JP2005508369A - Microcapsule matrix microspheres, pharmaceutical compositions and methods for promoting absorption - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a microsphere, a method for producing the microsphere, a pharmaceutical composition comprising the microsphere, and a sustained release method for administering an effective drug amount of a physiologically active compound to a subject (see FIGS. 1 to 10). ). The microspheres of the present invention comprise an inner region in which a plurality of microcapsules consisting essentially of a bioactive compound core coated with a material containing a charged organic group are homogeneously dispersed throughout, and a substantially bioactive compound It consists of a water-insoluble organic matrix that consists of a surface region that does not contain.

Description

式２は、ＤＳが１．０の場合の同じセルロース鎖を示す。最適な溶解性および他の望ましい物理的特性を実現するために必要な置換は３個未満である。たとえば、最も普及したタイプの商標ＢＬＡＮＯＳＥのＣＭＣは置換度約０．７を示し、一般に「７−タイプ」と称される。他のＣＭＣ等級はＤＳ約０．９であり、これらは「９−タイプ」と称されている。
【００３０】
【化２】

ＣＭＣの粘度は基本セルロースの鎖長を変えて制御する。カルボキシメチルセルロースナトリウムまたはＣＭＣとしても知られるＡｑｕａｌｏｎ（登録商標）およびＢｌａｎｏｓｅ（商標）セルロースゴムは、米国食品添加物規格（Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｄｅｘ）、ＥＥＣ、および国際連合食糧農業機構（ＦＡＯ／ＷＨＯ）の規格に適合する高度に精製した等級品として入手可能である。これらの精製等級品は米国連邦規則集第２１章、第１８２節、１７４５「一般に安全と認められる物質（ＧＲＡＳ）」に定められている規格に適合する。Ａｑｕａｌｏｎ／Ｂｌａｎｏｓｅの食物等級セルロースゴムもこれらの要件に適合する。本発明に有用な精製ＣＭＣの１％溶液のｐＨは６．５〜約８．５の範囲でよく、置換度は０．６５〜約０．９５の範囲であり得る。本発明に使用可能な好ましいＣＭＣポリマーは、置換度０．６５〜約０．９の範囲である。
【００３１】
別の特に好ましいアニオンポリマーは、ペクチンまたはペクチン酸で、部分的にエステル化されている場合もあるガラクトロン酸のポリマーであり、下式３に示す構造によって表される。
【００３２】
【化３】

ペクチンは、高メトキシ含有量（「ＨＭ」）、または低メトキシ含有量（「ＬＭ」）のものが入手可能である。ＬＭペクチンの塩が特に好ましい。
【００３３】
好ましい水溶性ポリアニオンポリマーは、生理活性化合物の効率的なカプセル化を可能にする低粘度のものである。カプセル化の好ましい方法は、非水溶性マトリックス材料中に分散させた生理活性化合物の混合物に高圧処理をかけることを伴う。生理活性化合物および帯電親水性材料の混合物は、様々な方式で実現可能である。好ましい方法は噴霧乾燥で、これは低粘度重合性材料によって容易なものとなる。好ましいシェル材料は、低粘性であり処理中にゲル化されない。本発明において使用される親水性ポリマーの好ましい粘度は、約２５〜約１０００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）であり、より好ましくは約２５〜約８００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）であり、最も好ましくは約２５〜約２００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）である。本発明の特別な実施形態では、粘度約２５〜約５０ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）のＣＭＣ等級品が使用される。前述の粘度値は、ブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＬＶＴ粘度計を使用し、２５℃、濃度１〜２重量％で、スピンドルは１、２または３を使用し、速度３０〜６０ｒｐｍで得られる。ハーキュリーズケミカル社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能な最も好ましいＣＭＣ等級品は、Ｂｌａｎｏｓｅ（商標）等級７Ｌ２ｐ、７ＬＦ、７Ｍ２Ｆ、７Ｍ８ＳＦおよび７ＭＦである。
【００３４】
親水性ポリマーの特別な実施形態は、多価カチオン（たとえばカルシウム、マグネシウム、または３価の鉄）と混合した時に、架橋した重合性ネットワークまたは構造を形成するその能力である。多価カチオンは、たとえばクエン酸、アスコルビン酸、リン酸トコフェロール、アスコルビン酸リン酸塩などの抗酸化剤など、生理促進剤（ｂｉｏｅｎｈａｎｃｅｒ）の塩の形で微小球組成物に添加することが可能である。
【００３５】
本発明の微小球の特に好ましい構造の態様は、前記材料を実質的に含まない表面領域である。本発明の微小球の別の特に好ましい態様は、表面領域が生理活性化合物を実質的に含まないことである。
【００３６】
微小球は、ｐＨが約４未満の胃のｐＨレベルで溶解または酸性分解に耐える有機材料の非水溶性マトリックスからなる。有機マトリックス材料は、トリグリセリド、硬化植物油、ワックスまたはワックス混合物、トリグリセリド、ポリアルコキシアルキルエーテル、ポリアルコキシアルキルエステル、および非水溶性で部分的に分解されたタンパク質からなる群から選択される成分からなる。好ましいクラスの材料には、天然源由来のトリグリセリドおよび硬化トリグリセリドなどの脂肪、およびワックスが含まれる。特に好ましいクラスの脂肪およびワックスには、たとえば蜜蝋、パラフィン、およびカルナウバワックスから調製される材料など、部分的に可消化（消化され得る）および不消化（消化されない）なワックスが含まれる。
【００３７】
特に好ましい非水溶性材料は、ワックスまたはワックス混合物からなる。非水溶性有機材料は天然由来の、または合成して製造されたワックス材料が好ましく、単一の化学成分であってもそれらの混合物を含んでいてもよい。好ましいワックスは、部分的に可消化または不消化なワックスである。ワックス材料は、硬化植物油または部分的に硬化した植物油に見出されるような、トリグリセリドまたはトリグリセリドの混合物が最も好ましい。
【００３８】
本明細書では「ワックス」という用語は、可能な限り広範な意味を有するものとし、動物源、植物源、および鉱物源由来の有機エステルおよびワックスの化合物を企図し、該化合物には、合成により製造した同様の特性を有する材料の他に、３つ全ての供給源に由来するこのような化合物の変更形態が含まれる。単独であるいは本発明と組み合わせて使用可能な幾つかのワックスの例には、トリステアリン酸グリセリル、ジステアリン酸グリセリル；Ｄｙｎａｓａｎ（商標）１１０，１１４，１１６，１１８；Ｓｔｅｒｏｔｅｘ（商標）；キャノーラワックス／油；綿フレーク；大豆フレーク；ひましワックス；ナタネワックス；蜜蝋；カルナウバワックス；キャンデリアワックス；マイクロワックス（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｂｏｌｅｒ（商標）Ｗａｘ１０１４をベースとするもの）；Ｄｒｉｔｅｘ Ｃ（商標）；ｓｐｅｃｉａｌ ｆａｔ（商標）４２，４４，１６８ｔ；Ｂｅ Ｓｑｕａｒｅ（商標）Ｗａｘ＃１９５ａ；Ｂｅ Ｓｑｕａｒｅ（商標）Ｗａｘ＃１９５ｗ；Ｅｎｅｒｇｙｂｏｏｓｔｅｒ（商標）；Ａｓｔｏｒ（商標）Ｗａｘ１８０；Ａｓｔｏｒ（商標）Ｗａｘ１５０；およびポリエチレンが含まれる。
【００３９】
脂肪は、一般に使用されているクラスのワックスであり、特に好ましい本発明の実施形態ではトリグリセリドとして知られている。その性質上、通常、トリグリセリドは複合混合物中に見出される。トリグリセリドの供給源、動物であるか植物であるかに応じて、トリグリセリドは短鎖または長鎖、次には飽和または不飽和のいずれかであり得るカルボン酸から生成することが可能である。一般に、短鎖不飽和カルボン酸から生成されたトリグリセリドは、長鎖飽和酸から生成されたトリグリセリドより低い温度で融解する。ほとんどの場合、トリグリセリドは複数のタイプのカルボン酸から生成される。さらに、トリグリセリドの物理的特徴（室温で液体か固体か、など）を、どのカルボン酸がエステル化により組み込まれたかだけでなく、あるカルボン酸がグリセリンのどの位置の水酸基に組み込まれたかによって決まる。従って、動物トリグリセリドと植物トリグリセリドとの間には、飽和酸の不飽和酸に対する全体的な割合、またはある長さの酸の全体的な割合についてはそれほど差異はなく、むしろグリセリン分子の３つの水酸基のうちいずれの位置に不飽和酸が見出されるかという点に差異がある。また、通常、室温で固体である天然に存在するトリグリセリドワックスは単一明快な融点を示さないが、これは天然の産物中のほとんどに多種多様なトリグリセリドが存在するからである。
【００４０】
トリグリセリドワックスは、トリグリセリドを生成するカルボン酸の鎖長を選択し、かつ純度等級を選択して購入することが可能である。市販のトリグリセリド調製物は、複数の異なるトリグリセリドが互いに結びついている天然の産物から出発している。酸置換基を飽和させるだけでなく、トリグリセリドの種類を減少させる処理をして最終材料にする。グリセリンの３つの水酸基全てを用いて炭素数１８のステアリン酸をエステル化することによって生成される単一酸型のトリグリセリド、トリステアリン酸グリセリン（「トリステアリン」）を使用して本発明の方法および装置を明瞭に実証することが可能である。ステアリン酸は、完全に飽和なカルボン酸である。ある適当な市販等級のトリステアリンは、ハルズアメリカ社（Ｈｕｌｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ）の子会社であるダイナミットノーベル社（Ｄｙｎａｍｉｔ Ｎｏｂｅｌ）により製造された「Ｄｙｎａｓａｎ（商標）１１８」という商標の製品である。Ｄｙｎａｓａｎ（商標）１１８は、エステル化された長さの異なる酸を有するトリグリセリド分子を比較的わずかしか含まない植物源に由来する、高純度の材料である。多少純度は劣るが類似のトリグリセリド材料も、商標名Ｓｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）として市販されている。メーカーの提供する限りでは、Ｄｙｎａｓａｎ １１８はβ形に結晶化された白色微結晶粉で、そのＤＳＣは約７２℃を中心とした単一吸熱ピークを示すが、このことはβ形の融点温度範囲内に融点のある多形相（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｆｏｒｍ）が１つしか存在しないことを示唆している。他の好ましいトリグリセリドワックスには、硬化綿実油ワックスであるＤｒｉｔｅｘ（登録商標）Ｃ、および現在Ｓｈｕｒｓｅｔ（登録商標）１１７として販売されている部分的硬化大豆油ＢＦ１１７（Ｂａｋｅｒｓ Ｆｌａｋｅ １１７）が含まれるが、いずれもエーシーハムコ社（ＡＣ Ｈｕｍｋｏ）によって販売されている。
【００４１】
マトリックス組成物は、総材料重量に対して０〜約５０重量％の非水溶性の多糖類、ポリエチレングリコールもしくはグリコールエーテル、または第２の不消化なワックスからなる。
【００４２】
最も好ましいマトリックス組成物は、総材料重量に対して約１〜約５０重量％の、炭素原子約８〜約２０個を有する脂肪族アルコールからなる。特に好ましいアルコールは、脂肪酸アルコールである。最も好ましいアルコールには、ステアリルアルコールおよびセチルアルコールが含まれる。
【００４３】
好ましい非水溶性有機マトリックス材料は、約４９℃（１２０°Ｆ）〜約１０７℃（２２５°Ｆ）で融解し、好ましくは約５２℃（１２５°Ｆ）〜８７℃（１８９°Ｆ）、最も好ましくは約５４℃（１３０°Ｆ）〜約７１℃（１６０°Ｆ）で融解する。マトリックス材料の融解曲線中の吸熱ピークは単一ピークが好ましいが必須ではない。融点のピークは比較的鋭角であることが最も好ましい。
【００４４】
好ましい薬剤組成物には、薬剤として許容可能な非水溶性材料のマトリックスと、薬剤として許容可能な帯電親水性材料でコーティングされた生理活性化合物の粒子とからなる微小球が含まれる。微小球中の粒子は、微小球の内部に均質に分配され表面には存在しない。
【００４５】
より好ましい薬剤組成物は、胃の酸性ｐＨ条件下で不溶性であり分解に耐える、非水溶性マトリックス材料からなる。このような好ましい組成物は、その表面がそのような非水溶性材料に包まれ、生理活性材料または帯電親水性材料がその表面には見られず、したがって本質的に腸溶性構造を有する微小球からなる。最も好ましい組成物には、そのような表面の特徴が微小球構造と一体化しており、そのような表面条件を実現するための別個のコーティング層を含まない微小球が含まれる。
【００４６】
本発明のさらに好ましい態様では、ｐＨ非感受性材料からなる非水溶性マトリックス材料が使用され、その材料には、それだけには限らないが、エチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、トリグリセリド、硬化植物油、トリグリセリドポリアルコキシアルキルエステル、脂肪、ワックスおよび非水溶性の部分分解タンパク質が含まれる。
【００４７】
最も好ましい非水溶性マトリックス材料は、ｐＨ非感受性であり哺乳動物の腸管、最も好ましくはヒト腸管内に存在する酵素によって消化され得る（可消化な）成分を少なくとも１つ含む。本発明のこの態様は、経口または経直腸投与が好ましい、本発明の好ましい薬剤組成物に特に有用である。
【００４８】
薬剤組成物の特に好ましい態様には、酵素によって消化され得る、および／または小腸内に存在する界面活性剤によって分散され得る、１種または複数の成分からなるｐＨ非感受性材料が含まれる。この点で、小腸内に存在するリパーゼによって消化され得る成分ならば、そのような材料が最も好ましい。好ましい材料にはリパーゼ分解性の脂肪、ワックス、トリグリセリド、硬化植物油、およびトリグリセリドポリアルコキシアルキルエステルが含まれる。
【００４９】
本発明の特別な実施形態は、少なくとも２つの成分を含み、第１の成分が小腸で可消化であり、第２の成分は小腸で不消化であるマトリックス材料からなる。可消化成分はリパーゼ感受性材料でよく、マトリックス材料に対して１００重量％〜約１０重量％の量で存在する。より好ましいマトリックス組成物は、約５〜約５０重量％、最も好ましくは１０重量％〜約３０重量％の可消化成分を、約９５重量％〜約５０重量％、最も好ましくは約９０重量％〜約７０重量％の小腸で不消化または「リパーゼ非感受性」の成分と組み合わせてなる。約１５重量％〜約２５重量％の可消化成分を含むマトリックス組成物が特に好ましい。
【００５０】
小腸で不消化または「リパーゼ非感受性」の成分は、ｐＨ非感受性であり、かつ口から大腸の盲腸まで伸びている消化管内に存在する酵素に対しても非感受性である材料ならなんでもよい。模範的な材料には、それだけには限らないが、非水溶性の多糖類、ポリエチレングリコールもしくはグリコールエーテル、不消化ワックスまたは長鎖脂肪族脂肪酸エステルが含まれる。この成分の特定の実施形態は、大腸内に存在する酵素によって消化され得る材料からなる。
【００５１】
極性成分をマトリックス材料中へ取り入れることによって、非水溶性または難水溶性の生理活性有機化合物を放出する能力が促進される。薬剤組成物の好ましい実施形態は、総材料重量に対して２〜約５０重量％の、最も好ましくは１０重量％〜約３０重量％の、炭素原子約８〜約２０個の吸収性脂肪族アルコールを、約９８重量％〜約５０重量％、最も好ましくは約９０重量％〜約７０重量％の量の小腸で不消化または「リパーゼ非感受性」の成分と組み合わせてなるマトリックス材料からなる。より好ましい実施形態には約５〜約２５重量％の脂肪族アルコールが含まれ、約１５重量％〜約２０重量％含まれるのが最も好ましい。アルコールは、脂肪酸アルコールが最も好ましく、セチルアルコールおよびステアリルアルコールが最も好ましい。
【００５２】
非水溶性無機材料は、企図する投与量では動物、特にヒトに無害であり、製剤分野の当業者には薬剤として許容可能であると見なされる。
薬剤組成物のさらに好ましい態様は、前記粒子をカプセル化する親水性材料からなり、この材料はアニオンポリマーまたはカチオンポリマーからなる。特に好ましいポリマーは、粘膜付着特性を示す。好ましい粘膜付着性ポリマーは、架橋してまたは架橋せずに微小球中に存在し得る。
【００５３】
本発明の１態様は、前記生理活性化合物が疎水性であり、したがってその粒子は水難溶性ないし非水溶性である薬剤組成物からなる。別の態様は、前記生理活性化合物が親水性および水溶性である薬剤組成物からなる。
【００５４】
好ましい１実施形態では、微小球の生理活性化合物含有量は約１０〜約４５重量％であり、約２０〜約３５重量％の範囲が好ましい。
本発明の好ましい微小球は、約８〜約１４時間、最も好ましくは約１２時間にわたって、コア材料の約７０〜約１００％をｉｎ ｖｉｔｒｏおよびｉｎ ｖｉｖｏで放出することが可能である。別の好ましい組成物は、約２０〜約２６時間、好ましくは約２２〜約２５時間、最も好ましくは約２４時間にわたってコア材料の約８０〜約１００％をｉｎ ｖｉｔｒｏおよびｉｎ ｖｉｖｏで放出することが可能である。
【００５５】
本発明による組成物および方法は、生理活性化合物を組み込み送達するが、該生理活性化合物は投与する対象に対して薬効を示す栄養または化合物であり得る。このような栄養または生理活性化合物は、低溶解性もしくは低透過性、またはその両方を示す可能性がある。本発明の特別な利点の１つは、水溶性のものから水難溶性、非水溶性のものまで生理活性化合物を送達する能力である。本発明の別の態様は、低透過性を示す生理活性化合物を、前記薬物を投与する前記対象の膜を通過させて投与する能力である。本発明の特別な実施形態は、水難溶性から非水溶性のものまで低透過性の生理活性化合物を投与するために有用である。
【００５６】
上述したように、薬物を以下のように分類する。
クラスＩ−高透過性、高溶解性
クラスＩＩ−高透過性、低溶解性
クラスＩＩＩ−低透過性、高溶解性
クラスＩＶ−低透過性、低溶解性
これらの薬物クラスの境界については、当業者は過度の実験をすることなしに決定することが可能である。こうした決定にＦＤＡがガイドラインを発行している。たとえば、最高用量強度（ｄｏｓｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）がｐＨ１〜７．５の範囲にわたって２５０ｍｌ以下の水に可溶である場合、薬物は「高溶解性」と見なされる。ヒトにおける吸収の程度が、物質収支に基づいて、または参照の静脈内用量と比較して、投与した用量の９０％以上と定量された場合、薬物は「高透過性」と見なされる。
【００５７】
前述の溶解性の決定は、フラスコ振盪法（ｓｈａｋｅ‐ｆｌａｓｋ ｍｅｔｈｏｄ）または滴定法を使用したｐＨ１〜７．５の範囲の水性媒体中での試験薬物のｐＨ−溶解プロファイル、および検証済みの安定性評価（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ−ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ）検定によって実施する。ＵＳＰ ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｉ（バスケット）で１００ｒｐｍまたはＵＳＰ ａｐｐａｒａｔｕｓ ＩＩ（薬さじ）で５０ｒｐｍ、溶媒（９００ｍｌ）：０．１Ｎ−ＨＣｌまたは模倣胃液、ｐＨ４．５緩衝液、およびｐＨ６．８緩衝液または模倣腸液を使用して溶解度を決定する。
【００５８】
前述の透過性の決定は、ヒトでの吸収の程度の測定、薬物動態学的な物質収支の試験、または絶対的な生物学的利用性試験によって実施する。腸透過性についての方法は、ヒトでのｉｎ ｖｉｖｏ腸潅流試験、動物でのｉｎ ｖｉｖｏまたはｉｎ ｓｉｔｕでの腸潅流試験、ヒトまたは動物の腸切除組織を用いるｉｎ ｖｉｔｒｏ透過実験、または単層上皮細胞を通過するｉｎ ｖｉｔｒｏ透過実験からなることが可能である。
【００５９】
以下の化合物の透過性分類がＦＤＡによって公にされている：アンチピリン（高）、カフェイン（高）、カルバマゼピン（高）、フルバスタチン（高）、ケトプロフェン（高）、メトプロロール（高）、ナプロキセン（高）、プロプラノロール（高）、テオフィリン、（高）、ベラパミル（高）、アモキシシリン（低）、アテノロール（低）、フロセミド（低）、ヒドロクロルチアジド（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｔｈｉａｚｉｄｅ）（低）、マンニトール（低）、Ｌ−メチルドパ（低）、ポリエチレングリコール（４００）（低）、ポリエチレングリコール（１０００）（低）、ポリエチレングリコール（４０００）（低）、（透過性ゼロのマーカー）；およびラニチジン（低）。
【００６０】
本発明による組成物は、薬剤として有効な量の生理活性化合物のコアと、前記コアを囲むシェルとで本質的に構成されるカプセルからなり、前記シェルは吸収を促進する量の薬剤として許容可能な水溶性で低粘度の帯電ポリマーから本質的に構成される。シェルは追加成分を含むことも可能である。好ましい追加成分は水であり、追加の含有物のシェル中への導入を促進するのに必要な量でシェル中に存在してよい。このような含有物には、抗酸化剤などの水溶性の生理促進剤（ｂｉｏｅｎｈａｎｃｅｒ）、およびマイクロカプセルを架橋するための多価カチオンが含まれる。シェルは、少量の界面活性剤、好ましくはラウリル硫酸ナトリウムを含むイオン界面活性剤、またはＥＤＴＡなどのキレート剤などをマイクロカプセルの０．０１〜０．５重量％含むことも可能である。本発明の好ましい組成物は、１つまたは複数の溶解機構により活性化されてコア材料を放出するまではコア材料のための高度に安定で保護作用を有する担体ビヒクルを提供する。
【００６１】
本発明の薬剤組成物を、前記薬物を吸収することが可能な生体膜に接触させる。接触させる膜は、それを通して生理活性化合物を吸収することが可能などんな生体膜でもよく、消化管、鼻腔、直腸、肺胞、眼または頬腔の膜が含まれる。特に好ましい膜は消化管内に見出される。
【００６２】
経口組成物は、生理活性化合物を胃の低ｐＨ環境を通り抜けた後にのみ放出するものが最も好ましい。本発明の組成物の好ましい実施形態には、生理活性化合物を小腸、大腸または両方へ送達するようにプログラムされている放出機構が含まれる。生理活性物を放出する位置およびタイミングが設計される。本発明の組成物は、生理活性化合物の放出量を高めること、ならびに、連続的、持続的および制御された速度でカプセルからコア材料を放出する際の前記化合物の生物学的利用性を増大させることが可能である。
【００６３】
（小腸で放出する組成物）
生理活性化合物を対象の小腸に送達するように設計されている本発明の組成物は、このような系では初期時間が比較的短いという観点から、好ましい１態様である。通常の健康なヒト成人の対象では、胃内容物は３０分間〜１時間以内に空になる。その後直ちに十二指腸での吸収が開始され、薬剤組成物が十二指腸、空腸および回腸を通過するにしたがって吸収は続く。通過時間は約３時間である。本発明は、胃の低いｐＨ環境によって表面が実質的に影響されない微小球の送達を提供する。リパーゼ感受性マトリックス材料を含む本発明のこうした組成物に対して、十二指腸上部に分泌される膵臓リパーゼおよび胆汁塩が直ちに働いてリパーゼ感受性マトリックスを溶解し酵素分解する。この分解が進むにつれて、胃腸の水性環境が、微小球内にできた拡大しつつある隙間や通路に浸潤する。微小球の内部領域にあるマイクロカプセルの親水性シェルコーティングは、浸潤水を吸収して膨張し、ひいては可溶化することによって球構造の急速な浸食に参加する。膨張したマイクロカプセルは浸食されてゆく球を徐々に崩壊させ、脂質材料を乳化させると同時に、腸の管腔膜に隣接する粘液層に付着する傾向を持つ。マトリックスの脂質材料は消化され続けるので、さらに多くのマイクロカプセルが放出され粘液層と混合される。粒子コアの表面積が比較的大きいので生理活性化合物の迅速な溶解が可能となり、該生理活性化合物は粘膜付着性の膨張した帯電親水性シェル材料によって腸膜に近接した状態に保持される。この工程を図１０に示す。
【００６４】
小腸放出機構をもたらす能力を有する本発明の組成物は、小腸の通過について観察された３時間の通過時間より十分に長い時間放出する。帯電親水性材料の粘膜付着性の性質により、小腸に沈積した抜け殻となったマイクロカプセルの滞留時間が増大する。本発明の組成物によって、少なくとも約６〜約２４時間、場合によってはより長く最大約３６時間をかけた生理活性化合物の小腸への送達が可能となる。
【００６５】
（小腸および大腸で放出する組成物）
本発明の別の実施形態は、対象の小腸および大腸に生理活性化合物を送達するように設計されており、大腸への比較的速やかな送達、および比較的長い送達持続時間の組合せを考慮するとこれも好ましい。一般的なヒト健常成人対象では、胃が空になった後小腸内容物は約３時間以内に盲腸へ通過する。回腸が空になった後、大腸の通過には大体約１１〜約３６時間かかり得る。本発明は、胃の環境によっては実質的に影響を受けず、小腸で部分的分解を受けやすく、さらに大腸で酵素分解されやすい表面を持つ微小球の送達を提供する。こうした組成物は先に述べたように２つの成分からなるマトリックスを含むのが好ましい。第１成分は、消化管ではほとんど不消化であり、超構造または網目（ｗｅｂｂｉｎｇ）を提供してマイクロカプセルを腸管の長さ分だけ輸送する。第２成分は、リパーゼ分解および／または胆汁の界面活性剤が媒介する溶解の結果として、小腸で溶解しまたは分解される。この分解が進むにつれて、胃腸の水性環境が、微小球内にできた拡大しつつある隙間や通路に浸潤する。微小球の内部領域にあるマイクロカプセルの親水性シェルコーティングは、浸潤水を吸収して膨張し、ひいては可溶化することによって、さらに緩慢な球構造の浸食に参加する。膨張したマイクロカプセルは浸食されてゆく球を徐々に崩壊させ、脂質および脂肪族アルコールなどの材料を乳化すると同時に、腸の管腔膜に隣接する粘液層に付着する傾向がある。マトリックス材料は消化され続けるので、さらに多くのマイクロカプセルが放出され粘液層と混合される。粒子コアの表面積が比較的大きいので生理活性化合物の迅速な溶解が可能となり、該生理活性化合物は粘膜付着性の膨張した帯電親水性シェル材料によって腸膜に近接した状態に保持される。マイクロカプセルの残存物の沈積、あるいは膨張した親水性シェル障壁を通しての拡散は、マトリックスの脂質感受性またはアルコール含量に大きく依存する。小腸通過後にマイクロカプセルを使い果たしていなかった微小球またはその一部は、盲腸で空となり細菌集団に富む環境へとおかれることになる。生理活性化合物の継続的送達は大腸での粒子の溶解速度に依存する。大腸で生理活性化合物を放出することが可能な組成物は機能し続けることになる。
【００６６】
大腸で薬物送達を続けるように設計されている本発明の組成物には、大腸に存在する細菌性酵素によって消化され得る親水性帯電ポリマーを組み込むことが好ましい。細菌性酵素が水で膨張したマイクロカプセルの親水性シェルを引き続き浸食するので、生理活性コア粒子には、可溶化するための、かつ腸膜を通過するための手段が提供される。
【００６７】
本発明による方法は、生理活性化合物を含む持続放出性薬剤組成物を、投与を必要とする患者に投与することに関するものであり、該投与は、本明細書に上述したマイクロカプセルマトリックスからなる微小球を含む薬剤として有効な量の組成物を前記対象に投与する工程からなる。最も好ましい方法では、生理活性化合物が組成物から前記患者に対して約８〜約３６時間、好ましくは約８〜約２４時間、あるいは、約１２〜約３０時間、最も好ましくは約１８〜約２４時間にわたって放出されることを特徴とする、組成物の投与が提供される。
【００６８】
本発明の方法は、難溶ないし非水溶性である生理活性化合物の溶解度を上昇させる。本発明の方法の別の態様は、透過性の低い生理活性化合物の透過性を上昇させる。本発明の方法の特別な実施形態は、消化管での生理活性化合物の代謝分解を阻害することによって前記生理活性化合物の生物学的利用性を上昇させる。
【００６９】
本発明を実証するためにモデルとして使用する生理活性化合物の例はニフェジピンである。ニフェジピンはジヒドロピリジン誘導体の１，４−ジヒドロ−２，６−ジメチル−４−（２−ニトロフェニル）−３，５−ピリジンジカルボン酸ジメチルエステルであり、実験式Ｃ_１７Ｈ_１８Ｎ_２Ｏ_６、および以下の構造式を有する。
【００７０】
【化４】

