ES2283417T3

ES2283417T3 - Distribucin de alta eficacia de una cantidad elevada de aerosol terapeutico.

Info

Publication number: ES2283417T3
Application number: ES01942072T
Authority: ES
Inventors: David A. Edwards; Richard P. Batycky; Lloyd Johnston
Original assignee: Advanced Inhalation Research Inc
Current assignee: Advanced Inhalation Research Inc
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: NZ523254A; ATE357222T1; EP1767196A3; US7556798B2; NO20025873L; CA2412561C; US6858199B1; JP2009019047A; WO2001095874A3; EP1296663B1; EP1767196A2; US6921528B2; RU2275900C2; CN1441670A; MXPA02012023A; PT1296663E; US20020035993A1; IL153281A0; JP2004503482A; NO20025873D0

Abstract

Uso de un agente para la fabricación de partículas que comprenden dicho agente en un recipiente para uso en la distribución de dicho agente al sistema pulmonar, en una etapa simple activada por la respiración, en el que la etapa simple activada por la respiración: i). al menos el 50% de la masa de dichas partículas almacenadas en el recipiente se distribuye al sistema pulmonar del sujeto; ii). al menos 5 miligramos de las partículas se distribuyen al sistema pulmonar del sujeto; y iii). dichas partículas tienen una densidad másica del envolvente de menos de 0, 4 g/cm3 y un diámetro aerodinámico medio ponderado comprendido entre 1-5 mim.

Description

Distribución de alta eficacia de una cantidad elevada de aerosol terapéutico.

Antecedentes de la invención

Se han descrito aerosoles para la distribución de agentes terapéuticos en el tracto respiratorio, por ejemplo, Adjei, A. y Garren, J. Pharm. Res., 7:565-569 (1990); y Zanen, P. y Lamm, J.-W. J., Int. J. Pharm., 114:111-115 (1995). El tracto respiratorio abarca las vías aéreas superiores, incluyendo la orofaringe y laringe, seguida por las vías aéreas inferiores, que incluyen la traquea seguida por las divisiones en bronquios o bronquiolos. Las vías aéreas superiores e inferiores se denominan vías aéreas aferentes. Los bronquiolos terminales se dividen a su vez en bronquiolos respiratorios que conducen a la zona respiratoria final, los alvéolos, o pulmón profundo. Gonda, I., "Aerosols for delivery of therapeutic y diagnostic agents to the respiratory tract," en Critical Reviews en Therapeutic Drug Carrier Systems, 6:273-313 (1990). El pulmón profundo o los alvéolos son el objetivo principal de los aerosoles terapéuticos para la dosificación de fármacos sistémicos.

Los aerosoles inhalados se han usado para el tratamiento de trastornos pulmonares locales incluyendo asma y fibrosis cística (Anderson, Am. Rev. Respir. Dis., 140:1317-1324 (1989)) y tienen también la posibilidad de dosificación sistémica de péptidos y proteínas (Patton y Platz, Advanced Drug Delivery Reviews, 8:179-196 (1992)).

Se puede conseguir por inhalación una biodisponibilidad relativamente elevada de diferentes moléculas, incluyendo macromoléculas D. A., Drug Delivery, 2:1-20 (1995); Patton, J. y Platz, R., Adv. Drug Del. Rev., 8:179-196 (1992); y Byron, P., Adv. Drug Del. Rev., 5:107-132 (1990). Como resultado, están en uso o varias formulaciones en aerosol de fármacos terapéuticos para dosificación en el pulmón Patton, J. S., y col., J. Controlled Release, 28:79-85 (1994); Damms, B. y Bains, W., Nature Biotechnology (1996); Niven, R. W. y col., Pharm. Res., 12(9):1343-1349 (1995); y Kobayashi, S. y col., Pharm. Res., 13(1):80-83 (1996).

Sin embargo, las estrategias de dosificación pulmonar de fármacos presentan muchas dificultades, en particular para la dosificación de macromoléculas, entre estas se incluyen la desnaturalización de proteína durante la formación del aerosol, excesiva pérdida de fármaco inhalado en el la cavidad orofaríngea (que a menudo supera el 80%), mal control del emplazamiento de deposición, falta de reproducibilidad de resultados terapéuticos debido a las variaciones en los modelos de respiración, la absorción frecuentemente demasiado rápida del fármaco que puede dar lugar potencialmente a efectos tóxicos locales, y fagocitosis por los macrófagos pulmonares.

Además, muchos de los dispositivos actualmente disponibles para terapia de inhalación estás asociados con pérdidas de fármaco. Se ha dedicado una atención considerable al diseño de inhaladores de aerosol terapéutico para mejorar la eficacia de las terapias de inhalación. Timsina y col., Int. J. Pharm., 101:1-13 (1995) y Tansey, I. P., Spray Technol. Market, 4:26-29 (1994). Se ha prestado atención igualmente al diseño de la textura superficial del aerosol de polvo seco, considerando en particular la necesidad de evitar la agregación de partículas, un fenómeno que disminuye considerablemente la eficacia de las terapias de inhalación. French, D. L., Edwards, D. A. y Niven, R. W., J. Aerosol Sci., 27:769-783 (1996).

Las formulaciones de polvo seco (DPF) presentan un interés creciente como formulaciones en aerosol para dosificación pulmonar Damms, B. y W. Bains, Nature Biotechnology (1996); Kobayashi, S., y col., Pharm. Res., 13(1):80-83 (1996); y Timsina, M. y col., Int. J. Pharm., 101:1-13 (1994). Los aerosoles de polvo seco para terapia de inhalación se producen por lo general con diámetros geométricos medios principalmente comprendidos en el intervalo inferior a 5 \mum. Ganderton, D., J. Biopharmaceutical Sciences, 3:101-105 (1992) y Gonda, I., "Physico-Chemical Principles in Aerosol Delivery", Topics in Pharmaceutical Sciences (1991), Crommelin, D. J. y K.K. Midha, Eds., Medpharm Scientific Publishers, Stuttgart, pp. 95-115, 1992. Se han dosificado conjuntamente partículas "vehículo" grandes (que no contienen fármaco) con los aerosoles terapéuticos para ayudar en la consecución de una aerosolización eficaz, entro otros posibles beneficios French, D. L., Edwards, D. A. y Niven, R. W., J. Aerosol Sci., 27:769-783 (1996).

Edwards y col. (Documentos WO 99/66903 y WO 98/31346) y Ben-Jebria y col. Pharma. Res., col. 16(4) 555-561/1999) también describen DPF para dosificación pulmonar.

Entre las desventajas de los DPF es que los polvos de particulado fino, normalmente, tienen escasa fluidez, y propiedades de aerosolización, llevando a fracciones relativamente bajas de aerosol respirable, que son las fracciones del aerosol inhalado que se depositan en los pulmones, depositándose el exceso en boca y garganta Gonda, I., en Topics en Pharmaceutical Sciences, (1991), D. Crommelin y K. Midha, Editores, Stuttgart: Medpharm Scientific Publishers, pp. 95-117 (1992). La escasa fluidez, y propiedades de aerosolización están habitualmente causadas por la agregación de partículas, debido a las interacciones partícula-partícula, tales como las interacciones hidrófobas, electrostáticas y capilares. Se han realizado algunas mejoras en los DPF. Por ejemplo, se ha demostrado que las formulaciones en polvo seco ("DPF") con tamaño de partícula grande poseen características de fluidez mejoradas, tales como una menor agregación (Edwards, y col, Science 276:1868-1871 (1997)), aerosolización más sencilla, y potencialmente menos fagocitosis Rudt, S. y R. H. Muller, J. Controlled Release, 22:263-272 (1992); Tabata, Y. y Y. Ikada, J. Biomed. Mater. Res., 22:837-858 (1988). Una terapia de inhalación con polvo seco eficaz tanto a corto como a largo plazo necesita un procedimiento para dosificar DFP en los pulmones de manera eficaz y a niveles terapéuticos, sin necesitar un excesivo requerimiento energético.

Los nebulizadores, tales como los que describen Cipolla y col. (Cipolla y col. Respiratory Drug Delivery VII, Biological, Pharmaceutical, Clinical and Regulatory Issues Relating to Optimized Drug Delivery by Aerosol, Conference held May 14-18, 2000, Palm Springs, FL, se emplean también para dosificación pulmonar.

Los dispositivos de inhalación que se pueden emplear para dosificar formulaciones de polvo seco a los pulmones incluyen dispositivos no activados por la respiración, o "multietapas". Uno de estos dispositivos se describe en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.997.848 otorgada a Patton y col. el 7 de diciembre de 1999. En estos dispositivos, la formulación del fármaco se dispersa en primer lugar por energía independiente de la respiración del paciente, y a continuación se inhala.

Los dispositivos de inhalación que utilizan una "etapa única activada por la respiración" se diseñan de forma que dispersan un polvo que el sujeto inhala de forma inmediata, es decir, en una etapa única, por ejemplo, un inhalador simple de polvo seco (ver por ejemplo, las Patentes de los Estados Unidos con nros. 4.995.385 y 4.069.819).

Otros ejemplos de inhaladores incluyen pero no se limitan a Spinhaler® (Fisons, Loughborough, Reino Unido) y Rotahaler® (Glaxo-Wellcome, Research Triangle Park, N.C.).

En comparación con los inhaladores de "etapa única", los "inhaladores multietapa" existentes son más complejos de manipular, y tienden a ser más caros ya que se necesita energía suplementaria para dosificar un fármaco a los pulmones. Esta cantidad de energía aumenta con el incremento de más de fármaco. Por otra parte, la "eficacia elevada" de dosificación en el tracto respiratorio, lo que significa que aproximadamente el 50% de la masa de de fármaco inicialmente contenida en un receptáculo de fármaco (es decir, la "dosis nominal", se consigue típicamente sólo con los sistemas de inhaladores multietapa activados por la respiración. Por tanto, los responsables han necesitado hasta la fecha hacer una elección entre coste/complejidad y eficacia de la dosificación de fármaco. La razón de ente inconveniente es que las metodologías y dispositivos de inhalación existentes están asociados con ineficacias inherentes de la formulación y/o limitaciones inherentes al diseño de los dispositivos. Dichas ineficiencias dan como resultado pérdidas de fármaco no deseadas y un elevado coste global del tratamiento. Además, y a menudo como consecuencia, los dispositivos y metodologías de inhalación existentes a menudo fallan al suministrar al pulmón una masa de fármaco suficiente (por ejemplo, terapéutica) en una única respiración. En la realidad, la cantidad de fármaco que se puede suministrar al pulmón en una única respiración con inhaladores líquido o de polvo seco, por lo general no exceden los 5 mg (Cipolla, y col., Resp. Drug Delivery, VII 2000:231-239 (2000)).

Por tanto, existe necesidad de dosificar un agente al sistema pulmonar en el que al menos se dosifique el 50% de la dosis nominal del agente al sistema pulmonar mediante un sistema de inhalación de etapa única. Existe también la necesidad de dosificar una cantidad relativamente elevada de un agente, tal como, por ejemplo, un agente terapéutico, profiláctico, de diagnóstico o de prognóstico. Existe también la necesidad de dosificar una cantidad relativamente elevada de un agente bioactivo, en particular, una gran cantidad de polvo seco inhalado. Además, existe la necesidad de procedimientos de dosificar al sistema pulmonar, en una sola etapa, desde un dispositivo sencillo activado por la respiración, de una dosis elevada y única de un agente, tal como un agente bioactivo.

Resumen de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para dosificar un agente (por ejemplo, un agente terapéutico, un agente profiláctico, un agente de diagnóstico o un agente de prognóstico. La invención se refiere también a los procedimientos de dosificación de un agente bioactivo al sistema pulmonar.

En particular, la invención se dirige al uso de un agente para la fabricación de partículas para uso en un procedimiento para dosificar un agente al sistema pulmonar, en una etapa única activada por la respiración, en la que la etapa única activada por la respiración: (i) al menos aproximadamente 50% de la masa de partículas almacenada en el recipiente se dosifica al sistema pulmonar del sujeto; (ii) se dosifica al sistema pulmonar del sujeto al menos aproximadamente 5 mg del agente y (iii) dichas partículas tienen una densidad másica del envolvente inferior a 0,4 g/cm^{3} y un diámetro aerodinámico ponderado medio comprendido entre 1-5 \mum.

La invención se dirige a un procedimiento para dosificar un agente al sistema pulmonar, en una etapa única activada por la respiración que comprenden: a) proporcionar partículas que comprenden un agente; y b) administrar las partículas, desde un recipiente que tiene una masa de las partículas, al tracto respiratorio de un sujeto, en el que las partículas dosifican al menos aproximadamente 50% de la masa de partículas.

La invención se dirige también a un procedimiento para dosificar un agente al sistema pulmonar, en una respiración única, que comprende: a) proporcionar partículas que comprenden un agente; y b) administrar las partículas, desde un recipiente que tiene una masa de las partículas, al tracto respiratorio de un sujeto, en el que las partículas dosifican al menos aproximadamente 5 miligramos de un agente. En otras formas de realización, las partículas dosifican al menos aproximadamente 7 miligramos de un agente, al menos aproximadamente 10 miligramos de un agente, al menos aproximadamente 15 miligramos de un agente, al menos aproximadamente 20 miligramos de un agente o al menos aproximadamente 25 miligramos de un agente. Se pueden dosificar también cantidades más elevadas del agente, por ejemplo, las partículas pueden dosificar al menos aproximadamente 35, al menos aproximadamente 40 o al menos aproximadamente 50 miligramos de un agente.

La invención se dirige a un procedimiento para dosificar un agente al sistema pulmonar que comprende: a) proporcionar partículas vehículo que tienen una densidad másica del envolvente inferior a 0,4 g/cm^{3}; b) proporcionar una composición que comprende al menos un agente; c) mezclar las partículas vehículo de a) y la composición de b) para formar una composición respirable; y d) administrar la composición respirable de c) al tracto respiratorio de un sujeto. Tal como se usa en el presente documento, el término "composición respirable" se refiere a una composición que es adecuada para dosificar al tracto respiratorio de un sujeto.

La invención se dirige también a composiciones respirables que son capaces de ser administradas al sistema pulmonar. Las composiciones respirables de la invención incluyen de manera preferible partículas vehículo que tienen una densidad másica del envolvente inferior a 0,4 g/cm^{3} y una composición que comprende un agente. En una forma de realización, las partículas vehículo que se incluyen en las composiciones respirables se pueden preparar por separado sin un agente, y a continuación mezclarlas con la composición que contiene el agente.

En una forma de realización, las partículas de la invención se administran desde un recipiente que tiene, contiene, confina o encierra una masa de partículas. Se pueden usar en la invención recipientes que tienen un volumen de al menos aproximadamente 0,37cm^{3}. Se pueden usar recipientes más grandes con un volumen de al menos aproximadamente 0,48 cm^{3}, 0,67 cm^{3} o 0,95 cm^{3}. Los recipientes tienen preferiblemente un diseño adecuado para usar en un inhalador de polvo seco.

En otra forma de realización, la energía que mantiene las partículas del polvo seco en estado de agregación es tal que la respiración de un paciente, en un intervalo fisiológico razonable de caudales de inhalación, es suficiente para desagregar el polvo contenido en el recipiente formando partículas respirables. Las partículas desagregadas pueden penetrar mediante la respiración del paciente hacia el interior de, y depositarse en, las vías aéreas o en el pulmón profundo con alta eficacia.

Las partículas tienen una densidad másica del envolvente de menos de aproximadamente 0,4 g/cm^{3}, preferiblemente aproximadamente 0,1 g/cm^{3} o menos. En otra forma de realización, las partículas tienen un diámetro geométrico ponderado medio (MMGD) mayor de 5 \mum, preferiblemente de aproximadamente 10 \mumm o más grande. En otra forma de realización adicional, las partículas tienen un diámetro aerodinámico ponderado medio (MMAD) comprendido entre aproximadamente 1 \mum y aproximadamente 5 \mum.

En una forma de realización, las partículas vehículo tienen aproximadamente un diámetro de 10 micrómetros y una densidad de aproximadamente 0,001 g/cm^{3} y un diámetro aerodinámico de aproximadamente 0,3 micrómetros, preferiblemente 0,001 y aproximadamente 0,3 micrómetros (aproximadamente 10 y aproximadamente 300 nanómetros) o aproximadamente 0,001 y aproximadamente 0,2 micrómetros. Las partículas vehículo no se consideran respirables en este intervalo. Las partículas submicrométricas son capaces de proporcionar densidad suficiente para llevar las partículas vehículo no respirables al intervalo respirable. Dichas partículas vehículo se diseñan para asegurar que una cantidad terapéutica de agente de tamaño nanométrico no afecta de forma adversa el rendimiento aerodinámico de la partícula vehículo cuando el agente se adhiere a su superficie, se adsorbe en la superficie o se asocia químicamente con la partícula vehículo. Por ejemplo, para resolver este problema se diseñan partículas vehículo con un diámetro de aproximadamente 10 \mum y una densidad muy baja (de aproximadamente 0,001 g/cm^{3}) que por sí mismas pueden producir partículas con un tamaño aerodinámico mucho más pequeño (por ejemplo, 0,3 \mum) que caen dentro del intervalo respirable de 1-5 \mum. Sin embargo, tras la inclusión de suficiente número de partículas submicrométricas de tamaño del nanómetro (por ejemplo, aproximadamente 10-200 nm) que tienen una densidad más elevada (por ejemplo, aproximadamente 1 g/cm^{3}) y comprenden el agente, las partículas resultantes deberían diseñarse para que estuvieran incluidas en el intervalo de tamaño y porosidad necesarios. De esta forma, se ajustan grandes cargas de agente. Sin desear quedar ligado a una explicación, se cree que debido al pequeño tamaño de partícula de las partículas micronizadas, el número de puntos de contacto partícula-partícula en un volumen dado es más grande, en relación con los polvos fabricados a partir de partículas más grandes. Los polvos con tamaño de partícula pequeño requieren energías más grandes para poderse dispersar en el interior de una nube de aerosol. El efecto de la elevada necesidad energética de dichos polvos es tal que se necesita tanto un dispositivo grande como una dosis másica pequeña.

La invención tiene numerosas ventajas. Por ejemplo, se puede administrar una dosis elevada de un agente (por ejemplo, un agente terapéutico, un agente profiláctico, un agente de diagnóstico o un agente de prognóstico) al sistema pulmonar mediante un DPI con una eficacia elevada. La invención emplea un dispositivo sencillo, eficaz respecto al coste, para la administración pulmonar que incrementa la eficacia y minimiza las pérdidas de fármaco. Puesto que se puede reducir la frecuencia de dosificación mediante el procedimiento de administración de la invención, se espera que mejore el cumplimiento del paciente de los protocolos de tratamiento o profilaxis. La administración pulmonar puede eliminar ventajosamente la necesidad de inyección. Por ejemplo, se puede evitar la necesidad de inyecciones diarias de insulina. Igualmente, las propiedades mejorantes de las propias partículas pueden dar como resultado una dosis ventajosa cuando se reduce en realidad la cantidad de agente necesario para los efectos terapéuticos, profilácticos, de diagnóstico o de prognóstico. Los Ejemplos 5 a 9 describen dicho efecto con la L-Dopa. Esta dosis ventajosa puede producir un aumento de al menos dos veces en la biodisponibilidad (por ejemplo, nivel de biodisponibilidad en el plasma), así como en ventajas terapéuticas en comparación con otras formas de administración, especialmente la administración adicional. Aún más, la combinación de una dosificación muy eficaz y una dosis ventajosa potencian la eficacia de un agente más allá de los niveles actualmente conocidos. Igualmente, el hecho de que se puedan usar partículas como vehículos para una variedad de agentes subraya la amplia aplicabilidad de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un gráfico que muestra el diámetro geométrico ponderado medio (MMGD) en micrómetros representado frente a la presión para el sulfato de albuterol micronizado (rombos), sulfato de albuterol secado por pulverización (cuadrados), y hGH secado por pulverización (triángulos).

