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Die
Erfindung betrifft Trägermaterialien
zur Verwendung in Inhalationsvorrichtungen, Formulierungen, die
die Trägermaterialien
umfassen, und die Verwendung der Formulierungen.
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Die
Verabreichung von pharmakologisch wirksamen Mitteln durch Inhalation
ist eine weit verbreitete Technik, insbesondere zur Behandlung von
Krankheiten des Atmungstraktes. Die Technik wird auch zur Verabreichung
bestimmter wirksamer Mittel mit einer systemischen Wirkung verwendet,
die über
die Lunge in den Blutstrom aufgenommen werden. Bekannte Inhalationsvorrichtungen
beinhalten Vernebler, Druckdosierinhalatoren und Trockenpulverinhalatoren.
Die vorliegende Erfindung befasst sich vornehmlich mit Formulierungen zur
Verwendung in Trokkenpulverinhalatoren, obwohl Formulierungen gemäß dieser
Erfindung in bestimmten Fällen
auch oder stattdessen in Druckdosierinhalatoren nützlich sein
können.
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Die
Zuführung
von Trockenpulverpartikeln eines wirksamen Mittels an den Atmungstrakt
bereitet bestimmte Probleme. Der Inhalator sollte den maximal möglichen
Anteil der ausgestoßenen
wirksamen Partikel an die Lungen zuführen, einschließlich eines
wesentlichen Anteils an die untere Lunge, vorzugsweise selbst bei
den geringen Inhalationsfähigkeiten
von manchen Patienten, insbesondere Asthmatikern. Bei Verwendung der
derzeit erhältlichen
Vorrichtungen erreicht jedoch nur ein Teil, der häufig nur
10 beträgt,
der aus der Vorrichtung ausgestoßenen wirksamen Partikel die
untere Lunge.
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Beim
Austritt aus der Inhalationsvorrichtung sollten die wirksamen Partikel
ein physikalisch und chemisch stabiles Luftkolloid bilden, das in
Suspension bleibt, bis es einen alveolaren oder anderen Absorptionsort erreicht.
Einmal am Absorptionsort angelangt, sollten die wirksamen Partikel
zur wirksamen Aufnahme durch die Lungenmukosa fähig sein, ohne dass wirksame
Partikel vom Absorptionsort ausgeatmet werden.
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Die
Größe der wirksamen
Partikel ist wichtig. Zur wirksamen Zuführung wirksamer Partikel tief
in die Lungen sollten die wirksamen Partikel klein sein, mit einem äquivalenten
aerodynamischen Durchmesser im Wesentlichen im Bereich von bis zu
10 μm. Kleine
Partikel sind jedoch thermodynamisch instabil aufgrund ihres hohen
Oberflächen/Volumen-Verhältnisses,
was erhebliche überschüssige freie
Oberflächenenergie
bereitstellt und die Partikel zur Agglomeration anregt. Die Agglomeration
von kleinen Partikeln in dem Inhalator und die Anheftung von Partikeln
an den Wänden
des Inhalators können
dazu führen,
dass wirksame Partikel den Inhalator als große Agglomerate verlassen oder
den Inhalator nicht verlassen und im Innern des Inhalators haftenbleiben.
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Die
Unsicherheit hinsichtlich des Ausmaßes der Agglomeration der Partikel
zwischen jeder Betätigung des
Inhalators und zwischen verschiedenen Inhalatoren und verschiedenen
Chargen von Partikeln führt
zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Dosierung. Es wurde festgestellt,
dass Pulver im Allgemeinen reproduzierbar fließfähig und dadurch zuverlässig aus
einer Inhalatorvorrichtung entnehmbar sind, wenn die Partikel einen
Durchmesser von über
60 μm aufweisen.
Gute Fließeigenschaften
sind in Zusammenhang mit der Dosierung und der Verteilung aus der
Vorrichtung wünschenswert.
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Um
das wirksamste Trockenpulveraerosol zu erhalten, sollten die Partikel
daher groß sein,
wenn sie sich im Inhalator befinden, jedoch klein, wenn sie im Atmungstrakt
sind.
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In
dem Bestreben, diese Anforderungen zu erfüllen, ist es üblich, in
die Trockenpulverformulierung Trägerpartikel
aufzunehmen, an die sich die wirksamen Partikel anheften können, während sie
sich in der Inhalatorvorrichtung befinden, die sich dann bei der
Inhalation in den Atmungstrakt von den Oberflächen der Trägerpartikel ablösen, um
eine feine Suspension zu ergeben. Es ist bekannt, dass die Anwesenheit
einer bestimmten Menge feinen Exzipiensmaterials, normalerweise
aus demselben Material wie der Träger, den Arzneimittelanteil,
der die Lunge erreicht, erhöhen
kann. Die Anwesenheit solch einer Fraktion von feinem Exzipiens
ist aufgrund des katastrophalen Verlustes an Fließfähigkeit
bei höheren
Feinpartikelgehalten, der zu einer schlechten Dosier-Reproduzierbarkeit
führt,
gewöhnlich
auf weniger als 10% und im Allgemeinen weniger als 5% beschränkt.
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Die
Erfindung stellt eine Formulierung zur Verwendung in einer Inhalationsvorrichtung
bereit, umfassend: Trägerpartikel
in Form eines Agglomerates, bestehend aus einer Mehrzahl von aneinandergeschmolzenen
Kristallen, wobei die Trägerpartikel
einen Durchmesser von mindestens 50 μm, einen medianen aerodynamischen
Massendurchmesser von mindestens 175 μm und eine fissurierte Oberfläche aufweisen,
bei der die Fissuren mindestens 5 μm breit und mindestens 5 μm tief sind;
feine Partikel eines Exzipiensmaterials mit einem medianen aerodynamischen
Massendurchmesser von nicht mehr als als 20 μm; und wirksame Parikel.