ニフェジピンは、カルシウムイオンの流入阻害剤（カルシウムの進入遮断剤またはカルシウムイオンアンタゴニスト）であり、カルシウムイオンの筋細胞への膜を貫通した流入を遮断する。特にニフェジピンは、即時型チャネル（ｆａｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）を通る流入に重大な影響を与えることなく遅効型チャネル（ｓｌｏｗ ｃｈａｎｎｅｌ）を通るカルシウムの流入を遮断する。この作用によって筋収縮に利用可能な細胞内カルシウムの減少がもたらされる。これは特に血管平滑筋において顕著であり心筋ではそれほど顕著ではない（「治療薬（Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇｓ）」、コリン ドラリー（Ｃｏｌｉｎ Ｄｏｌｌｅｒｙ）編、チャーチルリビングストン社（Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎｅ）、１９９９年、第２版、第１巻、Ｃ２４４ページ；「医薬および特殊薬物の概論（Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ）（ＣＰＳ）」、第３３版、１９９８年、ログインブラザーズカナダ社（Ｌｏｇｉｎ Ｂｒｏｔｈｅｒｓ Ｃａｎａｄａ）、ＣＤ−ＲＯＭデータベース）。ヒトに対する最低有効濃度は１５ｎｇ／ｍＬと報告されている（「治療薬（Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇｓ）」、コリン ドラリー（Ｃｏｌｉｎ Ｄｏｌｌｅｒｙ）編、チャーチルリビングストン社（Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎｅ）、１９９９年、第２版、第１巻、Ｃ２４４ページ）。ニフェジピンの通常１日用量は、狭心症には３０〜９０ｍｇ、高血圧には３０〜１２０ｍｇである（「医薬および特殊薬物の概論（Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ）（ＣＰＳ）」、第３３版、１９９８年、ログインブラザーズカナダ社（Ｌｏｇｉｎ Ｂｒｏｔｈｅｒｓ Ｃａｎａｄａ）、ＣＤ−ＲＯＭデータベース）。
【００７１】
ニフェジピンのヒト胃腸管からの吸収は９０％を超えると報告されているが、おそらく全身に行き渡る前に著しく代謝されるために、全身の生物学的利用性は約４５〜７０％にすぎない（「治療薬（Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇｓ）」、コリン ドラリー（Ｃｏｌｉｎ Ｄｏｌｌｅｒｙ）編、チャーチルリビングストン社（Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎｅ）、１９９９年、第２版、第１巻、Ｃ２４４ページ）。従来の製剤と共に食物を摂取すると、食物によりピーク濃度に達する時間が遅れるが、遅延／制御放出型の胃腸治療系（ＧＩＴＳ）製剤からの吸収率は上昇することが示されている。しかし、吸収の程度は食物によって変化しない。
【００７２】
吸収された後、ニフェジピンは肝臓でシトクロムＰ４５０による広範な代謝を受けて３つの主要な代謝物になるが、主として酸化によってピリジン（ヒドロキシカルボン酸）代謝物になり（７０〜９５％）続いて加水分解を受ける。残りの代謝の大部分はラクトン代謝物が占める。これらの代謝物にはどんな薬理活性もないと思われる。ニフェジピンは定常状態分布容積０．３〜１．２ ｌ・ｋｇ^−１で体組織中に広く分布し、薬物動態プロファイルから迅速な分布相および緩慢な最終消失相が示唆されている。
【００７３】
ニフェジピンは水に不溶であり、ラットでの生物学的利用性は約５０％にすぎないことが報告されている。初期の実験観察では、本発明の組成物および方法はラットモデルでニフェジピンの生物学的利用性を１００％近くまで上昇させることが実証されている。本出願人は、ラットでのニフェジピン吸収増大の基礎をなす機構が、ラットおよびヒトを含む他の動物における、他の多くの生理活性化合物の生体吸収の増大および生物学的利用性の増大に応用可能であろうと考えている。
【００７４】
ヒトにおいて限られた生物学的利用性を示し、より高度な生物学的に利用可能な組成物へと製剤化され本発明の方法で使用されて有用性の高い投与を提供することが可能な小分子の薬物には、それだけには限らないが、フェロジピン、ニモジピン、ベラパミル、テルフェナジンやアステミゾールを含む非鎮静抗ヒスタミン剤、ベンゾジアゼピン類、アルプラゾラム、トリアゾラム、ミダゾラム、コレステロール低下薬のロバスタチン、シンバスタチン、アトルバスタチン、免疫抑制剤（シクロスポリン、タクロリムスおよびアルフェンタニルなど）、コデイン、フェンタニル、メサドン、クラリスロマイシン、エリスロマイシン、アジスロマイシン、パクリタキセル、タモキシフェン、ビンクリスチン、アステミゾール、クロルフェニラミン、モンテルカスト、サルメテロール、アミオダロン、キニジン、カルベジロール、ロサルタン、プロプラノロール、アムロジピン、ジルチアゼム、レルカニジピン、ニカルジピン、ニソルジピン、ニトレンジピン、ベラパミル、セリバスタチン、シンバスタチン、プラバスタチン、フルバスタチン、シサプリド、インジナビル、ネルフィナビル、リトナビル、サキナビル、エストラジオール、エストロゲン、プロゲステロン、プロゲスチン、テストステロン、ヒドロコルチゾン、アルプラゾラム、ジアゼパム、ミダゾラム、トリアゾラム、ザレプロン、ゾルピデム、ブスピロン、ハロペリドール、ピモジド、クエチアピン、カルバマゼピン、シロスタゾール、ダプソン、デキストロメトルファン、ドネペジル、フィナステリド、リドカイン、オダネストロン（ｏｄａｎｅｓｔｒｏｎ）、キニーネ、シルデナフィル、タムスロシン、およびトラゾドンが含まれる。
【００７５】
本発明による経口送達が有用となりうるペプチド活性成分には、生理学的に活性で、複数のアミノ酸を備え、その分子構造中に少なくとも１つのペプチド結合を含む任意の治療薬が含まれる。本発明の組成物を、膜ペプチダーゼが豊富でない大腸に達するまで大部分の生理活性物の放出を遅らせるように製剤化すれば、該組成物によりペプチドおよびタンパク質が腸膜を通過する能力が高まる。さらに本発明は、活性成分のペプチド結合のうち１つまたは複数を膜ペプチダーゼとは別の方法で切断する性質を有するプロテアーゼによる活性成分の分解を、幾つかの機構によって抑制すると考えられる。本発明の組成物の分子構造には別の置換基または修飾をさらに含めることも可能である。たとえば、本明細書において好ましいペプチド性活性物質であるサケカルシトニンのＣ末端をアミド化する。本発明にしたがって人工および天然ペプチドを経口的に送達することが可能である。
【００７６】
本発明に使用可能なペプチド活性化合物には、それだけには限らないが、インスリン、バソプレッシン、カルシトニン（好ましいサケカルシトニンだけでなく他のカルシトニンも同様に含む）などの、天然由来および組換え生産されたタンパク質およびペプチドが含まれる。別の例にはカルシトニン遺伝子関連ペプチド、副甲状腺ホルモン、黄体ホルモン放出因子、エリスロポエチン、組織プラスミノーゲンアクチベータ、ヒト成長ホルモン、副腎皮質刺激ホルモン、様々なインターロイキン、エンケファリン、第ＶＩＩＩ因子、第ＩＸ因子および第Ｘ因子などが含まれる。他にも多くのものが当技術分野で公知である。消化管でタンパク質分解を受けると思われるペプチド結合を有するどんな薬剤化合物も、本発明による経口送達が有用となると予想される。というのは、そのようなタンパク質分解の低減およびタンパク質分解からの保護が本発明によって得られるからである。
【００７７】
本発明の組成物は、薬剤有効量、すなわち所望の予防的、治療的または診断的効果を患者に実現するのに有効な量の生理活性化合物からなる。当然のことであるが、組成物を構成する生理活性化合物の量は、たとえば、使用する特定の生理活性化合物、治療しようとする病状の性質、患者の性質を含む様々な要因によって変わる。同様に、本発明の組成物に含まれる親水性ポリマーおよび／または脂肪族アルコールは、生理活性化合物の生物学的利用性および／または吸収特性を増大させるのに有効な量で存在させる。組成物中のポリマーおよび／または脂肪族アルコールの量は、たとえば、使用する特定の生理活性化合物、生理活性化合物の量、使用する特定のポリマーおよび／または脂肪族アルコール、生理活性化合物の光学異性体の形すなわちラセミ体か光学的に純粋か、を含む様々な要因によって変化する。
【００７８】
本発明の組成物は任意選択でビヒクルからなり、ビヒクルの性質は組成物の形態によって変わる。本発明の組成物の微小球は任意の適当な形態、たとえば、圧縮して錠剤の形態で、カプセル中に充填した多数の粒子の形態で、および液体担体に懸濁させて使用することも可能である。本発明の組成物の持続放出の特性に加えて、錠剤およびカプセルをさらに改変して追加の遅延放出、持続放出、または即時放出の特徴を得ることも可能である。本発明の組成物は、固体経口剤形で最も広く使用されると考えられる。
【００７９】
「ビヒクル」という用語は広い意味で使用され、組成物の生理活性化合物ならびにポリマーおよび／または脂肪族アルコール成分以外に組成物を構成しうる、様々なタイプの薬剤として許容可能な成分が含まれる。ビヒクルの例には充填剤、希釈液、賦形剤、および生理活性化合物の放出特性に有効な材料、すなわち制御放出材料が含まれる。
【００８０】
充填剤または増量剤には、それだけには限らないが、微結晶セルロース［たとえば、エフエムシー社（ＦＭＣ Ｃｏｒｐ．）のＡｖｉｃｅｌ（登録商標）、メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）のＥｍｃｏｃｅｌ（登録商標）］、マンニトール、キシリトール、リン酸二カルシウム［たとえば、メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）のＥｍｃｏｍｐｒｅｓｓ（登録商標）］硫酸カルシウム［たとえば、メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）のＣｏｍｐａｃｔｒｏｌ（登録商標）］澱粉類、ラクトース、ショ糖［アムスター社（Ａｍｓｔａｒ）のＤｉｐａｃ（登録商標）、およびイングリーディエントテクノロジー社（Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のＮｕｔａｂ］、デキストロース［メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）のＥｍｄｅｘ（登録商標）］、ソルビトール、セルロース粉［Ｅｌｃｅｍａ（登録商標）、デガッサ社（Ｄｅｇｕｓｓａ）、およびＳｏｌｋａ Ｆｌｏｃ（登録商標）、メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）］が含まれる。増量剤は、組成物中に約５重量％〜約９０重量％、好ましくは約１０重量％〜約５０重量％の量で存在させることが可能である。
【００８１】
組成物中に含めることが可能な崩壊剤には、それだけには限らないが、微結晶セルロース、澱粉類、クロスポビドン［たとえば、インターナショナルスペシャルティプロダクツ社（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ．）のＰｏｌｙｐｌａｓｄｏｎｅ（登録商標）ＸＬ］、デンプングリコール酸ナトリウム［メンデル社（Ｍｅｎｄｅｌｌ Ｉｎｃ．）のＥｘｐｌｏｔａｂ（登録商標）］、およびクロスカルメロースナトリウム［たとえば、エフエムシー社（ＦＭＣ Ｃｏｒｐ．）のＡｃ−Ｄｉ−Ｓｏｌ（登録商標）］が含まれる。崩壊剤は、組成物中に約０．５重量％〜約３０重量％、好ましくは約１重量％〜約１５重量％の量で存在させることが可能である。
【００８２】
組成物に利用可能な固結防止剤（ａｎｔｉａｄｈｅｒａｎｔ）および流動促進剤（ｇｌｉｄａｎｔ）には、それだけには限らないが、タルク、コーンスターチ、二酸化珪素、ラウリル硫酸ナトリウム、およびステアリン酸金属塩が含まれる。固結防止剤または流動促進剤は、組成物中に約０．２重量％〜約１５重量％、好ましくは約０．５重量％〜約５重量％の量で存在させることが可能である。
【００８３】
組成物に利用可能な滑沢剤は、それだけには限らないが、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸、ステアリルフマル酸ナトリウム、硬化綿実油（ｓｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標））、タルク、ならびに、蜜蝋、カルナウバワックス、セチルアルコール、ステアリン酸グリセリル、パルミチン酸グリセリル、ベヘン酸グリセリル、硬化植物油、およびステアリルアルコールを含むがこれらに限定されないワックス類が含まれる。滑沢剤は、約０．２重量％〜約２０重量％、好ましくは約０．５重量％〜約５重量％の量で存在させることが可能である。
【００８４】
利用可能な結合剤には、それだけには限らないが、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ショ糖溶液、デキストロース溶液、アカシア、トラガカントおよびローカストビーンガムが含まれる。結合剤は、組成物中に約０．２重量％〜約１０重量％、好ましくは約０．５重量％〜約５重量％の量で存在させることが可能である。
【００８５】
本発明の組成物は、直接圧縮法、または湿式造粒法によって製造することが可能である。直接圧縮法では、微小球および他の成分を４０メッシュの鋼スクリーンなどステンレス鋼のスクリーンを用いて篩にかける。次いで、篩にかけた材料を適当なブレンダに装填し１０分間、増強バー（ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ ｂａｒ）付きで３分間混合する。次いで、適当なツールを使用して該混合物をロータリープレスで圧縮し錠剤にする。望むならば圧縮錠剤をコーティングすることも可能である。
【００８６】
湿式造粒法では、プラネタリーミキサー、高剪断ミキサー、または流動床造粒機で造粒液（たとえば、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、水）を用いて微小球および他の成分を造粒する。結合剤を造粒液または乾燥混合物に含めてもよい。湿潤状態の顆粒をオーブンまたは流動床乾燥機で乾燥し、次いで適当なスクリーンの篩にかけて自由流動状態の顆粒を得る。得られた顆粒を適当な滑沢剤および流動促進剤と混合した。適当なツールを使用して滑沢させた顆粒をロータリープレスで圧縮して錠剤にする。必要に応じて圧縮錠剤にコーティングを施すことも可能である。
【００８７】
本発明は、本発明の微小球の製造方法にも関する。該製造方法は、非水溶性流体マトリックス材料の固化温度を下回る温度の冷却領域中に、帯電有機部分を含むミクロン径の生理活性有機粒子を非水溶性流体マトリックス中に流動可能なように分散させたものを、前記分散物の小滴を生成する条件下で噴霧する工程からなる。該製造方法は、微小球の中で小滴を固化させる前に、粒子を小滴内に均質に分配するために十分な時間、小滴の流動性を維持することが好ましい。噴霧工程中、生理活性帯電粒子は、流体である間は小滴の内部へ引き寄せられ、小滴の表面から離れると考えられる。
【００８８】
流体混合物の温度は、噴霧ノズルに到達した時、前記マトリックス材料の融解温度より低いが、その固化温度より高く維持されているべきである。噴霧温度、噴霧ノズルの形状、およびノズルを通る流速は全て、得られる微小球の物理的特徴に影響を及ぼす。最も好ましい方法は、圧力処理した混合物が高速噴霧処理に適した粘度を確実に維持できる加熱噴霧ノズル（および前記ノズルへつながる加熱チューブおよび加熱導管）を使用する。このような高速処理によって、噴霧された液体混合物の粒子をマトリックス材料の固化温度より低い温度に冷却する際に実質的に球形の微小球を生成させることが可能となる。
【００８９】
流動可能なマトリックス材料は、融解がＴ１で開始しＴ２で実質的に完了する融解曲線、および固化がＴ３で始まりＴ４で実質的に完了する冷却曲線を示し、その際Ｔ３はＴｌよりも低いことが最も好ましい。本発明の方法で使用されるいかなる特定のマトリックス材料のＴ１とＴ２との差も、前記流動可能な媒体マトリックスからなる材料の割合によって決定される。成分の割合を変更することによって、温度に関する特徴、したがって本発明の方法によって生成される微小球の温度依存的放出の特徴を変更することが可能である。さらに、本発明の方法で使用する特定のマトリックス材料の融解温度および固化温度を測定することによって、処理中の混合物の温度を調整し、それによって運転中の装置の引っかかりや詰まりを回避することが可能である。
【００９０】
好ましい方法は、約４９℃（１２０°Ｆ）〜約１０７℃（２２５°Ｆ）で融解する非水溶性有機マトリックス材料を使用し、該方法は、前記非水溶性媒体の固化温度より高いが前記非水溶性媒体の融解温度より低い温度に流動可能な分散物を維持する。より好ましい方法は、約４１℃（１０６°Ｆ）で開始し約６０℃（１４０°Ｆ）で実質的に完了する融点を有する非水溶性マトリックスを使用する。
【００９１】
好ましい方法は流動可能な混合物を加圧して噴霧する。代替方法では帯電式噴霧ノズルを通して噴霧する。
流動可能な混合物中に懸濁させた粒子は、噴霧操作によって発生する強度の電場で配向性を持つようになるための電荷、または少なくとも十分な双極子モーメントを有する生理活性粒子が好ましい。帯電有機部分を含む生理活性サブミクロン有機粒子の最も好ましいものは、本明細書に上記した帯電親水性材料から本質的に構成されるコーティングまたはシェルを有するマイクロカプセルである。本明細書以下に記載する通り、シェル材料は高圧処理中に生理活性コアのカプセル化を阻害しない量だけ会合した水を含むことが可能である。そのような材料の実施形態には、薬剤として許容可能な水溶性ポリアニオンポリマー、特に薬剤として許容可能なアルキルカルボン酸の付加塩またはアルキルリン酸塩の付加塩が複数共有結合しているポリマー主鎖から本質的に構成されるポリマー、さらにとりわけセルロース、ヘミセルロース、ガラクトースポリマーおよび３，６無水−ガラクトース共重合体からなる群から選択されたポリマー主鎖から構成されるポリマーが含まれる。シェルは架橋していてもよく、カルシウム、マグネシウム、３価の鉄などの多価カチオンとの架橋が好ましい。
【００９２】
本発明の方法の別の態様は、固化した微小球を帯電防止剤の希釈水溶液からなる静電放電組成物に接触させる。接触は、浸漬または噴霧でよい。噴霧が好ましい。
噴霧操作を行うために使用する流動可能な媒体を、最初に、生理活性有機粒子と帯電有機部分を含む水溶性有機材料の非水溶性流体媒体中の分散物に十分な高圧をかけて、前記の生理活性サブミクロン有機粒子の流動可能な分散物を生成することによって得るのが好ましい。この方法は、平均粒径が１μｍ（１ミクロン）を超える生理活性有機粒子の前記分散物に適用される。加えられる力には、圧縮、剪断および掘削力が含まれる。こうした力を加える最も好ましい手段は、流動可能な組成物に圧力約１３．７９Ｐａ（２，０００ｐｓｉ）〜約１３７．９Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）の高圧を１秒間未満かけることである。この加圧の特定の実施形態では、圧縮した混合物をチャンバに通過させるが、該チャンバは該混合物に掘削力および／または剪断力をかける。
【００９３】
本発明の方法の特に好ましい態様は、ポリアニオンポリマーのシェル材料を含むミクロ化した生理活性有機粒子の変更形態である。本方法は、これらのポリマーカプセルを含む流動可能な分散物を、多価カチオンの水溶液を含む前記非水溶性流体媒体の、ミクロン単位またはサブミクロン単位の油中水型エマルジョンに接触させる。カチオンは、カルシウム、マグネシウムまたは３価の鉄など、架橋ポリアニオンポリマーに使用可能な任意の多価カチオンでよい。使用するサブミクロンエマルジョンの量は流動可能な分散物中のほとんど全てのカプセルを「湿らせる」のに十分な量だけであり、それによってポリマーのシェルの膨張を最小限に抑えながらカプセル表面の架橋を達成する。好ましいモル量は、流動可能な分散物中に存在するアニオン基１モル当たり、２価カチオンを約０．００１〜約０．５モルの範囲の割合である。より好ましい範囲は、アニオン基１モル当たり約０．０１〜約０．２モルのカチオンである。カチオンの添加によって、湿気を含んだ架橋ポリアニオンポリマーでカプセル封入された生理活性有機粒子の流動可能な分散物が生成される。
【００９４】
エマルジョンを流動可能な分散物に加えることによって、サブミクロンエマルジョンを該分散物中に分散させる。エマルジョンは高度に濃縮されていないものが好ましく、流動可能な分散物に加えるとその中で容易に分散する濃度が最も好ましい。流動可能な分散物中に静かにエマルジョンを分散することによって混合を実施するのが好ましい。添加の割合は、エマルジョンおよび分散物中の粒子の濃度、ならびに攪拌速度に依存する。低剪断ホモジナイザ装置の使用が好ましい。この方法によってカプセルを個々にエマルジョンのサブミクロンの水滴で湿らせることが可能になる。個々のカプセルが湿気を帯びるので、接触したカプセルの表面のポリマー鎖が架橋し、その構造的一体性が強化される。サブミクロンエマルジョン中の水分量を最小限度に抑えることによって、カプセルの膨張を最小限に抑えながら多価カチオンを添加することが可能となる。
【００９５】
本発明で使用されるエマルジョンは、水溶性生理促進剤および抗酸化剤など、追加の材料を含むことが可能である。これらのエマルジョンの好ましい態様は、追加の材料が上記の多価カチオンの塩を含むことが可能な態様である。最も好ましい材料にはアスコルビン酸カルシウムおよびクエン酸カルシウムが含まれる。
【００９６】
成形された微小球のさらなる処理には、約６を超えるｐＨで溶解する、第２の量の非水溶性材料との接触を含めてよい。この接触を実現させる好ましい手段は噴霧コーティングによるものである。塗布されるｐＨ＞６の材料は、前記固化させた微小球の生成に使用した前記非水溶性マトリックス材料を約５〜約３０重量％含むことが可能で、ｐＨ＞６の材料は、前記第２の量の非水溶性マトリックス材料の約１０重量％であることが好ましい。このような材料は、トリグリセリド、硬化植物油、モノ−、ジ−、トリグリセリドエステルおよびポリアルコキシアルキルアルコール類のエーテルからなる群から選択することが可能である。
【００９７】
特に好ましい方法は、前記固化した組成物をアニーリングする工程からさらになる。アニーリングは、固化させた組成物を非水溶性有機材料の融点未満の温度で約１分間〜約４時間の範囲で加熱する工程からなることが可能である。アニーリング時間は、使用するその有機材料に応じて変更可能である。アニーリングは、前記非水溶性材料が多形性の（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ）材料など複数の結晶形に固化することが可能な場合に、たとえば前記多形性材料がトリグリセリドワックスからなる場合に特に好ましい。
【００９８】
本願明細書に援用する米国特許第５，２０９，８７９号に記載されている方法および装置（「ベータ装置」）にしたがって予備混合物を加圧する。短い時間間隔で予備混合物を締め固め、その締め固めた予備混合物を「ベータ」チャンバに通過させて同混合物を圧力の急上昇と後部圧力減少チャンバ中で生じる流動とから生じる剪断力および掘削力にかけることにより、圧縮力が発生する。この方法は、米国特許第４，９７８，４８３号、同第５，４６０，７５６号、および同第５，２０９，８７９号に記載されており、その全てを本願明細書に援用する。本発明において必要な圧力量は、圧力をかけている最中の時間間隔に依存する。必要な圧力は時間間隔と逆に変化する。圧力パルス法は、予備混合物上に圧力が維持される限り継続するが、極めて短期間で圧力をかけた場合がマトリックスの分散には最も効果的であり、約１秒以下が好ましい。圧力処理の効果を増強するために、圧力処理した混合物にベータ装置で繰り返し圧力をかけることも可能である。流動可能な組成物をベータ装置に１度、２度、またはさらに３度通過させて所望する仕上がりサイズを縮小およびカプセル化を実現することが可能である。
【００９９】
コア材料は固形、液状、またはスラリー状の未処理の生理活性化合物でもよいし、あるいは生理活性化合物は固形、またはスラリー状の前述のカプセルの形態でもよい。高圧をかけると、粒子は衝突し、破砕し、一般にサイズが小さくなる。高圧デバイスを２度〜５度通過させた後には平均粒径は約５μｍ（約５ミクロン）未満であるが、約１μｍ（１ミクロン）以下のレベルの大部分の粒子とともに、サイズ約５〜２０μｍ（５〜２０ミクロン）のレベルの大型の粒子も依然として観察される。さらに帯電親水性材料の表面により、サイズの小さくなった該粒子がコーティングまたはカプセル封入され、あるいは１個または複数の活性粒子の包埋媒体が形成されると、本発明のマイクロカプセルがもたらされる。
【０１００】
前述の２工程法を使用して調製した微小球の放出特性は、微小球マトリックス組成物中のマイクロカプセルの百分比、マイクロカプセル中で生理活性化合物をカプセル化している帯電ポリマーのイオン塩基の相対量、微小球のサイズおよび形、ならびにカプセル化しているシェルおよびマトリックス材料の組成の関数である。
【０１０１】
持続放出速度は、本発明の微小球の微細な傷が浸食され、この浸食によってカプセル内部のマトリックス全体に「曲がりくねった（ｔｏｒｔｕｏｕｓ）」通路が形成されることにより、水性媒体が侵入し可溶化したカプセルが排出される結果生じると考えられている。
【０１０２】
本発明の微小球が曝される環境条件に応じて、小さなひびまたは割れ目が拡大しコアの放出が促進されうる。所望の放出効果を実現するために、本発明の微小球をそのような諸条件に反応するように設計することが可能である。たとえば、マトリックス材料組成物を特定の温度範囲間で融解するように設計し、それによってコア材料を即時、数秒間、数分間から１時間またはそれ以上にわたって放出することが可能である。カプセルは、ヒトもしくは動物の体温またはその体温に近い温度で、あるいは周囲温度に応じて、たとえば大気温度が３８℃（１００°Ｆ）などの設定温度を超えて上昇するような日に、該カプセルのコアを徐々に放出するように設計することが可能である。そのような温度感受性微小球は直腸用、頬腔用および皮膚用組成物の製剤化において有用である。
【０１０３】
以下の実施例によって本発明を説明し、本発明によって得られた予想外の特性を、本発明を含まない組成物と比較して示す。
【実施例】
【０１０４】
（対照実施例Ａ 多形性ワックスから構成されるマトリックス中の粒子状ニフェジピンの微小球）
５２５ｇの粉砕したニフェジピン（粒子サイズ１０μｍ（１０ミクロン）未満）を市販の多形性ワックスＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）ＮＦ Ｃ９７５ｇの融解物に温度７９．６℃で攪拌しながら混合する。流動可能な該予備混合物を次いで米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、約８２℃（１８０°Ｆ）に維持したノードソン社（Ｎｏｒｄｓｏｎ）製ホットメルトアプリケータによって冷却領域に噴霧するが、該アプリケータは、電子ギアポンプ（ノードソン３７００シリーズ、速度設定＝３０％）で駆動され、アスピレータ圧１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉ）、ニードルを閉鎖状態から開放状態の７／８回転にセットする。ニフェジピンはカプセル組成物の約３０重量％を構成する。作業は全て赤色光環境下で行う。
【０１０５】
対照実施例Ａに記載の方法にしたがって調製したカプセルは、そのニフェジピンコアを持続放出することが可能であり、ラットに経口投与した場合ゼロ次放出特性を示す。
（対照実施例Ｂ セチルアルコールから構成されるマトリックス中の粒子状ニフェジピンの微小球）
５２５ｇの粉砕したニフェジピン（粒子サイズ１０μｍ（１０ミクロン）未満）を９７５ｇのセチルアルコール、ＮＦ（プロクターアンドギャンブル社（Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ）ＣＯ−１６９５Ｆ）の融解物に温度約５５〜６２℃で攪拌しながら混合する。流動可能な該予備混合物を約７０℃に加熱し、次いで米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、約７７℃（１７０°Ｆ）に維持したノードソン社（Ｎｏｒｄｓｏｎ）製ホットメルトアプリケータによって冷却領域に噴霧するが、該アプリケータは、電子ギアポンプ（ノードソン３０００シリーズ、速度設定＝３０％）で駆動され、アスピレータ圧１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉ）、ニードルを閉鎖状態から開放状態の７／８回転にセットする。ニフェジピンはカプセル組成物の約３５重量％を構成する。作業は全て赤色光環境下で行う。
【０１０６】
対照実施例Ｂに記載の方法にしたがって調製したカプセルは、そのニフェジピンコアを持続放出することが可能であり、ラットに経口投与した場合促進された持続放出特性を示す。
【０１０７】
（対照実施例Ｃ 多形性ワックスおよびセチルアルコールから構成されるマトリックス中の粒子状ニフェジピンの微小球）
５３８．５ｇの粉砕したニフェジピン（粒子サイズ１０μｍ（１０ミクロン）未満）を５００ｇのセチルアルコール、ＮＦ（プロクターアンドギャンブル社（Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ）ＣＯ−１６９５Ｆ）および市販の多形性ワックスＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）ＮＦ Ｃ５００ｇの融解物に温度約７３〜７８度で攪拌しながら混合する。流動可能な該予備混合物を約７２℃で平衡状態にし、次いで米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、約７７℃（１７０°Ｆ）に維持したノードソン社（Ｎｏｒｄｓｏｎ）製ホットメルトアプリケータによって冷却領域に噴霧するが、該アプリケータは、電子ギアポンプ（ノードソン３０００シリーズ、速度設定＝３０％）で駆動され、アスピレータ圧１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉ）、ニードルを閉鎖状態から開放状態の７／８回転にセットする。ニフェジピンはカプセル組成物の約３５重量％を構成する。作業は全て赤色光環境下で行う。
【０１０８】
対照実施例Ｃに記載の方法にしたがって調製したカプセルは、そのニフェジピンコアを持続放出することが可能であり、ラットに経口投与した場合促進された持続放出特性を示す。
【０１０９】
（実施例１Ａ ニフェジピンカプセルの前処理）
１９５ｇの粉砕したニフェジピン（１０μｍ（１０ミクロン）未満）を高速ホモジナイザ（シルバーソン社（Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ）製ホモジナイザ、モデルＮｏ．Ｌ４ＲＴ、８０００ｒｐｍ）を使用して、カルボキシメチルセルロースナトリウム（９７．５ｇ）の水溶液（蒸留水２．７リットルに溶解）に完全に分散させる。添加後、９５００ｒｐｍで約１０分間攪拌し続ける。分散液は露光から保護された容器に貯蔵する。次いで、ホモジナイズした該混合液を、空気圧４１３．７ｋＰａ（６０ｐｓｉ）、供給速度６０ｍｌ／分間（蠕動ポンプ）で、流入口１４９℃（３００°Ｆ）、排出口１０１℃（２１３°Ｆ）で噴霧乾燥し［ボーエンインダストリーズ社（Ｂｏｗｅｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏ．）製スプレー乾燥機、直径７６．２ｃｍ（３０インチ）の実験ユニット、スプレーシステムズ社（Ｓｐｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．）製ノズル、直径０．１２５ｍｍ］、ニフェジピン／ＣＭＣ材料の微粒子を得る。
【０１１０】
（実施例１Ｂ 多形性ワックスから構成されるマトリックス中のニフェジピンマイクロカプセルの微小球）
５２５ｇのＣＭＣ処理したニフェジピン（粒子サイズ１０μｍ（１０ミクロン）未満に粉砕しカルボキシメチルセルロースナトリウムとともに噴霧乾燥した上記実施例１によるニフェジピン）を市販の多形性ワックスＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）ＮＦ Ｃ９７５ｇの融解物に温度約７８℃で攪拌しながら混合する。流動可能な該予備混合物を次いで米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなるバッフル板、第２スペーサ、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、約７９℃（１７４°Ｆ）〜８２℃（１７９°Ｆ）に維持したノードソン社（Ｎｏｒｄｓｏｎ）製ホットメルトアプリケータによって冷却領域に噴霧するが、該アプリケータは、電子ギアポンプ（ノードソン３７００シリーズ、速度設定＝３０％）で駆動され、アスピレータ圧１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉ）、ニードルを閉鎖状態から開放状態の７／８回転にセットする。作業は全て赤色光環境下で行う。
【０１１１】
（実施例２ 多形性ワックスおよびセチルアルコールから構成されるマトリックス中のニフェジピンマイクロカプセルの微小球）
５００ｇのニフェジピンマイクロカプセル（粒子サイズ１０μｍ（１０ミクロン）未満に粉砕し上記実施例１に従ってカルボキシメチルセルロースナトリウム中にカプセル化したニフェジピン６６％）を、４８７．５ｇのセチルアルコール、ＮＦ（プロクターアンドギャンブル社（Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ）のＣＯ−１６９５Ｆ）および市販の多形性ワックスＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）ＮＦ Ｃ４８７．５ｇの融解物に温度約７５〜８０℃で攪拌しながら混合する。流動可能な該予備混合物を約７２℃で平衡状態にし、次いで米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなるバッフル板、第２スペーサ、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、約８２℃（１７９°Ｆ）に維持したノードソン社（Ｎｏｒｄｓｏｎ）製ホットメルトアプリケータによって冷却領域に噴霧するが、該アプリケータは、電子ギアポンプ（ノードソン３０００シリーズ、速度設定＝３０％）で駆動され、アスピレータ圧１０３．４ｋＰａ（１５ｐｓｉ）、ニードルを閉鎖状態から開放状態の７／８回転にセットする。ニフェジピンマイクロカプセルはマイクロカプセル組成物の約３５重量％を構成する。作業は全て赤色光環境下で行う。
【０１１２】
（対照実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、および実施例１、２の製剤の薬物動態プロファイルのｉｎ ｖｉｖｏ試験）
この試験は、雄ラットでのニフェジピン持続放出（ＳＲ）経口製剤の薬物動態プロファイルを即時放出（ＩＲ）経口溶液および静脈内投与と比較して決定する。
【０１１３】
３９匹の雄スプラーグドーリー（Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ）ラット［エースアニマルズ社（Ａｃｅ Ａｎｉｍａｌｓ，Ｉｎｃ．）］を１群当たりラット３匹の７群に分ける。下表１に記載した５つの持続放出（ＳＲ）製剤、即時放出（ＩＲ）製剤または静脈投与（ＩＶ）製剤の中の１つを各群に投与する。
【０１１４】
【表１】