La Fig. 2A es un gráfico de barras que muestra el diámetro geométrico medio del sulfato de albuterol micronizado, sulfato de albuterol secado por pulverización, y hGH secado por pulverización como partículas primarias (barra izquierda de cada par), tal como se mide mediante RODOS, comparado con las partículas emitidas (barra derecha de cada par) por el inhalador a 30 L/min, tal como se mide mediante IHA.

La Fig. 2B es un gráfico de barras que muestra el diámetro aerodinámico medio del sulfato de albuterol micronizado, sulfato de albuterol secado por pulverización, y hGH secado por pulverización como partículas primarias (barra izquierda de cada par), tal como se mide mediante un AeroDispenser, comparado con las partículas emitidas (barra derecha de cada par) por el inhalador a 30 L/min, tal como se mide mediante AeroBreather.

La Fig. 3 es un gráfico de barras que muestra la fracción de partículas finas (FPF) > 4,0 micrómetros de la dosis emitida usando DPI a 60 L/min.

La Fig. 4 es un gráfico de barras que muestra una comparación de distribuciones de partícula en masa (barra izquierda) y conteo gamma (barra derecha) de partículas radiomarcadas.

La Fig. 5 es un gráfico que muestra la masa depositada en los pulmones (rombos) en relación a la dosis nominal (rombos). La deposición media para diez individuos fue del 59% (línea punteada)

La Fig. 6 es un gráfico de barras que muestra una comparación de las distribuciones de fracción másica que se obtienen a partir de peso relleno de 6 mg (barra izquierda) y 50 mg (barra derecha).

La Fig. 7 es un gráfico que muestra la deposición relativa de partículas de la presente invención en el pulmón (círculos) en un intervalo de caudales inspiratorios en voluntarios sanos. Esto se compara con la deposición pulmonar a partir de inhaladores de polvo seco (DPI) (línea sólida) a lo largo del mismo intervalo de caudales inspiratorios. Para la comparación con los DPI, se normalizó la eficacia de deposición de las partículas de la presente invención respecto un valor de 1,0 (línea punteada). La eficiencia media de la masa depositada en el pulmón dividida por la dosis nominal de las partículas de la presente invención es el 59%, tal como se representa en la Fig. 5.

La Fig. 8 es una representación gráfica que muestra la concentración en plasma de la L-Dopa vs. Tiempo tras la administración pulmonar u oral (normalizado a una dosis de 8 mg)

La Fig. 9 es una representación gráfica que muestra la concentración en plasma del ketoprofeno vs. tiempo para grupos pulmonares u orales.

La Fig. 10 es una representación gráfica que muestra la concentración en plasma del ketoprofeno vs. tiempo para el grupo oral.

La Fig. 11 es la concentración en plasma del ketoprofeno vs. tiempo para el grupo pulmonar.

La Fig. 12 es un gráfico que muestra las curvas RODOS para diferentes formulaciones en polvo que incluyen la l-DOPA.

La Fig. 13A y La Fig. 13B son cromatogramas HPLC que representan la recuperación de L-DOPA desde los polvos (Fig. 13A) comparada con una muestra blanco (Fig. 13B).

La Fig. 14A representa los niveles de L-DOPA en plasma tras las rutas oral y pulmonar.

La Fig. 14B representa los niveles de L-DOPA en plasma tras la administración pulmonar, oral e intravenosa.

La Fig. 15A y la Fig. 15B muestran los resultados, respectivamente de la L-DOPA oral y pulmonar en una "tarea de colocación" funcional en un modelo de la enfermedad de Parkinson en rata.

La Fig. 16A y la Fig. 16B muestran los resultados, respectivamente de la L-DOPA oral y pulmonar en una "tarea de braceo" funcional en un modelo de la enfermedad de Parkinson en rata.

La Fig. 17A y la Fig. 17B muestran los resultados, respectivamente de la L-DOPA oral y pulmonar en una tarea de aquinesia funcional en un modelo de la enfermedad de Parkinson en rata.

La Fig. 18 muestra los resultados de la administración oral y pulmonar de la L-DOPA sobre la rotación funcional en un modelo de la enfermedad de Parkinson en ratas.

La Fig. 19 muestra los resultados de un estímulo de metacolina en un modelo de cobaya a lo largo de un periodo de 24 h tras el tratamiento con formulaciones de Salmeterol [F-1 (0,5), rombo negro; F-1 (1,0), cuadrado negro; F-1 (2,0) triángulo negro] en comparación con formulaciones de Serevent® [SX-1 (0,5) "x" y SX-2 (1,0) círculo blanco].

La Fig. 20 muestra los resultados de un estímulo de metacolina en un modelo de cobaya a lo largo de un periodo de 24 h tras el tratamiento con formulaciones de Salmeterol [F-2 (0,5), rombo negro; F-2 (1,0), cuadrado negro; F-2 (2,0) triángulo negro] en comparación con formulaciones de Serevent® [SX-1 (0,5) "x" y SX-2 (1,0) círculo blanco].

Descripción detallada de la invención

Las características y otros detalles de la invención, tanto como etapas de la invención o en forma de combinación de partes de la invención se describirán ahora con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos y a lo que se especifica en las reivindicaciones. Esta solicitud está también relacionada con la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Nº 091665.252 (Numero de Expediente de Agente 2685.1009-000) titulada Pulmonary Delivery en Treating Disorders del Central Nervous System presentada el 19 de septiembre de 2000, y a su solicitud de Continuación Parcial con el mismo título e inventores (Numero de Expediente de Agente 2685.1009-001, presentada en la misma fecha que la presente invención.

La invención se refiere a procedimientos de dosificación al sistema pulmonar de partículas sujeto. La invención se refiere también a composiciones respirables que comprenden partículas vehículo y que son capaces de ser dosificadas al sistema pulmonar.

En una forma de realización, las partículas de la invención comprenden un agente. Tal como se usa en el presente documento, el término "agente" incluye, pero no se limita a, agentes terapéuticos, agentes profilácticos, agentes de diagnóstico o agente de prognóstico. La invención se refiere también a agentes que comprenden ellos mismos las partículas dosificadas mediante este procedimiento. Dependiendo del uso pretendido, el agente puede estar en la forma de, pero no se limita a, un polvo seco (por ejemplo, un polvo particulado), partículas (tales como, pero no se limita a, partículas micronizadas, partículas submicrométricas, partículas de tamaño nanométrico, liposomas, microesferas, micropartículas, micelas y perlas), cristales, una solución, suspensión o emulsión. El término "agente" incluye agentes bioactivos. Tal como se usa en el presente documento, el término "bioactivo" se refiere a tener un efecto sobre un organismo vivo, por ejemplo un mamífero, y en particular un sujeto humano. Se pueden preparar agentes en forma de partículas o de polvos particulados por molienda, filtración, evaporación, extracción, y secado por pulverización, así como mediante otras técnicas conocidas de las personas expertas en la técnica. En una forma de realización, el agente es no cristalino, por ejemplo, el agente no tiene una estructura cristalina o no comprende cristales.

Algunos ejemplos de agentes bioactivos adecuados incluyen fármacos (por ejemplo, fármacos hidrófobos, fármacos hidrófilos), formulaciones farmacéuticas, vitaminas, coadyuvantes farmacéuticos, proteínas, polipéptidos, hormonas, aminoácidos, ácidos nucleicos, formulaciones de vacuna, virus inactivados, fosfolípidos, tensioactivos, y cualquier combinación de los mismos. Otros ejemplos de agentes incluyen compuestos sintéticos, compuestos inorgánicos y compuestos orgánicos.

Esta invención también se refiere a la preparación partículas únicas mediante secado por pulverización. Las propiedades únicas de las partículas les proporciona su excelente respirabilidad, fluidez y dispersabilidad, que se mantiene siempre que el agente (1) sea parte de la premezcla de secado por pulverización y se incorpore de esta manera a las partículas, 82) añadido a partículas preparadas por separado de forma que el agente se adhiera sobre o esté en asociación química con las partículas o (3) se mezcle de manera que el agente se mezcle y se codosifique con las partículas. La asociación química incluye, pero no se limita a, interacciones iónicas, atracción de partículas cargadas y/o agente, interacciones dipolo-dipolo, fuerzas de Van der Waals, interacciones covalentes, adsorción y enlace de hidrógeno.

A diferencia de las partículas conocidas en la técnica, las partículas secas de la presente invención son versátiles. Por ejemplo, las partículas de la invención can incorporan un agente, llevan un agente o codosifican un agente o cualquier combinación de los mismos. En una forma de realización, las partículas codosificadas se pueden describir como escoltas que acompañan a al menos un agente hasta el emplazamiento de deposición deseado en el plumón. Por ejemplo, la lactosa es un vehículo aprobado comercialmente disponible. Sin embargo, la lactosa no se puede administrar eficazmente al pulmón profundo. Las partículas de la presente invención alcanzan el pulmón profundo y son capaces de escoltar, acompañar y/o codosificar el agente deseado en su localización deseada. Se proporcionan varios ejemplos en el presente documento. A este respecto, las partículas de la presente invención, cuando se usan como vehículo, tienen ventajas y ofrecen opciones que otros vehículos, incluyendo la lactosas, no tienen.

Las partículas de la invención son capaces de transportar, sorprendentemente, elevadas cargas de agente. Las partículas de la invención son también muy dispersables, y son capaces de hacer blanco en regiones del sistema respiratorio. Las composiciones usadas en los procedimientos de la invención que comprenden partículas secas que transportan sorprendentemente elevadas cargas de agente son también capaces de hacer blanco en regiones del sistema respiratorio, por ejemplo, las vías aéreas superiores, vías aéreas centrales, y/o pulmón profundo.

Teniendo en cuenta las propiedades individuales de las partículas de la invención y agente, las composiciones se pueden optimizar para una administración pulmonar con éxito. Las composiciones que comprenden partículas muy dispersables pueden contener de forma opcional partículas y/o agentes adicionales. Se entiende que las composiciones que comprenden las partículas de la invención incluyen partículas con o sin agente. Si está presente, el agente puede, entre otras cosas, (1) estar incorporado a las partículas, (2) adsorbido, adherido o en asociación química con las partículas, y/o (3) mezclado de forma que el agente se mezcle con, y se dosifique, con las partículas.

Tal como se describe en el presente documento, las composiciones que comprenden las partículas de la invención, especialmente las partículas muy dispersables tal como se definen en el presente documento, pueden adicionalmente contener un agente. En una forma de realización, las composiciones que comprenden las partículas de la invención comprenden al menos un agente adicional. Tal como se indica, las composiciones que comprenden las partículas de la invención pueden incorporar un agente en las partículas, llevar un agente junto con las partículas, y/o codosificar un agente o cualquier combinación de los mismos. Los ejemplos de agentes incluyen, pero no se limitan a, agentes terapéuticos, agentes profilácticos, agentes de diagnóstico o agente de prognóstico. Los agentes adecuados incluyen también agentes bioactivos. Algunos ejemplos de agentes bioactivos adecuados incluyen, pero no se limitan a, fármacos (por ejemplo, fármacos hidrófobos, fármacos hidrófilos), formulaciones farmacéuticas, vitaminas, coadyuvantes farmacéuticos, proteínas, polipéptidos, hormonas, aminoácidos, ácidos nucleicos, formulaciones de vacuna, virus inactivados, fosfolípidos, tensioactivos, y cualquier combinación de los mismos. Otros ejemplos de agentes incluyen compuestos sintéticos, compuestos inorgánicos y compuestos orgánicos, proteínas y péptidos, polisacáridos y otros azúcares, lípidos y secuencias de ácidos nucleicos de ADN y ARN que tengan actividad terapéutica, profiláctica, de diagnóstico o de prognóstico. Las secuencias de ácidos nucleicos incluyen genes, moléculas antisentido que se enlazan a ADN complementario para inhibir la transcripción y los ribozimas. Los fármacos incluyen fármacos hidrófobos y fármacos hidrófilos.

Los agentes, incluyendo los agentes incorporados a, adheridos sobre, en asociación química con, y/o mezclados y codosificados con las partículas de la invención pueden tener diferentes actividades biológicas. Dichos agentes incluyen, pero no se limitan a, agentes vasoactivos, agentes neuroactivos, hormonas, anticoagulantes, agentes inmunomodulantes, agentes citotóxicos, agentes profilácticos, antibióticos, agentes antivíricos, agentes antisentido, antígenos, y anticuerpos, tales como, por ejemplo, anticuerpos monoclonales, por ejemplo, palivizumab (Medimmune, Gaithersberg, Md.). En algunos casos, las proteínas pueden ser anticuerpos o antígenos que por otra parte podrían haberse administrado mediante inyección para desencadenar una respuesta apropiada. Los compuestos con un amplio intervalo de pesos moleculares pueden encapsularse por ejemplo, entre 100 y 500.000 Daltons. Las proteínas se definen en el presente documento como constituidas por 100 restos de aminoácido, o más; los péptidos tienen menos de 100 restos de aminoácido. A no ser que se defina de otra forma, el término proteína se refiere tanto a proteínas como a péptidos. Entre los ejemplos se incluye la insulina y otras hormonas. También se pueden administrar polisacáridos, como la heparina.

Las partículas, especialmente las partículas muy dispersables que se describen en el presente documento, pueden incluir un agente bioactivo adecuado para tratamiento sistémico. Alternativamente, las partículas pueden incluir un agente bioactivo para administración local en el interior del pulmón tales como, por ejemplo, agentes para el tratamiento del asma, enfisema o fibrosis cística, o para tratamiento sistémico. Por ejemplo, se pueden administrar genes para el tratamiento de enfermedades tales como fibrosis cística. Otros agentes bioespecíficos incluyen, pero no se limitan a, hormona del crecimiento (por ejemplo, hormona del crecimiento de mamífero, en particular la hormona del crecimiento humana), interleuquinas, insulina, calcitonina, hormona liberadora de la hormona luteinizante ("LHRH") u hormona liberadora de la gonadotropina ("LHRH") y análogos de las mismas (por ejemplo leoprolido), factor estimulante de las colonias de granulocitos ("G-CSF"), péptido relacionado con la hormona paratifoidea, somatostatina, testosterona, progesterona, estradiol, nicotina, fentanilo, noretisterona, clonidina, escopolamina, salicilato, cromolin sódico, salmeterol, formeterol, bromuro de ipratropio, albuterol (incluyendo sulfato de albuterol), fluticasona, valium, alprazolam y levodopa (L-Dopa). Otros agentes terapéuticos y profilácticos incluyen, pero no se limitan a los relacionados en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.875.776, y en la Solicitud de la Patente de los Estados Unidos Nº 09/665.252 presentada el 19 de septiembre de 2000 (Número de Expediente de Agente 2685,1009-000), Estos agentes terapéuticos que están cargados, tal como la mayor parte de las proteínas, incluyendo la insulina, se pueden administrar en forma de complejo entre el agente cargado y una molécula de carga opuesta. Preferiblemente, la molécula de carga opuesta. Es un lípido cargado o una proteína de carga opuesta. Las partículas pueden incorporar sustancias tales como lípidos que permiten la liberación continua de moléculas pequeñas y grandes. La adición de estos complejos o sustancias se puede aplicar a partículas de cualquier tamaño y forma, y es especialmente útil para alterar la velocidad de liberación de agentes terapéuticos desde las partículas inhaladas.

Se puede incorporar cualquiera de los agentes de diagnostico y/o prognóstico a las partículas muy dispersables, que pueden dosificar local o sistémicamente los agentes incorporados. Alternativamente, los agentes de diagnostico y/o prognóstico se pueden transportar con, adherirse a, asociarse químicamente con, y/o codosificarse con las partículas muy dispersables de la invención. Las partículas que incorporan los agentes de diagnostico se pueden detectar usando técnicas convencionales disponibles en la técnica y equipo comercialmente disponible.

En una forma de realización, una composición que comprende las partículas de la invención comprende además un agente de diagnostico y/o prognóstico. El agente de diagnostico y/o prognóstico puede comprender una marca, incluyendo pero sin limitarse a, un radioisótopo, una marca de epítopo, una marca de afinidad, una marca de saín, una marca de enzima, un grupo fluorescente y un grupo quimioluminiscente. En una forma de realización, la marca es un radioisótopo, por ejemplo, ^{99m}Tc. Debe entenderse que las marcas adicionales son bien conocidas en la técnica, y quedan abarcadas mediante la presente invención.

Cualquier gas biocompatible o farmacológicamente aceptable, por ejemplo, se puede incorporar a las partículas o atraparse en los poros de las partículas usando tecnología conocida de las personas expertas en la técnica. El término gas se refiere a cualquier compuesto que sea un gas o sea capaz de formar un gas a la temperatura a la que se realiza el diagnóstico por imagen. En una forma de realización, se mejora la retención de gas en las partículas formando una barrera impermeable al gas alrededor de las partículas. Dichas barreras son bien conocidas de las personas expertas en la técnica.

Otros agentes para diagnóstico por imagen que se pueden usar incluyen agentes comercialmente disponibles usados en la tomografía de emisión de positrones (PET), tomografía asistida por ordenador (CAT), tomografía computerizada de emisión de fotón único, rayos x, fluoroscopia y diagnóstico por resonancia magnética (MRI).

Entre los ejemplos de materiales adecuados para uso como agentes de contraste en MRI se incluyen quelatos de gadolinio, tales como ácido dietileno triamina pentaacético (DTPA) y gadopentotato de dimeglumina, así como hierro, magnesio, manganeso, cobre y cromo.

Entre los ejemplos de materiales útiles para CAT y rayos X incluye materiales basados en yodo para administración intravenosa; tales como monómeros iónicos tipificados mediante diatrizoato y yotalamato, monómeros no iónicos tales como yopamidol, isohexol, y ioversol, dímeros no iónicos tales como yotrol y yodixanol, y dímeros iónicos, por ejemplo, ioxagalte

Los agentes incluyen también moléculas que hacen diana que se pueden adherir a las partículas mediante grupos funcionales reactivos sobre las partículas. Las moléculas que hacen diana permiten interacción de enlace de la partícula con emplazamientos de receptor específicos, tales como los del interior de los pulmones. Las partículas pueden direccionarse mediante la unión de ligandos que se enlazan de manera específica o no específica con dianas concretas. Entre las moléculas que hacen diana de ejemplo se incluyen anticuerpos (por ejemplo, suero policlonal, monoclonal, quimérico, humanizado, humano) y fragmentos de los mismos (por ejemplo, Fab, Fab', F(ab')_{2}, Fv), incluyendo regiones variables de anticuerpo, lectinas y hormonas u otras moléculas orgánicas capaces de enlazarse específicamente, por ejemplo, a los receptores en las superficies de las células diana.

Los agentes, y en particular los agentes bioactivos, pueden incluir también tensioactivos, tales como tensioactivos endógenos del pulmón. Quedan abarcados en el alcance de la presente invención los tensioactivos pulmonares tanto naturales como sintéticos.

Los procedimientos de la invención también se refieren a administrar al tracto respiratorio del sujeto partículas y/o composiciones que comprenden las partículas de la invención, que se pueden contener en un recipiente.

Tal como se describe en el presente documento, en algunas formas de realización, la invención se dirige a procedimientos para dosificar las partículas de la invención, mientras que en otras formas de realización, la invención se dirige a procedimientos para dosificar composiciones respirables que comprenden las partículas de la invención. Tal como se usa en el presente documento, el término "recipiente" incluye pero no se limita a, por ejemplo, una capsule, blister, paredes de contención recubiertas de película, cámara y otros medios adecuados de almacenar partículas, un polvo o una composición respirable en un dispositivo de inhalación conocido de las personas expertas en la técnica.

En una forma de realización preferida, el recipiente es un inhalador de polvo seco. Entre los ejemplos de inhaladores de polvo seco que se pueden emplear en los procedimientos de la invención se incluyen pero no se limitan a, los descritos en las Patentes de los Estados Unidos con nros. 4.995.385 y 4.069.819, el Spinhaler® (Fisons, Loughborough, Reino Unido), Rotahaler® (Glaxo-Wellcome, Research Triangle Technology Park, NC), FlowCaps® (Hovione, Loures, Portugal), Inhalator® (Boehringer-Ingelheim, Alemania), y el Aerolizer® (Novartis, Suiza), el Diskhaler (Glaxo-Wellcome, RTP, NC) y otros conocidos de las personas expertas en la técnica. En una forma de realización, el inhalador empleado se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos titulada Inhalation Device and Method, de David A. Edwards, y col., presentada el 16 de abril de 2001 bajo el Número de Expediente de Agente 00166.0109.US00.

