ES2195408T5 - Procedimiento de formación de polvo que comprende micropartículas perforadas. - Google Patents
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Abstract
Una composición en polvo que comprende una pluralidad de microestructuras perforadas, comprendiendo dichas microestructuras un ingrediente activo, un diámetro medio aerodinámico inferior a 5 ìm, y una densidad aparente inferior a 0, 5 g/cm3, en la que, cuando se suspende en un medio fluido, el volumen del medio desplazado por las microestructuras perforadas comprende menos del 70% del volumen medio de la microestructura definido por la barrera de la microestructura si las microestructuras fueran macizas.
Description
Procedimiento de formación de polvo que
comprende micropartículas perforadas.
La presente invención se refiere a
procedimientos para la producción de microestructuras perforadas que
comprenden un agente activo. Las microestructuras perforadas se
usarán preferiblemente en conjunción con dispositivos de inhalación
tales como inhalador dosificador, inhalador de polvo seco o
nebulizador tanto para administración tópica como sistémica por vía
pulmonar o nasal.
Los medios de administración de fármacos
dirigida son particularmente deseables cuando la toxicidad o la
biodisponibilidad del compuesto farmacéutico es un factor. Los
procedimientos de administración y composiciones de fármacos que
depositan de forma efectiva el compuesto en el lugar de acción
potencialmente sirven para minimizar los efectos secundarios
tóxicos, disminuir los requisitos de dosificación y disminuir los
costes terapéuticos. A este respecto, el desarrollo de tales
sistemas para la administración de fármacos por vía pulmonar ha
sido, durante mucho tiempo, un objetivo de la industria
farmacéutica.
Los tres sistemas más comunes usados actualmente
para administrar los fármacos localmente a las vías respiratorias
pulmonares son los inhaladores de polvo seco (DPI), los inhaladores
dosificadores (MDI) y los nebulizadores. Los MDI, el procedimiento
más popular de administración de inhalación, pueden usarse para
administrar medicamentos en forma disuelta o por dispersión.
Típicamente los MDI comprenden freón u otro propelente con presión
de vapor relativamente alta que fuerza la medicación en forma de
aerosol a las vías respiratorias al accionar el dispositivo. Al
contrario que los MDI, los DPI generalmente se basan completamente
en los esfuerzos de inspiración del paciente para introducir un
medicamento en forma de polvo seco a los pulmones. Finalmente, los
nebulizadores forman un aerosol medicamentoso para ser inhalado
mediante la aplicación de energía a una solución líquida. Más
recientemente, se ha explorado también la administración directa de
fármacos a los pulmones durante la ventilación líquida o lavado
pulmonar usando un medio fluoroquímico. Aunque cada uno de estos
procedimientos y sistemas asociados puede ser efectivo en
situaciones seleccionadas, las desventajas inherentes, incluyendo
las limitaciones de formulación, pueden limitar su uso.
El MDI depende de la fuerza de propulsión del
sistema propelente usado en su fabricación. Tradicionalmente, el
sistema de propelente ha consistido en una mezcla de
clorofluorocarbonos (CFC) que se seleccionan para proporcionar la
presión de vapor y la estabilidad de suspensión deseadas.
Actualmente, los CFC tales como Freón 11, Freón 12, y Freón 114 son
los propelentes más ampliamente utilizados en las formulaciones en
aerosol para la administración por inhalación. Aunque tales
sistemas pueden usarse para administrar el fármaco disuelto, el
agente bioactivo seleccionado se incorpora típicamente en forma de
partículas finas para proporcionar una dispersión. Para minimizar o
prevenir el problema de la agregación en tales sistemas, a menudo se
usan tensioactivos para recubrir las superficies del agente
bioactivo y ayudar a humedecer las partículas con el propelente del
aerosol. Se dice que el uso de tensioactivos de este modo para
mantener las dispersiones sustancialmente uniformes
"estabiliza" las suspensiones.
Por desgracia, actualmente se cree que los
propelentes clorofluorocarbonados tradicionales degradan el ozono
estratosférico y, como consecuencia, están siendo reducidos
progresivamente. Esto, a su vez, ha llevado al desarrollo de
formulaciones de aerosol para la administración de fármacos por vía
pulmonar empleando los denominados propelentes medioambientalmente
seguros. Las clases de propelentes que se cree que tienen un
potencial mínimo de degradación del ozono en comparación con los
CFC son los compuestos perfluorados (PFC) e hidrofluoroalcanos
(HFA). Aunque los compuestos seleccionados de estas clases pueden
funcionar de forma efectiva como propelentes biocompatibles, muchos
de los tensioactivos que eran efectivos para la estabilización de
suspensiones de fármacos en los CFC no son ya efectivos en estos
nuevos sistemas propelentes. Al disminuir la solubilidad del
tensioactivo en el HFA, la difusión del tensioactivo a la interfase
entre la partícula del fármaco y el HFA se hace excesivamente baja,
lo que conlleva una humectación deficiente de las partículas del
medicamento y una pérdida de la estabilidad de la suspensión. Esta
disminución de la solubilidad de los tensioactivos en los
propelentes de HFA es probable que dé como resultado una
disminución de la eficacia en lo que respecta a cualquier agente
bioactivo incorporado.
De forma más general, las suspensiones de
medicamentos en fluoroquímicos líquidos, incluyendo los HFA,
comprenden sistemas heterogéneos que usualmente requieren
redispersión antes de su uso. Sin embargo, debido a factores tales
como la conformidad del paciente, la obtención de una distribución
relativamente homogénea del compuesto farmacéutico no es siempre
fácil o exitosa. Además, las formulaciones de la técnica anterior
que comprenden partículas micronizadas pueden tener tendencia a la
agregación de las partículas que pueden dar como resultado una
administración inadecuada del fármaco. El crecimiento de cristales
en las suspensiones por maduración de Ostwald puede conllevar
también una heterogeneidad en el tamaño de las partículas y puede
reducir significativamente la vida útil en depósito de la
formulación. Otro problema con las dispersiones convencionales que
comprenden dispersantes micronizados es el engrosamiento de las
partículas. El engrosamiento puede ocurrir mediante diversos
mecanismos como la floculación, fusión, difusión molecular, y
coalescencia. En un periodo de tiempo relativamente corto estos
procesos pueden engrosar la formulación hasta el punto en que ya no
pueda usarse. Por lo tanto, aunque los sistemas convencionales que
comprenden suspensiones fluoroquímicas para MDI o ventilación
líquida son ciertamente una mejora sustancial de los vehículos de
administración no fluorocarbonados de la técnica anterior, las
suspensiones de los fármacos pueden mejorarse para permitir
formulaciones con una estabilidad mejorada que ofrecen también una
dosificación más eficiente y exacta en el lugar deseado.
De forma similar, las preparaciones en polvo
convencionales para su uso en DPI a menudo no proporcionan una
dosificación exacta y reproducible durante periodos prolongados. A
este respecto, los expertos en la técnica apreciarán que los polvos
convencionales (es decir, micronizados) tienden a agregarse debido a
las interacciones hidrofóbicas o electrostáticas entre las
partículas finas. Estos cambios en el tamaño de la partícula y
aumentos de las fuerzas de cohesión con el tiempo tienden a
proporcionar polvos con perfiles de distribución pulmonar no
deseables al activar el dispositivo. Más particularmente, la
agregación de partículas finas altera las propiedades aerodinámicas
del polvo, evitando así que grandes cantidades del medicamento en
aerosol alcancen las vías respiratorias más profundas del pulmón
donde es más efectivo.
Para superar el indeseable aumento de las
fuerzas de cohesión, las formulaciones de la técnica anterior
típicamente han usado partículas transportadoras grandes que
comprenden lactosa para evitar que se agreguen las partículas finas
de los fármacos. Tales sistemas de transporte permiten que, al
menos, algunas de las partículas del fármaco se unan de forma laxa
a la superficie de la lactosa y se separen al inhalar. Sin embargo,
cantidades sustanciales del fármaco no se separan de las grandes
partículas de lactosa y se depositan en la garganta. Por lo tanto,
estos sistemas transportadores son relativamente ineficientes con
respecto a la fracción de partículas finas proporcionadas por cada
activación del DPI. Otra solución a la agregación de partículas se
propone en el documento WO 98/31346 en el que se usan partículas que
tienen diámetros geométricos relativamente grandes (es decir
preferiblemente mayores de 10 \mum) para reducir la cantidad de
interacciones entre partículas preservando así la fluidez del
polvo. Como con los sistemas de transporte de la técnica anterior,
el uso de partículas grandes aparentemente reduce el área de
superficie global de la preparación en polvo lo que, se dice, da
como resultado una mejora de la fluidez y fracción de partículas
finas. Desgraciadamente, el uso de partículas relativamente grandes
puede dar como resultado limitaciones de dosificación cuando se usa
en un DPI estándar y proporcionar una dosificación inferior a la
óptima debido a tiempos de disolución potencialmente prolongados.
Por lo tanto, todavía hay una necesidad de partículas de tamaño
estándar que sean resistentes a la agregación y preserven la
fluidez y dispersibilidad del polvo resultante.
En consecuencia, es un objeto de la presente
invención proporcionar procedimientos para formar polvos que de
forma ventajosa permiten la administración nasal o pulmonar de polvo
con fracciones de partículas finas relativamente altas.
Es un objeto adicional de la presente invención
proporcionar métodos para formar polvos que se pueden usar para
proveer dispersiones estabilizadas.
Es todavía otro objeto de la presente invención
proporcionar métodos para formar polvos que exhiben fuerzas de
cohesión relativamente bajas que son compatibles para su uso en
inhaladores de polvo seco.
Estos y otros objetos son proporcionados por la
invención descrita y reivindicada en el presente documento. Con
este fin, los procedimientos de la presente invención proporcionan,
en un aspecto general, la administración mejorada de agentes a un
sitio deseado. Más particularmente, la presente invención puede
proporcionar la administración de agentes bioactivos a sitios diana
fisiológicos seleccionados usando polvo de microestructura
perforada. En realizaciones preferidas, los agentes bioactivos
están en una forma para ser administrados a, al menos, una parte de
las vías respiratorias pulmonares de un paciente que lo necesite.
Con tal fin, la presente invención proporciona la formación de
microestructuras perforadas y sistemas de administración que
comprenden tales polvos, así como componentes individuales de los
mismos. Los polvos descritos pueden dispersarse adicionalmente en
suspensiones seleccionadas para proporcionar dispersiones
estabilizadas. Al contrario que los polvos o dispersiones de la
técnica anterior para la administración de fármacos, la presente
invención preferiblemente emplea técnicas novedosas para reducir
las fuerzas de atracción entre las partículas. Por lo tanto, los
polvos descritos exhiben una fluidez y capacidad de dispersión
mejoradas aunque las dispersiones descritas exhiben una menor
degradación debida a la floculación, sedimentación o formación de
crema.
Con respecto a formas de realización de
particular preferencia, las microestructuras perforadas huecas y/o
porosas formadas reducen sustancialmente las fuerzas moleculares
atractivas tales como las fuerzas de Van der Waals, que dominan las
preparaciones y dispersiones en polvo del arte previo. En este
sentido, las composiciones en polvo típicamente tienen densidades
aparentes relativamente bajas que contribuyen a la fluidez de las
preparaciones mientras proveen las características deseadas para
terapias de inhalación. Más en particular, el uso de
microestructuras perforadas (o porosas) o microparticulados de
densidad relativamente baja reduce de modo significativo las
fuerzas de atracción entre las partículas, reduciendo así las
fuerzas de cizallamiento y aumentando la fluidez de los polvos
resultantes. La densidad relativamente baja de las microestructuras
perforadas también provee un rendimiento aerodinámico superior
cuando se usan en une terapia de inhalación. Cuando se usan en
dispersiones, las características físicas de los polvos proveen la
formación de preparaciones estables. Más aún, seleccionando
componentes de dispersión de acuerdo con las enseñanzas de la
presente, también se pueden reducir las fuerzas de atracción entre
partículas para proporcionar formulaciones con una mejor
estabilidad.
Con respecto a las microestructuras perforadas,
los expertos en la materia apreciarán que pueden formarse con
cualquier material biocompatible que proporciona las características
físicas o morfología deseadas. A este respecto, las
microestructuras perforadas preferiblemente comprenderán poros,
vacíos, defectos u otros espacios interticiales que actúan para
reducir las fuerzas de atracción minimizando las interacciones
superficiales y disminuyendo las fuerzas de cisión. No obstante,
con estas limitaciones, se apreciará que puede usarse cualquier
material o configuración para formar la matriz microestructural. En
lo que respecta a los materiales seleccionados es deseable que la
microestructura incorpore al menos un tensioactivo. Preferiblemente,
este tensioactivo comprenderá un fosfolípido u otro tensioactivo
aprobado para su uso por vía pulmonar. De forma similar, se
prefiere que las microestructuras incorporen al menos un agente
activo que puede ser un agente bioactivo. En lo que respecta a la
configuración, las realizaciones particularmente preferidas de la
invención incorporan microesferas desecadas por pulverización,
huecas que tienen una pared porosa relativamente fina que define un
vacío interno relativamente grande, aunque se contemplan también
otras estructuras que contengan vacíos o perforadas.
En consecuencia, la presente invención permite
el uso de un agente bioactivo en la fabricación de un medicamento
para la administración pulmonar por la que el medicamento comprende
una pluralidad de microestructuras perforadas que se dispersan en
un gas usando un dispositivo de inhalación para proporcionar un
medicamento en forma de aerosol que comprende dicho agente
bioactivo, en el que dicho medicamento en forma de aerosol se
administra a, al menos, una parte de las vías nasales o pulmonares
de un paciente que lo necesite.
La presente invención comprende procedimientos
para formar microestructuras perforadas que exhiben una capacidad
de dispersión mejorada, como se reivindica en la reivindicación 1 y
las reivindicaciones que dependen de ella. A este respecto, se
apreciará que las microestructuras perforadas descritas reducen las
fuerzas de atracción molecular, tales como las fuerzas de van der
Waals, que dominan las preparaciones en polvo de la técnica
anterior. Es decir, al contrario que las preparaciones de la
técnica anterior que comprenden partículas relativamente densas,
macizas o partículas no porosas (por ejemplo micronizadas), las
composiciones en polvo de la presente invención exhiben una fluidez
y capacidad de dispersión aumentadas debido a las menores fuerzas de
cisión. En parte, esta reducción de las fuerzas de cohesión es
resultado de los procedimientos de producción novedosos usados para
proporcionar los polvos deseados.
Con respecto a la formación de microestructuras
perforadas se apreciará que, en las realizaciones preferidas, las
partículas se desecarán por pulverizaciónusando equipamientos
disponibles en el mercado. A este respecto, la provisión de
alimentación comprenderá un agente de soplado que puede
seleccionarse de compuestos fluorados con un punto de ebullición
mayor que aproximadamente 100ºC. Dentro del contexto de la presente
invención, el agente de soplado fluorado puede considerarse en las
microestructuras perforadas para aumentar adicionalmente la
capacidad de dispersión del polvo resultante o mejorar la
estabilidad de las dispersiones que la incorporan.
Como se expone anteriormente, puede aumentarse
la capacidad de dispersión del polvo de microestructura perforada
al reducir, o minimizar, las fuerzas de atracción de van der Waals
entre las microestructuras perforadas constituyentes. En
realizaciones particularmente preferidas, las microestructuras
perforadas comprenderán microesferas huecas, porosas.
El agente de soplado puede dispersarse en el
transportador usando técnicas conocidas en la técnica para la
producción de dispersiones homogéneas tales como ultrasonidos,
mezclado mecánico u homogeneización a presión elevada. Otros
procedimientos contemplados para la dispersión de agentes de inflado
en la solución de alimentación incluyen la mezcla conjunta de dos
fluidos antes de atomizar como se describe para las técnicas de
doble nebulización. Por supuesto, se apreciará que el atomizador
puede adaptarse para optimizar las características de partícula
deseadas tales como tamaño de partícula. En los casos especiales
puede emplearse una boquilla doble para líquidos.
En lo que respecta a la administración de polvo
de microestructura perforada o dispersiones estabilizadas. Los
polvos de la presente invención pueden usarse en sistemas de
inhalación para administrar uno o más agentes bioactivos a un
paciente. Por lo tanto, los polvos de la presente invención pueden
usarse en sistemas para la administración pulmonar de un agente
bioactivo a un paciente que comprende:
un dispositivo de inhalación que comprende un
reservorio; y
una composición de polvo formada por el método
de la presente invención en dicho reservorio, por la que dicho
dispositivo de inhalación proporciona la administración en forma de
aerosol de dicho polvo a, al menos, una parte de las vías
respiratorias de un paciente que lo necesite. Como se alude
anteriormente, se apreciará que un dispositivo de inhalación puede
comprender un atomizador, un pulverizador, un inhalador de polvo
seco, un inhalador dosificador o un nebulizador. Además, el
reservorio puede ser un envase unidosis o un reservorio granel.
Alternativamente, los polvos de microestructura
perforada pueden dispersarse en un medio de suspensión adecuado
para proporcionar dispersiones estabilizadas para la administración
de un agente seleccionado. Tales dispersiones son particularmente
útiles en inhaladores dosificadores y nebulizadores. A este
respecto, los medios de suspensión particularmente preferidos
comprenden fluoroquímicos (por ejemplo perfluorocarbonos o
fluorocarbonos) que son líquidos a temperatura ambiente. Como se
expone anteriormente, está bien establecido que muchos
fluoroquímicos tienen una historia comprobada de seguridad y
biocompatibilidad en el pulmón. Además, al contrario que las
soluciones acuosas, los fluoroquímicos no tienen un impacto negativo
sobre el intercambio de gases. Además, debido a sus características
de humectación únicas, los fluoroquímicos pueden ser capaces de
proporcionar una dispersión de partículas más profundamente al
pulmón, mejorando así la administración sistémica. Finalmente,
muchos fluoroquímicos son también bacterioestáticos disminuyendo así
el potencial del crecimiento microbiano en las preparaciones
compatibles.
Ya se administre en forma de polvo seco o de
dispersión estabilizada, el método de la presente invención
proporciona composiciones en polvo para la administración efectiva
de agentes bioactivos. Según se usa en el presente documento, los
términos "agente bioactivo" se refieren a una sustancia que se
usa en relación con una aplicación que es de naturaleza terapéutica
o diagnóstica, tales como procedimientos para diagnosticar la
presencia o ausencia de una enfermedad en un paciente y/o
procedimientos para tratar enfermedades en un paciente. El agente
bioactivo está seleccionado del grupo definido en la reivindicación
1. En formas de realización preferidas, los agentes bioactivos
comprenden compuestos que se han de administrar por vía sistémica
(es decir, a la circulación sistémica de un paciente) tales como
péptidos, proteínas o polinucleótidos.
En consecuencia, las composiciones en polvo de
la presente invención permiten la administración pulmonar de uno o
más agentes bioactivos que comprenden las etapas de:
proporcionar un polvo que comprende una
pluralidad de microestructuras perforadas de acuerdo con el método
de la presente invención;
dispersar en un gas dicho polvo de
microestructura perforada para proporcionar un medicamento en forma
de aerosol; y
administrar una cantidad terapéuticamente
efectiva de dicho medicamento en forma de aerosol a, al menos, una
parte de las vías nasales o pulmonares de un paciente que lo
necesite.
Según se usa en el presente documento la
expresión "en forma de aerosol" debe considerarse que
significan una suspensión gaseosa de partículas sólidas o líquidas
finas a no ser que las limitaciones del contexto dicten lo
contrario. Es decir, puede generarse un aerosol o medicamento en
forma de aerosol, por ejemplo, mediante un inhalador de polvo seco,
un inhalador dosificador, un atomizador o un nebulizador.
Con respecto a los polvos desvelados, las
microestructuras perforadas pueden comprender uno o más componentes
(es decir, materiales estructurales, tensioactivos, excipientes,
etc.) además del agente bioactivo y tensioactivo incorporados. En
realizaciones particularmente preferidas, las microestructuras
perforadas suspendidas comprenderán concentraciones relativamente
altas de tensioactivo (mayores de aproximadamente el 10% p/p) junto
con un(os) agente(s) bioactivo(s)
incorporado(s). Se apreciará que puede usarse cualquier
agente bioactivo en su forma natural, o en forma de una o más de
las sales que se conocen en la técnica.
Aunque que los polvos o las dispersiones
estabilizadas desveladas son particularmente adecuados para la
administración a los pulmones de agentes bioactivos, pueden usarse
también para la administración localizada o sistémica de compuestos
a cualquier lugar del cuerpo. En consecuencia, debe enfatizarse que,
en realizaciones preferidas, las formulaciones pueden administrarse
usando un número de vías diferentes incluyendo, pero sin limitación,
el tubo gastrointestinal, el tubo respiratorio, tópica,
intramuscular, intraperitoneal, nasal, vaginal, rectal, auricular,
oral u ocularmente.
Otros objetos, características y ventajas de la
presente invención serán aparentes para los expertos en la técnica
a partir de la consideración de la siguiente descripción detallada
de realizaciones ejemplares preferidas de la misma.
Las Fig. 1A1 a 1F2 ilustran los cambios de la
morfología de las partículas en función de la variación de la
relación entre el agente de soplado fluorocarbonado y el fosfolípido
(PFC/PC) presentes en la solución desecada por pulverización. Las
micrográficas, producidas usando técnicas de microscopía electrónica
de barrido y de microscopía electrónica de transmisión, muestran
que en ausencia de FC, o con relaciones PFC/PC pequeñas, las
microestructuras desecadas por pulverización que comprenden sulfato
de gentamicina no son ni particularmente huecas ni porosas. Por el
contrario, con relaciones PFC/PC elevadas, las partículas contienen
numerosos poros y son sustancialmente huecas con paredes finas.
La Fig. 2 representa la estabilidad de la
suspensión de las partículas de gentamicina en Perflubron en función
de la relación PFC/PC en la formulación o la porosidad de las
partículas. La porosidad de las partículas aumentó al aumentar la
relación PFC/PC. Se observó una estabilidad máxima con relaciones
PFC/PC entre 3 y 15, ilustrando una morfología preferida para el
medio de suspensión de perflubron.
La Fig. 3 es una imagen de microscopía
electrónica de barrido de las microestructuras perforadas que
comprenden cromolina sódica que ilustra una morfología hueca/porosa
preferida.
Las Fig. 4A a 4D son fotografías que ilustran la
estabilidad mejorada que proporcionan las dispersiones de la
presente invención en función del tiempo comparada con una
formulación de cromolina sódica comercial (Intal*,
Rhone-Poulenc-Rorer). En las
fotografías, la formulación comercial a la izquierda se separa
rápidamente aunque la dispersión a la derecha, formada de acuerdo
con las enseñanzas del presente documento, permanece estable
durante un periodo prolongado.
La Fig. 5 representa los resultados de los
estudios de impactador de cascada Andersen que comparan la misma
formulación de sulfato de albuterol hueca porosa administrada
mediante un MDI en HFA-134a, o a partir de un DPI
ejemplar. Se observó una administración eficiente de partículas para
ambos dispositivos. La administración por DPI de las partículas da
como resultado una deposición sustancial en últimas etapas en el
impactador que corresponden a una administración sistémica mejorada
in vivo.
Aunque la presente invención puede realizarse de
muchas formas diferentes, en el presente documento se describen
realizaciones específicas ilustrativas de la misma que ejemplifican
los principios de la invención. Debe enfatizarse que la presente
invención no se limita a las realizaciones específicas
ilustradas.
Como se expone anteriormente, la presente
invención proporciona procedimientos para formar microestructuras
perforadas que pueden usarse ventajosamente para la administración
de los agentes bioactivos. En las aplicaciones particularmente
preferidas, el polvo de la microestructura perforada descrita puede
usarse en estado seco (por ejemplo como en una DPI) o en forma de
una dispersión estabilizada (por ejemplo en una formulación MDI,
LDI o de nebulizador) para administrar los agentes bioactivos a las
vías respiratorias nasales o pulmonares de un paciente. Se
apreciará que las microestructuras perforadas descritas en el
presente documento comprenden una matriz estructural que exhibe,
define o comprende vacíos, poros, defectos, huecos, espacios,
espacios intersticiales, aperturas, perforaciones o agujeros. La
forma absoluta (opuesta a la morfología) de la microestructura
perforada generalmente no es crítica y cualquier configuración
global que proporcione las características deseadas se contempla
como dentro del alcance de la invención. En consecuencia, las
realizaciones preferidas pueden comprender formas aproximadamente
microesféricas. Sin embargo, también son compatibles las partículas
colapsadas, deformadas o fracturadas. Con esta salvedad, se
apreciará adicionalmente que, las realizaciones particularmente
preferidas de la invención comprenden microesferas porosas, huecas
para desecación por pulverización. En cualquier caso, el polvo
descrito de microestructuras perforadas proporciona diversas
ventajas incluyendo, pero sin limitación, aumentos en la
estabilidad de la suspensión, capacidad de dispersión aumentada,
características de muestreo superiores, eliminación de partículas
transportadoras y aerodinámica mejorada.
Los expertos en la técnica apreciarán que muchos
de estos aspectos son de uso particular para las aplicaciones de
inhalador de polvo seco. Al contrario que las formulaciones de la
técnica anterior, la presente invención proporciona procedimientos
únicos para reducir las fuerzas de cohesión entre las partículas
secas, minimizando así la agregación de partículas que puede dar
como resultado una eficiencia de administración mejorada. Por lo
tanto, las preparaciones descritas proporcionan un polvo altamente
fluido, seco que puede dispersarse en gas, administrarse de forma
uniforme y penetrar profundamente en las vías nasales o pulmonares.
Además, al ser administradas las microestructuras perforadas de la
presente invención dan como resultado una deposición en la garganta
sorprendentemente baja.
