pharmakologisch wirksamen Gastmoleküls. Wir
haben überraschend
herausgefunden, dass die Ausübung
des oben genannten Ausfällungsverfahrens
für die
Herstellung des Inklusionskomplexes einen Inklusionskomplex mit
hoher Beladung an dem pharmakologisch wirksamen Mittel varsieht.
In vielen Fällen
zeigt der Inklusionskomplex eine verzögerte und gesteuerte Freisetzung über mehrere
Stunden hinweg. Im Verhältnis
zum Stand der Technik bieten diese Komplexe den Vorteil einer anhaltenden
Verfügbarkeit des
biologisch aktiven Mittels, während
geringere Mengen an dem Wirtsmolekül verwendet werden. Das heißt, die
anhaltende Bioverfügbarkeit
des pharmakologisch wirksamen Mittels wird erhöht.
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Beispiele
von pharmakologisch aktiven Mitteln schließen Nicht-Steroid-Antirheumamittel,
Steroide, Herz-Glycoside, Anticoagulierungsmittel, Benzodiazepin-Derivate,
Benzimidazol-Derivate,
Piperidin-Derivate, Piperazin-Derivate, Imidazol-Derivate, Triazol-Derivate,
organische Nitrate, Prostaglandine und Oligonukleotid-Antisinn-Mittel
ein. Nichteinschränkende
Beispiele von bevorzugten pharmakologischen Mitteln schließen entzündungshemmende
und analgetische Mittel (z. B. Acetylsalicylsäure, Natrium-Diclofenac, Ibuprofen,
Natrium-Naproxen),
Anticoagulierungsmittel (Heparin, niedermolekulargewichtige Heparine,
Aspirin, Coumadin, Dextran, Persantin), Anti-Diabetes-Mittel (Glibenclamid),
antivirale Mittel (3TC, AZT, ddC, Lovirid, Indinavir, Nelfinavir,
Tivirapin, Ritonavir, Squinavir, ddI, ISIS 14803), Antischlaganfall-Mittel
(Lubeluzol, Aptiganel, Remacemid), Vasodilatatoren (Glyceryltrinitrat,
Isosorbid-Dinitrat, Isosorbid-5-mononitrat, Pentaerythritol-Tetranitrat,
Amylnitrat, Prostaglandin), Antikrebsmittel (ISIS 3521, ISIS 5132),
Antidepressiva (Amitriptylin HCl, Clomipramin HCl, Fluoxetin, Amoxapin-Butriptylin
HCl), Antipilzmittel (Amphotericin, Econazol, Flucytosin, Miconazol-Nitrat)
und antibakterielle Mittel (Amoxicillin, Cefaclor, Cephalexin, Natrium-Flucloxacillin,
Lincomycin-HCl, Clindamycin) ein.
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Trägerpolymeren-Materialien,
geeignet zur Verwendung mit den Inklusionskomplexen, schließen, ohne
aber darauf eingeschränkt
zu sein, Polyolefine, aromatische Polyester, Vinylpolymere, Acrylpolymere, Polynitrile,
Polyamide, aliphatische Polyester, aromatisch-aliphatische Copolyester, C1-C10-Ester
von Cellulose, Polystyrol, Polykarbonat, Polylactate, Polyanhydride,
Polyglykole, Polysaccharide, Polyhydroxybutyrate, Polyhydroxybutyrat-Valerat-Copolymere,
Polycaprolacton, Cellophan und Mischungen davon ein. Der Fachmann
auf dem Gebiet wird erkennen, dass viele der Polymere, wie die aliphatischen
Polyester, Polylactate oder Vinylpolymere, häufig Copolymere sind, enthaltend
zwei oder mehr Monomer-Wiederholungseinheiten bei variierenden Molverhältnissen.
Bevorzugte thermoplastische Materialien schließen Polyethylen, Polypropylen,
Polyethylen-Propylen-Copolymere,
Polyethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyethylen-Vinylalkohol-Copolymere,
Polytetrafluorethylen, Stärke,
Cellulose, Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat,
Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Polymilchsäure, Polymilchsäure-Glycolsäure-Copolymere,
Polymilchsäure-Bernsteinsäure-Copolymere,
Polyanhydride, Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Mischungen davon ein.
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Gelegentlich
erfordert die thermische Verarbeitung dieser Thermoplast-Inklusionskomplex-Zusammensetzungen
die Zugabe von anderen Polymeradditiven. Beispielsweise erfordert
die thermische Verarbeitung von Stärke die Verwendung von Wasser
als einem Weichmacher, um eine thermoplastische, verarbeitbare Stärke zu erzielen.
In ähnlicher
Weise erfordern Celluloseester häufig
die Verwendung eines Weichmachers, um niedrigere Schmelzverarbeitungstemperaturen
oder bestimmte physikalische Eigenschaften zu erreichen. Andere
Komponenten werden häufig
in sehr geringen Mengen zugesetzt, um eine verbesserte Wärmestabilität zu erreichen
oder Geschmack oder Gerüche
zu maskieren. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, wann bestimmte
Polymeradditive notwendig sind, und wird in der Lage sein, diese
passend auszuwählen.
Im Allgemeinen können
Polymeradditive in den Formulierungen dieser Erfindung verwendet
werden, vorausgesetzt dass sie nicht die Instabilität des Gastmoleküls fördern oder
dass sie nicht inhärent
toxisch sind.
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Falls
erwünscht,
können
pharmazeutisch annehmbare Hilfsstoffe oder Additive zugesetzt werden,
um andere Merkmale zu fördern,
wie Zerfall, Absorption, Permeabilität oder Stabilisierung. Beispiele
von solchen pharmazeutischen Additiven schließen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein,
Fettsäuren,
Thioglycolate, Fettsäure-Alkoholester,
Tenside, Viskositätsmodifizierer,
Antioxidationsmittel, Konservierungsstoffe, inerte Füllstoffe
oder Mischungen hiervon ein. Nichteinschränkende Beispiele sind die Folgenden.
Fettsäuren: Ölsäure; Thioglycolate:
Kaliumthioglycolat; Fettsäure-Alkoholester:
Diisopropyladapt (bzw. -adipat); Tenside: Polyoxyethylen-Fettsäure-Ester,
Fettsäureglycerolester,
Alkylpolyglycoside; Viskositätsmodifizierer:
Carboxymethylcellulose, Xanthan-Gummi, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose;
Antioxidationsmittel: Ascorbinsäure, Tocopherol,
d-α-Tocopheryl-Polyethylenglycol-1000-Succinat;
Konservierungsstoffe: Scorbinsäure;
inerte Füllstoffe:
Cellulose.
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Die
auf einem Trägerpolymer-Inklusionskomplex
basierenden Komposite sind in der Lage zur im hohen Maße erwünschten
anhaltenden und regulierten Freisetzung von pharmazeutischen Wirkstoffmolekülen. Somit
wird der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, welches pharmazeutisch
aktive und pharmakologisch annehmbare Molekül für eine Behandlung zu wählen ist.
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In
dem Fall, in welchem das Gastmolekül ein pharmazeutischer Wirkstoff
ist, kann das Trägerpolymer-acyliertes-CD:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex-Komposit
zu geformten Gegenständen
verarbeitet werden, brauchbar als medizinische Vorrichtungen für die regulierte
und anhaltende Abgabe des pharmazeutischen Wirkstoffs. Als nicht
einschränkende
Beispiele kann ein Komposit, basierend auf einem Trägerpolymer-acyliertes-CD:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex
verarbeitet werden, um einen Stent oder ein Katheter zu bilden.
Beispiele im Stand der Technik für
Stents, die zur Arzneistoffabgabe brauchbar sind, können gefunden
werden in
US 5 980 551 und
US 5 383 928 . Katheter sind
dünne Schläuche, welche
in Körperhöhlen und
Organe eingeführt
werden. Ein offensichtliches Bedenken bei Kathetern, insbesondere
jenen, welche für
Langzeiteinsatz beabsichtigt sind, sind Sekundärinfektionen. Beispiele von
Kathetern schließen
epidurale Katheter zur Bereitstellung einer Betäubung während der Wehen zur Schmerzlinderung
oder Harnweg-Katheter zur Behandlung einer Harnwegunterbrechung,
welche nach Behandlung von Krankheiten, wie Prostatakrebs, auftreten
kann, ein. Katheter werden auch in der Behandlung von Koronararterienerkrankung
eingesetzt. Ein Typ von Koronar-Angioplastie oder PTCA (perkutane
transluminale Koronarangioplastie) beinhaltet die Einführung eines
Katheters in eine Arterie, welcher dann in den blockierten Bereich
der Koronararterie geführt
wird. Sobald die Blockierung lokalisiert ist, wird ein kleiner Katheter
mit Ballon-Spitze in den existierenden Katheter eingeführt und
zu der Stelle geleitet. Das Aufblasen des Ballons verursacht, dass
sich die Arterie dehnt und ihr innenseitiger Belag an der Stelle
aufreißt,
so dass die Verengung gegen die Arterienwand gepresst wird, wodurch
die Arterie geöffnet
wird. Der Ballon wird entleert und die Katheter werden zurückgezogen.
