EP2299975A1 - Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen - Google Patents

Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen

Info

Publication number
EP2299975A1
EP2299975A1 EP09777019A EP09777019A EP2299975A1 EP 2299975 A1 EP2299975 A1 EP 2299975A1 EP 09777019 A EP09777019 A EP 09777019A EP 09777019 A EP09777019 A EP 09777019A EP 2299975 A1 EP2299975 A1 EP 2299975A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulin
preparation
kit according
iontophoresis
kit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09777019A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Koch
Christoph Schmitz
Rolf Pracht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Original Assignee
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LTS Lohmann Therapie Systeme AG filed Critical LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Publication of EP2299975A1 publication Critical patent/EP2299975A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0002—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy
    • A61K9/0009—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy involving or responsive to electricity, magnetism or acoustic waves; Galenical aspects of sonophoresis, iontophoresis, electroporation or electroosmosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/22—Hormones
    • A61K38/28—Insulins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10—Dispersions; Emulsions
    • A61K9/107—Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
    • A61K9/1075—Microemulsions or submicron emulsions; Preconcentrates or solids thereof; Micelles, e.g. made of phospholipids or block copolymers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10—Dispersions; Emulsions
    • A61K9/127—Synthetic bilayered vehicles, e.g. liposomes or liposomes with cholesterol as the only non-phosphatidyl surfactant
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles

