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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Zuführungssystem
für die
Verabreichung von Pharmazeutika, die aus großen Molekülen bestehen, z. B. Peptidwirkstoffe,
Impsstoffe und Hormone. Insbesondere bezieht sie sich auf Pharmazeutika,
die durch orale und nasale Membrane oder durch pulmonalen Zugang
verabreicht werden können.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
besteht weiterhin eine Nachfrage nach neuen Verfahren für die Zuführung von
großen
Makromolekülen
(Proteinen und Peptiden). Eine der Wege, die untersucht werden,
betrifft die Verwendung von membranmimetischen Amphiphilen. Eine
Studie über
membranmimetische Amphiphile reicht in die erste Dekade des 20.
Jahrhunderts zurück.
Experimente, die physikalische und chemische Methoden verwenden,
haben gezeigt, dass solche Moleküle
bevorzugte Anordnungen in der Gegenwart von Wasser annehmen. Die
Bildung dieser Anordnungen, die Mizellen, Monolayer und bimolekulare
Schichten umfassen, wird durch das Bedürfnis der polaren Kopfgruppen,
die ionogen oder nicht sein können,
sich mit Wasser zusammenzuschließen, und durch das Bedürfnis der
polaren hydrophoben Schwänze,
vom Wasser ausgeschlossen zu sein, voran getrieben (Small, D; Handbook
of Lipid Research. Vol. 4, 1986; Tanford, J: The Hydrophobic Effect,
John Wiley & Sons,
1980; Fendler, J. Membrane Chemistry, 1982). Welcher Strukturtyp
genau angenommen wird, hängt
von der Natur des Amphiphils, seiner Konzentration, der Gegenwart
von anderen Amphiphilen, der Temperatur und der Gegenwart von Salzen
und anderen gelösten
Stoffen in der wässrigen
Phase ab.
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Membranmimetische
Amphiphile umfassen Moleküle,
die in Wasser unlöslich
sind, aber Wasser aufnehmen können,
und Moleküle,
die eine nennenswerte Löslichkeit
in Wasser unter beschränkten
Bedingungen haben. Die erstgenannten Amphiphile bilden keine molekularen,
dispergierten Lösungen
in Wasser, aber können
mit Wasser deutlich anschwellen, indem sie lamellare Phasen bilden.
Die letztgenannten Amphiphile können
bei bestimmten Temperaturen Lösungen
aus dispergierten Monomeren in Wasser bilden und durchlaufen die
folgende Sequenz, sobald die Konzentration in Wasser erhöht wird:
Von einer monomerischen Lösung
zu einer Mizellenlösung.
Die Herstellung von Nicht-Phospholipid enthaltenden Liposomen hängt von
der Beeinflussung der umgebungsbedingten Variablen (z. B. Temperatur,
Hydratation und Zusammensetzung) in einer geeigneten zeitlichen
Sequenz ab, um so die Nicht-Phospholipid enhaltenden Amphiphile
zur Bildung von liposomalen Strukturen zu veranlassen.
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Gebicki
et al. (Nature, 243, 232, 1973: Chem. Phys. Lipids, 16, 142, 1976;
Biochem. Biophys. Res. Commun. 80, 704, 1978; Biochemistry, 17,
3759, 1978) wiesen die Bildung von Wasser-enthaltenden Vesikeln, die
von Ölsäure eingeschlossen
sind, nach. Andere haben Lipidvesikel aus einzelschwänzigen Ether-
oder Esterderivaten des Polyglycerins hergestellt, wie es zum Beispiel
in den U. S. Patenten 4 772 471 und 4 830 857 und im J. Microencapsul.
4, 321, 1987 hinterlegt ist. Diese Liposomen zeigten sich für kosmetische
Produkte geeignet zu sein. Murakami et al (J. Am. Chem. Soc, 101,
4030, 1979; J. Am Oil Chem Soc. 66, 599, 1989) stellten einzelne
Komplimentvesikel mit einen oder mehreren Wänden aus Bilayern her, die
aus kationischen Amphiphilen, die Aminosäuregruppen umfassen, zusammengesetzt
sind. Kaler et al (Science, 245, 1371, 1989) wies nach, dass geeignete
wässrige
Mischungen von einzelschwänzigen
kationischen oder anionischen Tensiden spontan einzelwandige Vehikel,
wahrscheinlich über
eine Salzbildung, ausbilden. Andere haben Methoden für die Herstellung
von geringfügig-lamellaren
Nicht-Phospholipid enthaltenden Liposomen, die aus einer Vielzahl
von Amphiphilen sowie aus bestimmten Phospholipiden gebildet werden
können,
entwickelt. Die Liposomen haben zwei oder mehrere Membrane, die
einen amorphen Kern umgeben, wobei jede Membran aus amphiphilen
Molekülen
in einer Anordnung aus Bilayern zusammengesetzt ist. Der Kern macht
den größten Teil
des Vesikelvolumens und der eingekapselten Substanzen aus.
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Die
oben erwähnten
Nicht-Phospholipid basierten Liposomen werden hauptsächlich für die Zuführung von
Feuchthaltemitteln und kosmetischen Bestandteilen, die topisch oder äußerlich
als Creme oder Feuchthaltemittel benutzt werden, verwendet. In einigen
Fällen
können
solche Liposomen als eine Salbe für die Zuführung einiger pharmazeutischer
Produkte verwendet werden. Viele Bestandteile, die in den oben genannten Produkten
verwendet werden, zeigten sich, für den menschlichen Körper unzulässig zu
sein und sind weltweit von regulatorischen Behörden für die Verwendung der orale
Verabreichung und als ein Vehikel zur Zuführung von Makromolekülen (Proteine
und Peptide) als lebensrettende Therapeutika nicht zugelassen. Andere Nicht-Phospholipid
basierte Liposomen sind weiterhin entwickelt worden für nicht
pharmazeutische Anwendungen, z. B. Wasser-basierte Ölfarben,
Oberflächenreiniger,
industrielle Hochleistungsreiniger und die Haut reinigende Detergentien.
