NO320392B1 - Fremgangsmate for fremstilling av parenteralt administrerbare mikrokapsler med vedvarende frigivelse, og mikropartikler ifolge denne fremgangsmaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse ligger innenfor feltet partikler med vedvarende frigivelse for parenteral administrering av biologisk aktive stoffer, spesielt legemidler. Nærmere bestemt vedrører den en ny fremstillingsfremgangsmåte for slike partikler inneholdende et biologisk aktivt stoff, såvel som nye partikler med vedvarende frigivelse som derved kan oppnås.

Mange legemidler må administreres ved injeksjon siden de enten nedbrytes eller absorberes ineffektivt når de f.eks. tilføres oralt eller nasalt eller på rektal måte. Et legemiddelpreparat for parenteral anvendelse må oppfylle et antall krav for å bli godtatt av de godkjennende myndigheter for anvendelse i mennesker. Følgelig må det være biokompatibelt og bionedbrytbart og alle stoffer som anvendes og deres nedbrytnings-produkter bør være ikke-toksiske. I tillegg til dette må partikkelformige legemidler for injeksjon være små nok til å passere gjennom injeksjonsnålen, hvilket fortrinnsvis betyr at de bør være mindre enn 200 nm. Legemidlet bør ikke nedbrytes i stort omfang i preparatet under fremstilling eller lagring av dette eller etter administrering, og bør frigis i en biologisk aktiv form med reproduserbar kinetikk.

En klasse av polymerer som oppfyller disse kravene med hensyn til biokompatibilitet og bionedbrytbarhet til ufarlige sluttprodukter er de lineære polyesterne basert på melkesyre, glykolsyre og blandinger derav. I teksten nedenfor vil de nevnte polymerene også bli betegnet som PLGA. PLGA nedbrytes ved esterhydrolyse til melkesyre og glykolsyre og er vist å ha utmerket biokompatibilitet. Den ufarlige naturen av PLGA demonstreres videre av godkjennelsen av flere preparater for vedvarende parenteral frigivelse, basert på disse polymerene av regulerende myndigheter, som US Food and Drug Administration.

Patenteralt administrerbare produkter med vedvarende frigivelse som i dag markeds-føres basert på PLGA innbefatter "Decapeptyl" (Ibsen Biotech), "Prostap SR" (Lederle), "Decapeptyl Depot" (Ferring) og "Zoladex" (Zeneca). Legemidlene av disse preparatene er alle peptider. Med andre ord består de av aminosyrer kondensert til en polymer med en relativt lav grad av polymerisasjon og de har ikke noen veldefinert tredimensjonal struktur. Dette tillater i sin tur anvendelsen av relativt harde betingelser under fremstilling av nevnte produkter. For eksempel kan ekstrudering og etterfølgende størrelses-reduksjon anvendes, hvilke teknikker ikke skulle være tillatelig i forbindelse med proteiner siden de generelt ikke tåler slike harde betingelser.

Følgelig er det også et behov for formuleringer for vedvarende frigivelse for proteiner. Proteiner ligner peptider ved at de også består av aminosyrer, men molekylene er større og de fleste proteinene er avhengig av en veldefinert tredimensjonal struktur med hensyn til mange egenskaper, innbefattende biologiske aktiviteter og immunogenisitet. Deres tredimensjonale strukturer kan relativt lett ødelegges, f.eks. ved høye temperaturer, overflateindusert denaturering og, i mange tilfeller, eksponering mot organiske oppløsningsmidler. Følgelig er en meget alvorlig ulempe i forbindelse med anvendelsen av PLGA, som i og for seg er et utmerket materiale for proteiner for vedvarende frigivelse, kravet om anvendelse av organiske oppløsningsmidler for å oppløse nevnte PLGA, med den derav følgende faren for å kompromittere stabiliteten av proteinet.

På tross av store bestrebelser rettet mot en modifikasjon av PLGA-teknologien for å unngå dette iboende problemet med proteininstabilitet under fremstillingsprosessen, har fremgangen på dette feltet vært meget langsom og inntil i dag er ingen proteinprodukter kommet på markedet basert på PLGA-teknologi. Hovedgrunnen til dette er sannsynligvis at de tredimensjonale strukturene av de fleste proteiner er for følsomme til å tåle fremstillingsrfemgangsmåtene anvendt og/eller lagres i en PLGA-matriks.

Den mest vanlig anvendte teknikken i dag for å inneslutte vannoppløselige stoffer, så som proteiner og peptider, er anvendelsen av flere emulsjonssystemer. Legemiddel-stoffet oppløses i en vann- eller bufferoppløsning og blandes deretter med et organisk oppløsningsmiddel, ublandbart med vann, inneholdende den oppløste polymeren. En emulsjon skapes som har vannfasen som den indre fasen. Forskjellige typer emulgeringsmidler og kraftig blanding anvendes ofte for å skape denne første emulsjonen. Den nevnte emulsjonen overføres deretter, under omrøring, til en annen væske, typisk vann, inneholdende en annen polymer, f.eks. polyvinylalkohol, hvilket gir en trippel w/o/w-emulsjon. Mikrosfærer herdes deretter ved en valgt fremgangsmåte. Den mest vanlige anvendte fremgangsmåten er å benytte et organisk oppløsningsmiddel som har lavt kokepunkt, typisk diklormetan, og å avdampe oppløsningsmidlet. Dersom det organiske oppløsningsmidlet ikke er fullt blandbart med vann, kan en kontinuerlig ekstraksjonsfremgangsmåte anvendes ved å tilsette mer vann til trippelemulsjonen. Et antall variasjoner av denne generelle fremgangsmåten er også beskrevet i litteraturen. I noen tilfeller blandes den primære emulsjonen med en ikke-vandig fase, f.eks. silikon-olje. Faste legemiddelmaterialer fremfor de oppløste legemidlene, kan også anvendes. Frigivelsesprofilene for proteiner for mikrosfærer fremstilt ved den nevnte fremgangsmåten viser ofte en rask innledende frigivelse etterfulgt av en langsommere fase. Den langsommere fasen kan etterfølges av en tredje fase med hurtigere frigivelse.