En una forma de realización, el volumen del recipiente es al menos aproximadamente de 0,37 cm^{3}. En otra forma de realización, el volumen del recipiente es al menos aproximadamente de 0,48 cm^{3}. En otra forma de realización, hay recipientes que tienen un volumen de al menos aproximadamente 0,67 cm^{3} o 0,95 cm^{3}, La invención se dirige también a recipientes que son capsulas, por ejemplo, capsulas diseñadas con un tamaño de cápsula concreto, tales como 2, 1, 0, 00 o 000. Las cápsulas adecuadas pueden obtenerse, por ejemplo, de Hueck Foils, (Wall, N.J.). Otros recipientes y otros volúmenes de los mismos adecuados para uso en la presente invención son conocidos de las personas expertas en la técnica.

El recipiente encierra o almacena partículas y/o composiciones respirables que comprenden partículas. En una forma de realización, las partículas y/o composiciones respirables que comprenden partículas están en forma de polvo. El recipiente se llena con partículas y/o composiciones que comprenden partículas, tal como se conoce en la técnica. Por lo general, el relleno del recipiente con polvo se puede llevar a cabo mediante procedimientos conocidos en la técnica. En una forma de realización de la invención, las partículas, polvo o composición respirable que está encerrada o almacenada en el recipiente tiene una masa de al menos aproximadamente 5 miligramos. Preferiblemente, la masa de las partículas o composiciones respirables que está encerrada o almacenada en el recipiente es al menos aproximadamente 10 miligramos.

\global\parskip0.870000\baselineskip

En una forma de realización de la invención, el recipiente encierra una masa de partículas, especialmente una masa de partículas muy dispersables tal como se describe en el presente documento. La masa de partículas comprende una dosis nominal de un agente. Tal como se usa en el presente documento, la frase "dosis nominal" significa la masa total de un agente que está presente en la masa de partículas del recipiente, y representa la máxima cantidad de un agente que está disponible para administración en un respiración única.

Las partículas y/o composiciones respirables que comprenden partículas se almacenan o encierran en recipientes, y se administran al tracto respiratorio de un sujeto. Tal como se usa en el presente documento, el término "administración" o "administrar" partículas y/o composiciones respirables se refiere a introducir partículas en el tracto respiratorio de un sujeto.

Tal como se describe en el presente documento, en una forma de realización, la invención se dirige a una composición respirable que comprende partículas vehículo y un agente. En otra forma de realización, la invención se dirige a un procedimiento para dosificar una composición respirable que comprende partículas vehículo y un agente. Tal como se usa en el presente documento, el término "partícula vehículo" se refiere a partículas que pueden comprender o no un agente, y ayudan a dosificar un agente en el tracto respiratorio de un sujeto, por ejemplo, aumentando la estabilidad, dispersabilidad, aerosolización, consistencia y/o propiedades volumétricas de un agente. Está claro que, en algunas formas de realización, las partículas de la invención son partículas vehículo que son capaces de dosificarse en el tracto respiratorio de un sujeto.

En una forma de realización, la invención se dirige a una composición respirable que se forma combinando o mezclando partículas vehículo (sin agente) con una composición que comprende un agente. Esta composición respirable puede administrarse a continuación al tracto respiratorio de un sujeto. En otra forma de realización, la composición respirable se administra al tracto respiratorio de un sujeto, por ejemplo, mediante el uso de un dispositivo inhalador de polvo seco. En una forma de realización, la composición respirable comprende una composición que incluye un agente que está en forma de partículas micrométricas (por ejemplo, partículas submicrométricas).

En formas de realización en las que las partículas de la invención son partículas vehículo que se coadministran con un agente, las partículas vehículo preferiblemente mejoran la dosificación del agente en el tracto respiratorio de un sujeto (por ejemplo, vías aéreas superiores, vías aéreas centrales, pulmones profundos). En una forma de realización, las partículas de la invención son partículas vehículo que se coadministran con un agente y mejoran la dosificación uniforme de un agente en una región concreta del sistema respiratorio de un sujeto (por ejemplo, vías aéreas superiores, vías aéreas centrales, o preferiblemente los pulmones profundos). La coadministración de las partículas vehículo de la invención con un agente también puede ayudar a disminuir la fagocitosis del agente mediante los macrófagos ((por ejemplo, macrófagos alveolares) y/o amentar la dispersabilidad y aerosolización del agente (por ejemplo, disminuyendo la agregación o aglomeración de las partículas).

Tal como se describe en el presente documento, las partículas y composiciones respirables que comprenden las partículas de la invención pueden opcionalmente incluir un tensioactivo, tal como un tensioactivo pulmonar endógeno. Las partículas y composiciones respirables que comprenden las partículas de la invención descritas en el presente documento son también preferiblemente biodegradables y biocompatibles, y opcionalmente son capaces de afectar la biodegradabilidad y/o la velocidad de dosificación del agente coadministrado.

Tal como se describe en el presente documento, las partículas, incluyendo las partículas vehículo contenidas en la composiciones respirables descritas en el presente documento, son preferiblemente "aerodinámicamente ligeras". Tal como se describe más adelante "aerodinámicamente ligeras" tal como se usa en el presente documento, se refiere a partículas que tienen una densidad másica del envolvente de menos de 0,4 g/cm^{3}, En una forma de realización, las partículas vehículo tienen una densidad másica del envolvente de cerca o menos de aproximadamente 0,1 g/cm^{3}. Se describen con detalle más adelante otras descripciones de la densidad másica del envolvente y de los procedimientos de medida de la densidad másica del envolvente.

En una forma de realización, las partículas, incluyendo las partículas vehículo contenidas en la composiciones respirables descritas en el presente documento, preferiblemente tienen un diámetro geométrico ponderado medio (MMGD) mayor de aproximadamente 5 \mum. En otras formas de realización, las partículas tienen un MMGD mayor de aproximadamente 5 \mum y oscilando desde aproximadamente 30 \mum o un MMGD comprendido entre aproximadamente 10 \mum y aproximadamente 30 \mum. Se describen con detalle más adelante otras descripciones de MMGD y de los procedimientos para calcular el MMGD de las partículas.

Se entiende que las partículas y/o composiciones respirables que comprenden las partículas de la invención que se pueden administrar en el tracto respiratorio de un sujeto pueden opcionalmente incluir vehículos farmacéuticamente aceptables. El término "vehículo farmacéuticamente aceptable" tal como se usa en el presente documento, se refiere a un vehículo que se puede administrar al tracto respiratorio de un paciente sin ningún efecto toxicológico adverso. Entre los vehículos farmacéuticamente aceptables apropiados se incluyen aquellos usados habitualmente en terapia de inhalación (por ejemplo, lactosa), e incluye vehículos farmacéuticamente aceptables en forma de un líquido (por ejemplo, solucion salina) o un polvo (por ejemplo, un polvo particulado). En una forma de realización, el vehículo farmacéuticamente aceptable comprende partículas que tienen un diámetro medio comprendido entre aproximadamente 50 \mum y aproximadamente 200 \mum, y en particular partículas de lactosa en este intervalo. Se debe entender que las personas expertas en la técnica pueden determinar fácilmente los vehículos farmacéuticamente aceptables apropiados para uso en la administración, acompañamiento o codosificación de las partículas de la invención.

\global\parskip1.000000\baselineskip

Las partículas y/o composiciones respirables que comprenden partículas, se administran en una etapa única activada por la respiración. Tal como se usa en el presente documento, las frases "activado por la respiración" y "actuado por la respiración" se usan de manera intercambiable. Tal como se usa en el presente documento, "una etapa única activada por la respiración" significa que las partículas de dispersan e inhalan en una etapa. Por ejemplo, en los dispositivos de inhalación de etapa única activada por la respiración, la energía de la inhalación del sujeto tanto dispersa las partículas como las arrastra a la cavidad oral o nasofaríngea. Los inhaladores adecuados que son inhaladores de etapa única activada por la respiración que se pueden emplear en los procedimientos de la invención incluyen pero no se limitan a los inhaladores simples de polvo seco descritos en las Patentes de los Estados Unidos con nros. 4.995.385 y 4.069.819, Spinhaler® (Fisons, Loughborough, Reino Unido), Rotahaler® (Glaxo-Wellcome, Research Triangle Technology Park, NC), FlowCaps® (Hovione, Loures, Portugal), Inhalator® (Boehringer-Ingelheim, Alemania), y Aerolizer® (Novartis, Suiza), Diskhaler (Glaxo-Wellcome®, NC) y otros, tales como conocen las personas expertas en la técnica. En una forma de realización, el inhalador empleado se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos, titulada Inhalation Device and Method, de David A. Edwards, y col., presentada el 16 de abril de 2001 bajo el Número de Expediente de Agente 00166.0109.US00.

La administración "en una sola respiración" puede incluir la administración en etapa única activada por la respiración, pero también la administración durante la cual las partículas, composiciones respirables o polvos se dispersan en primer lugar, seguido por la inhalación o inspiración de las partículas, composiciones respirables o polvos dispersados. En este último modo de administración, una energía adicional a la energía suministrada por la inhalación del sujeto dispersa las partículas. Un ejemplo de inhalador de respiración única que emplea energía distinta a la energía generada por la inhalación del placiente es el dispositivo descrito en la Patente de los Estados Unidos Nº 5,997,848 otorgada a Patton y col. el 7 de diciembre de 1999.

En una forma de realización preferida, el recipiente que almacena las partículas, composiciones respirables que comprenden partículas o polvo se vacía en una etapa única activada por la respiración. En otra forma de realización preferida, el recipiente que almacena las partículas se vacía en una inhalación única. Tal como se usa en el presente documento, el término "vaciado" significa que al menos el 50% de la masa de partículas contenida en el recipiente se emite desde el inhalador durante la administración de las partículas al sistema respiratorio del sujeto.

En una forma de realización preferida de la invención, las partículas administradas son muy dispersables. Tal como se usa en el presente documento, la frase partículas o polvos "muy dispersables" se refiere a partículas o polvos que se pueden dispersar mediante un dispensador de polvo seco RODOS (o técnica equivalente) a aproximadamente 1 Bar (10^{5} N/m^{2}), las partículas del polvo seco se emiten desde el orificio del RODOS con diámetros geométricos, tal como se mide mediante HELOS u otro sistema de difracción láser, que es inferior a aproximadamente 1,5 veces el tamaño geométrico de la partícula medida a 4 Bar (4 x10^{5} N/m^{2}). Los polvos muy dispersables tienen una baja tendencia a aglomerarse, agregarse o amontonarse y/o, si se aglomeran, agregan o amontonan entre sí se dispersan o desaglomeran fácilmente cuando salen del inhalador y se introducen gracias a la respiración del sujeto. Típicamente, las partículas muy dispersables adecuadas para los procedimientos de la invención muestran una agregación muy baja comparada con los polvos micronizados convencionales que tienen diámetros aerodinámicos similares y que son adecuados para dosificación en el sistema pulmonar. Las propiedades que mejoran la dispersabilidad incluyen, por ejemplo, la carga de la partícula, la aspereza superficial, la química superficial y los diámetros geométricos relativamente elevados. En una forma de realización, debido a las fuerzas de atracción entre las partículas de un polvo varía (para una masa de polvo constante) inversamente con la raíz cuadrada del diámetro geométrico, y la fuerza de cizalladura que experimenta una partícula aumenta con la raíz cuadrada del diámetro geométrico, la facilidad de dispersión de un polvo es del orden de la inversa del diámetro geométrico elevado a la cuarta potencia. El aumento en el tamaño de la partícula disminuye las fuerzas de adhesión entre partículas (Visser, J., Powder Technology, 58:1-10 (1989)). De esta forma, un tamaño de partícula grande, siendo equivalente lo demás, aumenta la eficacia de la aerosolización hacia los pulmones para las partículas de baja densidad másica de la cubierta, mayores irregularidades superficiales, y la aspereza también pueden mejorar la dispersabilidad de la partícula. La aspereza superficial se puede expresar, por ejemplo, mediante la rugosidad.

Las partículas preferiblemente son biodegradables y biocompatibles, y opcionalmente son capaces de biodegradarse a una velocidad controlada para la dosificación de un agente terapéutico, profiláctico, agente de diagnostico o agente de prognóstico. Además del agente, las partículas pueden además incluir una variedad de materiales. Se pueden usar materiales tanto orgánicos como inorgánicos. Por ejemplo, se pueden usar materiales cerámicos. Se pueden usar también ácidos grasos para formar partículas aerodinámicamente ligeras. Otros materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, aminoácidos, gelatina, polietilenglicol, trehalosa, lactosa, y dextrano. Las composiciones de partículas preferidas se describen con más detalle más adelante. En una forma de realización, las partículas de la invención son no poliméricas. En otra forma de realización, las composiciones respirables incluyen partículas vehículo que son no poliméricas.

Las partículas administradas al tracto respiratorio de un sujeto tienen una densidad másica del envolvente de menos de aproximadamente 0,4 g/cm^{3}. Las partículas que tienen una densidad másica del envolvente de menos de aproximadamente 0,4 g/cm^{3} se denominan en el presente documento "aerodinámicamente ligeras". En una forma de realización preferida, las partículas tienen una densidad másica del envolvente próxima o inferior a aproximadamente 0,1 g/cm^{3}. La densidad másica del envolvente es una medida de la densidad másica de la envoltura que caracteriza una partícula. La densidad másica de la envoltura de la partícula de una forma estadísticamente isótropa se define como la masa de la partícula dividida por el volumen de la esfera envolvente mínima en cuyo interior se puede confinar. Las características que contribuyen a una baja densidad másica del envolvente incluyen la textura irregular de la superficie y una estructura hueca o porosa.

La densidad másica del envolvente se puede determinar usando instrumentos conocidos de las personas expertas en la técnica tales como el Dual Platform Microprocessor Controlled Tap Density Tester (Vankel, N.C.). La densidad másica del envolvente es una medida convencional de la densidad másica de la envuelta. La densidad másica del envolvente se puede determinar usando el procedimiento de USP Bulk Density and Tapped Density, United States Pharmacopia convention, Rockville, Md., 10th Supplement, 4950-4951, 1999. En otra forma de realización, las partículas tienen un diámetro geométrico ponderado medio (MMGD) mayor de aproximadamente 5 \mum y preferiblemente cercano o mayor de aproximadamente 10 \mum. En una forma de realización, las partículas tienen un MMGD mayor de aproximadamente 5 \mum y comprendiendo hasta aproximadamente 30 \mum. En otra forma de realización, las partículas tienen un MMGD comprendido entre aproximadamente 10 \mum y aproximadamente 30 \mum.

En una forma de realización, las composiciones que comprenden las partículas de la presente invención tienen una densidad dinámica en masa de 0,1 g/cm^{3} o mayor y una densidad másica del envolvente de menos de aproximadamente 0,4 g/cm^{3}. En una forma de realización preferida, las partículas tienen una densidad dinámica en masa mayor de 0,1 g/cm^{3} y una densidad másica del envolvente próxima o inferior a aproximadamente 0,1 g/cm^{3}.

El MMGD de las partículas se puede determinar usando un instrumento sensor de zona eléctrica tal como el Coulter Multisizer IIe (Coulter Electronics, Luton, Beds, Inglaterra) o un instrumento de difracción láser (por ejemplo Helos, Sympatec, Inc., Princeton, N.J.).El diámetro de las partículas contenidas en una muestra oscilará dependiendo de factores tales como la composición de las partículas y los procedimientos de síntesis. La distribución de tamaños de partícula en una muestra se puede seleccionar para permitir la deposición óptima en emplazamientos dianas en el interior del tracto respiratorio.

Las partículas aerodinámicamente ligeras adecuadas para uso en la presente invención pueden fabricarse o separarse, por ejemplo mediante filtración o centrifugación, para proporcionar una muestra de partículas con una distribución de tamaños preseleccionada. Por ejemplo, más del 30%, 50%, 70%, o 80% de las partículas de una muestra pueden tener un diámetro comprendido en un intervalo seleccionado de al menos 5 \mum. El intervalo seleccionado dentro del cual debe caer un porcentaje determinado de partículas, puede ser por ejemplo, entre aproximadamente 5 y 30 \mum, u opcionalmente entre 5 y 15 \mum. En una forma de realización, al menos una parte de las partículas tienen un diámetro comprendido entre aproximadamente 9 y 11 \mum. Opcionalmente, la muestra de partículas puede también fabricarse de forma que al menos el 90%, u opcionalmente 95% o 99% de las partículas, tenga un diámetro comprendido en el intervalo seleccionado. La presencia de una proporción más elevada de partículas aerodinámicamente ligeras con diámetro más grande (al menos aproximadamente 5 \mum) en la muestra de partículas mejora la distribución de agentes terapéuticos, profilácticos, de diagnostico o prognóstico que se incorporan a, se transportan con, se adhieren a la superficie, se adsorben en la superficie y/o se coadministran con las partículas hasta el pulmón profundo.

En una forma de realización, en la muestra de partículas, el intervalo intercuartil puede ser de 2 \mum, con un diámetro medio comprendido por ejemplo, entre aproximadamente 7,5 y 13,5 \mum. Así, por ejemplo, entre al menos el 30% y 40% de las partículas pueden tener diámetros comprendidos en el intervalo seleccionado. Preferiblemente, los porcentajes de partículas dichos tienen diámetros comprendidos en un intervalo de 1 \mum, por ejemplo, entre 6,0 y 7,0 \mum, 10,0 y 11,0 \mum o 13,0 y 14,0 \mum.

En una forma de realización adicional, las partículas tienen un diámetro aerodinámico comprendido entre aproximadamente 1 \mum y aproximadamente 5 \mum. El diámetro aerodinámico, d_{aer}, se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

d_{aer} = d_{g} \sqrt{\rho _{vol}}

en la que d_{g} es el diámetro geométrico, por ejemplo el MMGD y \rho es la densidad del polvo. Experimentalmente, el diámetro aerodinámico puede determinarse empleando un procedimiento de sedimentación por gravedad, en el que se usa el tiempo que tarda un conjunto de partículas en sedimentar una distancia determinada infiere directamente el diámetro aerodinámico de las partículas. Un procedimiento indirecto para medir el diámetro aerodinámico ponderado medio (MMAD) es el separador por impacto líquido multietapa (MSLI).

En una forma de realización, las partículas de la invención tienen una densidad dinámica en masa mayor de 0,1 g/cm^{3}.

En una forma de realización de la invención, al menos 50% de la masa de las partículas almacenadas en un recipiente se dosifican al tracto respiratorio de un sujeto en una etapa única activada por la respiración. Preferiblemente, se dosifica al menos el 55% de la masa de partículas.

En otra forma de realización de la invención, se dosifican al menos 5 miligramos y preferiblemente al menos 7 miligramos o al menos 10 miligramos del agente, preferiblemente un agente bioactivo mediante la administración, en una respiración única al tracto respiratorio de un sujeto las partículas contenidas en el recipiente. Se pueden dosificar cantidades de al menos 15, preferiblemente de al menos 20 y más preferiblemente de al menos 25, 30, 35, 40 y 50 miligramos. En una forma de realización preferida, se dosifican cantidades de al menos 35 miligramos. En otra forma de realización preferida, se dosifican cantidades de al menos 50 miligramos.

Las partículas administradas al tracto respiratorio de un sujeto se dosifican al sistema pulmonar. Las partículas adecuadas para uso en los procedimientos de la invención pueden viajar a través de las vías aéreas superiores (orofaringe y laringe), las vías aéreas inferiores que incluyen la traquea seguida de las bifurcaciones en bronquios y bronquiolos y a través de los bronquiolos terminales, que a su vez se dividen en los bronquiolos respiradores que finalizan en la zona respiratoria final, los alvéolos o pulmón profundo. En una forma de realización de la invención, la mayor parte de la masa de partículas se deposita en el pulmón profundo. En otra forma de realización de la invención, la dosificación se realiza principalmente en las vías aéreas centrales. En otra forma de realización, la dosificación se realiza en las vías aéreas superiores.

