NO306096B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av et kolonisk tilförselssystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et kolonisk tilførselssystem omfattende en matriks og et medikament for tilførsel av et medikament til en pasient som behøver slikt medikament.

Tilførselssystemet er egnet for tilførsel av enteralt til-førte farmasøytiske forbindelser til tykktarmen.

Spesifikk tilførsel av medikamenter og farmasøytiske preparater til kolon er viktig ved behandling av en lang rekke sykdommer og tilstander. Målretting av medikamenter til kolon gir evne til å behandle sykdommer i tykktarmen lokalt, slik at de systemiske virkninger av medikamenter eller ubehagelig og smertefull transkolonisk tilførsel av medikamenter unngås. Der er videre et økt behov for tilførsel til kolon av medikamenter som er rapportert å være absorberbare i kolon, som steroider, som ville øke effektiviteten og gjøre det mulig å redusere den nødvendige effektive dose

(Godbillon, J., et al., Br. J. Clin, Pharmacol. 19:113S

(1985); Antonin, K.H. et al., Br. J. Clin, Pharmacol. 19:137S

(1985); Fara, J.W., 3rd International Conference on Drug Absorption, Edinburgh (1988) ; for en oversikt se Rubinstein, A., Biopharm. Drug Dispos. 11:465-475 (1990)).

Målretting av medikamenter til ønskede lokaliteter i fordøy-elseskanalen kan imidlertid være komplisert. På grunn av sin lokalitet i den distale del av fordøyelseskanalen er kolon særlig vanskelig å nå. Utformingen av oralt tilførte koloniske tilførselssystemer må ta i betraktning faktorer som pH i fordøyelseskanalen og nærvær av enzymer i magen og tynntarmen.

Ved nåværende metoder for målretting av medikamenter til

kolon blir faste sammensetninger av de ønskede medikament-molekyler belagt med et pH-resistent polymert belegg. Slike sammensetninger er lignende enterisk belagte sammensetninger som kan anvendes for å tilføre medikamenter til den distale ileum. Enteriske belegg inkluderer bioeroderbare polymerer

som skjellakk og celluloseacetatftalat. (Levine et al., Gastroenterology 92:1037-1044 (1987)).

I motsetning til de enterisk belagte sammensetninger er imidlertid sammensetningene for kolonisk tilførsel utformet for å motstå både lave og svakt basiske pH-verdier (omtrent syv) i flere timer. Under denne tid antas de å passere magen og tynntarmen og nå tykktarmen, hvor belegget desintegrerer og medikamentfrigivelsesprosessen initieres. På denne måte er medikamenter som 5-aminosalicylsyre (5-ASA) og noen steroider blitt tilført til kolon.

Polymerene anvendt for dette formål er vanlig akrylsyre-derivater eller cellulosederivater som celluloseacetatftalat eller etylcellulose (Rasmussen, S.N., et al., Gastroenterology 83:1062 (1982); Levine, D.S., et al., Gastroenterology 92:1037 (1987); Mardini H., et al., Gut 28:1084-1089 (1987)) . En viktig begrensning ved denne metode er imidlertid usikkerheten av lokaliseringen og miljøet hvori belegget begynner å nedbrytes. Avhengig av det gastro-intestinale motilitetsmønster, som kan variere sterkt i individuelle pasienter og i forskjellige sykdomstilstander, kan nedbrytning av belegget foregå dypt i kolon eller i tynntarmen .

Nærværet av fettsyrer med kort kjede, karbondioksyd og andre fermenteringsprodukter, og rester av gallesyrer, reduserer ofte pH i kolon til omtrent seks (Stevens, C.E., Amer. J. Clin, Nutr. 31:S161 (1978); NcNeil, N.I., et al., Gut 28:707

(1987)). Denne endring i pH reiser spørsmålet om avhengig-heten av høyere kolonisk pH som en utløser. US patentskrift4,627,850 (Deters et al.) viser en osmotisk kapsel for tilførsel av et medikament med styrt hastighet omfattende ytre og indre vegger som hver er tildannet av et forskjellig polymert material, idet den indre vegg definerer et rom inneholdende medikamentet, med en passasje gjennom veggene som forbinder det ytre av den ytre vegg med det indre av den indre vegg. US patentskrift 4,904,474 (Theeuwes et al.) viser en kolonisk medikament-tilførselsinnretning omfattende midler for å forsinke tilførsel i magen og i tynntarmen og midler for å tilføre medikamentet i kolon. Denne innretning omfatter osmotiske midler for å tvinge det aktive farmasøy-tiske middel ut fra den avdeling hvori det inneholdes gjennom et utløp anordnet i den nevnte avdeling og ut i kolon. Midlene for å forsinke tilførsel i magen eller i tynntarmen er i praksis pH-resistente belegg. Forsinkelsen i tilførsel av medikamentet er tidsbasert, idet strukturen er således beregnet at innholdet i det indre medikamentfylte rom ikke presses ut før innretningen har nådd den forhåndsvalgte målregion i mage-tarmkanalen. En av ulempene ved disse innretninger er at i tilfellet av at bevegelsen av innretningen i mage-tarmkanalen forsinkes i en viss del av kanalen, f.eks. av mekaniske grunner, vil medikamentet fremdeles bli frigitt etter at den forut bestemte tid er passert, uavhengig av det forhold at målregionen ikke er nådd.

Evnen av den koloniske flora til å nedbryte substrater som er resistente overfor tynntarmfordøyelse er undersøkt som en alternativ metode for kolonisk tilførsel av medikamenter. Dette prinsipp ble anvendt for å tilføre laksative produkter, hovedsakelig sennosid og beslektede forbindelser.Konsen-trert sennaekstrakt inneholder antracenderivater som foreligger i form av glykosider og kan hydrolyseres til antrakinoner, antranoler og oksantroner. Sennosidene er mye mer effektive som laksativer når de tilføres intakt, sammenlignet med de sukkerfri aglykoner, antagelig på grunn av at sukker-delen gir beskyttelse mot kjemisk nedbrytning i tynntarmen (Faribairn, J.W., J. Pharm. Pharmacol. 1:683 (1949)). Hardcastle og Wilkins viste at når sennosider tilføres direkte til kolon, ble ingen laksativ aktivitet iakttatt sammenlignet med tilførsel av de samme forbindelser som på forhånd var inkubert med feces eller E. coli. Det ble postulert at bakterier frigir de fri antrakinoner som så fremmer kolonisk peristaltikk via en lokal virkning på den_ mysenteriske plexus (Hardcastle, J.D., et al., Gut 11:1038

(1970); Cummings, J.H., Gut 15:758 (1974)).

Bakterier kan også virke på det fenoliske laksative sulisa-tin, hvor to av fenolene er forestret med sulfat. Mangelen på arylsulfataseaktivitet i tynntarmens mukosa tillater at medikamentet passerer intakt til kolon, hvor bakterier omdanner det til de aktive hydroksy- og dihydroksy-derivater. Dette er i motsetning til acetatesteren av difenylmetan-derivatet bisakodyl, som lett spaltes av esterasene i tynntarmen til en aktiv metabolitt, som i sin tur stimulerer sekresjon av vann og elektrolytt fra den koloniske mukosa og resulterer i laksasjon (Cummings, J.H., Gut 15:758 (1974); Moreto, M., et al., Arzneim, Forsch./Drug Res. 29:1561

(1979); Gullikson, G.W., et al., i Pharmacology of Intestinal Permeation II, Csaky, T.S. (forf.), Springer-Verlag, Heidelberg, p. 419 (1984)).

Simpkins og medarbeidere sammenlignet nylig evnen av bedøvelsesmiddel-antagonistene naloxon og nalmefen med deres glukuronidkonjugater til å indusere diaré i morfinavhengige rotter (i disse dyr er hjernen sensitiv overfor bedøvelses-middel -antagonister , og dyrene er nyttige ved bioanalyse av den systemiske tilførsel av bedøvelsesmiddel-antagonister bestemt for lokal kolonisk frigivelse). Oral tilførsel av de to medikamenter bevirket diaré, tilbaketrekkende adferd og halehudtemperatur-respons i løpet av 15 minutter, mens med glukuronidkonjugatene av hver av bedøvelsesmiddel-antagonistene ble diaré forsinket i 1 til 3 timer, og avspeiler transittiden til den distale ileum. Direkte kolonisk tilførsel av naloxon- og nalmefen-glukuronidene bevirket diaré etter 5-8 minutter. Det ble foreslått at den farmakologiske respons til glukuronidkonjugatene av naloxon og nalmefen ble initiert ved bakterielle fé-glukuronidaser i rottekolon. Denne hydrolyse av medikament-glukuronidene ble funnet å være spesifikk for bakteriell aktivitet i kolon, på grunn av at glukuronidene var inaktive når de ble tilført subkutant (Simpkins, J.W., et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 244:195 (1988) ) .

