NO179274B - Anvendelse av glassaktig amylose som en bærer ved fremstilling av en blanding for oral administrasjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av glassaktig amylose som bærer ved fremstilling av en blanding for oral administrasjon, slik som angitt i kravet.

I mange tilfeller er det ønskelig å belegge en aktiv forbindelse på en slik måte at den aktive forbindelsen frigjøres fra belegget etter et bestemt intervall eller etter endringer i miljøet. For eksempel kan desinfek-sjonsmidler (pesticider) has i mikrokapsler med et 10 ( im polyurea-polyamid-belegg, som gradvis nedbrytes når det påføres en overflate og derved gradvis frigjør desinfek-sjonsmiddelet. Innen medisin er det spesielt fordelaktig med oral administrering av et medikament som er belagt på en slik måte at det passerer gjennom magen og frigjøres når det belagte materialet når tynntarmen. Slike belegg kalles "enteriske" belegg og er relativt enkle å formulere ved å ta i betraktning at mageinnholdet er surt og innholdet i tynntarmen er basisk.

En vanskeligere oppgave har vært å frembringe belagte medikamenter som passerer både mage og tynntarm og som vil frigjøres når det kommer inn i tykktarmen eller co-lon.

Mange tykktarms-sykdommer som f.eks. ulcerøs kolitt, Crohn's lidelse og eventuelt også tykktarms-kreft, kunne behandles bedre dersom det kunne utføres en steds-spesi-fikk levering av teraputisk reagens. Terapeutiske reagen-ser inkluderer corticostereoider, for eksempel hydrokortison og prednisolon, measalazin, bisocodyl, fenolftale-in, rhein, sulfasalazin, cholestyramin og azatioprin. Det er få effektive orale terapier tilgjengelig og administrering via rektum er upraktisk og relativt kostbart.

Dersom legemidler for behandling av lidelser i tykktarmen innkapsles i et enterisk belegg, er absorpsjonen av lege-middelet fra tynntarmen meget rask, og bare en liten mengde av middelet når det ønskede virknings-stedet. Dersom det kunne erholdes stedsspesifikk frigjøring, ville det være nødvendig med mindre doser, med en derpå følgende reduksjon av uønskede bivirkninger.

Det er også andre situasjoner enn lidelser i tykktarmen som det kunne være ønskelig med å levere et legemiddel til tykktarmen før det frigjøres. Under visse forhold som f.eks. ved artritt, kan avgivelse av legemidler i ileum skape problemer og det er ønskelig at lakserende midler og anti-diarrémidler selektivt frigjøres i tykktarmen. Andre legemidler kan også dra fordeler av en slik form for frigjøring avhengig av deres absorpsjonskarakteri-stika.

Det har vært gjort en rekke tilnærmelser for stedsspesifikk frigjøring i tykktarmen. Glykosidderivater av ste-reoid-midler er rapportert å bli dårlig absorbert i magen og tynntarmen, men frigjøres i tykktarmen ved mikrobiell aktivitet (Friend, D.R og Chang, G.W. J. Med. Chem. 1984, 27, 261). Videre er det rapportert at peptidmidler belagt med kryssbundne polymerer med azo-aromatiske grupper beskytter middelet fra frigjøring i mage og tynntarm, men frigjøres i tykktarmen ved mikroflora-aktivitet som redu-serer azo-bindingene (Saffron, M, et al. 1986, 233,1081).

Det er nå funnet at visse typer av amylose-belegg er

spesielt anvendelige for stedsspesifikk frigjøring i tykktarmen. Lenge ble det antatt at stivelse ble nesten fullstendig nedbrutt av a-amylase, et fordøyelsesenzym som er tilstede i tynntarmen, men i den senere tid er det rapportert i artikler angående studier av matvarer at en andel av stivelsen ikke nedbrytes før den når tykktarmen (Englyst og Cummings, Cereals in European Context, redi-gert av Morton, First European Conference of Food Science

and Technology, Ellis Harwood, Chichester, England, 1987, s. 221 og Ring et al, Food Chemistry, 1988, 28., 97) .