Las partículas adecuadas para uso en la presente invención pueden fabricarse con el material, aspereza superficial, diámetro y densidad másica del envolvente adecuados para la dosificación localizada en regiones seleccionadas del tracto respiratorio tales como el pulmón profundo, y las vías aéreas centrales o superiores. Por ejemplo, se pueden usar partículas de densidad más elevada o más grandes para dosificación en las vías aéreas superiores, o una mezcla de partículas de diferentes tamaños, siempre que se pueda administrar una agente igual o diferente para hacer diana en diferentes regiones del pulmón en una administración. Se pueden diseñar y fabricar partículas con tiempos de degradación y liberación comprendidas entre segundos y meses, basándose en factores tales como el material de la partícula.

La dosificación al sistema pulmonar de partículas en una etapa actuada por una respiración única se mejora empleando partículas que se dispersan con energías relativamente bajas, tales como, por ejemplo, la energía típicamente suministrada por la inhalación del sujeto. Dichas energías se denominan en el presente documento como "bajas". Tal como se usa en el presente documento, "administración baja en energía" se refiere a la administración en la que la energía aplicada para dispersar e inhalar las partículas está en el intervalo normalmente suministrado por un sujeto durante la inhalación.

En una forma de realización de la invención, las partículas muy dispersables que se administran a un sujeto comprenden un agente bioactivo y un polímero, copolímero, o mezcla biocompatible, y preferiblemente biodegradable. Los polímeros pueden hacerse a medida para optimizar diferentes propiedades de las partículas, incluyendo interacciones entre el agente a dosificar y el polímero para proporcionar la estabilización del agente y la retención de la actividad tras la dosificación; ii) velocidad de la degradación del polímero y, por tanto, índice del perfil de liberación del fármaco; iii) características superficiales y capacidades de hacer diana mediante modificaciones químicas, y iv) porosidad de la partícula.

Se pueden usar polímeros que erosionan la superficie tales como polianhídridos para formar partículas. Por ejemplo, se pueden usar polianhídridos tales como anhídrido poli[(p-carboxifenoxi)-hexano] (PCPH). Los polianhídridos biodegradable se describen en la Patente de los Estados Unidos Nº 4.857.311. También se pueden usar los polímeros que erosionan la superficie en masa, tales como los basados en poliésteres. Por ejemplo, se pueden usar el ácido poliglicólico, (PGA), ácido poliláctico (PLA), o copolímeros de los mismos, para formar las partículas. El poliéster puede tener también un grupo cargado o funcionalizable, tal como un aminoácido. En una forma de realización preferida, las partículas con propiedades de liberación controlada pueden estar formadas de poli(ácido D,L-láctico) y/o poli(ácido D,L-láctico-co-glicólico) ("PLGA") que incorporan un tensioactivo tal como el dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC).

Otros polímeros incluyen poliamidas, policarbonatos, polialquilenos tales como polietileno, polipropileno, poli(etilenglicol), poli(óxido de etileno), poli(tereftalato de etileno), compuestos de polivinilo tales como alcoholes de polivinilo, éteres de polivinilo y ésteres de polivinilo, polímeros de los ácidos acrílico y metacrílico, celulosas y otros polisacáridos, y péptidos o proteínas, o copolímeros, o mezclas de los mismos. Los polímeros se pueden seleccionar con, o modificarse para tener, la estabilidad apropiada u velocidades de degradación en vivo para diferentes aplicaciones de dosificación controlada.

Las partículas muy dispersables se pueden formar a partir de copolímeros injertados con poliéster funcionalizados, tal como se describe en Hrkach y col., Macromolecules, 28:4736-4739 (1995); y Hrkach y col., "Poly(L-Lactic acid-co-amino acid) Graft Copolímeros: A Class of Functional Biodegradable Biomaterials", Hydrogels and Biodegradable Polymers for Bioapplications, ACS Symposium Series No. 627, Raphael M. Ottenbrite y col., Eds., American Chemical Society, Capítulo 8, pp. 93-101, 1996.

En una forma de realización preferida de la invención, se administran las partículas muy dispersables incluyendo un agente bioactivo y un fosfolípido. Entre los ejemplos de fosfolípidos adecuados se incluyen, entre otros, los que se relacionan en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Nº 09/665.252 presentada el 19 de septiembre de 2000 descrita más arriba. Otros fosfolípidos adecuados incluyen fosfatidilcolinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilgliceroles, fosfatidilserinas, fosfatidilinositoles y combinaciones de los mismos. Entre los ejemplos específicos de fosfolípidos se incluyen pero no se limitan a las fosfatidilcolinas dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC), dipalmitoil fosfatidiletanolamina (DPPE), distearoil fosfatidilcolina (DSPC), dipalmitoil fosfatidil glicerol (DPPG) o cualquier combinación de los mismos. Otros fosfolípidos son conocidos de las personas expertas en la técnica. En una forma de realización preferida, los fosfolípidos son endógenos al pulmón.

El fosfolípido, puede estar presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 0 y aproximadamente 90% en peso. Más comúnmente puede estar presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 10 y aproximadamente 60%. en peso

En otra forma de realización de la invención, se seleccionan los fosfolípidos o combinaciones de los mismos para impartir propiedades de liberación controlada a las partículas muy dispersables. La temperatura de transición de fase de un fosfolípido determinado puede ser inferior, cercana o superior a la temperatura corporal fisiológica de un paciente. Las temperaturas de transición de fase están comprendidas entre 30ºC. y 50ºC, (por ejemplo, en los \pm 10ºC de la temperatura corporal normal de un paciente). Seleccionando los fosfolípidos o combinaciones de fosfolípidos de acuerdo con su temperatura de transición de fase, las partículas se pueden hacer ha medida para tener propiedades de liberación controlada. Por ejemplo, administrando partículas que incluyen un fosfolípido o combinación de fosfolípidos que tienen una temperatura de transición de fase mayor que la temperatura corporal del paciente, se puede ralentizar la liberación de un determinado precursor, agonista o de la dopamina, o cualquier combinación de de precursores y/o antagonistas. Por otra parte, se puede obtener una liberación rápida incluyendo en las partículas fosfolípidos que tienen temperaturas de transición más bajas. Las partículas que tienen propiedades de liberación controlada y los procedimientos para modular la liberación de un agente biológicamente activo se describen en la Solicitud Provisional de Patente de los Estados Unidos Nº 60/150.742, titulada Modulation of Release From Dry Powder Formulations by Controlling Matrix Transition, presentada el 25 de agosto de 1999.

En otra forma de realización de la invención las partículas pueden incluir un tensioactivo. Tal como se usa en el presente documento, el término "tensioactivo" se refiere a cualquier agente que preferiblemente se absorbe en la interfase entre dos fases inmiscibles, tales como la interfase entre agua y una solucion de polímero orgánico, una interfase agua/aire o una interfase solvente orgánico/aire. Los tensioactivos poseen por lo general un resto hidrófobo y un resto lipófilo que, tras absorberse sobre las micropartículas, tienden a presentar los restos al ambiente externo que no atrae partículas con recubrimiento similar, reduciendo de esta manera la aglomeración de partículas.

Además de los tensioactivos pulmonares tales como, por ejemplo, los fosfolípidos descritos más arriba, los tensioactivos adecuados incluyen pero no se limitan a hexadecanol; alcoholes de ácido graso tales como polietilenglicol (PEG); polioxietileno-9-lauril éter; un ácido graso tensioactivo, tales como ácido palmitito o ácido oleico; glicocolato; surfactina; un poloxomero; un éster de ácido graso de sorbitán tales como trioleato de sorbitán (Span 85); y tiloxapol.

El tensioactivo puede estar presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 0 y aproximadamente 90% en peso. Preferiblemente, puede estar presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 10 y aproximadamente 60% en peso.

Los procedimientos para preparar y administrar partículas que son aerodinámicamente ligeras e incluyen tensioactivos, y, en particular fosfolípidos, se describen en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.855.913, publicada el 5 de enero de 1999 de Hanes y col. y en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.985.309, publicada el 16 de noviembre de 1999 de Edwards y col.

Se describen los procedimientos para administrar partículas a pacientes con ataques agudos. Las partículas muy dispersables que se administran en la presente invención son capaces de ser dosificadas al pulmón y absorbidas en el sistema cuando fallan otros procedimientos convencionales de administración de fármacos.

En otra forma de realización, se administran partículas muy dispersables que únicamente incluyen un agente bioactivo y tensioactivo. Las partículas muy dispersables pueden formarse del tensioactivo, e incluyen agentes terapéuticos, profilácticos o de diagnóstico, para mejorar la eficacia de aerosolización debido a las reducidas interacciones de la superficie de la partícula, y para reducir potencialmente la pérdida del agente debido a fagocitosis por los macrófagos alveolares.

En otra forma de realización de la invención, se administran partículas muy dispersables que incluyen un aminoácido. Se prefieren los aminoácidos hidrófobos. Los aminoácidos adecuados incluyen los aminoácidos hidrófobos naturales y no naturales. Los aminoácidos hidrófobos naturales, incluyendo pero sin limitarse a, los aminoácidos hidrófobos no naturales incluyen ejemplo, los beta-aminoácidos. Se pueden emplear configuraciones de aminoácidos hidrófobos tanto D como L y racémicos. Los aminoácidos hidrófobos adecuados incluyen también los análogos de aminoácido. Tal como se usa en el presente documento, un análogo de aminoácido incluye la configuración D o L de un aminoácido que tenga la siguiente fórmula: -NH-CHR-CO-, en el que R es un grupo alifático, un grupo alifático sustituido, un grupo bencilo, un grupo bencilo sustituido, un grupo aromático o un grupo aromático sustituido y en el que R no se corresponde con la cadena secundaria de un aminoácido natural. Tal como se usa en el presente documento, los grupos alifáticos incluyen hidrocarburos C1-C8 de cadena lineal, ramificada o cíclica que están completamente saturados, que contienen uno o dos heteroátomos tales como nitrógeno, oxígeno o azufre y/o que contienen una o más unidades de desaturación. Entre los grupos aromáticos se incluyen grupos aromáticos carbocíclicos tales como fenilo y naftilo y grupos aromáticos heterocíclicos tales como imidazolilo, indolilo, tienilo, furanilo, piridilo, piranilo, oxazolilo, benzotienilo, benzofuranilo, quinolinilo, isoquinolinilo y acridintilo.

Entre los sustituyentes adecuados de un grupos alifático, aromático o bencilo se incluyen -OH, halógeno (-Br, -Cl, -I y -F), -O (grupo alifático, alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, arilo o arilo sustituido), -CN, -NO_{2}, -COOH, -NH_{2}, -NH (grupo alifático, alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, arilo o grupo arilo sustituido), -N (grupo alifático, alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, arilo o grupo arilo sustituido)_{2}, -COO(grupo alifático, alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, arilo o grupo arilo sustituido), -CONH_{2}, -CONH (alifático, grupo alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, arilo o grupo arilo sustituido), -SH, -S (alifático, alifático sustituido, bencilo, bencilo sustituido, aromático o grupo aromático sustituido) y -NH-C(=NH)-NH_{2}. Un grupo bencílico o aromático sustituido puede tener también un grupo alifático o alifático sustituido como sustituyente. Un grupo alifático sustituido puede tener también un grupo bencilo, bencilo sustituido, arilo o arilo sustituido como sustituyente. Un grupo alifático sustituido, aromático sustituido o grupo bencilo sustituido puede tener uno o mas sustituyentes. La modificación de un sustituyente aminoácido puede aumentar, por ejemplo la lipofilia o hidrofobia de los aminoácidos naturales que son hidrófilos.

Se pueden obtener comercialmente diferentes aminoácidos adecuados, análogos de aminoácidos y sales de los mismos. Otros se pueden sintetizar mediante procedimientos conocidos en la técnica. Las técnicas sintéticas se describen en por ejemplo, Green y Wuts, "Protecting Groups in Organic Synthesis", John Wiley y Sons, Capítulos 5 y 7, 1991.

La hidrofobia se define por lo general con respecto al reparto de un aminoácido entre un solvente no polar y agua. Los aminoácidos hidrófobos son aquellos ácidos que muestran preferencia por el solvente no polar. La hidrofobia relativa de los aminoácidos se puede expresar en una escala de hidrofobia en la que la glicina tiene un valor de 0,5. En dicha escala, los aminoácidos que tienen preferencia por el agua tienen valores inferiores a 0,5 y los que tienen preferencia por solventes no polares tienen un valor superior a 0,5. Tal como se usa en el presente documento, el término aminoácido hidrófobo se refiere a un aminoácido que, en la escala de hidrofobia, tienen un valor mayor o igual a 0,5, en otras palabras, tiene una tendencia a repartirse en al ácido no polar que es al menos igual al de la glicina.

Entre los ejemplos de aminoácidos que se pueden emplear se incluyen, pero no se limitan a: glicina, prolina, alanina, cisteína, metionina, valina, leucina tirosina, isoleucina ,fenilalanina, triptófano. Los aminoácidos hidrófobos preferidos incluyen leucina, isoleucina, alanina, valina, fenilalanina y glicina. Se pueden emplear también combinaciones de aminoácidos hidrófobos. Además, se pueden emplear también combinaciones de aminoácidos hidrófobos e hidrófilos (que se reparten principalmente en el agua), si la combinación global es hidrófoba.

El aminoácido puede estar presente en las partículas de la invención en una cantidad de al menos el 10% en peso. Preferiblemente, el aminoácido puede estar presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 20 y aproximadamente 80% en peso. La sal de un aminoácido hidrófobo está presente en las partículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente 20 y aproximadamente 80% en peso. En formas de realización preferidas, las partículas tienen una densidad másica del envolvente de menos de aproximadamente 0,4 g/cm^{3}.

Los procedimientos para formar y dosificar partículas que incluyen un aminoácido se describen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos con Número de Serie 09/382.959 presentada el 25 de agosto de 1999 titulada Use of Simple Amino Acids to Form Porous Particles During Spray Drying.

Las partículas de la invención pueden incluir también excipientes tales como uno o más de los siguientes: un azúcar, como la lactosa, una proteína, como la albúmina, colesterol y/o un tensioactivo.

Si el agente a dosificar tiene carga negativa (tal como la insulina), se puede añadir protamina u otra molécula con carga positiva para proporcionar un complejo lipófilo que da como resultado la liberación continua del agente con carga negativa. Las moléculas con carga negativa se pueden usar para volver insolubles los agentes con carga positiva.

Las partículas muy dispersables adecuadas para uso en los procedimientos de la invención se pueden preparar usando evaporación del solvente en emulsión simple y doble, secado por pulverización, extracción del solvente, evaporación del solvente, separación de fases, coacervación simple y compleja, polimerización interfacial, dióxido de carbono (CO_{2}) supercrítico, y otros procedimientos bien conocidos de las personas normalmente expertas en la técnica. Se pueden fabricar partículas usando los procedimientos de fabricación de microesferas o microcápsulas conocidos en la técnica, siempre que las condiciones se optimicen para formar partículas con las propiedades aerodinámicas deseadas (por ejemplo, diámetro aerodinámico) o se lleven a cabo etapas adicionales para seleccionar partículas con la densidad y el diámetro suficiente para proporcionar las partículas con un diámetro aerodinámico comprendido entre uno y cinco \mum (micrómetros), preferiblemente entre uno y tres \mum (micrómetros).

En algunos sistemas poliméricos, las partículas poliméricas preparadas usando la técnica de emulsión simple o doble varían en tamaño dependiendo del tamaño de las gotas. Si las gotas en las emulsiones de agua en aceite no son tienen un tamaño lo suficientemente pequeño para formar partículas comprendidas en el intervalo de tamaños deseado, se pueden preparar gotas más pequeñas, por ejemplo, pro sonicación u homogenización de la emulsión, o mediante la adición de tensioactivos.

Si las partículas preparadas mediante cualquiera de los procedimientos anteriores tienen un intervalo de tamaño fuera del intervalo deseado, se pueden dimensionar las partículas, por ejemplo, mediante un tamiz, y separarse aún más de acuerdo con la densidad usando técnicas conocidas de los expertos en la técnica.

Las partículas se preparan preferiblemente mediante secado por pulverización.

Se detallan en el presente documento los siguientes equipos y reactivos y por conveniencia se relacionan una vez con la información pertinente. A no ser que se indique otra cosa, todo el equipo se usó tal como se indica en las instrucciones del fabricante. Igualmente, a no ser que se indique otra cosa, se puede usar otro equipo similar tal como saben bien las personas expertas en la técnica.

A no ser que se indique otra cosa, todo el equipo y reactivos se usaron tal como se indica en las instrucciones del fabricante. Además, a no ser que se indique otra cosa serían aceptables sustituciones adecuadas en dichos equipos y reactivos, como es bien sabido de las personas expertas en la técnica.

(1) dispersador de polvo seco RODOS (Sympatec Inc., Princeton, N.J.)

(2) difractómetro láser HELOS (Sympatec Inc., N.J.)

(3) impactor de etapa única Andersen (Andersen Inst., Sunyra, GA)

(4) AeroDisperser (TSI, Inc., Amherst, MA)

(5) Aerosizer (TSI Inc., Amherst, MA)

(6) maquinaria de embalaje en blister, Fantasy Blister Machine (Schaefer Tech, Inc., Indianápolis, IN)

(7) impactor plegado en cascada Andersen (constituido por una etapa 0 tal como define el fabricante) y la etapa de filtración (Andersen Inst., Sunyra, GA)

(8) un espirómetro (Spirometrics, EEUU, Auburn, ME)

(9) un separador por impacto multietapa en medio liquido (MSLI) (Erweka, EEUU, Milford, CT)

(10) espectroscopio fluorescente (Hitachi Instruments, San Jose, CA)

(11) cámara gamma (genérica)

Reactivos

partículas de sulfato de albuterol (Profarmco Inc., Italia)

hormona del crecimiento humana (Eli Lilly, Indianapolis, IN)

cápsulas de metil celulosa nº 2 (Shionogi, Japón)

paquetes blister (Heuck Foils, Well, N.J.)

DPPC (Avanti, Alabaster, Alabama)

Tal como se describe con más detalle en la sección de ejemplos siguiente, los procedimientos de la presente invención requieren polvos que muestren buenas propiedades de aerosolización desde un dispositivo de inhalación sencillo. Con el fin de determinar si un polvo tienen las propiedades de aerosolización adecuadas, se ensaya el polvo respecto de sus propiedades de desagregación y emisión. Aunque las personas expertas en la técnica reconocerán medios equivalente para medir estas propiedades, se realizó un ejemplo de un ensayo in vitro que demuestra la dosificación de una masa de polvo sobre la superficie de un impactor. El polvo a ensayar se introduce en un equipo dispensador de polvo, por ejemplo un dispersador de polvo seco RODOS con diferentes fuerzas de cizalladura. Esto se lleva a cabo manipulando el regulador de la presión de la corriente de aire que se usa para desmenuzar las partículas. Se mide el tamaño geométrico para determinar si un polvo se ha desagregado con éxito en las condiciones. Además de las propiedades de desagregación, es posible evaluar la capacidad de un polvo de emitirse desde un inhalador simple activado por la respiración. Entre los ejemplos de inhaladores adecuados para la práctica de la presente invención están los Spinhaler® (Fisons, Loughborough, Reino Unido), Rotahaler® (Glaxo-Wellcome, Research Triangle Park (RTP), NC), FlowCaps® (Hovione, Loures, Portugal), Inhalator® (Boehringer-Ingelheim, Alemania), y el Aerolizer (Novartis, Suiza). Se apreciará que se pueden también usar otros inhaladores tales como Diskhaler (Glaxo-Wellcome, RTP, Norte Del Carolina). Son inhaladores especialmente adecuados los inhaladores simples de polvo seco (Patentes de los Estados Unidos con nros. 4.995.385 y 4.069.819). Un ejemplo específico no limitante que describe un experimento para determinar las propiedades de desagregación y emisión de tres polvos diferentes se describe con más detalle en el presente documento. Brevemente, se caracterizaron tres polvos diferentes que se pensaba presentaban diferentes propiedades de desagregación. El primer polvo fue partículas de sulfato de albuterol micronizadas. El segundo y tercer polvo se prepararon disolviendo una combinación de vehículos y un agente bioactivo en un sistema solvente de etanol/agua, y se secó por pulverización para crear polvo seco. Se determinaron el diámetro geométrico de entrada, densidad másica del envolvente y diámetro aerodinámico de los tres polvos.