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Bestimmte
Aspekte der vorliegenden Erfindungen zielen darauf, die Entwicklung
von oralen Zusammensetzungen, die aus einem Gemisch aus gewissen
Nicht-Phospholipid basierten membranmimetischen Amphiphilen (die
geeignet und von den regulatorischen Behörden für die orale Formulierung von
menschlichen pharmazeutischen Produkten zugelassen sind) in Kombination
mit speziellen Phospholipiden bestehen, um Liposomen zu bilden,
die sehr stabil sind und kleiner als die Poren des gastrointestinalen
(GI) Traktes sind.
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Ein
relativ sehr geringer Fortschritt wurde bei dem Erreichen des Zieles
von sicheren und effektiven oralen Formulierungen für Peptide
und Proteine gemacht. Die größten Barrieren
für die
Entwicklung von oralen Formulierungen für Proteine und Peptide umfassen
die schlechte intrinsische Permeabilität, der das Lumen betreffende
und zelluläre
enzymatische Abbau sowie die schnelle Beseitigung (Clearance) und
chemische Stabilität
in dem GI-Trakt. Therapeutische Ansätze, die mit traditionell kleinen,
organischen Wirkstoffmolekülen erfolgreich
waren, um diese Barrieren anzugehen, konnten nicht einfach auf effektive
Peptid- und Proteinformulierungen übertragen werden. Obgleich
die Herausforderungen erheblich sind, bleiben die möglichen
therapeutischen Vorteile hoch, besonders auf dem Gebiet der Diabetesbehandlung
unter Verwendung von Insulin.
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Forscher
haben verschiedene Anwendungsrouten, die sich von der Injektion
unterscheiden, für
Proteine und Peptide erkundet. Diese Routen umfassen die Anwendung über orale,
intranasale, rektale und vaginale Öffnungen (Kavitäten) für die effektive
Zuführung
von großen
Molekülen.
Von den oben erwähnten
vier Routen waren die oralen und die nasalen Öffnungen von größtem Interesse.
Sowohl die oralen als auch die nasalen Membrane bieten Vorteile
gegenüber
den anderen Anwendungsrouten. Zum Beispiel haben Wirkstoffe, die
durch diese Membrane verabreicht werden, einen raschen Wirkungsbeginn,
stellen therapeutische Plasmaspiegel zur Verfügung, vermeiden einen ersten
Durchgangseffekt auf Grund einer hepatischen Metabolisierung und
vermeiden die Freilegung des Wirkstoffes gegenüber einer feindlichen GI-Umgebung.
Zusätzliche
Vorteile umfassen den leichten Zugang zu den Membranenstellen, so
dass der Wirkstoff aufgetragen, lokalisiert und leicht entfernt
werden kann. Weiterhin gibt es eine gute Möglichkeit für eine anhaltende Zuführung von
großen
Molekülen
durch diese Membrane.
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Die
oralen Routen haben weit mehr Beachtung erhalten als die anderen
Routen. Die unter der Zunge liegende (sublinguale) Mukosa umfasst
die Membran der vorderen (ventralen) Oberfläche der Zunge und des Mundbodens,
während
die Wangen betreffende (bukkale) Mukosa die Auskleidung der Backe
ausmacht. Die sublinguale Mukosa ist relativ durchlässig und
ermöglicht
so eine schnelle Absorption und eine einwandfreie Bioverfügbarkeit
von vielen Wirkstoffen. Die sublinguale Mukosa ist außerdem zweckdienlich,
einwandfrei und leicht zugänglich.
Diese Route wurde für
die Zuführung
einer beträchtlichen
Anzahl von Wirkstoffen klinisch untersucht.
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Verschiedene
Wirkungsmechanismen des Eindringens von großen Molekülen unter Verwendung von Verstärkern sind
vorgeschlagen worden. Diese Wirkmechanismen umfassen zumindest für Protein-
und Peptidwirkstoffe (1) die Reduzierung der Viskosität und/oder
Elastizität
der mukoiden Schicht, (2) die Erleichterung des transzellulären Transportes
durch Erhöhung
der Fluidität
des Lipidbilayers der Membrane, (3) die Erleichterung des parazellulären Transportes
durch Veränderung
der festen Verbindungsstelle über
die epitheliale Zellschicht, (4) die Überwindung enzymatischer Barrieren
und (5) die Zunahme der thermodynamischen Aktivität der Wirkstoffe
(Critical Rev. 117-125, 1992).
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Viele
Eindringungsverstärker
wurden bisher getestet und einige haben sich als effektiv in der
Erleichterung der mukosalen Verabreichung von großen molekularen
Wirkstoffen erwiesen. Es gibt jedoch kaum irgendwelche eindringungverstärkende Produkte,
die die Marktreife erreicht haben. Die Gründe dafür liegen in einem Mangel an
einem zufriedenstellenden Sicherheitsprofil, das eine Irritation,
eine Erniedrigung der Barrierefunktion und eine Beeinträchtigung
des Schutzmechanismus der mukoziliären Beseitigung berücksichtigt. Es
hat sich gezeigt, dass einige der populären Eindringungsverstärker, insbesondere
jene, die sich auf Gallensalze beziehen, und einige Protein-solubilisierende
Wirkstoffe einen extrem bitteren und unangenehmen Geschmack vermitteln.