PLGA mikrosfærer inneholdende proteiner beskrives i WO-A1-9013780, hvis hoved-trekk er anvendelsen av meget lave temperaturer under fremstillingen av mikrosfærene for å bevare den høye biologiske aktiviteten av proteinene. Aktiviteten av innkapslet superoksyd dismutase ble målt, men bare på delen frigjort fra partiklene. Denne fremgangsmåten har vært anvendt for å fremstille PLGA mikrosfærer inneholdende humant veksthormon i WO-A1-9412158 ved å dispergere humant veksthormon i metylenklorid inneholdende PLGA, spraying av den oppnådde dispersjonen inn i en beholder med frossen etanol med et lag av flytende nitrogen over dette, for å fryse dråpene og tillate dem å sedimentere i nitrogenet på etanolen. Etanolen tines deretter og mikrosfærene starter å synke i etanolen hvor metylenkloridet ekstraheres inn i etanolen og mikrosfærene herder. Denne fremgangsmåten kan være i stand til å bevare stabiliteten av proteiner bedre enn de fleste andre prosesser for innfanging av proteiner i PLGA-mikrosfærer. Imidlertid gjenstår det fremdeles å uomtvistelig demonstrere dette for andre proteiner.

I de tidligere nevnte fremgangsmåtene basert på innkapsling med PLGA utsettes de aktive stoffene imidlertid for et organisk oppløsningsmiddel og dette er generelt nedbrytende for stabiliteten av et protein. I tillegg til dette er emulsjonsprosessene omtalt ovenfor kompliserte og sannsynligvis problematiske å oppskalere til industriell måle-stokk. Videre er mange av de organiske oppløsningsmidlene anvendt i flere av disse prosessene beheftet med miljømessige problemer og deres høye affiniteter for PLGA-polymeren gjør fjernelse vanskelig.

En parenteral formulering som kan administreres med vedvarende frigivelse bør være i stand til å kontrollere frigivelsen av det innesluttede legemidlet på en nøyaktig måte. I mange av systemene basert på PLGA er frigivelsen av den aktive bestanddelen i stor grad avhengig av mengden av legemiddelstoff inkorporert i mikropartikkelen, på grunn av dannelsen av kanaler i mikropartiklene ved høyere legemiddelbelegninger. Dette bidrar også til et høyt innledende utbrudd ved høy legemiddelbelegning.

En velkjent måte for å kontrollere frigivelsen av små molekyler fra en fast kjerne er å påføre et belegg som gi en hastighetskontrollerende film på overflaten av kjernen. Dette er en generell fremgangsmåte for å kontrollere frigivelsesraten for legemidler som skal administreres ved den orale fremgangsmåten. En fremgangsmåte for påføring av tilsvarende belegg er ved anvendelsen av luftsuspensjonsteknologi. I forbindelse med belegging av partikler for anvendelse ved parenteral administrering, hvilke partikler generelt er av en størrelse under 200 um, ofte mindre, møtes imidlertid alvorlige problemer. Slike problemer kan være en forøket tendens for partikler til å agglomerere og problemer med statisk elektrisitet som forstyrrer fremstillingsprosessen.

Noen forskjellige fremgangsmåter for belegging av partikler av så små størrelser er

dispersjon av legemidlet i en oppløsning av beleggingsmateriale og etterfølgende spray-tørking og et antall konserveringsfremgangsmåter hvor en oppløst polymer anvendes for å innkapsle kjerne materialet på forskjellige måter. Imidlertid ville alle disse fremgangsmåtene eksponere et protein mot det organiske oppløsningsmidlet anvendt for å oppløse PLGA. En fremgangsmåte hvor et fluidisert sjikt anvendes i belegging av mikropartikler er beskrevet i US 4 568 559. Her fremstilles en fast, tørr komposittblanding fra en uniform dispersjon av en aktiv bestanddel av en filmdannende polymer, blandingen nedmales deretter og de resulterende partiklene siktes for å oppnå en størrelsesfordeling på 1-150 um Kjernepartiklene belegges deretter i et fluidisert sjikt, en forutsetning er imidlertid at det samme, eller i det vesentlige det samme, filmdannende polymer-materialet anvendes både for fremstillingen av komposittkjernen og beleggingen for å tilveiebringe binding av veggbeleggjngen av den filmdannende polymeren på kjerne-materialet. Følgelig eliminerer denne fremgangsmåten ikke problemet med eksponering av proteinet mot organiske oppløsningsmidler dersom den filmdannende polymeren er PLGA eller en hvilken som helst annen polymer som ikke er vannoppløselig.

Følgelig vil en fremgangsmåte for fremstilling av partenteralt administrerbare formuleringer med vedvarende frigivelse for følsomme stoffer, f.eks. proteiner, med følgende egenskaper være meget ønskelig: at den kan kontrollere frigivelsesraten av de innesluttede stoffene innenfor vide grenser, typisk fra én eller fa dager til minst ca. én måned;

at den muliggjør fremstillingen å utføres med standard farmasøytisk utstyr og som kan anvendes fra småskalafremstilling til fullskalaproduksjon;

at den gjør det mulig å eliminere, eller minimere, eksponeringen av det aktive stoffet mot organiske oppløsningsmidler og

at den er fullstendig bionedbrytbar, og har en overflate av et biokompatibelt materiale.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det funnet mulig å fremstille en parenteral formulering med vedvarende frigivelse med egenskapene omtalt ovenfor. Den nye fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det følgelig mulig å trekke fordel av den utmerkede biokompatibiliteten og de frigivelseskontrollerende egenskapene av PLGA, samtidig som man unngår eller minimaliserer eksponeringen av f.eks. et protein som skal formuleres mot organiske oppløsningsmidler. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til anvendelsen av PLGA alene som et beleggingsmateriale, eller anvendelsen av utelukkende et protein som den aktive bestanddelen. Derimot er oppfinnelsen anvendelig for anvendelsen av en hvilken som helst polymer som er filmdannende, bionedbrytbar og frigivelseskontrollerende, spesielt en polymer, for hvilken organiske oppløsningsmidler hittil er anvendt. En annen forutsetning for en polymer er naturligvis at den er farmasøytisk aksepterbar, hvilken forutsetning også gjelder alle andre materialer eller bestanddeler anvendt i formuleringen. Videre er oppfinnelsen nyttig for alle aktive stoffer som kan anvendes ved parenteral administrering. Hovedsakelig gir imidlertid oppfinnelsen en løsning på det tidligere beskrevne problemet med aktive stoffer som er følsomme overfor, eller instabile i, organiske oppløsningsmidler.

