DE69429820T3

DE69429820T3 - Herstellung biologisch abbaubarer, einen biologisch aktiven stoff enthaltender, mikropartikel

Info

Publication number: DE69429820T3
Application number: DE69429820T
Authority: DE
Inventors: Paul F. Herbert; Azar M. Hazrati
Original assignee: Alkermes Inc; Alkermes Controlled Therapeutics Inc
Current assignee: Alkermes Inc; Alkermes Controlled Therapeutics Inc
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2014-11-19
Also published as: AU3683197A; DE69429820D1; CA2474701A1; ES2172574T5; PT729353E; EP0729353A4; EP0729353B1; AU1101095A; EP0729353B2; EP0729353A1; AU684324B2; JP2010202657A; AU697887B2; ATE212830T1; EP2283821A1; CA2176716A1; EP1649850A1; DK0729353T4; WO1995013799A1; US5654008A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Mikropartikeln. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einkapseln von Wirkstoffen, um Mikropartikel mit kontrollierter Freisetzung durch die Verwendung eines statischen Mischers zu bilden. Unter ”Mikropartikel” oder ”Mikrokügelchen” sind feste Partikel, zu verstehen, die einen Wirkstoff enthalten, der in einem biologisch abbaubaren Polymer dispergiert oder gelöst ist und das als die Matrix der Partikel dient.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Eine Vielfalt von Verfahren ist bekannt, mit denen Verbindungen in die Form von Mikropartikeln eingekapselt werden können. Es ist insbesondere vorteilhaft, biologische oder pharmazeutische Wirkstoffe in einem biologisch verträglichen, biologisch abbaubaren und eine Wand bildenden Material (z. B. einem Polymer) einzukapseln, um eine anhaltende oder verzögerte Freisetzung von Arzneimitteln oder anderen Wirkstoffen bereitzustellen. Bei diesen Verfahren wird das einzukapselnde Material (Arzneimittel oder andere Wirkstoffe) üblicherweise in einem Lösungsmittel, das das Wand bildende Material enthält, gelöst, dispergiert oder emulgiert unter Verwendung von Rührern, Schüttlern oder anderen dynamischen Mischtechniken. Das Lösungsmittel wird dann von den Mikropartikeln entfernt und danach das Mikropartikel-Produkt erhalten.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Mikro-Einkapselungs-Verfahrens ist in dem U.S. Patent Nr. 3,737,337 offenbart, wobei eine Lösung eines eine Wand oder eine Schale bildenden polymeren Materials in einem Lösungsmittel hergestellt wird. Das Lösungsmittel ist lediglich teilweise in Wasser mischbar. Ein festes Material oder Kernmaterial wird gelöst oder dispergiert in der polymerhaltigen Lösung, und danach wird die das Kernmaterial enthaltende Lösung in einer wäßrigen Flüssigkeit dispergiert, die in dem organischen Lösungsmittel nicht vermischbar ist, um das Lösungsmittel von den Mikropartikeln zu entfernen. Die einzukapselnden oder einzubettenden Substanzen werden gelöst oder dispergiert in der organischen Lösung des Polymers (Phase A) unter Verwendung herkömmlicher Mischer einschließlich (bei der Herstellung einer Dispersion) Vibratoren und Hochgeschwindigkeits-Rührern u. dgl. Die Dispersion der Phase (A), die das Kernmaterial in Lösung oder in Suspension enthält, wird in eine wäßrige Phase (B) ausgetragen, wobei wieder herkömmliche Mischer, wie Hochgeschwindigkeits-Mischer, Vibrations-Mischer oder auch Sprühdüsen verwendet werden, in welchem Fall die Partikelgröße des Mikrogranulates nicht nur durch die Konzentration der Phase (A) bestimmt wird, sondern auch durch die erhaltenen Partikelgrößen.
Ein anderes Beispiel für ein Verfahren, bei dem ein Lösungsmittel von Mikropartikeln entfernt wird, die eine Substanz enthalten, wird in dem U.S. Patent Nr. 3,523,906 offenbart. Bei diesem Verfahren wird ein einzukapselndes Material in einer Lösung eines polymeren Materials in einem Lösungsmittel emulgiert, das in Wasser nicht mischbar ist und danach die Emulsion in einer wäßrigen Lösung, die ein hydrophiles Kolloid enthält, emulgiert. Die Entfernung des Lösungsmittels von den Mikropartikeln wird danach durch Verdampfen durchgeführt und so das Produkt erhalten.
Bei wieder einem anderen Verfahren, wie es in dem U.S. Patent Nr. 3,691,090 offenbart ist, wird ein organisches Lösungsmittel aus einer Dispersion von Mikropartikeln in einem wäßrigen Medium verdampft, vorzugsweise unter reduziertem Druck.
Ähnlich offenbart das U.S. Patent Nr. 3,891,570 ein Verfahren, bei dem Mikropartikel durch Lösen oder Dispergieren eines Kernmaterials in einer Lösung eines Wand-Materials hergestellt werden, das in einem Lösungsmittel gelöst ist, das eine dielektrische Konstante von 10 oder weniger und eine schlechte Mischbarkeit mit einem mehrwertigen Alkohol aufweist, danach in feine Tröpfchen durch Dispersion oder Lösung in dem mehrwertigen Alkohol emulgiert wird und schließlich das Lösungsmittel durch die Anwendung von Hitze oder indem die Mikropartikel einem verminderten Druck ausgesetzt werden, verdampft wird.
Ein anderes Beispiel eines Verfahrens, bei dem ein Wirkstoff eingekapselt werden kann, ist in dem U.S. Patent Nr. 3,960,757 offenbart. Eingekapselte Medikamente werden hergestellt durch Lösen eines Wand-Materials für die Kapseln in zumindest einem organischen Lösungsmittel, das schlecht mit Wasser mischbar ist und das einen Siedepunkt von weniger als 100°C, einen höheren Dampfdruck als Wasser, und eine dielektrische Konstante von weniger als ungefähr 10 aufweist; Auflösen oder Dispergieren eines Medikaments, das unlösbar oder kaum lösbar in Wasser ist, in der resultierenden Lösung; Dispergieren der resultierenden Lösung oder Dispersion zur Form feiner Tröpfchen in einem flüssigen Träger, das eine wäßrige Lösung eines hydrophilen Kolloids oder eines oberflächenaktiven Wirkstoffes enthält, und danach Entfernung des organischen Lösungsmittels durch Verdampfung. Die Größe der feinen Tröpfchen wird bestimmt gemäß der Rührgeschwindigkeit, der Viskosität der organischen Lösungsmittel-Lösung, die das Medikament und das Wandmaterial enthält, und der Viskosität und Oberflächenspannung des Trägers.
Tice et al. beschreiben in dem U.S. Patent Nr. 4,389,330 die Verstellung von Mikropartikeln, die einen Wirkstoff enthalten, unter Verwendung eines zweistufigen Verfahrens zur Entfernung des Lösungsmittels, Dieses zweistufige Lösungsmittel-Entfernungsverfahren ist vorteilhaft, da es zu Mikropartikeln führt, die eine höhere Beladung mit Wirkstoff und eine höhere Qualität aufweisen als Techniken, nach denen das Lösungsmittel in einem einzigen Schritt entfernt wird. In de Tice et al. Verfahren werden der Wirkstoff und das Polymer in einem Lösungsmittel aufgelöst. Die Mischung der Zutaten in dem Lösungsmittel wird dann in einem Dispersions-Verfahrens-Medium emulgiert, das unmischbar mit dem Lösungsmittel ist. Eine Dispersion von Mikropartikeln, die die angezeigten Zutaten enthält, wird in einem Dispersions-Medium durch mechanische Anregung der gemischten Materialien gebildet. Aus dieser Dispersion kann das organische Lösungsmittel teilweise im ersten Schritt des Lösungsmittel-Entfernungs-Verfahrens entfernt werden. Nach dem ersten Schritt werden die dispergierten Mikropartikel aus dem Dispersions-Verfahrens-Medium durch passende Mittel zur Abtrennung isoliert. Anschließend an die Isolation wird das übrige Lösungsmittel von den Mikropartikeln durch Extraktion entfernt. Nachdem das übrige Lösungsmittel von den Mikropartikeln entfernt worden ist werden diese getrocknet, indem sie der Luft ausgesetzt werden oder durch andere herkömmliche Trocknungstechniken.
Tice et al. beschreiben in dem U.S. Patent Nr. 4,530,840 die Herstellung von Mikropartikeln, die einen entzündungshemmenden Wirkstoff enthalten, durch ein Verfahren umfassend: (a) Auflösen oder Dispergieren eines entzündungshemmenden Wirkstoffes in einem Lösungsmittel und Auflösen eines biologisch verträglichen und biologisch abbaubaren Wand bildenden Materials in diesem Lösungsmittel; (b) Dispergieren des Lösungsmittels, das den entzündungshemmenden Wirkstoff und das Wand-Material enthält, in einem Dispersions-Verfahrens-Medium; (c) Verdampfen eines Teiles des Lösungsmittels aus der Dispersion von Schritt (b), wobei Mikropartikel gebildet werden, die den entzündungshemmenden Wirkstoff in der Suspension enthalten; und (d) Extrahieren des Restes des Lösungsmittels von den Mikropartikeln.
WO 90/13361 offenbart ein Verfahren zur Mikro-Einkapselung eines Wirkstoffes zur Bildung eines mikrogekapselten Produktes, das die folgende Schritte umfaßt: Dispergieren eines wirksamen Betrages des Wirkstoffes in einem Lösungsmittel, das ein gelöstes Wand-Material enthält, um eine Dispersion zu bilden; Kombinieren der Dispersion mit einem wirksamen Betrag eines kontinuierlichen Verfahrens-Mediums um eine Emulsion zu bilden, die das Verfahrens-Medium und Mikrotröpfchen enthält, die den Wirkstoff, das Lösungsmittel und das Wand-Material enthalten; und rasches Hinzufügen der Emulsion bis zu einem wirksamen Betrag eines Extraktions-Mediums, um das Lösungsmittel von den Mikrotröpfchen zu extrahieren, um das mikrogekapselte Produkt zu bilden.
Bodemier, R. et al. International Journal, of Pharmaceutics 43: 179–186 (1988), offenbart die Herstellung von Mikropartikeln, die Chinin oder Chininsulfate als Wirkstoff und Poly(D,L-Laktid) als den Binder enthält, unter Verwendung einer Vielfalt von Lösungsmitteln einschließlich Methylenchlorid, Chloroform und Benzol, wie auch Mischungen von Methylenchlorid und eine wassermischbare Flüssigkeit, wie Azeton, Ethylacetat, Methanol, Dimethylsulfoxid, Chloroform oder Benzol, um den Arzneimittel-Anteil zu erhöhen.
Beck, L. R. et al. Biology of Reproduction 28: 186–195 (1983), offenbart ein Verfahren zum Einkapseln von Norethisteron in ein Copolymer von D,L-Laktid und Glycolid durch Lösen des Copolymers und des Norethisterons in einer Mischung von Chloroform und Azeton, die zu einer gerührten kalten wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol zugesetzt werden, um eine Emulsion zu bilden und die flüchtigen Lösungsmittel unter vermindertem Druck zu entfernen und Mikrokapseln zu erhalten.
Phasentrennung oder durch ein inaktives Lösungsmittel induzierte Coacervation ist ein Verfahren, das auch angewandt wird, um Mikropartikel herzustellen, die eine biologisch abbaubare polymere Matrix und einen biologischen Wirkstoff umfassen. Viele der veröffentlichten Verfahren für die Mikroeinkapselung mit Laktid/Glycolid Copolymeren verwenden Lösungsmittel-Verdampfungs/Extraktions-Techniken, aber diese Techiken sind im wesentlichen für wasserunlösliche Arzneimittel geeignet, da wasserlösliche Arzneimittel während des Herstellungsverfahrens teilweise in die wäßrige Phase abgegeben werden können. Das Phasen-Trennungsverfahren, das inaktive Lösungsmittel für das Polymer, in dem hydrophile Wirkstoffe ebenfalls nicht löslich sind, verwendet, ist ein wirksames Verfahren zum Einkapseln für diese Wirkstoffe.
Bei einem herkömmlichen Phasen-Trennungsverfahren wird ein bekannter Betrag eines Polymers, wie Poly(Laktid-Co-Glycolid), PLGA, mit einem monomeren Verhältnis von Laktid zu Glycolid im Bereich von 100:0 bis 50:50 in einem geeigneten organischen Lösungsmittel gelöst. Das feste Arzneimittel, vorzugsweise gefriergetrocknet und mikronisiert, kann in einer Polymerlösung dispergiert werden, in der sie in dem organischen Lösungsmittel unlöslich oder nur wenig löslich ist. Alternativ kann der Wirkstoff in Wasser gelöst werden oder in Wasser, das einige Zusätze enthält, und in der Polymerlösung emulgiert werden, vorzugsweise im wesentlichen durch Behandlung mit Ultraschall, um eine Wasser-in-Öl Emulsion zu bilden. Die resultierende Suspension oder Emulsion wird dann einem Reaktor zugegeben und ein erstes inaktives Lösungsmittel hinzugefügt, das mit einer vorbestimmten Rate eingeleitet wird. Ein Turbinen-Mischer, der in dem Reaktor angeordnet ist, wird verwendet, um für ein moderates Mischen zu sorgen. Nach dem Abschluß des Phasentrennungs-Verfahrens wird die Mischung in einen Abschreck-Tank geleitet, der ein zweites inaktives Lösungsmittel enthält, um die halbfesten Mikrokügelchen zu verfestigen. Die gehärteten Mikrokügelchen werden durch Sieben gesammelt und werden gewaschen und in einem Vakuumofen gelagert, um sie weiter zu trocknen.
Sehr oft sind die in den bekannten Mikro-Einkapselungsverfahren verwendeten Lösungsmittel halogenisierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Chloroform oder Methylenchlorid, die als Lösungsmittel für beides, den Wirkstoff und das einkapselnde Polymer, dienen. Das Vorhandensein von kleinen, aber erfaßbaren Resten von halogenisierten Kohlenwasserstoffen in dem fertigen Produkt ist jedoch unerwünscht, aufgrund deren allgemeiner Toxizität und möglichen karzinogenen Wirkung. Es besteht daher ein Bedarf zur Überarbeitung der bekannten Mikro-Einkapselungsverfharen unter Verwendung von weniger toxischen und verträglichen alternativen Lösungsmitteln.
Mit herkömmlichen Techniken zur Mikro-Einkapselung von biologischen oder pharmazeutischen Wirkstoffen, wie die oben beschriebenen, werden die Mikropartikel, wenn das Lösungsmittel einen Wirkstoff und ein Polymer enthält, in einer unmischbaren Lösung durch Rühren, Schütteln, Vibrieren, oder andere dynamische Mischtechniken emulgiert oder dispergiert, oftmals für eine Relativ lange Zeitdauer. Solche dynamischen Mischtechniken haben einige Nachteile. Zum Beispiel ist es schwierig, die Größe der resultierenden Mikropartikel oder die Verteilung der erhaltenen, Grüßen zu steuern. Als Folge davon ergeben sich bei Verwendung des dynamischen Mischens Probleme, wenn Mikropartikel, die biologische oder pharmazeutische Wirkstoffe enthalten, in einer Produktion in kommerziellem Ausmaß hergestellt werden, insbesondere schließt die Produktionseinrichtung einen teuren Emulsionstank ein, einschließlich der Ausrüstung zum Rühren oder Schütteln der Flüssigkeiten. Einer der Steuerungsfaktoren für die gesamte Prozeßzeit ist die Zeit, die zum Bilden einer homogenen (gleichförmigen) Emulsion erforderlich ist. Vergrößerte Chargengrößen in größeren Tanks erfordern eine längere Zeit zur Bildung der Emulsion, was zu einer längeren Gesamtzeit des Herstellungsprozesses führt. Eine längere Zeitdauer, während der der Wirkstoff der Einwirkung der Lösungsmittel des Verfahrens und der Polymerlösungen ausgesetzt ist, kann zu einem Abbau oder Deaktivierung des Wirkstoffes führen. Das maßstäbliche Vergrößern auf ein Produktionsverfahren von einem Labor-Emulsionsverfahren ist insbesondere für die Mikroeinkapselung von biologischen oder pharmazeutischen Wirkstoffen schwierig, da, wenn die Chargen- und Tankgrößen erhöht werden, die Rührgeschwindigkeiten und Viskositäten innerhalb des größeren Tanks empirisch durch Versuch und Irrtum in jeder Stufe der maßstäblichen Vergrößerung optimiert werden müssen. In ähn-licher Weise kann die Phasen-Trennungstechnik nicht leicht in einem Verfahren zur Erzeugung von Mengen von Mikropartikeln in kommerziellem Maßstab umgesetzt werden, da die Verfahrensparameter, d. h. die Rate der Zugabe des inaktiven Lösungsmittels, Agitationsbedingungen und die Viskosität der Wirkstoff/Polymerlösung und die inaktiven Lösungsmittel empirisch durch Versuch und Irrtum in jeder Stufe der maßstäblichen Vergrößerung optimiert werden müssen. Das maßstäbliche Vergrößern der herkömmlichen Mikro-Einkapselungstechniken ist daher nicht nur zeitaufwendig sondern auch unpräzise.