Definitions

  • the present invention relates to a preparation and iontophoretic device for the transdermal delivery of active substances, in particular of human insulin.
  • Insulin a hypoglycemic, glycogen-degrading hormone of the pancreas, is the most important drug for the treatment of the disease diabetic mellitus, a sugar use disorder due to relative or absolute lack of insulin with concomitant disorder of fat and protein metabolism and damage to the liver, blood vessel and nervous system ,
  • insulin is a peptide and can therefore only be administered via parenteral routes in which no proteolytic processes take place, which would inevitably lead to decomposition of the insulin.
  • Administration via the gastrointestinal tract is unsuitable.
  • the subcutaneous injection has prevailed since its introduction, also because it is relatively inexpensive and well done by the patient himself.
  • syringe phobia In addition to the risk of infection, there are other problems for patients who suffer from a so-called syringe phobia. Therefore, other parenteral delivery options for insulin have been sought in recent decades. Most recently, in 2003, an inhaled system of insulin for the pulmonary
  • Transfersomes ® are certain lipid vesicles, ie closed hollow spheres in the nanometer range, consisting of one or more lipid bilayers, wherein highly purified lecithin as phospholipid forms the basic building block or the backbone of the spherical membrane. Transfersomes ® have towards their accumulatedver-turned liposomes from a high membrane flexibility and a strong liposome deformability, which apparently allows them to penetrate even into pores that are much smaller than they are. Since both the interiors of the spherical Transfersomes ® and Transfersomes ® as a kind of "shuttle" an interesting galenic dosage form for the dermal or transdermal transport route represent the interiors of the membranes themselves can be loaded with drugs.
  • kits comprising an iontophoresis device and an active ingredient-containing preparation, wherein the active-ingredient-containing preparation contains closed hollow bodies which are present as liposomes or micelles and contain an active substance from the group of peptides or proteins.
  • liposomally encapsulated insulin can be made available in a preparation of the transdermal absorption route by penetrating the liposomally encapsulated insulin into the skin via an "electric drive", for example by iontophoresis. permeates through the skin, although iontophoresis is not applicable as the most effective method of transdermal permeation enhancement of charged drugs, especially for insulin.
  • the insulin molecule In the direction of the body's interior or blood vessels, the insulin molecule would inevitably change the state of charge during a transdermal permeation route. The consequent consequence is a transport stop of the transdermal passage; the insulin would even migrate back towards the skin side applied drug part.
  • the insulin molecule Due to the pH gradient in the skin, the insulin molecule is initially neutral, the isoelectric point is indeed at a pH of 5.4, and then even increasingly negatively charged. As a result, the electromotive driving force of the iontophoresis in the sense of permeation through the skin no longer work; in the On the contrary, according to the laws of electromigration, the now negatively charged insulin would have to migrate back towards the positive electrode and thus to the drug reservoir.
  • the insulin molecule would already be in the outermost layer of skin, the stratum corneum or cornea, as a neutral molecule and can not continue to penetrate.
  • iontophoresis it is essential that the active substances to be transported are loaded.
  • peptides only those suitable as transdermal candidates for iontophoresis are those whose isoelectric point is at a pH ⁇ 4.0 or> 8.0.
  • the liposome-encapsulated insulin undergoes no change in its charge conditions during the transdermal penetration route, it is indeed encapsulated and thus electrically shielded and, secondly, probably not the electromigration of the actual transport mechanism Lontophoresis (migration of charged particles to their oppositely charged electrodes) is exploited, but the so-called electroosmosis, a process that arises as a concomitant or by-product when creating an electric field on the skin. Due to the different water content in the individual skin layers, a potential gradient is formed when an electric field is applied, which increases the permeability of the skin and causes the formation of a liquid flow through the skin. This is again responsible for the fact that during iontophoresis even uncharged, electrically neutral molecules, such as liposomal insulin, can increasingly penetrate into the skin [5].
  • FIG. 2 shows, for example, the degradation of insulin in a human skin sample comminuted by means of Ultra-Turrax treatment under the action of the skin's own proteases. After 8 hours de facto insulin is no longer detectable. It is therefore essential to protect insulin during its transdermal absorption route in particular against the attack of peptide-cleaving proteases.
  • Liposomes are spherical or ovoid structures of one or more concentric lipid bilayers with an aqueous interior, so-called lipid vesicles.
  • liposomes and micelles are understood as hollow bodies which are able to penetrate into the skin by means of iontophoresis or to permeate through the skin.
  • the diameter of the hollow body is usually in the range of 25 nm to 1 micron. Due to their stability, those with a diameter of 100 to 300 nm are preferably used.
  • the Transfersomes® mentioned in the introduction are likewise suitable as a special active substance-containing preparation for transdermal administration and are included in the application under the term liposomes.
  • liposomes are generated by suspending suitable lipids in aqueous solution.
  • suitable lipids for example, phosphatidylcholines (lecithins), phosphatidylethanolamines or phosphatidylserines (cephalins) are used for this purpose.
  • a dispersion of approximately equal closed liposomes is formed.
  • Such liposomes can also be produced, for example, by rapidly mixing an ethanol / lipid solution with water. If the lipid is injected through a thin needle into the aqueous solution, round liposomes of about 50 nm diameter are formed.
  • film method consists of generating a transparent on the inner wall of a round bottom flask by means of rotary evaporator, transparent lipid film. After dissolution of the film in suitable buffer solution become spontaneous produced multilamellar liposomes of different sizes. If the resulting multilamellar liposomal dispersion is extruded several times under pressure through, for example, a polycarbonate membrane of defined pore size, unipolar or oligolaminular liposomes characterized by a homogeneous size distribution are obtained. In principle, these methods are known to the person skilled in the art.
  • insulin or Insulinalanolga also the transdermal absorption route can be made accessible via iontophoresis by encapsulating it by micelle formation with ionic or nonionic surfactants.
  • Micelles are the arrangement of individual molecules into a larger association of mostly colloidal order of magnitude (association colloids) with ordered structure due to intermolecular forces.
  • micelle-forming molecules are particularly surfactant molecules such as fatty acids, bile acids, alkyl sulfates, fatty alcohol sulfates, fatty alcohol ethersulfate, sulfosuccinates, ⁇ -olefinsulfonates, isethionates, alkane and alkylbenzenesulfonates, saponins, quaternary ammonium salts, more preferably sodium dodecyl sulfate or sodium cholate.
  • surfactant molecules such as fatty acids, bile acids, alkyl sulfates, fatty alcohol sulfates, fatty alcohol ethersulfate, sulfosuccinates, ⁇ -olefinsulfonates, isethionates, alkane and alkylbenzenesulfonates, saponins, quaternary ammonium salts, more preferably sodium dodecyl sulfate or sodium cholate.
  • nonionic surfactants are polyethylene glycol ethers, phenol ethoxylates and alkylolamides, particularly preferably octylphenolpoly (ethylene glycol ether) io.
  • Micelle-forming molecules are characterized by containing a hydrophobic hydrocarbon and a hydrophilic group in the molecule.
  • other molecules can be incorporated in the interior of the associate formed as a result of selective adsorption, which then wetted as in the example of soaps, as oil droplets (lipophilic phase) for water (hydrophilic phase) and thus miscible in water can be.
  • the selected surfactants must be used at least in amounts corresponding to their so-called critical micelle formation.
  • critical micelle formation In the case of insulin or Insulinalanolga once the charges are masked in the molecule, so that for iontophoretic transport processes
  • the insulin molecule is protected by the outer protective sheath of the surrounding surfactant molecules from proteolytic degradation by the skin's own proteases.
  • the active ingredient-containing preparation is present, for example, as a solution, ointment, paste, foam or gel.
  • it may also contain further auxiliaries, such as lipids, water, alcohols, gel formers, emulsifiers, stabilizers and enhancers.
  • the preparation may also contain portions of active ingredient-containing hollow body with various active ingredients.
  • short-acting insulin or insulin analogues and insulin or insulin analogues can be administered with long-term effect in one application.
  • peptide (s) or protein (s), which display the hormone- or hormone-like action, in particular insulin or insulin analogues, can be made available transdermally for a sufficiently therapeutic application .
  • at least 10 international units or at least 350 ⁇ g of insulin are preferably bioavailable.