Publikasjoner som er opptatt av anvendelse av stivelses-materialer innen medisin har rapportert at amylose virker som et enterisk belegg, dvs. at det ikke brytes ned i magen men dissosierer i tynntarmen. Wagner et al., J. Am. Pharm. Assoc, 1959, 48., 244 beskriver at acetat-ftalat derivater av stivelse og amylose er passende for anvendelse som enteriske belegg og Langlois og Wagoner, "Pro-duction and Use of Amylose" i "Starch Chemistry an Technology", vol. II, red. R.L. Whistler og E.F. Paschall, Academic Press, 1965, 451 beskriver at amylose og dets derivater er passende for å formulere farmasøytiske blandinger men hevder at amylose nedbrytes raskt i kontakt med gastriske væsker.

Foreliggende oppfinnelse er basert på oppdagelsen av at glassaktig amylose kan brukes for stedsspesifikk levering av materiale i tykktarmen. Dette er et meget overraskende resultat på grunn av de tidligere antagelser at amylose kunne brukes om et enterisk belegg og dissosiere under vandige basiske betingelser i tynntarmen. For et materiale som skal brukes ved selektiv frigjøring av en forbindelse i tykktarmen trengs det en meget stor grad av se-lektivitet mellom de diverse gruppene av fordøyelses-enzymer som er tilstede i magen og tynntarmen, og enzymer som er tilstede i tykktarmen. Det er spesielt overraskende at alle former av amylose er istand til å motstå enzy-mene som frigjøres fra bukspyttkjertelen og allikevel

påvirkes av den mikrobielle floraen i tykktarmen.

Glassaktig amylose er en av to former av i hovedsak amorf amylose, den andre er en gummiaktig form. Amylose eksis-terer i glassaktig form under glassomvandlingstemperatu-ren (Tg). Over denne temperaturen er det en skarp økning i amylosens varmekapasitet på 0.5 ± 0.15 J/g°K (Joule pr. gram per °Kelvin). Denne økningen av varmekapasiteten gjør at Tg kan identifiseres og måles ved differensiell svei-pende kalorimetri. (Eksempler på måling av Tg verdier og tidligere litteratur-referanser til slike prosedyrer er gitt i Orford et al., Int. J. Biol. Macromol., 1989, 11, 91) .

Den bestemte Tg for en gitt amylose-preparering er avhengig av renhet og andre egenskaper. For eksempel kan den teoretiske Tg for ren, tørr amylose forutsies å være 210 °C men tilstedeværelse av vann senker denne verdien : ved 10 vekt-% vann er Tg 80 °C og ved 20 vekt-% vann er den 7 °C. Det er funnet at a-amolytiske enzymer ikke lett nedbryter glassaktig amylose og denne effekten er fremdeles tilstede ved opptil 20 °C over Tg. Slike materialer er funnet å være tilstrekkelig uløselige i vandige medier i pH-området 1-9 ved 37 °C og nedbrytes ikke i vesentlig grad i mage eller tarm. De nedbrytes derimot ved faecale mikroorganismer som er tilstede i tykktarmen.

I et aspekt av oppfinnelsen frembringes en formulering med forsinket frigjøring av en aktiv forbindelse og amylose. Spesielt omfatter en blanding med forsinket frigjø-ring i henhold til oppfinnelsen en aktiv forbindelse og glassaktig amylose, hvor den glassaktige amylosen forsinker frigjøringen av den aktive forbindelsen fra blandingen i et vandig miljø men tillater frigjøring ved eksponering til et enzym som er istand til å bryte ned amylosen.

Som nevnt er evnen til den glassaktige amylosen å gi en forsinket frigjørings-karakteristika ikke tapt umiddel-bart når den glassaktige amylosen passerer Tg og amylosen som er fremstilt under glassaktige betingelser ved temperaturer lavere enn Tg kan derfor brukes ved Tg eller temperaturer som er litt høyere eller lavere enn Tg og fremdeles beholde sin glassaktige egenskap. Glassaktig amylose som brukes i oppfinnelsen har fortrinnsvis en Tg som ikke er lavere enn 20 °C under temperaturen hvorved blandingen brukes. Den endelige testen av anvendeligheten av en spesiell amylose-prøve under gitte betingelser er selvfølgelig dets evne til å motstå hydrolytisk nedbryting under vandige betingelser, spesielt ved pH på 1 - 9 og temperatur 37 °C, og passende motstår enzymatisk nedbryting i nærvær av fordøyelsesenzymer som vanligvis er tilstede i magen og tynntarmen, men undergår enzymatisk nedbryting i nærvær av amylosespaltende enzymer som er frembragt av mikrobiell flora i tykktarmen (se forsøkene beskrevet i eksempel 1).