Dies macht ihre Verwendung für
den menschlichen Konsum auf einer tagtäglichen Basis unmöglich. Verschiedene
Ansätze
wurden eingesetzt, um den Geschmack der auf Gallensalzen basierten
Zuführungssysteme
zu verbessern, aber keines von diesen ist bisher kommerziell tragbar
für den
menschlichen Konsum. Die eingesetzten Ansätze umfassen Pflaster für die bukkale
Mukosa, Bilayer-Tabletten, kontrollierte Freisetzungstabletten,
liposomale Formulierungen, die Verwendung von Proteaseinhibitoren,
bukkal verabreichte Filmpflastervorrichtungen und verschiedene Polymermatrizen.
Das Problem hat sich zusätzlich
wegen der lokalen Nebeneffekte eines Pflaster, die oft in einer
schweren Gewebsverletzung in dem Mund resultieren, verschlimmert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst dementsprechend eine gemischte pharmazeutische
Liposom-Formulierung mit multilamellaren Vesikeln, die ein Pharmazeutikum,
Wasser, ein Alkalimetalllaurylsulfat in einer Konzentration von
1 bis 10 Gew.-% der Gesamtformulierung, wenigstens ein membranmimetisches
Amphiphil und wenigstens ein Phospholipid umfasst,
wobei das
membranmimetische Amphiphil ausgewählt ist aus der Gruppe, die
aus Hyaluronsäure,
pharmazeutisch annehmbaren Salzen der Hyaluronsäure, Lauramidopropylbetain,
Lauramidmonoisopropanolamid, Natriumcocoamphopropionat, Bishydroxypropyldihydroxypropylstearammoniumchlorid,
Polyoxyethylendihydroxypropylstearammoniumchlorid, Dioctadecyldimethylammoniumchlorid,
Sulfosuccinaten, Stearamid-DEA, Gamma-Linolsäure, Borretschöl, Nachtkerzenöl, Monoolein,
Natriumtaurodihydrofusidat, Fusidinsäure, Alkalimetallisostearyllactylaten,
Erdalkalimetallisostearyllactylaten, Panthenyltriacetat, Cocamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid,
Stearamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid, Borretschamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid,
Borretschamidopropylphosphatidylcholin, Polysiloxypyrrolidonlinoleylphospholipid,
Trihydroxyoxocholanylglycin und Alkalimetallsalzen davon und Octylphenoxypolyethoxyethanol, Polydecanol-X-laurylether,
Polydecanol-X-oleylether, worin X von 9 bis 20 ist, und Kombinationen
davon besteht, und
wobei das Phospholipid auswählt ist
aus der Gruppe, die aus Phospholipid-GLA (Glykolsäure, Milchsäure), Phosphatidylserin,
Phosphatidylethanolamin, Inositolphosphatiden, Dioleoylphosphatidylethanolamin,
Sphingomyelin, Ceramiden, Cephalin, Triolein, ungesättigtem
Lecithin, gesättigtem
Lecithin und Lysolecithin und Kombinationen davon besteht, und
wobei
jedes membranmimetische Amphiphil und Phospholipid in einer Konzentration
von 1 bis 10 Gew.-% der Gesamtformulierung vorhanden ist und die
Gesamtkonzentration an membranmimetischen Amphiphilen und Phospholipiden
geringer ist als 50 Gew.-% der Formulierung.
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Vorzugsweise
hat die gemischte pharmazeutische Liposom-Formulierung einen pH
zwischen 6,0 und 7,0.
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Die
bevorzugte Anzahl von membranmimetischen Amphiphilen liegt zwischen
2 und 5.
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Die
bevorzugte Anzahl von Phospholipiden liegt zwischen 1 und 4.
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In
einer Ausführungsform
ist das Alkalimetalllaurylsulfat Natriumlaurylsulfat.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird wenigstens ein Proteaseinhibitor zu der Formulierung hinzugefügt, um den
Abbau der pharmazeutischen Wirkstoffe durch die Aktivität von proteolytischen
Enzymen zu verhindern. Die meisten der bekannten Proteaseinhibitoren
sind bei Konzentrationen von 1 bis 3 Gew.-% der Formulierung effektiv.
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Nicht
einschränkende
Beispiele von effektiven Proteaseinhibitoren sind Bacitracin, das
Trypsin der Sojabohne, Aprotinin und Bacitracinderivate, z. B. Bacitracinmethylendisalicylat.
Bacitracin ist das am meisten effektive derjenigen Substanzen, die
genannt werden, wenn sie in Konzentrationen von 1,5 bis 2 Gew.-%
der Formulierung verwendet werden. Trypsin der Sojabohne und Aprotinin
können
in Konzentrationen von etwa 1 bis 2 Gew.-% der Formulierung verwendet
werden.
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In
einer Ausführungsform
ist das membranmimetische Amphiphil ausgewählt aus der Gruppe, die aus Hyaluronsäure, pharmazeutisch
annehmbaren Salzen von Hyaluronsäure
und Mischungen davon besteht, wobei die Konzentration des membranmimetischen
Amphiphils von etwa 1 bis 5 Gew.-% beträgt.
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In
einer anderen Ausführungsform,
die geeignet für
die Zuführung
durch die oralen mukosalen Membrane ist, enthält die Formulierung Natriumlaurylsulfat
und Kombinationen, die ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus;
- i) Natriumsalz
von Trihydroxyoxocholanylglycin, Sphingomyelin und Stearamid-DEA;
- ii) Natriumsalz von Trihydroxyoxocholanylglycin und Phospholipid-GLA;
- iii) Ceramid und Stearamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid;
- iv) Borretschamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid und
Lecithin;
- v) Octylphenoxypolyethoxyethanol und gesättigtem Lecithin;
- vi) Natriumhyaluronat, Polydecanol-9-laurylether, Lecithin und
Nachtkerzenöl;
und
- vii) Monoolein, gesättigtem
Lecithin, Natriumhyaluronat, und Nachtkerzenöl;
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In
noch einer anderen Ausführungsform,
die für
die topische transdermale Zuführung
geeignet ist, enthält
die Formulierung Natriumlaurylsulfat und Kombinationen, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus:
- i) Lecithin,
Natriumhyaluronat, Glykolsäure
und Propylenglykol; und
- ii) Natriumhyaluronat, Sphingomyelin, Glykolsäure und
Propylenglykol.
