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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein pharmazeutisches Konstrukt, und insbesondere
ein Konstrukt, welches (a) ein ausgewähltes Medikament und (b) mindestens
eine erste Schicht umfasst, welche ein superporöses Hydrogel umfasst, das eine
erste funktionelle Gruppe mit einer Oberfläche enthält, mit der das Medikament
assoziiert ist, um mindestens eine assoziierte Oberfläche zu bilden.
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Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Es
gibt viele Arzneimittel, deren bevorzugte Orte für die Absorption das Duodenum,
Jejunum und Ileum sind, welche unmittelbar nach dem Magen eines
Säugetiers
gelegen sind, wie zum Beispiel eines Menschen. Sie können auch
der Reihe nach im Verdauungstrakt absorbiert werden, jedoch ist
die Absorption in vielen Fällen
schlechter. Dementsprechend können
diese Bereiche als die primären
Zielbereiche für
die Absorption solcher Arzneimittel behandelt werden.
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Um
die Anzahl der Dosierungen eines Arzneimittels, die über einen
Zeitraum notwendig sind, zu reduzieren, ist es nützlich, den Zeitraum, während dessen
eine Arzneimittelform, welche für
die Zufuhr des Arzneimittels verantwortlich ist, in einer geeigneten
Position verbleibt, zu erhöhen,
um ein Arzneimittel für
die Absorption in diesen Bereichen zuzuführen. Da der Körper Nahrungsmittel
durch den Gastro-Intestinal-Trakt („GI") stets in eine Richtung bewegt, muss
die Vorrichtung für
die Zuführung
eines Arzneimittels in oder vor diesen Bereichen maximaler Absorption
angeordnet werden. Ein idealer Platz für die Vorrichtung zur Zufuhr
eines Arzneimittels ist der Magen, welcher unmittelbar vor diesen
Zielbereichen gelegen ist.
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Um
eine Vorrichtung für
die Zufuhr eines Arzneimittels aus dem Magen zu erhalten, muss sie
die folgenden Kriterien erfüllen:
- (1) während
der Dauer des Zeitraums für
die Zufuhr des Arzneimittels trotz der Drücke und des pH-Werts im Magen
intakt bleiben;
- (2) für
den gleichen Zeitraum im Magen verbleiben, trotz des Bestrebens
der Magenmuskeln, sie zu entfernen;
- (3) das Arzneimittel in geeigneter Form und in einer geeigneten
Geschwindigkeit freisetzen; und
- (4) nicht toxisch sein.
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In
dieser Hinsicht wurde beobachtet, dass der Magen Drücke ausübt, die
100–130
cm H2O äquivalent sind.
Diese Drücke
sind eine Folge der peristaltischen Wellen, die von den Magenmuskeln
verursacht werden, welche dazu benutzt werden, die Nahrungsmittel
zu einem Speisebrei umzusetzen, indem sie mit der Magenflüssigkeit
vermischt werden, welche Salzsäure
und Verdauungsenzyme enthält.
Putzwellen (housekeeper waves) sind eine spezielle Art peristaltischer
Wellen und sie werden dazu verwendet, unverdaubare Nahrung aufzubrechen.
Es sind diese Wellen, welche die größte Gefahr für die Zuführungsvorrichtung
darstellen. Die verwendete Vorrichtung muss imstande sein, den durch
solche Wellen verursachten Drücken
zu widerstehen, sowie höheren
Drücken,
die aus lokalisierten Scherkräften
entstehen können.
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Der
Speisebrei und andere zurückbleibende
Nahrungsmittel werden aus dem Magen periodisch durch den Magenpförtner (pyloric
sphincter) am unteren Ende des Magens entlassen. Der Magenpförtner kann
sich dehnen, um es zu ermöglichen,
dass Teilchen aus unverdauter Nahrung und Speisebrei aus dem Magen
in den Verdauungstrakt gelangen. Man nimmt allgemein an, dass Teilchen
mit einer Größe von mehr
als 1 bis 2 mm im Magen zurückgehalten
werden, obwohl in diesem Punkt keine Einigkeit besteht.
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Das
physiologische Verhalten des Magens wird üblicherweise dadurch bestimmt,
ob er Nahrung enthält
oder leer ist. Die Nahrung wird im distalen Magen (antrum) vermischt
und teilweise verdaut. Wenn der Magen sich zusammenzieht, wird teilweise
verdautes Material in den Dünndarm
entlassen, und nicht verdautes Material wird in den Hauptteil des
Magens zur weiteren Verdauung zurückgetrieben. Unmittelbar nach
der Nahrungsaufnahme ist unverdauliches Material im Allgemeinen
nicht imstande, den Magen zu verlassen. Am Ende eines Verdauungszeitraums
tritt der Magen in einen nüchternen
Zustand ein und beginnt einen Zyklus, welcher der interdigestive,
myolektrische Bewegungszyklus (interdigestive myolectric motor cycle,
IMMC) genannt wird.
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Man
geht davon aus, dass der IMMC in vier Phasen eingeteilt werden kann:
(1) Phase 1 dauert annähernd
einen Zeitraum von einer Stunde und weist keine Kontraktionen auf;
(2) Phase 2 dauert einen Zeitraum von etwa 40 Minuten und weist
periodische Potentiale und Kontraktionen auf, die mit der Zeit an
Stärke
zunehmen; (3) Phase 3 ist ein verhältnismäßig kurzer Zeitraum, im Allgemeinen
zwischen etwa 5 bis 15 Minuten, von intensiven Kontraktionen (den
Putzwellen, housekeeper waves), welche den Magen vollständig entleeren;
und (4) Phase 4 ist ein kurzer Zeitraum des Übergangs zwischen der intensiven
Tätigkeit
der Phase 3 und der Ruhe der Phase 1. Die unterschiedlichen Phasen
bewegen sich abwärts
vom Magen zum terminalen Ileum über
einen Zeitraum von annähernd
zwei Stunden, wenn der Zyklus wiederholt wird. Da der Zyklus durch
die Aufnahme von Nahrung durch den Magen unterbrochen wird, ist
es möglich,
die Entleerungsphase, Phase 3, durch Beibehaltung eines gesättigten
Zustands zu verzögern.