Tests wurden durchgeführt bei einem Versuch einer maßstäblichen Vergrößerung eines Labor-Emulsions-Bildungsverfahrens von einem kleinen mit einem Rührer versehenen Glasreaktor zu Produktionseinrichtungen für Mikropartikel, die Estradiolbenzoat enthalten. Die Scherung, die durch die Mischerblätter verursacht wurde, bestimmte die Größe der Partikel der Emulsion; je größer die Scherung, desto kleiner die Partikel. Aufgrund der niedrigen Viskosität der Öl (organische) Phase in dem Estradiolbenzoat-Verfahren ist eine niedrige Scherung erforderlich, um die großen Emulsionspartikel zu erzeugen, die gewünscht wurden. In großen Reaktoren ist es schwierig, eine niedrige Scherung aufrecht zu erhalten und trotzdem eine gleichförmige Mischung bereitzustellen, Die Geschwindigkeit, mit der der Rührer sich drehen muß, um eine gleichförmige Zusammensetzung des Tankinhaltes bereitzustellen, erzeugt eine kleine Partikelgröße mit einer breiten Verteilung der Größen. Größere Mischerblatt-Durchmesser und mehrfache Mischerblätter entlang der Welle halfen eine bessere Mischung bei niedriger Scherung bereitzustellen, führten aber immer noch zu einer sehr breiten Verteilung der Größen. Die Steuerung der Partikelgröße wurde weniger zuverlässig, wenn die Chargengröße erhöht wurde.
Es ist daher ein Vorteil des Verfahrens zur Herstellung von Mikropartikeln nach der vorliegenden Erfindung, daß eine genaue Lind zuverlässige maßstäbliche Vergrößerung vom Labormaßstab zu kommerziellen Chargengrößen durchgeführt werden kann, wobei eine enge und gut definierte Verteilung der Größen der Mikropartikel, die biologische oder pharmazeutische Wirkstoffe enthalten, erreicht wird. Dies kann erreicht werden durch eine geeignete Einkapselungstechnik, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einer Lösungsmittelextraktion und Phasentrennung. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist es, daß dieselbe Einrichtung verwendet werden kann, um Mikropartikel, die Wirkstoffe einer gut definierten Größenverteilung enthalten, für verschiedene Chargengrößen herzustellen. Noch ein anderer Vorteil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist es, daß qualitativ hochwertige Mikropartikel mit einer hohen Konzentration an Wirkstoff erhalten werden können, unter Verwendung eines einzigen Schrittes zur Entfernung des Lösungsmittels oder durch eine Phasen-Trennungstechnik.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikel bereitgestellt, welches beinhaltet:
Herstellen einer ersten Phase, durch Lösen eines Wirkstoffes in einer Polymerlösung;
Herstellen einer zweiten Phase, welche im Wesentlichen mit der ersten Phase nicht mischbar ist;
Herstellen einer Abschreck-Flüssigkeit; und
Pumpen der ersten Phase und der zweiten Phase durch einen statischen Mischer in die Abschreck-Flüssigkeit und dadurch Formen von Mikropartikel, die den Wirkstoff enthalten;
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren weiters das Konfigurieren des statischen Mischers mit einer Vielzahl von statischen, in einer Leitung enthaltenen Mischorganen. Der Pump-Schritt kann ausgeführt werden, wobei die erste Phase bei einer ersten Fließgeschwindigkeit gepumpt wird und die zweite Phase bei einer zweiten Fließgeschwindigkeit gepumpt wird, die größer als die erste Fließgeschwindigkeit ist.
Der Schritt zur Herstellung der ersten Phase kann weiter beinhalten:

a) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacctat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Trenbolonacetat in der Polymerlösung oder
b) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacetat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Testosteron in der Polymerlösung, oder
c) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacetat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Estradiolbenzoat in der Polymerlösung.

Die zweite Phase kann frei von Lösungsmitteln für das Polymer und den Wirkstoff sein und kann eine wäßrige Lösung eines Emulgators umfassen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem Mikropartikel hergestellt werden unter Verwendung eines statischen Mischers, kann mit jeder herkömmlichen Einkapselungs-Technik verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einer Lösungsmittel-Extraktion und einer Phasentrennung.
Das Verfahren kann verwendet werden, um Mikropartikel herzustellen, die die folgenden Wirkstoffe enthalten: Risperidon, Trenbolonacetat, Norethindron, Testosteron, Estradiolbenzoat, menschliches Serum Albumin, Schweine-Albumin und rekombiniertes Rinder Interferon-alpha.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Mischung von zumindest zwei im wesentlichen nicht-toxischen Lösungsmitteln, die frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind, verwendet, um den Wirkstoff und das Polymer aufzulösen. Die Lösungsmittelmischung, die den aufgelösten Wirkstoff und das Polymer enthält, wird dispergiert in einer wäßrigen Lösung, um Tröpfchen zu bilden. Die resultierende Emulsion wird dann zu einem wäßrigen Extraktionsmedium hinzugefügt, das vorzugsweise zumindest eines der Lösungsmittel der Mischung enthält, wobei die Rate der Extraktion eines jeden Lösungsmittels gesteuert wird, wonach die biologisch abbaubaren Mikropartikel, die den biologischen Wirkstoff enthalten, gebildet werden. Das Verfahren hat den Vorteil, daß nur wenig Extraktionsmedium erforderlich ist, da die Lösbarkeit des einen Lösungsmittels in Wasser im wesentlichen unabhängig vorn anderen ist und die Lösungsselektion erhöht wird, insbesondere mit Lösungsmitteln, die besonders schwer zu extrahieren sind.
Ein Lösungsmittelsystem, das in einem Verfahren zur Herstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen in Mikrokapsel-Form, die ausgelegt ist auf eine gesteuerte Freisetzung eines wirksamen Betrages eines Arzneimittels über einen längeren Zeitraum, verwendbar ist, kann zumindest einen pharmazeutischen Wirkstoff und zumindest ein biologisch verträgliches, biologisch abbaubares Einkapselungs-Polymer umfassen.
Mikropartikel können durch Herstellen einer ersten ”Öl” Phase hergestellt werden, die von ungefähr 5 Gewichtsprozent bis ungefähr 50 Gewichtsprozent Feststoffe enthält, von denen ungefähr 5 bis ungefähr 95 Gewichtsprozent eine Lösung eines biologisch abbaubaren polymeren Einkapselungs-Binders sind und ungefähr 5 bis ungefähr 95 Gewichtsprozent, basierend auf dem polymeren Binder, eines Wirkstoffes in einer Lösungsmittelmischung umfassen, welche Mischung erste und zweite wechselseitig mischbare Lösungsmittel enthält, die frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind, von denen jedes eine Löslichkeit in Wasser aufweist von ungefähr 0,1 bis ungefähr 25 Gewichtsprozent bei 20°C, um eine Emulsion zu bilden, die von 1:1 bis 1:10 der ersten Phase in einem Emulsions-Verfahrens-Medium beinhaltet, um Mikrotröpfchen der Zusammensetzung der ersten Phase in einem kontinuierlichen wäßrigen Prozeßmedium der zweiten Phase zu bilden, wobei die kombinierten ersten und zweiten Phasen einer wäßrigen Extraktions-Abschreck-Flüssigkeit zugesetzt werden, bei einem Pegel von ungefähr 0,1 bis ungefähr 20 Liter der wäßrigen Abschreck-Flüssigkeit pro Gramm des Polymers und des Wirkstoffes, welche Abschreck-Flüssigkeit das Lösungsmittel der Mischung enthält, das die größere Wasserlöslichkeit bei einem Pegel von ungefähr 20% bis ungefähr 70% des Sättigungspegels dieses Lösungsmittels in der Abschreck-Flüssigkeit bei der verwendeten Temperatur aufweist, und Wiedergewinnen der Mikropartikel aus der Abschreck-Flüssigkeit.
Das Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln kann die folgenden Schritte umfassen: Herstellen einer ersten Phase, welche erste Phase einen biologischen Wirkstoff, ein biologisch abbaubares Polymer und eine Mischung von zumindest zwei wechselweise mischbaren Lösungsmittel für den Wirkstoff und das Polymer umfaßt, welches frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen ist; Herstellen einer zweiten Phase, wobei die erste Phase im wesentlichen unmischbar in der zweiten Phase ist; Durchströmen der ersten Phase durch einen statischen Mischer mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit; Durchströmen der zweiten Phase durch diesen statischen Mischer mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit, so daß die erste Phase und die zweite Phase gleichzeitig durch den statischen Mischer strömen und dabei Mikropartikel, die den genannten Wirkstoff enthalten, bilden; und Isolieren dieser Mikropartikel.
Ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln kann die folgenden Schritte umfassen: Herstellen einer ersten Phase, welche erste Phase einen biologischen Wirkstoff, ein biologisch abbaubares Polymer und eine Mischung von zumindest zwei wechselweise mischbaren Lösungsmitteln für den Wirkstoff und das Polymer aufweist, welche frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind; Herstellen einer zweiten Phase, wobei die erste Phase und die zweite Phase im wesentlichen unmischbar sind; Herstellen einer Abschreck-Flüssigkeit; Pumpen der ersten und der zweiten Phase durch einen statischen Mischer in die Abschreck-Flüssigkeit, wodurch die Mikropartikel gebildet werden, die den Wirkstoff enthalten.
Die erste Phase kann hergestellt werden durch (1) Auflösen des biologischen Wirkstoffes in einer Lösung des Polymers, das in zumindest zwei wechselweise mischbaren Lösungsmitteln gelöst ist, die frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind, oder (2) durch Herstellung einer Dispersion, die den Wirkstoff in diesen Lösungsmitteln enthält, oder (3) durch Herstellung einer Emulsion, die den Wirkstoff in diesen Lösungsmitteln enthält.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Fluß durch einen statischen Mischer;
2 zeigt einen statischen Mischer, der für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann
3 zeigt einen Labor-Aufbau zur Durchführung eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikropartikeln;
4 zeigt ein Diagramm tierischer Testdaten über die zeitliche Freisetzung von zwei Zusammenssetzungen von mit Norethindron beladenen Mikropartikel;
5 zeigt ein Diagramm von in vitro Auflösungsdaten für Risperidon Mikropartikel der Charge Prodex 3, sowohl wie erzeugt als auch gefriergetrocknet;
6 zeigt ein Diagramm von in vitro Auflösungsdaten für Risperidon Mikropartikel der Charge Prodex 2, sowohl wie erzeugt als auch gefriergetrocknet;
7 zeigt ein Diagramm von beschleunigten in vitro Auflösungsdaten für Risperidon Mikropartikel der Chargen Prodex 2 und Prodex 3;
8 zeigt ein Schaubild einer niedrigen (n = 2) Plasma Konzentrations-Zeit Kurve für einen aktiven Teil (Summe von Risperidon und 9-hydroxy Risperidon) nach einer einzigen intramuskulären Anwendung von Risperidon-Depot-Zusammensetzungen mit einer Dosis von ungefähr 2,5 mg/kg bei einem Hund der Beagle-Rasse. Die Dauer der erbrechenshemmenden Wirkung (bei zumindest 2 von 3 Hunden) bei einem Apomorphin-Erbrechens-Test ist in der Legende für jede der Zusammensetzungen angegeben. Ein Sternchen (*) zeigt an, daß die erbrechenshemmende Wirkung unterbrochen wurde bei zumindest 2 von 3 Hunden zu Beginn der Studio. Die unterbrochene Linie zeigt eine angenäherte geringste Minimum-Plasmakonzentration an, die für die erbrechenshemmende Wirkung notwendig ist. Die // Zeichen, zeigen an, daß für die Zusammensetzungen Prodex 2 keine Blutproben an den Tagen 14, 18 und 21 gezogen wurden;
9 zeigt ein Diagramm der kumulierten Prozente von Mikropartikelgrößen von mit Estradiolbenzoat beladenen Mikropartikeln;
10 zeigt ein Diagramm der Prozent Unterschiede von Mikropartikelgrößen von mit Estradiolbenzoat beladenen Mikropartikeln;
11 zeigt ein Diagramm über die zeitliche Freisetzung von mit Estradiolbenzoat beladenen Mikropartikeln bei Tierversuchen;
12 zeigt ein Diagramm der kumulierten Prozente von Größen von Mikropartikeln, die mit Trenbolonacetat beladen sind;
13 zeigt ein Diagramm über die zeitliche Freisetzung von mit Testosteron beladenen Mikropartikeln bei Tierversuchen;
14A–C zeigen drei Diagramme, die den Effekt des Versetzens der Abschreck-Flüssigkeit mit Ethylacetat auf die Charakteristika von Norethindron (NET) Mikropartikeln zeigen; und
15A–C zeigen drei Diagramme, die den Effekt des Abschreck-Volumens auf NET Mikropartikel-Charakteristika zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung kann die Verwendung von Lösungsmittelmischungen umfassen, die frei von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind, umfassend zumindest zwei Lösungsmittel, um biologisch abbaubare Mikropartikel, die zumindest einen biologischen Wirkstoff enthalten, zu erzeugen. Eine erste Lösungsmittel-Komponente der Leisungsmittelmischung kann ein schwaches Lösungsmittel für den Wirkstoff sein, aber ein gutes Lösungsmittel für das biologisch abbaubare Polymer sein, das hier verwendet wird. Eine zweite Lösungsmittelkomponente der Lösungsmittelmischung kann ein gutes Lösungsmittel für den Wirkstoff und das Polymer sein.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist Vorteile gegenüber bekannten Verfahren des Standes der Technik auf. Das vorliegende Verfahren stellt inter alia bereit: ein biologisch abbaubares System, ein injizierbares System, das den Verlust einer Dosis während der Behandlung verhindert, die Fähigkeit, Mikropartikel, die verschiedene Arzneimittel umfassen, zu mischen, Mikropartikel, die frei von Resten von halogenierten Kohlenwasserstoffen sind und die Fähigkeit, die Abgabe zu programmieren (mehrphasige Abgabemuster), um die Arzneimittel, je nach Bedarf, mit rascherer oder niedrigerer Geschwindigkeit abzugeben.
Die Produkte, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, bieten den Vorteil, daß die Dauer der Wirkung im Bereich von 30 bis mehr als 200 Tagen betragen kann, abhängig von der Type der ausgewählten Mikropartikel. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Mikropartikel darauf abgestimmt, eine Behandlung; von Patienten zu ermöglichen über eine Periode von 30 bis 60 Tagen. Die Dauer der Wirkung kann leicht durch Ändern der Polymer-Zusammensetzung, dem Polymer:Arzneimittel Verhältnis und der Größe der Mikropartikel gesteuert werden.
Ein anderer wichtiger Vorteil der Mikropartikel, die nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ist, daß praktisch alle Wirkstoffe an den Patienten abgegeben werden können, da das Polymer, das nach dem Verfahren, verwendet wird, biologisch abbaubar sein kann, wodurch es möglich ist, alle der eingeschlossenen Wirkstoffe in den Patienten abzugeben.
Das Lösungsmittelsystem, das dabei verwendet wird, kann aus zumindest zwei Lösungsmitteln gemischt sein. Diese Lösungsmittel müssen sein:

(1) wechselweise miteinander mischbar
(2) geeignet, wenn sie gemischt sind, den Wirkstoff aufzulösen oder zu dispergieren,
(3) geeignet, wenn sie gemischt sind, das polymere Matrixmaterial aufzulösen,
(4) chemisch inert zum Wirkstoff,
(5) biologisch verträglich
(6) im wesentlichen unmischbar mit der Abschreck-Flüssigkeit, z. B. eine Lösbarkeit von nicht mehr als ungefähr 0,1 bis 25% aufweisen und
(7) andere Lösungsmittel als halogenierte Kohlenwasserstoffe.

Unter ”halogenierte Kohlenwasserstoffe” werden halogenierte organische Lösungsmittel verstanden, d. h. C₁-C₄ halogenierte Alkane, z. B. Methylenchlorid, Chloroform, Methylchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Ethylendichlorid, Ethylenchlorid, 2,2,2-Trichlorethan und dgl. Eine ideale Lösungsmittelmischung zum Einkapseln eines Wirkstoffes sollte eine hohe Löslichkeit für den polymeren Einkapselungs-Wirkstoff haben von allgemein zumindest ungefähr 5 Gewichtsprozent und vorzugsweise zumindest 20 Gewichtsprozent bei 20°C. Das obere Limit der Löslichkeit ist nicht kritisch, doch wenn mehr als ungefähr 50 Gewichtsprozent der Lösung das einkapselnde Polymer sind, so wird die Lösung zu viskos, um wirksam und bequem gehandhabt werden zu können. Dies Hängt natürlich von der Natur des einkapselnden Polymers und dessen Molekulargewicht ab.
