KR101488402B1 - 에어로졸화된 플루오로퀴놀론 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 개시된 것은 에어로졸화에 적합한 플루오로퀴놀론 제제 및 폐의 박테리아 감염을 치료하기 위한 플루오로퀴놀론 항균제의 에어로졸 투여를 위한 이러한 제제의 용도이다. 특히 폐의 박테리아 감염을 위해 제제화되고 전달된 흡입된 레보플록사신이 기재되어 있다. 방법은 흡입 프로토콜 및 생산을 위한 제조 공정 및 기재된 조성물의 용도를 포함한다.

Description

에어로졸화된 플루오로퀴놀론 및 이의 용도{AEROSOLIZED FLUOROQUINOLONES AND USES THEREOF}
관련 출원
본 출원은 2005년 5월 18일에 출원된 미국 임시 출원 60/682,530호, 2005년 7월 1일에 출원된 미국 임시 출원 60/696,160호, 및 2006년 2월 13일에 출원된 미국 임시 출원 60/773,300호에 대하여 우선권을 주장한 것으로, 상기 출원은 그 전체로서 본 명세서에 참조 인용되어 있다.
관련 기술의 설명
항생제는 지난 반세기 동안 감염성 질환의 치료에 효과적인 수단이었다. 1980년대 후반, 항균 요법이 발달함에 따라, 패혈증 환자의 순환계의 박테리아 감염 또는 낭포성 섬유증 환자의 폐의 박테리아 감염 등과 같이, 항생제가 전달되기 어렵거나 항생제가 효과적이지 않은 기관 또는 환경에서 감염이 발생되지 않는 한, 선진국에서 환자에게 발생하는 대부분의 박테리아성 감염이 제어될 수 있었다. 그러나, 통상적인 감염에서 조차 항균제를 사용하게 됨에 따라, 다중 저항 메커니즘이 널리 퍼지게 되고 가장 공격적인 항균 요법의 임상적 유용성 조차 위협하게 되었다. 주요 병원 및 간병 센터에서 항균 저항성 변종(strain)은 매우 공통적으로 증가했다. 항균 저항성 변종의 증가 결과는 보다 높은 질병률 및 사망률, 보다 긴 입원 기간, 및 치료 비용의 증가를 포함한다.
박테리아는 항균제의 활성을 극복하는 몇몇 다른 메커니즘을 발전시켰다. 이러한 저항 메커니즘은 어느 분자 또는 항균제 군에 특이적일 수 있으며, 비특이적일 수 있고, 관련 없는 항균제에 대한 저항과 관련될 수 있다. 몇몇 저항 메커니즘은 단일 박테리아성 변종 내에 존재할 수 있고, 이들 메커니즘은 독립적으로 행동하거나 항균제 또는 항균제들의 조합된 활성을 극복하는데 상승적으로 활동할 수 있다. 특정 메커니즘은 약물의 열화, 효소의 변이에 의한 약물의 비활성화, 및 약물 타겟의 변경을 포함한다.
그러나, 항균제의 세포내 이동이 감소하거나 세포로부터 외부 매체로의 약물 유출이 증가함에 따라, 항균제의 타겟에의 접근이 방지되거나 감소되는, 보다 일반적인 약물 저항 메커니즘이 있다. 이들 메커니즘은 모두 타겟 영역(target site)에서의 약물 농도를 보다 낮게 하고, 이들 메커니즘이 없었다면 박테리아 세포를 억제하거나 살균시켰을 하나 이상의 항균제의 존재하에 박테리아가 생존하도록 한다. 몇몇 박테리아는 멤브레인을 포함하는 세포 벽의 낮은 투과성 및 항균제의 활성 유출을 조합한 메커니즘을 모두 이용한다.
본 발명은 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직을 약물에 직접 노출시킴에 의해 인간 및/또는 가축의 폐 감염 및 호흡관 치료용 최적의 항균 활성을 위한 조성물 및 방법을 제공하고자 한다.
발명의 개요
다양한 실시예들은 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직을 약물에 직접 노출시킴에 의해 인간 및/또는 가축의 폐 감염 및 호흡관 치료용 최적의 항균 활성을 위한 조성물 및 방법을 제공한다. 특히, 몇몇 실시예에 있어서, 플루오로퀴놀론계 항생제로부터 농축된 용량의 제제가, 호흡기, 폐, 및 피부, 직장, 질, 요도, 방광, 눈 및 귀를 포함하는 다른 비경구 국소 구획에 전달되어 최대 농도의 활성 약물을 생성하지만 이들 구획에 한정되는 것은 아니다. 상이한 약물 생성물은 용량, 제형, 농도 및 전달 프로파일에 따라 상이한 항균 효과를 생성하는 것으로 알려져 있으므로, 몇몇 실시예들은 요법적으로 현저한 항균 효과를 내는 특정 제제 및 전달 파라미터를 제공한다. 본 발명은, 분명히 박테리아성 감염된 환자를 치료하는 데 필요한 항균 기준 및 특정 농도를 충족하는 에어로졸 투여가 가능하도록 제제화된 레보플록사신과 같은 특정 플루오로퀴놀론 항생제를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 제제 및 방법은 1 이상의 에어로졸 요법 생성물 조건에 대하여 상업적으로 이용 가능한 흡입 장치와 함께 이용할 수 있다.
코 내 또는 경구 흡입을 통한 코, 공동, 호흡관, 및 폐 구획으로의 에어로졸 직접 투여는 비호흡기 경로로의 약물 전달과 연관된 별도의 호흡기 독성의 위험을 감소시키면서, 호흡기 감염 부위에 고농도의 약물을 전달하도록 한다. 또한, 감염 부위에 직접 투여하는 것은 국소적 약물 농도를 높게 하고, 항생제 군에 특이한 "신속 투여, 고농도, 국소 노출" 멸균 효과를 가능하게 하는 특성을 가지게 한다. 따라서, 특정 항생제 화합물 및 요법 조성물의 미생물 멸균 효과는 제제 및 전달 파라미터에 따라 변화한다. 재-제형화되고 신규 전달 기법에 의해 투여되는 현존하는 약물 화합물에 대한 보다 새로운 조성물 및 전달 방법이 개발될 수 있다. 직장, 질, 요도, 방광, 눈, 및 귀에 플루오로퀴놀론을 고농도로 직접 노출시킴을 통해서, 다른 국소 감염도 이러한 발견으로부터 수혜받을 수 있다.
플루오로퀴놀론 약물군의 구성원 각각은, 생물학적 이용 가능성(F), 폐로부터의 평균 흡수 시간(MAT), 에어로졸 투여 이후의 타액 및/또는 폐 조직(Cmax), 기관지 세척 유체(BAL: Bronchial Lavage Fluid), 상피내막액(ELF: Epithelial Lining Fluid) 내의 최대 약물 농도, 폐 체류 시간, 곡선하면적(AUC: Area Under the Curve), 항균 활성에 요구되는 항생제의 최소 억제농도(MIC: Minimal Inhibitory Concentration), AUC/MIC 비율, 국소 및 전신 안정을 포함하는 고유 약리학적 특성을 나타낸다. 본 발명은 동물 및 인간의 박테리아 감염을 치료하기 위한 에어로졸 전달을 통하여 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직(ELF, 타액, BAL, 조직)을 약물에 직접 노출시키는 것을 특징으로 한다.
요법적 투여를 위해 의도된 임의의 조성물에 존재하는 임상적 및 약리학적 요구뿐만 아니라, 약물 혼합물 특유의 많은 물리화학적 인자 또한 고려하여야한다. 이들은 수용해도, 점성, 분배 계수(LogP), 다양한 제형 중에서의 예상 안정성, 삼투질농도(osmolality), 표면장력, pH, pKa, pKb, 용해속도, 타액 투과성, 타액 결합/불활성화, 테이스트(taste), 및 급성 내성 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
생성물 제형을 디자인하는 경우 고려하는 다른 인자는 플루오로퀴놀론의 물리 화학 특성 및 항균 활성, 질환 표시, 임상적 수용성(clinical acceptance), 및 환자 적합성이다. 본 발명을 제한하지 않는 예로, 필요한 경우 에어로졸 플루오로퀴놀론 생성물은 단순 액상 제제(예, 비캡슐화된 수용성 부형제/염에 수용성인 플루오로퀴놀론), 복합(complex) 액상(예를 들어 지질, 리포좀(liposome), 시클로덱스트린, 미세캡슐화물, 및 에멀젼과 같은 수용성 부형제를 이용하여 캡슐화되거나 복합체화된 플루오로퀴놀론), 복합체 서스펜션(저 용해성이고 안정한 나노서스펜션 단독 또는 공결정/공침전 복합체 중의 나노서스펜션, 또는 고형지질 나노입자와 같은 저용해성 지질과의 혼합물로서의 플루오로퀴놀론), 또는 건조 분말(건조 분말 플루오로퀴놀론 단독 또는 공결정/공침전/스프레이 건조 복합체 또는 저용해성 부형제/염 또는 락토오즈와 같이 쉽게 용해되는 블렌드와의 혼합물 중의 건조 분말 플루오로퀴놀론)의 제형일 수 있다.
생성물 제형과 연관된 것은 포장에 대한 고려이다. 본 발명을 제한하지 않는 예로서, 내재적 생성물 안정성(intrinsic product stability), 안정성을 제공하는 동결 건조에 대한 요구, 장치 선택(예, 액체 분무기, 건조-분말 흡입기, 미터-용량 흡입기), 패키지 형태(장치 내부로 주입된 이후 즉시 또는 그 이전에 용해되는 동결 건조물 또는 액체로서 바이알(vial) 중의 단순 액체 또는 복합 액체 제제, 장치 내부로 주입된 이후 즉시 또는 그 이전에 용해되는 용해성 염/부형제 성분을 가지거나 가지지 않는 동결 건조물 제제 또는 액체로서 바이알 중의 복합 서스펜션 제제, 액체 및 고체 성분의 분리 패키지, 바이알, 캡슐 또는 블리스터 팩(blister pack) 중의 건조 분말 제제, 및 쉽게 용해되거나 용해성이 낮은 고체 제제와 함께 또는 별도의 용기에 단독으로 쉽게 용해되거나 용해성이 낮은 고체 제제로서 패킹된 다른 제제를 포함하는 패키지에 대한 고려이다. 분리가능하도록 패키지된 모든 제제는 전달 장치 내부로 주입한 이후 즉시 또는 그 이전에 혼합되도록 제조될 것이다.)
몇몇 다른 태양에 있어서, 본 발명은 레보플록사신과 같은 플루오로퀴놀론 항균제의 에어로졸 및 국소 전달에 관한 것이다. 레보플록사신은, 에어로졸(예, 액체 분무, 건조 분말 분산 또는 미터-용량 흡입을 통해서) 또는 비경구(예, 수성 서스펜션, 유성 제제 등 또는 방울, 스프레이, 좌약, 고약 또는 연고 등으로서)에 의해 임상적으로 바람직한 농도의 플루오로퀴놀론을 복용할 수 있도록 하는 데 유리한 용해도 특성을 가지고, 예를 들어 박테리아 감염된 척추 동물 또는 감염의 위험이 있는 대상의 급성 또는 예방 치료를 위한 방법에 사용될 수 있다.
다른 것들로서, 오플록사신(ofloxacin), 로메플록사신(lomefloxacin), 페플록사신(pefloxacin), 시프로플록사신(ciprofloxacin), 가티플록사신(gatifloxacin), 제미플록사신(gemifloxacin), 목시플록사신(moxifloxacin), 토수플록사신(tosufloxacin), 파주플록사신(pazufloxacin), 루플록사신(rufloxacin), 플레록사신(fleroxacin), 발로플록사신(balofloxacin), 스파르플록사신(sparfloxacin), 트로바플록사신(trovafloxacin), 에녹사신(enoxacin), 노르플록사신(norfloxacin), 클리나플록사신(clinafloxacin), 그레파플록사신(grepafloxacin), 시타플록사신(sitafloxacin), 마르보플록사신(marbofloxacin), 오르비플록사신(orbifloxacin), 사라플록사신(sarafloxacin), 다노플록사신(danofloxacin), 디플록사신(difloxacin), 엔로플록사신(enrofloxacin), 가레녹사신(garenoxacin), 프룰리플록사신(prulifloxacin), 올라무플록사신(olamufloxacin), DX-619, TG-873870 및 DW-276을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 폐가 병원성 박테리아로 감염된 대상에게 투여된 농축 에어로졸 레보플록사신을 사용하여 환자의 박테리아 감염을 치료한다.
상기 요법적 방법은 특정 병원성 박테리아 또는 내성 박테리아로 감염된 환자를 확인하는 것과 같은 진단 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 방법은 플루오로퀴놀론 항균제에 내성을 증가시킬 수 있는 박테리아가 이식된 환자를 확인하는 것을 더 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸 레보플록사신의 전달된 양은 내성을 극복하거나, 레보플록사신의 내성 증가를 방지하는 데 충분하다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 미생물에 대한 플루오로퀴놀론 항균제 화합물의 MIC는 약 2 ㎍/ml 이상이다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 에어로졸 레보플록사신의 전달된 양은 내성을 극복하거나, 약 4 ㎍/ml 이상의 플루오로퀴놀론 항균제 화합물의 MIC를 나타내는 유기물의 추가 내성을 방지하는 데 충분하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 에어로졸 플루오로퀴놀론의 전달된 양은 내성을 극복하거나, 약 8 ㎍/ml 이상의 플루오로퀴놀론 항균제 화합물의 MIC를 나타내는 유기물의 추가 내성을 방지하는 데 충분하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 에어로졸 플루오로퀴놀론의 전달된 양은 내성을 극복하거나, 약 16 ㎍/ml 이상의 플루오로퀴놀론 항균제 화합물의 MIC를 나타내는 유기물의 추가 내성을 방지하는 데 충분하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 에어로졸 플루오로퀴놀론의 전달된 양은 내성을 극복하거나, 약 32 ㎍/ml 이상의 플루오로퀴놀론 항균제 화합물의 MIC를 나타내는 유기물의 추가 내성을 방지하는 데 충분하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은, 현재 감염된 부위 또는 잠재 감염 부위에서의 항균 최소 억제농도를 달성하기 위한 플루오로퀴놀론 항균제를, 미생물 감염 자각 증상이 없거나 또는 낮은 증상의 만성 담체 또는 항균 감염되기 쉬운 대상에게 투여하는 것을 포함하는 대상의 예방 치료를 위해 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방법은 감염의 악화 위험이 있거나 박테리아 감염 위험이 있는 대상을 확인하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은, 상피내막액, 타액, 폐 조직 또는 기관지 세척 유체 중의 약물 농도로서 측정될 수 있는 폐 내 문턱 약물 농도를 생성하고 유지하는 플루오로퀴놀론의 에어로졸 투여를 통해 환자의 급성 또는 예방 치료를 위해 제공된다. 본 발명의 일 실시예는 인간 및 동물의 박테리아 감염을 치료하기 위해 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직을 약물에 직접 노출시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은, 미생물로 감염된 대상에게 플루오로퀴놀론 항균제를 투여하여 감염 부위에서의 항균 최소 억제농도를 달성하는 것을 포함하는 대상의 항균 감염을 치료하기 위해 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방법은 항균제에 내성이 있는 미생물로 감염된 환자를 확인하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 감염 부위 또는 감염 위험이 있는 부위에서의 문턱 약물 농도를 생성하고 유지하는 플루오로퀴놀론의 비경구 또는 코 이외의 국소 투여를 통해 환자의 급성 또는 예방 치료를 위해 제공된다. 본 발명의 일 실시예는 피부, 직장, 질, 요도, 눈 조직, 및 귀 조직의 박테리아 감염을 방지하거나 치료하기 위해 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직을 약물에 직접 노출시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 흡입에 의한 플루오로퀴놀론 항균제 투여를 위해 제공되는바, 흡입된 액체 또는 건조 분말 에어로졸은 1 내지 10 마이크론 공기역학중량평균지름(MMAD: Mass Median Aerodynamic Diameter)의 입경을 가지고, 입경 기하 표준 편차는 3 마이크론과 같거나 그보다 작다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 입경은 2 내지 약 5 마이크론 공기역학중량평균지름이고, 입경 기하 표준 편차는 2 마이크론과 같거나 그보다 작다. 일 실시예에 있어서, 입경 기하 표준 편차는 약 1.8 마이크론과 같거나 그보다 작다.
상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법에 있어서, 플루오로퀴놀론 항균 최소 억제 농도는, 약 5분의 기간 이상, 약 10분의 기간 이상, 약 20분의 기간 이상, 약 30분의 기간 이상, 약 1시간, 2시간의 기간 이상, 약 4시간의 기간 또는 15분 간격의 다른 시간 값 이상 동안 감염 부위에 잔류한다. 효과적인 플루오로퀴놀론 항균 최소 억제 농도는 요법 효과를 유발하기에 충분하고, 상기 효과는 감염 부위에 편재될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 1 이상의 레보플록사신 투여는 2 배, 4 배, 8 배, 16 배, 32 배, 64 배, 128 배, 256 배, 512 배, 1028 배, 2056 배, 및 4112 배의 항균 MIC의 모든 정수치를 포함하여, 1배 내지 5000배의 감염 또는 잠재 감염 유기물 MIC의 ELF, BAL, 및/또는 타액 플루오로퀴놀론 농도를 달성한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 플루오로퀴놀론 항균제는, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 및 45mg과 같은 모든 정수치를 포함하여 날마다 적어도 5 내지 50mg의 호흡하기에 알맞은 전달 용량을 달성하기 위해 1 이상의 투약에 의하여 폐 부위와 같은 곳에 투여된다. 마찬가지로, 플루오로퀴놀론 항균제는, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 및 95mg과 같은 모든 정수치를 포함하여 날마다 적어도 50 내지 100mg의 호흡하기에 알맞은 전달 용량을 달성하기 위해 1 이상의 투약에 의하여 투여된다. 상술한 몇몇 실시예들에 따른 방법에 있어서, 플루오로퀴놀론 항균제는, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140 및 145mg과 같은 모든 정수치를 포함하여 날마다 적어도 150mg 이상의 호흡하기에 알맞은 전달 용량을 달성하기 위해 1 이상의 투약에 의하여 투여된다. 플루오로퀴놀론 항균제는 상기 호흡하기에 알맞은 전달 용량으로 20분 이하, 10분 이하, 7분 이하, 5분 이하, 3분 이하, 및 2분 이하 동안 투여된다. 상술한 본 발명의 몇몇 다른 실시예에 있어서, 항균제는 오플록사신, 로메플록사신, 페플록사신, 시프로플록사신, 가티플록사신, 제미플록사신, 목시플록사신, 토수플록사신, 파주플록사신, 루플록사신, 플레록사신, 발로플록사신, 스파르플록사신, 트로바플록사신, 에녹사신, 노르플록사신, 클리나플록사신, 그레파플록사신, 시타플록사신, 마르보플록사신, 오르비플록사신, 사라플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 엔로플록사신, 가레녹사신, 프룰리플록사신, 올라무플록사신, DX-619, TG-873870 및 DW-276로 이루어진 군으로부터 선택되지만, 레보플록사신이 바람직하다.
상술한 본 발명의 몇몇 실시예의 방법에 있어서, 상기 박테리아는 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa), 슈도모나스 플루오레센스(Pseudomonas fluorescens), 슈도모나스 아시도보란스(Pseudomonas acidovorans), 슈도모나스 알칼리제네스(Pseudomonas alcaligenes), 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida), 스테노트로포모나스 말토필리아(Stenotrophomonas maltophilia), 부르크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia), 애로모나스 히드로필리아(Aeromonas hydrophilia), 에스체리치아 콜리(Escherichia coli), 시트로박터 프로인디이(Citrobacter freundii), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium), 살모넬라 티피(Salmonella typhi), 살모넬라 파라티피(Salmonella paratyphi), 살모넬라 엔테리티디스(Salmonella enteritidis), 시겔라 디센테리애(Shigella dysenteriae), 시겔라 플렉스네리(Shigella flexneri), 시겔라 소네이(Shigella sonnei), 엔테로박터 클로아캐(Enterobacter cloacae), 엔테로박터 애로게네스(Enterobacter aerogenes), 클렙시엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae), 클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca), 세라티아 마르세스센스(Serratia marcescens), 프란시셀라 툴라렌시스(Francisella tularensis), 모르가넬라 모르가니이(Morganella morganii), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 프로테우스 불가리스(Proteus vulgaris), 프로비덴시아 알카리파시엔스(Providencia alcalifaciens), 프로비덴시아 레트게리(Providencia rettgeri), 프로비덴시아 스투아르티이(Providencia stuartii), 아시네토박터 칼코아세티쿠스(Acinetobacter calcoaceticus), 아시네토박터 헤모리티쿠스(Acinetobacter haemolyticus), 예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica), 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis), 예르시니아 슈도튜버쿨로시스(Yersinia pseudotuberculosis), 예르시니아 인터미디아(Yersinia intermedia), 보르데텔라 페르투시스(Bordetella pertussis), 보르데텔라 파라페르투시스(Bordetella parapertussis), 보르데텔라 브론치셉티카(Bordetella bronchiseptica), 해모필루스 인플루엔재(Haemophilus influenzae), 해모필루스 파라인플루엔재(Haemophilus parainfluenzae), 해모필루스 헤모리티쿠스(Haemophilus haemolyticus), 해모필루스 파라헤모리티쿠스(Haemophilus parahemolyticus), 해모필루스 듀크레이이(Haemophilus ducreyi), 파스퇴렐라 물토시다(Pasteurella multocida), 파스퇴렐라 해몰리티카(Pasteurella haemolytica), 브란하멜라 카타르할리스(Branhamella catarrhalis), 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori), 캄파일로박터 페투스(Campylobacter fetus), 캄파일로박터 제주니(Campylobacter jejuni), 캄파일로박터 콜리(Campylobacter coli), 보렐리아 부르그도르페리(Borrelia burgdorferi), 비브리오 콜레래(Vibrio cholerae), 비브리오 파라헤모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus), 레기오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila), 리스테리아 모노시토게네스(Listeria monocytogenes), 네이세리아 고노르호에애(Neisseria gonorrhoeae), 네이세리아 메닝기티디스(Neisseria meningitidis), 킹겔라(Kingella), 모락셀라(Moraxella), 가드네렐라 바지날리스(Gardnerella vaginalis), 박테로이데스 프라질리스(Bacteroides fragilis), 박테로이데스 디스타소니스(Bacteroides distasonis), 박테로이데스 3452A 호몰로지 그룹(Bacteroides 3452A homology group), 박테로이데스 불가투스(Bacteroides vulgatus), 박테로이데스 오발루스(Bacteroides ovalus), 박테로이데스 쎄타이오타오마이크론(Bacteroides thetaiotaomicron), 박테로이데스 유니포미스(Bacteroides uniformis), 박테로이데스 에게르씨이(Bacteroides eggerthii), 및 박테로이데스 스플란치니쿠스(Bacteroides splanchnicus)와 같은 그램 음성 박테리아이다. 상술한 몇몇 실시예에 있어서, 상기 박테리아는 그램 음성 혐기성 박테리아이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 박테로이데스 프라질리스, 박테로이데스 디스타소니스, 박테로이데스 3452A 호몰로지 그룹, 박테로이데스 불가투스, 박테로이데스 오발루스, 박테로이데스 쎄타이오타오마이크론, 박테로이데스 유니포미스, 박테로이데스 에게르씨이, 및 박테로이데스 스플란치니쿠스를 포함한다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 박테리아는 그램 양성 박테리아이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 코리네박테리움 디프테리애(Corynebacterium diphtheriae), 코리네박테리움 울서란스(Corynebacterium ulcerans), 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae), 스트렙토코쿠스 아갈락티애(Streptococcus agalactiae), 스트렙토코쿠스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 스트렙토코쿠스 밀레리(Streptococcus milleri), 스트렙토코쿠스(Streptococcus)(Group G), 스트렙토코쿠스 (Group C/F), 엔테로코쿠스 패칼리스(Enterococcus faecalis), 엔테로코쿠스 패시움(Enterococcus faecium), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis), 스타필로코쿠스 사프로피티쿠스(Staphylococcus saprophyticus), 스타필로코쿠스 인터메디우스(Staphylococcus intermedius), 스타필로코쿠스 하이쿠스 서브스프. 하이쿠스(Staphylococcus hyicus subsp. hyicus), 스타필로코쿠스 헤모리티쿠스(Staphylococcus haemolyticus), 스타필로코쿠스 호미니스(Staphylococcus hominis), 및 스타필로코쿠스 사카롤리티쿠스(Staphylococcus saccharolyticus)를 포함한다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 박테리아는 그램 양성 혐기성 박테리아이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 클로스트리디움 디피실레(Clostridium difficile), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 클로스트리디움 테티니(Clostridium tetini), 및 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum)을 포함한다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 박테리아는 항산균(acid-fast bacteria)이고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 미코박테리움 튜버쿨로시스(Mycobacterium tuberculosis), 미코박테리움 아비움(Mycobacterium avium), 미코박테리움 인트라셀룰라레(Mycobacterium intracellulare), 및 미코박테리움 레프래(Mycobacterium leprae)이다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 박테리아는 비정형 박테리아(atypical bacteria)이고, 이에 제한되는 것은 아니지만 츨라미디아 뉴모니애(Chlamydia pneumoniae), 및 미코플라스마 뉴모니애(Mycoplasma pneumoniae)를 포함한다.
상술한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 방법에 있어서, 상기 대상은 인간이다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 방법에 있어서, 상기 대상은 낭포성 섬유증을 앓고 있는 인간이다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 방법에 있어서, 상기 대상은 폐렴, 만성 폐쇄성 폐질환, 또는 부비강염(sinusitis)을 앓고 있는 인간이거나, 기계적으로 산소를 불어넣은 인간이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이 약 200 mOsmol/kg 내지 약 1250 mOsmol/kg의 삼투질 농도를 가지는 단순 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제(예, 비캡슐화된 수용성 부형제에 수용성인 플루오로퀴놀론)를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용액은 약 30 mM 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 약 250 mOsmol/kg 내지 약 1050 mOsmol/kg이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 350 mOsmol/kg 내지 약 750 mOsmol/kg이고, 가장 바람직하게는 약 300 mOsmol/kg이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 30 mM 내지 약 300 mM, 바람직하게는 약 50 mM 내지 약 200 mM의 투과물질 이온 농도를 가지는 단순 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이 약 200 mOsmol/kg 내지 약 1250 mOsmol/kg의 용액 삼투질 농도를 가지는 복합 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제(예, 지질, 리포좀, 사이클로덱스트린, 미세캡슐화물, 및 에멀젼과 같은 수용성 부형제를 이용하여 캡슐화되거나 복합체화된 플루오로퀴놀론)를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 용액은 약 30 mM 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 약 250 mOsmol/kg 내지 약 1050 mOsmol/kg이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 350 mOsmol/kg 내지 약 750 mOsmol/kg이고, 가장 바람직하게는 약 300 mOsmol/kg이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 30 mM 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가지는 복합 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 조성물 내에 하나 이상의 투과물질 이온은 염화물 및 브롬화물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 50 mM 내지 약 200 mM의 투과물질 이온 농도를 가지는 복합 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 조성물 내에 하나 이상의 투과물질 이온은 염화물 및 브롬화물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이 약 200 mOsmol/kg 내지 약 1250 mOsmol/kg의 용액 삼투질 농도를 가지는 복합 액상 플루오로퀴놀론 항균 제제(저 수용성이고 안정한 나노서스펜션 단독 또는 공결정/공침전 복합체 중의 나노서스펜션, 또는 지질 나노서스펜션과 같은 저용해성 지질과의 혼합물로서의 플루오로퀴놀론)를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 상기 용액은 약 30 mM 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 약 250 mOsmol/kg 내지 약 1050 mOsmol/kg이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 삼투질 농도는 350 mOsmol/kg 내지 약 750 mOsmol/kg이고, 가장 바람직하게는 약 300 mOsmol/kg이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 30 mM 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가지는 복합 서스펜션 플루오로퀴놀론 항균 제제를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 조성물 내에 하나 이상의 투과물질 이온은 염화물 및 브롬화물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 50 mM 내지 약 200 mM의 투과물질 이온 농도를 가지는 복합 서스펜션 플루오로퀴놀론 항균 제제를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 조성물 내에 하나 이상의 투과물질 이온은 염화물 및 브롬화물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 테이스트 마스크제(taste-masking agent)를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니지만 테이스트-마스크제는 슈가, 플루오로퀴놀론과 복합화하는 2가 또는 3가 양이온, 최적화된 삼투질농도, 및/또는 최적화된 투과물질 이온 농도를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 단순 건조 분말 플루오로퀴놀론 항균제 화합물(예, 락토오즈와 같은 블렌드제와 함께 또는 블렌드제가 제거된 건조 분말 제형 중의 단독 플루오로퀴놀론)을 포함하는 약학적 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 복합 건조 분말 플루오로퀴놀론 항균 제제(예, 락토오즈와 같은 블렌드제와 함께 또는 블렌드제가 제거된 건조 분말 제형 중의 저수용성 부형제/염과의 혼합물, 또는 공결정/공침전/스프레이 건조 복합체 중의 플루오로퀴놀론)를 포함하는 약학적 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 입경은 약 2 내지 약 5 마이크론 공기역학중량평균지름이고 입경 기하 표준 편차는 약 2.5 마이크론 공기역학중량평균지름과 같거나 그보다 작은 용액의 에어로졸을 생성하기 위해 적용되고, 용기와 공패키지되거나 물리적으로 연결된 분무기, 및 플루오로퀴놀론 항균제 용액을 포함하는 용기를 포함하는 플루오로퀴놀론 항균제를 투여하기 위한 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 입경 기하 표준 편차는 2.0 마이크론과 같거나 그보다 작다. 일 실시예에 있어서, 입경 기하 표준 편차는 약 1.8 마이크론과 같거나 그보다 작다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 입경은 약 2 내지 약 5 마이크론 공기역학중량평균지름이고 입경 기하 표준 편차는 약 3.0 마이크론 공기역학중량평균지름과 같거나 그보다 작은 분산된 건조 분말 에어로졸을 생성하기 위해 적용되고, 용기와 연결된 건조 분말 흡입기, 및 플루오로퀴놀론 항균제 건조 분말을 포함하는 용기를 포함하는 플루오로퀴놀론 항균제를 투여하기 위한 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 입경 표준 편차는 2.5 마이크론과 같거나 그보다 작다. 일 실시예에 있어서, 입경 표준 편차는 약 2.0 마이크론과 같거나 그보다 작다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약학적 제제를 에어로졸화하여 경구내 투여 이후 하부 호흡관 및 폐 구획에 전달하는 데 적용되는 에어로졸화기(aerosolizer), 및 퀴놀론 항균제를 포함하는 약학적 제제를 포함하는 용기를 포함하는 키트(kit)가 제공된다. 상기 제제는 건조 분말로서 또는 미터-용량 흡입기를 통하여 전달될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약학적 제제를 에어로졸화하여 코 안에 투여 이후 비강에 전달하는 데 적용되는 에어로졸화기, 및 퀴놀론 항균제를 포함하는 약학적 제제를 포함하는 용기를 포함하는 키트(kit)가 제공된다. 상기 제제는 건조 분말로서 또는 미터-용량 흡입기를 통하여 전달될 수도 있다.
상술한 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명은 모두 예시적인 것이고 설명을 위한 것일 뿐 청구된 본 발명을 제한하는 것은 아님을 이해해야 한다.
본 발명은 단기 신속 에어로졸 투여를 이용하고, 고농도 약물을 전달하여 감염된 조직을 약물에 직접 노출시킴에 의해 인간 및/또는 가축의 폐 감염 및 호흡관 치료용 최적의 항균 활성을 위한 조성물 및 방법을 제공한다.
도 1은 박테리아 멸균에 대한 플루오로퀴놀론 및 다른 항생제의 용량:MIC 연관관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 CF 환자 대 건강한 대조군 모두에게 경구 복용 이후 시프로플록사신 장액 농도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 경구 복용 이후 시프로플록사신 타액 및 장액 농도를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 대수 PAM1020 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 4b는 대수 PAM1032 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 정지상 PAM1020 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 5b는 정지상 PAM1032 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 6a는 레보플록사신에 10분 동안 노출한 이후 PAM1020 재성장을 나타낸 그래프이다.
도 6b는 레보플록사신에 160분 동안 노출한 이후 PAM1020 재성장을 나타낸 그래프이다.
도 6c는 레보플록사신에 10분 동안 노출한 이후 PAM1032 재성장을 나타낸 그래프이다.
도 6d는 레보플록사신에 160분 동안 노출한 이후 PAM1032 재성장을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 산소 제한 조건에서의 후기-대수(late-logarithmic) PAM1020 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 7b는 산소 제한 조건에서의 후기-대수(late-logarithmic) PAM1032 세포에 대한 레보플록사신 시간-살균 영향을 나타낸 그래프이다.
도 8a는 뮬러-힌톤 배지(MHB: Meuller-Hinton Broth) 중의 PAM1032의 레보플록사신의 살균 동력학을 나타낸 그래프이다.
도 8b는 낭포성 섬유증에 걸린 타액 중의 PAM1032의 레보플록사신의 살균 동력학을 나타낸 그래프이다.
도 9는 슈도모나스 생체필름 상의 레보플록사신 살균 효과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 중공 섬유 모델 내의 반감기가 10분이고, Cmax가 1000 ㎍/ml인 레보플록사신의 멸균 효과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 중공 섬유 모델 내의 반감기가 10분이고, Cmax가 600 ㎍/ml인 레보플록사신의 멸균 효과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 건조 분말 레보플록사신을 미소화하는 데 사용된 미소화 압력 대 평균 레보플록사신 건조 분말 입경에 관한 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는 예비 미소화 및 미소화된 건조 분말 레보플록사신의 DSC 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 14a는 예비 미소화된 건조 분말 레보플록사신의 SEM 현미경 사진(photomicrograph)을 나타낸 그래프이다.
도 14b는 미소화된 건조 분말 레보플록사신의 SEM 현미경 사진을 나타낸 그래프이다.
도 15는 예비 미소화 및 미소화된 건조 분말 레보플록사신의 X선 회절을 나타낸 그래프이다.
도 16은 산 적정에 의한 레보플록사신의 pH 용해도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 17은 HCl을 이용하여 레보플록사신을 적정하는 동안 pH를 측정한 그래프이다.
도 18은 Vt[OH] 대 레보플록사신의 Vt를 나타낸 그래프이다.
도 19는 NaOH를 이용하여 레보플록사신을 적정하는 동안 pH를 측정한 그래프이다.
도 20은 레보플록사신을 적정하는 동안 dpH/dV 대 NaOH 적정제의 부피(Vt)를 측정한 그래프이다.
도 21은 257nm에서의 레보플록사신 용액의 흡광도 대 pH를 측정한 그래프이다.
도 22a 내지 도 22d는 파모산(pamoic acid), 레보플록사신, 레보플록사신 파모산 공결정화된 침전물, 레보플록사신-파모산 물리적 혼합물의 DSC 스캔을 나타낸 그래프이다.
도 23a 내지 도 23d는 파모산, 레보플록사신, 레보플록사신 파모산 공결정화된 침전물, 레보플록사신-파모산 물리적 혼합물의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 24a 및 도 24b는 크시나포산(xinafoic acid), 및 레보플록사신 크시나포산 공결정화된 침전물의 DSC 스캔을 나타낸 그래프이다.
도 25a 및 도 25b는 크시나포산, 및 레보플록사신 크시나포산 공결정의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 26a 내지 도 26c는 스테아르산(stearic acid), 레보플록사신 스테아르산 공결정화된 침전물, 및 레보플록사신- 스테아르산 물리적 혼합물의 DSC 스캔을 나타낸 그래프이다.
도 27a 내지 도 27c는 스테아르산, 레보플록사신 스테아르산 공결정화된 침전물, 및 레보플록사신- 스테아르산 물리적 혼합물의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 28a 내지 도 28e는 올레산(oleic acid), 레보플록사신 올레산 공결정화된 침전물, 레보플록사신 및 올레산의 물리적 혼합물(50:50), 레보플록사신 및 올레산의 물리적 혼합물(10:90), 및 레보플록사신 및 올레산의 물리적 혼합물(90:10)의 DSC 스캔을 나타낸 그래프이다.
도 29a 내지 도 29c는 올레산, 레보플록사신 올레산 공결정화된 침전물, 레보플록사신 및 올레산의 물리적 혼합물 동몰(equimol)에 대한 레보플록사신-올레산 공결정화된 침전물의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 30은 실온, 40℃에서의 올레산 및 레보플록사신의 공결정화된 침전물, 및 40℃에서의 동몰의 물리적 혼합물의 동적 용해도를 나타내는 그래프이다.
도 31은 레보플록사신 크시나포에이트(xinafoate)의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 32는 2 내지 10분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 크시나포에이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 33은 10 내지 30분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 크시나포에이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 34는 레보플록사신 염기의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 35는 레보플록사신 파모에이트(pamoate)의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 36은 2 내지 10분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 파모에이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 37은 10 내지 60분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 파모에이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 38은 레보플록사신 스테아레이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 39는 2 내지 10분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 스테아레이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 40은 10 내지 30분 사이의 기간에 초점을 맞춘 레보플록사신 스테아레이트의 용해 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 41은 2가 및 3가 양이온에 의한 레보플록사신의 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 42는 Mg2+에 의한 레보플록사신의 이중 적정(dual titration) 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 43은 Fe2+에 의한 레보플록사신의 이중 적정 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 44는 Ca2+에 의한 레보플록사신의 이중 적정 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 45는 Zn2+에 의한 레보플록사신의 이중 적정 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 46은 Ca2+에 의해 복합체화된 레보플록사신 대 자유 레보플록사신을 나타낸 그래프이다.
도 47은 Mg2+에 의해 복합체화된 레보플록사신 대 자유 레보플록사신을 나타낸 그래프이다.
도 48은 Fe2+에 의해 복합체화된 레보플록사신 대 자유 레보플록사신을 나타낸 그래프이다.
도 49는 Zn2+에 의해 복합체화된 레보플록사신 대 자유 레보플록사신을 나타낸 그래프이다.
도 50은 Mg2+ 존재하의 레보플록사신의 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 51은 일정 이온 농도에서 Mg2+ 존재하의 레보플록사신의 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 52는 스펙트로플루오메트리(spectrofluorometry)로 측정한 Fe2+에 의한 레보플록사신의 복합체화를 나타낸 그래프이다.
도 53은 스펙트로플루오메트리로 측정한 Zn2+에 의한 레보플록사신의 복합체화를 나타낸 그래프이다.
상세한 설명
항균제의 농도가 감염 부위에서 안전하게 증가될 수 있다면 항균제 내성 병원체와 연관된 많은 문제들은 완화될 수 있다. 예를 들어 항균제를 전신 농도로 대대적으로 유발하지 않고 감염 부위에 직접 고농도로 항균제를 투여함으로써 폐 감염을 치료할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 것은 개시된 폐의 박테리아 감염을 치료하기 위한 약물 조성물을 전달하기 위한 향상된 방법이다. 보다 상세하게는, 본 명세서에 기재된 바와 같이 항균제 내성 빈도를 감소시키고, 저항성 폐 감염에 대한 효과를 증가시키기 위해 박테리아 감염이 의심되는 것을 살균시키기에 충분한 농도로 에어로졸 레보플록사신 및 다른 플루오로퀴놀론을 흡입하여 안전하게 전달할 수 있다는 점이 발견되었다.
정의
용어 "투여" 또는 "투여하는"은 척추 동물에게 적량의 항균 약학적 조성물을 수여하는 방법을 의미한다. 바람직한 투여 방법은 예를 들어 약학적 조성물의 성분, 잠재적 또는 실제 박테리아 감염 부위, 연관된 미생물, 실제 미생물 감염의 경중도 등 다양한 인자에 의존하여 변화한다.
"담체" 또는 "부형제"는 예를 들어 화합물의 용해도를 증가시키는 것과 같이, 화합물의 투여를 촉진하는 데 사용되는 화합물 또는 물질이다. 고체 담체는, 예를 들어, 전분, 락토오즈, 디칼슘 포스페이트, 수크로즈, 및 카올린을 포함한다. 액체 담체는 예를 들어 멸균수, 염수(saline), 완충액, 비이온성 계면활성제, 및 오일과 같은 식용유, 땅콩 오일 및 참기름(sesame oil)을 포함한다. 또한, 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 보조제(adjuvant)도 포함될 수 있다. 이들 및 다른 화합물들은 예를 들어 Merck Index, Merck & Company, Rahway, NJ.와 같은 문헌에 기재되어 있다. 약학적 조성물 중의 다양한 성분의 포섭에 대한 고려는 예를 들어 Gilman et al. (Eds.) (1990), Goodman and Gilman's, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th Ed., Pergamon Press.에 기재되어 있다.
본 명세서에 사용된 "진단"은 건강 상태 또는 질환 상태의 규명 및 특성화를 돕는 화합물, 방법, 시스템, 또는 장치이다. 상기 진단은 기술 분야에서 공지된 바와 같은 표준 분석에서 사용될 수 있다.
용어 "포유동물"은 이것의 통상의 생물적 의미로 사용된다. 따라서, 포유동물은 특히 인간, 소, 말, 개, 및 고양이를 포함하지만 많은 다른 종들도 포함한다.
