METODOS Y FORMULACIONES PARA INCREMENTAR LA ABSORCION Y BIODISPONIBILIDAD GASTROINTESTINAL DE FARMACOS HIDROFOBICOS CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se relaciona a un método general para incrementar la biodisponibilidad de compuestos activos de fármacos hidrofóbicos, usando ingredientes de formulación que surgen de manera natural que están presentes en la dieta. Específicamente, esta invención es especialmente útil como un método de formulación general para el suministro de fármacos en forma seca que hasta ahora han producido respuestas farmacológicas variables, que son indicativas de biodisponibilidad deficiente. ANTECEDENTES DE LA INVENCION Muchos fármacos se absorben mediante difusión pasiva a través de una membrana celular hidrofóbica, que ¦ no par.tj^ipja_en^e^^ absorción. La cantidad de fármaco
concentración de la sustancia activa en la superficie de la membrana incrementará la absorción celular (Ley de Fick) . Puesto que las células funcionan en un medio ambiente acuoso, el incremento de la solubilidad en el agua de un fármaco incrementa su concentración en el sitio de absorción. Sin embargo, mientras que se puede esperar una solubilidad más grande en el agua para incrementar la biodisponibilidad de los fármacos, esto no es frecuentemente el caso debido a un segundo proceso de competición que afecta el proceso de absorción total. La membrana celular absorbente está compuesta principalmente de lipidos que impiden el paso de compuestos hidrofilicos, pero que son altamente permeables a
5 sustancias solubles en lipidos. Por lo tanto, el diseño de fármacos biodisponibles debe equilibrar dos fuerzas opuestas. Por una parte, un fármaco que es muy hidrofilico puede tener una alta concentración en la superficie celular pero ser impermeable a la membrana de lipido. Por otra parte, un
10 fármaco hidrofóbico que puede "disolverse" fácilmente en los lipidos de la membrana puede ser virtualmente insoluble en agua produciendo una ' concentración muy baja de la sustancia activa en la superficie celular. Para evitar estos problemas, se han utilizado un
15' número de estrategias para mantener la . hidrofóbicidad del fármaco y al mismo tiempo proporcionar una matriz de
~- · "empaquetamiento" . que. incrementa; su . concentración acuosa"."""Por ejemplo, se pueden preparar emulsiones para el suministro parenteral de fármacos disueltos en aceite vegetal [Collins- 20 Gold, L., Feichtinger, N. & Warnheim, T. (2000) "Are lipid emulsions the drug delivery splution?" Modern Drug Discovery, _3, 44-46.]. Alternativamente, las membranas artificiales o liposomas se han usado para encapsular una variedad de fármacos para diferentes rutas de suministro, incluyendo las
25 rutas oral, parenteral y transdérmica [Cerv, G. and Paltauf, F., eds., "Phosfholipids: Characterization, Metabolism, and Novel Biological Applications", pp. 67-79, 126-133, AOCS Press, Champaign, IL. 1995]. Todos estos métodos requieren anfifilos, compuestos que tienen un extremo hidrofilico o polar y un extremo hidrofóbico no polar, tal como fosfolipido, colesterol o glicolipido. Cuando se adicionan anfifilos al agua, ellos forman estructuras de bicapa de lipido (liposomas) que contienen un núcleo acuoso circundado por una membrana hidrofóbica. Esta estructura novedosa puede suministrar fármacos insolubles en el agua que son "disueltos" en su membrana hidrofóbica o, alternativamente, los fármacos solubles en agua pueden ser encapsulados dentro de su núcleo acuoso.