\newpage

Los Solicitantes introdujeron los polvos en y dispersaron el polvo a través de un orificio del dispersador de polvo seco RODOS con diferentes fuerzas de cizalladura manipulando el regulador de la presión de la corriente de aire que se usa para desmenuzar las partículas. Los Solicitantes obtuvieron la distribución por tamaño de partícula a partir del difractómetro láser HELOS a medida que el polvo salía, y registraron el valor medio. Los datos se resumieron y se representaron en forma del diámetro geométrico ponderado medio (MMGD) frente a la presión.

Los Solicitantes postularon, y encontraron mediante la experimentación que se describe en el presente documento que a presión elevada, por ejemplo 3 ó 4 bares, (3 ó 4 x 10^{5} N/m^{2}), los tres polvos salieron del dispersador como partículas primarias (desagregadas). Esto apoya el hallazgo de que una energía relativamente elevada desagrega con éxito los tres polvos. Sin embargo, a presiones inferiores a 2 bares (2 x 10^{5} N/m^{2}), que corresponde más ciertamente con la tasa fisiológica de respiración, el polvo micronizado (Polvo 1 Tabla 1) salió por el orificio en estado agregado, evidencia de que el tamaño medio de la partícula que sale por el orificio era más grande que el tamaño de partícula primaria del polvo. Este no es el caso de los polvos secos por pulverización (Polvos 2 y 3 Tabla 1) que salieron por el orificio a aproximadamente su tamaño de partícula primaria. Estos polvos son polvos muy dispersables.

Para evaluar de manera adicional la capacidad de los tres polvos para emitirse desde un inhalador simple activado por la respiración, los Solicitantes colocaron 5 mg de cada polvo en una cápsula de metil celulosa nº 2, e insertaron la cápsula en el inhalador activado por la respiración. Las personas expertas en la técnica apreciarán que el recipiente en el interior del cual se colocan los polvos dependerá del tipo de inhalador seleccionado. Los resultados se discuten en los Ejemplos siguientes. Por lo general, los solicitantes encontraron que dada la energía relativamente baja suministrada por el inhalador para desmenuzar el polvo, el polvo micronizado de sulfato de albuterol se emitió desde el inhalador en forma de agregado con un diámetro geométrico superior a los 30 micrómetros, incluso aunque el tamaño de partícula primaria, tal como se mide mediante RODOS, era del orden de los 2 micrómetros. Por otra parte, las partículas muy dispersables del sulfato de albuterol seco por pulverización o hGH se emitieron a tamaños de partícula que eran muy comparables a su tamaño de partícula primaria. Se obtuvieron los mismos resultados a partir de las medidas del diámetro aerodinámico, emitiéndose con diámetros aerodinámicos muy similares comparados con su tamaño de partícula primaria. Usando los procedimientos de la presente invención, una persona experta en la técnica puede conseguir una distribución de alta eficacia desde un dispositivo simple activado por la respiración cargándolo con un polvo que sea muy dispersable.

Una característica adicional de la presente invención es la capacidad de emitir grandes porcentajes de una dosis nominal a baja energía, no solo desde un inhalador de dosis única activado por la respiración sino también desde un intervalo de inhaladores de polvo seco actuados por la respiración (DPI).

Para ilustrar que un polvo muy dispersable puede emitirse y penetrar de manera eficiente en los pulmones desde un intervalo de DPI activados por la respiración, los solicitantes prepararon un polvo seco por pulverización constituido por citrato de sodio, DPPC, tampón de cloruro de calcio, y una marca fluorescente de rodamina. Esto se explica completamente en el Ejemplo 2. El polvo tiene un diámetro aerodinámico medio de 2,1 \mum (medido mediante AeroDisperser y Aerosizer) y un tamaño geométrico de 11,0 \mum (medido usando la combinación RODOS/HELOS descrita más arriba). Los solicitantes encontraron que los polvos ensayados mostraron excelentes propiedades de desagregación.

En particular, los solicitantes colocaron 5 mg del polvo a ensayar en cápsulas usando un dispositivo de rellenado de cápsulas semiautomático en los siguientes inhaladores: un inhalador activado por la respiración en desarrollo por los solicitantes, Spinhaler® (Fisons, Loughborough, Reino Unido), Rotahaler® (Glaxo-Wellcome, RTP, NC), FlowCaps® (Hovione, Loures, Portugal), Inhalator® (Boehringer-Ingelheim, Alemania) y el Aerolizer® (Novartis, Suiza). Se ensayó también el Diskhaler (Glaxo-Wellcome, RTP, NC), para lo cual se rellenaron mecánicamente mg del polvo en los paquetes blister. Los solicitantes conectaron cada inhalador a un impactor plegado en cascada Andersen (constituido por una etapa 0 y la etapa de filtración), y extrajeron el aire a 60 L/minuto durante 2 segundos tras actuar el dispositivo. Se determinó usando espectroscopía de fluorescencia la fracción de partícula fina inferior a la etapa 0, que tiene un corte de 4,0 \mum.

Los solicitantes encontraron que, en cada caso, aproximadamente el 50% o más de la dosis emitida presentaba un diámetro aerodinámico medio (Da) inferior a 4 \mum en tamaño, indicando que el polvo entraba eficazmente en los pulmones de un sujeto humano a la velocidad de respiración fisiológica, a pesar de la simplicidad de estos dispositivos activados por la respiración.

Con el fin de ensayar los polvos muy dispersables in vivo, los solicitantes realizaron estudios de deposición en seres humanos, tal como se describe en el Ejemplo 3, para determinar si un polvo muy dispersable emitido desde un inhalador simple actuado por la respiración podría producir una dosificación altamente eficaz en los pulmones (>50% de la dosis nominal). Esto es especialmente importante puesto que muchos dispositivos se basan en la inhalación del paciente para proporcionar la potencia para desmenuzar el material seco en un polvo de fluido libre. Dichos dispositivos se demuestran ineficaces para aquellos que carecen de la capacidad de inhalar fuertemente, tal como los pacientes jóvenes, los pacientes ancianos, los pacientes inconscientes o los pacientes con asma u otras dificultades respiratorias. Una ventaja del procedimiento de la presente invención es que se puede conseguir una dosificación muy eficaz independientemente del caudal. De esta forma, usando los procedimientos de la invención, incluso una inhalación débil es suficiente para dosificar la dosis deseada. Esto es sorprendente a la luz de las capacidades esperadas de los DPI existentes. Como puede verse en la Fig. 7, usando los procedimientos descritos en el presente documento se puede conseguir una dosificación superior a caudales comprendidos entre aproximadamente 25 L/min y aproximadamente 75 L/min, comparados con los DPI convencionales. Los procedimientos de la presente invención se pueden optimizar a caudales de al menos aproximadamente 20 L/min y aproximadamente 90 L/min.

El polvo que tiene las siguientes propiedades: Dg = 6,7 \mum; p = 0,06 g/cc; y Da = 1,6 \mum se marcó con nanopartículas de ^{99m}Tc. Se obtuvo la equivalencia entre las distribuciones por tamaño de partícula de radiación gamma y másica, y se describen en detalle en el Ejemplo 3 siguiente. Se cargaron aproximadamente 5 mg de polvo en cápsulas de talla 2. Las cápsulas se colocaron en un inhalador activado por la respiración y se actuaron. Diez sujetos humanos inhalaron a través del inhalador a un caudal inspiratorio aproximado de 60 L/min tal como se mide mediante un espirómetro. Se obtuvo la imagen de la deposición usando una cámara gamma. El porcentaje de deposición pulmonar (relativa a la dosis nominal) obtenida de los diez sujetos se muestra en la Fig. 5. La deposición pulmonar media, relativa a la dosis nominal fue del 59,0%. Las personas expertas en la técnica reconocerán que estos niveles de deposición confirman que se puede inhalar un fármaco en polvo muy dispersable hacia los pulmones con alta eficacia usando un inhalador simple activado por la respiración.

Además, los solicitantes han descubierto que las mismas preparaciones de polvo muy dispersable que tienen una excelente aerosolización procedente de un aerosol sencillo se puede dosificar con una dosis sorprendentemente elevada en una inhalación única. El polvo muy dispersable se puede cargar con una dosis premedida grande (50 mg) o una dosis premedida pequeña (6 mg). Las características de la partícula del polvo fueron como sigue: MMGD = 10,6 \mum; P = 0,11 g/cc; Da = 3,5 \mum. Una persona experta en la técnica apreciará los posibles intervalos de propiedades de las partículas adecuadas para uso en la presente invención, tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento.

Las distribuciones de tamaño de partícula aerodinámica se caracterizaron usando un separador por impacto en medio líquido multietapa (MSLI) funcionando a 60 L/min. Se usaron cápsulas de talla 2 para la dosis de 6 mg y cápsulas de talla 000 para la dosis de 50 mg. Los solicitantes compararon las dos distribuciones de tamaño de partícula obtenidas para las dosis de 6 y 50 mg. La fracción de partícula fina fue <6,8 \mum (relativa a la dosis total (FPF_{TD} < 6,8 \mum)) para las dosis de 6 y 50 mg fue de 74,4% y 75,0%, relativamente. De esta forma, los solicitantes han demostrado que se puede dosificar una dosis elevada de fármaco tan eficazmente como una dosis pequeña de fármaco combinando las propiedades del polvo muy dispersable.

Ejemplos y tablas Ejemplificación

A no ser que se señale otra cosa, los equipos y reactivos usados se han obtenido a partir de las fuentes anteriormente relacionadas en el presente documento.

Ejemplo 1

Se requieren los polvos adecuados para el uso en los procedimientos de la presente invención por poseer propiedades que presentan buena aerosolización a partir de un dispositivo inhalador simple. Para determinar las propiedades, los Solicitantes caracterizaron tres polvos en seco diferentes que creían que tenían diferentes propiedades de desagregación. El primer polvo que se ensayó fueron partículas de sulfato de albuterol submicrométricas obtenidas de Spectrum Labs (Laguna Hills, CA). El segundo y tercer polvos se prepararon disolviendo una combinación de excipientes y un agente bioactivo en un sistema solvente de etanol/agua y secando mediante pulverización la mezcla.

Preparación de las micropartículas

La composición de partículas de placebo fue 70/20/10% de DPPC/citrato de sodio/cloruro de calcio. Se disolvieron 0,2 gramos de citrato de sodio y 0,1 gramos de cloruro de calcio en 0,11 litros de agua. Se preparó una solución de DPPC en etanol disolviendo 0,7 g de DPPC (DL-\alpha-fosfatidilcolina dipalmitoílo, Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL) en 0,89 litros de etanol al 95%. A continuación, se mezclaron conjuntamente la solución de citrato de sodio/cloruro de calcio y la solución de DPPC/etanol. La concentración de soluto total final fue de 10 g/L compuestos por 0,70 g/L de DPPC, 0,2 g/L de citrato de sodio y 0,1 g/L de cloruro de calcio en etanol al 85%/agua al 15%.

La composición de partículas de hGH (hormona del crecimiento humano) fue: 58/38,5/3,5 de hGH/DPCC/Fosfato de Sodio. Se disolvieron 1,16 gramos de hGH (Lilly, Indianápolis, IN) en 300 mL de tampón de fosfato de sodio (10 mM, pH 7,4). Se disolvieron 0,77 gramos de DPPC en 700 mL de etanol. A continuación se combinaron las dos soluciones, dando como resultado una concentración final de soluto de 2 g/L en 70%/30% de etanol/agua.

La composición de partículas de sulfato de albuterol fue 76/20/4 de DSPC/Leucina/Sulfato de Albuterol. Se disolvieron 2,28 gramos de DSPC (disteroil fosfatidilcolina, Avanti Polar Labs) y 0,6 gramos de Leucina (Spectrum labs, Laguna Hills, CA) en 700 mL de etanol. Se disolvieron 0,12 gramos de sulfato de albuterol (Proframco, Italia) en 300 mL de agua y a continuación se combinaron las dos soluciones para dar como resultado una concentración final de soluto de 3 g/L en 70%/30% de etanol/agua.

Secado mediante pulverización

Se usó un Nitro Atomizar Portable Spray Dryer (Niro, Inc., Columbus, MD) para producir los polvos en seco. El aire comprimido con presión variable (1 a 5 bares, 1 a 5 x 10^{5} N/m^{2}) impulsó un atomizador rotatorio (2.000 a 30.000 rpm) localizado por encima del secador. Se bombeó de manera continua la alimentación líquida con velocidades variables (20 a 66 mL/min) mediante una bomba dosificadora electrónica (LMI, modelo nº A151-192s, Acton, MA) al atomizador. Se midieron las temperaturas de entrada y salida. Se controló manualmente la temperatura de entrada; está podría variarse entre 100ºC y 400ºC y se estableció a 100, 110, 150, 175, o 200ºC, con un límite de control de 5ºC. Se determinó la temperatura de salida mediante la temperatura de entrada y tales factores como las velocidades del gas y la alimentación líquida: ésta varió entre 50ºC y 130ºC. Se enganchó fuertemente un recipiente al ciclón para recoger el producto en polvo.

Resultados

En la Tabla 1 se muestran el diámetro geométrico y la densidad másica del envolvente de los tres polvos.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 1

1

Para evaluar las propiedades de desaglomeración de los tres polvos, los Solicitantes introdujeron los polvos en un dispersador de polvos en seco RODOS y variaron la fuerza de cizalladura con el fin de desmenuzar las partículas manipulando la presión del regulador de la corriente de aire. Posteriormente, siguiendo las instrucciones del fabricante, los Solicitantes obtuvieron la distribución geométrica del tamaño a partir del difractómetro láser HELOS y registraron el valor medio. Se resumieron los datos y se representaron gráficamente como diámetro geométrico medio en masa o volumen (MMGD) frente a la presión.

La Fig. 1 muestra los resultados de este experimento. Los Solicitantes han demostrado que con una presión elevada, aproximadamente mayor de 2 bares (2 x 10^{5} N/m^{2}), y especialmente aproximadamente de 3 a 4 bares (3 a 4 x 10^{5} N/m^{2}), los polvos salen del dispersador como partículas primarias (desagregadas). Esto apoya el hallazgo de que con una energía relativamente elevada, se desagregaron los tres polvos. Sin embargo, con presiones por debajo de 2 bares (2 x 10^{5} N/m^{2}), el polvo micronizado (polvo 1) salió del orificio en un estado agregado. Se puede observar la evidencia de esto por medio del tamaño de partícula que sale del orificio que fue mayor que el tamaño de partícula primario del polvo. No fue este el caso para los polvos secos mediante pulverización (Polvos 2 y 3), que se emitieron desde el orificio a aproximadamente su tamaño de partícula primaria. Los Polvos 2 y 3 fueron altamente dispersables.

Se caracterizaron de manera adicional las partículas de la presente invención mediante las siguientes técnicas. Se midió el diámetro geométrico primario usando un dispersador de polvo en seco RODOS (Sympatec, Princeton, NJ) en conjunción con un difractómetro láser HELOS (Sympatec). Se introdujeron los polvos en la entrada del RODOS y se aerosolizaron mediante las fuerzas de cizalladura generadas por una corriente de aire comprimido regulada a 4 bares. Se impulsó posteriormente la nube de aerosol en la zona de medida del HELOS, en la que la luz dispersada de un haz láser produjo un modelo de difracción Fraunhofer usado para inferir la distribución del tamaño de partícula.

Se midió el diámetro geométrico emitido a partir del inhalador activado por la respiración usando un accesorio IHA (Sympatec) con el difractómetro láser HELOS. Las posiciones del adaptador IHA del DPI en frente de la zona de medida y permiten al aire impulsarse a través del DPI que aerosoliza el polvo. Se hizo el vacío a 30 L/min para dispersar el polvo procedente del inhalador AIR y se midió el diámetro geométrico mediante difracción Fraunhofer.

Se midió el diámetro aerodinámico primario usando un AeroDisperser/Aerosizer (TSI Inc., Amherst, MA). Se aerosolizó el polvo de la muestra mediante una corriente de aire de entrada a 214 Pa o 0,069 bares (1 psi) en el AeroDisperser y a continuación se aceleró a velocidad sónica en el Aerosizer. El Aerosizer mide el tiempo que tarda cada partícula en pasar entre dos haces láser fijos, que es dependiente de la inercia de la partícula. Se convirtieron posteriormente las medidas del TOF (tiempo de vuelo) en diámetros aerodinámicos usando la ley de Stokes.

Se determinó el diámetro aerodinámico emitido desde el inhalador AIR usando el AeroBreather (TSI Inc., Amherst, MA) en conjunción con el Aerosizer (TSI, Inc). Se aerosolizó el polvo procedente del inhalador a 30 L/min en la cámara del AeroBreather y se dejó sedimentar en el Aerosizer.

Usando estas técnicas, los Solicitantes compararon el diámetro primario a partir del dispersador de polvo en seco a 4 bares, con el tamaño emitido desde el inhalador AIR a 30 L/min (Fig. 2A). Tal como se puede ver, el tamaño de partícula emitido por el sulfato de albuterol secado mediante pulverización (Polvo 3) y el hGH secado mediante pulverización (Polvo 2) fueron casi idénticos a su tamaño de partícula primaria medido que no fue el caso para el sulfato de albuterol micronizado (Polvo 1). De manera adicional, los Solicitantes midieron el tamaño aerodinámico primario y emitido para el sulfato de albuterol seco mediante pulverización y compararon éste con el sulfato de albuterol micronizado (Fig. 2B). De nuevo, el sulfato de albuterol seco mediante pulverización emitió con un diámetro aerodinámico casi idéntico al de su diámetro aerodinámico de partícula primaria mientras que el sulfato de albuterol micronizado emitió con un diámetro aerodinámico mucho más grande que su diámetro aerodinámico de partícula primaria. Esto confirma de manera adicional que los polvos secos mediante pulverización de la presente invención se dispersan en partículas respirables mientras que el fármaco micronizado permanece no respirable incluso aunque su tamaño primario sea respirable.

Los resultados de este ejemplo demuestran que usando los procedimientos de la presente invención, los Solicitantes consiguieron una liberación de elevada eficiencia a partir de un dispositivo simple activado mediante la respiración cargando este con polvo que sea altamente dispersable.

Ejemplo 2

Para ilustrar que un polvo altamente dispersante puede emitir de manera eficiente y penetrar en los pulmones procedente de un espectro de inhaladores de polvo en seco activados mediante la respiración (DPI), los Solicitantes prepararon un polvo seco mediante pulverización comprendido por citrato de sodio, DPPC, tampón de cloruro de calcio y una cantidad traza de una marca fluorescente de rodamina. El polvo poseyó un MMAD de 2,1 \mum (medido mediante el AeroDisperser y el Aerosizer) y un MMGD de 11,0 \mum (medido usando el dispersador de polvo en seco RODOS y el difractómetro láser HELOS, tal como se ha descrito en el presente documento) y presentan excelentes propiedades de desagregación similares a las de los polvos secos mediante pulverización del Ejemplo 1.