Et medikament som tradisjonelt anvendes ved behandling av inflammatorisk tykktarmsykdom er sulfasalazin. Sulfasalazin er sammensatt av det antibakterielle sulfapyridin knyttet til det anti - inflammatoriske 5-ASA med en azo-binding. Når medikamentet først ble innført i 1941 var sulfadelen ansett som den vesentlige terapeutiske determinant ved virkningen av sulfasalazin. Det ble senere erkjent at 5-ASA er ansvarlig for den kliniske virkning, mens sulfapyridinet bevirket det meste av bivirkningene av medikamentet (Khan, A.K., et al.,Lancet 2:892 (1977)). Sulfasalazinet er faktisk et prodrug som bærer det aktive 5-ASA til kolon, hvor bakteriell azo-reduksjon frigir molekylet med de ønskede terapeutiske egenskaper (Klotz, U., Clin. Pharmacokin 10:285 (1985)).

Basert på forståelsen av virkningsmåten av sulfasalazin er det blitt utviklet en andre generasjon av sulfasalazinet: azodisalicylat og salicylazobenzosyre. Azodisalicylat er sammensatt av to 5-ASA molekyler hvori aminogruppene er de to molekyler er sammenknyttet ved hjelp av en azo-gruppe. Når den reduseres av koloniske bakterier, tilfører azodi-salicylatet den dobbelte mengde av 5-ASA og unngår den uønskede virkning av sulfapyridinet (Willoughby, C.P., et

al., Gut 23:1081 (1982); Bartalsky, A., Lancet 1:960 (1982)).

5-ASA prodrugs, inkluderende sulfasalazin, azodisalicylat og salicylazobenzosyre, representerer en noe forskjellig metode fra det klassiske prodrug-tilførselskonsept ved at frigivelsen av utgangsmedikamentet formidles ved bakterielle enzymer lokalisert ved målorganet, snarere enn ved enzymene av målvevene. Erkjennelsen om at enzymer som er karakter-istiske for inhabitante mikroorganismer i kolon kan omdanne prodrugs og andre molekyler til aktive terapeutiske forbindelser førte til en økning i forskningsaktiviteten på området med mikrobielt styrt medikamenttilførsel til kolon.

En modifisert metode for å tilføre 5-ASA til kolon ble rapportert av Brown, Parkinson og medarbeidere som for å eliminere virkningene av sulfapyridinfraksjonen, azo-tilknyttet sulfasalazin til en polymer hovedkjede med høy molekylvekt. Den resulterende vannoppløselige polymer ble vist å frigi 5-ASA i nærvær av anaerobe rotte-cøkale bakterier.

Farmakokinetisk analyse av 5-ASA nivåer etter tilførsel av det polymere prodrug viste lignende tilførsler av 5-ASA og metabolitter til den nedre tykktarm, blod og urin av oralt tilførte rotter. Farmakodynamisk analyse viste at polymeren også nedsatte den karagen-induserte ulcerøse kolitt-lignende inflammatoriske respons i marsvin, basert på kvantitative histopatologiske resultater. Denne farmakodynamiske respons ble funnet å være lik den som ble oppnådd etter direkte tilførsel av 5-ASA og overlegen sulfasalazin (Brown, J.P., et al., J. Med. Chem. 26:1300 (1983)).

Friend og Chang glykosylerte utvalgte steroide medikamenter vanlig anvendt ved behandling av inflammatorisk tarmsykdom (hydrokortison, prednisolon, dexametason og fluorkortison).Glykosylering ble fullført under anvendelse av galaktose, glukose og cellobiose som er kjent å tjene som substrater for koloniske bakterier (Cummings, J.H., et al., Amer. J. Clin. Nutr. 45:1243 (1987)). Glykosid-prodrugs ble inkubert med homogenater av innholdet av forskjellige regioner av rotte-fordøyelseskanalen. I magen, proksimal ileum og distal ileum, ble det funnet at hydrolysehastigheten av alle prodrugs var forholdsvis sakte. Hydrolysehastigheten var imidlertid høyere i homogenater av innholdet i coecum.

Forfatterne konkluderte at tilførsel av glykosid-prodrugs til kolon avhenger av de forskjellige hydrolysehastigheter i de forskjellige segmenter av fordøyelseskanalen, de forskjellige transittider i disse segmenter og fordelingskoeffisienten oktanol/vann for prodrugs. Den hurtigere transitt i den øvre fordøyelseskanal koblet med dets sakte iakttatte ned-brytningsaktivitet, og den sakte transitt i coecum, hvori fo.rholdsvis hurtigere nedbrytning foregår, antyder således_ den potensielle bruk av glykosid-prodrugs for behandling av tykktarmssykdom (Friend, D.R., et al., J. Med. Chem. 28:51

(1985) ) .

Den kovalente funksjonalitet av azoaromatiske forbindelser, som er utsatt for spaltning av de koloniske bakterier, ble nylig anvendt av Saffran og medarbeidere (Saffran, M., et al., Science 233:1081 (1986); Saffran, M., et al., J. Pharm Sei. 77:33 (1988)). Ved å anta at den distale del av tynntarmen og kolon er de foretrukne seter for intestinal absorpsjon av proteinmedikamenter, ble insulin og lysin-vasopressin i faste doseformer (pelleter og gelatin-mikrokapsler) belagt med kopolymerer av styren og hydroksyetylmetacrylat tverrbundet med divinylazobenzen.

Det ble postulert at denne polymer er i stand til å beskytte de innesluttede proteinmedikamenter mot fordøyelsesenzymene i magen og den øvre del av tynntarmen, og at polymeren nedbrytes etter ankomst i kolon. Ved inkubasjon i fekal-innholdet av rotte eller menneske i 8 døgn ble perforering av polymerbelegget faktisk påvist mikroskopisk. I tillegg ble vedvarende farmakologisk respons av proteinmedikamentene, antitiurese for lysin-vasopressin og hypoglycemi for insulin iakttatt når de belagte tilførselssystemer ble tilført oralt til rotter, og senere til hunder (Saffran, M., et al., Diabetes 38S:81A (1989)).

Et tilførselssystem for anti-amøbisk medikament, beroende på spesifikk fagocytose av bærere ved hjelp av Entamoeba histolytica, som er begrenset til hulrommet i tykktarmen, er rapportert (Mirelman, D., et al., J. Infect. Dis. 159(2):303

(1989)). Små silikapartikler kovalent bundet til et nitro-imidazol-basert medikament ble utformet for å eliminere parasitten fra hulrommet i syke mennesker. Det ble funnet at E. histolytica trofozoiter livlig fagocytoserte de små partikler og friga det bundne medikament som bevirket hurtig celledød av trofozoitene både in vitro og in vivo i hamstere. Selv om mengden av nedbrutte partikler ikke oversteg 5 % av det totale antall partikler, ble det angitt at dette var nok til å bevirke døden for de fleste av trofozoit-populasjonen i løpet av 24 timer. I fravær av amøbiske trofozoiter ble det ikke iakttatt noen signifikant frigivelse av det kovalente bundne medikament. Mens der er tegn på at visse proteiner og peptider som interlevkin-II, interferon, koloni-stimulerende faktor, tumor nekrosefaktor og melanocyttstimulerende hormon kan skape nye og effektive terapier for sykdommer som nå dårlig kontrol-leres, er anerkjennelsen av disse proteiner som medikamenter i dag begrenset ved tilførselsmetodene. Kolonisk tilførsel kan være en foretrukket tilførselsmåte for disse og andre nye protein- og peptid-medikamenter.

Kolonisk tilførsel er også viktig for målretting av medikamenter til kolon, særlig for behandling av inflammatorisk tarmsykdom (IBD) og ulcerøs kolitt. De for tiden tilgjeng-elige enteralt tilførte preparater av medikamenter utformet for kolonisk tilførsel er imidlertid ikke egnet for langvarig bruk i mennesker, delvis på grunn av den potensielle toksisi-tet av azo-forbindelsene. Det foreligger et behov for et forbedret kolonisk tilførselssystem som kan anvendes med en lang rekke forskjellige medikamenter og bioaktive forbindelser.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et kolonisk tilførselssystem omfattende en matriks og et medikament for tilførsel av et medikament til en pasient som behøver slikt medikament, som er kjennetegnet ved å kombinere et medikament med en matriks, idet matriksen omfatter en sakkaridholdig polymer, hvori den sakkaridholdige polymer er resistent mot kjemisk og enzymatisk nedbryting i magen og tynntarmen til pasienten, og nedbrytes enzymatisk i kolon ved hjelp av bakterier som befinner seg deri slik at matriksen nedbrytes preferert i kolon og medikamentet frigis preferert deri, og hvori den sakkaridholdige polymer er en syntetisk polymer eller en modifisert eller umodifisert naturlig polymer, som i sin umodifiserte form er en sakkaridholdig polymer som også nedbrytes preferert enzymatisk i kolon til pasienten ved hjelp av bakterier som befinner seg deri .