Kort uttrykt er oppfinnelsen basert på idéen med inneslutning av den aktive bestanddelen i mikropartikler uten anvendelse noe organisk oppløsningsmiddel, opparbeidelse av mikropartiklene til tørr tilstand og etterfølgende belegging av mikropartiklene med en bionedbrytbar polymer ved anvendelse av en luftsuspensjonsteknikk for meget raskt å fjerne eventuelt organisk oppløsningsmiddel anvendt for polymerbeleggingen for å unngå noen vesentlig eksponering av det aktive stoffer mot organisk oppløsningsmiddel.

Nærmere bestemt, ifølge et første trekk ved oppfinnelsen, tilveiebringes en fremgangsmåte for å fremstille parenteral, f.eks. injeksjonsmessig administrerbare, mikropartikler med vedvarende frigivelse inneholdende et biologisk aktivt stoff, spesielt et stoff som er instabilt i nærvær av et organisk oppløsningsmiddel, hvor fremgangsmåten innbefatter fremstilling av kjernepartikler fra et bionedbrytbart materiale i et vandig medium som er i det vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel, hvor det biologisk aktive stoffet innesluttes deri under eller etter fremstillingen, tørking av kjernepartiklene inneholdende det aktive stoffet, eventuelt etter et vasketrinn for å fjerne eventuelt overskudd av aktivt stoff, og belegging av kjernepartiklene med en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer ved luftsuspensjonsteknikk, slik at det skapes et skall av nevnte polymer på kjernepartiklene uten noen nedbrytende eksponering av det aktive stoffet mot organisk oppløsningsmiddel.

Siden fremgangsmåten hovedsakelig er ment for fremstillingen av mikropartikler tilpasset for administrering ved injeksjon, har mikropartiklene fortrinnsvis en gjennomsnittlig diameter i området på 10-200 um, mer foretrukket 20-100 um, og mest foretrukket mindre enn 60 um, f.eks. 10-60 um eller 40-60 um.

Et foretrukket kjernepartikkelmateriale er en stivelse eller en kjemisk eller fysikalsk modifisert stivelse. Slike materialer er tidligere kjent per se innenfor dette tekniske feltet, og derfor kan det vises til tidligere kjent teknikk vedrørende detaljer om slike stivelser. Det kan imidlertid tilføyes at mikropartikler fremstilt fra stivelse kan utformes slik at de oppløses av a-amylase, et enzym som er til stede i serum og ekstracellulært fluid, og ettersom det endelige nedbrytningsproduktet er glukose, kan stivelsesmikropartikler oppfylle kravet med hensyn til bionedbrytbarhet.

De foretrukne polymerene for skallet er alifatiske polyestere (f.eks. homopolymerer) eller kopolymerer fra a-hydroksysyrer eller cykliske dimerer av a-hydroksysyrer.

Nevnte a-hydroksysyre velges fortrinnsvis fra gruppen bestående av melkesyre og glykolsyre. Med andre ord kan en foretrukket homopolymer f.eks. være polymelkesyre eller polyglykolsyre, mens en foretrukket kopolymer kan være en melkesyre/glykolsyre-kopolymer.

De cykliske dimerene velges fortrinnsvis fra gruppen bestående glykolider og laktider.

Som angitt ovenfor kan imidlertid andre bionedbrytbare polymerer også anvendes for utsatt at polymeren er i stand til å danne en film med de ønskede egenskapene med hensyn til mekanisk stabilitet og frigivelseskontrollerende egenskaper, så som permea-bilitet for den aktive bestanddelen eller dannelsen av porer. Disse egenskapene kan oppfylles av polymeren selv eller ved innbefatning av andre stoffer i belegget. Beleggingsmaterialet som anvendes kan naturligvis også være en blanding av to eller flere av de omtalte polymerene. Videre kan de nevnte polymerene også anvendes i form av salter.

Det biologisk aktive stoffet kan innesluttes i mikropartiklene uten noen anvendelse av organisk oppløsningsmiddel på flere måter. En spesielt foretrukket fremgangsmåte er anvendelsen av en såkalt vandig to-fasesystem teknikk, som er tidligere kjent per se. Nevnte fremgangsmåte er f.eks. beskrevet i US-patent nr. 4 822 535, hvilket betyr at detaljer vedrørende teknikken kan finnes der. En annen fremgangsmåte innbefatter fremstillingen av kjememikropartikler som er i stand til å absorbere vann i en separat prosess, fjernelse av eventuelt anvendt organisk oppløsningsmiddel og belegging av de oppnådde mikropartiklene med det aktive stoffet ved eksponering av de tørre mikropartiklene mot en oppløsning av nevnte aktive stoff for å få oppløsningen absorbert av mikropartiklene, som deretter tørkes.

Tørkingen av kjernepartiklene kan oppnås ved en hvilken som helst egent fremgangsmåte, f.eks. ved spraytørking, frysetørking eller vakuumtørking. For å fjerne overskudd av aktivt stoff, kan mikropartiklene eller kjernene også vaskes før tørketrinnet.