Jedoch ist es nicht praktisch, den gesättigten Zustand über einen
langen Zeitraum regelmäßig aufrecht
zu erhalten. Infolge dessen gibt es ein Bedürfnis, für eine Zuführungsvorrichtung oder eine
Einrichtung, die im Magen für
einen maßgeblichen
Zeitraum verbleiben kann, sei es im gesättigten oder im nüchternen
Zustand, und die dem Magen ein wirksames Mittel über einen verlängerten
Zeitraum zuführen
kann.
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Eine
Vielzahl von Studien wurde an Hunden und am Menschen durchgeführt, um
die Größe der Gegenstände zu bestimmen,
welche im Magen während
des gesättigten
Zustands und auch im nüchternen
Zustand zurückgehalten
würden,
wenn ein IMMC stattfindet. Koshla und Davis, International Journal
of Pharmaceuticals, Vol. 62 (1990), Seiten R9–R11, haben berichtet, dass
eine Teilchengröße von weniger
als 2 mm im Allgemeinen dazu führt,
dass sie aus dem Magen eines Hundes entleert wird. Nicht-zerfallende
Tabletten mit einer Größe von 7,
11 und 13 mm im Durchmesser werden aus dem menschlichen Magen entfernt,
jedoch neigen größere Tabletten
dazu, länger
im Magen zu verbleiben als kleine Tabletten. Tabletten mit einer
Größe von mehr
als 11 mm neigen dazu, nur während
des IMMC entleert zu werden. Davis et al., Pharmaceutical Research,
Vol. 8, Nr. 10 (1991) haben die Retention einer Radio-Telemetrie-Kapsel
mit einer Größe von 25 × 8 mm im
Magen eines menschlichen Probanden nach Phase 3 eines IMMC beschrieben.
Timmermans et al., Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 82,
Nr. 8 (1993) haben berichtet, dass der durchschnittliche Durchmesser
des Magenpförtners
im Ruhezustand beim Menschen 12,8 ± 7,0 mm beträgt. Dementsprechend
ist es wichtig, dass im Magen verbleibende Träger für die Zufuhr eines Arzneimittels
so angepasst werden, dass sie nicht zerfallen, sich auflösen oder
abgebaut werden, zu Größen, welche
eine mögliche
Beseitigung des Trägers
gestatten, ohne eine Verstopfung des Magens zu verursachen.
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Es
sind bisher zahlreiche Anstrengungen beschrieben worden, um Vorrichtungen
für die
Zufuhr eines wirksamen Mittels bereitzustellen, welche für ausgedehnte
Zeiträume
im Magen verbleiben. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 4,851,232
ein Hydrogel-Reservoir, welches winzige Pillen mit einem Kern aus
einem wirksamen Mittel enthält,
welcher Kern von einer wand umgeben ist, welche die Abgabe des wirksamen Mittels
an den Magen kon trolliert. Das Hydrogel quillt im Magen auf, um
ein Zurückhalten
des Reservoirs mit einem wirksamen Mittel im Magen für eine bestimmte
Zeit zu erleichtern.
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Das
US-Patent Nr. 4,871,548 beschreibt eine Dosierungsform, einschließlich einer
Mischung von Hydroxypropylmethyl-cellulose-Polymeren mit einem niedrigen
und hohen zahlengemittelten Molekulargewicht und einem wirksamen
Mittel, das quillt, wenn es sich im Magen befindet.
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Das
US-Patent Nr. 4,767,627 beschreibt eine im Wesentlichen ebene Vorrichtung,
die aus einem biologisch abbaubaren Polymer gebildet wird, einschließlich eines
aktiven Mittels, welches Polymer zusammengepresst und für die orale
Verabreichung eingewickelt werden kann, und welches anschließend im
Magen freigesetzt wird und sich entfalten kann, wobei die Vorrichtungen über einen
ausgedehnten Zeitraum zurückgehalten
werden sollen. Die Vorrichtungen besitzen einen längsten Durchmesser
zwischen 1,6 und 5 cm. Es wird vorgeschlagen, dass als eine Alternative
zum Einbau des wirksamen Mittels in die Vorrichtung ein Modul für die kontrollierte
Freisetzung des wirksamen Mittels, das mechanisch oder osmotisch
gesteuert wird, mit der Vorrichtung verklebt oder damit verbunden
wird.
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Das
US-Patent Nr. 5,443,843 beschreibt eine Mehrzahl von zusammendrückbaren
Retentionsarmen und eine daran befestigte Vorrichtung für die kontrollierte
Freisetzung, welche in ihrer aufgeweiteten Form der Beförderung
durch den Verdauungstrakt widersteht. Das System kann einen Kragen
oder einen Gurt für
die Aufnahme und das Festhalten einer Vorrichtung aufweisen, die
ein wirksames Mittel enthält,
oral zu verabreichen ist, und eine kontrollierte Freisetzung erlaubt.
In einem vollständig
aufgeweiteten Zustand für
die Anwendung am Menschen wird das System beschrieben als habe es
minimale bzw. maximale Abmessungen von 2,5 bzw. 6,0 cm.
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Das
US-Patent Nr. 5,007,790 beschreibt eine Dosierungsform für die anhaltende
Freisetzung eines wirksamen Mittels in Form einer Kapsel oder einer
Tablette, die eine Mehrzahl hydrophiler, in Wasser quellbarer, vernetzter
Polymerteilchen umfasst, die im Magen quellen, um die Zurückhaltung
im Magen zu fördern, und
um es zu ermöglichen,
dass der Magensaft in die Teilchen eindringt, um das wirksame Mittel
zu lösen
und es dem Magen in gelöstem
Zustand zuzuführen.