Det koloniske tilførselssystem fremstilt i samsvar med oppfinnelsen muliggjør videre en metode for enteral tilførsel av et medikament eller annen bioaktiv forbindelse til en pasient som behøver et slikt medikament når det er nødvendig at dette medikament unngår gastrointestinal nedbrytning.

Det koloniske tilførselssystem fremstilt i samsvar med oppfinnelsen muliggjør videre en metode for tilførsel av effektive nivåer av medikamenter utformet for behandling av sykdommer i kolon til denne.

I oppfinnelsens sammenheng omhandles en metode for fremstilling av oligosakkaridholdige polymerer, egnet som matrikser for tilførselssystemene fremstilt i samsvar med oppfinnelsen, og mer spesielt metoder for modifisering av naturlige polymerer, som mukopolysakkarider og spesielt kondroitin og peptin, til å være egnet som matrikser for tilførselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Figur 1: Typisk U.V. spektrum av kondroitin og modifiserte kondroitin-produkter i vandige alkoholiske løsninger. 1:kondroitin; 2:RMN 70; 3:RMN 60; 4:RMN 55. Figur 2: Oppsummering av "kortvarige" (5 timer) forsøk: kumulativ mengde av indometacin frigitt fra tre sammensetninger, RMN 70, RMN 60 og RMN 55, i forskjellige oppløs-ningsmedier: (o) PBS (kontroll), (•) rotte-cøkalt innhold i PBS, (A) ultralyd-behandlet rotte-cøkalt innhold i PBS. Figur 3: Kumulativ prosentandel av indometacin frigitt fra RMN 70 sammensetning som analysert i medium med rotte-cøkalt innhold (•) og i PBS (O) . Data er middel av 3 sett av forsøk. Figur 4: Kumulativ prosentandel av indometacin frigitt fra RMN 60 sammensetning som analysert i medium med rotte-cøkalt innhold (•) og i PBS (o). Data er middel av 3 sett av forsøk. Figur 5: Kumulativ prosentandel av indometacin frigitt fraRMN55sammensetning som analysert i medium med rotte-cøkalt innhold (•) og i PBS (o). Data er middel av 3 sett av forsøk. Figur 6: Totalt indometacin frigitt etter 28 timer fra tre kondroitin-sammensetninger i rotte-cøkalt innhold og PBS kontroll. Data er middel av 3 forskjellige sett av forsøk. Figur 7: Kumulativ frigivelse av indometacin fra pektinsyre-saltmatriks med og uten pektinolytisk enzym. Figur 8: Kumulativ frigivelse av indometacin fra pektinsyre-saltmatrikser i nærvær av rotte-cøkalt innhold sammenlignet med dets frigivelse i PBS (kontroll) oppløsningsmedium. Figur 9: Plasmanivåer av indometacin etter intra-intestinal tilførsel av modifisert kondroitin-kolonisk tilførselssystem og vandig alkoholisk dispersjon i hunder.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

I den etterfølgende beskrivelse er et antall betegnelser anvendt innen farmakologien blitt benyttet i stor utstrekning. For å tilveiebringe en klar og konsistent forståelse av beskrivelse og krav, og den ramme som skal gis slike betegnelser, er de følgende definisjoner angitt.

Med betegnelsen "kolon" menes den del av tykktarmen som strekker seg fra coecum til rektum. Coecum er den blinde lomme hvori tykktarmen begynner og hvori ileum åpner seg fra én side.

Med betegnelsen "matriks" menes et material omfattende en sakkaridholdig polymer, hvor den sakkaridholdige polymer er preferert nedbrytbar i kolon.

Ved at den er "preferert nedbrytbar i kolon" menes at substansen, når den inntas oralt av et individ, (1) er forholdsvis resistent mot en kjemisk og enzymatisk nedbrytning i magen og tynntarmen i dette individ, og (2) er forholdsvis utsatt for nedbrytning i kolon slik at den er i stand til å tilveiebringe eller på annen måte å frigi effektive nivåer av ett eller flere ønskede medikamenter i kolon av dette individ.

Med betegnelsen "sakkaridholdig polymer" menes polymere konstruksjoner omfattende en syntetisk oligosakkaridholdig biopolymer eller sakkaridholdige naturlige polymerer. Eksempler på syntetiske oligosakkaridholdige polymerer som er nyttige i oppfinnelsens sammenheng inkluderer metacryliske polymerer kovalent koblet til oligosakkarider som cellobiose, laktulose, raffinose og stachyose. Eksempler på sakkaridholdige naturlige polymerer som er nyttige i oppfinnelsens sammenheng inkluderer modifiserte mukopolysakkarider som tverrbundet kondroitinsulfat og metallpektinsalter, f.eks. kalsiumpektat.

Med betegnelsen "medikament" menes et hvilket som helst farmasøytisk eller fysiologisk middel, preparat, bioaktiv forbindelse eller kombinasjoner derav som er nyttig ved diagnose, helbredelse, lindring, behandling eller forebygging av en sykdom, eller for et hvilket som helst annet medisinsk formål.

Oppfinnelsen er rettet på fremstilling av et kolonisk til-førselssystem omfattende et medikament i kombinasjon med en matriks, idet matriksen omfatter en sakkaridholdig polymer. Det koloniske tilføreselssystem fremstilt i samsvar med oppfinnelsen er basert på evnen til koloniske bakterier til å fordøye substanser som ikke nedbrytes i magen eller tynntarmen, eller bare nedbrytes i en mindre grad.

De_t koloniske tilf ørselssystem fremstilt i samsvar med oppfinnelsen tjener som et middel til å målrette enteralt tilførte medikamenter til tykktarmen. Når medikament-matriks-preparatet er tilstede i magen eller tynntarmen, skjermes medikamentinnholdet av matriksen og påvirkes ikke av enzymer eller pH i disse organer. Etter at medikament - matriks-preparatet når kolon nedbryter bakterielle enzymer matriksen og frigir derved medikamentet.

Et individ som behøver behandling med et ønsket medikament, særlig når det er ønskelig å målrette det ønskede medikament til setet for individets kolon, kan følgelig oppnå slik behandling ved oralt inntak av det koloniske tilførselssystem fremstilt i samsvar med oppfinnelsen, eller om ønsket i form av stikkpiller. Eksempler på medikamenter som kan tilveiebringes i tilføreselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen inkluderer f.eks. peptid- og protein-medikamenter som analgetiske midler, orale vaksiner, plasminogen-aktiver-ende peptider, befruktningshindrende peptider, vekstfremmende peptider, steroid-medikamenter som dexametason, budesonid, beklometason, fluktikason, tiokskortal og hydrokortison, protein-medikamenter som kan overleve lengre og bli bedre absorbert fra kolon enn fra tynntarmen, som LH/RH og insulin, medikamenter som har vist seg å medføre kolonisk absorpsjon som teofyllin, isosorbiddinitrat, nifedipin, oxprenolol, antispasmodiske midler for behandling av irritabel tarm-syndrom som cimetropium- bromid, anti-neoplastiske midler som metotrexat, tamoxifen, syklofosfamidle, merkaptopurin og etoposid, andre medikamenter som syklosporin, og monoklonalt antistoff-holdige preparater. I tillegg kan det tilveiebringes kjemoterapeutiske midler som er nyttige ved behandling eller lindring av kolontumorer.

De terapeutiske fordeler ved det koloniske tilførselssystem avhenger av dets evne til direkte å tilføre effektive nivåer av medikamenter til kolon. Dette tillater den lokale behandling av koloniske sykdommer, som ulcerøs kolitt eller kolonkarsinom. Direkte tilførsel av medikamenter til kolon øker mengden av medikament som absorberes i kolon, og den mengde medikament som koloncellene er direkte utsatt for. Direkte tilførsel eller målretting av medikamenter reduserer også den systemiske fordeling av medikamentene slik at uønskede og potensielt skadelige bivirkninger reduseres.Ytterligere er noen medikamenter kjent å bli mer effektivt absorbert i tykktarmen enn i andre deler av fordøyelses-kanalen. Disse inkluderer f.eks. steroider, xantiner og andre. Direkte tilførsel av slike medikamenter til tykktarmen ville betraktelig nedsette den nødvendige effektive dose.

I de systemer med styrt frigivning som er kjent på området, frigis medikamenter ved diffusjonsmekanismer under transitt av det medikamentholdige preparat gjennom fordøyelseskanalen. Når først medikamentet når den nedre del av tarmen, blir frigivningsprosessen begrenset på grunn av lavt fluidinnhold og høy viskositet i denne del av fordøyelseskanalen. Denne nedsettelse i frigivningshastigheten fører til en nedsettelse av medikamentabsorpsjonen.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse overvinnes imidlertid disse og andre problemer med nåværende medikament-tilførselsmetoder ved å innlemme noe av medikamentet i en passende matriks (f.eks. i en tablettkjerne) som undergår bakteriell nedbrytning i det koloniske miljø og frigir sitt medikamentinnhold i det minste ved effektive nivåer, noe som fører til forbedret biotilgjengelighet av medikamentet.