Los polvos de microestructura perforada tienen
una densidad aparente relativamente baja, permitiendo a los polvos
proporcionar unas propiedades de muestreo superiores con respecto a
las composiciones conocidas en la técnica. Actualmente, como se
explica anteriormente, muchas formulaciones de polvo seco comprenden
grandes partículas de lactosa que tienen el fármaco micronizado
agregado sobre su superficie. Para estas formulaciones de la
técnica anterior, las partículas de lactosa sirven de transportador
de los agentes activos y como agente de carga, proporcionando así
los medios para controlar parcialmente la dosis de partículas finas
administrada con el dispositivo. Además, las partículas de lactosa
proporcionan los medios para poder introducir comercial de
partículas secas en envases unidosis añadiendo masa y volumen a la
forma farmacéutica.
Por el contrario, la presente invención usa
procedimientos que dan formulaciones en polvo que tienen una
densidad aparente extraordinariamente baja, reduciendo así el peso
de llenado mínimo que es comercialmente factible para su uso en
dispositivos de inhalación de polvo seco. Es decir, la mayor parte
de los envases unidosis diseñados para los DPI se llenan usando
técnicas de volumen fijo o gravimétricas. Al contrario que las
formulaciones de la técnica anterior, la presente invención
proporciona polvos en los que el agente activo o bioactivo y los
excipientes o agentes de carga forman la partícula inhalada
completa. Las composiciones de acuerdo con la presente invención
dan polvos con densidades aparentes inferiores a 0,5 g/cm^{3} o
0,3 g/cm^{3}, preferiblemente inferiores a 0,1 g/cm^{3} y más
preferiblemente inferiores a 0,05 g/cm^{3}. Al proporcionar
partículas con densidad aparente muy baja, se reduce la masa mínima
de polvo que puede introducirse en un envase unitario; lo que
elimina la necesidad de partículas transportadoras. Es decir, la
densidad relativamente baja de los polvos de la presente invención
proporciona la administración reproducible de compuestos
farmacéuticos de dosis relativamente baja. Además, la eliminación
de partículas transportadoras minimizará potencialmente la
deposición en la garganta y cualquier efecto "nausea", dado que
las partículas de lactosa grandes impactarán sobre la garganta y
las vías respiratorias debido a su tamaño.
De acuerdo con las enseñanzas dadas en el
presente documento las microestructuras perforadas preferiblemente
se proporcionaran en un estado "seco". Es decir, las partículas
poseerán un contenido en humedad que permita que el polvo
permanezca químicamente y físicamente estable durante el
almacenamiento a temperatura ambiente y que sea fácilmente
dispersable. Por lo tanto, el contenido en humedad de las
micropartículas es típicamente inferior al 6% en peso, y
preferiblemente inferior al 3% en peso. En algunos casos, el
contenido en humedad será desde el 1% en peso. Por supuesto se
apreciará que el contenido en humedad viene dictado, al menos en
parte, por la formulación y se controla mediante las condiciones del
proceso empleadas, por ejemplo, temperatura de admisión,
concentración de alimentación, velocidad de bombeo, y tipo de agente
de soplado, concentración y post secado.
Con respecto a la composición de la matriz
estructural que define las microestructuras perforadas, pueden
estar formadas por cualquier material que posee características
físicas y químicas que son compatibles con cualquier agente activo
incorporado. Aunque puede usarse una variedad de materiales para
formas las partículas, la matriz estructural comprende un
tensioactivo tal como fosfolípido o tensioactivo fluorado. La
incorporación de un tensioactivo compatible puede mejorar la
fluidez del polvo, aumentar la eficiencia del aerosol, mejorar la
estabilidad de la dispersión, y facilitar la preparación de una
suspensión. Se apreciará que, según se usa en el presente
documento, los términos "matriz estructural" o "matriz
microestructural" son equivalentes y debe considerarse que
significan cualquier material sólido que forma las microestructuras
que definen una pluralidad de vacíos, aperturas, huecos, defectos,
poros, agujeros, fisuras, etc. que proporcionan las características
deseadas. En realizaciones preferidas, la microestructura perforada
definida por la matriz estructural comprende una microesfera porosa
hueca para desecación por pulverización que incorpora al menos un
tensioactivo. Se apreciará además que, al alterar los componentes
de la matriz, puede ajustarse la matriz estructural.
Como se indica, las microestructuras perforadas
de la presente invención comprenden opcionalmente uno o más
tensioactivos. Además, los tensioactivos miscibles pueden combinarse
opcionalmente en el caso en el que las micropartículas se formulan
en una fase líquida de medio de suspensión. Los expertos en la
técnica apreciarán que el uso de tensioactivos, aunque no es
necesario para practicar la presente invención, puede aumentar
adicionalmente la dispersión, estabilidad, fluidez del polvo,
simplificar los procedimientos de formulación o aumentar la
eficiencia de la administración. Por supuesto, las combinaciones de
tensioactivos, incluyendo el uso de uno o más en la fase líquida y
uno o más comprendidos en las microestructuras se contemplan como
incluidas dentro del ámbito de la
invención.
invención.
En un sentido amplio, los tensioactivos
adecuados para usarse en la presente invención incluyen cualquier
compuesto o composición que ayuda a la formación de micropartículas
perforadas o proporciona una estabilidad de suspensión potenciada,
una capacidad de dispersión del polvo mejorada o una agregación de
partículas disminuida. El tensioactivo puede comprender un único
compuesto o cualquier combinación de compuestos, como en el caso de
la agregación de partículas. El tensioactivo puede comprender un
único compuesto o cualquier combinación de compuestos, como es el
caso de los cotensioactivos. Los tensioactivos particularmente
preferidos son los no fluorados y se seleccionan del grupo
constituido por lípidos saturados e insaturados, detergentes no
iónicos, copolímeros de bloque no iónicos, tensioactivos iónicos y
combinaciones de los mismos. En esas realizaciones que comprenden
dispersiones estabilizadas, tales tensioactivos no fluorados serán
preferiblemente relativamente insolubles en el medio de suspensión.
Debe enfatizarse que, además de los tensioactivos mencionados
anteriormente, los tensioactivos fluorados adecuados son
compatibles con las enseñanzas del presente documento y pueden
usarse para proporcionar las preparaciones deseadas.
Los lípidos, incluyendo los fosfolípidos, tanto
de fuentes naturales como sintéticas son particularmente compatibles
con la presente invención y pueden usarse en concentraciones
variables para formar la matriz estructural. Generalmente, los
lípidos compatibles comprenden aquellos que tienen una transición de
fase vítrea de gel cristal superior a aproximadamente 40ºC.
Preferiblemente, los lípidos incorporados son lípidos saturados de
cadena relativamente larga (es decir
C_{16}-C_{22}) y más preferiblemente comprende
fosfolípidos. Los fosfolípidos ejemplares de utilidad en las
preparaciones estabilizadas descritas comprenden,
dipalmitoilfosfatidilcolina, disteroilfosfatidilcolina,
diaraquidoilfosfatidilcolina, dibehenoilfosfatidilcolina,
fosfatidilcolinas de cadena corta, fosfatidiletanolaminas saturadas
de cadena larga, fosfatidilserinas saturadas de cadena larga,
fosfatidilgliceroles saturados de cadena larga, fosfatidilinositoles
saturados de cadena larga, glicolípidos, gangliosida GM1,
esfingomielina, ácido fosfatídico, cardiolipina; lípidos que portan
cadenas polimerícas tales como polietilenglicol, quitina, ácido
hialurónico, o polivinilpirrolidona; los lípidos que portan mono,
di, y polisacáridos azufrados; ácidos grasos tales como ácido
palmítico, ácido esteárico y ácido oléico; colesterol, éteres de
colesterol, y hemisuccinato de colesterol. Debido a sus
características de excelente biocompatibilidad, los fosfolípidos y
las combinaciones de fosfolípidos y poloxámeros son particularmente
adecuadas para usarse en realizaciones farmacéuticas desveladas en
el presente documento.
Los detergentes compatibles no iónicos
comprenden: ésteres de sorbitan, incluyendo trioleato de sorbitan
(Span® 85), sesquioleato de sorbitan, monooleato de sorbitan,
monolaurato de sorbitan, monolaurato de
polioxietilen(20)sorbitan, y monooleato de
polioxietilen(20)sorbitan, éter de
oleilpolioxietileno(2), éter de estearilpolioxietileno (2),
éter de laurilpolioxietileno(4), ésteres de glicerol, y
ésteres de sacarosa. Otros detergentes no iónicos adecuados pueden
identificarse fácilmente usando McCutcheon's Emulsifiers and
Detegents (McPublishing Co., Glen Rock, New Jersey) que se
incorpora al presente documento en su totalidad. Los copolímeros de
bloque preferidos incluyen los copolímeros de dibloque y tribloque
de polioxietileno y polioxipropileno, incluyendo poloxámero 188
(Pluronic® F-68), poloxámero 407 (Pluronic®
F-127), y poloxámero 338. Pueden utilizarse también
tensioactivos iónicos como sulfosuccinato sódico, y jabones de
ácidos grasos. En realizaciones preferidas, las microestructuras
pueden comprender ácido oléico o su sal alcalina.
Además de los tensioactivos mencionados
anteriormente, se prefieren los tensioactivos catiónicos o lípidos
especialmente en el caso de la administración de ARN o ADN. Los
ejemplos de lípidos catiónicos adecuados incluyen: DOTMA, cloruro
de
N-[1-(2,3-dioleiloxi)propil)-N,N,N-trimetilamonio;
DOTAP,
1,2-dioleiloxi-3-(trimetilamonio)propano;
y DOTB,
1,2-diolelil-3-(4'-trimetilamonio)butanoil-sn-glicerol.
Se contemplan también los aminoácidos policatiónicos tales como
polilisina, y poliarginina.
Además de los tensioactivos enumerados
anteriormente, se apreciará además que puede usarse opcionalmente
una amplia variedad de tensioactivos en conjunción con la presente
invención. Además, el tensioactivo óptimo o combinaciones de ellos
para una aplicación dada pueden determinarse fácilmente mediante
estudios empíricos que no requieren experimentación indebida.
Finalmente, como se expone en más detalle a continuación, los
tensioactivos que comprenden la matriz estructural pueden ser de
utilidad también en la formación de emulsiones precursoras de
aceite en agua (es decir, solución de alimentación desecada por
pulverización) usadas durante el procesamiento para formar las
microestructuras perforadas.
Al contrario que con las formulaciones de la
técnica anterior, se ha observado sorprendentemente que puede
usarse la incorporación de niveles relativamente altos de
tensioactivos (por ejemplo fosfolípidos) para mejorar la capacidad
de dispersión del polvo, aumentar la estabilidad de la suspensión y
disminuir la agregación del polvo de las aplicaciones descritas. Es
decir, en base al peso, la matriz estructural de las
microestructuras perforadas puede comprender niveles relativamente
altos de tensioactivo. A este respecto, las microestructuras
perforadas preferiblemente comprenderán más de aproximadamente 1%,
5%, 10%, 15%, 18%, o incluso el 20% p/p de tensioactivo. Más
preferiblemente, las microestructuras perforadas comprenderán
preferiblemente más de aproximadamente 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, o
50% p/p de tensioactivo. Todavía otras realizaciones ejemplares
adicionales comprenderán microestructuras perforadas en las que el
tensioactivo o tensioactivos están presentes en niveles superiores
a aproximadamente 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% o incluso
95% p/p. En realizaciones seleccionadas las microestructuras
perforadas comprenderán esencialmente el 100% p/p de un tensioactivo
tal como un fosfolípido. Los expertos en la técnica apreciarán que,
en tales casos, el equilibrio de la matriz estructural (cuando sea
aplicable) probablemente comprenderá un agente bioactivo o
excipientes o aditivos no tensioactivos.
Aunque las realizaciones preferidas comprenderán
microestructuras perforadas asociadas a niveles elevados de
tensioactivo, pueden formarse microesferas aceptables usando
partículas de porosidad relativamente baja de la misma
concentración de tensioactivo (es decir, superior a aproximadamente
el 20% p/p). A este respecto, tales realizaciones con tensioactivo
elevado se contemplan específicamente como que están dentro del
alcance de la presente invención.
En otras realizaciones preferidas de la
invención, la matriz estructural que define la microestructura
perforada opcionalmente comprende polímeros sintéticos o naturales
o combinaciones de los mismos. A este respecto, los polímeros de
utilidad comprenden poliláctidas,
polilactida-glicolidas, ciclodextrinas,
poliacrilatos, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, alcoholes
polivinílicos, polianhídridos, polilactamas, polivinilpirrolidonas,
polisacáridos (dextranos, almidones, quitina, quitosana, etc.),
ácido hialurónico, proteínas, (albúmina, colágeno, gelatina, etc.).
Los ejemplos de resinas poliméricas que pueden ser de utilidad para
la preparación de micropartículas perforadas incluyen:
estireno-butadieno,
estireno-isopreno,
estireno-acrilonitrilo,
etileno-acetato de vinilo,
etileno-acrilato, etileno-ácido acrílico,
etileno-metacrilato,
etileno-acrilato de etilo,
vinilo-metacrilato de metilo, ácido
acrílico-metacrilato metílico,
etileno-metilacrilato,
etileno-acrilato de etilo,
vinilo-metacrilato de metilo, ácido
acrílico-metacrilato de metilo, y cloruro de
vinilo-acetato de vinilo. Los expertos en la
técnica apreciarán que, al seleccionar los polímeros apropiados,
puede ajustarse la eficiencia de administración de las
micropartículas perforadas y/o la estabilidad de las dispersiones
para optimizar la efectividad del agente activo o bioactivo.
Además de los materiales poliméricos y
tensioactivos mencionados anteriormente, puede ser deseable añadir
otros excipientes a una formulación de microesferas para mejorar la
rigidez de las partículas, el rendimiento de producción, la
eficiencia de la administración y la deposición, la vida útil en
depósito y la aceptación del paciente. Tales excipientes opcionales
incluyen, pero sin limitación: agentes colorantes, agentes
disimuladores del sabor, tampones, agentes higroscópicos,
antioxidantes, y estabilizadores químicos. Además, pueden
incorporarse o añadirse diversos excipientes, a la matriz de las
partículas para proporcionar estructura y forma a las
microestructuras perforadas (es decir, microesferas tales como
partículas de látex). A este respecto, se apreciará que pueden
eliminarse los componentes que dan rigidez usando una técnica de
post-producción tal como la extracción selectiva en
disolvente.
Otros excipientes que confieren rigidez pueden
incluir, pero no se limitan a, carbohidratos incluyendo los
monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Por ejemplo, los
monosacáridos tales como dextrosa (anhidra y monohidrato),
galactosa, manitol, d-manosa, sorbitol, sorbosa, y
similares; disacáridos tales como lactosa, maltosa, sacarosa,
trehalosa, y similares; trisacáridos tales como rafinosa y
similares; y otros carbohidratos tales como almidones
(hidroxietilalmidón), ciclodextrinas y maltodextrinas. Los
aminoácidos son también excipientes adecuados siendo preferida la
glicina. Las mezclas de carbohidratos y aminoácidos se mantienen
adicionalmente dentro del alcance de la presente invención. Se
contempla también la inclusión de sales inorgánicas (por ejemplo
cloruro sódico, cloruro cálcico, etc.), sales orgánicas (por ejemplo
citrato sódico, ascorbato sódico, gluconato magnésico, gluconato
sódico, clorhidrato de trometamina, etc.) y tampones. Se contempla
también la inclusión de sales y sólidos orgánicos tales como
carbonato amónico, acetato amónico, cloruro amónico o alcanfor.
Otras realizaciones preferidas más incluyen
métodos para formar microestructuras microperforadas que pueden
comprender, o pueden estar recubiertas con especies con carga que
prolongan el tiempo de permanencia en el punto de contacto o mejora
la penetración a través de las mucosas. Por ejemplo, se sabe que las
cargas aniónicas favorecen la adhesión a las mucosas aunque pueden
usarse las cargas catiónicas para asociar las micropartículas
formadas con agentes bioactivos con carga negativa tales como
material genético. Las cargas pueden impartirse a través de la
asociación o incorporación de materiales polianiónicos o
policatiónicos, tales como los ácidos poliacrílicos, polilisina,
ácido poliláctico y quitosana.
Las microestructuras perforadas comprenderán
preferiblemente al menos un agente activo o bioactivo, tal como se
define en la reivindicación 1. Los agentes bioactivos
particularmente preferidos para usarse de acuerdo con la invención
incluyen antialérgicos, péptidos y proteínas, tensioactivos
pulmonares, esteroides broncodilatadores y antiinflamatorios para
uso en el tratamiento de trastornos respiratorios tales como asma
por terapia inhalada.
Se apreciará que para los materiales altamente
activos, las microestructuras microperforadas pueden incorporar
desde el 0,001% en peso aunque se prefiere una concentración mayor
de aproximadamente 0,1% p/p. Otras realizaciones de la invención
pueden comprender más de aproximadamente el 5%, 10%, 15%, 20%, 25%,
30% o incluso el 40% p/p de agente activo o bioactivo. De forma
todavía más preferible las microestructuras perforadas de la
presente invención comprenden más del 50%, 60%, 70%, 75%, 80% o
incluso 90% p/p de agente activo o bioactivo. La cantidad precisa
de agente activo o bioactivo incorporado en loas microestructuras
perforadas de la presente invención depende del agente de elección,
la dosis requerida, y la forma del agente usada realmente para su
incorporación. Los expertos en la técnica apreciarán que tales
determinaciones pueden hacerse usando técnicas farmacológicas
notorias en combinación con las enseñanzas de la presente
invención.
En realizaciones particularmente preferidas, el
agente bioactivo seleccionado puede administrarse en forma de un
medicamento en aerosol. En consecuencia, los agentes bioactivos
particularmente compatibles comprenden cualquier fármaco que pueda
formularse como polvo seco fluido o que es relativamente insoluble
en los medios de dispersión seleccionados. Además, se prefiere que
los agentes formulados puedan ser absorbidos por vía pulmonar o
nasal en cantidades fisiológicamente efectivas. Los agentes
bioactivos preferidos para la terapia de inhalación comprenden
inhibidores de mastocitos (antialérgenos), broncodilatadores, y
esteroides antiinflamatorios, tales como, por ejemplo, cromoglicato
(por ejemplo la sal sódica), y albuterol (por ejemplo la sal
sulfato).
Más específicamente, los medicamentos o agentes
bioactivos ejemplares pueden seleccionarse, por ejemplo, de
analgésicos, por ejemplo codeína, dihidromorfina, ergotamina,
fentanilo, o morfina; preparaciones para angina, por ejemplo
ditiazem, inhibidores de mastocitos, por ejemplo cromolina sódica;
antiinfecciosos, por ejemplo cefalosporinas, macrólidas,
quinolinas, penicilinas, estreptomicina, sulfonamidas, tetraciclinas
y pentamidina; antihistaminas, por ejemplo, metapirileno;
antiinflamatorios, por ejemplo propionato de fluticasona,
dipropionato de beclometasona, flunisolida, budesonida, tripedano,
cortisona, prednisona, prednisilona, dexametasona, betametasona, o
acetonita de triamcinolona; antitusígenos, por ejemplo noscapina;
broncodilatadores, por ejemplo, epedrina, adrenalina, fenoterol,
formoterol, isoprenalina, metanoproterenol, salbutamol, albuterol,
salmeterol, terbutalina; diuréticos, por ejemplo amilorida;
anticolinérgicos, por ejemplo ipatropio, atropina, u oxitropio,
tensioactivos pulmonares, por ejemplo Surfaxina, Exosurf, Survanta;
xantinas, por ejemplo aminofilina, teofilina, cafeína; proteínas y
péptidos terapéuticos, por ejemplo ADNasa, insulina, glucagón, LHRH,
nafarelina, goserelina, leuprolida, interferón, receptor rhu
IL-1, factores de activación de macrófagos tales
como linfoquinas y dipéptidos de muramilo, péptidos opioides y
neuropéptidos tales como encefalinas, endorfinas, inhibidores de
renina, colecistoquininas, ADNasa, hormonas de crecimiento,
inhibidores de leucotrienos y similares. Además, pueden incorporarse
agentes bioactivos que comprenden una secuencia de ARN o ADN, en
particular aquellas de utilidad para la terapia génica, vacunación
genética, tolerización genética o aplicaciones antisentido, pueden
incorporarse en las dispersiones descritas como se describe en el
presente documento. Los plásmidos de ADN representativos incluyen,
pero sin limitación pCMV\beta (disponible en Genzyme Corp.,
Framington, MA) y pCMV-\beta-gal
(un promotor de CMV ligado al gen Lac-Z de E.
coli, que codifica la enzima
\beta-galactosidasa).
Cuando sea apropiado, los activos pueden usarse
en forma de sales (por ejemplo metal alcalino o sales amina o como
sales de adición de ácidos) o como ésteres o como solvatos
(hidratos). A este respecto, puede seleccionarse la forma de los
agentes activos o bioactivos para optimizar la actividad y/o
estabilidad de los activos y/o para minimizar la solubilidad del
agente en el medio de suspensión y/o minimizar la agregación de
partículas.
Se apreciará además que las microestructuras
perforadas de acuerdo con la invención pueden, si se desea, contener
una combinación de dos o más ingredientes activos. Los agentes
pueden proporcionarse combinados en una única especie de
microestructura perforada o individualmente en especies separadas de
microestructuras perforadas. Por ejemplo, pueden incorporarse dos o
más agentes activos o bioactivos en una única preparación de la
solución de alimentación y secarse mediante pulverización para
proporcionar una única especie de microestructura que comprende una
pluralidad de agentes activos. Y a la inversa, los activos
individuales podrían añadirse a stocks diferentes y secarse
mediante pulverización para proporcionar una pluralidad de especies
de microestructuras con composiciones diferentes. Estas especies
individuales podrían añadirse al medio de suspensión o al
compartimiento de dispensado de polvo seco en cualquier proporción
y colocarse en el sistema de administración de aerosol como se
describe a continuación. Además, como se alude anteriormente, las
microestructuras perforadas (con o sin agente asociado) pueden
combinarse con uno o más agentes activos o bioactivos convencionales
(por ejemplo un fármaco micronizado) para proporcionar la
estabilidad de dispersión o capacidad de dispersión del polvo
deseadas.
En base a lo anterior, los expertos en la
técnica apreciarán además que la cantidad apropiada de agente
bioactivo y la posología de las dosis puede determinarse para las
formulaciones de acuerdo con la información ya existente y sin
experimentación indebida.
Como se observa en los pasajes anteriores,
pueden asociarse o incorporarse diversos componentes a las
microestructuras perforadas.
De acuerdo con la presente invención, las
microestructuras perforadas se forman mediante desecación por
pulverización. Como es notorio, la desecación por pulverización es
un proceso de una etapa que convierte una solución líquida en
partículas secas. Con respecto a las aplicaciones farmacéuticas, se
apreciará que la desecación por pulverización se ha usado para
proporcionar material en polvo por diversas vías de administración
que incluyen la inhalación. Véase, por ejemplo, M. Sacchetti y M.M.
Van Oort en: Inhalation Aerosols: Physical and Biological Basis for
Therapy, A.J. Hickey, editors Marcel Dekkar, Nueva York, 1996, que
se incorpora al presente documento como referencia.
En general, la desecación por
pulverizaciónconsiste en aunar un líquido de dispersión elevada, y
un volumen suficiente de aire caliente para producir la evaporación
y secado de las gotas de líquido. La preparación a desecar por
pulverización o alimentación (o solución de alimentación) puede ser
cualquier solución, solución basta, solución espesa, dispersión
coloidal, o pasta que pueda atomizarse usando el aparato de desecado
por pulverización seleccionado. En realizaciones preferidas, la
solución de alimentación comprenderá un sistema coloidal tal como
una emulsión, emulsión inversa, microemulsión, emulsión múltiple,
dispersión en partículas, o solución espesa. Típicamente, la
alimentación se pulveriza en una corriente de aire caliente filtrado
que evapora el disolvente y dirige el producto desecado a un
colector. El aire de escape se desecha junto con el disolvente. Los
expertos en la técnica apreciarán que pueden usarse diferentes tipos
de aparatos para proporcionar el producto deseado. Por ejemplo, los
deshidratadores de pulverización fabricados por Büche Ltd. o Niro
Corp. Producirán partículas del tamaño deseado de forma
efectiva.
Se apreciará además, que estos deshidratadores
por pulverización, y específicamente sus atomizadores, pueden
modificarse o adaptarse para aplicaciones especializadas, es decir,
la pulverización simultanea de dos soluciones usando una técnica de
boquilla doble. Más específicamente, puede atomizarse una emulsión
de agua en aceite desde una boquilla y puede atomizarse a la vez
una solución que contiene un antiadherente como manitol desde una
segunda boquilla. En otros casos, puede ser necesario presionar la
solución alimentación a través de una boquilla diseñada a medida
utilizando una bomba de cromatografía líquida de presión elevada
(HPLC). Siempre que se produzcan las microestructuras que
comprenden la morfología y/o composición correctas, la elección del
aparato no es crítica y será aparente para los expertos en la
técnica en vista de las enseñanzas en el presente documento.
Aunque las partículas en polvo desecadas por
pulverización típicamente son de forma aproximadamente esférica,
casi de tamaño uniforme y frecuentemente son huecas, puede haber
algún grado de irregularidad en la forma dependiendo del
medicamento incorporado y las condiciones de desecación por
pulverización. En muchos casos parece mejorarse la estabilidad de
la dispersión y la capacidad de dispersión de las microestructuras
perforadas si se usa un agente de soplado (o agente de soplado) en
su producción. Las realizaciones particularmente preferidas pueden
comprender una emulsión con el agente de soplado como fase dispersa
o continua. El agente de soplado se dispersa preferiblemente con
una solución tensioactiva, usando, por ejemplo, un
microfluidificador disponible en el comercio con una presión de
aproximadamente 34473.8 a 103421.39 kPa. Este proceso forma una
emulsión, preferiblemente estabilizada con un tensioactivo
incorporado, que comprende típicamente gotitas de tamaño inferior a
la micra de agente de soplado no miscible en agua dispersa en una
fase continua acuosa. La formación de tales emulsiones usando esta
y otras técnicas es común y notoria para los expertos en la técnica.