Die Teilchen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ihre physikalische
Unversehrtheit während
des Dosierungszeitraums beibehalten. Es wird offenbart, dass die
anfängliche
Größe der Teilchen,
die laut Hinweis vorzugsweise kugelförmig sind, in einem Bereich
von 50 μm
bis 2 mm liegt, und dass sie zu einer Größe von etwa 3 mm aufquellen.
Eine Mehrzahl von Teilchen wird in eine Kapsel für die Verabreichung an einen
Patienten verpackt.
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Das
US-Patent Nr. 5,582,837 beschreibt eine Dosierungsform, die ähnlich dem
US-Patent Nr. 5,007,790 ist, ohne ein vernetztes, hydrophiles Polymer
zu verwenden. Die Teilchen werden als glitschig und weich, sowie
vorzugsweise als kugelförmig
beschrieben, und besitzen Abmessungen in der Größe von 6 bis 18 mm im gequollenen
Zustand. Die Teilchen können
in Abhängigkeit
von der Größe zu Kapseln
verpackt werden, die 7–25
kugelförmige
Teilchen enthalten, oder sie können
zu Tabletten formuliert werden, die 2–25 kugelförmige Teilchen enthalten.
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Die
Verwendung von mit Albumin vernetzten Polyvinylpyrrolidon-Hydrogelen, um Flavinmononukleotide
an Hunde abzugeben, wurde durch Park et al., Journal of Controlled
Release, Vol. 19 (1992), Seiten 131–134, beschrieben. Die Hydrogele
wurden in den Mägen
der Hunde über
ausgedehnte Zeiträume
zurückgehalten,
auch im nüchternen
Zustand. Gele mit einem glasartigen Kern neigten dazu, länger im
Magen zu verbleiben als Hydrogele ohne einen glasartigen Kern. Es
wurde versucht, die Größe der Kerne
durch Verabreichung von Wasser an den Magen zu kontrollieren.
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Obwohl
es wichtig ist, dass die Vorrichtung für die Abgabe oder die Einrichtung
so angepasst wird, dass sie für
einen verlängerten
Zeitraum im Magen verbleibt, ist es ebenfalls wichtig, dass die
Vorrichtung das wirksame Mittel in einer kontrollierten Weise freisetzt.
Abgabesysteme, wie zum Beispiel die nachfolgend beschriebenen, stehen
stellvertretend für
viele unterschiedliche Systeme, welche für eine derart kontrollierte
Abgabe wirksamer Mittel über
einen verlängerten
Zeitraum vorgeschlagen wurden.
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Zum
Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 4,290,426 von Lusted et al.
eine zylindrische Abgabevorrichtung zur Freisetzung eines nutzbringenden
Mittels an eine flüssige
Umgebung mit einer Geschwindigkeit, welche durch die Entspannung,
die durch die Flüssigkeit
eingeleitet wird, eines in der Abgabevorrichtung vorhandenen polymeren
Mittels gesteuert wird. Die zylindrische Abgabevorrichtung umfasst
einen undurchlässigen
Behälter,
der innerhalb ein Reservoir und einen Kanal vom Reservoir zum Äußeren des
Behälters
aufweist. Das Reservoir enthält
ein Polymer und ein nutzbringendes Mittel. Das Polymer saugt Flüssigkeit
aus der Umgebung auf, und erleidet dadurch eine Entspannung, so
dass das nutzbringende Mittel aus der Vorrichtung freigesetzt wird.
Die Menge des freigesetzten Mittels hängt von der Geschwindigkeit
der Entspannung des Polymers mit der Zeit ab.
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Beschichtete
Dosierungsformen wurden ebenso für
die Abgabe einer kontrollierten Menge eines nutzbringenden Mittels über einen
verlängerten
Zeitraum vorgeschlagen. Das US-Patent Nr. 5,256,440 beschreibt ein
verfahren zur Herstellung einer filmbeschichteten Dosierungsform.
Eine kontinuierliche Vertiefung wird in den Kern einer Dosierungsform
einbeschrieben. Ein Latexfilm wird auf dem Kern schichtweise aufgetragen, wobei
die Vertiefung eine fixierte Zone und eine ablösbare Zone bezüglich des
Films definiert. Der ablösbare Abschnitt
des Latexfilms löst
sich ab, wenn er der Umgebung für
die Verwendung ausgesetzt wird, und dadurch wird ein bestimmter
Ab schnitt der Oberfläche
des Kerns der Dosierungsform mit der Umgebung in Kontakt gebracht.
Der Rest des Films verbleibt fest auf dem Kern der Dosierungsform.
Der freiliegende Abschnitt der Oberfläche der Dosierungsform wird
abgebaut und gibt das wirksame Mittel an die Umgebung für die Verwendung
ab.
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Beschichtete
Tabletten für
die konstante und verlängerte
Freisetzung eines wirksamen Mittels werden von Conte et al. in J.
Controlled Release, vol. 26 (1993), Seiten 39–47, beschrieben. Diese GEOMATRIXTM Systeme sind quellbare Matrizen, welche
mit Schichten aus polymeren Barrieren beschichtet oder zu Tabletten gepresst
sind. Die Leistungen bezüglich
der Freisetzung dieser Systeme werden abgestimmt als eine Folge der
Abnahme der Oberfläche
für die
Freisetzung, welche Oberfläche
dem Auflösungsmedium
durch die Überzüge aus einer
polymeren Barriereschicht ausgesetzt ist. Wenn das Ausmaß der Beschichtung
der Oberfläche des
Systems zunimmt, verschiebt sich die Kinetik der Freisetzung des
Systems in Richtung einer konstanten Freisetzung. Diese Systeme
werden darüber
hinaus im US-Patent Nr. 4,839,177 von Colombo et al. beschrieben.