対照実施例Ａ、Ｂ、Ｃおよび実施例１、２にしたがってＳＲ製剤を調製する。各微小球製剤のニフェジピン含有量をＨＰＬＣによって定量し、２５０ｇのラットに３．６ｍｇ／ｋｇ用量を送達するのに適した重量の微小球を不透明ゼラチンカプセルに入れる。投薬には、カプセルの内容物を胃管栄養用ニードルのハブ中へ入れる。３ｍｌの水を入れた注射器を胃管栄養用ニードルに取り付けて微小球を胃へ流し込む。
【０１１５】
持続放出製剤を作製するために使用したニフェジピンと同じロットのニフェジピンを使用して、ＩＲ投与溶液（３０％安息香酸ナトリウム溶液中にニフェジピン０．５ｍｇ／ｍｌ）および静脈内投与溶液（３０％安息香酸ナトリウム溶液中にニフェジピン０．０５ｍｇ／ｍｌ）を調製する。該投与溶液のニフェジピン濃度をＵＶ吸光度によって確かめる。ＩＲ投与溶液（１．８ｍｌ）を経口胃管栄養法によって投与する。静脈内投与には、各ラットを拘束し０．５ｍｌの投与溶液を外側尾静脈より４分間かけて手動で静かに注入する。
【０１１６】
ニフェジピンは感光性が高いので、製剤の調製、保存および投薬中は、必要な防護措置を全て取り自然光および人工光から製剤を保護する。ラットは用量投与前に絶食させない。
【０１１７】
（血液／血漿の採取）
頚静脈穿刺によって血液試料（約０．２５ｍｌ）を採取する。経口投与では、血液試料を投与前および投与後０．２５、０．５、１、２、４、６、８、１０時間目に採取する。静脈内投与では、血液試料を投与前、注入終了時、および注入終了後０．２５、０．５、０．７５、１、１．５、２、３、４時間目に採取する。血液試料はポリプロピレンチューブ（アルミニウムホイルで被覆し、抗凝血剤としてリチウムヘパリンが入っている）に移す。冷却遠心機を使用して血漿試料を分離し、ホイルで被覆したポリプロピレンチューブ中で−６５℃で凍結保存する。
【０１１８】
（血漿分析）
ニフェジピンを測定するために使用する分析法は、ヘパリン処理したヒト血漿中のニフェジピン用に開発された先の方法に基づく。ラット血漿マトリックスで２日間再検証を実施する。標準品および対照品をヘパリン処理したラット血漿で調製する。試料は全て、液液抽出を行ってニフェジピンを単離し、続いて逆相クロマトグラフィにかけ、ＭＲＭ質量分析を使用して定量的に検出する。使用した内部標準は、ニフェジピンのｄ−６安定アイソトープである。
【０１１９】
この方法の分析範囲は、５０ｕｌの試料を使用して５．００ｎｇ／ｍｌ〜５００ｎｇ／ｍｌである。範囲全体の品質管理の精密性（ＣＶ）および精度（誤差）は、２回の検証試験中一貫して１５％未満である。血漿試料中のニフェジピンを室温で４時間、および３回の凍結融解サイクルを施す安定性試験によって、ニフェジピンの損失がないことが示された。
【０１２０】
（データ分析）
各薬物動態プロファイルについて、観察可能な最高濃度が最高濃度（Ｃｍａｘ）であると推定する。Ｃｍａｘに到達する時間をＴｍａｘとする。血漿濃度‐時間曲線下面積（ＡＵＣ）は、線形台形公式を使用して、ゼロ時から定量可能な最後の血漿濃度までの曲線下面積（ＡＵＣ（ｔｆ））として計算する。静脈内投与について、最終半減期をｌｎ ２／Ｋ_ｅｌの相関関係から計算する。Ｋｅｌを濃度／時間プロファイルの最終的な単一の指数関数（ｍｏｎｏｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ）相の傾きとして定義し、データの対数線形回帰によって算出する。ゼロから無限大までのＡＵＣ（ＡＵＣｉｎｆ）を、ＡＵＣ（ｔｆ）と、ｔｆにおける血漿濃度のＫｅｌに対する割合の合計として計算する。異なる経口製剤から得たニフェジピンの血漿濃度データ、および、一般に、同じ製剤を投与した個々のラットについて、両方とも非常にばらつきがあるので、ニフェジピン濃度がＣｍａｘの１／２より大きい概ねの時間を尺度として使用してデータを標準化し放出特性を定義する。マイアー ジェイ（Ｍｅｉｅｒ Ｊ）、ノイシュ イー（Ｎｅｕｅｓｃｈ Ｅ）、シュミット アール（Ｓｃｈｍｉｄｔ Ｒ．）、「Ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｔａｒｄ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ．」Ｅｕｒ Ｊ Ｃｌｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ、１９７４年、第７巻、４２９〜４３２ページ。
【０１２１】
（結果）
全ての動物への投与は成功である。微小球製剤については、実施例４の組成物を投与した１匹のラットに、全用量を完全に胃に流し込むために追加の１〜４ｍｌの水が必要であった。多量の採血処置はこれらの動物にいくらかのストレスをもたらし、計画した全ての血液試料を採血する前に、対照実施例Ａ、実施例Ｃの組成物およびＩＲ組成物を投与された動物１匹が死亡した。
【０１２２】
評価した７種の製剤についての個々の血漿中ニフェジピン濃度を表１〜７に報告し、図１〜７に図示する。分析用データは全て、アッセイの合格基準に適合した。定量限界の５ｎｇ／ｍｌ未満の血漿濃度はゼロとして報告する。
【０１２３】
ニフェジピンの静脈内投与では、４分間の注入の終了時に最大血漿中濃度が観察される。その後、血漿中のニフェジピン濃度は急速に減少し、注入後１．５時間で検出不可能となる。最終半減期は１５分と推定され、これはラットへ６ｍｇ／ｋｇを静脈内投与した後の文献に報告された最終半減期と近似する。データを下表２にまとめて示す。
【０１２４】
【表２】