  • the content is determined either in vitro via the residual content (HPLC) in the skin after permeation end or directly in vivo via plasma determination or determination of the blood sugar level.
  • the preparation ideally still has at least 50% of its initial active ingredient content during its transdermal passage over a period of 5 hours. In this case, the content is determined in vitro again via the residual content (HPLC) in the skin after previous extraction, in vitro as a model for in vivo.
  • the invention is also suitable for administering physiologically highly active peptides which exhibit hormone- or hormone-like action (peptide hormones), including their derivatives or conjugates having an average molecular weight Mw of 300 to 1,000,000 (Dalton).
  • peptide hormones include their derivatives or conjugates having an average molecular weight Mw of 300 to 1,000,000 (Dalton).
  • the peptide hormones are oligo-, more often still to polypeptides (up to 100 amino acids), sometimes to higher molecular weight proteins (proteohormones).
  • the peptide and protein drugs can be used as free acids or bases.
  • the active ingredient may have an average molecular weight of less than 3,000 Da.
  • agents are, in particular, Abarelix, angiotensin II, anidulafungin, antide, argipressin, azalin and azalin B, bombesin antagonist, bradykinin, buserelin, cetrorelix, cyclosporin A, desmopressin, detirelix, enkephaline (Leu, Met) ganirelix, gonadorelin , Goserelin, growth hormone secretagogue, micafungin, nafarelin, leuprolide, leuprorelin, octreotide, orntide, oxytocin, ramorelix, secretin, somatotropin, terlipressin, tetracosactide, teverelix, triptorelin, thyroliberine, thyrotropin, vasopressin.
  • the active ingredient may have an average molecular weight of 3,000 to 10,000 Da.
  • active ingredients are, in particular, calcitonin, corticotropin, endorphins, epithelial growth factor, glucagon, insulin, novoline, parathyroid hormone, relaxin, pro-somatostatin, salmon secretin.
  • the active ingredient may have an average molecular weight of more than 10,000.
  • agents are in particular interferons (alpha, beta, gamma), interleukins (IL1, IL2), somatotropin, erytropoietin, tumor necrosis factor (TNF alpha, beta), relaxin, endorphin, Dornase alpha, folic stimulating hormone (FSH), human chorion gonadotropin (HCG), Human Growth Hormone Release Factor (hGRF), Luteinizing Hormone (LH) or Epidermal Growth Factor.
  • Table 1 summarizes all in vitro permeation results.
  • the in vitro permeation measurements of the systems according to the invention were carried out on the in vitro skin model of human full skin (FIGS. 1a and 1b) with the aid of modified Franz diffusion cells, equipped as an embodiment for iontophoresis.
  • As acceptor in all cases 0.025 molar HEPES buffer solution was used (HEPES: 2- [4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazinyl] ethane sulfonic acid) adjusted to a pH of 7.4, and thermostated at 32 0 C.
  • FIG. 1a represents the in vitro experimental arrangement for the transdermal application of human insulin by combined use of iontophoresis and liposomal or micellar galenics.
  • FIG. 1b illustrates the effect of electroosmosis produced during use.
  • Ag / AgCl electrode as anode and cathode (active electrode and counter electrode).
  • Verum compartment anode or cathode present as a liposome or as a micelle.
  • Electrolyte layer as a conductivity improver for the verum part in the anode or cathode.
  • Liposomes or micelles electrically neutral or electrically negatively charged, containing human insulin.
  • electroosmosis a side effect of iontophoresis, created liquid flow, with the help of which only the insulin-containing liposomes can migrate or permeiern.
  • a DC generator was usually used (Hameg HM 7042-5, Hameg from Mainhausen, Germany), which was set to a constant current output of 500 uA / cm 2 absorption surface skin.
  • Full-area Ag / AgCl electrodes from NAIMco, Chattanooga (USA) were used as the electrode material.
  • the electrolyte reservoir of the counterelectrode (cathode or also anode) consisted of a 2% solution of hydroxypropylcellulose with 0.9% by weight addition of NaCl, which had a weight per unit area of 3 g / 30 cm 2 on a nonwoven consisting of nonwoven polyester fleece (Paramol N 260-300P, Fa.
  • the equipment as an anode or cathode was directed to the charge of the corresponding hollow body, about 200 mg of the corresponding insulin preparation were applied to the identical web of the counter electrode.
  • the edge consisted of a self-adhesive polyolefin foam ring (3M, type 1779). The duration of permeation or iontophoresis
  • Treatment was 5 hours for each of the experiments; in the case of the Transfersomes, the electrodes were each reversed after 2.5 h.
  • the contact between the cells is made by a silver wire as a bridge.
  • FIG. 2 shows the proteolytic degradation process of isolated insulin, ie the insulin is neither liposomally nor micellar encapsulated and in comparison thereto the markedly lower degradation of insulin which is protected from proteases by liposome or micelle formation.
  • FIGS. 3 and 4 show, by way of example, HPLC chromatograms of verum and placebo samples from the permeation studies for the insulin preparations, here for inventive example 1. In the placebo sample, no peak is detectable in the retention time range of insulin; Thus, the peak recognized as insulin is actually insulin, as evidenced by the chromatograms in Figure 4 (HPLC chromatogram of the corresponding standard insulin sample) and UV spectral comparison standard and verum sample (not shown here as a figure) becomes. The same could be shown for the other examples of the invention, therefore only once exemplified.
  • FIG. 3 shows insulin-liposome chromatograms (emission) of residual contents of human whole skin dissolved in 70%, 0.01 m hydrochloric acid ethanol, where verum (1) and placebo (2) are shown.
  • Table 1 Outcome summary Insulin iontophoresis experiments with various galenical preparations, each masking or masking the intrinsic charge of the insulin
  • FIG. 2 shows the proteolysis of insulin as a function of the contact time with in vitro human skin material.
  • the reduction in the micellar insulin sample (Triton-X 100 ® as a micelle-forming non-ionic surfactant) extends significantly slowed; here the insulin content is still well over 50% even after 8 hours of contact time. In this mean:
  • the same system can be used.
  • electrode material for example, full-surface Ag / AgCl electrodes from NAImco, Chattanooga (USA) are used, which are available in different sizes (1, 5 - 4 cm 2 ), are self-adhesive and equipped with a polyester fleece for holding the active ingredient preparations.
  • the active ingredient-containing preparation is housed either in the anodic or cathodic part of the iontophoresis device.
  • the electrolyte reservoir of the counterelectrode (cathode or anode), for example, again consists of a 2% solution of hydroxypropylcellulose with 0.9 wt .-% addition of sodium chloride, with a basis weight corresponding to 3 g / 30 cm 2 in or on the Application fleece of Naimco ® electrodes applied.
  • the corresponding electrodes ["Dispersive (Return) electrode] of the iontophoresis application kit (" ionto + plus ”) can also be used.
  • the permeation time or iontophoresis treatment should preferably not exceed a period of 5 hours, preferably after half the duration of the iontophoresis the electrodes are reversed polarity when externally electrically neutral hollow bodies are used, in the case of using liposomes and micelles with nonionic surfactants, the electrodes are reversed after 2.5 hours each after 5 hours of use.
  • a corresponding device As a power source with regulation or control of the current strength, a corresponding device are also used by the company NAImco.
  • Type "id 3 drug delivery device” which due to its size is fastened to the upper arm or above the wrist by means of Velcro straps, for example.
  • the electrodes are connected to the power generator via conventional cables with banana plug connection.
  • micellar preparation by means of sodium oxycholate
  • Tris / HCl buffer / glycerol / water mixture having the following composition is prepared (tris: 2-amino-2- (hydroxymethyl) -propane-1,3-diol or amino-tris ( hydroxymethyl) methane). 25.0 ml 0.5 M Tris / 1 M HCl 11, 5 mL Glycerol 63.5 mL Water
  • Inventive Example 2 Preparation of a micellar preparation by means of sodium dodecylsulfate The preparation is analogous to Invention Example 1 with the difference that instead of sodium oxycholate 2 g of sodium dodecyl sulfate are added. The batch is again stirred until complete dissolution of the insulin or for at least one hour at room temperature and then used directly for the Permeationsexperimente.
  • micellar preparation by Triton X-100 ® is prepared analogously to the invention example 1 with the difference that instead of sodium Oxycholat 323.5 mg Triton X-100 ® (corresponding to 5 mmol or 0.3%) are introduced , where only the Triton X-100 ® must be submitted, then it is filled with the buffer glycerol mixture.
  • the preparation is analogous to Invention Example 1 with the difference that no sodium oxycholate is entered.
  • the mixture is stirred again until complete dissolution of the insulin or for at least one hour at room temperature.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft lontophoretische Vorrichtung und eine wirkstoffhaltige Zubereitung zur transdermalen Abgabe von Wirkstoffen, insbesondere von Human-Insulin. Beispielweise wird somit Insulin, ein blutzuckersenkendes, den Glykogenabbau hemmendes Hormon der Bauchspeicheldrüse, als wichtigstes Medikament für die Therapie der Krankheit Diabetis mellitus, der transdermalen Resorptionsroute zugänglich gemacht.