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Das
US-Patent Nr. 5,534,263 beschreibt eine Dosierungsform, die für eine verlängerte Abgabe
einer Formulierung eines wirksamen Mittels in Form einer Matrix
nützlich
ist, welche Dosierungsform zwei oder mehrere unlösliche Bänder auf der Oberfläche der
Matrix aufweist. Die freiliegenden Oberflächen der Matrix werden in einer
Art und Weise angegriffen, so dass zusätzliche Oberflächen geschaffen
werden, um für
eine verlängerte
Freisetzung einer Formulierung eines wirksamen Mittels mit bestimmten
Freisetzungsprofilen zu sorgen.
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Zusätzliche
orale, bezüglich
der Freisetzung kontrollierte Dosierungsformen umfassen elementare
osmotische Pumpen, wie zum Beispiel jene, die im US-Patent Nr. 3,845,770,
beschrieben sind, osmotische Minipumpen, wie zum Beispiel jene,
die in den US-Patenten Nr. 3,995,631, 4,034,756 und 4,111,202 beschrieben sind,
und osmotische Systeme aus vielen Kammern, welche als osmotische
Pumpen vom Druck-Zug-Typ (push-pull), Druck-Schmelz-Typ (push-melt) und Druck-Klebe-Typ
(push-stick type) bezeichnet werden, wie zum Beispiel jene, die
in den US-Patenten Nr. 4,320,759, 4,327,725, 4,449,983, 4,765,989
und 4,940,465 beschrieben sind.
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Die
Verabreichung von Acyclovir durch eine in kleinen Schlucken getrunkene
Lösung über einen
vierstündigen
Zeitraum wurde in Br. J. C1in. Pharmac., 21, 459–462 (1986) beschrieben, um
eine erhöhte
Kontaktzeit mit dem menschlichen Magen und dem Verdauungstrakt zu
erreichen. Die Gesamtmenge des absorbierten Acyclovir war erhöht im Vergleich
zu jener Menge, die bei der Verabreichung von Acyclovir-Tabletten beobachtet
wurde. Der Einfluss der Nahrung auf die Verweilzeit im Magen und
die Absorption von Acyclovir-Tabletten wurde in International Journal
of Pharmaceutics, Vol. 38 (1987), Seiten 221–225, beschrieben. Wie hier berichtet
wird, verlangsamt eine schwere Mahlzeit im Vergleich zu einer leichten
Mahlzeit die Geschwindigkeit der Magenentleerung, und sie verlängert die
Durchgangszeit durch den Dünndarm
und setzt die Absorption des wirksamen Mittels herab.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein pharmazeutisches Konstrukt und insbesondere
ein Konstrukt, umfassend ein ausgewähltes Medikament, das mit mindestens
einer Oberfläche
einer ersten Schicht assoziiert ist, welche ein erstes superporöses Hydrogel
umfasst, wobei mindestens ein Abschnitt von mindestens einer Oberfläche mit
einer zweiten Schicht bedeckt ist, die ein zweites superporöses Hydrogel
umfasst, die mit dem ersten superporösen Hydrogel mittels funktioneller
Gruppen auf der jeweiligen Schicht befestigt oder verbunden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird leichter durch die Bezugnahme auf die
folgenden Zeichnungen verstanden, die in Verbindung mit der genauen
Beschreibung zu verstehen ist, wobei:
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1 eine
teilweise Querschnittsansicht eines pharmazeutischen Konstrukts
oder einer Vorrichtung der Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Ansicht eines alternativen Konstrukts oder einer alternativen
Dosierungsform für
ein wirksames Mittel der Erfindung zeigt; und
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die 3, 4 und 5 schematische
Ansichten anderer Konstrukte der Erfindung zeigen.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Ein
superporöses
Hydrogel (superporous hydrogel; SPH) ist ein Hydrogel, das übergroße Poren
in seinem Inneren aufweist. Die Poren übersteigen in ihrer Größe 100 μm, üblicherweise
einige hundert Mikrometer bis hin zum Millimeterbereich. Das SPH
kann in einer geeigneten, flüssigen
Umgebung zu einer Gleichgewichtsgröße in weniger als einer Minute
quellen. Die vorgesehene Umgebung ist der Magen eines Tieres, zum Beispiel
eines Menschen, wie zum Beispiel die darin enthaltenen Magensäfte.
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Die
Poren des SPH sind miteinander verbunden, so dass sie als Kanäle wirken
können,
durch welche Wasser und andere Flüssigkeiten eintreten können. Im
Vergleich dazu besitzen reguläre
Hydrogele Poren, deren Größe den Räumen zwischen
den Polymerketten äquivalent
sind, aus denen sie bestehen. Die Absorption von Wasser in solche
Systeme erfolgt lediglich durch Diffusion. Aufgrund der hochgradig
porösen
Natur der superporösen
Hydrogele kann trockenes Material auf die hundertfache Größe ihrer
ursprünglichen
Größe quellen,
wenn es in Wasser oder in den Magen eines Tieres gegeben wird, zum
Beispiel eines Menschen. Die gequollenen Gele können auch so gestaltet werden,
dass sie eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Eine Ver änderung
der Zusammensetzung kann die tatsächlichen Eigenschaften des
Materials verändern.
Verbundwerkstoffe können
hergestellt werden mit Natrium-Croscarmellose der Marke Ac-Di-Sol für die Festigkeit, und
Weichmacher können
verwendet werden, um das Material flexibler zu machen.