- Esta estrategia se ha empleado en un número de campos. Por ejemplo, se han utilizado liposomas como portadores de fármaco puesto que son rápidamente captados o absorbidos por las células y, además, mediante "-la- adición.. de -moléculas especifica~s ~a~~la~supeí~ficiré-liposomal, ellos pueden ser dirigidos a ciertos tipos de células u órganos, un procedimiento que se utiliza típicamente para- fármacos que son encapsulados en el núcleo acuoso. Para aplicaciones cosméticas, las sustancias fosfolipido y lipido se disuelven en el solvente orgánico y, con la remoción del solvente, el sólido resultante puede ser parcialmente hidratado con agua y aceite para formar una crema cosmética o ungüento que contiene fármaco. Finalmente, los liposomas se han encontrado que estabilizan ciertos ingredientes alimenticios, tales como los aceites de pescado que contienen ácido graso omega-3 para reducir la oxidación y la ranciedad (Haynes y colaboradores, patente norteamericana 5, 139, 803) . En una descripción anterior de formulación de liposomas (Bangham y colaboradores, 1965 J. Mol. Biol. 13, 238-252), se prepararon vesículas multilaminares mediante la adición de agua y energía mecánica a la película cerosa que se formó al remover el solvente orgánico que se utilizó para disolver el fosfolípido. En el trabajo posterior, se encontró que la combinación de esteróles (colesterol, fitosteroles ) y fosfolípido permitió la formulación de liposomas con propiedades más deseables, tal como estabilización incrementada y eficiencia de encapsulación . La literatura de
la presente invención. Aunque los liposomas proporcionan un método elegante para el suministro de fármaco, su uso se ha limitado por los métodos de preparación difíciles de manejar y la inestabilidad inherente de las preparaciones acuosas. Un número de patentes describe la preparación a gran escala de componentes pre-liposomales que pueden ser hidratados después para formar el vehículo de suministro basado en agua, deseado. Evans y colaboradores (patente norteamericana 4,311,712) enseñan que todos los componentes ( fosfolípido, colesterol y agente biológico) se pueden mezclar en un 5 solvente orgánico con un punto de fusión cercano a aquel de la temperatura ambiente. Después de la remoción del solvente mediante la liofilización, la adición de agua produjo liposomas con el material biológicamente activo "disuelto" en la membrana. De manera similar, la patente norteamericana 0 5,202,126 (Perrier y colaboradores) enseña la adición de todos los componentes en la fase orgánica, pero con la remoción del solvente realizada mediante la atomización siguiendo el método descrito por Redziniak y colaboradores (patentes norteamericanas 4,508,703 y 4,621,023). El sólido 5 pulverulento así producido luego puede ser hidratado, _ homogenizado y convertido en una crema, para el suministro - - tópico . del material biológicamente activo7" err esfe--Caso— pregnenolona o éter de pregnenolona . Orthoefer describe la preparación de fosfolípido de cristal líquido (patente norteamericana 6,312,703) como un portador novédoso para compuestos biológicamente activos. En este método, los diversos componentes sólidos se premezclan y luego se someten a alta presión para formar una barra de lecitina que puede ser usada en aplicaciones cosméticas como jabón o los componentes presurizados pueden ser extruídos como un hilo y cortados en tabletas que contienen la sustancia farmacéutica. Distinto al trabajo previo, este método no enseña el premezclado en solvente orgánico o la homogenización en agua. La utilidad de una preparación deshidratada para incrementar la estabilidad y la vida en anaquel de los componentes de liposoma se ha reconocido por mucho tiempo, y numerosos métodos se han ideado para mantener la estabilidad de las preparaciones liposomales bajo condiciones de secado. Schneider (patente norteamericana 4,229,360) describe la preparación de insulina encapsuiada en liposomas al adicionar la solución de péptidb acuosa en una película de fosfolípido. La liofilización de esta mezcla liposomal en la presencia de goma arábiga o dextrano produjo un sólido que podría ser reconstituido con agua para formar liposomas. Sin embargo, siguiendo un procedimiento similar para encapsular ciclosporina, Rahman y colaboradores (4,963,362) enseñan que la., .etapa _de liofilización sé" "pusdé ~rea i"zar--stn—1^ otros aditivos, tal que los liposomas rehidratados mantienen' su habilidad para encapsular . la sustancia bioactiva. Vanlerberghe y colaboradores (patente norteamericana 4,247,411) enseñan