Eine erfolgreiche PTCA kann die Gesundheit mancher Patienten signifikant
verbessern. Allerdings gibt es größere Komplikationen, welche
mit der PTCA assoziiert sind: Akute Occlusion des Gefäßes während oder
nach der Prozedur, welche zu einem myokardialen Infarkt führt, sowie
Restenose, welche zu einer schrittweisen Verengung an der Stelle
der PTCA führt.
Aus diesem Grunde werden heutzutage Stents die Hauptform der Behandlung.
Ein Stent ist üblicherweise
eine Metallvorrichtung, welche in die Arterie an der Stelle des
Einschnitts platziert werden kann. Ein Stent kann das Häufigkeit
von assoziiertem myokardialem Infarkt merklich verringern. Allerdings
initiiert die Exposition der Stent-Oberfläche an zirkulierendes Blut
Blutplättchen- und Gerinnungsreaktionen,
welche häufig
zur Thrombusbildung und akuter Thrombose an der Stent-Stelle führen. Im
Allgemeinen werden die Patienten aggressiv mit Anticoagulierungsmitteln,
wie Heparin, Aspirin, Coumadin, Dextran oder Persantin behandelt.
Aufgrund der Komplikationen, welche mit der systemischen Anticoagulierung
assoziiert sind, sind umfangreiche Versuche unternommen worden,
einen Stent zu entwerfen, der nicht-thrombogen sein wird.
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Die
vorliegende Erfindung liefert Lösungen
für die
obenstehenden Komplikationen. Zum Beispiel kann die Einbindung eines
Acylierten-CD:Antibiotikum-Inklusionskomplexes direkt in ein Trägerpolymer,
aus welchem der Katheter konstruiert wird, die regulierte Freisetzung
des Antibiotikums vorsehen, welche die Zahl von Infektionen signifikant
verringern kann. Die Einbindung eines Acylierten-CD:Anticoagulans-Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplexes
in ein Trägerpolymer,
welches danach verwendet wird, um die Oberfläche des Stents zu beschichten,
kann die regulierte und anhaltende Freisetzung des Anticoaguliermittels
direkt an der Stelle vorsehen, was Thrombose signifikant verringern
könnte.
Im Fall von Stents haben andere Erfinder die Verwendung von biologisch
abbaubaren Polymeren als Träger
von Arzneimittelwirkstoffen, welche verwendet werden, um den Stent
zu beschichten, vorgeschlagen. Der biologische Abbau des Polymeren über die
Zeit setzt den Arzneimittelwirkstoff durch einen simplen Auflösungsprozess
frei. Allerdings kann dies nur eine zeitweilige Lösung sein,
da mit der Zeit die Metalloberfläche
des Stents exponiert wird. Obwohl solche bioabbaubaren Polymere
ebenfalls in der vorliegenden Erfindung gleichwohl verwendet werden
können,
würde die
Verwendung eines biokompatiblen und hämokompatiblen Polymers eine
bessere Lösung
bieten. In dieser Hinsicht ist Celluloseacetat ein besonders gut
geeigneter Polymerträger
für einen
Acyliertes-CD:Anticoagulans-Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplex.
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Ein
Polymerträger,
enthaltend einen Acyliertes-CD:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex, könnte verwendet
werden, um eine implantierte medizinische Vorrichtung zu konstruieren
oder zu beschichten, welche zur Behandlung anderer ernster Krankheiten
verwendet werden könnte.
Solche Vorrichtungen wären nützlich in
der Behandlung von Krankheiten, welche die verlängerte intravenöse Zuführung eines
Arzneimittelwirkstoffs erfordern. Als ein nicht einschränkendes
Beispiel könnten
solche Vorrichtungen für
die anhaltende und regulierte Freisetzung von Antikrebsmitteln,
wie Antisinn-Oligonukleotiden, oder anderen Antikrebsmitteln, wie
5-Fluordesoxyuridin, verwendet werden.
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Ein
anderes nicht einschränkendes
Beispiel der Verwendung eines Polymerträgers, enthaltend einen Acyliertes-CD:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex,
in der Bildung von medizinischen Vorrichtungen ist die Verwendung
des Komposits zur Bildung von monolithischen Trägerfolien, welche nützlich in
einem transdermalen Arzneimittel-Zuführsystem sind. Die Interesse
an der transdermalen Arzneistoffzuführung in der medizinischen
Gemeinschaft entsteht aus dem Mangel an Einverständnis von Patienten mit Behandlungsschemen.
Darüber
hinaus wird es gut verstanden, dass die orale Verabreichung von
Arzneistoffen zu Verdauungsschwierigkeiten führen kann, und dass die Leber
wirken kann, um den Arzneimittelwirkstoff zu entfernen. Die transdermale
Arzneistoffzuführung
wird als eine führende
Lösung
für diese
Probleme angesehen. Transdermale Arzneimittelzuführungs-Pflaster sind hinsichtlich des Aussehens ähnlich zu
Heftpflasterverbänden. Bei
Aufbringung auf die Haut können
transdermale Arzneimittelzuführungspflaster
den Arzneimittelwirkstoff bei gesteuerten Raten abgeben durch Präsentieren
des Arzneimittels für
eine Absorption über
die Haut. Viele der derzeitigen Erfindungen konzentrieren sich auf
die Steuerung der Geschwindigkeit, mit welcher das Arzneimittel
an die Haut präsentiert
wird, und auf Absorptions-Förderer,
welche den Transport des Wirkstoffs durch die Schichten der Haut
erhöhen.
Stellvertretende Beispiele des Stands der Technik in Bezug auf transdermale
Arzneimittelzuführungspflaster
können
gefunden werden in
US 5 965 154 ,
US 6 007 837 ,
US 5 989 586 ,
US 6 010 715 und
US 6 019 988 .
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In
Bezug auf transdermale Arzneimittelzuführungspflaster bieten die Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplexe,
welche durch die Verfahren dieser Erfindung gebildet werden, eine
hervorragende gesteuerte und anhaltende Freisetzung des Arzneimittelwirkstoffs.
Die Verfahren zur Bildung der Inklusionskomplexe, welche in dieser
Erfindung beschrieben sind, gestatten eine höhere Einbindung des Arzneimittelwirkstoffs
in das acylierte CD, welche seinerseits eine höhere Konzentration des Arzneimittelwirkstoffs
in dem transdermalen Arzneimittelzuführungs-Pflaster vorsieht. Diese
Komplexe bieten eine erhöhte
Stabilität
und verminderte Flüchtigkeit,
was ihre Einbringung in Trägerfolien
durch Schmelzextrusion über
einen breiten Temperaturbereich oder durch Lösemittelgießen, gefolgt von rascher Entfernung
des Lösemittels
bei erhöhten Temperaturen,
gestattet. Dieses Merkmal erhöht
die Anzahl an Arzneimittelwirkstoffen und Trägerpolymer-Matrices, welche
verwendet werden können,
und vermindert Bedenken über
zurückbleibendes
Lösemittel.
In der vorliegenden Erfindung sind die Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplexe
in der Trägerfolie
enthalten, und der Kontaktklebstoff, Permeations-Förderer und
dergleichen werden auf die Oberfläche der Trägerschicht aufgebracht. Das
heißt,
der Arzneimittelwirkstoff ist von den anderen Komponenten getrennt.
Dies sieht eine erhöhte
Stabilität
des Arzneimittelwirkstoffs und gesteigere Langzeit-Aufbewahrung
vor.