ニフェジピン溶液（ＩＲ製剤）の経口投与後、ニフェジピンは急速に吸収され、Ｃｍａｘは投与後の最初のサンプリング時（１５分）に観察される。血漿中のニフェジピン濃度は、２時間後までは規則的に減少し、その後８時間にわたって多少の変動が見られた（表３）。１度Ｔｍａｘが生じると血漿中のニフェジピン濃度はこの時点を過ぎて維持されることはなく、これは公にされたデータと一致する。グランディ ジェイエス（Ｇｒｕｎｄｙ ＪＳ）、エリオット エルエー（Ｅｌｉｏｔ ＬＡ）、フォスター アールティー（Ｆｏｓｔｅｒ ＲＴ．）、「Ｅｘｔｒａｈｅｐａｔｉｃ ｆｉｒｓｔ−ｐａｓｓ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｏｆ ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｔ．」Ｂｉｏｐｈａｒｍ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｐ １９９７年、第１８巻、５０９〜５２２ページ；エリオット エルエー（Ｅｌｉｏｔ ＬＡ）、フォスター アールティー（Ｆｏｓｔｅｒ ＲＴ）、ジャマリ エフ（Ｊａｍａｌｉ Ｆ．）、「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｐｅｒｌｉｐｉｄｅｍｉａ ｏｆ ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｔ．」Ｐｈａｒｍ Ｒｅｓ １９９９年、第１６巻、３０９〜３１３ページ。ラットにおけるニフェジピンの経口の生物学的利用性については約５０％と報告されているので、３．６ｍｇ／ｋｇの用量が投与されることを考えると、本試験ではＩＲ製剤に関してより高いＣｍａｘが予想されていた。Ｃｍａｘが予想よりも低い理由は不明であるが、唯一の相違はポリエチレングリコール４００の代わりに３０％安息香酸ナトリウムを使用してニフェジピンを溶解していることである。
【０１２５】
ＩＲ製剤と比較すると、全ての微小球製剤からのニフェジピン吸収速度は遅く、概ね投与後２〜４時間でＣｍａｘに達している。さらに、血漿中のニフェジピン濃度が１／２Ｃｍａｘを超えている持続時間は概ね２〜４時間の範囲であった。しかし、異なる微小球製剤間で負荷ニフェジピンの吸収の程度に幾つかの顕著な差異が見られ、一部の製剤は他の製剤よりも高いＣｍａｘおよび連携したＡＵＣ値を有するという結果となった。静脈内用量は経口用量の１／３６であるが、線形の薬物動態であると想定すると、実施例４および５の微小球製剤のニフェジピンの生物学的利用性（ＡＵＣ比に基づく）は約１００％になるはずである。このようなことは予想されてはいなかったが、実験上のばらつきの結果生じることや、実際の生物学的利用性がわずかに低いということはあり得る。データを下表３にまとめて示す。
【０１２６】
【表３】

即時放出経口溶液と比較して、血漿中のニフェジピン濃度がＣｍａｘの５０％を超えて維持される時間帯は、評価した微小球製剤の全てにおいて長いようであった。そのシェル中に賦形剤としてＣＭＣを組み込み、および／またはセチルアルコールを含む製剤は、消化管からのニフェジピンの吸収の程度を促進するようであった。ＣＭＣおよびセチルアルコールを組み込んだ製剤で最大の促進効果が得られた。
【０１２７】
第２のラット試験を各群６匹のラットで実施した。試験した製剤には、第１の試験で使用した製剤、ならびにマトリックス材料としてＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）および様々な量のセチルアルコールを含む製剤を含めた。マトリックス中に含めたセチルアルコールは、マトリックス材料の総量に対して２、５、１０、２０、５０および１００重量％とし、マトリックス材料Ｓｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）で差を調整した。この第２試験のデータを下表４に示す。
【０１２８】
【表４】

第２のラット試験によって実施例１および２の製剤で高い生物学的利用性が実現したことが裏づけられた。さらに、微小球マトリックスにセチルアルコールを添加することと、ニフェジピンの吸収との間にほぼ直線的な関係が観察された。ラットでのニフェジピンの平均半減期１５分に基づいて血漿濃度データをデコンボリューションした。血漿濃度データおよび直線的取込みデータをそれぞれ図６および７に図示する。製剤は全て、約０〜約６時間にほぼ線形なニフェジピン送達を実現した。アニオンポリマーおよびＮａＣＭＣを含む製剤で最高の生物学的利用性が示され、放出効果が得られた。
【０１２９】
実施例２の製剤、および微小球中のニフェジピンの割合が異なる他の４つの製剤を調製し、ヒト臨床試験で試験した。
（ヒト臨床試験）
対象２０人を投薬前に少なくとも１０時間絶食させ、投薬後４．５、１２、１５、２４および２８．５時間目に標準食を提供する。投薬前２時間から投薬後４．５時間までは液体の摂取を抑制する。計画した投与時間に、無作為化スケジュールにしたがって対象に１経口用量（カプセルまたは錠剤１個）の試験製剤および対照製剤を与える。各用量を２４０ｍｌの室温の水道水と共に摂取する。投薬前、次いで投薬後０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、４．０、５．０、６．０、８．０、１０、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３および３６時間目に血液試料をＬｉヘパリンの入ったＶａｃｕｔａｉｎｅｒ（登録商標）チューブに採取する。検証済みのＧＣ法を使用して血漿試料のニフェジピン濃度を定量する。アッセイのＬＯＱは１ｎｇ／ｍｌである。
【０１３０】
ヒト試験で試験した本発明の製剤は、各製剤が以下の割合のニフェジピンを含むことを除いて実施例２の製剤に相当する：試験１（２５％ニフェジピン）、試験２（１７％ニフェジピン）、試験３（１０％ニフェジピン）、および試験４（全体で１７％ニフェジピンとなるように試験１および試験３を混合した物）。前処理したニフェジピン−ＣＭＣ材料の使用量がより少ないことを除いて、各製剤を実施例５に記載した通りに厳密に調製した。治療用量以下（ｓｕｂ−ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ）の長時間放出用量の合計２０ｍｇのニフェジピンを各対象に投与した。対照製剤には３０ｍｇのニフェジピンを含めた。
【０１３１】
４種の試験製剤および製品ＡＤＡＬＡＴ ＸＬ（登録商標）の血漿中濃度を図８および９に図示する。対照製剤であるＡＤＡＬＡＴ ＸＬ（登録商標）は、約３時間後からの遅発性で、５時間後に平均血漿中濃度が約１２ｎｇ／ｍｌに到達し、ほぼその濃度が約２８時間後まで持続する浸透圧製剤である。
【０１３２】
図９では、血漿中のニフェジピンの蓄積速度は全ての製剤の間で異なることが示され、その速度は２５％製剤で最も高く、２つの１７％製剤において中程度、１０％製剤で最低であった。Ｔ_ｍａｘは、２時間（２５％含有）からそれぞれ２．５時間（１７％含有）、３時間（１０％含有）へと遅延した。５時間目の第２のピークは、対象者が４．５時間目に摂取した食事の結果として発生した追加のリパーゼ活性に対応しており、各製剤が投与後４時間を超えて小腸に残留したことを示している。個々の試験製剤において、ニフェジピンの血漿中濃度は２４時間およびそれ以降まで測定可能であった。
【０１３３】
ヒト試験で投与した個々の試験製剤は、小腸上部で分泌されるリパーゼによる酵素分解に対応して設計されたマトリックスを含んでいた。試験の開始から８時間以内に小腸で各製剤からニフェジピンが放出され、その大部分は開始から１〜６時間に放出されているとみられる。最少量を含有する製剤で取込みが緩慢なのは、粒子サイズの縮小が不十分なために比較的大きい粒子サイズのニフェジピンが生じたため、および／または微小球中の多量のＳｔｅｒｏｔｅｘがニフェジピンの放出を遅らせたためである可能性が高い。腸から大腸へ通過を続けるニフェジピン粒子は、そのサイズが大きく不溶性であること、および／または不消化のＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）によりカプセル化されていることが原因で非常に緩慢に吸収されると思われる。
【０１３４】
製剤の相対的な生物学的利用性は、製剤の粒子サイズの差および／または上記したような小腸で消化も分散もされないマトリックス材料の濃度が比較的高いことを反映していると考えられる。試験で吸収されたニフェジピンの計算量を下表５に示すが、測定値は、用量当たり３０ｍｇの投与を反映するように調整されている。
【０１３５】
【表５】

試験１の製剤（２５％ニフェジピン）のＡＵＣ（標準化されていない値）は１５３＋／−４２％である。試験１の製剤のＡＵＣは、文献に報告されている２０ｍｇの持続放出ニフェジピン製剤のＡＵＣと同等であるが、最初のＴｍａｘは文献の製剤と比較して１時間遅れていることが下表６に示されている。
【０１３６】
【表６】

参照文献：［^＊ラワシュデ エヌエム（Ｒａｗａｓｈｄｅｈ ＮＭ）、バター エーエイチ（Ｂａｔｔａｈ ＡＨ）、イルシャイド ワイエム（Ｉｒｓｈａｉｄ ＹＭ）、およびアル−カト エムケー（Ａｌ−Ｑａｔｏ ＭＫ）、Ｅｕｒ．Ｊ．Ｄｒｕｇ Ｍｅｔａｂ．Ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔ、第３巻（１９９７年）２５９〜２６４ページ、「２種類のニフェジピンカプセル錠剤を健常ボランティアに単回経口投与した場合の薬物動態の比較（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｔｗｏ ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ｃａｐｓｕｌｅ ｆｏｒｍ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ ｏｒａｌ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ．）」］、^＊＊シグシュ エッチ（Ｓｉｇｕｓｃｈ Ｈ）、ヒッピウス エム（Ｈｉｐｐｉｕｓ Ｍ）、ヘンシェル エル（Ｈｅｎｓｃｈｅｌ Ｌ）、カウフマン ケー（Ｋａｕｆｍａｎｎ Ｋ）、およびホフマン エー（Ｈｏｆｆｍａｎｎ Ａ）、Ｐｈａｒｍａｚｉｅ 第４９巻（１９９４年）５２２〜５２４ページ、「ニフェジピン遅延製剤の薬物動態に対するグレープフルーツの作用（Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｐｅｆｒｕｉｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ａ ｓｌｏｗ ｒｅｌｅａｓｅ ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ．）」］
【０１３７】
（実施例３ 多形性ワックスのマトリックスに含めたニフェジピン／ペクチン−ＣＭＣマイクロカプセルの微小球）
（ニフェジピン／ペクチン含有マイクロカプセルの調製）：
１．３４重量％の粉砕したニフェジピン（１０μｍ（１０ミクロン）未満）を、３重量％のペクチン［ＬＭ２０８、デグサテクストラント社（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｔｅｘｔｕｒａｎｔ）、フランス国ボーテ（Ｂａｕｔｅ）所在］および０．６６重量％のＮａＣＭＣを水１０００ｍｌ中に溶解した水溶液に分散させる。この水性分散液を米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなるバッフル板、第２スペーサ、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。次いで、加圧した該混合物を微細なミスト状の水性ニフェジピン／ペクチン粒子（平均粒子サイズ約５０μｍ（５０ミクロン））の状態で、迅速に高濃度の３０％ＣａＣ１_２水溶液［塩化カルシウム二水和物（メルク社（Ｍｅｒｃｋ）、ドイツ国ダルムシュタット（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ）所在）］中に噴霧し、添加後１０分間そのままの状態にする。得られた架橋ペクチンマイクロカプセルを減圧ろ過によって回収し、ろ過物を蒸留水で洗い、４５℃のオーブンで乾燥すると、約５０グラムの乾燥ニフェジピン／ペクチン−含有マイクロカプセルが得られる。
【０１３８】
（ニフェジピン／ＣＭＣ含有マイクロカプセルの調製）：
高速ホモジナイザ［シルバーソン社（Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ）製ホモジナイザ、モデルＮｏ．Ｌ４ＲＴ、８０００ｒｐｍ］を使用して、粉砕したニフェジピン（１９５ｇ、１０μｍ（１０ミクロン）未満）をＮａＣＭＣ（９７．５ｇ）水溶液（蒸留水２．７リットルに溶解）中に分散させる。添加後、９５００ｒｐｍで約１０分間攪拌を継続する。分散液を露光から保護された容器に貯蔵する。次いで、ホモジナイズした該混合液を、空気圧４１３．７ｋＰａ（６０ｐｓｉ）、供給速度６０ｍｌ／分間（蠕動ポンプ）で、流入口１４９℃（３００°Ｆ）、排出口１０１℃（２１３°Ｆ）で噴霧乾燥し［ボーエンインダストリーズ社（Ｂｏｗｅｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏ．）製スプレー乾燥機、直径７６．２ｃｍ（３０インチ）の実験ユニット、スプレーシステムズ社（Ｓｐｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．）製直径０．１２５ｍｍノズル］、ニフェジピン／ＣＭＣ材料の微粒子を得る。
【０１３９】
（マイクロカプセルマトリックスの調製）：
５０グラムの乾燥ニフェジピン／ペクチン微小球、および５グラムのニフェジピン／ＣＭＣ粒子を、７５℃のＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）ＮＦ１１２ｇの融解物に添加する。Ｓｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）分散液を、米国特許第５，２０９，８７９号に記載の６２０．１ｋＰａ（９０ｐｓｉ）にセットした油圧ピストン駆動ポンプ「ベータ」機に３度通すことによって加圧する（ベータチャンバの構造＝４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる入口ノズル、長さ約１．０ｍｍ（０．０４インチ）、直径約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）のスペーサの形状をしたチャンバ容量、４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなるバッフル板、第２スペーサ、および４穴（内径０．５１ｍｍ（０．０２インチ））からなる出口ノズル）。圧力処理した該混合物を、頂部の排気圧（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）１３．８ｋＰａ（２ｐｓｉ）、アスピレータ圧６８．９５ｋＰａ（１０ｐｓｉ）の密閉容器から１２３℃に維持した空気噴霧用ノズルを通して冷温チャンバへ噴霧する。作業は全て赤色光環境下で行う。得られた微小球材料は、ニフェジピンを放出することなく胃の酸性環境を通過し、小腸でリパーゼおよび界面活性剤と接触すると同時にＳｔｅｒｏｔｅｘ（登録商標）が消化されることによって第１の制御方式でニフェジピンを放出し、大腸に入るとすぐに小腸でワックスマトリックスから放出されたマイクロカプセルのペクチン成分が消化されて、持続方式でさらなるニフェジピンを放出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】実施例１で調製した微小球の走査電子顕微鏡写真。
【図２】実施例１（２４％ニフェジピン、３度の圧力処理）の微小球内部に焦点を当てた共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真。ニフェジピン／ＣＭＣ微小球の個々の蛍光粒子が、半球の平面に沿って分配されていることが示されている。顕微鏡写真（Ａ）には１００μｍ（１００ミクロン）のスケールマーカー、顕微鏡写真（Ｂ）には５０μｍ（５０ミクロン）のスケールマーカーを付してある。
【図３】ニフェジピンの割合が１０重量％であること以外は実施例１の手順にしたがって調製された微小球内部の共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真。顕微鏡写真（Ａ）には１００μｍ（１００ミクロン）のスケールマーカー、顕微鏡写真（Ｂ）には５０μｍ（５０ミクロン）のスケールマーカーが付してある。
【図４】実施例２にしたがって調製した微小球の半球断面の、共焦点レーザー光学顕微鏡の高倍率の写真。微小球マトリックスがニフェジピンのマイクロカプセルを含んでいることが分かる。
【図５】圧力処理をしないマトリックスを使用したこと以外は実施例１の手順にしたがって調製した微小球内部の共焦点レーザー蛍光顕微鏡写真。図２および３で示した微小球を調製するために使用した急激な圧力処理によって粉砕されなかった大型のマイクロカプセルが視認できる。顕微鏡写真（Ａ）には１００μｍ（１００ミクロン）のスケールマーカー、顕微鏡写真（Ｂ）５０μｍ（５０ミクロン）のスケールマーカーが付されている。
【図６】ＮａＣＭＣおよびセチルアルコールの量を変える以外は同じ方法で調製した、ニフェジピン含有率が同じ８種のニフェジピン製剤のラットでの平均血漿中濃度を示すグラフ。６つのグラフは、最低レベルのニフェジピン血漿中濃度を示すものはＮａＣＭＣを含まないが、増加するセチルアルコール量の関数として血漿中のニフェジピン濃度が増大することを示している。最も高い血漿濃度を示す２つの製剤はＮａＣＭＣを含み、セチルアルコールを含有するか含有しないかという点だけが異なる。
【図７】ニフェジピンのラットでの半減期を１５〜２５分と仮定して、図６で示したデータをデコンボリューションしたデータを示すグラフ。吸収速度を製剤により実現した最大ＡＵＣに標準化してある。
【図８】実施例１の記載の通りに調製した製剤を用いたヒト試験で長期にわたり達成された平均血漿中濃度を、浸透圧送達系であるＡＤＡＬＡＴ ＸＬ（登録商標）で達成されたプロファイルと比較して示すグラフ。
【図９】本発明の４種の製剤を用いたヒト試験で長期にわたり達成された平均血漿中濃度を示すグラフ。製剤間の唯一の相違は製剤化の過程で使用されたニフェジピンの添加率である。
【図１０】微小球マイクロカプセルマトリックスが腸管を通過するにつれ、腸壁に付着してニフェジピンを長時間放出することが可能な保護ゲル状粒子の形状でニフェジピン粒子が放出されるという仮説に基づく薬物送達機構を示す図。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to the field of pharmaceutical composition formulation and drug delivery methods. More particularly, the present invention relates to the development of drug formulations that increase the amount of drug that is absorbed by a subject through a body membrane.
[Background]
[0002]
A bioactive compound can be administered to a subject by transporting the compound across various biological membranes such as skin, nasal mucosa, alveolar membrane, rectal membrane, ocular mucosa, buccal mucosa, gastrointestinal (GI) mucosa. The GI tract, especially the small intestine, is the main site for oral absorption of nutrients and most bioactive substances. The surface area of the gastrointestinal mucosa is enlarged as a result of the presence of villi and microvilli to obtain the amount of absorption that must be achieved in the small intestine. Nevertheless, bioactive compounds must resist degradation or inactivation by various components of the luminal contents prior to migration from the intestinal tract to the blood. In addition, the compound may cross several absorption barriers such as the mucosal layer and the small intestinal brush border membrane. Many nutrients and compounds pass through these barriers without being easily degraded or inactivated, but there are many nutrients and other bioactive substances where these barriers are a significant challenge.
[0003]
Usually, many physiologically active substances of various types, such as drugs, are difficult to absorb through biological membranes, such as the GI tract, and therefore difficult to reach systemic blood flow. There are several factors that make it difficult for poorly absorbed drugs to be absorbed in the intestine after oral administration. First, these drugs are either very insoluble or poorly permeable or can be degraded by enzymes before they are generally unstable and absorbed in aqueous environments such as gastric and intestinal fluids. According to the Biopharmaceutical Classification System of the Office of Pharmaceutical Sciences of the US Food and Drug Administration, drugs are classified into one of four classes: Class II—high permeability, high solubility; class II—high permeability, low solubility; class III—low permeability, high solubility; and class IV—low permeability, low solubility. Class III and IV drugs present a significant challenge to the pharmaceutical industry to formulate preferred oral drug administration compositions. Examples of low permeability drugs include amoxicillin, atenolol, furoseamide, hydrochlorothiazide, and L-methyldopa.
[0004]
A typical class of low permeability drugs are third generation cephalosporins. These cephalosporins are less effective when administered by routes other than parenteral to treat systemic bacterial infections. Specifically, administration of third generation cephalosporin may be accomplished by infusion, but more typically by intravenous (iv) or intramuscular (im) injection. Realized. i. v. Injection or i. m. The need to treat by injection is inconvenient because such treatment often requires the operation of a doctor, nurse, or other trained technician. In addition, injections are painful and can cause excessive physical and psychological stress in many patients.
[0005]
Examples of other hypoosmotic compounds include human hormones, neurotransmitters, and other important biological compounds that include peptides as a substantial portion of their molecular structure. Many diseases reliably respond to elevated levels of these peptide compounds in patients. A therapeutically effective amount of such bio-related peptides can be administered to the patient in a variety of ways. However, as described further below, the preferred oral administration is very difficult with this type of active compound. Both gastric and intestinal proteolytic enzymes can degrade peptides, rendering them inactive before they can be absorbed into the bloodstream. All amounts of peptides that survived proteolysis by gastric proteolytic enzymes (usually at acidic pH) are later secreted from the small intestine proteolytic enzymes and pancreas (typically neutral conditions are neutral) ~ Which is a basic pH).
[0006]
Salmon calcitonin is a peptide hormone that reduces calcium intake from bone. Salmon calcitonin has the effect of helping maintain bone density when used to treat bone-related diseases and calcium abnormalities (such as osteoporosis, Paget's disease, malignant hypercalcemia). Many types of calcitonin have been isolated (human calcitonin, salmon calcitonin, eel calcitonin, elk calcitonin, porcine calcitonin, and chicken calcitonin). There is significant structural non-homology between the various types of calcitonin. For example, there is only 50% identity between the amino acids that make up human calcitonin and the amino acids that make up salmon calcitonin. Despite the differences in molecular structure, it is possible to use salmon calcitonin for the treatment of humans with the aforementioned calcitonin responsive diseases. Particular difficulties resulting from oral administration of peptides such as salmon calcitonin involve the relatively large molecular size and the fact that this molecule has a charge distribution. This may make it more difficult for salmon calcitonin to penetrate the mucus along the intestinal wall or to penetrate the blood through the small intestine brush border membrane. These other problems may further contribute to limiting bioavailability.
[0007]
Usually, protein preparations and peptide preparations are administered by injection or nasally. Insulin is an example of a peptide preparation that is often administered by injection. However, injection and nasal administration are significantly more inconvenient than oral administration, causing further discomfort to the patient. This inconvenience or discomfort results in the patient not substantially taking the treatment plan. Accordingly, there is a need in the art for more effective and reproducible oral administration of peptide and protein formulations such as insulin, salmon calcitonin, and other agents described in further detail herein. .
[0008]
(Report on development)
Much effort has been devoted to find improved compositions and methods for delivering small intestinal absorbable drugs in the form of capsules, tablets, and / or suspensions that are not harmful to the body. Ionic surfactants such as sodium lauryl sulfate or chelating agents such as EDTA have been found to promote intestinal absorption of very large molecules, but these substances are also known to be harmful to the mucous membranes in large amounts. It has been.
[0009]
Several technologies have shown some promise to provide compositions and methods for orally delivering third generation cephalosporin with increased intestinal absorption. In Patent Document 1, β-lactam antibiotic is C ₂ -C ₁₂ Co-administration of fatty acid mono-, di-, or triglycerides as absorption enhancers has been shown to penetrate the intestinal mucosa. In Patent Document 2, C ₆ -C ₁₈ By using a two-component absorption-enhancing system with an ether of alcohol and polyoxyethylene glycol comprising a second component selected from the group consisting of: oral and rectal Absorption of antibiotics (such as ceftriaxone) is promoted. The group of the second component is polyoxyethylene glycol C ₆ ~C ₁₈ Glyceride ester, C ₆ ~C ₁₈ Carboxylic acid or a salt thereof, and C ₆ ~C ₁₈ Two or more esters of carboxylic acid, glycerol, and a polyoxyethylene glycol. In addition, in Patent Document 3, oral and rectal antibiotics (ceftria) are used by using a two-component absorption-promoting system consisting of laureth-12, a second component of capric acid and caprylic acid, and a carrier. Absorption of xones) is promoted. For optimal absorption, antibiotics including the two-component accelerator system disclosed in the previous specification may include Miglyol ™ 812, which is caprylic / capric triglyceride. Patent Document 4 reports that transmucosal absorption of various therapeutic agents including antibiotics is promoted by the use of fatty acids and saturated or unsaturated fatty acid glycerides.
[0010]
In Patent Document 5, (a) when hydrated, it preferably exhibits swelling and / or mucoadhesive properties, such as carrageenan, pectin, chondroitin sulfate, sodium alginate, and / or poly (methacrylic acid). A biopolymer obtained, (b) a low-absorbency antibiotic contained in or ionicly bound to the biopolymer, and (c) at least one component selected from the group consisting of the biopolymer and the antibiotic A pharmaceutical composition for oral delivery comprising a metal cation ionically bound to a cation is disclosed. In the patent, charge interactions between biopolymers, metal cations and antibiotics are necessary for this system to work effectively, and as a result, this system only works with ionizable antibiotics. It suggests that it is possible.
[0011]
Patent Document 6 discloses a system for facilitating oral delivery of peptides (particularly salmon calcitonin), in which a composition containing a drug peptide consists of a pH-lowering agent, an absorption enhancer and an enteric coating. However, the detected calcitonin concentration is a very low ratio to the administered drug.
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 4,525,339
[Patent Document 2]
US Pat. No. 5,190,748
[Patent Document 3]
US Pat. No. 5,318,781
[Patent Document 4]
U.S. Pat. No. 4,722,941
[Patent Document 5]
US Pat. No. 6,248,360
[Patent Document 6]
US Pat. No. 6,086,918
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0012]
Each of these systems described, and others, are also somewhat effective in delivering low-absorbency antibiotics and peptides through mucosa after oral delivery, but each has drawbacks that prevent their widespread use. Compositions and methods for orally administering significant amounts of hypoosmotic drugs using techniques that are substantially independent of the ionization properties of the drug are provided, thereby making it easy and It would be desirable to provide a general means of increasing the amount of hypoosmotic drug that can be economically administered to a patient and absorbed by an absorption transport membrane.
[Means for Solving the Problems]
[0013]
The present invention relates to a microsphere, a method for producing the microsphere, a pharmaceutical composition comprising the microsphere, and a method for sustained release in which an effective drug amount of a physiologically active compound is administered to a subject. The microspheres of the present invention comprise an internal region in which a plurality of microcapsules essentially composed of a core of a bioactive compound coated with a material containing a charged organic group are uniformly dispersed throughout, and the bioactivity It consists of a water-insoluble organic matrix consisting of a surface region substantially free of compounds. Microsphere capsules include a core having a diameter of less than about 10 μm (10 microns).
[0014]
The microsphere of the present invention comprises a flowable dispersion in which a bioactive organic particle having a micron diameter (micron (μm) unit diameter) containing a charged organic group is dispersed in a water-insoluble fluid matrix. Spraying into a cooling zone under conditions that produce droplets; maintaining fluidity and charging of the droplets for a time sufficient to distribute the particles homogeneously within the droplets; It is prepared by a method comprising the step of solidifying the droplets to form the microspheres.
[0015]
Said microsphere is utilized for the pharmaceutical composition of this invention. The pharmaceutical composition of the present invention is a microsphere comprising a pharmaceutically acceptable water-insoluble organic matrix material, each having a surface and an interior, in which a pharmaceutically effective amount of a physiologically active compound is contained. Consisting of microspheres in which water-dispersible capsules are distributed, having a coating consisting essentially of a core of and having a coating consisting essentially of an organic material having a plurality of charged groups, It is characterized in that it is distributed uniformly. The composition may be filled into microcapsules as a multiparticulate system in capsules such as gelatin capsules, or included in compressed tablets with other tableting excipients.
[0016]
Another aspect of the pharmaceutical composition of the present invention comprises microspheres having an outer surface and an inner region structure, the structure of the microsphere comprising a matrix of a pharmaceutically acceptable water-insoluble material and a pharmaceutically acceptable Hydrophobic bioactive compound particles coated with a possible charged hydrophilic material, characterized in that they are homogeneously distributed in the inner region and do not exist in the surface region.
[0017]
Another aspect of the present invention is a method for increasing absorption of said compound by a subject receiving a pharmaceutically active compound, comprising a sustained release composition comprising a pharmaceutical composition of the present invention in an amount of the drug effective to said subject To a method comprising administering a product.
[0018]
These and other aspects of the invention are described in further detail in the following sections.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0019]
As used herein, the term “capsule” or “encapsulated particle” refers to a particle having a shell component and a core component, where the shell component at least partially surrounds the core component, Or it may consist of a number of cores dispersed between shell materials as a matrix.
[0020]
As used herein, the term “microsphere” refers to particles of various shapes, including spheres, ellipses, or rod-shaped spheres, on the order of about 5-5000 μm (about 5-5000 microns) in diameter, most preferably about Particles of 10 to 1000 μm (about 10 to 1000 microns), most preferably about 20 to about 800 μm (about 20 to about 800 microns). Preferred microspheres are substantially spherical.
[0021]
As used herein, the term “microcapsule” is a capsule as defined herein above, the capsule having a core diameter on the order of about 0.01 to less than about 20 μm (microns), most preferably Is from about 0.1 to about 15 μm, and most preferably from about 0.2 to about 5 μm.
[0022]
The bioactive compound core material can be crystalline or amorphous solid particles, fluid, liquid or gas. Any material that retains its shape and structure within the liquid medium during processing can be used. The core having physiological activity is preferably organic, and may be water-soluble, poorly water-soluble, or water-insoluble.
[0023]
The microcapsules are preferably encapsulated, coated or surrounded by a material containing organic groups that exhibit a dipole moment. The material is most preferably an anionic polymer or a cationic polymer. Preferred polymers consist essentially of a polymer backbone, to which a plurality of pharmaceutically acceptable alkyl carboxylic acids, sulfuric acid, ammonium or phosphoric acid are covalently bonded. Most preferably, these polymers consist of pharmaceutically acceptable acid addition salts thereof.
[0024]
Exemplary polymers are ionizable and include poly (acrylic) acid and / or poly (methacrylic) acid [eg, Carbopol®, Carhomer, poly (methyl vinyl ether / maleic anhydride) copolymers, and Mixtures and copolymers of; acidic synthetic modified natural polymers such as carboxymethylcellulose (CMC); preferably non-naturally occurring acidic having at least one acidic group per four repeating or monomeric subunit moieties Polymer, alginic acid, hyaluronic acid, pectin, pectic acid, carrageenan, arabinogalactose, chondroitin sulfate, dextran, galactomannan (guar gum), tragacanth gum, caraya gum, xanthan gum and xyla Comprises a polymer having a basic amine such as chitosan. The ionizable polymer can also exist as a salt.
[0025]
A preferred class of polymeric materials comprises a backbone selected from the group consisting of cellulose, hemicellulose, galactose polymer, and 3,6-anhydrogalactose copolymer. The most preferred material is a monovalent salt of a pharmaceutically acceptable anionic polymer selected from the group consisting of carboxyalkyl cellulose, pectate, carrageenanate, xanthanate, and alginate. Consists of. The most preferred salts are alkali metal salts or ammonium salts. Particularly preferred polymer salts are carboxymethylcellulose, alkali metal or ammonium salts of pectin or pectic acid, or mixtures thereof.
[0026]
A special embodiment of the polyanionic polymer is a pharmaceutically acceptable monovalent salt of carboxyalkyl cellulose. Preferred monovalent cations for producing such salts include ammonium cations or alkali metal cations. Particularly preferred metal cations include lithium, sodium and potassium.
[0027]
A particularly useful polymer is sodium carboxymethyl cellulose (CMC), which is available in purified grade. Purified CMC is cellulose ether and is produced by reacting alkali cellulose with sodium monochloroacetate. The reaction is controlled so that the desired substitution with the carboxymethyl sodium group (—CH 2 COONa) is obtained. This is expressed as the degree of substitution (DS), ie the average number of carboxymethyl sodium groups per anhydroglucose unit on the cellulose chain.
[0028]
The following formula 1 shows the structural form of cellulose. Each anhydroglucose unit has three OH (hydric acid) groups that can react theoretically.
[0029]
[Chemical 1]