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Das
Lecithin ist vorzugsweise gesättigtes
Lecithin.
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Es
wird von dem Fachmann erkannt, dass es für viele pharmazeutische Zusammensetzungen üblich ist,
wenigstens ein Antioxidationsmittel hinzuzufügen, um den Abbau und die Oxidation
der pharmazeutisch aktiven Bestandteile zu verhindern. Es wird von
dem Fachmann auch verstanden, dass sie Färbemittel, Aromastoffe und
nicht-therapeutische Mengen von anderen Verbindungen in der Formulierung
enthalten sein können.
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In
einer Ausführungsform
ist das Antioxidationsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Tocopherol, Deteroximmesylat, Methylparaben, Ethylparaben und
Ascorbinsäure
und Mischungen davon. Ein bevorzugtes Antioxidationsmittel ist Tocopherol.
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Die
Formulierung, die für
die Zuführung
durch die oralen Mukosamembrane geeignet ist, kann in einer kaubaren
Form vorliegen, wodurch es nötig
sein wird, Bestandteile, die für
diese Form geeignet sind, hinzuzufügen. Solche Bestandteile umfassen
Guargummi, pulverisierte Akazie, Karrageen, Bienenwachs und Xanthan.
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Der
pharmazeutische Wirkstoff kann aus einer großen Vielzahl von makromolekularen
Wirkstoffen ausgewählt
werden, abhängig
von der Erkrankung, die behandelt wird, und im allgemeinen mit Molekulargewichten,
die größer sind
als etwa 1000 und insbesondere zwischen etwa 1000 und 2000000 liegen.
Pharmazeutische Wirkstoffe, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind,
umfassen Insulin, Heparin, Heparin mit niedrigem Molekulargewicht,
Hirugen, Hirulos, Hirudin, Interferone, Interleukine, Cytokine,
mono- und polyklonale Antikörper,
chemotherapeutische Mittel, Impfstoffe, Glykoproteine, bakterielle
Toxoide, Wachstumshormone, Parathyroidhormon (PTH), Calcitonine,
Insulin-ähnliche
Wachstumsfaktoren (IGF), Glucagon-ähnliche Peptide (GLP-1 und
GLP-2), Steroide und Retinoide, injizierbare großmolekulare Antibiotika, thrombolytische Verbindungen
auf Proteinbasis, Thrombozyteninhibitoren, DNA, Gentherapeutika,
RNA und Antisense-Oligonukleotide.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Wenn
man neue therapeutische Formulierungen entwickelt, ist es wünschenswert,
Dosierungsformen zur Verfügung
zu stellen, die für
die Verabreichung von makromolekularen Wirkstoffen an Menschen und
Tiere über
orale, nasale, pulmonale und transdermale mukosale Routen geeignet
sind, und eine leichte Verfügbarkeit
an den Stellen der Verabreichung erlauben. Die lokale Absorption
der makromolekularen Wirkstoffe ist über eine anhaltende Periode
wünschenswert,
um die Wirkstoffabsorption zu maximieren. Es ist weiterhin wünschenswert,
eine Gewebsverletzung zu minimieren und eine annehmbare Gewebeverträglichkeit
der Dosierungsform bereitzustellen. Es wird bevorzugt, Systeme zur
Verfügung
zu stellen, die schmerzfrei sind und mit großer Flexibilität leicht
verabreicht werden, um eine hohe Akzeptanz und Compliance von jeder
Therapie bei den Patienten zu erreichen.
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Es
hat sich gezeigt, dass makromolekulare Wirkstoffe in gemischten
liposomalen Formulierungen, bei denen die Partikelgröße (1 bis
4 nm) kleiner ist als jede Pore der mukosalen Oberflächen, verabreicht
werden können.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren für die Zuführung von
makromolekularen (mit großem
Molekulargewicht) Pharmazeutika, insbesondere durch die Haut oder
die Membrane in der Nase, dem Mund, der Lunge, der Vagina oder dem
Rektum zur Verfügung.
Die bevorzugte Zuführung
ist durch orale und nasale Öffnungen.
Die Pharmazeutika überdecken
ein weites Spektrum an Agentien, einschließlich Proteine, Peptide, Hormone,
Impfstoffe und Medikamente. Die Molekulargewichte der makromolekularen
Pharmazeutika liegen vorzugsweise bei über 1000, insbesondere zwischen
1000 und 2000000.
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Die
Hormone, die mit der vorliegenden Erfindung verabreicht werden,
umfassen zum Beispiel Wachstumshormone, Parathyroidhormone, Follikel-stimulierende
Hormone, luteinisierende Hormone, Androgene, Estrogene, Prostaglandine,
Somatropine, Gonadotropine, Erythropoetin, Interferone, Interleukine,
Steroide und Cytokine.
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Impfstoffe,
die mit der vorliegenden Erfindung verabreicht werden können, umfassen
bakterielle und virale Impfstoffe, wie zum Beispiel Impfstoffe für Hepatitis
A, Hepatitis B, Hepatitis C, Influenza, Tuberkulose, Kanarienpocken,
Windpocken, Masern, Mumps, Röteln,
Lungenentzündung,
BCG, HIV, Helicobacter pylori und AIDS.