un proceso similar, pero incluyen esteróles con el fosfolípido para proporcionar un liposoma más estable. En un esfuerzo para incrementar la estabilidad y dispersabilidad de los liposomas en una matriz sólida, Payne y colaboradores (patentes norteamericanas 4,744,989 y 4,830,858) describen métodos para recubrir un portador soluble en agua, tal como dextrosa, con una película delgada de componentes de liposoma. Cuando se adiciona al agua, el portador se disuelve y los componentes de liposoma se hidratan para formar liposomas. El objetivo de todos estos métodos es producir un sólido que puede ser rehidratado en un tiempo posterior para formar liposomas que pueden suministrar una sustancia biológicamente activa a un tejido u órgano objetivo. De manera sorprendente, han existido solamente dos reportes que usan las preparaciones de liposoma secadas mismas, sin hidratación intermedia, como el sistema de suministro. Ostlund, patente norteamericana 5,932,562 enseña la preparación de mezclas sólidas de esteróles de plantas para la reducción de absorción de colesterol.. Los esteróles de plantas o estañóles de plantas se premezclan con lecitina u otros -. anfífilos en solvente 6rgárTi¾o -el~"S l-V€nte^se_x^mueve y el sólido se adiciona nuevamente al agua y se homogeniza. La solución emulsificada se seca y se dispersa en alimentos o se comprime en tabletas o cápsulas. En este caso, la sustancia activa es uno de los componentes estructurales del liposoma mismo (esterol de planta) y no se agregó sustancia biológicamente activa adicional. Manzo y colaboradores (patente norteamericana 6,083,529) enseñan la preparación de un polvo seco estable al deshidratar por rocío una mezcla emulsificada de lecitina, almidón y un agente antiinflamatorio. Cuando se aplica a la piel, la porción biológicamente activa se libera del polvo solamente en la presencia de. humedad. Ni Ostlund ni Manzo sugieren o enseñan el uso de esterol, y lecitina y una sustancia activa de fármaco, todos combinados con un solvente no polar y luego procesados para proporcionar un liposoma que lleva fármaco secado de proporciones de suministro incrementadas. Las sustancias diferentes a la lecitina se han usado como agentes de dispersión. Siguiendo las mismas etapas (disolución en solvente orgánico, remoción de solvente, homogenización en agua y deshidratación por roclo) como aquellos descritas, en, la patente norteamericana 5,932,562, Ostlund enseña que el agente tensoactivo esteroil lactilato de sodio se puede usar en lugar de . lecitina (patente norteamericana 6,063,776) . Burruano y colaboradores (patentes norteamericanas 6, 054, 144 " **"5 íl'0 ¾O2:)--'describen~un_ para dispersar los esteróles y estañóles de "soya ~o' sus-ésteres de ácido orgánico en la presencia de un agente tensoactivo monofuncional y un agente tensoactivo polifuncional sin homogenización. El tamaño de partícula de los compuestos derivados de planta sólidos primero se reducen mediante molienda y luego se mezclan con los agentes tensoactivos en agua. Esta mezcla luego se deshidrata por rocío para producir un sólido que puede fácilmente ser dispersado en agua. De manera similar, Bruce y colaboradores (patente norteamericana 6,242,001) describen la preparación de materiales fundidos que contienen esteroles/estanoles de plantas y un hidrocarburo adecuado. 5 En el enfriamiento estos sólidos pueden ser molidos y adicionados al agua para producir esteróles dispersables . De manera importante, ninguno de estos métodos anticipan el . tipo de método suministro descrito en la presente como un medio para · el suministro de compuestos hidrofóbicos, 0'' biológicamente activos. Todo lo descrito anteriormente en la técnica, ya sea que' trata con la disminución de colesterol o con una variedad de técnicas usadas en un intento para solubilizar algunos fármacos hidrofóbicos usando lipidos
15 específicos. Nadie enseña o sugiere un procedimiento generalizado para incrementar tanto la solubilización