Description

ZUBEREITUNG UND IONTOPHORETISCHE VORRICHTUNG FÜR DIE TRANSDERMALE
ANWENDUNG VON WIRKSTOFFEN
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zubereitung und lontophoretische Vorrichtung zur transdermalen Abgabe von Wirkstoffen, insbesondere von Human-Insulin.
Insulin, ein blutzuckersenkendes, den Glykogenabbau hemmendes Hormon der Bauchspeicheldrüse, ist das wichtigste Medikament für die Therapie der Krankheit Diabetis mellitus, einer Zuckerverwertungsstörung infolge relativen oder absoluten Mangels an Insulin mit begleitender Störung des Fett- und Eiweißstoffwechsels sowie Schäden an Leber, Blutgefäß- und Nervensystem.
Aufgrund seiner chemischen Natur ist Insulin ein Peptid und kann deshalb nur über parenterale Wege appliziert werden, in denen keine proteolytischen Prozesse stattfinden, die unweigerlich zu einer Zersetzung des Insulins führen würden. Eine Verabreichung über den Gastrointestinaltrakt ist ungeeignet. Als bevorzugter Applikationsweg für Insulin hat sich seit dessen Einführung die subkutane Injektion durchgesetzt, auch weil sie relativ kostengünstig und vom Patienten gut selber durchführbar ist. Neben der Infektionsgefahr, gibt es weitere Probleme für Patienten, die unter einer sogenannten Spritzenphobie leiden. Deshalb wurde in den letzten Jahrzehnten nach anderen parenteralen Abgabemöglichkeiten für Insulin gesucht. Zuletzt wurde im Jahr 2003 ein Inhalationssystem von Insulin für den pulmonalen
Resorptionsweg vorgestellt, jedoch wurde dieses System nach seiner Einführung sehr schnell wieder vom Markt genommen. Ein anderer Weg, der in den letzten Jahren immer wieder Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten war, ist die transdermale Resorptionsroute. Da das Insulinmolekül aufgrund seiner physikochemischen Eigenschaften die Hautpermeations-barriere nicht überwinden kann, mit 5700 Dalton hat es z.B. ein viel zu großes Molekülgewicht, hat man versucht, Insulin mittels liposomaler Zubereitungen in Form sogenannter Transfersomen® durch die Haut in den Blutkreislauf zu bringen. [1] Transfersomen® sind bestimmte Lipidvesikel, d.h. geschlossene Hohlkugeln im Nanometerbereich, bestehend aus einer oder mehreren Lipiddoppelschichten, wobei hochgereinigtes Lecithin als Phospholipid den Grundbaustein bzw. das Grundgerüst der kugelförmigen Membran bildet. Transfersomen® weisen gegenüber ihren aufbauver-wandten Liposomen eine hohe Membranflexibilität und damit eine starke Liposomen-deformierbarkeit aus, die es ihnen scheinbar ermöglicht, sogar in Poren einzudringen, die viel kleiner sind als sie selbst. Da sowohl die Innenräume der kugelförmigen Transfersomen® als auch die Innenräume der Membranen selbst mit Arzneistoffen beladen werden können, stellen Transfersomen® als eine Art „Shuttle" eine interessante galenische Darreichungsform für die dermale oder transdermale Transportroute dar.
Ob Liposomen bzw. Transfersomen® tatsächlich zu einer verstärkten dermalen Wirkstoffpenetration gegenüber herkömmlicher galenischer Zubereitungen führen, ist aber in der Fachliteratur sehr umstritten und wird auch teils mit konträren Beispielen belegt. So zeigten die Autoren in [2], dass gerade große hydrophile Moleküle, wie das Protein Insulin, Wachstumshormone oder Cyclosporin nicht mittels Transfersomen® in die Haut penetrieren können. Eigene in vitro-Permeationsstudien mit Insulin, gekapselt in einer transfersomähnlichen Zubereitung, konnten keinen Beweis für eine „Shuttle'-Wirkung erbringen; weder im Akzeptorteil unter der Haut (Franz-Diffusionszelle) noch in der Haut selbst konnten messbare Spuren von Insulin (Massenspektroskopie) gefunden werden. Die Aussage der Autoren in [1] darf auch deshalb bezweifelt werden, da eine humane Klinikstudie mit liposomal zubereitetem Insulin für die transdermale Applikation, durchgeführt von der Anmelderin, ein negatives Ergebnis zu Tage brachte. [3]
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und Peptide oder Proteine, insbesondere große hydrophile Moleküle, wie beispielsweise Wachstumshormone oder Cyclosporin und insbesondere das Protein Insulin, effektiv, aber auch kostengünstig in geeigneter Weise für die transdermale Verabreichung zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kit umfassend eine lontophorese-Vorrichtung und eine wirkstoffhaltige Zubereitung, wobei die wirkstoffhaltige Zubereitung geschlossene Hohlkörper enthält, welche als Liposomen oder Micellen vorliegen und einen Wirkstoff aus der Gruppe der Peptide oder Proteine enthalten.
Um so überraschender konnte in der vorliegenden Erfindung gezeigt werden, dass beispielsweise liposomal verkapseltes Insulin in einer Zubereitung der transdermalen Resorptionsroute zugänglich gemacht werden kann, indem man das liposomal verkapseltes Insulin über einen „elektrischen Antrieb", beispielsweise durch lontophorese, in die Haut penetrieren bzw. durch die Haut permeieren lässt, obwohl die lontophorese als effektivste Methode der transdermalen Permeationssteigerung geladener Arzneistoffe gerade für Insulin nicht anwendbar ist. [4]
Der isoelektrische Punkt (isoelektrischer Punkt = pH-Wert, an dem Ladungsausgleich vorliegt, d.h. die Konzentration des Anions ist gleich der des Kations eines Ampholyten) von Insulin liegt bei einem pH-Wert von 5,4; d.h. bei einem pH-Wert < 5,4 trägt das Insulin-Molekül eine positive Ladung (= Kation), während es bei einem pH-Wert > 5,4 negativ (= Anion) geladen ist. Da in der Haut ein pH-Gradient existiert, auf der Hautoberfläche liegt ein pH-Wert von 5,2 vor, der sich immer mehr dem physiologischen pH-Wert von 7,4 annähert, je tiefer man sich durch die Haut in
Richtung Körperinneres bzw. Blutgefäße bewegt, würde das Insulinmolekül während einer transdermalen Permeationsroute unweigerlich den Ladungszustand wechseln. Die daraus folgende Konsequenz ist ein Transportstopp der transdermalen Passage; wobei das Insulin sogar wieder in Richtung hautseitig applizierten Wirkstoffteil zurückwandern würde.
Angenommen, der pH-Wert im Insulin wäre auf 4,0 eingestellt, würde Insulin als Kation vorliegen und könnte zunächst in die Haut penetrieren, vorausgesetzt, die Aktiv- Elektrode über dem Insulin ist als positive Elektrode (= Anode) geschaltet.
Durch den pH-Gradienten in der Haut wird das Insulin-Molekül aber zunächst neutral, der isoelektrische Punkt liegt ja bei einem pH von 5,4, um dann sogar zunehmend negativ geladen zu werden. Dadurch kann die elektromotorische Antriebskraft der lontophorese im Sinne einer Permeation durch die Haut nicht mehr wirken; im Gegenteil, das jetzt negativ geladene Insulin müsste nach den Gesetzen der Elektromigration wieder in Richtung der positiven Elektrode und damit zum Wirkstoffreservoir zurück wandern.
Im umgekehrten Fall, d.h. die Aktiv-Elektrode über dem Insulin wäre als negative Elektrode (= Kathode) geschaltet und der pH-Wert der Insulin-Zubereitung ist gleich oder geringfügig > 7 (ab einem pH-Wert von >8,5 treten Hautreizungen auf) , so dass Insulin negativ geladen wäre, sind die Wanderungs- bzw. Transportverhältnisse ähnlich; das Insulin-Molekül würde schon in der äußersten Hautschicht, dem Stratum corneum oder Hornhaut, als neutrales Molekül vorliegen und nicht mehr weiterpenetrieren können. Für einen Stofftransport mittels lontophorese ist es unerlässlich, dass die zu transportierenden Wirkstoffe geladen sind. Im Falle von Peptiden gilt, dass sich nur solche als transdermale Kandidaten für die lontophorese eignen, deren isoelektrischer Punkt bei einem pH < 4,0 oder > 8,0 liegt. [4]