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Es
muss bemerkt werden, dass das SPH biologisch abbaubar gemacht werden
kann, zum Beispiel abbaubar durch Pepsin im Magen eines Menschen
oder eines anderen Tieres. Zum Beispiel kann das SPH in Kapselform
hergestellt werden, und bei der Aufnahme durch den Patienten, zum
Beispiel durch einen Menschen, quillt es auf eine Größe von einigen
Zentimetern, welche zu groß ist,
damit sie aus dem Magen eines solchen Patienten entleert wird. Ein
damit assoziiertes Arzneimittel wird mit einer kontrollierten Geschwindigkeit
freigesetzt, und das SPH baut sich ab, zum Beispiel durch die Wirkung
des Pepsins, und wird schließlich aus
dem Magen entleert.
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Mit
dem hier verwendeten Begriff „assoziieren", „assoziiert" oder „Assoziation" ist gemeint, dass
ein ausgewähltes
Medikament mit mindestens einem SPH kombiniert oder gemischt wird,
oder verkapselt oder von der erhaltenen polymeren Matrix im eingeschlossenen
Zustand festgehalten wird, oder einen Teil der erhaltenen polymeren
Matrix bildet, oder auf der Oberfläche einer solchen Matrix von
mindestens einem SPH abgeschieden wird.
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SPHs
sind im Stand der Technik gut bekannt, und ebenso Verfahren zu ihrer
Synthese. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf Chen et al.,
Synthesis of Superporous Hydrogels, Seiten 53–62 44; Chen et al., Journal
of Biomedial Material Research, 1 (1999); US-Patent Nr. 5,750,585;
Gemeinhart et al., Proceed. Int'l
Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. 26 (1999), 5449, welche alle
in ihrer Gänze
durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen werden.
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Geeignete
Monomere, welche polymerisiert werden, um SPH herzustellen, sind
Acrylsäure,
Acrylamid, Vinylpyrrolidon, Sulfopropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat,
Hydroxypropylmethacrylat und Hydroxyethylacrylat. Bevorzugte SPHs
sind P(AA-SPAK), P(AA-AM), P(AA-HEMA-AM), P(AA), P(AA-HEMA-HGA).
Am meisten bevorzugte SPHs sind P(AA-SPAK), P(AA-AM), P(AA-HEMA-AM),
P(AA), P(AA-HEMA-HGA), wobei die einzelnen Abkürzungen in der nachfolgenden
TABELLE 1 erläutert
werden, und wobei der Buchstabe „P" „Poly" bedeutet.
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Das
SPH-Monomer kann mit einem geeigneten Vernetzer kombiniert werden,
um die SPH-Polymerketten, welche gebildet werden, zu vernetzen.
Einige typische Vernetzer umfassen N'-Methylen-bis-acrylamid, Polyethylenglycoldiacrylat,
Diethylenglycoldiacrylat, Divinylglycol, und dergleichen. Das SPH-Monomer
und der Vernetzer oder die Mischungen von Vernetzern werden in geeigneten
Mengen kombiniert, zum Beispiel 50 ml AA auf 0,5 g BN-Acrylamid, und anschließend mit
Wasser unter einer geeigneten pH-Kontrolle, zum Beispiel pH 3 bis
8, gemischt und mit Schaummitteln und Startern behandelt, um Kapillarkanäle zu bilden.
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Andere
Zusatzstoffe für
die Polymerisation können
ebenso verwendet werden, wie zum Beispiel ein Schaummittel, zum
Beispiel Pluronic F127, ein grenzflächenaktives Mittel, ein Mittel
zur Steigerung der Polymerisation mittels freier Radikale, zum Beispiel
Tetramethylethylendiamin, Ammoniumpersulfat, ein Mittel zur Steigerung
der Festigkeit/Flexibilität,
zum Beispiel Ac-Di-Sol® (Natrium-Croscarmellose)
und Weichmacher, zum Beispiel Glycerin.
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Üblicherweise
steht die Zeit, die zwischen dem Start der Polymerisation und dem
Schäumen
vergeht, in Zusammenhang mit der Porengröße des erhaltenen SPH. Jedoch
muss der pH-Wert sorgfältig
kontrolliert werden, da er die Geschwindigkeit des Schäumens beeinflusst.
Die Polymerisationsrate ist unter basischen Bedingungen größer.
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Bezug
nehmend auf 1 wird eine teilweise Querschnittsansicht
eines ersten Konstrukts des Gegenstands der Erfindung gezeigt. Ein
wirksamer Bestandteil eines geeigneten Medikaments wird ausgewählt. Der
Bestandteil des Medikaments ist typischerweise in einer Formulierung 11 enthalten,
welche eine kontrollierte Freisetzung gestattet. Typischerweise
ist ein besonderes Medikament eingeschlossen oder mit einer äußeren Schicht überzogen,
die eine zeitliche oder kontrollierte Freisetzung gestattet, zum
Beispiel mit einer Schellackschicht, Celluloseschicht, Acrylatschicht,
und dergleichen. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die
US-Patente Nr. 4,166,800, 4,389,330, 4,839,177 und Conte et al.,
J. Controlled Release, Vol. 26 (1993), Seiten 39–47, welche alle in ihrer Gänze durch
Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen werden.
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Vorzugsweise
wird der wirksame Bestandteil der Formulierung in Form von Mikropartikeln
zugegeben, welche zu dem zeitabhängigen
Freisetzungsprozess beitragen.
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Eine
erste SPH-Schicht oder Folie 12, zum Beispiel umfassend
Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) („PHEMA"), wird gebildet, welche mit der Formulierung 11 des
Medikaments assoziiert ist, zum Beispiel eingebettet oder verkapselt,
um einen assoziierten Bereich 13 zu bilden. Die Formulierung
kann mit dem SPH-Monomer
vor der Polymerisation gemischt werden, wobei sie verkapselt wird,
physikalisch über
die gesamte Matrix vermischt wird oder einen Teil der Matrix bildet,
oder in alternativer Weise kann sie mit der polymeren Matrix des
SPH kombiniert werden, wobei sie physikalisch in die Oberfläche desselben
eingebettet wird.