de lípido de las paredes celulares, de modo que el fármaco 0 tiene una biodisponibilidad incrementada en cualquier dosis dada . Un objeto de ¦ la invención es incrementar la actividad biológica de una sustancia de fármaco hidrofóbico mediante su "dispersabilidad" a través del uso de una 25 combinación de anfífilos.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Se proporciona un método general y composición de suministro para incrementar la biodisponibilidad de compuestos y fármacos deficientemente solubles en agua, hidrofóbicos, usando las siguientes etapas y materiales: (a) Fosfolipido, tal como lecitina o uno de sus derivados, un esterol (de preferencia un esterol derivado de planta y más de preferencia un esterol derivado de planta reducido) y un fármaco seleccionado se mezclan en un solvente no polar (de preferencia acetato de etilo o heptano) a su punto de ebullición; (b) un residuo sólido se recolecta después de que el solvente es expulsado a temperatura elevada para mantener la solubilidad de todos los componentes; (c) el residuo sólido se rompe en piezas pequeñas y se dispersa con agitación vigorosa en agua para formar una solución., lechosa ? uña^températura-~ que^-es. „men r 3ue Ia temperatura de descomposición de cualquiera* - de- los-componentes o el punto de ebullición del agua, cualquiera que sea menor; (d) la solución lechosa se pasa a través de un homogenizador , tal como un Homogenizador Gaulin Dairy (o equivalente adecuado) que opera a presión máxima; y después (e) se adiciona un auxiliar de secado adecuado (por ejemplo, Maltrin, Cápsula M o equivalente adecuado) y luego la solución lechosa se deshidrata por roció o se liofiliza para producir un sólido que puede ser incorporado en tabletas o cápsulas, con la condición de que se adicionen los excipientes apropiados. En otro método alternativo, la lecitina, esteróles de planta y el fármaco activo se mezclan en la presencia de un solvente orgánico tal como hexano o acetato de etilo, el solvente se remueve y el sólido se comprime y se extruye para la formulación de tabletas y cápsulas. El método de formulación descrito contiene un mínimo de tres componentes, un emulsificante, un esterol y un compuesto activo o fármaco hidrofóbico, todos de los cuales deben ser solubles en un solvente orgánico. DESCRIPCION DETALLADA DE UNA MODALIDAD PREFERIDA Numerosos emulsifi-cantes anfifílicos se han
han aprobado para el uso humano son - aceptables . _ El_ emulsificante preferido es lecitina derivado de yema de huevo, soyas . o cualquiera de sus derivados químicamente modificados, tal como lisolecitina . La lecitina no es solamente un emulsificante y agente tensoactivo excelente, también tiene muchos beneficios para la salud que son benéficos cuando se utilizan como el agente de formulación farmacéutico contemplado, descrito en la presente [Cevc, G.
and Paltauf, F . , eds., "Phospholipids : Characterization, Metabolism, and Novel Biological Applications", pp. 208-227, AOCS Press, Champaign, IL, 1995] . Mientras que muchos grados y formas están disponibles, la lecitina desaceitada produce los resultados más consistentes. Ejemplos comercialmente disponibles, típicos son Ultralec P, Ultralec F y Ultralec G (Arche Daniels Midland, Decatur, IL) o Precept 8160, una lecitina modificada con enzima, en polvo (Central Soya, Fort Wayne, IN) . Una variedad de esteróles y sus derivados de éster pueden ser adicionados a la lecitina para incrementar la dispersabilidad acuosa en el intestino en la presencia de sales biliares y fosfolípido biliar. Mientras que el colesterol se ha utilizado frecuentemente para este propósito, su absorción puede conducir a niveles de
derivados de soya y de subproducto de producción de pulpa, son la elección preferida puesto que se han mostrado que disminuyen el colesterol LDL y se consideran que son seguros [Jones, P.J.H., McDougall, D.E., Ntanios, F., & Vanstone, C.A. (1996) Dietary phytosterols as cholecterol-lowering agents in humans . Can. J. Physiol. Pharmacol. 75, 227]. Específicamente, esta invención contempla el uso de mezclas.