Amylose kan passende fremstilles i glassaktig form enten ved å danne en gel fra en vandig løsning og deretter tørke det eller ved sprøytetørking. I den første proses-sen- har løsningen passende 1,5 - 4 0 vekt-% amylose, fortrinnsvis 3-30 vekt-%, mer foretrukket 4-20 vekt-% og mest foretrukket 6-10 vekt-% og er passende avkjølt fra 70 - 95 °C, fortrinnsvis 88 - 92 °C, til 0-40 °C, fortrinnsvis 5-35 °C, mest foretrukket 10 - 30 °C med en hastighet på IO"<3> - IO"<5> °C/sek, fortrinnsvis 0,1 - 1,0 °C/sek. Generelt bør avkjølingen skje over en periode på timer, fortrinnsvis 2 timer eller mindre, istedenfor døgn, selv om en viss grad av krystallisasjon er aksepta-belt, f.eks. 20 % eller spesielt 10 %, eller mindre. Gelen dannes ved faseseparasjon som gir en konsentrert, polymer-rik fase og en polymer-fattig fase. Den polymer-rike fasen kan ha bare 10 vekt-% vann og dermed være glassaktig ved romtemperatur, selv om hele gelen kan inneholde mer enn 90 vekt-% vann. Hele blandingen kan tørkes, dersom det er nødvendig eller ønskelig, ved 0 - 160 °C, fortrinnsvis 20 - 100 °C og mer foretrukket ca. 60 °C i luft eller inert atmosfære, for eksempel nitrogen eller i vakuum for å erholde et glassaktig eller mer med glassaktig produkt.

Den tørre glassaktige amylosen kan smeltes i form av en plate eller film eller den kan først pulveriseres eller granuleres. Slik smelting lettes hvis Tg er senket med et passende fortynningsmiddel, såsom vann. Den smeltede amylosen kan brukes til å belegge blandinger av aktive forbindelser.

Alternativt kan en vandig løsning av amylose, fortrinnsvis 1-15 vekt-%, passende 2-10 vekt-% og mest fordelaktig ca. 2 - 3 vekt-%, sprøytes direkte på formuleringen som inneholder en aktiv forbindelse og tørkes i luft, en inert atmosfære, f.eks. nitrogen, eller i vakuum til den glassaktige formen. En annen variasjon er at den vandige løsningen som sprøytes som beskrevet på en passende inert bærer eller inn i et tilstrekkelig stort volum av luft eller inertgass og danner en glassaktig film eller partikler som deretter smeltes og brukes til å belegge formuleringen av aktive forbindelser som over.

Generelt bør innholdet av fuktighet i amylosen være så lavt som mulig. Det er derfor gunstig at den ikke over-stiger 20 vekt-% og fortrinnsvis er mindre enn dette, f.eks. ikke mer enn 10, 5 eller 1 vekt-%.

Både ved den gel-dannende og sprøyteprosessen er det mulig å inkludere dispersjoner eller løsninger med passende aktive forbindelser i selve amylose-løsningen, slik at den resulterende glassaktige formen inneholder lege-middelet. Det kan være spesielt fordelaktig å injeksjons-støpe en amyloseløsning inneholdende en aktiv forbindelse og erholde faste glassaktige pellets.

Amylosen kan fremstilles fra enhver passende kilde selv om det er fordelaktig at den fremstilles av stivelse, f.eks. kornstivelse eller rotstivelse men spesielt stivelse fra erter, f.eks. glatte-frøet peanøttstivelse, passende ved utfelling fra en vandig løsning som et kompleks med en alkohol, f.eks. 1-butanol, metanol, etanol, 1-propanol, isopropanol, pentanol, 2-metylbutan-2-ol eller 2-metylbutan-l-ol som beskrevet av Ring et al., Macromolecules, 1985, 18., 182. Alkoholen kan deretter passende fjernes fra en vandig dispersjon av komplekset ved gjennomblåsing med en passelig oppvarmet inertgass, f.eks. nitrogen.

