FI82475C - Saett att framstaella smao, sfaeriska polymerpartiklar. - Google Patents

Description

1 82475

Menetelmä pienten pallomaisten polymeerihiukkasten valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään pienten, pallomaisten polymeerihiukkasten valmistamiseksi kaksi nestefaasia käsittävästä järjestelmästä, jossa toinen yhden tai useita liuenneita substanssia sisältävä faasi dispergoidaan pieninä pisaroina toiseen faasiin emulsion muodostamiseksi, minkä jälkeen pisarat saatetaan kiinteään muotoon.

Monet edellä mainitun tyyppiset menetelmät ovat tunnettuja. Tunnetut menetelmät erottuvat toisistaan pääasiallisesti niiden eri periaatteiden soveltamisessa, jotka koskevat pisaroiden muuttamista kiinteään (liukenemattomaan) muotoon.

Esimerkiksi DE-kuulutusjulkaisu 1 443 359 esittää menetelmän, jossa toiseen faasiin liuennut substanssi on polysakkaridi ja pisaroiden saattaminen kiinteään muotoon (geelimuotoon) tapahtuu ristisidosainetta lisäämällä, jolloin syntyy ristisiteinen polysakkaridi, joka saostuu.

Toisessa, US-patenttihakemuksessa 3 634 394 esitetyssä tunnetussa menetelmässä käytetään liuenneena substanssina sellaista, jonka liukoisuus on pH:sta riippuvainen ja joka saostuu (pisaroiden muuttaminen kiinteään muotoon) pH-arvoa muuttamalla.

US-patenttihakemuksessa 4 061 466, jossa esitetään vielä yksi edellä esitetyn kaltainen tunnettu menetelmä, ovat liuenneet substanssit polymerisaatiojärjestelmän monomeereja ja pisaroiden muuttaminen kiinteään muotoon tapahtuu monomeerien polymerisaa-tiolla liukenemattoman polymeerin aikaansaamiseksi.

Kaikissa tunnetuissa menetelmissä toinen faasi on vesifaasi ja toiseen faasiin käytetään orgaanista, veteen sekoittamatonta liuotinta, mistä aiheutuu tiettyjä haittoja.

Tämän tyyppisten orgaanisten liuotteiden käyttö ei ole suotavaa 2 82475 ympäristön ja työsuojelun kannalta. Monissa tapauksissa vaatii valmiin, raemuotoisen tuotteen käyttökohde (esim. terapeuttinen käyttö) tuotteen huolellista puhdistamista liuottimen viimei-sistäkin rippeistä. Toisaalta valmistetut rakeet tai niihin kapseloituneet tai muuten immobilisoidut, biologisesti aktiiviset molekyylit voivat vahingoittua orgaanisen liuottimen vaikutuksesta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada alustavasti esitelty menetelmä, joka toteutetaan käyttämällä aikaisempia olennaisesti vaarattomampaa kaksifaasista nestejärjestelmää, jolla voidaan valmistaa immobilisoituja, orgaanisille liuottimille herkkiä aineita niiden vahingoittumatta.

Tähän päästään keksinnön mukaan yllä esitetyn tyyppisellä menetelmällä, joka tunnetaan siitä että nestefaaseina käytetään kahta toisiinsa sekoittumatonta vesifaasia.

Kahta tai useampaa toisiinsa sekoittumatonta vesipitoista faasia käsittävää järjestelmää on aiemmin käytetty makromolekyylisten substanssien erottamiseen, katso esim. EP-kuulutusjulkaisua 118 37 ja US-patenttihakemusta 3 897 414.

Nyt käsiteltävä vesipitoinen kaksifaasijärjestelmän tyyppi sisältää tavallisesti vähintään yhden liuenneen polymeerin kummassakin faasissaan. Esimerkkeinä tällaisista polymeeripitoisten vesiliuosten kaksifaasijärjestelmistä mainittakoon dekstraani - sakka-roosin ja epikloorihydriinin (Ficoll ) vesiliukoinen kopolymeeri -vesi, dekstraani - hydroksipropyylidekstraani - vesi, polyety-leeniglykoli - dekstraanislufaatti - vesi, dekstraani - poly-etyleeniglykoli - vesi, polypropyleeniglykoli - metoksipolyety-leeniglykoli - vesi, polypropyleeniglykoli - polyetyleeniglykoli -vesi, polypropyleeniglykoli - polyvinyylialkoholi - vesi, polypropyleeniglykoli - polyvinyylipyrrolidoni - vesi, polypropyleeniglykoli - hydroksipropyylidekstraani - vesi, polypropyleeniglykoli - dekstraani - vesi, polyetyleeniglykoli - polyvinyylialkoholi - vesi, polyetyleeniglykoli - polyvinyylipyrrolidoni - £ vesi, polyetyleeniglykoli - Ficoll - vesi, polyetyleeniglykoli - n 3 82475 liukoinen tärkkelys - vesi, polyetyleeniglykoli - glykogeeni -vesi, polyvinyylialkoholi - metyyliselluloosa - vesi, polyvinyyli-alkoholi - hydroksipropyylidekstraani - vesi, polyvinyylialkoholi -dekstraani - vesi, polyvinyylipyrrolidoni - metyyliselluloosa -vesi, polyvinyylipyrrolidoni - dekstraani - vesi, metyyliselluloosa - hydroksipropyylidekstraani - vesi, metyyliselluloosa -dekstraani - vesi ja etyylihydroksietyyliselluloosa - dekstraani -vesi.