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Überraschenderweise
weist die erfindungsgemäße Formulierung
eine ausgezeichnete Fließfähigkeit innerhalb
der Vorrichtung auf und erlaubt darüber hinaus beim Ausstoß aus der
Vorrichtung eine gute Verteilung der wirksamen Partikel von den
Trä gerpartikeln
und die Erzeugung eines relativ hohen Feinpartikelanteils, was die
Zufuhr eines vergleichsweise großen Anteils der wirksamen Partikel
an die Lungen fördert.
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Die
Verwendung von vergleichsweise großen Trägerpartikeln ist in der
WO96/02231 beschrieben,
dieses Dokument regt jedoch die Aufnahme von feinen Exzipienspartikeln
nicht an. Die
EP 0663815B beschreibt eine
Formulierung, die eine Exzipiensmischung mit einer feinen Fraktion
und einer gröberen
Fraktion umfasst, schlägt
jedoch vor, dass die durchschnittliche Partikelgröße der gröberen Fraktion
unter 150 μm
betragen sollte. Demgegenüber
weisen die Trägerpartikel
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen medianen aerodynamischen Massendurchmesser (mass
median aerodynamic diameter, MMAD) von mindestens 175 μm auf. Tatsächlich ist
bevorzugt, dass der MMAD der Trägerpartikel
mindestens 200 μm
beträgt.
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Die
Trägerpartikel
weisen einen aerodynamischen Durchmesser von nicht weniger als 50 μm auf. Vorteilhaft
weisen nicht mehr als 10 Gewichts-% und vorzugsweise nicht mehr
als 5 Gewichts-% der Trägerpartikel einen
aerodynamischen Durchmesser von 150 μm oder weniger auf. Vorteilhaft
weisen mindestens 90% Gewichts-% der Trägerpartikel einen Durchmesser
von 175 μm
oder mehr und bevorzugt 200 μm
oder mehr auf. Vorteilhaft weisen mindestens 90% Gewichts-% und
bevorzugt mindestens 95 Gewichts-% der Trägerpartikel einen Durchmesser
von nicht mehr als 1 mm auf. Bevorzugt weisen mindestens 90 Gewichts-%
der Trägerpartikel
einen Durchmesser von nicht mehr als 600 μm auf. Vorteilhaft weisen mindestens
50 Gewichts-% und bevorzugt mindestens 60 Gewichts-% der Trägerpartikel
einen Durchmesser von 200 μm
oder mehr auf. Bevorzugt weisen mindestens 90 Gewichts-% der Trägerpartikel
einen Durchmesser zwischen 150 μm
und 750 μm,
besonders bevorzugt zwischen 150 μm und
650 μm,
auf. Besondere Vorteile bieten Formulierungen, bei denen im Wesentlichen
alle Trägerpartikel
einen Durchmesser im Bereich von etwa 210 bis etwa 360 μm oder von
etwa 350 bis etwa 600 μm
aufweisen.
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Die
feinen Exzipienspartikel können
einen aerodynamischen Durchmesser von weniger als 50 μm aufweisen.
Vorteilhaft weisen mindestens 90 Gewichts-% der feinen Exzipienspartikel
einen aerodynamischen Durchmesser von nicht mehr als 40 μm auf. Die
Exzipienspartikel weisen vorteilhaft einen MMAD von nicht mehr als
20 μm, bevorzugt
von nicht mehr als 15 μm,
und besonders bevorzugt nicht mehr als 10 μm, insbesondere nicht mehr als
8 μm auf.
Der MMAD der Exzipienspartikel wird im Allgemeinen nicht weniger
als 0,1 μm,
zum Beispiel nicht weniger als 1 μm,
betragen.
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Die
feinen Exzipienspartikel können
in einer Menge von 0,1 bis 50 Gewichts-%, und vorteilhaft von 0,2 bis
50 Gewichts-%, bevorzugt von 1 bis 20 Gewichts-%, bezogen auf das
Gewicht der Trägerpartikel,
feinen Exzipienspartikel und wirksamen Partikel, zugegen sein. Bevorzugt
sind die feinen Exzipienspartikel in einer Menge von nicht weniger
als 4 Gewichts-%, besonders bevorzugt nicht weniger als 5 Gewichts-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung, zugegen.
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Die
Trägerpartikel
können
aus jedem(r) beliebigen annehmbarem(n) pharmakologisch inerten Material oder
Materialkombination sein. Zum Beispiel können die Trägerpartikel aus einem oder
mehreren Materialien zusammengesetzt sein, die ausgewählt sind
aus Zuckeralkoholen; Polyolen, zum Beispiel Sorbit, Mannit und Xylit,
und kristallinem Zucker, einschließlich Monosacchariden und Disacchariden;
anorganischen Salzen wie beispielsweise Natriumchlorid und Kalziumkarbonat;
orga nischen Salzen wie beispielsweise Natriumlaktat; und anderen
organischen Verbindungen wie beispielsweise Harnstoff, Polysacchariden,
zum Beispiel Stärke und
dessen Derivaten; Oligosacchariden, zum Beispiel Zyklodextrinen
und Dextrinen. Vorteilhaft bestehen die Trägerpartikel aus einem kristallinen
Zucker, zum Beispiel einem Monosaccharid wie Glukose oder Arabinose, oder
einem Disaccharid wie Maltose, Saccharose, Dextrose oder Laktose.
Bevorzugt sind die Trägerpartikel aus
Laktose.
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Die
feinen Partikel aus Exzipiensmaterial können aus einem im Wesentlichen
pharmakologisch inerten Material sein. Das Exzipiensmaterial kann
jedes im Wesentlichen inerte Material sein, das zur Verwendung als Exzipiens
in einer inhalierbaren Formulierung geeignet ist. Das Exzipiensmaterial
umfasst bevorzugt ein oder mehrere kristalline Zucker, zum Beispiel
Dextrose und/oder Laktose. Am meisten bevorzugt besteht das Exzipiensmaterial
im Wesentlichen aus Laktose.