que incluyen, pero no limitadas a, sitosterol, campesterol, estigmasterol y brasicasterol y sus ásteres de ácido graso correspondientes, preparados como es descrito en otra parte (Wester I., y colaboradores, "Stanol Composition and the use thereof", WO 98/06405) . Las formas reducidas de los esteróles mencionados en lo anterior y sus ésteres correspondientes son las más preferidas, puesto que ellos disminuyen el colesterol LDL humano y su absorción es de cinco a diez veces menor que aquella de sus contrapartes no reducidas [Ostlund, R.E., y colaboradores, (2002), Am. J. of Physiol., 282, E 911; Spilburg y colaboradores., 4a International . Symposium on the Role of Soy in Preventing and Treating ' Chronic Disease, Noviembre 4-7, 2002, San Diego, Ca Abstract D4 ] . Los fármacos hidrofóbicos o fármacos potenciales pueden ser · seleccionados de cualquier clase terapéutica,
agentes antiobesidad, antiprotozoarios , antipiréticos, antivirales, antipsicóticos, agentes reguladores de calcio, corticosteroides de- agentes cardiovasculares, diuréticos, agentes dopaminérgicos , agentes gastrointestinales, hormonas (péptido y que no son de péptido) , inmunosupresores, agentes reguladores de lipido, fitoestrógenos , prostaglandinas , relajantes y estimulantes, vitaminas/nutricionales y xantinas. Un número de criterios se puede utilizar para determinar los candidatos apropiados para este sistema de formulación, incluyendo pero no limitados a, lo siguiente: fármacos o compuestos orgánicos que se conocen que son pobremente dispersables en agua, conduciendo a tiempos de disolución más largos; fármacos o compuestos orgánicos que se conocen que producen una respuesta biológica variable de dosis a dosis o; fármacos o compuestos orgánicos que se han mostrado que son preferencialmente solubles en solventes hidrofóbicos como es evidenciado por su coeficiente de partición en el sistema de octanol agua. Además de estos componentes, se pueden adicionar otros ingredientes que proporcionan propiedades benéficas al producto final, . tal como vitamina E para mantener la estabilidad de las especies activas. Todos los componentes se disuelven en un solvente orgánico no' ~ "??' ßt" ~:^ decuadoy—^zrt$lJX^cpm _ cloroformo, diclorometano, acetato de etilo, perítaño, "hexano - heptano.. La elección del solvente es dictada por la solubilidad de los componentes y la estabilidad del fármaco en el punto de ebullición del solvente. Los solventes preferidos son no clorados y para compuestos estables al calor, el heptano es el solvente mucho más preferido debido al alto punto de ebullición, que incrementa la solubilidad total de todos los componentes.
La relación en peso de los componentes en la mezcla final depende de la naturaleza del compuesto hidrofóbico. La relación en peso de lecitina a la combinación de estanol/fármaco puede variar de 0.45 a 10.0. Después de que todos los componentes se disuelven en la relación deseada en el solvente apropiado, el liquido se retira a temperatura elevada para mantener la solubilidad de todos los componentes. El solvente residual puede ser retirado al bombear bajo vacio. Alternativamente, el solvente puede ser retirado . mediante atomización como es descrito en las patentes norteamericanas 4,508,703 y 4,621,023. El sólido luego se adiciona al agua a una temperatura que es menor que la temperatura de descomposición de uno de los componentes o el punto de ebullición del agua, cualquiera que sea menor. La mezcla se mezcla vigorosamente en un mezclador adecuado para formar una solución lechosa, que luego se homogeniza, de
deshidratación con rocío, liofilización o algún otro método de secado adecuado. Antes del secado, es útil, pero no es necesario, adicionar maltrina, almidón, dióxido de silicio o silicato de calcio para producir un polvo que puede fluir, que tiene propiedades más deseables para el relleno de cápsulas o la compresión en tabletas. Existen otros métodos conocidos que pueden ser utilizados para preparar tabletas. Después de que los componentes se han mezclado en la relación apropiada en el solvente orgánico, el solvente puede ser retirado como es descrito en lo anterior. El material sólido asi preparado luego se puede comprimir a presión elevada y extruir en un hilo. El hilo puede ser cortado en segmentos para formar tabletas. Este método es similar, a aquel descrito en la patente norteamericana 6,312,703, pero el inventor no reconoció la importancia de premezclar los componentes en el solvente orgánico. Mientras que este método previo produce una tableta, ios componentes no pueden ser tan dispersables libremente en la sal biliar y el fosfolipido cuando no son premezclados en solvente orgánico. Alternativamente, el material sólido que resulta de la homogenización y la deshidratación por roció puede ser comprimido a alta presión y extruido para formar un hilo que puede ser cortado en
tabletas no son una parte de esta invención, y puesto que ellos son bien conocidos no necesitan ser descritos en la presente en detalle. Generalmente, los portadores farmacéuticos que son líquidos o sólidos pueden ser utilizados. El portador líquido preferido es agua. Se pueden incluir materiales saborizantes en las soluciones como sea deseado.