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Eine
zweite SPH-Schicht oder Folie 14, die zum Beispiel Polyacrylpolymere
oder Copolymere umfasst und auf der ersten Schicht 12 befestigt
ist, wird gebildet, welche mindestens einen Abschnitt des Bereichs 13 bedeckt.
Mit dem Ausdruck „befestigt" ist gemeint, dass
die erste Schicht 12 und die zweite Schicht 14 miteinander
verbunden sind, entweder chemisch miteinander verbunden, zum Beispiel
durch eine Wasserstoffbrückenbindung,
polare Bindung, kovalente und/oder ionische Bindung, und dergleichen,
oder physikalisch miteinander verbunden, zum Beispiel durch van
der Waals Kräfte,
magnetische Kräfte,
und dergleichen. Diese Verbindung oder Befestigung wird mit den
Substituentengruppen auf ihren jeweiligen Oberflächen bewerkstelligt. Wenn zum
Beispiel die Schicht 12 PHEMA umfasst, existieren die Hydroxylgruppen
(-OH) an ihren äußeren oder
freiliegenden Oberflächen,
welche eine Wasserstoffbrückenbindung
mit den äußeren oder
freiliegenden Carboxylgruppen auf der Oberfläche (-COOH) der Schicht 14 eingehen,
wenn diese Polyacrylsäurepolymere
oder Copolymere umfasst. Dementsprechend ist die Wasserstoffbrücken-Bindung
sehr stark – typischerweise
10 % der Stärke
einer kovalenten Bindung – welche
Wasserstoffbrücken-Bindung
eine ziemlich starke Verbindung oder Verknüpfung der Schichten 12 und 14 lediglich
durch Befeuchten der jeweiligen Oberflächen und durch deren gegenseitiges
Aneinanderdrücken
erlaubt.
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Es
ist wichtig zu bemerken, dass die SPHs der Schichten 12 und 14 bezüglich ihrer
Quellkinetiken innerhalb der Magenumgebung des zu behandelnden Patienten
miteinander verträglich
sein müssen.
Falls ein SPH schneller quillt als das andere, wird dies zu einer
Spannung in dem gequollenen Gel führen, welche auftritt, wenn
das Konstrukt oder die Vorrichtung in den Magen eingeführt wird,
so dass das Konstrukt 10 innerhalb des Magens zerstört wird.
Eine Veränderung
der Monomerdichte und der Vernetzerdichte des SPH wird die Festigkeit
und die Quellkinetik des SPH verändern.
Es ist ebenso wichtig zu wissen, dass die ausgewählten Hydrogele eine angemessene
Verweilzeit oder eine Zurückhaltung
im Magen aufweisen müssen.
Mit anderen Worten gesagt, muss das Konstrukt oder die Dosierungsform 10 im
Magen des Patienten, zum Beispiel eines Menschen, für einen
gewünschten
Zeitraum, zum Beispiel typischerweise von etwa 1 bis etwa 24 Stunden
zurückbleiben.
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Das
Konstrukt 10 kann durch beliebige herkömmliche Mittel hergestellt
werden, die im Stand der Technik im Bereich der Polymere und/oder
der Pharmazie bekannt sind, zum Beispiel durch Kompression, Verfahren
zur Herstellung von Tabletten, Sprühverfahren, Verkapselungs-Verfahren,
und dergleichen. Vorzugsweise werden Schichten oder Folien 12 und 14,
welche den wirksamen Bestandteil, der mit der Schicht 12 oder 14 oder
beiden assoziiert ist, miteinander verpresst, um eine verpresste,
abgeschiedene Schicht der Formulierung 11 zu verkapseln.
Typischerweise werden die Folien oder Schichten 12 und 14 auf
getrennten Druckwalzen angeordnet, und sie werden fortlaufend den
Walzen zugeführt
und miteinander verpresst. Die Folien 12 und 14 werden
mit der Formulierung 11 und einem herkömmlichen Befeuchtungsmittel,
zum Beispiel Wasser, Voranol, und dergleichen, besprüht, ehe
sie in dieser Weise verpresst werden.
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Wie
zuvor angedeutet, können
die SPHs auf das mehrhundertfache ihrer ursprünglichen Größe in einer Minute innerhalb
des Magens quellen. Und selbstverständlich kann das SPH, zum Beispiel
in der Form einer Folie oder eines Films, halbwegs fest gestaltet
werden. Falls das Konstrukt 10 von einem Patienten, zum Beispiel
einem Menschen, aufgenommen wird, und in den Magen eintritt, quillt
es in der Magenflüssigkeit
als ob es in. Wasser gegeben worden wäre. Das Konstrukt 10 kann
leicht aufgenommen werden, falls es in einer Kapsel oder in einer
anderen Form enthalten ist, welche sich leicht abbauen lässt, wie
zum Beispiel in einer sauren Umgebung, wie jene, die im Magen eines
Tieres, wie zum Beispiel eines Menschen, vorgefunden wird, da das
Konstrukt oder die Vorrichtung 10 sich im Hals eines solchen
Tieres nicht ausdehnen wird.
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Beim
Erreichen des Magens baut sich die pH-empfindliche Kapsel ab, und
setzt die innere SPH-Vorrichtung oder das Konstrukt 10 frei.
Diese Vorrichtung wird im Magen quellen und aufgrund ihrer großen Abmessung
wird sie nicht imstande sein, den Magenpförtner zu passieren. Putzwellen
(housekeeper waves) werden möglicherweise
ins Spiel kommen, um die unverdaubare Vorrichtung 10 zu
entfernen, und folglich muss die Vorrichtung 10 fest genug
sein, um dem Druck, welchem sie ausgesetzt werden wird, zu widerstehen.