Myös nämä kuuluvat vesiliukoisten kaksifaasisten nestejärjes-telmien ryhmään: vähintään yksi polymeeri - vähintään yksi suola -vesi ja vähintään yksi polymeeri - vähintään yksi veteen sekoittuva orgaaninen liuotin - vesi. Suola voi olla epäorgaaninen tai orgaaninen veteen liukeneva suola, esim. sulfaatti, fosfaatti tai kloridi, esim. magnesiumsulfaatti, kalsiumfosfaatti tai nat-riumkloridi. Keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä käytettävä vesiliukoinen orgaaninen liuotin voi olla esim. propyyli-alkoholi, glyseroli, etanoli, asetoni ja isopropyylialkoholi.

Tietyissä yllä mainituissa järjestelmissä voidaan polymeerinen komponentti saattaa muuttumaan kiinteäksi. Muita järjestelmiä käytettäessä voidaan ottaa mukaan kolmas komponentti, joka liukenee toiseen kahdesta faasista ja voidaan sitten muuttaa kiinteään muotoon.

Niissä tapauksissa, joissa käytetään kolmatta komponenttia, valitaan kaksifaasijärjestelmä, jossa mainittu komponentti on jaettu pääasiassa toiseen faaseista. Sen faasin polymeeri, jossa mainittu komponentti pääasiallisesti on läsnä, on lisäksi oltava fysiologisesti vaaraton, kun lopputuote on tarkoitettu terapeuttiseen käyttöön, sillä mainitut polymeerit sisältyvät myös lopulliseen tuotteeseen.

Pisaroiden ja niihin liuenneen substanssin muuttaminen kiinteään muotoon voi keksinnön mukaisella menetelmällä tapahtua sekä fysikaalisesti että kemiallisesti riippuen liuenneen substanssin valinnasta.

4 82475

Keksinnön mukaisen menetelmän yhden suoritusmuodon mukaan käytetään pieniksi pisaroiksi dispergoitavan liuenneena substanssina sellaista, joka sopivasti liukenee veteen ja joka saa pisarat muuttumaan kiinteiksi veden poiston avulla.

Tässä yhteydessä käytettäviä substansseja ovat esim. tärkkelys, agar, gelatiini, pektiini, kollageeni, karragenaani ja fibriini.

Veden poisto dispergoidusta faasista voi tapahtua kaksifaasi-järjestelmän tasapainon horjuttamisella, jolloin uusi tasapaino pyritään etsimään siirtämällä vettä dispergoidusta faasista toiseen, jolloin dispergoidun faasin substanssi tai substanssit, jotka sopivasti liukenevat veteen, saostuvat kun sen tai niiden liukoisuusraja ylitetään.

Veden poistaminen dispergoidusta faasista voidaan toteuttaa haihduttamalla, dialyysillä tai ultrasuodatuksella.

Haihduttaessa kasvaa osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuus jatkuvassa faasissa ("solvent evaporation"). Haihduttaminen voidaan toteuttaa kuumentamalla ja sekoittamalla samanaikaisesti. Se voidaan tehdä myös alennetun paineen alaisena, jos niin halutaan.

Dialyysiä käytettäessä tapahtuu myös osmoottisesti aktiivisten aineiden rikastaminen. Tätä tarkoitusta varten käytetään vain vettä läpäisevää kalvoa, jolloin voidaan myös tarkaan säädellä dispergoidun faasin vesipitoisuutta. Samaan tulokseen päästään ultrasuodatuksen avulla.

Toinen tapa poistaa dispergoidusta faasista vettä on lisätä toiseen faasiin aineita, jolloin vesi esim. osmoosion avulla siirtyy dispergoidusta faasista.

Esimerkiksi jos toisen faasin (ulkofaasin) polymeeri on polyety-leeniglykoli, lisätään siihen edelleen polyetyleeniglykolia, ja lisäys tapahtuu sopivasti sellaisen vesiliuoksen muodossa,

II

5 82475 jonka polyetyleeniglykolipitoisuus on suurempi kuin k.o. faasiin alunperin käyetyn liuoksen pitoisuus. Lisäys voi olla myös NaClrn tai Mg:n, Zn:n ym. metallien osmoosiota edistävien suolojen vesi-liuos .

Kun hiukkaset on saatu geelin muotoon voidaan lisätä veteen sekoittuvia liuottimia, esim. etanolia ja asetonia, jotta vettä saataisiin edelleen vähennetyksi geelihiukkasista.

Kaksifaasijärjestelmää tehtäessä voidaan edetä myös siten, että molemmat, kukin omaan faasiinsa kuuluvat polymeerit liuotetaan kumpikin erikseen veteen ja kummankin liuoksen polymeeripitoisuus valitaan siten, että liuosten yhdistäminen jatkuvasti sekoittaen emulsion muodostamiseksi johtaa veden siirtymiseen sisäfaasista (dispergoitu faasi) ulkofaasiin.