Los portadores farmacéuticos sólidos tales como almidón, azúcar, talco, manitol y similares se pueden utilizar para formar polvos. El manitol es el portador sólido preferido. Los polvos pueden ser usados como tales para la administración directa a un paciente, o en cambio, los polvos se pueden adicionar a alimentos adecuados y líquidos incluyendo agua, para facilitar la administración. Los polvos también se pueden utilizar para hacer tabletas, o para rellenar cápsulas de gelatina. Los lubricantes adecuados similares a estearato^ de magnesio, aglutinantes tal como gelatina y agentes de desintegración similar al carbonató de sodio en combinación con ácido cítrico se pueden utilizar para formar las tabletas. Mientras que se no conoce precisamente porqué, y no se desea que sea . relacionado por alguna teoría de operabilidad, el hecho es que para los fármacos difícilmente
un efecto benéfico sobre la disminución del colesterol para aquellos en necesidad del mismo. EJEMPLO Preparación de Ciclosporina Formulada . Ciclosporina A (0.50 gm) Ultralec (1.00 gm) y estañóles de soya (0.50) se mezclaron en un tubo de vidrio Corex de 30 mL. Se adicionó acetato de etilo (5.0 mL) al tubo y la mezcla se calentó en un baño de agua de 60 °C hasta que se disolvieron todos los sólidos. La solución clara se mezcló completamente con un formador de vórtice y el solvente se retiró bajo una corriente de nitrógeno, con calentamiento ocasional a 60°C - para incrementar la remoción del solvente de acetato de etilo. El. solvente residual se retiró del sólido bajo vacio. Después de que la mezcla se secó completamente, se adicionó agua (10 mL) y la mezcla se sónico durante cuatro minutos para producir una solución cremosa. Se disolvió maltrina (500 mg) en 3 mL de agua y se adicionó a la solución cremosa con mezclado. Después de la remoción de una. alícuota para el análisis de tamaño de partícula, la solución restante se congeló en un baño de acetona hielo seco y se liofilizó. Una alícuota del material liofilizado se redisolvió en agua y la distribución del tamaño de partícula de este material rehidratado se determinó y se comparó con aquella de la
la muestra rehidratada indica que el secado y la rehidratación no. alteran significativamente la distribución de tamaño de partícula cuando se compara con aquella del material de partida. Preparación D[v, 0.1] * D[v, 0.5] * D[v, 0.9] * Ciclosporina Formulada Hidratada 4.13 14.20 45.04 Emulsión Secada y Rehidratada 4.05 9.90 26.58 *10% de las partículas tiene un tamaño menor que este valor µp? Los otros parámetros se refieren al tamaño de partícula para 50% y 90% de las partículas, respectivamente. Preparación de Cápsulas que Contienen Ciclosporina Sólida Formulada. Ciclosporina A formulada (125 mg) , almidón (75 mg) , CaC03 (50 mg) y Si02 (3 mg) se mezclaron con untamente y se envasaron en una cápsula de gelatina #1. Cuando la cápsula de gelatina se adicionó con agitación a agua a 37 °C, el polvo se dispersó dentro de 10 minutos después de que la cápsula se disolvió. Estimación de la Biodisponibilidad en Perros. Dos perros se dosificaron con 25 mg de cápsulas Neoral (Sandimmune) y a dos perros se les dio 25 mg de la Ciclosporina A formulada encapsulada (1.25 mg/kg/día) . En 0, 1, 2, 4, 8, 12 y 24 horas después de la administración, se
les dio la dosis alterna y las extracciones' de sangre se repitieron en los mismos intervalos de tiempo. Cuando todas las muestras se recolectaron, ellas se analizaron para Ciclosporina, usando el ensayo Cyclo-Trac SP (Diasorin, Stillwater, MN) . Cuando la ciclosporina A se formuló de esta manera, el área bajo la curva de concentración en la sangre- tiempo fue de aproximadamente 67% de aquel encontrado para la administración de Neoral. La concentración pico de la curva de concentración en la sangre-tiempo ocurrió en 4 horas para la ciclosporina formulada contra 2 horas para Neoral, reflejando un tiempo de disolución más largo del sólido. Se debe entender que ciertas modificaciones deben' ser y serán evidentes para aquellos expertos ordinarios en la técnica de farmacología, y que tales modificaciones a los procedimientos precisos y las composiciones expuestas en la presente se proponen para entrar dentro del espíritu y alcance de la invención, ya sea literalmente o por la Doctrina de Equivalentes. Desde éste punto de vista, se hacen las siguientes reivindicaciones.