NL9201196A

NL9201196A - Preparaat voor de gereguleerde afgifte van een werkzame stof en werkwijze ter bereiding van een dergelijk preparaat.

Info

Publication number: NL9201196A
Application number: NL9201196A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-02-01
Also published as: AU4589293A; DE69306390D1; JPH07508532A; GR3022646T3; ES2096934T3; CA2139493A1; WO1994001091A1; EP0648115B1; EP0648115A1; US5629018A; ATE145821T1; DE69306390T2; AU677591B2; DK0648115T3

Description

Preparaat voor de gereguleerde afgifte van een werkzame stof en werkwijze ter bereiding van een dergeli.lk preparaat

De uitvinding heeft betrekking op een preparaat voor vertraagde afgifte van een werkzame stof in een doelomgeving, waarbij de werkzame stof is opgenomen in een polysaccharidematrix.

Preparaten voor vertraagde afgifte van een werkzame stof, bij voorbeeld voor de vertraagde afgifte van een oraal toe te dienen enzym in het maag-darmkanaal van een zoogdier, hebben voordelen, onder meer omdat de toediening van de werkzame stof in een geringer aantal doses kan plaatsvinden en doordat er een constantere concentratie in de doelomgeving wordt verkregen.

Preparaten voor vertraagde afgifte zijn in diverse vormen bekend. Een vorm van vertraagde afgifte kan bestaan in de aanwezigheid van een matrix met daarin de werkzame stof, welke matrix langzaam in de waterhoudende omgeving oplost en aldus de werkzame stof vertraagd afgeeft; een dergelijk preparaat is bij voorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP-A-241.179. Een soortgelijk preparaat waarbij de matrix wordt gevormd door een natuurlijk polysaccharide zoals xanthaan is bekend uit de Internationale octrooiaanvrage W0-A-8705212. Volgens een variant daarvan is de werkzame stof verpakt in een onoplosbare capsule die is voorzien van een in water oplosbare stop, zoals bekend onder meer uit de Britse octrooiaanvrage 2.241.485·

Een andere vorm van een preparaat voor vertraagde afgifte is een preparaat waaruit de werkzame stof door erosie vrijkomt, zoals bij voorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP-A-381.182.

Preparaten voor vertraagde afgifte waarbij het matrixmateriaal een β-glycaan zoals cellulose of een cellulosederivaat is zijn onder meer bekend uit de Internationale octrooiaanvrage W0-A-8810284 en de Nederlandse octrooiaanvrage 8702294 (=GB-A-2195893)· Het gebruik van thermisch gemodificeerd zetmeel als matrix voor de geregelde afgifte van oraal toe te dienen geneesmiddelen is beschreven door J. Herman en J.P. Remon, Int. J. Pharmaceutics, 56, 51-63 en 65“70 (1989)-

De bekende preparaten voor de vertraagde afgifte van een werkzame stof hebben vaak als nadeel dat afgifte slechts mogelijk voor stoffen die in het omringende milieu oplossen of goed door het matrixmateriaal diffundeerbaar zijn. Verder wordt de werkzame stof bij bekende preparaten meestel niet volgens een, ideale, nulde-ordeverloop, met een per tijdseenheid constante hoeveelheid, maar volgens een eerste-ordeverloop, d.w.z. met een per tijdseenheid afnemende hoeveelheid, of slechter, afgegeven; ook zijn de als matrix gebruikte materialen vaak duur.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een preparaat, en een werkwijze voor de bereiding daarvan, dat een werkzame stof vertraagd en in een vooraf in te stellen tijdsbestek afgeeft, dat verder onverdacht voor de gezondheid en/of het milieu is, en dat bovendien economisch in het gebruik is. Het preparaat dient vooral geschikt te zijn voor de vertraagde afgifte van werkzame stoffen met een hoog molecuul-gewicht die bovendien onder bepaalde omstandigheden, zoals een lage pH of een verhoogde omgevingstemperatuur, kwetsbaar zijn.

Dit doel wordt bereikt met het preparaat volgens de uitvinding dat daartoe als kenmerk heeft dat het matrixmateriaal waarin de werkzame stof is opgenomen een in hoofdzaak lineair glucaan en een het glucaan afbrekend middel omvat. Het glucaan is bij voorkeur een a-glucaan en in het bijzonder een a-1,4-glucaan en heeft bij voorkeur hoofdzakelijk een helixstructuur.

Onder een a-1,4-glucaan wordt verstaan een hoofdzakelijk lineair . polysaccharide dat is opgebouwd uit anhydroglucose-eenheden die met a-bruggen via de 1- en 4-plaats met elkaar zijn verbonden. Ook andere lineaire glycanen (polysacchariden) komen in aanmerking, wanneer deze een spiraalachtige structuur kunnen aannemen, zoals bij voorbeeld β-1,3-glucanen.