Tässä suoritusmuodossa käytetään edullisesti polyetyleeniglykolia toisen faasin polymeerinä ja polyetyleeniglykolin keskimolekyy- lipaino (M ) valitaan tavallisesti alueesta 100 - 2000000 Daltonia. w

Molempien faasien polymeerien väkevyyden määrittämiseen vaikuttaa toisaalta pyrkimys saada aikaan kaksifaasinen nestejärjestelmä ja toisaalta pyrkimys dispergoidun faasin polymeerin huomattavaan väkevyyteen, jotta poistettavaa vettä polymeerihiukkasten saostu-miseksi olisi vähän. Sopiva väkevyys löytyy kussakin tapauksessa helposti muutamalla kokeella, jossa molemmat polymeerit liuotetaan veteen.

Tässä yhteydessä olisi edullista määrittää sopiva (suuri) pitoisuus sisäfaasin muodostavalle polymeerille ja vaihdella toisen polymeerin pitoisuutta kaksifaasijärjestelmän aikaansaamiseksi.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä valitaan yleensä tarpeeksi suuri polymeerin pitoisuus toiselle faasille, jotta saadaan selvä kaksifaasinen järjestelmä ja jotta pitoisuutta siitä edelleen kasvattamalla ei saavuteta enää uusia etuja.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena 6 82475 substanssina dispergoidussa faasissa metyyliselluloosaa tai yhtä tai useampaa proteiinia ja pisaroiden muuttuminen kiinteään muotoon tapahtuu lämmittämällä. Suoritusmuoto perustuu siihen, että tietyt polymeerit faasiseparoituvat theta-lämpötilan yläpuolella. Polymeeriliuos dehydratisoidaan faasiseparoinnin yhteydessä ja dispergoitu faasi saostuu kiinteiksi hiukkasiksi.

Käytettäessä metyyliselluloosaa dispergoidun faasin polymeerinä voidaan jatkuvan faasin polymeerinä käyttää esim. polyvinyyli-pyrrolidonia, polyvinyylialkoholia, hydroksipropyylidekstraania tai dekstraania.

Polymeerit liuotetaan edullisesti kukin erikseen ja saadut liuokset sekoitetaan sitten sinänsä tunnetulla tavalla siten, että muodostuu dispersio. Lämpötilaa nostetaan tämän jälkeen asteittain kunnes on muodostunut hiukkasia tai lähelle kiehumispistettä, esim. 95°C. Muodostuneet helmet lingotaan tai suodatetaan pois, ja sen pitäisi tapahtua lämpimässä tilassa, ettei metyyliselluloosa liukene uudestaan. Hiukkaset kuivataan.

Polymeerien sopivat väkevyydet molemmissa faasissa löytyvät yksinkertaisilla kokeilla samalla tavalla kuin siinä edellä kuvatussa suoritusmuodossa, jossa dispergoitu faasi saadaan muuttumaan kiinteään muotoon poistamalla vettä mainitusta faasista.

Jos dispergoidun faasin polymeerinä käytetään yhtä tai useampaa proteiinia edellyttää se lämmittämisen tapahtuvan siten, että proteiinit denaturoituvat ja muuttuvat siten kiinteään muotoon. Tätä menetelmää ei luonnollisestikaan pidä käyttää silloin kun proteiinien toivotaan pysyvän denaturoimattomassa muodossa.

Toisen faasin polymeerinä käytetään ensisijaisesti polyetyleeni-glykolia, mutta myös muut polymeerit, kuten dekstraani ja poly-vinyylialkoholi, voivat tulla kysymykseen. Polyetyleeniglykolin keskimolekyylipaino (Mw> valitaan yleensä ja aiemmin mainitulta alueelta 100 - 2000000 Daltonia.

7 82475

Kaksifaasijärjestelmän muodostamisen helpottamiseksi saattaa olla välttämätöntä käyttää proteiinia yhdessä jonkun toisen polymeerin kutenkanssa, esim. dekstaanin kanssa, jonka keskimolekyylipaino on 40000 - 2000000 Daltonia. Toinen käyttökelpoinen polymeeri tässä yhteydessä olisi metyyliselluloosa. Hiukkasten muodostus ja eristys tapahtuu samalla tavalla kuin mitä edellä on kerrottu metyyliselluloosan yhteydessä.

Keksinnön mukaisen menetelmän kolmannen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena substanssina polymeeriä, jonka vesiliukoisuus on voimakkaasti riippuvainen lämpötilasta ja pisaroiden muuttuminen kiinteään muotoon tapahtuu jäähdyttämällä. Tämän suoritusmuodon dispergoidun faasin polymeereiksi sopivat esim. tärkkelys, agar, gelatiini, pektiini ja karragenaani. Tärkkelyksen eri tyypit ovat sopivia ja jopa sen johdannaiset tulevat kysymykseen sillä edellytyksellä, että ne voivat muodostaa geelejä veden kanssa. Polymeeri liuotetaan veteen korkeassa lämpötilassa, edullisesti niin korkeassa lämpötilassa kuin k.o. polymeerille on mahdollista ja sellaiseen väkevyyteen, joka on mahdollisimman lähellä polymeerin liukoisuusrajaa.

Toisessa faasissa voidaan yleisesti ottaen käyttää mitä tahansa polymeeriä, joka muodostaa kaksifaasijärjestelmän sisäfaasin polymeerin kanssa edellyttäen, ettei se käyttäydy viimeksi mainitun polymeerin tavoin lämpötilan muutoksissa. Kun dispergoidun faasin polymeeri on tärkkelys on toisen faasin polymeeri lähinnä polyetyleeniglykoli, jonka keskimolekyylipaino on sama kuin edellä mainittu.