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Vorteilhaft
bestehen die feinen Exzipienspartikel aus demselben Material wie
die Trägerpartikel.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Trägerpartikel und die feinen
Exzipienspartikel aus Laktose bestehen. Wenn, wie bevorzugt, die
Trägerpartikel
und die feinen Exzipienspartikel aus derselben Verbindung, zum Beispiel Laktose,
bestehen, kann es sich als zweckdienlich herausstellen, alle Partikel
aus dieser Verbindung mit einem aerodynamischen Durchmesser von
weniger als 50 μm
als feine Exzipienspartikel zu betrachten, während Partikel mit einem aerodynamischen
Durchmesser von 50 μm
oder mehr als Trägerpartikel
angesehen werden.
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Die
Trägerpartikel
bestehen aus einem Material, das eine fissurierte Oberfläche aufweist,
das heißt, auf
der Spalten und Täler
und andere ausgesparte Bereiche vorhanden sind, die hier kollektiv
als Fissuren bezeichnet werden. Die Fissuren sind mindestens 5 μm breit und
erstrecken sich mindestens 5 μm
in die Tiefe, vorzugsweise mindestens 10 μm breit und 10 μm tief, und
am meisten bevorzugt mindestens 20 μm breit und 20 μm tief.
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Aufgrund
der ausgezeichneten Fließeigenschaften
der die fissurierten Trägerpartikel
enthaltenden Formulierungen bieten die Formulierungen besondere
Vorteile bei der Verabreichung von wirksamen Mitteln, die in vergleichsweise
hohen Dosen zu verabreichen sind. Während Formulierungen, die konventionelle
Laktoseträger
und Feinpartikelgehalte oberhalb von 5% enthalten, dazu tendieren,
schlechte Fließeigenschaften zu
besitzen, wobei die Fließeigenschaften
bei Feinpartikelgehalten oberhalb von 10% sehr schlecht sind, können die
erfindungsgemäßen Formulierungen
daher selbst bei Feinstoffgehalten (das heißt den Gehalten wirksamer Partikel
und jeglicher feiner Partikel aus Exzipiensmaterial, zusammen mit
jedweden anderen Partikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser
von nicht mehr als 20 μm)
von bis zu 90 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Feinstoffen
und Trägerpartikeln,
adäquate
Fließeigenschaften
besitzen. Darüber
hinaus bieten die fissurierten Trägerpartikel dadurch bestimmte
Vorteile, dass sie in der Lage sind, ohne oder mit nur geringer
Trennung vergleichsweise große
Mengen von Feinmaterial in den Fissuren zurückzuhalten. Es wird angenommen,
dass dies dem gut respirierbaren Anteil zugrundeliegt, der bei Verwendung
der Formulierungen erzeugt wird. Vorteilhaft beträgt der Feinstoffgehalt
nicht mehr als 50 Gewichts-% und vorzugsweise nicht mehr als 20
Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Feinstoffen und Trägerpartikeln.
Bevorzugt beträgt
der Feinstoffgehalt mindestens 5 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von
Feinstoffen und Trägerpartikeln.
Die Erfindung bietet besondere Vorteile im Falle von Formulierungen,
die mindestens 10 Gewichts-%, zum Beispiel 10 bis 20 Gewichts-%,
Feinstoffe oder mindestens 20 Gewichts-%, zum Beispiel 20 bis 50
Gewichts-%, Feinstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von
Feinstoffen und Trägerpartikeln, enthalten.
Der Feinstoffgehalt kann 0,1 bis 90 Gewichts-% wirksame Partikel,
zum Beispiel 0,1 bis 80 Gewichts-%, und vorteilhaft 0,1 bis 70 Gewichts-%
wirksame Partikel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von Feinstoffen,
beinhalten. In vielen Fällen
werden die wirksamen Partikel jedoch weniger als die Hälfte des Gesamtgewichts
an Feinstoffen ausmachen.
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Eine
Reihe von Verfahren kann verwendet werden, um festzustellen, ob
Trägerpartikel
eine fissurierte Oberfläche
aufweisen, die die oben genannte Fähigkeit bieten, vergleichsweise
große
Feinstoffgehalte im Wesentlichen ohne Trennung zurückzuhalten:
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1. Bestimmung der Stampfdichte
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Die
Stampfdichte der fissurierten Trägerpartikel
kann etwa 6% oder mehr und vorzugsweise 15% oder mehr niedriger
sein als die Stampfdichte von Trägerpartikeln
aus dem selben Material und mit Partikeleigenschaften von einer
Art, wie sie typisch ist für
Trägerpartikel,
die konventionell zur Herstellung von inhalierbaren Pulvern verwendet
wurden. Im Falle von fissurierten Trägerpartikeln aus kristallinen
Zuckern, zum Beispiel Laktose, beträgt die Stampfdichte der fissurierten
Partikel nicht mehr als 0,75 g/cm3, und
bevorzugt nicht mehr als 0,70 g/cm3. Die
Stampfdichte von Laktose-Qualitäten,
die konventionell bei der Herstellung von kommerziellen DPI-Formulierungen
verwendet wurden, beträgt
typischerweise etwa 0,8 g/cm3. Stampfdichten,
auf die hier Bezug genommen wird, können wie folgt gemessen werden:
Ein
Messzylinder wird auf einer oberschaligen Waage (2-Platz) gewogen.
Ungefähr
50 g Pulver werden in den Messzylinder eingeführt und das Gewicht wird aufgezeichnet.