Das Lösungsmittelsystem, obwohl es im wesentlichen unmischbar mit dem Dispersions-Verfahrens-Medium und der Abschreck-Flüssigkeit ist, die üblicherweise auf Wasser basieren, hat vorzugsweise eine begrenzte Löslichkeit in diesen. Wenn das Lösungsmittelsystem unendlich lösbar in dem Prozeßmedium wäre, so könnten sich keine Mikrotröpfchen während der Emulsionsphase bilden; wenn die Löslichkeit des Lösungsmittelsystems in dem extrahierenden Absehreck-Medium zu gering ist, so werden große Mengen an Abschreck-Medium benötigt. Im allgemeinen sind Löslichkeiten des Lösungsmittels von ungefähr 0,1 bis ungefähr 25% in dem Prozeßmedium und dem Abschreck-Medium für den Gebrauch hierin geeignet. Es ist oft vorteilhaft für das Abschreck-Medium, wenn es von ungefähr 70 bis ungefähr 20 Gewichtsprozent des Sättigungspunktes des ersten Lösungsmittels umfaßt, d. h. das Lösungsmittel mit höherer Löslichkeit in dem Abschreck-Medium, um die Geschwindigkeit des Verlustes des ersten Lösungsmittels von den Mikropartikeln in das Abschreck-Medium zu steuern.
Zusätzliche Betrachtungen bei der Auswahl einer Komponente der Lösungsmittelmischung der vorliegenden Erfindung schließen den Siedepunkt (d. h. die Leichtigkeit mit der die Lösungsmittel aus dem fertigen Produkt abgedampft werden können) mit ein und die spezifische Schwere (z. B. die Neigung der ”Öl-Phase” während des Emulgierens und Abschreckens aufzuschwimmen). Schließlich soll das Lösungsmittelsystem nur eine geringe Toxizität haben.
Allgemein wird die Lösungsmittelmischung ungefähr 25 bis 75 Gewichtsprozent des ersten Lösungsmittels und dementsprechend von ungefähr 75 bis ungefähr 25 Gewichtsprozent des zweiten Lösungsmittels umfassen.
Die Lösungsmittelmischung der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Mischung von zumindest zwei aus den folgenden: ein Ester, ein Alkohol und ein Keton. Bevorzugte Ester haben die Struktur R¹COOR², wobei R¹ und R² unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die Alkyl-Teile mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, d. h. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und Isomere von diesen umfaßt. Das am meisten bevorzugte Ester für die Verwendung als eine Komponente der Lösungsmittelmischung, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, ist Ethylacetat. Bevorzugte Alkohole weisen die Struktur R³CH₂OH auf, wobei R³ aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und Aryl mit 6 bis 10 Kohlenstoff atomen umfaßt. Es wird mehr bevorzugt, daß R³ ein Aryl ist. Der am meisten bevorzugte Alkohol für die Verwendung als eine Komponente der Lösungsmittelmischung, der in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, ist Benzylalkohol. Bevorzugte Ketone weisen die Struktur R⁴COR⁵ auf, wobei R⁴ aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Alkyl-Teile mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, d. h. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und Isomere von diesen umfaßt, und R⁵ aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Alkyl-Teile mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, d. h. Ethyl, Propyl, Butyl und Isomere von diesen umfaßt. Das am meisten bevorzugte Keton. für die Verwendung als eine Komponente der Lösungsmittelmischung, das in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, ist Methylethylketon.
Das polymere Matrixmaterial der Mikropartikel, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, kann ein biologisch verträgliches und biologisch abbaubares polymeres Material sein. Der Begriff ”biologisch verträglich” ist definiert als ein polymeres Material, das nicht toxisch ist für einen menschlichen Körper, nicht karzinogen ist und keine signifikante Entzündung im Körpergewebe auslöst. Das Matrixmaterial sollte biologisch abbaubar sein in dem Sinne, daß das polymere Material durch körperliche Prozesse zu Produkten abgebaut werden soll, die ohne weiteres vom Körper ausgeschieden werden können und sich nicht im Körper ansammeln. Die Produkte des biologischen Abbaus sollten auch biologisch verträglich sein mit dem Körper in dem selben Sinne, daß die polymere Matrix biologisch verträglich mit dem Körper ist, wie auch jeder Rest an Lösungsmittel, der in den Mikropartikeln verbleiben könnte.
Geeignete Beispiele von polymeren Matrixmaterialien schließen Poly(glycolische Säure), Poly-D,L-Milchsäure, Poly-L-Milchsäure, Copolymere der vorgenannten, Poly(aliphatische carboxylische Säuren), Copolyoxalate, Polycaprolacton, Polydioxonen, Poly(Orthocarbonate), Poly(Acetale), Poly(Milchsäure-Caprolacton, Polyorthoester, Poly(glycolisches Säure-Caprolacton), Polyanhydrid, Polyphosphazine und natürliche Polymere, einschließlich Albumin, Kasein und Wachse, wie Glycerol Mono- und Distcarate und Ähnliche mit ein. Verschiedene kommerziell verfügbare Poly(Lactid-co-Glycolid) Materialien (PLGA) können bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel Poly(d,l-lactische-co-glycolische Säure) ist kommerziell verfügbar von Medisorb Technnologies International L. P. (Cincinnati, OH). Ein geeignetes Produkt, das kommerziell von Medisorb verfügbar ist, ist eine 50:50 Poly(D,L)laktische co-glycolische Säure, die als MEDISORB^® 5050DL bekannt ist, Dieses Produkt hat eine Mol Prozent Zusammensetzung von 50% Lactid und 50% Glycolid. Andere geeignete und kommerziell verfügbare Produkte sind MEDISORB^® 65:35DL, 75:25DL, 55:15DL und Poly(d,l-Milchsäure) (d,l-PLA), Polylactid-co-Glycolide) sind ebenfalls kommerziell von Bochringer Ingelheim (Deutschland) unter deren Resomer Marke, z. B. PLGA 50:50 (Resomer RG 502), PLGA 75:25 (Resomer RG 752) und d,l-PLA (Resomer RG 206) und von Birmingham Polymers (Birmingham, Alabama) erhältlich. Diese Copolymere sind in einem weiten Bereich des Molekulargewichtes und Verhältnis der Milchsäure zur glycolischen Säure verfügbar.
Das am meisten bevorzugte Polymer für die Verwendung in der Praxis dieser Erfindung ist Poly(dl-Lactid-co-Glycolid). Es ist bevorzugt, daß das molare Verhältnis von Lactid zu Glycolid in einem solchen Polymer im Bereich von ingefähr 85:15 bis ungefähr 50:50 liegt.
Das Molekulargewicht des polymeren Matrixmaterials ist von einiger Bedeutung, Das Molekulargewicht soll hoch genug sein, um die Bildung eines zufriedenstellenden Polymer-Überzugs zu erlauben, d. h. soll das Polymer ein guter Filmbildner sein. Üblicherweise liegt ein. zufriedenstellendes Molekulargewicht im Bereich von 5 000 bis 500 000 Daltons, vorzugsweise bei ungefähr 150 000 Daltons. Da jedoch die Eigenschaften des Films auch teilweise von dem verwendeten besonderen polymeren Material abhängt, ist es sehr schwierig, ein geeignetes Molekulargewicht für alle Polymere zu spezifizieren. Das Molekulargewicht ist auch wichtig vom Gesichtspunkt seines Einflusses auf die biologische Abbaurate des Polymers her. Für einen Diffusionsmechanismus der Abgabe des Arzneimittels soll das Polymer intakt bleiben, bis das Arzneimittel insgesamt aus den Mikropartikeln abgegeben wurde, und sich dann abhauen. Das Arzneimittel Kann von den Mikropartikeln auch abgegeben werden, wenn, der polymere Trägerstoff biologisch erodiert. Durch eine entsprechende Auswahl des polymeren Materials kann eine Mikropartikel-Zusammenstellung hergestellt werden, bei der die sich ergebenden Mikropartikel sowohl die Eigenschaft der diffusorischen Abgabe als auch die Eigenschaft einer Abgabe durch biologischen Abbau zeigen. Dies ist nützlich, um ein Mittel für ein mehrphasiges Abgabemuster zu haben.
Die Zusammensetzung, die nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, enthält einen Wirkstoff, der in dem Mikropartikel-Polymermatrix-Material dispergiert ist, Der Betrag des Wirkstoffes in den Mikropartikeln liegt üblicherweise im Bereich von ungefähr 1 Gew.% bis ungefähr 90 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.%, und mehr bevorzugt zwischen 35 bis 40 Gew.%. Unter Gew.% wird der Anteil des Wirkstoffes an dem Gesamtgewicht der Mikropartikel verstanden. Zum Beispiel, 10 Gew.% Wirkstoff bedeuten 10 Teile Wirkstoff und 90 Teile Polymer an Gewicht.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung sollte das einkapselnde Polymer im wesentlichen zu 100% in der Lösungsmittelmischung zu einer Zeit aufgelöst sein, zu der die Lösung emulgiert ist. Der Wirkstoff ist in der Lösungsmittelmischung aufgelöst sein zu einer Zeit, zu der sie dem Medium des Dispersions-Verfahrens zugesetzt wird. Der Gehalt an normalerweise fester Material (Wirkstoff plus einkapselndes Po-lymer) in der Lösungsmittelmischung zu der Zeit, zu der sie zuerst emulgiert wird, sollte zumindest 5 Gewichtsprozent und vorzugsweise zumindest 20 Gewichtspro-zent betragen. Das Minimieren des Lösungsmittels in der ”Öl Phase” stellt eine bessere Qualität der Mikropartikel bereit und erfordert weniger Extraktions-Medium.
Ein bevorzugter Wirkstoff, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingekapselt werden kann, ist Norethindron (NET) – andere sind Risperidon und Testosteron.
Ethylacetat allein ist ein schwaches Lösungsmittel für NET und erfordert daher mehr Lösungsmittel und höhere Temperaturen als der Chloroform-Prozeß nach dem Stand der Technik. Obwohl Kernbeladungen des Produktes Mikropartikel annehmbar sind, sind Ausbeuten, insbesondere im 63–90 μm Bereich, gering. Schaubilder von Raster-Elektronenmikroskopen zeigen diese größeren Mikropartikel aufgebrochen (d. h. Muscheln) und zusammengefallen. Höhere als übliche Abgaberaten für diese Mikropartikel erhärten diese Erscheinung.
Versuche unter Verwendung von Benzylalkohol allein als das Lösungsmittel führten zu einer leichten Steuerung der Größe der Mikropartikel, wie bestimmt durch die Inspektion des Inhalts des Abschreck-Tanks durch optische Mikroskopie. Nach dem Trocknen wurde jedoch im allgemeinen eine schlechte Qualität als Ergebnis vorgefunden. Oft war die Wiedergewinnung aufgrund der Klebrigkeit schwierig. Auch neigten Reste des Lösungsmittels dazu, mitgeschleppt zu werden. Bei Verwendung eines Lösungsmittelsystems von Ethylacetat und Benzylalkohol für die ”Öl Phase” wurde die Qualität der Mikropartikel und der Abgabe-Charakteristika verbessert.
Die Mischung der Zutaten in dem ”Öl Phase” Lösungsmittelsystem wird vorzugsweise emulgiert in einem Dispersions-Verfahrens-Medium, das Dispersions-Verfahrens-Medium ist so, daß eine Dispersion der Mikrotröpfchen, die die angegebenen Zutaten enthalten, in dem kontinuierlichen-Phase-Medium gebildet wird.
Obwohl nicht absolut notwendig, ist es bevorzugt, das kontinuierliche-Phasen-Prozeßmedium mit zumindest einem der Lösungsmittel zu sättigen, die das ”Öl Phase” Lösungsmittelsystem bilden. Dies stellt eine stabile Emulsion bereit und verhindert den Transport von Lösungsmittel aus den Mikrotröpfchen vor dem Abschrecken. Ähnlich kann auch ein Vakuum angewandt werden, wie in der U.S. 4,359,330 angegeben. Wenn Ethylacetat und Benzylalkohol die Komponenten des Lösungsmittelsystems sind, umfaßt die wäßrige Phase der Emulsion vorzugsweise 1 bis 8 Gewichtsprozent Ethylacetat und 1 bis 4 Gewichtsprozent Benzylalkohol.
Üblicherweise wird ein oberflächenaktiver Wirkstoff oder ein hydrophiles Kolloid zu dem kontinuierlichen-Phase-Medium zugesetzt, um die Lösungsmittel Mikrotröpfchen daran zu hindern zu agglomerieren und die Größe der Lösungsmittel Mikrotröpfchen in der Emulsion zu steuern. Beispiele von Verbindungen, die als oberflächenaktive Wirkstoffe oder hydrophile Kolloide verwendet werden können, schließen ein, ohne darauf beschränkt zu sein: Poly(vinyl Alkohol), Carboxymethylzellulose, Gelatin, Poly(vinyl Pyrrolidon), Tween 80, Tween 20 und dergleichen. Die Konzentration des oberflächenaktiven Wirkstoffes oder hydrophilen Kolloids in dem Prozeßmedium sollte genügen, um die Emulsion zu stabilisieren und beeinflußt die endgültige Größe der Mikropartikel. Im allgemeinen wird die Konzentration des oberflächenaktiven Wirkstoffes oder des hydrophilen Kolloids in dem Prozeßmedium im Bereich von ungefähr 0,1 Gew.% bis ungefähr 10 Gew.%, basierend auf dem Prozeßmedium, liegen, abhängig von dem oberflächenaktiven Wirkstoff oder hydrophilen Kolloid, dem ”Öl Phasen” Lösungsmittelsystem und dem verwendeten Prozeßmedium. Eine bevorzugte dispergierende Mediumkombination ist eine 0,1 bis 10 Gew.%, mehr bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.% Lösung von Poly(vinyl Alkohol) in Wasser.
Die Temperatur während der Herstellung der Emulsion ist nicht besonders kritisch, doch kann sie Einfluß auf die Größe und Qualität der Mikropartikel und die Löslichkeit des Wirkstoffes in der kontinuierlichen Phase haben. Natürlich ist es wünschenswert, so wenig Wirkstoff als möglich in der kontinuierlichen Phase zu haben. Darüberhinaus, abhängig von der Lösungsmittelmischung und dem kontinuierlichen Phasen-Prozeßmedium, das verwendet wird, darf die Temperatur nicht zu niedrig sein, oder das Lösungsmittel und Prozeßmedium können sich verfestigen oder werden zu viskos für praktische Zwecke. Andererseits darf sie nicht so hoch sein, daß das Prozeßmedium ver-dampf oder daß das flüssige Prozeßmedium nicht beständig bleibt. Darüberhinaus kann die Temperatur der Emulsion nicht so hoch sein, daß die Stabilität des besonderen Wirkstoffes, der in den Mikropartikeln eingebaut ist, nachteilig be-einflußt wird. Dementsprechend kann der Dispersionsprozeß bei jeder Temperatur durchgeführt werden, die stabile Arbeitsbedingungen aufrecht erhält, vorzugs-weise bei ungefähr 20°C bis ungefähr 60°C, abhängig von dem Wirkstoff und dem gewählten Trägerstoff.
Wie oben ausgeführt, werden, um Mikropartikel zu schaffen, die einen Wirkstoff enthalten, eine erste, vorzugsweise organische, Phase und eine zweite, vorzugsweise wäßrige, Phase kombiniert. Die organischen und wäßrigen Phasen sind im wesentlichen unmischbar, wobei die wäßrige Phase die kontinuierliche Phase der Emulsion bildet. Die organische Phase schließt den Wirkstoff wie auch das Wand bildende Polymer ein, d. h. das polymere Matrix-Material. Die organische Phase kann durch Auflösen des (der) Wirkstoffe(s) in einem organischen Lösungsmittelsystem hergestellt werden. Die organische Phase und die wäßrige Phase werden unter dem Einfluß eines stati-schen Mischers kombiniert, um die Mikropartikel der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Vorzugsweise werden die organischen und die wäßrigen Phasen zur Bildung einer Emulsion durch einen statischen Mischer in ein großes Volumen einer Abschreck-Flüssigkeit gepumpt, um Mikropartikel zu erhalten, die den Wirkstoff enthalten, der in dem polymeren Matrix-Material eingekapselt ist.
In vielen bekannten Techniken zur Mikro-Einkapselung von biologischen oder pharmazeutischen Wirkstoffen bilden sich Mikropartikel, wenn das Lösungsmittel, das den Wirkstoff enthält, und das Polymer emulgiert oder dispergiert werden in einem unmischbaren zweiten Lösungsmittel durch Rühren, Schütteln oder Vibrieren oder einigen anderen dynamischen Mischtechniken, wobei diese Techniken oft für eine relativ lange Zeit angewandt werden müssen. Solche dynamischen Mischtechniken haben mehrere Nachteile. Zum Beispiel ist es schwierig, die Größe der resultierenden Mikropartikel oder die Verteilung der erhaltenen Größen zu steuern. Als eine Folge ergeben sich durch die Verwendung des dynamischen Mischers Probleme, wenn Mikropartikel, die biologische oder pharmazeutische Wirkstoffe umfassen, in einer Produktion oder im kommerziellen Ausmaß hergestellt werden. Insbesondere die Produktionseinrichtung schließt kostspielige Emulsionstanks, einschließlich der Einrichtung zum Rühren oder Schütteln der Flüssigkeiten, mit ein. Einer von den Steuerfaktoren für die gesamte Verfahrenszeit ist die Zeit, die zur Bildung einer gleichförmigen Emulsion erforderlich ist. Eine Erhöhung der Chargengrößen in größeren Tanks erfordert eine längere Zeit zur Bildung der Emulsion, was zu einer längeren gesamten Verfahrenszeit führt. Eine längere Zeit, in der der Wirkstoff den im Verfahren verwendeten Lösungsmitteln und den in Lösungen enthaltenen Polymeren ausgesetzt ist, kann zu einem Abbau oder einer Deaktivierung des Wirkstoffes führen. Eine maßstäbliche Vergrößerung des Produktionsverfahrens von einem labormäßigen Emulsionsprozeß ist besonders schwierig für Mikro-Einkapselung von biologischen oder pharmazeutischen Wirkstoffen, da die Charge und der Tank vergrößert sind, die Rührgeschwindigkeiten und die Viskositäten innerhalb eines größeren Tanks empirisch bestimmt werden müssen, und durch Versuch und Irrtum in jeder Stufe der maßstäblichen Vergrößerung optimiert werden müssen. Dieser Prozeß ist nicht nur zeitaufwendig sondern auch ungenau.