Toisen faasin polymeeri liuotetaan erikseen ja ja se saatetaan sellaiseen lämpötilaan, ettei dispergoidun faasin liuos jäähdy liian nopeasti , kun se lisätään samalla sekoittaen ensin mainittuun liuokseen dispersiokaksifaasijärjestelmän aikaansaamiseksi. Dispersion annetaan sitten jäähtyä, jolloin dispergoidun faasin polymeeri vähitellen saostuu. Kun seos on tullut huoneenlämpöiseksi erotetaan hiukkaset esim. suodattamalla. Dehydrati-sointiaineita kuten etanolia tai asetonia voidaan mahdollisesti lisätä jäähtyvään seokseen ennen suodatusta.

8 82475

Keksinnön mukaisen menetelmän neljännen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena substanssina hydroksyyli- ja/tai amino-ryhmiä tai = CH- -rakenteen ryhmiä sisältävää polymeeriä ja pisaroiden muuttaminen kiinteään muotoon tapahtuu verkkouttamis-reaktion avulla.

Tässä tapauksessa ensimmäisenä kyseeseen tulevat hydroksyyli-ryhmiä sisältävät polymeerit ovat polysakkarideja. Nämä yhdisteet voidaan verkouttaa bifunktionaalisten ristisidosaineiden avulla, esim. dikloorihydriini- tai dibromihydriinityyppisen glyserolijohdannaisen avulla tai vastaavan, halogeenivedyn loh-kaisusta saatavan epoksidiyhdisteen, t.s. epikloorihydriinin tai epibromihydriinin avulla tai diepoksidin kuten 1,2-3,4-diepoksidi-butaanin avulla.

Niissä tapauksissa, joissa dispergoidun faasin polymeeri on dekstraanisulfaatti, voidaan käyttää esimerkiksi dekstraanisulfaa-tin kanssa kaksifaasijärjestelmän muodostavan suolan vesiliuosta ulkofaasiin. Ristisidos voidaan aikaansaada lisäämällä epikloori-hydriiniä, joka on liuotettu etanoliin.

Tässä suoritusmuodossa käyttökelpoisia, aminoryhmiä sisältäviä polymeerisiä substansseja ovat esim. polypeptidit proteiinit mukaanluettuina. Nämä substanssit voidaan verkkouttaa sinänsä tunnetuilla menetelmillä, käyttämällä esim. glutaarialdehydiä tai formaldehydiä ristisidosaineena. Tässä tapauksessa käytetään edullisesti polyetyleeniglykolia.

Toisen faasin polymeeri ja polypeptidi liuotetaan kumpikin erikseen veteen, edullisesti huoneenlämmössä. Liuokset yhdistetään kokoaajan sekoittaen kaksifaasijärjestelmän muodostamiseksi, jossa polypeptidiä sisältävä liuos muodostaa dispergoidun faasin. Kun kaksifaasijärjestelmä on syntynyt lisätään edelleen sekoittaen ristisidosaineen vesiliuos. Ristisidosreaktion annetaan tavallisesti tapahtua huoneenlämmössä. Korkeammallakin lämpötilalla voidaan työskennellä, mutta biologisesti aktiivisen substanssin, jonka aktiiviteetin toivotaan säilyvän, läsnäollessa 9 82475 ei luonnollisestikaan kannata työskennellä niin korkeissa lämpötiloissa että aktiviteetti tuhoutuu. Syntynyt kiinteä tuote erotetaan tavanomaisilla menetelmillä, esim. suodattamalla ja kuivaamalla.

Tässä suoritusmuodossa käytettäviä, = CH- -rakenteen sisäl täviä polymeerejä ovat esim. akryylisubstituoidut polysakkaridit, kuten akryylidekstraani, akryylitärkkelys, jne.

Toisen faasin polymeerinä käytetään tässä yhteydessä edullisesti polyetyleeniglykolia (keskimolekyylipaino sama kuin muissa suoritusmuodoissa, joissa tätä polymeeriä käytetään), mutta myös muita polymeerejä voidaan ajatella, esim. metyylisellu-loosaa kun dispergoidussa faasissa on akryylidekstraania.

Polymeerit liuotetaan kukin erikseen veteen ja liuos disper-goitua faasia varten lisätään toiseen liuokseen samalla sekoittaen, edullisesti huoneenlämmössä, dispersion muodostamiseksi. Kaksifaasijärjestelmän synnyttyä lisätään ristisidosreaktiota varten katalysaattorin vesiliuosta, esim. ammoniumperoksosul-faattia ja Ν,Ν,Ν',Ν'-tertrametyylietyleenidiamiinia. Reaktion päätyttyä erotetaan syntyneet hiukkaset tavanomaisia menetelmiä, esim. linkoamista tai suodattamista apuna käyttäen.

Keksinnön mukaisen menetelmän viidennen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena substanssina polymeeriä, jonka liuokoisuus on voimakkaasti riippuvainen pH:sta ja pisaroiden muuttaminen kiinteään muotoon tapahtuu pH-arvoa säätämällä dispergoitua faasia varten.

Polymeerejä, joiden vesiliukoisuus on riippuvainen pH:sta ja jotka sen vuoksi tulevat kysymykseen tässä suoritusmuodossa, ovat esim. algiinihappo, karboksimetyyliselluloosa, selluloosa-asetaattiftalaatti, pektiini ja tärkkelys.