Det er foretrukket at nærvær av andre materialer blandet sammen med amylosen ikke vil ødelegge den selektive natu-ren med nedbryting av dette materialet mellom magen, tynntarmen og tykktarmen. Det er derfor foretrukket at den glassaktige amylosen i hovedsak er fri for (dvs. inneholder mindre enn 20 vekt-% og fortrinnsvis ikke mer enn 10 vekt-% eller 5 vekt-%) av annet materiale som kan fordøyes i magen eller tynntarmen. Spesielt inneholder den" glassaktige amylosen fortrinnsvis ikke mer enn 10 vekt-% eller 5 vekt-% amylopektin, f.eks. 1-2 vekt-% eller mindre, og også andre materialer som inneholder glukosid-bindinger av samme type som i amylopektin.

Det er videre foretrukket at den glassaktige amylosen ikke inneholder hydroksygrupper i derivat-form, og dersom eventuelt derivatisering er tilstede er det passende til en viss grad, og ikke mer enn 10 % av de tilstedeværende hydroksygruppene, spesielt ikke mer enn 4 eller 5 og mer foretrukket 1 eller 2 eller mindre.

Et passende forsøk for å bestemme renheten til amylosen er å bruke dens evne til jodbinding i en standard prose-dyre som f.eks. beskrevet av Banks et al,. Starke, 1971, 23., 118. Ren, ikke-derivatisert amylose binder seg til jod et nivå på ca. 19.5 vekt-% (dvs. 19.5 + 0.5 vekt-%) mens det andre stivelse-polysakkaridet, amylopektin, binder mindre enn 2.0 vekt-% og derivatisering av amylose vil også redusere denne bindingsevnen. Det er derfor passende at amylosen i oppfinnelsen binder seg med jod til et nivå på 15,0 ± 0,5 masse-%, eller over, fortrinnsvis til et nivå på 18,0 ± 0,5 masse-% eller over, og spesielt til et nivå på 19,5 ± 0,5 masse-%.

Molekylvekten til den modifiserte amylosen er passende minst 20000 g/mol og er fortrinnsvis høyere, slik at det er fordelaktig å bruke amylose med en molekylmasse på minst 100000, 200000, 300000, 400000 eller 500000 g/mol avhengig av de spesielle omstendigheter.

Med begrepet "aktiv forbindelse" menes et humant eller veterinært medikament eller desinfiseringsmiddel, insekt-middel, middmiddel, plantevernmidler, plantevekst regula-torer, modifisieringsmiddel for dyrs atferd, deodorant, fargestoff, kjemiske intermediater eller reaktanter eller enhver annen forbindelse som man ønsker å forsinke fri-gjøring til avhengig eksponering til enzymreaksjoner, spesielt enzymderivater erholdt fra mikroorganismer. Et spesielt verdifullt aspekt ved oppfinnelsen er å frembringe et belagt, eller på annen måte beskyttet medikament som kan administreres oralt for frigjøring i tykktarmen som nevnt. I tillegg til en slik terapeutisk anvendelse har oppfinnelsen også interesse innen diagnos-tikk, f.eks. som forsyningsmidler for f.eks. kontrastvæ-ske til tykktarmen i forbindelse med røntgen og NMR un-dersøkelsesteknikk. Et alternativt diagnostisk område ligger i forsyning av potensielt allergene matvare-forbindelser til tykktarmen for diagnose av allergier.

Det er foretrukket at den aktive forbindelsen blir blandet med andre bærermaterialer som er passende for den spesielle anvendelsen. For terapeutisk bruk vil ofte den aktive komponenten bli blandet med et eller flere bulk-midler og et smøremiddel, f.eks. henholdsvis laktose og magnesiumstearat. Doseringen av aktive forbindelser for terapeutisk anvendelse vil være som beskrevet i littera-turen, f.eks. ABPI Data Sheet Compendium, eller den kan ofte være mindre på grunn av mer effektiv levering av forbindelsen.

