NL9400160A

NL9400160A - Therapeutische samenstelling voor het vervangen en/of aanvullen van lichaamsvloeistoffen.

Info

Publication number: NL9400160A
Application number: NL9400160A
Authority: NL
Inventors: Arie Van Nieuw Amerongen; Engelmundus Cornelis I Veerman; Willy Alexander Van De Reijden
Original assignee: Stichting Tech Wetenschapp
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-09-01
Also published as: WO1995020971A1; EP0788368A1; US5886054A; JPH09508898A; AU1545495A

Description

THERAPEUTISCHE SAMENSTELLING VOOR HET VERVANGEN EN/OF AANVULLEN VAN LICHAAMSVLOEISTOFFEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een therapeutische samenstelling voor het vervangen en/of aanvullen van lichaamsvloeistoffen, zoals speeksel en tranen.

Speeksel, tranen e.d. zijn van belang voor het instandhouden van een gezond milieu in de mond en ogen. Het is echter niet vanzelfsprekend dat een individu voldoende traanvocht of speeksel kan aanmaken. Zo zijn mensen met een bestraalde mondholte, hals of keel bijvoorbeeld vaak niet meer in staat voldoende speeksel te produceren, doordat hun speekselklieren door de bestraling geheel of gedeeltelijk vernietigd zijn.

Een ander voorbeeld wordt gevormd door lijders aan het syndroom van Sjögren, die naast rheumatische aandoeningen symptomen als droge mond en droge ogen kunnen vertonen. Het syndroom van Sjögren is een voortgaand proces dat geleidelijk de speekselproduktie aantast. 60% van de patiënten bestaat uit vrouwen na de menopauze. Vermoed wordt dat het syndroom van Sjögren een autoïmmuunziekte is.

Droge mond komt tevens regelmatig voor bij genees-middelgebruikers, met name bij gebruikers van sedatieva, β-blokkers, anti-hypertensiva, tranquilizers en andere geneesmiddelen, die als bijwerking een demping van het zenuwstelsel veroorzaken.

Een gebrek aan speeksel of traanvocht kan naast het ongemak en de irritatie, die ermee gepaard gaan, bovendien leiden tot ontstekingen van de mond en ogen.

Teneinde de klachten van droge mond en ogen te verlichten zijn er reeds speekselsubstituten op basis van carboxymethylcellulose (CMC) of dierlijke mucinen voorgesteld (Levine et al., J. Dent. Res. 66:693-698 (1987)). Daarnaast wordt in EP-0.511.181 een speekselvervanger op basis van een lijnzaad-extract beschreven. In de praktijk blijken deze bekende substituten echter niet te voldoen. De werkingsduur van deze produkten is slechts beperkt en in vergelijking met humaan speeksel bezitten zij niet de gewenste eigenschappen, zoals elasticiteit, viscositeit etc..

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een speekselsubstituut te verschaffen dat de eigenschappen van humaan speeksel beter benadert dan de bekende produkten, het droge gevoel in mond en ogen opheft en minder vaak aangebracht hoeft te worden.

Hiertoe verschaft de uitvinding een therapeutische samenstelling, omvattende een gebufferde, waterige oplossing van ten minste één polymeer en ten minste één elektrolyt.

Het polymeer is bij voorkeur gekozen uit de groep die bestaat uit scleroglucan (in een concentratie van ongeveer 0,001% tot 2% (w/v)), guargom (ongeveer 0,001% tot 5% (w/v))/ xanthaangom (ongeveer 0,001% tot 2% (w/v)), natri-umcarboxymethylcellulose (bijvoorbeeld van het type Blanose ® 7HF, in een concentratie van 0,01 tot 5% (w/v)), hydroxy-ethylcellulose (bijvoorbeeld van het type Natrosol 250 HX Pharm, in een concentratie van 0,01 tot 5% (w/v)), poly-acrylzuur (bijvoorbeeld de typen Carbopol 934P® en Carbopol 974P®, in een concentratie van 0,01 tot 5% (w/v) en polyvi-nylalcohol (bijvoorbeeld met een hydrolysegraad tussen 71,6 en 100 mol%, een esteraantal tussen 0 en 285 g KOH/g, een molekuulgewicht tussen 14.000 en 205.000 en een polymerisa-tiegraad tussen 360 en 4500). Uit het grote aanbod aan beschikbare polymeren, en met name polysacchariden, kan naar wens echter ook een ander geschikt produkt gekozen worden.