Folglich ist es ein Vorteil der Herstellung von Mikropartikeln unter Verwendung eines statischen Mischers, daß genau und verläßlich eine maßstäbliche Vergrößerung von labormäßigen zu kommerziellen Chargengrößen ermöglicht und eine enge und gut definierte Größenverteilung von Mikropartikeln, die biologische oder pharmazeutische Wirkstoffe enthalten, erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß dieselbe Apparatur dazu verwendet werden kann, Mikropartikel in verschiedenen Chargengrößen zu gestalten, die Wirkstoffe in einer gut definierten Größenverteilung enthalten. Ein anderer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß hoch qualitative Mikropartikel, die eine hohe Konzentration an Wirkstoffen enthalten, durch die Verwendung eines einzigen Schrittes zur Entfernung des Lösungsmittels erhalten werden können, ohne ein zwei-Schritt-Lösungsmittel-Entfernungsverfahren zu benötigen, wie es im oben erwähnten Tice et al. Patent ( U.S. 4,389,330 ) beschrieben wurde. Zusätzlich zur Verbesserung der Verfahrenstechnik benötigen statische Mischer wenig Wartung, erfordert ihre geringe Größe weniger Platz als dynamische Mischer, haben einen geringen Energiebedarf und haben vergleichsweise niedrige Anschaffungskosten.
Statische oder bewegungslose Mischer umfassen ein Leitungsrohr oder einen Schlauch, in welchem eine Anzahl von statischen Mischelementen gehalten sind. Statische Mischer schaffen einheitliches Mischen bei einer relativ kurzen Länge des Leitungsrohres und in einer relativ kurzen Zeitdauer. Bei statischen Mischern bewegt sich das Fluid durch den Mischer, statt daß sich einige Teile des Mischers, wie eine Klinge, durch das Fluid bewegen. Der Fluß durch eine Art von statischen Mischern wird in 1 gezeigt. Eine Pumpe (nicht gezeigt) leitet einen Strom von einem oder mehreren Fluiden in einen statischen Mischer 10, wie allgemein in 1 gezeigt wird. Der Strom wird geteilt und zu den gegenüberliegenden Außenseiten gezwungen, wie in 2 allgemein gezeigt wird. Ein Strudel wird axial zu der Mittellinie des statischen Mischers 10 erzeugt, wie allgemein in 3 gezeigt wird. Der Strudel wird geschert, und das Verfahren beginnt erneut, aber in umgekehrtem Drehsinn, wie in 4 allgemein gezeigt wird. Die Uhrzeigersinn/Gegen-Uhrzeigersinn Bewegung stellt ein homogenes Produkt sicher.
Ein Beispiel eines statischen Mischers wird in 2 gezeigt. Der statische Mischer 10 umfaßt einige stationäre oder statische Mischelemente 14, die in einem Leitungsrohr oder Schlauch 12 in Serie angeordnet sind. Die Anzahl der Elemente kann von 4 bis 32 oder mehr variieren. Das Leitungsrohr 12 ist kreisförmig im Querschnitt und an den gegenüberliegenden Enden 18 und 20 offen, damit Fluide eintreten und abgezogen werden können. Das Mischelement 14 umfaßt Segmente 142. Jedes Segment 142 besteht aus einer Vielzahl von im allgemeinen flachen Platten oder Flügeln 144. Die beiden substantiell identischen Segmente 142 sind vorzugsweise axial zueinander angeordnet. Ein statischer Mischer, wie er in 2 dargestellt ist, ist im U.S. Patent Nr. 4,511,258 näher beschrieben, das hierin als Referenzeingebracht ist.
Wenn ein statischer Mischer verwendet wird, um eine Emulsion herzustellen, bestimmen eine Vielzahl von Faktoren die Tröpfchengröße der Emulsion. Diese Faktoren inkludieren die Dichte und die Viskosität der verschiedenen zu mischenden Lösungen oder Phasen, das Volumenverhältnis der Phasen, die Grenzflächenspannung zwischen den Phasen, die Parameter des statischen Mischers (Leitungsrohrdurchmesser, Länge des Mischelements, Anzahl der Mischelemente), und die Fließgeschwindigkeit durch den statischen Mischer. Die Temperatur ist variabel, da sie die Dichte, die Viskosität und die Grenzflächenspannung beeinflußt. Die primär kontrollierbare Variable ist die Fließgeschwindigkeit. Die Schergeschwindigkeit und der Druckabfall pro Längeneinheit des statischen Mischers sind ebenfalls wichtige Parameter. Speziell die Tröpfchengröße nimmt ab, wenn die Fließgeschwindigkeit zunimmt, und umgekehrt nimmt die Tröpfchengröße zu, wenn die Fließgeschwindigkeit (und der Druckabfall) abnimmt. Die Tröpfchen erreichen eine Gleichgewichtsgröße, nachdem sie sich durch eine bestimmte Anzahl von Elementen bei einer gegebenen Durchflußgeschwindigkeit bewegt haben. Je höher die Durchflußgeschwindigkeit, desto weniger Elemente werden benötigt. Aufgrund dieser Beziehung ist die maßstäbliche Vergrößerung von labormäßigen Chargengrößen zu kommerziellen Chargengrößen verläßlich und genau, und dieselbe Apparatur kann für labormäßige und kommerzielle Chargengrößen verwendet werden.
In einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden die organische Phase und die wäßrige Phase gepumpt, so daß die beiden Phasen gleichzeitig durch einen statischen Mischer fließen, wobei eine Emulsion gebildet wird, die Mikropartikel umfaßt, die die Wirkstoffe im polymeren Matrixmaterial eingekapselt enthalten. Die organische und die wäßrige Phase werden durch den statischen Mischer in ein großes Volumen von Abschreck-Flüssigkeit gepumpt. Die Abschreck-Flüssigkeit kann reines Wasser, eine Wasserlösung oder eine andere geeignete Flüssigkeit sein. Organische Lösungsmittel können von den Mikropartikeln entfernt werden, während diese gewaschen werden oder in der Abschreck-Flüssigkeit gerührt werden. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, wobei die organische und die wäßrige Phase durch einen statischen Mischer in eine Abschreck-Flüssigkeit gepumpt werden, um die Lösungsmittel zu entfernen, resultiert in der Herstellung von hoch qualitativen Mikropartikeln, welche eine hohe Konzentration an Wirkstoffen haben, ohne der Notwendigkeit eines Zwei-Schritt-Lösungsmittelentfernungsverfahrens, wie es im oben erwähnten Tice et. al, Patent (4,389,330) beschrieben wird. Nachdem die Mikropartikel in der Abschreck-Flüssigkeit gewaschen wurden, um die organischen Lösungsmittel zu extrahieren oder zu entfernen, werden sie isoliert, etwa durch ein Sieb, und getrocknet.
Das Polymer kann in einem geeig-neten organischen Lösungsmittel, bevorzugterweise ein nichthalogeniertes Lö-sungsmittel wie Ethylacetat, aufgelöst werden. Die organische Phase wird mit einem inaktiven Lösungsmittel in einem statischen Mischer kombiniert, wo die Koazervation oder Ausfällung der Polymertröpfchen um die Wirkstoffpartikel oder Tröpfchen, d. h. Phasentrennung, stattfindet. Die Verweilzeit, in der das Lösungsmittel und das inaktive Lösungsmittel durch den statischen Mischer fließen, ist ein wichtiger Faktor im Verfahren. Die Verweilzeit kann durch eine Veränderung der Dimensionen der Mischelemente und des Leitungsrohres ge-nauso verändert werden wie die linearen Geschwindigkeiten der durch den statischen Mischer fließenden Lösungen. Andere wichtige Faktoren, die die Bildung von Mikrokügelchen beeinflussen können, sind die Dichte und die Viskosität der beiden zu mischenden Phasen, das Volumenverhältnis der Phasen, und die Grenzflächenspannung zwischen den Phasen. Die Größenkontrolle der Mikrokügelchen jedenfalls, wird in erster Linie durch die Größe und Einheit-lichkeit der Ausgangssuspension oder Emulsion der Wirkstoffe in der organischen Phase begrenzt.
Ein labormäßiger Aufbau zur Durchführung eines statischen Mischverfahrenes wird in 3 gezeigt. Eine organische oder ölige Phase 30 wird durch Auflösen eines Wirkstoffes und eines polymeren Matrixmaterials in einem Rührtopf 32 hergestellt, Die organische Phase 30 und eine wäßrige Phase werden dann durch einen statischen Mischer gepumpt, um eine Emulsion zu bilden, die aus Mikrotröpfchen besteht, die den Wirkstoff eingekapselt in das polymere Matrixmaterial enthalten. Ein Beispiel zur Herstellung von Mikropartikeln, die einen Wirkstoff enthalten, unter Verwendung eines Zweifach-Emulsionsverfahrens der vorliegenden Erfindung wird unten als Referenz-Beispiel 2 geliefert.
Die organische Phase 30 wird von einer magnetisch betriebenen Zahnradpumpe 34 aus dem Rührtopf 32 gepumpt. Jedoch versteht es sich, daß jede geeignete Pumpe verwendet werden kann. Der Abfluß der Pumpe 34 speist eine ”Y” Verbindung 36. Eine Abzweigung 361 der ”Y” Verbindung 36 führt für den Rezirkulationsfluß zum Topf 32 zurück. Die andere Abzweigung 362 speist einen In-line statischen Mischer 10. Die wäßrige oder Wasserphase 40 wird in ähnlicher Weise hergestellt, mit einem Rührtopf 42, einer magnetisch betriebenen Zahnradpumpe 44 und einer ”Y” Verbindung 46. Eine Abzweigung 461 der ”Y” Verbindung 46 führt für den Rezirkulationsfluß zurück zum Topf 42. Die andere Abzweigung 462 speist einen In-line statischen Mischer 10.
Die Abzweigungen 362 und 462 von jeder Lösung, die einen In-line statischen Mischer 10 speisen, werden durch eine andere ”Y” Verbindung 50 zusammengeführt und speisen durch die Mischereinlaßleitung 51 einen statischen Mischer 10. Der statische Mischer 10 läßt durch die Mischereinlaßleitung 52 in einen Waschtank 60 ab. Silikonschläuche und Propylenverbindungen werden im System verwendet, das in 3 beschrieben wird. Silikonschläuche mit 3/8 Zoll 1D werden für alle Leitungen außer der Mischereinlaßleitung 52 verwendet. Kleinere Schlauchdurchmesser (3/16 Zoll ID) werden für die Mischereinlaßleitung 52 verwendet, um einem Zerfallen der Emulsionen in der Mischereinlaßleitung 52 und vor dem Eintritt in den Waschtank 60 vorzubeugen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Pumpen 34 und 44 im Zirkulationsverfahren gestartet, und die gewünschten Durchflußgeschwindigkeiten für die organische Phase 30 und die Wasserphase 40 werden festgesetzt. Die Durchflußgeschwindigkeit der Wasserphase 40 ist bevorzugterweise größer als die Durchflußgeschwindigkeit der organischen Phase 30. Jedoch können die beiden Durchflußgeschwindigkeiten im wesentlichen gleich sein. Das Verhältnis der Durchflußgeschwindigkeit der Wasserphase 40 zu der Durchflußgeschwindigkeit der organischen Phase 30 liegt bevorzugterweise im Bereich von 1:1 bis 10:1. Die ”Y” Verbindung 46 wird dann umgestellt, so daß die Wasserphase 40 durch die Abzweigung 462 in den statischen Mischer 10 fließt. Sobald die Wasserphase 40 die Mischereinlaßleitung 51, den statischen Mischer 10 und die Mischereinlaßleitung 52 füllt; die ”Y” Verbindung 36 wird umgestellt, so daß die organische Phase 30 durch die Abzweigung 362 in den statischen Mischer 10 fließt. Die organische Phase 30 und die wäßrige Phase 40 fließen an diesen Punkt gleichzeitig durch den statischen Mischer 10. Wenn die gewünschte Menge an organischer Phase in den statischen Mischer 10 gepumpt wurde, wird die ”Y” Verbindung 36 zur Rezirkulation durch die Abzweigung 361 umgestellt. Die Wasserphase 40 setzt das Fließen noch kurze Zeit fort, um die in der Mischereinlaßleitung 51, dem statischen Mischer 10 und der Mischereinlaßleitung 52 verbliebene organische Phase auszuwaschen, Die ”Y” Verbindung 46 wird dann zur Rezirkulation durch die Abzweigung 461 umgestellt.
Die organische Phase 30 und die wäßrige Phase 40 werden im statischen Mischer 10 gemischt, um eine Emulsion herzustellen. Die hergestellte Emulsion umfaßt Mikrotröpfchen, die den Wirkstoff eingekapselt in ein polymeres Matrixmaterial enthalten. Die Mikrotröpfchen werden im Waschtank 60 gerührt, der eine Abschreck-Flüssigkeit enthält, um das organische Lösungsmittel von den Mikrotröpfchen zu entfernen, was zu der Bildung von gehärteten Mikropartikeln führt, Die Mikropartikel werden dann von der wäßrigen Abschreck-Flüssigkeit durch jedes passende Mittel der Trennung isoliert, das Fluid kann von den Mikropartikeln dekantiert werden oder die Mikropartikelsuspension kann gefiltert werden oder es kann eine Siebreihe verwendet werden. Verschiedene andere Kombinationen von Trennungstechniken können verwendet werden, falls dies gewünscht wird. Die Mikropartikel werden dann unter Verwendung konventioneller Trocknungstechniken getrocknet, und eine weitere Größenisolation kann durchgeführt werden.
Der Bewegung der Mikrotröpfchen aus dem statischen Mischer und dem Eintritt in den Waschtank folgend, wird das Dispersions-Verfahrens-Medium verdünnt und der Rest des Lösungsmittels von den Mikropartikeln durch Extraktion entfernt. In diesem extraktiven Abschreckungsschritt können die Mikropartikel im selben Dispersions-Verfahrens-Medium suspendiert werden, das während der Emulgierung verwendet wurde, mit oder ohne hydrophilen Kolloiden oder oberflächenaktiven Stoffen, oder in einer anderen Flüssigkeit. Das Extraktionsmedium entfernt das Lösungsmittel von den Mikropartikeln, aber es löst sie nicht auf Während der Extraktion kann das Extraktionsmedium, das das aufgelöste Lösungsmittel enthält, wahlweise entfernt und durch frisches Extraktionsmittel ersetzt werden. Dies wird am besten mit einer wiederholten oder kontinuierlichen Basis durchgeführt, wobei die Geschwindigkeit der Extraktionsmedium-Nachllung kritisch ist. Falls die Geschwindigkeit zu langsam ist, können Wirkstoffkristalle aus den Mikropartikeln herausragen oder in das Extraktionsmedium wachsen, Diese kritische Geschwindigkeit der Extraktionsmedium-Nachfüllung für ein vorgegebenes Verfahren ist eine Variable, die zum Zeitpunkt, zu dem das Verfahren durchgeführt wird festgesetzt werden kann, wofür kein genauer Grenzwert für die Geschwindigkeit vorbestimmt werden muß. Nachdem der Rest des Lösungsmittels entfernt wurde, werden die Mikropartikel wie oben angegeben isoliert und werden dann an der Luft. oder mit einer anderen konventionellen Trocknungstechnik, wie Vakuumtrocknung, Trocknung über einem Trocknungsmittel oder Ähnlichem getrocknet. Dieses Verfahren ist sehr effizient bei der Einkapselung eines Wirkstoffes, da Kernbeladungen von bis zu 80 Gewichts%, bevorzugterweise bis zu ungefähr 50 Gewichts% erreicht werden können.
Eines der Lösungsmittel in der Mischung der Lösungsmittel, die verwendet wurden um die ”Ölphase”-Tröpfchen in der Emulsion zu bilden, wird viel rascher extrahiert als das andere Lösungsmittel, z. B. das erste Lösungsmittel, Ethylacetat, im Falle des bevorzugten. Ethylacetat/Benzylalkohol-Gemisches. Dadurch werden große Reste des zweiten Lösungsmittels (hier Benzylalkohol) zurückgelassen. Infolge des hohen Siedepunktes des Benzylalkohols wird dieser nicht leicht durch das Trocknen der Mikropartikel an der Luft oder andere konventionelle Verdampfungs-Mittel entfernt. Um dies zu überwinden, werden einige der schneller zu entfernenden Lösungsmittel vor der Zugabe zur Emulsion zum Extraktionsmedium zugegeben. Die Konzentration der schneller zu extrahierenden Lösungsmittel im Extraktionsmedium beträgt zwischen ungefähr 20 bis ungefähr 70% des Sättigungspunktes des Lösungsmittels im Medium bei der für die Extraktion verwendeten Temperatur. Auf diese Weise, wenn. die Emulsion zur Abschreck-Flüssigkeit hinzugefügt wird, wird die Extraktion der schneller extrahierten Lösungsmittel verzögert, und mehr von dem zweiten, langsamer extrahierten, Lösungsmittel wird entfernt.