Der das Pulver enthaltende Messzylinder wird an einem Stampfvolumeter
(Jel-Stampfvolumeter)
angebracht. Das Stampfvolumeter wird auf 200 Stöße eingestellt. Bei jedem Stoß wird der
Messzylinder angehoben und eine vorgegebenen Strecke fallengelassen. Nach
den 200 Stößen wird
das Volumen des Pulvers gemessen. Der Stampfvorgang wird wiederholt
und das neue Volumen gemessen. Der Stampfvorgang wird wiederholt,
bis das Pulver sich nicht weiter absetzt. Die Stampfdichte wird
berechnet als Gewicht des Pulvers, geteilt durch das endgültige Stampfvolumen.
Die Prozedur wird für
jedes gemessene Pulver dreimal (jeweils mit neuem Pulver) wiederholt
und aus diesen drei endgültigen
Stampfvolumenwerten die mittlere Stampfdichte ermittelt.
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2. Quecksilberporosimetrie
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Die
Quecksilberporosimetrie bestimmt die Porengrößenverteilung und die Beschaffenheit
der Oberfläche
und Porenstruktur der Partikel. Die Porosimetriedaten werden geeignet über einen
Druckbereich von 3,2 kPa bis 8,7 MPa, zum Beispiel unter Verwendung
eines Porosimeters Autopore 6200 II (Micromeritics, Norcross, USA),
gesammelt. Die Proben sollten vor der Analyse auf unter 5 Pa evakuiert
werden, um Luft und lose gebundenes Oberflächenwasser zu entfernen. Geeignete
Laktose ist gekennzeichnet durch eine Schüttdichte von nicht mehr als
0,65 g/cm3 und vorzugsweise nicht mehr als
0,6 g/cm3. Geeignete Laktose ist auch gekennzeichnet
durch ein Gesamtintrusionsvolumen, gemessen durch Quecksilberporosimetrie,
von mindestens 0,8cm3g–1 und
bevorzugt mindestens 0,9 cm3g–1.
(Es wurde gefunden, dass Laktose mit einer Schüttdichte von 0,6 g/cm3, gemessen durch Quecksilberporosimetrie,
eine Stampfdichte von etwa 0,7 g/cm3 aufweist,
wohingegen die Diskrepanz zwischen den beiden Verfahren bei niedrigeren
Dichten geringer ausfällt.)
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3. "Fissur-Index"
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Der
hier verwendete Begriff "Fissur-Index" bezieht sich auf
das Verhältnis
eines theoretischen Hüllvolumens
der Partikel, berechnet aus der Hüllkurve der Partikel, zu dem
tatsächlichen
Volumen des Partikels, das heißt
unter Weglassen der Fissuren innerhalb der Hülle. Geeignete Partikel sind
jene, die einen Fissur-Index von mindestens 1,25 aufweisen. Das
theoretische Hüllvolumen
kann optisch bestimmt werden, zum Beispiel durch Untersuchung einer
kleinen Probe der Partikel unter Verwendung eines Elektronenmikroskops. Das
theoretische Hüllvolumen
der Partikel kann durch das folgende Verfahren bestimmt werden.
Eine elektronenoptische Aufnahme der Probe kann in eine Anzahl Rasterquadrate
von ungefähr
gleichen Populationen aufgeteilt werden, die jeweils eine repräsentative
Probe der Partikel beinhalten. Die Population aus einem oder mehreren
Rastern kann untersucht werden und die Hüllkurve, die jedes der Partikel
umfasst, visuell wie folgt bestimmt werden. Der Feret-Durchmesser
für Partikel
innerhalb eines Rasters wird in Bezug auf eine feste Achse des Bildes
gemessen. Typischerweise werden mindestens zehn Partikel auf ihren
Feret-Durchmesser vermessen. Der Feret-Durchmesser ist definiert als die Länge der
Projektion eines Partikels entlang einer vorgegebenen Referenzlinie
als Abstand zwischen der äußersten
linken und rechten Tangente, die senkrecht auf der Referenzlinie
stehen. Ein mittlerer Feret-Durchmesser
wird erhalten. Ein theoretisches mittleres Hüllvolumen kann dann aus diesem
mittleren Durchmesser berechnet werden, um einen repräsentativen
Wert für
alle Rasterquadrate und damit die gesamte Probe zu erhalten. Die
Division dieses Wertes durch die Anzahl von Partikeln ergibt den
Mittelwert pro Partikel. Das tatsächliche Volumen der Partikel
kann dann wie folgt berechnet werden. Erstens wird die mittlere
Masse der Partikel berechnet. Eine Probe von ungefähr 50 mg
wird genommen und sein genaues Gewicht auf 0,1 mg erfasst. Anschließend wird
durch optische Mikroskopie die genaue Anzahl von Partikeln in dieser
Probe festgestellt. Die mittlere Masse eines Partikels kann dann
bestimmt werden. Das Verfahren wird dann fünfmal wiederholt, um einen
Mittelwert dieses Durchschnitts zu erhalten. Zweitens wird eine
festgelegte Masse von Partikeln (typischerweise 50 g) akkurat ausgewogen
und die Anzahl von Partikeln innerhalb dieser Masse wird unter Verwendung
des obigen mittleren Massenwertes für ein Partikel errechnet. Schließlich wird
die Partikelprobe in eine Flüssigkeit
getaucht, in der die Partikel unlöslich sind, und nach Umwälzung zur
Entfernung eingeschlossener Luft wird die Menge der verdrängten Flüssigkeit
gemessen. Daraus kann das mittlere tatsächliche Volumen eines Partikels
berechnet werden. Der Fissur-Index beträgt vorteilhaft nicht weniger
als 1,5 und beträgt
zum Beispiel 2 oder mehr.