Kjernepartiklene inneholdende det aktive stoffet belegges deretter ved hjelp av en luft-suspensjonsteknikk som muliggjør dannelsen av et skall av polymeren på kjernepartiklene uten noen vesentlige eller nedbrytende eksponering av det aktive stoffet mot organisk oppløsningsmiddel. Denne luftsuspensjonsteknikken kan være en hvilken som helst fremgangsmåte som klassifiseres som en luftsuspensjonsfremgangsmåte og er i stand til å påføre et tilfredsstillende belegg. Foretrukne eksempler på slike fremgangsmåter er fremgangsmåter hvori et fluidisert sjikt eller et såkalt strålesjikt (spouted bed) anvendes eller den såkalte Wurster-prosessen, hvilke fremgangsmåter alle er tidligere kjent per se og derfor ikke beskrives i detalj her. Følgelig betyr betegnelsen "luft-suspensjonsrfemgangsmåte" slik den her benyttes, en hvilken som helst fremgangsmåte hvor faste partikler suspenderes i en strøm av gass som beveger seg i oppadgående retning. Nevnte gass kan være en hvilken som helst gass som er i stand til å avdampe oppløsningsmidlet anvendt og behøver nødvendigvis ikke å være luft på tross av betegnelsen "luft"suspensjon.

Imidlertid er det i forbindelse med luftsuspensjonsteknikken funnet at problemene med følsomme aktive stoffer og deres eksponering mot organiske oppløsningsmidler elimineres, eller reduseres vesentlig, når det fortrinnsvis anvendes en høy strømningshastighet av luften, eller gassen, tilstrekkelig til å oppnå det ønskede resultatet.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen påføres polymeren på kjernepartiklene fra en oppløsning, en pseudolateks eller en emulsjon derav. I denne forbindelse bør det bemerkes at et organisk oppløsningsmiddel kan anvendes som oppløsningsmidlet for polymeren, idet det uventet er funnet at ved den nye fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen påvirkes det aktive stoffet ikke i vesentlig grad ved nærværet av et slikt oppløsningsmiddel.

Imidlertid er en annen, fortrukket utførelsesform av oppfinnelsen representert ved det tilfelle hvor den nevnte beleggingsoppløsningen inneholder vann, nevnte pseudolateks er en pseudolateks av polymeren i vann og nevnte emulsjon er en emulsjon hvor en av fasene er en vannfase. I tilfelle med en blanding av forskjellige polymerer kan de være til stede i forskjellige faser av en emulsjon. Det er følgelig funnet at nærværet av vann kan eliminere, eller vesentlig redusere, oppbygningen av statisk elektrisitet under beleggingsfremgangsmåten, og en spesiell foretrukket utførelsesform i dette henseende er anvendelsen av en emulsjon, hvor en av fasene er en væske av polymeren i et opp-løsningsmiddel for nevnte polymer, og den andre fasen er vann. Sistnevnte emulsjon er videre nyttig i et mer generelt trekk, som vil bli beskrevet mer spesifikt nedenfor og som også representerer et annet trekk ved oppfinnelsen.

En annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er representert ved tilfelle hvori ett eller flere stabiliserende midler inkorporeres i partiklene under fremstillingen derav. Naturen av et slik stabiliserende middel er naturligvis avhengig av det spesifikke, aktive stoffet som skal stabiliseres og nevnte middel velges i henhold til kjente prinsipper.

Additiver kan også inkorporeres i det frigivelseskontrollerende polymerskallet under påleggingen derav. Foretrukne eksempler på slike additiver er midler som modifiserer filmegenskaper og frigivelseskontrollerende midler. Eksempler med hensyn til den første kategorien er myknere, f.eks. trietylcitrat, triacetin, polyetylenglykol, polyetylen-oksyd, osv., men frigivelseskontrollerende midler f.eks. kan være uorganiske baser (f.eks. natriumhydroksyd, kaliumhydroksyd, natriumkarbonat, kaliumkarbonat, osv.), organiske baser (f.eks. etanolamin, dietanolamin, trietanolamin, lidokain, tetrakain, osv.), uorganiske syrer (f.eks. ammoniumsulfat, ammoniumklorid, osv.), organiske syrer (f.eks. sitronsyre, melkesyre, glykolsyre, askorbinsyre, osv.) og faste, oppløselige stoffer som ved frigivelse skaper porer i belegget (f.eks. krystaller av natriumklorid, glukose, mannitol, sukkrose, osv.).

Additiver som skal innbefattes i tilfelle hvor en emulsjon eller en pseudolateks dannes, er f.eks. emulgeringsmidler.

Den påkrevde mengden av beleggingsmateriale avhenger f.eks. av størrelsen av mikro-kapslene, sammensetningen av belegget og de ønskede frigivelsesegenskapene. Typiske mengder er imidlertid 1-200 vekt-%, fortrinnsvis 5-100 vekt-%, basert på vekten av kjernen.

Etter påføringen av belegget som kontrollerer frigivelsen av det innesluttede, aktive stoffet, kan også ytterligere materialer påføres, f.eks. sprayes, på mikropartiklene for ytterligere å modifisere egenskapene derav eller for å lette håndteringen derav. Eksempler på slike materialer er mannitol, sukkrose og natriumklorid.

Som allerede angitt ovenfor er oppfinnelsen spesielt interessant i forbindelse med proteiner, peptider og polypeptider eller andre legemidler eller biologisk aktive stoffer, som er følsomme overfor, eller instabile i, nærvær av organiske oppløsningsmidler. Imidlertid er oppfinnelsen generelt ikke begrenset til nærværet av slike stoffer, idet den inventive idéen er anvendelig på et hvilket som helst biologisk aktivt stoff som kan anvendes for parenteral administrering. I tillegg til sensitivitets- eller instabilitets-problemer kan oppfinnelsen også være av spesiell interesse i tilfeller hvor det ellers ville være vanskelig å fjerne oppløsningsmidler, eller hvor toksikologiske eller andre miljø-messige problemer kan opptre.