용어 "미생물 감염"은 숙주 유기체 중에 병원체 미생물이 침입한 상태 또는 이들의 예기치 않은 번식을 의미한다. 이는 포유동물 또는 다른 유기체의 신체 상에 또는 신체 내에 평균적으로 존재하는 미생물의 과도한 증식을 포함한다. 보다 일반적으로, 미생물 감염은 미생물 개체군의 존재가 숙주 포유동물에게 손상을 주는 모든 상황일 수 있다. 따라서, 과도한 수의 미생물 개체군이 포유동물의 신체 상 또는 신체 내에 존재하거나, 미생물 개체군의 존재의 효과가 포유동물의 세포 또는 다른 조직을 손상시키는 경우 미생물 감염이 발생한다.
용어 "약학적으로 허용가능한 담체" 또는 "약학적으로 허용가능한 부형제"는 모든 용매, 분산매, 코팅, 항박테리아제, 항진균제(antifungal agent), 등장 및 흡수 지연제 등을 포함한다. 약학적으로 활성인 물질을 위한 이러한 매질 및 제제의 사용은 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 임의의 종래 매질 또는 제제가 활성 성분과 양립 불가한 경우가 아닌 한, 이를 요법적 조성물에 사용하는 것은 심사숙고하였다. 추가 활성 성분도 또한 조성물 내에 통합될 수 있다.
용어 "약학적으로 허용가능한 염"은 생물학적 효과 및 본 발명의 화합물의 물성을 보유하는 염으로서, 생물학적으로 바람직하지 않은 것이 아닌 염을 지칭한다. 많은 경우에 있어서, 본 발명의 화합물은 아미노기 및/또는 카르복실기 또는 이와 유사한 기의 존재에 의해 산 및/또는 염기의 염을 형성할 수 있다. 약학적으로 허용가능한 산 첨가 염은 무기산 및 유기산으로 형성될 수 있다. 염이 유도될 수 있는 무기산은, 예를 들어 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등을 포함한다. 염이 유도될 수 있는 유기산은, 예를 들어 아세트산, 프로피온산, 나프토산, 올레산, 팔미트산, 파모(엠보)산, 스테아르산, 글리콜산, 피루브산, 옥살산, 말레산, 말론산, 숙신산, 푸마르산, 타르타르산, 시트르산, 아스코브산, 글루코헵톤산, 글루쿠론산, 락트산, 락토비오산, 타르타르산, 벤조산, 신남산, 만델산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 살리실산 등을 포함한다. 약학적으로 허용가능한 염기 첨가 염은 무기 및 유기 염기로 형성될 수 있다. 염이 유도될 수 있는 무기 염기는 예를 들어, 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 아연, 구리, 망간, 알루미늄 등을 포함한다. 특히 바람직한 것은 암모늄, 칼륨, 나트륨, 칼슘 및 마그네슘염이다. 염이 유도될 수 있는 유기 염기는, 예를 들어 1차, 2차, 및 3차 아민, 자연적으로 발생하는 치환 아민을 포함하는 치환 아민, 시클릭 아민, 염기성 이온 교환 수지 등을 포함하고, 특히 이소프로필아민, 트리메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 히스티딘, 아르기닌, 리신, 베네타민, N-메틸-글루사민, 및 에탄올아민을 포함한다. 다른 산은 도데실술푸르산, 나프탈렌-1,5-디술폰산, 나프탈렌-2-술폰산, 및 사카린을 포함한다.
"용매화합물"은 플루오로퀴놀론 항균제, 대사산물 또는 이들의 염 및 용매의 상호작용에 의해 형성된 화합물을 지칭한다. 바람직한 용매화합물은 수화물을 포함하는 약학적으로 허용가능한 용매화합물이다.
박테리아와 같은 미생물의 항균제에 대한 반응의 관점에서, 용어 "민감성(susceptibility)"은 항균제의 존재를 위한 미생물의 감도를 의미한다. 따라서, 민감성을 증가시키는 것은 미생물이 미생물 세포를 둘러싸는 매질 중의 낮은 농도의 항균제에 의해 억제되는 것을 의미한다. 이는 이러한 미생물이 항균제에 대해 보다 민감하다고 말하는 것과 균등하다. 대부분의 경우 항균제의 최소 억제 농도는 감소하였다.
본 명세서에 개시된 바와 같이 "요법적 유효량" 또는 "약학적 유효량"은 요법적 효과를 가지는 플루오로퀴놀론 항균제를 의미한다. 치료에 유용한 플루오로퀴놀론 항균제의 용량은 요법적 유효량이다. 따라서 본 명세서에 사용한 바와 같이, 요법적 유효량은 임상 실험 결과 및/또는 모델 동물 감염 염구에 의해 판단되는 소정의 요법 효과를 생성하는 플루오로퀴놀론 항균제의 양을 의미한다. 특정 실시예에 있어서, 플루오로퀴놀론 항균제는 소정 용량으로 투여되고, 따라서 요법적 유효량은 투여된 용량의 양이다. 이러한 양 및 플루오로퀴놀론 항균제의 양은 당업자에 의해 일상적으로 결정될 수 있으며, 연관된 미생물 변종(microbial strain)과 같은 몇몇 인자에 따라 변화한다. 이러한 양은 추가로 환자의 신장, 체중, 성별, 연령 및 이전 병력에 의존한다. 예방 치료에 있어서, 요법적 유효량은 미생물 감염을 방지하는 데 효과적인 양이다.
"요법적 효과"는 1 이상의 감염 증상을 어느 정도 완화시키고, 감염을 고치는 것을 포함한다. "고치는(Curing)"은 감염에 연관된 과도한 수의 생존가능한 미생물을 전통적인 측정에 의한 검출의 문턱점 또는 그 이하까지 완전히 또는 실질적으로 제거하는 것을 포함하여, 감염 증상을 제거하는 것을 의미한다. 그러나, 장기 또는 영구 효과를 가지는 감염은 고치는 것이 달성된 이후에도 존재할 수 있다(예, 광범위한 조직 손상). 본 명세서에 사용한 바와 같이, "요법적 효과"는 숙주 내 박테리아 부하(bacterial load)의 통계적으로 현저한 감소, 내성 출현, 또는 인간 임상 결과 또는 동물 연구에 의해 측정된 감염 증상의 향상으로 정의된다.
본 명세서에 사용된 "치료(treat)", "치료(treatment)" 또는 "치료하는"은 예방 및/또는 요법 목적의 약학적 조성물을 투여하는 것을 의미한다. 용어 "예방 치료"는 아직 감염되지 않았으나 특정 감염에 민감하거나 감염 위험이 있는 환자를 치료하는 것을 의미한다. 용어 "요법 치료"는 감염으로부터 이미 고통받고 있는 환자에게 치료를 제공하는 것을 의미한다. 따라서, 바람직한 실시예에 있어서, 치료는, 요법적 유효량의 플루오로퀴놀론 항균제를 (요법 또는 예방 목적 중 어느 하나로) 포유동물에게 투여하는 것이다.
약동학(PK: Pharmacokinetics)은 신체 내 항균 농도의 시간 경과에 관한 것이다. 약력학(PD: Pharmacodynamics)은 약동학 및 생체 내 항균 효과 사이의 연관관계에 관한 것이다. PK/PD 파라미터는 항균 노출과 항균 활성을 연관시킨다. 항균제에 의한 살균 속도는 항균 모드의 활동에 의존하고, 살균에 필요한 시간 길이(시간에 의존) 또는 증가하는 농도 효과(농도 의존)에 의해 결정된다. 따라서, 다양한 활동의 메커니즘으로 항균제의 요법 효과를 예측하기 위해, 상이한 PK/PD 파라미터가 사용될 수 있다.
"AUC/MIC 비"는 PK/PD 파라미터의 일례이다. AUC는 (인간 또는 동물의) 생체 내 항균제의 플라즈마 또는 감염 부위 농도-시간 곡선 아래의 면적으로 정의된다. AUC/MIC 비는 개별 항균제에 대한 24시간 AUC를 생체 외에서 측정된 동일한 항균제에 대한 MIC로 나눗셈함으로써 측정된다. 예를 들어 플루오로퀴놀론을 용량 의존적 살균시키는 항균제 활성은 AUC/MIC 비의 크기로 잘 예측할 수 있다.
"Cmax/MIC" 비는 또 다른 PK/PD 파라미터이다. 이는 MIC에 대한 조직 또는 플라즈마 내 최대 약물 농도를 나타낸다. 플루오로퀴놀론 및 아미노글리코시드는 Cmax:MIC는 내성이 억제되는 경우 생체 내 박테리아 살균을 예상할 수 있는 예이다.
"MIC보다 큰 시간(T>MIC)"은 또 다른 PK/PD 파라미터이다. MIC를 초과하는 플라즈마 또는 감염 부위 농도의 투약 간격 백분율로 표현된다. 시간 의존적 살균(베타-락탐 또는 옥사졸리디논)에 따른 항균제의 활성은 T>MIC 비의 크기에 의해 잘 예측된다.
용어 "투여 간격(dosing interval)"은 복수의 투약 계획 동안 의약품의 2개의 연속 용량의 투여 사이의 시간을 의미한다. 예를 들어, 매일 2회 투여되는 시프로플록사신(종래 400 mg b.i.d의 투약 계획) 및 하루 한번 투여되는 레보플록사신(500mg 또는 750mg q.d.)의 경우 투여 간격은 각각 12 시간 및 24 시간이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 의약품의 생체 내 농도의 "피크 기간"은 약학적 농도가 플라즈마 또는 감염 부위 최대 농도의 50% 이상인 경우 약학적 투여 간격의 시간으로 정의된다. 몇몇 실시예에 있어서, "피크 기간"은 항균제 투여 간격을 설명하는 것으로 사용된다.
"호흡할 수 있는 전달 용량"은 흡기와 호기의 비가 1:1이고 분당 15 호흡인 유럽 표준 패턴으로 프로그램된 시뮬레이터를 사용하여 5 마이크론과 같거나 그 이하인 호흡 시뮬레이터의 흡입기 동안 흡입된 약물량이다.
흡입된 에어로졸 및 국소( 비경구 ) 플루우로퀴놀론 전달의 장점
살균 항생제 속도는 항생 모드의 활동에 의존하며, 항생제가 살균시키는 데 요구되는 시간 길이(시간 의존적) 또는 항균 농도의 증가 효과(농도 의존)에 의해 결정된다. 플루오로퀴놀론은, 요법 효과가 감염 병원체의 MIC 이상의 높은 국소 피크 농도를 요구하는 경우 농도-의존, 시간-살균 활성에 의해 특징지워진다.
인간, 동물 및 생체 외 감염 모델 중의 플루오로퀴놀론 효과는 AUC:MIC 비 및 Cmax:MIC 비와 연결된다. 폐 조직 내 플루오로퀴놀론의 종래의 약동학적 불확실성이 존재하였으므로, (래트 및 인간 PK 모델로부터 예상되는 바와 같이) 매우 짧은 반감기를 가지는 레보플록사신의 높은 용량이 보다 연장된 체류 시간을 가진 조건하에서 확인되는 것보다 우수한 박테리아 살균을 야기하는지 여부를 결정하기 위한 다수의 생체 외 연구가 수행되었다. 이들 연구에 있어서, MIC의 0.018 배 - 1024 배인 레보플록사신 농도가 표준 살균-커브 및 중공 섬유 분석에서 평가되었다. 이들 분석 모두에 있어서, 고농도의 레보플록사신은 매우 멸균성이 있었고, 10 내지 20분 후 이들의 살균 최대 농도에 도달하였다. 레보플록사신이 이러한 농도를 유지하거나 10분의 반감기가 주어진다면 이러한 살균 농도는 유지된다. 따라서, 신속히 전달된 20 - 50 mg의 호흡할 수 있도록 증착된 에어로졸 레보플록사신 용량(초기 800 내지 1600 ㎍/ml의 ELF 농도를 생성하는)과 같은 특별히 제제화된 레보플록사신의 신속 전달 및 높은 용량은 최대 32 ㎍/ml 이하의 내성 유기체 및 민감한 유기체에 대하여 멸균성이 있다. 플루오로퀴놀론의 이러한 고유 항균 특성은 피부, 눈, 귀, 직장, 질, 요로(urinary tract)의 감염 또는 예방을 포함하여 국부적으로 변경될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상이한 전달 모델의 효과를 측정하기 위해, 모두 기관내 투여 이후 래트 PK 및 마우스 효과를 이용하여 AUC 형상 향상 레보플록사신 제제를 준비하고 비 AUC 형상 향상 레보플록사신 제제 및 다른 항균제와 비교하여 생체 내 측정하였다. 종래 래트 시스템에서 나타난 바와 같이, 약물들 간에 폐의 약동학에서 차이가 있었으며, 몇몇 제제는 보다 낮은 AUC(예, 레보플록사신)를 나타내었고, 반면, 제미플록사신 또는 토브라마이신과 같은 다른 것들은 보다 느린 폐 정화(clearance)에 기인한 보다 높은 농도를 나타낸다. 에어로졸 용량으로 감염된 단일 용량 마우스 모델을 연구하여 화합물 사이에 다양한 효과를 나타내었다. 도 1을 참조하면, 에어로졸화된 용량을 MIC로 나눈 데이터의 분석은 용량:MIC 비 및 멸균 활성 사이의 강한 상관관계를 나타내었다(R2=0.89). 이들 데이터는 이 모델 내 초기 박테리아 활성이 약물의 폐 정화에 의해 영향받지 않았다는 점을 암시한다. 폐 정화는 마우스에서 평가하지 않았으나, 스케일된 래트 값을 이용하여 AUC에 대한 용량을 개질시키는 것은 연관관계를 떨어뜨리는 것으로 예상된다. 따라서, 이 데이터는 레보플록사신에 대한 AUC의 형상을 최적화하는 것은 에어로졸 레보플록사신이 호흡관 및 폐 감염을 치료하는 데 효과적이도록 하는 데 필요하지 않을 수 있다는 점을 암시한다.
최근 플루오로퀴놀론을 조사한 것은 결과적으로 요법 동안 상승하는 박테리아성 내성에 대한 "돌연변이 선택 윈도우(MSW:mutant selection window)"의 개념을 발달시켰다. 이 개념은 돌연변이가 생체 외 및 생체 내에서 보다 빈번하게 선택되는 농도 범위를 규명하는 것을 돕는다. 하부 경계의 윈도우는 감염시키는 세포의 대부분(MIC에 의해 근사)을 살균시키는 최소 농도이고, 반면 윈도우의 상부 경계는 최소 민감성 제1 단계 돌연변이의 성장을 방지하는 약물 농도이다. 상부 경계 농도 이상에서 감염 박테리아의 성장은 2이상의 내성 돌연변이의 존재를 요구한다. 이 상부 경계는 돌연변이 방지 농도(MPC: Mutant Prevention Concentration)로 지시된다. MPC의 값은 박테리아 및 플루오로퀴놀론에 따라 변화하고, MIC보다 10 내지 20배 높을 수 있다. 몇몇 모델링 연구는 감염 부위에서 MPC를 초과하는 약물 농도가 클수록, 치료가 내성 증가를 보다 효과적으로 방지할 것이라는 점을 예증하였다. 반대로, MSW 내에 존재하는 항생제 농도가 클수록 내성 돌연변이를 선택할 가능성이 높아진다. 중요한 점은 현재 승인된 경구 또는 정맥내 레보플록사신의 투여 계획은 이 항생제를 P. 애루기노사 (Pa) 및 S. 뉴모니아와 같은 병원체에 대한 투여 간격의 20%이상 MSW 내부로 위치시켰다. 따라서, 고농도의 레보플록사신 내성은 이들 병원체 모두에 대하여 보고되었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 감염 부위의 레보플록사신의 농도는 흡입 요법을 이용하여 이를 직접 폐에 전달하고, 이에 따라 레보플록사신이 MSW 내에 존재하는 시간의 양을 감소시킴으써 증가시킬 수 있다. 이러한 요법적 접근은 보다 넓은 범위의 병원체(레보플록사신 내성 계통을 포함)를 커버할 수 있고, 추가 내성 증가를 방지하고, 보다 짧은 코스의 레보플록사신 요법을 이끌어 낸다.
비- CF 및 CF 개체군에 경구 투여된 플루오로퀴놀론의 약동학
CF 환자의 타액 농도
시프로플록사신의 약동학은 경구 투여 이후 CF 환자에서 광범위하게 연구되었다. 실제로, 시프로플록사신의 장액 PK 프로파일은 건강한 자원자에 대비 CF 환자에서 매우 유사함이 예증되었다(도 2).
또한, 시프로플록사신의 타액 대 시간 프로파일은 경구 투여 이후의 이것의 장액 프로파일과 매우 유사하다(도 3). 750mg의 경구 투여 이후, 장액 및 타액에 대해 각각 4.2 ㎍/ml 이하, 3.5 ㎍/ml 이하의 피크 농도가 달성되었다. 장액 및 타액 농도는 1.5 및 4 시간(h)에서 피크를 가졌다. 타액 내부의 시프로플록사신의 총량이 장액 농도에 비해 상대적으로 높은 반면 절대 농도는 Pa와 같은 목적 유기체의 MIC에 비해 낮다. 이 데이터는 이러한 낮은 약물 농도에 대한 내성 증가에 기인한 열악한 임상 결과와 일치한다.
낭포성 섬유증 중인 폐내 레보플록사신의 약동학에 대한 데이터는 입수할 수 없지만 오플록사신과 밀접하게 연관된 데이터는 1980년대 및 1990년대에 출판되었다. 오플록사신은 우선성(dextro-rotatory)(미생물적으로 불활성) 및 좌선성(levo-rotatory)(레보플록사신-미생물적으로 활성)의 라세미 혼합체로 이루어진다. 연구 결과는 2성분의 약동학 물성이 유사하다는 것을 나타내었다. 시프로플록사신의 연구와 비교하여 오플록사신은 시플록사신보다 긴 반감기 및 큰 타액내 분포(79% 대 21%)를 가졌다.
폐 상피내막액
그램 양성 감염을 획득한 공동체 내 플루오로퀴놀론의 용도 및 발전에 대한 보다 최근의 강조는 폐 상피내막액의 폐내 약동학 연구에 집중되었다. 이 유체 내로의 약물 분배의 관련도는 낭포성 섬유증의 세팅에 있어서 분명하지 않지만, 약물 약리학의 통찰은 이러한 연구로부터 얻을 수 있다. 레보플록사신은 폐 조직으로 잘 침투한다. 폐 조직 농도는 일반적으로 플라즈마 농도보다 2 내지 5배 높다. 최근의 몇몇 연구(표 1에 요약)는 750 mg의 경구 투여 이후 건강한 대상의 레보플록사신의 ELF 농도는 최대 약 20 ㎍/ml에 도달한다. 750 mg의 레보플록사신을 경구 또는 IV 투여한 이후 CF 환자의 타액 내에 유사한 피크 농도가 예상된다. 반대로, 시프로플록사신은 레보플록사신보다 훨씬 덜 효과적으로 폐 조직에 침투한다. 돌연변이 선택 윈도우의 연구에 기초하면, 이러한 ELF 플루오로퀴놀론 약물 농도는 감염 유기체에 대한 10 내지 20배 MIC의 요구되는 돌연변이 방지 농도를 달성하기에 불충분하다.
[표 1]
사람의 상피내막액 중의 레보플록사신 농도
Figure 112014057024287-pat00001
퀴놀론
본 명세서에 기재된 바와 같은 용도를 가지는 퀴놀론의 비한정 예는, 아미플록사신(amifloxacin), 씨녹사신(cinoxacin), 시프로플록사신, 에녹사신, 플레록사신, 플루메퀸(flumequine), 로메플록사신, 날리딕시산(nalidixic acid), 노르플록사신, 오플록사신, 레보플록사신, 로메플록사신, 옥솔린산(oxolinic acid), 페플록사신, 로속사신(rosoxacin), 테마플록사신(temafloxacin), 토수플록사신, 스파르플록사신, 클리나플록사신, 가티플록사신, 목시플록사신; 제미플록사신; 가레녹사신; 올라무플록사신, 클리노플록사신(clinofloxacin), 트로바플록사신, 발로플록사신, 프룰리플록사신, 목시플록사신, 제미플록사신, 루플록사신, 시타플록사신 (본 명세서에 그 전체로 참조 인용된 Sato, K, et al., 1992, Antimicrob Agents Chemother. 37:1491-98), 마르보플록사신, 오르비플록사신, 사라플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 엔로플록사신, TG-873870., DX-619, DW-276, ABT-492, DV-7751a (Tanaka, M, et al., 1992, Antimicrob Agents Chemother. 37:2212-18), 및 F-1061(본 명세서에 그 전체로 참조 인용된 Kurosaka et al., Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2003, 43rd:Chicago)을 포함한다.
치료 또는 예방 방법
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 감염으로 고통받는 동물을 플루오로퀴놀론 항균제로 치료함으로써 포유동물을 포함하는 동물의 미생물 감염을 치료하는 방법이 제공된다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸 형성 및 흡입 이후 플루오로퀴놀론 항균제가 투여될 수 있다. 따라서, 이 치료 방법은 (바람직하지 않은 부작용을 유발할 수 있는) 높은 비경구 용량 농도에 대한 요구에 의해, 또는 모든 임상적으로 효과적인 임의의 항균제의 부족에 의해 비경구로 전달되는 항균제를 사용하여 치료하기 어려운 미생물 계통을 포함하는 폐 감염의 치료에 특히 적당하다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이 방법은 플루오로퀴놀론 항균제를 감염 부위에 직접 투여하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방법은 미생물 감염 부위에 항균제의 양을 최대화하고 전신 노출을 감소시킬 수 있다. 이 방법은 내성 미생물의 선택 빈도를 감소시킴으로써 플루오로퀴놀론 항균제에 민감한 미생물을 포함하여 감염을 치료하는 데 적당할 수도 있다. 이 방법은 미생물 감염 부위에 항균제의 양을 증가시킴에 의해 그렇지 않을 경우 플루오로퀴놀론 항균제에 대한 내성을 가졌을 미생물을 포함하는 감염을 치료하기에도 적당하다. 내성 계통을 가진 것으로 알려진 그룹의 구성원인 박테리아 또는 내성 계통을 가진 것으로 알려진 박테리아 종에 의한 박테리아 감염 특성인 증상을 가진 대상을 진단함에 의해, 대상이 내성을 증가시킬 수 있는 박테리아로 감염된 것을 규명할 수 있다. 또한, 박테리아는, 내성 계통을 가진 것으로 알려진 그룹의 구성원인 박테리아 또는 내성 계통을 가진 것으로 알려진 박테리아 종으로 규명되고 배양될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸 플루오로퀴놀론 항균제는 박테리아내 내성 출현 또는 내성이 증가할 기회가 없도록 살균 효과를 증가시키기에 충분한 농도로 투여될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸 플루오로퀴놀론 요법은 다른 에어로졸, 경구 또는 비경구 항생제와 함께 요법 순서를 변경하거나 이와 조합하여 치료 또는 예방으로서 투여될 수 있다. 비한정 예로, 이들은 에어로졸 토브라마이신 및/또는 다른 아미노글리코시드, 에어로졸 아즈트레오남(aztreonam) 및/또는 다른 베타박탐 또는 모노박탐(monobactam), 에어로졸 시프로플록사신 및/또는 다른 플루오로퀴놀론, 에어로졸 아지트로마이신(azithromycin) 및/또는 다른 마크롤리드(macrolide) 또는 케톨리드(ketolide), 테트라사이클린 및/또는 다른 테트라사이클린, 퀴누프리스틴(quinupristin) 및/또는 다른 스트렙토그라민(streptogramin), 리네졸리드(linezolid) 및/또는 다른 옥사졸리디논(oxazolidinone), 반코마이신(vancomycin) 및/또는 다른 글리코펩티드, 다른 클로람페니콜(chloramphenicol) 및/또는 다른 페니콜(phenicol), 및 콜리스틴(colistin) 및/또는 다른 폴리믹신(polymyxin)을 포함할 수 있다.
약학적 조성물
본 명세서에 기재된 방법을 위해 플루오로퀴놀론 항균제는 흡입기를 이용하여 투여될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 에어로졸 제제, 양호한 테이스트(taste), 저장 안정성, 및 환자 안정성 및 내구성에 적합한 약학적 조성물로서 생성된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 제조된 플루오로퀴놀론의 구조적 아형(isoform)의 함량은 내성 능력, 항균제 활성 및 안정성을 위해 최적화될 수 있다.
투여
본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 예를 들어 이미 기재된 질환 상태의 치료를 제공하기에 충분한 투약 용량과 같은 요법적 유효량으로 투여될 수 있다. 에어로졸 전달을 위한 최적의 인간 투약 용량 농도는 아직 결정되지 않았지만, 일반적으로 (본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제 대부분에 대해) 레보플록사신의 일일 에어로졸 용량은 약 0.1 내지 10 mg/신체 중량 kg, 바람직하게는 약 0.2 내지 5.0 mg/신체 중량 kg, 가장 바람직하게는 약 0.4 내지 4.0 mg/신체 중량 kg이다. 따라서, 70 kg인 개인에게 투여하기 위한 투여 용량 범위는 7.0 내지 700.0 mg/일, 바람직하게는 14.0 내지 350.0 mg/일, 가장 바람직하게는 28.0 내지 280.0 mg/일 일 수 있다. 투여된 활성 화합물의 양은 물론 치료될 대상 및 질환 상태, 고통의 경중, 투여 스케줄 및 방식, 및 처방하는 의사의 판단에 의존할 수 있다. 예를 들어 레보플록사신의 에어로졸 투여를 위한 바람직한 용량 범위는 20 내지 400 mg/일이다.
본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 투여는, 이에 한정되는 것은 아니지만 에어로졸 흡입을 포함하는 유사 유틸리티로 기능하는 허용된 모든 제제 투여 모드를 통해 가능하다.
약학적으로 허용가능한 조성물은, 예를 들어 분말, 액체, 서스펜션, 착화물, 리포좀, 미립자 등과 같은 고체, 반고체, 액체, 및 에어로졸 투약 형태를 포함한다. 바람직하게는 상기 조성물은 정확한 용량의 단일 투여에 적합한 단위 투약 형태로 제공된다. 단일 투약 형태는 함께 조합되고 패키지되어 환자에게 주간 또는 월간으로 공급하고, 염수, 테이스트 마스크제, 약학적 부형제, 및 다른 활성 성분 또는 담체와 같은 다른 화합물을 혼입할 수도 있다.
플루오로퀴놀론 항균제는 단독으로 투여되거나 보다 일반적으로는 종래의 약학적 담체, 부형제 등(예, 만니톨(mannitol), 락토오즈, 전분, 마그네슘 스테아레이트(stearate), 나트륨 사카린, 탈쿰(talcum), 셀룰로오즈, 나트륨 크로스카르멜로오즈(crosscarmellose), 글루코오스, 젤라틴, 수크로즈, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 염화물, 마그네슘 설페이트, 칼슘 염화물, 락토오즈, 수크로즈, 글루코오스)과 조합하여 투여될 수 있다. 필요한 경우, 약학적 조성물은 습윤제, 유화제(emulsifying agent), 가용화제(solubilizing agent), pH 버퍼링제등과 같은 소량의 무독성 보조 물질(예, 아세트산 나트륨, 구연산 나트륨, 사이클로덱스트린 유도체, 소르비타나 모노라우레이트, 트리에탄올아민 아세테이트, 트리에탄올아민 올레이트 등)을 함유할 수도 있다. 일반적으로 목적하는 투여 모드에 따라 약학 제제는 본 발명의 화합물의 약 0.005 내지 95 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%를 함유할 수 있다. 이러한 투약 제형을 제조하는 방법이 공지되어 있거나 당업자에게 자명하다. 예를 들어, Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania를 참조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 액체, 현탁될 고체, 건조 분말, 동결건조물, 또는 다른 조성물을 함유하는 바이알과 같은 단일 투약 제형의 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 상기 조성물은 활성 성분과 함께 락토오즈, 수크로즈, 디칼슘 포스페이트 등과 같은 희석제, 마그네슘 스테아레이트 등과 같은 윤활제, 및 전분, 검 아카시아, 폴리비닐피롤리딘, 젤라틴, 셀룰로오즈, 셀룰로오즈 유도체 등과 같은 바인더를 함유할 수 있다.
약학적으로 투여가능한 액상 조성물은, 예를 들어 상기 정의한 활성 화합물 및 담체(예, 물, 염수, 수성 포도당(aqueous dextrose), 글리세롤, 글리콜, 에탄올 등) 중의 임의의 약학적 보조제를 용해시키고, 분산시키는 등에 의하여 용액 또는 서스펜션을 형성함으로써 제조할 수 있다. 에어로졸화될 용액은 액체 용액 또는 서스펜션, 에멀젼으로서, 또는 에어로졸 생성 및 흡입 이전에 액중 서스펜션 또는 용해에 적당한 고체 제형 중의 어느 하나의 종래의 제형으로 제조될 수 있다. 상기 에어로졸 조성물 중에 함유된 활성 화합물 백분율은 화합물의 활성 및 대상의 필요뿐만 아니라 이의 특성에 매우 의존적이다. 그러나, 용액 중의 0.01 내지 90%의 활성 성분 백분율은 채택 가능하고, 상기 조성물이 고체인 경우 보다 높을 수 있고, 상기 백분율로 후속 희석될 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 상기 조성물은 용액 중의 활성제 1.0% 내지 50.0%를 포함한다.
플루오로퀴놀론 제제는, 테이스트-마스크 특성, 향상된 내성 능력 및/또는 AUC 형상-향상 제제를 제공하는 단순 제제 및 복합 제제 등 2개의 그룹으로 분리될 수 있다. 단순 제제는 다시 3개의 그룹으로 분리될 수 있다. 1. 단순 제제는 분무를 위한 수계 액상 제제를 포함할 수 있다. 제한되지 않는 예로 수계 액상 제제는 플루오로퀴놀론 단독 또는 플루오로퀴놀론 및 비캡슐화된 수용성 부형제로 이루어진다. 2. 단순 제제는 분무 또는 미터-용량 흡입을 위한 유기계 액상 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 유기계 액상 제제는 플루오로퀴놀론 단독 또는 플루오로퀴놀론 및 비캡슐화된 유기 용해성 부형제로 이루어진다. 3. 단순 제제는 건조 분말 흡입기를 이용하여 투여하기 위한 건조 분말 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 건조 분말 제제는, 플루오로퀴놀론 단독, 또는 락토오즈와 같은 블렌드제와 함께 또는 블렌드제가 제거된 수용성 또는 유기 용해성 비캡슐화된 부형제 및 플루오로퀴놀론으로 이루어질 수 있다. 복합 제제는 다시 5개의 그룹으로 분리될 수 있다. 1. 복합 제제는 분무를 위한 수계 액상 제제를 포함할 수 있다. 제한되지 않는 예로 수계 액상 복합 제제는 지질, 리포좀, 시클로덱스트린, 미세캡슐화물, 및 에멀젼과 같은 수용성 부형제를 이용하여 캡슐화되거나 복합체화된 플루오로퀴놀론으로 이루어질 수 있다. 2. 복합 제제는 분무 또는 미터-용량 흡입을 위한 유기계 액상 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 유기계 액상 복합 제제는 지질, 미세캡슐화물, 및 역상 수계 에멀젼과 같은 유기 용해성 부형제를 이용하여 캡슐화되거나 복합체화된 플루오로퀴놀론으로 이루어질 수 있다. 3. 복합 제제는 분무를 위한 저 용해성, 수계 액상 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 저 용해성, 수계 액상 복합 제제는 저 수용성 안정한 나노서스펜션 단독 또는 공결정/공침전 부형제 복합체 중의 나노서스펜션, 또는 지질 나노서스펜션과 같은 저 용해성 지질과의 혼합물로서의 플루오로퀴놀론을 포함한다. 4. 복합 제제는 분무 또는 미터-용량 흡입을 위한 저 용해성, 유기계 액상 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 저 용해성, 유기계 액상 복합 제제는 저 유기용해성이고 안정한 나노서스펜션 단독 또는 공결정/공침전 부형제 복합체 중의 나노서스펜션, 또는 지질 나노서스펜션과 같은 저 유기용해성 지질과의 혼합물로서의 플루오로퀴놀론을 포함한다. 5. 복합 제제는 건조 분말 흡입기를 이용하여 투여하기 위한 건조 분말 제제를 포함할 수도 있다. 제한되지 않는 예로 복합 건조 분말 제제는, 공결정/공침전/스프레이 건조 복합체 중의 플루오로퀴놀론, 또는 락토오즈와 같은 블렌드제와 함께 또는 블렌드제가 제거된 건조 분말 제형 중의 저수용성 부형제/염과 플루오로퀴놀론과의 혼합물로 이루어질 수 있다. 단순 및 복합 제제의 제조를 위한 특정 방법은 본 명세서에 기재되어 있다.
에어로졸 전달
본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제는 호흡관 중 감염 부위에 에어로졸로서 직접 투여되는 것이 바람직하다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸 전달은 슈도모나스 폐 감염과 같은 폐의 감염을 치료하기 위해 사용된다.
몇몇 장치 기술이 존재하여 건조 분말 또는 액상 에어로졸화된 생성물 중 어느 하나를 전달한다. 건조 분말 제제는 일반적으로 약물 전달을 위해 더 적은 시간이 요구되고, 보다 길고 보다 고비용의 전개(development) 노력이 요구된다. 반대로, 액상 제제는 역사적으로 보다 긴 투여 기간으로 어려움을 겪었지만, 보다 짧고 보다 저비용의 전개 노력의 장점을 가진다. 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 용해도가 범위를 가지고, 일반적으로 안정하고, 테이스트 범위를 가진다. 본 발명의 일 실시예에서, 플루오로퀴놀론 항균제 레보플록사신은 중성 pH에서 수용성이고, 수용액에서 안정하고 테이스트가 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제의 특정 제제는 특정 에어로졸화 장치와 조합되어, 감염 부위에서 최대 약물 증착 및 최대 내성 능력을 위해 최적화된 흡입을 위한 에어로졸이 제공된다. 최적화될 수 있는 인자는 용액 또는 고체 입자 제제, 전달 속도, 및 입경, 에어로졸화 장치에 의해 생성된 분포를 가진다.
입경 및 분포
일반적으로 흡입된 입자는, 일반적으로 보다 큰 입자에서 우세한 충돌(impaction), 및 보다 작은 입자에서 보편적인 침전 등 2개의 메커니즘 중 하나에 의해 증착된다. 흡입된 입자의 운동량이 입자가 공기 흐름을 따르지 않고 생리적 표면과 부딪힐 만큼 충분히 큰 경우 충돌이 발생한다. 반대로, 흡입된 공기 흐름을 따라 이동한 매우 작은 입자가, 공기 흐름 내에서 무작위 확산의 결과로 생리적 표면과 충돌할 때 주로 깊은 폐 내에서 침전이 발생한다.
폐에 투여하기 위해 상부 기도를 피하고, 중간 및 하부 기도를 선호한다. 폐로의 약물 전달은 입 및 목구멍을 통한 에어로졸 흡입에 의해 달성될 수 있다. 약 5 마이크론 이상의 공기역학중량평균지름을 가진 입자는 일반적으로 폐에 도달하지 않는다. 대신, 이들은 목구멍의 뒷부분에 충격을 가하고, 삼켜져서 경구 흡수될 수 있다. 약 2 내지 5 마이크론의 직경을 가지는 입자는 상부 내지 중부 폐 영역(기도로서 역할함)에 도달하기에 충분히 작지만, 너무 커서 폐포(alveoli)에 도달할 수 없다. 보다 작은 입자, 즉 직경이 약 0.5 내지 2 마이크론인 입자는 폐포 영역에 도달할 수 있다. 매우 작은 입자는 방출될 수도 있지만 약 0.5 마이크론보다 작은 직경을 가지는 입자는 침전에 의해 폐포 영역에 증착될 수도 있다. 입경 측정은 체적평균지름(VMD: Volumetric Mean Diameter), 중량평균지름(MMD: Mass Median Diameter), 또는 MMAD를 의미할 수 있다. 이들은 충돌(MMD 및 MMAD) 또는 레이저(VMD)에 의해 제조될 수 있다. 액상 입자의 경우 예를 들어 표준 습도와 같은 환경 조건이 유지되는 경우 VMD, MMD, 및 MMAD는 동일할 수 있다. 그러나, 습도가 유지되지 않으면, 충돌 측정 동안의 탈수에 의해 MMD 및 MMAD 측정은 VMD보다 작게된다. 이를 설명하기 위해, VMD, MMD, 및 MMAD 측정은 VMD, MMD, 및 MMAD의 설명을 비교할 수 있는 표준 조건하에 있는 것으로 고려된다. 마찬가지로, MMD 및 MMAD의 건조분말 입경 측정도 비교할 수 있는 것으로 고려된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 에어로졸의 입경을 최적화하여, 감염 부위에서의 플루오로퀴놀론 항균제 증착을 최대화하고 내성 능력을 최대화한다. 에어로졸 입경은 공기역학중량평균지름의 견지에서 표현될 수 있다. 대형 입자(예, MMAD>5 ㎛)는 이들이 상부 기도의 곡면을 순항하기에 너무 크기 때문에 상부 기도에 증착될 수 있다. 소형 입자(예, MMAD<2 ㎛)는 하부 기도에 거의 증착되지 않고, 이에 따라 방출되며, 추가적으로 상부 기도에 증착될 수 있다. 따라서, 불내성(intolerability)(예, 기침 및 기관지 경련)은 반복된 흡입 및 방출 동안 소형 입자의 침전 및 대형 입자의 흡입 충돌 모두로부터 야기된 상부 기도 증착으로부터 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상부 기도 증착과 연관된 불내성을 최소화하고 감염된 중부 폐 영역에서의 증착을 최대화하기 위해 최적 입경(MMAD = 2 ~ 5㎛)을 사용한다. 또한, 제한된 기하표준편차(GSD: Geometric Standard Deviation)를 가지는 제한된 입경 종류(generation)는 증착 및 내성 능력을 최적화할 수 있다. 좁은 GSD는 소정의 MMAD 크기 범위 외부의 입자수를 제한한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 개시된 1 이상의 화합물을 함유하는 에어로졸은 약 2.5 마이크론과 같거나 작은 GSD를 가지고 약 2 내지 5 마이크론의 MMAD를 가진 것으로 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 2 마이크론과 같거나 작은 GSD를 가지고 약 2.8 내지 4.3 마이크론의 MMAD를 가진 에어로졸이 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 약 1.8 마이크론과 같거나 작은 GSD를 가지고 약 2.5 내지 4.5 마이크론의 MMAD를 가진 에어로졸이 제공된다.
본 명세서에 개시된 호흡용 전달(전신 또는 국소 분배)을 위한 플루오로퀴놀론 항균제는 수성 제제, 또는 할로겐화 탄화수소 프로펠런트(propellant) 중의 용액 또는 서스펜션, 또는 건조 분말로서 투여될 수 있다. 수성 제제는 수압(hydraulic) 또는 초음파 연무화(atomization) 중 어느 하나를 이용한 액상 분무기에 의해 에어로졸화될 수 있다. 프로펠런트계 시스템은 적당한 압력화 미터-용량 흡입기(pMDI: pressurized Metered-Dose Inhaler)를 사용할 수 있다. 건조 분말은 약물 물질을 효과적으로 분산할 수 있는 건조분말 흡입 장치를 사용할 수 있다. 바람직한 입경 및 분포는 적당한 장치를 선택함으로써 수득할 수 있다.
액상 분무기
본 발명의 일 실시예에 있어서, 분무기는 주로 약 2 내지 5 마이크론의 MMAD를 가지는, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제의 에어로졸을 형성하도록 하는 것을 기초로 선택된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 플루오로퀴놀론 항균제의 전달량은 호흡기 감염에 대한 요법적 효과를 제공한다.
종래에, 제트 및 초음파의 2개의 타입의 분무기가 2 내지 4㎛의 입경을 가지는 에어로졸 입자를 생성하고 전달할 수 있다는 점을 나타내었다. 이들 입경은 슈도모나스 애루기노사, 에스체리치아 콜리, 엔테로박터 종, 클렙시엘라 뉴모니애, K. 옥시토카, 프로테우스 미라빌리스, 슈도모나스 애루기노사, 세라티아 마르세스센스, 해모필루스 인플루엔재, 부르크홀데리아 세파시아, 스테노트로포모나스 말토필리아, 알칼리제네스 크일로속시단(alcaligenes xylosoxidan), 및 다중 약물 내성 슈도모나스 애루기노사와 같은 그램-음성 박테리아에 의해 야기된 폐의 박테리아 감염을 치료하기에 최적인 것으로 알려졌다. 그러나, 특별히 제제화된 용액을 사용하지 않으면, 이들 분무기는 요법적 효과를 달성하기에 충분한 양의 약물을 투여하기 위해 통상 대형 체적을 필요로 한다. 제트 분무기는 수용액의 에어로졸 방울로의 공기압 파괴를 이용한다. 초음파 분무기는 압전 결정에 의한 수용액의 공유를 이용한다. 그러나, 통상적으로 제트 분무기는 임상 조건하에서 약 10%의 효과만이 있고 초음파 분무기는 약 5%의 효과만이 있다. 분무기 내에 대용량의 약물이 위치함에도 불구하고, 폐 내에 흡수되고 증착된 약학 물질의 양은 10%의 분획이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 진동 메시 분무기는 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제의 에어로졸을 전달하는 데 사용된다. 진동 메시 분무기는 격벽에 의해 유체와 접촉하는 액체 저장 용기 및 흡입과 방출 밸브로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 약 1 내지 약 5 mL의 플루오로퀴놀론 항균제는 저장 용기에 위치하고, 에어로졸 발생기는 선택적으로 약 1 내지 약 5㎛의 입경을 가지는 연무화된 에어로졸을 생성한다.