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Bakterielle
Toxoide, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung verabreicht
werden können, umfassen
Diphtherie, Tetanus, Pseudomonas und Myobakterium tuberculosis.
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Beispiele
von spezifischen kardiovaskulären
oder thrombolytischen Agentien umfassen Heparin, Heparin mit niedrigem
Molekulargewicht, Hirugen, Hirulos und Hirudin.
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Die
Konzentration des Pharmazeutikums ist, wie es verstanden wird, eine
Menge, die ausreicht, um eine effektive Behandlung oder Verhinderung
einer Erkrankung zu gewährleisten
oder um einen physiologischen Zustand in einem Tier oder in einem
Menschen zu regulieren. Die Konzentration oder die Menge des verabreichten
Pharmazeutikums wird von den Parametern abhängen, die für das Mittel und das Verabreichungsverfahren,
z. B. oral, nasal, transdermal und pulmonal, bestimmt wurden.
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Bevorzugte
Verfahren zur Herstellung von gemischten, Nicht-Phospholipid enthaltenden,
membranmimetischen Amphiphilen und Phospholipiden sind auf dem Phasenverhalten
von Lipid-Amphiphilen und Phospholipiden basiert. Solche Verfahren
verwenden Mischverfahren mit hoher Turbulenz oder hoher Scherung,
z. B. Turbinen oder Düsen
mit hoher Geschwindigkeit. Zum Beispiel können die membranmimetischen Amphiphile
mit hoher Geschwindigkeit, z. B. durch Düsen, in eine wässrige Phase
des Phospholipids injiziert werden. Die membranmimetischen Amphiphile
und die Phospholipide können
alternativ in einer Mischkammer, in die die Phospholipide mit hoher
Geschwindigkeit durch eine oder mehrere Düsen injiziert wurden und die membranmimetischen
Amphiphile auch mit hoher Geschwindigkeit durch eine oder mehrere
Düsen injiziert wurden,
gemischt werden. Andere Bestandteile, wie zum Beispiel Natriumlaurylsulfat,
Proteaseinhibitoren können
entweder mit dem membranmimetischen Amphiphil oder dem Phospholipid
vorgemischt werden. Die Geschwindigkeit und das Mischen der zwei
Flüssigkeiten
hängen
zum Teil von den Viskositäten
der Materialien und den Düsendurchmessern
ab, z. B. 10 bis 15 m/s durch Düsenöffnungen
mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,0 mm. Üblicherweise ist das Verhältnis der
wässrigen
Lösung
des membranmimetischen Amphiphils zu der Phospholipidlösung ungefähr 5:1 bis
etwa 20:1 und die Mischtemperatur beträgt üblicherweise etwa 10°C bis 20°C.
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Es
kann manchmal notwendig sein, die membranmimetischen Amphiphile
und die anderen Bestandteile zu erwärmen, um eine homogene wässrige Lösung vor
dem Mischen mit den Phospholipiden zu erhalten. Die Natur des Protein-haltigen
Pharmazeutikums kann auch den Temperaturbereich bestimmen, bei dem
das Mischen stattfinden soll. Die Mischungstemperatur ist üblicherweise
Raumtemperatur oder darunter, aber sie kann für bestimmte Formulierungen
höher als
Raumtemperatur sein. Die resultierende Formulierung enthält multilamellare
liposomale Vesikel. Wenn die Formulierung während des Mischens erwärmt wurde,
ist es manchmal wünschenswert,
die Mischung zu kühlen,
während
sie noch gemischt wird, um die Bildung von multilamellaren Vesikeln
zu unterstützen.
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Gemischte
multilamellare Vesikel, die durch das vorliegende Verfahren hergestellt
wurden, haben eine sehr kleine Größe, z. B. weniger als 10 nm,
und sind stabil unter den meisten Lagerungsbedingungen.
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Die
Lösung
eines membranmimetischen Amphiphils wird vorzugsweise in die Phospholipidlösung durch
tangential platzierte Düsen
in eine kleine zylindrische Mischkammer injiziert. Vorzugsweise
werden ein oder zwei Düsen
für die
Lösung
des membranmimetischen Amphiphils und ein oder zwei alternierende
Düsen für die Phospholipidlösung verwendet.
Die zwei Flüssigkeiten
werden vorzugsweise zu den Düsen
durch Durchfluss-kontrollierte Druckpumpen zugeführt.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung eine derart umfassende Anwendbarkeit hat,
wird die Erfindung im Folgenden mit besonderem Bezug auf Insulin
und seine Analoga, die für
die Behandlung von Diabetes verwendet werden, beschrieben.
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Im
Fall des Insulins, das für
eine Verabreichung durch nasale oder orale Öffnungen vorgesehen ist, kann
eine wässrige
Pufferlösung
hergestellt werden, in dem zuerst wässriges Alkalimetalllaurylsulfat
zu pulverisiertem Insulin gegeben wird und dann solange gerührt wird,
bis das Pulver aufgelöst
ist und eine klare Lösung
erhalten wird. Die Pufferlösung
kann auch Natriumsalicylat enthalten. Übliche Konzentrationen von
Natriumsalicylat und Natriumlaurylsulfat in der wässrigen
Lösung
sind etwa 3 bis 20 Gew.-% von jeder Komponente in der Lösung. Insulin
ist üblicherweise
in der Lösung
in einer Menge vorhanden, die eine Konzentration von etwa 2 bis
4 Gew.-% der Endformulierung ergeben wird.
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Die
Pufferlösung
wird dann zu der Flüssigkeit,
die ein membranmimetisches Amphiphil und ein Phospholipid umfasst,
hinzugefügt,
während
kräftig
gerührt
wird, um multilamellare liposomale Vesikel zu bilden.