Eventueel kan aan de samenstelling ten minste één mucine worden toegevoegd. De elektrolyt kan bijvoorbeeld gekozen worden uit de groep die bestaat uit natrium, kalium, fluoride, chloride, fosfaat, CNS, rhodanide. De samenstelling kan verder tevens calcium en/of ten minste één fosfaatverbinding bevatten, alsmede smaak- en/of geur- en/of kleurstoffen en conserveringsmiddel.

De uitvinding betreft verder speekselsubstituten of -additieven, kunsttranen of traanadditieven, mondspoel-middelen, en tandpasta's, omvattende de therapeutische samenstelling volgens de uitvinding.

De voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit het onderstaande voorbeeld, dat echter slechts bedoeld is ter illustratie en verder geen enkele beperking van de omvang van de uitvinding inhoudt.

VOORBEELD 1 1. Materialen

Xanthaangom (95465) was afkomstig van Fluka. Algininezuur met een hoge viscositeit (9005-38-3/A-7128) werd geleverd door Sigma. Carboxymethylcellulose (Blanose® 7HF) en hydroxyethylcellulose (Natrosol 250 HX-Pharm) waren giften van Aqualon, Rijswijk, Nederland. Scleroglucan (Ac-tigum CSU) en Guargom (Viscogum HV 3 000A) waren afkomstig van Satia, Parijs, Frankrijk. Een tweede type guargom (#21255) kwam van Polysciences Ine., Warrington, PA, USA. Alle ander chemicaliën waren afkomstig van Merck en hadden waren van een analytische kwaliteit.

2. Monsterbereiding

Alle polysacchariden werden direct gebruikt en in de gewenste concentratie opgelost in HPLC-water (J.T. Baker Company, Philipsburg, USA). Polysaccharide-oplossingen werden verkregen door het onder heftig roeren toevoegen van de droge polymeerbasis aan water. Na dispersie werden de oplossingen gedurende 18 uur op een schudtafel geplaatst voor het verkrijgen van een homogene oplossing.

Voor de pH-afhankelijkheidsexperimenten werd de pH gevarieerd tussen 3 en 9 door toevoeging van NaOH of HC1. Om de ionsterkte gelijk te houden werd NaCl toegevoegd tot de hoogste toegevoegde NaOH- of HCl-concentratie.

Het effect van de ionsterkte op de reologische eigenschappen van polysacchariden werd bestudeerd door het variëren van de ionsterkte tussen 0 en 500 mM NaCl.

Alle polysacchariden werden getest op hun reolog-isch gedrag na calcium- of fluoridebehandeling en op hun biocompatibiliteit met volledig humaan speeksel. De invloed van calciumionen en fluoride-ionen werd bestudeerd door het aan de gekozen polysaccharideoplossingen toevoegen van resp. CaCl2 (0 - 0,5 M), NaF (0,6 mM) (Worthington et al., in press (1993)).

Na het toevoegen van NaOH, HC1, NaCl of CaCl2 werd de oplossing gedurende 3 uur bij kamertemperatuur geïncu-beerd.

Het bepalen van reologische synergistische effecten werd uitgevoerd door het mengen van gelijke volumina polysaccharide-oplossing en ongestimuleerd volledig speeksel. Mengsels van water en polymeer, en water en speeksel deden dienst als controle. Teneinde bacteriële en schimmelgroei in de testmonsters te voorkomen, werden voor elk experiment de polysaccharide-oplossingen vers bereid.

Volledig humaan speeksel (VHS) werd verzameld door uitspugen zonder enige vorm van stimulatie. Het werd geklaard door centrifugatie in een MSE Micro-centaur centrifuge (MSE Scientific Instruments, Sussex, Verenigd Koninkrijk) bij 11.600 g bij kamertemperatuur gedurende 5 minuten en werd onmiddellijk gebruikt voor reologische metingen. Geklaard volledig humaan speeksel wordt aangeduid als GVHS.

3. Reologische metingen

In deze studie werd een oscillerende capillaire rheometer gebruikt voor het bepalen van het visceuze deel I)' en het elastische deel 1)” van de complexe viscositeit I)* zoals eerder beschreven (Van der Reijden et al., Biorheol. 30:141-152 (1993)).