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4. "Rauigkeitskoeffizient"
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Der
Rauigkeitskoeffizient wird verwendet, um das Verhältnis des
Umfangs einer Partikelkontur zum Umfang der "konvexen Hülle" zu bezeichnen. Dieses Maß ist verwendet
worden, um das Fehlen von Glattheit in der Partikelkontur auszudrücken. Die "konvexe Hülle" ist definiert als
eine minimal einschließende
Begrenzungslinie, die an die Partikelkontur angepasst ist, die nirgends
konkav ist. (Siehe "The
Shape of Powder-Particle Outlines", A. E. Hawkins, Wiley). Der "Rauigkeitskoeffizient" kann optisch wie
folgt ermittelt werden. Eine Probe von Partikeln sollte anhand einer
elektronenoptischen Aufnahme wie oben kenntlich gemacht identifiziert
werden. Für
jedes Partikel wird der Umfang der Partikelkontur und der zugehörige Umfang
der "konvexen Hülle" gemessen, um den
Rauigkeitskoeffizienten zu ergeben. Dies sollte für mindestens
zehn Partikel wiederholt werden, um einen Mittelwert zu erhalten.
Der mittlere Rauigkeitskoeffizient beträgt mindestens 1,25.
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Trägerpartikel,
die die oben genannte Fähigkeit
aufweisen, vergleichsweise große
Mengen von Feinmaterial ohne oder mit nur geringer Trennung zurückzuhalten,
entsprechen im allgemeinen den obigen Verfahren 1 bis 4, zur Vermeidung
von Zweifeln soll jedoch jedes Trägerpartikel, das zumindest
einem der Verfahren 1 bis 4 entspricht, als ein fissuriertes Partikel
betrachtet werden.
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Die
Trägerpartikel
liegen vorteilhaft in Form eines Agglomerates vor, das aus einer
Mehrzahl von Kristallen besteht, die aneinandergeschmolzen sind,
wobei die Festigkeit der Agglomeration derart ist, dass die Trägerpartikel
im Wesentlichen keine Tendenz aufweisen, beim Ausstoß aus der
Inhalatorvorrichtung zu zerfallen. Im Falle von kristallinen Zuckern,
wie beispielsweise Laktose, können
solche Strukturen in einem Feuchtgranulierverfahren erhalten werden,
bei dem die Kristalle innerhalb eines Agglomerates durch feste Brücken aneinandergeschmolzen
werden, wobei die resultierende Struktur eine komplexe Form starker
Unregelmäßigkeit
und/oder hoher fraktaler Dimension aufweist, einschließlich einer
Vielzahl von Spalten und Tälern,
die in einigen Fällen
vergleichsweise tief sein können.
Jedes Agglomerat enthält
mindestens drei primäre Laktosekristalle
mit der charakteristischen "Tomahawk"-Gestalt.
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Geeignet
geformte Trägerpartikel
beinhalten auch dendritische Sphärulite
von dem Typ, der in der
US 4349542 zur
Verwendung bei der Tablettenherstellung offenbart ist. Die Trägerpartikel
machen vorteilhaft mindestens 50 Gewichts-%, bevorzugt mindestens
60 Gewichts und insbesondere mindestens 70 Gewichts-% der Formulierung
aus.
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Die
wirksamen Partikel, auf die in der gesamten Beschreibung Bezug genommen
wird, umfassen eine wirksame Menge von mindestens einem wirksamen
Mittel, das bei Zufuhr in die Lunge therapeutische Wirksamkeit aufweist.
Die wirksamen Partikel bestehen vorteilhaft im Wesentlichen aus
einem oder mehreren therapeutisch wirksamen Mitteln. Geeignete therapeutisch
wirksame Mittel können
Arzneimittel für
die therapeutische und/oder prophylaktische Verwendung sein. Wirksame
Mittel, die in die Formulierung aufgenommen werden können, beinhalten
jene Produkte, die üblicherweise
oral durch Inhalation zur Behandlung einer Krankheit wie beispielsweise
einer Atemwegserkrankung verabreicht werden, zum Beispiel β-Agonisten.
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Die
wirksamen Partikel können
mindestens einen β2-Agonisten umfassen, zum Beispiel ein oder
mehrere Verbindungen, ausgewählt
aus Terbutalin, Salbutamol, Salmeterol und Formoterol. Falls gewünscht, können die
wirksamen Partikel ein oder mehrere dieser wirksamen Mittel umfassen,
vorausgesetzt, dass diese unter den Lagerungs- und Einsatzbedingungen
miteinander kompatibel sind. Bevorzugt sind die Partikel Partikel aus
Salbutamolsulfat. Bezugnahmen, die hier auf ein beliebiges wirksames
Mittel erfolgen, sind so zu verstehen, dass jedes physiologisch
annehmbare Derivat beinhaltet sein soll. Im Falle der oben erwähnten β2-Agonisten
beinhalten physiologisch annehmbare Derivate insbesondere Salze,
einschließlich
Sulfaten.
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Die
wirksamen Partikel können
Partikel aus Ipatropiumbromid sein.
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Die
wirksamen Partikel können
ein Steroid beinhalten, welches Beclometasondipropionat sein kann oder
Fluticason sein kann. Das wirksame Partikel kann ein Cromon beinhalten,
welches Natriumcromoglycat oder Nedocromil sein kann. Das wirksame
Partikel kann einen Leukotrienrezeptor-Antagonisten beinhalten.
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Die
wirksamen Partikel können
ein Kohlenhydrat beinhalten, zum Beispiel Heparin.