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Das
membranmimetische Amphiphil ist ausgewählt aus der Gruppe, die aus
Hyaluronsäure,
pharmazeutisch annehmbaren Salzen von Hyaluronsäure, Lauramidopropylbetain,
Lauramidmonoisopropanolamid, Natriumcocoamphopropionat, Bishydroxypropyldihydroxypropylstearammoniumchlorid,
Polyoxyethylendihydroxypropylstearammoniumchlorid, Dioctadecyldimethylammoniumchlorid,
Sulfosuccinaten, Stearamid- DEA, Gamma-Linolsäure, Borretschöl, Nachtkerzenöl, Monoolein,
Natriumtaurodihydrofusidat, Fusidinsäure, Alkalimetallisostearyllactylaten,
Erdalkalimetallstearyllactylaten, Panthenyltriacetat, Cocamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid,
Stearamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid, Borretschamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid,
Borretschamidopropylphosphatidylcholin, Polysiloxypyrrolidonlinoleylphospholipid,
Trihydroxyoxocholanylglycin und Alkalimetallsalzen davon und Octylphenoxypolyethoxyethanol, Polydecanol-X-laurylether,
Polydecanol-X-oleylether, worin X von 9 bis 20 ist, und Kombinationen
davon besteht.
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Das
Phospholipid ist ausgewählt
aus der Gruppe, die aus Phospholipid-GLA, Phosphatidylserin, Phosphatidylethanolamin,
Inositolphosphatiden, Dioleoylphosphatidylethanolamin, Sphingomyelin,
Ceramiden, Cephalin, Triolein, ungesättigtem Lecithin, gesättigtem
Lecithin und Lysolecithin besteht.
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Jedes
der membranmimetischen Amphiphile und Phospholipide ist in einer
Konzentration von 1 bis 10 Gew.-% der Gesamtformulierung vorhanden.
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Bevorzugte
Salze der Hyaluronsäure
sind Alkalimetallhyaluronate, Erdalkalihyaluronate und Aluminiumhyaluronate.
Das bevorzugte Salz ist Natriumhyaluronat. Die bevorzugte Konzentration
der Hyaluronsäure oder
pharmazeutisch annehmbarer Salze der Hyaluronsäure ist von 1 bis 5 Gew.-%
der Gesamtformulierung. Ein sogar mehr bevorzugter Bereich ist von
1,5 bis 3,5 Gew.-% der Gesamtformulierung.
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Andere
Bestandteile können
zu der liposomalen Lösung
hinzugefügt
werden. Zum Beispiel können Aromastoffe,
Antioxidationsmittel, Salze Proteaseinhibitoren oder andere pharmazeutisch
annehmbare Verbindungen hinzugefügt
werden.
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Im
Allgemeinen ist die Größe der multilamellaren,
liposomalen Vesikelpartikel ungefähr von 1 bis 10 nm und vorzugsweise
von 1 bis 5 nm. Eine derartige Größenverteilung gewährleistet
eine effektive Absorption der Formulierung und damit des Pharmazeutikums
durch die Membrane, zum Beispiel die Membrane in den oralen und
nasalen Öffnungen.
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Die
spezifischen Konzentrationen der erforderlichen Bestandteile können durch
relativ ein einfaches Experimentieren festgelegt werden. Für eine Absorption
durch die nasalen oder oralen Öffnungen
ist oft wünschenswert,
die Dosierung, die normalerweise durch Injektion der Verabreichung
durch den gastrointestinalen Trakt erforderlich ist, z. B. zweifach
oder dreifach zu erhöhen.
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Wie
es verstanden wird, wird die Menge jeder Komponente der Formulierung
variieren, abhängig
von dem Pharmazeutikum und der Verabreichungsstelle.
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Für die orale
Verabreichung sind Natriumlaurylsulfat und Natriumedetat für sich selbst
nicht ausreichend und müssen
mit wenigstens einem membranmimetischen Amphiphil und wenigstens
einem Phospholipid kombiniert werden, um die orale Absorption der
Makromoleküle
zu fördern
und therapeutische Effekte zu erreichen.
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Die
oralen Formulierungen können
mit einem geeigneten Treibgas gemischt werden und mit einem geeigneten
Applikator zugeführt
werden.
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Bevorzugte
Formulierungen für
die orale oder nasale Verabreichung haben die folgenden Kombinationen,
zusätzlich
zu Natriumlaurylsulfat:
- i) Natriumsalz von
Trihydroxyoxocholanylglycin, Sphingomyelin und Stearamid-DEA;
- ii) Natriumsalz von Trihydroxyoxocholanylglycin und Phospholipid-GLA;
- iii) Phospholipid-GLA, Polydecanol-9-laurylether und Octylphenoxypolyethoxyethanol;
- iv) Ceramid und Stearamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid;
- v) Borretschamidopropylphosphatidyl-PG-diammoniumchlorid und
Lecithin;
- vi) Octylphenoxypolyethoxyethanol und gesättigtes Lecithin;
- vii) Lecithin, Nachtkerzenöl
und Trihydroxyoxocholanylglycin;
- viii) Natriumhyaluronat, Trihydroxyoxocholanylglycin, Lecithin
und Nachtkerzenöl;
und
- ix) gesättigtes
Lecithin, Natriumhyaluronat, und Nachtkerzenöl.
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Einige
bevorzugte Zusammensetzungen für
die transdermale Verabreichung haben die folgenden Kombinationen
von Verbindungen für
die Verstärkung
der Absorptionen, zusätzlich
zu Natriumlaurylsulfat und Natriumedetat: i) Natriumhyaluronat,
gesättigtes
Lecithin, Glykolsäure
und Propylenglykol; ii) Natriumhyaluronat, Sphingomyelin, Glykolsäure und
Propylenglykol.