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Ein
anderes, nicht einschränkendes
Beispiel der Verwendung eines Polymerträgers, enthaltend einen Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplex,
in der Bildung von medizinischen Vorrichtungen ist die Schmelzextrusion
des Komposits zur Bildung von Tabletten für die gesteuerte und anhaltende
Freisetzung des pharmazeutischen Wirkstoffs. Ohne das versucht werden
soll, alle möglichen
Formulierungen zu beschreiben, wie sie derzeitig hergestellt werden,
sind Tabletten zur oralen Zuführung
von Arzneimittelwirkstoffen typischerweise aus einem festen Kern,
bestehend aus einem Freisetzungsgeschwindkeit- Modifizierer, Arzneimittelwirkstoff
und anderen pharmazeutisch annehmbaren Hilfsstoffen oder Wirkstoffen,
aufgebaut. Der feste Kern kann gegebenenfalls beschichtet sein,
wobei die Beschichtung (ein) Filmbeschichtungsmittel und (ein) wahlfreie(s) porenbildende(s)
Mittel umfasst. Die Beschichtung kann dazu dienen, die Freisetzungsgeschwindkeit
des Arzneimittelwirkstoffs weiter zu modifizieren. Die exakte Proportion
jedes Bestandteils in der Tablette wird durch die Löslichkeit
und chemischen Eigenschaften des Arzneimittelwirkstoffs, die gewählte Dosierung,
die gewünschten
Geschwindigkeit der Arzneimittelzuführung, die Stelle, an der das
Arzneimittel freigesetzt werden soll und andere standardmäßige pharmazeutische
Praktiken bestimmt. Im Allgemeinen wird der Kern durch Pressen gebildet,
und, falls gewünscht,
wird ein Überzug
durch Beschichtung mit einem vorgeformten Film oder durch Luft-Sprühen einer
Beschichtungslösung
auf die einzelnen Tabletten aufgebracht. Einige der Schwierigkeiten,
welche mit dieser Vorgehensweise zur Tablettierung assoziiert sind,
schließen
Solubilisierung und Stabilisierung des Arzneimittelwirkstoffs, die
kontrollierte Freisetzung des Arzneimittelwirkstoffs und die Zuführung des
Arzneimittelwirkstoffs an die gewünschte Stelle im Darmtrakt
ein. Des Weiteren stellen die Mehrschritt-Vorgehensweisen des Kombinierens
und Mischens mehrerer Bestandteile, Granulierens zum Erzielen einer
gleichmäßigen Teilchengröße, der
Tablettenkompression und Beschichtung der Tablette ein Verfahren
bereit, welches nicht effizient und wirtschaftlich ist.
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In
der vorliegenden Erfindung kann ein Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplex
in ein thermoplastisches Polymer eingebunden werden, welches als
die Matrix für
den festen Kern der Tablette dient. In gewissen Fällen können das
acylierte CD und der Arzneimittelwirkstoff als individuelle Komponenten
zugesetzt werden, und eine Komplexbildung findet während des
Schmelzvermischens statt. Andere pharmazeutisch annehmbare Bestandteile
können
ebenfalls in die thermoplastische Matrix hinein schmelzvermischt
werden. Wenn diese Additive eine verstärkte Stabilisierung oder verringerte
Flüchtigkeit
benötigen,
können
die Additive in der Form von Inklusionskomplexen mit acylierten
CDs oder anderen CD-Derivaten zugesetzt werden. Im Anschluss an
das Schmelzvermischen kann die thermoplastische Matrix, enthaltend
den Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplex und Additive
(thermoplastischer Matrixkern), durch eine Anzahl von Techniken
zu diskreten Tabletten geformt werden. Zum Beispiel kann der thermoplastische
Kern als eine Stange extrudiert und zu Tabletten zerhackt werden.
Das bevorzugte Verfahren besteht darin, den thermoplastischen Matrixkern
in der Form eines Blattes zu extrudieren, aus welchem die individuellen
Tabletten ausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Falls es so gewünscht wird,
kann der thermoplastische Matrixkern durch eine Reihe von Verfahren
beschichtet werden. Zum Beispiel kann die Oberfläche des extrudierten Blattes
mit einem Überzugsfilm
vor dem Schneiden oder Stanzen der individuellen Tabletten laminiert
werden. Das extrudierte Blatt kann auch mit dem Überzugsmaterial lösemittelbeschichtet
werden. Alternativ dazu können die
individuellen Tabletten durch Luftsprühen oder durch Hindurchlaufenlassen
der Tabletten durch eine Beschichtungslösung überzogen werden.
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Die
Schmelzextrusion des thermoplastischen Matrixkerns bietet eine effiziente
Alternative zu den bekannten Verfahren zur Tablettenherstellung.
Die Verwendung eines Extruders, um die Tablettenkomponenten zu schmelz-vermischen
erhöht
die Effizienz des Verfahrens, und sieht eine wirtschaftlichere Methode
zur Herstellung fester oraler Arzneimittelformulierungen vor. Der
Acyliertes-CD:Arzneimittelwirkstoff-Inklusionskomplex sieht eine
anhaltende und gesteuerte Freisetzung des Arzneimittelwirkstoffs
vor, was die Notwendigkeit für zusätzliche
Freisetzungsraten-Modifizierer und Beschichtung der Tablette verringert.
Eine Extrusion zur Bildung des thermoplastischen Matrixkerns wird
durch die gesteigerte Stabilität
und verminderte Flüchtigkeit
des Arzneimittelwirkstoffs, vorgesehen von dem acylierten CD, möglich gemacht.
Wasserlösliche
Arzneimittelwirkstoffe können
in diesen Formulierungen verwendet werden, selbst wenn Wasser verwendet
wird, um den Thermoplast während
des Schmelzvermischens und der Extrusion zu erweichen, wodurch die
Verwendung von thermoplastischer Stärke in dem Matrixmaterial für wasserlösliche Arzneimittelwirkstoffe
zugelassen wird. Weil der Arzneimittelwirkstoff in der Form eines
Inklusionskomplexes mit acylierten CDs vorliegt, kann die feste
orale Formulierung während
längerer
Zeitdauern ohne Abbau der Arzneimittelwirkstoffe oder Verlust des
Arzneimittelwirkstoffs wegen Flüchtigkeit
aufbewahrt werden. Zum Beispiel kann das acylierte CD eine verlängerte Aufbewahrungslebensdauer
für orale
Formulierungen von Nitroglycerin vorsehen.
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Die
Verbindungen der Erfindung können
zweckmäßigerweise
zu pharmazeutischen Zusammensetzungen formuliert werden, aufgebaut
aus einer oder mehreren der Verbindungen in Assoziation mit einem pharmazeutisch
annehmbaren Träger;
siehe z. B. Remington's
Pharmaceutical Sciences, neueste Ausgabe, von E. W. Martin Mack
Pub. Co., Easton, PA, welches typische Träger und herkömmliche
Verfahren zur Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen offenbart,
welche im Zusammenhang mit der Herstellung von Formulierungen der
Verbindungen der Erfindung verwendet werden können.
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Die
Verbindungen können
oral, parenteral (z. B. intravenös),
durch intramuskuläre
Injektion, durch intraperitoneale Injektion, topisch, transdermal,
als Implantate oder dergleichen verabreicht werden, obwohl transdermale
oder orale Verabreichung bevorzugt wird. Die Menge an verabreichter
Wirkstoffverbindung wird selbstverständlich von dem zu behandelnden
Subjekt, dem Gewicht des Subjektes, der Art der Verabreichung und
der Beurteilung des verschreibenden Arztes abhängen.
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Abhängig von
der beabsichtigten Verabreichungsart können die pharmazeutischen Zusammensetzungen
in der Form von festen, halbfesten oder flüssigen Dosierungsformen, wie
zum Beispiel Tabletten, Suppositorien, Pillen, Kapseln, Pulvern,
Flüssigkeiten,
Suspensionen, Lotionen, Cremes, Gelen oder dergleichen, vorzugsweise
in Einheitsdosierungsform, geeignet zur Einzelverabreichung einer
präzisen
Dosis, vorliegen. Die Zusammensetzungen werden, wie obenstehend
erwähnt,
eine wirksame Menge des gewählten
Arzneimittels in Kombination mit einem pharmazeutisch annehmbaren
Träger
einschließen
und können
darüber
hinaus andere medizinische Mittel, pharmazeutische Mittel, Träger, Hilfsstoffe,
Verdünnungsmittel
etc. einschließen.
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Für feste
Zusammensetzungen, wie Tabletten, schließen herkömmliche nicht-toxische feste
Träger zum
Beispiel pharmazeutische Güteklassen
von Mannitol, Lactose, Stärke,
Magnesiumstearat, Natriumsaccharin, Talkum, Cellulose, Glukose,
Saccharose, Magnesiumcarbonat und dergleichen ein. Flüssige pharmazeutisch
verabreichbare Zusammensetzungen können zum Beispiel hergestellt
werden durch Auflösen,
Dispergieren etc. einer aktiven Verbindung, wie hierin beschrieben,
und wahlfreier pharmazeutischer Hilfsstoffe in einem Exzipienten,
wie zum Beispiel Wasser, Kochsalzlösung, wässrige Dextrose, Glycerin,
Ethanol und dergleichen, um dadurch eine Lösung oder Suspension zu bilden.