Den flora som typisk finnes i den humane fordøyelseskanal er oppsummert i tabell 1. Floraen kan endre seg avhengig av den fysiologiske tilstand til den person eller det dyr som behandles. Medikamenttilførsel kan utformes for spesifikk målretting av en type flora som er kjent og forekommer rikelig i pasienten.

Ved en foretrukket utførelsesform anvendes metacryliske polymerer på grunn av deres kjemiske stabilitet i et biolog-isk miljø. Spesielt blir polymerene ikke katabolisert og absorbert i fordøyelseskanalen. Disse polymerer inneholder ikke ekstraherbare irriterende forbindelser og er påvist å være nyttige ved f.eks. kirurgiske, oftalmologiske og derma-tologiske anvendelser.

Oligosakkaridene som er kovalent bundet til de acryliske polymerer er foretrukket dem som vil nedbrytes av koloniske bakterier, men ikke av enzymene i magen eller tynntarmen. Eksempler på slike oligosakkarider er cellobiose (4-0-S-D-glukopyranosyl-D-glukopyranose), laktulose (4-0-fé-D- galaktopyranosyl-D-frukto-uranose), trisakkaridraffinose (cc-D-Gal-[-->6]-a-D-glc-S-D-fru) og stachyose (cc-D-Gal - a - 2-D-Gal-o-D-Glc-6-D-Fru)

Flere metoder for kobling av oligosakkaridene til den acryliske monomer kan anvendes, hvorav noen er direkte og andre involverer minst to trinn.

I et eksempel på en direkte metode kan estere av metacrylsyre med sukkeralkoholer fremstilles ved omestring av metylmetacrylat eller acylering med metacryloylklorid.

Teoretisk kan flere hydroksylgrupper i oligosakkarider reagere. Monosubstitusjon av metacrylsyren skjer imidlertid primært i 6-stillingen (den primære alkohol). Ved å anvende et overskudd av metacryloylklorid eller metylmetacrylat i forhold til det anvendte oligosakkarid fremstilles en diester som er nyttig som en tverrbindingsenhet ved polymerisasjons-prosessen.

I et eksempel på en to-trinns metode innføres en reaktiv gruppe ved et spesifikt sete på oligosakkaridet. En foretrukket utførelsesform som ikke krever beskyttelse av hydroksylgruppene, er reduktiv aminering ved den reduserende ende av oligosakkaridet til å danne den acryliske 1-amino-l-deoksyalditol. I det reduktive amineringstrinn kan ammoniakk anvendes. Alternativt kan et passende diamin anvendes. En aminogruppe av diaminet binder til sukkeret og etterlater den andre aminogruppe tilgjengelig for reaksjonen i det andre trinn med den acryliske monomer.

Amineringen kan gjennomføres under anvendelse av reaksjons-komponenter som amoniumbikarbonat, amoniumacetat, etylendiamin eller 2 -(4-aminofenol)-etylamin. Reduksjonen av amino-sukkeret kan gjennomføres med natriumborhydrid, natriumcyanoborhydrid, hydrogengass med plantinaoksyd, palladium (10 % Pd/C) eller Raney-nikkel.

Etter amineringen av cellobiosen blir det produserte glyko-sylamin kombinert med metacryloylklorid eller med metacrylsyre for å frembringe, den metacryliske monomer.

Polymerisasjon gjennomføres for å fremstille homopolymerer av de tidligere syntetiserte monomeroligosakkarider, eller foretrukket for å frembringe kopolymerer med monomerer som acrylat, metacrylat, hydroksypropylmetacrylat eller hydroksy-etyl-metacrylat.

Naturlige polymerer som mukopolysakkarider kan også nedbrytes av koloniske bakterier. Enzymene som er ansvarlige for den bakterielle katabolisme av disse polymerer varierer fra polymer til polymer og de kan enten være celleassosierte eller ekstracellulære enzymer,

De fleste av disse naturlige polymerer er imidlertid i sin umodifiserte form, oppløselige i vann og magesaft og er således ikke egnet som bærere for koloniske medikamenter uten modifikasjon. F.eks. er kondroitinsulfat, som er et mukopolysakkarid, en meget oppløselig polymer og desintegrerer som en fast doseform hurtig i vann. Kondroitinsulfat er rapportert som et substrat for alle bakteroide innvånere i tykktarmen, hovedsakelig B. thetaiotamicron og B. ovatus (Salyers, A.A., Amer. J. Cli. Nutr. 32:158-163 (1979); Salyers, A.A. og 0'Brien, M., J. Bacteriol. 143:772-780

(1980)). Det ble foreslått at periplasmiske enzymer er ansvarlige for nedbrytningen av kondroitin, antagelig ved hjelp av en ytre membranreseptor som binder kondroitinsulfat og bringer det i kontakt med enzymer som kondroitinsulfat-lyase.

Tverrbindingsmetoder kan anvendes for å redusere hydro-filisiteten av disse polymerer og tillater således deres anvendelse i oppfinnelsens sammenheng som koloniske medikamentbærere som passerer tynntarmen og nedbrytes i kolon. Et eksempel på en foretrukket tverrbindingsmetode er amidbeskyttelse ved reaksjon av diamin med polymeren. Diaminer som kan anvendes inkluderer 1,4-butandiamin, 1,6-heksandiamin, 1,7-heptandiamin og 1,12-dodekandiamin.

I oppfinnelsens sammenheng tilveiebringes således en metode for å modifisere kondroitinsulfat hvor kondroitinsulfat bringes i kontakt med en diamin-forbindelse valgt fra gruppen bestående av 1,4-butandiamin, 1,6-heksandiamin, 1,7-heptandiamin og 1,12-dodekandiamin, i et passende medium i nærvær av en passende katalysator, i en passende tidsperiode, produktet dialyseres i vann og frysetørkes deretter. 1,12-dodekandiamin er et foretrukket amin. Det nevnte medium er foretrukket dimetylsulfoksyd eller dimetylformamid. Kataly-satoren er foretrukket disykloheksylkarbodiimid.

I oppfinnelsens sammenheng tilveiebringes også en metode for modifisering av pektin, hvor en vandig løsning av pektin blandes med en metallkloridoppløsning hvori konsentrasjonen av saltet er innstilt til den ønskede grad av oppløselighet av sluttproduktet under anvendelse av metoder kjent på området, pH i blandingen innstilles til 8-8,5 med natrium-hydroksyd for å danne en gel, etterfulgt av et bunnfall som sentrifugeres og renses med vann. Det faste metallsalt av pektin oppnås og dette siktes til å gi et pulver. Passende metallsalt av pektin inkluderer f.eks. kalsium-, strontium-og magnesiumsaltet, idet kalsium foretrekkes.

Etter fremstillingen av oligosakkaridpolymermatriksen kombineres matriksen med et medikament. Metoder er kjent for å sammensette et preparat for å tillate styrt frigivelse av den valgte farmasøytiske forbindelse. Under anvendelse av disse og andre kjente metoder kan preparater av den ønskede farmasøytiske forbindelse sammensettes med polymerene. Eksempler på slike metoder er omhandlet i Saffran et al., Science 233:1081-1084 (1986) og Levine et al., Gastroenterology 92:1037-1044 (1987).

Spesifikke utførelsesformer av fremstilte sammensetninger av preparater inkluderer f.eks. matriks-medikamenttabletter, spesielt tabletter fremstilt ved komprimering; matriks- medikamentpelleter, enten fri eller fylt i gelatinkapsler, eller hvilke som helst andre midler som tillater oral tilførsel; matriks-medikamentnanopartikler, enten fri eller fylt i gelatinkapsler eller hvilke som helst andre midler som tillater oral tilførsel; og flerlagstabletter som omfatter medikamentkjerne, belagt med bionedbrytbare polymerer, idet det polymere lag fremstilles f.eks. ved forstøvnings-belegning, støping eller dobbeltpresse-prosedyre. Alle disse metoder for fremstilling av slike sammensetninger er vel kjent på området.