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Für topische
Verabreichungen kann ein verstärktes
Eindringen in die Haut mit einer Kombination von Glykol-Milchsäure Propylenglykol
mit den Liposomen erreicht werden.
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Die
therapeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können bei
Raumtemperatur oder bei kalter Temperatur gelagert werden. Die Lagerung
von Proteinhaltigen Wirkstoffen ist vorzugsweise bei einer kalten
Temperatur, z. B. 4°C,
um den Abbau der Wirkstoffe zu verhindern und ihre Haltbarkeitsdauer
zu verlängern.
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Wie
oben erwähnt,
sind im Allgemeinen die oralen, pulmonalen, transdermalen und nasalen
die bevorzugten Stellen der Verabreichung, aber die Zusammensetzung
kann über
die rektale und vaginale Mukosa verabreicht werden. Entsprechend
dem verwendeten physiologisch aktiven Peptid oder Protein, kann
die Dosierungsform und die Verabreichungsstelle eines spezifischen
Verabreichungsverfahrens ausgewählt
werden.
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Die
Zusammensetzung dieser Erfindung wird im Allgemeinen als mikrofeine,
multilamellare, liposomale Vesikelpartikel (1 bis 10 nm oder weniger)
hergestellt, auf Grund ihrer verwendeten Herstellungsverfahren und
Kombinationen geeignete Charakteristika der membranmimetischen Amphiphile
und Phospholipide.
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Die
Verabreichungen der Formulierung findet durch Verfahren statt, die
im Allgemeinen im Stand der Technik bekannt sind. Für die orale
und nasale Verabreichung sind Sprays bevorzugt. Andere Verfahren
umfassend die Verwendung von Tropfen, Kautabletten, Kaugummi, Zäpfchen,
Lotionen und Salben. Die Nutzung von Zerstäuber- oder Aerosolsprayvorrichtungen
(abgemessene Dosisinhalatoren oder Nebelblaser) kann verwendet werden,
um außerdem
die Partikelgröße für eine effektive
Inhalation von der nasalen oder oralen Öffnung zu vermindern, so dass
der Wirkstoff zu der speziellen Stelle, insbesondere der Lunge,
erfolgreich gelangen kann und absorbiert werden kann.
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Es
ist auch möglich,
ein Zuführungssystem
für einen
Wirkstoff zu verwenden, in der Art, dass eine magensaftresistente
Beschichtung auf die Gelatinkapsel aufgetragen wird, um zu bewirken,
dass die Mizellen nur in dem Duodenum oder in der Nachbarschaft
des Dickdarms aber nicht in dem Magen freigesetzt werden.
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Die
Erfindung wird in Bezugnahme auf die folgenden Beispiele verdeutlicht.
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Beispiel 1
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26000
Einheiten (1000 mg) Insulinkristalle wurden in 150 mL 0,3M Salzsäure suspendiert
und die Lösung
wurde gerührt,
um die Kristalle vollständig
zu lösen.
Der pH wurde auf 7,0 durch Neutralisierung mit 0,3M Natriumhydroxid
angeglichen. Das Endvolumen wurde auf 260 mL angeglichen, um eine
Konzentration von 100 Einheiten/mL Insulin zu erhalten.
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Zu
10 mL einer Insulinlösung
wurde 50 mg Natriumlaurylsulfat hinzu gegeben und vollständig aufgelöst. In 50
mL Wasser wurden 50 mg Trihydroxyoxocholanylglycin und 50 mg Polydecanol-20-oleylether
hinzu gegeben und aufgelöst
und dann mit der Insulinlösung
gemischt. Diese Mischung wurde dann unter Druck in eine 1 Gew.-%
Lösung
von Phospholipid GLA gesprüht,
um gemischte Mizellen zu bilden. Dieses Verfahren ergab eine gemischte
amphiphile Insulinlösung
mit 50 Einheiten/mL.
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Die
Struktur des gemischten amphiphilen Insulin wurde unter einem Lichtmikroskop
untersucht und die Partikelgröße wurde
mit Hilfe der Laserlichtstreuung analysiert. Die durchschnittliche
Partikelgröße wurde
auf etwa 2 bis 10 nm abgeschätzt.
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In
einer Reihe von Untersuchungen wurden zehn diabetische, menschliche
Volontäre,
die normalerweise Insulin über
eine Injektion dreimal am Tag nahmen, beobachtet. Die Volontäre wurden
auf Insulin getestet, das oral genommen wurde. Die Volontäre fasteten
von Mitternacht bis vor dem Test, ohne irgend ein Essen während der
4 Stunden dauernden Studie aufzunehmen.
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Jeder
der Volontäre
erhielt 10 Einheiten Insulin. In einer Untersuchung wurde das orale
Insulin in einem abgemessenen Dosierungsspray verabreicht. In einer
anderen Untersuchung wurde das Insulin durch Injektion verabreicht.
Die Blutglukosespiegel in mmol/L wurden alle 15-30 Minuten durch
das Glucometer Elite von Bayer kontrolliert.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, vergleichbar
mit dem injizierten Insulin ist.
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Beispiel II
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Zu
10 mL einer Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde 50 mg Natriumlaurylsulfat hinzugefügt und vollständig aufgelöst. In 50
mL Wasser wurden 50 mg Lauramidopropylbetain und 50 mg Polydecanol-9-laurylether
hinzu gegeben und aufgelöst
und dann mit der Insulinlösung
gemischt. Diese Mischung wurde dann unter Druck in eine 1 Gew.-%
Lösung
von Phospholipon-H (Markenname) gesättigtem Lecithin gesprüht, um gemischte
Mizellen zu bilden. Dieses Verfahren ergab eine multilamellare,
gemischte, amphiphile Insulinlösung
mit 50 Einheiten/mL.