Falls gewünscht,
kann die zu verabreichende pharmazeutische Zusammensetzung auch
geringere Mengen an nicht-toxischen
Hilfssubstanzen, wie benetzenden oder emulgierenden Mitteln, pH-Pufferungsmitteln
und dergleichen enthalten, zum Beispiel Natriumacetat, Sorbitanmonolaurat,
Triethanolamin-Natriumacetat, Triethanolamin-Oleat etc. Die tatsächlichen
Verfahren zur Herstellung solcher Dosierungsformen sind dem Fachmann
auf diesem Gebiet bekannt oder werden ihm offensichtlich sein; siehe
zum Beispiel Remington's
Pharmaceutical Sciences, worauf obenstehend Bezug genommen wurde.
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Für eine orale
Verabreichung können
feine Pulver oder Granulate verdünnende,
dispergierende und/oder oberflächenaktive
Mittel enthalten und können
in Wasser oder in einem Sirup, in Kapseln oder Päckchen im trockenen Zustand,
oder in einer nichtwässrigen
Lösung
oder Suspension, worin Suspendiermittel eingeschlossen sein können, in
Tabletten, worin Bindemittel und Gleitmittel eingeschlossen sein
können,
oder in einer Suspension in Wasser oder einem Sirup präsentiert
werden. Falls erwünscht
oder notwendig, können Geschmacks-,
Konservierungs-, Suspendier-, Verdickungs- oder Emulgierungsmittel
eingeschlossen werden. Tabletten und Granulate sind bevorzugte orale
Verabreichungsformen, und diese können beschichtet werden.
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Eine
parenterale Verabreichung, falls angewandt, ist im Allgemeinen durch
eine Injektion gekennzeichnet. Injizierbare Präparate können in herkömmlichen
Formen, entweder als flüssige
Lösungen
oder Suspensionen, festen Formen, geeignet zur Lösung oder Suspension in Flüssigkeit
vor der Injektion, oder als Emulsionen hergestellt werden. Ein in
jüngerer
Zeit überarbeitetes
Vorgehen zur parenteralen Verabreichung beinhaltet die Verwendung
eines Systems mit langsamer Freisetzung oder anhaltender Freisetzung,
so dass ein konstanter Dosierungsspiegel aufrechterhalten wird;
siehe z. B. U.S.-Patent Nr. 3 710 795.
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Für eine topische
Verabreichung können
Flüssigkeiten,
Suspensionen, Lotionen, Cremes, Gele oder dergleichen verwendet
werden, solange die aktive Verbindung an die Oberfläche der
Haut zugeführt
werden kann.
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Diese
Erfindung kann ferner durch die folgenden Beispiele von bevorzugten
Ausführungsformen
veranschaulicht werden, obwohl es sich versteht, dass diese Beispiele
lediglich aus Zwecken der Veranschaulichung eingeschlossen sind,
und mit ihnen nicht beabsichtigt wird, den Umfang der Erfindung
einzuschränken, es
sei denn, es wird spezifisch anderweitig angegeben. Die Ausgangsmaterialien
sind im Handel erhältlich,
es sei denn, es wird anderweitig beschrieben. Alle Prozentsätze beziehen
sich auf das Gewicht, es sei denn, es ist anderweitig beschrieben.
-
Die
Verbindungen der Erfindung können
leicht unter Anwendung von dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein
bekannten Techniken synthetisiert werden. Geeignete experimentelle
Verfahren zur Herstellung und Derivatisierung von Inklusionskomplexen
werden zum Beispiel in den Literaturbezugsstellen beschrieben, welche
im hierin obenstehenden Abschnitt "Hintergrund" zitiert werden, deren Offenbarungen
hierin als Bezugsstelle hinsichtlich ihrer allgemeinen Lehren und
hinsichtlich ihrer Lehren über
Synthese einbezogen sind. Verfahren zur Herstellung spezifischer
und bevorzugter Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich in
den nachstehenden Beispielen beschrieben.
-
Beispiele
-
Die
vorliegenden Beispiele werden dargestellt, so dass dem Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet eine vollständige
Offenbarung und Beschreibung zur Verfügung gestellt wird, wie die
Verbindungen, Zusammensetzungen, Gegenstände, Vorrichtungen und/oder
Verfahren, welche hierin beansprucht werden, hergestellt und auswertet
werden, und sind als rein beispielhaft für die Erfindung beabsichtigt,
und mit ihnen wird nicht beabsichtigt, den Umfang dessen zu beschränken, was
die Erfinder als ihre Erfindung ansehen. Es sind Bemühungen unternommen
worden, Genauigkeit in Hinsicht auf Zahlen (z. B. Mengen, Temperatur
etc.) zu gewährleisten,
obwohl gewisse Fehler und Abweichungen berücksichtigt werden sollten.
Außer
es ist anders lautend angegeben, sind Teile Gewichtsteile, Temperatur
ist in °C
oder ist bei Umgebungstemperatur, und Druck ist bei oder nahe dem
atmosphärischen
Druck.
-
Beispiel 1. Herstellung
von Triacetyl-β-CD:Nitroglycerin(NG)-Komplexen.
-
Eine
Lösung,
enthaltend 29 g Triacetyl-β-CD
(DS = 21), gelöst
in 400 ml 50%igem Ethanol, wurde durch Ultraschallbehandlung bei
35–40°C hergestellt.
Zu der Triacetyl-β-CD-Lösung wurden
ungefähr
3,5 g NG, welches in 150 ml Ethanol gelöst war, zugesetzt. Es wurde
eine klare, homogene Lösung
erhalten, welche beim Abkühlen
schillernd wurde. Der Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex
wurde ausgefällt,
indem ungefähr 300
ml Eiswasser zugesetzt wurden. Man ließ den Komplex 48 Stunden lang
im Kühlschrank
(ca. 5°C)
stehen, bevor er zu einem konstanten Gewicht bei 50°C in Gegenwart
von P
2O
5 filtriert
und getrocknet wurde. Diese Verfahrensweise stellte 32 g eines Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplexes,
enthaltend 9,73 Gew.-% NG, als ein weißes Pulver bereit. Der NG-Gehalt
der Mutterlauge wurde als 57 μg/ml
ermittelt. Die Ausbeute an Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex belief
sich auf ungefähr
90%. Um die Reproduzierbarkeit und den Effekt der Maßstabsänderung
zu größeren Formaten
auszuwerten, wurde diese Verfahrensweise bei vier verschiedenen Maßstäben durchgeführt. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefasst. Tabelle
4. Zusammensetzung von Triacetyl-β-CD:NG-Komplexen
- 1. Ungefähres kombiniertes Gewicht von
NG und Triacetyl-β-CD.
- 2. Wassergehalt mittels Karl-Fischer-Titration.
- 3. Getrocknet während
4 Stunden bei 70°C.
-
In
jedem Fall war der NG-Gehalt des Komplexes groß, wobei er im Bereich von
etwa 10 bis etwa 13 Gew.-% NG nach der Trocknung des Komplexes lag.
Der Unterschied im NG-Gehalt war eher eine Folge der Menge an NG,
welche bei der Herstellung des Komplexes eingesetzt wurde, als des
Verlustes aufgrund der Trocknung.
-
Beispiel 2. Gewichtsverlust
von NG aus Triacetyl-β-CD:NG-Komplexen
während
Trocknung.
-
Proben
von Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplexen,
wie auch eine physikalische Lactose:NG-Mischung, wurden in einzelne
offene Gefäße in 2
mm-Schichten eingebracht. Die Proben wurden bei 70°C getrocknet.
Proben wurden bei unterschiedlichen Zeitintervallen entnommen, und
der NG-Gehalt der Proben wurde mittels HPLC bestimmt. Repräsentative
Ergebnisse für
einen Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex
und die physikalische Lactose:NG-Mischung sind in der Tabelle 5
zusammengefasst.
-
Tabelle
5. Verlust von NG aus einem Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex und
einer physikalischen Lactose:NG-Mischung nach Aufbewahrung bei 70°C.
-
Dieses
Beispiel zeigt, dass NG nicht aus dem Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex verloren
geht, selbst nach Trocknung bei erhöhten Temperaturen während längerer Zeitdauern.
-
Beispiel 3. Thermische
Analyse von Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplexen.
-
Um
die Zurückhaltung
von NG nach Erhitzen zu untersuchen, wurden Proben eines Triacetyl-β-CD:NG-Komplex (12,8% NG) und
einer physikalischen Lactose:NG-Mischung (7,2% NG) durch thermogravimetrische
Analyse (TGA) und durch "Evolved
Gas Detection" bzw.