De reometer was een Vilastic 3 visco-elastici-teitsanalysator van Vilastic Scientific Ine., Austin, USA). Vergelijkingen van viscositeit en elasticiteit zoals in tabel 2 zijn gemaakt bij een afschuifsnelheid van 1,5 sec'1. Alle metingen werden uitgevoerd bij een frequentie van 0,5 Hz en bij een afschuifsnelheid tussen 1 en 1000 s'1 en kamertemperatuur (23,0°C ± 1,5°C).

4. Resultaten

Als referentie werd het speeksel van 7 personen gebruikt. Van elke persoon werd driemaal een monster afgenomen. De gemiddelde waarden van de visco-elasticiteitsmetingen van het geklaarde volledig humane speeksel worden getoond in figuur 1.

Er werden interindividuele verschillen in zowel de viscositeit als de elasticiteit waargenomen, welke getoond worden door middel van foutbalken, die tweemaal de stan-daardafwijking weergeven. De gegevens werden verkregen van een eerdere studie (Van der Reijden et al., 1993). Opmerkelijk is dat de viscositeit van volledig humaan speeksel slechts weinig pseudoplastisch is en ongeveer 2,07 ± 0,48 mPa*s. De elasticiteit van volledig humaan speeksel is ten opzichte van zijn viscositeit redelijk hoog: 0,77 ± 0,31 mPa-s. De afschuifsnelheidsafhankelijkheid van de viscositeit van de verschillende geteste polysacchariden wordt getoond in figuur 2, en van de elasticiteit in figuur 3. De afschuifsnelheidsafhankelijkheid is duidelijk voor alle polysacchariden bij een concentratie van 0,1 %. Bij een concentratie die resulteerde in een viscositeitsniveau, dat overeenkomt met natuurlijk speeksel, werd ’pseudoplasticiteit' waargenomen voor de viscositeit en elasticiteit van xanthaangom en scleroglucan, maar nauwelijks voor de andere polysacchariden (figuren 2 en 3).

Een aantal polysacchariden toonde fluctuaties in visco-elasticiteit door het variëren van de pH tussen 5 en 9, zoals getoond in tabel 1. Xanthaangom en CMC vertoonden een lichte toename in visco-elasticiteit in het pH-bereik onder pH 5 resp. 6. Aliginezuur was zeer gevoelig voor pH-veranderingen (figuren 4 en 5). De visco-elasticiteit van polysacchariden kan gevoelig zijn voor veranderingen in ionsterkte, hoofdzakelijk door hun hydratatieschil, die afhankelijk is van het molecuulgewicht, de vorm en de mate van en type substitutie. Xanthaangom, algininezuur en CMC waren relatief stabiel bij meer dan 10 mM NaCl, terwijl scleroglucan, guargom en HEC reologisch zelfs stabiel waren tussen 0 en 0,2 M NaCl (figuren 6 en 7) en verder in de richting van 0,5 M NaCl (niet getoond). Hoewel alle polysacchariden een elastische respons vertoonden bij een concentratie van 0,1 % waren vooral de 'natuurlijke' polysacchariden scleroglucan en xanthaangom elastisch bij relatief lage (speeksel)viscositeit bij een fysiologische pH (5-9) en bij een fysiologische ionsterkte (15-80 mM) (tabel 2 en figuur 3).

Omdat voor het remineraliseren van het humane glazuur bij voorkeur calcium en fluoride-ionen aan een speekselsubstituut worden toegevoegd, werd de invloed van deze ionen op de reologie eveneens onderzocht. Behalve algininezuur vertoonde geen van de polysacchariden een specifiek ion-gerelateerd gedrag. De polysacchariden algininezuur, xanthaangom en CMC die ionsterktegevoelig waren voor NaCl waren eveneens gevoelig voor Ca2+ en F'. Neerslagvorming van polysaccharidemolekulen aan calciumionen werd slechts waargenomen voor algininezuur, welke zelfs volledig onoplosbaar werd door het toevoegen van sporehoeveelheden CaCl2 (Smidsrod, et al., Acta Chem Scand. 26:2563-2566 (1972)). Opmerkelijk was dat er geen complexering met algininezuur optrad met GVHS, hoewel humaan speeksel een oververzadigde calciumoplossing is.

Tabel 1. Een aantal parameters die de reologie van geteste polysacchariden zouden kunnen beïnvloeden. - resp. + geven een afname resp. toename in visco-elasticiteit weer,

geeft geen verandering in visco-elasticiteit weer.