El agente de soplado es un compuesto fluorado con un punto de
ebullición superior a 100ºC (por ejemplo perfluorohexano, bromuro
de perfluorooctilo, perfluorodecalin, perfluorobutiletano) que se
vaporiza durante el proceso de desecación por pulverización,
dejando microesferas generalmente huecas, porosas y
aerodinámicamente ligeras.
El grado de porosidad y dispersabilidad de la
microestructura perforada parece depender, al menos en parte, de la
naturaleza del agente de soplado, su concentración en la solución de
alimentación (por ejemplo en forma de emulsión), y las condiciones
de desecado por pulverización. Con respecto al control de la
porosidad y, en suspensiones, la capacidad de dispersión se ha
observado sorprendentemente que el uso de compuestos, hasta la
fecha no apreciados como agentes de inflado, puede proporcionar
microestructuras perforadas que tienen características
particularmente deseables. Más particularmente, en este aspecto
novedoso e inesperado de la presente invención se ha observado que
pueden usarse fluoroquímicos que tienen puntos de ebullición
relativamente altos para producir partículas que son
particularmente porosas. Tales microestructuras perforadas son
especialmente adecuadas para las terapias inhaladas. Por ello, los
agentes de soplado que tienen puntos de ebullición superiores al
punto de ebullición del agua, es decir, superiores a 100ºC (por
ejemplo se usan perflubrón, perfluorodecalina). Además se prefieren
los agentes de inflado con solubilidad en agua relativamente baja
(< 10^{-6} M) dado que permiten la producción de dispersiones
en emulsión estables con promedios de diámetro de partícula medios
inferiores a 0,3 \mum.
Como se describe anteriormente, estos agentes de
inflado se incorporarán preferiblemente en una solución de
alimentación emulsionada antes del desecado por pulverización. Para
los fines de la presente invención esta solución de alimentación
preferiblemente comprenderá también uno o más agentes activos o
bioactivos, uno o más tensioactivos o uno o más excipientes.
Aunque no limitan la invención de forma alguna,
se formula la hipótesis de que, al irse evaporando el componente de
alimentación acuosa durante el desecado por pulverización deja una
fina corteza sobre la superficie de la partícula. La pared o
corteza de la partícula resultante formada durante los momentos
iniciales del desecado por pulverización parece atrapar cualquier
agente de soplado con ebullición elevada en forma de cientos de
gotitas de emulsión (aproximadamente 200-300 nm). Al
continuar el proceso de desecación, la presión dentro de la
partícula aumenta, vaporizando así al menos parte del agente de
soplado incorporado y forzándolo a través de la corteza
relativamente fina. Esta ventilación o salida de gases aparentemente
lleva a la formación de poros u otros defectos de la
microestructura. Al mismo tiempo los componentes particulados que
quedan (que posiblemente incluyen algún agente de soplado) migran
desde el interior a la superficie al irse solidificando la
partícula. Esta migración aparentemente se ralentiza durante el
proceso de desecación como resultado de una resistencia aumentada a
la transferencia de masa provocada por una viscosidad interna
aumentada. Una vez cesa la migración, se solidifica la partícula,
dejando vacíos, poros, defectos, huecos, espacios, espacios
intersticiales, aperturas, perforaciones, o agujeros. El número de
poros o defectos, su tamaño, y el grosor de pared resultantes
dependen grandemente de la formulación y/o la naturaleza del agente
de soplado seleccionado (por ejemplo el punto de ebullición), su
concentración en la emulsión, la concentración total de sólidos, y
las condiciones de desecado por pulverización. Puede apreciarse en
gran medida que este tipo de morfología de partícula en parte
contribuye a la capacidad de dispersión del polvo mejorada, la
estabilidad de la suspensión y la aerodinámica.
Se ha encontrado sorprendentemente que pueden
retenerse cantidades sustanciales de estos agentes de inflado con
ebullición elevada en el producto desecado por pulverización
resultante. Es decir, que las microestructuras perforadas desecadas
por pulverización como se describe en el presente documento pueden
comprenden hasta el 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, 30% o incluso el 40% p/p
del agente de soplado. En tales casos, se obtuvieron rendimientos
de producción más elevados como resultado de una densidad de
partícula elevada provocada por el agente de soplado residual. Los
expertos en la técnica apreciarán que el agente de soplado fluorado
retenido puede alterar las características de la superficie de las
microestructuras perforadas, minimizando así la agregación de
partículas durante el procesado y aumentando adicionalmente la
estabilidad de la dispersión. El agente de soplado fluorado
residual en la partícula puede reducir también las fuerzas de
cohesión entre las partículas al proporcionar una barrera o
atenuando las fuerzas de atracción producidas durante la fabricación
(por ejemplo electroestática). Esta reducción de las fuerzas de
cohesión puede ser particularmente ventajosa cuando se usan las
microestructuras descritas en conjunción con inhaladores de polvo
seco.
Además, la cantidad de agente de soplado
residual puede atenuarse a través de las condiciones de procesado
(tales como temperatura de escape), concentración del agente de
soplado, o punto de ebullición. Si la temperatura de escape es la
del punto de ebullición o superior, escapa el agente de soplado de
la partícula y disminuye el rendimiento de producción. La
temperatura de escapa preferida se operará preferiblemente a 20, 30,
40, 50, 60, 70, 80, 90 o incluso 100ºC menos que el punto de
ebullición del agente de soplado. Más preferiblemente, el
diferencial de temperatura entre la temperatura de escape y el punto
de ebullición estará en el intervalo de 50 a 150ºC. Los expertos en
la técnica apreciarán que la porosidad, el rendimiento de
producción, la electrostática y la capacidad de dispersión de las
partículas pueden optimizarse primero identificando el intervalo de
condiciones de procesamiento (por ejemplo temperatura de escape)
que son adecuadas para los agentes y/o excipientes activos
seleccionados. El agente de soplado preferido puede elegirse después
usando la temperatura de escape máxima tal que el diferencial de
temperatura sea de al menos 20 y hasta 150ºC. En algunos casos, el
diferencial de temperatura puede estar fuera de este intervalo tal
como, por ejemplo, cuando se producen las partículas en condiciones
supercríticas o usando técnicas de liofilización. Los expertos en la
técnica apreciarán además que la concentración preferida de agente
de soplado puede determinarse experimentalmente sin experimentación
indebida usando técnicas similares a las descritas en los Ejemplos
del presente documento.
Aunque el agente de soplado residual puede ser
ventajosos en las realizaciones seleccionadas, puede ser deseable
eliminar sustancialmente cualquier agente de soplado del producto
desecado por pulverización. A este respecto, el agente de soplado
residual puede eliminarse fácilmente con una etapa de evaporación
postproducción en un horno a vacío. Además, tales técnicas de
postproducción pueden usarse para proporcionar perforaciones en las
partículas. Por ejemplo, pueden formarse poros desecando por
pulverización un agente bioactivo y un excipiente que puede
eliminarse de las partículas formadas a vacío.
De cualquier modo, las concentraciones típicas
de agente de soplado en la solución de alimentación están entre el
2% y el 50% v/v, y más preferiblemente entre aproximadamente el 10%
y el 45% v/v. En otras realizaciones las concentraciones de agente
de soplado serán preferiblemente mayores de aproximadamente el 5%,
10%, 15%, 20%, 25% o incluso el 30% v/v. Incluso otras emulsiones
de solución de alimentación pueden comprender el 35%, 40%, 45% o
incluso el 50% v/v del compuesto de punto de ebullición elevado.
En realizaciones preferidas, otro procedimiento
para identificar la concentración de agente de soplado usado en la
alimentación es proporcionarlo como proporción de la concentración
del agente de soplado a la del tensioactivo estabilizante (por
ejemplo fosfatidilcolna o PC) en la emulsión precursora o de
alimentación. Para los agentes de inflado fluorocarbonados (por
ejemplo bromuro de perfluorooctilo), y para facilitar la
explicación, esta proporción se ha denominado relación PFC/PC. En
cualquier caso, la relación PFC/PC típica variará desde
aproximadamente 1 a aproximadamente 60 y más preferiblemente de
aproximadamente 10 a aproximadamente 50. Para las realizaciones
preferidas la relación será generalmente superior a aproximadamente
5, 10, 20, 30, 40 ó incluso 50. A este respecto, la Fig. 1 muestra
una serie de fotografías tomadas de las microestructuras perforadas
formadas con fosfatidilcolina (PC) usando diversas cantidades de
bromuro de perfluorooctilo (PFC), un fluorocarbono de punto de
ebullición relativamente elevado. Las relaciones de PFC/PC se
proporcionan en cada subconjunto de fotografías, es decir de 1A a
1F. Las condiciones de formación y de toma de imágenes se describen
en mayor detalle en los Ejemplos I y II a continuación. Con
respecto a las micrográficas, la columna de la izquierda muestra
las microestructuras intactas aunque la columna de la derecha
ilustra las secciones transversales de microestructuras fracturadas
de las mismas preparaciones.
Como puede verse fácilmente en la Fig. 1, el uso
de relaciones de PFC/PC más elevados proporciona estructuras de una
naturaleza más hueca y porosa. Más particularmente, esos
procedimientos que emplean una relación de PFC/PC superior a
aproximadamente 4,8 tendían a proporcionar estructuras que son
particularmente compatibles con las formulaciones de polvo seco y
dispersiones que se describen en el presente documento. De forma
similar, la Fig. 3, una micrografía que se analizará en más detalle
en el Ejemplo XII a continuación, ilustra una morfología
preferiblemente porosa obtenida usando agentes de inflado con un
punto de ebullición más elevado (en este caso
perfluorodecalina).
El agente de soplado puede eliminarse durante el
proceso de secado inicial o durante una etapa de postproducción tal
como secado a vacío o extracción con disolvente.
Independientemente de cual es el agente de
soplado seleccionado finalmente, se ha visto que pueden producirse
microestructuras perforadas compatibles de forma particularmente
eficiente usando un minidesecador por pulverización Büchi (modelo
B-191, Suiza). Como apreciarán los expertos en la
técnica, la temperatura de admisión y la temperatura de escape del
desecador por pulverización no son críticas pero serán de un nivel
tal que proporcionen el tamaño de partícula deseado y que den como
resultado un producto que tiene la actividad deseada del
medicamento. A este respecto, las temperaturas de admisión y de
escape se ajustan dependiendo de las características de fusión de
los componentes de la formulación y la composición de la solución de
alimentación. La temperatura de admisión puede ser por lo tanto
entre 60ºC y 170ºC, siendo las temperaturas de escape de
aproximadamente 40ºC a 120ºC dependiendo de la composición de la
alimentación y las características de las partículas deseadas.
Preferiblemente, estas temperaturas serán de 90ºC a 120ºC para la
admisión y de 60ºC a 90ºC para el escape. La velocidad de flujo que
se usa en el equipo de desecado por pulverización será generalmente
de aproximadamente 3 ml por minuto a aproximadamente 15 ml por
minuto. La velocidad de flujo del atomizador variará entre valores
de 25 litros por minuto a aproximadamente 50 litros por minuto. Los
desecadores por pulverización disponibles en el mercado son
notorios para los expertos en la técnica, y los ajustes adecuados
para cualquier dispersión particular pueden determinarse fácilmente
mediante pruebas empíricas estándar, con referencia debida a los
ejemplos a continuación. Por supuesto, las condiciones pueden
ajustarse de forma que se mantenga la actividad biológica en
moléculas mayores tales como proteínas o
péptidos.
péptidos.
Los procedimientos de la presente invención
comprenden preparaciones de desecado por pulverización que
comprenden un tensioactivo tal como fosfolípido y al menos un
agente activo o bioactivo. En otras realizaciones la preparación de
desecado por pulverización puede comprender un excipiente que
comprende una fracción hidrófila tal como, por ejemplo, un
carbohidrato (es decir glucosa, lactosa, o almidón) además de
cualquier tensioactivo seleccionado. A este respecto, hay diversos
almidones y almidones derivados adecuados para usarse en la presente
invención. Otros componentes opcionales pueden incluir
modificadores de la viscosidad convencionales, tampones tale como
tampones fosfato u otros tampones biocompatibles convencionales o
agentes de ajuste de pH tales como ácidos o bases, y agentes
osmóticos (para proporcionar isotonicidad, hiperosmolaridad, o
hipoosmolaridad). Los ejemplos de sales adecuadas incluyen fosfato
sódico (tanto monobásico como dibásico), cloruro sódico, fosfato
cálcico, cloruro cálcico y otras sales fisiológicamente
aceptables.
Sean cuales sean los componentes seleccionados,
la primera etapa en la producción de partículas típicamente
comprende la preparación de solución de alimentación.
Preferiblemente, el fármaco seleccionado se disuelve en agua para
producir una solución concentrada. El fármaco puede dispersarse
también directamente en una emulsión, particularmente en el caso de
agentes insolubles en agua. De forma alternativa, el fármaco puede
incorporarse en forma de dispersión sólida de partículas. La
concentración de agente activo o bioactivo usado depende de la
cantidad de agente requerido en el polvo final y el funcionamiento
del dispositivo de liberación empleado (por ejemplo, la dosis de
partículas finas para un MDI o DPI). Según sea necesario, pueden
dispersarse cotensioactivos tales como poloxamer 188 o span 80 en
esta solución anexa. De forma adicional, pueden añadirse también los
excipientes tales como azúcares y almidones.
En realizaciones seleccionadas una emulsión de
aceite en agua se forma después en un recipiente aparte. El aceite
empleado es preferiblemente un fluorocarbono (por ejemplo, bromuro
de perfluorooctilo, perfluodecalino) que se emulsiona usando un
tensioactivo tal como un fosfolípido saturado de cadena larga. Por
ejemplo, un gramo de fosfolípido puede homogeneizarse en 150 g de
agua destilada caliente (por ejemplo 60ºC) usando una mezcladora
mecánica de fuerza de cisión elevada adecuada (por ejemplo
mezcladora Ultra-Turrax modelo T-25)
a 8000 rpm de 2 a 5 minutos. Típicamente, se añaden 5 a 25 g de
fluorocarbono gota a gota a la solución de tensioactivo disperso
mezclando. El perfluorocarbono resultante en la emulsión de agua se
procesa después usando un homogeneizador de presión elevada para
reducir el tamaño de las partículas. Típicamente, la emulsión se
procesa a 82,74 a 124,11 MPa (12.000 a 18.000 psi) en 5 pases
diferentes y se mantiene de 50 a 80ºC.
La solución de agente activo o bioactivo y la
emulsión de perfluorocarbono se combinan y alimentan al desecador
por pulverización. Típicamente, las dos preparaciones serán
miscibles ya que la emulsión preferiblemente comprenderá una fase
continua acuosa. Aunque el agente bioactivo se disuelve de forma
separada para los fines de la presente exposición se apreciará que,
en otras realizaciones, el agente activo o bioactivo puede
disolverse (o dispersarse) directamente en la emulsión. En tales
casos, la emulsión activa o bioactiva simplemente se deseca por
pulverización sin combinar una preparación de fármacos aparte.
En cualquier caso, las condiciones de operación
tales como la temperatura de admisión y de escape, velocidad de
alimentación, presión de atomización, velocidad de flujo del aire de
secado, y la configuración de la boquilla pueden ajustarse de
acuerdo con las directrices del fabricante para producir el tamaño
de partícula requerido, y el rendimiento de producción de las
microestructuras secas. Los ajustes ejemplares son los siguientes:
una temperatura de admisión de aire entre 60ºC y 170ºC; un escape
de aire entre 40ºC y 120ºC; una velocidad de alimentación entre 3
ml a aproximadamente 15 ml por minuto; y un flujo de aire de
aspiración de 300 l/min, y una velocidad de flujo de aire de
atomización entre 25 y 50 l/min. La selección de un aparato
apropiado y condiciones de procesado están dentro del alcance de
los expertos en la técnica en vista de las enseñanzas del presente
documento y pueden lograrse sin experimentación indebida. En
cualquier caso, el uso de estos y otros procedimientos equivalentes
proporcionan la formación de microestructuras huecas, porosas y
aerodinámicamente ligeras con diámetros de partículas apropiados
para la deposición del aerosol en el pulmón, microestructuras que
son tanto huecas como porosa, casi con aspecto en forma de panal de
abeja o tipo espuma. En realizaciones especialmente preferidas las
microestructuras perforadas comprenden microesferas desecadas por
pulverización porosas.
El polvo resultante tiene un número de
propiedades ventajosas que las hace particularmente compatibles para
su uso en dispositivos para terapia inhalada. En particular, las
características físicas de las microestructuras perforadas las hace
extremadamente efectivas para su uso en inhaladores de polvo seco y
en la formación de dispersiones estabilizadas que pueden usarse en
conjunción con inhaladores dosificadores, nebulizadores e
instilación de dosis líquidas. Como tales, las microestructuras
perforadas proporcionan una administración pulmonar efectiva de
agentes bioactivos.
Para maximizar la capacidad de dispersión,
estabilidad de la dispersión y optimizar la distribución al
administrar, el tamaño de partícula geométrico medio de las
microestructuras perforadas es preferiblemente aproximadamente
0,5-50 \mum, más preferiblemente
1-30 \mum. Se apreciará que las partículas grandes
(es decir mayores de 50 \mum) pueden no preferirse en
aplicaciones en las que se emplea una válvula u orificio pequeño,
dado que las partículas grandes tienden a agregarse o separarse de
una suspensión que podría potencialmente obturar el dispositivo. En
realizaciones especialmente preferidas el tamaño de partícula
geométrico medio (o diámetro) de las microestructuras perforadas es
inferior a 20 \mum o inferior a 10 \mum. Más preferiblemente el
tamaño de partícula geométrico medio es inferior a aproximadamente 7
\mum o 5 \mum, e incluso más preferiblemente inferior a
aproximadamente 2,5 \mum. Otras realizaciones preferidas
comprenderán preparaciones en las que el tamaño de partícula
geométrico medio de las microestructuras perforadas es entre
aproximadamente 1 \mum y 5 \mum. En realizaciones especialmente
preferidas las microestructuras perforadas comprenderán un polvo de
cubiertas microesféricas porosas, huecas y secas de aproximadamente
1 a 10 \mum o 1 a 5 \mum de diámetro, con grosores de cubierta
de aproximadamente 0,1 \mum a aproximadamente 0,5 \mum. Es una
ventaja particular de la presente invención que la concentración de
partículas de las dispersiones y componentes de la matriz
estructural puede ajustarse para optimizar las características de
administración del tamaño de partícula seleccionado.
Como se alude a lo largo de la presente memoria
la porosidad de las microestructuras puede jugar un papel
significativo para establecer la capacidad de dispersión (por
ejemplo en los DPI) o en la estabilidad de la dispersión (por
ejemplo para los MDI o nebulizadores). A este respecto, la porosidad
media de las microestructuras perforadas puede determinarse a
través de microscopia electrónica acoplado a técnicas de obtención
de imágenes modernas. Más específicamente, pueden obtenerse
micrografías electrónicas de muestras representativas de las
microestructuras perforadas y analizarse digitalmente para
cuantificar la porosidad de la preparación. Tal metodología es
notoria en la técnica y puede abordarse sin experimentación
indebida.
Para los fines de la presente invención, la
porosidad media (es decir, el porcentaje del área de superficie de
las partículas que está abierta el interior y/o vacío central) de
las microestructuras perforadas puede variar de aproximadamente
0,5% a aproximadamente 80%. En realizaciones más preferidas, la
porosidad media variará de aproximadamente 2% a aproximadamente
40%. Basándose en los parámetros de producción seleccionados, la
porosidad media puede superior a aproximadamente, 2%, 5%, 10%, 15%,
20%, 25% ó 30% del área de superficie de la microestructura. En
otras realizaciones, la porosidad media de las microestructuras
puede ser superior a aproximadamente 40%, 50%, 60%, 70% o incluso
80%. En lo que respecta a los poros en sí, típicamente varían en
tamaño desde aproximadamente 5 nm a aproximadamente 400 nm con
tamaños de pro medio preferiblemente en el intervalo de
aproximadamente 50 nm a aproximadamente 100 nm. Como puede verse en
las Figs. 1A1 a 1F2 y se analiza en más detalle a continuación, es
una ventaja significativa de la presente invención que el tamaño de
poro y la porosidad pueden controlarse cuidadosamente mediante la
selección cuidadosa de los componentes incorporados y los
parámetros de producción.
A este respecto, la morfología de la partícula
y/o diseño hueco de las microestructuras perforadas juega también
un papel importante en la capacidad de dispersión o cohesión de las
formulaciones en polvo seco descritas en el presente documento. Es
decir, se ha descubierto sorprendentemente que el carácter cohesivo
inherente del polvo fino puede superarse reduciendo las fuerzas de
van der Waals, las de atracción electroestáticas y las de puentes
líquidos que existen típicamente entre partículas secas. Más
específicamente, en concordancia con las enseñanzas en el presente
documento, la capacidad de dispersión del polvo mejorada puede
proporcionarse diseños de la morfología y densidad de la partícula,
así como el control de la humedad y la carga. Con ese fin, las
microestructuras perforadas de la presente invención comprenden
poros, vacíos, huecos, defectos u otros espacios intersticiales que
reducen el área de contacto de las superficies entre partículas
minimizando de ese modo las fuerzas entre partículas. Además, el
uso de tensioactivos tales como fosfolípidos y agentes de inflado
fluorados de acuerdo con las enseñanzas del presente documento puede
contribuir a mejoras en las propiedades de flujo del polvo
suavizando la carga y fuerza de las fuerzas electrostáticas así como
el contenido en humedad.
El polvo más fino (por ejemplo < 5 \mum)
exhibe una deficiente capacidad de dispersión que puede ser
problemática cuando se trata de administrar, suspender en aerosol
y/o envasar el polvo. A este respecto las fuerzas principales que
controlan las interacciones entre partículas pueden dividirse
típicamente en fuerzas de corto y largo alcance. Las fuerzas de
largo alcance incluyen las fuerzas atractivas gravitacionales y
electroestáticas, donde la interacción varía en relación con el
cuadrado de la distancia de separación o diámetro de las partículas.
Las fuerzas de corto alcance importantes para el polvo seco
incluyen interacciones de van der Waals, enlace de hidrógeno y
puentes líquidos. Las dos fuerzas de corto alcance difieren de las
otras en que tienen lugar cuando ya existe contacto entre las
partículas. Es una ventaja principal de la presente invención que
estas fuerzas de atracción pueden atenuarse o reducirse
sustancialmente a través del uso de microestructuras perforadas
como se describe en el presente documento.
En un esfuerzo para superar estas fuerzas de
atracción las formulaciones en polvo típicas de la técnica anterior
para los DPI comprenden partículas de fármaco micronizadas que se
depositan sobre grandes partículas transportadoras (por ejemplo, 30
a 90 \mum) tales como lactosa o unidades aglomeradas de partículas
de fármaco puro o aglomeración de partículas de lactosa finas con
el fármaco puro, dado que se fluidifican más fácilmente que las
partículas de fármaco puras. Además, la masa de fármaco requerida
por accionamiento es típicamente inferior a 100 \mug y es por lo
tanto prohibitivamente demasiado pequeña para ser dosificada. Por lo
tanto, las partículas de lactosa mayores en formulaciones de la
técnica anterior funcionan tanto como partícula transportadora para
inclusión en aerosoles y como agente de carga para dosificación. Se
emplea el uso de partículas grandes en estas formulaciones dado que
la capacidad de dispersión de polvo y la eficiencia de formación de
aerosol mejora al aumentar el tamaño de partícula como resultado de
la disminución de las fuerzas entre partículas (French, D.L.,
Edwards, D.A., sand Niven R.W., J. Aerosol Sci. 27,
769-783, 1996. Es decir, las formulaciones de la
técnica anterior usan a menudo partículas grandes o transportadoras
para superar las fuerzas principales que controlan la capacidad de
dispersión tales como las fuerzas de van der Waals, puentes
líquidos, y fuerzas de atracción electrostática que existen entre
las partículas.
Los expertos en la técnica apreciarán que las
fuerzas de atracción de van der Waals (VDW) ocurren con un corto
alcance y dependen, al menos en parte del contacto superficial entre
las partículas que interactúan. Cuando dos partículas secas se
acercan la una a la otra las fuerzas de VDW aumentan, aumentando el
área de contacto. Para dos partículas secas, la magnitud de la
fuerza de interacción de VDW, F^{0}, puede calcularse usando la
siguiente
ecuación:
ecuación:
En la que h es la constante de Planck,
\omega es la frecuencia angular, d_{0} es la distancia a la que
la fuerza de adhesión es máxima, y r y r_{2} son los radios de las
dos partículas que interactúan. En consecuencia, se apreciará que
una forma de minimizar la magnitud y fuerza de la fuerza de VDW para
el polvo seco es disminuir el área de contacto entre partículas. Es
importante hacer notar que la magnitud d_{0} es un reflejo de
esta área de contacto. El área mínima de contacto entre dos cuerpos
opuestos ocurrirá si las partículas son esferas perfectas. Además,
el área de contacto se minimizará adicionalmente si las partículas
son altamente porosas. En consecuencia, las microestructuras
perforadas de la presente invención actúan para reducir el contacto
entre partículas y las correspondientes fuerzas de atracción de VDW.