Thermo-Gasanalyse (EGD) analysiert. Die TGA-Untersuchungen wurden
auf einem Universal V2.3C TA-Instrument in Argonatmosphäre, 10 l/h,
Erwärmungsgeschwindigkeit
von 5°C/min
in einem Temperaturbereich von 20–350°C durchgeführt. "Evolved Gas Detection"-Kurven wurden auf
einem Thermal Analyzer System 916 DuPont (Carle 2000) in einer Stickstoffatmosphäre, 1,8
l/h, Erwärmungsgeschwindigkeit
8°C/min,
erfasst. Die Ergebnisse sind in den 4 und 5 zusammengefasst.
-
Im
Falle der physikalischen Lactose:NG-Mischung zeigt TGA (4),
dass das NG bei etwa 116°C verflüchtigt wird.
Im Falle des Triacetyl-β-CD:NG-Komplexes
wird wenig, wenn überhaupt
ein, Verlust des NG bei dieser Temperatur beobachtet. Vielmehr findet
kein signifikanter Verlust von NG bis zu ungefähr 190°C statt. In ähnlicher Weise zeigt die EGD
(5), dass das NG im gleichen Temperaturbereich
(118°C)
aus der physikalischen Lactose:NG-Mischung verloren wird, wie jenem,
welcher in TGA beobachtet wurde. In ähnlicher Weise findet ein signifikanter
Verlust von NG aus dem Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex
nicht bis etwa 190°C
statt. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass Triacetyl-β-CD als ein Wirtsmolekül für NG wirkt
und eine signifikante Stabilisierung und Verringerung der Flüchtigkeit
von NG vorsieht.
-
Beispiel 4. Freisetzungsprofil
von NG aus Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplexen
-
Um
das Freisetzungsprofil von NG aus Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplexen zu
bestimmen, wurde das Freisetzungsverhalten von NG aus einem Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex,
einem β-CD:NG-Komplex
und einer physikalischen Lactose:NG-Mischung in unterschiedlichen Medien
untersucht. Auflösungstests wurden
durchgeführt,
indem Proben bei Konzentrationen, äquivalent zu 0,1 oder 0,5 mg/ml
NG, zu den Auflösungsmedien
zugegeben wurden. Die Medien wurden unter Verwendung eines Magnetrührers bei
ungefähr 120
U/min bei Raumtemperatur gerührt.
An verschiedenen Zeitintervallen wurden ungefähr 1 ml an Probe entnommen, über einen
Membranfilter (0,2 μm)
filtriert, und die Filtrate wurden unverzüglich um das zweifache mit
Methanol verdünnt.
Die Menge an gelöstem
NG wurde mittels HPLC bestimmt. Relevante Daten sind in der Tabelle
6 und in der 6 zusammengefasst.
-
Tabelle
6. Freisetzung von NG in Wasser aus einem Triacetyl-β-CD:NG-Inklusionskomplex,
einem β-CD:NG-Komplex
und einer physikalischen Lactose:NG-Mischung als Funktion der Zeit,
wobei die Zusammensetzungen bei Konzentrationen, äquivalent
zu 100 μg/ml
NG zugegeben wurden.
-
Wie
aus Tabelle 6 ersehen werden kann, war die Freisetzung von NG aus
dem β-CD:NG-Komplex und der physikalischen
Lactose:NG-Mischung in Wasser sehr schnell, wobei im Wesentlichen
die Gesamtheit des NG innerhalb von 5 Minuten in den Medien gelöst wurde.
Im Gegensatz dazu war die Freisetzung von NG aus den Triacetyl-β-CD:NG-Komplex
verzögert,
wobei 1440 Minuten für
die Freisetzung von 72 μg
aus dem Komplex erfordert wurden. Dies wird in der 6 weiter
veranschaulicht. Als Wasser das Medium war, wurden ungefähr 10 μg NG in den
ersten 10 Minuten freigesetzt, worauf eine schrittweise Erhöhung des
gelösten
NG über
die Zeit folgte. Ein ähnliches
Verhalten wird bei pH 7,2 und bei pH 1,4 beobachtet. Gleichwohl
besteht in deutlicher Weise ein pH-Effekt. Nach ungefähr 180 Minuten
wird eine Freisetzung von 22, 44 und 64 μg NG in Wasser, pH 7,2-Puffer
bzw. bei pH 1,4 beobachtet. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass
Triacetyl-β-CD:NG-Komplexe
eine verzögerte
Freisetzung von NG bereitstellen, wohingegen dies bei Komplexen von β-CD:NG und physikalischen
Mischungen von Lactose:NG nicht der Fall ist.
-
Beispiel 5. Thermische
Stabilität
von Triacetyl-β-CD.
-
Um
die Stabilität
von Triacetyl-β-CD
zu bestimmen, wurde eine Probe bei 20°C/min unter Stickstoff in einen
thermogravimetrischen DuPont 2200-Spektrometer auf 400°C erwärmt (7).
Es wurde festgestellt, dass die Probe überraschend stabil ist, wobei
im Wesentlichen kein Gewichtsverlust (ca. 0,2%) bis überhalb 325°C beobachtet
wurde. Eine Probe von Triacetyl-β-CD
wurde dann 35 Minuten lang bei 300°C gehalten (8).
Selbst nach verlängerter
Erwärmung
bei dieser Temperatur wurden lediglich etwa 3,2% Gewichtsverlust
beobachtet. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass Triacetyl-β-CD ein überraschend
wärme stabiles
Molekül
ist, welches als ein wärmestabiles
Wirtsmolekül
für Gastmoleküle, wie
pharmazeutisch aktive Moleküle, wirken
könnte.
-
Beispiel 6. Beimischen
eines Triacetyl-β-CD:NG-Komplexes
in einem Trägerpolymer.
-
Ein
Triacetyl-β-CD:NG-Komplex
(1,75 g, 10 Gew.-% NG) und Polyethylen-co-vinylacetat) (33,25 g, 25%
Vinylacetat) wurden einem Kunststoffbeutel vermischt. Die Mischung
wurde dann in einem Rheometrics Mechanical Spectrometer bei 130°C während 5
Minuten thermisch vermengt. Das resultierende Gemisch wurde zu einer
Teilchengröße von 5
mm zerkleinert, und Portionen wurden zwischen zwei Metallplatten
bei 130°C gepresst,
um durchsichtige flexible Folien zu erzeugen, welche ungefähr 0,5 Gew.-%
NG enthielten. Die 9 gibt die TGA-Spektren
(a) des Triacetyl-β-CD:NG-Komplexes,
(b) von Poly(ethylen-co-vinylacetat)
und (c) von einem Komposit aus Poly(ethylen-co-vinylacetat)-Triacetyl-β-CD:NG-Komplex an.
Der bei etwa 200°C
zentrierte große
Peak (9a) beruht auf der Verflüchtigung
von NG, welche beim Erreichen des Schmelzpunktes des Komplexes auftritt.
Wie man erwarten würde,
ist ein entsprechender Peak bei dem Poly(ethylen-co-vinylacetat)
nicht vorhanden (9b). Allerdings ist der Peak,
entsprechend der Verflüchtigung
von NG, in deutlicher Weise in den Spektren des Poly(ethylen-co-vinylacetat)-Triacetyl-β-CD:NG-Komplexes vorhanden.
Dieses Beispiel zeigt, dass ein Triacetyl-β-CD:pharmazeutischer-Wirkstoff-Inklusionskomplex
erfolgreich in geeignete thermoplastische Materialien ohne Verlust
oder Abbau des pharmazeutischen Wirkstoffs beigemischt werden kann.
Darüber
hinaus können
diese Gemische dann zu geformten Gegenständen, wie Folien, Tabletten
oder anderen medizinischen Vorrichtungen, für eine verlängerte Abgabe von pharmazeutischen
Wirkstoffen verarbeitet werden.
-
Beispiel 7. Herstellung
von Triacetyl-β-CD:5-ISMN-Komplexen.
-
Triacetyl-β-CD (15 g)
wurde in 80 ml 50%igem Ethanol durch Ultraschallbehandlung bei 50–55°C gelöst. Isosorbid-5-Mononitrat
(2,2 g), gelöst
in 20 ml 50%igem Ethanol, wurde unter kontinuierlichem Rühren zugegeben.
Eine klare homogene Lösung
wurde erhalten, welche beim Abkühlen
schillernd wurde. Der Komplex wurde durch Zusetzen von Eiswasser
(ungefähr
200 ml) ausgefällt.
Der Komplex wurde 24 Stunden lang in einem Kühlschrank (ca. 5°C) stehen
gelassen. Danach wurde der Komplex durch Filtration isoliert und
bei 50°C
in der Gegenwart von P2O5 zu
einem konstanten Gewicht getrocknet. Dieses Verfahren sah 15,2 g
des Triacetyl-β-CD:5-ISMN-Komplexes,
welcher 5,4 Gew.-% an 5-ISMN (bestimmt durch Kapillarelektrophorese) enthielt,
als ein weißes
Pulver vor.