Ifølge et andre trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes det også parenteralt administrerbare mikropartikler med vedvarende frigivelse per se, som innbefatter a) kjemepartikler av et bionedbrytbart materiale med det aktive stoffet innesluttet deri, hvilke kjemepartikler er fremstilt i et vandig medium som er i det vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel, og b) et skall av en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer på nevnte kjemepartikler, hvilket skall er påført på kjernepartiklene ved luftsuspensjonsteknikk.

Med hensyn til foretrukne utførelsesformer og eksempler på materialer og teknikker som anvendes i forbindelse med dette, vises det il alle utførelsesformer og eksempler angitt ovenfor, som ikke vil bli gjentatt her.

Ifølge et tredje trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes det også en fremgangsmåte for belegging av små partikler generelt, fortrinnsvis mikropartikler som definert ovenfor, ved luft-suspensjonsteknikk, hvilken fremgangsmåte innbefatter påføring på nevnte partikler, ved luft-suspensjonsteknikk, av en beleggingsemulsjon av et beleggingsmateriale, hvor en av fasene er en væske av beleggingsmaterialet i et oppløsningsmiddel og den andre fasen er vann.

Det er følgelig ved en slik fremgangsmåte funnet mulig å eliminere eller redusere problemer forbundet med statisk elektrisitet i luft-suspensjonsbelegging av små partikler.

Bakgrunnen for dette trekket ved oppfinnelsen er som følger. Teknologien for luft-suspensjonsbelegging av tabletter, korn og små partikler er velkjent. Når beleggingen utføres med beleggingsmaterialet i et organisk oppløsningsmiddel kan statisk elektrisitet være et problem. Dette problemet er mer uttalt ved belegging av små partikler. Følgelig har små partikler en tendens til å klebe til veggene av beleggingskammeret og også til hverandre, hvilket gjør problemet med uventet agglomerering mer alvorlig. Partikler som kleber til veggen av beleggingsapparaturen kan forårsake ujevn belegging i porsjonen, lavere utbytte og en mindre kontrollerbar prosess.

For visse beleggingspolymerer eliminerer eller reduserer anvendelsen av en vandig dispersjon av lateks eller pseudolateks problemene forbundet med statisk elektrisitet. Det har ikke vært mulig å anvende en lateksdispersjon for alle beleggingspolymerer med den samme kvaliteten av filmen, som kan oppnås ved system basert på organisk oppløsningsmiddel. Dette trekket ved oppfinnelsen gjør det mulig å omgå dette problemet. I denne forbindelse bør det tillegges at partikler i forbindelse med oppfinnelsen ikke er spesifikt begrenset med hensyn til størrelse eller sammensetning. Følgelig kan det være et legemiddelstoff eller partikler inneholdende legemiddelstoffer, gjødningsmidler, osv.

Beleggingsmaterialet er et hvilket som helst beleggingsmateriale, f.eks. en filmdannende polymer, som kan anvendes i luft-suspensjonsbelegging og som er oppløselig i et oppløsningsmiddel som ikke er fullt ut blandbart med vann. Eksempler på beleggings-materialer er polymerene som er spesifikt referert til ovenfor. Eksempler på egnede oppløsningsmidler er høyere alkoholer, estere, etere, ketoner, klorerte hydrokarboner, alifatiske hydrokarboner og aromatiske hydrokarboner.

Beleggingsemulsjonen fremstilles ved å blande en vandig fase med en organisk fase. Beleggingsmaterialet oppløses i den organiske fasen. Emulgeringstrinnet kan utføres ved en hvilken som helst av de konvensjonelle dispergeringsfremgangsmåtene, så som intermitterende omrøring, blanding med en bladrører, turbinrører eller magnetisk rører, kolloidmølleprosess, homogeniseringsprosess eller lydbehandlingsprosess. Den organiske fasen kan enten være den indre eller den ytre fasen.

Et emulgeringsmiddel kan tilsettes for å stabilisere emulsjonen, foretrukne eksempler på dette er anioniske overflateaktive midler eller ikke-ioniske overflateaktive midler. Disse emulgeringsmidlene kan anvendes alene eller i kombinasjon.

Beleggingsutstyret anvendt i henhold til dette trekket ved oppfinnelsen, såvel som i forbindelse med det første trekket ved oppfinnelsen, kan være en hvilken som helst type av luft-suspensjonsutstyr som er i stand til å belegge partikler, spesielt små partikler.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av parenteralt administrerbare, fortrinnsvis injeksjonsmessig administrerbare, mikrokapsler med vedvarende frigivelse inneholdende et biologisk aktivt stoff, kjennetegnet ved at den innbefatter fremstilling av kjemepartikler fra et bionedbrytbart materiale i et vandig medium som er i et vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel som er nedbrytende for det aktive stoffet, det biologisk aktive stoffet innesluttes deri under eller etter fremstillingen, tørking av kjernepartiklene inneholdende det aktive stoffet, eventuelt etter et vasketrinn, og belegging av kjernepartiklene med en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer ved luftsuspensjonsteknikk, slik at det dannes et skall av nevnte polymer på kjernepartiklene uten noen nedbrytende eksponering av det aktive stoffet mot organisk oppløsningsmiddel.

Foreliggende oppfinnelse omfatter også parenteralt administrebare, fortrinnsvis injeksjonsmessig administrerbare, mikropartikler med vedvarende frigivelse inneholdende et biologisk aktivt stoff, kjennetegnet ved at de innbefatter a) kjemepartikler av et bionedbytbart materiale med det aktive stoffet innesluttet deri, hvilke kjernepartikler er fremstilt i et vandig medium som er i det vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel som er nedbrytende for det aktive stoffet og b) et skall av en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer på nevnte kjernepartikler, hvilket skall er påført på kjernepartiklene ved luftsuspensjonsteknikk.

