NO326261B1 - Anvendelse av en analgetisk forbindelse for fremstilling av et forlenget frigjoringshastighet multivesikulaert liposomalt medikamentleveringssystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse relaterer til anvendelse av forlenget frigjøringshastighet multivesikulært liposomalt medikamentleveringssystem for behandling av postoperativ eller postpartum smerte ved epidural administrering. Denne oppfinnelse relaterer videre til anvendelse av medikamentleveringssystemet hvor epiduralt kateter plasseres i et levende virveldyr.

Bakgrunn

Postoperativ smertebehandling er et alvorlig problem for pasienter og leger, spesielt på intensivavdeling, når pasienten våkner fra anestesi. Bruk av en for stor dose av systemisk opiat i et forsøk på å kontrollere smerte kan potensielt fremkalle livstruende depresjon av respirasjon. På den ene side kan postoperativ smertemedikasjon gitt enten i for liten dose eller for sent resultere i at pasienten våkner opp med uakseptabel alvorlig smerte. I tillegg har det blitt vist at dårlig kontrollert smerte etter buk- eller brystkassekirurgi hemmer ventilatoriske bevegelser av brystveggen, bukveggen og mellomgulvet (P.R. Bromage, Textbook ofPain, P.D. Wall, et al. (Eds.): Churchill Livingstone, 1989, pp 744-753), noe som resulterer i lungeatelektase.

Tilstedeværelse av opiatreseptorer i ryggmargen ble oppdaget i 1970-årene. Etter de første kliniske effektivitetsrapporter i 1979 (M. Behar et al., Lancet 1:527-529,1979) har epidural tilførsel av opiater blitt meget populært for kontroll av postoperativ smerte (T.l. lonescu et al. Act. Anaesth. Belg. 40:65-77,1989; C. Jayr et al., Anesthesiology 78:666-676,1993; S. Lurie, et al., European Journal of Obstetrics and Gynecology and Reproductive Biology 49:147-153,1993). Epidurale opiater har som fordel at man oppnår god lokal smerteeffekt på ryggmargsnivå uten tap av muskelbevegelse eller blodårekontroll eller senket bevissthetsnivå.

Injiserbare opiater blir benyttet i utstrakt grad epiduralt i postoperative og postpartum situasjoner. Smerte etter operasjoner og fødsel varer vanligvis flere dager, men injiserbare opiater har en relativ kortvarig effekt (W.G. Brose et al., Pain 45:11-15,1991; R.H. Drost et al., Arzneim- Forsch/ Drug Res. 38:1632-1634, 1988; G.K. Gourlay et al., Pain 31-297-305,1987). Således er det nødvendig enten med kontinuerlig infusjon eller med gjentatte injeksjoner for å vedlikeholde en adekvat smertekontroll (J.W. Kwan, Am. J. Hosp. Pharm. 47 (Suppl 1):S18-23, 1990; J.S. Anulty, International Anesthesiology Clinics 28:17-24,1990; R.S. Sinatra, The Yale Journal of Biology and Medicine 64:351 -374,1991. Kontinuerlig infusjon eller gjentatte injeksjoner medfører videre behov for å plassere kateter-systemer med eller uten tilkoplede perfusjonspumper, noe som forbruker dyrebar lege- og sykepleiertid for å passes på og vedlikeholdes. Videre kan gjentatte bolusinjeksjoner eller kontinuerlig infusjoner resultere i respiratorisk depresjon.

Sen respiratorisk depresjon og episoder med respirasjonsstans var bivirkninger man var mest bekymret for i tidlige studier (P.R. Bromage, Anesthesia andAnalgesia 60:461-463,1981, E.M. Camporesi, et al. Anesthesia and Analgesia 62:633-640,1983; T.L. Ykash, Pain 11-293-346,1981). En nylig prospektiv ikke-randomisert studie på effekt av epidural morfin utført på 1085 pasienter som hadde gjennomgått brystkasse, bukhule eller ortopedisk kirurgiske behandlinger beregnet frekvensen av «respiratorisk depresjon» etter epidural morfin å være 0,9% (R. Stenseth et al. Acta Anaesthesiol. Scand. 29:148-156, 1985). Til sammenligning var insidensen av «livstruende respiratorisk depresjon»

i 860 pasienter som hadde fått systemisk morfin (PO, IV, IM, SC) 0,9% (R.R. Miller et al., Drug Effects in Hospitalized Patients. John Wiley et Sons, New York, 1976). Prospektive randomiserte studier som sammenlignet epiduralt opiat mot systemiske opiater (IM eller IV) i høyrisk pasienter har vist at postoperativ smertekontroll med epiduralt opiat resulterer i bedre analgesi med senket insidens av postoperative komplikasjoner (N. Rawal et al., Anesth. Analg. 63:583-592,1984; MP. Yeager, et al., Anesth. 60-729-736,1987).