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Innerhalb
der SPH-Vorrichtung 10 wird sich die Formulierung 11 für die zeitgesteuerte
Freisetzung des Arzneimittels befinden, welche Formulierung es gestatten
wird, dass das Arzneimittel schrittweise in die Magenflüssigkeit
entweicht und zu einem Teil des Speisebreis wird, der durch den
Magenpförtner
entlassen wird. Die SPH-Vorrichtung 10 wird dies aufgrund
der offenen Kanäle,
die sie über
ihre gesamte Struktur enthält,
in keiner Weise behindern. Im wesentlichen besteht der einzige Zweck
der SPH-Vorrichtung darin, dass sie die Formulierung für die zeitabhängige Freisetzung
im Magen zurückhalten
wird.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
des Gegenstands der Erfindung wird eine Multischicht oder ein abgestuftes
Sandwich-System oder -konstrukt verwendet. Unter Bezugnahme auf 2 wird
eine SPH-Vorrichtung oder ein Konstrukt 20 gezeigt, das
mindestens drei Schichten aufweist, welche das SPH-Material umfassen.
Das Konstrukt 20 besitzt eine erste Schicht oder Folie 21,
welche ein erstes SPH, zum Beispiel PHEMA, umfasst, eine innere
Schicht 22, welche ein zweites, unterschiedliches, jedoch
(bezüglich
der Quellkinetik) verträgliches
SPH umfasst, zum Beispiel Polyacrylsäure, und dergleichen; sowie
eine dritte Folie 23, welche das erste SPH oder ein drittes,
unterschiedliches SPH umfasst, welches mit den anderen SPHs, die
in den Schichten 21 und 22 verwendet werden, verträglich ist.
Die ersten und dritten Folien 21 und 23 wiederum weisen
auf ihren Oberflächen
eine funktionelle Gruppe oder Gruppen auf, zum Beispiel eine Hydroxygruppe, welche
von einer funktionellen Gruppe, zum Beispiel Carboxyl, auf der Oberfläche der
inneren oder zweiten Schicht oder der Stufe 22 angezogen
werden. Somit wird für
eine Verknüpfung
zwischen den Schichten 21 bzw. 23 und der Schicht 22 gesorgt.
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Es
muss betont werden, dass eine pharmazeutische Formulierung für die kontrollierte
Freisetzung mit einer beliebigen einzelnen Schicht 21 oder 23 assoziiert
sein kann, zum Beispiel entlang ihrer inneren Oberflächen, zum
Beispiel gemischt, eingebettet, verkapselt, und dergleichen, oder
mit beiden Schichten 21, 23 oder mit der inneren
Schicht 22, zum Beispiel auf ihren Oberflächen, allein
oder entweder mit einer Schicht 21 oder 23 oder
mit beiden Schichten 21 und 23.
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Wie
in 2 erläutert,
wird die innere Schicht 22 hergestellt, wobei ein Loch,
eine Öffnung
oder eine Tasche 24 darin ausgebildet wird. Die Öffnung 24 ist
dazu bestimmt, den wirksamen Bestandteil des Medikaments oder die
Formulierung für
die kontrollierte Freisetzung eines ausgewählten Arzneimittels oder Medikaments
(nicht gezeigt) zu enthalten.
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Wie
zuvor diskutiert, werden die äußeren Schichten
oder Folien 21, 23 der Vorrichtung 20 behandelt, zum
Beispiel gewalzt, komprimiert, und dergleichen, wobei sie mit der
inneren Folie 22 befestigt oder verknüpft werden, und dadurch damit
verbunden werden, wobei der in der Tasche 24 enthaltene
Bestandteil des wirksamen Medikaments oder die Formulierung (nicht
gezeigt) darin eingeschlossen wird, und auf die Einführung in den
Magen des zu behandelnden Patienten wartet.
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Eine
alternative, mehrfach abgestufte Vorrichtung 30 ist in 3 gezeigt.
Das Konstrukt oder die Vorrichtung 30 weist abwechselnde
Schichten oder Folien 31 auf, welche dieselben oder verschiedene,
jedoch miteinander verträgliche
SPHs umfassen, welche funktionelle Gruppen aufweisen, die von den
Oberflächen der
zweiten Reihe der Folien 32 angezogen werden, welche unterschiedliche,
jedoch miteinander verträgliche SPHs
aufweisen, wie zuvor beschrieben. Ein wirksamer Bestandteil oder
eine Formulierung für
die nachhaltige Freisetzung (nicht gezeigt) wird auf eine oder beide
Reihen von Folien 31, 32 aufgetragen, oder ist
darin enthalten. Typischerweise werden Mikropartikel eines Arzneimittels
oder einer Formulierung in herkömmlicher Weise
auf die gewünschten
Oberflächen
gesprüht
oder darauf abgeschieden, wobei die gesprühten oder abgeschiedenen Schichten
anschließend
durch die abwechselnden Reihen von Folien abgedichtet werden, deren
Oberflächen
von den abgeschiedenen Oberflächen
angezogen werden, wie zuvor beschrieben.
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Eine
Vorrichtung oder ein Konstrukt 40 vom Kerntyp ist in 4 A
beschrieben, wobei die umgebende Schale 41, die ein ausgewähltes SPH,
zum Beispiel P(AA-SPAK), P(HEMA-AA-AM), und dergleichen umfasst, durch
ein herkömmliches
Polymerisationsverfahren gebildet wird, zum Beispiel durch eine
Polymerisation mittels freier Radikale, und dergleichen, gefolgt
von einer Trocknung. Der wirksame Bestandteil eines ausgewählten Medikaments
oder einer Formulierung für
die kontrollierte Freisetzung, zum Beispiel Halbfeststoffe, Mikropartikel,
wird mit einem geeigneten Träger
kombiniert. Ein geeigneter Träger
ist einer, der bei Raumtemperatur fest ist, zum Beispiel bei etwa
25 °C, der
jedoch leicht bei Temperaturen knapp oberhalb der Raumtemperatur, zum
Beispiel bei 30 bis 85 °C,
sich verflüssigt
und gegenüber
dem ausgewählten
Medikament inert ist. Ein solcher Träger umfasst eine langkettige
Fettsäure,
Wachs, gesättigte
Fettsäuren
und Glyceride. Das Medikament wird mit dem Träger in seiner flüssigen Form
kombiniert, um eine injizierbare Medikamentenmischung zu bilden.