Mengden av medikament kan variere etter ønske for effektiv tilførsel av det ønskede medikament og i betraktning av pasientens alder, kjønn, fysiske tilstand, sykdom og andre medisinske kriterier. I tillegg vil mengden av medikament som tilføres ved hjelp av systemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen avhenge av den relative effektivitet av medikamentet. Mengden av spesifikt medikament som er nødvendig for effektive resultater i tilførselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen kan bestemmes ved hjelp av metoder kjent på området. F.eks. gir anbefalte doser som f.eks. kjent på området (se f.eks. Physicians' Desk Reference, 1991 (E.R. Barnhart, utgiver), The Merck Index,10. utgave, Merck & Co., New Jersey, og The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8. utgave, A.G. Goodman et al., utgivere, Pergamon Press, New York) en basis hvorpå man kan bedømme mengden av et medikament som tidligere har vært nødvendig til å gi et effektivt aktivitetsnivå. Spesielt er mengder av et ønsket medikament som tidligere er blitt tilført i form av stikkpiller, og de kjente karakteristikker av slikt medikament når det tilføres i form av stikkpiller, nyttige i denne forbindelse. Ettersom tilførselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen ikke avhenger av systemisk (blod) tilførsel av medikamentet til kolon, kan det ventes at effektive nivåer av kolonmedikamenter som må tilføres en pasient systemisk vil være høyere enn effektive mengder av slike medikamenter når de tilføres direkte til kolon.

Eksempler på medikamenter hvis effektive mengder for bruk i tilførselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen kan bestemmes på denne måte inkluderer anti- inflammatoriske midler inkluderende ikke-steroide og steroide antiinflamma-toriske midler, dexametason, butesonid, beklometason, fluktikason, tioksokortal og hydrokortison, cyklosporin, teofyllin, nifedipin, isosorbiddinitrat, oksyprenolol, eimetropiumbromid, anti-neoplastiske midler inkluderende metotreksat, tamoxifen, cyklofosfamidle, merkaptopurineto-posid og indometacin.

Tabletter og kapsler kan fremstilles og testes ved hjelp av metoder som er vel kjent på området, f.eks. som beskrevet iRemington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, 16. utgave, 1980, og spesielt i kapittel 89, om den farma-søytiske fremstilling og produksjon av "Tablets, Capsules andPills". I alle utførelsesformer kan om ønsket mer enn ett medikament tilføres pasienten i den samme matriks.

I tablettutførelsesformene kan f.eks. preparatene tilveiebringe et bredt område av medikamentmengder, f.eks. kan mengden av medikament varierer fra 5 til 30 vekt%.

Ved en ytterligere utførelsesform sammensettes en komprimert

tablett til å inneholde effektive nivåer av det eller de ønskede medikamenter eller den eller de farmasøytiske forbindelser som i tablettutførelsesformen, og en mengde av polymeren i oppfinnelsens sammenheng som vil tillate des-integrasjon av tabletten og frigivelse av medikamentet eller medikamentene etter at tabletten har vært utsatt for en eller flere mikroorganismer tilstede i kolon.

Andre passende utførelsesformer vil være kjent for de fag-kyndige på området. En nyttig sammensetning egnet for

i enterisk tilførsel vil inneholde et medikament målrettet for frigivelse i kolon, og vil ytterligere omfatte en oligo-sakkaridpolymermatriks i oppfinnelsens sammenheng. Sammen-setningen vil være utformet slik at den tillater beskyttelse av medikamentet fra enzymer i mage og tarm, men vil tillate

nedbrytning av den oligosakkaridholdige matriks og frigivelse av medikamentet etter utsettelse av sammensetningen for koloniske bakterier.

Tilførselssystemet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen er ikke begrenset til tilførsel til mennesker og er særlig nyttige for veterinær tilførsel av medikamenter til et hvilket som helst dyr, inkluderende kjæledyr som hunder, katter, hester, fisker og fugler, dyr i zoologisk hage, kontroll og behandling av ville dyr, og landbruksmessig viktige dyr innenfor matvare- og meieriindustrien som kveg, melkekuer, svin og fjærkre.

De etterfølgende eksempler beskriver videre de materialer og metoder som anvendes ved gjennomføring av oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

Dannelse av acryliske oligosakkaridmonomerer ved hjelp av en en- trinns metode.

A. Omestrin<g>.

2mmol raffinose ble blandet med 6 mmol metylmetacrylat i

15ml dimetylformamid i nærvær av 2 0 mg 4-etoksyfenol (MWHQ) og10 mmol natriumkarbonat. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet til 70-75°C under et vakuum på 100 mm Hg. En syv-platers fraksjoneringskolonne ble installert for stripping av metanolen fra systemet. Etter 12 timer ble blandingen avkjølt. Produktet ble identifisert under anvendelse av enTLC plate og videre eluert fra silikagel 60 kolonne med etylacetat.

B. Acylering.

2mmol raffinose ble blandet med 6 mmol metacryloylklorid, 10 mmol natriumkarbonat (tørket) og 20 mg 4-etoksyfenol i 15 ml dimetylformamid eller dimetylsulfoksyd. Blandingen ble oppvarmet til 80°C i 7 timer under vakuum (100 mm Hg). Identifisering og rensing ble gjennomført som i eksempel IA.

EKSEMPEL 2

Dannelse av acryliske oligosakkaridmonomerer ved hielp av to-trinns metode.

A. 3 mmol cellobiose og 3 mmol natriumcyanoborhydrid ble blandet med 5 ml etylendiamin (75 mmol) i en 2 5 ml kolbe ved 5-10°C (isblandet vannbad). Reaksjonsforløpet ble fulgt under anvendelse av TLC plater og utviklingssystem med butanol-etanol-vann (5:3:2). Produktene ble identifisert med jod eller ninhydrin-dusj.

B. 0.3 mmol cellobiose ble oppløst i 8 ml vann, og deretter ble 11 mmol natriumcyanoborhydrid og 7,2 mmol ammoniumacetat tilsatt og blandet sammen i et isblandet vannbad. Samme oppfølging som i eksempel 1 ble foretatt. C. 3 mmol cellobiose ble oppløst i 33 ml vann og deretter ble 9 mmol natriumcyanoborhydrid tilsatt og blandingen ble avkjølt til 10°C i et isblandet vannbad. 60 mmol ammonium-bikarbonat ble tilsatt og reaksjonen ble fortsatt i 8 timer ved 10°C og deretter i 64 timer ved romtemperatur. Opp-følging av reaksjonsprosessen ble gjennomført ved hjelp av TLC som i eksempel 3, men med fenolsvovelsyreanalyse for identifisering. Etter 8 timer ble blandingen inndampet til tørrhet og deretter ble 10 ml vann tilsatt og blandingen ble på nytt tørket. Separering og isolering av produkter ble gjennomført i en Amberlite IR-120 (H) kolonne (23 cm x 2 cm I.D.). Blandingen (15 ml) ble surgjort til pH 5,5 med eddiksyre og deretter ble 85 ml vann tilsatt og blandingen ble ført gjennom kolonnen (1,5 ml/min). Kolonnen ble vasket med 250 ml vann og deretter med 250 ml ammoniakk (0,7 M) og på nytt med 2 50 ml vann. Ammoniakk- og vann-fraksjonene ble samlet og inndampet til tørrhet.

EKSEMPEL 3

Tilknytning til acrylisk monomer.

A. Schotten- Baumann reaksjon.

3mmol av produktet fra eksempel 2C ble oppløst i 2 ml vann og oppløsningen ble avkjølt i et isblandet vannbad til 2-4°C. 3 mmol NaOH ble tilsatt til oppløsningen. Etter avkjøling ble 3 mmol metacryloylklorid og ytterligere 3 mmol NaOH i 2

ml vann tilsatt dråpevis og samtidig. Reaksjonsblandingen ble omrørt ved romtemperatur i ytterligere 1 time. Opp-følging av reaksjonen ble gjennomført under anvendelse avTLC((silikagel-plater, BuOH/EtOH/H20 med et forhold 5:3:2).

B.3mmol av produktet i eksempel 2C ble omrørt med 3 mmol metacrylsyre i 5 ml dimetylsulfoksyd. 3,3 mmol dicykloheksylkarbodiimid (DCC) ble tilsatt til reaksjonsblandingen og denne ble omrørt i 24 timer ved romtemperatur.

EKSEMPEL 4

Polymerisasi on

Raffinose- tverrbundet metacrylisk kopolymer.

10 mmol av produktet i eksempel 1 ble anordnet med 2 0 mmol metacrylsyre i aceton eller tetrahydrofuran (3 ml). 4 5 mg azo-bisisobutyronitril som initiator ble tilsatt og polymeri-sasjonen gjennomført ved 55°C under en nitrogenatmosfære.

Etter 24 timer ble 5 ml vann tilsatt til blandingen og løsningsmidlet ble avdampet ved redusert trykk i 1 time. Blandingen ble så overført til en dialysepose og dialysert i 10 1 destillert vann i 24 timer. Sluttproduktet ble så tatt ut og frysetørket.