Den foretrukne Tg til amylosen vil være avhengig av anvendelsen av formuleringen. I medisinsk anvendelse vil Tg passende ikke være mer enn 20 °C under 37 °C, dvs. mer enn eller lik 17 °C, og det er foretrukket mer enn eller lik 30 °C eller, mer foretrukket, mer enn eller lik 40 °C.

Tg for amylose kan bestemmes ved å kontrollere mengden av vann deri. Dette kan oppnås ved å variere konsentrasjonen av amylose-løsningen som avkjøles eller sprøytes, og tørke den resulterende gelen. Tørkingen har også en ef-fekt ved å redusere porestørrelsen og dermed gelens per-meabilitet, som kan være en fordel. En fett- eller voks-forbindelse som f.eks. carnauba-voks kan også passende tilsettes for å minske penetrering av vann hvor dette er ønskelig.

I tillegg til å gi en forsinket frigjøring kan den glassaktige amylose-blandingen også gi en kontrollert frigjø-ring av aktive forbindelser både i tykktarmen og i forskjellige andre miljøer. Variasjoner av den fysiske natu-ren til amylose, f.eks. som nettopp beskrevet, vil påvir-ke metabolisme-hastigheten av amylose i mikroorganismer. Videre kan forskjellige partikler av den aktive forbindelsen belegges med belegg av forskjellig tykkelse slik at man får en faset eller gradvis frigjøring ved en kon-stant eksponering til mikroorganismer. Den aktuelle tyk-kelsen kan finnes ved rutine og ikke-oppfinnende eksperi-menter, men som en liten hjelp kan det indikeres en tykkelse på minst 10 ^m (inkludert andre belegg som kan være tilstede) som vanligvis er nødvendig for å sikre en tilstrekkelig mekanisk styrke. Der det er passende kan belegget ikke bare bestå av amylose, for å tillate frigjø-ring eller eksponering under de ønskede betingelser. F.eks. kan amylosen danne et "vindu" i et inert belegg, eller gi en temporær styrke til et ellers svakt belegg. Den belagte forbindelsen i oppfinnelsen kan videre belegges med et vanlig gelatin eller enterisk belegg, eventuelt med en annen aktiv forbindelse plassert mellom de to beleggene. På denne måten kan man oppnå frigjøring av medikamenter både i mage/tynntarm og i tykktarmen. Materialet som er belagt kan være et fast stoff, eller en vandig eller ikke-vandig væske, forutsatt at det ikke nedbryter amylosen, eller i det minste ikke nedbryter den i en vesentlig grad.

Den glassaktige amylosen behøver nødvendigvis ikke påfø-res som et belegg i forhold til den aktive forbindelsen for å forsinke dens frigjøring. Som et alternativ til bruk som belegg, kan amylosen derfor blandes med den aktive komponenten til en passende matriks hvori den aktive komponenten er dispergert. En slik blanding kan være i pulverform eller pulveret kan komprimeres til en monolitt eller formet fast stoff. Spesielt partikler av glassaktig amylose kan komprimeres med partikler av aktiv forbindelse til tabletter, istedenfor at den aktive forbindelsen belegges med glassaktig amylose.

Generelt vil allikevel ikke glassaktig amylose og aktiv forbindelse være i en jevn blanding og i et foretrukket aspekt av oppfinnelsen vil overflaten til blandingen, delvis eller fortrinnsvis helt bestå av et sjikt av amylose som er forholdsvis fri (dvs. inneholder 20 vekt-% eller mindre og fortrinnsvis 10 eller 5 vekt-%) aktiv forbindelse.

EKSEMPEL 1. FREMSTILLING AV GLASSAKTIG AMYLOSE.

Stivelse-polysakkarid amylose, en hovedsakelig linjær polymer bestående av a-i,4-bundet D-glukose, ble isolert fra glattfrøet peanøtt-stivelse og renset ved utfelling fra vandig løsning som kompleks med n-butanol. Den iso-lerte amylosen hadde en midlere molekylvekt på 500 000 g/mol. Konsentrerte vandige løsninger av amylose ble regenerert fra vandige dispersjoner av kompleks ved fjer-ning av n-butanolen i en oppvarmet nitrogenstrøm. En 7 vekt-% vandig løsning av amylosen ble støpt som en gel-klump l.lxlO"<3> m tykk ved rask avkjøling av amylose-løs-ningen, holdt mellom glassplater, fra 90 °C til 20 °C. Gelen ble fjernet fra glassplatene og tørket over natten ved romtemperatur. Den resulterende filmen hadde en tykkelse på 6 x 10"s m.