Eksempler

Oppfinnelsen vil så bli eksemplifisert ved hjelp av de følgende, ikke-begrensende eksempler, hvori mikropartikler inneholdende BSA, som er det mest omfattende anvendte modell-proteinet for systemer som dette på grunn av dets velkjente egenskaper og moderate pris, belegges med et lag innbefattende poly(laktid-ko-glykolid). Videre belegges mikropartikler inneholdende humant insulin, siden insulin er kjent for å være et sensitivt protein og den biologiske aktiviteten av sluttpreparatet kan lett analyseres in vivo. Mikropartiklene fremstilles f.eks. i henhold til teknikken beskrevet i US-patent nr.

4 822 535. Belegget påføres med kommersielt tilgjengelig utstyr og parametrene angitt i eksemplene bør utelukkende betraktes som retningslinjer, idet reguleringer kan være

påkrevd i mange tilfeller for å oppnå optimale betingelser for beleggingen.

Fremgangsmåte for fremstilling av kjernepartiklene

Eksempel 1

To-fase-immobilisering ifølge US-patent nr. 4 822 535.

1. Vei ut 80 g stivelse ("Amioca 50", National Starch) og suspender i 320 g 50 mM natriumbikarbonatbuffer, pH 9,8.

2. Oppvarm suspensjonen inntil stivelsen er totalt oppløst.

3. Avkjøl oppløsningen til 50°C.

4. Tilsett 96 ml av en 9,26 % BSA-oppløsning (romtemperatur) i 50 mM natriumbikarbonatbuffer, pH 9,8 og omrør i 10 sekunder. 5. Tilsett stivelsesproteinoppløsning til 800 ml av en 20 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i 50 mM natriumbikarbonatbuffer pH 9,8

(romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt 20.000) under kontinuerlig omrøring.

6. Etter 2 minutter tilsettes 3200 ml av en 40 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i 50 mM natriumbikarbonatbuffer pH 9,8

(romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt 20.000) under kontinuerlig omrøring.

7. Omrøring i 24 timer.

8. De oppnådde mikropartiklene vaskes og vakuumtørkes.

9. De tørr mikropartiklene siktes gjennom et 160 um nett.

Eksempel 2

1. Vei ut 80 g stivelse ("Amioca 50", National Starch) og suspendert i 420 g vann.

2. Oppvarm suspensjonen inntil stivelsen er fullstendig oppløst.

3. Avkjøl oppløsningen til 50°C.

4. Tilsett stivelsesoppløsningen til 800 ml av en 20 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i vann (romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt 20.000 D), under kontinuerlig omrøring. 5. Etter 2 minutter, tilsett 3200 ml av en 40 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i vann (romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt

20.000 D), under kontinuerlig omrøring

6. Omrør i 24 timer.

7. De oppnådde mikropartiklene vaskes og vakuumtørkes.

8. De tørkede mikropartiklene impregneres med en 5 % (vekt/vekt) BSA-oppløsning i vann. Lik vekt av partikler og BS A-oppløsning anvendes.

9. Etter 3 timer frysetørkes partiklene.

10. De tørkede mikrosfærene siktes gjennom en 160 um sikt.

Fremgangsmåte for fremstilling av kjernepartikler

Eksempel 3

1. Vei ut 80 g stivelse ("amioca 50", National Starch) og suspender i 320 g 50 mM natriumbikarbonatbuffer, pH 9,8.

2. Oppvarm suspensjonen inntil stivelsen er fullstendig oppløst.

3. Avkjøl oppløsningen til 50°C.

4. Sentrifuger 2511 ml "Monotard" fra Novo Nordisk tilsvarende 8,89 g insulin. Vask insulinet én gang med 500 ml av en buffer inneholdende 0,15 M NaCl, 1 mM ZnCb og 10 mM natriumacetat med en pH på 7,3 og sentrifuger igjen.

Bland insulinet med stivelsesoppløsningen og omrør i 10 sekunder.

5. Tilsett stivelsesproteinoppløsning til 800 ml av en 20 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i 50 mM natriumbikarbonatbuffer, pH 9,8

(romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt 20.00), under kontinuerlig omrøring.

6. Etter 2 minutter, tilsett 3200 ml av en 40 vekt/vekt-% polyetylenglykoloppløsning i 50 mM natriumbikarbonatbuffer, pH 9,8

(romtemperatur, gjennomsnittlig molvekt 20.000), under kontinuerlig omrøring.

7. Omrør i 24 timer.

8. De oppnådde mikropartiklene vaskes og vakuumtørkes.

Fremgangsmåte for fremstilling av skallet

Eksempel 4

Fremgangsmåte for fremstilling av beleggingsoppløsningen

1. Vei ut 200 g poly(laktid-ko-glykolid 75/25) "Resomer RG756" fra Boeringer

Ingelheim.

2. Tilsett 10 gtriacetin.

3. Oppløs dette i 3123 g aceton.

Fremgangsmåte for påføring av belegget

1. 500 g stivelsesmikropartikler inneholdende3,5 % BSA anbringes i en "Glatt

GPCG 6" wurster.

2. Følgende betingelser på wursteren innstilles:

3. Utvinn det belagte produktet.

Eksempel 5

Fremgangsmåte for fremstilling av beleggingsoppløsning

1. Vei ut 200 g poly(laktid-ko-glykolid 50/50) "Resomer RG504H" fra Boeringer

Ingelheim.

2. Oppløs dette i 3133 g aceton.

Fremgangsmåte for påføring av belegget

1. 500 g av stivelsesmikropartikler inneholdende 3,5 % BSA fylles i en "Glatt

GPCG" wurster.

2. Følgende betingelser på wursteren innstilles:

3. Utvinning av det belagte produktet.

Eksempel 6

Fremgangsmåte for fremstilling av beleggingsoppløsningen

1. Vei opp 40 g av poly(D,L laktid) "Resomer RI 04" og 40 g av poly(laktid-ko-glykolid 75/25) "Resomer RG756" fra Boeringer Ingelheim.