EKSEMPEL 5

Modifikasjon av naturlige polymerer

A. Modifikasjon av kondroitin.

1. lg kondroitinsulfat ble anordnet med 11 mmol 1,12-dodekandiamin og 24,2 mmol dicykloheksylkarbodiimid i 10 ml dimetylsulfoksyd eller dimetylformamid. Reaksjonen ble gjennomført ved romtemperatur i 12 timer. Reaksjonsblandingen ble så anbragt i en dialysepose og dialysert i3liter destillert vann i 48 timer. Det rensede material ble frysetørket. 2. Kondroitinsulfat type A (Sigma, St. Louis, MO) ble behandlet med 1,12-dodekandiamin (Sigma, St. Louis, MO) i equimolare forhold med 30 %, 50 % og 60 %. Renseprosedyren for polymeren inkluderte rensing med aceton og dialyse i renset vann. Det oppnådde produkt ble så frysetørket over natten og det resulterende tørre pulver ble samlet og forseglet inntil det ble videre behandlet.

Den porsjonsvise ensartethet av produktene ble fastslått ved

å scanne deres absorbansspektra i 1 % vekt/volum vandig alkoholisk løsning (1 del vann, 2 deler etanol) (figur 1). Behandlingsgraden ble bestemt ved å måle mengden av metylenblått adsorbert på de forskjellige produkter. Kondroitinsulfat og de behandlede kondroitinprodukter ble anordnet i en dialysepose [Spectra/por 6 x 30 mm, molekylvektterskel 12.000-14.000 delton (Spectrum, LA)] og neddykket i 0,1 % vekt/volum metylenblått i veronalbuffer. Metylenblått i sin tur diffunderte inn i posen og adsorberte på det dispergerte bærerpulver. Kromoforforsvinningen under 6 timer ble overvåket i et spektrofotometer (Spectronic 1001, Milton Roy) ved 665 nm. Absorbansen ved likevekt ble bestemt og dividert med verdien oppnådd når kondroitinsulfat ble anordnet i dialyseposen. Utbytteverdien multiplisert med 100 ble bestemt som et realtivt metylenblått-adsorpsjonstall (RMN). Verdien av 3 0 % behandlet kondroitin ble således funnet å være 68,6, verdien for det 50 % behandlede kondroitin ble funnet å være 60,5, og verdien for 60 % behandlet kondroitin var 54,4. Det respektive RMN (avrundet til nærmeste desimalverdi) var hhv. 70, 60 og 55.

B. Modifikasjon av pektin.

5% vekt/volum vandig pektinløsning blandes med 70 % vekt/volum CaCl2i et forhold 1:1. pH av den oppnådde opale- serende løsning er 2-2,5. pH innstilles så til en verdi på 8-8,5 ved gradvis tilsetning av IN NaOH. En gel dannes, etterfulgt av et bunnfall som sentrifugeres ved 5000 opm og renses med renset vann. Denne prosedyre gjentas tre ganger, og den oppnådde slurry blir tørket i en skapovn i 4 8 timer til et endelig vanninnhold på 5 %. Det faste kalsiumpektat oppdeles og føres gjennom en 40 mesh sikt til å gi et pulver.

Kalsiumkloridløsninger med 50, 60, 80 og 90 % vekt/volum kan også anvendes for fremstilling av mer oppløselige (50, 60%) eller mindre oppløselige (80 og 90 %) produkter.

Andre toverdige kationer, som magnesium (Mg<++>) eller strontium (Sr<++>) kan anvendes for det samme formål med å fremstille pektinsyresalter egnet som matrikser for koloniske tilførselssysterner.

EKSEMPEL 6

A. In vitro undersøkelser med modifisert kondroitin.

1. Kondroitinsulfat er et oppløselig mukopolysakkarid som kan anvendes som et substrat for bakterier i tykktarmen. Et fast tilførselssystem ble fremstilt fra tverrbundet kondroitin-sulf at, som opnådd i eksempel 5(A)(1) i form av en komprimert

tablett i kombinasjon med indometacin. Medikamentfrigivelsen ble testet under anvendelse av rotte-cøkalt homogenat ved 37°C.

Frigivelseshastigheten av indometacin fra et tverrbundet kondroitin var lavere enn for det rene kondroitin anvendt som en kontroll. Når det ble undersøkt i nærvær av cøkalt homogenat ble 54 % av medikamentet frigitt fra den ubehandlede bærer i løpet av 60 minutter, mens bare 17,6 % ble frigitt fra den behandlede bærer. Sammenlignbare undersøkelser under anvendelse av et medium som ikke inneholder homogenatet viste en forskjellig frigivelsesprofil. Når det behandlede kondroitin ble undersøkt var 32,5 % av indometacin frigitt etter 60 minutter i en buffer (sammenlignet med 17,6 % frigitt i det cøkale homogenat). Ved et parallelt forsøk var 67,8 % av indometacinet frigitt fra det ikke-behandlede kondroitin i den samme buffer (sammenlignet med 54 % frigitt i nærvær av et cøkalt homogenat).

2. Det modifiserte tørre kondroitinpulver oppnådd i eksempel 5(A)(2) ble siktet og blandet med indometacin (Sigma) i et forhold på 9:1 vekt/vekt. Matrikser som hver veide 200 mg ble så komprimert under anvendelse av en manuell Perkin Eimer presse. Medium med cøkalt innhold - Sabra rotter (I. Lutsky. F. Aizer og N. Mar. Is. J. Med. Sei. 20:603-612, 1984) som veide 200-300 g ble foret med kondroitinsulfat (20 % vandig løsning) 24 timer før oppløsningsforsøkene. 30 minutter før opp-løsningsforsøkene ble rottene avlivet, deres cøkale innhold ble samlet under C02atmosfære og suspendert i fosfatbuffret saltløsning (PBS, pH 7) til å gi en endelig cøkal fortynning på 1,25 % vekt/volum.

Medikamentfrigivelsesforsøk - Oppløsningsforsøkene ble gjentatt tre ganger med hver sammensetning. Hvert forsøk representerte en forskjellig porsjon av det modifiserte kondroitin og ble gjennomført in duplo i 100 ml forseglede hetteglass som ble rystet i vannbad ved 80 opm, 37°C under C02atmosfære. Frigivelsesforsøkene ble gjennomført i PBS, med eller uten tilsetning av cøkalt innhold (kontroll). Prøver (1 ml) ble trukket ut in triplo ved forutbestemte tidsintervaller for indometacinanalyse. Et like stort volum av PBS ble så tilsatt til systemet. Ved et separat sett av forsøk ble suspensjonen med det cøkale innhold ultralyd-behandlet i 3 minutter før tilsetning av PBS. Dette ble gjort for å nedbryte den cøkale bakteriecellevegg slik at oppløsningsforsøket kunne gjennomføres i nærvær av fri endo-enzymer (A. Salyers, Amer. J. Clin. Nu tr'. 32:158-163 (1979)"). Formålet med denne siste preliminære undersøkelse var å sammenligne adferden for de koloniske bærere i to forskjellige enzymatiske miljøer.

To typer av oppløsningsundersøkelser ble gjennomført:"undersøkelser med kort varighet" og "undersøkelser med lang varighet". De første- varte 5 timer, med prøvetagningstids-punkter 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240 og 300 minutter. Forsøkene med kort varighet inkluderte oppløsningsstudier i tre typer media: rotte-cøkalt innhold, rotte-cøkalt innhold som var ultralydbehandlet i 3 minutter ("sonikater") og kontrollmedia (PBS uten bakterietilsetning). Forsøkene med lang varighet varte 24-28 timer med prøve-tagningstidspunkter 0, 3, 6, 9, 12, 14, 21, 24 og 28 timer,

og i disse undersøkelser var bare bakterier involvert, dvs. det cøkale'innhold uten parallelle forsøk med sonikater.

Indometacinanalyse - Prøver (1 ml) ble surgjort (200 / il 0,4NHCl) ekstrahert med 1 ml etylacetat innholdende 0,2 mg % flufenaminsyre som intern standard. Blandingen ble vortexbehandlet og sentrifugert (3 minutter ved 3400 opm) . 500 ( il av den organiske fase ble inndampet og resten ble oppløst på nytt i fosfatbuffer, pH 7,5: acetonitril (50:50) blanding. 20 iim av oppløsningen ble injisert inn i HPLC systemet (Hewlett Packard 1050 pumpesystem, Jasco 875 Intelligent UV/v som detektor, Hewlett Packard 3365 ChemStation Data analysator og Hewlett Packard analog-digital 35900C Dual Channel Interface Convertor). Bølgelengden var 280 nm og kolonnen var 5fim, 250 x 4,6 mm RP-18 (LiChroCART 250-4, E. Merck, Tyskland).

Statistisk analyse - Forskjellen mellom de forskjellige medikamentmengder ved forskjellige tidspunkter ble analysert for signifikans under anvendelse av en en-veis paret t-test. En forskjell ble ansett statistisk signifikant når p-verdien var mindre enn 0,05.