제한되지 않는 예로, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 액상 분무 흡입기에 위치하고, 약 1 내지 약 5 mL의 투여 용액 중에 약 7 내지 약 700 mg, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 mL의 투여 용액 중에 약 14 내지 약 350 mg, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5 mL의 투여 용액 중에 약 28 내지 약 280 mg을 전달하는 투약 용량으로 제조되며, MMAD 입경은 약 2 내지 5 ㎛이다.
제한되지 않는 예로, 분무된 플루오로퀴놀론 항균제는, 약 20분 이하, 바람직하게는 약 10분 이하, 보다 바람직하게는 약 7분 이하, 보다 바람직하게는 약 5분 이하, 보다 바람직하게는 약 3분 이하, 및 몇몇 경우 가장 바람직하게는 보다 바람직하게는 약 2분 이하의 상술한 호흡 전달 용량으로 투여될 수 있다.
제한되지 않는 예로, 다른 환경 하에서, 분무화된 플루오로퀴놀론 항균제는 향상된 내성 능력을 달성할 수 있고/달성할 수 있거나 긴 시간 기간 동안 투여된 경우 AUC 형상 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 조건 하에서, 상기 기재된 호흡 전달 용량은 약 2분 이상, 바람직하게는 약 3분 이상, 보다 바람직하게는 약 5분 이상, 보다 바람직하게는 약 7분 이상, 보다 바람직하게는 약 10분 이상, 몇몇 경우 가장 바람직하게는 약 10 내지 20분 이상 투여될 수 있다.
수성 및 다른 비압축화된 액상 시스템에 있어서, (소형 체적 분무기를 포함하는) 다양한 분무기는 제제를 에어로졸화하는 데 유용하다. 압축 구동 분무기는 제트 기술을 참조하고, 압축 공기를 사용하여 액상 에어로졸을 발생시킨다. 상기 장치는, 예를 들어 Healthdyne Technologies, Inc., Invacare, Inc., Mountain Medical Equipment, Inc., Pari Respiratory, Inc., Mada Medical, Inc., Puritan-Bennet; Schuco, Inc., DeVilbiss Health Care, Inc., 및 Hospitak, Inc.로부터 상업적으로 이용할 수 있다. 초음파 분무기는 압전 결정의 진동 형태의 기계적 에너지에 의존하여 호흡성 액적을 생성하고, 예를 들어 Omron Heathcare, Inc. 및 DeVilbiss Health Care, Inc.로부터 상업적으로 이용가능하다. 진동 메시 분무기는 압전 펄스 또는 기계적 펄스 중 어느 한에 의존하여 호흡성 액적을 발생시킨다. 본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제와 함께 사용하기 위한 분무기의 다른 예는 미국 특허 제 4,268,460; 4,253,468; 4,046,146; 3,826,255; 4,649,911; 4,510,929; 4,624,251; 5,164,740; 5,586,550; 5,758,637; 6,644,304; 6,338,443; 5,906,202; 5,934,272; 5,960,792; 5,971,951; 6,070,575; 6,192,876; 6,230,706; 6,349,719; 6,367,470; 6,543,442; 6,584,971; 6,601,581; 4,263,907; 5,709,202; 5,823,179; 6,192,876; 6,644,304; 5,549,102; 6,083,922; 6,161,536; 6,264,922; 6,557,549; 및 6,612,303호에 기재되어 있으며 전부 그 전체로서 본 명세서에 참조 인용되어 있다. 본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제와 함께 사용될 수 있는 분무기의 상업적 예는 Aerogen에 의해 제조된 Respirgard II(R), Aeroneb(R), Aeroneb(R) Pro, 및 Aeroneb(R) Go; Aradigm에 의해 제조된 AERx(R) and AERx Essence(TM); Respironics, Inc.에 의해 제조된 Porta-Neb(R), Freeway Freedom(TM), Sidestream, Ventstream and I-neb; 및 PARI, GmbH에 의해 제조된 PARI LC-Plus(R), PARI LC-Star(R), 및 e-Flow7m을 포함한다. 한정되지 않는 추가 예로, 그 전체로서 본 명세서에 참조 인용된 미국 특허 제 6,196,219호를 들 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 약물 용액은 환자가 분무기를 사용하기 이전에 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 약물은 고체 제형으로 분무기로 저장된다. 이 경우, 모두 그 전체로서 본 명세서에 참조 인용된 미국 특허 제 6,427,682호 및 PCT 공개 제 WO 03/035030호에 기재된 것과 같이 분무기를 활성화시켜 상기 용액을 혼합한다. 고체 약물은 임의로 부형제와 결합하여 이러한 분무기내에서 고체 조성물을 형성하고 액체 용매로부터 분리된 구획에 저장된다.
상기 액체 용매는 고체 조성물을 용해하여, 에어로졸화되고 흡입될 수 있는 액체 조성물을 형성할 수 있다. 다른 인자들 중에 이러한 능력은 양의 선택, 및 잠재적인 액체 조성의 기능이다. 취급을 용이하게 하고, 재현가능한 투여를 위해 멸균 수용액은 단기간에 고체 조성물을 용해시킬 수 있으며, 이 경우 약하게 셰이킹할 수도 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 최종 액체는 약 30초 이내의 시간 이후에 사용할 수 있다. 몇몇 경우 고체 조성물은 약 20초, 바람직하게는 약 10초 이내에 용해된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "용해하다(용해된)", "용해하는", 및 "용해"는 고체 조성물의 분해 및 활성 화합물의 방출, 즉 용해를 의미한다. 고체 조성물을 액체 용매로 용해시킨 결과 활성 화합물이 용해 상태로 수용되는 액체 조성물이 형성된다. 본 명세서에 사용한 바와 같이, 활성 화합물은 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상이 용해된 경우 용해 상태이다.
기초적인 분리된 구획 분무기 디자인과 관련하여, 동일한 용기 또는 주요 패키지의 분리된 챔버 내에 수성 액체 및 고체 조성물을 수용하는 데 보다 유용한 지 여부 또는 이들이 별도의 용기에 제공되어야 하는지 여부에 따른 특정 용도에 주로 의존한다. 분리된 용기가 사용되는 경우 이들은 동일한 2차 패키지 내에 세트로 제공된다. 분리된 용기를 사용하는 것은 2 이상의 용량의 활성 화합물을 함유하는 분무기에 특히 바람직하다. 다중 용량 키트에 제공되는 용기의 총 개수에는 제한이 없다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 고체 조성물은 다중 용기 또는 용기의 다중 챔버 내에 단위 용량으로 제공되지만, 액체 용매는 하나의 챔버 또는 용기에 제공된다. 이 경우 바람직한 디자인은 미터-용량 분산기 중의 액체를 제공하고, 이러한 미터-용량 분산기는, 액체를 미터링(metering)하기 위한 기계 펌프와 같은 분산 장치로 폐쇄된 유리병 또는 플라스틱 병으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 다중-용량 분리-구획 분무기에 대하여, 다중 용기 또는 용기의 다중 챔버 내에 고체 조성물 및 액체 용매 모두가 매칭된 단위 용량으로 제공된다. 예를 들어 2개의 챔버를 가진 용기는 챔버 중 하나 안의 1 단위의 고체 조성물 및 다른 챔버 안의 1 단위의 액체를 수용하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 1 단위는 1 단위 용량, 즉 고체 조성물에 존재하는 약물의 양에 의해 정의된다. 그러나, 이러한 2개의 챔버를 가진 용기는 1개의 단일 약물 용량만을 함유하는 분무기에도 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 분리-구획 분무기에 있어서, 2개의 블리스터(blister)를 가지는 블리스터 팩이 사용된다. 블리스터는, 용량 단위의 최종 액체 조성물을 준비하기 위해 매칭된 양의 액체 용매 및 고체 조성물을 함유하는 챔버를 나타낸다. 본 명세서에 사용된 블리스터팩은 열성형되거나 압력성형된 주요 패키지 단위를 나타내고, 가장 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속 호일을 임의로 포함하는 중합성 패키지 물질을 포함하는 것을 나타낸다. 블리스터 팩은 내용물을 용이하게 분배하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어 팩의 일측이, 테이퍼(taper)될 수 있거나, 테이퍼부를 가지거나, 블리스터팩을 열자마자 내용물이 테이퍼화된 말단에서 다른 용기로 분배될 수 있는 영역을 가질 수 있다. 테이퍼화된 말단은 팁을 나타낼 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 블리스터 팩의 2개의 챔버는 채널에 의해 연결되고, 상기 채널은 액체 용매를 함유하는 블리스터로부터 고체 조성물을 함유하는 블리스터로 유체를 지시하는 데 적용된다. 저장 동안, 채널은 실(seal)로 밀폐된다. 이 경우, 실은 액체 용매가 고체 조성물과 접촉하는 것을 방지하는 모든 구조물이다. 실은 파괴하거나 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 분무기가 사용될 때 실의 파괴 또는 제거는 액체 용매가 다른 챔버로 들어가고, 고체 조성물을 용해하도록 한다. 용해 공정은 블리스터 팩을 셰이킹함으로써 향상될 수 있다. 따라서, 흡입을 위한 최종 액체 조성물이 수득되고, 액체는 팩이 어떻게 유지되는 가에 따라 채널에 의해 연결된 팩의 챔버 중 어느 하나 또는 양쪽에 존재한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 챔버 중 하나, 바람직하게는 블리스터 팩의 테이퍼화 부에 보다 밀접한 하나는, 챔버로부터 테이퍼화 영역의 원위점으로 신장되는 제2 채널과 연결된다. 저장하는 동안 제2 채널은 팩의 외부와 연결되지 않고, 공기 밀폐 양식으로 폐쇄된다. 임의로, 제2 채널의 원위점은 파괴할 수 있거나 제거할 수 있는 캡 또는 경계(closure)이고, 예를 들어 비틀어 여는(twist- off) 캡, 파괴하여 여는(break-off) 캡, 절단하여 여는(cut-off) 캡일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 2개의 구획을 가지는 바이알 또는 용기가 사용된다. 구획은, 용량 단위의 최종 액체 조성물을 준비하기 위해 매칭된 양의 액체 용매 및 고체 조성물을 함유하는 챔버를 나타낸다. (한정되지 않는 예로, 2개의 용해성 부형제 또는 플루오로퀴놀론이 저장하기에 안정하지 않으나 투여를 위해 동일한 혼합물로서 바람직한 경우) 액체 조성물 및 제2 액체 용매는 용량 단위의 최종 액체 조성물을 준비하기 위해 매칭된 양으로 저장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 바이알 또는 용기가 채널 또는 파괴가능한 배리어에 의해 연결된 경우와 같이, 2개의 구획이 물리적으로 분리되되 유체는 연결될 수 있다. 상기 채널 또는 배리어는 투여 이전에 혼합이 가능하도록 2개의 구획 사이에 유체를 지시하는 데 사용된다. 저장하는 동안 상기 채널은 실 또는 손상되지 않은 파괴가능한 배리어로 밀폐된다. 이러한 의미에서, 실은 2개의 구획내의 내용물의 혼합을 방지하는 모든 구조물이다. 실은 완전히 파괴할 수 있거나 제거될 수 있다. 실의 파괴 또는 제거는 사용될 분무기가 액체 용매를 다른 챔버로 들어가게 하고, 고체 조성물을 용해하거나, 2개의 액체가 혼합되도록 하는 경우일 수 있다. 용해 또는 혼합 공정은 용기를 셰이킹함으로써 향상될 수 있다. 따라서, 흡입을 위한 최종 액체 조성물이 수득되고, 액체는 팩이 어떻게 유지되는 가에 따라 채널 또는 파괴가능한 배리어에 의해 연결된 팩의 챔버 중 어느 하나 또는 양쪽에 존재한다.
고체 조성물 그 자체는 약물의 생리화학적 특성, 요구되는 용해 속도, 비용 고려 및 다른 범주에 따라 상이한 다양한 타입의 투약 제형으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고체 조성물은 단일 단위이다. 이것은 약물의 단일 단위는 단일의 물리적으로 형상화된 고체 제형 또는 성형품으로 이루어진다는 점을 암시한다. 다시 말해, 단위가 응집성이 없는 다중 단위 투약 제형과 반대로 고체 조성물은 응집성이다.
고체 조성물의 투약 제형으로 사용될 수 있는 단일 단위의 예는 압축 정제(compressed tablet), 필름상 단위, 호일상 단위, 웨이퍼, 동결건조된 매트릭스 단위 등과 같은 정제를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 고체 조성물은 고다공성 동결건조된 제형이다. 웨이퍼 또는 동결건조된 정제로도 불리는 이러한 동결건조물은 활성 화합물이 신속하게 용해되도록 하는 이들의 신속 분해에 특히 유용하다.
다른 한편으로, 몇몇 응용을 위해 고체 조성물은 상술한 바와 같이 다중 단위 투약 제형으로 형성될 수도 있다. 중합 단위의 예는 분말, 알갱이, 미소입자, 펠릿, 비드, 동결건조된 분말 등일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 고체 조성물은 동결건조된 분말이다. 이러한 분산된 동결건조 시스템은 다수의 분말 입자를 포함하고, 분말의 형성에 사용된 동결건조 공정에 의해 각 입자는 불규칙하고 다공성인 미세구조물을 가지고, 이를 통해 분말은 매우 신속하게 물을 흡수하고 빠르게 용해될 수 있다.
신속하게 약물을 용해시킬 수 있는 또 다른 타입의 다중미립자 시스템은, 약물이 별도의 입자의 외부 표면에 위치하도록 약물로 코팅된 수용성 부형제로 이루어진 분말, 알갱이, 펠릿이다. 이러한 타입의 시스템에 있어서, 수용성 저분자량 부형제는 이러한 코팅된 입자의 코어(core)를 준비하는 데 유용하고, 수용성 저분자량 부형제는 후속 공정에서 바람직하게는 바인더, 동공 형성제, 사카라이드, 슈가 알코올, 필름 형성 중합체, 가소제, 또는 약학적 코팅 조성물에 사용되는 다른 부형제, 및 약물을 포함하는 코팅 조성물로 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 고체 조성물은 불용성 물질로 이루어진 다중 단위 상에 코팅된 코팅층과 유사하다. 불용성 단위의 예는 유리, 중합체, 금속, 및 광물염으로 이루어진 비드를 포함한다. 또한, 요구되는 효과는 주로 코팅층의 신속한 분해 및 빠른 약물 용해이고, 이는 특히 높은 표면 대 체적비를 가지는 물리적 제제 내에 고체 조성물을 제공함으로써 달성된다. 통상적으로, 약물 및 수용성 저분자량 부형제뿐만 아니라 코팅 조성물은 코팅 용해성 입자로 상기 언급한 것과 같은 1 이상의 부형제 또는 약학적 코팅 조성물에 유용한 것으로 공지된 다른 모든 부형제를 포함한다.
소정의 효과를 달성하기 위해 고체 조성물 내로 1 이상의 수용성 저분자량 부형제를 혼합하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어 일 부형제는 약물 담체 및 희석제 성능용으로 선택될 수 있고, 이에 반해 다른 부형제는 pH를 조정하기 위해 선택될 수 있다. 최종 액체 조성물이 완충될 것이 요구되는 경우 함께 버퍼 시스템을 형성하는 2개의 부형제가 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 분리된-구획 분무기 내에 사용될 액체는 본 명세서에 주된 성분이 물인 액체로 정의된 수성 액체이다. 액체는 물 만으로 이루어질 필요는 없지만, 일 실시예에서 물로 정제된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 액체는 다른 성분 또는 물질, 바람직하게는 다른 액체 성분을 함유하고, 용해된 고체를 함유할 수도 있다. 물 이외의 다른 액체 성분으로 유용할 수 있는 것은 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 및 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 용질로서 고체 화합물을 혼합시키는 이유 중 하나는 이러한 화합물이 최종 액체 조성물 내에서 바람직하지만, 고체 조성물 또는 활성 성분과 같은 이들의 성분과 양립할 수 없기 때문이다.
액체 용매에 대한 또 다른 바람직한 특성은 이것이 멸균된 것이라는 점이다. 수성 액체는 멸균을 보장하는 조치가 없으면 상당한 미생물 오염 및 증식 위험에 직면하기 쉽다. 실질적으로 멸균된 액체를 제공하기 위해 허용가능한 항균제 또는 보존제의 유효량이 혼합되거나 액체가 제공되기 전에 멸균될 수 있고, 공기 밀폐 실을 이용하여 실링할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 액체는 보존제가 제거된 멸균된 액체이고, 적당한 공기-밀폐 용기 내에 제공된다. 그러나, 분무기가 다중 용량의 활성 화합물을 수용하는 또 다른 실시예에 따르면, 액체는 미터-용량 분배기와 같은 다중 용량 용기 내에 공급될 수 있고, 최초 사용 이후 미생물 오염을 방지하는 보존제를 필요로 할 수 있다.
미터 용량 흡입기( MDI )
프로펠런트 구동 흡입기(pMDI)는 각각의 작용시 미터링된 용량의 의약을 방출한다. 이 의약은 할로겐화된 탄화수소와 같은 적당한 프로펠런트 중의 약물 물질의 용액 또는 서스펜션으로 제제화된다. pMDI는 예를 들어 Newman, S. P.,Aerosols and the Lung, Clarke et al., eds., pp. 197-224 (Butterworths, London, England, 1984).에 기재되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, MDI 중의 약물 물질의 입경은 최적으로 선택할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 활성 성분의 입자는 약 50 마이크론 이하의 직경을 가진다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 활성 성분의 입자는 약 10 마이크론 이하의 직경을 가진다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 활성 성분의 입자는 약 1 내지 5 마이크론의 직경을 가진다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 활성 성분의 입자는 약 1 마이크론 이하의 직경을 가진다. 본 발명의 몇몇 유용한 실시예에 있어서, 활성 성분의 입자는 약 2 내지 5 마이크론의 직경을 가진다.
MDI와 함께 사용하기 위한 프로펠런트는 기술분야에서 공지된 임의의 프로펠런트일 수 있다. 프로펠런트의 예는 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 및 디클로로테트라플루오로에탄과 같은 클로로플루오로카본(CFC: ChloroFluoroCarbon), 히드로플루오로알칸(HFA: Hydrofluoroalkane), 및 이산화 탄소를 포함한다. CFC의 사용과 연관된 환경 문제 때문에 CFC 대신 HFA를 사용하는 것이 유용할 수 있다. HFA를 함유하는 의약 에어로졸 제제의 예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 6,585,958; 2,868,691 및 3,014,844호에 기재되어 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 공용매는 프로펠런트와 혼합되어 약물 물질의 용해 또는 서스펜션을 촉진한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 프로펠런트 및 활성 성분은 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 4,534,345호에 기재된 바와 같은 분리 용기에 수용된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 본 명세서에 사용된 MDI는 레버(lever), 버튼 또는 다른 작동기를 누르는 환자에 의해 작동된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 에어로졸의 방출은 각각 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 6,672,304; 5,404,871; 5,347,998; 5,284,133; 5,217,004; 5,119,806; 5,060,643; 4,664,107; 4,648,393; 3,789,843; 3,732,864; 3,636,949; 3,598,294; 3,565,070; 3,456,646; 3,456,645; 및 3,456,644호에 기재된 바와 같이 초기에 약물 단위를 껴안고 있다가 이후 환자가 흡입하기 시작하면 활성 화합물 에어로졸이 방출되도록 호흡 활성화된다. 이러한 시스템은 보다 많은 활성 화합물이 환자의 폐 내부로 들어가게 한다. 환자가 적당한 투약 용량의 활성 성분을 얻도록 도와주는 또 다른 메커니즘은 양자 모두 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 4,470,412 및 5,385,140호에 기재된 바와 같이 환자가 약물을 흡입하는 1 이상의 호흡을 이용하도록 하는 밸브 메커니즘을 포함한다.
기술분야에서 공지되고 본 명세서에 사용하기에 적합한 MDI의 추가 예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 6,435,177; 6,585,958; 5,642,730; 6,223,746; 4,955,371; 5,404,871; 5,364,838; 및 6,523,536호에 기재된 것을 포함한다.
건조 분말 흡입기( DPI )
건조 분말 흡입기에는 2가지 주된 디자인이 있다. 하나의 디자인은 약물용 저장기(reservoir)가 장치 내부에 위치하는 미터링 장치로서, 환자는 흡입 챔버 내에 일 용량의 약물을 첨가한다. 다른 하나의 디자인은 분리 용기 내에서 각각의 개별 용량이 제조된 팩토리 미터링된 장치(factory-metered device) 이다. 양 시스템은 약 1 내지 5 ㎛의 중량평균지름의 소형 입자의 약물 제제에 의존하고, 통상 보다 큰 부형제 입자(통상 직경이 100 ㎛인 락토오즈 입자)와의 공-제제를 포함한다. 약물 분말은 (장치 미터링 또는 팩토리-미터링 투약 용량의 파괴 중 어느 하나에 의해) 흡입 챔버 내부에 위치하고, 환자의 흡기성 유속은 분말이 장치 밖으로 나와 경구 동공 내부로 들어가도록 촉진한다. 분말 경로의 비-라미나(non-laminar) 유속 특성은 부형제-약물이 분해되도록 하고, 소형 약물 입자가 폐 내 깊숙한 곳에 증착되는 반면, 대형 부형제 입자가 목구멍의 후방에 충돌되도록 한다.
액상 분무 및 MDI에 의해, 플루오로퀴놀론 항균제 에어로졸 제제의 입경은 최적화될 수 있다. 입경이 약 5 ㎛ MMAD 이상인 경우 상기 입자가 상부 기도에 증착된다. 에어로졸의 입경이 약 1 ㎛보다 작은 경우 이것이 폐포 내부로 전달되고 전신 혈액 순환으로 전달될 수 있다.
제한되지 않는 예로, 건조 분말 흡입기에서, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 약 1 내지 약 5 mL의 투여 용액으로부터 약 7 내지 약 700 mg, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 mL 중에 14 내지 350 mg, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5 mL 중에 28 내지 280 mg이 전달되는 투약 용량으로 제조되고, MMAD 입경은 약 2 내지 5 ㎛으로 생성된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제를 분배하기 위해 건조 분말 흡입기(DPI)가 사용된다. DPI는 미소 건조 분말 제형 중에 약물 물질을 함유한다. 통상적으로 환자에 의한 흡입은 건조 입자가 환자의 폐 내부로 인입된 에어로졸 연무를 형성하게 한다. 미소 건조 약물 입자는 기술분야에서 공지된 임의의 수법에 의해 생성될 수 있다. 몇몇 잘 알려진 수법은 제트 밀 또는 다른 분쇄 장치의 사용, 포화 또는 과포화 용액으로부터의 침전, 스프레이 건조, 생체 내 미세화(Hovione), 또는 초임계 유체 방법을 사용하는 것을 포함한다. 통상적인 분말 제제는 구형 펠릿 또는 접착제 혼합물을 포함한다. 접착제 혼합물에 있어서, 약물 입자는 직경이 약 50 내지 100 마이크론인 락토오즈 모노하이드레이트와 같은 보다 큰 담체 입자에 부착된다. 보다 큰 담체 입자는 담체/약물 응집체에 공기역학적 힘을 증가시켜 에어로졸 형성을 향상시킨다. 난류 및/또는 기계적 장치는 응집체를 이들의 구성 부분으로 파괴한다. 보다 큰 담체 입자가 입 또는 목구멍에 증착되는 동안 보다 작은 약물 입자는 폐로 인입된다. 접착제 혼합물의 몇몇 예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 5,478,578호 PCT 공보 제 WO 95/11666, WO 87/05213, WO 96/23485, 및 WO 97/03649호에 기재되어 있다. 추가 부형제도 약물물질과 함께 포함될 수 있다.
DPI에는 통상적으로 3가지 타입이 있는 바, 이들 모두는 본 명세서에 기재된 플루오로퀴놀론 항균제와 함께 사용될 수 있다. 단일 용량 DPI에 있어서, 약물 물질/부형제의 1 용량을 함유하는 캡슐은 흡입기 내에 적재된다. 작동시, 캡슐이 갈라지고, 건조 분말 흡입기를 이용하여 건조 분말이 분산되고 흡입되도록 한다. 추가의 용량을 분산하기 위해 사용된 캡슐을 제거하고 추가의 캡슐을 적재한다. 단일 용량 DPI의 예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 3,807,400; 3,906,950; 3,991,761; 및 4,013,075호에 기재되어 있다. 중복 단위 용량 DPI에 있어서, 복수의 단일 용량 구획을 함유하는 패키지가 제공된다. 예를 들어, 패키지는 각 블리스터 구획이 1 용량을 함유하는 블리스터 팩을 포함할 수 있다. 각 용량은 블리스터 구획이 갈라지면서 분배될 수 있다. 패키지 중의 구획의 임의의 몇몇 배열이 이용될 수 있다. 예를 들어 회전 또는 스트립 배치가 일반적이다. 중복 단위 용량 DPI의 예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 EPO 특허출원 공개 제 0211595A2, 0455463A1, 및 0467172Al에 기재되어 있다. 중복 용량 DPI에 있어서, 건조 분말의 단일 저장기가 사용된다. 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 5,829,434; 5,437,270; 2,587,215; 5,113,855; 5,840,279; 4,688,218; 4,667,668; 5,033,463; 및 4,805,811호, 및 PCT 공개공보 제 WO 92/09322호에 기재된 바와 같이, 저장기로부터 에어로졸화 및 흡입될 단일 용량의 양을 측정하는 메커니즘이 제공된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, DPI의 작동을 촉진하기 위해 환자의 흡입에 추가하거나 환자의 흡입 대신 보조 에너지가 제공될 수 있다. 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 3,906,950; 5,113,855; 5,388,572; 6,029,662호 및 PCT 공개공보 제 WO 93/12831, WO 90/07351, 및 WO 99/62495호에 기재된 바와 같이, 예를 들어 분말 탈-응집화에 도움을 주기 위해 압축 공기가 제공될 수 있다. 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 3,948,264; 3,971,377; 4,147,166; 6,006,747호, 및 PCT 공개공보 제 WO 98/03217호에 기재된 바와 같이 전기적으로 구동되는 압축기(impeller)도 제공될 수 있다. 또 다른 메커니즘은 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 PCT 공개공보 제 WO 90/13327호에 기재된 것과 같은 전기적으로 구동되는 탭핑 피스톤(tapping piston)이다. 다른 DPI는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 5,694,920 및 6,026,809호에 기재된 바와 같은 진동기를 사용할 수 있다. 마지막으로, 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 PCT 공개공보 제 WO 93/24165호에 기재된 바와 같은 스크레이퍼 시스템(scraper system)이 채택될 수 있다.
본 명세서에 사용하기 위한 DPI의 추가예는 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 4,811,731; 5,113,855; 5,840,279; 3,507,277; 3,669,113; 3,635,219; 3,991,761; 4,353,365; 4,889,144, 4,907,538; 5,829,434; 6,681,768; 6,561,186; 5,918,594; 6,003,512; 5,775,320; 5,740,794; 및 6,626,173호에 기재되어 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 4,470,412; 4,790,305; 4,926,852; 5,012,803; 5,040,527; 5,024,467; 5,816,240; 5,027,806; 및 6,026,807호에 기재된 바와 같은 환자에 의해 흡수되는 약물 물질의 양을 증가시키기 위해 본 명세서에 기재된 임의의 흡입기와 함께 스페이서 또는 챔버가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스페이서는 에어로졸 생성 시간으로부터 이 에어로졸이 환자의 입으로 들어가는 시간을 지연시킬 수 있다. 이러한 지연은 환자의 흡입과 에어로졸 생성 사이의 동기화를 향상시킬 수 있다. 전부 본 명세서에 그 전체로서 참조 인용된 미국 특허 제 4,809,692; 4,832,015; 5,012,804; 5,427,089; 5,645,049; 및 5,988,160호에 기재된 바와 같이, 전통적인 마우스피스(mouthpiece)를 사용하는 데 어려움이 있는 유아 또는 다른 환자를 위해 마스크가 통합될 수 있다.
건조 분말의 탈응집 및 에어로졸화를 포함하는 건조 분말 흡입기(DPI)는 약물 투약 용량을 전달하는 단위를 통해 인입된 흡입 공기(inspired air)의 분출에 대개 의존한다. 이러한 장치는 예를 들어, 흡입 단계 및 주입 단계를 가지는 공기압 분말 이젝터(ejector)와 관련된 미국 특허 제 4,807,814호, 축성 공기 유체 튜브를 가지는 핸드 헬드(hand-held) 분말 분산기가 기재된 SU 628930(요약), 벤튜리 제한의 축성 공기 유입 튜브 업스트림(upstream)을 가지는 벤튜리 이덕터(venturi eductor)가 기재된 Fox et al., Powder and Bulk Engineering, 33-36 페이지 (1988년 3월), 접을 수 있는 팽창 챔버를 가지는 핸드 헬드 분말 분산기가 기재된 EP 347 779, 및 약물용 건조 분말 전달 장치와 관련된 미국 특허 제 5,785,049호에 기재되어 있다.
용액/분산 제제
본 발명의 일 실시예에 있어서, 용해성 또는 나노미립자 약물 입자를 함유하는 수성 제제가 제공된다. 수성 에어로졸 제제의 경우, 약물은 약 1 mg/mL 내지 약 700 mg/mL의 농도로 존재할 수 있다. 이러한 제제는 매우 짧은 시간 기간 동안 대량의 약물 물질을 폐로 전달되도록 하는 추가의 장점을 가진 보다 농축된 에어로졸 제제와 함께 사용되어 폐의 적절한 영역에 효과적인 전달을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제제는 최적화되어 양호하게 내성화된 제제(well tolerated formulation)를 제공한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 양호한 테이스트, 약 5.5 내지 약 7의 pH, 약 200 내지 약 1250mOsmol/kg의 삼투질 농도, 30 내지 약 300 mM의 투과물질 이온 농도를 가지도록 제제화된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 에어로졸 제제의 제조를 위해 사용된 용액 또는 희석제는 약 4.5 내지 약 7.5, 바람직하게는 약 5.5 내지 약 7.0의 pH 범위를 가지는 에어로졸 제제의 제조를 위해 사용될 수 있다. 이 pH 범위는 내성 능력을 향상시킨다. 에어로졸이 산성 또는 염기성인 경우, 이는 기관지 경련 및 기침을 유발할 수 있다. 안전한 범위의 pH는 상대적이고, 몇몇 환자는 중간 정도의 산성 에어로졸을 인내할 수 있는 반면, 다른 환자들은 기관지 경련을 일으킬 수 있다. pH가 약 4.5 미만인 모든 에어로졸은 통상적으로 기관지 경련을 유발한다. pH가 약 4.5 내지 약 5.5인 에어로졸은 경우에 따라 기관지 경련을 유발한다. pH가 약 7.5 초과인 모든 에어로졸은, 신체 조직이 일반적으로 알칼리성 에어로졸을 완화할 수 없으므로 낮은 내성을 가진다. pH가 약 4.5 미만 및 약 7.5 이상으로 조절된 에어로졸은 극심한 기관지 경련 기침 및 염증 반응을 수반하는 폐의 자극을 유발한다. 환자의 기관지 경련, 기침 또는 염증을 회피하기 위해서뿐만 아니라 이러한 이유를 위해 에어로졸 제제를 위한 최적 pH는 약 5.5 내지 약 7.0으로 측정되었다. 결과적으로 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 기재한 용도를 위한 에어로졸 제제는 약 4.5 내지 약 7.5의 pH, 바람직하게는 약 5.5 내지 약 7.5의 pH로 조절될 수 있다. 가장 바람직한 pH 범위는 약 5.5 내지 약 7.5이다.
제한되지 않는 예로, 조성물은 완충제 또는 pH 조절제, 유기산 또는 염기로부터 제조된 일반적인 염을 포함할 수도 있다. 대표적인 완충제는 시트르산, 아스코브산, 글루콘산(gluconic acid), 카본산(carbonic acid), 타르타르산, 숙신산, 아세트산의 유기산 염, 또는 프탈산(phthalic acid), 트리스(Tris), 트로메타민(tromethamine), 히드로염화물, 또는 포스페이트 완충액을 포함한다.
많은 환자들은 쓴 감각, 짠 감각, 단 감각, 금속 감각을 포함하는 다양한 화학적 테이스트에 민감도를 증가시켰다. 양호한 내성을 가지는 약물 생성물을 생성하기 위해, 제한되지 않는 예로, 테이스트 마스부 부형제, 조절된 삼투질 농도, 및 감미제의 첨가를 통해 테이스트 마스킹이 달성될 수 있다.
많은 환자들이 다양한 화학 약제에 대한 증가된 민감도를 가지고, 기관지 경련성(bronchospastic), 천식성(asthmatic) 발병률 또는 다른 기침 발병률이 높을 수 있다. 이들의 기도는 저삼투압(hypotonic) 또는 고삼투압(hypertonic) 조건 및 산성 또는 알칼리성 조건에 특히 민감하고, 염화물과 같은 임의의 투과이온(permeant ion)의 존재에 민감하다. 이들 조건의 불균형 또는 특정 값 이상의 염화물의 존재는 기관지 경련 발생 또는 염증 발생 및/또는 흡입성 제제를 이용한 치료를 크게 손상시키는 기침을 야기한다. 이들 조건들 모두는 에어로졸화된 약물을 경기관지 공간(endobronchial space) 내부로 효과적으로 전달하는 것을 방지한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제의 수용액의 삼투질농도는 부형제를 제공함에 의해 조정된다. 몇몇 경우에 있어서, 특정 염화물 또는 또 다른 음이온의 양은 에어로졸화된 항생제를 성공적이고 효과적으로 전달하는 데 요구된다. 그러나, 이러한 양들은 제공된 양보다 적고 통상적으로 다른 화합물의 에어로졸을 위해 사용된다는 점이 밝혀졌다.
기관지 경련 또는 기침 반사는 에어로졸화를 위한 희석제의 동일한 삼투질 농도에 반응하지 않는다. 그러나, 이들은 희석제의 삼투질 농도가 특정 범위에 있는 경우 충분히 조절되고/조절되거나 억제될 수 있다. 안정하고 내성 있는 요법 화합물의 에어로졸화를 위한 바람직한 용액은 총 삼투질 농도가 약 200 내지 1250 mOsmol/kg이고, 염화물 농도 범위가 30 내지 300 mM, 바람직하게는 50 내지 150 mM이다. 이 삼투질 농도는 기관지 경련을 조절하고, 투과물질 음이온으로서의 염화물 농도는 기침을 조절한다. 이들이 모두 투과물질 이온이기 때문에 브롬 또는 요오드 음이온은 염화물로 치환될 수 있다. 또한, 바이카보네이트는 염화물 이온으로 치환될 수 있다.
제한되지 않는 예로, 에어로졸 플루오로퀴놀론 항균제를 위한 제제는 약 1 내지 5mL의 희석 염수(1/10 내지 1/1의 보통 염수) 당 플루오로퀴놀론 항균제 약 7 내지 700 mg, 바람직하게는 약 14 내지 약 300 mg, 가장 바람직하게느 약 28 내지 약 280 mg을 포함할 수 있다. 도한, 레보플록사신 용액의 농도는 약 25 mg/mL 이상, 약 35 mg/mL 이상, 바람직하게는 약 40 mg/mL 이상이고, 50 mg/mL 이상과 같거나 더 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 용액 삼투질 농도는 약 100 내지 약 600 mOsmol/kg이다. 다양한 다른 실시예에 있어서, 용액 삼투질 농도는 약 200 내지 약 1250 mOsmol/kg이고, 약 250 내지 약 1050 mOsmol/kg이고, 약 350 내지 약 750 mOsmol/kg일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투과물질 이온 농도는 약 25 mM 내지 약 400 mM이다. 다양한 다른 실시예에 있어서, 투과이온(permeant ion) 농도는 약 30 mM 내지 약 300 mM, 약 40 mM 내지 약 200 mM, 약 50 mM 내지 약 150 mM일 수 있다.
고체 입자 제제
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 고체 약물 나노입자는 건조 에어로졸을 발생시키는 데 사용하거나 또는 액체 서스펜션 중의 나노입자를 발생시키기 위해 제공된다. 나노미립자를 약물을 포함하는 분말은 응집된 약물 나노입자로 이루어진 건조 분말을 형성하기 위한 표면 개질제 및 나노미립자 약물의 스프레이 건조 수성 분산에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 응집물은 깊은 폐 전달에 적합한 약 1 내지 2 마이크론의 크기를 가질 수 있다. 응집물 입자 크기는 스프레이 건조 분산 중에 약물 농도를 증가시키거나 스프레이 건조기에 의해 생성된 방울 크기를 증가시킴에 의해 코 점막 또는 상부 기관지 영역과 같은 타겟 대체 전달 영역으로 증가할 수 있다.
또한, 약물 및 표면 개질제의 수성 분산은 스프레이 건조된 경우 호흡성 희석 입자를 형성하는 락토오즈 또는 만니톨과 같은 용해된 희석제를 함유할 수 있고, 각각 적어도 하나의 임베딩된(embedded) 약물 나노입자 및 표면 개질제를 함유한다. 임베딩된 약물을 함유하는 희석제 입자는 깊은 폐 전달에 적합한 약 1 내지 2 마이크론의 입자 크기를 가진다. 또한, 희석제 입자 크기는 스프레이 건조 이전에 수성 분산 중에 용해된 희석제의 농도를 증가시키거나 스프레이 건조기에 의해 발생된 방울 크기를 증가시킴에 의해 상부 기관지 영역 또는 코 점막과 같은 타겟 대체 전달 영역까지 증가될 수 있다.
스프레이-건조된 분말은 단독 또는 동결 건조된 나노미립자 분말과 조합되어 DPI 또는 pMDI에서 사용될 수 있다. 또한, 약물 나노입자를 함유하는 스프레이 건조 분말은 재구성될 수 있고, 제트 분무기 또는 초음파 분무기에 사용되어 각 방울이 적어도 하나의 약물 나노입자를 함유하는 호흡성 방울 크기를 가지는 수성 분산을 발생시킬 수 있다. 농축된 나노미립자 분산은 본 발명의 이러한 태양으로도 사용될 수 있다.
나노미립자 약물 분산도 동결 건조되어 코 또는 폐 전달에 적합한 분말을 수득할 수 있다. 이러한 분말은 표면 개질제를 가지는 응집된 나노미립자 약물 입자를 함유할 수 있다. 이러한 응집물은 예를 들어 약 2 내지 5 마이크론 MMAD의 호흡성 범위 내의 크기를 가질 수 있다.
적합한 입자 크기의 동결 건조된 분말은 락토오즈 또는 만니톨과 같은 용해된 희석제를 추가로 함유하는 약물 및 표면 개질제의 수성 분산을 동결 건조함으로써 수득할 수도 있다. 이러한 경우 동결 건조된 분말은 각각 적어도 하나의 임베딩된 약물 나노 입자를 함유하는 희석제의 호흡성 입자로 구성된다.
동결 건조된 분말은 DPI 또는 pMDI로 사용될 수 있고, 단독 또는 스프레이 건조된 나노미립자 분말과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 약물 나노입자를 함유하는 동결 건조된 분말은 재구성될 수 있고, 제트 분무기 또는 초음파 분무기 중 어느 하나에 사용되어 각 방울이 적어도 하나의 약물 나노입자를 함유하는 호흡성 방울 크기를 가지는 수성 분산을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 나노미립자 약물 입자 및 표면 개질제를 포함하는 프로펠런트계 시스템을 위한 공정 및 조성물과 연관된다. 이러한 제제는 주위 압력 또는 고압력 조건 하에서 액상 프로펠런트 중의 표면 개질제 및 굵은 약물 물질을 습식 밀링(wet millimg)함으로써 제조할 수 있다. 또한 약물 나노 입자를 함유하는 건조 분말은 약물 나노 입자의 수성 분산 및 종래의 pMDI에 사용하기 위해 적합한 프로펠런트 내부로 분산된 결과 분말을 동결 건조 또는 스프레이 건조함에 의해 제조할 수 있다. 이러한 나노미립자 pMDI 제제는 코 또는 폐 전달을 위해 사용될 수 있다. 폐 전달을 위해, 이러한 제제는 이러한 방법으로부터 이용가능한 작은 입자 크기(예, 약 1 내지 약 2 마이크론 MMAD) 때문에 깊은 폐 영역으로의 전달을 증가시킬 수 있다. 농축된 에어로졸 제제는 pMDI에도 사용될 수 있다.
또 다른 실시예는 폐 또는 코 전달을 위한 나노미립자 조성물을 함유하는 건조 분말과 연관된다. 분말은 나노미립자 약물 입자의 호흡성 응집물 또는 적어도 하나의 임베딩된 약물 나노입자를 함유하는 희석제의 호흡성 입자로 구성될 수 있다. 나노미립자 약물 입자를 함유하는 분말은 스프레이 건조 또는 동결 건조를 통해 물을 제거함으로써 나노입자의 수성 분산으로부터 제조될 수 있다. 스프레이 건조는 보다 적은 시간을 소모하고 동결건조보다 덜 비싸고, 따라서 더욱 비용 효과적이다. 그러나, 생물학적 약제(biological)와 같은 특정 약물은 건조 분말 제제를 제조하는 데 있어 스프레이 건조보다 동결건조로부터 이득을 얻는다.