De in aanmerking komende a-1,4-glucanen zijn in het algemeen zetmeelfracties en ^etmeelderivaten, Het a-l,4-glucaan kan bij voorbeeld een amylose zijn. Amylose is een lineaire keten van a-1,4-anhydroglucose-eenheden met een polymerisatiegraad (DP) in de orde van 100 -1000. Een vorm van amylose is het z.g. amylose V (Avebe), een met mag-nesiumsulfaat uit een waterige oplossing neergeslagen amylose dat een amorfe structuur heeft. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een van amylose V afgeleid produkt dat een helixstructuur heeft. Dit zg. amylose V-helix kan uit amylose V wordt verkregen door oplossen in water, com-plexeren met complexvormer zoals 1-butanol, waarna de complexvormer kan worden verwijderd door voorzichtig sproeidrogen of door behandeling met een geschikt oplosmiddel, zoals ethanol, methanol of aceton, De fractio-nering van amylose met complexvormers is bekend uit het werk van W. Dvonch e.a., J. Am. Chem. Soc., 72, 1748-1750 (1950) en S. Lansky e.a. ibid., 71, 4066-4075 (1949)·

Eveneens in aanmerking komen derivaten die zijn verkregen door onttakking van vertakte glucanen, in het bijzonder amylopectine. De a-l,6-bindingen van amylopectine worden daartoe, bij voorkeur enzymatisch, verbroken (zie Kobayashi, S. et al.. Cereal Chem. 63, 71”7^ (1968) en Nederlands octrooischrift I60615) onder vorming van amylo-dextrine, en lineair dextrine. Dit heeft een ketenlengte (DP) in de orde van 15 - 75* n>et een maximum tussen 15 en 25 en een maximum tussen 45 en 75· Amylodextrine komt, net als amylose V-helix, in de helixvorm voor, met ongeveer 6 tot 7 anhydroglucose-eenheden per winding.

Het glucaan afbrekende middel wordt gekozen afhankelijk van de beoogde toepasssing van het preparaat. Bij toepassing voor afgifte in het spijsverteringskanaal van zoogdieren, waaronder de mens, is het afbrekende middel bij voorkeur een amylase en in het bijzonder a-amylase, een enzym dat gewoonlijk zetmeel splitst. Aldus kan het preparaat bij voorbeeld ongehinderd de zure omstandigheden van de maag passeren, waarna, onder meer neutrale omstandigheden, het glucaan wordt afgebroken en de werkzame stof geleidelijk vrijkomt.

Verrassenderwijs is gebleken dat tabletten en andere toedieningsvormen die lineaire glucanen als matrixvormend materiaal in combinatie met een glucaan afbrekend middel bevatten, onder bepaalde omstandigheden niet of nauwelijks aan desintegratie onderhevig zijn en onder andere omstandigheden wel kunnen desintegreren. Verrassend is ook dat de toedieningsvormen niet of nauwelijks worden aangetast door uitwendig aanwezig a-amylase, bij voorbeeld in de slokdarm, en evenmin door zuur. Bovendien blijken de tabletten breukvast, en veelal breukvaster dan microkristallijne cellulose (b.v. Avicel®).

Bij voorkeur bevat het matrixmateriaal ten minste 5 gew.J» water. Wanneer het materiaal minder dan 53* water bevat, wordt een bruikbaar afgiftepatroon verkregen, maar de sterkte is dan niet beter, of zelfs minder goed, dan van microkristallijne cellulose. Bij voorkeur bevat het materiaal niet meer dan 25 gew.#, met meer voorkeur niet meer dan 20 gev.% water. In het bijzonder bevat het matrixmateriaal 7"l6 gew.X water.

Het matrixmateriaal kan verder andere vulstoffen en hulpstoffen bevatten. Zo is de aanwezigheid van amylose zonder helixstructuur tot een gehalte van bijv. 40 gew.JK niet storend. Vele typen zetmeel bevatten ca. 25 % amylose, en deze behoeft derhalve niet te worden verwijderd, wanneer het zetmeel als uitgangsstof voor het matrixvormende materiaal wordt gebruikt. Bruikbare hulpstoffen zijn de op zichzelf bekende hulpstoffen voor preparaten van werkzame stoffen, zoals glijmiddelen, bijvoorbeeld magnesiumstearaat, oploshulpmiddelen, pH-regelaars, conserveermiddelen, desintegratiemiddelen, kleurstoffen, smaakstoffen e.d..

Ook kunnen met voordeel hulpstoffen aanwezig zijn die het af-giftepatroon van de werkzame stof uit de matrix verder modificeren, zoals op zichzelf inactieve hulpstoffen, bij voorbeeld lactose.