Los solicitantes colocaron 5 mg del polvo en las cápsulas usando un dispositivo rellenador de cápsulas semiautomatizado en los inhaladores que siguen: un inhalador activado mediante la respiración bajo desarrollo por los Solicitantes (AIR ^{TM} Inhales), el Spinhaler ® (Fisons, Loughborough, Reino Unido); el Rotahaler ® (Glaxo-Wellcome, RTP, NC), el FlowCaps ® (Hovione, Loures, Portugal), el Inhalador ® (Boehringer-Ingelheim, Alemania), y el Aerolizer ® (Novartis, Suiza). Los Solicitantes ensayaron también el Diskhales (Glaxo-Wellcome, RTP, NC) para lo cual se rellenaron 3 mg mediante el equipo en envases rompibles. Los solicitantes conectaron cada inhalador a un impactador en cascada Andersen plegable (constituido por la etapa 0 y la etapa del filtro) y extrajeron el aire a 60 L/minuto durante 2 segundos tras la actuación del dispositivo; Se determinó la fracción de partículas finas menor de la etapa 0, que tiene un corte de 4,0 \mum usando espectroscopía de fluorescencia.

La Fig. 3 muestra los resultados a partir del estudio. Los solicitantes encontraron que en cada caso, aproximadamente un 50% o más de la dosis emitida que presentó un MMAD (diámetro aerodinámico medio o daer inferior a 4 \mum en tamaño, que indica que el polvo podría entrar de manera eficiente en los pulmones de un sujeto humano a una velocidad de respiración fisiológica, a pesar de la simplicidad de estos dispositivos activados mediante la respiración. Los solicitantes demostraron también que usando los procedimientos de la presente invención, se emitieron grandes porcentajes de una dosis nominal a baja energía a partir no solo de los inhaladores actuados mediante la respiración de dosis única, sino también a partir de un espectro de inhaladores de polvo en seco actuados mediante la respiración (DPI).

Ejemplo 3

Se llevó a cabo un estudio de deposición humana para determinar si un polvo altamente dispersable emitido a partir de un inhalador simple actuado mediante la respiración podría producir una liberación altamente eficiente en los pulmones (> del 50% de la dosis nominal). Se usaron los polvos que poseían las siguientes características: MMGD = 6,7 \mum; \rho = 0,06 g/cm^{3}; MMAD = 1,6 \mum.

Se marcó el polvo con partículas de ^{99m}Tc (Tecnecio).

Estudios de deposición en seres humanos

La gammagrafía gamma es una metodología establecida para evaluar el modelo de deposición de las partículas inhaladas. En este ejemplo se marca la sustancia de ensayo con una dosis pequeña del radioisótopo ^{99w}Tc en los laboratorios InAMed (Gauting, Alemania). La determinación de la frontera pulmonar se mejora capturando un escaneo de ventilación con ^{81m}Kr (Kriptón). Se monitorizaron los caudales de inspiración para asegurar que se realizaba una inhalación profunda y cómoda durante el estudio de deposición. Se determinó el intervalo de caudales punta inspiratorios (PIFR) para una inhalación profunda y confortable mediante el dispositivo de inhalación activado mediante respiración antes del inicio del estudio. Los PIFR fuera del intervalo específico fueron repetidos.

Se llevaron a cabo los estudios usando 10 sujetos normales. Se capturó un escaneo de ventilación de línea base para asistir en la definición de las fronteras pulmonares. Se evaluó la función pulmonar antes y después de cada ensayo de inhalación. Se determinó la deposición que sigue a la inhalación usando gammagrafía gamma. Se determinaron los caudales inspiratorios a través de un inhalador activado mediante la respiración durante la deposición usando un espirómetro.

Se entrenaron los sujetos para inhalar a través de un inhalador activado mediante la respiración, con una inhalación profunda y confortable. Se entrenaron los sujetos de manera adicional para conseguir un caudal inspiratorio punta (PIFR) a través de un inhalador activado mediante la respiración dentro de un intervalo especificado que representó una inhalación profunda y confortable. Se actuó el inhalador activado mediante la respiración y se unió al espirómetro para monitorizar el caudal inspiratorio durante el estudio de deposición. El sujeto retiró una cápsula de la caja apropiada, de acuerdo con un calendario de aleatorización predeterminado, y colocó ésta en el dispositivo inhalador/espirómetro inmediatamente antes del uso.

Cada sujeto se relajó y respiró normalmente (durante al menos 5 respiraciones antes de colocar la boquilla del inhalador en su boca al final de una exhalación normal. El sujeto inhaló a través de la boca con una inhalación profunda y confortable hasta que los pulmones estuvieron llenos. A continuación el sujeto mantuvo su respiración durante aproximadamente 5 segundos (contando lentamente hasta 5). Se midió la deposición usando una cámara gamma inmediatamente después de la exhalación. A continuación se llevó a cabo una función pulmonar adicional usando un pletismógrafo de cuerpo Jaeger (Jaeger, Würzburg, Alemania).

Materiales y Procedimientos

El polvo de placebo que se uso comprendía 70/20/10% en peso de DPCC/Citrato de Sodio/Cloruro de Calcio y tenía las siguientes características: Dg = 6,7 nm; \rho = 0-06 9/cm^{3}; MMAD = 1,6 nm. Se obtuvieron las características aerodinámicas del tamaño de partícula primaria usando el tiempo de vuelo (AeroSizer/AeroDisperser) y se obtuvieron las características geométricas del tamaño de partícula usando la difracción láser (medida usando el dispersador de polvo en seco RODOS y el difractómetro láser HELOS, tal como se describe en el presente documento) operada a 1 y 2 bares (1 y 2 x 10^{5} N/m^{2}). Se obtuvieron las características del tamaño de partícula emitida usando la impactación en cascada de Andersen (análisis gravimétrico) operada a 28,3 L/min, para un volumen total de aire de 2 L. Se obtuvieron las características geométricas del tamaño de partícula usando la difracción láser (IHA/HELOS, Sympatec, NJ) operada a 60 L/min.

Radiomarcado del polvo

Se rellenó el polvo de placebo en un depósito que se cerró por un filtro de 0,2 \mum. Se rellenó una solución de ^{99m}Tc (0,5 ml de ^{99m}Tc en solución salina isotónica añadida a 100 mL de agua desionizada) en un nebulizador Pari Jet que se colocó en una cámara de secado. Se activó el nebulizador Pari Jet durante 3 min para nebulizar 1,5 ml de solución de ^{99m}Tc. Se secaron las partículas de ^{99m}Tc en esta cámara y se condujeron a través del depósito que contenía el polvo. Se controló la humedad en la cámara de marcado y nunca excedió de un 30% de humedad relativa.

Debido a la corta semivida del ^{99m}Tc, se llevó a cabo el marcado 2 a 4 horas antes de la inhalación. Se corrigió la actividad del polvo para la decadencia física del Tecnecio, con el fin de determinar la actividad real que estuvo disponible al comienzo de la inhalación.

Se obtuvo la distribución de tamaño aerodinámico de la partícula emitida del polvo postmarcado usando un impactador en cascada Andersen de 8 etapas (análisis gravimétrico) para verificar que el procedimiento de radiomarcado no afectó la distribución del tamaño de partículas.

Se rellenaron manualmente las cápsulas de tamaño 2 con 5 (\pm 1) mg del polvo radiomarcado. Se nombró cada cápsula y su peso rellenado y se registró el nivel de radioactividad. El sujeto tomó una cápsula y colocó ésta en el dispositivo inhalador/espirómetro inmediatamente antes del uso.

Metodología para la determinación del polvo en las regiones del pulmón

Se llevó a cabo la inhalación de las partículas porosas marcadas mientras el sujeto estaba sentado con su espalda frente a la cámara gamma. Tras la inhalación, se tomó una imagen de gammagrafía gamma mientras el sujeto estaba sentado derecho con su espalda de frente a la cámara. Se registró el tiempo de inhalación y el período de mantenimiento de la respiración. Se determinó el tamaño de los pulmones mediante un escaneo con ^{81}Kr. Se inhalo este gas radioactivo por el sujeto antes o al final del estudio.

A partir del escaneo de ventilación del Kriptón del sujeto, se determinó el contorno de los pulmones. Debido a que el sujeto estuvo sentado en la misma posición durante el escaneo de Kriptón y el estudio del ensayo de inhalación del polvo, existieron 4 regiones de interés (ROI) que se definieron: pulmón izquierdo, pulmón derecho, estómago y orofaringe (que incluye la parte superior de la tráquea).

Se copiaron estas 4 ROI en la imagen de la cámara gamma de la inhalación del polvo. Se definió la actividad de fondo en una región externa del pulmón del sujeto y se sustrajo píxel por píxel de la imagen completa. A continuación se determinó el número de cuentas para cada una de las 4 ROI. Se corrigieron estos números mediante un factor de atenuación para las regiones únicas. Tras esta corrección, se determinaron las cantidades relativas de deposición de partículas intratorácicas y la deposición de partículas extratorácicas.

Se obtuvo la equivalencia entre la distribución del tamaño de partículas másica y de radiación gamma, tal como se muestra en la Fig. 4. Se cargaron aproximadamente 5 mg de polvo en las cápsulas de tamaño 2. Se colocaron las cápsulas en un inhalador activado mediante la respiración bajo desarrollo del solicitante (inhalador AIR) y se actuaron. Los sujetos sanos inhalaron a través del inhalador con un caudal inspiratorio aproximado de 60 L/min (el caudal inspiratorio real varió de sujeto a sujeto durante un intervalo de 20 a 90 L/min, consistente con el intervalo normal de caudales inspiratorios en los seres humanos). 60 L/min es un buen caudal promedio y es el que se usó experimentalmente para imitar el caudal inspiratorio. Tal como se midió mediante un espirómetro, se obtuvo la imagen de deposición usando una cámara gamma. En la Fig. 5 se muestra el porcentaje de deposición del pulmón (en relación con la dosis nominal) obtenido a partir de diez sujetos. La deposición promedio del pulmón en relación con la dosis nominal fue del 59,0%.

Mediante este experimento, los Solicitantes confirmaron que se puede inhalar en los pulmones con elevada eficiencia el polvo altamente dispersable que comprende el fármaco usando un inhalador simple actuado mediante la respiración.

Ejemplo 4

Para demostrar que se pueden usar las mismas preparaciones de un polvo altamente dispersante que tenían excelentes propiedades de aerosolización a partir de un inhalador simple para dosificar una dosis sorprendentemente elevada en una inhalación única, los Solicitantes prepararon un polvo altamente dispersable y cargaron el polvo para obtener una dosis grande premedida (50 mg) o una dosis más pequeña premedida (6 mg). Las características del tamaño de partícula del polvo fueron como sigue: MMGD 10,6 \mum; \rho = 0,11 g/cm^{3}; MMAD = 3,5 \mum.

Se caracterizaron las distribuciones aerodinámicas del tamaño de partícula usando un separador por impacto líquido multietapa (MSLI) operado a 60 L/min. Se usaron cápsulas de tamaño 2 para la dosis de 6 mg y se usaron cápsulas de tamaño 000 para la dosis de 50 mg. La Fig. 6 muestra los resultados que comparan las dos distribuciones de tamaño de partícula obtenidas para las dosis de 6 y 50 mg. La fracciones de partícula fina < de 6,8 \mum en relación con la dosis total (FPF_{TD} < de 6,8 \mum) para las dosis de 6 y 50 mg fueron 74,4% y 75%, de manera respectiva.

Este experimento demostró que se puede dosificar una dosis sorprendentemente elevada en los pulmones con igual eficiencia que una dosis pequeña de fármaco combinando las propiedades de un polvo altamente dispersable con los procedimientos de la presente invención.

Ejemplo 5

Se produjeron como sigue partículas que comprendían L-Dopa y adecuadas para la inhalación. Se añadieron 2,00123 g de DPPC (Avanti Polar Lipids, Lote nº G160PC-25) a 2,80 L de etanol y se agitaron hasta disolver. Se añadieron 0,0817 g de L-Dopa (Spectrum, Lote 0Q0128, Laguna Hills, CA), 0,9135 g de Citrato de Sodio (Deshidratado) (Spectrum Lote NX0195), y 0,5283 g de Cloruro de Calcio (deshidratado) (Spectrum Lote NT0183) a 1,2 L de agua y se disolvieron. Se combinaron las soluciones añadiendo la solución acuosa a la solución de etanol y a continuación se dejaron agitar las soluciones hasta que la solución fue transparente. El porcentaje en peso de la formulación fue aproximadamente: 20% de L-Dopa, 50% de DPPC, 20% de Citrato de Sodio, 10% de Cloruro de Calcio.

A continuación se secó mediante pulverización la solución final en un secador Niro (Niro, Inc., Columbus, MD) usando un atomizador rotatorio y gas nitrógeno secante siguiendo las instrucciones del fabricante, usando las siguientes condiciones de secado: T_{entrada} = 120º C, T_{salida} = 54º C, Velocidad de Alimentación = 65 ml/min, Presión de nitrógeno = 38 mm de H_{2}O, Velocidad del Atomizador = 20.000 rpm (se usó un atomizador V24).

Las características de partícula resultantes fueron: Diámetro Aerodinámico Ponderado Medio (MMAD) = 2,141 \mum y Diámetro Geométrico Medio en Masa o Volumen (MMGD) = 10,51 \mum.

Bajo anestesia de Ketamina, seis ratas recibieron la administración pulmonar de la formulación descrita anteriormente (20/50/20/10 de L-Dopa/DPPC/Citrato de Sodio/Cloruro de Calcio).

En la Fig. 8 se muestran los resultados. Esta figura muestra los niveles en sangre de L-Dopa tras la administración mediante intubación oral o la administración directa en los pulmones mediante insuflación. Se midieron los niveles de L-Dopa usando en ambas HPLC. Los animales recibieron una inyección IP del inhibidor periférico de la decarboxilasa, carbi-dopa (200 mg/kg) 1 hora antes de la administración de la L-Dopa. Bajo anestesia de ketamina, se dividieron los animales en 2 grupos. En el primer grupo, se hicieron ayunar durante la noche los animales y se suspendió L-Dopa (8 mg) en solución salina que contenía metilcelulosa al 1% proporcionada mediante intubación oral. En el segundo grupo, se usó la insuflación para dosificar la formulación de L-Dopa directamente en los pulmones. Se sacaron muestras de sangre (200 M1) a partir de una cánula femoral colocada previamente en los siguientes momentos de tiempo: 0 (inmediatamente antes de la administración de la L-Dopa), 2, 5, 15, y 30 minutos tras la administración de la L-Dopa. El aumento en los niveles en sangre da la L-Dopa durante el tiempo que sigue a la administración oral fue modesto. En contraste, la administración en los pulmones produjo un gran y rápido aumento en los niveles de L-Dopa. Los niveles de L-Dopa en este grupo permanecieron elevados en relación con la dosificación oral a los 30 minutos después de la administración del fármaco. Se normalizaron los datos hasta una dosis de 8 mg/kg (la dosis total mediante intubación oral). Se presentan los datos como el promedio \pm SEM ng de los niveles de 1-Dopa/ml de sangre.

Ejemplo 6

Se prepararon partículas de ketoprofeno/DPPC/maltodextrina y se administraron in vivo.

Se obtuvo ketoprofeno (al 99,5%) de Sigma (San Luis, MO), dipalmitoil fosfatidil colina (DPPC) de Avanti Polar Lipids, (Alabaster, AL) y maltodextrina, M100 (Grain Processing Corp., Muscatine, IA).

Para preparar las soluciones de ketoprofeno/DPPC/Maltodextrina, se añadió maltodextrina (0,598 g) a 0,60 L de agua USP. Se añadió DPPC (0,901 g) a 1,40 L de etanol y se agitó hasta que se disolvió. Se combinaron las soluciones acuosas y de etanol dando como resultado una solución turbia, se usaron 500 ml de esta solución stock para cada prueba. En la Tabla 2 se describe la adición de ketoprofeno a la solución stock de DPPC/Maltodextrina.

Se usó un Niro Atomizer Portable Spray Dryer (Niro, Inc., Columbus, MD) para producir los polvos secos. El aire comprimido con presión variable (1 a 5 bares, (1 a 5 x 10^{5} N/m^{2})) impulsó un atomizador rotatorio (2.000 a 30.000 rpm) localizado por encima del secador. Se bombeó de manera continua la alimentación líquida de las soluciones de ketoprofeno/DPPC/maltodextrina, con velocidad variable (20 a 66 ml/min) mediante una bomba dosificadora electrónica (LMI, modelo nº A151-192s) al atomizador. Se midieron las temperaturas de entrada y salida. Se controló manualmente la temperatura de entrada; esta podría variarse entre 100ºC y 400ºC, con un límite de control de 5ºC. Se determinó la temperatura de salida mediante la temperatura de entrada y tales factores como las velocidades de alimentación del gas y el líquido: estas variaron entre 50ºC y 130ºC. Se unió estrechamente un contenedor al ciclón 6'' (0,15 m) para recoger el producto en polvo. En la Tabla 3 se proporcionan las condiciones de secado para cada solución, que muestra que se mantuvieron casi constantes las condiciones de secado a lo largo del estudio. En la Tabla 4 se proporcionan la recuperación total y el rendimiento para cada solución.

Se caracterizaron las partículas usando el Aerosizer (TSI, Inc., Amherst, MA) y el dispensador de polvo seco RODOS (Sympatec Inc., Princeton, NJ) según las instrucciones del fabricante. Para el RODOS, se midió el diámetro geométrico a 2 bares (2 x 10^{5} N/m^{2}). Se caracterizó también el material de la prueba nº 5 usando un Impactador en Cascad plegable Andersen (ACI, etapa 2, Andersen Inst., Sunyra, GA). Se examinaron las muestras usando un microscopio de barrido electrónico (SEM).

La Tabla 4 indica qué el aumento del % en peso de ketoprofeno conduce a una disminución en el rendimiento. La adición de ketroprofeno a la solución stock disminuye linealmente el rendimiento. Esto puede ser debido a una disminución en la temperatura de fusión para el DPPC cuando se mezcla con ketoprofeno, que lleva a la pérdida de rendimiento.

La Tabla 5 muestra que las partículas oscilaron en el diámetro entre 8,8 y 10,2 \mum (MMGD) y entre 2,65 y 3,11 (MMAD). Las partículas con MMAD más bajo fueron para el material cargado con 8,4% (prueba nº 5).

La Tabla 6 muestra los resultados de un estudio con Impactador Plegable Andersen (ACI, gravimétrico, n-2) del material de la prueba nº 5, el material cargado con 8,4%. Las FPF por debajo de 5,6 \mum y por debajo de 3,4 \mum son consistentes con los polvos respirables que son razonablemente respirables.

TABLA 2

2

TABLA 3

\vskip1.000000\baselineskip

3

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 4

\vskip1.000000\baselineskip

4

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 5

\vskip1.000000\baselineskip

5

TABLA 6

6

Se produjeron 350 mg de ketoprofeno al 8% en 60/40 de DPPC/maltodextrina tal como se ha descrito anteriormente y se administraron a 20 ratas Sprague Dawley. Se proporcionó a cada una de 8 ratas 7 mg de polvo mediante insuflación, y se proporcionó a cada una de 7 ratas 7 mg de polvo disuelto en etanol al 50% por vía oral. Se ajustaron los momentos temporales a 0, 5, 15, 30, 60, 120, 240, 360 y 480 minutos. Para t = 0 se ensayaron 4 animales sin dosificación. Para después de cada momento temporal, se tomaron las muestras a partir de 3 o 4 ratas. Se usó cada rata para 4 momentos temporales, con cada 3 o 4 animales en cuatro grupos. Se distribuyeron los animales como sigue: 3 animales, oral, 5, 30, 120, 360; 4 animales, insuflación, 15, 60, 240, 480. Se extrajo suficiente sangre en cada momento temporal para el ensayo de ketoprofeno en plasma. Se centrifugaron las muestras de sangre, se recogió el plasma y a continuación se congeló a -20º C antes del envío al laboratorio contratado para el análisis. El ensayo usado en este estudio tiene un límite de detección más bajo de 1,0 mg/ml. Se dosificaron las ratas con ketoprofeno mediante administración oral o pulmonar para determinar si la ruta pulmonar podría alterar el tiempo requerido para alcanzar la concentración máxima en el plasma. Los resultados muestran que la ruta de dosificación pulmonar conduce a una captación muy rápida que se produce a \leq de 10 minutos. Las ratas que recibieron dosis orales de ketoprofeno presentaron un comportamiento farmacocinético algo anómalo, siendo la biodisponibilidad relativa aproximadamente la mitad de la presentada por las ratas dosificadas mediante la ruta pulmonar. Este resultado fue inesperado ya que el ketoprofeno está disponible en un 90% por vía oral en el modelo humano. Esta anomalía para las ratas dosificadas por vía oral no invalida, sin embargo, la significación de lo anteriormente visto para las ratas dosificadas mediante la ruta pulmonar.