Es importante hacer notar que esta reducción de las fuerzas de VDW
es resultado, en gran medida, de la exclusiva morfología de las
partículas del polvo de la presente invención en vez de un aumento
del diámetro geométrico de las partículas. A este respecto, se
apreciará que las realizaciones particularmente preferidas de la
presente invención proporcionan un polvo con partículas medias o
pequeñas (por ejemplo diámetro geométrico medio < 10 \mum) que
exhiben fuerzas de atracción de VDW relativamente bajas. Y a la
inversa, partículas no esféricas macizas tales como los fármacos
micronizados del mismo tamaño ejercerán entre sí mayores fuerzas
interparticulares y, por lo tanto, exhibirán una pobre
dispersibilidad del polvo.
Además, como se indica anteriormente, la fuerza
electroestática que afecta al polvo ocurre cuando una o ambas
partículas están cargadas eléctricamente. Este fenómeno dará como
resultado bien una atracción o una repulsión entre las partículas
dependiendo de la similitud o diferencia de las cargas. En el caso
más simple, las cargas eléctricas pueden describirse usando la Ley
de Coulomb. Una forma de modular o disminuir las fuerzas
electroestáticas entre las partículas es si cualquiera o ambas
partículas tienen superficies no conductoras. Así, si el polvo de
microestructura perforada comprende excipientes, tensioactivos o
agentes activos que son relativamente no conductores, entonces
cualquier carga generada en la partícula se distribuirá de forma no
uniforme sobre la superficie. Como resultado, la vida media de la
carga del polvo que comprende componentes no conductores será
relativamente corta dado que la retención de cargas elevadas está
dictada por la resistividad del material. Los componentes
resistivos o no conductores son materiales que no funcionan ni como
donante ni como aceptor eficiente de electrones.
Derjaguin y cols. (Muller, V.M., Yushcheniko,
V.S., y Derjaguin, B.V., J. Colloid Interface Sci. 1980, 77,
115-119), proporcionan una lista que clasifica los
grupos moleculares en base a su capacidad de aceptar o donar un
electrón. A este respecto los grupos ejemplares pueden clasificarse
como sigue:
Donante:
-NH_{2} > -OH > -OR > -COOR > -CH_{3} >
-C_{6}H_{5} > -halógeno > -COOH > -CO > -CH
Aceptor.
La presente invención proporciona la reducción
de los efectos electroestáticos en el polvo descrito a través del
uso de materiales relativamente no conductores. Usando la
clasificación anterior, los materiales no conductores preferidos
incluirían componentes halogenados y/o hidrogenados. Se prefieren
los materiales tales como fosfolípidos y agentes de inflado
fluorados (que pueden retenerse en algún grado en el polvo seco por
pulverización) dado que pueden proporcionar resistencia a que se
carguen las partículas. Se apreciará que la retención de agente de
soplado residual (por ejemplo fluoroquímicos) en las partículas,
incluso a niveles relativamente bajos, puede ayudar a minimizar la
carga de las microestructuras perforadas ya que se imparte
típicamente durante el desecado por pulverización y la separación
por ciclos. Basándose en los principios generales de la
electrostática y las enseñanzas del presente documento, un experto
en la técnica sería capaz de identificar materiales adicionales que
sirven para reducir las fuerzas electrostáticas de los polvos
descritos sin experimentación indebida. Además, si se necesita, las
fuerzas electroestáticas pueden manipularse y minimizarse también
usando técnicas de electrificación y carga.
Además de las sorprendentes ventajas descritas
anteriormente, la presente invención proporciona además la
atenuación o reducción del enlace de hidrógeno y líquido. Como es
sabido por los expertos en la técnica, tanto los enlaces de
hidrógeno como los puentes líquidos pueden resultar de la humedad
absorbida por el polvo. En general, humedades más altas producen
fuerzas interparticulares mayores para las superficies hidrófilas.
Este es un problema sustancial en las formulaciones farmacéuticas
de la técnica anterior para las terapias inhaladas que tienden a
emplear compuestos relativamente hidrófilos tales como lactosa. Sin
embargo, de acuerdo con las enseñanzas del presente documento, las
fuerzas de adhesión debidas al agua absorbida pueden modularse o
reducirse aumentando la hidrofobicidad de las superficies de
contacto. Un experto en la técnica puede apreciar que puede
lograrse un aumento de la hidrofobicidad de las partículas a través
de la selección de excipientes y/o uso de una técnica de
recubrimiento mediante desecado por pulverización postproducción tal
como el empleado usando un lecho fluido. Así, los excipientes
preferidos incluyen los tensioactivos hidrofóbicos tales como
fosfolípidos, jabones de ácidos grasos y colesterol. A la vista de
las enseñanzas en el presente documento, se propone que un experto
en la técnica sería capaz de identificar los materiales que exhiben
propiedades deseables similares sin experimentación indebida.
De acuerdo con la presente invención, pueden
usarse procedimientos tales como el ángulo de reposo o índice de
cisión para evaluar las propiedades de flujo del polvo seco. El
ángulo de reposo se define como el ángulo formado cuando un núcleo
de polo se vierte sobre una superficie plana. Se prefiere el polvo
que tiene un ángulo de reposo en el intervalo de 45º a 20º e
indican un flujo de polvo adecuado. Más particularmente, el polvo
que posee un ángulo de reposo entre 33º y 20º exhibe fuerzas de
cisión relativamente bajas y son de utilidad especial en las
preparaciones farmacéuticas para usarse en terapias inhaladas (por
ejemplo DPI). El índice de cisión aunque requiere más tiempo para
medirse que el ángulo de reposo, se considera más fiable y fácil de
determinar. Los expertos en la técnica apreciarán que puede usarse
el procedimiento experimental que se apunta en Amidon y Houghton
(G.E. Amidon, y M.E. Houghton. Pharm. Manuf. 2, 20, 1985, para
estimar el índice de cisión para los fines de la presente
invención. como describen S. Kocova y N. Pilpel, J. Pharm.
Pharmacol. 8, 33:55, 1973, el índice de cisión se estima a partir
de los parámetros del polvo tales como tensión de rendimiento,
ángulo efectivo de fricción interna, resistencia a la tensión, y
cohesión específica. En la presente invención, es deseable el polvo
que tiene un índice de cisión inferior a aproximadamente 0,98. Más
preferiblemente, el polvo usado en las composiciones descritas, los
procedimientos y sistemas tendrán unos índices de cisión inferiores
a aproximadamente 1,1. En realizaciones particularmente preferidas,
el índice de cisión será inferior a aproximadamente 1,3 o incluso
inferior a 1,5. Por supuesto, pueden usarse polvos con índices de
cisión diferentes siempre que den como resultado la deposición
efectiva del agente activo o bioactivo en el lugar de
interés.
interés.
Se apreciará además que las propiedades de flujo
del polvo se ha demostrado que se correlacionan bien con las
mediciones de densidad aparente. A este respecto, el pensamiento de
la técnica anterior (C.F. Harwood, J. Pharm. Sci., 60,
161-163, 1971) mantenía que un aumento de la
densidad aparente se correlaciona con una mejora de las propiedades
de flujo predichas por el índice de cisión del material. A la
inversa, se ha visto sorprendentemente que, para las
microestructuras perforadas de la presente invención, los polvos con
densidades aparentes bajas exhibieron propiedades de flujo
superiores. Es decir, los polvos porosos huecos de la presente
invención exhibían propiedades de flujo superiores a las de los
polvos con densidades aparentes inferiores a 0,5 g/cm^{3} que
muestran propiedades de flujo particularmente favorables. De forma
más sorprendente, se ha visto que es posible proporcionar polvos de
microestructuras perforadas con densidades aparentes inferiores a
0,3 g/cm^{3} o incluso inferiores a aproximadamente 0,1
g/cm^{3}. La capacidad para producir polvos de densidad aparente
baja que tienen una fluidez superior acentúa aún más la naturaleza
novedosa e inesperada de la presente invención.
Además, se apreciará que las fuerzas de
atracción reducidas (por ejemplo de van der Waals, electrostáticas,
de enlace de hidrógeno y líquido, etc.) y fluidez excelente
proporcionada por los polvos de microestructuras perforadas los
hacen particularmente útiles en las preparaciones para la terapia de
inhalación (por ejemplo en dispositivos de inhalación tales como
DPI, MDI, nebulizadores). Junto con la superior fluidez, el diseño
perforado o poroso y/o hueco de las microestructuras desempeña
también un papel fundamental en las propiedades resultantes de
aerosol del polvo cuando se descarga. Este fenómeno es así para las
microestructuras perforadas en aerosol en forma de suspensión, como
es el caso de un MDI o un nebulizador, o la administración de
microestructuras perforadas en forma seca como en el caso de un
DPI. A este respecto, la estructura perforada y el área superficial
relativamente alto de las microestructuras perforadas permite que
sean transportadas den el flujo de los gases durante la inhalación
con mayor facilidad para recorrer distancias mayores que las
partículas no perforadas de tamaño comparable.
Más particularmente, debido a su alta porosidad,
la densidad de las partículas es inferior a 0,5 g/cm^{3}, más a
menudo del orden de 0,1 g/cm^{3}, y desde 0,01 g/cm^{3}. Al
contrario que el tamaño de partícula geométrica, el tamaño de
partícula aerodinámica, d_{aer}, de las microestructuras
perforadas depende sustancialmente de la densidad de las
partículas, p:d_{aer} = d_{geo}p, donde d_{geo}
es el diámetro geométrico. Para una densidad de partícula de 0,1
g/cm^{3}, d_{aer} será groso modo tres veces menor que
d_{geo}, dando como resultado una deposición de partículas
mayor en las regiones periféricas del pulmón y correspondientemente
menor deposición en la garganta. A este respecto, el diámetro medio
aerodinámico de las microestructuras perforadas es inferior a 5
\mum, más preferiblemente inferior a aproximadamente 3 \mum, y,
en realizaciones particularmente preferidas, inferior a
aproximadamente 2 \mum. Tal distribución de partículas actuará
para aumentar la profundidad de deposición en el pulmón del agente
bioactivo ya se administre usando un DPI, MDI o nebulizador.
Además, el tener un diámetro geométrico superior al diámetro
aerodinámico lleva a las partículas más cerca de la pared de los
alvéolos aumentando así la deposición de partículas de pequeño
diámetro
aerodinámico.
aerodinámico.
Como se mostrará subsiguientemente en los
Ejemplos, la distribución del tamaño de partícula de las
formulaciones en aerosol de la presente invención puede medirse
mediante técnicas convencionales tales como, por ejemplo,
procedimientos analíticos como impacto en cascada, tiempo de vuelo.
Además, la determinación de la dosis emitida a partir de los
dispositivos de inhalación se realizó de acuerdo con el
procedimiento propuesto por la farmacopea de Estados Unidos
(Pharacopeial Previews, 22 (1996) 3065). Estas técnicas y
otras relacionadas permiten calcular la "fracción de partículas
finas" del aerosol, que corresponde a esas partículas que es
probable que se depositen de forma efectiva en el pulmón. Según se
usa en el presente documento la frase "fracción de partículas
finas" se refiere al porcentaje de la cantidad total del
medicamento activo administrado por activación a partir de la
boquilla de un DPI, MDI o nebulizador sobre placas
2-7 de un aparato Andersen de impacto en cascada de
8 fases. Basándose en tales mediciones las formulaciones de la
presente invención preferiblemente tendrán una fracción de
partícula fina de aproximadamente el 20% o superior en peso de las
microestructuras perforadas (p/p), más preferiblemente, exhibirán
una fracción de partícula fina desde aproximadamente 25% a 80% p/p,
e incluso más preferiblemente desde aproximadamente 30 a 70% p/p. En
realizaciones seleccionadas, la presente invención preferiblemente
comprenderá una fracción de partículas finas superior a
aproximadamente 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, u 80% en peso.
Además, se ha observado también que las
formulaciones de la presente invención exhiben velocidades de
deposición relativamente bajas, cuando se comparan con
preparaciones de la técnica anterior, sobre el puerto de inducción
sobre las placas 0 y 1 del aparato de impactos. La deposición de
estos componentes está relacionada con la deposición en la garganta
de humanos. Más específicamente, la mayoría de los MDI y DPI
disponibles en el mercado tienen unas deposiciones simuladas en la
garganta de aproximadamente 40-70% (p/p) de la dosis
total, aunque las formulaciones de la presente invención
típicamente depositan menos de aproximadamente el 20% p/p). En
consecuencia, las realizaciones preferidas de la presente invención
tienen unas deposiciones en la garganta inferior al 40%, 35%, 30%,
25%, 20%, 15% o incluso el 10% p/p. Los expertos en la técnica
apreciarán que una disminución significativa de la deposición en la
garganta proporcionada por la presente invención dará como
resultado una disminución correspondiente de los efectos secundarios
locales asociados tales como irritación de la garganta y
candidiasis.
Con respecto al perfil de deposición ventajoso
proporcionado por la presente invención, es notorio que los
propelentes MDI típicamente expulsan las partículas suspendidas a
una gran velocidad hacia la parte de atrás de la garganta. Dado que
las formulaciones de la técnica anterior típicamente contienen un
porcentaje significativo de partículas y/o agregados grandes, hasta
dos tercios o más de la dosis emitida puede impactar sobre la
garganta. Además, el perfil de administración no deseable de las
preparaciones en polvo convencionales se exhibe también en
condiciones de baja velocidad de partícula, como ocurre con los
dispositivos DPI. En general, este problema es inherente cuando se
suspenden en aerosol partículas macizas, densas que pueden
agregarse. Sin embargo, como se analiza anteriormente, las
propiedades novedosas e inesperadas de las dispersiones
estabilizadas de la presente invención dan como resultado una
deposición en la garganta relativamente baja al se administrada con
un dispositivo de inhalación tal como DPI, MDI, atomizador o
nebulizador.
Aunque no se desea quedar vinculado a ninguna
teoría particular, para que la deposición reducida en la garganta
proporcionada por la presente invención resulta de la disminución de
la agregación de las partículas y de la morfología hueca y/o porosa
de las microestructuras incorporadas. Es decir, la naturaleza hueca
y porosa de las microestructuras dispersas reduce la velocidad de
las partículas en la corriente de propelente (o corriente de gas en
el caso de los DPI), igual que una pelota de whiffle hueca/porosa se
desacelera más rápido que una pelota de baseball. Así, en lugar de
impactar y adherirse sobre la parte de atrás de la garganta, las
partículas que viajan de forma relativamente lenta pueden ser
inhaladas por el paciente. Además, la naturaleza altamente porosa
de las partículas permite que el propelente que está dentro de la
microestructura perforada salga rápidamente y que descienda la
densidad de las partículas antes de impactar sobre la garganta. En
consecuencia, se deposita un porcentaje sustancialmente mayor del
agente bioactivo administrado en las vías respiratorias pulmonares
donde puede absorberse de forma eficiente.
Con respecto a las terapias de inhalación, los
expertos en la materia apreciarán que los polvos de microestructuras
perforadas de la presente invención son particularmente útiles en
los DPI. Los DPI convencionales, o inhaladores de polvo seco,
comprenden formulaciones en polvo y dispositivos en los que una
dosis predeterminada de medicamento, ya sea sola o mezclada con
partículas transportadoras de lactosa, se administra en forma de
vapor o aerosol fino de polvo seco para inhalación. El medicamento
se formula de tal forma que se dispersa fácilmente en partículas
diferentes con un intervalo de tamaño de 0,5 a 20 \mum. El polvo
se activa bien por inspiración o por alguna fuerza de
administración externa, tal como aire a presión. Las formulaciones
para DPI se envasan típicamente en monodosis o emplean sistemas con
reservorio capaces de dosificar dosis múltiples con transferencia
manual de la dosis al dispositivo.
Los DPI se clasifican generalmente en base al
sistema de administración de dosis empleado. A este respecto, los
dos tipos principales de DPI comprenden dispositivos de
administración de monodosis y sistemas de administración con
reservorio granel. Según se usa en el presente documento, el término
"reservorio" se usa en sentido general y se considera que
engloba ambas configuraciones a no ser que las limitaciones del
contexto dicten lo contrario. En cualquier caso, los sistemas de
administración unidosis requieren que la dosis de formulación en
polvo sea presentada al dispositivo en forma de monodosis. Con este
sistema, la formulación se introduce previamente en pocillos de
dosificación que pueden estar envasados en papel de aluminio o
presentados en tiras de blisteres para evitar la entrada de
humedad. Otros envases monodosis incluyen las cápsulas de gelatina
dura. La mayoría de los envases monodosis diseñados para los DPI se
rellenan usando una técnica de volumen fijo. Como resultado, hay
limitaciones físicas (aquí la densidad) de la dosis mínima que puede
dosificarse en un envase unitario, que dictada por la fluidez y la
densidad aparente del polvo. Actualmente, el intervalo de polvo seco
que puede introducirse en un envase unidosis está en el intervalo
de 5 a 15 mg que corresponde una la carga de fármaco en el
intervalo de 25 a 500 \mug por dosis. A la inversa, los sistemas
de administración con reservorio granel proporcionan una cantidad
precisa de polvo a dosificar por administración individual durante
hasta 200 dosis. De nuevo, al igual que los sistemas unidosis, el
polvo se dosifica usando una célula o cámara de volumen fijo en la
que se introduce el polvo. Así, la densidad del polvo es un factor
principal que limita la dosis mínima que puede administrarse con
este dispositivo. Actualmente los DPI de tipo reservorio granel
pueden dosificar entre 200 \mug y 20 mg de polvo por
activación.
Los DPI están diseñados para manipularse de tal
manera que abren la cápsula/blister o para cargar polvo granel
durante la activación, seguido de dispersión desde una boquilla o un
actuador debido a la inspiración del paciente. Cuando las
formulaciones de la técnica anterior son activadas con un
dispositivo DPI, los agregados de lactosa/fármaco se dispersan en
un gas y el paciente inhala el vapor de polvo seco. Durante el
proceso de inhalación, las partículas transportadoras se enfrentan
a fuerzas de cisión, por las que parte de las partículas de fármaco
micronizadas se separan de la superficie de las partículas de
lactosa. Se apreciará que las partículas de fármaco se transportan
subsiguientemente al pulmón. Las partículas de lactosa grandes
impactan sobre la garganta y vías aéreas respiratorias debido al
tamaño y las limitaciones de la fuerza de inercia. La eficiencia de
la administración de las partículas de fármaco viene dictada por su
grado de adhesión a las partículas transportadoras y sus
propiedades aerodinámicas.
La disgregación puede aumentarse a través de
mejoras en la formulación, el proceso y el diseño del dispositivo.
Por ejemplo, a menudo se mezcla lactosa de partículas finas (FPL)
con transportadores de lactosa bastos, en los que la FPL ocupará
sitios de unión de energía elevada en las partículas
transportadoras. Este proceso proporciona sitios más pasivos para
la adhesión de las partículas de fármaco micronizadas. Se ha
demostrado que esta mezcla terciaria con el fármaco proporciona
aumentos estadísticamente significativos de la fracción de
partículas finas. Otras estrategias incluyen condiciones
especializadas de procesado en las que las partículas de fármaco se
mezclan con FPL para producir unidades aglomeradas. Para aumentar
adicionalmente la deposición de partículas, muchas DPI se diseñan
para proporcionar desagregación pasando la forma farmacéutica sobre
deflectores, a través de tortuosos canales que alteran las
propiedades de flujo.
La adición de FPL, la aglomeración con FPL y el
diseño de dispositivo especializado proporciona una mejora de la
desagregación de las formulaciones, sin embargo, el parámetro
clínicamente importante es la dosis de partículas finas recibida
por el paciente. Aunque pueden proporcionarse mejoras de la
desagregación, todavía existe un problema principal con los
dispositivos de DPI actuales ya que se da un aumento de la dosis
respirable con un esfuerzo de inspiración mayor. Esto es resultado
de una fracción de partículas finas aumentada que corresponde a la
mayor desagregación de aglomerados de partículas al aumentar el
flujo de aire a través del inhalador al aumentar el esfuerzo de
aspiración. En consecuencia, queda comprometida la exactitud de la
dosis, lo que lleva a complicaciones cuando se usan los
dispositivos para administrar fármacos altamente efectivos a
poblaciones sensibles tales como los niños. Además, la inexactitud
en las dosis asociada a las preparaciones convencionales podría
complicar la aprobación de las autoridades reguladoras.
En claro contraste, los polvos de
microestructura perforada de la presente invención obvian muchas de
las dificultades asociadas a las preparaciones de transportadores
de la técnica anterior. Es decir, que pueden proporcionarse una
mejora de los resultados de DPI modificando mediante ingeniería la
partícula, tamaño, aerodinámica, morfología, y densidad, así como
controlando la humedad y carga. A este respecto, la presente
invención proporciona formulaciones en las que el medicamento y los
excipientes o agentes de carga preferiblemente se asocian o
comprenden las microestructuras perforadas. Como se detalla
anteriormente, las composiciones preferidas de acuerdo con la
presente invención típicamente dan polvos con densidades relativas
inferiores a 0,1 g/cm^{3} y a menudo inferiores a 0,05
g/cm^{3}. Se apreciará que al proporcionar polvos que tienen unas
densidades aparentes un orden de magnitud inferior a las
formulaciones para DPI permite la carga de dosis mucho menores en
un envase unidosis o dosificadas mediante un DPI con base de
reservorio. La capacidad de dosificar efectivamente cantidades
pequeñas es de importancia particular para esteroides de dosis
reducida, broncodilatadores de efecto prolongado y nuevos
medicamentos proteínicos o peptídicos propuestos para su
administración por DPI. Además, la capacidad de administrar
partículas de forma efectiva sin partículas transportadores
asociadas simplifica la formulación del producto, su envasado y
reduce los efectos secundarios no deseables.
Como se analiza anteriormente, los polvos huecos
porosos de la presente invención exhiben unas propiedades de
fluencia superiores, medidas por procedimientos del ángulo de reposo
o índice de cisión descritos en el presente documento, con respecto
a polvos equivalentes sustancialmente libres de poros. Es decir, se
observa una fluencia de polvo superior; que parece ser una función
de la densidad aparente y la morfología de las partículas para los
polvos que tienen una densidad aparente inferior a 0,5 g/cm^{3}.
Preferiblemente, los polvos tienen unas densidades aparentes
inferiores a aproximadamente 0,3 g/cm^{3}, 0,1 g/cm^{3} o
incluso inferior a 0,5 g/cm^{3}. A este respecto, se teoriza que
las microestructuras perforadas que comprenden poros, vacíos,
huecos, defectos u otros espacios intersticiales contribuyen a las
propiedades de fluencia del polvo reduciendo el área de contacto
superficial entre las partículas y minimizando las fuerzas entre
partículas. Además, el uso de fosfolípidos en realizaciones
preferidas y la retención de agentes de inflado fluorados puede
contribuir también a mejoras en las propiedades de flujo de los
polvos al atenuar la carga y potencia de las fuerzas
electrostáticas así como el contenido en humedad.
Además de las ventajas mencionadas
anteriormente, los polvos descritos exhiben propiedades
aerodinámicas favorables que las hacen particularmente efectivas
para usarse en DPI. Más específicamente, la estructura perforada y
el área de superficie relativamente elevada de las micropartículas
permite transportarlas en el flujo de gases durante la inhalación
con mayor facilidad y durante distancias mayores que las partículas
relativamente no perforadas de tamaño comparable. Debido a su
porosidad elevada y su baja densidad, la administración de las
microestructuras perforadas con un DPI proporciona una mayor
deposición de partículas en las regiones periféricas del pulmón y
de forma correspondiente una menor deposición en la garganta. Tal
distribución de partículas actúa para aumentar la deposición
profunda en el pulmón del agente administrado que es preferible para
la administración sistémica. Además, en una mejora sustancial de
los DPI de la técnica anterior, los polvos de baja densidad,
altamente porosos de la presente invención preferiblemente eliminan
la necesidad de partículas transportadoras. Dado que las partículas
transportadoras de lactosa grandes impactarán sobre la garganta y
vías respiratorias superiores debido a su tamaño, la eliminación de
tales partículas minimiza la deposición en la garganta y vías
respiratorias superiores debido a su tamaño, la eliminación de tales
partículas minimiza la deposición en la garganta y cualquier efecto
"nausea" asociado a los DPI
convencionales.
convencionales.
Junto con su uso en una configuración de polvo
seco, se apreciará que las microestructuras perforadas de la
presente invención pueden incorporarse en un medio de suspensión
para proporcionar dispersiones estabilizadas. Entre otros usos, las
dispersiones estabilizadas proporcionan una administración efectiva
de agentes bioactivos a las vías respiratorias pulmonares de un
paciente que usa MDI, nebulizadores o instilación de dosis líquidas
(técnicas de
LDI).
LDI).
Al igual que con las realizaciones de DPI, puede
indicarse la administración de un agente bioactivo usando un MDI,
nebulizador o técnica LDI para el tratamiento de síntomas leves,
moderados o graves, agudos o crónicos o para tratamiento
profiláctico. Además, el agente bioactivo puede administrarse para
tratar afecciones o trastornos locales o sistémicos. Se apreciará
que, la dosis precisa administrada dependerá de la edad y estado
del paciente, el medicamento particular usado y la frecuencia de
administración, y será finalmente decisión del médico. Cuando se
usan combinaciones de agentes bioactivos, la dosis de cada
componente de la combinación será generalmente la empleada para
cada componente cuando se usa solo.