* Slechts waargenomen voor een scleroglucanconcentratie van ten minste 0,1 %.

Tabel 2. Overzicht van de reologische eigenschappen van geteste polysacchariden bij een concentratie van 0,1 % en bij een polymeerspecifieke speekselsimulerende concentratie. 1,5 s'1, T = 23,0°C ± 1,5°C, ionsterkte = 10 mM NaCl.

5. Discussie

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de reologi-sche eigenschappen van speeksel uit de verschillende klieren opmerkelijk verschilt. Met name het sublinguale speeksel bleek zeer elastisch (Van der Reijden et al., 1993). Derhalve is het niet mogelijk een speekselsubstituut te creëren dat alle reologische eigenschappen van de speeksels uit de verschillende klieren weerspiegelt. Hoewel volledig speeksel een mengsel is van secreten moet het ontwerp van een speekselsubstituut een homogeen systeem zijn.

Het criterium voor een reologisch adequate speek-selnabootser kan bij voorkeur gesteld worden op een viscositeit η' tussen 1,5 en 3 mPa·s en een elasticiteit tussen 0,1 en l mPa-s bij y 1,5 s'1. Dit bereik weerspiegelt de visco-elasticiteit van volledig humaan speeksel en speeksel uit de verschillende klieren (zie figuur 1) (Van der Reijden et al., 1993).

VOORBEELD 2 1. Materialen en methoden

Polyacrylzuur (PAA) dat in de farmaceutische kwaliteiten verkrijgbaar is als Carbopol® 974P en Carbopol® 934P, heeft de bijzondere eigenschap dat het een synergistische werking heeft ten aanzien van o.a. het hoog moleculair speekselmucine MG1. Dit is in een volgend experiment bepaald. Geïsoleerd humaan hoog moleculiar speekselmucine uit totaal speeksel werd geïncubeerd met PAA in een viscositeit die vergelijkbaar is met die van speeksel. Na overnacht incubatie werd de visco-elasticiteit gemeten.

2. Resultaten en discussie

Hieruit bleek dat de viscositeit van een mengsel PAA en MG1 een hoger viscositeit opleverde dan men mag verwachten op grond van hun afzonderlijke viscositeiten Fig. 9. Mengsels van PAA met water en MG1 met water dienden als controle. Bij een verhouding van 1:1 gaf dit een toename van de viscositeit van ± 300 % en een toename van de elasticiteit van ± 250 % Zie figuur 9. Dit kan in vitro het volgende betekenen. Xerostomie patiënten die een restvolume speeksel kunnen produceren hebben soms ook nog een hoeveelheid mucine in hun speeksel. Omdat het bekend is dat speekselmucinen kunnen hechten aan zowel tandoppervlak als aan de orale mucosa zou PAA door hechting aan dit speekselmucine een beschermende laag kunnen vormen.

Daarnaast biedt dit de mogelijkheid tot verlenging van de retentietijd in de mond zodat de applicatiefrequentie verlaagd kan worden.

Uit de experimenten bleek dat met name xanthaangom, Guargom, carboxymethylcellulose, algininezuur en polyacrylzuur bijzonder geschikte polymeren voor toepassing in een therapeutische samenstelling volgens de uitvinding waren. In HPLC-water opgelost gaven zij een heldere visco-elastische oplossing. Uit de experimenten bleek dat met name scleroglucan volledig ionsterkte-ongevoelig, pH-ongevoelig en reologisch geschikt is, en daardoor zeer bruikbaar voor nieuwe kunstmatige speeksels. Wanneer xanthaangom wordt opgelost in een pH-buffer bij een lage ionsterkte (> 10 mM NaCl) is dit polymeer eveneens geschikt.

De uitvinding verschaft nieuwe samenstellingen, die gebruikt kunnen worden voor verschillende toepassingen, zoals in speekselsubstituten of -additieven, traanvochtsub-stituten of -additieven, mondspoelmiddelen, tandpasta's etc.

FIGUREN

In figuur 1 wordt de gemiddelde viscositeit en elasticiteit als functie van de oscillerende afschuifsnelheid van geklaard niet gestimuleerd volledig speeksel van zeven gezonde personen (triplo) getoond. T = 13,0°C ± 1,5°C.

geeft de viscositeit aan, en

de elasticiteit.