Tässä suoritusmuodossa voidaan toisen faasin polymeerinä käyttää ensisijaisesti polyetyleeniglykolia (keskimolekyylipaino kuten yllä), johon on lisätty NaCl:a. Muitakin polymeerejä 10 82475 voidaan käyttää. Jos dispergoidun faasin polymeeri on karboksi-metyyliselluloosa voidaan toiseen faasiin käyttää polypropyleeni -glykolia, metoksipolyetyleeniglykoliia, polyvinyylialkoholia, polyvinyylipyrrolidonia, metyyliselluloosaa, etyylihydroksietyyli-selluloosaa tai hydroksipropyylidekstraania, jolloin kaikissa tapaksissa lisätään NaCl:a.

Polymeerin liuosta valmistettaessa dispergoitua faasia varten voidaan joutua lisäämään emästä, edullisesti NaOHrta sellaisen pH-arvon saavuttamiseksi, jossa polymeeri on liukeneva.

Dispergoidun faasin polymeeriliuos tehdään mahdollisimman väkeväksi .väkevyyden ylärajaa voi tässä säädellä paitsi polymeerin liukoisuus myös liuoksen viskositeetti.

Vesiliuokset molempia faaseja varten valmistetaan erikseen, minkä jälkeen ne yhdistetään siten, että dispergoidun faasin liuos lisätään toiseen liuokseen samalla sekoittaen dispersion muodostamiseksi.

Kun kaksifaasijärjestelmä on syntynyt lisätään laimennettua happoa, edullisesti epäorgaanista happoa, esim. suolahappoa, pisa-roittain jatkuvasti sekoittaen kunnes dispergoitu faasi on muuttunut kiinteään muotoon. Kaikki tämä tehdään mieluiten huoneenlämmössä. Syntyneet hiukkaset eristetään tavanomaisella tavalla, esim. linkoamalla tai suodattamalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän kuudennen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena substanssina polymeeriä, joka muodostaa vaikeasti liukenevan suolan jonkun edullisesti myrkyttömän vastaionin ja pisaroiden muuttuminen kiinteään muotoon tapahtuu lisäämällä tällaista vastaionia.

Tässä suoritusmuodossa käytettäviä polymeerejä ovat varatut polymeerit kuten natriumalginaatti, jotka voivat muodostaa vaikeasti liukenevia suoloja jonkun ionin tai joidenkin ionien Ca2 + , K+ jne. kanssa. Esimerkkeinä muista polymeereistä mainittakoon pektiini ja karragenaani, jotka muodostavat geelin jonkun ionin tai joidenkin ionien K+, Ca2+, Cs+ ja Rb+ kanssa.

11 82475

Toisessa faasissa voidaan käyttää ensisijaisesti polyetyleeni-glykolia (keskimolekyylipaino kuten edellä).

Molempien faasien vesiliuokset valmistetaan erikseen, minkä jälkeen ne yhdistetään edullisesti siten, että dispergoidun faasin liuos lisätään toiseen liuokseen sekoittaen samalla dispersion muodostamiseksi.

Sen jälkeen kun kaksifaasijärjestelmä on syntynyt lisätään vesiliukoisen suolan vesiliuos, joka sisältää dispergoidun faasin polymeerin kanssa vaikeasti liukenevan suolan muodostavan ionin. Silloin kun k.o. ioni on metalli-ioni, käytetään suolana tavallisesti kloridia, jos se on vesiliukoinen. Syntyneet hiukkaset erotetaan tavanomaisella tavalla, esim. linkoamalla tai suodattamalla. Kaikki kuvatut toimenpiteet tehdään mieluiten huoneenlämmössä .

Keksinnön mukaisen menetelmän seitsemännen suoritusmuodon mukaan käytetään liuenneena substanssina vähintään yhtä substanssia, joka on vähintään kahden keskenään reagoivan substanssin muodostaman järjestelmän komponentti, jotka substanssit reagoivat keskenään vesipitoiseen väliaineeseen liukenemattoman konjugaatin tai kompleksin muodostamiseksi ja pisaroiden muuttuminen kiinteään muotoon tapahtuu muiden samaan järjestelmään sisältyvien komponenttien avulla.

Tässä yhteydessä kysymykseen tulevat järjestelmät ovat esim. antigeeni--vasta-aineet, hepariini-protamiinit, proteiinit-negatiivisesti varautuneet hydrokolloriidit, jne. Pienissä pitoisuuksissa suositellaan apupolymeerin, esim. dekstraanin lisäämistä kaksifaasijärjestelmän syntymisen helpottamiseksi. Toisen faasin polymeerinä voidaan käyttää ensisijaisesti poly-etyleeniglykolia (keskimolekyylipaino kuten edellä).

Yllä mainitun järjestelmän yhdestä komponentista ja toisen faasin polymeeristä valmistetaan kummastakin erikseen liuos, minkä jälkeen molemmat liuokset yhdistetään edullisesti siten, että dispergoiden faasin liuos lisätään toiseen liuokseen 12 82475 kokoajan hämmentäen dispersion muodostamiseksi. Kun se on saatu aikaan, lisätään järjestelmän jäljelle jääneistä komponenteista tehty vesiliuos. Syntyneet hiukkaset erotetaan tavanomaisella tavalla, esim. linkoamalla tai suodattamalla. Koko valmistus tapahtuu mieluiten huoneenlämmössä.