Im Fall der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch überwunden, dass zum einen das liposomal verkapseltes Insulin während der transdermalen Penetrationsroute keine Änderung seiner Ladungsverhältnisse erfährt, es ist ja verkapselt und damit elektrisch abgeschirmt und zum anderen für den eigentlichen Transport-Mechanismus vermutlich nicht die Elektromigration der lontophorese (Wanderung geladener Teilchen zu ihren entgegengesetzt geladenen Elektroden ) ausgenutzt wird, sondern die sogenannte Elektroosmose, ein Prozess, die als Begleiterscheinung bzw. Nebenprodukt beim Anlegen eines elektrischen Feldes auf der Haut entsteht. Durch den unterschiedlichen Wassergehalt in den einzelnen Hautschichten bildet sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes ein Potentialgradient aus, der die Permeabilität der Haut erhöht und die Ausbildung eines Flüssigkeitsstromes durch die Haut hindurch bewirkt. Dieser wird wiederum dafür verantwortlich gemacht, dass während der lontophorese auch ungeladene, elektrische neutrale Moleküle, wie beispielsweise liposomales Insulin verstärkt in die Haut penetrieren können [5].
Allein mittels lontophorese ist die transdermale Route von Insulin oder Insulinanaloga auch deshalb sehr erschwert und ohne therapeutische Relevanz [6], da proteolytische Zersetzungsreaktionen durch in der Haut vorkommende Proteasen eine große Rolle spielen. In Figur 2 wird beispielsweise der Abbau von Insulin in einer mittels Ultra- Turrax-Behandlung zerkleinerten Humanhautprobe unter der Einwirkung von hauteigenen Proteasen gezeigt. Nach 8 Stunden ist de facto kein Insulin mehr nachweisbar. Es ist deshalb unerlässlich, Insulin während seiner transdermalen Resorptionsroute insbesondere auch vor dem Angriff peptidspaltender Proteasen zu schützen. Als Liposomen werden kugelförmige oder ovoide Gebilde aus einer oder mehreren konzentrischen Lipid-Doppelschichten mit wässrigem Innenraum verstanden, sogenannte Lipidvesikel.
Die Form der Liposomen ist für den Gegenstand der Erfindung letztendlich unerheblich und kann von der Kugelform deutlich abweichen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Liposomen und Micellen als Hohlkörper verstanden, die in der Lage sind, mittels Jontophorese in die Haut zu penetrieren bzw. durch die Haut zu permeieren. Der Durchmesser der Hohlkörper liegt üblicherweise im Bereich von 25 nm bis 1 μm. Aufgrund ihrer Stabilität werden bevorzugt solche mit einem Durchmesser von 100 bis 300 nm eingesetzt.
Die im Vortext angesprochenen Transfersomen® sind im Sinne dieser Erfindung ebenfalls als spezielle wirkstoffhaltige Zubereitung für die Transdermale Verabreichung geeignet und werden unter dem Begriff Liposomen in der Anmeldung mitgeführt. Beispielsweise ist die Herstellung von Transfersomen® in der DE 44 47 287 C1 angegeben, deren Offenbarungsinhalt Bestandteil dieser Beschreibung ist. Üblicherweise werden Liposomen durch Suspendieren geeigneter Lipide in wäßriger Lösung erzeugt. Dazu werden beispielsweise Phosphatidylcholine (Lecithine), Phosphatidylethanolamine oder Phosphatidylserine (Kephaline) eingesetzt. Durch Behandlung dieser Mischung mit Ultraschall entsteht eine Dispersion von ungefähr gleich großen geschlossenen Liposomen. Solche Liposomen lassen sich beispielsweise auch dadurch erzeugen, daß man eine Ethanol/Lipid-Lösung rasch mit Wasser mischt. Wird das Lipid durch eine dünne Nadel in die wässrige Lösung eingespritzt, entstehen runde Liposomen von ca. 50 nm Durchmesser.
Eine weitere Methode (Filmmethode) besteht durch Erzeugung eines auf der Innenwand eines Rundkolbens mittels Rotationsverdampfer homogenen, transparenten Lipidfilms. Nach Auflösen des Films in geeigneter Pufferlösung werden spontan multilamellare Liposomen unterschiedlicher Größe erzeugt. Wenn die resultierende multilamellare Liposomen-Dispersion mehrfach unter Druck durch beispielsweise eine Polycarbonatmembran mit definierter Porengröße extrudiert wird, erhält man uni- oder oligolamellare Liposomen, die durch eine homogene Größenverteilung gekennzeichnet sind. Grundsätzlich sind diese Methoden dem Fachmann bekannt.
Des Weiteren konnte überraschend festgestellt werden, dass Insulin oder Insulinalanolga außerdem der transdermalen Resorptionsroute über lontophorese zugänglich gemacht werden kann, indem man es durch Micellbildung mit ionischen oder auch nichtionischen Tensiden kapselt. Unter Micellen versteht man die Anordnung von einzelnen Molekülen zu einem größeren Verband von meist kolloidaler Größenordnung (Assoziationskolloiden) mit geordneter Struktur infolge zwischenmolekularer Kräfte.
Als micellbildende Moleküle kommen besonders Tensidmoleküle wie beispielsweise Fettsäuren, Gallensäuren, Alkylsulfate, Fettalkoholsulfate, Fettalkohol-ethersulfate, Sulfosuccinate, α-Olefinsulfonate, Isethionate, Alkan- und Alkylbenzen-sulfonate, Saponine, quartäre Ammoniumsalze, besonders bevorzugt Natrium-Dodecylsulfat oder Natrium-Cholat.
Als Beispiele für nichtionogene Tenside kommen Polyethylenglycolether, Phenol- ethoxylate und Alkylolamide in Betracht, besonders bevorzugt Octylphenolpoly(ethylenglycolether)io. Micellbildende Moleküle zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen hydrophoben Kohlenwasserstoff und eine hydrophile Gruppe im Molekül enthalten. Im Fall der Herausbildung von Kugel- oder Stäbchenmicellen können im Inneren des gebildeten Assoziates andere Moleküle infolge selektiver Adsorption eingelagert werden, die dann wie im Beispiel von Seifen, als Öltröpfchen (lipophile Phase) für Wasser (hydrophile Phase) benetzbar und damit in Wasser mischbar gemacht werden können.
Für eine wirksame Micellbildung müssen die ausgewählten Tenside mindestens in solchen Mengen eingesetzt werden, die ihrer sogenannten kritischen Micellbildung entsprechen. Im Fall von Insulin oder Insulinalanolga werden einmal die Ladungen im Molekül überdeckt bzw. maskiert, so dass der für iontophoretische Transportvorgänge durch Humanhaut ungünstige isoelektrische Punkt ausgeschaltet wird und zum anderen das Insulinmolekül durch die äußere Schutzhülle der es umgebenden Tensidmoleküle vor dem proteolytischen Abbau durch hauteigene Proteasen geschützt ist.
Die wirkstoffhaltige Zubereitung liegt beispielsweise als Lösung, Salbe, Paste, Schaum oder Gel vor. Sie kann neben den wirkstoffhaltigen Hohlkörpern noch weitere Hilfsstoffe wie Lipide, Wasser, Alkohole, Gelbildner Emulgatoren, Stabilisatroren und Enhancer enthalten. Die Zubereitung kann auch Anteile wirkstoffhaltiger Hohlkörper mit verschiedenen Wirkstoffen enthalten. Damit kann beispielsweise kurzwirksames Insulin bzw. Insulinanaloga und Insulin bzw. Insulinanaloga mit Langzeitwirkung in einer Anwendung verabreicht werden.
Erst durch die Kombination von lontophorese sowie liposomaler und/oder micellbildender Galenik gelingt es Peptid(e) oder Protein(e), die die Hormon- oder Hormon-ähnliche Wirkung entfalten, insbesondere Insulin oder Insulinanaloga, transdermal für eine hinreichend therapeutische Anwendung verfügbar zu machen. Bevorzugt sind erfindungsgemäß mindestens 10 internationale Einheiten oder mindestens 350 μg an Insulin bioverfügbar. Die Gehaltsbestimmung erfolgt entweder in vitro über den Restgehalt (HPLC) in der Haut nach Permeationsende oder direkt in vivo über Plasmabestimmung bzw. Bestimmung des Blutzuckerspiegels. Die Zubereitung weist idealerweise während seiner transdermalen Passage in einem Zeitraum von 5 Stunden noch mindestens 50% von seinem Ausgangsgehalt an Wirkstoff auf. Die Gehaltsbestimmung erfolgt hier in vitro wieder über den Restgehalt (HPLC) in der Haut nach vorgeschalteter Extraktion, wobei in vitro als Modell für in vivo steht.
Neben der transdermalen Verabreichung von Insulin oder Insulinanaloga eignet sich die Erfindung gleichfalls zur Verabreichung physiologisch hochaktiver Peptide, die Hormon- oder Hormon-ähnliche Wirkung entfalten (Peptid-Hormone), einschließlich deren Derivate oder Konjugate mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 300 bis 1.000.000 (Dalton). Im Allgemeinen handelt es sich bei den Peptid-Hormonen um Oligo-, häufiger noch um Polypeptide (mit bis zu 100 Aminosäuren), zuweilen auch um höhermolekulare Proteine (Proteohormone). Die Peptid- und Protein-Wirkstoffe können als freie Säuren oder Basen eingesetzt werden.