건조 분말 에어로졸 전달에 사용되고, 입자 직경이 약 2 내지 5 마이크론 MMAD인 종래의 미세화된 약물 입자는, 이들 분말에서 본질적인 정전 응집력 때문에 종종 미터링하고 적은량으로 분산하기 어렵다. 이러한 어려움은 불완전한 분말 분산 및 최적 다음의(sub-optimal) 폐로의 전달뿐만 아니라 약물 물질의 전달 장치로의 손실을 유발할 수 있다. 많은 약물 화합물, 특히 단백질 및 펩티드는 깊은 폐 전달 및 전신 흡수를 위해 의도된다. 종래에 제조된 건조 분말의 평균 입자 크기가 통상 약 2 내지 약 5 마이크론 범위이기 때문에, 폐포 영역에 실제 도달하는 물질의 분절은 매우 작을 수 있다. 따라서, 미소화된 건조 분말의 폐, 특히 폐포 영역으로의 전달은 분말 자체의 특성 때문에 일반적으로 매우 비효율적이다.
나노미립자를 함유하는 건조 분말 에어로졸은 미소화된 약물 물질과 비교하여 보다 작게 형성될 수 있고, 이에 따라 깊은 폐로 효율적으로 전달하기에 적당하다. 더구나, 나노미립자 약물의 응집물은 형상이 구형이고, 양호한 유동 특성을 가지며, 폐 또는 비강 내에 투여된 조성물의 증착 및 용량 미터링에 도움을 준다.
건조 나노미립자 조성물은 DPI 및 pMDI 모두에 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 "건조"는 물을 약 5% 이하로 가지는 조성물을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광 산란 방법으로 측정하였을 때, 유효 평균 입경이 약 1000 nm 이하, 보다 바람직하게는 약 400 nm 이하, 보다 바람직하게는 약 300 nm 이하, 보다 바람직하게는 약 250 nm 이하, 보다 바람직하게는 약 200 nm 이하인 나노입자를 함유하는 조성물이 제공된다. 약 1000 nm 이하의 유효 평균 입경은 광산란 수법으로 측정한 경우 약물 입자의 50% 이상이 약 1000 nm 이하의 중량 평균 입경을 가지는 것을 의미한다. 바람직하게는 약물 입자의 70% 이상이 약 1000 nm 이하의 중량 평균 입경, 보다 바람직하게는 약물 입자의 90% 이상이 약 1000 nm 이하의 중량 평균 입경, 보다 더 바람직하게는 약물 입자의 95% 이상이 약 1000 nm 이하의 중량 평균 입경을 가진다.
수성 에어로졸 제제의 경우, 나노미립자 약제는 약 5.0 mg/mL 내지 약 700 mg/mL의 농도로 존재할 수 있다. 건조 분말 에어로졸 제제의 경우, 나노미립자 약제는 소정의 약물 투약 용량에 따라 약 5.0 mg/g 내지 약 1000 mg/g의 농도로 존재할 수 있다. 수성 에어로졸 제제의 경우 약 5.0 mg/mL 내지 약 700 mg/mL, 및 건조 분말 에어로졸 제제의 경우 약 5.0 mg/g 내지 약 1000 mg/g의 농도인 나노미립자 약물을 함유하는 것을 정의된 농축 나노미립자 에어로졸이 특별히 제공된다. 이러한 제제는 짧은 투여 시간, 즉 종래의 폐 흡입 요법에서 확인되는 최대 4 내지 20분의 투여 시간에 비해 용량 당 약 3 내지 15초 이하의 시간 동안 폐 또는 비강의 적합한 영역에 효과적인 전달을 제공한다.
에어로졸 투여를 위한 나노미립자 약물 조성물은 예를 들어 (1) 그라인딩(grinding) 또는 침전에 의해 수득되는 나노미립자 약물의 분산을 분산시킴에 의해, (2) 나노미립자 약물 및 표면 개질제의 응집물의 건조 분말을 에어로졸화함에 의해(에어로졸화된 조성물은 추가로 희석제를 함유할 수 있음), 또는 (3) 비-수성 프로펠런트 중의 약물 응집물 또는 나노미립자 약물의 서스펜션을 에어로졸화함에 의해 형성될 수 있다. 추가로 희석제를 함유할 수 있는 표면 개질제 및 나노미립자 약물의 응집물은 비 압축 또는 압축 비수성 시스템으로 형성될 수 있다. 농축 에어로졸 제제는 이러한 방법을 통하여 형성될 수 있다.
나노미립자를 수득하기 위한 수성 약물의 밀링(milling)은, 액상 분산매 중에 약물 입자를 분산시키고, 그라인딩 미디어(media)의 존재하에 기계적 수단을 적용하여 약물의 입자 크기를 소정의 유효 평균 입경으로 감소시킴에 의해 수행할 수 있다. 입자는 1 이상의 표면 개질제의 존재하에 크기가 감소할 수 있다. 또한, 입자는 마찰(attrition)이후 1 이상의 표면 개질제와 함께 접촉할 수 있다. 희석제와 같은 다른 화합물은 크기 감소 공정 중에 약물/표면 개질제 조성물에 첨가할 수 있다. 분산은 연속식 모드 또는 배치(batch) 모드로 제조될 수 있다.
나노미립자 분산을 형성하는 또 다른 방법은 미소침전에 의해서 수행된다. 이 방법은, 1 이상의 표면 개질제, 및 용해된 중금속 불순물 또는 모든 미량의 독성 용매가 제거된 1 이상의 콜로이드 안정성 향상 표면 활성화제 및 1 이상의 표면 개질제의 존재하에 약물의 안정한 분산을 준비하는 방법이다. 이러한 방법은, 예를 들어, (1) 혼합하면서 적합한 용매 중에 약물을 용해시키고, (2) 혼합하면서 (1) 단계로부터 제제를 1 이상의 표면 개질제를 포함하는 용액에 첨가하여 정화된(clear) 용액을 형성하고, (3) 적합한 비용매를 사용하여, 혼합하면서 (2) 단계로부터 제제를 침전시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 형성된 염이 존재하는 경우 종래의 수단에 의한 분산제의 농축, 여과투석(diafiltration) 및 투석(dialysis)에 의해 모든 형성된 염을 후속 제거할 수 있다. 결과나노미립자 약물 분산은 액상 분무기에 사용되거나 가공되어 DPI 또는 pMDI에 사용하기 위한 건조 분말을 형성할 수 있다.
비수성, 비압축 밀링 시스템에 있어서, 실온에서 약 1 atm 또는 그 미만의 증기압을 가지고, 약물 물질이 필연적으로 불용성인 비수성 액체가 습식 밀링 매질로 사용되어 나노미립자 약물 조성물을 형성할 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 약물 및 표면 개질제의 슬러리는 비수성 매질에서 밀링되어 나노미립자 약물 입자를 생성한다. 적합한 비수성 매질의 예는 에탄올, 트리클로로모노플루오로메탄(CFC-11), 및 디클로로테트라플루오로에탄(CFC-114)을 포함한다. CFC-114는 증발을 회피하기 위해 보다 제어된 조겅을 요구하지만 CFC-11을 사용하는 장점은 한계 냉각 실온까지도 핸들링될 수 있다는 점이다. 밀링을 완료한 후 액상 매질은 진공 또는 가열 하에 제거되고 회수되어 건조 나노미립자 조성물을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 건조 조성물은 적합한 용기 내로 충전될 수 있고, 최종 프로펠런트로 채워질 수 있다. 이상적으로 염소화 탄화수소를 함유하지 않는 예시적 최종 생성물 프로펠런트는 HFA-134a(테트라플루오로에탄) 및 HFA-227(헵타플루오로프로판)을 포함한다. 환경적 이유로 비염소화 프로펠런트가 바람직할 수 있지만, 본 발명의 일 태양에서는 염소화 프로펠런트도 사용할 수 있다.
비수성, 압축 밀링 시스템이 있어서, 실온에서 1 atm 보다 매우 큰 증기압을 가지는 비수성 액상 매질이 밀링 공정에 사용되어 나노미립자 약물 조성물을 형성할 수 있다. 밀링 매질이 적합한 할로겐화 탄화수소 프로펠런트인 경우, 결과 분산제는 적합한 pMDI 용기 내로 직접 충전될 수 있다. 또한, 밀링 매질은 진공 또는 가열 하에 제거되고 회수되어 건조 나노미립자 조성물을 수득할 수 있다. 이어서 이 조성물은 적합한 용기에 충전되고 pMDI 내에서 사용하기 위해 적합한 프로펠런트로 채워질 수 있다.
스프레이 건조는 액상 매질 중의 약물의 입경 감소 이후 나노미립자 약물 입자를 함유하는 분말을 수득하는 데 사용된다. 일반적으로, 액상 매질이 실온에서 약 1 atm 이하의 증기압을 가지는 경우 스프레이 건조가 사용될 수 있다. 스프레이 건조기는 액체 증발 및 건조 분말 수집을 가능하게 하는 장치이다. 용액 또는 서스펜션의 액체 샘플이 스프레이 노즐로 공급된다. 상기 노즐은 직경이 약 20 내지 약 100 ㎛의 범위인 샘플의 방울로서, 이후에 담체 가스에 의해 건조 챔버 내부로 이송되는 방울을 생성한다. 담체 가스 온도는 통상 약 80 내지 약 200℃이다. 방울은 신속 액체 증발하게 하여, 이후에 사이클론 장비 하부의 특수 저장기 내에 수집된 건조 입자를 남긴다.
액체 샘플이 표면 개질제 및 나노입자의 수성 분산제로 이루어진 경우, 수집된 생성물은 나노미립자 약물 입자의 구형 응집물로 이루어질 수 있다. 액체 샘플이 불활성 희석제 물질(예, 락토오즈 또는 만니톨)이 용해되는 나노입자의 수성 분산제로 이루어질 수 있고, 수집된 생성물은 임베딩된 나노미립자 약물 입자를 함유하는 희석제 입자(예, 락토오즈 또는 만니톨)로 이루어질 수 있다. 수집된 생성물의 최종 크기는 조절될 수 있고, 스프레이 건조기 노즐에 의해 생성된 방울 크기뿐만 아니라 액체 샘플 중의 희석제 및/또는 나노미립자 약물의 농도에 의존할 수 있다. 수집된 생성물은 폐 또는 코 전달을 위한 종래의 DPI로 사용될 수 있고, pMDI에 사용하기 위한 프로펠런트 중에 분산될 수 있거나, 입자는 분무기에 사용하기 위한 물로 재구성될 수 있다.
몇몇 경우 스프레이 건조된 물질로 불활성 담체를 첨가하여 최종 생성물의 미터링 특성을 향상시키는 것이 바람직할 수 있다. 이들은 특히 스프레이 건조된 분말이 매우 작은(5 ㎛ 이하) 경우이거나, 목적하는 용량이 극히 작은 경우 일 수 있으며, 이에 의해 용량 미터링이 어려워진다. 일반적으로 (벌크제로도 공지된) 이러한 담체 입자는 너무 커서 폐로 전달되기 어렵고, 단순히 입 및 목과 충돌하고 삼켜져니다. 이러한 담체는 일반적으로 락토오즈, 만니톨, 또는 트레할로오즈(trehalose)와 같은 당으로 이루어진다. 폴리사카라이드 및 셀룰로오스 화합물(cellulosics)를 포함하는 다른 불활성 물질은 담체로서도 유용할 수 있다.
종래의 DPI에 사용된 나노미립자 약물 입자를 함유하는 스프레이 건조된 분말은 pMDI에 사용하기 위한 프로펠런트에 분산되거나 분무기와 함께 사용하기 위한 액상 매질 중에 재구성될 수 있다.
낮은 녹는점(예, 약 70 내지 약 150℃)을 가지는 화합물 또는 예컨대, 생물학적 약제 같이, 열에 의해 변성되거나 불안정해지는 화합물의 경우, 건조 분말 나노입자 의약 조성물을 얻는데 승화가 증발보다 선호된다. 이는 승화의 경우 스프레이-건조와 관계된 고온 처리를 피할 수 있기 때문이다. 게다가, 냉각 건조 또는 동결 건조라고 지칭되는 승화는 약물 화합물 특히, 생물학적 생성물의 보존 안정성(shelf stability)을 증가시킬 수 있다. 동결 건조된 입자들은 또한 다시 액상으로 만들어 분무기에서 사용될 수 있다. 동결 건조된 나노미립자의 약물 입자들의 응집체는 비강 또는 폐 전달용 DPI와 pMDI에서 단독으로 사용되거나, 건조 분말 중간체(intermediate)와 함께 혼합될 수 있다.
승화는 생성물을 동결하고, 샘플을 고진공 조건에서 처리하는 것을 포함한다. 이는 형성된 얼음이 고상에서 기상으로 바로 변화도록 한다. 이러한 처리는 매우 효율적이므로, 스프레이-건조보다 더 높은 수율을 제공한다. 동결 건조된 결과 생성물은 약물과 표면 개질제를 포함한다. 약물은 일반적으로 응집된 상태로 존재하며, DPI 또는 pMDI에서 사용되거나, 희석제(락토오즈, 만니톨 등)와 함께 사용되거나, (비강 또는 폐) 흡입제용으로 단독으로 사용되거나, 분무기에서 사용을 위하여 재구성될 수 있다.
리포좀 조성물
몇몇 실시예에서, 여기서 개시되는 플루오르퀴놀론 항균제는 리포좀 입자로 제제화될 수 있으며, 이는 흡입 전달용으로 에어로졸화될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 지질은 중성 지질 및 대전된 지질을 포함하는 다양한 지질 중 하나일 수 있다. 바람직한 특성을 가지는 담체 시스템은 지질, 약물 표적화 그룹 및 순환제의 적절한 결합으로 제조될 수 있다. 또한, 여기서 제공되는 조성물은 리포좀 또는 지질 입자, 바람직하게는 지질 입자의 제형에 있을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 것처럼, "지질 입자"는 핵산을 감싸고 수성 내부(aqueous interior)가 거의 없거나 또는 없는 지질 이중층 담체를 지칭한다. 더욱 구체적으로, 핵산 상의 음전하와 이온 결합 또는 이온 쌍(예, 플라스미드 포스포디에스테르 골격)을 형성하는 양이온 지질을 포함하는 자가-정렬된 지질 이중층을 설명하는 데 사용된다. 내부층은 또한 중성 또는 융합(fusogenic) 지질을 포함할 수 있으며, 일부 실시예에서는 음으로 대전된 지질을 포함할 수 있다. 입자의 외부층은 일반적으로 내부층의 소수성 꼬리와 꼬리-꼬리(tail-to-tail) 형태(리포좀에서와 같이)로 배열되는 지질 혼합물을 포함할 수 있다. 외부층의 지질 상에 극성 머리부(head group)는 입자의 외부 표면을 형성할 수 있다.
리포좀 생리 활성제는 지속적인 요법 효과 또는 덜 빈번한 투여가 가능하도록 하는 낮은 독성 및 향상된 요법지수(therapeutic index)를 가지도록 설계될 수 있다. 리포좀은 원하는 의약품을 트랩하는 이중층으로 구성된다. 이는 다른 층들의 지질 내 또는 층들 사이의 수성 공간 내에 트랩된 의약품을 가지는 동심 이중층의 다중층 소낭(multilamellar vesicle)으로 배치될 수 있다.
비제한적 예로, 조성물에서 사용되는 지질은 인지질, 토코페롤, 스테로이드, 지방산, 알부민과 같은 당단백질, 음이온성 지질 및 양이온성 지질을 포함하는 합성, 반합성 또는 자연 발생적 지질일 수 있다. 인지질은 에그 포스파티딜콜린(egg phosphatidylcholine; EPC), 에그 포스파티딜글리세롤(egg phosphatidylglycerol; EPG), 에그 포스파티딜리노시톨(egg phosphatidylinositol; EPI), 에그 포스파티딜세린(egg phosphatidylserine; EPS), 포스파티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamine; EPE) 및 에그 포스파티딕산(egg phosphatidic acid; EPA); 소야(soya) 대응물, 소이 포스파티딜콜린(soy phosphatidylcholine; SPC); SPG, SPS, SPI, SPE 및 SPA; 수소화된(hydrogenated) 에그 및 소야 대응물(예, HEPC, HSPC), 12 내지 26개의 탄소 원자의 사슬을 포함하는 글리세롤의 2 및 3 위치의 지방산과 콜린, 글리세롤, 이노시톨, 세린, 에탄올아민 뿐만 아니라 대응되는 포스파티딕산을 포함하는 글리세롤의 1 위치의 다른 머리부(head group)의 에스테르 결합으로 이루어진 다른 인지질을 포함한다. 이러한 지방산의 사슬은 포화되거나 불포화될 수 있으며, 인지질은 다른 사슬 길이 및 다른 불포화도의 지방산으로 구성될 수 있다. 특히 제제의 조성물은 디팔미토일 포스파티딜콜린(dipalmitoylphosphatidylcholine; DPPC), 디올레오일 포스파티딜콜린(dioleoylphosphatidylcholine; DOPC)와 디올레오일 포스파티딜글리세롤(dioleoylphosphatidylglycerol; DOPG) 뿐만 아니라 자연 발생적 폐 계면활성제(lung surfactant)의 주요 성분을 포함할 수 있다. 다른 예는 디미리스토일포스파티디콜린(dimyristoylphosphatidycholine; DMPC)과 디미리스토일포스파티딜글리세롤(dimyristoylphosphatidylglycerol; DMPG), 디팔미토일포스파티드콜린(dimyristoylphosphatidcholine; DPPC)과 디팔미토일포스파티딜글리세롤(dimyristoylphosphatidylglycerol; DPPG), 디스테아로일포스파티딜콜린(distearoylphosphatidylcholine; DSPC)과 디스테아로일포스파티딜글리세롤(distearoylphosphatidylglycerol; DSPG), 디올레일포스파티딜에탄올아민(dioleylphosphatidylethanolamine; DOPE)과 팔미토일스테아로일포스파티딜콜린(palmitoylstearoylphosphatidylcholine; PSPC)과 팔미토일스테아로일포스파티딜글리세롤(palmitoylstearoylphosphatidylglycerol; PSPG)과 같은 혼합 인지질과, 모노-올레오일-포스파티딜에탄올아민(mono-oleoyl-phosphatidylethanolamine; MOPE)과 같은 싱글 아실화된 인지질을 포함한다.
바람직한 실시예에서, PEG-개질된 지질은 응집 방지제로서 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. PEG-개질된 지질의 사용은 리포좀 또는 지질 담체의 표면 상에 벌크 PEG 그룹을 배치하고 담체의 외부에 DNA의 결합을 방지한다(이에 의해 지질 담체의 응집과 교차 결합을 억제한다). PEG-세라미드의 사용은 종종 선호되며 멤브레인 이중층의 안정화와 순환 체류시간의 연장의 추가적인 효과를 가진다. 또한 PEG-세라미드는 지질 이중층 내에 PEG-세라미드의 체류시간을 조절하도록 다른 지질 꼬리 길이(tail length)로 제조될 수 있다. 이러한 방법으로 "프로그램 가능한" 방출을 이룰 수 있으며, 이는 지질 담체의 융해를 조절할 수 있다. 예를 들어, 세라미드의 일부에 부착된 C20-아실기를 가지는 PEG-세라미드는 22 시간의 반감기로 지질 이중층 담체에서 방출될 수 있다. C14-및 C8-아실기를 가지는 PEG-세라미드는 각각 10분의 반감기 및 1분 미만의 반감기로 동일한 담체에서 방출될 수 있다. 결과적으로, 지질 꼬리 길이의 선택은 이중층이 알고 있는 속도로 불안정화되는(그리고 이에 의해 융합되는) 조성물을 제공한다. 조금 덜 바람직할지라도, 다른 PEG-지질 또는 지질-폴리옥시에틸렌 콘쥬게이트(conjugate)가 본 발명의 조성물에서 사용될 수 있다. 적절한 PEG-개질된 지질의 예는 PEG-개질된 포스파티딜에탄올아민과 포스파티딕산, PEG-개질된 디아실글리세롤과 디알킬글리세롤, PEG-개질된 디알킬아민과 PEG-개질된 12,2-디아실옥시프로판-3-아민을 포함한다. 더욱 바람직하게 미국특허번호 5,820,873에 개시되는 PEG-세라미드 콘쥬게이트(예, PEG-Cer-Cg, PEG-Cer-Ci4 또는 PEG-Cer-C20)가 참조 인용된다.
본 발명의 조성물은 약 50 nm 내지 약 40 nm 직경의 리포좀 조성물이 제공되도록 제조될 수 있다. 당업자는 캡슐에 넣어지는 부피에 따라 조성물의 크기는 더 크거나 더 작을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 더 큰 부피에서, 크기 분포는 일반적으로 약 80 nm 내지 약 300nm일 수 있다.
표면 개질제( surface modifier )
본 명세서에 개시된 플루오로퀴놀론 항균제는 공지의 유기 및 무기 약학적 부형제로부터 선택될 수 있는 적합한 표면 개질제와 함께 약학적 조성물로 제조될 수 있다. 이러한 부형제는 저분자량의 올리고머, 중합체, 계면활성제 및 자연 생성물을 포함한다. 바람직한 표면 개질제는 비이온 및 이온 계면활성제를 포함한다. 두 이상의 표면 개질제가 결합하여 사용될 수도 있다.
표면 개질제의 대표적인 예는 세틸 피리디늄 클로라이드, 젤라틴, 카세인, 레시틴(포스파티드), 덱스트란, 글리세롤, 검 아카시아(gum acacia), 콜레스테롤, 트라가캔스(tragacanth), 스테아르산, 벤잘코늄 클로라이드, 칼슘 스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 세토스아릴 알코올, 세토마크로골 유화 왁스(cetomacrogol emulsifying wax) 소르비탄 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(예, 세토마크로골 1000과 같은 마크로골 에테르), 폴리옥시에틸렌 파자마유 유도체, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르(예, Tween 20.RTM, Tween 80.RTM과 같은 상업적으로 이용가능한 Tweens.RTM(ICI Specialty Chemicals)); 폴리에틸렌 글리콜(예, Carbowaxs 3350.RTM과 1450.RTM., 및 Carbopol 934.RTM, (Union Carbide)), 도데실 트리메틸 암모늄 브로미드, 폴리옥시에틸렌에스테아레이트, 콜로이달 실리콘 디옥사이드, 포스페이트, 나트륨 도데실설페이트, 카르복시메틸셀룰로오즈 칼슘, 하이드록시프로필 셀룰로오즈(HPC, HPC-SL 및 HPC-L), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오즈(HPMC), 카르복시메틸셀룰로오즈 나트륨, 메틸셀룰로오즈, 하이드록시에틸세룰로즈, 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸-셀룰로오즈 프탈레이트, 비결정 셀룰로오즈, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 트리에탄올아민, 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), (틸록사폴, 슈레리원 및 트리톤으로도 알려진) 에틸렌 옥사이드와 포름알데히드를 포함하는 사용한 4-(1,1,3,3-테타아메틸부틸)-페놀 중합체(4-(1,1,3,3-tetaamethylbutyl)-phenol polymer), 폴록사머(예, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체인 Pluronics F68.RTM, 및 Fl08.RTM.); 폴록삼닌(poloxamnine, 예, 폴록사민 908.RTM 으로도 알려져 있으며, 에틸렌디아민에 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드를 연속적으로 첨가하여 생성된 사관능성 블록 공중합체인 Tetronic 908.RTM(BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, NJ.)); 디미리스토일 포스파티딜 글리세롤, 디옥틸술포석신에이트(dioctylsulfosuccinate; DOSS)와 같은 대전된 인지질; 테트로닉 1508.RTM; (T-1508) (BASF Wyandotte Corporation), 나트륨 술포숙신산의 디알킬에스테르(예, 나트륨 술포숙신산의 디옥틸 에스테르인 Aerosol OT.RTM(American Cyanamid)); 나트륨 로릴 설페이트인 Duponol P.RTM(DuPont); 알킬 아릴 폴리에테르 술포네이트인 Tritons X-200.RTM(Rohm and Haas); 수크로즈 스테아레이트와 수크로즈 디스테아레이트의 혼합물인 Crodestas F-110.RTM.(Croda Inc.); Olin-log.RTM, 또는 계면 활성제 10-G.RTM(Olin Chemicals, Stamford, Conn.)로 알려진 p-이소노닐페녹시폴리-(글리시돌); Crodestas SL-40.RTM(Croda, Inc.); 및 C18H37CH2(CON(CH3)-CH2(CHOH)4(CH2OH)2인 SA9OHCO(Eastman Kodak Co.); 데카노일-N-메틸글루카미드; n-데실-β-D-글루코피라노시드; n-데실-β-D-말토피라노시드; n-도데실-β-D-글루코피라노시드; n-도데실-β-D-말토시드; 헵타노일-N-메틸글루카미드; n-헵틸-β-D-글루코피라노시드; n-헵틸-β-D-티오글루코시드; n-헥실-β-D-글루코피라노시드; 노나노일-N-메틸글루카미드; n-노일-β-D-글루코피라노시드; 옥타노일-N-메틸글루카르미드(octanoyl-N-methylglucarmide); n-옥틸-β-D-글루코피라노시드; 옥틸-β-D-티오글루코피라노시드 등을 포함한다. 틸록사폴은 스테로이드의 폐 또는 비강 전달용, 특히 흡입 치료용 표면 개질제로 특히 선호된다.
본 명세서에 개시된 본 명세서에 용액에 사용되는 계면 활성제의 예는 암모늄 라우레쓰 설레이트, 세타민 옥사이드, 세트리모늄 클로라이드, 세틸 알코올, 세틸 미리스테이트, 세틸 팔미테이트, 코카미드 DEA, 코카미도프로필 베타인, 코카미도프로필아민 옥사이도, 코카미드 MEA, DEA 라우릴 설페이트, 디-스테아릴 프탈산 아미드, 디세틸 디메틸 암모늄 클로라이드, 디팔미토일에틸 하이드록세틸모늄, 디나트륨 라우레쓰 술포석신에이트, 디(하이드로제네이트) 탈로우 프탈산, 글리세릴 디라우레이트, 글리세릴 디스테아레이트, 글리세릴 올레에이트, 글리세릴 스테아레이트, 이소프로필 미리스테이트 nf, 이소프로필 팔미테이트 nf, 라우라미드 DEA, 라우라미드 MEA, 라우라미드 옥사이드, 미리스타민 옥사이드, 옥틸 이소노나노에이트, 옥틸 팔미테이트, 옥틸도데실 네오펜타노에이트, 올레알코늄 클로라이드, PEG-2 스테아레이트, PEG-32 글리세릴 카프릴레이트/카프레이트, PEG-32 글리세릴 스테아레이트, PEG-4 및 PEG-150 스테아레이트와디스테아레이트, PEG-4 내지 PEG-150 라우레이트와 디라우레이트, PEG-4 내지 PEG-150 올레이트와 디올레이트, PEG-7 글리세릴 코코에이트, PEG-8 밀랍, 프로필렌 글리콜 스테아레이트, 나트륨 C14 - 16 올레핀 술포네이트, 나트륨 라우릴 술포아세테이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 트리데세쓰 설페이트, 스테아랄코늄 클로라이드, 스테아라미드 옥사이드, TEA-도데실벤젠 술포네이트, TEA 라우릴 설페이트를 포함한다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.
이러한 표면 개질제의 대부분은 약학적 부형제로 알려져 있으며, 참조 인용되는 미국 의약품 협회와 영국 의약품 협회에서 공동으로 출판한 "Handbook of Pharmaceutical Excipients(The Pharmaceutical Press, 1986)"에 자세하게 설명되어 있다. 표면 개질제는 상업적으로 이용가능하며/이용가능하거나 당해 기술 분야에서의 공지의 기술로 제조될 수 있다. 약물 및 표면 개질제의 상대적은 양은 다양하게 변할 수 있으며, 표면 개질제의 최적화 양은 예컨대, 선택된 특정 약물 및 표면 개질제, 미셀(micelle)을 형성할 경우 표면 개질제의 임계적 미셀 농도, 표면 개질제의 친수친유평형(hydrophilic-lipophilic-balance; HLB), 표면 개질제의 녹는점, 표면 개질제 및/또는 약제의 수용해도(water solubility), 표면 개질제 수용액의 표면 장력 등에 의존할 수 있다.
본 발명에서, 표면 개질제에 대한 약제의 최적비는 ~0.1% 내지 ~99.9% 플루오로퀴놀론 항균제, 더욱 바람직하게 약 10% 내지 약 90%이다.
마이크로스피어
물에 용해되는 약물 화합물의 적절양을 우선 첨가에 의해, 마이크로스피어는 플루오로퀴놀론의 폐 전달에 사용될 수 있다. 예를 들어, 수성 레보플록사신 용액은 얼음물(ice bath)에서 1-3분 동안 프로브 초음파 처리에 의해 폴리(DL-락티드-코-글리코리드)(PLGA)의 소정의 양(0.1-1 % w/v)을 포함하는 메틸렌 클로라이드에 분산될 수 있다. 별도로 레보플록사신은 PLGA(01-1% w/v)를 포함하는 메틸렌 클로라이드에 용해될 수 있다. 생성된 w/o(water in oil) 초에멀젼(primary emulsion) 또는 중합체/약물 용액은 얼음물에서 3-5 분 동안 프로브 초음파 처리에 의해 1-2% 폴리비닐 알코올(미리 4 ℃로 냉각된)을 구성하는 수성 연속상(aqueous continuous phase)에 분산될 수 있다. 생성된 에멀젼은 상온에서 메틸렌 클로라이드가 증발하도록, 2-4 시간 동안 계속 교반될 수 있다. 이에 의해 생성된 미소입자는 8000-10000 rpm에서 5-10 분 동안 원심분리에 의해 연속상(continuous phase)에서 분리될 수 있다. 침전된 입자는 증류수로 세번 정도 세척되고 동결 건조될 수 있다. 동결 건조된 레보플록사신 미소입자는 20 ℃에서 보관될 수 있다.
비제한적인 예로, 스프레이 건조 접근법은 레보플록사신 마이크로스피어를 제조하는데 이용될 수 있다. 레보플록사신의 적절양이 PLGA(0.1-1%)를 함유하는 메틸렌 클로라이드에 용해될 수 있다. 이 용액은 마이크로스피어를 획득하도록 스프레이 건조될 수 있다.
비제한적인 예로, 레보플록사신 미소입자는 크기 분포(요건: 90%<5 μm, 95%<10 μm), 형태, 약물 봉입률(drug loading efficiency)과 적절한 기술과 방법을 사용한 약물 방출로 특정될 수 있다.
비제한적 예로, 이러한 접근법은 또한 나노입자계 제제(for nanoparticle-based formulation)용 저용해도 레보플록사신 염 제형과 같은 고상, AUC 형태-강화(shape-enhancing) 제제의 수용해도를 격리(sequester)하고 향상시키는데 사용될 수 있다.
플루오로퀴놀론의 특정양은, 물과 96 에서 75%로 희석되었을 경우 용액 내 플루오로퀴놀론을 유지하는데 필요한 96% 에탄올의 최소양에 우선 용해될 수 있다. 그리고 이 용액은 75% 에탄올 용액을 얻도록 물로 희석될 수 있으며, 이후에 w/w 약물/중합체 비(1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 6:1, 9:1 및 19:1)를 얻도록 파타세타몰의 특정 양이 첨가될 수 있다. 이러한 최종 용액은 피드비(feed rate) 15 mL/min; 내부 온도 110℃; 외부 온도 85℃; 압력 4 bar 및 건조 공기 처리량 35m3/hr 조건에서 스프레이 건조된다. 그리고 분말을 수집하여 데시케이터(dessiccator)에서 진공 보관된다.
고상 지질 입자
플루오로퀴놀론 고상 지질 입자의 제조는 지질 용해물(포파티딜 콜린과 포스파티딜 세린과 같은 인지질)에 약물을 적어도 지질의 녹는점을 유지하면서 용해시키고, 약물을 포함하는 용해물을 뜨거운 수상 계면 활성제 용액(일반적으로 1-5% w/v)에 적어도 지질의 녹는점을 유지하면서 분산하는 것을 포함할 수 있다. 조분산(coarse dispersion)은 나노에멀젼을 얻도록 MicrofluidizerRTM을 사용하여 1-10 분 동안 균질화될 수 있다. 나노에멀젼을 4-25 ℃ 사이 온도로 냉각하는 것은 지질을 다시 고상화하고, 고상 지질 나노입자의 형성을 야기할 수 있다. 제제 파마미터(지질 매트릭스의 형태, 계면 활성제 농도 및 생성 파라미터)의 최적화는 장기의 약물 전달을 이루기 위하여 실시될 수 있다. 비제한적인 예로, 이러한 접근법은 또한 나노입자계 제제용 저농도 레보플록사신 염 제형과 같은 고상, AUC 형태-강화 제제의 수용해도를 격리하고 향상시키는데 사용될 수 있다.
용융-압출( melt - extrusion ) AUC 형태-강화 제제
용융-압출 AUC 형태-강화 플루오로퀴놀론 제제는 계면 활성제를 첨가 또는 마이크로-에멀젼을 제조함으로써 약물을 미셀에 용해, 시클로덱스트린과 같은 다른 분자와 함께 포접 화합물(inclusion complex) 형성, 약물의 나노입자를 형성, 또는 무정질 약물을 중합체 매트릭스에 임베딩(embedding)하는 것에 의해 제조할 수 있다. 약물을 중합체 매트릭스에 임베딩하는 것은 고상 분상을 생성한다. 고상 분산은 용매 방법과 핫 용해 방법 두 가지 방법으로 제조될 수 있다. 용매 방법은 유기 용매를 사용하되, 약물과 적절한 중합체는 용해되고 (스프레이) 건조된다. 이 방법의 주요 단점은 유기 용매를 사용하는 것과 배치 모드 생성 공정이다. 핫 용해 방법은 적절한 중합체에 약물을 분산 또는 용해시키기 위해 열을 사용한다. 용융-압출 공정은 핫 용해 방법의 최적화 버젼이다. 용융-압출 접근법의 장점은 유기 용매를 사용하지 않는 것과 지속적 생성 공정이다. 용융-압출은 새로운 의약품 기술로서, 이에 대한 문헌은 제한되어 있다. 셋-업 기술은 비제한적 예로, 레보플록사신 또는 다른 플루오로퀴놀론의 AUC 형태-강화 제제를 생성하기 위하여, 플루오로퀴놀론, 하이드록시프로필-b-시클로덱스트린(HP-b-CD), 및 하이드록시프로필메틸셀룰로오즈(HPMC)의 혼합 및 분출을 포함한다. 시클로덱스트린은 외부 표면 상의 하이드록시 기가 있으며 중심에 공동이 있는 도넛형 분자이다. 시클로덱스트린은 포접 화합물 형성에 의해 약물을 고립시킨다. 시클로덱스트린과 약물 사이의 복합체 형성은 광범위하게 연구되고 있다. 수용성 중합체는 복합체 형성동안 중합체와 공-복합된 시클로덱스트린과 약물의 안정화된 복합체를 형성하도록 시클로덱스트린 및 약물과 상호작용한다고 알려져 있다. 이러한 복합체는 일반적인 시클로덱스트린-약물 복합제보다 안정하다. 일 예로, HPMC는 수용성이므로; 용해물 내의 HP-b-CD와 함께 이러한 중합체의 사용은 수용성 AUC 형태-강화 제제를 생성할 수 있다. 비제한적 예로, 이러한 접근법은 또한 나노입자계 제제용 저용해도 레보플로사신 염 제제와 같은 고상, AUC 형태-강화 제제의 수용해도를 고립시키고 향상시키는데 사용될 수 있다.
공침전물
플루오로퀴놀론 제제 공침전물은 약리학적 활성이 없는 중합 물질과 공침전물 형성에 의해 제조될 수 있다. 다양한 수용해성 중합체로 AUC 형태-강화 제제를 생성하는 공침전물 또는 분자 고상 분산의 형성은 이들의 생체 외(in vitro) 용해 속도 및/또는 생체 내(in vivo) 흡수에서 현저히 느려질 수 있다는 것을 설명하였다. 분말 생성물의 제조에서, 용해비는 입자 크기에 영향을 많이 받으므로, 분쇄가 일반적으로 입자 크기 감소를 위하여 사용된다. 더구나 (분쇄와 같은)강한 힘은 표면 에너지를 증가시고 입자 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 결정 격자의 왜곡을 야기할 수 있다. 하이드록시프로필메틸셀룰로오즈, b-시클로덱스트린, 키틴과 키토산, 결정성 셀룰로오즈, 젤라틴과 약물을 공-분쇄하는 것은 용해 특성을 향상시켜서, 다른 점에서 생물학적으로 쉽게 이용가능한 플루오로퀴놀론용 AUC 형태-강화제가 얻어질 수 있다. 비제한적 예로, 이러한 접근법은 또한 나노입자계 제제용 저용해도 레보플록사신 염 제형과 같은 고상, AUC 형태 강화 제제의 수용해도를 고립시키고 향상시키는데 사용될 수 있다.
분산-향상 펩티드
조성물은 둘 이상의 류신 잔류물을 포함하는 하나 이상의 디- 또는 트리펩티드를 포함할 수 있다. 비제한적 예로, 미국 특허 번호 6,835,372에서 개시한 분산-향상 펩티드는 본 발명에서 인용되고 원용된다. 이 특허는 디-류실을 포함하는 디펩티드(예, 디류신)와 트리펩티드가 분말 조성물의 분산성을 향상시키는 능력이 뛰어나다고 개시하고 있다.
다른 실시예에서, 아미노산을 포함하는 고분산성 입자를 사용할 수 있다. 소수성 아미노산이 바람직하다. 적절한 아미노산은 자연발생적 및 비자연발생적 소수성 아미노산을 포함한다. 일부 자연발생적 소수성 아미노산과 비자연발생적 아미노산은 예컨대, 베타-아미노산(beta-amino acid)을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 소수성 아미노산의 D, L 및 라세믹 배열 모두 사용될 수 있다. 적절한 소수성 아미노산은 또한 아미노산 유사체를 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 아미노산 유사체는 하기의 구조를 가지는 아미노산의 D 또는 L 배열을 포함한다.
-NH-CHR-CO-
여기서 R은 지방족기, 치환된 지방족기, 벤질기, 치환된 벤질기, 방향족기 또는 치환된 방향족기이며 여기서 R은 자연발생적 아미노산의 측쇄에 대응되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 지방족기는 포화된 직쇄형, 분지형, 고리형 C1-C8 탄화수소를 포함하며, 이들은 완전히 포화되며, 질소, 산소 또는 황과 같은 이원자를 포함하고 및/또는 하나 이상의 불포화부를 포함한다. 방향족기는 페닐과 나프틸과 같은 카르보시클릭 방향족기, 이미다조일, 인돌일, 티엔일, 푸란일, 피리딜, 피란일, 옥사졸일, 벤조티엔일, 벤조푸란일, 퀴놀린일, 이소퀴놀린일 및 아크리딘틸과 같은 헤테로시클릭 방향족기를 포함한다.
지방족기, 방향족기 또는 벤질기 상의 적절한 치환기는 -OH, 할로겐(-Br, -Cl, -I 및 -F)-O(지방족, 치환된 방향족, 벤질, 치환된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기), -CN, -NO2, -COOH, NH2, -NH(지방족기, 치환된 지방족기, 벤질, 치한된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기), -N(지방족, 치환된 지방족, 벤질, 치환된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기)2, -COO(지방족, 치환된 지방족, 벤질, 치환된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기), CONH2, -CONH(지방족, 치환된 지방족, 벤질, 치환된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기), -SH, -S(지방족, 치환된 지방족, 벤질, 치환된 벤질, 방향족 또는 치환된 방향족기) 및 -NH-C(=NH)-NH2를 포함한다. 치환된 벤질 또는 방향족기는 또한 치환기로서 지방족 또는 치환된 지방족기를 포함 수 있다. 치환된 지방족기는 또한 치환기로서 벤질, 치환된 벤질, 아릴 또는 치환된 아릴기를 포함할 수 있다. 치환된 지방족, 치환된 방향족 또는 치환된 벤질기는 하나 이상의 치환기를 포함할 수 있다. 아미노산 치환기를 변경하는 것은 예컨대, 친수성인 자연 아미노산의 친유성 또는 소수성을 증가시킨다.
다수의 적절한 아미노산, 아미노산 유사체 및 이들의 염은 상업적으로 이용가능할 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 공지의 기술로 합성될 수도 있다
소수성은 일반적으로 비극성 용매와 물 사이의 아미노산의 파티션(partition) 정도로 정의된다. 소수성 아미노산은 비극성 용매에 대하여 더 친화성을 나타낸다. 아미노산의 상대적인 소수성은 소수성도(hydrophobicity scale)로 표시되며, 이에 의하면 글리신은 0.5의 값을 가진다. 이에 의하면 물과 친화적인 아미노산은 0.5 미만의 값을 가지며, 비극성 용매와 친화적인 아미노산은 0.5 초과의 값을 가진다. 여기서 소수성 아미노산이라 지칭되는 아미노산은 소수성도가 0.5 이상의 값을 가진다. 즉, 적어도 글리신 이상으로 비극성산에 파티션되는 경향성을 가진다.