Equation 2 shows the same cellulose chain when DS is 1.0. Less than 3 substitutions are required to achieve optimal solubility and other desirable physical properties. For example, the most popular type of trademark BLANOSE CMC has a degree of substitution of about 0.7 and is commonly referred to as “7-type”. Other CMC grades have a DS of about 0.9 and are referred to as “9-type”.
[0030]
[Chemical formula 2]

The viscosity of CMC is controlled by changing the chain length of basic cellulose. Aqualon (R) and Blanose (TM) cellulose gum, also known as sodium carboxymethylcellulose or CMC, meet the standards of the US Food Additives Standard (Food Chemicals Codex), EEC, and the United Nations Food and Agriculture Organization (FAO / WHO). Available as a compatible, highly purified grade. These refined grades meet the standards set forth in US Federal Regulations Chapter 21, Section 182, 1745 “Generally Recognized as Safe (GRAS)”. Aqualon / Blanose food grade cellulose gum also meets these requirements. The pH of a 1% solution of purified CMC useful in the present invention can range from 6.5 to about 8.5, and the degree of substitution can range from 0.65 to about 0.95. Preferred CMC polymers that can be used in the present invention range from 0.65 to about 0.9 substitution.
[0031]
Another particularly preferred anionic polymer is a polymer of galactronic acid, which may be partially esterified with pectin or pectic acid, and is represented by the structure shown in Formula 3 below.
[0032]
[Chemical Formula 3]