Der Wirkstoff kann ein mittleres Molekulargewicht von kleiner 3.000 Da haben. Beispiele für solche Wirkstoffe sind insbesondere Abarelix, Angiotensin II, Anidulafungin, Antide, Argipressin, Azalin und Azalin B, Bombesin-Antagonist, Bradykinin, Buserelin, Cetrorelix, Ciclosporin A, Desmopressin, Detirelix, Enkephaline (Leu-, Met-) Ganirelix, Gonadorelin, Goserelin, Growthhormone-Secretagogue, Micafungin, Nafarelin, Leuprolide, Leuprorelin, Octreotid, Orntide, Oxytocin, Ramorelix, Sekretin, Somatotropin, Terlipressin, Tetracosactid, Teverelix, Triptorelin, Thyroliberin, Thyrotropin, Vasopressin.
Der Wirkstoff kann ein mittleres Molekulargewicht von 3.000 bis 10.000 Da haben. Beispiele für solche Wirkstoffe sind insbesondere Calcitonin, Corticotropin, Endorphine, Epithelial growth factor, Glucagon, Insulin, Novolin, Parathyroid hormon, Relaxin, Pro- Somatostatin, Salmon Secretin.
Der Wirkstoff kann ein mittleres Molekulargewicht von mehr als 10.000 haben. Beispiele für solche Wirkstoffe sind insbesondere Interferone (alpha, beta, gamma), Interleukine (IL1 , IL2), Somatotropin, Erytropoietin, Tumornekrosefaktor (TNF alpha, beta), Relaxin, Endorphin, Dornase alpha, Folikel stimulierendes Hormon (FSH), Human chorion gonadotropin (HCG), Human Growth Hormone Release factor (hGRF), Luteinisierendes Hormon (LH) oder Epidermal Growth Factor.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Tabelle 1 , Figuren 1-4 und Beispielen 0-4 weiter erläutert.
Tabelle 1 enthält die Zusammenfassung aller in vitro-Permeationsergebnisse. Die in vitro-Permeationsmessungen der erfindungsgemäßen Systeme wurden am in vitro-Hautmodell Human-Vollhaut (Figur 1a und 1 b) mit Hilfe modifizierter Franz- Diffusionszellen, ausgestattet als Ausführung für die lontophorese, durchgeführt. Als Akzeptormedium diente in allen Fällen 0,025 molare HEPES-Pufferlösung (HEPES: 2- [4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]-ethansulfonsäure), eingestellt auf einen pH-Wert von 7,4 und thermostatisiert auf 32 0C. Figur 1a stellt die in vitro - Versuchsanordnung für die transdermale Applikation von Human-Insulin mittels kombinierter Anwendung von lontophorese und liposomaler oder micellarer Galenik dar. Figur 1 b stellt den bei der Anwendung erzeugten Effekt der Elektroosmose dar.
Darin sind:
(1 ) Ag/AgCI-Elektrode als Anode und Kathode (Aktiv-Elektrode und Gegenelektrode). (2) Verum-Kompartiment Anode bzw. Kathode, als Liposom oder als Micelle vorliegend.
(3) Elektrolyt-Kompartiment Kathode bzw. Anode, wirkstofffrei.
(4) Elektrolyt-Schicht, als Leitfähigkeitsverbesserer für den Verum-Teil in der Anode bzw. Kathode. (5) Selbstklebender Haftring mit Auftrags-Vlies für die Wirkstoff-Aufnahme.
(6) Oberer Teil der Humanhaut (Epidermis mit nichtvorgeschädigtem Stratum corneum)
(7) Liposomen oder Micellen, elektrisch neutral oder elektrisch negativ geladen, Human-Insulin enthaltend. (8) Durch Elektroosmose, ein Nebeneffekt der lontophorese, geschaffener Flüssigkeitsstrom, mit dessen Hilfe erst die Insulin enthaltenden Liposomen hindurchwandern bzw. permeiern können.
(9) Dermis mit Blutkapillargefäßen zum systemischen Abtransport des transdermal applizierten Wirkstoffes.
Als Stromquelle wurde üblicherweise ein Gleichstrom-Generator benutzt (Hameg HM 7042-5, Fa. Hameg aus Mainhausen, Deutschland), der auf eine konstante Stromstärkeabgabe von 500 μA/cm2 Resorptionsfläche Haut eingestellt wurde. Als Elektrodenmaterial wurden vollflächige Ag/AgCI-Elektroden der Fa. NAImco, Chattanooga (USA) eingesetzt. Das Elektrolytreservoir der Gegenelektrode (Kathode oder auch Anode) bestand aus einer 2%igen Lösung von Hydroxypropylcellulose mit 0,9 Gew% Zusatz von NaCI, die mit einem Flächengewicht von 3 g/30 cm2 auf ein Vlies, bestehend aus ungewebtem Polyestervlies (Paramol N 260-300P, Fa. Lohmann & Rauscher, Neuwied, Deutschland), aufgetragen wurde. In das Anoden- bzw. Kathodenreservoir, die Ausstattung als Anode oder Kathode richtete sich nach der Ladung des entsprechenden Hohlkörpers, wurden ca. 200 mg der entsprechenden Insulinzubereitung auf das identische Vlies von der Gegenelektrode aufgebracht. Der Rand bestand zwecks Fixierung auf der Haut aus einem selbstklebenden Schaumring aus Polyolefinen (3M, Typ 1779). Die Permeationsdauer bzw. lontophorese-
Behandlung betrug bei allen Versuchen jeweils 5 Stunden; im Fall der Transfersomen wurden die Elektroden jeweils nach 2,5 h umgepolt. Der Kontakt zwischen den Zellen wird durch einen Silberdraht als Brücke hergestellt.
Nach Permeationsende wurde die Haut einer Restgehaltsbestimmung auf Insulin unterzogen, in dem sie zunächst mit Hilfe einer Schere in mehrere kleine Teile geschnitten, dann für 5 Stunden unter Schütteln in 70 %igem salzsauren Ethanol extrahiert wurde, um anschließend mittels einer spezifischen HPLC-Methode für Insulin untersucht zu werden. Um zu zeigen, dass Insulin auch wirklich die Haupt- permeationsbarriere der menschlichen Haut, das Stratum corneum, überwunden hat, wurde die Haut für die Restgehaltsbestimmung dahingehend vorbereitet, dass das Stratum corneum mittels des sogenannten „tape Strippings" [7] vor der Extraktion von Insulin aus der Hautprobe entfernt wurde. Um außerdem die Selektivität des eingesetzten analytischen Verfahrens und den Wahrheitsgrad des detektierten Insulins zu unterstreichen, wurden die in vitro-Permeationversuche jeweils mit Verum- und Placeboprobe (gleiche galenische Zubereitung ohne Wirkstoff) durchgeführt.
Figur 2 zeigt den proteolytischen Abbauprozess von isoliertem Insulin, d.h. das Insulin ist weder liposomal noch micellar verkapselt und im Vergleich dazu den deutlich geringeren Abbau von Insulin, das durch Liposom- bzw. Micellbildung vor Proteasen geschützt ist. Figur 3 und 4 zeigen beispielhaft HPLC-Chromatogramme von Verum- und Placebo- Proben aus den Permeationsstudien für die Insulin-Zubereitungen, hier für Erfindungsbeispiel 1. In der Placebo-Probe ist im Retentionszeitbereich von Insulin kein Peak erkennbar; somit handelt es sich um den als Insulin erkannten Peak tatsächlich um Insulin, was durch die Chromatogramme in Figur 4 (HPLC-Chromatogramm der entsprechenden Insulin-Standardprobe) und UV-Spektrenvergleich Standard- und Verum-probe (hier nicht als Figur gezeigt) zusätzlich belegt wird. Das Gleiche konnte für die übrigen Erfindungsbeispiele gezeigt werden, deshalb nur einmal beispielhaft aufgeführt.
Figur 3 zeigt Insulin-Liposomen -Chromatogramme (Emission) von Restgehalte Humanvollhaut, gelöst in 70%igen, 0,01 m salz- saurem Ethanol, wobei Verum (1 ) und Placebo (2) dargestellt ist.
Figur 4 zeigt Insulin-Standard- und Insulin-Liposomen-Chromatogramme (Emission) Restgehalte Humanvollhaut, gelöst in 70%igen, 0,01 m salzsaurem Ethanol, wobei Insulin-Standardverdünnung SV3, c=11 ,01 μg/ml (1 ) und Verum (2) dargestellt ist.
Tab.1 : Ergebnisübersicht Insulin-Iontophorese-Versuche mit verschiedenen galenischen Zubereitungen, die Eigenladung des Insulins jeweils überdeckend bzw. maskierend
I1 - Schaltung des Verum-Kompartimentes als Kathode, da das Vehikel nach außen eine negative Ladung trägt.
I2- Schaltung des Verum-Kompartimentes zunächst als Kathode, dann nach 2,5h Umpolen als Anode, da das Vehikel nach außen elektro-neutral ist.
Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, zumindest für die Erfindungsbeispiele 1-3 eine transdermale Therapie für Diabetes mellitus Typ 1 mit akzeptablen TTS-Größen <~100 cm2 durchführen zu können. Insbesondere zur Behandlung einer chronischen Stoffwechselstörung (Diabetes mellitus), die auf einen Mangel an Insulin oder herabgesetzter Insulin-Wirkung beruht, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Gegenstand hervorragend behandeln.
Zur transdermalen Verabreichung von Insulin oder Insulinanaloga wird durch folgende
Verfahrensschritte gekennzeichnet: a) Herstellung einer wirkstoffhaltigen Zubereitung enthaltend Insulin oder
Insulinanaloga in geschlossenen Hohlkörper, wobei die Hohlkörper als Liposomen oder Micellen vorliegen. b) Aufbringen der Zubereitung zusammen mit der lontophorese-Vorrichtung auf die Haut c) Durchführung der lontophorese