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Die
wirksamen Partikel können
vorteilhaft ein therapeutisch wirksames Mittel für den systemischen Einsatz
umfassen, vorausgesetzt, dass das Mittel in der Lage ist, über die
Lunge in das Kreislaufsystem aufgenommen zu werden. Zum Beispiel
können
die wirksamen Partikel Peptide oder Polypeptide oder Proteine wie
beispielsweise DNAse, Leukotriene oder Insulin (einschließlich substituiertem
Insulin und Proinsulin), Cyclosporin, Interleukine, Zytokine, Anti-Zytokine
und Zytokinrezeptoren, Vakzine (einschließlich Influenza, Masern, "antinarkotische" Antikörper, Meningitis),
Wachstumshormon, Leuprolid und verwandte Analoga, Interferone, Desmopressin,
Immunglobuline, Erythropoietin, Kalzitonin und Parathyroidhormon
umfassen. Die erfindungsgemäße Formulierung
kann insbesondere eine Anwendung bei der Verabreichung von Insulin
an Diabetespatienten erfahren, wodurch die für dieses Mittel verwendeten
normalerweise invasiven Verabreichungstechniken vermieden werden.
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Die
erfindungsgemäßen Formulierungen
können
vorteilhaft zur Verwendung bei der Schmerzlinderung eingesetzt werden.
Nichtopioide analgetische Mittel, die als Schmerzlinderungsmittel enthalten
sein können,
sind zum Beispiel Alprazolam, Amitriptylin, Aspirin, Baclofen, Benzodiazepine,
Bisphosphonate, Koffein, Kalzitonin, Kalzium-regulierende Mittel,
Carbamazepin, Clonidin, Kortikosteroide, Dantrolen, Dexamethason, Dinatriumpamidronat,
Ergotamin, Flecainid, Hydroxyzin, Hyoscin, Ibuprofen, Ketamin, Lignocain,
Lorazepam, Methotrimeprazin, Methylprednisolon, Mexiletin, Mianserin,
Midazolam, NSAIDs, Nimodipin, Octreotid, Paracetamol, Phenothiazine,
Prednisolon, Somatostatin. Geeignete opioide analgetische Mittel
sind: Alfentanilhydrochlorid, Alphaprodinhydrochlorid, Anileridin,
Bezitramid, Buprenorphinhydrochlorid, Butorphanoltartrat, Carfentanilcitrat,
Ciramadol, Kodein, Dextromoramid, Dextropropoxyphen, Dezocine, Diamorphinhydrochlorid, Dihydrokodein,
Dipipanonhydrochlorid, Enadolin, Eptazocinhydrobromid, Ethoheptazincitrat,
Ethylmorphinhydrochlorid, Etorphinhydrochlorid, Fentanylcitrat,
Hydrocodon, Hydromorphonhydrochlorid, Ketobemidon, Levomethadonhydrochlorid,
Levomethadylacetat, Levorphanoltartrat, Meptazinolhydrochlorid,
Methadonhydrochlorid, Morphin, Nalbuphinhydrochlorid, Nicomorphinhydrochlorid,
Opium, Hydrochloride gemischter Opiumlkaloide, Papaveretum, Oxycodon,
Oxymorphonhydrochlorid, Pentamorphon, Pentazocin, Pethidinhydrochlorid,
Phenazocinhydrobromid, Phenoperidinhydrochlorid, Picenadolhydrochlorid,
Piritramid, Propiramfumarat, Remifentanilhydrochlorid, Spiradolinmesylat,
Sufentanilcitrat, Tilidathydrochlorid, Tonazocinmesylat, Tramadolhydrochlorid,
Trefentanil.
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Die
Technik könnte
auch verwendet werden für
die lokale Verabreichung von anderen Mitteln, zum Beispiel für eine Antikrebswirkung,
antivirale Mittel, Antibiotika, Muskelrelaxantien, Antidepressiva,
Antiepileptika oder die lokale Zufuhr von Vakzinen an den Atmungstrakt.
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Die
wirksamen Partikel weisen vorteilhaft einen medianen aerodynamischen
Massendurchmesser (MMAD) im Bereich von bis zu 15 μm, zum Beispiel
von 0,01 bis 15 μm,
bevorzugt von 0,1 bis 10 μm,
und am meisten bevorzugt von 1 bis 9 μm, zum Beispielziffern von 1
bis 8 μm
auf. Die wirksamen Partikel sind in einer wirksamen Menge zugegen,
zum Beispiel mindestens 0,01 Gewichts-%, und können in einer Menge von bis zu
90 Gewichts-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht von Trägerpartikeln,
feinen Exzipienspartikeln und wirksamen Partikeln, zugegen sein.
Vorteilhaft sind die wirksamen Partikel in einer Menge zugegen,
die 60 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Trägerpartikeln,
feinen Exzipienspartikeln und wirksamen Partikeln, nicht übersteigt.
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Es
wird nicht verkannt werden, dass der Anteil vorhandenen wirksamen
Mittels anhand der Beschaffenheit des wirksamen Mittels gewählt wird.
In vielen Fällen
wird es bevorzugt sein, dass das wirksame Mittel nicht mehr als
10 Gewichts-%, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gewichts-% und
insbesondere nicht mehr als 2 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
von Trägerpartikeln,
feinen Exzipienspartikeln und wirksamen Partikeln, ausmacht.
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Die
vorteilhaften Fließeigenschaften
von erfindungsgemäßen Formulierungen
können
zum Beispiel unter Verwendung eines Flodex-Messgerätes gezeigt
werden, welches einen Fließfähigkeitsindex über eine Skala
von 4 bis 40 mm, entsprechend einem minimalen Öffnungsdurchmesser, durch den
ein glatter Fluss der Formulierung in dem Messgerät erfolgt,
bestimmen kann. Der auf diese Weise gemessene Fließfähigkeitsindex
von erfindungsgemäßen Formulierungen,
die fissurierte Laktose beinhalten, wird im allgemeinen unterhalb von
12 mm liegen, selbst wenn die Feinpartikelgehalte (das heißt Partikel
mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 50 μm oder bevorzugt
weniger als 20 μm)
10 Gewichts-% der Formulierung übersteigen.
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Die
Erfindung stellt eine Formulierung zur Verwendung in einem Trockenpulverinhalator
bereit, umfassend mehr als 5 Gewichts-% und bevorzugt mehr als 10
Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung, von
Partikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als
20 μm, wobei
die Formulierung einen Fließfähigkeitsindex
von 12 mm oder weniger aufweist. Der hier verwendete Begriff "Fließfähigkeitsindex" bezieht sich auf
Fließfähigkeitsindex-Werte,
die unter Verwendung eines Flodex-Messgerätes gemessen wurden.