본 발명에서 사용되는 아미노산의 예는 글리신, 프롤린, 알라닌, 시스테인, 메티오닌, 발린, 류신, 티오신, 이소류신, 페닐알라닌, 트리프토판을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 소수성 아미노산은 류신, 이소류신, 알라닌, 발린, 페닐알라닌 및 글리신을 포함한다. 소수성 아미노산들의 화합물 또한 이용될 수도 있다. 게다가. 화합물 전체적으로는 소수성인, 소수성 및 (바람직하게 물에 파티션되는) 친수성 아미노산의 화합물, 또한 이용될 수 있다.
아미노산은 본 발명의 입자 내에 적어도 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게, 아미노산은 본 발명의 입자 내에 약 20 내지 약 80 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 소수성 아미노산의 염은 본 발명의 입자 내에 적어도 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게 아미노산 염은 입자 내에 약 20 내지 약 80 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 바람직한 실시예에서 입자는 약 0.4 g/cm3보다 작은 탭 밀도(tap density)를 가진다.
아미노산을 포함하는 입자를 형성하고 전달하는 방법은 미국특허번호 6,586,008 "Use of Simple Amino Acids to Form Porous Particles During Spray Drying"에 개시되어 있으며, 이에 대한 기술은 본 발명에 전부 참조 인용된다.
단백질/아미노산
단백질 부형제는 인체 혈청 알부민(HSA), 재조합형 인체 알부민(rHA), 젤라틴, 카세인, 헤모글로빈 등의 알부민을 포함할 수 있다. 완충용액으로도 사용될 수 있는, 적절한 아미노산(본 발명의 디레우실-펩티드의 외부)는 알라닌, 글리신, 아르기닌, 베타인, 히스티딘, 글루타민산, 아스파르트산, 시스테인, 리신, 류신, 이소류신, 발린, 메티오닌, 페닐알라닌, 아스파탐, 티로신, 트리프토판 등을 포함한다. 분산제로서 작용하는 아미노산과 폴리펩티드가 바람직하다. 이러한 카테고리에 속하는 아미노산은 류신, 발린, 이소류신, 트리프토판, 알라닌, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신, 히스티딘 및 프롤린과 같은 소수성 아미노산을 포함한다. 분산성-향상 펩티드 부형제는 상기에서 언급한 것과 같은 아미노산 성분을 하나 이상 포함하는 디머, 트리머, 테트라머 및 펜타머를 포함한다.
탄수화물
비제한적 예로, 탄수화물 부형제는 프럭토즈, 말토즈, 갈락토즈, 글루코오스, D-만노즈, 소르보즈 등의 단당류; 락토즈, 수크로즈, 트레할로즈, 셀로비오즈 등의 등의 이당류; 라프모즈, 멜레지토즈, 말토덱스트린, 덱스트란, 전분 등과 같은 다당류; 만니톨, 자일리톨, 말티톨, 락티톨, 자일리톨 소르비톨(글루시톨), 피라노실 소르비톨, 미오이노시톨, 이소말트, 트레할로즈 등과 같은 알디톨을 포함할 수 있다.
중합체
비제한적 예로, 조성물은 중합체 부형제/첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 예컨대, 폴리비닐피롤리돈, 하이드록시메틸셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈 및 하이드록시프로필메틸셀르로즈와 같은 셀룰로오즈 유도체, 피콜스(Ficolls, 중합당), 하이드록시에틸전분, 덱스트레이트(비제한적 예로, 시클로덱스트린은 2-하이드록시프로필-베타-시클로덱스트린, 2-하이드록시프로필-감마-시클로덱스트린, 랜덤리메틸레이트(randomly methylated)-베타-시클로덱스트린, 디메틸-알파-시클로덱스트린, 디메틸-베타-시클로덱스트린, 말토실-알파-시클로덱스트린, 글루코실-1-알파-시클로덱스트린, 글루코실-2-알파-시클로덱스트린, 알파-시클로덱스트린, 베타-시클로덱스트린, 감마-시클로덱스트린 및 술포부틸에테르-베타-시클로덱스트린을 포함할 수 있다.), 폴리에틸렌 글리콜 및 펙틴이 또한 사용될 수 있다.
사용되는 고분산성 입자는 생리 활성제와 생체친화성 그리고 바람직하게 생분해성 중합체, 공중합체, 또는 혼합물을 포함한다. 중합체는 ⅰ) 전달되는 약제와 약제의 안정성 및 전달에 따른 활성 유지를 제공하는 중합체 사이의 상호작용 ⅱ) 중합체의 분해 속도 및 이에 의한 약물의 방출 프로파일 속도 ⅲ) 표면 특성 및 화학적 개질을 통한 약물 표적화 능력 ⅳ) 입자 다공성(particle porosity)을 포함하는 입자의 다양한 특성들을 최적화하도록 선택될 수 있다.
폴리무수물과 같은 표면 침식(surface eroding) 중합체가 입자를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리[(p-카르복시페녹시)헥산 무수물](PCPH)와 같은 폴리무수물이 사용될 수 있다. 생분해성 폴리무수물은 미국특허번호 4,857,311에 개시되어 있다. 폴리(하이드록시산)을 포함하는 폴리에스테르계와 같은 벌크 침식 중합체 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 플로글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA) 또는 이들의 공중합체가 입자를 형성하는데 사용될 수 있다. 폴리에스테르는 또한 대전되거나 아미노산과 같은 작용기를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 조절된 방출 특성을 가지는 입자는 디팔미토일 포스파티딜콜린(DPPC)와 같은 계면 활성제를 사용하는 폴리(DL-락틱-코-글리콜산)(PLGA) 및/또는 폴리(D, L-락트산)으로 형성될 수 있다.
다른 중합체는 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)과 같은 폴리알킬렌, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 에테르 및 폴리비닐 에스테르와 같은 폴리 비닐 조성물, 아크릴산과 메타크릴산의 중합체, 셀룰로오즈와 다른 다당류, 및 펩티드 또는 단백질, 또는 공중합체 또는 이들의 혼합물를 포함한다. 중합체는 체내에서 다양한 조절된 약물 전달 용도의 분해 속도와 적절한 안정성을 가지도록 선택되거나 개질될 수 있다.
고분산성 입자는 Hrkach et al., Macromolecules, 28: 4736-4739 (1995); 및 Hrkach et al., "Poly(L-Lactic acid-co-amino acid) Graft Copolymers: A Class of Functional Biodegradable Biomaterials", Biodegredable Polymer for Bioapplications, ACS Symposium Series No. 627, Raphael M, Ottenbrite et al., Eds., American Chemical Society, Chapter 8, pp. 93-101, 1996.에 개시되어 있는 것처럼, 작용화된 폴리에스테르 그라프트(graft) 공중합체로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 생리 활성제와 인지질을 포함하는 고분산성 입자가 사용된다. 적절한 인지질의 예는 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜세린, 포스파티딜리노시톨 및 이들의 화합물을 포함하나, 이에 제한되는 것이다. 인지질의 구체적인 예는 포스파티딜콜린 디팔미토일 포스파티딜콜린(DPPC), 디팔미토일 포스파티딜에탄올아민(DPPE), 디스테아로일 포스파티딜콜린(DSPC), 디팔미토일 포스파티딜 글리세롤(DPPG) 또는 이들의 화합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 인지질은 당업자에게 알려져 있다. 바람직한 실시예에서 인지질은 폐에 내생적이다.
인지질은 입자 내에서 약 0에서 약 90 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 더욱 일반적으로 인지질은 입자 내에서 약 10에서 약 60 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 인지질 또는 이들의 화합물은 조절된 방출 특성을 고분산성 입자에 제공하도록 선택된다. 특정 인지질의 상전이 온도는 환자의 생리적 체온 미만, 근처 또는 초과일 수 있다. 바람직한 상전이 온도는 30 ℃에서 50 ℃(예, 환자의 평소 체온의 +/- 10 ℃ 범위내)이다. 상전이 온도에 따라 인지질 또는 인지질 화합물을 선택하여, 입자는 조절된 방출 특성을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 환자의 체온보다 높은 상전이 온도를 가지는 인지질 또는 인지질 화합물을 포함하는 입자 투여에 의해, 도파민 전구체, 작용약 또는 전구체 및/또는 작용약의 화합물의 방출이 늦추어질 수 있다. 반면에 입자 내에 낮은 전이온도를 가지는 인지질을 포함함으로써, 빠른 방출을 이룰 수 있다.
테이스트 마스크, 향 등
비제한적 예로, 조성물은 착향제, 테이스트 마스크제, 무기염(예, 나트륨 클로라이드), 항균제(예, 벤잘코늄 클로라이드), 감미료, 산화 방지제, 대전 방지제, 계면 활성제(예, "TWEEN 20"과 "TWEEN 80"과 같은 폴리소르베이트), 소르비탄 에스테르, 사카린, 시클로덱스트린, 지질(예, 포스파티딜에탄올아민, 다른 포스파티딜콜린 및 레시틴과 같은 인지질), 지방산과 지방에스테르, 스테로이드(예, 콜레스테롤), 및 킬레이트제(예, EDTA, 아연, 및 다른 적절한 양이온)을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물에 적절한 다른 약학적 부형제 및/또는 첨가제는 "Remington: The Science & Practice of Pharmacy, 19 thed., Williams & Williams, (1995)"와 "Physician's Desk Reference, 52 nd ed., Medical Economics, Montvale, NJ. (1998)"에 나열되어 있다.
비제한적 예로, 플루오로퀴놀론 제제용 테이스트 마스크제 부류는 향료, 감미료 및 다른 다양한 코팅 방법(coating strategy)을 포함한다. 비제한적 예로, 이러한 것들은 수쿠로즈, 덱스트로즈(dextrose) 및 락토즈와 같은 당, 카르복시산, 마그네슘과 칼슘과 같은 염(불특정 또는 킬레이트계 플루오르퀴놀론 테이스트 마스크), 멘톨, 아르기닌, 리신 및 모노나트륨 글루타메이트와 같은 아미노산 또는 아미노산 유도체, 및 합성 향료 오일과 향료 에어로매틱(aeromatic) 및/또는 식물, 잎, 꽃, 과일 등에서 추출한 천연 오일 및 이들의 화합물에서 선택될 수 있다. 이들은 계피 오일, 살리실산 메틸, 박하 오일, 클로버 오일, 베이 오일, 아니스 오일, 유칼리 오일, 바닐라 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일과 같은 감귤류 오일, 포도 및 포도열매 오일, 사과, 복숭아, 배, 딸기, 라즈베리, 체리, 자두, 파인애플, 살구 등을 포함하는 과일 엣센스 등을 포함한다. 추가적인 감미료는 수크로즈, 포도당, 아스파테딤(NutrasweetRTM), 아세술팜-케이(acesulfame-K), 수크룰로오즈와 사카닉, 유기산(비제한적인 예로서, 시트르산 및 아스파르트산)을 포함한다. 이러한 향료는 약 0.05 내지 약 4% 존재할 수 있다. 불쾌한 흡입 약물의 테이스트를 마스크 또는 개선시키는 다른 접근법은 예컨대, 약물이 미각 수용체와 반응하기 위해서는 용해되어야 하므로, 약물의 용해도를 감소시키는 것이다. 이에 의해 약물의 전달 고상 제형는 미각 반응을 피할 수 있으며, 원하는 개선된 미각 효과를 얻을 수 있다. 플루오로퀴놀론의 용해도를 감소시키는 비제한적인 방법은 본 명세서에서 예컨대, 레보플록사신 또는 제미플록사신과 크시나포산, 올레산, 스테아르산 및 파모산의 염 제형으로 기술된다. 추가적인 공-촉진제는 디하이드로피리딘 및 폴리비닐 피롤리돈과 같은 중합체를 포함한다. 또한 테이스트 마스크 하는 것은 친유성 소낭(lipopilic vesicle)의 생성에 의하여 달성될 수 있다. 추가적인 코팅 또는 캡핑제는 덱스트레이트(비제한적인 예로 시클로덱스트린은 2-하이드록시프로필-베타-시클로덱스트린, 2-하이드록시프로필-감마-시클로덱스트린, 랜덤리메틸레이티드-베타-시클로덱스트린, 디메틸-알파-시클로덱스트린, 디메틸-베타-시클로덱스트린, 말토실-알파-시클로덱스트린, 글루코실-1-알파-시클로덱스트린, 글루코실-2-알파-시클로덱스트린, 알파-시클로덱스트린, 베타-시클로덱스트린, 감마-시클로덱스트린과 술포부틸에테르-베타-시클로덱스트린을 포함할 수 있다.), 에틸 셀룰로오즈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필 셀룰로오즈, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오즈 와 같은 개질된 셀룰로오즈, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 옥사이드, 당 및 당 알코올, 왁스, 셀락, 아크릴(acrylic) 및 이들의 혼합물을 포함한다. 비제한적인 예로, 플루오로퀴놀론의 비용해 제형을 전달하는 다른 방법은 약물 단독으로, 또는 결정성 미소화, 건조 분말, 스프레이-건조된 그리고 나노서스펜션 제제로서 단순 비-용해성 영향 제제(affecting formulation)로 투여하는 것이다. 그러나, 대체 방법은 테이스트-개질제를 포함한다. 이는 플루오로퀴놀론 활성 약제와 혼합되거나, 코팅되거나 또는 다른 점에서 결합된 테이스트 마스크 물질을 포함한다. 그러나 이러한 첨가는 다른 선택된 약물 생성 첨가물 예컨대, 점액 용해제(mucolytic agent)의 맛을 또한 개선시킬 수도 있다. 이러한 물질의 비제한적인 예는 산 인지질, 리소인지질, 토코페롤, 폴리에틸렌글리콜 석신에이트와 엠본산(파모에이트)을 포함한다. 이러한 약제의 다수는 단독으로 또는 에어로졸 투여용 플루오로퀴놀론과 결합하여 사용될 수 있다.
점액 용해제
플루오로퀴놀론의 에어로졸 치료 동안 타액의 점도를 감소시키는 약제가 첨가된 제제를 생성하는 방법은 다음을 포함한다. 이러한 약제는 고정적 조합(fixed combination)으로 제조되거나 에어로졸 플루오로퀴놀론 치료에 이어 투여될 수도 있다.
가장 일반적으로 처방되는 약제는 고분자 사이의 디설파이드 결합을 깨뜨려 체외의 점액을 분해하는 N-아세틸시스테인(NAC)이다. 이러한 타액의 점성 완화는 호흡관에서 이의 제거를 용이하게 한다. 또한 NAC는 산소 라디칼 스캐빈저(scavenger)로 작용할 수 있다. NAC는 구강으로 또는 흡입에 의해 투여될 수 있다. 이들 투여 방법의 차이는 공식적으로 연구되지 않았다. 구강 투여 후에, NAC는 간과 장에서 시스테인, 글루타티논 산화 방지제의 전구체로 환원된다. 산화 방지 특성은 낭포성 섬유증(cystic fibrosis; CF)에서 폐 기능의 쇠퇴를 방지하는데 효과적일 수 있다. 분무 NAC는 일반적으로 특히, 유럽 대륙에서 점성 감소에 의해 가래침 뱉는 것을 향상시키기 위하여 CF 환자에게 처방된다. 이들의 근본적인 목적은 CF에서 폐 기능의 쇠퇴를 감소시키는 것이다.
L-리신-N-아세틸시스테인에이트(ACC) 또는 나시스텔린(NAL)은 점액 용해, 산화 방지 및 항염증 작용을 하는 새로운 점액 작용제(mucoactive agent)이다. 화학적으로 이는 ACC의 염이다. 이 약물은 L-리신과 ACC의 상조적인 점액 용해성 때문에 모(母)분자(parent molecule)보다 뛰어난 활성을 보인다. 또한 이들의 거의 중성인 pH 6.2는 기관지 경련시 폐에 매우 소량의 투여를 가능하게 하며, 이는 산성인 ACC(pH 2.2)의 경우에는 그러하지 못하다. NAL은 요구되는 폐 복용량이 매우 높고(약 2mg) 미소화된 약물은 끈적거리고 점착력이 있어서 재분산성 제제를 형성하는데 어려움이 있으므로, 흡입 제형으로 제제화되기 어렵다. NAL은 초기에 MDI(Metered-Dose Inhaler)를 포함하는 클로로플루오로카본(CFC)으로서 개발되었는데, 이는 이러한 제형이 매우 쉽고 간단하게 개발할 수 있어 임상전 및 초기 임상 연구를 시작할 수 있었기 때문이다. NAL MDI는 2 mg/puff를 전달하며, 이로부터 약 10%가 건강한 지원자들의 폐에 도달할 수 있었다. 필요한 복용량을 얻기 위하여 12 퍼프(puff)만큼이 필요하므로, 이 제제의 주요 불편 중의 하나는 환자의 수용 상태(patient compliance)이다. 또한 환자층(patient population, 12)의 대다수에서 마주치는 정합(coordination) 문제와 함께 의약품으로부터 CFC 가스의 점진적인 제거는 NAL의 새로운 생약 제형의 개발을 초래하였다. DPI(Dry Powder Inhaler)는 MDI가 가진 수용 문제를 해결하고, 어린 아이들을 포함한 가능한 넓은 환자층에게 최적화되고, 재생가능하며, 편안하게 약물을 투여하는 방법과 결합되어 선택되었다.
NAL의 DPI 제제는 비통상적인 락토즈(일반적으로 정제의 직접 압축에 의한), 즉, RD(Roller-Dried) 무수화[베타]-락토즈의 사용을 포함한다. 체외에서 모노도즈 DPI 장치로 시험될 경우, 이러한 분말 제제는 명목상 복용량(nominal dose)의 적어도 30%의 미세 입자 파편(fine particle fraction; FPF)을 생성한다. 즉, MDI를 사용한 경우보다 3배 이상이다. 이러한 접근법은 공투여 또는 고정적 조합 투여 항생 치료용 플루오로퀴놀론 항생제와 결합하여 사용될 수 있다.
점액 용해 활성 외에, 낭포성 섬유증 환자의 기도 내에 과도한 호중성 엘라스타제 활성은 점진적인 폐 손상을 초래한다. 환원제에 의한 엘라스타제 상의 디설파이드 결합의 붕괴는 엘라스타제의 효소 활성을 변화시킬 수 있다. 엘라스타제 활성에 영향을 미치는 세가지 자연발생적 디티올 환원 시스템( 1) 에스체리치아 콜리 티오레독신(Trx) 시스템 2) 재조합형 인체 티오레독신(rhTrx) 시스템, 3) 디하이드로리포산(DHLA))이 조사되었다. Trx 시스템은 Trx, Trx 환원요소 및 NADPH로 구성된다. 엘라스타제 활성의 분광 분석에서 나타나는 것처럼, 두개의 Trx 시스템과 DHLA는 CF 타액의 용해상(용액)에 존재하는 엘라소톨리틱 활성(elastolytic activity) 뿐만 아니라 정제된 인체 호중성 엘라스타제를 억제한다. 세개의 Trx 시스템 구성 중 하나의 제거는 억제를 방지한다. 모노티올 N-아세틸시스테인과 환원된 글루타티온을 비교하면, 디티올이 더 큰 엘라스타제 억제를 나타낸다. 연구용 도구로서 Trx를 효율화하도록, rhTrx의 안정하고 환원된 제형이 합성되어 단일 성분으로 사용된다. 환원된 rhTrx는 NADPH 또는 Trx 환원 효소 없이 정제된 엘라스타제와 CF 타액 용액 엘라스타제를 억제한다. Trx와 DHLA는 점액 용해 효과를 가지므로, 점액 용해 처리 후에, 엘라스타제 활성의 변화를 조사하였다. 처리되지 않은 CF 타액을 바로 환원된 rhTrx, Trx 시스템, DHLA, 또는 DNase로 처리하였다. Trx 시스템과 DHLA는 엘라스타제 활성을 증가시키지 않는 반면, 환원된 rhTrx 처리는 용액 엘라스타제 활성을 60% 증가시켰다. 대조적으로, DNase 처리 후 엘라스타제 활성은 190% 증가하였다. 점액용해 효과와 함께 엘라스타제 활성을 제한하는 Trx 및 DHLA의 능력은 이러한 화합물들이 CF 치료 가능성이 있도록 한다.
또한 일반적인 기도 분비물(airway fluid)에는 없으나 CF 환자의 타액에 존재하는 F-액틴과 DNA의 번들(bundle)은, 오염된 기도의 정화를 억제하고 CF의 병상을 악화시키는, 타액의 개질된 점성력 있는 특성에 기여한다. 이와 같은 불리한 특성을 바꾸는 하나의 접근법은 효소적으로 DNA를 성분 모노머(constituent monomer)로 분해하는 DNase와 F-액틴을 작은 파편으로 절단하는 겔솔린(gelsolin)을 이용하여 이러한 섬질(纖質)의 응집체(filamentous aggregate)를 제거하는 것이다. DNA와 F-액틴 상의 고농도의 음의 표면 전하는, 히스톤, 항균성 펩티드, 기도 분비물에 널리 퍼진 다른 양전하 분자와 같은 다가의 양이온에 의해, 단독으로 강한 정전기적 반발을 나타내는 이러한 섬사(纖絲, filament)의 번들이 안정화될 수 있다는 암시한다. 게다가, 사실상 히스톤 Hl 또는 리소자임 첨가 후 형성된 F-액틴 또는 DNA의 번들은 중합 아스파테이트 또는 글루타메이트와 같은 가용성 다가의 음이온에 의해 효과적으로 용해되는 것이 관찰되었다. 폴리-아스파테이트 또는 폴리-글루타메이트의 첨가는 또한 CF 타액 내의 DNA와 액틴을 포함하는 번들을 분산시키며, 이러한 샘플의 탄성 모듈러스를 DNase I 또는 겔솔린 처리 후에 얻어지는 레벨 정도로 낮춘다. 폴리-아스파르트산의 첨가는, 히소톤 Hl와 형성된 DNA 번들을 포함하는 샘플에 첨가될 경우 DNase 활성을 또한 증가시킨다. CF 타액에 첨가될 경우, 폴리-아스파르트산은 내생적 항균성 요소의 활성화를 암시하는, 박테리아의 성장을 상당히 감소시킨다. 이러한 연구 결과는 가용성 다가 음이온이 단독으로 또는 다른 점액 용해제와 함께, CF 타액내에 형성되어 있는 대전된 바이오중합체의 큰 번들을 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 암시한다.
이렇게 NAC, 비분별된 헤파린, 환원된 글루타티온, 디티올, Trx, DHLA, 다른 모노티올, DNAse, 도나세 알파(dornase alpha), 고삼투압 제제(예, 350 mOsmol/kg보다 큰 삼투질농도), 중합 아스파테이트 또는 글루타메이트와 같은 다가 음이온, 글리코시다제 및 상기에서 언급한 다른 예들은, 플루오로퀴놀론 항생제 및 에어로졸 투여용 다른 점액 용해제와 조합하여, 타액의 점도 감소에 의한 나은 분배, (개선된 타액의 이동도 및 점막 정화에 의한) 향상된 폐 기능 및 면역 염증 반응으로부터 감소된 폐 조직 손상을 통한 임상 결과 향상을 통하여 항균성 활성을 향상시킨다.
실험예
이하의 실험예들은 본 발명을 다양한 측면에서 수행하기 위해 심사숙고된 최적의 형태를 설명할 뿐만 아니라, 상술한 본 발명의 사용 방법을 더욱 충분히 설명해 준다. 이하의 실험예들은 결코 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 단지 설명을 목적으로 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌은 그 전체로서 참조 인용된다.
실험예 1 단기 에어로졸 플루오로퀴놀론 노출을 가진 높은 국부 농도.
플루오로퀴놀론, 예를 들어 레보플록사신의 에어로졸 투여는 래트 및 인간의 상피내막액에서 고농도를 형성한다. 그러나, 이러한 용량은 투여 후에 신속히 감소하는 것으로 관찰되어 왔다.
단기, 고농도의 레보플록사신이 P. 애루기노사(PA)의 치료에 효과적일 수 있는지를 결정하기 위해, 서로 다른 조건에서 성장된(grown) 상기 유기체(organism)의 다양한 계통에 대하여 살균 활성(bactericidal activity)을 측정하는 연구를 수행하였다. 낭포성 섬유증(Cystic Fibrosis; CF) 폐 내의 PA의 성장 및 조건에 관하여 알려진 것들에 기초하여 그것들을 선택하였다. 본 실험에서는 P. 애루기노사의 4가지 동질 유전자형 계통(isogenic strain)을 사용하였다(표 2).
[표 2]
시간-살균 실험( Time - Killing Experiment )에 사용된 PA 의 계통
Figure 112014057024287-pat00002
PAM1020은 부모 야생형(parent wild-type) 계통이고, PAM1032은 레보플록사신을 세포 밖으로 배출할 수 있는 MexAB-OprM 유출 펌프의 과발현으로 인하여 레보플록사신 내성이 증가된 nalB 돌연변이를 포함한다.
실험 1. 지수적으로 성장된( exponentially grown ) 세포에 대항하는 레보플록 사신의 활성.
방법
접종체 ( inoculum ) 제조
계통을 35℃의 뮐러-힌톤 배지(Mueller-Hinton Broth; MHB)에서 호기성으로 밤새도록 성장하였다. 이어서, 배지를 신선한 MHB 100ml를 첨가하여 1:1000으로 희석하고, OD600 ~0.3으로 성장시켜 CFU/ml ~108에 달하였다. 적절한 농도의 레보플록사신(노출 농도와 비교해서 2X)과 함께 미리 데워진 MHB 배지 10ml가 담긴 50ml 플라스크들에 각각 상기 배지 10ml를 옮겼다.
노출
모든 계통을 10분, 20분, 40분, 80분, 및 160분 동안 처리하였다. 하기의 레보플록사신(㎍/ml) 농도를 PAM1020 및 PAM1032의 노출에 사용하였다: 16, 32, 64, 128 및 256. 모든 계통을 각 농도에서 10분, 20분, 40분, 80분, 및 160분 동안 처리하였다.
생존 가능한 세포 수 측정( determination )
적당한 시간에서, 각 노출 배지 1ml을 2분간 원심분리하고, 침전물(pellet)을 약물 처리하지 않은 MHB 1ml로 두 번 헹구고, 1ml MHB로 재현탁하였다. 방울(10㎕) 플래이팅 방법(drop plating method)으로 MHB 플래이트 상에 연속 희석된 시료(이중으로)를 플래이팅하여 생존 가능한 세포 수를 집계하였다. 검출 한계는 100 CFU/ml이었다. 살균은 항생제 노출의 개시 시각에서 집계된 세포와 상대적으로 계산된 대수 감소로 기록하였다. 상대적인 항생제의 농도(대응하는 계통의 MIC 대비)를 사용하였다. 항생제 노출의 개시에서의 세포 수를 표 3에 나타내었다.
[표 3]
최초 세균 노출 시각에서의 세균 수.
Figure 112014057024287-pat00003
결과
가장 감염되기 쉬운 계통인 PAM1020에 대하여, 256배 MIC(64㎍/ml이 테스트됨)에 대응하는 농도의 레보플록사신과 함께 10분간 배양한 후에 최대 살균(생존 가능한 세포 수에서 5.5 대수 감소)을 달성하였다. 가장 낮은 농도(16㎍/ml 또는 64배 MIC)와 함께 테스트하여 5-대수 살균을 이미 달성하였다(도 4a). 계통 PAM1032에 대하여, 상기 128배 MIC (128㎍/ml)을 넘는 농도에 도달하는 한, 노출 10분은 최대 살균(5 대수 이상)을 유발하기에 충분하였다. 단기 노출(10분 또는 20분)에서, 128배 MIC 아래의 농도에서 더 적은 살균이 관찰되었다. 더 긴 노출 시간에서는, 16배 MIC 및 그 이상에 대응하는 농도가 비슷한 최대 살균을 도출하였다(도 4b). 상기 결과들은 슈도모나스 애루기노사의 대수 세포(logarithmic cell)가 고농도의 레보플록사신에 단기 노출된 후 효과적으로 살균된다는 것을 나타낸다.
실험 2. 정지기( Stationary Phase ) 세포에 대항하는 레보플록사신의 활성.
방법
접종체 제조
계통을 35℃의 뮐러-힌톤 배지(Mueller-Hinton Broth; MHB)(총 350ml)에서 호기성으로 밤새도록 성장하였다. 하룻밤 지난 배지의 원심 분리 및 상층액의 여과를 진행하여 소비된 배지를 수득하였다. 배지를 소비된 배지에 첨가하여 OD=0.3으로 희석하였다. 동일한 배지를 사용하여 항생제의 농도를 제조하였다(실험 1과 동일).
노출
생존 가능한 세포 수의 집계를 측정에 대한 항생제의 농도, 노출 시간은 실험 1에서와 같다.
결과
항생제 노출의 개시에서의 세포 수를 표 4에 나타내었다.
[표 4]
최초 세균 노출 시각에서의 세균 수.
Figure 112014057024287-pat00004
PAM1020의 정지기 세포에 대하여, 64배 상기 MIC(16㎍/ml)에 대응하는 최저 농도 및 최단 시간인 10분 노출에서 최대 살균이 관찰되었다(도 5a). 그러나, PAM1032는 짧은 노출 시간에서 64 MIC 농도에서 최대 살균(4 대수)으로 명백한 용량-의존성 살균임을 증명하였다. 연장된 노출 시간이 더 큰 살균 범위를 도출하지 않았다. 그러나, 더 긴 노출 시간에서 동일한 살균을 획득하기 위해서는 더 낮은 농도의 약물(drug)이 요구되었다(도 5b).
다음으로, 다양한 농도의 레보플록사신으로 10분 또는 160분 동안 처리한 후, PAM1020 및 PAM1032의 재성장을 비교하였다. 대응하는 처리 후에, 세포를 항생제가 없는 배지로 두 번 헹궜다. 세포 150㎕을 96웰-플래이트에 배치하고, SpectraMax(Molecular Devices)을 이용하여 A660에서 성장을 연속적으로 관찰하였다. 그 결과는 도 6a 내지 도 6d에 나타내었다.
상기 결과는 세포가 고농도의 레보플록사신으로 10분 동안 또는 160분 동안 처리되었는지, 양 계통의 재성장이 대략 동일한 시간에서 관찰됨을 증명한다. 나아가 상기 결과들은 고농도의 레보플록사신으로 단기 처리에서의 효율성을 지지한다.
실험 3. 산소-제한 조건하에서 성장된 세포에 대항하는 레보플록사신의 활 성.
방법
접종체 제조
밤새 배양된 배지(overnight cultures)는 뮐러-힌톤 배지(Mueller-Hinton Broth; MHB)에서 호기성으로 밤새도록 성장되었고, 이어서 바로 위에 성장 플라스크를 채운 MHB에 1:10000으로 희석하였다. 섞지 않고 37℃에서 OD~0.3으로 배지를 성장시켰다. 통기 조건(250ml 플라스크 내에 배지 50ml, 강하게 섞음)하에서는 ~5시간인 것과 비교하여, 상기 조건에서 OD=0.3에 도달하는데 평균 ~20시간이 필요했다. 분석에서, OD=0.3은 후반-대수기 성장에 대응하는 것으로 나타났다. 감소된 통기, 항생제의 농도, 노출 시간, 생존 가능한 세포 수의 측정은 실험 1 및 실험 2와 같았다.
결과
항생제 노출의 개시에서의 세포 수는 표 5에 나타내었다.
[표 5]
최초 세균 노출 시간에서의 세균 수.
Figure 112014057024287-pat00005
PAM1020의 경우에서, 최단 시간(10분) 동안 레보플록사신 최저 농도로 노출한 후, 거의 최대 살균 (일반적인 통기 하에서 4.5 대수 대(對) 4 대수가 관찰되었다.)을 달성하였다(도 7a). PAM1032의 경우에서, 128 내지 256배 MIC에 대응하는 농도에서 최고 살균이 관찰되었고, 10분 또는 20분 동안 노출에서는 용량-의존성 살균이 관찰되었다. 더 긴 노출 간격에서 조금 강한(1 대수 차이 이하) 살균이 관찰되었다(도 7b). 이러한 데이타는 산소 제한 조건하의 후반 대수기의 세포들은 고농도의 레보플록사신으로 단기 노출된 후에 효과적으로 살균됨을 보여준다.
실험 4. CF 타액 내의 PAM1032 에 대항하는 레보플록사신의 활성.
방법
계통 PAM 1032(MIC=1㎍/ml)를 MHB에서 OD=1(성장의 후반-지수기/초기 정지기)로 성장하였고, 이어서 10배 농축된 MHB에서 10배 농축하였다. 그리고 나서, MHB를 본래의 농도로 유지하고 있는 96웰 둥근 바닥 플래이트내 90㎕ 타액 또는 물에 10㎕ 세포를 첨가하였다. 정량 플래이트를 37℃에서 5분 동안 미리 데우고, 다양한 농도의 레보플록사신 (512㎍/ml, 128㎍/ml, 32㎍/ml, 8㎍/ml, 2㎍/ml, 및 0.5㎍/ml)을 첨가했다. 적절한 시간에, 각각의 처리 배지 10㎕를 MHB에 100배 희석하여 레보플록사신의 이동(carryover)을 최소화하였다. 연속 희석된 시료를 방울(10㎕) 플래이팅 방법(drop plating method)으로 MHB 플래이트에 플래이팅하여 생존 가능한 세포 수를 집계하였다. 검출 한계는 104 CFU/ml이었다. 살균은 레보플록사신 처리 후 생존한 시작 접종체의 비율(%)로 기록하였다. 결과는 도 8a 및 도 8b에 나타내었다.
결과
상기 결과는 타액이 레보플록사신에 의한 살균 정도에 약하게 영향을 주는 반면, 고농도 항생제에서 단기 처리된 후의 타액 내 레보플록사신에 의한 빠르고 광범위한(크기의 5번째 까지) 살균이 여전히 관찰되었다.
실험 5. PAM1032 의 군체 생막(Colony Biofilm)에 대항하는 레보플록사신의 활성.
방법
생막 제조
MHB 플래이트 위의 폴리카보네이트막 필터(polycarbonate membrane filter; 직경, 25mm; Poretics, Livermore, CA)상에 군체 생막을 성장하였다. 밤새 배양된 배지(overnight culture) PAM1032를 OD=0.3으로 희석하고, 그리고 나서 신선한 MHB에 1:100으로 희석하였다. 상기 배지 5㎕를 막 필터에 스폿(spot)하였다. 박테리아를 37℃에서 48시간동안 배양하였다(생막 성숙).
노출
성장 필터를 3ml의 염수 또는 염수 및 128㎍/ml 및 1024㎍/ml의 레보플록사신을 포함하는 튜브 안에 배치하였다. 각 튜브를 10분 및 80분 간 처리하였다. 배양 시간이 경과되기 전인 약 5분에, 튜브들을 강하게 와동시키거나(vortexed)(A) 초음파을 쐬고(sonicated) 와동시켜(B) 세포를 분리하였다. 각 노출 배지의 1ml를 2분간 원심분리하고, 침전물을 약픔 처리하지 않은 MHB 1ml로 두 번 헹구고, MHB 1ml로 재현탁하였다. 연속 희석된(serially diluted) 시료를 방울(10㎕) 플래이팅 방법(drop plating method)으로 MHB 플래이트에 플래이팅(plating)하여 생존 가능한 세포 수를 집계하였다. 결과는 도 9에 나타냈다.
결과
상기 데이타는 최저 농도의 레보플록사신으로 테스트(128배 MIC)된 10분 후 최대 살균(~2 대수)이 획득된 것을 증명하였다. 더 높은 농도의 레보플록사신에서 어떤 추가적인 살균도 관찰되지 않았다. 이러한 데이타는 대수기 또는 정지기 세포에 비하여 군체 생막이 살균에 더 내성이 있음을 나타낸다. 그러나, 생막에 대항하는 살균 활성을 관찰한 최대값(상기 조건 하에서 99%)이 10분의 레보플록사신 노출 후에 달성되었다.
실험 6. 생체 외( in vitro ) 약력학 모델( Pharmacodynamic Model )에서 고농도 약물 노출을 전달하는 모의 실험된(Simulated) 단기(Short-Term), 신속한 에어로졸 투여.
감염에 대한 시험관 내 약력학 모델은 --성장한 세균성 접종체의 노출을 고려하여 생체 내에서 일어날 수 있는 약물의 농도를 변화하였다. 이러한 접근의 강도는 사람에서 혈청(serum) 농도 대(對) 약물의 시간 프로파일을 실험실 내의 시험관 내에서 모의 실험하여 약물 및 표적 병원체(target pathogen)에 대한 최적의 노출 프로파일(예를 들어, 용량 및 투여 간격)을 결정할 수 있다는 것이다.
하기의 보고는 플루오로퀴놀론의 에어로졸 투여 후의 최대 살균 효과를 제공할 Cmax 및 AUC를 측정하기 위해 설계된 실험을 설명한다.
물질 및 방법
감염에 대한 시험관 내 약력학 모델
시험관 내 약력학 모델은 중심 구획 (유사 "혈청" 구획) 및 주변 구획("혈관 밖의")으로 이루어져 있다. 주변 구획은 중심 구획이 연속하여 배열된 인공 모세관 집합(artificial capillary units)(Unisyn, Hopkinton, MA)으로 이루어져 있다. 각 모세관 집합은 약 10,000MW의 분자 크기 체류(molecular size retention)를 가지는 작은 반투과성 섬유 다발을 가져서 영양소는 통과시키지만 세균은 통과시키지 않는다. 전체 시스템을 37℃로 조절된 건열 배양기(dry heat incubator)내에 설치한다.
중심 및 주변 구획 모두를 뮐러-힌톤 배지로 채웠다. 각 주변 구획(모세관 집합 및 배관)은 성장 배지 약 23ml를 포함하였다.
세균을 상기 모델의 주변 챔버로 전하였고, 약물의 첫 "용량"에 앞서 2시간 동안 성장시켰다. 약물 용량을 중심 구획에 투여하고, 연동 펌프(peristaltic pump)로 주변 챔버들에 공급하였다. 상기 모델내의 농도는 원하는 정화(clearance)로 조절된 부가적인 연동 펌프에 의해 전해진 약물 처리하지 않은 배지로 중심 구획을 희석하는 것에 의한 첫 번째 제거(반감기)에 따라 감소하였다.
약물 및 세균 농도의 측정을 위해 다양한 간격에서 주변 구획들로부터 시료들(0.3 ml)을 취합하였다. 시료들을 주변 구획으로부터 취합하고, 약물 농도를 HPLC로 분석하였다.
세균의 테스트 계통
슈도모나스 애루기노사 PAM1032 및 PAM1582. 레보플록사신에 대한 상기 계통들의 MIC는 각각 1.0 및 32㎍/ml이다.
접종체 제조
계통을 35℃의 뮐러-힌톤 배지(MHB)에서 호기성으로 밤새도록 성장시키고, 신선한 MHB에 계대 배양(subculture)하고, 35℃에서 2시간 동안 재배양하였다. 2시간 후, 상기 접종체를 최종 농도 약 1.0×106CFU/ml로 1:1000 더 희석하였다. 희석 결과, 2.3ml를 중공섬유(hollow-fiber) 바이오리액터(bioreactor)(Unisyn, Hopkinton, MA)의 각 주변 챔버 내로 주입하였다.
약동학
레보플록사신의 반감기를 10분으로 조절하여 사람의 폐 구획에 대한 하기의 레보플록사신의 에어로졸 전달을 관찰하였다. 목표된 Cmax는 두 실험에 대해 1000 및 600㎍/ml였다.
결과
목표하였던 바와 같이, 상기 모델은 실험 5에 대하여 10분의 레보플록사신 반감기 및 Cmax 1000㎍/ml를 나타냈다. 비교해보면, 실험 6을 변경하여 실험 5와 동일한 반감기를 달성하되, Cmax 600㎍/ml를 목표하였다.
상기 두 가지의 투약 계획(regimen)의 살균 효과는 Cmax와 연관되었다. Cmax 1000㎍/ml를 가지는 실험 5에서, 최대 살균 효과는 PAM1032를 포함하는 10분 이내의 세균 집계에서 5대수 감소로, PAM1582를 포함하는 20분 이내의 세균 집계에서 4대수 감소로 관찰되었고, 실험의 잔존 2시간에 걸쳐 재성장은 관찰되지 않았다(도 10). 반대로, 실험 6에서 사용된 Cmax 600㎍/ml은 PAM1032에 대한 세균 집계에서 5 대수 감소를 유지하였던 것에 반해, 비록 실험 1에서 관찰되었던 10분 대신에 30분이 소요되었음에도, 45분 후 PAM1582에 대한 세균 집계에서 단지 3 대수 감소가 관찰되었다(도 11). 게다가, PAM1582는 2시간 실험 창의 종결 전에 최초의 재성장이 나타났다.