Den langvarige frisetting av ulike terapeutiske midler etter inkorporering inn

i liposomer, som multivesikulære liposomer, har blitt godt dokumentert både in vitro og i dyr ved intratekale, subkutane og intraperitoneale tilførselsveier, samt også i humane pasienter ved intratekal innførselsvei (S. Kim et al., J. Clin. Oncol. 11:2186-2193, 1993; V. Russack et al., Ann Neurol. 34:108-112,1993; og M.C. Chamberlain et al., Arch. Neurol. 50:261-264,1993). Imidlertid har vedvarende frisetting av epiduralt tilførte forbindelser foreløpig vært ukjent i faget.

Derfor er det et behov for nyere og bedre metoder for å tilføre opiater og andre terapeutiske forbindelser epiduralt som en enkelt dose for å oppnå en vedvarende frisettingshastighet med terapeutisk effektive nivåer. Den foreliggende oppfinnelse beskriver begrensningene av tidligere metoder ved å frembringe en vedvarende frisettingsformulering av et terapeutisk middel slik som et opiat som resulterer i maksimal analgesi umiddelbart etter en enkel epidural dose, og gir gradvis synkende analgesi over de neste par dager.

BESKRIVELSE AV FIGURENE

Figur 1 er en serie av fire kurver som avleser den analgetiske effekt hos rotter som funksjon av tid etter en enkel epidural dose av liposominnkapslet morfinsulfat (DTC401) (åpne sirkler) eller fritt morfinsulfat (fylte sirkler) i doser (fra topp-panel til bunn-panel) på 10, 50,175 eller 250 ug. Analgesi-intensiteten blir uttrykt som «prosent av maksimalt mulig analgesi (%MPA)». Hvert datapunkt representerer gjennomsnitt og standard feil av gjennomsnitt (SEM) fra 5 eller 6 dyr. Figur 2 er en grafisk fremstilling av doseresponskurvene for maksimal analgesi, målt i rotter etter en enkel epidural dose av DTC401 (åpne sirkler), fritt morfinsulfat (fylte sirkler) eller etter en enkel subkutan dose av fritt morfinsulfat (fylte firkanter). Den gjennomsnittlige topp %MPA ±SEM ble fremskaffet fra 5 eller 6 dyr. Figur 3 er en grafisk fremstilling som sammenligner den totalt analgetiske effekt hos rotter [målt som arealer under analgesi tidskurvene (AUC)] for henholdsvis enkeltdoser av epiduralt DTC401 (åpne sirkler) eller fritt morfinsulfat (fylte sirkler). Hvert datapunkt representerer gjennomsnitt og standard feil av gjennomsnitt (SEM) fra 5 eller 6 dyr. Figur 4 er en serie på fem grafiske fremstillinger som sammenligner prosent oksygenmetning av hemoglobin (Sp02) hos rotter som funksjon av tid etter en enkel epidural dose (fra topp-panel til bunn-panel) på 10, 50,175,1000 eller 2000 ug av epiduralt DTC401 (åpne sirkler) eller fritt morfinsulfat (fylte sirkler). Hvert datapunkt representerer gjennomsnitt og standard feil av gjennomsnitt (SEM) fra 5 dyr unntatt for 50 ug dosegruppen hvor n=3. Figur 5 er en grafisk fremstilling som viser doseresponskurve av maksimal respiratorisk depresjon hos rotter etter en enkel epidural dose av DTC401 (åpne sirkler) eller fritt morfinsulfat (fylte sirkler). Den laveste Sp02 som ble oppnådd ble

plottet mot epidural morfindose. Hvert datapunkt representerer gjennomsnitt og standard feil av gjennomsnitt (SEM) fra 5 dyr unntatt for 50 ug dosen der n=3.

Figur 6 viser to grafiske fremstillinger som sammenligner farmakokinetikken i cerebrospinalvæske (toppfigur) og serum (bunnfigur) hos rotter etter 250 ug epidural tilførsel av DTC401 (åpne sirkler) eller fritt morfinsulfat (fylte sirkler). Hvert datapunkt representerer gjennomsnitt og standard feil av gjennomsnitt (SEM) fra 3 eller 4 dyr.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Epidural tilførsel av en terapeutisk forbindelse i et medikament-leveringssystem ga overraskende større vedvarende frisetting og varighet av terapeutisk virkning sammenlignet med bruk av en fri terapeutisk forbindelse.

Som konsekvens gir et av oppfinnelsens aspekter en anvendelse av en analgetisk forbindelse for fremstilling av et forlenget frigjøringshastighet multivesikulært liposomalt medikament-leveringssystem omfattende analgetisk forbindelse ved at den administreres epiduralt i en enkelt dose til en virveldyrpasient i behov derav for behandling av post-kirurgisk eller post-partum smerte.

Fortrinnsvis er virveldyret et pattedyr slik som et menneske.