Los expertos en la técnica apreciarán que la
estabilidad mejorada de las dispersiones o suspensiones descritas
se logra en gran medida al reducir las fuerzas de atracción de van
der Waals entre las partículas suspendidas, y al reducir las
diferencias de la densidad entre el medio de suspensión y las
partículas. De acuerdo con las enseñanzas del presente documento,
pueden impartirse aumentos de la estabilidad de la suspensión
diseñando microestructuras perforadas que después se dispersan en
un medio de suspensión compatible. Como se analiza anteriormente,
las microestructuras perforadas comprenden poros, vacíos, huecos,
defectos u otros espacios intersticiales que permiten que el medio
de suspensión fluido penetre o empape libremente la barrera de
partículas. Las realizaciones particularmente preferidas comprenden
microestructuras perforadas que son huecas y porosas, casi con
apariencia de panal de abeja o tipo espuma. En realizaciones
preferidas las microestructuras perforadas comprenden microesferas
desecadas por pulverización huecas y porosas.
Cuando se colocan las microestructuras
perforadas en el medio de suspensión (es decir, el propelente), el
medio de suspensión es capaz de penetrar en las partículas, creando
así una "homodispersión" en la que la fase continua y la
dispersa no pueden distinguirse. Dado que las partículas definidas o
"virtuales" (es decir, que comprenden el volumen circunscrito
por la matriz microparticulada) están formadas casi completamente
por el medio en el que están suspendidas, se minimizan las fuerzas
que impelen la agregación de partículas (floculación). Además, las
diferencias de densidad entre las partículas definidas y la fase
continua se minimizan al rellenar las microestructuras con el
medio, ralentizando así de forma efectiva la formación de crema o
sedimentación de las partículas. Como tal, las microesferas
perforadas y suspensiones estabilizadas de la presente invención
preparadas a partir de estas microesferas son particularmente
compatibles con muchas técnicas de formación de aerosol, tales como
MDI y nebulización. Además, las dispersiones estabilizadas pueden
usarse en aplicaciones de instilación de dosis líquidas.
Las suspensiones típicas de la técnica anterior
(por ejemplo para MDI) comprenden mayormente partículas sólidas y
pequeñas cantidades (< 1% p/p) de tensioactivo (por ejemplo
lecitina, Span-85, ácido oléico) para aumentar la
repulsión electroestática entre las partículas o polímeros para
disminuir estéricamente la interacción entre partículas. En claro
contraste, las suspensiones basadas en los polvos de la presente
invención se diseñan para no aumentar la repulsión entre las
partículas, sino para disminuir las fuerzas de atracción entre las
partículas. Las fuerzas principales que impelen la floculación en
medios no acuosos son las fuerzas de atracción de van der Waals.
Como se analiza anteriormente, las fuerzas de VDW son de origen
mecanicocuántico, y pueden visualizarse como atracciones entre
dipolos que fluctúan (es decir, interacciones de dipolo inducido -
dipolo inducido). Las fuerzas de dispersión son de alcance
extremadamente corto y aumentan a razón del la sexta potencia de la
distancia entre átomos. Cuando dos cuerpos macroscópicos se acercan
el uno al otro, las atracciones de dispersión entre los átomos se
suman. La fuerza resultante es de alcance considerablemente mayor, y
depende de la geometría de los cuerpos que interactúan.
Más específicamente, para dos partículas
esféricas, la magnitud del potencial de VDW, V_{A} puede
aproximarse mediante:
En la que A_{eff} es la constante
efectiva de Hamaker que explica la naturaleza de las partículas y
el medio, H_{o} es la distancia entre partículas y
R_{1} y R_{2} son los radios de las partículas
esféricas 1 y 2. La constante efectiva de Hamaker es proporcional a
la diferencia de la capacidad de polarización de las partículas
dispersas y el medio de suspensión
En la que A_{SM} y A_{PART}
son constantes de Hamaker para el medio de suspensión y las
partículas, respectivamente. Al irse haciendo las partículas
suspendidas y el medio de dispersión de naturaleza similar,
A_{SM} y A_{PART} tienen magnitudes más
aproximadas, y A_{eff} y V_{A} se hacen más
pequeñas. Es decir, al reducir la diferencias entre la constante de
Hamaker asociada al medio de suspensión y la constante de Hamaker
asociada a las partículas dispersas, puede reducirse la constante de
Hamaker efectiva (y las correspondientes fuerzas de atracción de
van der Waals).
Una forma de minimizar las diferencias entre las
constantes de Hamaker es crear una "homodispersión", que hace
las fases continua y dispersa esencialmente no distinguibles como se
analiza anteriormente. Además explotando la morfología de las
partículas para reducir la constante de Hamaker efectiva, los
componentes de la matriz estructural (que definen las
microestructuras perforadas) se elegirán preferiblemente de forma
que muestren una constante de Hamaker relativamente próxima a la
del medio de suspensión seleccionado. A este respecto, se podrían
usar los valores reales de las constantes de Hamaker del medio de
suspensión y los componentes de partículas para determinar la
compatibilidad de los ingredientes de dispersión y proporcionar una
buena indicación de la estabilidad de la preparación. De forma
alternativa, se podrían seleccionar componentes de microestructuras
perforadas y medios de suspensión relativamente compatibles usando
los valores físicos característicos que coinciden con las
constantes de Hamaker que pueden medirse pero que son más fácilmente
discernibles.
A este respecto, se ha observado que los valores
del índice de refracción de muchos compuestos tienden a aumentar
con la correspondiente constante de Hamaker. En consecuencia, pueden
usarse los valores del índice de refracción que pueden medirse para
proporcionar una indicación bastante buena de qué combinación de
medio de suspensión y excipientes de partícula proporcionarán una
dispersión que tenga una constante de Hamaker efectiva y estabilidad
asociada relativamente bajas. Se apreciará que, dado que los
índices de refracción de los compuestos están ampliamente
disponibles o se derivan fácilmente, el uso de tales valores permite
la formación de dispersiones estabilizadas de acuerdo con la
presente invención sin experimentación indebida. Únicamente a modo
de ilustración, se proporcionan los índices de refracción de
diversos compuestos compatibles con las dispersiones dadas en la
Tabla 1 inmediatamente a continuación:
Los expertos en la técnica apreciarán que, de
forma consistente con los componentes compatibles de la dispersión
apuntados arriba, se prefiere la formación de dispersiones en la que
los componentes tienen un diferencial de índice de refracción
inferior a aproximadamente 0,5. Es decir, el índice de refracción
del medio de suspensión estará preferiblemente entre
aproximadamente 0,5 del índice de refracción asociado con las
partículas o microestructuras perforadas. Se apreciará además que,
el índice de refracción del medio de suspensión y las partículas
puede medirse directamente o aproximarse usando los índices de
refracción del componente principal en cada fase respectiva. Para
las microestructuras perforadas, el componente principal puede
determinarse en base al peso porcentual. Para las aplicaciones de
la presente invención el valor del diferencial del índice de
refracción será preferiblemente inferior a aproximadamente 0,45,
aproximadamente 0,4, aproximadamente 0,35 o incluso inferior a
aproximadamente 0,3. Dado que los diferenciales del índice de
refracción inferior implican una estabilidad de dispersión
superior, las realizaciones particularmente preferidas comprenden
diferenciales de índice inferiores a aproximadamente 0,28,
aproximadamente 0,25, aproximadamente 0,2, aproximadamente 0,15 o
incluso inferiores a aproximadamente 0,1. Se considera que un
experto en la técnica será capaz de determinar qué excipientes son
particularmente compatibles sin experimentación indebida dada la
presente descripción. La elección última de excipientes preferidos
estará influenciada también por otros factores, incluyendo
biocompatibilidad, estado regulador, facilidad de fabricación,
coste.
Como se analiza anteriormente, la minimización
de diferencias de densidad entre las partículas y la fase continua
depende en gran medida de la naturaleza perforada y/o hueca de las
microestructuras, tal que el medio de suspensión constituya la
mayor parte del volumen de la partícula. Según se usa en el presente
documento, el término "volumen de partícula" se corresponde
con el volumen del medio de suspensión que sería desplazado por las
partículas huecas, porosas si fueran macizas, es decir, el volumen
definido por la barrera de la partícula. Como explicación, y como
se analiza anteriormente, estos volúmenes de partícula rellenos de
fluido pueden denominarse "partículas virtuales". El volumen
medio de la cubierta o matriz del agente/excipiente bioactivo (es
decir, el volumen de medio realmente desplazado por la
microestructura perforada) comprende preferentemente menos del 70%
del volumen medio de partícula (o menos del 70% de la partícula
virtual). Más preferiblemente, el volumen de la matriz de la
micropartícula comprende menos de aproximadamente 50%, 40%, 30%, o
incluso 20% del volumen medio de la partícula. Incluso más
preferiblemente, el volumen medio de la cubierta/matriz comprende
menos de aproximadamente 10%, 5%, 3%, o 1% del volumen de partícula
medio. Los expertos en la técnica apreciarán que, tales volúmenes
de matrices o cubiertas típicamente contribuyen poco a la densidad
virtual de la partícula que viene dictada de forma abrumadora por
el medio de suspensión que se encuentra dentro de ellas. Por
supuesto, en realizaciones seleccionadas, los excipientes usados
para formar la microestructura perforada puede elegirse de forma que
la densidad de la matriz o cubierta resultante se aproxime a la
densidad del medio de suspensión que lo rodea.
Se apreciará además que, el uso de tales
microestructuras permitirá que la densidad aparente de las
partículas virtuales se acerque al del medio de suspensión
eliminando sustancialmente las fuerzas de atracción de van der
Waals. Además, como se analiza anteriormente, los componentes de la
matriz de micropartículas se seleccionan preferiblemente, tanto
como sea posible dadas otras consideraciones, para aproximarse a la
densidad del medio de suspensión. En consecuencia, en aplicaciones
preferidas de la presente invención, las partículas virtuales y el
medio de suspensión tendrán un diferencial de densidad inferior a
aproximadamente 0,6 g/cm^{3}. Es decir, la densidad media de las
partículas virtuales (definida por la barrera de la matriz) estará
entre aproximadamente 0,5, 0,4, 0,3 ó 0,2 g/cm^{3} del medio de
selección seleccionado. En aplicaciones incluso más preferibles el
diferencial de densidad será inferior a aproximadamente 0,1, 0,05,
0,01, o incluso inferior al 0,005 g/cm^{3}.
Además de las ventajas mencionadas
anteriormente, el uso de partículas huecas, porosas permite la
formación de dispersiones que comprenden fracciones de volumen
mayores de partículas en suspensión. Debe apreciarse que, la
formulación de dispersiones de la técnica anterior con fracciones de
volumen que se acercan a lo compacto generalmente da como resultado
aumentos dramáticos del comportamiento viscoelástico de la
dispersión. Un comportamiento reológico de este tipo no es
apropiado para aplicaciones de MDI. Los expertos en la técnica
apreciarán que, la fracción de volumen de las partículas puede
definirse como la relación entre el volumen aparente de las
partículas (es decir el volumen de las partículas) y el volumen
total del sistema. Cada sistema tiene una fracción de volumen
máxima de 0,52 aunque aquellos que están en una configuración
compacta cúbica/hexagonal centrada en una cara alcanzan una
fracción máxima de empaquetado de aproximadamente 0,74. Para las
partículas no esféricas de los sistemas polidispersos, los valores
derivados son diferentes. En consecuencia, la fracción máxima de
empaquetado se considera a menudo que es un parámetro empírico para
un sistema dado.
Aquí, se ha observado sorprendentemente que las
estructuras porosas de la presente invención no exhiben un
comportamiento viscoelástico incluso con fracciones de volumen
elevadas, que se acercan a lo compacto. Por el contrario,
permanecen en forma de suspensiones que fluyen libremente y de baja
viscosidad con poca o ninguna carga de deformación remanente cuando
se compara con suspensiones análogas que comprenden partículas
macizas. La baja viscosidad de las suspensiones descritas se piensa
que es debida, al menos en una gran parte, a la atracción de van
der Waals relativamente baja entre las partículas llenas de fluido,
huecas, porosas. Como tales, en aplicaciones seleccionadas la
fracción del volumen de las dispersiones descritas es superior a
aproximadamente 0,3. Otras aplicaciones pueden tener valores de
empaquetado del orden de 0,3 a aproximadamente 0,5 o del orden de
0,5 a aproximadamente 0,8, aproximándose los valores más altos a las
condiciones de compacto, la formación de dispersiones relativamente
concentradas puede aumentar aún más la estabilidad de la
formulación.
Aunque pueden usarse las composiciones de la
presente invención para formar suspensiones relativamente
concentradas, los factores de estabilización trabajan igual de bien
con volúmenes de empaquetado mucho menores y tales dispersiones se
contemplan como dentro del alcance de la presente descripción. A
este respecto, se apreciará que, las dispersiones que comprenden
fracciones de volumen reducido son muy difíciles de estabilizar
usando técnicas de la técnica anterior. Por el contrario, las
dispersiones que incorporan microestructuras perforadas que
comprenden un agente bioactivo como se describe en el presente
documento son particularmente estables incluso con fracciones de
volumen reducido. En consecuencia, la presente invención permite la
formación y uso de dispersiones estabilizadas, y en particular
dispersiones respiratorias, con fracciones volumétricas inferiores a
0,3. En algunas aplicaciones preferidas, la fracción volumétrica es
aproximadamente 0,0001 - 0,3, más preferiblemente 0,001 - 0,01.
Incluso otras aplicaciones preferidas comprometen las suspensiones
estabilizadas con fracciones volumétricas de aproximadamente 0,01 a
aproximadamente 0,1.
Las microestructuras perforadas de la presente
invención pueden usarse también para estabilizar suspensiones
diluidas de agentes bioactivos micronizados. En tales aplicaciones,
pueden añadirse las microestructuras perforadas para aumentar la
fracción volumétrica de partículas en la suspensión, aumentando así
la estabilidad de la suspensión a la formación de crema o
sedimentación. Además, en estas aplicaciones, las microestructuras
incorporadas pueden actuar también para evitar un acercamiento
excesivo (agregación) de las partículas de fármaco micronizadas.
Los expertos en la técnica apreciarán además que
pueden prepararse las suspensiones o dispersiones estabilizadas
basadas en los polvos de la presente invención mediante la
dispersión de las microestructuras en el medio de suspensión
seleccionado que puede después colocarse en un contenedor o
reservorio. A este respecto, pueden hacerse las preparaciones
estabilizadas simplemente combinando los componentes en cantidad
suficiente para producir la concentración de la dispersión deseada
final. Aunque las microestructuras se dispersan fácilmente sin
energía mecánica, se contempla la aplicación de energía mecánica
para ayudar a la dispersión (por ejemplo con ayuda de
ultrasonidos), en particular para la formación de emulsiones
estables o emulsiones inversas. De forma alternativa, los
componentes pueden mezclarse mediante simple agitación u otro tipo
de agitación. El proceso se realiza preferiblemente en condiciones
anhidras para obviar cualquier efecto adverso de la humedad sobre
la estabilidad de la suspensión. Una vez formada, la dispersión
tiene una susceptibilidad reducida a la formación de crema y
sedimentación.
Como se indica en la presente memoria, las
dispersiones de la presente invención están preferiblemente
estabilizadas. En un sentido amplio, el término "dispersión
estabilizada" se considerará que incluye cualquier dispersión
que resiste la agregación, formación de crema o sedimentación lo
necesario para proporcionar una administración efectiva de un
agente bioactivo. Aunque los expertos en la técnica apreciarán que
hay diversos procedimientos que pueden usarse para evaluar la
estabilidad de una dispersión dada, un procedimiento preferido
comprende la determinación del tiempo de formación de crema o
sedimentación usando un procedimiento de fotosedimentación
dinámico. Como se observa en el Ejemplo IX y la Figura 2, un
procedimiento preferido comprende someter las partículas
suspendidas a una fuerza centrífuga y medición de la absorbancia de
la suspensión en función del tiempo. Una disminución rápida de la
absorbancia identifica una suspensión con estabilidad deficiente. Se
considera que los expertos en la técnica serán capaces de adaptar
el procedimiento a suspensiones específicas sin experimentación
indebida.
El tiempo de formación de crema se define como
el tiempo que tardan las partículas de fármaco en flocular a 1/2
del volumen del medio de suspensión. De forma similar, el tiempo de
sedimentación puede definirse como el tiempo que tardan las
partículas en sedimentar en 1/2 del volumen del medio líquido.
Además de la técnica de fotosedimentación descrita anteriormente,
una forma relativamente simple de determinar el tiempo de formación
de crema de una preparación es proporcionar dispersiones
relativamente homogéneas que después se dejan reposar y se observan
usando instrumentos apropiados o mediante inspección visual. Después
se anota el tiempo necesario para que floculen las partículas
suspendidas a ½ del volumen del medio de suspensión (es decir en
elevarse a la mitad superior del medio de suspensión), o para
sedimentarse en ½ del volumen (es decir, posarse en la ½ inferior
del medio). Se prefieren las formulaciones en suspensión que tienen
un tiempo de formación de crema superior a 1 minuto e indican
estabilidad adecuada. Más preferiblemente, las dispersiones
estabilizadas comprenden tiempos de formación de crema superiores a
1, 2, 5, 10, 15, 20 ó 30 minutos. En realizaciones particularmente
preferidas, las dispersiones estabilizadas exhiben tiempos de
formación de crema superiores a aproximadamente 1, 1,5, 2, 2,5, ó 3
horas. Los periodos sustancialmente equivalentes de tiempos de
sedimentación indican las dispersiones compatibles.
Como se analiza en el presente documento, las
dispersiones estabilizadas en el presente documento pueden
administrarse preferiblemente a las vías respiratorias nasales o
pulmonares de un paciente mediante formación de aerosol, tal como
un inhalador dosificador. El uso de tales preparaciones
estabilizadas proporciona una reproducibilidad de dosis superior y
una deposición en los pulmones mejorada como se describe
anteriormente. Los MDI son notorios en la técnica y podrían
emplearse fácilmente para la administración de las dispersiones
reivindicadas sin experimentación indebida. Los MDI activados por
la respiración, así como los que comprenden otros tipos de mejoras
que han sido, o serán, desarrollados son también compatibles con las
dispersiones estabilizadas de la presente invención. Sin embargo,
debe enfatizarse que las dispersiones estabilizadas pueden
administrarse con un MDI usando numerosas vías diferentes
incluyendo, pero sin limitación, la tópica, nasal, pulmonar u oral.
Los expertos en la técnica apreciarán que, tales vías son notorias y
que los procedimientos de dosificación y administración pueden
derivarse fácilmente para las dispersiones estabilizadas de la
presente invención.
Los cartuchos de MDI generalmente comprenden un
envase o reservorio capaz de soportar la presión de vapor del
propelente usado como tal, una botella de plástico o de cristal
recubierta con plástico, o preferiblemente, un cartucho de metal o,
por ejemplo, un cartucho de aluminio que puede opcionalmente
anodizarse, laquearse, y/o recubrirse de plástico, en la que el
envase se cierra mediante una válvula dosificadora. Las válvulas
dosificadoras se diseñan para administrar una cantidad dosificada de
la formulación por activación. Las válvulas incorporan una junta
para evitar la salida de propelente a través de la válvula. La junta
puede comprender cualquier material elastómero adecuado tal como,
por ejemplo, polietileno de baja densidad, clorobutilo, cauchos de
de butadieno-acerilonitrilo negros y blancos, caucho
butílico y neopreno. Las válvulas adecuadas están disponibles en el
mercado de fabricantes notorios en la industria de los aerosoles,
por ejemplo, de Valois, Francia (por ejemplo DF10, DF30, DF 21/50
ACT, DF60), Bespak plc, LTK (por ejemplo BK300, BK356) y
3M-Neotechnic Ltd., LIK (por ejemplo
Spraymiser).
Cada cartucho lleno se ajusta de forma
conveniente en un dispositivo canalizador adecuado antes de su uso
para formar un inhalador dosificador para la administración del
medicamento a los pulmones o cavidad nasal de un paciente. Los
dispositivos canalizadores adecuados comprenden por ejemplo un
accionador de válvula y un paso cilíndrico o tipo cono a través del
cual puede administrarse el medicamento a partir del cartucho lleno
mediante la válvula dosificadora, a la nariz o boca de un paciente,
por ejemplo, un accionador en la boquilla. Los inhaladores
dosificadores se diseñan para administrar una unidosis fija de
medicamento por activación tal como, por ejemplo, en el intervalo
de 10 a 5000 microgramos de agente bioactivo por actuación.
Típicamente, un único cartucho cargado proporcionará decenas o
incluso cientos de tomas o dosis.
Con respecto a los MDI, es una ventaja de las
composiciones en polvo de la presente invención que puede usarse
cualquier medio de suspensión biocompatible que tiene una adecuada
presión de vapor puede actuar como propelente. Los medios de
suspensión particularmente preferidos son compatibles con el uso de
un inhalador dosificador. Es decir, serán capaces de formar
aerosoles al activar la válvula dosificadora y la liberación de
presión asociada. En general, el medio de suspensión seleccionado
debe ser biocompatible (es decir, relativamente no tóxico) y no
reactivo con respecto a las microestructuras perforadas suspendidas
que comprenden el agente bioactivo. Preferiblemente, el medio de
suspensión no actuará como un disolvente sustancial para ningún
componente incorporado a las microesferas perforadas. Las
aplicaciones seleccionadas de la invención comprenden medio de
suspensión seleccionado del grupo que consiste en fluorocarbonos
(incluyendo los sustituidos con otros halógenos),
hidrofluoroalcanos, perfluorocarbonos, hidrocarburos, alcoholes,
éteres o combinaciones de los mismos. Se apreciará que, el medio de
suspensión puede comprender una mezcla de diversos compuestos
seleccionados para impartir características específicas.
Los propelentes particularmente adecuados para
usarse en los medios de suspensión de MDI son aquellos gases
propelentes que pueden hacerse líquidos a presión a temperatura
ambiente y, que son seguros, toxicológicamente inócuo y libre de
efectos secundarios al ser inhalados o usados tópicamente. A este
respecto, los propelentes compatibles pueden comprender cualquier
hidrocarburo, fluorocarbono, fluorocarbono que contiene hidrógeno,
o mezclas de los mismos que tienen una presión de vapor suficiente
para formar aerosoles de forma eficiente al activar un inhalador
dosificador. Los propelentes típicamente denominados
hidrofluoroalcanos o HFA son especialmente compatibles. Los
propelentes adecuados incluyen, por ejemplo, hidrocarburos de cadena
corta, clorofluorocarbonos que contienen hidrógeno tales como
CH_{2}CIF, CCl_{2}F_{2}CHClF, CF_{3}CHClF,
CHF_{2}CClF_{2}, CHClFCHF_{2}, CF_{3}CH_{2}Cl, y
CClF_{2}CH_{3}; y perfluorocarbonos tales como CF_{3}CF_{3}
Y CF_{3}CF_{2}CF_{3}. Preferiblemente, se emplea un único
perfluorocarbono o fluorocarbono que contiene hidrógeno como
propelente. Los propelentes particularmente preferidos son
1,1,1,2-tetrafluoroetano (CH_{3}CH_{2}F)
(HFA-134a) y
1,1,1,2,3,3,3-heptafluoro-n-propano
(CF_{3}CHFCF_{3}) (HFA-227), perfluoroetano,
monoclorodifluorometano, 1,1-difluoroetano, y
combinaciones de los mismos. Es deseable que las formulaciones no
contengan componentes que degraden el ozono estratosférico. En
particular es deseable que las formulaciones estén sustancialmente
libres de clorofluorocarbonos tales como CCl_{3}F,
CCl_{2}F_{2}, y CF_{2}CCl_{3}.
Los fluorocarbonos específicos, o clases de
fluoroquímicos, que son de utilidad en los medios de suspensión
incluyen, pero sin limitación, fluoroheptano, fluorocicloheptano,
fluorometilcicloheptano, fluorohexano, fluorociclohexano,
fluoropentano, fluorociclopentano, fluorometilciclopentano,
fluorodietilciclopentanos, florometilciclobutano,
fluorodimetilciclobutano, fluorotrimetilciclobutano, fluorobutano,
fluorociclobutano, fluoropropano, fluoroéteres, fluoropoliéteres y
florometilaminas. Se apreciará que, estos compuestos pueden usarse
solos en combinación con propelentes más volátiles. Es una ventaja
distintiva que tales compuestos son generalmente medioambientalmente
saludables y biológicamente no reactivos.
Además de los fluorocarbonos e
hidrofluoroalcanos mencionados anteriormente, pueden usarse también
diversos clorofluorocarbonos y fluoroquímicos sustituidos como
medios de suspensión de acuerdo con las enseñanzas del presente
documento. A este respecto, FC-11 (CCL3F),
FC-11B1 (CBrCl2F), FC-1182
(CBr2ClF), FC12B2 (CF2Br2), FC21 (CHCl2F), FC21B1 (CHBrClF),
FC-21B2 (CHBr2F), FC-31B1 (CH2BrF),
FC113A (CCl3CF3), FC-122
(CClF2CHCl2), FC-123 (CF3CHC12), FC-132 (CHClFCHClF), FC-133 (CHClGCHF2), FC-141 (CH2ClCHClF), FC-141B (CCl2FCH3), FC-142 (CHF2CH2Cl), FC-151 (CH2FCH2Cl), FC-152 (CH2FCH2F), FC-1112 (CClF-CClF), FC-1121 (CHCl-CFCl) y FC-1131 (CHCl-CHF) son todos compatibles con las enseñanzas del presente documento a pesar de posibles condideraciones medioambientales pendientes. Como tales, puede usarse cada uno de estos compuestos, solo o en combinación con otros compuestos (es decir, fluorocarbonos menos volátiles) para formar las dispersiones respiratorias estabilizadas basadas en las composiciones en polvo de la presente invención.