De werkzame stof kan in het matrixmateriaal in vrijwel elke gewenste concentratie aanwezig zijn. De gekozen concentratie wordt voornamelijk bepaald door de beoogde toepassing en het type werkzame stof. Zo zal in het geval van enzymen in vele gevallen met lage concentraties kunnen worden volstaan. In het algemeen kan de hoeveelheid werkzame stof bij voorbeeld 0,01 - 80 gew.% van het preparaat uitmaken, mede afhankelijk van de gewenste dosering. Meer in het bijzonder ligt de hoeveelheid tussen 0,05 en 25 gew.%. Binnen dit gebied wordt een afgif-tesnelheid verkregen die onafhankelijk is van de resterende hoeveelheid werkzame stof, d.w.z. die algthans tijdens het eerste gedeelte van de afgifteduur, bijvoorbeeld 4-6 uur, een nulde-orde-verloop heeft. Ook dit is een onverwacht aspect van de preparaten volgens de uitvinding,

De afgiftesnelheid van het preparaat volgens de uitvinding kan worden ingesteld door variatie van een of meer van de volgende grootheden: concentratie werkzame stof in het matrixmateriaal, vorm van de doseringseenheid, in het bijzonder de verhouding oppervlakte/inhoud, kracht waarmee het preparaat is geperst, concentratie van het het glucaan afbrekende middel, of aanwezigheid van een desintegratie vertragend middelen, zoals een coating of een inerte vulstof.

De werkzame stof kan van uiteenlopende aard zijn. Het kan gaan om bij voorbeeld oraal, rectaal, vaginaal of transdermaal toe te dienen geneesmiddelen, diagnostische middelen, voedingsstoffen of conditione-ringsmiddelen, smaakstoffen, aan water of grond toe te voeren mest- of voedingsstoffen, conserveermiddelen, vaccinstoffen, hormonen, genetisch materiaal, bestrijdingsmiddelen, lokstoffen, groeimiddelen e.d.» Onder werkzame stoffen worden hier ook microörganismen, zoals gisten, schimmels, bacteriën en virussen en daarvan afgeleid verstaan. Ook mengsels van werkzame stoffen kunnen met het preparaat volgens de uitvinding worden toegediend. De afgifte kan plaatsvinden in een waterig medium, zoals het maag-darmkanaal van dieren of in planten of in de bodem.

Het preparaat volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor de gereguleerde afgifte van stoffen met een hoog molecuulgewicht, zoals van meer dan 1000 dalton, in het bijzonder meer dan 1500, of zelfs meer dan 5000 dalton, en verder om stoffen die niet gemakkelijk in water oplossen. Voorbeelden daarvan zijn eiwitten zoals enzymen, allergenen, vaccinstoffen en oligosacchariden.

Het preparaat kan tevens zijn voorzien van een bekleding die voor een verdere bescherming of een verdere vertraging van de afgifte zorgt, of bij voorbeeld een kleur- of smaakfunctie heeft. Ook kan het preparaat de vorm van een capsule hebben waarin het matrixmateriaal met werkzame stof bijv. in korrelvorm of poedervorm aanwezig is.

Het preparaat volgens de uitvinding kan elke gewenste vorm hebben, zoals tabletten, poeders, granulaten, en implantaten.

Tabletten kunnen rechtstreeks worden geperst na mengen van de werkzame stof met het lineaire glucaan als matrixmateriaal en eventuele andere hulpstoffen. Bij voorkeur wordt echter, voor of na fysisch mengen van de werkzame stof en matrixmateriaal, het mengsel gegranuleerd en vervolgens getabletteerd.

Door de vertraagde afgifte kan de werkzame stof de sterk zure omstandigheden van bijvoorbeeld de maag passeren voordat de stof wordt afgegeven in het darmstelsel van mens of dier.

Voorbeeld I

In een rondbodemkolf werd door 20 minuten roeren een fysisch mengsel van amylodextrine en a-amylase (Dexlo F®) bereid. De concentratie amylase bedroeg 0,5 en 2,0 gew.%. Ook werd een blanco (zonder amylase) bereid. Van het mengsel werden met een perskracht van 50 kN in 5 minuten tabletten met een gewicht van 300 mg, een diameter van 13 mm en een oppervlak van 1,3 cm2 geperst. De erosie van de tabletten werd bepaald in een erlenmeyer met daarin 50 ml PBS (met fosfaat gebufferde fysiologische zoutoplossing) met pH 7,0. Na 18 uur schudden (150 opm) bij kamertemperatuur, was het blanco tablet nauwelijks geërodeerd, het tablet met 0,5 % amylase voor ongeveer 75 % geërodeerd en het tablet met 2,0 % amylase geheel geërodeerd.

Voorbeeld II

In een rondbodemkolf werd door 20 minuten roeren een fysisch mengsel van amylodextrine en enzymen (Dexlo F®) bereid. Van het mengsel werden met een perskracht van 100 kN in 10 minuten tabletten met een gewicht van 300 mg, een diameter van 13 mm en een oppervlak van 1,3 cm2 geperst.