Keksinnön mukaisen menetelmän kahdeksannen suoritusmuodon mukaan saadaan pisarat muuttumaan kiinteään muotoon lohkaisemalla hydro-fiilisia substituentteja ja/tai lisäämällä hydrofobisia substi-tuentteja liuenneeseen substanssiin. Dispergoidun faasin polymeerin rakennemuutos voidaan toteuttaa kemiallisilla tai entsy-maattisilla menetelmillä.

Periaatteessa tämä suoritusmuoto toteutetaan siten, että molempien faasien polymeerit liuotetaan kumpikin erikseen veteen ja molemmat liuokset yhdistetään samalla sekoittaen dispersion muodostamiseksi. Kun dispersio on syntynyt, lisätään sen kemiallisen reagenssin tai entsyymin vesiliuos, joka aiheuttaa dispergoidun faasin polymeerin rakennemuutoksen veteen liukenemattoman substanssin muodostamiseksi. Hiukkasmainen kiinteä substanssi erotetaan tavanomaisella tavalla, esim. linkoamalla tai suodattamalla.

Kaikissa edellä esitetyissä suoritusmuodoissa voidaan hiukkas-kokoa säädellä sinänsä tunnetulla tavalla, esim. sekoituksen nopeutta vaihtelemalla tai valitsemalla sopiva viskositeetti eri faaseille. Polyetyleeniglykoli-tärkkelys-järjestelmässä voidaan hiukkaskokoa säädellä myös polyetyleeniglykolin molekyyli-painoa säätelemällä siten, että suurempi molekyylipaino johtaa myös suurempiin hiukkasiin.

Keksinnön mukaisesti valmistetut hiukkaset ovat pääasiallisesti amorfisia. (Ne sisältävät yleensä enemmän kuin 80 % amorfista ainetta.)

Keksinnön toisen näkökohdan mukaisesti yksi tai useampi pisaroiden kiinteäksi muuttamisessa inerttinen, edullisesti makro-molekyylinen substanssi voi olla dispergoidun faasin liuenneena • 13 82475 substanssina, ja ne voivat jäädä muodostuvien hiukkasten sisään tai kietoutua niihin. Myös kokonaisia soluja (eläviä), soluorga-nelleja, kiinteitä hiukkasia tai pieniä öljypisaroita voi kapseloitua keksinnön mukaan muodostuvien hiukkasten sisään.

Tällaisessa hiukkasmuotoisen tai emulsiopisaramuotoisen aineen sitomisessa hiukkanen tai emulsiopisara päällystetään sillä polymeerillä, joka keksinnön mukaisesti on tarkoitus muuttaa kiinteään muotoon (hiukkaseksi). Aine joka on tarkoitus kapseloida hiukkaseen dispergoidaan joko kiinteässä muodossa tai öljy-pisarana mainitun polymeerin liuokseen. Jonkun edellä esitetyn keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodon avulla muodostetaan sitten hiukkasia, joiden sisään kapseloituu kiinteä tai öljy-mäinen komponentti.

Matalamolekyylisten aineiden kapseloiminen hiukkasiin voidaan toteuttaa myös siten, että kapseloitava komponentti sidotaan kemiallisesti kovalentti tai ionisidoksen avulla hiukkasia muodostavaan polymeeriin. On myös mahdollista sitoa pieniä molekyylejä vesiliukoiseen ionivaihtimeen, minkä jälkeen ioninvaihdin kapseloituu fysikaalisesti hiukkasten sisään.

Sellaisia matalamolekyylisiä aineita, joita voidaan kapseloida tällä edellä esitetyllä tavalla, ovat esim. lääkeaineet, rokotteet tai insektisidit. Lämmössä herkästi vaurioituvia aineita kapseloitaessa on luonnollisesti vältettävä lämmittämistä aina vahingollisiin lämpötiloihin asti.

Seuraavassa keksintöä valaistaan muutaman keksintöä rajoittamattoman suoritusmuotoesimerkin avulla.

Esimerkki 1

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen tärkkelyksestä 2 g perunatärkkelystä liuotettiin 45 ml:aan 90-asteista vettä ensimmäisen liuoksen muodostamiseksi, joka sitten temperoitiin huoneenlämpöiseksi. Toinen liuos muodostettiin liuottamalla 5 g polyetyleeniglykolia (M^ = 6000). Tärkkelysliuos lisättiin poly- 11 82475 etyleeniglykoliliuokseen sekoittaen samalla kunnes saatiin emulsio. Kun kaksifaasijärjestelmä oli syntynyt lisättiin osmolari-teettia sekoittamalla seokseen liuos, jossa oli 10 g polyetyleeni-glykolia 40 ml:ssa vettä.

10 min sen jälkeen kun polyetyleeniglykoliliuoksen lisääminen 011 lopetettu, suodatettiin syntyneet tärkkelyshiukkaset, jotka sitten lietettiin 100 ml asetonia. Liete suodatettiin ja tärkkelyshiukkaset pantiin alustalle, jossa ne saivat kuivua ilmassa. Saanto 90 %.