Die exakte Menge dieses schneller extrahierten Lösungsmittels ”spike” ist von Bedeutung für die resultierende Qualität der Mikropartikel, Zu viel Lösungsmittel (d. h. nahe des Sättigungspunktes) führt zu porösen Mikropartikeln mit an der Oberfläche sichtbaren Wirkstoffen, was eine unerwünscht hohe Rate der Freisetzung verursachen kann. Zu wenig Lösungsmittel im Extraktionsmedium führt zu großen Resten des langsamer extrahierten Lösungsmittels und schlechter Qualität der Mikropartikel. Die Temperatur des Extraktionsmediums ist ebenfalls wichtig, da sie die Löslichkeit des Lösungsmittels und die Geschwindigkeit der Extraktion beeinflußt.
Sowohl die Temperatur als auch die Menge des Lösungsmittels spike können so eingestellt werden, daß die erwünschten Produktcharakteristika bereitgestellt werden, d. h. hoch poröse, schnell freisetzende Mikropartikel oder langsam freisetzende Mikropartikel mit geringer Porösität.
Die Abschreck-Flüssigkeit kann reines Wasser, eine wäßrige Lösung oder eine andere geeignete Flüssigkeit sein, wobei das Volumen, die Menge und die Art von den verwendeten Lösungsmitteln in der Emulsionsphase abhängen. Die Abschreck-Flüssigkeit ist bevorzugterweise Wasser. Im allgemeinen liegt das Volumen der Abschreck-Flüssigkeit im Bereich vom 10-fachen des Sättigungsvolumens (d. h. 10 faches Abschreck-Volumen wird zur vollständigen Absorption des Lösungsmittelvolumens in der Emulsion gebraucht). Abhängig vom Lösungsmittelsystem jedoch, kann das Abschreck-Volumen von ungefähr dem 2 bis ungefähr dem 20-fachen des Sättigungsvolumens variieren. Zusätzlich ist es üblich, die Abschreck-Volumen-Anforderungen relativ zur Chargengröße (Mikropartikelprodukt) anzugeben. Dieses Verhältnis ist ein Indikator für die Effizienz des Extraktionsschrittes, und in manchen Fällen bestimmt es die Chargengröße für eine vorgegebene Einrichtung. Je größer das Verhältnis, desto mehr Volumen ist pro Produktgewicht erforderlich. Auf der anderen Seite wird mit einem kleineren Verhältnis mehr Produkt von derselben Menge an Abschreck-Volumen erhalten. Dieses Volumen kann von ungefähr 0,1, bis ungefähr 10 Liter Abschreck-Volumen pro Gramm an erzeugten Mikropartikeln variieren. Verfahren mit einem Verhältnis unter 1 Liter pro Gramm sind bevorzugt.
Wenn die bevorzugte Lösungsmittelkombination Benzylalkohol und Ethylacetat verwendet wird, scheint das Ethylacetat der Abschreck-Flüssigkeit den Rest-Lösungsmittelpegel in dem Produkt Mikropartikel zu beeinflussen. Bei einem geringen Ethylazetat-Gehalt in der Abschreck-Flüssigkeit sind die Benzylalkohol-Reste in den Mikropartikeln hoch, während Ethylacetat fast nicht nachweisbar ist. Bei hohen Ethylacetatgehalten in der Abschreck-Flüssigkeit von 5–7% des Gewichts und mehr verbleibt mehr Ethylacetat in den Mikropartikeln als Benzylalkohol. Bei einem Abschreck-Volumen von ungefähr 1 Liter pro Gramm des Wirkstoffes und des polymeren Einkapselungsmaterials, das abgeschreckt wird, sind ungefähr 3–4 Gewichtsprozent Ethylazetat in der Abschreck-Flüssigkeit bei 0–4°C optimal. Die Kernbeladung der Mikropartikel variiert leicht mit den Änderungen der Ethylacetat-Konzentration in der Abschreck-Flüssigkeit, die mit hohen und niedrigen Konzentrationen an Ethylacetat abnimmt. In vitro Freisetzungsraten der Mikropartikel variieren substantiell, wenn der Ethylacetatgehalt der Abschreck-Flüssigkeit variiert wird. Im Fall von NET wird bei extremen Ethylacetatgehalten eine schnellere Freisetzung von NET beobachtet. Die Beobachtung mit einem Rasterelektronenmikroskop zeigt die Gegenwart von NET und Poren auf der Mikropartikeloberfläche, wenn Extreme von Ethylacetat in der Abschreck-Flüssigkeit anwesend sind.
Die Veränderung des Volumens der Abschreck-Flüssigkeit hat ebenfalls einen großen Einfluß auf die relative Menge der Lösungsmittelreste in den Mikropartikeln. Bei kleinen Volumina ist das Verhältnis von Benzylalkohol zu Ethylacetat hoch und nimmt bis unter eins ab, wenn das Abschreck-Volumen bis zu 1,5 Liter pro Gramm an Wirkstoff und abgeschrecktem polymerem Einkapselungsmaterial, das abgeschreckt wird, zunimmt. Die Geschwindigkeit der Wirkstofffreisetzung der Produktmikropartikel ist ausgesprochen hoch. (Bei 0,125 Liter Abschreck-Flüssigkeit pro Gramm der Lösung von NET und polymerem Einkapselungsmaterial zeigt das Rasterelektronenmikroskop, daß die erzeugten Mikropartikel extrem porös sind. Von 0,25 bis 1,5 Liter Abschreck-Flüssigkeit pro Gramm der Lösung von NET und polymerem Einkapselungsmaterial variiert die NET-Freisetzungsrate der erzeugten Mikropartikel leicht mit einem möglichen Minimum bei 1 Liter Abschreck-Flüssigkeit pro Gramm des NET und des polymeren Einkapselungsmaterials, das abgeschreckt wird.)
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, mit dem Mikropartikel unter Verwendung eines statischen Mischers hergestellt werden, kann für eine Vielzahl von Techniken durchgeführt werden, die verwendet werden, um Wirkstoffe einzukapseln. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben diskutierte Lösungsmittel-Extraktionstechnik beschränkt, sondern kann auch mit anderen Einkapselungstechniken verwendet werden. Zum Beispiel kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch mit einer Phasentrennungs-Einkapselugstechnik verwendet werden. Erfolgt dies, so wird eine organische Phase hergestellt, die einem Wirkstoff gelöst in einer Polymerlösung enthält. Die nichtlösende zweite Phase ist frei von Lösungsmitteln für das Polymer und den Wirkstoff. Eine bevorzugte nichtlösende zweite Phase ist Silikonöl. Die organische Phase und die nichtlösende Phase werden durch einen statischen Mischer in eine nichtlösende Abschreck-Flüssigkeit, wie Heptan, gepumpt. Die halbfesten Partikel werden zur vollständigen Härtung abgeschreckt und gewaschen. Beispiele für die Verwendung eines solchen Verfahrens werden unten als Referenzbeispiele 2–5 angegeben.
Das Mikropartikel-Produkt besteht üblicherweise aus kugelförmigen Partikeln, obwohl manchmal die Mikropartikel unregelmäßig geformt sein können. Die Mikropartikel könnten in der Größe variieren reichend von Durchmessern von weniger als 1 μm bis zu mehreren Millimeter. Bevorzugterweise werden Mikropartikel von 1–500 Mikron, mehr bevorzugt 25–180 Mikron hergestellt, wobei die Verabreichung der Mikropartikel an einen Patienten mit einer Standard-Injektionsnadel durchgeführt werden kann. Bevorzugterweise werden die mit dem Medikament beladenen Mikropartikel an die Patienten in einer einzigen Anwendung verteilt, wobei das Medikament in einer konstanten oder pulsierenden Weise im Patienten freigesetzt wird und die Notwendigkeit von wiederholten Injektionen entfällt.
Die den Wirkstoff tragenden Mikropartikel werden als trockenes Material erhalten und gelagert. Vor der Verabreichung an einen Patienten können die trockenen Mikropartikel in einem akzeptablen pharmazeutischen flüssigen Trägerstoff, wie eine 2,5 Gewichts% Lösung von Carboxymethyl-Cellulose, suspendiert werden, wonach die Suspension der Mikropartikel in den Körper injiziert wird.
Die Mikropartikel können nach Größe oder nach Type gemischt werden, um so die Verabreichung eines Wirkstoffes an den Patienten in einer mehrphasigen Art bereitzustellen und bzw. oder in einer Art bereitzustellen, nach der dem Patienten verschiedene Wirkstoffe zu verschiedenen Zeiten zugeführt werden, oder eine Mischung von Wirkstoffen zur selben Zeit. Zum Beispiel sekundäre Antibiotika, Vaccine oder irgend ein erwünschter Wirkstoff, entweder in Form von Mikropartikeln oder in herkömmlicher, nicht eingekapselter Form, können mit einem Primär-Wirkstoff gemischt und für den Patienten bereitgestellt werden.
Geeignete Wirkstoffe umfassen Östrogene, wie Diethylstilbestrol, 17-beta-Estradiol, Estron, Ethinyl-Estradiol, Mestranol und dergleichen; Progestine, wie Norethindron, Norgestryl, Ethynodioldiacetat, Lynestrenol, Medroxyprogesteronacetat, Dimesthisteroen, Megestrolacetat, Chlormadinonacetat, Norgestimat, Norethisteron, Ethisteron, Melengestrol, Norethynodrel und dergleichen; und spermizide Verbindungen wie Nonylphenoxypolyoxyethylenglycol, Benzethoniumchlorid, Chlorindanol und dergl.
Andere biologisch aktive Wirkstoffe, die eingebracht werden können unter Verwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, beinhalten den Magen-Darmtrakt betreffende therapeutische Wirkstoffe, wie Aluminiumhydroxid, Kalziumcarbonat, Magnesiumkarbonat, Natriumcarbonat und dergleichen; Nicht-steroidale Antifertilitäts-Wirkstoffe, parasympathomimetische Wirkstoffe, psychotherapeutische Wirkstoffe, Risperidon; Major-Tranquilizer, wie Chlorpromazin HCl, Clozapin, Mesoridazin, Metiapin, Reserpin, Thioridazin und dergleichen; Minor-Tranquilizer wie Chlordiazepoxid, Diazepam, Meprobamat, Temazepam und dergleichen; rhinologische Decongestanten, seditativ-Hypnotika wie Codein, Phenobarbital, Natriumpentobarbital, Natriumsecobarbital und dergleichen; Steroide wie Testosteron, Testosteron–Propionat, Sulfonamide, sympathomimetische Wirkstoffe, Vaccine, Vitamine und Nährstoffe, wie essentielle Aminosäuren, essentielle Fette und dergleichen; Antimalariatika wie 4-Aminoquinoline, 8-Aminoquinoline, Pyrimethamin und dergleichen; Anti-Migräne-Wirkstoffe wie Mazindol, Phentermin und dergleichen; Anti-Parkinson-Wirkstoffe wie L-dopa; Anti-Spasmodika wie Atropin, Methscopolaminbromid und dergleichen; antispasmotische und anticholinergische Wirkstoffe wie Gallen Therapie, Digestionsmittel, Enzyme und dergleichen; Antitussiva, wie Dextromethorphan, Noscapin und dergleichen; Bronchodilatoren; kardiovaskuläre Wirkstoffe wie anti-hypertensive Verbindungen, Rauwolfia Alkaloide, koronare Vasodilatoren, Nitroglycerin, organische Nitrate, Pentaerythrittetranitrat und dergleichen; Elektrolyt-Substitute wie Kaliumchlorid; Ergot-Alkaloide wie Ergotamin mit und ohne Koffein, hydrierte Ergot-Alkaloide, Dihydroergoeristin-Methansulfat, Dihydroergocornin-Methansulfonat, Dihydroergokroyptin-Methansulfat und Kombinationen von diesen; Alkaloide wie Atropinsulfat, Belladonna, Hyoscin-Hydrobromid und dergleichen; Analgetika; Narkotika wie Codein, Dihydrocodienon, Meperidin, Morphin und dergleichen; Nicht-Narkotika wie Salicylate, Aspirin, Acetaminophen, d-Propoxyphen und dergleichen; Antibiotika wie Cephalosporine, Chloranphenical, Gentemycin, Kanamycin A, Kanamycin B, Penicilline, Ampicillin, Streptomycin A, Autimycin A, Chloropamtheniol, Metromidazol, Oxytetracyclin-Penicillin G, Tetracycline und dergleichen; Anti-Krebs Wirkstoffe, Anti-Krampfmittel wie Mephenytoin, Phenobarbital, Trimethadion, erbrechenshemmende Mittel wie Thiethylperazin; Anti-Histamine wie Chlorophinazin, Dimenhydrinat, Diphenhydramin, Perphenazin, Tripelennamin und dergleichen; entzündungshemmende Wirkstoffe wie hormonale Wirkstoffe, Hydrocortison, Prednisolon, Prednison, nicht-hormonale Mittel, Allopurinol, Aspirin, Indomethacin, Phenylbutazon und dergleichen; Prostaglandine; zytotoxische Arzneimitteln wie Thiotepa, Chlorambucil, Cyclophosphamid, Melphalan, Nitrogensenf, Methotrexat und dergleichen; Antigene von solchen Mikroorganismen wie Neisseria ganorrhea, Mycobacterium tuberculosis, Herpes Virus (humonis Typ 1 und 2), Candida albicans, Candida tropicalis, Trichomonus vaginalis, Haemophilus vaginalis, Gruppe B Streptacocus ecoli. Microplasma hominis, Hemophilus ducreyi, Granuloma inguinale, Lymphopathia venereum, Treponema palladium, Brucella abortus, Brucella melitensis, Brucella suis, Brucella canis, Campylabucter fetus, Campylobacter fetus intestinalis, Leptospira pomona, Listeria monocytogenes, Brucella ovis, Equine herpes virus 1. Equine arteritis virus, IBR-IBP virus, BVD-MB virus, Clamydia psittaci, Trichomonas foetus, Taxoplasma gondii, Escherichia coli, Actinobacillus equuli, Salmonelle abortus ovis, Salmonella abortus equi, Pseudomonas aeruginosa, Corynebacterium equi, Corynebacterium pyogenes, Actinobacillus seminis, Mycoplasma bovigenitalium, Aspergillus fumigatus, Absidia ramosa, Trypanosoma equiperdum, Babesia caballi, Clostridium tetani und dergleichen; Antikörper, die gegen die oben angeführten Mikroorganismen wirken; und Enzyme wie Rihonuclease, Neuraminidase, Trypsin, Glycogenphosphorylase, Sperm-Laktat-Dehydrogenase, Sperm-Hyaluronidase, Adenosintriphosphatase, alkalische Phosphatase, alkalische Phosphatase-Esterase, Aminopeptidase, Trypsin, Chymotrypsin, Amylase, Muramidase, Acrosomalproteinase, Diesterase, Glutaminsäure-Dehydrogenase, Sukzinsäure-Dehydrogenase, Beta-Glycophosphatase, Lipase, ATP-ase alpha-Peptat-Gammaglutamylotranspeptidase, Sterol-3-beta-ol-Dehydrogenase, und DPN-di-Aprorase.
Auch andere Makromolekulare bioaktive Wirkstoffe, die für das Einbringen gewählt werden, können beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Blutgerinnungsfaktoren, blutbildende Faktoren, Cytokine, Interleukine, den Dickdarm stimulierende Faktoren, Wachstumsfaktoren und Analoge und Fragmente davon.
Die folgenden Beispiele beschreiben Materialien und Verfahren, die bei der Ausführung der Erfindung verwendet wurden. Die Beispiele sind nicht dazu gedacht, die Erfindung in irgend einer Weise zu beschränken.
Beispiel Herstellung von 30%, 33% und 50% theoretisch beladener Norethindron Mikropartikel
Eine 1 kg Charge von mit 30% Norethindron beladenen Mikropartikeln wird hergestellt unter Verwendung eines 1,905 cm Durchmesser × 12 Elemente statischen Mischers (Koflo, M/N:3/4 – TU-3-12RB-11, Koflo Corp., Cary, Illinois). Die Polymer/Arzneimitteln Lösung (organische Phase) wird hergestellt wie folgt. 329 g Norethindron USP wird in einer erwärmten (65–70°C) Lösung aus 770 g Medisorb^® 85:15 dl PLGA (inherente Viskosität (IV) = 0,65 dl/g) in 2,2 kg Ethylacetat NF und 2,2 kg Benzylalkohol NF aufgelöst, Die Lösung wird gefiltert (0,2 μm) und auf 65–70°C gehalten. Die Verfahrens-Wasser-Lösung (wäßrige Phase) wird wie folgt hergestellt. 150 g Poly (vinyl Alkohol (PVA – Du Pont Elvanol^® 51-05) wird zu 27,27 kg WFI (Wasser zur Einspritzung) zugesetzt und erwärmt (65–70°C), bis es aufgelöst ist, danach wird es gefiltert (0,2 μm). Zu dieser Lösung wurden 810 g von gefiltertem (0,2 μm) Benzylalkohol und 1770 g gefiltertes (0,2 μm) Ethylazetat hinzugefügt. Die Lösung wird auf 65–70°C gehalten. Die Abschreck–Lösung wird wie folgt hergestellt: 26,25 kg Ethylazetat NF (0,2 μm gefiltert) wird in 750 Liter kaltem WFI aufgelöst und auf 2–4°C gehalten.