Foutlijnen geven de standaardafwijking aan.

In figuur 2 wordt de viscositeit van xanthaangom, twee typen guargom en CMC gemeten als functie van de afschuifsnelheid weergegeven. De concentratie van de polysacchariden werd gekozen binnen het bereik van de GVHS-viscositeit.

staat voor 0,01 % xanthaangom; staat voor 0,01 % scleroglucan; staat voor 0,1 % guargom S; staat voor 0,1 % guargom P; en staat voor 0,03 % CMC.

In figuur 3 wordt de elasticiteit van xanthaangom, twee typen guargom en CMC getoond bij een concentratie waarin de viscositeit in overeenstemming is met de GVHS-viscositeit.

Figuren 4 & 5 tonen resp. de pH-afhankelijkheid van de viscositeit en elasticiteit van polysacchariden, waarin de pH gevarieerd wordt van pH 3 tot 9. staat voor 0,05 % xanthaangom; staat voor 0,1 % scleroglucan; staat voor 0,25 % guargom P; staat voor 0,1 % CMC; staat voor 0,2 % HEC; en staat voor 0,25 % algininezuur.

In figuren 6 & 7 worden de ionsterkte-afhankelijkheid van resp. de viscositeit en elasticiteit van polysacchariden getoond waarin de NaCl-concentratie gevarieerd wordt van 0 tot 0,5 M NaCl.

staat voor 0,05 % xanthaangom; staat voor 0,1 % scleroglucan; staat voor 0,25 % guargom P; staat voor 0,1 % CMC; staat voor 0,2 % HEC; en staat voor 0,25 % algininezuur.

Figuur 8 illustreert dat de toename van de visco-elasticiteit van scleroglucan slechts waargenomen werd bij een 10x-concentratie maar niet op een viscositeitsniveau van speeksel. _______ geeft de viscositeit aan; en

de

elasticiteit.

Figuur 9 tenslotte toont het reologisch synergisme van polyacrylzuur met MGl-specifieke viscositeit en elasticiteit. Het linkergedeelte van de grafiek toont de viscositeit, het rechterdeel de elasticiteit,

geven de combinatie van PAA + MG1 aan;

de berekende combinatie van PAA + MG1;

de combinatie van water + MGl; _

de combinatie van PAA + water.

Claims

1. Therapeutische samenstelling, omvattende een waterige oplossing van ten minste één polymeer en ten minste één elektrolyt.

2. Therapeutische samenstelling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de waterige oplossing gebufferd is.

3. Therapeutische samenstelling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de samenstelling tevens ten minste één mucine bevat.

4. Therapeutische samenstelling volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het polymeer is gekozen uit de groep die bestaat uit scleroglucan, guargom, xanthaangom, natriumcarboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, poly-acrylzuur en polyvinylalcohol.

5. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de elektrolyt is gekozen uit de groep die bestaat uit natrium, kalium, fluoride, chloride, fosfaat, CNS, rhodanide.

6. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de samenstelling tevens calcium en/of ten minste één fosfaatverbinding bevat.

7. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de samenstelling tevens smaak- en/of geur- en/of kleurstoffen en/of conserveermiddel bevat.

8. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 7, als speekselvervangend middel.

9. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies l tot 7, als kunsttraan.

10. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 7, voor gebruik in een mondspoeldrank.

11. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 7, voor gebruik in een tandpasta.

12. Therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 10, omvattende: 0,05 - 2,0 g/1 KC1, 0,05 - 1,0 g/1 NaCl,, 0,05 - 0,13 g MgCl2.6 H20, 0,02-0,35 g/1 CaCl2.6 H20, 0,08-1,0 g/1 K2HP04, 0,8 g/1 methylhydroxybenzoaat, en 0,02 g/1 benzalkoniumchloride.

13. Kunsttraan, omvattende een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 11.

14. Tandpasta, omvattende een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 11.

15. Speekselvervangend middel, omvattende een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 12.

16. Mondspoeldrank, omvattende een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 12.

17. Gebruik van een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 12 voor het bereiden van een speekselvervangend middel.

18. Gebruik van een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 11 voor het bereiden van kunsttraan.

19. Gebruik van een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 12 voor het bereiden van een mondspoeldrank.

20. Gebruik van een therapeutische samenstelling volgens één der conclusies 1 tot 11 voor het bereiden van een tandpasta.