(CClF2CHCl2), FC-123 (CF3CHC12), FC-132 (CHClFCHClF), FC-133 (CHClGCHF2), FC-141 (CH2ClCHClF), FC-141B (CCl2FCH3), FC-142 (CHF2CH2Cl), FC-151 (CH2FCH2Cl), FC-152 (CH2FCH2F), FC-1112 (CClF-CClF), FC-1121 (CHCl-CFCl) y FC-1131 (CHCl-CHF) son todos compatibles con las enseñanzas del presente documento a pesar de posibles condideraciones medioambientales pendientes. Como tales, puede usarse cada uno de estos compuestos, solo o en combinación con otros compuestos (es decir, fluorocarbonos menos volátiles) para formar las dispersiones respiratorias estabilizadas basadas en las composiciones en polvo de la presente invención.
Junto con las realizaciones mencionadas
anteriormente, las dispersiones estabilizadas pueden usarse también
en conjunción con nebulizadores para proporcionar un medicamento en
aerosol que puede administrarse a las vías respiratorias pulmonares
de un paciente que lo necesite. Los nebulizadores son notorios en la
técnica y podrían emplearse fácilmente para la administración de
las dispersiones reivindicadas sin experimentación indebida. Los
nebulizadores activados por la respiración, así como aquellos que
comprenden otros tipos de mejoras que han sido, o serán,
desarrollados son también compatibles con las dispersiones
estabilizadas y las composiciones en polvo de la presente
invención.
Los nebulizadores funcionan formando aerosoles,
es decir, convirtiendo un líquido granel en pequeñas gotas
suspendidas en un gas respirable. Aquí, el medicamento en aerosol a
administrarse (preferiblemente a las vías respiratorias pulmonares)
comprenderá pequeñas gotas de medio de suspensión asociadas a las
microestructuras perforadas que comprenden un agente bioactivo. Las
dispersiones estabilizadas típicamente se localizarán en un
reservorio fluido asociado operablemente a un nebulizador. Los
volúmenes específicos de preparación proporcionada, medios de
llenado del reservorio, etc. dependerán en gran medida de la
selección del nebulizador individual y está dentro del alcance de
los expertos en la técnica. Por supuesto, la presente invención es
enteramente compatible con los nebulizadores monodosis y los
nebulizadores de dosis múltiples.
Las preparaciones tradicionales de nebulizador
de la técnica anterior, típicamente comprenden soluciones acuosas
del compuesto farmacéutico seleccionado. Con tales preparaciones de
nebulizador de la técnica anterior, se ha establecido desde hace
tiempo que la corrupción del compuesto terapéutico incorporado puede
reducir gravemente la eficacia. Por ejemplo, con las preparaciones
de nebulizador multidosis acuosas convencionales, la contaminación
bacteriana es un problema constante. Además, el medicamento disuelto
puede precipitar, o degradarse con el tiempo, afectando
adversamente el perfil de administración. Esto es particularmente
cierto para los biopolímeros más grandes y más hábiles tales como
las enzimas u otros tipos de proteínas. La precipitación del agente
bioactivo incorporado puede llevar al crecimiento de partículas que
da como resultado una reducción sustancial de la penetración en el
pulmón y un descenso correspondiente de la biodisponibilidad. Tales
incongruencias de dosificación disminuyen de forma marcada la
efectividad de cualquier tratamiento.
La presente invención supera estas y otras
dificultades al proporcionar polvos para la formación de
dispersiones estabilizadas con un medio de suspensión que
preferiblemente comprende un compuesto fluorado (es decir, un
compuesto fluorado, fluorocarbono o perfluorocarbono). Las
aplicaciones particularmente preferidas de la presente invención
comprenden fluoroquímicos que son líquidos a temperatura ambiente.
Como se indica anteriormente, el uso de tales compuestos, ya sea en
fase continua o, como medio de suspensión, proporciona diversas
ventajas sobre preparaciones de inhalación líquida de la técnica
anterior. A este respecto, está bien establecido que muchos
fluoroquímicos tienen una historia probada de seguridad y
biocompatibilidad en el pulmón. Además, en contraste con las
soluciones acuosas, los fluoroquímicos no tienen impacto negativo
sobre el intercambio de gases tras la administración al pulmón,
mejorando así la administración sistémica del compuesto farmacéutico
deseado. Además, la naturaleza relativamente no reactiva de los
fluoroquímicos actúa para retardar cualquier degradación de un
agente bioactivo incorporado. Finalmente, muchos fluoroquímicos son
también bacterioestáticos disminuyendo así el potencial de
crecimiento bacteriano en dispositivos de nebulizador
compatibles.
En cualquier caso, la dispersión en un gas
mediada por nebulizador típicamente requiere un aporte de energía
para producir el área de superficie aumentada y, en algunos casos,
para proporcionar el transporte del medicamento atomizado o en
forma de aerosol. Un modo común de formación de aerosol es forzar
una corriente de fluido a eyectar de una boquilla, por donde se
forman las gotitas. Con respecto a la administración nebulizada, se
imparte energía adicional, tal como la que proporciona una corriente
de gas de velocidad elevada o un cristal piezoeléctrico. Dos tipos
populares de nebulizadores, nebulizadores de chorro a presión y
nebulizadores ultrasónicos, se basan en los procedimientos
mencionados anteriormente de aplicar energía adicional al fluido
durante la atomización.
En términos de administración pulmonar de los
agentes bioactivos a la circulación sistémica vía nebulización, las
investigaciones recientes se han centrado en el uso de nebulizadores
ultrasónicos de mano, también denominados soluciones dosificadas.
Estos aparatos, generalmente conocidos como nebulizadores de bolo
único, forman un aerosol con un único bolo de medicación en una
solución acuosa con un tamaño de partícula eficiente para la
administración al pulmón profundo en una o dos respiraciones. Estos
dispositivos entran en tres categorías amplias. La primera
categoría comprende nebulizadores de bolo único piezoeléctricos
tales como los descritos por Mütterlein, y cols. (J. Aerosol. Med.
1988; 1:231). En otra categoría, la nube de aerosol deseada puede
generarse mediante extrusión por microcanales de nebulizadores de
bolo único tales como los descritos en la patente de Estados Unidos
nº 3.812.854. Finalmente, una tercera categoría comprende
dispositivos ejemplificados por Robertson, y cols. (WO 92/11050)
que describe la presurización cíclica de nebulizadores de bolo
único. La mayor parte de los dispositivos se accionan manualmente,
pero existen algunos dispositivos que se accionan por la
respiración. Los nebulizadores accionados por la respiración pueden
colocarse en línea en un circuito de ventilador para liberar el
aerosol en el flujo de aire que comprende los gases de inspiración
para un paciente.
Independientemente de qué tipo de nebulizador se
emplee, es una ventaja de la presente invención que pueden usarse
los compuestos no acuosos de la presente invención como medios de
suspensión. Preferiblemente, serán capaces de formar aerosoles al
aplicarles energía. En general, el medio de suspensión seleccionado
debe ser biocompatible (es decir, relativamente no tóxico) y no
reactivo con respecto a las microestructuras perforadas suspendidas
que comprenden el agente bioactivo. Las aplicaciones preferidas
comprenden medios de suspensión seleccionados del grupo constituido
por fluoroquímicos, fluorocarbonos (incluyendo los sustituidos por
otros halógenos), perfluorocarbonos, dibloques
fluorocarbono/hidrocarburo, hidrocarburos, alcoholes, éteres, o
combinaciones de los mismos. Se apreciará que, el medio de
suspensión puede comprender una mezcla de diversos compuestos
seleccionados para impartir características específicas. Se
apreciará también que las microestructuras perforadas son
preferiblemente insolubles en el medio de suspensión, proporcionando
así partículas de medicamento estabilizadas, y protegiendo
efectivamente un agente bioactivo seleccionado de la degradación,
como puede ocurrir durante el almacenamiento prolongado en solución
acuosa. Preferiblemente, el medio de suspensión seleccionado es
bacterioestático. La formulación de la suspensión protege también
el agente activo de la degradación durante el proceso de
nebulización.
nebulización.
Como se indica anteriormente, los medios de
suspensión pueden comprender cualquiera de numerosos compuestos
diferentes incluyendo hidrocarburos, fluorocarbonos o dibloques
fluorocarbono/hidrocarburo. En general, los hidrocarburos
contemplados de compuestos altamente fluorados o perfluorados pueden
ser compuestos lineales, ramificados o cíclicos, saturados o
insaturados. Los derivados estructurales convencionales de estos
fluoroquímicos e hidrocarburos se contemplan también como dentro
del alcance de la presente invención. Las aplicaciones seleccionadas
que comprenden estos compuestos total o parcialmente fluorados
pueden contener uno o más heteroátomos y/o átomos de bromo o cloro.
Preferiblemente, estos fluoroquímicos comprenden de 2 a 16 átomos de
carbono e incluyen, pero sin limitación, perfluoroalcanos lineares,
cíclicos o policíclicos, bis(perfluoroalquil)alquenos,
perfluoroéteres, perfluoroaminas, bromuros de perfluoroalquilo y
cloruros de perfluoroalquilo tales como diclorooctano. Los
fluoroquímicos particularmente preferidos para su uso en el medio de
suspensión pueden comprender bromuro de perfluorooctilo,
C_{8}F_{17}Br (PFOB o perflubron), diclorofluorooctano
C_{9}F_{16}Cl_{2} y el hidrofluoroalcano perfluorooctiletano
C_{9}F_{17}C_{2}H_{5} (PFOE). Con respecto a otras
aplicaciones, se prefiere especialmente el uso de perfluorohexano o
perfluoropentano como medio de suspensión.
Más generalmente, los fluoroquímicos ejemplares
que se contemplan para su uso con los polvos de la presente
invención incluyen generalmente fluoroquímicos halogenados (es
decir, C_{n}F_{2n+1}X, XC_{n}F_{2n}X, en la que n =
2-10, X = Br, Cl, o I) y, en particular
1-bromo-F-butano
n-C_{4}F_{9}Br,
1-bromo-f-hexano
(n-C_{9}F_{13}Br),
1-bromo-F-heptano
(n-C_{7}F_{15}Br),
1,4-dibromo-F-butano
y
1,6-dibromo-F-hexano.
Otros fluoroquímicos brominados de utilidad se describen en la
patente de Estados Unidos nº 3.975.512 de Long y se incorporan al
presente documento como referencia. También se prefieren los
fluoroquímicos específicos que tienen sustituyentes cloruro, tales
como cloruro de perfluorooctilo
(n-C^{9}F^{17}Cl),
1,8-dicloro-F-octano
(n-ClC^{9}F^{16}Cl),
1,6-dicloro-F-hexano
(n-ClC_{9}F_{12}Cl), y
1,4-dicloro-F-butano
(n-ClC_{4}F_{8}Cl).
Los fluorocarbonos, los compuestos de
fluorocarbono-hidrocarburo y los fluoroquímicos que
contienen otros grupos de enlace, tales como ésteres, tioéteres y
aminas son también adecuados para usarse como medios de suspensión
en la presente invención. Por ejemplo, los compuestos con la fórmula
general C_{8}F_{2n+1}, o C_{5}F_{2n+1} =
CHC_{m}F_{2n+1}, (como por ejemplo C_{4}F_{9}CH =
CHC_{4}F_{9} (F-44E),
I-C_{3}F_{9}CH = CHC^{5}F^{13}
(F-I36E), y C_{5}F_{13}CH= CHC_{5}F_{13}
(F-66E)) en la que n y m son el mismo o diferentes
y n y m son números enteros de aproximadamente 2 a aproximadamente
12 son compatibles con las enseñanzas del presente documento. Los
compuestos dibloque y tribloque de
fluoroquímico-hidrocarburo incluyen los de fórmulas
generales C_{n}F_{2n+1}-C_{m}H_{2m+1} y
C_{n}F_{2n+1}C_{m}H_{2m-1}, en la que n =
2-12; m = 2-16 o
C_{p}F_{2p+1}-C_{n}F_{2n}-C_{m}H_{2m+1},
donde p = 1-12, m = 1-12 y n =
2-12. Los compuestos preferidos de este tipo
incluyen C_{8}F_{17}C_{2}H_{5},
C_{6}F_{13}C_{10}H_{21}, C_{9}F_{17}C_{9}H_{17},
C_{6}F_{13}CH-CHC_{8}H_{13} y
C_{8}F_{17}CH-CHC_{10}H_{21}. Pueden usarse
también los éteres o poliéteres sustituidos (es decir
XC_{n}F_{2n}OC_{m}F_{2m}X, XCFOC_{n}F_{2n}OCF_{2}X,
donde n y m = 1-4, X = Br, Cl, o I) y dibloque y
tribloque de éter de fluoroquímico-hidrocarburo (es
decir
C_{n}F_{2n+1}-O-C_{m}F_{2m+1},
en la que n = 2-10; m = 2-16 ó
C_{p}F_{2p+1}-O-
C_{n}F_{2n}-O-C_{m}H_{2m+1},
donde p = 2-12 y n = 2-12); así
como
C_{n}F_{2n+1}-O-C_{m}F_{2m}OCH_{2p+1},
donde n, m y p son de 1-12. Además, dependiendo de
la aplicación, los éteres o poliéteres perfluoroalquilados pueden
ser compatibles con las dispersiones reivindicadas.
Los fluoroquímicos policíclicos y cíclicos tales
como C_{10}F_{18} (F-decalino o
perfluorodecalina), perfluoroperhidrofenantreno,
perfluorotetrametilciclohexano (AP-144) y
perfluoro-n-butildecalino están
también dentro del alcance de la invención. Los fluoroquímicos de
utilidad adicional incluyen aminas perfluorinadas, tales como
F-tripropilamina ("FTPA") y
F-tributilamina ("FTBA").
F-4-metilocatanidroquinolicina
("FMOQ"),
F-N-metil-decahidroisoquinolina
("FMIQ"),
F-N-metildecahidroquinolina
("FHQ"),
F-N-ciclohexilpirrolidina
("FCHP") y
F-2-butiltetrahidrofurano
("FC-75" o "FC-77"). Otros
compuestos fluorados de utilidad adicionales incluyen
perfluorofenantreno, perfluorometildecalino;
perfluorodimetiletilciclohexano, perfluorodimetildecalino,
perfluorometiladamantano, perfluorodimetiladamantano. Son también
de utilidad otros fluoroquímicos contemplados que tienen
sustituyentes no fluorados, tales como, hidruro de perfluorooctilo,
y compuestos similares que tienen un número diferente de átomos de
carbono. Los expertos en la técnica apreciarán además que otros
fluoroquímicos modificados de formas diversas están incluidos
dentro de la definición amplia de fluoroquímico como se usa en la
presente solicitud y son adecuados para usarse en la presente
invención. Como tales, cada uno de los compuestos anteriores puede
usarse, solo o en combinación con otros compuestos para formar
dispersiones estabilizadas.
Los fluorocarbonos específicos, o clases de
compuestos fluorados, que pueden ser de utilidad como medios de
suspensión incluyen, pero sin limitación, fluoroheptano,
fluorocicloheptano, fluorometilcicloheptano,
fluorometilciclopentanos, fluorometilciclobutano,
fluorodimetilciclobutano, florotrimetilciclobutano, fluorobutano,
fluorociclobutano, fluoropropano, fluoroéteres y
fluorotrietilaminas. Tales compuestos son generalmente
medioambientalmente saludables y son biológicamente no
reactivos.
Aunque puede usarse cualquier compuesto fluido
capaz de producir un aerosol al aplicar energía en conjunción con
la presente invención, el medio de suspensión seleccionado
preferiblemente tendrá una presión de vapor inferior a
aproximadamente 506,6 x 10^{3} Pa (5 atmósferas) y más
preferiblemente inferior a aproximadamente 202,7 x 10^{3} Pa (2
atmósferas). A no ser que se indique lo contrario, todas las
presiones de vapor citadas en el presente documento se miden a
25ºC. Los compuestos de medios de suspensión preferidos tendrán
presiones de vapor del orden de aproximadamente 0,66 x 10^{3} Pa
(5 torr) a aproximadamente 101,3 x 10^{3} Pa (760 torr) teniendo
los compuestos más preferibles presiones de vapor del orden de 1,07
x 10^{3} Pa (8 torr) a aproximadamente 80,0 x 10^{3} Pa (600
torr) aunque los compuestos más preferibles tendrán unas presiones
de vapor del orden de aproximadamente 1,33 x 10^{3} Pa (10 torr) a
aproximadamente 46,7 x 10^{3} Pa (350 torr). Tales medios de
suspensión pueden usarse en conjunción con nebulizadores de aire
comprimido, nebulizadores ultrasónicos o con atomizadores mecánicos
para proporcionar una terapia de ventilación efectiva. Además, los
compuestos más volátiles pueden mezclarse con componentes de presión
de vapor menor para dar medios de suspensión con características
físicas especificadas seleccionadas para mejorar aún más la
estabilidad o mejorar la biodisponibilidad del agente bioactivo
disperso.
Otras aplicaciones de la presente invención
dirigidas a nebulizadores comprenderán medios de suspensión que
hierven a temperaturas seleccionadas en condiciones medioambientales
que hierven por encima de 0ºC, por encima de 5ºC, por encima de
10ºC, por encima de 15ºC, o por encima de 20ºC. En otras
realizaciones, el compuesto de los medios de suspensión puede
hervir a o por encima de 25ºC, o a o por encima de 30ºC. En otras
realizaciones más, el compuesto de los medios de suspensión
seleccionado puede hervir a o por encima de la temperatura corporal
humana (es decir 37ºC), por encima de 45ºC, 55ºC, 65ºC, 75ºC, 85ºC o
por encima de 100ºC.
Junto con los MDI y los nebulizadores, se
apreciará que las dispersiones estabilizadas pueden usarse en
conjunción con instilaciones de dosis líquida o técnicas de LDI. La
instilación de dosis líquidas implica la administración directa de
una dispersión estabilizada al pulmón. A este respecto, la
administración pulmonar directa de compuestos bioactivos es
particularmente efectiva en el tratamiento de trastornos
especialmente cuando una circulación vascular deficiente o partes
enfermas de un pulmón reducen la efectividad de la administración
intravenosa de un fármaco. Con respecto a LDI las dispersiones
estabilizadas se usan preferiblemente en conjunción con la
ventilación líquida parcial o con ventilación líquida total. Además,
la presente invención puede comprender adicionalmente la
introducción de una cantidad terapéuticamente beneficiosa de un gas
fisiológicamente aceptable (tal como óxido nítrico u oxígeno) en la
microdispersión farmacéutica antes, durante o después de la
administración.
Para la LDI, las dispersiones pueden
administrarse al pulmón usando un conducto de administración
pulmonar. Los expertos en la técnica apreciarán que el término
"conducto de administración pulmonar", según se usa en el
presente documento, debe interpretarse en un sentido amplio para
comprender cualquier dispositivo o aparato, o componente de los
mismos, que proporciona la instilación o administración de un
líquido a los pulmones. A este respecto un conducto de
administración pulmonar o conducto de administración debe
considerarse que significa cualquier sonda, lumen, catéter, tubo,
conducto, jeringa, accionador, boquilla, tubo endotraqueal o
broncoscopio que proporciona la administración o instilación de las
dispersiones descritas a, al menos, una porción de las vías
respiratorias pulmonares de un paciente que lo necesite. Se
apreciará que el conducto de administración puede o no asociarse
con un ventilador líquido o ventilador de gas. En aplicaciones
particularmente preferidas el conducto de administración
comprenderá un tubo endotraqueal o broncoscopio.
Debe enfatizarse aquí que las dispersiones
basadas en los polvos de la presente invención pueden administrarse
a pacientes con ventilación asistida (es decir aquellos conectados a
un ventilador mecánico) o no ventilados (por ejemplo los que tienen
una respiración espontánea). En consecuencia, en aplicaciones
preferidas los procedimientos y sistemas que usan los polvos de la
presente invención pueden comprender el uso o inclusión de un
ventilador mecánico. Además, las dispersiones estabilizadas pueden
usarse también como agente de lavado para eliminar sustancias de
desecho del pulmón, o para procedimientos de lavados de diagnóstico.
En cualquier caso, la introducción de líquidos, en particular
fluoroquímicos, a los pulmones de un paciente es notoria y podría
realizarla cualquier experto en la técnica en posesión de la
presente especificación sin experimentación indebida.
Los expertos en la técnica apreciarán que los
medios de suspensión compatibles con las técnicas de LDI son
similares a aquellos explicados anteriormente para usarse en
conjunción con los nebulizadores. En consecuencia, para los fines
de la presente solicitud, los medios de suspensión para las
dispersiones compatibles con LDI deberán ser equivalentes a las
enumeradas anteriormente en conjunción con el uso de nebulizadores.
En cualquier caso, se apreciará que en realizaciones de LDI
particularmente preferidas el medio de suspensión seleccionado debe
comprender un fluoroquímico que es líquido en condiciones de
temperatura ambiente.
Se entenderá que, en relación con la presente
invención, las dispersiones descritas se administran preferiblemente
de forma directa a, al menos, una parte de las vías respiratorias
pulmonares de un mamífero. Según se usa en el presente documento,
los términos "instilación directa" o "administración
directa" deben considerarse que significan la introducción de
una dispersión estabilizada en la cavidad pulmonar de un mamífero.
Es decir, la dispersión preferiblemente se administrará a través de
la traquea de un paciente y a los pulmones en forma de un líquido
de fluencia relativamente libre que pasa a través de un conducto de
administración y a las vías respiratorias pulmonares. A este
respecto, el flujo de la dispersión puede ser asistido por gravedad
o puede lograrse mediante presión inducida tal como a través de una
bomba o la compresión del émbolo de una jeringa. En cualquier caso,
la cantidad de dispersión administrada puede monitorizarse mediante
dispositivos mecánicos tales como medidores del flujo o por
inspección visual.
Aunque las dispersiones estabilizadas pueden
administrarse hasta la capacidad residual de los pulmones de un
paciente, se apreciará que las aplicaciones seleccionadas
comprenderán la administración a los pulmones de volúmenes mucho
más pequeños (por ejemplo del orden de un mililitro o menor). Por
ejemplo, dependiendo del trastorno a tratar, el volumen
administrado puede ser del orden de 1, 3, 5, 10, 20, 50, 100, 200 o
500 mililitros. Preferiblemente el volumen líquido es inferior al
0,25 o 0,5 por ciento FTC. Para aplicaciones particularmente
preferidas, el volumen líquido es 0,1 por ciento FRC o inferior. Con
respecto a la administración de volúmenes relativamente bajos de
dispersiones estabilizadas, se apreciará que las características de
humectación y propagación de los medios de suspensión
(particularmente de los fluoroquímicos) facilitará la distribución
uniforme del agente bioactivo en el pulmón. Sin embargo, en otras
realizaciones puede ser preferible administrar las suspensiones un
volumen superior a 0,5, 0,75 ó 0,9 por ciento FRC. En cualquier
caso, el tratamiento con LDI como se describe en el presente
documento representa una nueva alternativa para pacientes
críticamente enfermos con ventilación mecánica, y abre la puerta al
tratamiento de pacientes menos enfermos con la administración
broncoscópica.
Se entenderá también que pueden incluirse otros
componentes en las dispersiones estabilizadas. Por ejemplo, pueden
añadirse agentes osmóticos, estabilizadores, quelantes, tampones,
moduladores de la viscosidad, sales, y azúcares para ajustar las
dispersiones estabilizadas para una vida útil y facilidad de
administración máximas. Tales componentes pueden añadirse
directamente al medio de suspensión o asociarse o incorporarse a las
microestructuras perforadas. Las consideraciones tales como la
esterilidad, isotonicidad, y biocompatibilidad pueden dirigir el
uso de aditivos convencionales a las composiciones descritas. Los
expertos en la técnica entenderán el uso de tales agentes y pueden
determinarse empíricamente las cantidades, relaciones, y tipos de
agentes específicos de agentes sin experimentación indebida.
Además, aunque las dispersiones estabilizadas
son particularmente adecuadas para la administración pulmonar de
los agentes bioactivos, pueden usarse también para la administración
localizada o sistémica de compuestos a cualquier localización del
cuerpo. En consecuencia, debe enfatizarse que, en realizaciones
preferidas, las formulaciones pueden administrarse usando numerosas
vías diferentes incluyendo, pero sin limitación, el tubo
gastrointestinal, el tubo respiratorio, tópica, intramuscular,
intraperitoneal, nasal, vaginal, rectal, auricular, oral u
ocularmente. Más generalmente, las dispersiones estabilizadas pueden
usarse para administrar agentes tópicamente o por administración a
una cavidad del cuerpo diferente de la pulmonar. En aplicaciones
preferidas la cavidad corporal se selecciona del grupo que consiste
en el peritoneo, cavidad sinusal, recto, uretra, tubo
gastrointestinal, cavidad nasal, vagina, meato auditivo, cavidad
oral, saco bucal, y pleura. Entre otras indicaciones, las
dispersiones estabilizadas que comprenden el agente bioactivo
apropiado (por ejemplo un antibiótico o un antiinflamatorio),
pueden usarse para tratar infecciones oculares, sinusitis,
infecciones del tubo auditivo e incluso infecciones o trastornos
del tubo gastrointestinal. Con respecto a éste último, las
dispersiones pueden usarse para administrar selectivamente los
compuestos farmacéuticos al recubrimiento del estómago para el
tratamiento de infección por H. pylori u otros trastornos
relacionados con la úlcera.
Con respecto a la estructura microperforada los
polvos y dispersiones estabilizadas descritas en el presente
documento, los expertos en la técnica apreciarán que pueden
proporcionarse de forma ventajosa al médico u otro profesional de
la salud, en forma de kit estéril, preenvasado. Más particularmente,
las formulaciones pueden proporcionarse en forma de polvos estables
o dispersiones performas listas para ser administradas al paciente.