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Zusätzlich zu
den Trägerpartikeln,
wirksamen Partikeln und feinen Exzipienspartikeln kann die Formulierung
ein oder mehrere Additive umfassen, die zur Verwendung in Inhalatorformulierungen
geeignet sind, zum Beispiel Geschmacksstoffe, Schmiermittel und
Fließverbesserer.
Wenn solche Additive zugegen sind, machen sie im Allgemeinen nicht
mehr als 10 Gewichts-% des Gesamtgewichts der Formulierung aus.
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Die
Formulierung kann eine Pulverformulierung zur Verwendung in einem
Trockenpulverinhalator sein. Die Formulierung kann zur Verwendung
in einem Druckdosierinhalator geeignet sein. Die erfindungsgemäßen Formulierungen
sind besonders geeignet für
die Verwendung in Trockenpulverinhalatoren von der Art, die einen
geringen Widerstand bei der Inhalation durch den Nutzer bieten,
oder die eine hohe Turbulenz- oder hohe Desaggregationseffizienz
aufweisen.
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Bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
im Detail beschrieben, wobei:
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1 eine
rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (SEM) eines vergleichsweise
stark fissurierten Laktosepartikels ist;
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2 eine
SEM bei niedrigerer Auflösung
als in 1 ist, die eine Anzahl von Laktosepartikeln von der
Art der in 1 dargestellten Laktosepartikel
bei niedriger Auflösung
zeigt;
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3 eine
SEM von Partikeln einer erfindungsgemäßen Formulierung ist; und
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4 eine
SEM einer Formulierung ist, die konventionelle Laktose-Trägerpartikel
und Feinstoffe enthält.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ersichtlich, dass die
gezeigten Laktosepartikel aus einer Anzahl von einzelnen Laktosekristallen
bestehen, die aneineinandergeschmolzen sind. Die Kristalle bilden
zwischen ihnen an der Oberfläche
der Partikel eine Vielzahl von vergleichsweise tiefen Fissuren oder
Spalten. Solche Partikel sind bekannt und sind früher als
geeignet zur Verwendung bei der Tablettenherstellung angesehen worden. Überraschend
wurde gefunden, dass Laktosepartikel, wie die in 1 dargestellten,
als Trägerpartikel
verwendet werden können
und in der Lage sind, die Zufuhr einer wirksamen Substanz an die
Lunge zu fördern, das
heißt
die Feinpartikelfraktion zu erhöhen.
Die wirksame Substanz und das feine Exzipiens neigen aufgrund ihrer
geringen Partikelgröße und entsprechend
hohen Oberflächenenergie
dazu, an die größeren Laktosepartikel
anzuheften. Die Anheftung tritt vornehmlich innerhalb der Fissuren
und Spalten auf. Aufgrund der optimalen Breite, Tiefe und Form der
Fissuren, weisen die erhaltenen beladenen Trägerpartikel eine gute Stabilität gegenüber Desagglomeration
innerhalb der Inhalationsvorrichtung auf und erlauben dennoch eine
effektive Dispergierung der wirksamen Partikel und des feinen Exzipiens
beim Ausstoß aus
der Vorrichtung nach deren Betätigung.
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2 zeigt
eine Gruppe von Laktosepartikeln ähnlich denen von 1.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 hält das Laktose-Trägerpartikel
von 3 das Feinmaterial innerhalb der Fissuren seiner
agglomerierten Struktur, während
bei der konventionellen Formulierung von 4 viel von
dem Feinmaterial nicht an die konventionellen Laktose-Trägerpartikel
angeheftet ist. Konventionelle Trägerpartikel sind typischerweise
Kristalle, die die charakteristische Tomahawk-Gestalt von Laktosekristallen
aufweisen. Sie können
auch eine amorphe Gestalt aufweisen, bestehen jedoch selten aus
mehr als zwei verschmolzenen Kristallen. Somit sind die konventionellen
Trägerpartikel
im Wesentlichen ohne die Spalten und Täler der fissurierten Partikel,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Hier
erfolgende Bezugnahmen auf einen "Durchmesser" hinsichtlich Trägerpartikeln bedeutet den durch
Laserdiffraktion, zum Beispiel unter Verwendung eines Malvern-Mastersizers,
bestimmten Durchmesser, und hier erfolgende Bezugnahmen hinsichtlich
Trägerpartikeln
auf einen "medianen
Massendurchmesser" sind
entsprechend zu interpretieren.
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Es
kann sich als zweckmäßig herausstellen,
die Durchmesser von Partikeln in einer Formulierung gemäß der Erfindung
zu bestimmen durch Dispergieren der Partikel in einer Flüssigkeit,
die keine der Komponentenpartikel löst, Ultraschallbehandlung zur
Sicherstellung einer vollständigen
Dispergierung und Analysieren der Dispersion mittels Laserdiffraktion,
zum Beispiel unter Verwendung eines Malvern-Mastersizers. Dieses
Verfahren wird geeignet sein, wenn eine separate Analyse von Feinpartikeln
aus verschiedenen Materialien unnötig ist.