결론
레보플록사신은 1㎍/ml의 MIC를 가지는 계통에 대항하여 Cmax 600 및 1000㎍/ml 모두에서 99.9999%까지 세균 감소를 이룰 수 있다. 그러나, 최대 살균 활성은 Cmax 600㎍/ml에서 3X 더 많은 시간을 요구한다. 또한, 레보플록사신은 32㎍/ml의 MIC를 가지는 계통에 대항하여 Cmax 600㎍/ml를 가지고 99.99%까지 세균 감소를 이룰 수 있다. 그러나, 최대 효과에 도달하기 위한 시간은 45분이다. 대조적으로, 레보플록사신은 Cmax 1000㎍/ml를 가지는 이러한 내성 계통의 99.999%까지 세균 감소를 이룰 수 있고, 최대 효과에 대한 시간은 20분으로 감소된다. 이러한 결과들로부터, 레보플록사신의 매우 높은, 그러나 단기 노출은 플라스크 및 중공섬유 양 모델 모두에서 빠르고, 지속적인 세균 살균을 야기한다. 함께 취합해보면, 상기 결과들은 최초의 800㎍/ml를 달성한 레보플록사신 또는 다른 플루오로퀴놀론 인간 ELF 또는 타액 농도는 PAM1582(32㎍/ml의 MIC)로 대표되는 MIC99 개체군에 대한 상기 항생제의 영향을 달성하기에 충분하다는 것을 나타낸다.
실험예 2 - 항균성 플루오로퀴놀론의 에어로졸 특성의 측정.
도입
목적. 이 연구의 목적은 에어로졸 투여에 의한 폐의 세균 감염에 대한 치료에 대하여 다양한 플루오로퀴놀론을 분무(nebulization)에 의해 전달하고 제제화하는 능력을 평가하는 것이다. 평가된 플루오로퀴놀론은 표 6에 나타내었다.
[표 6]
테스트된 플루오로퀴놀론.
Figure 112014057024287-pat00006
이러한 플루오로퀴놀론들은 그들의 효용성(availability), 승인 상태(approval status) 및 항균성 특성(antimicrobial properties) 등에 근거하여 선택되었다. 모든 테스트된 플루오로퀴놀론들은 미국에서 최근 승인되었거나 승인되었으나 후에 여러가지 부작용(adverse reactions)에 의해 철회된 것들이다. 게다가, 수의학적 적용(veterinary application)에서 사용하는 몇몇의 플루오로퀴놀론도 평가하였다. 호흡관 감염(respiratory tract infection)을 초래하는 세균성 병원체들 중에서, 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas 애루기노사; Pa) 및 메티실린 내성 스타필로코커스 아우레우스(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus; MRSA)는 플루오로퀴놀론 처리로 가장 치료가 어렵다. 스트렙토코커스 뉴모니아(Streptococcus pneumonia; Sp)는 아마도 호흡관 감염을 초래하는 가장 중요한 병원체일 것이며, 수많은 보고들은 이 세균에서 높은 비율의 플루오로퀴놀론 내성을 증명한다. Pa 및 MRSA 각각에 대한 MIC90는 4㎍/ml에서 32㎍/ml까지 및 2㎍/ml에서 >32㎍/ml까지의 범위를 갖는다. 시프로플록사신, 레보플록사신, 제미플록사신 및 가티플록사신 대(vs) 제미플록사신 및 목시플록사신은 Pa 및 MRSA 각각에 대항하여 가장 효능이 있다.
*표 7은 잠재적인 평가에 대한 추가적 플루오로퀴놀론의 목록을 포함한다. 목록에서 가장 미생물학적으로 흥미로운 화합물은 부작용 때문에 중지된 클리나플록사신 및 올라무플록사신과, 상태 Ⅲ(Phase Ⅲ) 의학적 시험에 있는 시토플록사신이다.
[표 7]
잠재적인 평가에 대한 플루오로퀴놀론.
Figure 112014057024287-pat00007
이러한 두 개의 표 내의 플루오로퀴놀론은 에어로졸 플로오로키놀론 후보에 대한 하나의 선택장을 나타낸다. 임상 개발의 초기 단계에 있는 DX-619 및 DW-286 등과 같은 몇몇 유력한 플루오로퀴놀론들은 향후 연구에서도 중요할 것이다.
분무를 위한 특이적 물리-화학적 고려는 수용성 용해도(aqueous solubility), 점성(viscosity) 및 표면 장력(surface tension) 등을 포함한다. 약물의 수용성 용해도는 충분한 것이 최소 투여 요구를 만족하거나 넘기에 유리하다. 적재 약물 농도도 전달 시간에 영향을 미친다. 더욱 긴 전달 시간은 상업적으로 허용 불가능하거나, 열악한 환자 순응(patient compliance)에 이를 수 있다. 비록 더욱 긴 전달 시간이 AUC 형태를 효과적으로 변경할 수 있지만, 비-제한 실험예에 의해, PARI eFlow 장치는 5분 이하에서 수용성 레보플록사신 4ml를 투여하는 것으로 발견되었다. 게다가, 이러한 효과적인 장치를 사용하면, 시간틀(timeframe) 내에서 본원 발명에서 설명한 효과적인 용량으로 고농도의 레보플록사신을 전달할 수 있고, 나아가 최적의 플루오로퀴놀론 치료에 필요한 신속 투여, 고농도 약물 요구 조건들을 가능케할 수 있다.
플루오로퀴놀론의 경우, pH는 직적접으로 용해도에 영향을 준다. 일반적으로, 용해도는 pH가 1.5 내지 6.5의 범위에서 증가함과 함께 두드러지게 감소한다. pH 또한 환자 내성 능력(patient tolerability)에 영향을 미치기 때문에(아래 참조), 에어로졸을 통한 폐 전달(pulmonary delivery)을 위한 플루오로퀴놀론의 최적의 선택은 소정의 용해도 및 pH 레벨을 갖는 것이다.
*이 실행가능성 연구의 목적을 위해, 목적 용해도를 치료 용량의 계산 및 이용 가능한 분무를 위한 전달 측정을 기초로, 10mg/mL 또는 그 이상, 4.5pH 또는 그 이상으로 설정하였다. 돌연변이 저지 농도(mutant prevention concentration; MPC)를 넘기 위해, 에어로졸 투여 후의 플루오로퀴놀론의 피크(peak) 농도는 감염 유기체의 MIC에 따라 감염 부위에서 약 100㎍/ml 내지 약 1000㎍/ml에 유리하게 도달한다. 이러한 고려 사항들에 기초하여, 치료학적으로 관련된 범위내에 있는 최소 용량을 적어도 약 30-40mg 호흡가능한 전달 용량(Respirable Delivered Dose; RDD)으로 계획하였다. 인간 폐 내의 레보플록사신의 상대적 반감기가 주어졌으므로, 4분 이하에서 상기 용량을 전달하는 최대 성능 효율로 동작하는 고-효율 바이브레이팅-메시 장치(high-efficiency vibrating-mesh device)에서 약 2 mL(약 50 mg/mL)의 부피 내에 적어도 약 100mg의 적재된 용량을 가지고 분무에 의한 상기 투여의 실질적 달성을 얻을 수 있다. 표준 초음파(standard ultrasonic) 또는 분사 분무(jet nebulizer)는 약 5mL(약 80mg/mL)의 부피에서 적어도 약 400mg의 용량을 적재하는 것을 필요로 할 수 있다. 그러나, 이러한 보다 덜 효율적인 장치에 의한 투여율은 단기 노출로 높은 국부 농도(local concentration)를 달성하기에 충분하지 않을 수 있다. 유사한 효과가 있는 용량은 건조 분말의 레보플록사신을 투여하여 성취할 수 있으며, 이것은 레보플록사신의 빠른 용해도 특성이 이러한 원하는 가용성 약물 농도를 도출하는 빠른 용해를 가능케 할 수 있다. 그러나, 플루오로퀴놀론 AUC 형태 프로파일의 변경 또는 대안 농도가 바람직할 수 있다.
선택적으로, 수용성 용해도가 중요하다고 할 지라도, 보다 낮은 가용성 플루오로퀴놀론의 분무를 가능하게 하기 위해 입자(particle) 또는 복합체화(complexation) 기술을 이용한 제제를 예상하는 것이 가능하다. 유감스럽게도, 더 난해한 제제는 복잡성 및 약물 개발 비용 모두를 증가시키고, 분사 및 초음파 분무기의 경우에는 전달 효율에서 뚜렷한 감소, 그리고 또다른 설계 요소를 최종 의약 제품으로 도입하는 능력을 제한한다.
약물 용해도 외에도, 바이브레이팅-메시 장치에 있어서 분무는 약물 제제의 표면 장력에도 또한 민감하다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 약물 농도, 첨가제 농도의 변경 및/또는 계면 활성제의 부가에 의해 제제화하는 동안 표면 장력을 조절한다.
효과적인 분무에 영향을 주는 요소 외에도, 환자 내성 능력 및 순응에 대한 또 다른 요소를 고려할 수 있다. 비-제한 실험예에 의하여, 이런 요소들은 삼투질 농도(osmolality), pH 및 테이스트(taste)을 포함할 수 있다. 삼투질 농도는 호흡관에서 민감한 내성 능력(tolerability)에 영향을 주며, 제제화하는 동안 대부분의 약물에 대하여 최적화될 수 있다. 유사하게, 에어로졸의 pH는 또한 내성 능력에 기여할 수 있으나, 아직까지는 단지 제제의 pH가 4.5이하일 때 부정적이다. 그러므로, pH가 플루오로퀴놀론 용해도에 직접적으로 기여하기 때문에, 용해도에 대해 4.5이하의 pH가 요구되는 플루오로퀴놀론은 내성이 열악할 수 있다. 최종적으로, 플루오로퀴놀론 테이스트는 양호한 환자 순응에 영향을 줄 수 있다. 플루오로퀴놀론은 일반적으로 불쾌하고, 때때로 매우 강렬한 테이스트가 연상되는 것으로 알려져 있다. 열악한 약물 테이스트를 방지할 수 있는 적용 가능한 기술들이 있으나, 이러한 기술들은 복잡성 및 비용이 증가하며, 플루오로퀴놀론의 경우에는 완전히 효과적이지 않을 수 있다. 따라서, pH와 유사하게, 테이스트는 분무에 적합한 플루오로퀴놀론을 확인하는 것을 고려할 수 있다.
테스트 용액의 제조 및 특성화
표 8에 나타낸 바와 같이, 여러 출처 중 하나에서 항생제를 구입하였다.
[표 8]
플루오로퀴놀론 테스트 용액의 제조.
Figure 112014057024287-pat00008
a. LKT: LKT Laboratories. LG: LG Chem. NA. 출처 부재.
b. 재료의 순도를 테스트 했음. GMP 또는 퍼센트 API로 설명됨.
c. 25 mg/ml 용액.
각 항생제 2 내지 20mg 시료를 멸균 플라스틱 튜브에서 무게를 재고, 일정 부피의 멸균수로 배양하여 10mg/mL의 용액 또는 서스펜션을 만들었다. 후속 취급에 앞서, 시료를 이따금씩 혼합(mixing)하며 실온에서 대략 10분간 배양하였다.
상기 배양 단계에 이어, 그들의 관측 가능한 외관에 대하여 항생제 용액을 관찰하였고, 표 9에 나타낸 결과와 같다.
테스트된 플루오로퀴놀론 중에서 5 개는 관측 가능한 가용성이며, 무색 또는 진한 황색이었다. 8개는 관측 가능한 불용성이었고, 관측 가능한 침전물을 가지는 모든 경우에서 흐림(미세 미입자), 불투명(밀집한 미세 내지 중간 미입자), 또는 탁함(두껍고, 큰 미립자 슬러리) 중 어느 하나를 나타내었다. 이들의 최초 용액의 pH를 측정하였고, 3.5에서 7.0까지로 범위를 정했다. 불용성 용액을 관측 가능한 용해도 지점으로 1N HCl로 적정하여, 가용화된 용액의 pH를 관찰하였다. 마르보플록사신, 스파르플록사신 및 투소플록사신의 경우, 용해도는 pH 1.5까지 도달하지 못하였고 그 후 산의 첨가를 중지하였다. 오플록사신을 제외하고, 상기 적정된 용액의 pH는 1.5 내지 3.0의 범위였다.
[표 9]
플루오로퀴놀론 용액 특성.
Figure 112014057024287-pat00009
a. NR: pH 조절이 요구되지 않음. 플루오로퀴놀론은 최초 용액에서 pH≥4에서 가용성이었음.
pH 조절 후에, 이따금씩 혼합하며 10분 배양 기간을 둔 후, 에어로졸 내성 능력 및 테이스트 테스트 직전에 용액의 최종 외관을 측정하였다. 결과를 표 10에 나타내었다.
[표 10]
플루오로퀴놀론 최종 용액의 외관.
Figure 112014057024287-pat00010
Y=황색; LY=연한 황색; VLY=매우 연한 황색; DY=짙은 황색; C=무색; W =백색.
흡입(inhalation)에 의한 전달에 적절한 용액에 선호되는 용해도(4.5 또는 그 이상의 pH에서 10mg/mL)를 보이는 화합물은 레보플록사신, 제미플록사신, 목시플록사신, 오플록사신 및 페플록사신이었다. 레보플록사신, 오플록사신 및 목시플록사신은 가장 양호한 용해도/pH 특성을 보였다.
테이스트 및 내성 능력 평가
두 가지의 평가를 수행하여 테이스트 및 내성 능력에 대한 플루오로퀴놀론 용액의 적절성을 결정하였다.
첫째로, 경구 테이스트 테스트(oral taste test)에서 단독의, 건강한 인간 지원자에게 혀의 중앙 앞 부분에 직접적으로 물질을 두어 테스트 시료의 20㎕ 부분의 테이스트를 측정하였다. 그리고 나서, 테이스트를 1분 기간을 넘어 모니터하였다. 이 테스트를 준비된 최초 용액뿐만 아니라 pH 조절 후의 최후 용액에도 수행하였다. 데이타는 표 11에 나타내었다.
[표 11]
경구 플루오로퀴놀론 테이스트 테스트.
Figure 112014057024287-pat00011
pH의 저하는 일반적으로 용액의 테이스트 특성을 향상시키는 효과를 가진다. 가티플록사신, 제미플록사신, 시프로플록사신, 오르비플록사신 및 트로바플록사신은 테이스트 테스팅에서 가장 낮게 바람직하였다. 테스트된 플루오로퀴놀론 중에서, 레보플록사신은 테스트된 농도에서 테이스트에 대하여 내성이 있는 유일한 플루오로퀴놀론이었다. 로메플록사신은 적당히 강한 아몬드 같은(almond-like) 테이스트를 가졌고, 상기 테이스트는 약간 불쾌했다.
두번째 테스트에서, 테스트 제제의 0.5ml 알리쿼트(aliquot)로부터의 작은 에어로졸 시료의 내성 능력 및 테이스트를 단독의, 건강한 인간 지원자에게 PARI eFlow 분무기에서 분무한 후에 관찰하였다(표 12).
[표 12]
에어로졸 플루오로퀴놀론 내성 능력 및 테이스트 테스트.
Figure 112014057024287-pat00012
오르비플록사신, 마르보플록사신 및 트로바플록사신의 경우, 용해도 제한 때문에 더 적은 부분을 테스트하였다. 눈금 측정(calibration) 실험에서, 흡입기는 1.64 마이크론 VMD의 기하 표준 편차(Geometric Standard Deviation; GSD)를 가지는 4.1 마이크론(micron) VMD 에어로졸 아웃풋(output)을 생산하였다. 이러한 측정에 부가하여, 흡입기는 54.9% (5 마이크론 이하의 입자들에서 방사 용량의 퍼센트)의 미세 입자 용량 (Fine Particle Dose; FPD)을 생산하였다. 매우 짧은 투여 기간 동안 및 투여 후 10분의 기간 동안의 약물의 내성 능력 및 테이스트를 모니터하였다. 내성 능력 파라미터(파라미터)는 아래의 타입들과 같다: (i)기침, 기침감(cough sensation), 또는 재채기 (ii)목(throat)의 염증(irritation), 뜨거움(burning) 또는 긴장(tightness), (ii)콧구멍(nasal passages) 또는 눈에서 염증 또는 점액 분비(runniness), (iii)폐의 염증, 뜨거움, 또는 긴장이나 숨가쁨, 및 (iv)어지럼증(dizziness), 두통, 구역질 또는 다른 시스템적 효과들.
마르보플록사신, 스파르플록사신 및 투소플록사신은 너무 용해되지 않아 본 테스트를 평가하지 못하였다. 나머지 테스트된 플루오로퀴놀론에 대하여, 상기 ii, iii 또는 iv 카테고리에서 에어로졸 노출을 하는 동안 또는 후, 내성 능력 효과는 관찰되지 않았다. 가티플록사신, 목시플록사신 시프로플록사신, 오르비플록사신 및 페플록사신은 모두 기침과 관련되었다. 시프로플록사신 및 오르비플록사신의 경우에서, 이것은 용액의 낮은 pH과 연관될 수 있다. 테스트된 플루오로퀴놀론들 중에서, 레보플록사신 10mg/ml에서 가장 좋은 테이스트 특성을 가졌다. 오플록사신, 로메플록사신 및 페플록사신은 레보플록사신 보다 더 많은 식별 가능한 테이스트를 가졌으며, 또한 투여의 짧은 코스(course) 동안에도 허용 가능하였다.
플루오로퀴놀론 테이스트 테스트로부터의 요약 및 결론
본 조사에서 테스트된 13개의 플루오로퀴놀론 중에서, 레보플록사신은 에어로졸 투여에 대하여 선호되는 물리-화학적 특성을 가졌으며, 테스트된 플루오로퀴놀론 중에서 가장 민감한 내성 능력을 보였다(표 13). 레보플록사신은 또한 호흡 병원체에 대한 가장 좋은 항균 프로파일들 중의 하나를 가지는 것으로 인정되며, 슈도모나스 애루기노사 감염의 치료에 대한 시프로플록사신과 비교하여 가장 높은 생체 효능을 가지는 것 또한 인정되었다.
[표 13]
분무에 대한 전체적인 적합성.
Figure 112014057024287-pat00013
오플록사신, 로메플록사신 및 페플록사신은 10mg/mL에서 레보플록사신 보다 더 낮은 용해도 및 더 강한 테이스트를 보였다. 오플록사신은 레보플록사신보다 2배 적은 효능이 있고, 로메플록사신 및 페플록사신은 4배 적은 효능이 있다. 이러한 항생제의 더 높은 농도는 선호되는 효능 및 15분 이하의 투여 시간을 가진다.
별도의 연구에서, 유사한 방식으로 수행된 노르플록사신을 테스트하여, 그람-양성(gram-positive) 병원체에 대항하여 상당히 더 적은 활성을 가지는 점을 제외하고, 가티플록사신과 매우 유사한 용해도, 테이스트 및 효능 프로파일을 갖는 것을 발견하였다.
레보플록사신 및 제미플록사신의 에어로졸염 ( Aerosol Salt ) 제제의 테이스트 테스트
상기 연구들의 결과에 기초하여, 레보플록사신, 및 이의 라세미 화합물(racemate)인 오플록사신, 뿐만 아니라 제미플록사신, 및 더 작은 범위에서 가티플록사신 및 노르플록사신은 폐의 항세균성 치료를 위한 에어로졸 투여에 적용가능하다. 레보플록사신 및 제미플록사신의 테이스트 및 민감한 내성 능력(기침감 및 기침) 특성을 더 나아가 테스트하기 위해, 몇몇의 제제를 다양한 유기적 및 비유기적 산(acid)으로 제조하였고, 앞서 설명한 방식으로 테스트하였다. 용액을 물 10ml에 레보플록사신 500mg의 첫번째 첨가하거나, 염수(saline) 20ml에 제미플록사신 500mg을 첨가하고(용해도 제한에 의함), HCl 또는 유기산(organic acid)로 pH ~6.5으로 적정하고, 그리고 나서 소듐 클로라이드(sodium chloride)로 ~300mOsmol/kg으로 용액을 포함하는 레보플록사신의 삼투질 농도를 조절하여 제조하였다. 테스트된 제제를 표 14에 표시하였다.
신중히 제어되고, 머리-대-머리(head-to-head), 완전한 블라인드 테스트에서, 레보플록사신 농도 50mg/mL, 및 제미플록사신 농도 25 mg/mL에서, 상술한 것과 동일한 방법으로 총 3명의 건강한 인간 지원자에게 상기 제제를 테스트하였다. 결과를 표 15 및 16에 나타내었다.
이러한 결과들은 레보플록사신의 염산(hydrochloric acid), 시트르산(citric acid) 및 아스코르브산(ascorbic acid) 제제가, 레보플록사신의 아세트산(acetic acid), 락트산(lactic acid) 및 타르타르산(tartaric acid) 제제와 비교하여, 더 우수한 테이스트 및 내성 능력을 가지는 것을 증명한다. 나아가, 이러한 레보플록사신 제제는 등가의(equivalent) 제미플록사신 제제보다 더 우수한 테이스트 및 내성 능력을 가진다. 제미플록사신에 대하여, 시트르산 제제 제미 플록사신의 HCl 및 아스코르브산 제제와 비교하여 더 우수한 테이스트 및 내성 능력을 가지며, 추가적인 제제 정제(refinement)와 함께 에어로졸 투여에 적용가능할 것이다..
[표 14]
레보플록사신 및 제미플록사신 제제.
Figure 112014057024287-pat00014
[표 15]
50 mg / mL 에서 레보플록사신 제제의 에어로졸 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00015
[표 16]
25 mg / mL 에서 제미플록사신 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00016
추가적인 에어로졸 레보플록사신 제제의 테이스트 테스팅
추가적인 레보플록사신 첨가제 조합의 테이스트 및 내성 능력 특성을 시스테매틱 방식(systematic manner)으로 테스트하기 위해, 일련의 제제를 제조하여 테스트하였다. 제제들을 표 17에 열거하였다. 그들은 물로 레보플록사신을 혼합하고, 표 17에 열거된 첨가체를 첨가하고, 필요하다면 희석한 HCl로 원하는 pH로 적정하여 제조한 슈가, 염(salt), 감미제 및 다른 첨가제 등을 포함하며, 삼투질 농도는 본 연구에 대해 최적화되지 않았다. 그러나, Advanced Instruments Model 3250 Osmometer를 이용하여 삼투질 농도를 측정하였다. 시료 250㎕에 행해진 상기 측정은 어는점 내림(freezing point depression)에 의존하여 삼투질 농도를 측정한다.
*신중히 제어되고, 머리-대-머리(head-to-head), 완전히 블라인드(blinded) 테스트에서, 상술한 바와 같이 동일한 방식으로 일련의 테스트들(A-G)로 총 3명의 건강한 인간 지원자에게 상기 제제들을 테스트하였다. 모든 테스트는 완전한 블라인드 방식(fully blinded fashion)으로 수행되었다. 테스트의 결과(표 19 내지 25)를 아래에 설명하였다. 하기의 스코어링 시스템을 사용하였다(표 18).
테스트 A: 감미료의 테이스트 테스팅 , 2가 금속염( Divalent Metal Salts ), 및 계면 활성제(Surface Active Agent). 이 테스트는 감미료, 칼슘과 마그네슘염, 및 계면 활성제(예를 들어, 글리세린 및 PS-80)를 포함하였다. 표 17에 나타낸 바와 같이, 감미료를 포함하는 제제들은 약간 쓴(mildly bitter) 테이스트를 보였고, 금속 테이스트를 가졌다. 인공 감미료는 관찰된 것과 달리 쓴맛(bitterness)와는 별개의 쓴 테이스트(bitter taste)를 생성하는 것으로 보였다. 가장 두드러지게, CaCl2를 포함하는 제제는 대조군(MgCl2는 본 실험에서 테스트하지 않음)과 비교하여 가장 개선된 테이스트를 가졌다(표 19).
테스트 B: 칼슘 클로라이드의 존재 하에서 단당류( Mono -) 및 이당류(Disaccharide)의 테이스트 테스팅. 본 실험에서 스크린된(screened) 모든 제제는 대조군 시료보다 더 좋은 맛이 나고, 양호한 내성을 가졌다. 칼슘염 및 당을 모두 포함하는 제제는 둘 중 하나 단독의 경우보다 양호하게 수행하였다. 상기 화합물들은 다양한 메커니즘을 통해 테이스트를 개선하는 것을 암시한다. 상기 제제들 중에서, 5% CaCl2 + 7.5 % 글루코오스가 가장 양호하게 작용하였다. 락토오즈는 다른 당보다 더 낮은 농도에서 존재한다는 점을 언급해 둔다(표 20).
[표 17]
다양한 첨가제를 포함하는 레보플록사신 제제.
Figure 112014057024287-pat00017
[표 18]
테이스트 테스트 스코어링 시스템.
Figure 112014057024287-pat00018
[표 19]
감미료, 2가 금속염, 및 계면 활성제를 포함하는 레보플록사신 제제의 테이 스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00019
[표 20]
레보플록사신 CaCl 2 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00020
테스트 C: 마그네슘 클로라이드 존재 하에서 단당류( Mono -) 및 이당류(Disaccharide)의 테이스트 테스팅. 상술한 바와 같이, 본 실험에서 스크린된(screened) 모든 제제는 대조군 시료보다 더 좋은 맛이 나고, 양호한 내성을 가졌다. 마그네슘염 및 락토오즈를 모두 포함하는 제제는 둘 중 하나 단독의 경우보다 약간 양호하게 작용하였다. 본 실험에서 2가 금속염 및 단당(simple sugar)을 결합시키는 것은 테이스트를 개선하는데 효과적이라는 것을 확인하였다(표 21).
[표 21]
레보플록사신 MgCl 2 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00021
테스트 D: 마그네슘 술페이트 ( magnesium sulfate ) 존재 하에서 단당류(Mono-) 및 이당류(Disaccharide)의 테이스트 테스팅. 칼슘 및 마그네슘 클로라이드에서 처럼, 마그네슘 술페이트 및 글루코오스, 수크로즈 또는 락토오즈를 포함하는 제제는 대조군 시료보다 더 좋은 맛이 났다. 본 실험은 2가 금속염 및 단당을 결합시키는 것이 테이스트를 개선한다는 점을 재확인하였다(표 22).
[표 22]
레보플록사신 MgSO 4 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00022
테스트 E: 낮고 높은 pH 에서 글루코오스 존재 하에서 2가 금속염의 테이스트 테스팅. 본 실험에서, 테이스트 및 내성 능력에 대한 3개의 2가 양이온염(divalent cation salts) 각각의 조합에서 글루코오스의 효과를 낮고(≤5.5) 높은(≥6.0) pH에서 테스트 하였다. 보다 높은 pH에서 작지만 일관된 테이스트의 개선이 관찰되었다(표 23).
[표 23]
낮은 pH 대 높은 pH 에서 레보플록사신 CaCl 2 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00023
테스트 F. 단당류( Mono -) 및 이당류( Disaccharide )의 테이스트 테스팅 . 본 실험에서 스크린된(screened) 모든 제제는 대조군 시료보다 더 좋은 맛이 나고, 양호한 내성을 가졌다. 5%에서의 3개 당 모두는 대조군보다 양호하였고, 2.5%에서 테스트된 락토오즈는 대조군보다 좋은 맛이 났지만, 5%만큼 좋지는 않았다. 본 실험은 단당이 테이스트를 개선한다는 것을 재확인하였다(표 24).
[표 24]
레보플록사신 당 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00024
테스트 G. 락토오즈 존재 하에서 레보플록사신 CaCl 2 제제의 테이스트 및 내성 능력. 본 실험에서는, 칼슘 클로라이드 및 락토오즈의 농도를 변화시키면서 레보플록사신을 제제화하였다(표 25). 이러한 일련의 실험을 통해 언급한 바와 같이, 2가 금속염 및 당을 포함하는 모든 제제는 대조군 제제와 비교하여 테이스트 및 내성 능력에 대해서 개선되었다. 가장 중요한 것은, 5% 락토오즈의 존재 하에서의 5% 칼슘 클로라이드 또는 2.5% 칼슘 클로라이드는 감소하는 레보플록사신 쓴맛에서 가장 효과적이었다. 이들 첨가제 농도의 추가적인 감소는 덜 효과적이었다.
[표 25]
락토오즈 존재 하에서의 레보플록사신 CaCl 2 제제의 테이스트 및 내성 능력.
Figure 112014057024287-pat00025
실험예 3 - PARI LC Plus 제트 분무기( Jet Nebulizer )에서 에어로졸 레보플 록사신 특성화(Characterization).
하기의 연구들은 제트 분무기를 통해 환자에게 투약하는 레보플록사신의 에어로졸화 전달에 대한 잠재력을 설명한다. 이러한 과제를 달성하기 위해, 간단한 레보플록사신 제제를 제조하고, 에어로졸을 제트 분무기 내에서 특성화하였다. 이러한 연구의 결과를 하기의 요약에 나타내었다.
레보플록사신 흡입 용액(55mg/ml)을 ProNeb Compressor를 가진 PARI LC Plus 기체 제트 분무기(Air Jet Nebulizer)를 사용하여 평가하였다. 방사 용량, 입자 크기 분배 및 미세 입자 파편을 마플 밀러 임팩터(Marple Miller Impactor)를 이용하여 캐스캐이드 충돌(cascade impaction)에 의해 측정하였다. 에어로졸화된 의약들의 시험관 내 성능을 평가하는 데에 앞서 언급된 파라미터들을 사용하였다.
마플 밀러 연구( Marple Miller Study )
목적. 입자 크기 분배를 측정하고, 환자 흡입할 것으로 예상되는(호흡하기에 알맞은 파편) 약물의 양을 재기 위함이다. 두번째 목적은 분무기에서 배출된 레보플록사신의 양인 방사 용량을 측정하는 것이다.
방법. 제제: 55mg/ml 레보플록사신, 120mM 클로라이드, 70mM 소듐, pH 6.7. 중성 pH, 6ml에 300mg 용량(dosage)을 허용하는 최대 용해도로부터 제제를 정하였다. PARI LC Plus 기체-제트 분무기에 ProNeb Compressor로 레보플록사신 제제의 5.5 ml을 첨가하였다. 분무기 컵은 총 302mg의 레보플록사신을 포함하였다. 분무기는 60l/min의 기체 유량(airflow rate)으로 흐르는 마플 밀러 임팩터(Marple Miller Impactor; MMI)와 인라인(inline)으로 연결되었다. 각 분무기(n=2)는 건조한 상태(15분 동안의 시각적(visual) 조사에 의한 판단으로 에어로졸이 생산되지 않음)에서 흘렀다. 에어로졸화 이후에, MMI를 해체하였고, 레보플록사신을 이동상(90/10 ACN:물)으로 USP 엔트리 포트, 각각의 임팩터 콜렉션 컵(stage) 및 유리 섬유 필터로부터 정량적으로 추출하였다. 에어로졸화 후에 분무기 내에 남아있는 제제(컵 및 마우스피스)도 역시 정량하였다.
결과
표 26에 나타낸 바와 같이, MMI 실험으로부터 회복된 평균 총량은 170.2mg이었다. 예상하였던 회복량은 302mg이었다. 이것은 총 회복량이 ~57%임을 의미하며, 이는 충돌에 기초한 연구에 대하여 일반적으로 받아들여지는(총 회복량 85%-115%) 설명을 만족하지 않는 것이다. 이러한 차이는 LC Plus 분무기 장치에 레보플록사신이 비특이적으로 부착(adherence)되었기 때문인 것으로 밝혀졌다. 미세 입자 내에서 분무기가 방출하는 약물의 평균 퍼센트는 ~72%였다. 따라서, 호흡가능한 방사 용량은 89.7mg이었다. ~50%가 정상적인 평상 호흡(tidal breathing) 동안 흡입되지 않는다고 가정하면, 300mg 용량에 대하여 총 ~40mg이 폐에 침전될 것이다. 그러나, 상기 장치로 느린(slow) 투여 시간을 제공하면, 폐정화(pulmonary clearance)와의 경쟁이 최대 플루오로퀴놀론 항균 활성 및 내성 방해(prevention)을 위해 요구되는 "신속 투여, 고농도" 복용을 위해 필요한 최소 농도를 충족시키기에 충분한 레보플록사신의 축적을 방지할 수 있을 것이다.
[표 26]
마플 밀러 임팩터 데이타 세트.
Figure 112014057024287-pat00026
실험예 4 플루오로퀴놀론 및 프루로오퀴놀론 제제의 동물 모델 및 평가.
약동학 모델
각 연구 당 6 마리 래트에게 래터럴 꼬리 정맥(lateral tail vein)을 통하여 단일의 느린 볼러스(bolus) 정맥주사 용량 10mg/kg을 주거나, 마이크로스프레이 에어로졸 발생 장치(PennCentury, Philadelphia, PA)를 사용하여 단일의 마이크로스프레이 에어로졸 용량 10mg/kg을 주었다. 3시간에 걸쳐 다양한 시간에서 혈액 시료를 얻어서 플라즈마 약력학 파라미터를 측정하였다. 2 마리의 래트를 투여 후 0.5, 1.5 및 3시간에서 희생시켜, 폐, 기관지폐포 세척(BroncheoAlveolar Lavage; BAL), 및 상피내막액(Epithelial Lining Fluid; ELF) 레벨을 측정하였다. 플라즈마 및 조직 농도는 HPLC 방법으로 측정하였고, 그리고 나서 WinNonlin을 이용하여 데이타를 채웠다. 데이타는 표 27에 나타내었다.
효능 모델
P. 애루기노사 계통 PAM1723을 35℃, 지속적인 통기 조건 하의 뮐러-힌톤 배지(MHB)에서 성장시키고, 16시간 후, 접종체를 신선한 MHB에서 계대배양하였고, 35℃, 지속적인 통기 하에서, 4시간 동안 재성장하도록 하였다. 미리 정해진 플래이트 카운트와 600nm 흡광도의 상호작용으로 접종체를 약 5×106 CFU/ml로 조절하였다. 수컷 CFW 마우스(4-6 주, N= 4/그룹)를 1 일째 및 4 일째에 사이클로포스파마이드(cyclophosphamide) 150 mg/kg의 복막내 주사(intraperitoneal injection)하여 뉴트로페닉(neutropenic)하게 하였다(Cytoxan, Mead Johnson, Princeton, NJ). 5 일째에, 이소플루란 마취(isoflurane anesthesia)(4 L/min으로 흐르는 산소 내의 5% 이소플루란)하에서 접종체 0.05ml을 기관내 적하(intratracheal instillation)하여 마우스를 감염시켰다. 감염 후 2시간에, 마우스에게 25 mg/kg 용량의 각 플루오로퀴놀론을 복막 내 또는 기관 내 투여하였다. 처리 후 1시간 및 4시간에 마우스를 희생시켜, 폐를 제거하고, 균질화(homogenized)하고, 플래이트하여 군체수를 측정하였다. 데이타를 표 28에 나타내었다.
[표 27]
약동학 모델링 .
Figure 112014057024287-pat00027
래트 약력학 연구에서, 플루오로퀴놀론의 에어로졸 투여는 테스트된 모든 플루오로퀴놀론에 대하여 ELF AUCs 0.5 내지 3시간이 증가하는 결과를 나타내었으며, 토브라마이신 역시, 이는 투여의 에어로졸 경로는 감염에 대항하여 증가된 효능을 일으킬 것을 암시한다.
마우스의 폐 감염 모델에서, 약동학 연구 래트에 의해 제안되었던 증가된 효능을 확인하였다. 테스트된 모든 플루오로퀴놀론에 대하여, 투여의 에어로졸 경로(기관내, 또는 IT)는, 투여의 복막 내(IP) 경로 보다 세균수의 더 큰 감소를 초래하며, 증가된 효능이 관찰된 것은 직접적 에어로졸 투여에 의해 유도된 높은 국부 농도에 기인한 것임을 암시한다.
[표 28]
효능 모델링 .
Figure 112014057024287-pat00028
a. 약물 투여의 경로.
b. 약물 투여 후 시간.
실험예 5 - PARI eFIow 분무기에서 에어로졸 레보플록사신 특성화.
* 레이저 입자 사이징( Laser Particle Sizing )
장치 성능을 방사된 입자의 크기를 측정하여 특성화하였다. 비제한적 실험예에 의해, 레보플록사신 용액의 방사된 에어로졸의 입자 크기 측정을 하기의 조건 하에서 말번 스프레이텍(Malvern Spraytec) 입자 크기 측정기로 수행할 수 있다. 주위 조건을 조절하여 23.0℃와 24.0℃ 사이의 실온 및 42% 내지 45%의 상대 습도를 유지하였다. 레보플록사신 25mg/ml를 "40" 분무 헤드(nebulizing head)로 맞춰진 2 PARI eFlow 분무기에 적재하였다. 말번 스프레이텍 입자 크기 측정기에 대한 소프트웨어를 하기의 정보를 계산하도록 프로그램하였다. A)체적평균지름(Volume Mean Diameter; VMD), 레이저 빔을 통과하는 입자의 체적 평균. B)기하 표준 편차(Geometric Standard Deviation; GSD), 직경 84th 퍼센타일(percentile)/직경 50th 퍼센타일. C)입자 ≤5마이크론의 %, 5 마이크론 이하인 입자수의 퍼센트 또는 입자>1 마이크론 및 7 마이크론의 %, 1 및 7 마이크론 사이의 입자수의 퍼센트.
25 mg/ml의 레보플록사신 2 ml를 상기 장치에 적재하였다. 상기 장치의 마우스피스(mouthpiece)를 마우스피스의 팁(tip)이 x축 상에서 빔(beam)의 중앙으로부터 2cm 및 y축 상에서 레이저의 광학 렌즈에 최대한 가깝게 배치하였다. 환경을 조절하여, 20 LMP의 총 분무기 흐름을 획득하는 양으로 분무기를 통해 비스듬한 흐름이 제공되었다. 분무기를 켜고, 측정에 앞서 지속적으로 1분 동안 흐르도록 하였다. 측정 시퀀스(sequence)를 1분 후 시작하였고, 측정을 1초 간격으로 1분 동안 지속적으로 하였다. 측정 상태의 종결점에서, 이러한 60 기록들은 VMD, GSD 및 % ≤5 마이크론 및 % >1 및 <7 마이크론에 대하여 평균적이다. 마지막으로, 아웃풋 비율을 측정하기 위해 분무기의 무게를 재었다.
호흡 시뮬레이션 연구( Breath Simulation Studies )
1:1의 들숨(inspiration) 대비 날숨(expiration) 비율로 분당 15호흡의 유럽 기준 패턴(European Standard pattern)을 사용하도록 프로그램된 PARI 콤파스 호흡 시뮬레이터을 이용하여 자연적인(natural) 흡입과 유사한 조건하에서 장치 성능을 측정하였다. 그러한 측정을 23.0℃와 24.0℃ 사이의 실온 및 42% 내지 45%의 상대 습도를 유지하도록 조절할 수 있는 주위 조건하에서 수행하였다. 본 실험에 대하여, PARI eFlow 장치에 25mg/ml의 레보플록사신 용액 4 ml를 적재하였다.
호흡 시뮬레이션을 개시하고, 분무기를 시작하였다. 장치는 분무를 중지할 때까지 연속적으로 흐르도록하였다. 지속기간은 분무의 개시로부터 시간을 측정하였다. 분무한 후에, 들숨 및 날숨 필터들을 알려진 양의 용제(solvent)(dH2O)로 개별적으로 세정하였다. 분무기 컵도 또한 개별적으로 세정하였다. 정량 평가를 위해, 개별적인 세정을 290 나노미터의 파장(wavelength)에서 분광광도법(spectrophotometry)을 통하여 분석하였고, 결과 농도를 함유량(content)로 전환하였다. 이러한 정량적인 데이타를 사용하여, 하기의 분석을 만들었다. A) 들숨 용량 (Inspired Dose; ID), 들숨 필터로부터 분석된 약물의 총량. B) 잔여 용량 (Residual Does; RD), 분무의 마지막에 분무기로부터 분석된 약물의 양. C) 미세 입자 용량 (Fine Particle Dose; FPD), 호흡가능한 파편에 의해 증가된 ID(예를 들어, 선택된 장치로부터 방사된 입자의 크기를 측정하하기 위해 사용되는 방법에 의존하는 % 입자 ≤ 5 마이크론 VMD). D) 지속 기간, 분무의 처음부터 끝까지의 시간. E) 호흡가능한 전달 용량 (Respirable Delivered Dose; RDD), % ID, 예를 들어, ≤ 5 마이크론 VMD.
표 29의 결과는 >15 min에서 등가의 용량을 전달하는 PAR LC Plus 장치로부터의 300mg 용량과 비교하여, 레보플록사신의 100mg 용량이 PARI eFlow 장치를 사용하여 ~4분 내에 폐 구획에서 플루오로퀴놀론 ~34 mg을 축적할 수 있다는 것을 나타낸다(표 29). 상술한 바와 같이, "신속 투여, 고농도" 투여 및 전달 모델에서, LC Plus로부터 15분 전달 시간은 부족한 것으로 보이는 것에 반하여, 레보플록사신 35-40mg의 4분 투여 시간은 최대 플루오로퀴놀론 활성을 위한 기준(criteria)을 충족시킬 수 있을 것이다. 그러나, 더욱 신속한 투여(예를 들어, 2분 내 2ml 용량 전달 35-40mg 레보플록사신에서 50mg/ml)가 가능하도록 약물 농도를 증가하는 것은 상기 최소의 요구조건들을 더욱 만족시키는 것으로 보일 것이다. 게다가, 더 짧은 투여 시간은 환자의 투여 순응을 개선할 것이다. 추가적으로, 10mg/ml 이상의 농도에서 레보플록사신의 저장성 용액(hypotonic solution)은 흡입에 대해 열악한 내성을 가진다는 점을 언급해 둘 필요가 있다.