Y a la inversa, pueden proporcionarse en forma de componentes
independientes, listos para mezclar. Cuando se proporcionan en una
forma lista para usar, los polvos o dispersiones pueden envasarse en
envases o reservorios de uso único, así como en envases multiuso o
reservorios. En cualquier caso, el envase o reservorio puede
asociarse al dispositivo de inhalación o administración seleccionado
y usarse como se describe en el presente documento. Cuando se
proporcionan en forma de componentes individuales (por ejemplo, en
forma de microesferas en polvo y como medio de suspensión limpio)
las preparaciones estabilizadas pueden formarse en cualquier
momento antes de su uso simplemente combinando el contenido de los
envases según las instrucciones. De forma adicional, tales kits
pueden contener un número de unidades de dosificación listas para
mezclar o preenvasadas de forma que el usuario puede después
administrarlas según sea necesario.
Las aplicaciones que necesitan partículas
finamente divididas en un medio de suspensión no acuoso (es decir,
sólido, líquido o gaseoso) se contemplan también como dentro del
alcance de la presente invención. Como se explica en el presente
documento, el uso de microestructuras perforadas para proporcionar
una "homodispersión" minimiza las interacciones
partícula-partícula.
La descripción anterior se entenderá más
completamente con referencia a los siguientes Ejemplos. Tales
Ejemplos, sin embargo, son meramente representativos de los
procedimientos preferidos de la práctica de la presente invención y
no deben considerarse como limitantes del ámbito de la
invención.
Se prepararon de 40 a 60 ml de las siguientes
soluciones para desecado por pulverización:
- Fosfatidilcolina hidrogenada al 50% p/p, E-100-3
- (Lipoid KG, Ludwigshafen, Alemania)
- Sulfato de gentamicina al 50% p/p (Amresco, Solon, OH)
- Bromuro de perfluorooctilo, Perflubrom (NMK, Japón)
- Agua desionizada.
Se prepararon microestructuras perforadas que
comprenden sulfato de gentamicina mediante técnica de desecado por
pulverización usando una Mini Spray Drier B-191
(Büchi, Flawil, Suiza) en las siguientes condiciones: aspiración:
100%; temperatura de admisión: 85ºC; temperatura de escape: 61ºC;
bomba de alimentación: 10%; flujo de N_{2}: 2.800 l/h. Se
examinaron las variaciones en la porosidad del polvo en función de
la concentración del agente de soplado.
Se prepararon emulsiones de fluorocarbono en
agua de bromuro de perfluorooctilo que contenína una relación 1:1
p/p de fosfatidilcolina (PC), y sulfato de gentamicina variando
únicamente la relación PFC/PC. Se dispersaron 1,3 gramos de
fosfatidilcolina de huevo hidrogenada en 25 ml de agua usando una
mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadió gota a gota un intervalo de 0 a
40 gramos de perflubron durante el mezclado (T =
60-70ºC). Después de completar la adición, se mezcló
la emulsión de fluorocarbono en agua durante un periodo adicional
no inferior a 4 minutos. Después se homogeneizaron las emulsiones
bastas resultantes a presión elevada con una homogeneizadora Avestin
(Ottawa, Canadá) a 103,4 MPa (15.000 psi) durante 5 pases. Se
disolvió sulfato de gentamicina en aproximadamente 4 a 5 ml de agua
desionizada y se mezcló subsiguientemente con la emulsión en
perflubron inmediatamente antes del proceso de pulverización. Se
obtuvieron entonces los polvos de gentamicina mediante desecado por
pulverizaciónusando las condiciones descritas anteriormente. Se
obtuvo un polvo amarillo pálido fluyente para todas las
formulaciones que contenían perflubron. El rendimiento para cada
una de las diversas formulaciones estaba en el intervalo de 35% a
60%.
Se observó una fuerte dependencia de la
morfología, grado de porosidad y rendimiento de producción del polvo
en función de la relación de PFC/PC mediante microscopia
electrónica de barrido (SEM). Se muestra una serie de seis
micrografías SEM que ilustran estas observaciones, marcadas 1A1 a
1F1, en la columna de la izquierda de la Fig. 1. Como puede verse
en estas micrografías, se observó que la porosidad y la aspereza de
la superficie dependían en gran medida de la concentración del
agente de soplado, aumentando la aspereza de la superficie, el
número y tamaño de los poros al aumentar la relación de PFC/PC. Por
ejemplo, la formulación sin bromuro de perfluorooctilo producía
microestructuras que parecían estar altamente aglomeradas y se
adherían fácilmente a la superficie del vial de cristal. De forma
similar, se obtuvieron micropartículas lisas de forma esférica
cuando se usaba poco agente de soplado (relación PFC/PC = 1,1 ó
2,2). Al aumentar la relación de PFC/PC aumentó dramáticamente la
porosidad y aspereza de la superficie.
Como se muestra en la columna de la derecha de
la Fig. 1, la naturaleza hueca de las microestructuras mejoró
también al incorporar agente de soplado adicional. Más
particularmente, la serie de seis micrografías marcadas 1A2 a 1F2
muestra las secciones de microestructuras fracturadas según revela
la microscopía electrónica de transmisión (TEM). Cada una de estas
imágenes se produjo usando la misma preparación de microestructura
usada para producir la micrografía SEM correspondiente en la
columna de la izquierda. Tanto la naturaleza hueca como el grosor
de la pared de las microestructuras perforadas parecían depender en
gran medida de la concentración del agente de soplado seleccionado.
Es decir, la naturaleza hueca de la preparación parecía aumentar y
el grosor de las paredes de la partícula parecían disminuir al
aumentar la relación de PFC/PC. Como puede verse en las Fig. 1A2 a
1C2 se obtuvieron estructuras sustancialmente macizas a partir de
formulaciones que contenían poco o nada de agente de soplado
fluorocarbonado. A la inversa, las microestructuras perforadas
producidas usando una relación PFC/PC relativamente elevada de
aproximadamente 45 (que se muestra en la Fig. 1F2 parecía ser
extremadamente hueca con una pared relativamente hueca en el
intervalo de aproximadamente 43,5 a 261 nm. Ambos tipos de
partículas son compatibles para su uso en la presente invención.
Se prepararon 40 mililitros de las siguientes
soluciones para desecado por pulverización:
- Fosfatidilcolina hidrogenada al 50% p/p, E-100-3
- (Lipoid KG, Ludwifshafen, Alemania)
- Sulfato de gentamicina al 50% p/p (Amresco, Solon, OH)
- Agua desionizada
- Agentes de soplado:
- Perfluorodecalino, FDC (Air products, Allenton, PA)
- Bromuro de perfluorooctilo, Perflubron (Atochem, Paris, Francia)
- Perfluorhexan, PFH (2M, St. Paul, MN) (ejemplo comparativo)
- 1,1,2-triclorotrifluoroetano, Freon 113 (Baxter, McGaw Park, IL) (ejemplo comparativo).
Se prepararon microesferas huecas porosas con un
fármaco hidrófilo modelo, por ejemplo sulfato de gentamicina,
mediante desecado por pulverización. El agente de soplado en estas
formulaciones consistía en un aceite fluoroquímico emulsionado
(FC). Se prepararon las emulsiones con los siguientes FC: PFH, Freón
113, Perflubron y FDC. Se dispersaron 1,3 gramos de
fosfatidilcolina de huevo hidrogenada en 25 ml de agua usando una
mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Cuando se hubo completado la adición, se
mezcló la emulsión de FC en agua durante un total de no menos de 4
minutos. Después las emulsiones resultantes se procesaron
adicionalmente usando una homogeneizadora Avestin (Ottawa, Canadá) a
103,4 MPa (15.000 psi) durante 5 pases. Se disolvió sulfato de
gentamicina en aproximadamente 4 a 5 ml de agua desionizada y se
mezcló subsiguientemente con la emulsión en perflubron
inmediatamente antes del proceso de pulverización. Se obtuvieron
entonces los polvos de gentamicina mediante desecado por
pulverización (Büchi, 191 Mini Spray Drier). Cada emulsión se
alimentó con una velocidad de 2,5 ml/min. Las temperaturas de
admisión y escape de la desecadora por pulverización eran 85ºC y
65ºC respectivamente. Los flujos de aire de nebulización y
aspiración eran de 2800 l/h y 100% respectivamente.
Se obtuvo un polvo amarillo pálido fluyente para
todas las formulaciones. El rendimiento para cada una de las
diversas formulaciones estaba en el intervalo de 35% a 60%. Los
diversos polvos de sulfato de gentamicina tenían diámetros de
partícula de volumen medio ponderado de 1,52 a 4,91 \mum.
Se observó una fuerte dependencia de la
morfología, porosidad, y rendimiento de producción (cantidad de
polvo capturado en el extractor de polvo) en función del punto de
ebullición del agente de soplado. A este respecto se observaron los
polvos producidos en el Ejemplo III usando microscopia electrónica
de barrido. El desecado por pulverización de una emulsión de
fluoroquímico (FC) con un punto de ebullición inferior a 55ºC de
temperatura de escape (por ejemplo, perfluorohexano (PFH) o Freón
113), produjo polvos con formas amorfas (arrugadas o desinfladas)
que contenían pocos o ningún poro. Aunque las emulsiones formuladas
con FC con puntos de ebullición más elevados (por ejemplo,
perflubron, perfluorodecalina, FDC) producían partículas porosas
esféricas. Los polvos producidos con agentes de inflado con puntos
de ebullición más elevados tenían también unos rendimientos de
producción aproximadamente dos veces superiores a los polvos
producidos usando agentes de inflado con puntos de ebullición
relativamente bajos. Los agentes de inflado seleccionados y sus
puntos de ebullición se muestran en la Tabla II dada directamente a
continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
El ejemplo IV ilustra que las características
físicas del agente de soplado (es decir punto de ebullición)
influencia grandemente la capacidad de proporcionar microestructuras
perforadas. Una ventaja particular de la presente invención es la
capacidad de alterar la morfología y porosidad de las
microestructuras modificando las condiciones y naturaleza del
agente de soplado.
Se prepararon aproximadamente 185 mililitros de
las siguientes soluciones para desecado por pulverización:
- Fosfatidilcolina hidrogenada al 49% p/p, E-100-3
- (Lipoid KG, Ludwigshafen, Alemania)
- Sulfato de albuterol al 50% p/p (Accurate Chemical, Westbury, NY)
- Poloxamer 188, pureza NF al 1% p/p (Mount Olive, NJ)
- Agua desionizada
- Agentes de soplado:
- Perfluorodecalino, FDC (Air products, Allenton, PA)
- Bromuro de perfluorooctilo, Perflubron (Atochem, Paris)
- Perfluorhexan F4H2 (F-Tech, Japón) (ejemplo de referencia)
- Perfluortributilamina FTBA (3M, St. Paul, MN).
Se preparó polvo de sulfato de albuterol
mediante desecado por pulverizaciónusando una Mini Spray Drier
B-191 (Büchi, Flawil, Suiza) en las siguientes
condiciones:
- Aspiración: 100%
- Temperatura de admisión: 85ºC
- Temperatura de escape: 61ºC
- Bomba de alimentación: 2,5 ml/min.
- Flujo de N_{2}: 47 l/min.
La solución de alimentación se preparó mezclando
las dos soluciones A y B inmediatamente antes del desecado por
pulverización.
Solución A: Se usaron veinte gramos de
agua para disolver 1,0 gramos de sulfato de albuterol y 0,021 gramos
de poloxámero 188.
Solución B representa una emulsión de
fluorocarbono en agua, estabilizada mediante un fosfolípido, que se
preparó de la forma siguiente. Se homogeneizó fosfatidilcolina
hidrogenada (1,0 gramos) en 150 gramos de agua caliente desionizada
(T = 50 a 60ºC) usando una mezcladora Ultra-Turrax
(modelo T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadieron gota a gota 25 gramos de
Perflubron (Atochem, Paris, Francia) durante el mezclado. Después
de completar la adición, se mezcló la emulsión de fluoroquímico en
agua durante al menos 4 minutos. Después se procesó la emulsión
resultante usando una homogeneizadora Avestin (Ottawa, Canadá) a
124,1 MPa (18.000 psi) durante 5 pases. Se combinaron las soluciones
A y B y se alimentaron a la desecadora por pulverización en las
condiciones descritas anteriormente. Los polvos de sulfato de
albuterol tenían diámetros de partículas ponderados de volumen
medio en el intervalo de 1,28 a 2,77 \mum, según se determinó
mediante un Aerosizer (Amherst Process Instruments, Amherst, MA).
Por SEM, los polvos desecados por pulverización eran esféricos y
altamente
porosos.
porosos.
El Ejemplo V demuestra adicionalmente la gran
variedad de agentes de inflado que pueden usarse para proporcionar
micropartículas perforadas. Una ventaja particular de la presente
invención es la capacidad de alterar la morfología y porosidad de
la microestructura manipulando la formulación y las condiciones de
desecado por pulverización. Además, el Ejemplo V demuestra la
diversidad de partícula lograda mediante la presente invención y la
capacidad de incorporar de forma efectiva una gran variedad de
agentes farmacéuticos a la misma.
Se prepararon 100 ml de las siguientes
soluciones para el desecado por pulverización:
- Sal sódica de bis(2-etenilhexil)sulfosuccínico al 80% p/p
- (Aerosol OT, Kodak, Rochester, NY)
- Alcohol polivinílico, peso molecular medio = 30.000-70.000 al 20% p/p
- (Sigma Chemicals, St. Louis, MO)
- Tetracloruro de carbono (Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI)
- Agua desionizada.
Se prepararon partículas de OT/alcohol
polivinílico mediante la técnica de desecado por pulverización
usando una Mini Spray Drier B-191 (Büchi, Flawil,
Suiza) en las siguientes condiciones:
- Aspiración: 85%
- Temperatura de admisión: 60ºC
- Temperatura de escape: 43ºC
- Bomba de alimentación: 7,5 ml/min.
- Flujo de N_{2}: 36 l/min.
Solución A: Se usaron veinte gramos de
agua para disolver 500 gramos de alcohol polivinílico (PVA).
Solución B representa una emulsión de
tetracloruro de carbono en agua, estabilizada mediante aerosol OT,
que se preparó de la forma siguiente. Se dispersaron 80 gramos de
tetracloruro de carbono usando una mezcladora
Ultra-Turrax (modelo T-25) a 8000
rpm durante 2 a 5 minutos (T = 15º a 20ºC). Se añadieron gota a gota
veinte gramos de PVA al 2,5% en peso durante el mezclado. Después
de completar la adición, se mezcló la emulsión de agua en aceite
durante un total no inferior a 4 minutos (T = 15º a 20ºC). Después
se procesó la emulsión resultante usando una homogeneizadora
Avestin (Ottawa, Canadá) a 82,7 MPa (12.000 psi) durante 2 pases.
Después la emulsión se alimentó a la desecadora por pulverización
en las condiciones descritas anteriormente. Se recolectó un polvo
blanco fluyente en el separador del extractor de polvos de la forma
estándar para esta desecadora por pulverización. El polvo de
Aerosol OT/PVA se tenía un diámetro de partículas ponderado de
volumen medio de 5,28 \pm 3,27 \mum, según se determinó
mediante un Aerosizer (Amherst Process Instruments, Amherst,
MA).
MA).
El Ejemplo VI demuestra adicionalmente la gran
variedad de sistemas de emulsión (aquí, agua en aceite inversa),
formulaciones y condiciones que pueden usarse para proporcionar
micropartículas perforadas. Una ventaja particular de la presente
invención es la capacidad de alterar las formulaciones y/o
condiciones para producir composiciones que tienen una
microestructura con la porosidad seleccionada. Este principio se
ilustra adicionalmente en el ejemplo siguiente.
Se prepararon 100 ml de las siguientes
soluciones para el desecado por pulverización:
- Monoestearato de sorbitan, Span 60 al 80% p/p (Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI)
- Policaprolactona, peso molecular medio = 65.000 al 20% p/p
- (Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI)
- Tetracloruro de carbono (Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI)
- Agua desionizada.
Se prepararon partículas de Span
60/policaprolactona mediante la técnica de desecado por
pulverizaciónusando una Mini Spray Drier B-191
(Büchi, Flawil, Suiza) en las siguientes condiciones:
- Aspiración: 85%
- Temperatura de admisión: 50ºC
- Temperatura de escape: 38ºC
- Bomba de alimentación: 7,5 ml/min.
- Flujo de N_{2}: 36 l/min.
Se preparó una emulsión de agua en tetracloruro
de carbono de la forma siguiente. Se dispersaron dos gramos de Span
60 en 80 gramos de tetracloruro de carbono usando una mezcladora
Ultra-Turrax (modelo T-25) a 8000
rpm durante 2 a 5 minutos (T = 15º a 20ºC). Se añadieron gota a gota
veinte gramos de agua desionizada durante el mezclado. Después de
completar la adición, se mezcló la emulsión de agua en aceite
durante un total no inferior a 4 minutos (T = 15º a 20ºC). Después
se procesó adicionalmente la emulsión resultante usando una
homogeneizadora Avestin (Ottawa, Canadá) a 82,7 MPa (12.000 psi)
durante 2 pases. Se añadieron quinientos miligramos de
policaprolactona directamente a la emulsión y se mezcló hasta que
estaba completamente disuelto. Después la emulsión se alimentó a la
desecadora por pulverización en las condiciones descritas
anteriormente. Se recolectó un polvo blanco fluyente en el
separador del extractor de polvos de la forma estándar para esta
desecadora por pulverización. El polvo de Span 60/policaprolactona
resultante tenía un diámetro de partículas ponderado de volumen
medio de 3,15 \pm 2,17 \mum. De nuevo el presente ejemplo
demuestra la versatilidad de la presente invención con respecto a
la solución de alimentación usado para proporcionar la
microestructura perforada
deseada.
deseada.
\newpage
\global\parskip0.910000\baselineskip
Se prepararon las siguientes soluciones con agua
inyectable:
Solución
1
- m-HES hidroxietilalmidón (Ajinomoto, Tokio, Japón)
- 3,9% p/p
- Cloruro sódico (Mallinckrodt, St. Louis, MO)
- 3,25% p/p
- Fosfato sódico, dibásico (Mallinckrodt, St. Louis, MO)
- 2,83% p/p
- Fosfato sódico, monobásico (Mallinckrodt, St. Louis, MO)
- 0,42% p/p
Solución
2
- Poloxamer 188 (BASF, Mount Olive, NJ)
- 0,45% p/p
- Fosfatidilcolina de huevo hidrogenada, EPC-3 {}\hskip2,3cm (Lipoid KG, Ludwigshafen, Alemania)
- 1,35% p/p
Los ingredientes de la solución 1 se disolvieron
en agua templada usando una placa de agitación. Los tensioactivos
de la solución 2 se dispersaron en agua usando una mezcladora de
cisión elevada. Se combinaron las soluciones después de la emulsión
y se saturaron con nitrógeno antes del desecado por
pulverización.
El producto resultante seco, fluyente, hueco
esférico tenía un diámetro de partícula medio de 2,6 \pm 1,5
\mum. Las partículas eran esféricas y porosas según se determinó
mediante SEM.
Este ejemplo ilustra la idea de que puede usarse
una amplia gama de agentes de inflado (aquí el nitrógeno) para
proporcionar microestructuras que exhiben la morfología deseada. De
hecho, una de las primeras ventajas de la presente invención es la
capacidad de alterar las condiciones de formación para preservar la
actividad biológica (es decir, con proteínas), o para producir
microestructuras que tienen la porosidad seleccionada.
La estabilidad de la suspensión se definió como
la resistencia de los polvos a formar crema en un medio no acuoso
usando un procedimiento de fotosedimentación dinámica. Cada muestra
se suspendió en Perflubron con una concentración de 0,8 mg/ml. Se
midieron las velocidades de formación de crema usando un analizador
de tamaño de partículas por fotosedimentación Horiba
CAPA-7000 (Irving, CA) en las siguientes
condiciones:
Las partículas suspendidas se sometieron a
fuerza centrífuga y la absorbancia de la suspensión se midió en
función del tiempo. Una disminución rápida de la absorbancia
identifica una suspensión con estabilidad deficiente. Los datos de
la absorbancia se representaron en función del tiempo y se integró
entre 0,1 y 1 minuto, que se tomó como medición relativa de la
estabilidad. La Figura 2 representa gráficamente la estabilidad de
la suspensión en función de la relación PFC/PC o la porosidad. En
este caso, se observó que la porosidad del polvo aumenta al
aumentar PFC/PC. Se observó una estabilidad de suspensión máxima con
formulaciones que tienen relaciones de PFC/PC entre 3 y 15. En su
mayor parte, estas formulaciones aparecían estables durante periodos
superiores a 30 minutos usando técnicas de inspección visual. Para
puntos superiores a esta relación, las suspensiones floculaban
rápidamente indicando un descenso de la estabilidad. Se observaron
resultados similares usando el procedimiento de la relación de la
capa que forma crema, donde se observó que las suspensiones con
relaciones PFC/PC entre 3 y 15 tenían un grosor de capa que forma
crema reducida, indicando una estabilidad de suspensión
favorable.
Se prepararon partículas huecas porosas de
sulfato de albuterol mediante la técnica de desecado por
pulverización usando una Mini Spray Drier B-191
(Büchi, Flawil, Suiza) en las siguientes condiciones: aspiración:
100%; temperatura de admisión: 85ºC; temperatura de escape: 61ºC;
bomba de alimentación: 10%; flujo de N_{2}: 2.800 l/h. La
solución de alimentación se preparó mezclando las dos soluciones A y
B inmediatamente antes del desecado por pulverización.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Solución A: Se usaron 20 gramos de agua para
disolver 1 gramo de sulfato de albuterol (Accurate Chemical,
Westbury, NY) y 0,021 gramos de poloxámero 188 pureza NF (BASF,
Mount Olive, NJ).
Solución B: se preparó una emulsión de
fluorocarbono en agua estabilizada mediante fosfolípido de la forma
siguiente. Se homogeneizó el fosfolípido, 1 g de
EPC-100-3 (Lipoid KG, Ludwigshafen,
Alemania) en 150 gramos de agua caliente desionizada (T = 50 a
60ºC) usando una mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadieron gota a gota 25 gramos de
bromuro de perfluorooctilo (Atochem, Paris, Francia) durante el
mezclado. Después de completar la adición, se mezcló la emulsión de
fluoroquímico en agua durante un periodo no inferior a 4 minutos.
Después se pasó la emulsión basta resultante a través de una
homogeneizadora Avestin (Ottawa, Canadá) a 124,1 MPa (18.000 psi)
durante 5 pases.
Se combinaron las soluciones A y B y se
alimentaron a la desecadora por pulverización en las condiciones
descritas anteriormente. Se recolectó un polvo blanco fluyente en
el separador extractor de polvos. Las partículas de sulfato de
albuterol huecas porosas tenían diámetros de partículas ponderados
de volumen medio de 1,28 \pm 1,42 \mum, según se determinó
mediante un procedimiento de tiempo de vuelo (Aerosizer, Amherst
Process Instruments, Amherst, MA). El análisis por microscopia
electrónica de barrido (SEM) demostró que los polvos eran esféricos
y altamente porosos. La densidad aparente del polvo después de
vibrar se determinó que era inferior a 0,1 g/cm^{3}.
Este ejemplo anterior sirve para ilustrar la
inherente diversidad de la presente invención como plataforma de
administración de fármacos capaz de incorporar efectivamente
cualquiera de numerosos agentes farmacéuticos. El principio se
ilustra adicionalmente en el siguiente ejemplo.
Se prepararon partículas huecas porosas de BDP
mediante la técnica de desecado por pulverizaciónusando una Mini
Spray Drier B-191 (Büchi, Flawil, Suiza) en las
siguientes condiciones: aspiración: 100%; temperatura de admisión:
85ºC; temperatura de escape: 61ºC; bomba de alimentación: 10%; flujo
de N_{2}: 2.800 l/h. La solución de alimentación se preparó
mezclando 0,11 g de lactosa con una emulsión de fluorocarbono en
agua inmediatamente antes del desecado por pulverización. La
emulsión se preparó mediante la técnica descrita a
continuación.
Se disolvieron 74 mg de BDP (Sigma, Chemical
Co., St. Louis, MO), 0,5 g de
EPC-100-3 (Lipoid KG, Ludwigshafen,
Alemania), 15 mg de oleato sódico (Sigma), y 7 mg de poloxámero 188
(BASF, Mount Olive, NJ) en 2 ml de metanol caliente. Después se
evaporó el metanol para obtener una película fina de la mezcla de
fosfolípido/esteróide. Después se dispersó la mezcla de
fosfolípido/esteroide en 64 g de agua desionizada caliente (T = 50 a
60ºC) usando una mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadieron gota a gota 8 gramos de
perflubrom (Atochem, Paris, Francia) durante el mezclado. Después de
completar la adición, se mezcló la emulsión de fluoroquímico en
agua durante un periodo no inferior a 4 minutos. Después se pasó la
emulsión basta resultante a través de una homogeneizadora Avestin
(Ottawa, Canadá) a 124,1 MPa (18.000 psi) durante 5 pases. Esta
emulsión se utilizó después para formar la solución de alimentación
que se desecado por pulverización como se describe anteriormente.
Se recolectó un polvo blanco fluyente en el separador extractor de
polvos. Las partículas de BDP huecas porosas resultantes tenían una
densidad aparente del polvo después de vibrar inferior a 0,1
g/cm^{3}.
Se prepararon partículas huecas porosas que
comprende cromolina sódica mediante la técnica de desecado por
pulverización usando una Mini Spray Drier B-191
(Büchi, Flawil, Suiza) en las siguientes condiciones: aspiración:
100%; temperatura de admisión: 85ºC; temperatura de escape: 61ºC;
bomba de alimentación: 10%; flujo de N_{2}: 2.800 l/h. La
solución de alimentación se preparó mezclando las dos soluciones A y
B inmediatamente antes del desecado por pulverización.
Solución A: Se usaron 20 g de agua para disolver
1 g de cromolina sódica (Sigma Chemical Co, St. Louis, MO) y 0,021
gramos de poloxámero 188 pureza NF (BASF, Mount Olive, NJ).