Esimerkki 2

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen metyyliselluloosasta

Ensimmäinen liuos valmistettiin 3 g:sta metyyliselluloosaa (MC 4000, Dow Chemical Co., USA) ja 47 ml:stä vettä, ja toinen liuos tehtiin 3 g:sta dekstraania (M = 70000)ja 47 ml:stä huo- w neenlämpöistä vettä. Metyyliselluloosaliuos sekoitettiin dekstraa-niliuokseen emulsion aikaansaamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä (metyyliselluloosaliuos sisäfaasina) oli muodostunut nostettiin lämpötilaa hitaasti 30 min aikana 60°C:een. Kun lämpötila oli saavutettu, oli sisäfaasi muuttunut hiukkasiksi. Sitten lisättiin 100 ml 60-asteista vettä, minkä jälkeen hiukkaset suodatettiin ja kuivattiin kuivauskaapissa, jossa oli 60°C lämmintä.

Saanto 85 %.

Esimerkki 3

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen albumiinista Ensimmäinen liuos valmistettiin 1 g:sta boviinia seerumialbumii-nia ja 5 mlrstä vettä ja toinen 9 g:sta polyetyleeniglykolia (Mw = 6000)ja 20 ml:stä huoneenlämpöistä vettä.

Esimerkin 2 mukaisesti molemmat liuokset yhdistettiin ja hiukkaset saatiin syntymään lämmittämällä ja ne erotettiin ja kuivattiin. Hiukkaset voidaan vaihtoehtoisesti valmistaa myös ilman lämmitystä, jos dispergoitu faasi dehydratisoidaan veteen sekoitettavan liuottimen, esim. etanolin, asetonin, jne. avulla.

Esimerkki 4

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen tärkkelyksestä

M

is 82475 5 g perunatärkkelystä liuotettiin 95 ml:iin n. 90-asteista vettä. Toinen liuos valmistettiin 3 g:sta polyetyleeniglykolia (Mw = 6000) ja 47 mlrsta vettä. Se lämmitettiin n. 70-asteiseksi, minkä jälkeen lämmin tärkkelysliuos lisätään hämmentäen emulsion muodostamiseksi. Kun oli saatu kaksifaasijärjestelmä (tärkkelysliuos sisäfaasina), annettiin seoksen jäähtyä huoneenlämpöiseksi välillä hämmentäen. Kun sisäfaasi oli muuttunut geelihiukkasiksi, ne suodatettiin ja lietettiin 100 ml:aa etanolia. Tämän jälkeen ne suodatettiin uudelleen ja pantiin alustalle kuivumaan.

Saanto 90 %.

Esimerkki 5

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen karragenaanista Ensimmäinen liuos valmistettiin 2 g:sta karragenaania ja 48 ml:sta n. 65-asteista vettä, ja toinen liuos 5 g:sta polyetyleeniglykolia (Mw = 6000) ja 45 ml:sta vettä. Polyetyleeniglykoliliuos lämmitettiin n. 60-asteiseksi, minkä jälkeen lämmin karragenaani-liuos sekoitettiin siihen emulsion muodostamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä oli syntynyt (karragenaaniliuos sisäfaasina), annettiin seoksen jäähtyä hämmennyksen jatkuessa huoneenlämpöiseksi, jolloin sisäfaasi muuttui hiukkasiksi. Ne erotettiin samalla tavalla kuin esimerkin 4 tärkkelyshiukkaset.

Saanto 95 %.

Esimerkki 6

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen ristisidotusta dekstraanista Ensimmäinen liuos tehtiin 5 g:sta akryylidekstraania (Mw = 40000) ja 45 ml:sta vettä. (Akryylidekstraani on dekstraaniketjuja, jotka on derivoitu akryyliryhmien kanssa, jotka voivat reagoida myöhemmin ristisidosten muodostamisen aikana, jolloin saadaan liukenematon geeli. Lue akryylidekstraanin valmistuksesta tarkemmin P. Edman et ai. J. Pharm. Sei. 69 nro 7, 1980). Toinen liuos tehtiin 7 g:sta polyetyleeniglykolia (Mw = 6000) ja 45 ml:a vettä. Akryylidekstraaniliuos lisättiin kokoajan hämmentäen huoneenlämpöiseen polyetyleeniglykoliliuokseen dispersion muodostamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä on syntynyt (akryylidekstraaniliuos sisä faasina), lisättiin pari pisaraan vesiliuosta, joka koostui ie 82475 500 mg:sta ammoniumperoksodisulfaattia vesimillilitraa kohden. Tämän jälkeen lisättiin muutama pisara N,N,N1,N^-tetrametyyli-etyleenidiamiinia. Katalysaattorijärjestelmä aloitti ristisidos-reaktion, jonka annettiin kestää 15 minuuttia. Reaktion päätyttyä hiukkaset suodatettiin pois.

Saanto 95 %.

Esimerkki 7

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen algiinihaposta

Ensimmäinen liuos valmistettiin liuottamalla 2 g natriumalginaat- tia 45 ml:aan vettä, ja toinen liuos saatiin liuottamalla 2 g natriumkloridia ja 5 g polyetyleeniglykolia (M = 6000)43 ml:aan w vettä. Alginaattiliuos sekoitettiin huoneenlämpöiseen polyety-leeniglykoliliuokseen emulsion saamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä (alginaattiliuos sisäfaasina) oli syntynyt, lisättiin 5 ml 1N HC1 pisaroittain, jolloin sisäfaasi muuttui hiukkasiksi. Saadut algiinihapon hiukkaset erotettiin suodattamalla. Kuivatus tapahtui samalla tavalla kuin esimerkissä 4 etanoliin liettä-mällä, suodattamalla ja kuivattamalla ilmassa.