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In
der Praxis kann es erwünscht
sein, eine Fraktion mit größerer Partikelgröße getrennt
von einer Fraktion mit geringerer Größe zu untersuchen. In diesem
Fall kann ein Luftstrahlsieb für
eine wirksame Trennung verwendet werden. Eine dem gewünschten
Durchmesser, bei dem die Trennung vorgenommen werden soll, entsprechende
Maschenweite wird dann in dem Luftstrahlsieb verwendet. Eine Maschenweite,
die einem Durchmesser von 50 μm
entspricht, kann daher für
die Trennung verwendet werden, wobei größere Partikel von dem Sieb
zurückgehalten
werden, während
kleinere Partikel passieren können,
um auf einem Filter gesammelt zu werden. Dies ermöglicht es,
unterschiedliche Techniken auf die Analyse der größeren Partikel
(≥ 50 μm) und der
kleineren Partikel (< 50 μm) anzuwenden,
falsch gewünscht.
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Im
Falle von Partikeln von der Größe der gemäß der Erfindung
verwendeten Trägerpartikel
nähert
sich der unter Verwendung von Laserdiffraktion gemessene Durchmesser
dem aerodynamischen Durchmesser an. Falls bevorzugt, kann daher
der aerodynamische Durchmesser der Trägerpartikel festgestellt und
der mediane aerodynamische Massendurchmesser (MMAD) daraus berechnet
werden.
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MMADs,
auf die hier hinsichtlich feiner Exzipienspartikel und wirksamer
Partikel Bezug genommen wird, können
unter Verwendung geeigneter Techniken gemessen werden, zum Beispiel
unter Verwendung eines Impaktors, beispielsweise eines Kaskadenimpaktors,
und unter Analyse der so erhaltenen Größenfraktionen, zum Beispiel
unter Verwendung von HPLC.
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Alternativ
können
entsprechende Proben der Formulierung mit einem Lösungsmittel
behandelt werden, von dem bekannt ist, dass es ein oder mehrere,
jedoch nicht alle, der Bestandteile löst und die ungelösten Partikel
durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, zum Beispiel Laserdiffraktion,
untersucht werden.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
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Beispiel 1
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20
g mikrofeine Laktose (Borculo – MMAD
etwa 8 μm)
wurden in einem Hochschermischer mit 20 g mikronisiertem Salbutamolsulfat
(MMAD etwa 2 μm)
gemischt. Die Mischung wurde für
5 Minuten gemischt.
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8
g gesiebte Prismalac(Marke)-Laktose wurden in ein Glasgefäß eingewogen.
Prismalac-Laktose wird im Vereinigten Königreich von Meggle zur Verwendung
bei der Tablettenherstellung verkauft. Die bezogene Laktose war
auf einem Stapel von Sieben gesiebt worden, um die Siebfraktion
zu gewinnen, die durch ein 600 μm-mesh-Sieb
hindurchtritt, ein 355 μm-mesh-Sieb
jedoch nicht passiert. Diese Fraktion wird unten als 355–600-Prismalac bezeichnet.
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2
g der Laktose-Feinstoffe und der mikronisierten Salbutamolsulfat-Mischung
wurden zu dem 355–600-Prismalac
in dem Glasgefäß hinzugegeben.
Das Glasgefäß wurde
verschlossen und das Gefäß in einem "Turbula"-Trommelmischer platziert.
Das Gefäß und dessen
Inhalte wurden für
ungefähr
15 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 42 UPM umgewälzt.
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Die
so erhaltene Formulierung wurde zu 20 mg pro Kapsel in Gelatinekapseln
der Größe 3 gegeben. Die
beladenen Kapseln wurden für
eine Zeitdauer von 24 Stunden ruhen gelassen. Drei Kapseln wurden
dann nacheinander von einem Cyclohaler in einen Zwei-Stufen-Impinger
bei einer Flußrate
von 60 Litern pro Minute geschossen, mit einer modifizierten Stufe-1-Düse von 12,5
mm innerem Durchmesser, von der geschätzt wurde, dass sie einen Grenzddurchmesser
von 5,4 μm
erzeugt. Die Arbeitsweise des Zwei-Stufen-Impingers ist in der
WO95/11666 beschrieben.
Die Modifikation eines konventionellen Zwei-Stufen-Impingers, einschließlich der
Verwendung einer modifizierten Stufe-1-Düse ist von Halworth und Westmoreland
(J.
-
Pharm.
Pharmacol. 1987, 39:966–972)
beschrieben worden. Im Folgenden ist die "Feinpartikelfraktion" der Anteil des aus der Inhalationsvorrichtung
in den Impinger abgegebenen Arzneimittels, der Stufe 2 des Impingers
erreicht.
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Die
Zusammensetzung der Formulierung ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
| | Beispiel
1 | Vergleich |
| 355–600-Prismalac-Laktose | 4
g | 80% | 8
g |
| Salbutamolsulfat | 0,5
g | 10% | 1
g |
| Mikrofeine
Laktose | 0,5
g | 10% | – |
| Feinpartikelfraktion | 40% | | 10% |
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt, wird die Feinpartikelfraktion in Anwesenheit
von feiner Laktose verbessert. Wenn Prismalac bei den Bestandteilen
in Beispiel 1 weggelassen wurde, ergaben sich sehr schlechte Fließeigenschaften
für die
Formulierung, wodurch eine verlässliche
und reproduzierbare Dosierung verhindert wurde. Im Ergebnis wurde
gefunden, dass die Feinpartikelfraktion sehr variabel war.
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Beispiel 2
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Beispiel
1 wurde unter Verwendung von mikronisiertem Budesonid (MMAD 2 μm) an Stelle
von Salbutamolsulfat wiederholt, und eine Feinpartikelfraktion von
etwa 40% wurde erhalten.
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Beispiel 3
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Beispiel
1 wurde unter Verwendung von mikronisiertem Insulin wiederholt und
es wurden Ergebnisse erhalten, die denen von Beispiel 1 ähnelten.