Die organische Phase wird durch den statischen Mischer mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 909 cc/min gepumpt und die wäßrige Phase mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 4500 cc/min in die Abschreck–Lösung. Nach 1 Stunde des Abschreckens wird das Material durch 90 und 25 μm Siebe hindurchgeleitet. Der 25–90 μm Anteil wird in Vakuum mit mechanischer Anregung für 36 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Die Verfahrens-Ausbeute beträgt 650 g von mit Norethindron beladenen Mikropartikeln.
Eine 1 kg Charge von mit 33% Norethindron beladenen Mikropartikeln wird hergestellt unter Verwendung eines 1,905 cm Durchmesser × 12 Elemente statischen Mischers (Koflo, M/N:3/4 – TU-3-12RH-11, Koflo Corp., Cary, Illinois). Die Polymer/Arzneimitteln-Lösung (organische Phase) wird wie folgt hergestellt. 363 g Norethindron USP wird in einer erwärmten (65–70°C) Lösung aus 737 g Medisorb^® 85:15 dl PLGA (1 V = 0,62 dl/g) in 2,2 kg Ethylacctat NF und 2,2 kg Benzylalkohol NF aufgelöst. Die Lösung wird gefiltert (0,2 μm) und auf 65–70°C gehalten. Die Verfahrens-Wasser-Lösung (wäßrige Phase) wird wie folgt hergestellt. 150 g PVA (Du Pont Elvanol^® 51-05) wird zu 27,27 kg WFI zugesetzt und erwärmt (65–70°C) bis es aufgelöst ist, danach wird es gefiltert (0,2 μm), Zu dieser Lösung werden 810 g gefilterter (0,2 μm) Benzylalkohol und 1770 g gefiltertes (0,2 μm) Ethylazetat hinzugefügt. Die Lösung wird auf 65–70°C gehalten. Die Abschreck–Lösung wird wie folgt hergestellt, 750 Liter 3,5% Ethylazetat NF (0,2 μm gefiltert) wird in WFI aufgelöst und auf 2–4°C gehalten.
Die organische Phase wird durch den statischen Mischer mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 909 cc/min gepumpt und die wäßrige Phase mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 4500 cc/min in die Abschreck–Lösung. Nach 1 Stunde des Abschreckens wird das Material durch 90 und 25 μm Siebe hindurchgeleitet. Der 25–90 μm Anteil wird in Vakuum mit mechanischer Anregung für 36 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Die Verfahrens-Ausbeute beträgt 630 g von mit Norethindron beladenen Mikropartikeln.
Eine 1 kg Charge von mit 50% Norethindron beladenen Mikropartikeln wird hergestellt unter Verwendung eines 1,905 cm Durchmesser × 12 Elemente statischen Mischers (Koflo, M/N:3/4 – TU-3-12RH-11, Koflo Corp., Cary, Illinois), Die Polymer/Arzneimitteln-Lösung (organische Phase) wird wie folgt hergestellt. 546 g Norethindron USP wird in einer erwärmten (65–70°C) Lösung aus 550 g Medisorb^® 85:15 dl PLGA (ein Copolymer mit 85 Mol% Milchsäure und 15Mol% glycolische Säure, Poly(Lactid-co-Glycolid)) (IV = 0,62 dl/g) in 2,2 kg Ethylacetat NF und 2,2 kg Benzylalkohol NF aufgelöst. Die Lösung wird gefiltert (0,2 μm) und auf 65–70°C gehalten. Die Verfahrens-Wasser-Lösung (wäßrige Phase) wird wie folgt hergestellt. 150 g PVA (Du Pont Elvanol^® 51-05) wird zu 27,27 kg WFI zugesetzt und erwärmt (65–70°C) bis es aufgelöst ist und danach gefiltert (0,2 μm). Zu dieser Lösung werden 810 g gefilterter (0,2 μm) Benzylalkohol und 1770 g gefiltertes (0,2 μm) Ethylazetat hinzugefügt. Die Lösung wird auf 65–70°C gehalten. Die Abschreck-Lösung wird wie folgt hergestellt. 26,25 kg Ethylazetat NF (0,2 μm gefiltert) wird in 750 Liter kaltem WFI aufgelöst und auf 2–4°C gehalten.
Die organische Phase wird durch den statischen Mischer mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 909 cc/min gepumpt und die wäßrige Phase mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 4500 cc/min in die Abschreck–Lösung. Nach 1 Stunde des Abschreckens wird das Material durch 90 und 25 μm Siebe hindurchgeleitet. Der 25–90 μm Anteil wird in Vakuum mit mechanischer Anregung für 36 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Die Verfahrens-Ausbeute beträgt 685 g von mit Norethindron beladenen Mikropartikeln.
Die 30% und 50% beladenen Partikel wurden dann verwendet, um zwei 65 mg (NET) Zusammenstellungen für Injektionen für Paviane herzustellen. Pavian Zusammenstellung 1 bestand aus 35% der mit 50% beladenen Partikel und 65% der mit 30% beladenen Partikel. Die Pavian Zusammenstellung 2 bestand aus 50% von jeden der beiden mit 50% und mit 30% beladenen Partikeln. Die Zeit-Abgabedaten für die Pavian Zusammenstellung 1 und 2 sind in der 4 dargestellt.
Beispiel 2 Herstellung von 35% theoretisch beladener Risperidon Mikropartikel (Charge Prodex 2)
Zuerst wird die wäßrige Phase (Lösung A) hergestellt durch Wiegen und Mischen von 906,1 g 1% Poly(vinyl Alkohol) (Vinol 205, Air Products and Chemical Inc., Allentown, PA), 29,7 g Benzylalkohol (J. T. Baker, Phillipsburg, NJ) und 65,3 g Ethylacetat (Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ.). Danach wird die organische Phase (Lösung B) hergestellt durch Auflösen von 29,3 g von hoch viskosem 75:25 dl (Polylactid-co-Glycolid), (Medisorb Technologies international, L. P. Cincinnati, OH) in 108,7 g Ethylacctat und 108,4 g Benzylalkohol. Sobald das Polymer vollständig aufgelöst ist, wird 15,7 g Risperidon Hase (Janssen Pharmaceutica, Beerse, Belgien) zugesetzt und aufgelöst in der Palymerlösung, Die Zeit, während der das aufgelöste Risperidon dem Polymer ausgesetzt ist, wird auf einem Minimum (< 10 Minuten) gehalten, Die Lösungen A und B werden dann durch einen 0,635 cm Durchmesser statischen Mischer (Cole-Parmer L04667-14) über eine Zahnradpumpe und Kopf (Cole-Parmer L07149-04, L07002-16) mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 198 bzw. 24 ml/min in ein Abschreck-Medium (Waschung) gepumpt, das aus 55 Liter Wasser für Injektionen zusammengesetzt ist, welches 1,276.0 g Ethylacetat, 92,3 g (0,02 Molar) wasserfreies Natrium-Bicarbonat und 116,2 g (0,02 Molar) wasserfreies Natrium-Carbonat (Mallinekrodt Specialty Chemicals, Paris, KY) bei 11°C enthält. Die Mikropartikel werden in dieser ersten Waschung für 1% Stunden bewegt, danach isoliert durch Sieben mit einem 25 Mikron Sieb. Das durch das Sieb zurückgehaltene Produkt wird einer zweiten 20-Liter Waschung bei 13°C zugebracht. Nach dem Rühren in der zweiten Waschung für 2¼ Stunden, werden die Mikropartikel isoliert und durch Sieben durch eine Siebkolonne aus rostfreiem Stahl nach der Grüße fraktioniert, die eine 25 und 180 Mikron Maschengröße aufweist. Die Mikropartikel werden über Nacht getrocknet, dann gesammelt und gewogen.
Beispiel 3 Herstellung von 40% theoretisch beladener Risperidon Mikropartikel (Charge Prodex 3)
Zuerst wird die wäßrige Phase (Lösung A) hergestellt durch Wiegen und Mischen von 904,4 g 1% Poly(vinyl Alkohol) (Vinol 205, Air Products and Chemical Inc., Allentown, PA), 30,1 g Benzylalkohol (J. T. Baker, Phillipsburg, NJ) und 65,8 g Ethylacetat (Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ). Danach wird die organische Phase (Lösung B) hergestellt durch Auflöseu von 27,1 g hochviskosem 75:25 dl (Polylactid-co-Glycolid), (Medisorb Technologies International, L. P. Cincinnati, OH) in 99,3 g Ethylacetat und 99,1 g Benzylalkohol. Sobald das Polymer vollständig aufgelöst ist, werden 18,1 g Risperidon Base (Janssen Pharmaceutica, Beerse, Belgien) zugesetzt und aufgelöst in der Pulymerlösung. Die Zeit, während der das aufgelöste Risperidon dem Polymer ausgesetzt ist, wird auf einem Minimum (10 Minuten) gehalten. Die Lösungen A und B werden dann durch einen 0,635 cm Durchmesser statischen Mischer (Cole-Parmer L04667-14) über eine Zahnradpumpe und Kopf (Cole-Parmer L07149-04, L07002-16) mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1,98 bzw. 24 ml/min in ein Abschreck-Medium (Waschung) gepumpt, das aus 55 Liter Wasser für Injektionen zusammengesetzt ist, welches 1,375.6 g Ethylacetat, 92,4 g (0,02 Molar) wasserfreies Natrium-Bicarbonat und 116,6 g (0,02 Molar) wasserfreies Natrium-Carbonat (Malliuckrodt Specialty Chemicals, Paris, KY) bei 12°C enthält. Die Mikropartikel werden in dieser ersten Waschung für 2 Stunden bewegt, danach isoliert durch Sieben mit einem 25 Mikron Sieb. Das durch das Sieb zurückgehaltene Produkt wird einer zweiten 20-Liter Waschung in WFI bei 12°C zugebracht. Nach dem Rühren in der zweiten Waschung für 3 Stunden werden die Mikropartikel isoliert und durch Sieben durch eine Siebkolonne aus rostfreiem Stahl nach der Größe fraktioniert, die eine 25 und 180 Mikron Maschengröße aufweist. Die Mikropartikel werden über Nacht getrocknet, dann gesammelt und gewogen.
Referenz Beispiel 1
Gefriertrocknung und Gamma Bestrahlung von Mikropartikeln der Chargen Prodex 2 und Prodex 3 (Proben Prodex 4A, Prodex 4B und Prodex 4C)
Mikropartikel der Chargen Prodex 2 und Prodex 3 wurden gefriergetrocknet wie folgt. Die Mikropartikel wurden in 5 cc Serum Ampullen gewogen. Dann wurde eine wäßrige Trägersubstanz, die 0,75% CMC, 5% Mannitol und 0,1% Tween 80 enthält, den Ampullen zugesetzt. Die Mikropartikel wurden in der Trägersubstanz durch mechanische Anregung suspendiert, danach rasch in einem Trockeneis/Aceton-Bad gefroren, Die Ampullen wurden dann gefriergetrocknet in einem Versuchsgrößen-Gefriertrockner (Dura Stop Microprocessor Control, FTS Systems, Inc., Stone Ridge, N. Y.), der einen ansteigenden 30°C Maximum Temperatur Zyklus für 50 Stunden durchführt. Die Proben Prodex 4A und Prodex 4C waren gefriergetrocknete Proben von Prodex 2 bzw. Prodex 3. Die Probe Prodex 4B wurde gefriergetrocknet von Prodex 2, die in weiterer Folge durch 2,2 Mrad Gamma-Bestrahlung von einer ⁶⁰Co Strahlungsquelle sterilisiert wurde.
In vitro Auflösungs-Studien
In vitro Auflösungs-Studien wurden durchgeführt bei Prodex 2 und Prodex 3, Prodex 4A, Prodex 4B und Prodex 4C, Echtzeit und beschleunigte Verfahrensweisen wurden verwendet. Die Einrichtung, umfaßte einen Hanson-Forschungs-6-Zellen-USP-Rührer-(Methode II)-Auflösungs-Apparat, der mit einem Spektrophotometer und einer Datenstation über eine Schnittstelle verbunden ist. Das aufnehmende Medium wurde von jeder Zelle kontinuierlich im Kreislauf gehalten, um die Zellen innerhalb des Spektrophotometers zu durchströmen, Die Absorbtion der aufnehmenden Medien wurde bei 236 nm für die Quantifikation von Risperidon aufgezeichnet.
Beim Echtzeit Modell wurden die Abgaberaten der Mikropartikel in ein aufnehmendes Medium gemessen, das aus 50 mM Tris Puffer bei pH 7,4 bei 37°C bestand. Es wurde festgestellt, daß Risperidon eine ausreichende Löslichkeit (> 0,5 mg/ml) aufweist, um in vitro Experimente mit diesem aufnehmenden Medium zu ermöglichen. Der Betrag des Risperidons wurde unter 20% der Sättigung gehalten, um infinite Absenkbedingungen bereitzustellen. Die Daten sind in den 5 und 6 angegeben.
Ein beschleunigtes Modell wurde ebenfalls entwickelt. Ein aufnehmendes Medium mit 27,5 Gew.% Ethanol in WFI wurde verwendet. Die Ergebnisse sind in 7 dargestellt.
Dosierung bei Tieren und Blutprobennahme
In vivo Studien mit Hunden wurden durchgeführt mit einem Produkt, das als trockene Mikropartikel (Prodex 2, Prodex 3) und in gefriergetrockneter Form (Prodex 4A, Prodex 4B, Prodex 4C) bereitgestellt wurde. Die trockenen Mikropartikel wurden in Spritzen geladen und in der Spritze mit einem Injektions-Vehikel, das 2,5 Gew.% Carboxymethyl-Zellulose (CMC) enthält, resuspendiert. Die gefriergetrockneten Proben (Prodex 4A, Prodex 4B, Prodex 4C) wurden in WFI vor der Injektion rekonstituiert.
Männliche und weibliche Hunde mit einem Gewicht von 11,6 ± 2,3 kg, wurden in Gruppen von je drei Hunden geteilt. Die Hunde wurden in Gruppen von je drei gehalten und gemäß Standard Laboratoriums-Bedingungen gefüttert.
Die geeigneten Volumina der entsprechenden Depot-Zusammenstellungen wurden intramuskulär in den Bizeps fermoralis des linken hinteren Laufes auf der Höhe des Schenkels der Hunde dosiert, mit einer Dosis von ungefähr 2,5 mg/kg Risperidon.
Blutproben (5 ml auf EDTA) wurden von einer der Venen im Halsbereich bei 0 (vor der Dosisgabe), 1, 5 und 24 Stunden nach der Dosisgabe und an den Tagen 4, 7, 11, 14, 18, 23, 25, 28, 32, 35, 39, 42, 46, 49, 53 und 56 zur Zeit des Apomorphin Erbrechens-Tests genommen. Der Apomorphin Erbrechens-Test wurde von P. A. J. Janssen und C. J. E. Niemegeers in Arzneim.-Forsch. (Drug Res), 9: 765–767 (1959) beschrieben. Wenn während der Dauer des Experiments jeder der drei Hunde einer Gruppe nicht länger einen Schutz gegen Apomorphin bedingtes Erbrechen zeigte, wurde das Prüfen von Blutproben unterbrochen. Die Blutproben wurden bei 3000 Upm 10 min zentrifugiert und das Plasma abgetrennt. Die Plasmaproben wurden bis zur Analyse bei ≤ 20°C gelagert.
Die Plasmaproben wurden auf Risperidon (RISP) analysiert und auf 9-Hydroxy-Risperidon (9-OH RISP) unter Verwendung von Radioimmunotest (RIA). Für die Plasmaproben, die mit RIA analysiert wurden, wurden zwei verschiedene RIA Verfahren verwendet, eines für unverändertes Risperidon und das andere für den aktiven Teil (Summe von Risperidon und 9-Hydroxy-Risperidon, nicht zu verwechseln mit dem Begriff ”Wirkstoff”, der hierin verwendet wird). Für die letzteren Plasmaproben wurden die Konzentrationen von 9-Hydroxy-Risperidon als Differenz zwischen den Konzentrationen des aktiven Teiles und jenen von Risperidon berechnet. Die Quantifikations-Grenzen für die RIA Verfahren waren 0,20 ng/ml für Risperidon und 0,50 ng/ml für den aktiven Teil.