[표 29]
레보플록사신 에어로졸 특성 (적재 용량 100 mg ).
Figure 112014057024287-pat00029
실험예 6 - 건강한 인간 Subject 에서 에어로졸 레보플록사신의 내성 능력.
방법
하나의 과제에서, 건강한 지원자의 에어로졸 상태의 레보플록사신의 전달의 실행가능성(feasibility)을 3.4 마이크론 체적평균지름 (VMD) 입자를 만드는 에어로겐 클리니컬 바이브레이팅 메시 장치(Aerogen Clinical vibrating mesh device) 또는 ~2 마이크론 MMAD(이하, "에어로겐 소형(Aerogen Small)")를 사용하거나, ~4.7 마이크론 VMD 입자을 생성하는 PARI eFlow 분무기를 사용(이하 "PARI 대형(PARI Large)")하여 수립하였다. 등장성 용액(isotonic solution)에서 10 mg, 35mg, 및 55mg의 용량에서 4.25 mg/mL 또는 18.75 mg/mL 농도의 레보플록사신을 테스트하였다.
결과
첫번째 테스트에서, 4.25 mg/mL 용액의 6 mL를 에어로겐 소형 분무기(Aerogen Small nebulizer)를 사용하여 흡입하였다. 호흡 시뮬레이션을 사용하는 별개의 시험관 내 장치 특성화 연구에 기초하여 측정된 RDD는 10mg이었다. 전달 시간은 22분이었다. 목, 기도(airway) 또는 폐에서, 투여하는 동안 또는 투여 후에, 기침감이나 기침을 포함하는 식별가능한 부작용(adverse effects)은 관찰되지 않았으며, 투여하는 동안과 투여 후에 단지 약간의 화학적 테이스트가 있을 뿐이었다. 약물 투여 이후 30분의 모니터링 기간에 대하여 부작용이나 테이스트는 관찰되지 않았다. 이러한 낮은 농도와 용량, 그리고 늦은 비율의 투여에서, 레보플록사신은 좋은 내성이 있었다.
두번째 테스트에서, 18.75 mg/mL 용액의 4ml를 에어로겐 소형 분무기를 이용하여 흡입하였다. 호흡 시뮬레이션을 사용하는 별개의 시험관 내 장치 특성화 연구에 기초하여 측정된 RDD는 35mg이었다. 약물의 투여를 위한 전달 시간은 14 분이었다. 용량이 증가하는데도 불구하고, 민감한 내성 능력은 투여하는 동안 및 투여 후 모두의 첫번째 테스트와 매우 비슷하였다. 더욱 강했던 테이스트는 레보플록사신의 더욱 쓰고/금속성의 화학적 테이스트 특성을 가진 용액이었다. 테이스트는 투여가 끝난 후 몇 분의 기간 동안 더욱 식별가능하였다.
세번째 테스트에서, 18.75 mg/mL 용액의 4 mL를 PARI 대형 장치(PARI Large device)를 사용하여 흡입하였다. 호흡 시뮬레이션을 사용하는 별개의(separate) 시험관 내 장치 특성화 연구에 기초하여 측정된 RDD는 ~55mg이었다(<5 마이크론 FPD 한정을 사용함). 약물 투여에 대한 전달 시간은 ~5분이었다. 테스트 2와 비교하여 입자 크기 및 약물에 대한 전달률이 뚜렷하게 증가되었음에도 불구하고, 상술한 바와 같은 테이스트의 민감한 효과들외에는 목, 기도 또는 폐에서, 용량의 전달 후 투여 기간의 처음부터 끝까지 및 관찰 기간 30 분 동안, 기침감 또는 기침을 포함하는 부작용은 일어나지 않았다. 노출에 대한 정확한 측정인 약물의 비뇨기 회복(urinary recovery)으로 대략 55 mg의 계획된 호흡가능한 용량을 성공적으로 전달하였음을 확인하였다.
이러한 결과들은 인간 주제에 대한 테스트된 중간(intermediate) 농도에서 레보플록사신의 에어로졸 전달의 실행가능성을 증명하며, 더 높은 농도 및 용량, 능력 및 테이스트에 대해 적절히 제제화되는 것이 성취가능하다는 것을 암시한다.
실험예 7 - 레보플록사신 미세화.
레보플록사신 미세화
건조 분말 레보플록사신 염기는 건조 분말 폐 투여를 이용하여 레보플록사신의 높은 국부 농도 노출 치료, 테이스트-마스크 또는 AUC 형태-향상된 전달에 대하여 미세화될 수 있다. 최근 조사되고 있는 또 다른 접근들은 분무-건조 및 인 시츄 미세화 기술을 포함한다. 이러한 접근은 제한없이 오플록사신, 로메플록사신, 페플록사신, 시프로플록사신, 가티플록사신, 제미플록사신, 목시플록사신, 투소플록사신, 파주플록사신, 루플록사신, 플레록사신, 발로플록사신, 스파르플록사신, 트로바플록사신, 에녹사신, 노르플록사신, 클리나플록사신, 그레파플록사신, 시타플록사신, 마르보플록사신, 오르비플록사신, 사라플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 엔로플록사신, 가레녹사신, 프룰리플록사신, 올라무플록사신, DX-619, TG-873870 및 DW- 276 등을 포함하는 또 다른 플루오로퀴놀론 항생제를 가지고 사용될 수 있다.
서술( Description )
미세화하는 레보플록사신 염기의 실행가능성을 특성화하기 위해, 하기의 연구들을 수행하였다.
미세화
레보플록사신 약물 분말을 제트 밀(jet mill)을 사용하여 미세화 하였다. 미세화 후, 약물 분말을 5-6 마이크론 사이인 것과 더 미세한 파편인 두 가지 파편으로 취합하였다.
분말 특성화
레이저 회절 기술을 이용하여 밀링(milling) 전후 입자 크기 및 입자 크기 분배에 대하여, 약물을 특성화하였다. 약물의 물리적 형태에서 어떠한 변화를 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetery; DSC) 및 X-레이 회절(X-Ray Diffraction; XRD)로 평가하였다. 입자 형태학(particle morphology)은 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy; SEM)을 이용하여 연구되었다. 미세화 전후 약물 분말의 평형 수분 용량을 열중량분석기(ThermoGravimetric Analysis; TGA) 또는 칼피셔(Karl Fischer)로 측정하였다. 미세화 동안 약물 물질의 어떠한 감소를 HPLC로 평가하였다. 분리 조건을 사용하여 미세화 이후에 신규의 피크(peak)가 형성되었는지 측정하였다.
미세화
실험 방법론
레보플록사신의 두 개의 배치(batch)를 제트 밀(Glen Mills)을 사용하여 미세화하였다. 방법 개발을 수행하여 a) 5-6 마이크론 및 b) 2-3 마이크론 사이로 요구되는 파편 크기를 달성하기 위한 미세화 압력을 측정하였다. 심파텍(Sympatec) HELOS 레이저 회절 입자 크기 분석기로 레보플록사신의 입자 크기를 측정하였다.
결과
도 12는 평균 입자 직경 (X50) 대 미세화 압력의 플롯(plot)을 나타낸다. 레보플록사신의 첫번째 배치는 미세화 전 10.6 마이크론의 평균 입자 직경을 나타냈다. 미세화 압력이 증가함에 따라 입자 크기가 감소하는 것을 플롯으로부터 알 수 있다. 2.5 마이크론의 크기를 달성하는 데 약 120 psi의 압력이 요구되었다. 레보플록사신의 두번째 배치에서, 미세화 전 12.99 마이크론의 평균 입자 크기를 가지며, 5.2 마이크론의 입자 크기를 달성하는 데 30 psi의 압력이 요구되었다.
분말 특성화
시차주사열량계( Differential Scanning calorimetry )
실험 방법론
프리-미세화(pre-micronize)의 시차주사열량계 뿐만 아니라 미세화된 레보플록사신(평균 입자 크기 2.5 마이크론)을 TA Instrument DSC Q1000을 사용하여 수행하였다. 각 시료의 1-2mg을 팬(pan)에 넣어 무게를 재었고, 봉하고(seal), 질소하에서 10℃/분으로 25℃에서 300℃까지 가열하였다.
결과
프리-미세화된 및 미세화된 레보플록사신 DSC 프로파일들을 도 13a 및 13b에 나타내었다. 프리-미세화된 레보플록사신과 비교하여 미세화된 경우의 DSC 프로파일에서의 차이는 없었다.
실험 방법론
분말(미세화된 및 프리-미세화된)은 금-팔라듐으로 코팅된 알루미늄 스터브(stub) 상의 더블-사이드 카본 탭(double-sided carbon tab)에 부착되었다. 전자주사현미경(SEM)을 이용하여 스터브 상의 분말의 몇몇 다양한 영역의 현미경사진(photomicrograph)을 찍었다.
결과
프리-미세화된 및 미세화된 레보플록사신의 대표적인 전자주사현미경사진(Scanning electron micrograph)을 도 14a 및 14b에 나타내었다. 레보플록사신의 크리스탈(crystal)은 미세화 전처럼 편평(plate)하다. 이러한 형태를 미세화 후에도 계속 유지한다.
실험 방법론
분말 시료의 얇은 막을 XRD 시료 홀더 내의 제로 백그라운드 플래이트(zero background plate)상에 배치하였다. 하기의 조건들 하에서 Scintag XDS 2000 회절측정기(diffractometer)를 이용하여 각 시료를 분석하였다.
여기 소스(Excitation source): 구리 K α X-rays; 스캔비율: 분당 1°
전압: 40 KV; 전류: 35 mA.
결과
프리-미세화된 및 미세화된 레보플록사신의 X-ray 회절 플롯을 도 15에 나타내었다. 9°에서 회절된 피크의 강도는 미세화 후에 감소되었다. 이러한 결과들은 올란자파인(olanzapine)의 미세화에 대한 논문에서 보고된 바(Stephenson G5A. The Rigaku Journal, 22 (2005): 2-15)에 준하였다. 회절된 피크의 상대적 강도에서의 감소는 크리스탈에 대한 새로운 면의 형성때문일 것이다. 미세화 후에 가장 발달된 면은 강도가 최대로 감소된 부분일 것이다.
실험 방법론
미세화된 및 프리-미세화된 레보플록사신 시료의 15-25 mg를 메탄올(미리 정해진 수분 용량을 포함)에 용해하였고, 시료 내의 수분 용량을 Aquastar 3000 Coulometric Karl Fisher Titrator 로 측정하였다.
결과
칼 피셔 분석(Karl Fisher analysis)의 결과를 표 30에 나타내었다.
[표 30]
프리 및 포스트 미세화된 레보플록사신의 수분 용량.
Figure 112014057024287-pat00030
실험예 8 - 레보플록사신 염기의 프리제제 .
본 연구의 목표는 염기를 특성화하여 다양한 제제 접근을 위한 레보플록사신 염기의 물리-화학적 성능 및 제한을 이해하는 것이었다. 본 연구의 목적은 레보플록사신 염기의 물리화학적 특성을 특성화하는 데에 있다.
프리제제
pH -용해도 연구
레보플록사신의 용해도를 pH의 기능으로 측정하였다. pH 범위 2-10에서 버퍼(buffer)를 처음 제조하였다. 각 버퍼의 소량의 알리쿼트(~200-250㎕)를 약물로 포화시켰고, 평형 용해도를 성취하기 위해 흔들었다(agitate). 그리고 나서 시료를 원심분리하였고, 상층액(supernatant)을 UV 또는 HPLC로 용해된 약물에 대하여 분석하였다. 본 연구에서 사용된 버퍼는 용해도 결과에 영향을 주는 것으로 나타났다(별개의 버퍼 카운터-이온(counter-ion)은 용액에서 별개의 레보염(levo salt) 형태를 형성할 수 있기 때문). 따라서, pH-용해도 역시 버퍼의 부재하에서 평가할 것이다(적정을 통해).
pKa 측정
레보플록사신의 pKa를 적정법(titrimetry)을 이용하여 측정하였다. 얻어진 pKa 값을 UV 분광광도법(UV spectrophotometry)으로 확인하였다. 이러한 정보는 레보플록사신에 대한 염을 선택하는 것을 돕고, 폐 내의 pH 조건하에서 레보플록사신에 대한 차지(charge)를 측정하는데 사용되었다.
액체 시스템에 대한 프리제제
액체 제제의 실행가능성을 염수(saline) 단독에서 제제에 대한 기준 파라미터(baseline parameter)로서 (a) 용해도 및 (b) 표면 장력을 이용하여 조사하였다.
레보플록사신에 대한 프리제제 연구
HPLC 방법 전환( transfer )
실험 방법론
HPLC 방법을 사용하여 레보플록사신 분석의 선형(linearity), 정확성(accuracy), 및 정밀도(precision)를 평가하였다. 사용된 컬럼(column)은 30℃에서 50×4.6 mm, Onyx Monolithic C18 (Phenomenex)였다. 이동상은 물에 0.1% TFA가 85% 및 0.1% TFA 아세토니트릴(acetonitrile)이 15%로 이루어졌다. 유량(folw rate)을 3ml/분으로 조절하였다. 시료를 크로마토그래피 시스템에 주입하였고, 277nm에서 유출(effluent)을 모니터하였다.
결과
레보플록사신에 대한 보유 시간(retention time)은 대략 0.82분이었다. 분석은 5-15 ㎍/ml의 범위에 걸쳐 1.000의 상관 계수(correlation coefficient)로 선형적인 것을 발견하였다. 상대 표준 편차(Relative Standard Deviation; RSD)는 0.5 %이하였고, 정확성은 98-102% 이내였다.
pH -용해도 연구
적정에 의하여
실험 방법론
0.1 N HCl에서 레보플록사신의 포화된 용액을 NaOH로 적정하였다. 각각의 염기 첨가 후에, 용액을 와동시켜(vortexing) 섞었다. 시료 용액의 알리쿼트를 제거하고, 원심분리하였고, 상층액을 288 nm에서 UV 스펙트로스코피(UV spectroscopy)로 분석하였다. 동일한 용액을 HCl로 다시 적정하였다.
결과
레보플록사신의 pH-용해도 프로파일을 도 16에 나타내었다. 적정법에 의해, 레보플록사신은 pH 7.3에서 25.4 mg/ml의 용해도를 보였다. 그러나 쉐이킹(shaking) 실험의 결과와는 대조적으로, 적정법에 의한 용해도는 pH 6.5이하로 감소하였고 이는 공통 이온 효과(common ion effect)에 원인이 있을 수 있을 것이다. HCl에서 레보플록사신 용액을 제조하였기때문에, 용액 내에 레보플록사신의 하이드로클로라이드염이 형성되었을 수 있다. 나아가 염산의 형태 내에 클로라이드 이온의 첨가는 하이드로클로라이드염의 용해도를 억제할 수 있다.
pKa 측정
적정법에 의하여
실험 방법론
물(18.45 mg/g)에서 레보플록사신 용액(18 mg/g)을 제조하였다.. 용액의 최초 pH는 7.36이었다. 상기 용액을 1N HCl로 적정하였다. 측정된 HCl의 알리쿼트를 첨가하였고, 각각의 첨가 후에 pH를 기록하였다. 적정을 pH 1까지 지속하였다.
산성의(acidic) pKa를 측정하기 위해, 0.1N HCl에서 레보플록사신 용액(18.38 mg/g)을 제조하였다. 용액의 최초 pH는 1.32였다. 용액을 1N NaOH로 적정하였다. 적정을 pH 6.55까지 지속하였다.
결과
도 17은 pH 대(Vs) 레보플록사신의 적정을 위해 HCl로 첨가한 적정제(titrant) 부피의 플롯을 보여준다. 본 데이타는 하기의 방정식(equation)으로 맞추어졌다.
Figure 112014057024287-pat00031
여기서,
Vt = 첨가된 적정제의 부피
Vep= 등가점까지 첨가된 적정제의 부피
[OH-] = 하이드록사이드 이온 농도 = Kw/[H+]
[H+] = 하이드로늄 이온 농도 = 10- pH
Vt [OH-] 대(Vs) Vt 의 플롯은 직선을 보였다(도 18). 데이타는 프리-등가점 영역에서부터 나타났다. 기울기에서 다음을 얻었다.
Figure 112014057024287-pat00032
도 19는 pH 대 레보플록사신의 적정을 위해 NaOH로 첨가한 적정제 부피의 플롯을 보여준다. 산성의 pKa는 너무 낮아(<2.0) 계산하기가 어려웠다. 그러나, pKa의 러프한(rough) 근사는 등가점의 절반(half)의 pH로 만들 수 있다. 플롯 dpH/dV 대(vs) 적정제의 부피(Vt)의 플롯으로부터(도 20), 등가점은 250㎕이다. 등가점의 절반의 pH(예를 들어, Vt = 125㎕일 때)는 1.6이다. 그러므로 산성의 pKa ~ 1.6이다.
UV 스펙트로스코피에 의하여
실험 방법론
레보플록사신의 희석 용액(0.013 mg/ml)을 여러가지 버퍼에서 제조하였다. 사용된 버퍼들은 HCl(pH 1, 2), 아세테이트(pH 4, 5), 포스페이트(pH 6, 7, 8) 및 보레이트(pH 9,10)이었다. 레보플록사신 용액을 257 nm에서 UV 스펙트로스코피를 이용하여 분석하였다.
결과
pH 대(Vs) 레보플록사신 용액의 257 nm에서의 흡광도의 플롯을 도 21에 나타내었다. 이러한 데이터를 변형된 헨더슨 하셀바흐 방정식(Henderson Hasselbach Equation)으로 맞추었다.
Figure 112014057024287-pat00033
여기서,
Abs관찰됨 = 레보플록사신 용액의 흡광도
AbsHA = pH 1.2에서 레보플록사신 용액의 흡광도;
Abs A- = pH 7.8에서 레보플록사신 용액의 흡광도;
[H+] = 하이드로늄 이온 농도 = 10- pH
맞춰진 방정식이 제공한 pKa의 평가 = 5.91.
실험예 9 - 레보플록사신 염 형성.
본 연구의 목적은 감소되는 용해도 및/또는 용해를 통하여 AUC 형태-향상 특성을 얻을 수 있는 레보플록사신의 다양한 염 형태를 제조하는 것이다. 이러한 이익은 나노입자 서스펜션(suspension) 또는 건조 분말 흡입을 이용한 후속의 폐 투여에서 레보플록사신의 약력학 특성을 변경할 수 있다. 이러한 제제를 최적화하여, 감소하는 용해도 염 형태로부터 레보플록사신의 배출(release)을 연장할 수 있다. 이러한 특성은 또한 제한없이 제미플록사신, 가티플록사신, 노르플록사신, 투소플록사신, 시타플록사신 사라플록사신, 프룰리플록사신, 및 파주플록사신 등을 포함하는 또 다른 플루오로퀴놀론 항생제에 편입될 수도 있다. 테이스트 마스킹, AUC 형태-향상, 나노입자 서스펜션 및 건조 분말 흡입 투여를 위한 제미플록사신의 다양한 염 형태 및 공침전물(co-precipitate)을 특성화하는 연구들이 진행중이다. 최근 조사되고 있는 또 다른 접근들은 분무-건조 및 인 시츄 미세화 기술들을 포함한다.
서스펜션 및 분말 제제를 위하여, 특이적 염 형태는 생성물 성능에 대한 임팩트(impact)를 가질 수 있는 중요한 물리적 및 화학적 특성을 제공할 수 있다. AUC 형태-향상 제제에 대하여, 염 선택의 목적은 용해도의 감소 및/또는 레보플록사신의 용해 비율의 감소였다. 산성 반대이온을 하기 내용에 의해 선택할 수 있다.
녹는점(melting point)의 조작(manipulation): 녹는점의 증가는 대체로 염 용해도의 감소와 동반된다. 평면이고(planar), 높은 온도에서 녹기 시작하는 방향족 산(aromatic acid)에서 형성된 염은 일반적으로 높은 녹는점을 가지는 크리스탈린염(crystalline salt)을 형성한다.
소수성(hydrophobicity)의 조작: 소수성 콘쥬게이트(conjugate) 산으로 형성된 염은 소수성이어서 습식(wet)이 어렵고, 결국 연장된 용해를 야기할 것이다. 염 제조를 위해 선택된 산(acid)의 예들을 아래와 같이 열거한다.
a) 파모산(pamoic acid)(에본산(embonic acid) )
b) 2-나프탈렌 술폰산(2-naphthalene sulfonic acid)(납실산(napsylic acid))
c) 올레산(oleic acid)
d) 크시나포산(Xinafoic acid)
e) 스테아르산(stearic acid)
f) 라우릴 술포네이트(lauryl sulfonate)(에스톨레이트(estolate))
고려되는 또 다른 요소들은 염 표면 특성, 다형체(polymorph) 및 화학적 안정성을 포함한다.
서술
연구의 목적은 그것의 용해도 및/또는 용해 비율을 감소시키기 위해 레보플록사신의 염 형태를 제조하는 것이었다. 목표는 아래와 같았다.
(a) 허용가능한 첨가제(들)로 염을 형성하는 동안 보다 적은 가용성을 가지는 레보플록사신의 제조.
(b) 자유 염기 보다 더 낮은 용해도 및/또는 용해 비율을 가질 레보플록사신의 염 형태를 제조하는 것.
상기 과제를 달성하기 위해, 분자의 염기 사이트(site)에서 염을 제조하는 것에 노력을 집중하였다(pKa ~ 6.8).
파모산(mp = 280℃) 및 납실산(napsylic acid)(mp = 125℃)은 염이 소수성 특성을 가지는 것으로 기대되는 평면이고, 소수성 구조를 가진다. 파모산의 높은 녹는점은 높은 온도에서 녹기 시작하는 크리스탈린 염 형태를 생산할 수 있다. 폐 전달에 대해 인정되기 때문에 올레산을 우선적으로 선택하였다. 그것은 (1)이하의 조건을 만족시키지 않을 수 있는 낮은 녹는점(4℃)를 가지지만, 그러나 긴 지방성 사슬(aliphatic chain)은 용해도를 감소시키기에 충분한 소수성을 제공할 수 있는 것으로 여겨졌다. 크시나포산(Xinafoic acid)(mp= 195℃) 역시 염이 소수성 특성을 가지는 것으로 기대되는 평면이고, 소수성 구조를 가짐으로써 염 형성으로 선택되었다. 스테아르산 및 라우릴 술포네이트(에스톨레이트)를 선택한 이론적 근거는 올레산과 유사하였으며, 단지 이들의 폐 독성은 알려지지 않았다. 에스톨레이트는 경구 전달(에리스로마이신 에스톨레이트는 대략 1/12th의 자유 염기 용해도를 가지며, 경구 서스펜션으로 제제화됨)에서 인정되었다.
염 형성
일반적으로, 레보플록사신 염기 및 산을 허용가능한 휘발성 물질, 유기적 용제(1:1 몰비)에서 용해하였고, 실온에서 교반하였다. 크리스탈화된 생성물을 여과하고, 건조하고, 특성화하여 형성하였다. 특성화는 DSC, FTIR, 및 원소 분석(elemental analysis)으로 이루어질 수 있다.
파모산과 함께 레보플록사신의 코- 크리스탈의 형성 및 특성화.
실험 방법론
파모산과 함께 레보플록사신의 코- 크리스탈의 형성
*0.31 g (0.8 mM)의 파모산을 테트라하이드로퓨란 (TetraHydroFuran; THF) 100ml에서 교반하여 용해하였다. 이것에, 0.30 g (0.8 mM)의 레보플록사신을 첨가하였고, 교반하여 용해시켰고, 결과 용액을 2.5시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 형성된 서스펜션을 실온으로 냉각시키고, 여과하여, 획득한 침전물을 3 시간 동안 약 70℃에서 진공 상태로 건조하였다.
특성화
열분석(Thermal analysis). (a) 파모산 (b) 레보플록사신 (c) 레보플록사신 파모네이트 코-크리스탈화된 침전물 (d) 파모산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 열분석을 시차주사열량계 (TA Instrument DSC Q1000)을 사용하여 수행하였다. 각 시료의 2-5mg을 팬(pan)에 넣어 무게를 재었고, 봉하고(seal), 질소하에서 10℃/분으로 25℃에서 300℃까지 가열하였다.
푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier transform Infrared; FT-IR) 스펙트로스코피. (a) 파모산 (b) 레보플록사신 (c) 레보플록사신 파모네이트 코-크리스탈화된 침전물 (d) 파모산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 FT-IR 스펙트로스코피를 FTIR 스펙트로미터(spectrometer)(모델 IRPrestige-21, Shimadzu)을 사용하여 수행하였다.
포화 용해도. 레보플록사신 및 레보플록사신 파모산 코-크리스탈화된 침전물의 포화 용해도를 과량의 고체를 물로 평형을 유지시킴으로써 측정하였다. 서스펜션을 HCl로 pH's 4, 5, 6 및 7를 조절하고, 혼합하고, 원심분리하여 288 nm에서 UV 스펙트로스코피를 이용하여 상층액을 분석하였다.
결과
열분석. (a) 파모산 (b) 레보플록사신 (c) 레보플록사신 파모네이트 코-크리스탈 침전물 (d) 파모산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 DSC 스캔을 도 22a 내지 도 22d에 나타내었다. 파모산 및 레보플록사신은 각각 330℃ 및 239℃에서 샤프한 엔도섬(endotherm)을 나타냈으며, 이것은 파모산 및 레보플록사신 각각의 용해에 기인한 것이라고 할 수 있다. 레보플록사신 파모네이트 코-크리스탈의 DSC 프로파일은 210℃에서 하나의 주요한 엔도섬을 나타내었다. 레보플록사신 및 파모산의 1:1 몰혼합물(molar admixture)은 129℃ 및 220℃에서 폭 넓은(broad) 엔도섬을 나타내었다.
FTIR. (a) 파모산 (b) 레보플록사신 (c) 레보플록사신 파모네이트 코-크리스탈화된 침전물 (d) 파모산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물로부터 수득된 FTIR 스펙트럼을 도 23a 내지 도 23d에 나타내었다. C=O 그룹의 스트레칭(stretching)에서 기인하는, 1650cm-1에서 파모산의 FTIR 스펙트럼에서 고강도 흡수 대역(high absorption band)은 코-크리스탈에서 크게 감소하였다.
포화 용해도. 표 31은 다양한 pH's에서 레보플록사신 및 레보플록사신 파모네이트의 포화 용해도 데이터를 나타낸다. 버퍼 산(acid)이 레보플록사신의 용해도에 영향을 주기 때문에, 물에서 용해도를 측정하였다. 그러나 물에서 쉐이킹 레보플록사신 또는 염 용액을 쉐이킹한 후에, pH가 이동하였고, 특히 pH 5의 레보플록사신 용액이 pH 1.6으로 이동하였다. pH 5의 용액은 레보플록사신의 두 pKa's(~1.6 및 ~6)사이에 있다, 그러한 용액은 더 낮은 버퍼 용량을 가질 것이므로, pH가 이동한다. 약물의 pKa's 근처 pH's의 용액은 높은 버퍼 용량을 가지고, pH 변화에도 내성이 있다. 레보플록사신 파모네이트의 용해도는 모든 pH's의 레보플록사신의 그것 보다 상당히 적었다.
[표 31]
레보플록사신 및 레보플록사신 파모네이트의 포화 용해도 데이타 .
Figure 112014057024287-pat00034
해석
레보플록사신 파모네이트의 코-크리스탈화된 침전물은 레보플록사신, 파모산 및 그들의 물리적 혼합물의 경우와 다른 녹는점 및 FTIR 스펙트럼을 가지기 때문에, 파모산과 레보플록사신의 등분자 복합체(equimolar complex)은 레보플록사신보다 상당히 더 낮은 용해도를 가지는 염 레보플록사신 파모네이트일 수 있다.
크시나포산과 함께 하는 레보플록사신의 코- 크리스탈의 형성 및 특성화.
실험 방법론
크시나포산과 함께 하는 레보플록사신의 코- 크리스탈의 형성
1.004 g (2.7 mM)의 레보플록사신을 80 ml 에틸아세테이트에서 리플럭스하여 용해시켰다. 이것에 35 ml의 에틸아세테이트에 용해된 0.51 g (2.7 mM)의 크시나포산을 첨가하고, 상기 용액을 교반 조건하에서 주위 온도(ambient temperature)로 밤새도록 냉각하였다. 수득된 서스펜션을 여과하였고, 침전물을 약 3.5 시간 동안 75℃에서 진공 상태로 건조하였다.
특성화
열분석. (a) 크시나포산 (b) 레보플록사신 크시나포에이트 코-크리스탈화된 침전물의 열분석을 시차주사열량계(TA Instrument DSC Q1000)를 사용하여 수행하였다. 각 시료의 2-5 mg 팬(pan)에 넣어 무게를 재었고, 봉하고(seal), 질소하에서 10℃/분으로 25℃에서 300℃까지 가열하였다.
푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 스펙트로스코피. (a) 크시나포산 (b) 레보플록사신 크시나포에이트 코-크리스탈화된 침전물의 FT-IR 스펙트로스코피를 FTIR 스펙트로미터(모델 IRPrestige-21, Shimadzu)를 사용하여 수행하였다.
포화 용해도. 과량의 고체를 물로 평형을 유지시킴으로써 레보플록사신 크시나포산 코-크리스탈화된 침전물의 포화 용해도를 측정하였다. 서스펜션을 HCl로 pH's 4, 5, 6 및 7로 조절하고 쉐이킹하고, 원심분리하여 288 nm에서 UV 스펙트로스코피를 이용하여 상층액을 분석하였다.
결과
열분석. (a) 크시나포산 (b) 레보플록사신 크시나포에이트 코-크리스탈화된 침전물의 DSC 프로파일을 도 24a 및 도 24b에 나타내었다. 레보플록사신 크시나포에이트 코-크리스탈화된 침전물은 크시나포산(216℃) 및 레보플록사신(239℃)의 경우와는 다르게 196℃에서 녹기 시작하는 엔도섬을 나타내었다.
FTIR. (a) 크시나포산 (b) 레보플록사신 크시나포에이트 코-크리스탈화된 침전물에서 수득된 FTIR 스펙트럼을 도 25a 및 도 25b 에 나타내었다. 코크리스탈의 FTIR 스펙트럼은 크시나포산 및 레보플록사신의 그것과 구별되는 파수(wave number)에서 투과율(transmittance) 최소값(minima's) 나타낸다.
포화 용해도. 표 32는 다양한 pH's에서 레보플록사신 크시나포에이트의 포화 용해도 데이터를 나타낸다. 크시나포에이트염의 용해도는 레보플록사신 염기 및 레보플록사신 파모네이트 코크리스탈의 그것 사이의 중간 생성물(intermediate)이었다.
[표 32]
레보플록사신 크시나포에이트 코- 크리스탈의 포화 용해도 데이타 .
Figure 112014057024287-pat00035
해석
레보플록사신 파모네이트의 코-크리스탈화된 침전물은 레보플록사신 및 크시나포산의 그것과는 다른 녹는점 및 FTIR 스펙트럼을 가진다. 이는 레보플록사신 크시나포에이트 염의 형성이 가능하다는 것을 암시한다. 이 염은 레보플록사신 및 레보플록사신 파모네이트 사이의 중간 용해도를 가진다.
스테아르산과 함께 레보플록사신의 공-결정 형성 및 특성화
실험 방법론
스테아르산과 함께 레보플록사신의 공-결정의 형성
0.77 g (2.07 mM)의 스테아르산을 40 ml의 메탄올에서 가열 및 소니케이션(sonication)에 의해 용해시켰다. 이것에, 60 ml의 메탄올에 용해된 1.00 g (2.07 mM)의 레보플록사신을 첨가하였다. 결과 용액을 약 15 분 동안 55℃에서 가열하였다. 이어서 실온으로 냉각하고, 그리고 나서 -20℃로 냉각하였다. 수득된 서스펜션을 여과하였다.
특성화
열분석. (a) 스테아르산 (b) 레보플록사신 스테아레이트 공-결정화된 침전물 (c) 스테아르산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 열분석을 시차주사열량계 (TA Instrument DSC Q1000)을 사용하여 수행하였다. 각 시료의 2-5 mg을 팬(pan)에 넣어 무게를 재었고, 봉하고(seal), 질소하에서 10℃/분으로 25℃에서 300℃까지 가열하였다.
푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 스펙트로스코피. (a) 스테아르산 (b) 레보플록사신 스테아르산 공-결정화된 침전물 (d) 스테아르산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 FT-IR 스펙트로스코피를 FTIR 스펙트로미터(spectrometer)(모델 IRPrestige-21, Shimadzu)을 사용하여 수행하였다.
포화 용해도. 레보플록사신 및 레보플록사신 스테아르산 공-결정화된 침전물의 포화 용해도를 과량의 고체를 물로 평형을 유지시킴으로써 측정하였다. 서스펜션을 HCl로 pH's 4, 5, 6 및 7를 조절하고, 쉐이킹하고, 원심분리하여 288 nm에서 UV 스펙트로스코피를 이용하여 상층액을 분석하였다.
결과
열분석. (a) 스테아르산 (b) 레보플록사신 스테아레이트 공-결정 침전물 (d) 스테아르산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 DSC 스캔을 도 26a 내지 도 26c에 나타내었다. 스테아르산 및 레보플록사신은 각각 76.4℃ 및 239℃에서 샤프한 엔도섬(endotherm)을 나타냈으며, 이것은 스테아르산 및 레보플록사신 각각의 용해(melting)에 기인한 것이라고 할 수 있다. 레보플록사신 스테아르산 공-결정의 DSC 프로파일은 88.03℃ 및 138.54℃에서 두 개의 샤프한 엔도섬을, 231℃ 및 242.72℃에서 부수적인 엔도섬을 나타내었다. 부수적인 엔도섬은 본래의 시료 내의 잔여 레보플록사신의 추적량(trace quantities)의 용해에 기인한 것일 수 있다. 레보플록사신 및 스테아르산의 1:1 몰혼합물은 68.87℃, 134.43℃ 및 240.74℃에서 엔도섬이, 79.73℃ 및 86.74℃에서 부수적인 엔도섬이 나타났다.
FTIR. (a) 스테아르산 (b) 레보플록사신 스테아르산 공-결정화된 침전물 (c) 스테아르산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물에서 수득된 FTIR 스펙트럼을 도 27a 내지 도 27c에 나타내었다. C=O 스트레치 밴드가 스테아르산, 공-결정화된 침전물 및 물리적 혼합물에서 각각 1700, 1705 and 1721 cm- 1 에서 관찰되었다.
포화 용해도. 표 33은 다양한 pH's에서 레보플록사신 스테아르산 공-결정의 포화 용해도 데이터를 나타낸다.
[표 33]
레보플록사신 스테아르산 공-결정의 포화 용해도 데이타 .
Figure 112014057024287-pat00036
해석
레보플록사신 스테아르산 공-결정 침전물의 DSC 프로파일은 두 개의 엔도섬을 나타낸다. 세 개의 엔도섬 중의 하나는 코크리스탈의 용해에서 기인할 것이다. 두번째 엔도섬의 본질(nature)은 관찰된 것을 포함한다. 레보플록사신 스테아르산 공-결정 침전물은 레보플록사신보다 낮은 용해도 수치를 가지기 때문에, 침전물은 레보플록사신 스테아레이트 염인 것이 가능할 것이다.
올레산과 함께 레보플록사신의 공-결정의 형성 및 특성화
실험 방법론
올레산과 함께 레보플록사신의 공-결정의 형성
0.78 g (2.76 mM)의 올레산을 10 ml 클로로포름(chloroform)에 용해시켰다. 이것에, 10 ml의 클로로포름에 용해된 1.025 g (2.76 mM)의 레보플록사신을 첨가하였다. 결과 용액을 완전히 섞었고, 40 ℃에서 증발시켰다.
특성화
열분석. (a) 올레산 (b) 레보플록사신 올리에이트 공-결정 침전물 (c) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (50:50) (d) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (10:90) 및 (e) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (90:10)의 열분석을 시차주사열량계 (TA Instrument DSC Q1000)를 사용하여 수행하였다. 각 시료의 2-5 mg을 팬(pan)에 넣어 무게를 재었고, 봉하고(seal), 질소하에서 1℃/분 또는 10℃/분 에서 25℃ 내지 250℃까지 가열하였다.
푸리에 변환 적외선 분광기 (FT-IR) 스펙트로스코피. (a) 올레산 (b) 레보플록사신 올레산 공-결정화된 침전물 (d) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물의 FT-IR 스펙트로스코피를 FTIR 스펙트로미터 (spectrometer) (모델 IRPrestige-21, Shimadzu)을 사용하여 수행하였다.
동적 용해도(Kinetic Solubility) 측정. 레보플록사신 올리에이트 공-결정화된 침전물 (50 mg)을 2 ml의 물에 현탁하였다. 서스펜션을 HCL로 pH 7로 조절하고, 쉐이킹하였다. 상기 공-결정의 용해도를 다양한 시간 간격에서 측정하였다. 본 연구를 실온 및 40℃에서 수행하였다. 레보플록사신 및 올레산의 등몰 물리적 혼합물의 동적 용해도를 수행하였고, 40℃에서 공-결정의 그것과 비교하였다.
결과
열분석 . (a) 올레산 (b) 레보플록사신 올리에이트 공-결정 침전물 (c) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (50:50) (d) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (10:90) 및 (e) 올레산 및 레보플록사신의 물리적 혼합물 (90:10)의 DSC 스캔을 도 28a 내지 도 28e에 나타내었다. 올레산 온도기록도(thermogram)는 -6.15℃ 및 13.05℃에서 엔도섬을 나타내었다. -6.15℃에서 엔도섬은 감마-알파 올레산 상전이(phase transition) (Crowley KJ, 1999)에 대응하였다. 올레산과 함께 하는 레보플록사신의 등몰 물리적 혼합물은 123.69℃, 179.35℃ 및 224℃에서 엔도섬을 나타내는 것에 반하여, 레보플록사신 올리에이트 공-결정화된 침전물은 127.69℃에서 엔도섬을 나타내었다. 등몰 물리적 혼합물은 공-결정의 녹는점에 가까운 엔도섬을 보여주고 있고, 고체상에서 올레산 및 레보플록사신 사이에서 가능한 상호작용(reaction)을 암시하고 있다. 이러한 현상을 조사하기 위해, 레보플록사신 및 올레산 (90: 10) 및 (10: 90)의 물리적 혼합물에 대한 DSC를 수행하였다. 레보플록사신 및 올레산의 혼합물 (10:90)은 10.33℃(올레산이 녹을 수 있음) 및 281℃에서 주요한 엔도섬을 나타낸다. 공-결정의 녹는점 근처에 위치한 엔도섬는 나타나지 않았다. 레보플록사신 올레산 (90: 10) 물리적 혼합물은 올레산에 대하여 10℃인 멜팅 엔도섬이 나타나지 않았다. 그것은 79.77℃ 및 128℃(공-결정의 녹는점에 가까운)에서 엔도섬을 나타내며, 다량의 레보플록사신 존재하에서 레보플록사신 및 올레산의 상호작용이 가능하다는 것을 암시한다.
FTIR. 올레산의 FTIR 스펙트럼은 각각 1710cm-1에서 C=O 스트레치 강한 피크를, 1462 및 937 cm-1에서 O-H 인-플레인(in-plane) 및 아웃-오브-플레인(out-of-plane) 대역을 나타낸다.
C=O 그룹의 스트레칭에서 기인하는, 올레산의 FTIR 스펙트럼에서 1710 cm-1에서 고강도 흡수 대역은 코크리스탈에서 약간 감소하였다. 올레산 내의 1462 및 937 cm-1에서 O-H 인플레인 및 아웃오브플레인 대역은 공-결정에서 없었다. 물리적 혼합물의 FTIR 스펙트럼은 상기 염의 그것과는 다르다(도 29a 내지 도 29c).
동적 용해도 측정
도 30은 실온 및 40℃에서 공-결정화된 침전물과 함께 수행된 동적 용해도 실험에 대한 데이터를 나타낸다. 실온에서의 공-결정의 용해도는 약 0.9 mg/ml였으며, 연구의 기간 전체로 일정하게 유지되었다. 40℃에서, 용해도는 15분에 1.17 mg/ml에서 4 시간에 1.86 mg/ml로 증가하였고, 24 시간까지 거의 지속적으로 유지되었다. 40℃에서 등몰 물리적 혼합물의 용해도 프로파일은 공-결정의 그것과는 구별되어 보였다. 물리적 혼합물은 공-결정 (24 시간에서 1.89 mg/ml)과 비교하여 더 높은 용해도(24 시간에서 9.16 mg/ml)를 가진다.
해석
등몰 물리적 혼합물의 DSC 데이터는 공-결정화된 침전물의 용해 엔도섬 근처에 위치한 엔도섬을 나타낸다. 그러나 공-결정의 FTIR 및 용해도 데이터는 낮은 포화 용해도를 가지는 공-결정을 가지는 물리적 혼합물의 그것과는 다르다. 레보플록사신 염기에 대한 25 mg/ml와 대조적으로 공-결정의 포화 용해도는 0.9 mg/ml 온도이다.