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Die
Struktur des multilamellaren, gemischten amphiphilen Insulins wurde
unter einem Lichtmikroskop untersucht und die Partikelgröße wurde
mit Hilfe der Laserlichtstreuung analysiert. Die durchschnittliche
Partikelgröße wurde
auf etwa 2 bis 10 nm abgeschätzt.
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In
einer Reihe von Untersuchungen wurden zehn gesunde menschliche Volontäre beobachtet.
Die Volontäre
wurden auf Insulin getestet, das oral genommen oder durch Injektion
genommen wurde. Die Volontäre fasteten
von Mitternacht bis vor dem Test, ohne irgendein Essen während der
4 Stunden dauernden Studie aufzunehmen.
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Jeder
der Volontäre
erhielt 10 Einheiten Insulin. In einer Untersuchung wurde das orale
Insulin in einem abgemessenen Dosierungsspray verabreicht. In einer
anderen Untersuchung wurde das Insulin durch Injektion verabreicht.
Die Blutglukosespiegel in mmol/L wurden alle 30 Minuten durch das
Glucometer Elite von Bayer kontrolliert.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, vergleichbar
mit dem injizierten Insulin ist.
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Beispiel III
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Zu
10 mL einer Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde 50 mg Natriumlaurylsulfat hinzugefügt und vollständig aufgelöst. Diese
Mischung wurde dann unter Druck in eine 1 Gew.-% Lösung von
Phospholipon-H (Markenname) gesättigtem
Lecithin gesprüht,
um gemischte Mizellen zu bilden. Dieses Verfahren ergab eine multilamellare,
gemischte, amphiphile Insulinlösung
mit 50 Einheiten/mL.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wenig
Effekt zeigte. Das ist wahrscheinlich, weil das Insulin nicht absorbiert
war und schneller abgebaut wurde.
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Beispiel IV
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Zu
10 mL der Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde 100 mg Natriumlaurylsulfat hinzugefügt und vollständig aufgelöst.
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Die
Zusammensetzung, die außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, wurde bei 10 gesunden
Volontären
getestet und mit injiziertem Insulin verglichen, wie in Beispiel
II.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wenig Effekt zeigte.
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Beispiel V
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10
mL der Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde zu einer 1 Gew.-% Lösung von
Phospholipon-H gesättigtem
Lecithin hinzugefügt.
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Die
Zusammensetzung, die außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, wurde bei 10 gesunden
Volontären
getestet und mit injiziertem Insulin verglichen, wie in Beispiel
II.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung, keinen Effekt zeigte.
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Beispiel VI
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Zu
10 mL einer Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde 50 mg Natriumlaurylsulfat hinzugefügt und vollständig aufgelöst. In 50
mL Wasser wurden 50 mg Trihydroxyoxocholanylglycin und 50 mg Stearamid DEA
hinzu gegeben und aufgelöst
und dann mit der Insulinlösung
gemischt. Diese Mischung wurde dann unter Druck in eine 1 Gew.-%
Lösung
von Sphingomyelin gesprüht,
um gemischte Mizellen zu bilden. Dieses Verfahren ergab eine gemischte
amphiphile Insulinlösung
mit 50 Einheiten/mL.
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Die
Struktur des gemischten amphiphilen Insulins wurde unter einem Lichtmikroskop
untersucht und die Partikelgröße wurde
mit Hilfe der Laserlichtstreuung analysiert.
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Diese
Zusammensetzung, die außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, wurde bei 10 gesunden
Volontären
getestet und mit injiziertem Insulin verglichen, wie in Beispiel
I.
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Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
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Die
Resultate zeigen, dass die orale Insulinformulierung bei einer entsprechenden
Dosierung, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, vergleichbar
mit dem injizierten Insulin ist.
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Beispiel VII
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Zu
10 mL einer Insulinlösung,
hergestellt in Beispiel I, wurde 100 mg Natriumlaurylsulfat hinzugefügt und vollständig aufgelöst. In 50
mL Wasser wurden 100 mg Natriumhyaluronat, 0,5 mL Gykolssäure und
0,5 mL Propylenglykol hinzu gegeben und aufgelöst und dann mit der Insulinlösung gemischt.
Diese Mischung wurde dann unter Druck in eine 1 Gew.-% Lösung von
Phospholipon-H (Markenname) gesättigtem
Lecithin gesprüht,
um gemischte Mizellen zu bilden.
-
In
einer Reihe von Untersuchungen wurden zehn gesunde menschliche Volontäre beobachtet.
Die Volontäre
wurden auf Insulin getestet, das topisch verabreicht wurde oder
durch Injektion genommen wurde. Die Volontäre fasteten von Mitternacht
bis vor dem Test, ohne irgendein Essen während der 4 Stunden dauernden Studie
aufzunehmen.
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Jeder
der Volontäre
erhielt 10 Einheiten Insulin.
-
In
einer Untersuchung wurde das Insulin topisch auf eine 2 cm2 Fläche
auf dem Rücken
der Hand verabreicht. In einer anderen Untersuchung wurde das Insulin
durch Injektion verabreicht. Die Blutglukosespiegel in mmol/L wurden
alle 30 Minuten durch das Glucometer Elite von Bayer kontrolliert.
-
Die
durchschnittlichen Resultate der zehn Volontäre der Studie waren wie folgt:
-
-
Die
Resultate zeigen, dass die topische Insulinformulierung bei einer
entsprechenden Dosierung, innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung, vergleichbar mit dem injizierten Insulin ist.