2. Oppløs dette i 1252 g metylacetat.

3. Bland 2504 g vann med 1,6 g "Tween 80".

4. Bland polymeroppløsningen og vannoppløsningen ved anvendelse av en "Ystrål" turrax-blander ved høy hastighet.

Fremgangsmåte for påføring av belegget

1. 100 g stivelsespartikler inneholdende 2,7 % BSA fylles i en "Hiittling

KugelcoaterHKC005".

2. Følgende betingelser innstilles for kugelcoateren:

3. Etter belegging med PLGA sprayes 200 g av en vannoppløsning inneholdende 10 vekt/vekt-% mannitol og 0,4 vekt/vekt-% "Tween 80" på partiklene med en

strøm på 3,5 g/min.

4. Utvinn det belagte produktet.

Fremgangsmåte for in vitro frigivelse

In vitro frigivelsen overvåkes ved å veie opp 70 mg belagt produkt og tilsette 1,5 ml bufferoppløsning til et eppendorf-rør av polypropylen. Frigivelsesbufferen består av natriumfosfat 30 mM, pH 7,4,1-0,154 med natriumklorid, e mM kalsiumklorid, a-amylase 72 U/l og natriumazid 0,02 %. Ved egnede intervaller fjernes 1 ml buffer og ny buffer tilsettes til prøvene for å opprettholde den korrekte pH, Prøvene ristes langsomt ved 37°C. Protein- og stivelseskonsentrasjonene måles sammen med pH.

Fremgangsmåte for in vivo frigivelse

10 SPF hunnrotter (9-10 uker, 170-180 g) ble anvendt for å studere in vivo frigivelsen av BSA fra de belagte mikrosfærene. 200 ul av en suspensjon inneholdende 163 mg/ml mikropartikler, fremstilt i henhold til eksempel 6, ble injisert subkutant i nakken. Bæreren for injeksjonen var fysiologisk natriumkloridoppløsning inneholdende 3 % natriumkarboksymetylcellulose som suspensjonshjelpemiddel. Injeksjonen ble utført ved anvendelse av en 21 G nål.

Som en kontrollgruppe ble ikke-belagte mikrosfærer tilført til 8 dyr for sammenligning. Dosen av BSA var fire ganger høyere i det belagte preparatet enn i det ikke-belagte preparatet.

Blodprøver for måling av BSA ble tatt fra orbital plexus dag 0 før dosering og om ettermiddagen og ved de samme tidene på dagen på dag 1, 2,3, 4, 5,6 og 7. 500 ul blod ble tatt og analysert med henblikk på BSA i serum. BSA-konsentrasjonene i serum ble analysert ved anvendelse av en ELISA-fremgangsmåte basert på et kommersielt tilgjengelig antistoff (Dakopatts) som reagerer med bovint, men ikke rotte-, albumin.

Eksempel 7

Fremgangsmåten for fremstilling av beleggingsoppløsningen var tilsvarende den i eksempel 6.

Fremgangsmåte for påføring av belegget

100 g stivelsesmikropartikler inneholdende 9,3 % insulin ("Monotard" fra Novo Nordisk) belegges i en "Htittling Kugelcoater HKC005".

Resten av beleggingsfremgangsmåten er tilsvarende den i eksempel 6.

Fremgangsmåte for in vivo frigivelse

10 SPF hunnrotter (9-10 uker, 170-180 g) ble anvendt for å undersøke de biologiske effektene av preparatet ifølge eksempel 7. Tre dager før injeksjon med forsøksstoffet ble rottene behandlet med 65 mg/kg sterptozotocin for å indusere diabetes. Streptozotocin ble oppløst i en 1 % citratbuffer ved pH 4,5 maksimalt 2 minutter før injeksjon.

Ved dagen for injeksjon ble 200 ul av en suspensjon inneholdende 51 mg/ml av mikropartiklene fra eksempel 7 injisert subkutant i nakken. Bæreren for injeksjonen var fysiologisk natriumkloridoppløsning inneholdende 3 % natriumkarboksymetylcellulose som suspensjonshjelpemiddel. Injeksjonen ble utført ved anvendelse av en 21 G nål. Som en kontrollgruppe ble ikke-belagte mikrosfærer tilført til 8 dyr for sammenligning. Insulindosen var 2,5 ganger høyere for de ikke-belagte mikrosfærene enn for belagte mikrosfærer.

Blodprøver for måling av blodglukose ble tatt fra orbitalplexus dag 0 før insulindosering og om ettermiddagen, og ved den samme tiden på dagen på dag nr. 1,2,3,4, 5, 6 og 7 og om ettermiddagen på dag 9 og for dyrene tilført belagte mikrosfærer også om ettermiddagen på dag 11. Blodglukoseanalyser ble utført ved anvendelse av et kommersielt kit fra Roche på en "COBAS MIRA".

FIGURER

Proteinfrigivelsene fra in vitro testene og BSA-konsentrasjonene og blodglukosenivåer fra de to in vivo testene er vist i figurene i de ledsagende tegningene, hvori flg. 1 viser frigivelsen av de belagte partiklene fra eksempel 4;

fig. 2 viser frigivelsen av de belagte partiklene fra eksempel 5;

fig. 3 viser frigivelsen av de belagte partiklene fra eksempel 6;

fig. 4 viser de midlere BSA-konsentrasjonene i serum fra in vitro frigivelsen for belagte partikler fra eksempel 6, og ikke-belagte BSA-partikler;

fig. 5 viser de midlere blodglukosenivåene fra in vitro frigivelse av insulin fra partiklene ifølge eksempel 7 og ikke-belagte insulinpartikler.

Nærmere bestemt fremgår følgende fra figurene.

I fig. 1 vises den kumulative proteinfrigivelsen fra de belagte partiklene i eksempel 4. Kurvene representerer forskjellige beleggingsnivåer (vekt-% av beleggingspolymer tilsatt basert på vekten av kjernen) som indikert i forklaringen. Kjernen nedbrytes raskt og frigir det meste av proteinet i løpet av en meget kort tid. Et utbrudd kan observeres ved alle beleggingsnivåer, men reduseres mer og mer. Beleggingspolymeren nedbrytes langsomt og derfor frigis ingen betydelig mengde protein etter utbruddsfasen.