Solución B: se preparó una emulsión de
fluorocarbono en agua estabilizada mediante fosfolípido de la forma
siguiente. Se homogeneizó el fosfolípido, 1 g de
EPC-100-3 (Lipoid KG, Ludwigshafen,
Alemania) en 150 gramos de agua caliente desionizada (T = 50 a
60ºC) usando una mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadieron gota a gota 27 gramos de
bromuro de perfluorodecalina (Air Products, Allentown, PA) durante
el mezclado. Después de añadir el fluorocarbono, se mezcló la
emulsión en agua durante al menos 4 minutos. Después se pasó la
emulsión basta resultante a través de una homogeneizadora Avestin
(Ottawa, Canadá) a 124,1 MPa (18.000 psi) durante 5 pases.
Se combinaron las soluciones A y B y se
alimentaron a la desecadora por pulverización en las condiciones
descritas anteriormente. Se recolectó un polvo blanco fluyente en
el separador extractor de polvos. Las partículas de cromolina
sódica huecas porosas tenían diámetros de partículas ponderados de
volumen medio de 1,23 \pm 1,31 \mum, según se determinó
mediante un procedimiento de tiempo de vuelo (Aerosizer, Amherst
Process Instruments, Amherst, MA). Como se muestra en la Fig. 3, el
análisis por microscopia electrónica de barrido (SEM) demostró que
los polvos eran tanto esféricos como porosos. La densidad aparente
del polvo después de vibrar se determinó que era inferior a 0,1
g/cm^{3}.
Se prepararon partículas huecas porosas de DNasa
mediante la técnica de desecado por pulverización usando una Mini
Spray Drier B-191 (Büchi, Flawil, Suiza) en las
siguientes condiciones: aspiración: 100%; temperatura de admisión:
85ºC; temperatura de escape: 61ºC; bomba de alimentación: 10%; flujo
de N_{2}: 2.800 l/h. La alimentación se preparó mezclando las dos
soluciones A y B inmediatamente antes del desecado por
pulverización.
Solución A: Se usaron 20 g de agua para disolver
0,5 g de DNasa I pancreática humana (Calbiochem, San Diego, CA) y
0,012 gramos de poloxámero 188 pureza NF (BASF, Mount Olive,
NJ).
Solución B: se preparó una emulsión de
fluorocarbono en agua estabilizada mediante fosfolípido de la forma
siguiente. Se homogeneizó el fosfolípido, 0,52 g de
EPC-100-3 (Lipoid KG, Ludwigshafen,
Alemania) en 87 gramos de agua caliente desionizada (T = 50 a 60ºC)
usando una mezcladora Ultra-Turrax (modelo
T-25) a 8000 rpm durante 2 a 5 minutos (T =
60-70ºC). Se añadieron gota a gota 13 gramos de
perflubrom (Atochem, Paris, Francia) durante el mezclado. Después
de completar la adición, se mezcló la emulsión de fluoroquímico en
agua durante al menos 4 minutos. Después se pasó la emulsión basta
resultante a través de una homogeneizadora Avestin (Ottawa, Canadá)
a 124,1 MPa (18.000 psi) durante 5 pases.
Se combinaron las soluciones A y B y se
alimentaron a la desecadora por pulverización en las condiciones
descritas anteriormente. Se recolectó un polvo amarillo pálido
fluyente en el separador extractor de polvos. Las partículas de
DNasa I huecas porosas tenían diámetros de partículas ponderados de
volumen medio de 1,29 \pm 1,40 \mum, según se determinó
mediante un procedimiento de tiempo de vuelo (Aerosizer, Amherst
Process Instruments, Amherst, MA). El análisis por microscopia
electrónica de barrido (SEM) demostró que los polvos eran esféricos
y altamente porosos. La densidad aparente del polvo después de
vibrar se determinó que era inferior a 0,1 g/cm^{3}.
El ejemplo anterior ilustra adicionalmente la
extraordinaria compatibilidad de la presente invención con una
variedad de agentes bioactivos. Es decir, además de compuestos
relativamente pequeños, y resistentes como los esteroides, las
preparaciones de la presente invención pueden formularse para
incorporar de forma efectiva moléculas más grandes y frágiles tales
como proteínas y material genético.
En el siguiente ejemplo hipotético, se forman
partículas de resina esféricas porosas finamente fraccionadas que
pueden contener un material colorante tal como un pigmento, un
tinte, etc. usando la siguiente formulación de acuerdo con las
enseñanzas del presente documento:
Se deja proseguir la reacción a 50ºC durante 8
horas. La reacción después se termina desecando la emulsión por
pulverización usando una bomba de cromatografía líquida de alta
presión (HPLC). La emulsión se bombea a través de tubos de acero
inoxidable de 200 x 0,030 pulgadas en una desecadora portátil
atomizadora Niro (Niro Atomize, Copenhague, Dinamarca) provista con
una boquilla de dos fluidos (0,00025 m d.i.) empleando los
siguientes
ajustes:
ajustes:
Se apreciará que los monómeros sin reaccionar
sirven como agentes de inflado, creando la microestructura
perforada. La formulación y condiciones descritas dan partículas
poliméricas fluyentes en el intervalo de 0,1-100
\mum que pueden usarse en formulaciones de tinta. De acuerdo con
las enseñanzas del presente documento, las micropartículas tienen
la ventaja de incorporar el pigmento directamente a la matriz
polimérica. El proceso permite la producción de diferentes tamaños
de partícula modificando los componentes y las condiciones de
desecado por pulverización estando dictado el diámetro de las
partículas en gran medida por el diámetro de las partículas de
resina del
copolímero.
copolímero.
Los MDI y DPI se probaron usando procedimientos
farmacéuticos aceptados comúnmente. El procedimiento utilizado
cumplía con el procedimiento de la farmacopea de Estados Unidos
(USP) (Pharmacopeial Previews (1996) 22:3065-3098)
que se incorpora al presente documento por referencia. Después de 5
descargas de prueba, se realizaron 20 descargas de los MDI de
prueba en un impactador Andersen. El número de descargas empleadas
para evaluar las formulaciones de DPI venía dictado por la
concentración de fármaco y variaba de 10 a 20 accionamientos.
Procedimiento de extracción. La
extracción de todas las placas, puerto de inducción, y accionador se
realizaron en viales cerrados con 10 ml de un disolvente adecuado.
Se instaló pero no se ensayó el filtro, debido a que el aglutinante
poliacrílico interfería en el análisis. Las tendencias de la
distribución del equilibrio de masa y del tamaño de partícula
indicaban que la deposición en el filtro era despreciable. Se usó
metanol para la extracción de beclometasona dipropionato. Se usó
agua desionizada para el sulfato de albuterol, y cromolina sódica.
Para los MDI de albuterol, se añadieron 0,5 ml de hidróxido sódico 1
N al extracto de la placa, que se usó para convertir el albuterol
en la forma fenolato.
Procedimiento de cuantificación. Se
cuantificaron todos los fármacos mediante espectroscopia de
absorción (espectrofotómetro Beckman DU640) con relación a una
curva estándar externa con el disolvente de extracción como blanco.
Se cuantificó becolmetasona dipropionato midiendo la absorción de
los extractos de las placas a 238 nm. Los MDI de albuterol se
cuantificaron midiendo la absorción de los extractos de placas a 243
nm, aunque el cromolina sódica se cuantificó usando el pico de
absorción a 326 nm.
Procedimiento de cálculo. Para cada MDI,
se cuantificó la masa del fármaco en el vástago (componente -3),
accionador (-2), puerto de inducción (-1) y placas
(0-7) como se describe anteriormente. Las etapas -3
y -2 no se cuantificaron para los DPI dado que este dispositivo era
sólo un prototipo. El interés principal era evaluar las propiedades
aerodinámicas del polvo que sale de este dispositivo. Se calculó la
dosis de partículas finas y la fracción de partículas finas de
acuerdo con el procedimiento de la USP referenciado anteriormente.
Se definió la deposición en la garganta como la masa de fármaco
hallado en el puerto de inducción y en las placas 0 y 1. Se
evaluaron los diámetros medios aerodinámicos de la masa (MMAD) y los
diámetros geométricos estándar (GSD) ajustando la función
acumulativa experimental con el logaritmo de la distribución normal
usando una rutina de ajuste de dos parámetros. Los resultados de
estos experimentos se representan en los ejemplos
subsiguientes.
Se colocó una cantidad previamente pesada de las
partículas huecas porosas preparadas en los Ejemplos I, X, XI, y
XII en cartuchos de aluminio de 10 ml. Se determinó la cantidad de
polvo introducido en el cartucho por la cantidad de fármaco
necesario para el efecto terapéutico. Después de esto, se selló el
cartucho por plegamiento usando un aparato DF31/50act 50 I válvula
(Valois of America, Greenwich, CT) y se llenó con propelente
HFA-134a (DuPont, Wilmington, DE) por sobrepresión a
través del vástago. Se determinó la cantidad de propelente en el
cartucho pesando el cartucho antes y después de llenarlo.
Para examinar el efecto que tiene la porosidad
del polvo sobre la estabilidad de la suspensión y el diámetro
aerodinámico, se prepararon MDI como en el Ejemplo XVI con diversas
preparaciones de microestructuras perforadas que comprendían
formulaciones de gentamicina como se describe en el Ejemplo I. Se
estudiaron los MDI que contienen polvos desecados por pulverización
al 0,48% en peso en HFA 134a. Como se explica en el Ejemplo I, los
polvos desecados por pulverización exhiben porosidades diversas. Se
introdujeron las formulaciones en viales de cristal transparente
para permitir el examen visual.
Se observó una fuerte dependencia de la
estabilidad de la suspensión y del diámetro aerodinámico de volumen
ponderado medio en función de la relación de PFC/PC y/o porosidad.
El diámetro aerodinámico ponderado medio (VMAD) disminuyó y aumentó
la estabilidad de la suspensión al aumentar la porosidad. Los polvos
que aparecían macizos y tersos mediante técnicas SEM y TEM
mostraban la peor estabilidad de suspensión y el mayor diámetro
medio aerodinámico. Los MID que se formulaban con microestructuras
perforadas huecas y altamente porosas mostraban la mayor
resistencia a la formación de crema y los menores diámetros
aerodinámicos. Los valores de VMAD medidos para los polvos secos
producidos en el Ejemplo I se muestran en la Tabla III
inmediatamente a
continuación.
continuación.
En las Figuras 4A a 4D se muestra una
comparación de las velocidades de formación de crema de la
formulación comercial Intal (Rhone-Poulenc Rorer) y
partículas huecas porosas desecadas por pulverización formuladas en
HFA-134a de acuerdo con el Ejemplo XII (es decir,
véase la Fig. 3). En cada una de las fotografías, tomadas a los 0
segundos, 30 segundos, 60 segundos y dos horas después de agitar, la
formulación comercial está a la izquierda y la dispersión de
microestructuras perforadas formada de acuerdo con la presente
invención está a la derecha. Mientras que la formulación comercial
de Intal muestra formación de crema a los 30 segundos de mezclarse,
casi no se nota formación de crema en las partículas desecadas por
pulverización después de 2 horas. Además, hubo poca formación de
crema en la formulación de microestructuras perforadas después de 4
horas (no se muestra). Este ejemplo ilustra claramente el equilibrio
de la densidad que puede lograrse cuando se llenan las partículas
porosas con el medio de suspensión (es decir en la formación de una
homodispersión).
En la Tabla IV a continuación se muestran los
resultados de las pruebas en el impactador de cascada de un
producto disponible en el mercado (Intal®,
Rhone-Poulenc Rorer) y un polvo hueco poroso
desecado por pulverización análogo en HFA-134a
preparado de acuerdo con los Ejemplos XII y XVI. Las pruebas se
realizaron usando el protocolo descrito en el Ejemplo XV.
\vskip1.000000\baselineskip
Se observó que el MDI formulado con
microestructuras perforadas tenía un rendimiento en aerosol superior
comparado con Intal®. Con una dosis de partículas finas
comparables, las formulaciones de cromolina desecadas por
pulverización poseína una fracción de partículas finas
sustancialmente mayor (\sim67%), y disminuía significativamente la
deposición en la garganta (6 veces), junto con un valor menor de
MMAD. Es importante notar que la administración efectiva
proporcionada por la presente invención permitía una dosis de
partículas finas que era aproximadamente la misma que con la
formulación comercial de la técnica anterior aunque la cantidad de
microestructuras perforadas administradas (300 \mug) era
aproximadamente un tercio de la dosis de Intal® administrada (800
\mug).
Se caracterizaron las propiedades aerodinámicas
in vitro de microesferas de sulfato de albuterol huecas
porosas preparadas según el Ejemplo X usando un impactador de
cascada Andersen Mark II (Andersen Sampler, Atlanta, GA) y Amherst
Aerosizer (Amherst Instruments, Amherst, MA).
Pruebas de DPI. Se cargaron
aproximadamente 300 mcg de microesferas desecadas por pulverización
en un dispositivo de inhalación de marca. La activación y
subsiguiente generación de nube del polvo seco se logró mediante la
activación de 50 \mul de HFA 134a presurizado a través de un tubo
de inducción largo. El HFA 134a presurizado fuerza el aire a través
del tubo de inducción hacia la cámara de la muestra, y
subsiguientemente forma una dispersión en gas de una nube de polvo
seco en el aire. La nube de polvo seco se llevaba después al
impactador de cascada mediante el flujo de aire forzado a través
del dispositivo de experimentación. Se descargó una única
activación en la cámara de la muestra del aerosizer para análisis
del tamaño de las partículas. Se descargaron diez activaciones
desde el dispositivo al impactador. Se usó un intervalo de 30
segundos entre activaciones. Los resultados se cuantificaron como
se describe en el Ejemplo XV.
Prueba de MDI. Se preparó una preparación
de MDI de microesferas de sulfato de albuterol como en el Ejemplo
XVI. Se descargó una única activación en la cámara de la muestra del
aerosizer para análisis del tamaño de las partículas. Se
descargaron veinte activaciones desde el dispositivo al impactador.
Se usó un intervalo de 30 segundos entre activaciones. De nuevo,
los resultados se cuantificaron como se describe en el Ejemplo
XV.
Los resultados que comparan el análisis de
tamaño de partícula del polvo de sulfato de albuterol solo y el
polvo de sulfato de albuterol descargado de un DPI o MDI se muestran
en la Tabla V a continuación. El polvo de sulfato de albuterol
administrado a partir del DPI no podía distinguirse del polvo solo
que indica que no se había producido agregación o muy poca durante
la activación. Por otra parte, se observó algo de agregación usando
un MDI como evidencia el mayor diámetro aerodinámico de las
partículas administradas con el dispositivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se observaron resultados similares al comparar
las dos formas de dosificación usando un impactador de cascada
Andersen (Figura 5). El polvo de sulfato de albuterol desecado por
pulverización administrado con el DPI tenía una deposición al
pulmón profundo mejorada y minimizaba la deposición en la garganta
al compararse con el MDI. La formulación en MDI tenía una fracción
de partículas pequeñas (FPF) del 79% y una dosis de partículas
finas (FPD) de 77 \mug/activación, aunque el DPI tenía una FPF del
87% y una FPD de 100 \mug/activación.
La Figura 5 y el Ejemplo anterior ejemplifican
las excelentes propiedades de flujo y aerodinámicas de los polvos
desecados por pulverización descritos en el presente documento
administrados con un DPI. De hecho, una de las principales ventajas
de la presente invención es la capacidad de producir partículas
aerodinámicamente ligeras que se suspenden en gas con facilidad y
que tienen propiedades de inhalación excelentes. Estos polvos
tienen propiedades exclusivas que permiten su administración
efectiva y eficiente con un MDI o un DPI. Este principio se ilustra
adicionalmente en el siguiente Ejemplo.
Se caracterizaron las propiedades aerodinámicas
in vitro de microesferas de becometasona dipropionato (BDP)
huecas porosas preparadas según el Ejemplo XI usando un impactador
de cascada Andersen Mark II (Andersen Sampler, Atlanta, GA) y
Amherst Aerosizer (Amherst Instruments, Amherst, MA).
\newpage
Pruebas de DPI. Se cargaron
aproximadamente 300 \mug de microesferas desecadas por
pulverización en un dispositivo de inhalación de marca. La
activación y subsiguiente generación de nube del polvo seco se logró
mediante la activación de 50 \mul de HFA 134a presurizado a
través de un tubo de inducción largo. El HFA 134a presurizado
fuerza el aire a través del tubo de inducción hacia la cámara de la
muestra, y subsiguientemente forma una dispersión en gas de una
nube de polvo seco en el aire. La nube de polvo seco se llevaba
después al impactador de cascada mediante el flujo de aire forzado
a través del dispositivo de experimentación. Se descargó una única
activación en la cámara de la muestra del aerosizer para análisis
del tamaño de las partículas. Se descargaron veinte activaciones
desde el dispositivo al impactador. Se usó un intervalo de 30
segundos entre activaciones.
Prueba de MDI. Se preparó una preparación
de MDI de microesferas de beclometasona dipropionato (BDP) como en
el Ejemplo XVI. Se descargó una única activación en la cámara de la
muestra del aerosizer para análisis del tamaño de las partículas.
Se descargaron veinte activaciones desde el dispositivo al
impactador. Se usó un intervalo de 30 segundos entre
activaciones.
Los resultados que comparan el análisis de
tamaño de partícula del polvo de BDP solo y el polvo de BDP
descargado de un DPI o MDI se muestran en la Tabla VI dada
inmediatamente a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como en el Ejemplo XX, el polvo de BDP
administrado a partir del DPI no podía distinguirse del polvo solo
que indica que no se había producido agregación o muy poca durante
la activación. Por otra parte, se observó algo de agregación usando
un MDI como evidencia el mayor diámetro aerodinámico de las
partículas administradas con el dispositivo.
El polvo de BDP desecado por pulverización
administrado con el DPI tenía una deposición al pulmón profundo
mejorada y minimizaba la deposición en la garganta al compararse con
el MDI. La formulación en MDI tenía una fracción de partículas
pequeñas (FPF) del 79% y una dosis de partículas finas (FPD) de 77
\mug/activación, aunque el DPI tenía una FPF del 87% y una FPD de
100 \mug/activación.
Este Ejemplo anterior sirve para ilustrar la
diversidad inherente de la presente invención como plataforma de
administración capaz de incorporar de forma efectiva cualquiera de
numerosos agentes farmacéuticos y de administrarse de forma
efectiva a partir de diversos tipos de dispositivos de
administración (aquí MDI y DPI) usados actualmente en el campo
farmacéutico. Las excelentes propiedades de flujo y aerodinámicas de
los polvos desecados por pulverización mostradas en los ejemplos
anteriores se ejemplifican adicionalmente en el siguiente
Ejemplo.
Se siguió el siguiente procedimiento para
comparar las propiedades de inhalación de Ventolin Rotocaps (una
formulación disponible en el mercado) comparado con microestructuras
huecas porosas de sulfato de albuterol formadas de acuerdo con la
presente invención. Ambas preparaciones se descargaron con un
dispositivo Rotohaler® en un impactador de cascada Andersen Mark II
con un flujo de 60 l/min. La preparación de las microesferas de
sulfato de albuterol se describe en el Ejemplo X analizándose la
deposición de sulfato de albuterol en el impactador de cascada como
se describe en el Ejemplo XV. Se cargaron de forma manual
aproximadamente 300 \mug de microesferas de sulfato de albuterol
en cápsulas de gelatina vacías de Ventolin Rotocap®. Se siguió el
procedimiento descrito en el prospecto para cargar y accionar las
cápsulas de medicamento con un dispositivo Rotohaler®. Se
descargaron diez activaciones desde el dispositivo al impactador. Se
usó un intervalo de 30 segundos entre activacio-
nes.
nes.
En la Tabla VI dada inmediatamente a
continuación se muestran los resultados que comparan los análisis
del impactador de casacad de Ventolin Rotocaps y microesferas de
sulfato de albuterol huecas porosas descargadas con un dispositivo
Rotohaler.
\vskip1.000000\baselineskip
El polvo de sulfato de albuterol hueco poroso
administrado con el dispositivo Rotohaler tenía una fracción de
partículas finas significativamente mayor (3 veces) y un valor de
MMAD menor en comparación con Ventolin Rotocaps®. A este respecto,
la formulación de Ventolin Rotocap® disponible en el mercado tenía
una fracción de partículas finas (FPF) del 20% y una dosis de
partículas finas (FPD) de 15 \mug/activación, aunque las
microesferas de sulfato de albuterol huecas porosas tenían una FPF
del 63% y una FPD de 60 \mug/activación.
El ejemplo anterior ejemplifica las excelentes
propiedades de flujo y aerodinámicas de los polvos desecados por
pulverización administrados con un dispositivo Rotahaler. Además,
este ejemplo demuestra que los polvos finos pueden administrarse de
forma efectiva sin partículas transportadoras.
Se dispersaron cuarenta miligramos de las
microesferas con base lipídica que contenían cromolina sódica al
50% en peso (como las del Ejemplo XII) en 10 ml de
perfluorooctiletano (PFOE) agitando, formando una suspensión. Se
nebulizó la suspensión hasta que se administraba el fluorocarbono
líquido o se había evaporado usando un nebulizador desechable
MicroMist (DeVilbiss) usando un compresor de aire PulmoAide
(DeVilbiss). Como se describe anteriormente en el Ejemplo XV se usó
un impactador de cascada Andersen para medir la distribución de
tamaño de partículas resultante. Más específicamente, se midió el
contenido en cromolina sódica por absorción UV a 326 nm. La
fracción de partículas finas es la proporción de partículas
depositadas en las etapas 2 a 7 y las depositadas en todas las
etapas del impactador. La masa de partículas finas es el peso del
material depositado en las etapas 2 a 7. La fracción al pulmón
profundo es la proporción de partículas depositadas en las etapas 5
a 7 del impactador (que se correlacionan con los alvéolos) y las
depositadas en todas las etapas. La masa al pulmón profundo es el
peso de material depositado en las etapas 5 a 7. La Tabla VIII
inmediatamente a continuación proporciona un resumen de los
resultados.
resultados.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se dispersó una cantidad de microesferas con
base lipídica que contenían cromolina sódica al 50% en peso, como
las del Ejemplo XII, que pesaban 40 mg en 10 ml de
perfluorooctiletano (PFOE) agitando, formando así una suspensión.
Se nebulizó la suspensión hasta que se administraba el fluorocarbono
líquido o se había evaporado usando un nebulizador desechable
MicroMist (DeVilbiss) usando un compresor de aire PulmoAide®
(DeVilbiss). Se usó un impactador de cascada Andersen para medir la
distribución de tamaño de partículas resultante de la forma
descrita en los Ejemplos XV y XVIII. La Tabla IX inmediatamente a
continuación proporciona un resumen de los
resultados.
resultados.
Se nebulizó el contenido de un vial de plástico
que contenía una solución de inhalación monodosis de 20 mg de
cromolina sódica en 2 ml de agua purificada (Dey Laboratories)
usando un nebulizador desechable MicroMist (DeVilbiss) usando un
compresor de aire PulmoAide (DeVilbiss). Se nebulizó la solución de
cromolina sódica durante 30 minutos. Se usó un impactador de
cascada Andersen para medir la distribución de tamaño de partículas
resultante de la forma descrita en el Ejemplo XV. La Tabla X
inmediatamente a continuación proporciona un resumen de los
resultados.
Con respecto a los presentes resultados, se
apreciará que las formulaciones nebulizadas a partir de medios de
suspensión de fluorocarbono en los Ejemplo XXIII y XXIV
proporcionaban un mayor porcentaje de deposición al pulmón profundo
que la solución acuosa. La proporción de deposición tal alta al
pulmón profundo es particularmente deseable cuando se administran
agentes a la circulación sistémica de un paciente.
Claims (8)
1. Un procedimiento para formar un polvo que
comprende microestructuras perforadas mediante desecado por
pulverización, que comprende las etapas de:
proporcionar una solución de alimentación
líquida que comprende un agente bioactivo seleccionado del grupo
que consiste en antialérgicos, broncodilatadores, tensioactivos
pulmonares, analgésicos, antibióticos, agentes antiinfecciosos,
inhibidores o antagonistas de leucotrieno, antihistaminas,
antiinflamatorios, antineoplásicos, anticolinérgicos, anestésicos,
agentes antiturberculosis, agentes cardiovasculares, enzimas,
esteroides, material genético, vectores virales, agentes
antisentido, proteínas, péptidos y sus combinaciones, tensioactivo y
un agente de soplado al 2-50% v/v seleccionado de
compuestos fluorados con un punto de ebullición superior a
100ºC;
atomizar dicha solución de alimentación líquida
para producir gotitas dispersas; y
secar dichas gotitas para formar
microestructuras perforadas que comprenden dicho agente bioactivo y
tensioactivo, y recolectar dichas microestructuras perforadas.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que dicho tensioactivo es un fosfolípido seleccionado del grupo
constituido por dilauroilfosfatidilcolina, dioleilfosfatidilcolina,
dipalmitoilfosfatidilcolina, diesteroilfosfatidilcolina,
dibehenoilfosfatidilcolina, diaraquidoilfosfatidilcolina y sus
combinaciones.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2,
en el que el agente de soplado comprende bromuro de
perfluorooctilo.
4. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el diámetro aerodinámico medio de
dichas microestructuras perforadas recolectadas está entre 0,5 y 5,0
\mum.
5. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dichas microestructuras perforadas
tienen un diámetro geométrico medio de entre 1-30
\mum.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en
el que dichas microestructuras perforadas tienen un diámetro
geométrico medio inferior a 5 \mum.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que las microestructuras perforadas
tienen una densidad aparente inferior a 0,1 g/cm^{3}.
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas microestructuras perforadas
comprenden microesferas huecas porosas.
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