그러나 레보플록사신 올리에이트 염은 자연상태에서는 왁시(waxy)하여, 그라인드(grind)/미세화하고 그것을 포뮬레이트하기가 어려울 수 있다. 왁스 같은 약물 지방산 염, 프로프라놀롤(propranolol) 올리에이트의 진득진득하고(tacky) 변형가능한(deformable) 특성은 입자 크기가 감소하는 어려움을 야기하는 것으로 보고되었다(Crowley. J., et al, International journal of Pharmaceutics, 2000, 211 (1-2): 9-17).
용해 비율 연구
레보플록사신 크시나포에이트
실험 방법론
50 mg의 레보플록사신 크시나포에이트염을 37℃, pH 7.4 트리스(Tris) 버퍼 500ml를 포함하는 용해 배스(bath)에서 현탁하였고, 100 rpm의 패들(paddle)을 이용하여 회전시켰다(rotated). 5 ml 시료를 주기적인 시간 간격에서 제거하였고, 동일한 부피의 일반 버퍼로 교체하였다.
결과
레보플록사신 크시나포에이트의 용해 프로파일을 도 31에 나타내었다. 이것은 2-10 분의 초기 단계에서 레보플록사신 크시나포에이트의 용해 비율이 10- 30 분에서 보여진 것보다 더 빠름을 보여주었다. 레보플록사신 크시나포에이트를 용해 배지에 첨가할 때, 그것은 미세 분말로 흩어지고, 이러한 미세 입자로부터의 용해가 대략 1.24 mg/min 더 빠르다(도 32). 시간과 함께, 분말은 덩어리가 되어 패들에 의해 형성된 와류 내에서 이동하며, 그것에 의해 용해 비율이 0.28 mg/min으로 감소한다(도 33).
레보플록사신
실험 방법론
200 mg의 레보플록사신을 37℃, pH 7.4 트리스(Tris) 버퍼 500ml를 포함하는 용해 배스(bath)에서 현탁하였고, 100 rpm의 패들(paddle)을 이용하여 회전시켰다. 5 ml 시료를 주기적인 시간 간격에서 제거하였고, 동일한 부피의 일반 버퍼로 교체하였다.
결과
레보플록사신의 용해 프로파일을 도 34에 나타내었다. 레보플록사신이 염 자체의 용해 비율보다 더욱 고용해도를 가짐으로써 매우 빨라졌다. 레보플록사신에서도 역시, 더욱 초기의 용해는 미세하게 흩어진 입자를 형성하고, 따라서 더 빠른 용해 비율을 형성한다. 후반 단계에서 입자는 덩어리가 되어, 용해 비율을 감소시켰다.
레보플록사신 파모네이트
실험 방법론
10 mg의 레보플록사신 파모네이트 염을 37℃, pH 7.4 트리스(Tris) 버퍼 500ml를 포함하는 용해 배스(bath)에서 현탁하였고, 100 rpm의 패들(paddle)을 이용하여 회전시켰다. 5 ml 시료를 주기적인 시간 간격(2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 120, 240, 1320 및 1440 분)에서 제거하였고, 동일한 부피의 일반 버퍼로 교체하였다. 본 연구는 중복하여(in duplicate) 수행하였다.
결과
레보플록사신 파모네이트의 용해 프로파일을 도 35에 나타내었다. 2-10 분의 초기 단계에서 레보플록사신 파모네이트의 용해 비율은 10-60 분에서 보여지는 것 보다 빠른 것으로 보였다. 용해 배지에 레보플록사신 파모네이트를 첨가할 때, 그것은 미세 분말로 흩어지고, 이러한 미세 입자로부터의 용해가 대략 0.146 mg/min으로 빨라졌다(도 36). 시간과 함께, 분말은 덩어리가 되어 패들에 의해 형성된 와류 내에서 이동하며, 그것에 의해 용해 비율이 0.0331 mg/min으로 감소한다(도 37).
레보플록사신 스테아레이트
실험 방법론
25 mg의 레보플록사신 스테아레이트 염을 37℃, pH 7.4 트리스(Tris) 버퍼 500ml를 포함하는 용해 배스(bath)에서 현탁하였고, 100 rpm의 패들(paddle)을 이용하여 회전시켰다. 5 ml 시료를 주기적인 시간 간격(2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 120, 240, 1320 및 1440 분)에서 제거하였고, 동일한 부피의 일반 버퍼로 교체하였다.
결과
레보플록사신 스테아레이트의 용해 프로파일을 도 38에 나타내었다. 2-10 분의 초기 단계에서 레보플록사신 스테아레이트의 용해 비율은 0.499 mg/min이었으며(도 39), 이는 10- 30 분에서 보여지는 것 보다 빠른 것(0.161 mg/min)으로 보였다(도 40).
레보플록사신 및 염의 용해를 용해 배스 내에 용해된 용질의 농도가 포화 용해도의 10%의 이상에 결코 도달하지 못하는 양으로 수행하였다. 이는 싱크 조건(sink condition)을 유지하려는 시도에서 행해졌다.
상기 및 또 다른 염 형태 및 공침전물 등의 용해 비율에 있어서, 레보플록사신, 제미플록사신 및 다른 플루오로퀴놀론 항생제의 이러한 AUC 형태-향상 형태는 나노입자 서스펜션 (용해도 <100 ug/ml, 늦은 용해 비율) 또는 마이크론-크기의 건조 분말 (용해도 >100 ug/ml, 나노서스펜션에 가장 좋은 경우 보다 더욱 빠른 용해 비율)에 가장 적합할 것이다. 건조 분말 제제를 능동적(active) 또는 수동적(passive) 건조 분말 흡입기 중 어느 하나를 이용하여 투여할 수 있는 것에 반하여, 나노입자 서스펜션을 분사, 초음파의, 또는 바이브레이팅 메시 기술을 이용한 분무로 투여할 수 있다.
실험예 11 - 레보플록사신 고체 지질( Lipid ) 나노입자.
본 연구의 목표는 레보플록사신의 고체 지질 나노입자를 제조하여 용해도 및 용해가 감소되는 동안의 AUC 형태-향상 특성을 얻는 것이었다. 이러한 이익은 후속될 나노입자 서스펜션 또는 건조 분말 흡입 제제를 사용하는 폐 투여에서 레보플록사신의 약력학 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 제제들을 최적화하여 감소된 용해도 염 형태로부터 레보플록사신의 배출을 연장한다. 이러한 특성은 또한 제한 없이 제미플록사신, 가티플록사신, 노르플록사신, 투소플록사신, 시타플록사신 사라플록사신, 프룰리플록사신, 및 파주플록사신 등을 포함하는 또 다른 플루오로퀴놀론 항생제로 통합될 수 있다. 테이스트 마스킹, AUC 형태-향상, 나노입자 서스펜션 및 건조 분말 흡입 투여에 대한 제미플록사신의 다양한 지질 나노입자 형태들을 특성화하는 연구들 또한 진행 중이다. 최근 연구되고 있는 고체 지질 나노입자에 대한 또 다른 접근은 분무-건조 및 인 시츄 미세화 기술을 포함한다.
프리제제 연구
각 화합물(레보플록사신 염 및 금속 양이온 복합체을 포함)을 1-옥탄올(octanol)로 구획화하는 것을 다양한 관련 pH 값에서 결정하였다. 시간의 기능으로 구획화하는 것을 평가하여, 레보플록사신의 해리(dissociation)가 일어나는 지(염 및 복합체 둘 모두로부터)를 측정하였고, 염의 경우에도 지방산 성분의 선택적 구획화가 시간이 흐르면서 발생하는지를 측정하였다. 의미있는 구획화를 가지는 화합물(들)(log P>2.0)을 다양한 지질 용해물(melt)에서 그것의 용해도에 대하여 평가하였다. 추가적으로, 친지질성(lipophilic) 플루오로퀴놀론(이용가능하다면)의 구획화도 또한 연구되고 있으므로, 다양한 지질 용해물에서 그것의 용해도를 평가할 수 있을 것이다. 약물이 그 안에서 충분히 녹을 수 있는 지질을 고체 지질 나노입자의 제제로 선택할 것이다. 고체 지질 나노입자에서 약물의 충분한 적재 용량을 수득하기 위한 필요조건(prerequisite)은 지질 용해물에서 약물의 고용해도였다.
고체 지질 나노입자의 제제
고체 지질 나노입자의 제제는 뜨거운 수용성의 계면 활성제 용액에서 약물을 포함하는 용해물의 흩어지는 것 다음으로 전형적으로 지질 용해물에서 약물을 용해하는 것과 연관된다. 열악한 흩어짐을 Microfluidizer 막 균질화하여 나노에멀젼(nanoemulsion)을 얻었다. 나노에멀젼을 실온으로 냉각하여 지질로 재고체화하여 고체 지질 나노입자의 형성을 유도하였다. 연장된 약물 전달을 달성하기 위해 제제 파라미터(지질 매트릭스의 타입, 계면 활성제 농도 및 생산 파라미터)의 최적화를 수행할 것이다.
고체 지질 나노입자의 특성화
나노입자를 동적광산란기구(Dynamic Light Scattering instrument)를 사용하여 크기 및 제타 포텐셜(zeta potential)에 대하여 특성화하고 있으며, 반면 레이저 회절은 큰 마이크로입자의 검출을 위해 사용될 것이다.
합성이 완료될 때, 시차주사열량연구(differential scanning calorimetric study)를 수행하여, 지질의 물리적 형태에 유도된 어떤 가능한 변형을 조사할 것이다.
시험관 내 약물 방출 테스팅에는 적절한 방법론을 사용할 것이다.
실험예 10 - 레보플록사신 금속 이온 복합체.
본 연구의 목표는 다양한 킬레이트(chelate) 염 형태의 레보플록사신을 준비하여 용해도, 용해 및/또는 생물학적 이용가능성(bioavailability)에서의 변화를 통해 테이스트-마스킹 특성, AUC 형태-향상 특성을 수득하는 것이었다. 이러한 이익은 나노입자 서스펜션, 건조 분말 흡입 또는 간단한 액체 제제를 사용한 폐 투여를 따라 레보플록사신의 약력학 특성을 향상할 수 있다. 이러한 제제를 최적화하여, 변경된 용해도, 또는 느린-방출 또는 낮은 생물학적 이용가능성 킬레이트로부터 레보플록사신의 AUC 형태-향상 제제를 만들어낼 수 있다. 이러한 특성은 또한 제한 없이 제미플록사신, 가티플록사신, 노르플록사신, 투소플록사신, 시타플록사신 사라플록사신, 프룰리플록사신, 및 파주플록사신 등을 포함하는 또 다른 플루오로퀴놀론 항생제로 통합될 수 있다. 또한, 테이스트 마스킹, AUC 형태-향상, 나노입자 서스펜션 및 건조 분말 흡입 투여를 위한 제미플록사신의 킬레이트 및 다양한 형태를 특성화를 위한 연구도 진행 중이다.
레보플록사신 -금속 이온 복합체의 제조
예비 연구
레보플록사신 및 주어진 양이온의 염의 혼합물을 탈이온수(deionized water)에서 용해가능하게 하였고, 소듐 하이드록사이드로 적정하였다. Alfred Martin의 Pysucal Pharmacy(4th Edition, pp 261-263)에 기재된 바와 같이, 적정 커브를 레보플록사신 단독에 대해 수득된 것과 비교하여 레보플록사신-금속 복합체의 형성을 평가하였다. 그리고 나서, 다양한 금속 양이온(예를 들어, Ca2+, Mg2+, 등등)의 염을 평가하여 후속될 평가에 대해 허용가능한 후보(들)을 확인하였다. 양이온 및 레보플록사신의 다른 몰비 또한 평가하였다.
복합체의 제조
레보플록사신 용액을 선택된 금속염의 수용성 용액에 대항하여 적정하였다. 일정한 pH에서 적정을 수행하였다. 적용가능한 방법, 예를 들어, 적정법, 분광형광도법(spectrofluorometry), 용해도, 등을 포함하는 다양한 방법으로 복합체의 형성을 모니터하였다. 방법에 의존되는 복합화 반응의 종결점을 채택하였다.
레보플록사신 복합체의 특성화
레보플록사신-금속 양이온 복합체를 적절한 방법론을 사용하여 화학량론(stoichiometry), 형성 상수 및 해리 해리동력학(dissociation kinetics)에 대해 특성화하였다.
목표
금속 양이온(2가 및 3가)을 가진 레보플록사신 복합체를 특성화하고, 제제화하는 것.
복합체의 평가
예비조사(Preliminary investigation)는 레보플록사신이 금속 양이온을 가지는 가용성 복합체를 형성한다는 것을 암시하였다. 결과적으로, 침전(precipitation)에 의한 복합체 공정의 평가는 불가능하였다. 시도하였던 또 다른 접근을 이하에 기술하였다.
적정법
이 접근은 레보플록사신의 카르복시산(carboxylic acid) 부분이 주어진 금속 양이온과 함께 복합체 형성에 관여한다는 가정 및 복합화(complexation)가 레보플록사신으로부터의 양자(proton) 배출(release)를 야기한다는 가정을 기초로 하였다. 배출된 양자의 농도는 복합화의 범위(결합 상수(binding constant)에 의존함) 및 복합체의 화학량론에 비례할 것이다(Physical Pharmacy: 4th Edition by Alfred Martin; pp-261-263).
실험 방법론
약 0.35 mmoles의 레보플록사신(탈이온수 16mL 내)을 금속 양이온의 염(등몰)의 존재 및 부존재하에서 6N NaOH로 적정하였다. NaOH로 적정하기 전에, 레보플록사신 용액을 6N HCl로 2.0이하의 pH 값으로 산성화하였다. 사용된 금속 양이온의 염은 칼슘 클로라이드, 마그네슘 클로라이드, 페로우스(ferrous) 클로라이드, 징크(zinc) 클로라이드, 알루미늄 술페이트 및 알루미늄 클로라이드 등을 포함한다.
결과
도 41에 나타낸 바와 같이, 금속 양이온 존재 하에서 수행된 적정은 레보플록사신 단독의 경우와 비교하여 적정 커브의 긍정적인(positive) 이동을 야기하였으며, 이는 금속 양이온의 존재하에서 용액의 특이적 pH를 수득하기 위해 추가적인 NaOH (적정제)가 요구된다는 것을 암시한다. 어떤 점에서 적정 커브에서 이동의 크기는 복합화에 의해 배출된 양자의 몰(mole), 그러므로 복합화된 레보플록사신의 몰을 나타낸다.
복합화 (결합 및/또는 화학량론)의 범위는 Ca < Mg < Zn = Fe < Al 의 순서로 증가하는 것을 나타내며, 이는 현재의 논문과 논리적으로 일치한다.
주(Note): 알루미늄 클로라이드 및 알루미늄 술페이트는 산과 유사한(acid-like) 특성을 가지며, 수용성 용액의 pH가 더 낮을 수 있다는 것은 상기 논문으로부터 언급되었다. 따라서, AlCl3 및 Al2(SO4)3로 얻어진 적정 커브는 레보플록사신과 함께 하는 복합화에 대한 결정적인 정보를 제공하지 못할 수 있다.
듀얼 적정
본 접근에서는 레보플록사신 용액을 주어진 금속 양이온의 용액으로 적정하여 아마도 복합화를 통한 양자(proton)의 배출에 기인하는 pH에서의 떨어짐을 관찰하였다. 이어서 NaOH를 추가하여 레보플록사신 용액의 최초 pH로 돌아갔다(양이온 용액의 첨가 전). 이것은 주어진 pH에서 복합화된 형태에서 레보플록사신의 파편을 측정할 수 있게 한다.
실험 방법론
약 1.55-1.72 mmole의 레보플록사신을 탈이온수에서 용해가능하게 하였고, 결과 용액을 6N HCl을 가지고 원하는 최초 pH로 산성화하였다. 이렇게 산성화된 레보플록사신 용액을 금속 양이온 (Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + 및 Zn2 +)이 농축된 용액의 알려진 부피로 적정하였다. pH 변화를 6N NaOH를 첨가하여 중성화하였(최초 pH로)고, 첨가된 NaOH 용액의 부피를 기록하였다. NaOH로 중성화함으로써 따라오는 금속 양이온 용액의 첨가를, 금속 양이온 용액의 첨가가 레보플록사신 용액의 pH 변화를 유도하지 못할 때까지 지속하였으며, 이는 복합화의 종결점을 알려줄 것이다. pH 변화를 중성화하는 데 필요한 NaOH의 누적적인 양에 대항하여 첨가된 금속 양이온의 누적적인 양을 플롯하였다(도 42 내지 45).
결과
도 42 내지 45로부터, 평탄역(plateau) 영역을 외삽법에 의해 추정하여(extrapolate), 복합화에 기인한 pH 변화를 중성화하는 데 필요한 NaOH의 총량을 수득하였다. 이러한 값들은 또한 복합화된 형태에서 레플록사신의 양을 나타낸다(레보플록사신의 복합화는 프로톤의 등가 배출을 야기하는 것으로 가정). Ca2 +, Mg2+, Fe2 + 및 Zn2 +와 함께 복합화된 형태에서 레보플록사신의 양은 각각 0.8, 1.0, 1.3 및 1.1 mmole이다. 이들은 각각 Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + 및 Zn2 +에 대한 46.5, 64.5, 77.8 및 64.5% 복합화를 나타낸다. 복합화는 레보플록사신의 총 농도에 의존적이라는 점을 언급해 둔다.
결합 상수뿐만 아니라 금속 양이온과 함께 레보플록사신 혼합물에 대한 복합화의 화학량론을 다음과 같이 측정하였다.
Figure 112014057024287-pat00037
상기 M, A 및 MAn은 각각 금속 양이온, 레보플록사신 및 그 복합체를 나타낸다. Kb는 평형 결합 상수일 것이다. 상기 반응은 'n' moles의 레보플록사신이 1 몰의 금속과 작용하여 1 몰의 복합체를 생산한다는 것을 가정한다.
Figure 112014057024287-pat00038
[MAn]은 형성된 복합체의 농도이다.
[M] 및 [A]는 각각 비결합 금속 및 비결합 레보플록사신이다.
Eq.1을 다시 정리하면,
Figure 112014057024287-pat00039
주( Note ): [NaOH]사용됨은 어떤 주어진 점에서 금속 양이온의 첨가에 의해 유발된 pH 변화(아마도 복합화에 기인함)를 중성화하기 위해 사용된 소듐 하이드록사이드의 농도이다.
Eq.2를 변형하여 아래의 식을 얻을 수 있다.
Figure 112014057024287-pat00040
[M] 대 [A]결합됨/[A]n의 플롯은 nKb의 기울기를 갖는 직선을 야기하는 것을 Eq. 3으로부터 추론할 수 있다. 이때,
n = 1은, 1:1 복합체,
n = 2은, 2:1 복합체,
n = 3은, 3: 1 복합체 등등.
도 46 내지 49에서 아래로 도시된 것은 각각 Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + 및 Zn2 +에 대한 상기 플롯들이다.
도 46 내지 49에서 나타낸 바와 같이, 각각의 양이온에 대하여 평가된 [A]결합됨/[A]n 대 nKb *[M]의 플롯은 n=2 (Ca2+에서 n=2는 n=1보다 더 좋은 핏(fit)을 가져왔다. 이러한 결과는 Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + 및 Zn2 +을 가지는 레보플록사신 복합체가 양이온 1몰당 약물 2 mole의 화학량론(2:1)으로 형성된 것을 암시한다.
n=2를 이용하여, 상기 복합체에 대한 결합 상수를 각각의 선형 플롯의 기울기로부터 측정할 수 있다.
log(Kb)로 나타낸 2:1 복합체에 대한 결합 상수는 다음과 같다. Ca2 +=2.75, Mg2+=3.69, Zn2 +=4.44, Fe2 +=4.54.
용해도
이 방법은 복합화의 화학량론을 결정하는 상대적으로 간단한 방식을 참작하였다. 상기 접근은 복합화 용제(주어진 금속 양이온)의 농도 증가의 존재하에서 약물(레보플록사신)의 용해도 평가를 포함하였다. 상기 약물(복합화된 것+복합화되지 않은 것)의 총 용해도가 복합화 때문에 선형적으로 증가할 것이고, 약물 및 복합체 모두의 포화 용해도에 대응하는 평탄역에 도달할 것으로 예상하였다. 그러한 용해도 커브로부터 화학량론을 측정하는 것은 다른 곳에도 상세히 설명되었다(Physical Pharmacy: 4th Edition by Alfred Martin; pp 265).
실험 방법론
과량의 레보플록사신(양을 기록하였음)을 MgCl2 농도의 증가 존재에서 와류혼합기(vortex mixer)를 사용하여 25 mM MES 버퍼 (pH 5.99)와 함께 흔들었다. 그리고 나서 시료를 여과하였고, 여과액(filtrate)을 적절히 희석하였고, 분광광도법으로 분석하여 레보플록사신 농도를 측정하였다(도 50).
결과
*도 50에 나타낸 바와 같이, 레보플록사신의 용해도는 MgCl2 농도의 증가와 함께 증가하였다. 그러나, 평탄역 용해도 (~650mM 레보플록사신)을 넘어서, 용해도에서는 그 이상의 증가가 관찰되었으나, 이는 예상했던 프로파일과 일치하지 않는 것이다. 이는 레보플록사신 용해도에 대한 이온 강도의 효과 때문이었다. 모든 용액의 최종 pH가 비록 5.99보다 크기는 하지만(최종 pH ~7.0) 일정하다는 점을 지적해 두는 것이 중요하다.
이어서, 0.5M MES 버퍼 (pH 5.99)로 일정한 이온 강도 ~1.0M (NaCl로 조절하였음)에서 상기 실험을 반복하여 용액의 버퍼 용량을 향상시켰다(도 51).
분광형광도법( Spectrofluorometry )
복합화가 플루오로퀴놀론 형광 특성의 변화와 관련된다는 현재 논문 증거에 기초로 이 접근을 적용하여 레보플록사신 복합화를 평가하였다. 주어진 금속 양이온의 다양한 농도 존재하에서 레보플록사신의 발광의 변화를 모니터링함으로써 복합화의 결합 상수뿐만 아니라 화학량론을 결정하는 것이 가능하였다.
실험 방법론
298 nm 및 498 nm의 여기(excitation) 및 발산(emission) 파장에서 각각 레보플록사신 발광을 평가하였다. 연구를 두 개의 다른 pH 값, 예를 들어 5.0 (아세테이트) 및 9.0 (히스티딘)에서 수행하였다. 일정한 레보플록사신 농도를 포함하되 주어진 양이온의 농도가 증가하는 일련의 용액을 레보플록사신에 의해 기인한 발광에 대하여 분석하였다. 연구된 금속염은 CaCl2, MgCl2, FeCl2, ZnCl2 및 Al2(SO4)3 등을 포함하였다.
결과
표 34에 나타낸 바와 같이, 의미있는 데이터를 오직 Fe2 + 및 Zn2 +에 대해서만 얻었다. 나머지 양이온들에 대하여, 레보플록사신 및 양이온의 상대 농도를 최적화하여 레보플록사신 형광의 변화에서 특이적인 경향을 관찰할 필요가 있었다.
레보플록사신 발광에 있어서 Fe2 + 및 Zn2 + 농도 증가의 영향을 도 52 및 53에 각각 나타내었다.
상술한 바와 같이, Fe2 + 및 Zn2 + 모두는 레보플록사신과 함께하는 2:1 복합체를 형성하는 것으로 보인다; 그러나, 레보플록사신 형광에 대한 그들의 영향은 상이하다(도 52 및 53). 이에 대한 정확한 이유는 지금 시점에서 불명확하다.
[표 34]
양이온 존재하에서 레보플록사신의 형광 특성.
Figure 112014057024287-pat00041
레보플록사신 복합체의 시료
레보플록사신 복합체의 7 개의 시료를 효능 및 약동학에 대하여 생체 내 평가하였다. 테스트한 시료의 자세한 사항은 아래 표 35에 나타내었다.
[표 35]
레보플록사신 복합체의 몰비 .
Figure 112014057024287-pat00042
결론 및 신규 단계
우리의 듀얼 적정 연구에서 얻어진 결과는 레보플록사신이 모든 2가 금속 양이온과 함께 2:1 복합체를 형성한다는 것을 암시한다. Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + 및 Zn2 +와의 복합화에 대한 결합 상수(log Kb)는 각각 2.75, 3.69, 4.44 및 4.54이다.
실험예 11 - 유기산을 가지는 레보플록사신 및 제미플록사신 제제.
실험 방법론
레보플록사신 용액을 15-20 ml의 물에 50 또는 100 mg의 레보플록사신 염기를 용해시켜 제조하였다. 물에서 레보플록사신 용액의 최초의 pH는 약 7.3이었다. 용액의 pH를 물에서 준비된 산의 약 10% 용액으로 조절하였다. 레보플록사신 용액의 pH를 조절하기 위해 사용된 산(acid)은 다음과 같았다: 아세트산, 아스코르브산, 시트르산, 락트산, 타르타르산 및 프로피온산. 용액의 부피를 최종 부피의 대략 90%로 만든 후에, 용액의 삼투질 농도를 측정하고, 물에서 준비된 약 20%의 소듐 클로라이드 용액으로 300 mOsm/kg로 조절하였다. pH 및 삼투질 농도 조절 후에, 용액의 부피를 물로 약 25ml까지 만들고, 그것의 표면 장력을 측정하였다. 부피를 보충한 후 pH 및 삼투질 농도를 측정하고, 표 36에 기록하였다. (정확한 레보플록사신의 정확한 양을 측정하였고, pH를 조절하기 위해 필요한 산, 삼투질 농도를 조절하기 위한 소듐 클로라이드 및 용액의 최종 부피를 표 36에 나열하였다). 용액 내의 레보플록사신의 용량을 HPLC로 측정하였다.
결과
유기산을 가지는 레보플록사신 제제의 자세한 사항은 아해 표 36에 나타내었다. HPLC의 결과는 표 37에 나타내었다.
타르타르산을 사용하여 100 mg/ml 레보플록사신 용액의 pH를 조절할 때, 침전물이 형성되었다.
주(Note): 아세트산, 시트르산 및 아스코르브산을 포함하는 용액을 HPLC 분석을 위해 다시 제조하였다. 따라서 표 36 및 표 37의 이들 용액에 대한 이론적인 농도는 다르다.
유기 염기를 포함하는 제미플록사신 제제
실험 방법론 및 결과
소듐 아스코르베이트를 포함하는 제미플록사신 제제
50.30 mg의 제미플록사신 메실레이트 (40.37 mg 제미플록사신과 등가)을 1.5ml 물에 첨가하였다. 결과 용액은 흐렸다. 그것을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. pH 4.28을 포함하는 필터링 후 1.3 ml의 용액을 수득하였다. 물에서 제조된 10% 소듐 아스코르베이트 용액 400 ㎕으로 이 용액의 pH를 5.48로 조절하였다(pH를 조절하기 위해 필요한 염기의 양 = 0.04 g). 본 용액의 삼투질 농도는 308 mOsm/kg이었고, 따라서 소듐 클로라이드를 사용하여 삼투질 농도를 조절하지 않았다. 용액의 최종 부피는 1.7 ml였다. *이러한 제제에서 제미플록사신의 이론적인 농도는 20.59 mg/ml일 것이다.
[표 36]
유기산을 포함하는 레보플록사신의 제제.
Figure 112014057024287-pat00043
*이론적인 농도 = 여과된 용액내의 제미플록사신의 이론적인 양 (본 경우에서 여과된 1.3 mL에서 35mg의 제미플록사신)/용액의 최종 부피(본 경우에 1.7 mL).
[표 37]
제제 내의 레보플록사신의 이론적인 농도 및 측정된 농도
Figure 112014057024287-pat00044
주(Note): 아세트산, 시트르산 및 아스코르브산을 포함하는 용액을 다시 제조하였다. 따라서 표 36 및 표 37의 이들 용액에 대한 이론적인 농도는 다르다.
소듐 락테이트를 포함하는 제미플록사신 제제
1.8 ml 물에 50.05 mg의 제미플록사신 메실레이트 (40.17 mg 제미플록사신과 등가)를 첨가하였다. 결과 용액은 흐렸다. 그것을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. pH 4.21을 포함하는 필터링 후 1.52 ml의 용액을 수득하였다. 물에서 제조된 20%의 소듐 락테이트 용액 180 ㎕으로 이 용액의 pH를 5.42로 조절하였다(pH를 조절하기 위해 필요한 염기의 양 = 0.036 g). 본 용액의 삼투질 농도는 478 mOsm/kg이었고, 용액의 최종 부피는 1.7 ml였다. 이러한 제제에서 제미플록사신의 이론적인 농도는 19.95 mg/ml일 것이다.
소듐 아세테이트를 포함하는 제미플록사신 제제
50.47 mg의 제미플록사신 메실레이트 (40.50 mg 제미플록사신과 등가)을 2.0ml 물에 첨가하였다. 결과 용액은 흐렸다. 그것을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. pH 4.40을 포함하는 필터링 후 1.77 ml의 용액을 수득하였다. 물에서 제조된 10%의 소듐 아세테이트 용액 50 ㎕으로 이 용액의 pH를 5.40으로 조절하였다(pH를 조절하기 위해 필요한 염기의 양 = 0.005 g). 본 용액의 삼투질 농도는 192 mOsm/kg이었다. 본 용액의 삼투질 농도를 물에서 제조된 20%의 소듐 클로라이드 용액 28 ㎕를 사용하여 295 mOsm/ kg로 조절하였다.
소듐 프로피오네이트를 포함하는 제미플록사신 제제
50.00 mg의 제미플록사신 메실레이트 (40.13 mg 제미플록사신과 등가)을 1.9ml 물에 첨가하였다. 결과 용액은 흐렸다. 그것을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. pH 4.32을 포함하는 필터링 후 1.39 ml의 용액을 수득하였다. 물에서 제조된 20% 소듐 프로피오네이트 용액 30 ㎕으로 이 용액의 pH를 5.50으로 조절하였다(pH를 조절하기 위해 필요한 염기의 양 = 0.006 g). 본 용액의 삼투질 농도는 183 mOsm/kg이었다. 본 용액의 삼투질 농도를 물에서 제조된 22%의 소듐 클로라이드 용액 25 ㎕를 사용하여 296 mOsm/kg로 조절하였다. 본 용액은 237mOsm/Kg으로의 삼투질 농도 조절과 함께 다시 제조되었다.
소듐 시트레이트를 포함하는 제미플록사신 제제
49.92 mg의 제미플록사신 메실레이트 (40.06 mg 제미플록사신과 등가)을 1.9ml 물에 첨가하였다. 결과 용액은 흐렸다. 그것을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. pH 4.20을 포함하는 필터링 후 1.63 ml의 용액을 수득하였다. 물에서 제조된 20% 소듐 시트레이트 용액 30 ㎕으로 이 용액의 pH를 5.39으로 조절하였다(pH를 조절하기 위해 필요한 염기의 양 = 0.003 g)
실험예 12 - 레보플록사신의 마이크로스피어 ( Microsphere ).
본 연구의 목표는 용해도 및/또는 용해가 감소되는 동안의 테이스트-마스킹, 및 AUC 형태-향상 특성을 얻을 수 있는 레보플록사신의 다양한 마이크로스피어 형태를 제조하는 것이다. 이러한 이익은 후속될 나노입자 서스펜션 및 건조 분말 흡입을 사용하는 폐 투여에서 레보플록사신의 약력학 특성을 향상시킬 것이다. 이러한 제제들을 최적화하여 감소된 용해도 또는 용해 형태로부터 레보플록사신의 배출을 연장한다. 이러한 특성은 또한 제한 없이 제미플록사신, 가티플록사신, 노르플록사신, 투소플록사신, 시타플록사신 사라플록사신, 프룰리플록사신, 및 파주플록사신을 포함하는 또 다른 플루오로퀴놀론 항생제로 통합될 수 있다. 테이스트 마스킹, AUC 형태-향상, 나노입자 서스펜션 및 건조 분말 흡입 투여에 대한 제미플록사신의 마이크로스피어들을 특성화하는 연구들 또한 진행 중이다. 최근 연구되고 있는 건조 분말 투여에 대한 또 다른 접근은 분무-건조 및 인 시츄 마이크론화 기술을 포함한다.
레보플록사신에 대한 프리제제
프리제제 연구
프리제제 연구를 수행하여 공정이 진행되는 동안 사용될 것으로 예상되는 다양한 용제에서 레보플록사신 및 폴리머의 용해도를 측정하였다.
마이크로스피어의 제조
스프레이 건조 기술을 레보플록사신이 적제된 폴리머 마이크로입자를 제제화하여 사용하고 있다. 마이크로스피어의 제제는 전형적으로 허용가능한 용제에서 약물 및 폴리머를 용해하는 것과 연관될 것이다. 상기 용액은 스프레이 건조기를 이용하여 용제를 증발시키는 스프레이 건조하고 있으며, 이로 인해 폴리머 매트릭스에의 약물을 트랩한다. 제제 파라미터 (약물: 폴리머 비율, 폴리머 용액 농도 및 생산 파라미터)의 최적화를 수행하여 원하는 마이크로 입자 크기, 최적의 약물 적재 및 시험관 내 약물 배출을 달성하고 있다.
마이크로스피어의 특성화
마이크로입자를 SEM을 이용하여 그들의 형태(morphology)에 대해 특성화할 수 것이고, 현미경 또는 허용가능한 기술 (레이저 회절)은 그들의 크기를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
허용가능한 용제내의 마이크로스피에서 약물을 추출하여 UV/HLPC로 추출물을 분석함으로써 약물 적재를 측정할 것이다.
USP 용해 기구를 사용하여 마이크로스피어로부터 약물 배출을 수행할 것이다.
실험예 13 - 래트에서의 흡입 독성학( Toxicology ).
수컷 및 암컷 Sprague-Dawley 래트에서 에어로졸화된 레보플록사신의 4 일 non-GLP 증가 용량 연구에서, 25 mg/ml의 레보플록사신 용액을 1 일째에 1시간 동안 투여하였고, 2 내지 4일째에는 하루마다 2시간 동안 50 mg/ml의 레보플록사신 용액을 투여하였다. 치료 기간 동안 독성의 임상학적 징후(sign)는 관찰되지 않았다. 마지막 용량의 투여 후 24 시간 검시에서 어떤 발견이 나타나지 않았다.
수컷 및 암컷 Sprague-Dawley 래트에 대한 에어로졸화된 레보플록사신의 GLP 연구에서, 에어로졸화된 레보플록사신을 수컷에게 6.92 mg/kg/day의 평균 용량으로 매일 투여하였고, 암컷에게 10.04 mg/kg/day를 4 일 내내 코만을 사용하는(nose-only) 에어로졸 전달 장치를 사용하여 투여하였다. 연구 기간에 걸쳐 총 노출은 암컷 및 수컷에 대해 각각 29 및 42 mg/kg이었다. 각 용량을 매일 2 시간에 걸쳐 전달하였다. 본 연구에 대한 용량은 2 시간에 걸쳐 장치에서 투여할 수 있는 레보플록사신의 최대 용해도에 기초하여 선택되었다. 독성의 임상학적 징후는 관찰되지 않았고, 모든 동물들은 4일 처리 기간 동안 생존하였다. 마지막 용량의 투여 후 동물의 검사에서는 어떤 발견이 나타나지 않았다.
Sprague-Dawley 래트에 대한 28-일 GLP 연구에서, 동물들을 에어졸화된 레보플록사신 또는 살린의 3 용량 수준에서 임의로 추출하였다. 비히클 대조군 및 가장 높은 용량을 사용한 추가적인 회복 그룹도 처리하고, 최종 용량 이후의 14일 회복 기간 동안 관찰하였다. 평균의 에어졸화된 레보플록사신 용량은 수컷 래트에 대해 1.49, 3.63, 및 7.29 mg/kg/day이고, 암컷 래트에 대해 2.20, 5.35, 및 11.01 mg/kg/day였다. 28-일 처리 기간에 걸쳐 총 노출은 수컷에 대해서는 41.7 및 204.1 mg/kg 사이였고, 암컷에 대해서는 61.6 및 308.3 mg/kg사이의 범위였다. 각 용량을 매일 2 시간에 걸쳐 전달하였다. 용량과 관련된 독성의 임상학적 징후는 관찰되지 않았고, 모든 동물들은 28일 처리 기간 동안 생존하였다. 마지막 용량의 투여 후 동물의 검시에서 14일 회복 기간 동안의 혹독함으로 쇠퇴된 후두(larynx)에 용량과 관련된 후두의 비늘 모양의(squamous) 세포 과형성(hyperplasia)이 나타났다.

Claims (43)

  1. 2가 또는 3가 양이온 및 레보플록사신 또는 오플록사신 용액을 포함하는 폐 흡입용 약학적 조성물.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 2가 또는 3가 양이온은 마그네슘인 약학적 조성물.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 2가 또는 3가 양이온은 1 이상의 칼슘, 알루미늄, 아연, 및 철로부터 선택되는 약학적 조성물.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 10 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 25 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 35 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 40 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 50 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 100 mg/ml 이상의 상기 레보플록사신 또는 오플록사신 농도를 가지는 약학적 조성물.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 200 mOsmol/kg 내지 1250 mOsmol/kg의 삼투질농도를 가지는 약학적 조성물.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 250 mOsmol/kg 내지 1050 mOsmol/kg의 삼투질농도를 가지는 약학적 조성물.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 350 mOsmol/kg 내지 750 mOsmol/kg의 삼투질농도를 가지는 약학적 조성물.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 4.5 내지 7.5의 pH를 가지는 약학적 조성물.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 5 내지 6.5의 pH를 가지는 약학적 조성물.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 용액은 5.5 내지 6.5의 pH를 가지는 약학적 조성물.
  16. 제1 항에 있어서, 다른 항균제를 포함하는 약학적 조성물.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 아미노글리코시드인 약학적 조성물.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 아미노글리코시드는 토브라마이신인 약학적 조성물.
  19. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 폴리믹신인 약학적 조성물.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 폴리믹신은 콜리스틴인 약학적 조성물.
  21. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 모노박탐인 약학적 조성물.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 모노박탐은 아즈트레오남인 약학적 조성물.
  23. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 마크롤리드 또는 케톨리드인 약학적 조성물.
  24. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 글리코펩티드인 약학적 조성물.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 글리코펩티드는 반코마이신인 약학적 조성물.
  26. 제16 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 플루오로퀴놀론인 약학적 조성물.
  27. 제26 항에 있어서, 상기 플루오로퀴놀론은 로메플록사신, 페플록사신, 시프로플록사신, 가티플록사신, 제미플록사신, 목시플록사신, 토수플록사신, 파주플록사신, 루플록사신, 플레록사신, 발로플록사신, 스파르플록사신, 트로바플록사신, 에녹사신, 노르플록사신, 클리나플록사신, 그레파플록사신, 시타플록사신, 테마플록사신, 마르보플록사신, 오르비플록사신, 사라플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 엔로플록사신, 가레녹사신, 프룰리플록사신, 올라무플록사신, DX-619, TG-873870 및 DW-276로 이루어진 군으로부터 선택된 약학적 조성물.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제1 항 내지 제27 항 중 어느 한 항의 용액을 포함하는 멸균, 단용 용기(single-use container); 및
    경구 흡입을 통해 하부 호흡관에 전달하기 위한 용액을 에어로졸화하는 데 적용되는 분무기를 포함하고,
    다른 항균제를 포함하는 제2 용기를 포함하는 키트.
  31. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 아미노글리코시드인 키트.
  32. 제31 항에 있어서, 상기 아미노글리코시드는 토브라마이신인 키트.
  33. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 폴리믹신인 키트.
  34. 제33 항에 있어서, 상기 폴리믹신은 콜리스틴인 키트.
  35. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 모노박탐인 키트.
  36. 제35 항에 있어서, 상기 모노박탐은 아즈트레오남인 키트.
  37. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 마크롤리드 또는 케톨리드인 키트.
  38. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 글리코펩티드인 키트.
  39. 제38 항에 있어서, 상기 글리코펩티드는 반코마이신인 키트.
  40. 제30 항에 있어서, 상기 다른 항균제는 플루오로퀴놀론인 키트.
  41. 제40 항에 있어서, 상기 플루오로퀴놀론은 로메플록사신, 페플록사신, 시프로플록사신, 가티플록사신, 제미플록사신, 목시플록사신, 토수플록사신, 파주플록사신, 루플록사신, 플레록사신, 발로플록사신, 스파르플록사신, 트로바플록사신, 에녹사신, 노르플록사신, 클리나플록사신, 그레파플록사신, 시타플록사신, 테마플록사신, 마르보플록사신, 오르비플록사신, 사라플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 엔로플록사신, 가레녹사신, 프룰리플록사신, 올라무플록사신, DX-619, TG-873870 및 DW-276로 이루어진 군으로부터 선택된 키트.
  42. 제1 항 내지 제27 항 중 어느 한 항의 용액을 포함하는 멸균, 단용 용기(single-use container); 및
    경구 흡입을 통해 하부 호흡관에 전달하기 위한 용액을 에어로졸화하는 데 적용되는 분무기를 포함하는 키트.
  43. 2가 또는 3가 양이온 및 레보플록사신 또는 오플록사신을 포함하고,
    아미노글리코시드, 폴리믹신, 모노박탐, 마크롤리드, 케톨리드, 글리코펩티드 및 플루오로퀴놀론으로 이루어진 군에서 선택되는 추가 항균제를 더 포함하는 용액의 코 또는 경구 흡입용 에어로졸.
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