I fig. 2 er vist proteinfrigivelsen fra de belagte partiklene 40 % beleggingsnivå, som definert i eksempel 5. Polymeren blir nå lettere nedbrutt, idet den gir et første begrenset utbrudd tilsvarende eksempel 4, men deretter, etter rundt 2 uker, begynner resten av proteinet å frigis fra de belagte mikropartiklene.

I fig. 3 viser proteinrfigivelse fra de belagte partiklene (80 % beleggingsnivå, som definert ovenfor) fra eksempel 6.1 dette tilfellet er proteinfrigivelsen mer kontinuerlig enn fra eksempel 4 og 5.

I fig. 4 fremgår de midlere BSA-konsentrasjonene fra in vivo frigivelsen. En jevn frigivelse av BSA fremgår under hele undersøkelsen, sammenlignet med de ikke-belagte mikrosfærene.

I fig. 5 er vist de mildere blodglukosenivåene fra in vivo frigivelse av insulin fra partiklene i eksempel 7 og ikke-belagte partikler. For begge preparater observeres en rask normalisering av blodglukosenivået etter 6 timer. Etter én dag er nivåene tilbake til diabetiske nivåer, men for det belagte preparatet starter nivåene å avta igjen, idet det vises en maksimal undertrykkelse av blodglukosenivået etter syv dager. Ved dag 11 er blodglukosenivåene igjen tilbake til den diabetiske tilstanden. Insulinet har følgelig bevart sin biologiske aktivitet gjennom prosessen og i minst 9 dager etter injeksjon. For de ikke-belagte partiklene kunne ingen forsinket effekt observeres.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av parenteralt administrerbare, fortrinnsvis injeksjonsmessig administrerbare, mikrokapsler med vedvarende frigivelse inneholdende et biologisk aktivt stoff, karakterisert ved at den innbefatter fremstilling av kjernepartikler fra et bionedbrytbart materiale i et vandig medium som er i et vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel som er nedbrytende for det aktive stoffet, det biologisk aktive stoffet innesluttes deri under eller etter fremstillingen, tørking av kjernepartiklene inneholdende det aktive stoffet, eventuelt etter et vasketrinn, og belegging av kjernepartiklene med en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer ved luftsuspensjonsteknikk, slik at det dannes et skall av nevnte polymer på kjernepartiklene uten noen nedbrytende eksponering av det aktive stoffet mot organisk oppløsningsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det fremstilles mikropartikler med en midlere diameter i området på 10-200 um, fortrinnsvis 20-100 um.

3. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kjernepartikkelmaterialet velges fra gruppen bestående av stivelser og kjemisk eller fysikalsk modifiserte stivelser.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at polymeren velges fra gruppen bestående av homo- eller kopolymerer fremstilt fra a-hydroksysyrer og/eller cykliske dimerer av a-hydroksysyrer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved ata-hydroksysyren velges fra gruppen bestående av melkesyre og glykolsyre.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de cykliske dimerene velges fra gruppen bestående av glykolider og laktider.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kjernepartiklene fremstilles ved å anvende en vandig teknikk med to-fasesystem.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at polymeren påføres på kjernepartiklene fra en oppløsning, en pseudolateks eller en emulsjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at beleggingsoppløsningen inneholder vann, pseudolateksen er en pseudolateks av nevnte polymer i vann og emulsjonen er en emulsjon hvor en av fasene er en vannfase.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at emulsjonen er en emulsjon hvor en av fasene er en væske av polymeren i et opp-løsningsmiddel for denne og den andre fasen er vann.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at luftsuspensjonsteknikken velges fra gruppen bestående fluidisert sjikt, innbefattende vakuum-fluidisert sjikt, strålesjikt, og Wurster-prosess-teknikker.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at stabiliseringsmiddel(-midler) for det aktive stoffet inkorporeres in kjernepartiklene under fremstilling derav.

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at ett eller flere additiver inkorporeres i det frigivelseskontrollerende polymerskallet under påføring derav, hvilke additiver velges fra gruppen bestående av filmegenskaps-modifiserende midler, så som myknere og overflateaktive midler, og frigivelseskontrollerende midler.

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at mengden av polymerskallmaterialet er i området på 1-200 vekt-%, fortrinnsvis 5-100 vekt-%, basert på kjernevekten.

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det biologisk aktive stoffet er et stoff som er følsomt overfor eksponering mot organisk oppløsningsmiddel.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det aktive stoffet velges fra gruppen bestående av peptider, polypeptider og proteiner.

17. Fremgangsmåte for belegging av små partikler, fortrinnsvis mikropartikler, ved luft-suspensjonsteknikk, karakterisert ved at den innbefatter påføring på nevnte partikler, ved luftsuspensjonsteknikk, en beleggingsemulsjon av et beleggingsmateriale hvor en av fasene er en væske av nevnte beleggingsmateriale i et oppløsningsmiddel og den andre fasen er vann.

18. Parenteralt administrebare, fortrinnsvis injeksjonsmessig administrerbare, mikropartikler med vedvarende frigivelse inneholdende et biologisk aktivt stoff, karakterisert ved at de innbefatter a) kjernepartikler av et bionedbytbart materiale med det taktive stoffet innesluttet deri, hvilke kjernepartikler er fremstilt i et vandig medium som er i det vesentlige fritt for organisk oppløsningsmiddel som er nedbrytende for det aktive stoffet og b) et skall av en filmdannende, bionedbrytbar, frigivelseskontrollerende polymer på nevnte kjemepartikler, hvilket skall er påført på kjernepartiklene ved luftsuspensjonsteknikk. -„i utori<;ert ved at de Mikropartikler ifølge krav 18, k a r a k t e r i s e er fremstilt som definert i et hvilket som helst av kravene 2-16.