Figur 2 oppsummerer de data som ble oppnådd ved disse opp-løsningsundersøkelser, som varte 6 timer (forsøk med "kort varighet"). I alle tilfeller var mengden av medikament frigitt i kontrollsystemene, dvs. uten rotte-cøkalt innhold, større enn mengdene som ble frigitt i nærvær av cøkalt innhold eller ultralydbehandlet cøkalt innhold ("sonikater").

I alle tilfeller var mengden av medikament frigitt i nærvær av sonikatene høyere enn mengden i nærvær av intakt cøkalt innhold. Når imidlertid indometacin-frigivelsesprofilene i PBS mediet nådde et platå etter omtrent 2 t imer, økte frigiv-elsesprofilen av medikamentet i det ultralydbehandlede medium sakte til den nådde nivået av medikamentet som ble frigitt i nærvær av kontrollforsøkene (mellom 4 og 5 timer). Den prosentvise kumulative frigivelse av intometacin ved slutten av forsøkene var 29,04, 39,68 og 3,80 for hhv. RMN 70, RMN 60 og RMN 55 i PBS oppløsningsmediet, og hhv. 32,30, 43,00 og 3,30 for hhv. RMN 70, 60 og 55 i sonikat-oppløsningsmediet. Mengdene av indometacin frigitt i det oppløsningsmedium som inneholdt intakt cøkalt medium nådde ikke disse nivåer, og verdiene oppnådd (i kumulativ prosent) var 13,80, 21,43 og 1,25 for hhv. RMN 70, 60 og 55.

Lignende forsøk med ubehandlede kondroitinsulfatmatrikser som inneholdt den samme mengde indometacin endte i løpet av 1 time, ved hvilket tidspunkt en total oppløsning av bæreren ble iakttatt, som ga en total frigivelse av medikamentet. I disse forsøk, hvor ubehandlet kondroitin tjente som en bærer, ble det ikke iakttatt noen signifikant forskjell mellom medikamentfrigivelsesprofilene i de forskjellige oppløsnings-media.

Forskjellige resultater ble oppnådd når oppløsningsforsøkene ble lagt opp til å vare 28 timer (figurene 3-5). I RMN 70 sammensetningen var profilen for frigitt indometacin høyere i det cøkale medium enn i PBS mediet langs hele forsøket, og signifikant (p < 0,05) høyere fra 12 timer av. Med hensyn til RMN 60 sammensetningen, etter initial undertrykkelse av indometacinfrigivelse som varte 12 timer, steg frigivelses-profilen i det cøkale innholdsmedium over indometacinprofilen

i PBS kontrollen. Signifikans i forskjellene som analysert

<ved hjelp av paret t-test ble oppnådd etter 24 timer. I den utstrekning det vedrører RMN 55 sammensetningen steg indo-metacinprof ilen i det cøkale medium over profilen oppnådd i PBS kontrollen etter 6 timer. Signifikant forskjell mellom

mengdene av medikament frigitt i de to systemer ble oppnådd etter 24 timer.

Figur 6 viser forskjellen mellom den totale mengde indometacin frigitt i PBS kontrollmediet og i mediet med rotte-cøkalt innhold ved slutten av forsøkene (28 timer). Verdiene for PBS var: 30,07 ± 10,01, 1965 ± 14,96, 9,02 ± 4,13 % av indometacinfrigivelsen for hhv. RMN 70, RMN 60 og RMN 55. De tilsvarende indometacinverdier for mediet med det cøkale innhold var 70,96 ± 18,93, 48,68 ± 34,99, 22,47 ± 7,90 % for hhv. RMN 70, RMN 60 og RMN 55. Det er klart fra de avbildede data at der er en lineær korrelasjon mellom de målte indometacinverdier etter 28 timer og bærerbehandlingen (dvs. modifikasjonen som uttrykt ved relativt metylenblått-tall). Lineær regresjonsanalyse ga faktisk en verdi på 0,999.

Modifisert kondroitin er foreslått som en kolon-spesifikk bærer på grunn av dets evne til å nedbryte bakterier fra rotte-cøkalt innhold og dets evne til å desintegrere i den fysiologiske buffer. Forskjellen mellom frigivelsesprofilene ved PBS kontrollene og media med rotte-cøkalt innhold er forklart ved innvirkningen av rotte-cøkale bakterier på de modifiserte kondroitinbærere. I det første trinn av under-søkelsen ble det iakttatt en undertrykkelse av frigivelsen. Dette kunne forklares ved hjelp av et bakterielag som ble dannet på overflaten av de faste bærere og således førte til avbrytelse av medikamentdiffusjonen inn i mediet (J.W. Costerton, K.-J. Cheng, G.G. Gessey, T.I. Ladd, I.C. Nickel, M. Dasgupta og T.J. Marrie, Ann. Rev. Microbiol. 41:435-464,

(1987)). Når det cøkale innhold ble ultralydbehandlet ble bakteriecellene brutt i stykker og del av endoenzymene som var i stand til å nedbryte medikamentbæreren ble frigitt. Dette, førte til to iakttagelser: Høyere medikamentnivåer i oppløsningsmediet, og et forhøyelsesmønster som resulterte i lignende medikamentnivåer som målt i kontroll (PBS) forsøkene (figur 1). Forskjellige funn ble iakttatt når oppløsnings-forsøkene ble gjennomført over 28 timer. I disse under-søkelser ble det iakttatt en spesifikk frigivelse av indometacin oppnådd ved hjelp av enzymene tilstede i det rotte- cøkale innhold. Selv om ikke noe klart mønster av frigivelseskinetikk kunne trekkes opp, viser figurene 3-5 at mengden av indometacin frigitt i nærvær av rotte-cøkalt innhold var signifikant høyere enn mengden frigitt i kontrollforsøkene. Den iakttagelse hvor ultralydbehandling bevirker en høyere hastighet av modifisert kondroitin-nedbrytning antyder at rotte-cøkale bakterier er ansvarlige for bioerosjonen av den rapporterte koloniske bærer. Salyers et al. har allerede vist at kondroitin tjener som et substrat for humane koloniske anaerobe bakteroider (Salyers, A.A. Amer. J. Clin. Nutr. 32:158-163 (1979); Salyers, A.A. et al., J. Bacteriol. 143:772-780 (1980)). Som en sammenligning avdekker de foreliggende funn den mulighet at bakterier er i stand til å nedbryte modifisert kondroitin også i en fast form, selv om dette foregår med en mye lavere hastighet. Det bør bemerkes at anvendelsen av en sparsomt oppløselig medikamentmodell er essensiell når konseptet med spesifikk nedbrytning av medikamentbærer analyseres. Anvendelsen av høyt oppløselig medikament ville gjøre det komplisert å skjelne om den iakttatte frigivelseskinetikk er et resultat av diffusjon eller erosjon av medikamentbæreren.

Etter 28 timer er den totale mengde indometacin frigitt i det cøkale medium proposjonal med det relative metylenblått-tall av kondroitinet, eller med andre ord at den er omvendt proporsjonal med graden av behandling som kondroitin har vært underkastet. Denne iakttagelse indikerer at en optimali-sering av kontrollen av medikamentfrigivelse kan oppnås ved å avveie reaksjonsprosedyren.

Denne undersøkelse indikerer at matrikser av modifisert kondroitin kan tjene som et spesifikt kolonisk tilførselssystem. Modifisert kondroitin har evnen til å bibeholde sitt medikamentinnhold i mer enn 10 timer ved pH-verdier som tilsvarer den fysiologiske pH i tynntarmen. I tillegg tillater den sammensetningsteknikk som presenteres i denne undersøkelse innlemmelse av et hvilket som helst medikament som er egnet for tilførsel til tykktarmen. Spesifikke eksempler kan være medikamenter for behandling av inflam matoriske tarmssykdommer, som steroider eller salicylat-derivater som 5-aminosalicylsyre. Basert på den hypotese at proteinmedikamenter er mindre utsatt for proteolytisk nedbrytning i kolon (M.A. Longer, J.F. Woodley, R. Duncan, Proceed. Int. Symp. Control. Rev. Bioactive Mater, 16:225

(1989)) kan modifisert kondroitin tjene som en riktig bærer for dette formål. Medikamenter som har forbedret kolonisk absorpsjon (J.W. Fara i: L.F. Prescott og W.S. Nimmo (forfattere) Novel Drug Delivery, John Wiley & Sons, Chichester, 1989, pp. 103-112) kan foretrukket sammensettes til spesifikk kolonisk bærer, som det modifiserte kondroitin.

B. In vitro undersøkelser med modifisert pektin.

Pektinsyresalt, som oppnådd i eksempel 5(B), ble blandet med indometacin i et forhold på 9:1 og presset til 200 mg

tabletter med 2,5 tonns trykk under tørr atmosfære. Indometacin ble anvendt som en medikamentmodell på grunn av dets relative lave oppløselighet i pH-området 6-7.