In vitro enzymfordøyelse.

En amylosefilm fremstilt som nettopp beskrevet ble funnet å være uløselig i vandige medier ved pH 1-9 ved 37 °C. Amylosefilmen ble inkubert ved 37 °C i 0.05 M fosfat-buffer (pH 6.9) inneholdende 0.04 vekt-% NaCl med krys-tallinsk pankreatisk a-amylase (25 enheter/mg polysakkarid) . Etter tre dagers inkubering var mindre enn 10 % av filmen oppløst.

In vitro mikrobiell fordøyelse.

En amylosefilm fremstilt som beskrevet ble inkubert ved 3 7 °C med blandet feacal inoculum av mikroorganismer under en C02-atmosfære hvor den initielle tetthet av mikroorganismer var lxlO<7> /ml. Etter 24 timer hadde filmen mistet ca. 50 % av sin vekt og etter 4 8 timer var filmen fullstendig oppløst.

EKSEMPEL 2. FREMSTILLING AV MEDIKAMENTER.

(A) En 3 vekt-% vandig løsning av amylose, fremstilt som beskrevet i eksempel 1, ble sprøytet ved en temperatur på

90 °C på en vanlig tablettformulering av sulfasalazin med 50 mg sulfasalazin[4-hydroksy-4'-(2-pyridyl-sulfamoyl)-azobenzen-3-karboksylsyre] i blanding med laktose og magnesiumstearat og den fuktige tabletten ble tørket i en varm luftstrøm ved 100 °C til et fuktighetsinnhold på 0,2 vekt-%. Ca. 50 ( il av løsningen ga en 10 ( im tykk film. For å fremstille en 10 ( im tykk film på lignende vanlige tablettformuleringer med 500 mg sulfasalazin var det nødvendig med 100 fil av den samme løsningen. (B) En 3 vekt-% vandig løsning av amylose, fremstilt som beskrevet i eksempel 1, ble sprøytet ved en temperatur på 90 °C på en tablett med 500 mg mesalazin (5-amino-sali-sylsyre) i blanding med laktose og magnesiumstearat og den fuktige tabletten ble tørket ved 100 °C i luftstrøm til et innhold på 0,2 vekt-% fuktighet. (C) " En 3 vekt-% vandig løsning av amylose, fremstilt som beskrevet i eksempel 1, ble sprøytet ved 90 °C på en tablett av 20 mg enten hydrokortison eller prednisolon i blanding med laktose og magnesiumstearat og den fuktige tabletten ble tørket i luftstrøm ved 100 °C til et innhold på 0.2 vekt-% fuktighet.

Claims (1)

1. Anvendelse av glassaktig amylose av som bærer ved fremstilling av en blanding for oral administrasjon, hvilken blanding inneholder en aktiv forbindelse, så som et medikament eller lignende, hvor amylosen forsinker frigivelse av den aktive komponent fra blandingen i et vandig miljø ved pH 1-9 ved ca. 37°C, hvilken glassaktige amylose har en molekylvekt på minst 20.000 g/mol og en Tg ikke mindre enn 2 0°C under den påtenkte brukstemperatur og som ikke inneholder mere enn 20 vekt% fuktighet og ikke mere enn 20 vekt% av et materiale som fordøyes i maven eller tynntarmen, idet den glassaktige amylose påføres den aktive be-standdel ved å (a) besprøyte den aktive forbindelse med en vandig oppløs-ning av den glassaktige amylose med etterfølgende tørking, (b) smelte den glassaktige amylose og påføre smeiten på den aktive forbindelse med etterfølgende avkjøling, (c) komprimere en blanding bestående av partikler av den glassaktige amylose og partikler av den aktive forbindelse, eller (d) fremstille en flytende blanding av forbindelsen og amylose, med etterfølgende omdanning til en fast blanding inneholdende glassaktig amylose.