Die injizierbare Mischung wird dann in die SPH-Schale 41 unter
Verwendung eines herkömmlichen
Verfahrens eingespritzt, und die Mischung breitet sich über die
Poren (nicht gezeigt) der Schale 41 in Richtung ihrer Mitte
aus, um einen Kern eines festen Medikaments 42 beim Abkühlen der
Vorrichtung vom Kerntyp 40 zu bilden. Der feste Kern 42 bleibt
somit zurück,
bis die Vorrichtung 40 in den Magen des zu behandelnden Patienten
eintritt.
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Ein
System für
eine Kapselvorrichtung wird in 5 beschrieben.
Die Kapsel 50 umfasst eine SPH-Schale 51, welche
polymerisiert und getrocknet wurde, wie zuvor diskutiert. Ein ausgewähltes Medikament
oder eine Formulierung 53 für die kontrollierte Freisetzung
ist innerhalb einer Öffnung
oder Tasche 52 der Schale 51 enthalten. Am einen
Ende 54 der Schale 51 ist ein Stoff 56,
der dasselbe SPH wie die Schale 51 oder ein unterschiedliches
SPH umfasst, welches (mit der Quellkinetik im Magen des mit der
Dosierungsform zu behandelnden Patienten) verträglich ist. Der Stopfen 56 stellt
sicher, dass die Formulierung 53 nicht aus der Tasche 52 während der
Lagerung und der Verabreichung an den Patienten austritt. Jeder
nicht benutzte Raum innerhalb der Tasche 52 wird mit einem
SPH-Korn ausgefüllt,
zum Beispiel P(SPAK), P(AA), P(HEMA).
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Typischerweise
wird das Kernkonstrukt oder die Vorrichtung 50 in der folgenden
Weise hergestellt. Die feste, getrocknete SPH-Schale 51 wird
einfach gedreht und anschließend
mit dem Stopfen 56 verschlossen. Der Stopfen 56 kann
so gestaltet sein, dass er das Loch bedeckt, oder einfach das Ende 54 aus füllt. Er
wird durch eine, im Vergleich zum Rest der Kapsel leicht erhöhte Quellgeschwindigkeit
oder durch eine Wasserstoffbrücken-Bindung
(welche durch dasselbe Verfahren wie vorstehend beschrieben bewerkstelligt
wird) stark an seinem Ort festgehalten werden. Ebenso aber kann
die Kappe 56 von beiden Eigenschaften (Wasserstoffbrücken-Bindung
und eine schnellere Quellung) oder von keiner der beiden Gebrauch
machen. Es kann sich um das gleiche superporöse Hydrogel-Polymer wie bei
dem Rest der Kapsel 51 handeln. Jedoch kann ein schnelles
Quellen der Kappe oder des Stopfens 56 der Grund dafür sein,
dass die Kappe herausspringt. Das einfache Verdrehen eines ganzen
Blocks eines Polymers und das Schneiden der würfelförmigen Kapseln aus dem Block
wird viele Einheiten erzeugen.
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Der
Zweck des Füllens
des Reservoirs sowohl mit dem wirksamen Bestandteil als auch mit
dem gemahlenen Korn aus einem superporösen Hydrogel-Polymer liegt
darin, zu gewährleisten,
dass kein freier Raum oder ein luftgefüllter Raum in der Kapsel 50 sich
befindet, welcher dazu führen
könnte,
dass die Kapsel 50 im Magen leichter zerstört wird.
Das gemahlene Polymerkorn wird in der gleichen Weise wie die umgebenden
Wände der
Kapsel 50 quellen, jedoch wird es die Integration der wirksamen
Bestandteile in die Vorrichtung des superporösen Hydrogels ermöglichen.
Die gemahlenen Teilchen werden ebenfalls als eine Art Stopfen wirken,
wenn man sie im Magen quellen lässt.
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In
alternativer Weise kann die Kapsel 50 hergestellt werden,
wobei eine verhältnismäßig große Tasche oder
Aushöhlung 52 sowie
eine verhältnismäßig kleine
Eingangspforte oder Öffnung
existiert, welche verschlossen werden muss. Die Tasche 52 enthält nicht
nur die Formulierung 53, sondern auch den Stopfen 56, welcher
ein SPH umfasst, welches schneller quillt als das SPH der Schale 51.
Bei der Einführung
in den Magen quillt der Stopfen 56 schneller als der Rest
der Kapsel 50 und dichtet dadurch die Tasche 52 ab.
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In
dem Konstrukt oder in der Vorrichtung oder in der Dosierungsform
der Erfindung hängt
die Menge des wirksamen Bestandteils oder des Medikaments vom Medikament
selbst, der gewünschten
Geschwindigkeit der Verabreichung und dem Stoffwechsel des zu behandelnden
Patienten ab. Das Gewichtsverhältnis
des ersten SPH zu allen anderen SPHs, zum Beispiel zu dem zweiten
verträglichen,
jedoch unterschiedlichen SPH, beträgt typischerweise etwa 1 bis
etwa 1.
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Es
ist so aufzufassen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
einfach eine Erläuterung
des Prinzips der Erfindung darstellen. Zahlreiche andere Modifikationen
und Veränderungen
können
von einem Fachmann ersonnen werden, welche die Prinzipien der Erfindung
verkörpern
und innerhalb der technischen Lehre und des Umfangs der Erfindung
liegen.