Den spesifikke nedbrytbarhet av indometacinbæreren ble undersøkt ved å gjennomføre oppløsningstester i: (a) spefikt pektinolytisk enzym (Pectinex 3X, Novo Ferment, Sveits), og (b) fosfatbuffret saltløsning (PBS, pH 7,0) inneholdende rotte-cøkalt innhold. I det første sett av undersøkelser ble matriksene neddykket i 72 timer i 25 ml 30.000 U av det buffrede enzym. Prøver (1 ml) ble trukket ut in duplo ved forutbestemte tidsintervaller, og fortynnet i 10 ml med fosfatbuffer (pH 8) for indometacin-analyse. Ved det andre sett av undersøkelser ble oppløsningsforsøkene gjennomført i PBS ved 37°C, under C02atmosfære, med tilsetning av samlet rotte-cøkalt innhold. 1 ml prøver ble tatt ut in duplo ved forutbestemte tidsintervaller for indometacin-analyse. Forsøkene ble gjentatt minst 3 ganger. Hver undersøkelse ble parallellkjørt med et kontrollforsøk som ikke inneholdt enzymer eller cøkalt innhold.

Prøver (1 ml) ble surgjort (300 ml 0,4N HC1) og ekstrahert med 1 ml etylactat inneholdende 0,2 mg % flufenaminsyre som intern standard. Blandingen ble vortexbehandlet og sentrifugert. 500 ml av den organiske fase ble inndampet og oppløst på nytt i den. mobile fase..20/im av oppløsningen ble injisert inn i HPLC systemet og påvist ved 280 nm. HPLC betingelser: kolonne; RP-18 (5/im, 250 x 4,6 mm); mobil fase, acetonitril/fosfatbuffer pH 7,5 (50:50).

Resultatene er oppsummert i figurene 7 og 8. Det er klart, både i tilfellet med pektinolytisk enzym og i de forsøk som involverte rotte-cøkalt innhold, at indometacin ble frigitt spesifikt og signifikant hurtigere sammenlignet med kontroll-undersøkelsene. Disse iakttagelser ble bekreftet ved å veie de tørre rester av matriksene ved slutten av hvert forsøk. Bare 16.88 ± 0,3 % av den initiale vekt var tilbake ved slutten av kontrolloppløsningsundersøkelsene i forsøkene med rotte-cøkalt innhold. Denne iakttagelse kan antyde at indometacin er festet til matriksrestene mye lenger etter at tilførselssystemet har desintegrert. Sagt med andre ord, til tross for økningen i overflateareal av partiklene bevirket ved tablettdesintegrasjonen, ble indometacin ikke frigjort som forventet på grunn av at det ikke ble frigitt fra de fine partikler av pektinsyresaltet. Den spesifikke nedbrytning av hele bæreren antas å bli bevirket av enzymer som skriver seg fra rotte-cøkale bakterier og det er konkludert at pektinsyresaltet kan tjene som et kolon-spesifikt tilførselssystem.

Det bør bemerkes at ved å anvende de forskjellige pektinsyresalter av kalsium (eller annet metall) med forskjellige oppløselighetsegenskaper som matrikser (det vises til eksempel 5(B)) kan hastigheten for medikamentfrigivelse styres og reguleres.

EKSEMPEL 7

In vivo undersøkelser med modifisert kondroitin.

i

Kondroitinsulfat av type A (Sigma U.S.A.) ble behandlet som beskrevet i det foregående (eksempel 5(A)(2)). Karakteri-seringen av det modifiserte produkt ble gjennomført ved hjelp av dets adsorpsjon av metylenblått. Produktene i dialyse posen ble neddykket i 0,1 % metylenblått-oppløsning. Reduksjonen i fargestoffkonsentrasjonen ble overvåket ved 685nm. Adsorpsjonsevnen av produktet ble definert som relativt metylenblått-tall (RMN). Matrikser ble fremstilt ved å

blande indometacin og modifisert kondroitin i et forhold på 1:9 og presset manuelt.

In vitro frigivelsesforsøk ble gjennomført i fosfatbuffret saltløsning (PBS) med eller uten tilsetning av rotte-cøkalt innhold. Oppløsningsbegerne ble rystet i et 3 7°C vannbad (80 opm) under C02atmosfære. Prøver ble trukket ut in triplo ved forutbestemte tidsintervaller for indometacin-analyse. Forsøkene ble gjentatt 3 ganger for hver sammensetning .

En undersøkelse ble gjennomført i en kanylert hund (A. Rubinstein, V.H. Kin Li, P. Gruber, P. Bass og J.R. Robinson, J. Pharmacol. Methods. 19:213-217 (1988)) under anvendelse av sammensetningen RMN 60. Ved denne undersøkelse ble kondro-itinsammensetningen tilført direkte inn i den distale del av hundens tynntarm. Som en kontroll ble det anvendt en vandig alkoholisk dispersjon av indometacin. Plasmaprøver

(8ml) ble trukket ut fra hodevenen og ut av denne ble det tatt1ml prøver for indometacinanalyse.

Indometacinanalyse: Delprøver ble ekstrahert i nærvær av flufenaminsyre som en intern standard. Ekstraksjonsløsnings-midlet var etylacetat i oppløsningsprøvene og etyleter i plasmaprøvene. Etter surgjøring ble 20fim av den organiske fase injisert inn i HPLC systemet og påvist ved 280 nm.

In vitro resultater er vist i figur 6. Denne figur viser at kumulativ frigivelse av indometacin etter 28 timer var lineært proporsjonal med graden av bærermodifikasjon som uttrykt ved hjelp av RMN. En signifikant forskjell (p <0,05) ble iakttatt mellom oppløsningen i det cøkale innhold og i PBS kontrollen. De farmakokinetiske profiler av indometacin i kanylert hundeplasma er vist i figur 9. Mens indometacin hurtig ble absorbert fra tilførselssetet, når det tilføres som en dispersjon, manifiserte indometacinet i det koloniske kondroitinsystem en lignende grad av absorpsjon, med en 10 timers forsinkelse. På bakgrunn av de foregående in vitro forsøk som viser at oppløsningen av sammensetningen er begrenset i fysiologisk buffer, indikerer in vivo resultatene bakteriell nedbrytning av den utviklede koloniske bærer i hundens tykktarm. Det modifiserte kondroitin viser seg derfor å være effektivt som en oralt tilført kolonisk medikamenttil førselbærer.

Claims (24)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et kolonisk tilførselssystem omfattende en matriks og et medikament for tilførsel av et medikament til en pasient som behøver slikt medikament,karakterisert vedå kombinere et medikament med en matriks, idet matriksen omfatter en sakkaridholdig polymer, hvori den sakkaridholdige polymer er resistent mot kjemisk og enzymatisk nedbryting i magen og tynntarmen til pasienten, og nedbrytes enzymatisk i kolon ved hjelp av bakterier som befinner seg deri slik at matriksen nedbrytes preferert i kolon og medikamentet frigis preferert deri, og hvori den sakkaridholdige polymer er en syntetisk polymer eller en modifisert eller umodifisert naturlig polymer, som i sin umodifiserte form er en sakkaridholdig polymer som også nedbrytes preferert enzymatisk i kolon til pasienten ved hjelp av bakterier som befinner seg deri.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat polymeren er en umodifisert naturlig polymer.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat polymeren er en modifisert naturlig polymer.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat polymeren er en syntetisk polymer.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat den syntetiske polymer omfatter en metacrylisk polymer.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat den syntetiske polymer videre omfatter et oligosakkarid.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisert vedat oligosakkaridet er valgt fra gruppen bestående av cellobiose, laktulose, raffinose og stachyose.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisert vedat den naturlige polymer er et mukopolysakkarid.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat den modifiserte naturlige polymer er tverrbundet kondroitinsulfat.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet omfatter indometacin.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 9,karakterisert vedat medikamentet omfatter indometacin.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat den modifiserte naturlige polymer er et metallsalt av pektin.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12,karakterisert vedat metallet er kalsium.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet omfatter et anti - inflammatorisk middel.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisert vedat det anti - inflammatoriske middel er et ikke-steroid anti-inflammatorisk middel.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisert vedat det anti- inflammatoriske middel er et steroid anti-inflammatorisk middel.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet er valgt fra gruppen bestående av dexametason, budesonid, beklometason, fluktikason, tioksokortal og hydrokortison.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet er syklosporin.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet er valgt fra gruppen bestående av teofyllin, nifedipin, isosorbiddinitrat og oksyprenolol.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet er et antispasmodisk middel for behandling av irritabel tarm syndrom (IBS).

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20,karakterisert vedat medikamentet er cimetropiumbromid.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat medikamentet er et anti-neoplastisk middel.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 22,karakterisert vedat det anti-neoplastiske middel er valgt fra gruppen bestående av metotreksat, tamoxifen, cyklofosfamidle, merkaptopurin og etoposid.

24. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat medikamentet er indometacin.