De tabletten van 300 mg hadden de volgende samenstelling:

Tl Amylodextrine + 6 mg amylase (2#) + 66 mg cellulase (22%); T2 Amylodextrine + 6 mg amylase (2%) + 15 mg xylanase (5%); T3 Amylodextrine + 6 mg amylase (2%) + 0,3 mg glucoseoxidase (0,1#); alsmede de blanco*s: BI Amylodextrine + 66 mg cellulase (22%); B2 Amylodextrine + 15 mg xylanase (5%); B3 Amylodextrine + 0,3 mg glucoseoxidase (0,1#);

De erosie van de tabletten werd bepaald in 20 ml 0,1 mol/1 PBS (met fosfaat gebufferde fysiologische zoutoplossing) met pH 7«0, verzadigd met zuurstof. Op gezette tijden werden van monsters van 1 ml de e.nzym-activiteit (tabellen 1, 2 en 3) en de eiwitconcentratie (tabel 4) bepaald, volgens de volgende methoden:

Cellulase: substraat carboxymethylcellulose, reducerende suiker, volgens N. Nelson: A Photometric Adaptation of the Somogyi Method for the Determination of Glucose; J. Biol. Ch'em. 103 375“380 (1944);

Xylanase: substraat xylaan, reducerende suiker, volgens Nelson-Somogyi (zie boven);

Glucoseoxidase: R.L. Kelley en C.A. Reddy, Glucose Oxidase of PhcmeTO-chaete chrysosporium, uit Methods in Enzymology Vl6l, Biomass Part B, Academie Press, New York, 1988.

Eiwit; BCA Protein Assay Kit (Pierce).

Tabel 1

Reducerend vermogen (U) bij cellulasebepaling van tabletten Tl-2 en Bl-2

- : niet gemeten

Tabel 2

Reducerend vermogen (U) bij xylanasebepaling van tabletten Tl-2 en Bl-2

- : niet gemeten

Tabel λ

Glucoseoxidaseactiviteit (U) van tabletten T3 en B3 - : niet gemeten

Tabel k

Totale hoeveelheid vrijgekomen eiwit van tabletten Tl-2 en Bl-2

- : niet gemeten

Voorbeeld III

Volgens de werkwijze van voorbeeld II werden tabletten met 66 mg cellulase resp. 15 mg xylanase bij 100 kN/10 minuten geslagen. Het afgifteprofiel werd bepaald op de in voorbeeld II aangegeven wijze: (a) rechtstreeks bij pH 7.0 en (b) bij pH 7.0 na één uur incubatie bij pH 2,0. Het verloop van de activiteit, gemeten naar het reducerend vermogen, van het cellulasetablet is weergegeven in tabel 5. en van het xylanasetablet in tabel 6. De tabletten blijken goed bestand tegen zuur.

Tabel 5

Vergelijking van het reducerend vermogen in cellulase- en xylanase-bepaling van cellulasetablet met en zonder zuurbehandeling

Tabel 6

Vergelijking van het reducerend vermogen in xylanase- en cellulase-bepaling van xylanasetablet met en zonder zuurbehandeling

Claims

1. Preparaat voor vertraagde afgifte van een werkzame stof, waarbij de werkzame stof is opgenomen in polysaccharidematrix, met het kenmerk, dat het matrixmateriaal een in hoofdzaak lineair glucaan omvat en een het glucaan afbrekend middel bevat.

2. Preparaat volgens conclusie 1, waarbij het glucaan een a-glucaan is.

3. Preparaat volgens conclusie 1 of 2, waarbij het glucaan in hoofdzaak een helixstructuur heeft.

4. Preparaat volgens conclusie 3. waarbij het matrixmateriaal amylodextrine of een uit amylose V verkregen fractie met een helixstructuur omvat.

5. Preparaat volgens een der conclusies 1-4, waarbij het het glucaan afbrekende middel a-amylase is.

6. Preparaat volgens een der conclusies 1-5, waarbij dit 0,05-15 gew./Ü van het het glucaan afbrekende middel bevat.

7. Preparaat volgens een der conclusies 1-6, waarbij de werkzame stof in een hoeveelheid van 0,01-80 gew.%, bij voorkeur 0,05-25 gew.%, aanwezig is.

8. Preparaat volgens een der conclusies 1-7» waarbij de werkzame stof een molecuulgewicht van meer dan 1500 dalton heeft.

9. Preparaat volgens een der conclusies 1-8, waarbij de werkzame stof een eiwit of een microörganisme is.

10. Werkwijze voor de bereiding van een preparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men een in hoofdzaak lineair glucaan granuleert, voor of na het granuleren met een werkzame stof en het het glucaan afbrekende middel mengt en het gegranuleerde mengsel in de gewenste vorm brengt.