En la Tabla 7 se proporcionan los resultados. Se calcularon los promedios sólo con los valores estándar y los valores \rho. Se presentan también los resultados gráficamente en la Fig. 9-11, en la que la Fig. 9 muestra ambos conjuntos de datos, la Fig. 10 proporciona los resultados de la dosificación oral y la Fig. 11 muestra los resultados de la insuflación. Para la Fig. 9, se marcaron los puntos con \rho < 0,05 con "*" y se marcaron los puntos con \rho < 0,01 con "**". Para las Figs. 10 y 11, se llevó a cabo el AUC (el área bajo la curva) mediante integración numérica de la curva con interpolación suave.

A t = 0, todas las ratas mostraron los niveles de ketoprofeno por debajo del límite de detección para el ensayo. A partir de t = 5 min a t = 60 min, las ratas insufladas tuvieron niveles de ketoprofeno en plasma significativamente mayores. A t = 120 min y t = 240 min, los niveles de ketoprofeno en plasma de los dos grupos fueron estadísticamente equivalentes. A t = 360 min y t = 480, los niveles de ketoprofeno en plasma para ambos grupos se aproximaron al límite de detección para el ensayo.

La relación de los AUC para las ratas insufladas frente a las dosificadas por vía oral fue aproximadamente de 2. Debido a que las concentraciones de ketoprofeno en plasma en los momentos puntuales iniciales también fueron estadísticamente significativas.

Para las ratas insufladas se produjo claramente < de 15 min y para las ratas dosificadas por vía oral se produjo entre los 15-60 min. Debido al gran error estándar y a los niveles en plasma relativamente bajos para este grupo, no es posible determinar de manera apropiada el tiempo necesario.

La administración pulmonar dio como resultado que se produjera muy rápidamente (< 15 min), en comparación con la dosificación oral (t = 15 a 60 min).

Las ratas insufladas mostraron mayor biodisponibilidad en comparación con las ratas dosificadas por vía oral. Esto es inesperado ya que los estudios previos han demostrado que el ketoprofeno tiene una biodisponibilidad consistentemente alta (> del 90%) en dosis humanas cuando se dosifica por vía oral, por vía subcutánea o por vía rectal. Debido a que es bien conocido el comportamiento farmacocinético del ketoprofeno dosificado por vía oral, los resultados anómalos que se ven aquí para el grupo dosificado por vía oral no invalidad los resultados que se ven para el grupo con insuflación.

TABLA 7

7

Ejemplo 7

Se emplearon los siguientes procedimientos e instrumentación experimentales para determinar las características de las partículas que incluyen L-DOPA y adecuadas para la dosificación pulmonar.

Se analizó el diámetro aerodinámico usando el AeroDisperser y el Aerosizer API (TSI, Inc, St. Paul, MN) siguiendo los procedimientos estándar (Alkermes SOP con nº MS-034-005). Se introdujo el polvo de la muestra y se dispersó en el AeroDisperser y a continuación se aceleró a través de una boquilla en el Aerosizer. Se llevó a cabo la medida directa del tiempo de vuelo para cada partícula en el Aerosizer, que fue dependiente de la inercia de la partícula. A continuación se tradujo la distribución del tiempo de vuelo en la en la distribución aerodinámica del tamaño de partícula basado en masa usando un equilibrio de fuerzas basado en la ley de Stokes.

Se determinó el diámetro geométrico usando una técnica de difracción láser (Alkermes SOP con nº MS-021-005). El equipo estuvo constituido por un difractómetro HELOS y un dispersador RODOS (Sympatec, Inc., Princeton, NJ). El dispersador RODOS aplica una fuerza de cizalladura a una muestra de partículas, controlada por la presión del regulador del aire comprimido de entrada. Se recogió el viaje de las partículas dispersas a través de un haz láser en el que se produjo el modelo de luz difractada resultante mediante una serie de detectores. A continuación se tradujo el modelo de difracción del conjunto en una distribución del tamaño de partícula basada en volumen usando el modelo de difracción Fraunhofer, en función de la luz difractada de las partículas más pequeñas a los mayores ángulos.

Se evaluaron las propiedades aerodinámicas de los polvos dispersos procedentes del dispositivo inhalador con un Impactador en Cascada MkII Anderson de 2 etapas (Anderson Instruments, Inc., Smyrna, GA). El instrumento estaba constituido por dos etapas que separan las partículas del aerosol en función del diámetro aerodinámico. En cada etapa, la corriente del aerosol pasa a través de un conjunto de boquillas y separadores por impacto sobre la correspondiente placa de impacto. Las partículas que tienen una inercia suficientemente pequeña continúan con la corriente de aerosol hasta la siguiente etapa, mientras que las partículas restantes impactarán sobre la placa. En cada etapa sucesiva, el aerosol pasa a través de las boquillas a una velocidad mayor y se recogen sobre la placa las partículas aerodinámicamente más pequeñas. Después que pasa el aerosol a través de la etapa final, un filtro recoge las partículas más pequeñas que restan.

Antes de determinar la carga de fármaco en el interior de un polvo AIR, tenía que separarse en primer lugar el fármaco de los excipientes en el interior del polvo. Se desarrolló una técnica de extracción para separar la L-Dopa del excipiente DPPC. En primer lugar se disolvieron las partículas en cloroformo al 50%/metanol al 50%. Se eliminó el residuo de L-Dopa insoluble y se lavó con el mismo sistema solvente y a continuación se solubilizó en ácido clorhídrico 0,5 M. Se confirmó el DPPC con L-DOPA para determinar la recuperación. Se inyectaron las muestras en un cromatógrafo líquido de alta resolución en fase inversa (HPLC) para el análisis.

Se consiguió la separación usando una columna C18 Waters Symmetry de 5 \mum (150.mm x 4,6-mm DI). Se mantuvo la columna a 30ºC y se mantuvieron las muestras a 25ºC. El volumen de inyección fue de 10 \muL. Se preparó la fase móvil a partir de metanol al 2,5% y solución acuosa al 97,5% (10,5 g/L de ácido cítrico, 20 mg/L de EDTA, 20 mg/L de sal de sodio monohidrato del ácido 1-octanosulfónico). Se agitó de manera continua la fase móvil sobre una placa de agitar y se desgasificó mediante un sistema de desgasificación en línea Waters. Se eluyó la L-Dopa bajo condiciones isocráticas. Se llevó a cabo la detección usando un conjunto detector ultravioleta a una longitud de onda de 254 nm.

Debido a que la dosis oral única promedio de L-Dopa oscila generalmente entre 100-150 mg, se llevaron a cabo los experimentos para preparar partículas adecuadas para la inhalación que incluyeron cargas altas de L-Dopa. Se estudiaron formulaciones con un 20% y un 40% de carga de L-Dopa. Se incluyó también carbidopa, un inhibidor de la decarboxilasa que se proporciona en conjunción con L-Dopa para evitar la decarboxilación periférica, a una relación 4:1 peso/peso (p/p) en alguna de las formulaciones. La formulación óptima estuvo constituida por L-Dopa y/o carbidopa, citrato de sodio al 20% (p/p), y cloruro de calcio al 10% (p/p), y la dipalmitoil fosfatidil colina restante (DPPC).

En la Tabla 8 se resumen los detalles de las formulaciones y las propiedades físicas de las partículas obtenidas. Se midió el tamaño aerodinámico o el diámetro aerodinámico medio ponderado (MMAD) con un Aerosizer, y se determinó el tamaño geométrico o el diámetro geométrico medio ponderado (volumen) (MMGD) mediante difracción láser, y se midió la fracción de partícula fina (FPF) usando un Impactador en Cascada Andersen de 2 etapas. Tal como se muestra en la Fig. 12 y mediante las relaciones MMGD de la Tabla 8, los polvos fueron independientes del caudal. Se empleó la micrografía de barrido de electrones para observar las partículas.

TABLA 8

8

Pareció que se preservaba la integridad del proceso a través de L-Dopa mediante la formulación y el procedimiento de secado mediante pulverización. Se extrajo la L-Dopa a partir de los polvos de L-Dopa y se analizó mediante HPLC en fase inversa. No se detectaron impurezas en los polvos de L-Dopa (Fig 13A); los picos iniciales eluidos alrededor de los 1-2 minutos son debidos al solvente tal como se ha visto a partir de la Fig. 13B que es una muestra blanco que no contiene L-Dopa. La pureza de la L-Dopa recuperada a partir de las partículas fue del 99,8% y 99,9% de manera respectiva para las partículas cargadas con el 20% y el 40%.

Para determinar la carga de L-Dopa dentro del polvo, se separó en primer lugar la L-Dopa a partir de los excipientes en la formulación y a continuación se analizó mediante HPLC en fase inversa. En la Tabla 9 se proporcionan los resultados de recuperación de la L-Dopa a partir de los polvos y los cálculos de la carga final. Tanto las recuperaciones de extracción como la determinación de la carga fueron satisfactorias. La carga determinada del fármaco fue aproximadamente el 87% de la carga nominal. Tal como se usa en el presente documento, el término "dosis nominal" se refiere a la masa total de agente bioactivo disponible para la administración. Tal como se usa en el presente documento, el término "dosis nominal" se refiere a la masa total de agente bioactivo que está presente en la masa de partículas dirigidas a la administración y representa la cantidad máxima de agente bioactivo disponible para la administración.

TABLA 9

9

Ejemplo 8

Se llevaron a cabo las determinaciones de los niveles de L-Dopa en plasma siguientes, inyección IV, intubación oral, o insuflación en los pulmones. Se administró carbidopa generalmente para asegurar que la actividad de la decarboxilasa periférica está completamente amortiguada en este ejemplo, los animales recibieron una inyección intraperitoneal (IP) del inhibidor de la decarboxilasa periférica carbidopa (200 mg/kg) 1 hora antes de la administración de la L-Dopa. Bajo anestesia de ketamina, se dividieron los animales en 3 grupos. En el primer grupo de animales, se suspendió la L-Dopa (2 mg) en solución salina que contenía metilcelulosa al 1% y ácido ascórbico al 1% y se proporcionó mediante intubación oral. En el segundo grupo, se usó una técnica de insuflación para la administración pulmonar de partículas AIR cargadas con L-Dopa (20% de densidad de carga). Se usó un laringoscopio para visualizar la epiglotis de la rata y se insertó el dispositivo de insuflación de punta enromada (dispositivo de dosificación de polvo mediante insuflación PennCentury) en las vías aéreas. Se usó un bolo de aire (3 cc), procedente de una jeringa unida, para dosificar el polvo precargado procedente de la cámara del dispositivo en los pulmones del animal. Se dosificaron un total de 10 mg de polvo (2 mg de L-Dopa). En el tercer grupo, se usó una cánula femoral previamente colocada para dosificar un bolo (2-3 segundos) de L-Dopa (2 mg). Se sacaron muestras de sangre (200 \muL) de cada animal usando la cánula femoral en los siguientes momentos temporales: 0 (inmediatamente antes de la administración de la L-Dopa), 2, 5, 15, 30, 60, 120, y 240 minutos a continuación de la administración de la L-Dopa. Se procesaron todas las muestras para la determinación de la L-Dopa usando HPLC.

En las Figs 14A y 14B se muestran los resultados del estudio de farmacocinética usando el procedimiento descrito. En la Fig. 14A se representan los resultados de una comparación de la dosificación pulmonar de la L-Dopa con la administración oral. Tras la insuflación, se vieron los niveles punta de L-Dopa en plasma en el momento temporal más temprano medido (2 minutos) y comenzaron a disminuir a los 15 minutos de la administración aunque siguieron siendo elevados, en relación con la administración oral, hasta los 120 minutos. En contraste, la administración oral de L-Dopa dio como resultado un aumento más gradual en los niveles de L-Dopa en plasma, que alcanzaron la punta a los 15-30 minutos tras la administración, y a continuación disminuyeron gradualmente durante las siguientes 1-2 horas.

Se compararon también las dosificaciones intravenosa, oral y pulmonar. En la Fig. 14B se muestran los resultados. Este panel representa los mismos datos presentados en la Fig. 14A con la adición del grupo de administración IV que permite comparaciones directas de los niveles de L-Dopa en plasma obtenidos siguiendo las tres rutas de administración (pulmonar, oral y IV). Se presentan los datos como la media ± SEM \mug de los niveles de L-Dopa/mL de sangre. Los niveles de L-Dopa en plasma aumentaron rápidamente tras la administración intravenosa (IV). Se vieron los niveles más altos de L-Dopa a los 2 minutos y disminuyeron rápidamente a partir de ahí.

Se estimó la biodisponibilidad llevando a cabo los cálculos del área bajo la curva (AUC). Durante el curso del tiempo completo del estudio (0-240 minutos), la biodisponibilidad relativa (en comparación con la IV) de la L-Dopa pulmonar fue aproximadamente del 75% en comparación con un 33% para la L-Dopa oral. La biodisponibilidad relativa de la L-Dopa pulmonar a los 15 min y a los 60 min después de la administración fue del 38% y del 62%, mientras que la de la L-Dopa oral fue del 9% y del 24%, de manera respectiva.

Ejemplo 9

Se llevó a cabo también la evaluación farmacodinámica de las ratas que recibieron la L-Dopa. Las ratas recibieron inyecciones unilaterales de la neurotoxina 6-OHDA en el haz del prosencéfalo medio. A continuación se seleccionaron las ratas para asegurar la reducción satisfactoria de la dopamina estriada usando un paradigma de cambio inducido por apomorfina. Comenzando dos semanas después de la cirugía, se ensayaron los animales semanalmente durante tres semanas para el comportamiento de rotación inducido por apomorfina. Para este ensayo, los animales recibieron una inyección IP de apomorfina (0,25 mg/kg para el primer ensayo y 0,1 mg/kg para los siguientes dos ensayos) y se colocaron en un cubo cilíndrico de Plexiglass. Se contó cada rotación de 360 grados durante 30 minutos y sólo se usaron aquellos animales que presentaron > de 200 rotaciones/30 minutos (12/30 ratas lesionadas) en el ensayo de comportamiento.

Se estimularon las ratas lesionadas con varias tareas motoras tras la administración de la L-Dopa. Los datos de los estudios (tarea de colocación, tarea de braceo, akinesia) enfatizaron de manera adicional la ventaja de la dosificación pulmonar sobre la dosificación oral.

En un ensayo, se ensayaron los animales que aprueban el estímulo de apomorfina usando una "tarea de colocación". Antes de cada día de ensayo, los animales recibieron una inyección IP del inhibidor de la decarboxilasa periférica carbidopa (200 mg/kg) tal como se ha descrito anteriormente. A continuación, los animales recibieron L-Dopa oral (0, 20 o 30 mg/kg) o L-Dopa pulmonar (0, 0,5, 1,0 o 2,0 mg de L-Dopa) y se ensayaron 15, 30, 60 y 120 minutos después. A lo largo del ensayo con dosificación oral y pulmonar de L-Dopa, cada animal recibió casi todas las combinaciones de fármaco posibles de una manera aleatorizada.

La "tarea de colocación" farmacodinámica requiere que los animales realicen un movimiento de la extremidad delantera en respuesta a un estímulo sensorial. Se mantuvieron los animales de tal manera que sus extremidades no estuvieran soportadas. A continuación se alzaron hasta el lateral de una mesa de forma que sus cuerpos estuvieran paralelos al borde de la mesa. Cada rata realizó 10 ensayos consecutivos con cada extremidad delantera, y se registró el número total de veces que la rata colocó su extremidad delantera en la parte superior de la mesa.

En las Figs. 15A y 15B, se muestran los resultados de los ensayos d una "tarea de colocación". En la línea base (t = 0, inmediatamente antes de la administración de la L-Dopa), los animales realizaron casi perfectamente esta tarea con la extremidad sin afectar, produciendo más de 9/10 respuestas correctas. En contraste, los animales estuvieron marcadamente desequilibrados en su capacidad para llevar a cabo la misma tarea con la extremidad desequilibrada, produciendo aproximadamente 1 respuesta correcta sobre los 10 ensayos.

La L-Dopa oral (Fig. 15A) produjo una mejora relacionada con la dosis en el comportamiento con la extremidad desequilibrada, En la dosis más alta ensayada (30 mg/kg), se mejoró el comportamiento, en relación con el control salino, dentro de los 30 minutos y se produjeron las puntas entre las 1-2 horas después de la administración del fármaco. La dosis más baja (20 mg/kg) mejoró también ligeramente el comportamiento, con efectos máximos a los 60 minutos y comportamiento estable a partir de ahí. No se señalaron cambios tras la administración del control salino.

En contraste con la administración oral, el comportamiento en la "tarea de colocación" mejoró rápidamente tras la dosificación pulmonar de la L-Dopa, tal como se ve en la Fig. 15B. A la dosis más alta ensayada, se produjeron mejoras significativas dentro de los 10 minutos, con beneficios máximos observados dentro de los 15-30 minutos (en oposición a las 1-2 horas con la administración oral). Estos efectos estuvieron relacionados con la dosis, viéndose mejoras significativas con dosis tan bajas como 0,5 mg de L-Dopa. En comparación a la recuperación que se muestra con la dosificación oral, se observaron mejoras en el comportamiento con dosis totales marcadamente más bajas usando la ruta pulmonar. Por ejemplo, la extensión de la recuperación con 30 mg/kg de L-Dopa proporcionada por vía oral fue comparable a la recuperación observada con 1 mg de L-Dopa proporcionada mediante la ruta pulmonar (señalar que 1 mg de L-Dopa pulmonar es equivalente a aproximadamente 3 mg/kg, aportando que el peso corporal de los animales fue aproximadamente de 300 g). De acuerdo con esto, cuando se normalizaron las dosis de L-Dopa por peso corporal, esto representó casi una diferencia de 10 veces en el fármaco necesario para producir una eficacia equivalente.
Finalmente, la persistencia de las mejoras en el comportamiento fue comparable usando las dos rutas de dosificación.

En las Figs 16A y 16B se muestran los resultados de un ensayo de braceo. Se llevó a cabo este ensayo usando los mismos animales y el mismo tiempo tal como en el ensayo de la "tarea de colocación" descrito anteriormente. Se colocaron las ratas sobre una superficie de acero inoxidable lisa y se empujaron suavemente 90 cm a aproximadamente 20 cm/segundo. Se registró el número de etapas en que la rata saltó con la extremidad anterior en el lateral hacia el que la rata se mueve. Cada ensayo incluyó el movimiento de la rata 2 veces en cada dirección.

Los animales demostraron un profundo desequilibrio en su capacidad para llevar a cabo esta tarea con la extremidad desequilibrada produciendo aproximadamente 3 respuestas en comparación con aproximadamente 7 con la extremidad sin afectar, tal como se ve en la Fig. 16A. De nuevo, la administración oral mejoró el comportamiento en esta tarea de una manera relacionada con la dosis. La administración de 30 mg/kg (aproximadamente 10 mg de L-Dopa) mejoró el comportamiento dentro de los 30 minutos. Se observaron los efectos máximos dentro de los 60 minutos y permanecieron estables a partir de ahí. Una dosis más baja de L-Dopa oral (20 mg/kg o aproximadamente 7 mg de L-Dopa) mejoró ligeramente el comportamiento. De nuevo, la administración del control salino no afectó el comportamiento.

En contraste con la administración oral, el comportamiento en esta tarea mejoró rápidamente tras la administración pulmonar de L-Dopa, tal como se muestra en la Fig. 16B. Se observaron mejoras significativas dentro de los 10 minutos, con puntas beneficiosas observadas dentro de los 15-30 minutos (en oposición a los 30-60 minutos con la administración oral). Estos efectos estuvieron relacionados con la dosis, con mejoras modestas, pero estadísticamente significativas, observadas con dosis tan bajas como 0,5 mg (equivalentes a aproximadamente 1,5 mg/kg). Así como el resto de ensayos funcionales, se consiguió la mejora en el comportamiento después que se produce la L-Dopa pulmonar a dosis por debajo de aquellas necesarias para conseguir una magnitud similar del efecto tras la dosificación por vía oral.
Finalmente, fue comparable la persistencia de las mejoras del comportamiento usando las dos rutas de dosificación.