Für jede der Zusammenstellungen wurden mittlere (±S. D., n – 3) Plasmakonzentrationen von Risperidon, 9-Hydroxy-Risperidon und des aktiven Teiles berechnet. Verhältnisse von Plasmakonzentrationen von 9-Hydroxy-Risperidon zu jenen von Risperidon wurden, wo es möglich war, berechnet. Spitzen-Plasmakonzentrationen und Spitzenzeitpunkte von Risperidon, 9-Hydroxy-Risperidon und deren Summe wurden durch visuelle Kontrolle der Daten bestimmt. AUC (”Bereich unter der Kurve”) Werte von Risperidon und 9-Hydroxy-Risperidon wurden berechnet zwischen der Null-Zeit und der Zeit, zu der die Trapezregel angewandt wurde. Die Zeit t ist der letzte Zeitpunkt, zu dem Konzentrationen von Risperidon oder 9-Hydroxy-Risperidon höher waren als die Grenze der Quantifikation in zumindest 1 von 3 Hunden. Für Hunde, die zur selben Formulierungs-Gruppe gehören, wurden AUCs bis zur selben Endzeit t berechnet, unter Verwendung des Wertes der Quantifikations-Grenze, wenn eine Konzentration niedriger war als die Quantifikations-Grenze. Wenn zwei aufeinanderfolgende Konzentrationen niedriger als die Quantifikations-Grenze waren, wurde die Konzentration des früheren Probenzeitpunktes gleich der Quantifikations-Grenze gesetzt, und die Konzentration des späteren Probenzeitpunktes wurde auf Null gesetzt. Die AUCs wurden nicht in Unendliche extrapoliert. Der AUC des aktiven Teiles wurde als die Summe der AUCs für Risperidon und 9-Hydroxy-Risperidon berechnet.
Mittlere oder in der Mitte liegende Plasmakonzentrationen und/oder pharmakokinetische Parameter von Risperidon, 9-Hydroxy-Risperidon und des aktiven Teiles für die Zusammenstellungen Prodex 2/3/4A/4B/4C sind in der Tabelle 1 angegeben. Mittlere Plasmakanzentrations-Zeit-Kurven für die Zusammenstellungen Prodex 2/3/4A/4B/4C sind in der 8 dargestellt. Für jede der Formulierungs-Gruppen sind die Ergebnisse zuerst für Risperidon, dann für 9-Hydroxy-Risperidon und zum Schluß für den aktiven Teil diskutiert. Für den aktiven Teil sind die Plasmakonzentrationen auf den erbrechenshemmenden Effekt in dein Apomorphin Erbrechens-Test bezogen.
Nach der Verabreichung der Zusammenstellungen Prodex 2 bis zu Prodex 4C waren die mittleren Spitzen-Plasma-Pegel für Risperidon niedrig. Diese wurden zu sehr verschiedenen Zeitpunkten erreicht. Die weitere Abgabe von Risperidon aus den verschiedenen Zusammenstellungen setzte sich graduell fort und war lang andauernd. Dies führte zu niedrigen Plasmakonzentrationen sowohl von Risperidon wie auch von dessen Metaboliten. Alle mittleren Spitzenzeitpunkte für 9-Hydroxy-Risperidon traten von. 26. bis 30. Tag auf. Das Plasma-Konzentrations-Zeitprofil des aktiven Teiles war ähnlich für die Zusammenstellungen Prodex 2 bis zu Prodex 4C. Zu Beginn des Experiments zeigten die Plasmakonzentrationen des aktiven Teiles eine Spitze innerhalb des 1. oder 2. Tages, da eine rasche Anfangs-Abgabe von Risperidon erfolgte. Den Spitzen folgte eine Verminderung der Konzentrationen mit einem Tal bei 5 bis 8 Tagen. Vom 8. Tag an stiegen die Konzentrationen wieder an bis zum Tag 20, nach welcher Zeit sie auf einem mehr oder weniger konstanten Pegel für eine Dauer von im Durchschnitt 15 Tagen blieben. Während dieser Zeitdauer zeigten die Konzentrationen einer jeden der Zusammenstellungen für den aktiven Teil eine zweite Spitze und die Konzentrationen waren höher als jene der ersten Spitze. Die erbrechenshemmende Wirkung dauerte 35 bis 42 Tage für Zusammenstellungen Prodex 2, Prodex 4A und Prodex 4B. Für die Zusammenstellung Prodex 4C dauerte sie 49 Tage, aber ohne Unterbrechung bei irgendeinem Hund. Die längste Wirkung der Zusammenstellung Prodex 4C entsprach dem höchsten C_mux, T_max und AUC_0-t für den aktiven Teil, im Vergleich zu den anderen 4 Zusammenstellungen der selben Gruppe.
Die Dauer der Wirkung von diesen auf Mikropartikeln basierenden Risperidon Zusammenstellungen in den durch Apomorphin bedingten Erbrechens-Test bei Hunden wurde ebenfalls studiert, Neuroleptika bekämpfen Apomorphin bedingtes Erbrechen durch Blockieren von Dopamin-D₂-Rezeptoren im Bereich der vierten Herzkammer. Der Test wird im allgemeinen dazu verwendet, um den Ausbruch und die Dauer von anti-psychotischen Wirkungen von Neuroleptika bei einem Menschen vorhersagen zu können (Janssen et al., Arzneim.-Forsch./Drug Res. 10: 1196–1206 (1965); Niemegeers et. al. Life Sci,. 24:2201–2216 (1979). 9-OH-Risperidon hat ein pharmakologisches Profil, das praktisch ident ist mit dem seiner Stammverbindung. Die Stammverbindung und aktive Metaboliten bilden zusammen den ”aktiven Teil”, der die biologische Wirkung von Risperidon bestimmt.
Apomorphin wurde während der gesamten Dauer des Experiments zweimal pro Woche mit 0,31 mg/kg bei Hunden subcutan verabreicht. Die Hunde wurden auf Erbrechen beobachtet während einer I-Stunden Periode nach der Verabreichung von Apomorphin. Ein vollständiges Ausbleiben des Erbrechens während einer Stunde nach der Belastung durch Apomorphin wurde betrachtet als eine signifikante erbrechenhemmende Wirkung, Die Dauer der erbrechenhemmenden Wirkung wurde bestimmt als das Zeitintervall, während dem 2 von 3 Hunden gegen Erbrechen geschützt waren.
Die Zusammenstellungen in einem Volumen von 0,5 ml in den Bizeps femoralis eines der Hinterläufe in der Höhe des Schenkels. In verschiedenen Zeitintervallen nach der intramuskulären Injektion wurden Blutproben genommen und unmittelbar danach die Hunde einer Belastung mit einer Dosis Apomorphin ausgesetzt. Ein vollständiges Ausbleiben von Erbrechen innerhalb 1 Stunde nach der Apomorphin-Belastung (was nie beobachtet wurde bei Kontroll-Tieren, n > 1000) wurde als eine signifikante erbrechenshemmende Wirkung betrachtet.
Die Tabelle 2 zeigt an, ob die Hunde geschützt (+) oder nicht geschützt (–) vor durch Apomorphin bedingtem Erbrechen in verschiedenen Zeitintervallen nach der intramuskulären Injektion der Depot-Zusammenstellungen waren. Alle Zusammenstellungen zeigten einen unmittelbaren Beginn der erbrechenhemmenden Wirkung.
Beispiel 4
Herstellung von 20% und 30% theoretisch beladenen Estradiolbenzoat Mikropartikel
Die Tabelle 3 zeigt die Verteilung der Partikelgrößen für experimentelle Versuche für 20% und 30% beladene Mikropartikel. Die Verteilung der Größen der Partikel ist auch in der 9 dargestellt, die die kumulativen Prozente der Mikropartikelgröße (”Volums-Prozent Größer”) für eine Charge von 20% beladene Mikropartikel zeigt. 10 zeigt die Prozent Unterschiede von Mikropartikel-Größen (”Volumen Differenz”) für eine Charge von 20% beladene Mikropartikel. Für diese Daten kann ersehen, werden, daß eine Vergrößerung der Durchflußrate die Partikelgröße vermindert. Keine signifikante Differenz wurde zwischen 12 und 24 Element-Mischern erkannt. Eine Erhöhung des Verhältnisses wäßrige oder Wasserphaseorganischer Phase verengt die Partikelgrößen-Verteilung. Gute Mikropartikel wurden erzeugt in dem Übergangs-Durchflußbereich, Reynolds Zahl (Re) von 2000–4000.
Zusätzliche Chargen von 20% und 30% beladenen Mikropartikeln wurden im folgenden hergestellt. Eine 7 kg Charge von 20% mit Heilmittel beladenen Mikropartikeln wurde hergestellt unter Verwendung eines (1,27 cm) Durchmesser × 24 Elemente statischen Mischers (Cole-Parmer Polypropylen Einweg 04667, Cole-Parmer Instrument Company, Chicago, Illinois). Die organische Phase umfaßte 4,0% Estradiolbenzoat (Wirkstoff), 16,0% 85:15 dl PLGA (ein Copolymer von 85 Mol% Milchsäure und 15 Mol% glycolischer Säure, Polylaktid-co-Glycolid) sind 80,0% Ethylacetat bei 60–70°C. Die Wasserphase umfaßte 1,0% Polyvinylalkohol, 5,0% Ethylacetat und 94,0% Wasser bei 60–70°C. Die Durchflußrate der organischen Phase und die Durchflußrate der Wasserphase waren gleich hoch und betrugen 1100 ml/min. Eine Cole-Parmer 6231–26 Pumpe mit einem 7001–80 Kopf wurde verwendet für die organische Phase und für die Wasserphase. Die sich ergebende Verteilung der Partikelgröße war 15% < 25 μm, 14% 25–45 μm, 56% 45–90 μm, 12% 90–150 μm, und 3% > 150 μm.
Eine 5 kg Charge von 30% mit Arzneimitteln beladenen Mikropartikeln wurde hergestellt unter Verwendung eines 1,27 cm Durchmesser × 24 Elemente statischen Mischers und 0,95 cm Durchmesser × 11, 12 und 24 Elementen statischen Mischer (Cole-Parmer Einweg). Die organische Phase umfaßte 4,3% Estradiolbenzoat (Wirkstoff), 10,0% 85:15 dl PLGA, und 85,7% Ethylacetat bei 60–70°C. Die selbe Wasserphase wurde verwendet wie bei den 20% beladenen Mikropartikeln. Die Durchflußrate der organischen Phase war 880 ml/min, und die Durchflußrate der Wasserphase war 1650 ml/min. Die sich ergebende Verteilung der Partikelgröße war 44% 25 μm, 31% 25–45 μm und 25% > 45 μm.
Mit Estradiolbenzoat beladene Mikropartikel wurden in üblichen Spritzen eingewogen und jungen Holstein Stierkälbern verabreicht mit einer Dosis von 40 mg wirksamen Heilmittel pro Tier. Die Mikropartikel wurden suspendiert in einem wäßriger Carboxymethyl-Zellulose Trägerstoff und an der Basis des Ohres injiziert. Serum wurde gesammelt und der Estradiol-Pegel durch Radio-Immuno-Tests bestimmt, die Ergebnisse sind in der 11 dargestellt. Tabelle 3 Experimentelle Versuche mit Inline-statischen Mischern
Beispiel 5
Herstellung von 40% theoretisch beladenen Trenbolonacetat Mikropartikel
Neun Chargen von Trenbolonacetat (TBA) Mikropartikel wurden hergestellt unter Verwendung eines statischen Mischers. Mikropartikel, die 40% TBA und 5% butylisiertes Hydroxytoluen (BHT, verwendet als ein Antioxidans) umfaßten, wurden durch die folgende Prozedur hergestellt. PLGA (molares Verhältnis von D,L-Laktid zu Glykolid: 85:15, Molekulargewicht von GPC: Mw = 86,810; Mn = 36,417), TBA und BHT wurden in Ethylacctat (EtOAc) bei 55°C aufgelöst (Verhältnis von EtOAc zu PLGA: 10~20:1). EtOAc wurde erhitzt auf 55°C, und PLGA wurde zum EtOAc unter raschem Rühren hinzugefügt. Nachdem das Polymer aufgelöst wurde, wurden BHT und dann TBA aufgelöst in der Polymerlösung. Gleichzeitig wurde eine Poly(vinyl Alkohol) (PVA)-Wasser-Lösung (3 Gew.%) aufgesetzt mit EtOAc (Verhältnis von PVA Lösung zu EtOAc:10:1) in eine ummantelte Flasche geladen und auf 55°C aufgeheizt, Wenn die Temperatur der Polymer-Arzneimittel-Lösung (organische Phase) und PVA Lösung (wäßrige Phase) konstant war, wurde die Polymer-Arzneimittel-Lösung und die PVA Lösung separat in einen statischen Mischer gepumpt (1 cm im Durchmesser und 12 cm lang). Der statische Mischer wurde hergestellt von Cole-Parmer, Modellnummer 6-04667-06, und enthielt 12 Mischelemente. Die Durchflußrate der Polymer-Arzneimittel-Lösung zu PVA Lösung wurde variiert von 1:1,2 bis 1:2. Das Verhältnis von Abschreck-Wasser zu EtOAc war 100~150:1, Die Temperatur des Abschreckungswassers war ungefähr 1°C. Nachdem für 6 Stunden gewaschen wurde, wurden die Mikropartikel durch eine Siebkolonne (25 μm, 90 μm, 150 μm und 212 μm) gesiebt und dann getrocknet.
Die Verteilung der Partikelgrößen einer Charge von Mikropartikel ist in der 12 dargestellt.
Beispiel 6
Herstellung von 46% theoretisch beladener Testosteron Mikropartikel
Eine 1 kg Charge von mit 46% Testosteron beladenen Mikropartikeln wird hergestellt unter Verwendung eines 1,91 cm Durchmesser × 12 Elemente statischen Mischers (Koflo, M/N:3/4-TU-3-12RH-11. Koflo Corp., Cary, Illinois). Die Polymer/Arzneimittel-Lösung (organische Phase) wird hergestellt wie folgt. 506 g Testosteron USP wird aufgelöst in einer erwärmten (65–70°C) Lösung aus 594 g Medisorb^® 75:25 dl PLGA ein Copolymer von 75 Mol% Milchsäure und 25 Mol% glycolischer Säure, Polylactid-co-Glycolid) (IV = 0,68 dl/g) in 3,683 kg Ethylacetat NF. Die Lösung wird gefiltert (0,2 μm) und auf 65–70°C gehalten. Die Prozeßwasser-Lösung (wäßrige Phase) wird hergestellt wie folgt. 52 g PVA (Du Pont Elvanol^® 51-05) wird hinzugefügt zu 9,75 kg WFI und auf 65–70°C erwärmt bis zur Auflösung und dann filtriert (0,2 μm). Zu dieser Lösung werden 626 g von gefiltertem (0,2 μm) Ethylacetat NF hinzugefügt. Die Lösung wird auf 65–70°C gehalten. Die Abschreck-Flüssigkeit umfaßt 750 Liter WFI, und wird auf 0–4°C gehalten.
Die organische Phase wird durch den statischen Mischer mit einer Durchflußrate von 2150 cc/min gepumpt und die wäßrige Phase mit einer Durchflußrate von 4300 cc/min. Nach 1 Stunde Abschreckung wird das Material durch 45 und 150 μm Siebe hindurchgeleitet. Der 45–150 μm Anteil wird vakuumgetrocknet mit Schütteln für 36 Stunden bei Raumtemperatur, Die Ausbeute des Prozesses beträgt 875 g von mit Testosteron beladenen Mikropartikeln.
Die mit 46% beladenen Mikropartikel wurden verwendet, um 125 mg Testosteron-Dosen (Suspension gefüllt und gefriergetrocknet) herzustellen, die Pavianen verabreicht wurden. Die Abgabe-Zeit Daten sind in der 13 dargestellt.
Referenz-Beispiel 2
Herstellung von 1,7% theoretisch beladener rgp 120 Mikropartikel
Eine 10 g Charge von 1,7% rgp 120 (ein Glykoprotein) beladenen Mikropartikeln wird hergestellt unter Verwendung eines 0,635 cm Durchmesser × 5 Elemente statischen Mischers (Koch, 0,6335 cm SMV-DY:0,635 cm Durchmesser, 5 Elemente 316SS, Koch Engineering Company, Inc,. Wichita, KS). Die Polymer/Heilmittel-Lösung (organische Phase) wird hergestellt wie folgt. Eine Hauptemulsion wird hergestellt durch Hinzufügen von 3 cc von 56 mg/ml rgp 120 in Tris-Puffer (20 mM Tris, 120 mM NaCl, pH 7,4) zu 10 g von Medisorb, 65:35 dl PLGA (ein Copolymer von 65 Mol% Milchsäure und 35 Mol% glycolische Säure, Polylaktid-co-Glycolid) (IV = 0,61) in 47 g von Ethylacetat. Die Emulsion wird gebildet durch Behandlung mit Ultraschall (Vibra Cell Sonicator, 600 Watt, 20 sec, 50% Leistung mit 1,27 ein Probe). Die Emulsion wird auf 0–4°C gehalten. Die Prozeßwasser-Lösung (wäßrige Phase) wird hergestellt wie folgt, 225 g von PVA (Air Products, Vinol 205) wird hinzugefügt zu 2025 g von WFI und dann erhitzt (65–70°C), bis sie aufgelöst ist. Zu dieser Lösung werden, 250 g Ethylacetat hinzugefügt. Die Lösung wird auf 0–4°C gehalten. Die Abschreck-Flüssigkeit umfaßt 12 Liter Wasser, das auf 0–4°C gehalten wird.