-
Beispiel 8. Herstellung
von 5-ISMN/Triacetyl-α-CD-Komplexen.
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Triacetyl-α-CD (15 g)
wurde in 50 ml 50% Ethanol durch Ultraschallbehandlung bei 70–75°C gelöst. Isosorbid-5-Mononitrat
(2,3 g), gelöst
in 10 ml 50% Ethanol, wurde unter kontinuierlichem Rühren zugesetzt. Eine
klare homogene Lösung
wurde erhalten. Der Komplex wurde durch Zusetzen von Eiswasser (ungefähr 150 ml)
gefällt.
Der Komplex wurde 24 Stunden lang in einem Kühlschrank stehen gelassen.
Danach wurde der Komplex durch Filtration isoliert und zu einem
konstanten Gewicht bei 50°C
in Gegenwart von P2O5 getrocknet.
Dieses Verfahren sah 13,9 g des Triacetyl-α-CD:5-ISMN-Komplexes, welcher
5,8 Gew.-% 5-ISMN (bestimmt durch Kapillarelektrophorese) enthielt,
als ein weißes
Pulver vor.
-
Beispiel 9. Thermische
Charakterisierung von Triacetyl-α-CD:5-ISMN-Komplexen.
-
Um
die Komplexbildung von 5-ISMN mit Triacetyl-α-CD zu untersuchen, wurden Differentialscanningkalorimetrie(DSC)-Untersuchungen
auf einem Universal V2.3C TA-Instrument in Argonatmosphäre, 10 l/h,
Erwärmungsgeschwindigkeit
5°C/min,
in einem Temperaturbereich von 20–350°C durchgeführt. Die 10 gibt die
DSC-Spektren an. Die 10A entspricht dem Triacetyl-α-CD:5-ISMN-Komplex, 10B entspricht einer mechanischen Mischung von
Triacetyl-α-CD
mit 5-ISMN, 10C entspricht 5-ISMN und 10D entspricht Triacetyl-α-CD. Wie ersehen werden kann,
ist die Endotherme aufgrund des Schmelzens von 5-ISMN in der mechanischen
Mischung vorhanden, aber in dem Komplex vollständig abwesend. Diese Beobachtung
ist konsistent mit einem Gast/Wirt-Komplex, wobei Kristallisation
und anschließendes
Schmelzen des 5-ISMN aufgrund der Assoziation mit dem Triacetyl-α-CD verhindert
wird.
-
Beispiel 10. Freisetzungsprofil
von 5-ISMN aus Triacetyl-α-CD:5-ISMN-
und Triacetyl-βCD:5-ISMN-Komplexen.
-
Um
das Freisetzungsprofil von 5-ISMN aus Triacetyl-α-CD:5-ISMN- und Triacetyl-β-CD:5-ISMN-Komplexen zu
bestimmen, wurde das Freisetzungsverhalten von 5-ISMN aus den Komplexen
in destilliertem Wasser untersucht. Auflösungstests wurden durch Zusetzen
von Proben bei Konzentrationen, äquivalent
zu 1,1 oder 0,7 mg/ml 5-ISMN, zu destilliertem Wasser durchgeführt. Die
Medien wurden unter Verwendung eines Magnetrührers bei ungefähr 120 U/min
bei Raumtemperatur gerührt.
Bei unterschiedlichen Zeitintervallen wurden ungefähr 1 ml
Probe entnommen, durch einen Membranfilter (0,2 μm) filtriert, und die Filtrate
wurden unverzüglich
zweifach mit 2,5 mM Na2B4O7-Pufferlösung,
pH = 8,0, und erneut zweifach mit Methanol verdünnt. Die Menge an gelöstem 5-ISMN
wurde durch Kapillarelektrophorese bestimmt. Repräsentative
Daten sind in der Tabelle 7 und in 11 gezeigt.
Wie ersehen werden kann, sind die Freisetzungsprofile für die zwei
Komplexe verschieden. Im Falle des Triacetyl-α-CD:5-ISMN-Komplexes wird nahezu
alles 5-ISMN in 30–60
Minuten abgegeben. Im Falle von Triacetyl-β-CD:5-ISMN-Komplex werden mehr
als 2 Stunden für
die Freisetzung des 5-ISMN benötigt.
Der Abgabenraten-Unterschied zwischen den zwei Komplexen beruht
wahrscheinlich auf dem Höhlungs-Größenunterschied
der CD-Derivate
und möglicherweise
auf den Hydrophobizitätsunterschieden
der zwei CD-Derivate.
-
Tabelle
7. Die Freisetzung von 5-ISMN aus ihren Triacetyl-Komplexen als
Funktion der Zeit.
-
Beispiel 11. Herstellung
von Triacetyl-α-CD:Prostaglandin-Komplexen.
-
Triacetyl-α-CD (1,7
g) wurde in 12 ml Aceton unter Anwendung von Ultraschallbehandlung
bei Raumtemperatur gelöst.
Drei verschiedene Komplexe wurden durch Zusetzen von Prostaglandin
(PGE1) bei Konzentrationen von 100 mg, 84
mg oder 35 mg PGE1, gelöst jeweils in 3, 2, 1 ml Aceton,
zu den Triacetyl-α-CD-Lösungen hergestellt.
Klare homogene Lösungen
wurden bei Wirt:Gast-Verhältnissen
von 1:3, 1:5 und 1:10 erhalten. Die festen Komplexe wurden durch
Verdampfung des Acetons unter verringertem Druck erhalten. Die Komplexe
wurden zu einem konstanten Gewicht in Gegenwart von P2O5 getrocknet. Die resultierenden Komplexe
sind weiße
Pulver. Die PGE1- und PGA1-Abbau-Gehalte
der Komplexe wurden mittels HPLC gemessen. Aus Vergleichszwecken
wurde eine mechanische Mischung durch Befeuchten von 1,7 g Triacetyl-α-CD mit 2
ml Ethanol, enthaltend 84 mg gelöstes
PGE1, hergestellt. Eine Suspension wurde
erhalten, und der Alkohol wurde unter verringertem Druck verdampft.
Um die Wärmestabilität der Komplexe
zu bestimmen, wurden die Proben 2 Monate lang bei 40°C aufbewahrt.
Die Tabelle 8 gibt den PGE1- und PGA1-Gehalt
für beides,
die frisch hergestellten Proben und für die gealterten Proben, an.
-
Tabelle
8. PGE
1- und PGA
1-Gehalt
von frisch hergestellten Komplexen und nach Alterung bei 40°C während 2 Monaten.
-
Dieses
Beispiel zeigt die Herstellung von Triacetyl-α-CD-Komplexen mit Prostaglandin.
Dieses Beispiel verdeutlicht ebenfalls, dass die Wärmezersetzung
von PGE1 durch Komplexieren mit Triacetyl-α-CD verzögert wird.
-
Beispiel 12. Freisetzungsprofil
von Triacetyl-α-CD:Prostaglandin-Komplexen.
-
Auflösungstests
wurden durchgeführt
durch Hinzusetzen von Proben von Komplexen, äquivalent zu ungefähr 25, 50
oder 100 μg/ml
PGE1/ml zu destilliertem Wasser unter Verwendung
von magnetischem Rühren
bei ungefähr
120 U/min bei Raumtemperatur. Bei verschiedenen Zeitintervallen
des Rührens
wurden ungefähr
0,5 ml Probe entnommen, durch einen Membranfilter (0,2 μm) filtriert,
und die Filtrate wurden mittels HPLC für die Bestimmung von gelöstem PGE1 analysiert. Die Tabelle 9 gibt den Prozentgehalt
von PGE1, freigesetzt als eine Funktion
der Zeit, an.
-
Tabelle
9. Freisetzung von PGE
1 aus den Triacetyl-α-CD-Komplexen
als Funktion der Zeit.
-
Dieses
Beispiel verdeutlicht, dass eine verzögerte Freisetzung von PGE1 mit diesen Komplexen erreicht werden kann,
und dass mehr als etwa 6 Stunden für eine vollständige Freisetzung
des PGE1 erforderlich sind. Die Freisetzung
von PGE1 aus der mechanischen Mischung war
viel schneller, wobei die Gesamtheit des Arzneistoffs in 30–60 Minuten
freigesetzt wurde. Obwohl es nicht ein Teil dieser Untersuchung
ist, ist es dem Fachmann auf dem Gebiet sehr wohl bekannt, dass
Komplexe des Eltern-α-CD
mit PGE1 in Wasser frei löslich sind,
und dass der Arzneistoff nach Lösen
in einem wässrigen
Medium unverzüglich
freigesetzt wird.