Figur 2 zeigt die Proteolyse von Insulin in Abhängigkeit von der Kontaktzeit mit in vitro- Humanhautmaterial. Der Einfluß von hauteigenen Proteasen auf den Abbau von Insulin, nachdem eine Insulin-Pufferlösung mit definiertem Gehalt zusammen mit in vitro-Humanhaut-Stanzen (24 cm2), die mittels eines Ultra-Turrax-Dispergiergerätes zerkleinert wurden, über einen Zeitraum von 8h durch Rühren in Kontakt waren, ist deutlich zu erkennen. Der Abbau in der micellaren Insulin-Probe (Triton-X 100® als micellbildendes nichtionisches Tensid) verläuft deutlich verlangsamt; hier liegt der Insulin-Gehalt selbst nach 8 Stunden Kontaktzeit noch deutlich über 50 %. Darin bedeuten:
A Referenzlösung B, C Insulin unverkapselt D Insulin micellar verkapselt
Als technische Ausführungsform in der Praxis kann im Prinzip, wie weiter oben für die in vitro-Permeations- bzw. Resorptionsstudien beschrieben, das gleiche System eingesetzt werden. Als Elektrodenmaterial werden beispielsweise vollflächige Ag/AgCI-Elektroden der Fa. NAImco, Chattanooga (USA) eingesetzt, die wahlweise in verschieden Größen (1 ,5 - 4 cm2) angeboten werden, selbstklebend und mit einem Polyestervlies zur Aufnahme der Wirkstoffzubereitungen ausgestattet sind. Die wirkstoffhaltige Zubereitung ist entweder im anodischen oder kathodischen Teil der lontophorese-Vorrichtung untergebracht.
Das Elektrolytreservoir der Gegenelektrode (Kathode oder auch Anode) besteht beispielsweise wiederum aus einer 2%igen Lösung von Hydroxypropylcellulose mit 0,9 Gew.-% Zusatz von Natriumchlorid , die mit einem Flächengewicht entsprechend von 3 g/30 cm2 in bzw. auf das Auftragsvlies der Naimco®-Elektroden aufgetragen. Als Gegenelektroden beispielsweise können auch die entsprechenden Elektroden [„Dispersive (Return) electrode] des lontophorese-Applikationskits („ionto+plus Hl- Performance") von NAImco verwendet werden. Diese sind bereits mit einem pufferhaltigen und leitfähigen sowie selbstklebenden Polymer ausgestattet. Die Permeationsdauer bzw. lontophorese-Behandlung sollte vorzugsweise einen Zeitraum von 5 Stunden nicht überschreiten. Vorzugsweise werden nach der Hälfte der Dauer der lontophorese die Elektroden umgepolt, wenn nach außen elektrisch neutrale Hohlkörper eingesetzt werden. Im Fall der Verwendung von Liposomen und Micellen mit nichtionischen Tensiden werden die Elektroden bei einer Anwendung von 5 Stunden demgemäß jeweils nach 2,5 Stunden umgepolt.
Als Stromversorgungsquelle mit Regelung bzw. Steuerung der Stromstärke werden ein entsprechendes Gerät ebenfalls der Fa. NAImco eingesetzt. Typenbezeichnung „id3 drug delivery device", das aufgrund seiner Größe mittels Klettverschlüssen beispielsweise am Oberarm oder oberhalb des Handgelenkes befestigt wird. Die Elektroden werden mit dem Stromgenerator über herkömmliche Kabel mit Bananensteckeranschluß verbunden.
Erfindungsbeispiel 1 : Herstellung einer micellaren Zubereitung mittels Natrium- Oxycholat
Zunächst wird ein Tris/HCI-Puffer/Glycerin/Wasser-Gemisch (pH 6,8) mit folgender Zusammensetzung hergestellt (Tris: 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-propan-1 ,3-diol bzw. Amino-tris(hydroxymethyl)-methan). 25,0 ml 0,5m Tris/1 m HCl 11 ,5 ml Glycerin 63,5 ml Wasser
In dieses Gemisch werden dann 366 mg Natrium-Oxycholat, entspricht 8,5 mmol, eingetragen und gerührt, bis eine klare Lösung entstanden ist (Lösung A). Anschließend werden ca. 100 mg Human-Insulin in einen 10 ml-Meßkolben eingewogen und mit der Lösung A aufgefüllt. Der Ansatz wird bis zum vollständigen Auflösen des Insulins bzw. für mindestens eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und dann direkt für die Permeationsexperimente verwendet.
Erfindungsbeispiel 2: Herstellung einer micellaren Zubereitung mittels Natrium- Dodecylsulfat Die Herstellung erfolgt analog Erfindungsbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass anstelle von Natrium-Oxycholat 2 g Natrium-Dodecylsulfat eingetragen werden. Der Ansatz wird wieder bis zum vollständigen Auflösen des Insulins bzw. für mindestens eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und dann direkt für die Permeationsexperimente verwendet.
Erfindungsbeispiel 3: Herstellung einer micellaren Zubereitung mittels Triton X-100® Die Herstellung erfolgt analog Erfindungsbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass anstelle von Natrium-Oxycholat 323,5 mg Triton X-100® (entspricht 5 mmol oder 0,3%) eingetragen werden, wobei erst das Triton X-100® vorgelegt werden muß, danach erfolgt das Auffüllen mit dem Puffer-Glycerin-Gemisch.
Des Weiteren werden anstelle von 100 mg Human-Insulin nur 15,4 mg in einem 100 ml Meßkolben eingewogen und mit dem Triton X-100®-haltigen Puffer-Glycerin-Gemisch (Triton X-100® = Octylphenolpoly(ethylenglycolether)-ιo) aufgefüllt. Der Ansatz wird wieder bis zum vollständigen Auflösen des Insulins bzw. für mindestens eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und dann direkt für die Permeationsexperimente verwendet.
Erfindungsbeispiel 4: Herstellung einer liposomalen Zubereitung mittels L-α- Phosphatidylcholin nach der Filmmethode [8]
Zunächst werden 187,2 mg L-α-Phosphatidylcholin (Lecithin) in 10 ml Methanol gelöst. 2,5 ml dieser Lipidstammlösung werden anschließend mittels einer Eppendorf-Pipette in einen 50ml-Rundkolben überführt, die Spitze wird dann noch 2x mit je 2,5 ml Methanol nachgespült. Durch Abziehen des Methanols am Rotationsverdampfer
(40 0C, Drehstufe 4-5, es darf kein Methanolgeruch mehr wahrnehmbar sein) entsteht ein transparenter Lipidfilm, der im Hochvakuum (p = 0,05 mbar) für 2 Stunden nachgetrocknet wird, um jegliche Lösungsmittelrückstände zu entfernen. In den Rundkolben werden dann 2 ml einer 0,1 %igen insulinhaltigen Pufferlösung pipettiert, die sich wie folgt zusammensetzt:
10 mmol HEPES und 150 mmol NaCI, eingestellt mit 1 n NaOH auf pH 7,4 5 mg Human-Insulin werden in 5 ml dieser Pufferlösung unter einstündigem Rühren gelöst. Der Rundkolben mit der Insulinhaltigen Pufferlösung wird über Nacht mit 240 Umdrehungen pro Minute auf einer Schüttelmaschine geschüttelt. Vergleichsbeispiel 0: Herstellung einer insulinhaltigen Pufferlösung ohne Micell- und/oder Liposomenbildung
Die Herstellung erfolgt analog Erfindungsbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass kein Natrium-Oxycholat eingetragen wird. Der Ansatz wird wieder bis zum vollständigen Auflösen des Insulins bzw. für mindestens eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt.
Von allen Ansätzen (Vergleichsbeispiel 0 und Erfindungsbeispiele 1 - 4) wurden entsprechende Zubereitungen ohne Human-Insulin (Placebo-Ansätze) hergestellt, die zusammen mit den jeweiligen Verum-Ansätzen in den iontophoretischen in vitro- Permeationsexperimenten getestet wurden (als Insulin-Negativ-Kontrolle bzw. Nachweis der Selektivität der verwendeten analytischen HPLC-Methode für die Restgehaltsbestimmung von Insulin in der Haut).
Quellennachweis
[1] G. Cevc / Drug Delivery across the skin. Exp. Opin. Invest. Drugs 6, S. 1887-
1937 (1997) [2] H.Schreier, J.Bouwstra / Liposomes and niosomes as topical drug carriers: dermal and transdermal drug delivery. J. Contr. ReI. 30, S. 1-155 (1994) [3] LTS-Klinikstudie Eutra CT Nr.: 2004-004043-21
[4] Y.N. Kalia et al. / Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 619 - 658 [5] R.R.Burnette / lontophoresis, in: Transdermal Drug Delivery - Develop-mental
Issues and Research Initiatives, (Eds.) J.Hadgraft and R.H.Guy, Marcel Dekker
Verlag New York, 247 - 292 (1989) [6] L. Langkjaar et al. / lontophoresis of monomeric insulin analogues in vitro:
Effects of insulin Charge across skin pre-treatment. J. controlled Release 51 : S.
42 - 56 (1998) [7] C. Herkenne et al. / In vivo Methods fort he Assessment of Topical Drug
Bioavailability: Pharm. Res., Vol. 25, No. 1 , S. 87 - 103 (2008) [8] A. Bangham / Diffusion of Univalent ions across the lamellae of swollen phospholipids: J Mol Biol 13(1 ): 238-252 (1965)