Pectins are available with high methoxy content (“HM”) or low methoxy content (“LM”). A salt of LM pectin is particularly preferred.
[0033]
Preferred water-soluble polyanionic polymers are those of low viscosity that allow efficient encapsulation of bioactive compounds. A preferred method of encapsulation involves subjecting a mixture of bioactive compounds dispersed in a water-insoluble matrix material to high pressure treatment. Mixtures of bioactive compounds and charged hydrophilic materials can be realized in various ways. The preferred method is spray drying, which is facilitated by the low viscosity polymerizable material. Preferred shell materials are low viscosity and do not gel during processing. The preferred viscosity of the hydrophilic polymer used in the present invention is about 25 to about 1000 mPa · s (cps), more preferably about 25 to about 800 mPa · s (cps), and most preferably about 25 to about 1000 mPa · s (cps). 200 mPa · s (cps). In a particular embodiment of the present invention, a CMC grade with a viscosity of about 25 to about 50 mPa · s (cps) is used. The aforementioned viscosity values are obtained using a Brookfield LVT viscometer at 25 ° C., a concentration of 1-2% by weight, a spindle of 1, 2 or 3 and a speed of 30-60 rpm. The most preferred CMC grades available from Hercules Chemical Company are Blanose ™ grades 7L2p, 7LF, 7M2F, 7M8SF and 7MF.
[0034]
A special embodiment of a hydrophilic polymer is its ability to form a crosslinked polymerizable network or structure when mixed with a multivalent cation (eg, calcium, magnesium, or trivalent iron). Multivalent cations can be added to the microsphere composition in the form of a bioenhancer salt, for example, an antioxidant such as citric acid, ascorbic acid, tocopherol phosphate, ascorbic acid phosphate, etc. is there.
[0035]
A particularly preferred structural aspect of the microspheres of the present invention is a surface region substantially free of said material. Another particularly preferred embodiment of the microspheres of the present invention is that the surface region is substantially free of bioactive compounds.
[0036]
Microspheres consist of a water-insoluble matrix of organic material that resists dissolution or acidic degradation at a pH level of the stomach of less than about 4. The organic matrix material consists of components selected from the group consisting of triglycerides, hydrogenated vegetable oils, waxes or wax mixtures, triglycerides, polyalkoxyalkyl ethers, polyalkoxyalkyl esters, and water-insoluble and partially degraded proteins. Preferred classes of materials include fats such as triglycerides and hardened triglycerides from natural sources, and waxes. A particularly preferred class of fats and waxes include partially digestible (can be digested) and non-digestible (non-digestible) waxes such as materials prepared from beeswax, paraffin, and carnauba wax.
[0037]
A particularly preferred water-insoluble material consists of a wax or a wax mixture. The water-insoluble organic material is preferably a naturally occurring or synthetically produced wax material, which may be a single chemical component or a mixture thereof. Preferred waxes are partially digestible or non-digestible waxes. Most preferably, the wax material is a triglyceride or a mixture of triglycerides, as found in hydrogenated vegetable oils or partially hydrogenated vegetable oils.
[0038]
As used herein, the term “wax” is intended to have the broadest possible meaning and contemplates organic ester and wax compounds derived from animal, plant, and mineral sources, which are synthesized by synthesis. In addition to materials with similar properties produced, variations of such compounds from all three sources are included. Examples of some waxes that can be used alone or in combination with the present invention include glyceryl tristearate, glyceryl distearate; Dynasan ™ 110, 114, 116, 118; Sterotex ™; canola wax / oil Cotton flakes; soybean flakes; castor wax; rapeseed wax; beeswax; carnauba wax; canderia wax; microwax (based on petroleum boler (TM) Wax 1014); ) 42, 44, 168t; Be Square (TM) Wax # 195a; Be Square (TM) Wax # 195w; Energybooster (TM); Astor (TM) Wax180; Astor ( Mark) Wax150; it includes and polyethylene.
[0039]
Fat is a commonly used class of waxes and is known as triglycerides in particularly preferred embodiments of the invention. Due to its nature, triglycerides are usually found in complex mixtures. Depending on the source of triglycerides, whether animal or plant, triglycerides can be generated from carboxylic acids that can be either short or long chains, then either saturated or unsaturated. In general, triglycerides produced from short chain unsaturated carboxylic acids melt at lower temperatures than triglycerides produced from long chain saturated acids. In most cases, triglycerides are generated from multiple types of carboxylic acids. Furthermore, the physical characteristics of triglycerides (such as whether they are liquid or solid at room temperature) depend not only on which carboxylic acid was incorporated by esterification, but also on which hydroxyl group in the glycerin was incorporated. Therefore, there is not much difference between animal triglycerides and plant triglycerides in the overall ratio of saturated acids to unsaturated acids, or the total ratio of acids of a certain length, rather the three hydroxyl groups of the glycerin molecule. There is a difference in which position of the unsaturated acid is found. Also, naturally occurring triglyceride waxes, which are usually solid at room temperature, do not exhibit a single clear melting point because a wide variety of triglycerides are present in most natural products.
[0040]
Triglyceride waxes can be purchased by selecting the chain length of the carboxylic acid that produces the triglyceride and selecting the purity grade. Commercial triglyceride preparations start from natural products in which several different triglycerides are linked together. In addition to saturating acid substituents, the final material is processed to reduce the type of triglycerides. The method of the present invention using a single acid type triglyceride, glyceryl tristearate ("Tristearin") produced by esterifying stearic acid having 18 carbon atoms with all three hydroxyl groups of glycerin and It is possible to clearly demonstrate the device. Stearic acid is a fully saturated carboxylic acid. One suitable commercial grade of tristearin is a product under the trademark “Dysansan ™ 118” manufactured by Dynamit Nobel, a subsidiary of Hulls America. Dynasan ™ 118 is a high purity material derived from a plant source that contains relatively few triglyceride molecules with acid esterified lengths. A similar but less pure triglyceride material is also commercially available under the trade name Sterotex®. As far as the manufacturer provides, Dynasan 118 is a white microcrystalline powder crystallized in β form, and its DSC shows a single endothermic peak centered around 72 ° C, which is the melting temperature range of the β form. This suggests that there is only one polymorphic form with a melting point in it. Other preferred triglyceride waxes include Dritex® C, a hardened cottonseed oil wax, and partially hydrogenated soybean oil BF117 (Bakers Flake 117) currently sold as Shurset® 117, Is also sold by AC Humko.
[0041]
The matrix composition consists of 0 to about 50% by weight of water insoluble polysaccharide, polyethylene glycol or glycol ether, or a second indigestible wax, based on the total material weight.
[0042]
The most preferred matrix composition consists of fatty alcohols having from about 8 to about 20 carbon atoms, from about 1 to about 50% by weight based on the total material weight. A particularly preferred alcohol is a fatty acid alcohol. Most preferred alcohols include stearyl alcohol and cetyl alcohol.
[0043]
Preferred water-insoluble organic matrix materials melt at about 49 ° C. (120 ° F.) to about 107 ° C. (225 ° F.), preferably about 52 ° C. (125 ° F.) to 87 ° C. (189 ° F.), most Preferably, it melts at about 54 ° C (130 ° F) to about 71 ° C (160 ° F). The endothermic peak in the melting curve of the matrix material is preferably a single peak, but is not essential. Most preferably, the melting point peak is a relatively acute angle.
[0044]
Preferred pharmaceutical compositions include microspheres comprising a matrix of a pharmaceutically acceptable water-insoluble material and particles of a bioactive compound coated with a pharmaceutically acceptable charged hydrophilic material. The particles in the microsphere are uniformly distributed inside the microsphere and do not exist on the surface.
[0045]
More preferred pharmaceutical compositions consist of a water-insoluble matrix material that is insoluble under the acidic pH conditions of the stomach and resists degradation. Such preferred compositions are microspheres whose surface is encased in such a water-insoluble material and no bioactive or charged hydrophilic material is found on that surface, and thus have an essentially enteric structure. Consists of. Most preferred compositions include microspheres in which such surface features are integrated with the microsphere structure and do not include a separate coating layer to achieve such surface conditions.
[0046]
In a further preferred embodiment of the present invention, a water-insoluble matrix material comprising a pH insensitive material is used, which includes, but is not limited to, ethyl cellulose, cellulose acetate, vinyl acetate / vinyl chloride copolymer, acrylic acid. / Methacrylic acid copolymers, polyethylene oxide, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, triglycerides, hydrogenated vegetable oils, triglyceride polyalkoxyalkyl esters, fats, waxes and water-insoluble partially degraded proteins.
[0047]
The most preferred water-insoluble matrix material comprises at least one component that is pH insensitive and can be digested by enzymes present in the mammalian intestinal tract, most preferably in the human intestinal tract. This aspect of the invention is particularly useful for the preferred pharmaceutical compositions of the invention where oral or rectal administration is preferred.
[0048]
Particularly preferred embodiments of the pharmaceutical composition include a pH insensitive material consisting of one or more components that can be digested by enzymes and / or dispersed by a surfactant present in the small intestine. In this regard, such a material is most preferred if it is a component that can be digested by lipases present in the small intestine. Preferred materials include lipase degradable fats, waxes, triglycerides, hydrogenated vegetable oils, and triglyceride polyalkoxyalkyl esters.
[0049]
A special embodiment of the present invention comprises a matrix material comprising at least two components, wherein the first component is digestible in the small intestine and the second component is indigestible in the small intestine. The digestible component may be a lipase sensitive material and is present in an amount of 100% to about 10% by weight relative to the matrix material. More preferred matrix compositions comprise from about 5% to about 50%, most preferably from 10% to about 30% by weight of digestible ingredients, from about 95% to about 50%, most preferably from about 90% by weight. About 70% by weight of the small intestine in combination with indigestible or “lipase insensitive” ingredients. Particularly preferred are matrix compositions comprising from about 15% to about 25% by weight of digestible components.
[0050]
A component that is indigestible or “lipase insensitive” in the small intestine may be any material that is pH insensitive and also insensitive to enzymes present in the digestive tract extending from the mouth to the cecum of the large intestine. Exemplary materials include, but are not limited to, water-insoluble polysaccharides, polyethylene glycols or glycol ethers, indigestible waxes or long chain aliphatic fatty acid esters. Particular embodiments of this component consist of materials that can be digested by enzymes present in the large intestine.
[0051]
Incorporating polar components into the matrix material facilitates the ability to release water-insoluble or poorly water-soluble bioactive organic compounds. A preferred embodiment of the pharmaceutical composition is an absorbable fatty alcohol of about 8 to about 20 carbon atoms, 2 to about 50% by weight, most preferably 10% to about 30% by weight, based on the total material weight. In a small intestine in an amount of about 98% to about 50% by weight, most preferably about 90% to about 70% by weight, in combination with a matrix material that is indigestible or “lipase insensitive”. More preferred embodiments contain from about 5 to about 25% by weight aliphatic alcohol, most preferably from about 15% to about 20% by weight. The alcohol is most preferably a fatty acid alcohol, and most preferably cetyl alcohol and stearyl alcohol.
[0052]
Water-insoluble inorganic materials are innocuous to animals, particularly humans, at the intended dosages and are considered pharmaceutically acceptable to those skilled in the formulation arts.
A further preferred embodiment of the pharmaceutical composition consists of a hydrophilic material encapsulating the particles, which material consists of an anionic polymer or a cationic polymer. Particularly preferred polymers exhibit mucoadhesive properties. Preferred mucoadhesive polymers can be present in the microspheres with or without crosslinking.
[0053]
One embodiment of the present invention comprises a pharmaceutical composition in which the physiologically active compound is hydrophobic, and therefore the particles thereof are sparingly soluble or insoluble in water. Another embodiment consists of a pharmaceutical composition in which the bioactive compound is hydrophilic and water-soluble.
[0054]
In a preferred embodiment, the bioactive compound content of the microspheres is from about 10 to about 45% by weight, with a range of about 20 to about 35% by weight being preferred.
Preferred microspheres of the present invention are capable of releasing about 70 to about 100% of the core material in vitro and in vivo for about 8 to about 14 hours, most preferably about 12 hours. Another preferred composition is capable of releasing about 80 to about 100% of the core material in vitro and in vivo over a period of about 20 to about 26 hours, preferably about 22 to about 25 hours, and most preferably about 24 hours. Is possible.
[0055]
The compositions and methods according to the present invention incorporate and deliver a bioactive compound, which can be a nutrient or compound that exhibits a medicinal effect on the subject to which it is administered. Such nutritional or bioactive compounds may exhibit low solubility or low permeability, or both. One particular advantage of the present invention is the ability to deliver bioactive compounds from water soluble to poorly water soluble and water insoluble. Another aspect of the present invention is the ability to administer a bioactive compound exhibiting low permeability through the membrane of the subject to which the drug is administered. Special embodiments of the present invention are useful for administering bioactive compounds with low permeability from poorly water soluble to water insoluble.
[0056]
As described above, drugs are classified as follows.
Class I-High permeability, high solubility
Class II-High permeability, low solubility
Class III-low permeability, high solubility
Class IV-low permeability, low solubility
These drug class boundaries can be determined by one skilled in the art without undue experimentation. FDA has issued guidelines for these decisions. For example, a drug is considered “highly soluble” if its maximum dose strength is soluble in 250 ml or less of water over a pH range of 1-7.5. A drug is considered "highly permeable" if the degree of absorption in a human is quantified as 90% or more of the dose administered, based on mass balance or compared to a reference intravenous dose.
[0057]
The above solubility determination is based on the pH-dissolution profile of the test drug in aqueous media ranging from pH 1 to 7.5 using the shake-flask method or titration method, and verified stability. Performed by a stability-indicating test. USP apparatus I (basket) at 100 rpm or USP apparatus II (medicine spoon) at 50 rpm, solvent (900 ml): 0.1 N HCl or mimic gastric fluid, pH 4.5 buffer, and pH 6.8 buffer or mimic intestinal fluid used To determine the solubility.
[0058]
The aforementioned permeability determination is performed by measuring the extent of absorption in humans, pharmacokinetic mass balance tests, or absolute bioavailability tests. Methods for intestinal permeability include: in vivo intestinal perfusion testing in humans, in vivo or in situ intestinal perfusion testing in animals, in vitro permeation experiments using human or animal intestinal tissue, or monolayer epithelial cells It can consist of in vitro permeation experiments that pass through.
[0059]
The permeability classification of the following compounds has been published by the FDA: antipyrine (high), caffeine (high), carbamazepine (high), fluvastatin (high), ketoprofen (high), metoprolol (high), naproxen ( High), propranolol (high), theophylline, (high), verapamil (high), amoxicillin (low), atenolol (low), furosemide (low), hydrochlorthiazide (low), mannitol (low), L -Methyldopa (low), polyethylene glycol (400) (low), polyethylene glycol (1000) (low), polyethylene glycol (4000) (low), (zero permeability marker); and ranitidine (low).
[0060]
The composition according to the invention consists of a capsule consisting essentially of a pharmaceutically effective amount of a core of a bioactive compound and a shell surrounding said core, said shell being acceptable as a pharmaceutically acceptable amount of agent. It consists essentially of a water soluble, low viscosity charged polymer. The shell can also contain additional components. A preferred additional component is water, which may be present in the shell in an amount necessary to facilitate the introduction of additional contents into the shell. Such inclusions include water-soluble bioenhancers such as antioxidants and multivalent cations for cross-linking the microcapsules. The shell can also contain 0.01-0.5% by weight of the microcapsule with a small amount of surfactant, preferably an ionic surfactant containing sodium lauryl sulfate, or a chelating agent such as EDTA. Preferred compositions of the present invention provide a highly stable and protective carrier vehicle for the core material until activated by one or more dissolution mechanisms to release the core material.
[0061]
The pharmaceutical composition of the present invention is brought into contact with a biological membrane capable of absorbing the drug. The membrane to be contacted can be any biological membrane through which the bioactive compound can be absorbed, including those of the digestive tract, nasal cavity, rectum, alveoli, eye or buccal cavity. Particularly preferred membranes are found in the digestive tract.
[0062]
Most preferably, the oral composition releases the bioactive compound only after passing through the low pH environment of the stomach. Preferred embodiments of the compositions of the present invention include a release mechanism that is programmed to deliver the bioactive compound to the small intestine, large intestine, or both. The position and timing for releasing the bioactive substance is designed. The composition of the present invention increases the amount of release of the bioactive compound and increases the bioavailability of the compound in releasing the core material from the capsule at a continuous, sustained and controlled rate. It is possible.
[0063]
(Composition released in the small intestine)
The composition of the present invention designed to deliver a bioactive compound to the subject's small intestine is a preferred embodiment in view of the relatively short initial time in such systems. In normal healthy human adult subjects, the stomach contents are emptied within 30 minutes to 1 hour. Immediately thereafter, absorption in the duodenum begins, and absorption continues as the pharmaceutical composition passes through the duodenum, jejunum and ileum. The transit time is about 3 hours. The present invention provides for the delivery of microspheres whose surface is not substantially affected by the low pH environment of the stomach. For such compositions of the invention comprising a lipase sensitive matrix material, pancreatic lipase and bile salts secreted in the upper duodenum immediately work to dissolve and enzymatically degrade the lipase sensitive matrix. As this degradation proceeds, the gastrointestinal aqueous environment infiltrates the expanding gaps and passages created in the microspheres. The hydrophilic shell coating of the microcapsules in the inner region of the microspheres participates in the rapid erosion of the sphere structure by absorbing and infiltrating the infiltrated water and thus solubilizing. The swollen microcapsules tend to break down the eroded spheres, emulsify the lipid material and at the same time adhere to the mucus layer adjacent to the intestinal luminal membrane. As the matrix lipid material continues to be digested, more microcapsules are released and mixed with the mucus layer. The relatively large surface area of the particle core allows rapid dissolution of the bioactive compound, and the bioactive compound is held in close proximity to the intestinal membrane by the mucoadhesive expanded charged hydrophilic shell material. This process is shown in FIG.
[0064]
Compositions of the invention having the ability to provide a small intestinal release mechanism release for a time sufficiently longer than the 3 hour transit time observed for small intestine passage. Due to the mucoadhesive nature of the charged hydrophilic material, the residence time of the microcapsules that have become shells deposited in the small intestine is increased. The compositions of the present invention allow delivery of the bioactive compound to the small intestine for at least about 6 to about 24 hours, optionally longer up to about 36 hours.
[0065]
(Composition released in the small and large intestines)
Another embodiment of the present invention is designed to deliver bioactive compounds to the subject's small and large intestines, considering the combination of relatively rapid delivery to the large intestine and a relatively long delivery duration. Is also preferable. In a typical healthy human adult subject, the contents of the small intestine pass into the cecum within about 3 hours after the stomach is empty. After the ileum is emptied, passage through the large intestine can take approximately 11 to 36 hours. The present invention provides for the delivery of microspheres having a surface that is substantially unaffected by the gastric environment, is susceptible to partial degradation in the small intestine, and is susceptible to enzymatic degradation in the large intestine. Such compositions preferably include a matrix of two components as described above. The first component is almost indigestible in the digestive tract and provides superstructure or webbing to transport the microcapsules by the length of the intestinal tract. The second component is dissolved or degraded in the small intestine as a result of lipase degradation and / or bile surfactant mediated dissolution. As this degradation proceeds, the gastrointestinal aqueous environment infiltrates the expanding gaps and passages created in the microspheres. The hydrophilic shell coating of the microcapsules in the inner region of the microspheres participates in more erosion of the spherical structure by absorbing the infiltrated water and expanding and thus solubilizing. Expanded microcapsules tend to break down the eroded spheres gradually, emulsifying materials such as lipids and fatty alcohols, and at the same time tend to adhere to the mucus layer adjacent to the intestinal luminal membrane. As the matrix material continues to be digested, more microcapsules are released and mixed with the mucus layer. The relatively large surface area of the particle core allows rapid dissolution of the bioactive compound, and the bioactive compound is held in close proximity to the intestinal membrane by the mucoadhesive expanded charged hydrophilic shell material. The deposition of residual microcapsules or diffusion through the expanded hydrophilic shell barrier is highly dependent on the lipid sensitivity or alcohol content of the matrix. Microspheres or parts of them that have not used up the microcapsules after passing through the small intestine are emptied in the cecum and placed in an environment rich in bacterial populations. The continuous delivery of the bioactive compound depends on the dissolution rate of the particles in the large intestine. Compositions capable of releasing bioactive compounds in the large intestine will continue to function.
[0066]
The composition of the present invention designed to continue drug delivery in the large intestine preferably incorporates a hydrophilic charged polymer that can be digested by bacterial enzymes present in the large intestine. As the bacterial enzyme continues to erode the hydrophilic shell of the microcapsule swollen with water, the bioactive core particles are provided with a means for solubilization and passage through the intestinal membrane.
[0067]
The method according to the invention relates to the administration of a sustained release pharmaceutical composition comprising a bioactive compound to a patient in need thereof, the administration comprising a microcapsule matrix comprising a microcapsule matrix as described herein above. Comprising administering to the subject a pharmaceutically effective amount of a composition comprising spheres. In the most preferred method, the bioactive compound is about 8 to about 36 hours, preferably about 8 to about 24 hours, or about 12 to about 30 hours, most preferably about 18 to about 24 hours from the composition to the patient. Administration of the composition is provided, characterized in that it is released over time.
[0068]
The method of the present invention increases the solubility of physiologically active compounds that are sparingly soluble or insoluble in water. Another embodiment of the method of the present invention increases the permeability of bioactive compounds with low permeability. A special embodiment of the method of the invention increases the bioavailability of the bioactive compound by inhibiting the metabolic degradation of the bioactive compound in the gastrointestinal tract.
[0069]
An example of a bioactive compound used as a model to demonstrate the present invention is nifedipine. Nifedipine is a 1,4-dihydro-2,6-dimethyl-4- (2-nitrophenyl) -3,5-pyridinedicarboxylic acid dimethyl ester of a dihydropyridine derivative, which has the empirical formula C ₁₇ H ₁₈ N ₂ O ₆ And having the following structural formula:
[0070]
[Formula 4]