Se llevó a cabo también un estudio farmacodinámico funcional de akinesia. En las Figs. 17A y 17B se muestran los resultados. Se llevó a cabo este ensayo usando los mismos animales y el mismo tiempo tal como en los dos ensayos precedentes. En esta tarea, se mantuvo el animal de tal manera que este permaneció sobre una extremidad anterior y se le permitió moverse por si mismo. Se registró el número de saltos realizados por la rata con la extremidad anterior mientras la rata estaba de pie sobre ésta durante un ensayo de 30 segundos para cada extremidad anterior.

Tal como se vio con los ensayos de colocación y braceo, los animales demostraron un profundo desequilibrio en su capacidad para llevar a cabo la tarea de akinesia con la extremidad desequilibrada. Mientras que los animales realizaron aproximadamente 17 etapas con la extremidad normal, hicieron menos de la mitad de este número con la extremidad desequilibrada (intervalo = 0-10 etapas). La administración oral (Fig. 17A) mejoró el comportamiento sobre esta tarea de una manera relacionada con la dosis. La administración de 30 mg/kg (aproximadamente 10 mg de L-Dopa) mejoró el comportamiento dentro d los 30 minutos y se observaron los efectos máximos dentro de los 60 minutos. Una dosis más baja de L-Dopa oral (20 mg/kg o aproximadamente 6,8 mg de L-Dopa) produjo el mismo modelo de recuperación aunque la magnitud absoluta de la mejora fue ligeramente más baja que la observada con la dosis mayor de L-Dopa. El comportamiento permaneció estable entre los 60 y los 120 minutos después de la administración de ambas dosis. La administración del control salino no afecta el comportamiento.

En contraste con la administración oral, el comportamiento sobre esta tarea mejoró rápidamente tras la administración pulmonar de L-Dopa, tal como se representa gráficamente en la Fig. 17B. Se observaron mejoras significativas dentro de los 10 minutos, con puntas beneficiosas observadas dentro de los 15-30 minutos (en oposición a los 60 minutos con la administración oral). Estos efectos fueron mejoras estadísticamente significativas relacionadas con la dosis (p < 0,05) observadas con dosis tan bajas como 1,0 mg. Así como en el resto de ensayos funcionales, se consiguió la mejora en el comportamiento después que se produjera la L-Dopa pulmonar a dosis por debajo de aquellas necesarias para conseguir una magnitud similar del efecto tras la dosificación por vía oral. Finalmente, fue comparable la persistencia de las mejoras en el comportamiento usando las dos rutas de dosificación.

\global\parskip0.900000\baselineskip

Se ensayaron también los animales en un ensayo de rotación farmacodinámica estándar conocido por ser una medida sensible y fiable de la actividad de la dopamina en el cerebro. Para este ensayo, los animales recibieron L-Dopa oral (30 mg/kg o aproximadamente un total de 10 mg) o L-Dopa pulmonar (un total de 2 mg). Se escogieron estas dosis para este ensayo debido a que representan las dosis de L-Dopa que muestran producir una eficacia máxima en los ensayos funcionales previos. Tras la dosificación, se colocaron los animales en un cubo cilíndrico de Plexiglas. Se contó cada rotación de 360 grados y se agruparon en lotes de 5 minutos durante un período de ensayo de 120 minutos. Se ensayaron también los animales para el comportamiento de rotación con y sin pretratamiento con carbidopa.

Todos los animales usados en estos estudios recibieron inyecciones unilaterales de 6-OHDA, una neurotoxina específica para la dopamina de las neuronas en el cerebro. Debido a que las reducciones de dopamina son unilaterales, el lado sin inyectar permanece intacto y es capaz aún de responder a los cambios en la actividad de la dopamina. Cuando se inyectaron estos animales con un agonista de la dopamina (es decir, L-Dopa), se estimuló se estimuló la actividad de la dopamina en el cerebro preferentemente en el lado intacto. Esto dio como resultado una estimulación asimétrica de la actividad motora que se manifestó como una vuelta al comportamiento rotacional. El comienzo y número de rotaciones proporcionó una medida del curso del tiempo así como de la extensión de la actividad aumentada de la dopamina.

En la Fig. 18 se muestran los resultados. La administración por vía oral de la L-Dopa produjo un marcado comportamiento de rotación en la dirección de las agujas del reloj que fue modesto durante los primeros 10-15 minutos después de la administración de la L-Dopa (< de 5 rotaciones/animal). Durante los siguientes 20 minutos, aumentó de manera marcada el número de rotaciones, con niveles punta que se produjeron aproximadamente a los 30 minutos tras la L-Dopa indicando un aumento en la actividad de la dopamina en el estriado intacto del cerebro. Durante los siguientes 90 minutos, el número de rotaciones disminuyó gradualmente, pero esta disminución, relativa a los niveles punta, no alcanzó significación estadística (p > 0,05).

En contraste con la administración oral, la dosificación pulmonar de L-Dopa aumentó rápidamente el comportamiento de rotación indicando una conversión mucho más rápida de la L-Dopa en dopamina en el estriado intacto, Las rotaciones en este grupo fueron mayores de 3 veces en comparación con las producidas mediante la dosificación por vía oral dentro de los primeros 10-15 minutos. Los números de rotaciones aumentaron ligeramente, tuvieron un máximo a los 25-30 minutos, y permanecieron relativamente estables a partir de ahí. Aunque se vio una tendencia hacia el aumento en las rotaciones en relación con la dosificación por vía oral, 120 minutos después de la dosificación, no alcanzó esta significación estadística (p > 0,05). Se eliminó virtualmente el comportamiento de rotación en los animales que no recibieron pretratamiento con carbidopa (no se muestran los datos).

Ejemplo 10

El objetivo del siguiente experimento es ensayar la biodisponibilidad relativa de diversas composiciones que comprenden al menos una partícula vehículo y de manera opcional, un agente. A no ser que se indique otra cosa, cuando se usaron partículas secas mediante pulverización, se prepararon siguiendo las etapas de los Ejemplos anteriores. Las características de las partículas preparadas caen dentro de los intervalos anteriormente descritos. En la Tabla 10 a continuación, se ajustan las formulaciones.

Se llevaron a cabo los ensayos usando diversas formulaciones de salmeterol. A no ser que se indique otra cosa, se usó xinafoato de salmeterol en la preparación de las partículas. Dos de dichas formulaciones son la Formulación 1 (F1) y la Formulación 2 (F2) en la Tabla 10. F1 estuvo comprendido por DPPC al 69%/Citrato de Sodio al 20%/Cloruro de Calcio al 10%/salmeterol al 1%: F2 estuvo comprendido por DPPC al 29,5%/DPPE al 29,5%/lactosa al 20%/citrato de Sodio al 20%/salmeterol al 1%; se prepararon formulaciones de F1 y F2 sin salmeterol. Se usaron dos controles, SX1 y SX2 que contenían salmeterol en los ensayos F1 y F2 del experimento, de manera respectiva.

\global\parskip1.000000\baselineskip

TABLA 10

10

Para preparar la solución presecada mediante pulverización de F1, se disolvieron 200 mg de citrato de sodio y 100 mg de cloruro de calcio en 300 ml de agua, se disolvieron 690 mg de DPPC y 10 mg de salmeterol en 700 ml de EtOH. Se combinaron las dos soluciones para formar 1 litro de solución, EtOH al 70%/agua al 30%, 1 g/litro de sólidos.

Para preparar la solución presecada mediante pulverización de F2, se disolvieron 200 mg de citrato de sodio y 200 mg de lactosa en 300 ml de agua. Se disolvieron 295 mg de DPPC, 295 mg de DPPE y 10 mg de salmeterol en 700 ml de EtOH. Se combinaron las dos soluciones para formar 1 litro de solución, EtOH al 70%/agua al 30%, 1 g/litro de sólidos.

Las soluciones presecadas mediante pulverización fueron secadas mediante pulverización tal como se ha descrito anteriormente produciendo partículas secas usadas en el experimento a continuación.

Ejemplo 11

Se prepararon para la administración las formulaciones de partículas secas (partículas AIR) producidas anteriormente. Se colocaron las partículas AIR, en este caso F1 y F2 secas mediante pulverización, sin salmeterol, en la cápsula y se pesaron. A partir de ahí, se colocaron los compuestos activos deseados (F1, F2) sobre la parte superior de las partículas AIR y se registró el peso. De manera específica, se colocó la formulación F-1 con la formulación F1 sin salmeterol y se colocó la formulación F-2 con la formulación F2 sin salmeterol. La masa final de los contenidos de la cápsula totalizó 1,0 mg. Se cerró la cápsula y se mezclaron los contenidos volteando la cápsula repetidamente. Este proceso produjo una "mezcla" en la cápsula que se administró en estos experimentos.

Se prepararon las formulaciones de ensayo Serevent®, Serevent® 1 y Serevent® 2 como compuesto activo.
Serevent® es una marca comercial registrada de Glaxo Wellcome, Research Triangle, N. C. Es una formulación de xinafoato de salmeterol como forma racémica de la sal de salmeterol del ácido 1-hidroxi-2-naftoico. El componente activo de la formulación es base de salmeterol, un broncodilatador beta_{2}-adrenérgico altamente selectivo. El nombre químico del xinafoato de salmeterol es 1-hidroxi-2-naftalencarboxilato de 4-hidroxi-\alpha^{1}-[[[6-(4-fenilbutoxi)hexil]amino]metil]-1,3-bencenodimetanol.

Se siguió de manera general el procedimiento anterior para rellenar la cápsula. Sin embargo, en las formulaciones de ensayo usando Serevent® 1 y Serevent® 2, no se usaron partículas AIR. En vez de esto, se colocó en primer lugar polvo de lactosa micronizada, y se registró el peso. A partir de ahí, se colocó Serevent® sobre el polvo de lactosa. Tal como anteriormente, la masa final de los contenidos de la cápsula totalizó 1,0 mg. Se cerró la cápsula y se mezclaron los contenidos volteando la cápsula repetidamente. Este proceso produjo una "mezcla" en la cápsula. Finalmente, se usaron en este experimento SX1 y SX2, dos controles que contenían salmeterol, en los cuales se mezcló el Serevent® con las partículas AIR sin salmeterol (vehículos). Se colocaron las partículas AIR, en este caso, partículas F-1 sin salmeterol, en primer lugar en la cápsula, y se registró el peso. A partir de ahí, se colocó el Serevent® sobre las partículas AIR. Tal como anteriormente, la masa total de los contenidos de la cápsula fue 1,o mg. Se cerró la cápsula y se mezclaron los contenidos mediante volteo de la cápsula repetidamente. Este proceso produjo una "mezcla" en la cápsula que se administró en estos experimentos.

Ejemplo 12

Se ha usado un procedimiento de pletismografía corporal completa para evaluar la función pulmonar en las cobayas. Se administraron a los animales anestesiados las formulaciones de ensayo mediante insuflación intratraqueal. Este sistema permitió que se estimulara repetidamente durante el tiempo a las cobayas con metalocolina proporcionada mediante nebulización. Se usó de manera específica PenH (pausa mejorada), una medida calculada de la resistencia de las vías aéreas basada en los parámetros de flujo, como marcador de protección de la broncoconstricción inducida por la metalocolina.

De manera específica, el sistema usado fue el sistema del pletismógrafo sin restringir de cuerpo completo BUXCO con el software de función pulmonar BUXCO XA (BUXCO Electronics, Inc., Sharon, CT). Se describe este protocolo en Silbaugh y Mauderly ("Noninvasive Detection of Airway Constriction in Awake Guinea Pigs", American Physiological Society, 84: 1666-1669 (1984) y Chog y col., "Measurements of Bronchoconstriction Using Whole-Body Plethysmograph: Comparison of Freely Moving Versus Restrained Guinea Pigs", Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 39 (3):163-168 (1998)). Se midieron los valores de la línea base de la función pulmonar (hipersensibilidad de las vías aéreas) antes de cualquier tratamiento experimental. A continuación se evaluó la hipersensibilidad de las vías aéreas en respuesta a la solución salina y a la metacolina en diversos momentos temporales (2-3, 16, 24 y 42) tras la administración de las formulaciones de salmeterol. Se calculó la PenH promedio a partir de los datos recogidos entre los 4 y los 9 minutos tras el estímulo con solución salina o metacolina. Se calculó el porcentaje de PenH de la línea base en cada momento temporal para cada animal experimentado. Se promediaron posteriormente los valores de los animales que recibieron la misma formulación para determinar la respuesta media del grupo (\pm el error estándar) en cada momento temporal. Se obtuvieron machos de cobayas Hartley de Elm Hill Breeding labs (Chelmsford, MA). Se transfirió la cantidad de polvo (1 miligramo en una cápsula) en el dispositivo de insuflación de la cámara de muestra del insuflador para las cobayas, Penn Century (Philadelphia, PA). Se insertó el tubo de dosificación del insuflador a través de la boca en la tráquea y el avance hasta la extremidad del tubo fue aproximadamente de un centímetro a partir de la carina (primera bifurcación). El volumen de aire usado para dosificar el polvo procedente de la cámara de muestra del insuflador fue de 3 mL, dosificado desde una jeringa de 10 mL. Con el fin de maximizar la dosificación del polvo en la cobaya, se recargó la jeringa y se descargó dos veces más para un total de tres descargas de aire por dosis de polvo. Se llevaron a cabo estímulos de metacolina en los momentos temporales 2-3, 16 y 24 tras la administración del polvo.

Se repitieron los ensayos usando los ingredientes de la formulación y en la Tabla 11 a continuación, se ajustan las cantidades.

11

Ejemplo 13

En una experimento, se siguieron los procedimientos del Ejemplo 12. Se administraron a los animales Las formulaciones F-1 (0,5), F-1 (1,0), F-1 (2,0), SX-1 (0,5) y SX-2 (1,0) que se describen en la Tabla 11. La serie de formulaciones F-1 contiene salmeterol, DPPC, citrato de sodio y cloruro de calcio. Usando parámetros de flujo, se calculó PenH (pausa mejorada o medida de la resistencia de las vías aéreas) y se registró para cada animal. Los animales se observaron y ensayaron durante 25 horas. Los resultados se muestran en la Fig. 19. Las formulaciones SX contienen Serevent^{TM}, una forma comercialmente disponible del salmeterol. Las partículas AIRE que contienen salmeterol (serie F-1 en las Tablas 10 y 11) se comparan favorablemente con las formulaciones que contienen Serevent (SX1 (0,5) y SX2 (1,0) en la Tabla II cuando se mezclan con las partículas AIRE sin salmeterol (denominada a veces como blancos o partículas placebo). Las formulaciones F1 por lo general muestran menos resistencia en las vías aéreas que las formulaciones SX. Además, todas las formulaciones F-1 mostraron consistentemente menos resistencia en las vías aéreas que el SX-1 (0,5). Comenzando a aproximadamente 10 horas tras la administración, todas las formulaciones F-1 mostraron una menor resistencia de las vías aéreas significativa y mantenida cuando se compara con una cualquiera de SX-1 o SX-2,

Ejemplo 14

En otro experimento, siguiendo los procedimientos del Ejemplo 12, se administraron a los animales las formulaciones F-2 (0,5), F-2 (1,0), F-2 (2,0), SX-1 (0,5) y SX-2 (1,0) que se describen en la Tabla 11. La serie de formulaciones F-2 contiene salmeterol, DPPC, DPPE, citrato de sodio y lactosa. Usando parámetros de flujo, se calculó PenH (pausa mejorada o medida de la resistencia de las vías aéreas) y se registró para cada animal. Los animales se observaron y ensayaron durante 25 horas. Los resultados se muestran en la Fig. 20. Las formulaciones SX contienen Serevent, la forma comercialmente disponible de salmeterol. Las partículas AIRE que contienen salmeterol (serie F-2 en las Tablas 10 y 11) comparan favorablemente las formulaciones que contienen Serevent (SX1(0,5) y SX2 (1,0) en la Tabla 11) cuando se mezcla con las partículas AIRE sin salmeterol (denominada a veces como blancos o partículas placebo). Las formulaciones F-2 muestran por lo general menos resistencia en las vías aéreas que las formulaciones SX. También, todas las formulaciones F-2 mostraron consistentemente menos resistencia en las vías aéreas que SX-1 (0,5).

Ejemplo 15

En otro experimento, se siguieron los procedimientos anteriores. Las formulaciones F-1 (0,5), F-1 (1,0), F-1 (2,0), Serevent 1 (0,5) y Serevent (1,0) que se describen en la Tabla 11, se administraron a los animales. Los resultados comparando Las formulaciones con la serie de Severent con la serie F-1 (datos no mostrados) fueron consistentes con los resultados cuando se compararon las formulaciones de SX con la serie F-1. De manera importante, los resultados indican que las partículas AIRE (blancas o placebo) cuando se usan como vehículos, se comportan igual de bien, si no mejor que la lactosa. La lactosa es un vehículo comercialmente disponible aprobado por la FDA. Sin embargo, la lactosa no puede alcanzar el pulmón profundo. Como se muestra en el Ejemplo 3, las partículas AIRE alcanzan el pulmón profundo y son capaces de escoltar o acompañar el agente deseado, tal como salmeterol en este experimento, hasta el emplazamiento de deposición del agente.

Ejemplo 16

En otro experimento, se siguieron los procedimientos anteriores. Las formulaciones F-2 (0,5), F-2 (1,0), F-2 (2,0), Serevent 1 (0,5) y Serevent (1,0) que se describen en la Tabla 11, se administraron a los animales. Una vez más, los resultados observados con comparación de las formulaciones de Serevent con la serie F-2 (datos no mostrado), fueron consistentes con los resultados cuando se comparan las formulaciones SX con la serie F-2. Estos resultados apoyan las conclusiones descritas en el Ejemplo 15 anterior.

Claims

1. Uso de un agente para la fabricación de partículas que comprenden dicho agente en un recipiente para uso en la distribución de dicho agente al sistema pulmonar, en una etapa simple activada por la respiración, en el que la etapa simple activada por la respiración:

i).: al menos el 50% de la masa de dichas partículas almacenadas en el recipiente se distribuye al sistema pulmonar del sujeto;

ii).: al menos 5 miligramos de las partículas se distribuyen al sistema pulmonar del sujeto; y

iii).: dichas partículas tienen una densidad másica del envolvente de menos de 0,4 g/cm^{3} y un diámetro aerodinámico medio ponderado comprendido entre 1-5 \mum.

2. El uso de la Reivindicación 1, en el que:

(a): las partículas tienen una densidad másica del envolvente de aproximadamente 0,1 g/cm^{3}; o

(b): las partículas tienen un diámetro geométrico mayor de 5 \mum.

3. El uso de la Reivindicación 1, en el que bien:

(a): la distribución es principalmente en el pulmón profundo; o

(b): la distribución es principalmente en las vías aéreas centrales.

4. El uso de la Reivindicación 1, en el que el agente es tanto

(a): un agente bioactivo; y opcionalmente cualquiera de:

: el agente bioactivo se selecciona entre el grupo constituido por:

: sulfato de albuterol, insulina, hormona del crecimiento, bromuro de ipatropio, fluticasona, salmeterol y L-Dopa; o

: el agente bioactivo se selecciona entre el grupo constituido por un fármaco hidrófobo y un fármaco hidrófilo; o

(b): se selecciona entre el grupo constituido por un agente terapéutico, un agente profiláctico, un agente de diagnóstico, y un agente de prognóstico.

5. El uso de la Reivindicación 1, en el que la administración al tracto respiratorio se realiza mediante un inhalador de polvo seco:

6. El uso de la Reivindicación 1, en el que las partículas:

(a): son partículas secadas por pulverización;

(b): distribuyen al menos 7 mg del agente; o

(c): distribuyen al menos 10 mg del agente.