Claims

Patentansprüche
1. Kit umfassend eine lontophorese-Vorrichtung und eine wirkstoffhaltige Zubereitung, wobei die wirkstoffhaltige Zubereitung geschlossene Hohlkörper enthält, welche als Liposomen oder Micellen vorliegen und einen Wirkstoff aus der Gruppe der Peptide oder Proteine enthalten.
2. Kit nach Anspruch 1 , wobei die wirkstoffhaltige Zubereitung als Lösung, Salbe, Paste, Schaum oder Gel vorliegt.
3. Kit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wirkstoff in der Zubereitung ein Peptid- Hormon oder ein Proteo-Hormon, insbesondere Insulin oder ein Insulinanaloga ist.
4. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens 10 internationale Einheiten oder mindestens 350 μg an Insulin bioverfügbar sind.
5. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Wirkstoffen) in der Zubereitung während seiner transdermalen Passage in einem Zeitraum von 5 Stunden noch mindestens 50% von seinem Ausgangsgehalt aufweist.
6. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wirkstoffhaltige Zubereitung im anodischen oder kathodischen Teil der lontophorese-Vorrichtung untergebracht ist.
7. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach der Hälfte der Dauer der lontophorese die Elektroden umgepolt werden.
8. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aktiv-Elektrode und Gegenelektrode jeweils aus Folien bestehen, die mit einer Mischung aus Silber und Silberchlorid beschichtet sind.
9. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl die Aktiv-Elektrode und die Gegenelektrode als selbstklebende Systeme ausgestaltet sind.
10. Kit nach Anspruch 1 bis 9, wobei die Micellen aus ionischen Tensiden aufgebaut sind.
11. Kit nach Anspruch 10, wobei das ionischen Tenside ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Fettsäuren, Gallensäuren, Alkylsulfate, Fettalkoholsulfate, Fettalkoholethersulfate, Sulfosuccinate, α-Olefinsulfonate, Isethionate, Alkan- und Alkylbenzensulfonate und Saponine.
12. Kit nach Anspruch 11 , wobei das ionisches Tensid Natrium-Dodecylsulfat oder Natrium-Cholat ist.
13. Kit nach Anspruch 1 bis 9, wobei die Micellen aus nichtionischen Tensiden aufgebaut sind.
14. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche 13, wobei das verwendete nichtionischen Tensid ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyethylenglycolether, Phenolethoxylate und Alkylolamide.
15. Kit nach einem der vorangehenden Ansprüche 14, wobei das nichtionische Tensid Octylphenolpoly(ethylenglycolether)io ist.
16. Kit nach Anspruch 1 bis 9, wobei die Liposomen aus Lipiden aufgebaut sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin oder Phosphatidylserin.
17. Verfahren zur transdermalen Verabreichung von Insulin oder Insulinanaloga durch folgende Schritte: a. Herstellung einer wirkstoffhaltigen Zubereitung enthaltend Insulin oder Insulinanaloga in geschlossenen Hohlkörper, wobei die Hohlkörper als Liposomen oder Micellen vorliegen. b. Aufbringen der Zubereitung zusammen mit der lontophorese-Vorrichtung auf die Haut c. Durchführung der lontophorese
18. Verfahren zur transdermalen Verabreichung von Insulin oder Insulinanaloga nach Anspruch 17, wobei nach der Hälfte der Dauer der lontophorese die Elektroden umgepolt werden.
19. Verwendung von Kit Anspruch 1 bis 16 zur Behandlung einer chronischen Stoffwechselstörung (Diabetes mellitus), die auf einen Mangel an Insulin oder herabgesetzter Insulin-Wirkung beruht.
EP09777019A 2008-07-21 2009-07-08 Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen Withdrawn EP2299975A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008034098A DE102008034098A1 (de) 2008-07-21 2008-07-21 Zubereitung und lontophoretische Vorrichtung für die transdermale Anwendung von Wirkstoffen
PCT/EP2009/004919 WO2010009808A1 (de) 2008-07-21 2009-07-08 Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2299975A1 true EP2299975A1 (de) 2011-03-30

Family

ID=41137046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09777019A Withdrawn EP2299975A1 (de) 2008-07-21 2009-07-08 Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110295184A1 (de)
EP (1) EP2299975A1 (de)
JP (1) JP2011528672A (de)
KR (1) KR20110051185A (de)
CN (1) CN102131497A (de)
BR (1) BRPI0916345A2 (de)
DE (1) DE102008034098A1 (de)
WO (1) WO2010009808A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102178662B (zh) * 2011-04-27 2013-03-06 王义明 胰岛素传递体透皮给药制剂及其制备方法
CN115969372B (zh) * 2023-01-03 2026-01-09 北京理工大学 一种可实现血糖连续监测和控制的血糖监控设备和方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996015826A1 (en) * 1994-11-17 1996-05-30 Alza Corporation Composition and method for enhancing electrotransport agent delivery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04224770A (ja) * 1990-12-26 1992-08-14 Teijin Ltd イオントフォレーシス用装置
DE4447287C1 (de) 1994-12-30 1996-11-07 Cevc Gregor Präparat zum Wirkstofftransport durch Barrieren
AU761949B2 (en) * 1999-04-13 2003-06-12 Hisamitsu Pharmaceutical Co. Inc. Iontophoresis device
JP5055507B2 (ja) * 2006-03-06 2012-10-24 株式会社シノテスト 試料中のタンパク質の測定方法及び測定試薬
JP2010187707A (ja) * 2007-06-12 2010-09-02 Hokkaido Univ インスリンを封入したイオントフォレーシス用リポソーム製剤
JP2009203174A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Hokkaido Univ タンパク質−リポソーム複合体を含有するイオントフォレーシス用組成物

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996015826A1 (en) * 1994-11-17 1996-05-30 Alza Corporation Composition and method for enhancing electrotransport agent delivery

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Critical micelle concentration", 17 August 2010 (2010-08-17), Retrieved from the Internet <URL:http://openwetware.org/wiki/critical_micelle_concentration_(CMC)> [retrieved on 20100817] *
See also references of WO2010009808A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110051185A (ko) 2011-05-17
CN102131497A (zh) 2011-07-20
DE102008034098A1 (de) 2010-02-04
US20110295184A1 (en) 2011-12-01
JP2011528672A (ja) 2011-11-24
WO2010009808A1 (de) 2010-01-28
BRPI0916345A2 (pt) 2018-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dixit et al. Iontophoresis-an approach for controlled drug delivery: a review
DE69826705T2 (de) Verfahren zur dermalen verabreichung von polypeptiden
Godin et al. Ethosomes: new prospects in transdermal delivery
DE69921489T2 (de) Elektrotransportvorrichtung mit klingen
DE60024054T2 (de) Materialien und verfahren zum herstellen von verbesserten mizellenzusammensetzungen
Guo et al. Lecithin vesicular carriers for transdermal delivery of cyclosporin A
du Plessis et al. The influence of particle size of liposomes on the deposition of drug into skin
Amsden et al. Transdermal delivery of peptide and protein drugs: an overview
DE69837339T2 (de) Veränderung der Wirkstoffladung in multivesikulären Liposomen
DE60313353T2 (de) Photokinetische abgabe von biologisch aktiven subtanzen unter verwendung von pulsierendem inkohaerentem licht.
DE69732308T2 (de) Arzneistoffverabreichungssystem mit hyaluronsäure
Katahira et al. Enhancement of topical delivery of a lipophilic drug from charged multilamellar liposomes
Zou et al. Accelerating transdermal delivery of insulin by ginsenoside nanoparticles with unique permeability
Akram et al. Design and development of insulin emulgel formulation for transdermal drug delivery and its evaluation
Chien Transdermal route of peptide and protein drug delivery
WO2019029154A1 (zh) 一种经皮吸收组合物及其在制备经皮吸收制剂中的用途
Barry Penetration enhancer classification
Banerjee et al. Transdermal permeation of vasopressin. I. Influence of pH, concentration, shaving and surfactant on in vitro permeation
DE69310844T3 (de) Benutzeraktivierte, iontophoretische vorrichtung
Chen et al. Enhancement of skin permeation
EP2299975A1 (de) Zubereitung und iontophoretische vorrichtung für die transdermale anwendung von wirkstoffen
Bashyal et al. Delivery of biopharmaceuticals using combination of liposome and iontophoresis: a review
Westerhof Possibilities of liposomes as dynamic dosage form in dermatology
US20120201857A1 (en) Transdermal delivery system for therapeutics
Getie et al. Dermal delivery of desmopressin acetate using colloidal carrier systems

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20101117

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20150716

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20151127