Nifedipine is a calcium ion influx inhibitor (calcium entry blocker or calcium ion antagonist) that blocks the influx of calcium ions through the membrane into muscle cells. In particular, nifedipine blocks calcium influx through the slow channel without significantly affecting the influx through the fast channel. This action results in a decrease in intracellular calcium available for muscle contraction. This is particularly noticeable in vascular smooth muscle and not so much in the myocardium ("Therapeutic Drugs", edited by Collin Dollary, Churchill Livingstone, 1999, 2nd edition, 2nd edition. Volume 1, page C244; “Compendium of Pharmaceuticals and Specialties (CPS)”, 33rd edition, 1998, Login Brothers Canada, CD-ROM database. The lowest effective concentration for humans is reported to be 15 ng / mL ("Therapeutic Drugs", edited by Collin Dolly, Churchill Livingstone, 1999, 2nd edition, volume 1). , Page C244). The usual daily dose of nifedipine is 30-90 mg for angina and 30-120 mg for hypertension ("Compendium of Pharmaceuticals and Specialties (CPS)", 33rd edition, 1998. (Login Brothers Canada, CD-ROM database).
[0071]
The absorption of nifedipine from the human gastrointestinal tract has been reported to be over 90%, but systemic bioavailability is only about 45-70%, probably because it is significantly metabolized before reaching the whole body ( “Therapeutic Drugs”, edited by Colin Dolly, Churchill Livingstone, 1999, 2nd edition, volume 1, page C244). Ingestion of food with conventional formulations has been shown to delay time to reach peak concentrations with food, but increase absorption from delayed / controlled release gastrointestinal therapeutic system (GITS) formulations. However, the degree of absorption does not change with food.
[0072]
After being absorbed, nifedipine undergoes extensive metabolism by cytochrome P450 in the liver to become the three major metabolites, but mainly by oxidation to pyridine (hydroxycarboxylic acid) metabolites (70-95%) followed by water Undergo decomposition. Most of the remaining metabolism is occupied by lactone metabolites. These metabolites do not appear to have any pharmacological activity. Nifedipine has a steady state distribution volume of 0.3-1.2 l · kg ^-1 It is widely distributed in body tissues, and the pharmacokinetic profile suggests a rapid distribution phase and a slow final elimination phase.
[0073]
Nifedipine has been reported to be insoluble in water and bioavailability in rats is only about 50%. Early experimental observations have demonstrated that the compositions and methods of the present invention increase nifedipine bioavailability to nearly 100% in a rat model. Applicants have applied the mechanism underlying increased nifedipine absorption in rats to increase bioabsorption and bioavailability of many other bioactive compounds in rats and other animals, including humans. I think it would be possible.
[0074]
It has limited bioavailability in humans and can be formulated into a more highly bioavailable composition and used in the methods of the present invention to provide highly useful administration Small molecule drugs include, but are not limited to, felodipine, nimodipine, verapamil, non-sedating antihistamines including terfenadine and astemizole, benzodiazepines, alprazolam, triazolam, midazolam, cholesterol-lowering drugs lovastatin, simvastatin, atorvastatin, immunosuppressants (Such as cyclosporine, tacrolimus and alfentanil), codeine, fentanyl, methadone, clarithromycin, erythromycin, azithromycin, paclitaxel, tamoxifen, vincristine, astemizole, chlorpheniramine Montelukast, salmeterol, amiodarone, quinidine, carvedilol, losartan, propranolol, amlodipine, diltiazem, lercanidipine, nicardipine, nisoldipine, nitrendipine, verapamil, cerivastatin, simvastatin, pravastatin, fluvastatin, fisastat, vilstronavir , Progesterone, progestin, testosterone, hydrocortisone, alprazolam, diazepam, midazolam, triazolam, zaleplon, zolpidem, buspirone, haloperidol, pimozide, quetiapine, carbamazepine, cilostazol, dapsone, dextromethorphan, donepezil, finastolid Danesutoron (odanestron), include quinine, sildenafil, tamsulosin, and trazodone.
[0075]
Peptide active ingredients that may be useful for oral delivery according to the present invention include any therapeutic agent that is physiologically active, comprises multiple amino acids, and includes at least one peptide bond in its molecular structure. When the composition of the present invention is formulated so as to delay the release of most physiologically active substances until reaching the large intestine that is not rich in membrane peptidases, the composition increases the ability of peptides and proteins to cross the intestinal membrane. Furthermore, the present invention is thought to suppress degradation of the active ingredient by a protease having a property of cleaving one or more of the peptide bonds of the active ingredient by a method different from the membrane peptidase by several mechanisms. The molecular structure of the composition of the present invention can further include other substituents or modifications. For example, the C-terminus of salmon calcitonin, a preferred peptidic active substance herein, is amidated. In accordance with the present invention, artificial and natural peptides can be delivered orally.
[0076]
Peptide active compounds that can be used in the present invention include, but are not limited to, naturally occurring and recombinantly produced proteins such as insulin, vasopressin, calcitonin (including not only the preferred salmon calcitonin but other calcitonin as well) And peptides. Other examples include calcitonin gene-related peptides, parathyroid hormone, luteinizing hormone releasing factor, erythropoietin, tissue plasminogen activator, human growth hormone, corticotropin, various interleukins, enkephalins, factor VIII, factor IX And factor X and the like. Many others are known in the art. Any drug compound having a peptide bond that would undergo proteolysis in the gastrointestinal tract is expected to be useful for oral delivery according to the present invention. This is because such reduction of proteolysis and protection from proteolysis is provided by the present invention.
[0077]
The composition of the present invention comprises a pharmaceutically effective amount, ie, an amount of the bioactive compound effective to achieve the desired prophylactic, therapeutic or diagnostic effect in the patient. It will be appreciated that the amount of bioactive compound making up the composition will vary depending on various factors including, for example, the particular bioactive compound used, the nature of the condition being treated, and the nature of the patient. Similarly, the hydrophilic polymer and / or fatty alcohol included in the composition of the present invention is present in an amount effective to increase the bioavailability and / or absorption properties of the bioactive compound. The amount of polymer and / or fatty alcohol in the composition is, for example, the specific bioactive compound used, the amount of bioactive compound, the specific polymer used and / or the fatty alcohol, optical isomer of the bioactive compound. Depending on a variety of factors, including the form of the racemate or optically pure.
[0078]
The composition of the present invention optionally comprises a vehicle, and the properties of the vehicle vary depending on the form of the composition. The microspheres of the composition of the present invention can be used in any suitable form, for example, in the form of a compressed tablet, in the form of a number of particles filled in a capsule, and suspended in a liquid carrier. It is. In addition to the sustained release characteristics of the compositions of the present invention, tablets and capsules can be further modified to provide additional delayed release, sustained release, or immediate release characteristics. The compositions of the present invention are believed to be most widely used in solid oral dosage forms.
[0079]
The term “vehicle” is used in a broad sense and includes various types of pharmaceutically acceptable ingredients that may constitute the composition in addition to the bioactive compound of the composition and the polymer and / or fatty alcohol ingredients. Examples of vehicles include fillers, diluents, excipients, and materials effective for the release characteristics of bioactive compounds, ie controlled release materials.
[0080]
Fillers or bulking agents include, but are not limited to, microcrystalline cellulose [eg, FMC Corp. Avicel®, Mendel Inc. Emcocel®], Mannitol, xylitol, dicalcium phosphate [e.g. Mendel Inc. Emcompress <(R)>] calcium sulfate [e.g. Mendel Inc. Compactact <(R)>] starches, lactose Sugars (Amstar's Dipac® and Ingredient Technology's Nutab), Dextrose [Mendell In .) Emdex (R)], sorbitol, cellulose powder [Elcema (TM), degasser, Inc. (Degussa), and Solka Floc (R), include Mendelian Inc. (Mendell Inc.)]. The bulking agent can be present in the composition in an amount of about 5% to about 90% by weight, preferably about 10% to about 50% by weight.
[0081]
Disintegrants that can be included in the composition include, but are not limited to, microcrystalline cellulose, starches, crospovidone [eg, Polyplasmone® XL from International Specialty Products.] , Sodium starch glycolate [Mendell Inc. Explotab®], and croscarmellose sodium [eg, FMC Corp. Ac-Di-Sol®] It is. The disintegrant can be present in the composition in an amount of from about 0.5% to about 30%, preferably from about 1% to about 15%.
[0082]
Antiadherents and glidants that can be used in the composition include, but are not limited to, talc, corn starch, silicon dioxide, sodium lauryl sulfate, and metal stearate. An anti-caking agent or glidant can be present in the composition in an amount of about 0.2% to about 15%, preferably about 0.5% to about 5% by weight.
[0083]
Lubricants available in the composition include, but are not limited to, magnesium stearate, calcium stearate, sodium stearate, stearic acid, sodium stearyl fumarate, hydrogenated cottonseed oil (sterotex®), talc, and Waxes include, but are not limited to, beeswax, carnauba wax, cetyl alcohol, glyceryl stearate, glyceryl palmitate, glyceryl behenate, hydrogenated vegetable oil, and stearyl alcohol. The lubricant can be present in an amount from about 0.2% to about 20%, preferably from about 0.5% to about 5% by weight.
[0084]
Available binders include, but are not limited to, polyvinylpyrrolidone, starch, methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, sucrose solution, dextrose solution, acacia, tragacanth and locust bean gum. The binder can be present in the composition in an amount from about 0.2% to about 10%, preferably from about 0.5% to about 5%.
[0085]
The composition of the present invention can be produced by a direct compression method or a wet granulation method. In the direct compression method, the microspheres and other components are sieved using a stainless steel screen such as a 40 mesh steel screen. The screened material is then loaded into a suitable blender and mixed for 10 minutes with an intensifier bar for 3 minutes. The mixture is then compressed into tablets with a rotary press using a suitable tool. It is also possible to coat compressed tablets if desired.
[0086]
In the wet granulation method, microspheres and other components are granulated using a granulating liquid (for example, isopropyl alcohol, ethyl alcohol, water) with a planetary mixer, a high shear mixer, or a fluid bed granulator. A binder may be included in the granulation liquid or dry mixture. The wet granules are dried in an oven or fluid bed dryer and then passed through a suitable screen sieve to obtain free-flowing granules. The resulting granules were mixed with a suitable lubricant and glidant. The lubricated granules are compressed into tablets using a suitable tool using a rotary press. It is also possible to apply coatings to compressed tablets as required.
[0087]
The present invention also relates to a method for producing the microspheres of the present invention. The production method disperses micron-diameter bioactive organic particles containing a charged organic portion in a water-insoluble fluid matrix in a cooling region at a temperature lower than the solidification temperature of the water-insoluble fluid matrix material. And spraying under conditions that produce droplets of the dispersion. The production method preferably maintains the fluidity of the droplets for a time sufficient to uniformly distribute the particles within the droplets before solidifying the droplets in the microspheres. During the spraying process, the bioactive charged particles are considered to be attracted to the interior of the droplet while it is fluid and away from the surface of the droplet.
[0088]
The temperature of the fluid mixture should be maintained below the melting temperature of the matrix material when it reaches the spray nozzle, but above its solidification temperature. Spray temperature, spray nozzle shape, and flow rate through the nozzle all affect the physical characteristics of the resulting microspheres. The most preferred method uses a heated spray nozzle (and heated tubes and conduits leading to the nozzle) that can ensure that the pressure treated mixture maintains a viscosity suitable for high speed spray processing. Such a high-speed process makes it possible to produce substantially spherical microspheres when the sprayed liquid mixture particles are cooled to a temperature below the solidification temperature of the matrix material.
[0089]
The flowable matrix material exhibits a melting curve where melting begins at T1 and substantially completes at T2, and a cooling curve where solidification begins at T3 and substantially completes at T4, where T3 is lower than Tl Is most preferred. The difference between T1 and T2 of any particular matrix material used in the method of the present invention is determined by the proportion of material comprising the flowable media matrix. By changing the proportions of the components, it is possible to change the temperature characteristics and thus the temperature-dependent release characteristics of the microspheres produced by the method of the invention. In addition, by measuring the melting and solidification temperatures of the specific matrix materials used in the method of the present invention, the temperature of the mixture being processed can be adjusted, thereby avoiding the catching and clogging of the equipment during operation. Is possible.
[0090]
A preferred method uses a water-insoluble organic matrix material that melts at about 49 ° C. (120 ° F.) to about 107 ° C. (225 ° F.), which is above the solidification temperature of the water-insoluble medium, although Maintain a flowable dispersion at a temperature below the melting temperature of the non-aqueous medium. A more preferred method uses a water insoluble matrix having a melting point starting at about 41 ° C. (106 ° F.) and substantially completing at about 60 ° C. (140 ° F.).
[0091]
A preferred method is to spray the flowable mixture under pressure. An alternative method is to spray through a charged spray nozzle.
The particles suspended in the flowable mixture are preferably bioactive particles having an electric charge or at least a sufficient dipole moment to become oriented in the electric field generated by the spraying operation. Most preferred of the bioactive submicron organic particles comprising a charged organic moiety is a microcapsule having a coating or shell consisting essentially of a charged hydrophilic material as described herein above. As described herein below, the shell material can include associated water in an amount that does not inhibit the encapsulation of the bioactive core during high pressure processing. Embodiments of such materials include polymer backbones in which a plurality of pharmaceutically acceptable water-soluble polyanionic polymers, particularly pharmaceutically acceptable addition salts of alkyl carboxylic acids or addition salts of alkyl phosphates, are covalently bonded. And polymers composed of a polymer backbone selected from the group consisting of cellulose, hemicellulose, galactose polymer and 3,6anhydro-galactose copolymer, among others. The shell may be cross-linked and is preferably cross-linked with a polyvalent cation such as calcium, magnesium or trivalent iron.
[0092]
In another embodiment of the method of the present invention, the solidified microspheres are contacted with an electrostatic discharge composition comprising a dilute aqueous solution of an antistatic agent. Contact may be dipping or spraying. Spraying is preferred.
The flowable medium used to perform the spraying operation is first subjected to a sufficiently high pressure on a dispersion in a water-insoluble fluid medium of a water-soluble organic material comprising bioactive organic particles and charged organic moieties. Preferably, it is obtained by producing a flowable dispersion of the bioactive submicron organic particles. This method is applied to the dispersion of bioactive organic particles having an average particle size of more than 1 μm (1 micron). The applied force includes compression, shear and excavation force. The most preferred means of applying such force is to apply a high pressure of about 13.79 Pa (2,000 psi) to about 137.9 Pa (20,000 psi) for less than 1 second to the flowable composition. In this particular embodiment of pressurization, the compressed mixture is passed through a chamber that applies excavation and / or shear forces to the mixture.
[0093]
A particularly preferred embodiment of the method of the present invention is a modification of micronized bioactive organic particles comprising a polyanionic polymer shell material. The method contacts a flowable dispersion comprising these polymer capsules with a micron or submicron water-in-oil emulsion of the water-insoluble fluid medium comprising an aqueous solution of a multivalent cation. The cation can be any multivalent cation that can be used in the crosslinked polyanionic polymer, such as calcium, magnesium or trivalent iron. The amount of submicron emulsion used is only sufficient to "wet" almost all capsules in the flowable dispersion, thereby cross-linking the capsule surface with minimal swelling of the polymer shell. To achieve. A preferred molar amount is a ratio in the range of about 0.001 to about 0.5 moles of divalent cations per mole of anionic groups present in the flowable dispersion. A more preferred range is from about 0.01 to about 0.2 moles of cation per mole of anionic group. The addition of the cation produces a flowable dispersion of bioactive organic particles encapsulated with moisture-containing crosslinked polyanionic polymer.
[0094]
The submicron emulsion is dispersed in the dispersion by adding the emulsion to the flowable dispersion. The emulsion is preferably not highly concentrated, and most preferably has a concentration that readily disperses therein when added to a flowable dispersion. Mixing is preferably carried out by gently dispersing the emulsion in a flowable dispersion. The rate of addition depends on the concentration of particles in the emulsion and dispersion, and the stirring speed. The use of a low shear homogenizer device is preferred. This method allows the capsules to be individually moistened with submicron water droplets of the emulsion. As the individual capsules are moist, the polymer chains on the surface of the capsules in contact are cross-linked, strengthening their structural integrity. By minimizing the amount of water in the submicron emulsion, it is possible to add multivalent cations while minimizing capsule expansion.
[0095]
The emulsions used in the present invention can contain additional materials such as water-soluble physiological promoters and antioxidants. A preferred embodiment of these emulsions is an embodiment in which the additional material can contain a salt of the above multivalent cation. The most preferred materials include calcium ascorbate and calcium citrate.
[0096]
Further processing of the shaped microspheres may include contact with a second amount of a water-insoluble material that dissolves at a pH greater than about 6. A preferred means of achieving this contact is by spray coating. The applied pH> 6 material can comprise from about 5 to about 30% by weight of the water-insoluble matrix material used to produce the solidified microspheres, and the pH> 6 material comprises Preferably, it is about 10% by weight of the amount of water-insoluble matrix material. Such materials can be selected from the group consisting of triglycerides, hydrogenated vegetable oils, mono-, di-, triglyceride esters and ethers of polyalkoxyalkyl alcohols.
[0097]
A particularly preferred method further comprises the step of annealing the solidified composition. Annealing can consist of heating the solidified composition at a temperature below the melting point of the water-insoluble organic material for a period of about 1 minute to about 4 hours. The annealing time can vary depending on the organic material used. Annealing is particularly preferred when the water-insoluble material can be solidified into a plurality of crystalline forms, such as polymorphic materials, for example when the polymorphic material comprises a triglyceride wax.
[0098]
Pressurize the premix according to the method and apparatus described in US Pat. No. 5,209,879 (“Beta Apparatus”), incorporated herein by reference. At a short time interval, the premix is compacted and the compacted premix is passed through a “beta” chamber that is subjected to shear and excavation forces resulting from pressure spikes and flow that occurs in the rear pressure reduction chamber. As a result, a compressive force is generated. This method is described in US Pat. Nos. 4,978,483, 5,460,756, and 5,209,879, all of which are incorporated herein by reference. The amount of pressure required in the present invention depends on the time interval during the application of pressure. The required pressure varies inversely with the time interval. The pressure pulse method continues as long as the pressure is maintained on the premix, but applying pressure in a very short period is most effective for matrix dispersion, preferably about 1 second or less. In order to enhance the effect of pressure treatment, it is also possible to repeatedly apply pressure to the pressure-treated mixture in a beta apparatus. The flowable composition can be passed through the beta device once, twice, or even three times to achieve the desired finished size reduction and encapsulation.
[0099]
The core material may be a solid, liquid, or slurry untreated bioactive compound, or the bioactive compound may be in the form of a capsule described above in a solid or slurry form. When high pressure is applied, the particles collide and break up, generally reducing in size. After passing through the high pressure device 2-5 degrees, the average particle size is less than about 5 μm (about 5 microns), but with most particles at a level of about 1 μm (1 micron) or less, the size is about 5-20 μm Large particles at the level of (5-20 microns) are still observed. Furthermore, the surface of the charged hydrophilic material can be used to coat or encapsulate the reduced size particles, or to form an embedding medium for one or more active particles, resulting in the microcapsules of the present invention.
[0100]
The release characteristics of microspheres prepared using the two-step method described above are the percentage of microcapsules in the microsphere matrix composition, the relative amount of ion base of the charged polymer encapsulating the bioactive compound in the microcapsules. , A function of the size and shape of the microspheres and the composition of the encapsulating shell and matrix material.
[0101]
The sustained release rate is eroded by microscopic scratches of the microspheres of the present invention, and this erosion creates a “tortuous” passageway throughout the matrix inside the capsule, so that the aqueous medium penetrates and solubilizes. It is believed to result from the capsule being drained.
[0102]
Depending on the environmental conditions to which the microspheres of the present invention are exposed, small cracks or fissures may be enlarged to facilitate core release. In order to achieve the desired release effect, the microspheres of the present invention can be designed to respond to such conditions. For example, the matrix material composition can be designed to melt between specific temperature ranges, whereby the core material can be released immediately, over a period of seconds, minutes to 1 hour or more. The capsule is at or near the body temperature of a human or animal or on the day that the ambient temperature rises above a set temperature, such as 38 ° C. (100 ° F.), depending on the ambient temperature. Can be designed to gradually release the core. Such temperature sensitive microspheres are useful in formulating rectal, buccal and dermatological compositions.
[0103]
The following examples illustrate the invention and show the unexpected properties obtained by the invention compared to compositions that do not contain the invention.
【Example】
[0104]
Control Example A Particulate Nifedipine Microspheres in a Matrix Composed of Polymorphic Wax
525 g of ground nifedipine (particle size less than 10 microns) is mixed with a melt of 975 g of a commercially available polymorphic wax Sterotex® NF C at a temperature of 79.6 ° C. with stirring. The flowable premix is then pressurized by passing three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set at 620.1 kPa (90 psi) as described in US Pat. No. 5,209,879 (Beta chamber construction). = Inlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), spacer shape with a length of about 1.0 mm (0.04 inch) and a diameter of about 6.35 mm (0.25 inch) Chamber volume, and outlet nozzle with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)). The pressure treated mixture is sprayed into the cooling zone by a Nordson hot melt applicator maintained at about 82 ° C. (180 ° F.), which is an electronic gear pump (Nordson 3700 series, speed setting). = 30%), the aspirator pressure is 103.4 kPa (15 psi), and the needle is set to 7/8 revolutions from closed to open. Nifedipine constitutes about 30% by weight of the capsule composition. All work is done in a red light environment.
[0105]
Capsules prepared according to the method described in Control Example A are capable of sustained release of the nifedipine core and exhibit zero order release characteristics when administered orally to rats.
Control Example B Particulate Nifedipine Microspheres in a Matrix Composed of Cetyl Alcohol
While stirring 525 g of ground nifedipine (particle size less than 10 μm) to a melt of 975 g cetyl alcohol, NF (Procter & Gamble CO-1695F) at a temperature of about 55-62 ° C. Mix. By heating the flowable premix to about 70 ° C. and then passing three times through a hydraulic piston drive pump “Beta” machine set at 620.1 kPa (90 psi) as described in US Pat. No. 5,209,879. Pressurize (beta chamber structure = inlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), length approximately 1.0 mm (0.04 inch), diameter approximately 6.35 mm (0.25 inch) ) Spacer-shaped chamber volume, and 4 nozzles (outlet nozzle consisting of 0.51 mm (0.02 inch) inner diameter). The pressure treated mixture is sprayed into the cooling zone with a Nordson hot melt applicator maintained at about 77 ° C. (170 ° F.), which is an electronic gear pump (Nordson 3000 series, speed setting). = 30%), the aspirator pressure is 103.4 kPa (15 psi), and the needle is set to 7/8 revolutions from closed to open. Nifedipine constitutes about 35% by weight of the capsule composition. All work is done in a red light environment.
[0106]
Capsules prepared according to the method described in Control Example B are capable of sustained release of the nifedipine core and show enhanced sustained release properties when administered orally to rats.
[0107]
Control Example C Particulate Nifedipine Microspheres in a Matrix Composed of Polymorphic Wax and Cetyl Alcohol
538.5 g ground nifedipine (particle size <10 μm) to 500 g cetyl alcohol, NF (Procter & Gamble CO-1695F) and commercially available polymorphic wax Sterotex® Mix with 500 g of NF C melt at a temperature of about 73-78 degrees with stirring. The flowable premix is equilibrated at about 72 ° C. and then passed three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set at 620.1 kPa (90 psi) as described in US Pat. No. 5,209,879. (Beta chamber structure = inlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), length about 1.0 mm (0.04 inch), diameter about 6.35 mm (0.25 Chamber volume in the form of a spacer, and an outlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)). The pressure treated mixture is sprayed into the cooling zone by a Nordson hot melt applicator maintained at about 77 ° C. (170 ° F.), which is an electronic gear pump (Nordson 3000 series, speed setting). = 30%), the aspirator pressure is 103.4 kPa (15 psi), and the needle is set to 7/8 revolutions from closed to open. Nifedipine constitutes about 35% by weight of the capsule composition. All work is done in a red light environment.
[0108]
Capsules prepared according to the method described in Control Example C are capable of sustained release of the nifedipine core and show enhanced sustained release properties when administered orally to rats.
[0109]
(Example 1A Pretreatment of nifedipine capsule)
195 g of ground nifedipine (less than 10 μm (10 μm)) was added to an aqueous solution (distillation) of sodium carboxymethylcellulose (97.5 g) using a high-speed homogenizer (Silverson homogenizer, model No. L4RT, 8000 rpm). Disperse completely in 2.7 liters of water). After the addition, continue to stir at 9500 rpm for about 10 minutes. The dispersion is stored in a container protected from exposure. The homogenized mixture was then spray dried at an air pressure of 413.7 kPa (60 psi), a feed rate of 60 ml / min (peristaltic pump) at an inlet of 149 ° C. (300 ° F.) and an outlet of 101 ° C. (213 ° F.). [Bowen Industries Co. spray dryer, 306.2 inch diameter experimental unit, Spray Systems Inc. nozzle, 0.125 mm diameter], Nifedipine / CMC material Of fine particles.
[0110]
Example 1B Nifedipine microcapsule microspheres in a matrix composed of polymorphic wax
525 g of CMC-treated nifedipine (nifedipine according to Example 1 above, ground to a particle size of less than 10 μm and spray-dried with sodium carboxymethylcellulose) into a melt of 975 g of a commercially available polymorphic wax Sterotex® NF C Mix with stirring at a temperature of about 78 ° C. The flowable premix is then pressurized by passing three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set at 620.1 kPa (90 psi) as described in US Pat. No. 5,209,879 (Beta chamber construction). = Inlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), spacer shape with a length of about 1.0 mm (0.04 inch) and a diameter of about 6.35 mm (0.25 inch) Chamber capacity, baffle plate with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), second spacer, and outlet nozzle with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)). The pressure-treated mixture is sprayed into the cooling zone by a Nordson hot melt applicator maintained at about 79 ° C. (174 ° F.) to 82 ° C. (179 ° F.), which Driven by a gear pump (Nordson 3700 series, speed setting = 30%), the aspirator pressure is set to 103.4 kPa (15 psi), and the needle is set to 7/8 rotation from the closed state to the open state. All work is done in a red light environment.
[0111]
Example 2 Microspheres of nifedipine microcapsules in a matrix composed of polymorphic wax and cetyl alcohol
500 g of nifedipine microcapsules (66% of nifedipine ground to a particle size of less than 10 μm and encapsulated in sodium carboxymethylcellulose according to Example 1 above) were mixed with 487.5 g of cetyl alcohol, NF (Procter & Gamble ( Procter & Gamble) CO-1695F) and a commercial polymorphic wax Sterotex® NF C 487.5 g melt is mixed at a temperature of about 75-80 ° C. with stirring. The flowable premix is equilibrated at about 72 ° C. and then passed three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set at 90 psi described in US Pat. No. 5,209,879. (Beta chamber structure = inlet nozzle consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), length about 1.0 mm (0.04 inch), diameter about 6.35 mm (0.25 Chamber capacity in the form of a 4 inch spacer, baffle plate consisting of 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), second spacer, and 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)) Outlet nozzle). The pressure treated mixture is sprayed into the cooling zone by a Nordson hot melt applicator maintained at about 82 ° C. (179 ° F.), which is an electronic gear pump (Nordson 3000 series, speed setting). = 30%), the aspirator pressure is 103.4 kPa (15 psi), and the needle is set to 7/8 revolutions from closed to open. Nifedipine microcapsules constitute about 35% by weight of the microcapsule composition. All work is done in a red light environment.
[0112]
(In vivo study of the pharmacokinetic profile of the formulations of Control Examples A, B, C, and Examples 1 and 2)
This study determines the pharmacokinetic profile of nifedipine sustained release (SR) oral formulation in male rats compared to immediate release (IR) oral solution and intravenous administration.
[0113]
39 male Sprague-Dawley rats (Ace Animals, Inc.) are divided into 7 groups of 3 rats per group. Each of the groups is administered one of the five sustained release (SR), immediate release (IR) or intravenous (IV) formulations listed in Table 1 below.
[0114]
[Table 1]

SR formulations are prepared according to Control Examples A, B, C and Examples 1,2. The nifedipine content of each microsphere formulation is quantified by HPLC, and microspheres of a weight suitable to deliver a 3.6 mg / kg dose to 250 g rats are placed in opaque gelatin capsules. For dosing, the contents of the capsule are placed into the hub of a gavage needle. A syringe containing 3 ml of water is attached to the gavage needle and microspheres are poured into the stomach.
[0115]
Using the same lot of nifedipine as the nifedipine used to make the sustained release formulation, IR dosing solution (nifedipine 0.5 mg / ml in 30% sodium benzoate solution) and intravenous dosing solution (30% benzoic acid). Prepare nifedipine 0.05 mg / ml in sodium solution. The concentration of nifedipine in the dosing solution is confirmed by UV absorbance. IR dosing solution (1.8 ml) is administered by oral gavage. For intravenous administration, each rat is restrained and 0.5 ml of the administration solution is gently infused manually from the lateral tail vein over 4 minutes.
[0116]
Because nifedipine is highly photosensitive, all necessary protective measures are taken to protect the formulation from natural and artificial light during formulation preparation, storage and dosing. Rats are not fasted prior to dose administration.
[0117]
(Blood / plasma collection)
A blood sample (approximately 0.25 ml) is collected by jugular vein puncture. For oral administration, blood samples are collected before administration and at 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 hours after administration. For intravenous administration, blood samples are collected before administration, at the end of infusion, and at 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 3, 4 hours after infusion. Blood samples are transferred to polypropylene tubes (coated with aluminum foil and containing lithium heparin as an anticoagulant). Plasma samples are separated using a refrigerated centrifuge and stored frozen at −65 ° C. in foil-coated polypropylene tubes.
[0118]
(Plasma analysis)
The analytical method used to measure nifedipine is based on the previous method developed for nifedipine in heparinized human plasma. Revalidation is performed for 2 days on rat plasma matrix. Standards and controls are prepared in heparinized rat plasma. All samples are liquid-liquid extracted to isolate nifedipine, followed by reverse phase chromatography and quantitatively detected using MRM mass spectrometry. The internal standard used was a d-6 stable isotope of nifedipine.
[0119]
The analytical range for this method is 5.00 ng / ml to 500 ng / ml using a 50 ul sample. The overall range quality control precision (CV) and accuracy (error) are consistently less than 15% during the two verification tests. A stability study in which nifedipine in plasma samples was subjected to 4 hours at room temperature and three freeze-thaw cycles showed no loss of nifedipine.
[0120]
(Data analysis)
For each pharmacokinetic profile, the highest observable concentration is estimated to be the highest concentration (Cmax). Let Tmax be the time to reach Cmax. The area under the plasma concentration-time curve (AUC) is calculated as the area under the curve (AUC (tf)) from time zero to the last quantifiable plasma concentration using the linear trapezoidal formula. For intravenous administration, the final half-life is ln 2 / K _el Calculate from the correlation. Kel is defined as the slope of the final single exponential phase of the concentration / time profile and is calculated by log-linear regression of the data. The AUC from zero to infinity (AUCinf) is calculated as the sum of AUC (tf) and the ratio of plasma concentration at tf to Kel. Nifedipine plasma concentration data obtained from different oral formulations, and generally the approximate time that the nifedipine concentration is greater than 1/2 of Cmax, because both are highly variable for individual rats administered the same formulation To standardize the data and define the release characteristics. Meier J, Neusch E, Schmidt R., "Pharmacokinetic criteria for the evaluation of the returned formations."
[0121]
(result)
Administration to all animals is successful. For the microsphere formulation, one rat dosed with the composition of Example 4 required an additional 1-4 ml of water to completely flush the entire dose into the stomach. A large amount of blood draw treatment caused some stress on these animals, and one animal that received the control Example A, Example C and IR compositions before taking all planned blood samples Died.
[0122]
The individual plasma nifedipine concentrations for the seven formulations evaluated are reported in Tables 1-7 and illustrated in FIGS. All analytical data met the assay acceptance criteria. Plasma concentrations below the quantitation limit of 5 ng / ml are reported as zero.
[0123]
With intravenous administration of nifedipine, a maximum plasma concentration is observed at the end of the 4 minute infusion. Thereafter, the nifedipine concentration in plasma decreases rapidly and becomes undetectable 1.5 hours after infusion. The final half-life is estimated to be 15 minutes, which approximates the final half-life reported in the literature after intravenous administration of 6 mg / kg to rats. The data is summarized in Table 2 below.
[0124]
[Table 2]

After oral administration of nifedipine solution (IR formulation), nifedipine is rapidly absorbed and Cmax is observed at the first sampling after administration (15 minutes). Plasma nifedipine concentrations decreased regularly until 2 hours, followed by some variation over 8 hours (Table 3). Once Tmax occurs, plasma nifedipine concentration is not maintained past this time point, which is consistent with published data. Glandy JS, Eliot LA, Foster RT., “Extrahepatic first-pass metabolism of isn. Elliot LA, Foster RT, Jamali F., “Effects of hyperlipidemia of the infiedine in the rat.” Pharm Res 1630, 1999. Since the oral bioavailability of nifedipine in rats is reported to be about 50%, this study predicts a higher Cmax for the IR formulation given that a dose of 3.6 mg / kg is administered It had been. The reason why Cmax is lower than expected is unknown, but the only difference is that 30% sodium benzoate is used instead of polyethylene glycol 400 to dissolve nifedipine.
[0125]
Compared to the IR preparation, the absorption rate of nifedipine from all the microsphere preparations is slow, reaching Cmax approximately 2 to 4 hours after administration. Furthermore, the duration of plasma nifedipine concentration exceeding 1/2 Cmax was generally in the range of 2-4 hours. However, there were some significant differences in the extent of absorbed nifedipine absorption between the different microsphere formulations, resulting in some formulations having higher Cmax and associated AUC values than others. Assuming that the intravenous dose is 1/36 of the oral dose, but linear pharmacokinetics, the bioavailability (based on the AUC ratio) of nifedipine for the microsphere formulations of Examples 4 and 5 is about 100. Should be%. Although this was not expected, it could result in experimental variability or a slightly lower actual bioavailability. The data is summarized in Table 3 below.
[0126]
[Table 3]