-
Beispiel 13. Herstellung
von Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Komplexen.
-
Es
wurden drei verschiedene Verfahren für die Herstellung dieser Geruchsstoff-Komplexe
untersucht. Das nachstehend beschriebene Ausfällungsverfahren ist Teil der
vorliegenden Erfindung. Die zwei anderen Verfahren sind im Fachgebiet
bekannt und sind zu Vergleichszwecken angegeben.
-
Ausfällungsverfahren.
In dieser Verfahrensweise werden das Triacetyl-CD und die Geruchsstoffe
in einem geeigneten Lösemittel
aufgelöst,
welches beide Komponenten zu einem ähnlichen Ausmaß löst. Aceton, Methylacetat
und Ethylacetat sind besonders nützliche
Lösemittel
für diesen
Zweck, da es sowohl CDs als auch Geruchsstoffe löst und gleichzeitig nicht als
ein konkurrierender Gast für
die Triacetyl-CD-Höhlung
wirkt. Aceton ist das besonders bevorzugte Lösemittel. Eine Acetonlösung des
Geruchsstoffs und von Triacetyl-CD wird etwa 0,5 Stunden bis etwa
3 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungs- bis zu Rückflusstemperatur
gerührt.
Nach Rühren
während
der gewünschten
Zeit und Temperatur wird die Reaktionsmischung unter Rühren in
Wasser oder eine Mischung aus Wasser/zerkleinertem Eis gegossen.
Der Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Komplex wird aus der Lösung ausgefällt. Das
weiße
Präzipitat
wird filtriert, mit kaltem Wasser gewaschen und im Vakuum zu einem
konstanten Gewicht getrocknet. Die Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Formulierungen
weisen festgestelltermaßen
Beladungswerte von etwa 8–10%
Geruchsstoff auf, was denjenigen des erwarteten Geruchsstoffgehalts
nahe kommt. Darüber
hinaus bestand keine beobachtete signifikante Veränderung
in der Zusammensetzung der eingeschlossenen Geruchsstoffe aufgrund
des Komplexierungsverfahrens.
-
Aus
Zwecken der Veranschaulichung wird, wie folgend, ein ausführlicheres
Verfahren angegeben. In einen 100 ml großen Zweihals-Glasreaktor wurden
14,5 g Triacetyl-β-CD
und 15 ml Aceton zugegeben. Zu der gerührten Triacetyl-β-CD-Lösung wurden
1,5 g Vanille-Geruchsstoff
tropfenweise ohne irgendein Lösemittel zugesetzt.
Die gemeinsame Lösung
wurde 1 Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung
wurde dann unter intensivem Rühren
langsam in 700 ml zerkleinertes Eis/Wasser gegossen. Das kristalline
weiße
Präzipitat
wurde 20 Minuten lang gerührt
und dann über
Nacht bei 4°C
stehen gelassen. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert und
zu einem konstanten Gewicht getrocknet. Ausbeute: 14,9 g feste Triacetyl-β-CD:Vanille-Formulierung.
-
Knetverfahren
(zum Vergleich). In diesem Typ von Komplexierungsverfahren werden
die flüssigen
Geruchsstoffkonzentrate und festes Triacetyl-CD in Gegenwart von
wässrigem
Ethanol gründlich
vermischt. Die Komplexierung folgt aus dem intensiven Verkneten.
Diese Art von mechanischem Aktivierungsverfahren ist für die Komplexierung
von festen oder flüssigen
Gästen
mit Eltern-Cyclodextrinen empfohlen worden (Furuta, T., et al.,
Biosci. Biotech. Biochem. 1994, 58, 847; Carli, F., et al., Chimica
Oggi, 1987, 3, 61). Das Folgende ist stellvertretend für eine typische
Verfahrensweise: Triacetyl-CD (4,4 g) und etwa 0,6 Gramm Zitronen-
oder Vanille-Geruchsstoff (diese Massenverhältnisse beziehen sich auf ein
Verhältnis
von ungefähr
1:1 mol/mol) werden bei Umgebungstemperatur in einem Keramikmörser zusammen
mit 2,0 ml einer Mischung von Ethanol:Wasser (1:1, bezogen auf Volumen)
etwa 10 Minuten lang intensiv vermischt. Nach etwa 10 Minuten wird die
gründlich
zermahlene Reaktionsmischung eine hochviskose Paste. Fortgesetztes
Mischen während
etwa 20 Minuten stellt eine weniger viskose Paste bereit, welche
aus dem Reaktionsgefäß entnommen
werden kann. Nach Trocknung zu einem konstanten Gewicht ist die
Probe ein harter grober Feststoff. Die Probe kann zu einem Pulver
zermahlen und gesiebt werden, um eine homogene Teilchengröße zu gewährleisten.
Das gesiebte Produkt erscheint als ein leicht zu handhabendes rieselfähiges Pulver.
Es wurde festgestellt, dass dieses Verfahren zu einem Produkt führt, welches
eine Geruchsstoffbeladung, die niedriger als erwartet war, von 1–2% aufweist,
was viel weniger als der erwartete Geruchsstoffgehalt von 8–10% ist.
Gaschromatographie-Untersuchungen zeigten eine veränderte Zusammensetzung
der Geruchsstoffe in diesen Triacetyl-CD-Formulierungen.
-
Co-Eindampfungsverfahren
(zum Vergleich). Eine gemeinsame Lösung des Triacetyl-CD und des
Geruchsstoffs wird bis zur Trockenheit eingedampft, was einen trockenen
Feststoff ergibt, mit Verlust der flüchtigen Fraktion des Oberflächen- und
komplexierten Geruchsstoffs. Das Schlüsselmerkmal in dieser "gemeinsamen Lösung"-Technologie besteht
darin, das geeignete Co-Lösemittel
zu finden. Die früher
erwähnten
Lösemittel
werden diesem Zweck dienen. Andere Co-Lösemittel waren entweder aufgrund
eines hohen Siedepunkts schwierig zu entfernen oder wirkten als
konkurrierende Gäste,
wodurch das Ausmaß der
Geruchsstoff-Komplexierung
vermindert wurde. Mit diesem Verfahren belief sich die Beladung
an Geruchsstoff, welche erhalten wurde, auf etwa 0,5–1,0 Gew.-%.
Darüber
hinaus wurde ebenfalls festgestellt, dass dieses Verfahren eine
Acetyl-CD:Geruchsstoff-Formulierung mit einer veränderten
Geruchsstoffzusammensetzung ergibt.
-
Diese
drei vergleichenden Verfahren zeigen, dass das Ausfällungsverfahren
der vorliegenden Erfindung das effizienteste und bevorzugte Verfahren
zur Herstellung von Komplexen ist, welche Triacetylcyclodextrine
beinhalten.
-
Beispiel 14. Herstellung
von Geruchsstoff/Triacetyl-CD-Komplexen.
-
Unter
Anwendung des in Beispiel 13 beschriebenen Ausfällungsverfahrens wurden Komplexe
von Triacetyl-α-CD
und Triacetyl-β-CD
mit Vanille und Zitronenöl
hergestellt. Der Geruchsstoffgehalt der Komplexe wurde mittels Gaschromatographie
(GC) bestimmt. Proben wurden für
die GC hergestellt durch Lösen
der Komplexe in Dichlormethan bei Konzentrationen von 1 bzw. 10
mg/ml, vor Überführung von
1 ml der Lösungen in
Autoinjektor-Gefäße. Ein
Gaschromatograph, Shimadzu GC 17A Ver. 3, mit fortschrittlicher
Strömungs-Steuervorrichtung,
ausgestattet mit einer "Split/Splitless"-Injektionsöffnungs-Einheit,
wurde für
die Analyse verwendet. Das Trägergas
war Stickstoff bei einem Säulenkopf-Druck
von 65 kPa und einer linearen Geschwindigkeit von 20 cm/Sekunde.
Stickstoff-Schönungsgas
wurde an dem FID-Detektor verwendet. Der Detektor-Output wurde mit
einem DTK-Personal-Computer
unter Verwendung von "Class
VP"-Daten-Behandlungs-Software überwacht.
Die Säule,
SBBTM-5 (30 m × 0,32 min × 0,25 μm) wurde von Supelco erworben.
Die Split-Injektion
(20:1) von 2-μl-Proben
wurde automatisch mit einem AOC-20 Auto-Sampler unter Verwendung einer
Spritze, SGE 10R-S-0.63, durchführt.