Die organische Phase wird durch den statischen Mischer mit einer Durchflußrate von 40 cc/min und die wäßrige Phase mit einer Durchflußrate von 1500 cc/min gepumpt. Nach 1 Stunde des Abschreckens werden die Mikropartikel durch 150 und 200 μm Siebe hindurchgeleitet. Der 20–150 μm Anteil wird mit 13 Liter von 0,1% Tween 20 Lösung bei 0–4°C gewaschen und dann gefriergetrocknet. Die Prozeßausbeute beträgt 3,09 g von mit rgp 120 beladenen Mikropartikeln.
Beispiel 7
Herstellung von 60% theoretisch beladener Ivermektin Mikropartikel
Um eine 35 g Charge von 60% theoretisch beladenen Ivermektin Mikropartikeln. herzustellen, wird die disperse Phase (Lösung A) durch Auflösen von 21,03 g Ivermektin in 116,72 g einer Polymerlösung hergestellt, die 9,5% 65:35 dl (Polylaktid-co-Glycolid), (Medisorb Technologies International, L. P., Cincinnati, OH) und 90,5% Ethylacetat (Fisher Scientific., Fair Lawn, NJ) bei 52°C enthält. Danach werden 1300 g von der kontinuierlichen Phase (Lösung B), die 1% Poly (Vinyl Alkohol), (Vinol 205, Air Products and Chemical Inc., Allentown, PA) und 99% WFI enthält, ausgewogen und auf 52°C erhitzt. Danach werden die Lösungen A und B durch den statischen Mischer (Cole-Parmer Teilenummer L04667-14) über eine Zahnradpumpe und einen Kopf (Cole-Parmer L07149-04, L07002-16) mit Durchflußraten von 88 bzw. 165 ml/min in eine Abschreck-Flüssigkeit gepumpt, die aus 35 Liter CWFI (Kaltwasser für Injektion) bei 8°C zusammengesetzt ist, Die Mikropartikel werden für ungefähr 20 min gerührt, danach durch Sieben des Quenchen-Inhalts durch ein 25 μm Sieb isoliert. Das durch das Sieben erhaltene Produkt wird zum Waschen in 20 Liter CWFI gebracht und bei 8°C gerührt. Nach dem Rühren für 2 Stunden werden die Mikropartikel isoliert und durch Sieben des Gewaschenen durch 25 und 212 Mikron-Siebe nach Größen unterteilt. Die Mikropartikel werden über Nacht an Luft getrocknet und gesammelt.
Beispiel 8
Herstellung von 60% theoretisch beladener Bupivakain Base Mikropartikel
Ein Überschuß an wäßriger kontinuierlicher Phase wird hergestellt durch Hinzufügen von 216,1 g Ethylacetat (Fisber Scientific, Fair Lawn, NJ) zu 3780,3 g einer 5% wäßrigen Poly (Vinyl Alkohol) Lösung (Vinol 205, Air Products and Chemical Inc., Allentown, PA) und Einstellen auf pH 8,5 mit 1N NaOH bei Raumtemperatur. Die organische Phase wird dann hergestellt durch Auflösen von 8,05 g niedrig viskosem 50:50 dl Polylaktid-co-Glykolid (ein Kopolymer mit 50 Mol% Milchsäure und 50 Mol% glykolischer Säure) (Medisorb Technologies International, L. P.) und 12,05 g Bupivakain Base (Aceto Corporation, Lake Success, NY) in 92,1 g Ethylacetat bei Raumtemperatur. Die wäßrigen und die organischen Lösungen werden dann gleichzeitig durch einen 24 Elemente 0,635 cm Durchmesser statischen Mischer (Cole-Parmer L04667) über Zahnradpumpen und Köpfe (Colc-Panner L07144-05, Pumpe L07002-16, Kopf, wäßrig; L07002-26 Kopf, organisch), mit Durchflußraten von 233 bzw. 116 ml/Minute in eine Abschreck-Flüssigkeit von 12 Litern Wasser für Injektionen gepumpt, die auf pH 8,5 bei Raumtemperatur eingestellt ist. Die Mikropartikel werden für 1 Stunde in dem Abschreck-Wasser gerührt und danach durch Sieben durch Siebe aus rostfreiem Stahl mit 25, 45 und 90 μm Maschenweite isoliert. Die Mikropartikel werden über Nacht an Luft getrocknet und vor dein Wiegen vor Licht geschützt.
Referenz-Beispiel 3
Herstellung von 17,5% theoretisch beladenen Schweine Albumin Mikropartikel
Eine 2 g Charge von Schweine Albumin beladenen Mikropartikeln wurde hergestellt unter Verwendung eines 1,27 im Durchmesser × 30,48 cm langen statischen Mischers. Die Polymer/Heilmittel-Lösung (organische Phase) wurde wie folgt hergestellt. 1,65 g von Medisorb 75:25 d1 PLGA (zugehörige Viskosität, 0,65 dl/g) wurde in 70 g Ethylacetat aufgehst. Die Konzentration des Polymers in der organischen Phase war 2,36%. 0,35 g mikrovisiertes Schweine Albumin (Signa, Lot#95F-9358) wurde in der Polymerlösung suspendiert durch 2 × 10 Sekunden einer Ultraschallbehandlung (Tekmar Sonication Disruptor, Modell 350 mit Mikrotip). Eine gleichförmige und feine Dispersion wurde erzeugt. Die Suspension wurde in einen 50 ml Reaktor abgegossen, der mit einem Auslaßventil am Boden ausgerüstet ist. Das Mischen wurde mit einer Turbine mit einem 6 blättrigen Propeller mit ungefähr 700 Upm eingeleitet. Eine Peristaltikpumpe wurde an den Auslaß des Reaktors angeschlossen, um die organische Phase mit einer Geschwindigkeit von 7,0 g/min in den statischen Mischer zu pumpen. Eine andere Peristaltikpumpe wurde eingesetzt, um 350 cs Silikonöl (Dow Coming, LOT#HH121209) mit einer Geschwindigkeit von 9,0 g/min in den Einlaß des statischen Mischers zu pumpen.
Der Fluß des Silikonöls wurde zuerst gestartet, und die organische Phase folgte ungefähr 2–5 Sekunden später. In einem Abschreck-Tank, wurden 1,21 Heptan (Chem Pure, Lot#M138KLAP) mit einer moderaten Geschwindigkeit gerührt, wobei ein luftgetriebener Impeller verwendet wurde. Die Auslaßleitung des statischen Mischers wurde 1,27 cm unter der Oberfläche des Heptans angeordnet. Nach Abschluß des Hindurchleitens der organischen Phase durch den statischen Mischer wurden 8–10 g Ethylacetat verwendet, um die verbliebene organische Phase aus dem Mischer auszuwaschen. Der Silikonölfluß wurde während dieser Spülperiode aufrecht erhalten. Die halb-festen Mikrokügelchen wurden abgeschreckt in Heptan für 1,5 Stunden bei Raumtemperatur, um vollständig auszuhärten und gewaschen zu werden. Die Mikrokügelchen wurden dann durch Vakuumfiltration, unter Verwendung eines Versapor-3000-Membranfilters, 3 μm Porengröße (Gelman), gesammelt. Die gesammelten Mikrokügelchen wurden in dem Filter mit 300 ml frischem Heptan gewaschen und zu einem Vakuum-Trockner zum weiteren Trocknen gebracht. Die Verfahrensausbeute betrug 1,91 g von mit Schweine Albumin beladenen Mikrokügelchen. Die Mikropartikel waren zumeist kugelförmig und im Bereich von 25–200 μm (Mikron).
Eine zweite Zusammenstellung wurde hergestellt, die zeigt, daß ein kürzerer statischer Mischer 1,27 cm Durchmesser × 15,24 cm lang verwendet werden kann mit einer niedrigeren gesamten Durchflußrate. Die Durchflußrate der organischen Phase war 6,5 g/min in den statischen Mischer hinein, gegenüber 7,0 g/min bei der ersten Zusammenstellung. Die Durchflußrate des Silikonöls war 8,8 g/min gegenüber 9,0 g/min bei der ersten Zusammenstellung. Jedoch blieb das Verhältnis der Durchflußrate der organischen Phase zur Durchflußrate des Silikonöls ungefähr das selbe in der zweiten Zusammenstellung, wie in der ersten Zusammenstellung. Die feste Ausbeute dieser Zusammenstellung war 90%.
Referenz-Beispiel 4
Herstellung von 10,0% theoretisch beladenen – rBo Interferon-α Mikrokügelchen.
Eine 1,89 g Charge von mit rBo Interferon-α (rekombiniertes Rinder Interferon alpha) beladenen Mikropartikel wurde hergestellt unter Verwendung von einem 1,27 cm × 30,48 cm statischen Mischer. Die Konzentration de Polymers (75:25 dl PLGA gelöst in Ethylacetat) in der organischen Phase war 2,70%. Das Protein wurde aufgelöst in 0,5 ml Wasser für Injektionen und wurde emulgiert in der Polymerlösung durch Behandlung mit Ultraschall, um die organische Phase (Polymer/Wirkstoff Phase) zu bilden. Die Emulsion wurde in einen Reaktor abgegossen, und die Mikrokügelchen-Herstellung wurde durchgeführt in ähnlicher Weise wie beim Referenz Beispiel 2. Die Durchflußrate der organischen Phase war 6,6 g/min, die Durchflußrate des Silikonöls war 10,9 g/min. Die halb-festen Mikropartikel wurden abgeschreckt in 1,0 Liter von Heptan für 1,5 Stunden.
Referenz-Beispiel 3
Herstellung von 17,5% theoretisch beladenen HSA Mikrokügelchen
Eine Charge von mit HSA (menschliches Serum Albumin) beladenen Mikrokügelchen wurde hergestellt unter Verwendung eines 1,27 cm × 15,24 cm statischen Mischers. Die Konzentration des Polymers (75:25 dl PLGA aufgelöst in Ethylacetat) in der organischen Phase war 2,36%. Eine innere Wasserphase von 1,0 ml wurde verwendet, um da Protein vollständig aufzulösen. Das aufgelöste Protein wurde emulgiert in der Polymerlösung, wobei eine Behandlung mit Ultraschall angewandt wurde, um die organische Phase zu bilden. Um die erforderliche Verweilzeit einzuhalten, um die Coacervation durch das inaktive Lösungsmittel (Silikonöl) bei einem kürzeren Strömungsweg von 15,24 cm zu erhalten, wurde eine geringere totale Durchflußrate verwendet. Die Durchflußrate der organischen Phase war 4,9 g/min, und die Durchflußrate des Silikonöls war 5,6 g/min. Die niedrigere totale Durchflußrate führte zu einer Feststoff-Ausbeute von 65% für diese Probe. Das Verhältnis der Durchflußrate des Silikonöls zu der Durchflußrate der organischen Phase in dieser Probe war geringfügig niedriger als in der Probe im Referenz-Beispiel 3, 1,1 verglichen mit 1,4. Die halb-festen Mikrokügelchen wurden abgeschreckt in 0,8 Liter Heptan für 1,5 Stunden. Da weniger inaktives Lösungsmittel (Silikonöl) verwendet wurde, war weniger Heptan (zweites inaktives Lösungsmittel) erforderlich.
Referenz-Beispiel 6
Herstellung von 10,0% theoretisch beladenen-Schweine Albumin Mikrokügelchen
Diese Zusammenstellung wurde ähnlich jener in dem Referenz Beispiel 4 hergestellt, wobei Schweine Albumin als das Modell Protein (einzukapselnder Wirkstoff) verwendet wurde. Die totale Durchflußrate der zwei Phasen in dem statischen Mischer in dieser Probe war geringer; die Durchflußrate der organischen Phase war 6,0 g/min, und die Durchflußrate des Silikonöls war 8,8 g/min. Die Mikrokügelchen wurden abgeschreckt in 1,2 Liter Heptan für 1,5 Stunden. Eine totale Feststoffausbeute ähnlich jener dem Referenz Beispiel 5 wurde für diese Zusammenstellung erreicht.
Die Charakteristika der Zusammenstellungen für die Referenz Beispiele 3–6 sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt.
Referenz-Beispiel 7
Ein 85:15 D,L-Laktid/glycolische Säure Copolymer (10,6 g) und Norethindron USP (9,4 g) wurden sequentiell aufgelöst in einer 50:50 (Gewicht) Mischung von Ethylacetat und Benzylalkohol (80 g)(”Öl Phase”). Einmal aufgelöst, wurde die Lösung in eine 500 g Emulsions-Bad-Mischung von 60–65°C übertragen, die aus 0,5 Gewichtsprozent Poly (Vinyl Alkohol) (Vinol 205, Air Products, mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 15,000 bis 27,000 und einem Grad der Hydrolyse von 87–89%), 5,9 Gewichtsprozent Ethylacctat, 2,7 Gewichtsprozent Benzylalkohol und 90,9 Gewichtsprozent Wasser zusammnengesetzt war, und die in einem 1000 ml ummantelten Becher enthalten war, welcher Becher mit einem Turbinenrührer und einem thermostatischen Heizer versehen war. Diese Emulsionsbad–Mischung war einer gesättigten Lösung bei 60°C sowohl für das Ethylacetat wie auch für den Benzylalkohol angenähert, Während der Emulsionsbildung kann die Extraktion von Lösungsmittel aus der ”Öl Phase” dadurch verbindert und jeglicher Zeit-Effekt während dieses Schrittes minimiert werden. Die Rührgeschwindigkeit wurde eingestellt, um eine Öl-Tröpfchengröße von ungefähr 90 μm zu erhalten. Die sich ergebende Emulsion wurde zu einem gekühlten (2–4°C) Wassertank gebracht, der verschiedene Mengen von Wasser und Ethylacctat enthielt, wie aus den 14 und 15 hervorgeht. Nach einer Stunde wurden die Mikropartikel an einem Sieb-Stapel (25, 45, 63 und 90 μm) gesammelt und über Nacht unter einer Haube trocknen gelassen. Am nächsten Tag wurden die Mikropartikel gemischt (15%: 25–45 μm; 50%: 45–63 μm; und 35%: 63–90 μm) und geprüft. Die Ergebnisse sind in den 14 und 15 angegeben.
Referenz-Beispiel 8
Das Referenz Beispiel 7 wird wiederholt, außer daß die Größe der ”Öl Phase” Lösung von NET und Polymer jeweils 5 g ist, wobei das Emulsionsbad aus 300 ml Wasser besteht, das 0,5 Gew.% Poly (Vinyl Alkohol) enthält und im Referenz Beispiel 6 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben.
Referenz-Beispiel 9
Eine 20 Gramm Charge von mit Testosteron beladenen Mikropartikeln wurde wie folgt hergestellt: 10,8 g des Polymers des Referenz-Beispiels 7 und 9,2 g von Testosteron wurden in 67 g von einer 75:25 Mischung von Ethylacetat und Benzylalkohol aufgelöst bei ungefähr 65°C. Die Lösung wurde dann übertragen in eine 500 g wäßrige Mischung, die 0,5% Poly (Vinyl Alkohol) und 6,5% Ethylacetat, in ein ummantelten 1000 ml Glas-Reaktionsgefäß enthielt, das mit einem Turbinenrübrer versehen war. Die Rührgeschwindigkeit wurde auf ungefähr 245 Upm eingestellt. Nach fünf Minuten wurde die Emulsion in einen gekühlten (0–4°C) Tank übertragen, der 20 Liter Wasser enthielt, das mit Ethylacetat in einer Konzentration von 5% versetzt war. Nach einer Stunde wurden die Mikropartikel auf einem 25 und 150 Mikron Siebstapel ausgetragen und über Nacht unter einer Laborhaube trocknen gelassen. Am nächsten Tag wurden die Mikropartikel vom 25 Mikron Sieb abgenommen und geprüft. Das Produkt enthielt 39,7% Testosteron, 3,67% Ethylacetat, und 0,89% Benzylalkohol. Ein beschleunigtes in vitro Abgabe Modell zeigte, daß 15% des Heilmittels nach 18 Stunden in das aufnehmende Fluid abgegeben wurden.
Da verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, sollte es verständlich sein, daß diese lediglich als Beispiele dargestellt wurden und nicht als Einschränkung. Die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung sollten daher durch keines der oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen beschränkt werden, sondern lediglich in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und deren Äquivalente bestimmt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, welches beinhaltet: Herstellen einer ersten Phase, indem ein Wirkstoff in einer Lösung aufgelöst wird, die einen Polymer enthält; Herstellen einer zweiten Phase, die im Wesentlichen nicht mischbar mit der ersten Phase ist; Herstellen einer Abschreck-Flüssigkeit; und Pumpen der ersten Phase und der zweiten Phase durch einen statischen Mischer in die Abschreckflüssigkeit und dadurch Formen von Mikropartikeln, die den Wirkstoff enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiters beinhaltet: Konfigurieren des statischen Mischers mit einer Vielzahl an statischen Mischorganen, die in einer Leitung enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Pumpens ausgeführt wird, wobei die erste Phase bei einer ersten Fließrate gepumpt wird und die zweite Phase bei einer zweiten Fließrate gepumpt wird, die größer ist als die erste Fließrate.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herstellens der ersten Phase weiters beinhaltet: a) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacetat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Trenbolonacetat in der Polymerlösung, oder b) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacetat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Testosteron in der Polymerlösung, oder c) Auflösen von Polylactid-co-Glycolid in Ethylacetat, um eine Polymerlösung zu formen und Auflösen von Estradiolbenzoat in der Polymerlösung.