Compared to immediate release oral solution, the time period during which plasma nifedipine concentration was maintained above 50% of Cmax appeared to be longer in all of the microsphere formulations evaluated. Formulations incorporating CMC as an excipient in the shell and / or containing cetyl alcohol appeared to promote the extent of nifedipine absorption from the gastrointestinal tract. The maximum accelerating effect was obtained with formulations incorporating CMC and cetyl alcohol.
[0127]
A second rat test was performed with 6 rats in each group. The formulations tested included those used in the first test, as well as formulations containing Sterotex® and various amounts of cetyl alcohol as matrix material. The cetyl alcohol included in the matrix was 2, 5, 10, 20, 50 and 100% by weight based on the total amount of the matrix material, and the difference was adjusted with the matrix material Sterotex®. The data of this second test is shown in Table 4 below.
[0128]
[Table 4]

A second rat study confirmed that high bioavailability was achieved with the formulations of Examples 1 and 2. Furthermore, a nearly linear relationship was observed between adding cetyl alcohol to the microsphere matrix and the absorption of nifedipine. Plasma concentration data was deconvoluted based on the mean half-life of nifedipine in rats of 15 minutes. Plasma concentration data and linear uptake data are illustrated in FIGS. 6 and 7, respectively. All formulations achieved near linear nifedipine delivery from about 0 to about 6 hours. The formulation with anionic polymer and NaCMC showed the best bioavailability and gave a release effect.
[0129]
The formulation of Example 2 and four other formulations with different percentages of nifedipine in the microspheres were prepared and tested in human clinical trials.
(Human clinical trials)
Twenty subjects are fasted for at least 10 hours prior to dosing and a standard meal is provided at 4.5, 12, 15, 24, and 28.5 hours after dosing. Ingestion of liquid is suppressed from 2 hours before dosing to 4.5 hours after dosing. At the planned dosing time, subjects are given one oral dose (1 capsule or tablet) of test and control formulations according to a randomization schedule. Each dose is taken with 240 ml of room temperature tap water. Before dosing, then after dosing 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 8.0, 10, 12, At 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33 and 36 hours, blood samples are collected in Vactainer® tubes containing Li heparin. Quantify nifedipine concentration in plasma samples using a validated GC method. The LOQ for the assay is 1 ng / ml.
[0130]
The formulations of the present invention tested in the human test correspond to the formulations of Example 2 except that each formulation contains the following proportions of nifedipine: Test 1 (25% nifedipine), Test 2 (17% nifedipine), Test 3 (10% nifedipine) and Test 4 (mixtures of Test 1 and Test 3 to give a total of 17% nifedipine). Each formulation was prepared exactly as described in Example 5 except that less pre-treated nifedipine-CMC material was used. Each subject received a sub-therapeutic extended release dose of 20 mg total nifedipine. The control formulation contained 30 mg of nifedipine.
[0131]
The plasma concentrations of the four test formulations and the product ADALAT XL® are illustrated in FIGS. ADALAT XL®, a control formulation, is delayed from about 3 hours later, reaches an average plasma concentration of about 12 ng / ml after 5 hours, and persists until about 28 hours later. It is an osmotic pressure formulation.
[0132]
FIG. 9 shows that the accumulation rate of nifedipine in plasma differs between all formulations, with the rate being highest for the 25% formulation, moderate for the two 17% formulations, and lowest for the 10% formulation. It was. T _max Was delayed from 2 hours (containing 25%) to 2.5 hours (containing 17%) and 3 hours (containing 10%), respectively. The second peak at 5 hours corresponds to the additional lipase activity that occurred as a result of the subject's ingestion at 4.5 hours, with each formulation remaining in the small intestine for more than 4 hours after administration. It shows that. In individual test formulations, plasma concentrations of nifedipine could be measured up to 24 hours and beyond.
[0133]
Individual test formulations administered in the human study contained a matrix designed for enzymatic degradation by lipases secreted in the upper small intestine. Nifedipine is released from each formulation in the small intestine within 8 hours from the start of the study, most of which appears to be released from 1 to 6 hours from the start. Slow uptake with formulations containing minimal amounts is due to insufficient particle size reduction resulting in relatively large particle size nifedipine and / or large amounts of Sterotex in microspheres delaying the release of nifedipine. Is likely. Nifedipine particles that continue to pass from the intestine to the large intestine appear to be absorbed very slowly due to their large size and insolubility and / or encapsulation by indigestible Sterotex® It is.
[0134]
The relative bioavailability of the formulation may reflect the difference in formulation particle size and / or the relatively high concentration of matrix material that is not digested or dispersed in the small intestine as described above. The calculated amount of nifedipine absorbed in the study is shown in Table 5 below, but the measurement is adjusted to reflect the administration of 30 mg per dose.
[0135]
[Table 5]

The AUC (non-standardized value) for the formulation of Test 1 (25% nifedipine) is 153 +/− 42%. Table 6 shows that the AUC of the test 1 formulation is equivalent to the AUC of the 20 mg sustained release nifedipine formulation reported in the literature, but the initial Tmax is one hour behind that of the literature formulation. It is shown.
[0136]
[Table 6]

References: [ ^* Rawashde NM, Butterah AH, Irshaid YM, and Al-Qato MK, Eur. J. et al. Drug Metab. Pharmacokinet, Vol. 3 (1997), pp. 259-264, “Comparison of pharmacokinetics of two types of nifedipine capsule tablets to healthy volunteers. in health volunters.) "], ^** Sigusch H, Hippius M, Henschel L, Kaufmann K, and Hoffmann A, Pharmie 49 (1994) 522-24. Effect of Grapefruit on the Pharmacokinetics of Nifedipine Delayed Formulations ”]
[0137]
Example 3 Nifedipine / Pectin-CMC Microcapsule Microspheres Included in Polymorphic Wax Matrix
(Preparation of nifedipine / pectin-containing microcapsules):
1.34% by weight ground nifedipine (less than 10 μm (10 μm)) with 3% by weight pectin (LM208, Degussa Texturant, France, France) and 0.66% by weight Of NaCMC is dispersed in an aqueous solution dissolved in 1000 ml of water. This aqueous dispersion is pressurized by passing three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set at 90 psi described in US Pat. No. 5,209,879 (Beta Chamber Structure = 4 holes) An inlet nozzle consisting of (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), a chamber volume in the form of a spacer having a length of about 1.0 mm (0.04 inch) and a diameter of about 6.35 mm (0.25 inch); A baffle plate having 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), a second spacer, and an outlet nozzle having 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)). The pressurized mixture is then rapidly brought to a high concentration of 30% CaC1 in the form of fine mist aqueous nifedipine / pectin particles (average particle size of about 50 μm (50 microns)). ₂ Spray into an aqueous solution [calcium chloride dihydrate (Merck, Darmstadt, Germany)] and leave for 10 minutes after addition. The resulting cross-linked pectin microcapsules are collected by vacuum filtration and the filtrate is washed with distilled water and dried in an oven at 45 ° C. to give about 50 grams of dry nifedipine / pectin-containing microcapsules.
[0138]
(Preparation of nifedipine / CMC-containing microcapsules):
High speed homogenizer [Silverson homogenizer, model no. L4RT, 8000 rpm] is used to disperse the ground nifedipine (195 g, less than 10 μm (10 microns)) in an aqueous NaCMC (97.5 g) solution (dissolved in 2.7 liters of distilled water). After the addition, stirring is continued at 9500 rpm for about 10 minutes. Store the dispersion in a container protected from exposure. The homogenized mixture was then spray dried at an inlet of 149 ° C. (300 ° F.) and an outlet of 101 ° C. (213 ° F.) at an air pressure of 413.7 kPa (60 psi), a supply rate of 60 ml / min (peristaltic pump). [Bowen Industries Co. spray dryer, 306.2 inch diameter experimental unit, Spray Systems Inc. 0.125 mm diameter nozzle], Nifedipine / CMC material Get fine particles.
[0139]
(Preparation of microcapsule matrix):
50 grams of dry nifedipine / pectin microspheres and 5 grams of nifedipine / CMC particles are added to a melt of 112 g of Sterotex® NF at 75 ° C. The Sterotex® dispersion is pressurized by passing three times through a hydraulic piston driven pump “Beta” machine set to 620.1 kPa (90 psi) as described in US Pat. No. 5,209,879 (beta chamber Structure = Inlet nozzle with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), spacer shape with a length of about 1.0 mm (0.04 inch) and a diameter of about 6.35 mm (0.25 inch) Chamber volume, baffle plate with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)), second spacer, and outlet nozzle with 4 holes (inner diameter 0.51 mm (0.02 inch)). The pressure-treated mixture is sprayed from a closed vessel with a top air pressure of 13.8 kPa (2 psi) and an aspirator pressure of 68.95 kPa (10 psi) into a cold chamber through an air spray nozzle maintained at 123 ° C. . All work is done in a red light environment. The resulting microsphere material passes through the acidic environment of the stomach without releasing nifedipine and contacts the lipase and surfactant in the small intestine while digesting Sterotex® in a first controlled manner. Upon release of nifedipine, as soon as it enters the large intestine, the pectin component of the microcapsules released from the wax matrix in the small intestine can be digested to release further nifedipine in a sustained manner.
[Brief description of the drawings]
[0140]
1 is a scanning electron micrograph of microspheres prepared in Example 1. FIG.
FIG. 2 is a confocal laser fluorescence micrograph focusing on the inside of a microsphere of Example 1 (24% nifedipine, 3 times pressure treatment). It has been shown that the individual fluorescent particles of the nifedipine / CMC microspheres are distributed along the plane of the hemisphere. The micrograph (A) has a 100 μm (100 micron) scale marker, and the micrograph (B) has a 50 μm (50 micron) scale marker.
FIG. 3 is a confocal laser fluorescence micrograph inside a microsphere prepared according to the procedure of Example 1 except that the proportion of nifedipine is 10% by weight. The micrograph (A) has a 100 μm (100 micron) scale marker, and the micrograph (B) has a 50 μm (50 micron) scale marker.
4 is a high-magnification photograph of a confocal laser light microscope of a hemispherical cross section of a microsphere prepared according to Example 2. FIG. It can be seen that the microsphere matrix contains microcapsules of nifedipine.
FIG. 5 is a confocal laser fluorescence micrograph inside a microsphere prepared according to the procedure of Example 1 except that a matrix without pressure treatment was used. Large microcapsules that were not crushed by the rapid pressure treatment used to prepare the microspheres shown in FIGS. 2 and 3 are visible. The micrograph (A) has a 100 μm (100 micron) scale marker and a micrograph (B) 50 μm (50 micron) scale marker.
FIG. 6 is a graph showing the mean plasma concentration in rats of eight nifedipine formulations with the same nifedipine content, prepared in the same manner but with varying amounts of NaCMC and cetyl alcohol. The six graphs show that the lowest level of nifedipine plasma concentration does not contain NaCMC, but plasma nifedipine concentration increases as a function of increasing cetyl alcohol content. The two formulations showing the highest plasma concentrations contain NaCMC, with the only difference being the presence or absence of cetyl alcohol.
FIG. 7 is a graph showing data obtained by deconvolution of the data shown in FIG. 6 on the assumption that nifedipine has a half-life of 15 to 25 minutes in rats. The absorption rate is standardized to the maximum AUC realized by the formulation.
FIG. 8 shows the average plasma concentrations achieved over time in human studies with formulations prepared as described in Example 1 and the profiles achieved with the osmotic delivery system ADALAT XL®. The graph shown in comparison.
FIG. 9 is a graph showing average plasma concentrations achieved over time in human studies using four formulations of the present invention. The only difference between the formulations is the rate of addition of nifedipine used in the formulation process.
FIG. 10: Drug based on the hypothesis that as the microsphere microcapsule matrix passes through the intestinal tract, nifedipine particles are released in the form of protective gel-like particles that adhere to the intestinal wall and can release nifedipine for a long time. The figure which shows a delivery mechanism.

Claims (69)

(A) an internal region consisting of a plurality of microcapsules composed essentially of a core of a bioactive compound coated with a material containing a charged organic group, and (b) a surface region substantially free of the bioactive compound. ,
A microsphere composed of a water-insoluble organic matrix. The microsphere of claim 1, wherein the microsphere has a diameter of about 10 μm (10 microns) to about 1000 μm (1000 microns). 3. The microsphere of claim 2, wherein the microsphere is substantially spherical and has an average particle size of about 20 [mu] m (20 microns) to about 800 [mu] m (800 microns). The microsphere of claim 1, wherein the microcapsule comprises a core having a diameter of less than about 10 μm (10 microns). The microsphere according to claim 4, wherein the core is made of solid particles. The microsphere according to claim 4, wherein the core is a fluid. The microsphere according to claim 4, wherein the core is water-soluble, hardly water-soluble, or water-insoluble. The microsphere according to claim 1, wherein the material is an anionic polymer or a cationic polymer. The microsphere according to claim 8, wherein the polymer consists essentially of a polymer main chain, and a plurality of pharmaceutically acceptable addition salts of alkyl carboxylic acid or sulfuric acid are covalently bonded to the main chain. The microsphere according to claim 9, wherein the polymer main chain is selected from the group consisting of cellulose, hemicellulose, galactose polymer and 3,6-anhydrogalactose copolymer. The microsphere according to claim 10, wherein the polymer main chain is cellulose. 11. The microsphere of claim 10, wherein the polymer is a monovalent salt of a pharmaceutically acceptable anionic polymer selected from the group consisting of carboxyalkyl cellulose, pectate, carrageenan, xanthan, and alginate. . The microsphere according to claim 12, wherein the salt is an alkali metal salt or an ammonium salt. 14. The microsphere of claim 13, wherein the polymer salt further comprises an amount of a divalent or trivalent cation salt. The microsphere according to claim 1, wherein the water-insoluble matrix is made of a pH-insensitive material. 16. The pH insensitive material comprises a component selected from the group consisting of triglycerides, hydrogenated vegetable oils, waxes or wax mixtures, triglycerides, polyalkoxyalkyl ethers, polyalkoxyalkyl esters, and water-insoluble partially degraded proteins. The microsphere described in 1. 17. The microsphere according to claim 16, wherein the pH insensitive material comprises a partially digestible wax. 18. The microsphere of claim 17, wherein the pH insensitive material comprises from 0 to about 50% by weight of a water insoluble polysaccharide, polyethylene glycol or glycol ether, or indigestible wax. 18. The microsphere of claim 17, wherein the material comprises an aliphatic alcohol having from about 8 to about 20 carbon atoms, from about 1 to about 50% by weight based on the total material weight. 20. The microsphere according to claim 19, wherein the alcohol is a fatty acid alcohol. The microsphere according to claim 20, wherein the alcohol is cetyl alcohol. Microspheres each consisting of a pharmaceutically acceptable water-insoluble organic matrix material each having a surface and an interior, the interior essentially consisting of a core of a pharmaceutically effective amount of a bioactive compound Water-dispersible capsules are distributed, the core having a coating having an average particle size of less than about 10 μm (10 microns) and consisting essentially of an organic material having a plurality of charged groups, A pharmaceutical composition comprising microspheres, wherein the microspheres are uniformly distributed in the microspheres. 23. The pharmaceutical composition of claim 22, wherein the average particle size of the microspheres is from about 20 [mu] m (20 microns) to less than about 1 millimeter. 23. The pharmaceutical composition of claim 22, wherein the water insoluble organic matrix material melts at about 49 [deg.] C (120 [deg.] F) to about 107 [deg.] C (225 [deg.] F). 23. The pharmaceutical composition according to claim 22, wherein the water-insoluble matrix material comprises components that can be digested by enzymes present in the human intestinal tract. The pharmaceutical composition according to claim 22, wherein the physiologically active compound exhibits low permeability. Consists of microspheres with an outer surface structure, and a matrix of a pharmaceutically acceptable water-insoluble material and a microcapsule of a hydrophobic bioactive compound coated with a pharmaceutically acceptable charged hydrophilic material The pharmaceutical composition, wherein the particles are uniformly distributed in the interior region and are not present on the surface. 28. The pharmaceutical composition according to claim 27, wherein the hydrophobic particles are hardly water-soluble to water-insoluble. 29. A pharmaceutical composition according to claim 28, wherein the hydrophilic material comprises an anionic or cationic polymeric material. 30. A pharmaceutical composition according to claim 29, wherein the polymer is mucoadhesive. The pharmaceutical composition according to claim 30, wherein the polymer consists essentially of a polymer main chain, and a plurality of pharmaceutically acceptable addition salts of alkylcarboxylic acid or sulfuric acid are covalently bonded to the main chain. 32. The pharmaceutical composition according to claim 31, wherein the polymer backbone is selected from the group consisting of cellulose, hemicellulose, galactose polymer, and 3,6-anhydrogalactose copolymer. The pharmaceutical composition according to claim 32, wherein the polymer main chain is cellulose. 30. The pharmaceutical composition according to claim 29, wherein the polymer is a monovalent salt of a pharmaceutically acceptable anionic polymer selected from the group consisting of carboxyalkyl cellulose, pectate, carrageenan, xanthan and alginate. . The pharmaceutical composition according to claim 34, wherein the salt is an alkali metal salt or an ammonium salt. 36. The pharmaceutical composition of claim 35, wherein the polymer salt further comprises an amount of a divalent or trivalent cation salt. The pharmaceutical composition according to claim 27, wherein the water-insoluble material comprises a pH-insensitive material. 38. The pharmaceutical composition of claim 37, wherein the pH insensitive material can be digested by enzymes present in the human intestinal tract. 39. The pharmaceutical composition of claim 38, wherein the pH insensitive material consists of one or more components that can be digested by enzymes present in the small intestine. 40. A pharmaceutical composition according to claim 39, wherein said component can be digested by a lipase present in the small intestine. 41. The pharmaceutical composition of claim 40, wherein the material comprises a component selected from the group consisting of triglycerides, hydrogenated vegetable oils, triglyceride polyalkoxyalkyl esters, and water insoluble partially degraded proteins. 42. The pharmaceutical composition of claim 41, wherein the material further comprises an aliphatic alcohol having from about 8 to about 20 carbon atoms, from 0 to about 50% by weight based on the total material weight. 43. The pharmaceutical composition according to claim 42, wherein the alcohol is a fatty acid alcohol. 44. The pharmaceutical composition according to claim 43, wherein the alcohol is cetyl alcohol. 40. The pharmaceutical composition of claim 39, wherein the material further comprises 0 to about 50% by weight of a long-lasting material that is not digested by enzymes in the human small intestine. 46. The pharmaceutical composition according to claim 45, wherein the long-lasting material comprises a water-insoluble polysaccharide, polyethylene glycol or glycol ether, or indigestible wax. 47. The pharmaceutical composition according to claim 46, wherein the long-lasting material comprises a material that is not digested by enzymes present in the large intestine. 24. A method of administering a sustained release pharmaceutical composition comprising a bioactive compound to a patient in need thereof, comprising administering to the subject a pharmaceutically effective amount of the composition of claim 23. . 49. The method of claim 48, wherein the compound is released from the composition to the patient over a period of about 8 to about 36 hours. 50. The method of claim 49, wherein the composition is contacted with a membrane of a subject capable of absorbing the bioactive compound. A method for producing pharmaceutically acceptable microspheres, wherein a flowable dispersion in which micron-sized bioactive organic particles containing a charged organic moiety are dispersed in a water-insoluble fluid matrix is formed into droplets of the dispersion. Spraying into a cooling zone under conditions to produce a droplet; maintaining the fluidity of the droplet for a time sufficient to distribute the particles homogeneously within the droplet; and solidifying the droplet. And forming the microsphere. 52. The method of claim 51, wherein the microspheres are pressurized and sprayed. 53. The method of claim 52, wherein the microspheres are sprayed by a charged spray nozzle. 52. The method of claim 51, wherein the bioactive particle comprises an anionic organic group. 55. The method of claim 54, wherein the particles comprise a pharmaceutically acceptable water soluble polyanionic polymer. 56. The method of claim 55, wherein the polymer consists essentially of a polymer backbone, wherein a plurality of pharmaceutically acceptable alkyl carboxylic acid addition salts or alkyl phosphate addition salts are covalently bonded to the backbone. 52. The method of claim 51, wherein the matrix consists of one or more water-insoluble components. First, a sufficiently high pressure is applied to a dispersion of a water-soluble organic material containing bioactive organic particles and charged organic moieties in a non-aqueous fluid medium to produce a flowable dispersion of micron-sized bioactive organic particles. 68. The method of claim 67, further comprising the step of: 59. The method of claim 58, wherein the pressure is applied to the dispersion of bioactive organic particles having an average particle size greater than 10 [mu] m (10 microns). 59. The method of claim 58, wherein the high pressure comprises a compressive force, a shear force and a digging force. 61. The method of claim 60, wherein the pressure is from about 13.79 Pa (2,000 psi) to about 137.9 Pa (20,000 psi) in less than 1 second. 62. The method of claim 61, wherein the pressure is applied to the mixture and passed through a chamber that applies excavation and / or shear forces to the mixture. The microsphere according to claim 4, wherein the core particle is a water-soluble solid. 64. The microsphere according to claim 63, wherein the core particle is embedded in an aqueous gel of a charged organic material. 65. The microsphere of claim 64, wherein the concentration of the material in the gel is high enough to prevent the core particles from dissolving in the gel. 66. The microsphere of claim 65, wherein the concentration is from about 40 to about 95% by weight. 68. The microsphere of claim 66, wherein the particle is a low permeability drug compound. 68. The method of claim 67, wherein the dispersion comprises a microdispersion consisting essentially of a high concentration aqueous gel of the charged organic material. By homogenizing the flowable dispersion comprising a pharmaceutically acceptable water-soluble polyanionic polymer with a water-in-oil emulsion of an aqueous polyvalent cation salt solution that is a bioactive enhancer in the water-insoluble fluid medium. 69. The method of claim 68, wherein a flowable dispersion of bioactive organic particles encapsulated with a moisture-containing crosslinked polyanionic polymer is produced.

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