Für die
Zitronenkomplexe war das Ofentemperaturprogramm wie folgend beschaffen:
50°C während 1
Minute, erhöht
auf 200°C
bei 30°C/min.,
und gehalten während
10 Minuten. Die Temperatur von Injektor und Detektor betrug 220°C. Für die Vanillekomplexe
war das Ofentemperaturprogramm wie folgend: 40°C während einer Minute, erhöht auf 200°C bei 50°C/min., und
gehalten während 10
Minuten.
-
Die
Temperatur von Injektor und Detektor betrug 220°C. Die Tabelle 10 gibt den Geruchsstoffgehalt der
Komplexe an. Tabelle
10. Der Gast-Gehalt von Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Komplexen.
- 1. Die Werte basieren auf dem Mittelwert
von drei parallelen Bestimmungen.
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht, dass sowohl Triacetyl-α-CD als auch Triacetyl-β-CD Komplexe
mit Vanille bilden. Im Fall von Zitrone ist Triacetyl-β-CD ein besser
geeigneter Wirt als Triacetyl-α-CD.
Mit der Ausnahme des Triacetyl-α-CD:Zitrone-Komplexes
sieht das Ausfällungsverfahren
zur Komplexbildung fernerhin die erwarteten 8–10 Gew.-% Wirtsmaterial vor.
Der niedrige Gehalt an Zitrone in dem Triacetyl-α-CD-Komplex hängt wahrscheinlich
mit der Höhlungsgröße und eingeschränkten Gast-Wirt-Wechselwirkungen
zusammen.
-
Beispiel 15. Wärmestabilität von Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Komplexen.
-
Um
die Wärmestabilität der Triacetyl-CD-Geruchsstoff-Komplexe
zu bestimmen, wurden die Komplexe 21 Tage lang bei 60°C aufbewahrt.
Proben wurden bei verschiedenen Zeitabschnitten entnommen und mittels
GC, wie beschrieben in Beispiel 14, analysiert. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 11 enthalten.
-
Tabelle
11. Gewichts-% an Geruchsstoff in Triacetyl-CD:Geruchsstoff-Komplexen
nach Aufbewahrung bei 60°C
-
Dieses
Beispiel verdeutlicht, dass diese Komplexe überraschend stabil sind, wobei
lediglich ungefähr 10%
des Geruchsstoffs nach 21 Tagen Aufbewahrung bei 60°C verloren
werden.
-
Beispiel 16. Herstellung
und Charakterisierung von Trägerpolymer-Triacetyl-β-CD:Geruchsstoff-Komplex-Kompositen
-
Unter
Anwendung des in Beispiel 13 beschriebenen Ausfällungsverfahrens wurden Komplexe
von Triacetyl-β-CD
mit Sandelholz und Douglasfichte hergestellt. Unter Anwendung des
folgenden allgemeinen Vorgehens wurden thermoplastische Folien,
welche 10 Gew.-% jedes Komplexes enthielten, hergestellt. Der Komplex
(3,5 g), enthaltend ungefähr
10 Gew.-% Geruchsstoff, Diethylphthalat (7 g, 20 Gew.-%) und Celluloseacetat
(DS = 2,5) wurden in einem Kunststoffbeutel miteinander vermischt.
Die Mischung wurde dann in einem Rheometrics Mechanical Spectrometer
bei 220°C
während
ungefähr
5 Minuten thermisch vermengt. Das resultierende Gemisch wurde zu
einer Teilchengröße von 5
mm zermahlen, und Portionen wurden zwischen zwei Metallplatten bei
220°C gepresst,
um durchsichtige, flexible aromatische Folien zu erzeugen, welche
ungefähr 1,0
Gew.-% Geruchsstoff enthielten. Für Zwecke von Kontrollproben
wurden Folien, welche kein Triacetyl-β-CD enthielten, und Folien,
welche Triacetyl-β-CD
ohne ein Wirtsmolekül
enthielten, hergestellt, in welchen der Gehalt des Diethylphthalats
bei 20 Gew.-% gehalten wurde. Die 12 und 13 geben
TGA-Spektren von Triacetyl-β-CD,
dem freien Geruchsstoff und dem Triacetyl-β-CD:Geruchsstoff-Komplex
an. Wie in der 12 veranschaulicht wird, beginnt
der Sandelholz-Geruchsstoff bei ungefähr 125°C, sich zu verflüchtigen, 10%
des Sandelholzes wurden bei etwa 166°C verloren, und die Gesamtheit
des Sandelholzes ging bei etwa 230°C verloren. Im Falle des Komplexes
begann die Verflüchtigung
des Sandelholzes aus dem Komplex nicht bis zu etwa 150°C, und die
Verflüchtigung
war bis zu etwa 330°C
nicht vollständig.
Wie in der 13 veranschaulicht wird, wurde
ein ähnliches
Verhalten mit Douglasfichte beobachtet. Der Douglasfichten-Geruchsstoff begann
bei ungefähr
60°C, sich
zu verflüchtigen,
10% an der Douglasfichte waren bei etwa 129°C verloren gegangen, und die
Gesamtheit des Douglasfichten-Geruchsstoffs ging bei etwa 230°C verloren.
Im Falle des Komplexes begann die Verflüchtigung des Sandelholzes aus
dem Komplex nicht bis zu etwa 125°C,
und die Verflüchtigung
war bis zu etwa 305°C
nicht vollendet. Diese Komplexe liefern einen weiteren Beweis für das Vermögen von
Triacetyl-β-CD,
Komplexe mit Gastmolekülen,
wie Geruchsstoffen, zu bilden, und für deren Fähigkeit zur Stabilisierung
und Verringerung der Verflüchtigung
von flüchtigen
Komponenten.
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Die 14 gibt TGA-Spektren von Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folien,
Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folien, welche 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD enthalten,
und Celluloseacetat/ Diethylphthalat-Folien, welche 10 Gew.-% eines
Triacetyl-β-CD:Sandelholz-Inklusionskomplexes
enthalten, an. Im Falle der Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folie
(14a) ist ein Verlust des Diethylphthalats über den
Temperaturbereich von etwa 100°C
bis etwa 275°C
offensichtlich. Im Falle von Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folien,
enthaltend 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD
(14b), findet der Verlust von Diethylphthalat jedoch
schrittweise statt. Es wird ein Gewichtsverlust von 10 Gew.-% zwischen
etwa 75°C
und 275°C
beobachtet, und ein zweiter abrupterer Gewichtsverlust von ungefähr 10 Gew.-%
zwischen etwa 275°C
bis 300°C.
Ohne dass gewünscht
wird, durch Theorie gebunden zu sein, beruht der Gewichtsverlust
zwischen 75°C
und 275°C
auf der Verflüchtigung
von nicht-komplexiertem Diethylphthalat, während jener zwischen 275°C und 300°C auf der
Verflüchtigung
von komplexiertem Diethylphthalat beruht. Das heißt, während der
Schmelzverarbeitung zur Bildung der Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folien,
welche 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD
enthalten, bildet Diethylphthalat einen Inklusionskomplex mit Diethylphthalat.
Im Falle der Celluloseacetat/Diethylphthalat-Folien, welche 10 Gew.-% Triacetyl-β-CD:Sandelholz-Inklusionskomplex
enthalten (14c), wird ein Gewichtsverlust
von ungefähr
11 Gew.-% zwischen 75°C
und 275°C
beobachtet, welcher dem Verlust des Geruchsstoffs und dem Verlust
von nicht-komplexiertem Diethylphthalat entspricht. Wiederum gibt
es einen zweiten abrupteren Gewichtsverlust, der aus der Disassoziation
eines Triacetyl-β-CD:Diethylphthalat-Inklusionskomplexes
und der Verflüchtigung des
Diethylphthalates resultiert. Diese Ergebnisse sind veranschaulichend
für die
Komplexität
der Gleichgewichte, welche aus dem Einschluss eines Triacetyl-CD:Gastmolekül-Komplexes
in einem Trägerpolymer
resultieren können,
wobei die Zusammensetzung eine dritte Komponente einschließt, welche
ebenfalls Komplexe mit dem Triacetyl-CD bilden kann. In diesem Fall
bildet sich ein Inklusionskomplex in situ mit Diethylphthalat während des
Schmelzvermischens, welcher sich in einem scheinbaren Gleichgewicht
mit einem Triacetyl-β-CD:Geruchsstoff-Komplex
befindet. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass Inklusionskomplexe
während der
Schmelzverarbeitung gebildet werden können und dass in Gegenwart
von zwei oder mehr Molekülen,
welche Komplexe mit dem Triacetyl-CD bilden können, jede Komponente die Freisetzung
der anderen über
ein komplexes Gleichgewicht beeinflussen kann.