Saanto 85 %.

Esimerkki 8

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen kalsiumalginaatista Ensimmäinen liuos valmistettiin liuottamalla 2 g natriumalginaat-tia 48 ml:aan vettä ja toinen saatiin liuottamalla 2 g natriumkloridia ja 5 g polyetyleeniglykolia (Mw = 6000) 43 ml:aan vettä. Alginaattiliuos lisättiin huoneenlämpöiseen polyetyleeni-glykoliliuokseen samalla hämmentäen emulsion aikaansaamiseksi.

Kun kaksifaasijärjestelmä (alginaattiliuos sisäfaasina) oli syntynyt, lisättiin 5 ml 1 M CaC^ pisaroittain, jolloin sisäfaasi muuttui hiukkasiksi. Saadut kalsiumalginaatin hiukkaset erotettiin suodattamalla. Hiukkaset kuivattiin 35-asteisessa kuivauskaapissa.

Saanto 85 %.

Esimerkki 9

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen pektiinigeelistä Ensimmäinen liuos valmistetiin liuottamalla 2,5 metoksiryhmillä

II

17 82475 matalaesteröityä pektiiniä 47,5 mlraan vettä ja toinen liuottamalla 5,0 g polyetyleeniglykolia (Mw = 6000) ja 2 g natrium-kloridia 43,0 ml:aan vettä. Pektiiniliuos sekoitettiin huoneenlämpöiseen polyetyleeniglykoliliuokseen emulsion muodostamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä (pektiiniliuos sisäfaasina) oli syntynyt lisätiin 5 ml 1 M CaC^ tipoittain, jolloin sisäfaasi muuttui hiukkasiksi. Saadut pektiinigeelin hiukkaset erotettiin suodattamalla ja kuivattiin 35-asteisessa kuivauskaapissa.

Saanto 85 %.

Esimerkki 10

Pallomaisten hiukkasten valmistaminen fibriinistä

Ensimmäinen liuos valmistettiin liuottamalla 2,0 g fibrinogeeniä 20 mlraan fysiologista suolaliuosta ja toinen liuos liuottamalla 1 g polyetyleeniglykolia (M = 6000)20 mlraan vettä. Fibrinogeeni- w liuos sekoitettiin polyetyleeniglykoliliuokseen dispersion muodostamiseksi. Kun kaksifaasijärjestelmä (fibrinogeeniliuos sisäfaasina) oli syntynyt , lisättiin muutama tippa trombiinin vesi-liuosta, jolloin sisäfaasi muuttui fibriinin geeliksi. Saadut hiukkaset dehydratisoitiin etanolilla sekä erotettiin suodattamalla tai linkoamalla.

Claims (10)

18 82475

1. Menetelmä pienten, pallomaisten polymeerihiukkasten valmistamiseksi kaksi nestefaasia käsittävästä järjestelmästä, jolloin toinen yhden tai useampia liuenneita substansseja sisältävä faasi dispergoidaan pieninä pisaroina toiseen faasiin emulsion muodostamiseksi, minkä jälkeen pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon, tunnettu siitä, että nestefaaseina käytetään kahta toisiinsa sekoittumatonta vesipitoista faasia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen faasin liuenneena substanssina käytetään sellaista, joka liukenee kohtuullisesti veteen, ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon poistamalla niistä vettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen faasin liuenneena substanssina käytetään metyyliselluloosaa tai yhtä tai useampaa proteiinia ja pisarat saatetaan muuttumaan kiintään muotoon lämmittämällä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuenneena substanssina käytetään polymeeriä, jonka vesiliukoisuus on voimakkaasti lämpötilasta riippuvainen ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon jäähdyttämällä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuenneena substanssina käytetään polymeeriä, joka sisältää hydroksyyli- ja/tai aminoryhmiä tai ryhmiä, joilla on CH2 = CH- -rakenne ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon verkoutusreaktiolla.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuenneena substanssina käytetään polymeeriä, jonka liukoisuus on voimakkaasti riippuvainen pH-arvosta ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon dispergoidun faasin pH-arvoa muuttamalla.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuenneena substanssina käytetään polymeeriä, joka 11 i9 82475 muodostaa vaikeasti liukenevan suolan jonkun edullisesti myrkyttömän vastaionin kanssa ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon sellaista vastaionia lisäämällä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuenneena substanssina käytetään ainakin yhtä substanssia, joka on komponenttina vähintään kahdesta keskenään reagoivasta substanssista koostuvassa järjestelmässä, joka muodostaa vesipitoiseen väliaineeseen liukenemattoman konjugaatin tai kompleksin ja pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon muiden mainittuun järjestelmään kuuluvien komponenttien avulla.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pisarat saatetaan muuttumaan kiinteään muotoon lohkaisemalla hydrofiilisia substituentteja ja/tai lisäämällä liuenneeseen substanssiin hydrofobisia substituentteja.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksi tai useampi pisaroiden kiin-teäksimuuttamisessa inerttinen, edullisesti makromolekyylinen substanssi sisältyy liuenneena substanssina dispergoituun faasiin ja sulkeutuu tai kietoutuu hiukkasen sisään sen muodostuessa tai että kokonaisia soluja, soluorganelleja tai kiinteitä hiukkasia tai pieniä öljypisaroita dispergoidaan dispergoituun faasiin ja ne kapseloituvat muodostuvien hiukkasten sisään. 2o 82475