Oppfinnelsen fremviser evnen til å tillate vedvarende frigjøring av ulike terapeutiske forbindelser, som i foretrukne utførelser inkluderer opiater eller opiat-antagonister, noe som tillater modulering av analgesi. Alternative utførelser tillater levering av slike terapeutiske forbindelser som neurotrope faktorer.

Videre forenkles bruk av en vedvarende frisettingsformulering og reduserer den totale kostnad av epidural analgesi ved at man eliminerer behovet for kontinuerlig infusjon, multiple bolusinjeksjoner, eller plassering av katetere, og også at man senker sannsynlighet for infeksjon. Til og med i nærvær av epidural katetere er redusert injeksjonsfrekvens en fordel.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse presenterer et lipidbasert langsomt frisettende medikament-leveringssystem for å levere epiduralt en terapeutisk forbindelse med epidural effektivitet, slik som et opiat. Ved bruk av epidural tilførsel vil forbindelsene bli frigjort til sentralnervesystemet og cerebrospinalvæsken uten at hjernehinnen blir punktert og med en langvarig frisettingshastighet.

Begrepet «vedvarende frisetting» betyr at den terapeutiske forbindelse, når den blir tilført som en bolusdose innkapslet i den lipidbaserte formulering, blir frisatt over en lengre periode sammenlignet med epidural tilførsel av det samme medikament i fri form som en bolusinjeksjon. Det betyr ikke nødvendigvis at konsentrasjonen av den terapeutiske forbindelse forblir konstant i en vedvarende tidsperiode. Generelt vil pasienten etter kirurgi eller etter fødsel oppleve en synkende smertemengde ettersom dagene går. Pasientens behov for analgesi synker derfor også ettersom tiden går. Ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen med epidural medikamentlevering kan en terapeutisk effektmengde av den terapeutisk forbindelse bli vedlikeholdt i cerebrospinalvæsken og/eller serum i løpet av en periode på flere dager, fortrinnsvis fra omtrent 2 til omtrent 7 dager.

Begrepet «terapeutisk forbindelse» som brukt her betyr en kjemisk forbindelse som kan brukes for å modulere biologiske prosesser for å fremkalle en ønsket effekt i modulering eller behandling av en uønsket eksisterende situasjon i et levende vesen. Begrepet terapeutisk forbindelse inkluderer kjemiske ikke-proteinlignende medikamenter, slik som antibiotika og analgesika, samt også proteinlignende medikamenter, slik som cytokiner, interferoner, vekstfaktorer og lignende.

Medikament-leveringssystemet er vel kjent i faget. Eksempler på vedvarende frisettingsformuleringer er syntetiske eller naturlige polymerer i form av makromolekylære komplekser, nanokapsler, mikrokuler eller kuler, og lipidbaserte systemer inkluderende olje-i-vann emulsjoner, miceller, blandede miceller, syntetiske membranervesikler og gjenlukkede erytrocytter. Disse systemer er kjent kollektivt som dispersjonssystemer. Dispersjonssystemer er to-fase systemer der en fase er fordelt som partikler eller dråper i en andre fase. Vanligvis er partiklene som omfatter systemet omtrent 20 nm - 50 um i diameter. Størrelsen på partiklene tillater dem å bli suspendert i en farmasøytisk løsning og introdusert i det epidurale rommet ved hjelp av en nål eller kateter og en sprøyte.

Materialer brukt i preparasjon av dispersjonssystemer er typisk ikke-toksiske og biodegraderbare. For eksempel kan kollagen, albumin, etylcellulose, kasein, gelatin, lecitin, fosfolipider og soyaolje bli benyttet på denne måten. Polymere dispersjonssystemer kan prepareres ved en prosess som er lignende koaservering eller mikroinnkapsling. Dersom ønsket kan dispersjonssystemets tetthet modifiseres ved at man endrer den spesifikke egenvekt for å lage dispersjonen hyperbar eller hypobar. For eksempel kan dispersjonsmaterialet bli gjort mere hyperbart ved tilførsel av ioheksol, iodiksanol, metrizamid, sukrose, trehalose, glukose eller andre biokompatible molekyler med høy spesifikk egenvekt.

En type av dispersjonssystem består av en dispersjon av det terapeutiske middel i en polymer matriks. Det terapeutiske middelet blir frigjort som den polymere matriks, og nedbrytes eller biodegraderes til løselige produkter som skilles ut fra kroppen. En rekke klasser av syntetiske polymerer, deriblant polyestere (Pitt, et al, i Controlled Release ofBioactive Materials, R. Baker, Ed., Academic Press, New York, 1980); polyamider (Sidman, et al, Journal of Membrane Science, 7:227,1979); polyuretaner (Master, et al., Journal of Polymer Science, Polymer Symposium, 66:259,1979); polyortoestere (Heller, et al, Polymer Engineering Science, 21:727,1981); og polyanhydrider (Leong, et al, Biomaterials, 7:364,1986) har blitt studert med henblikk på dette formål. Betydelig forskning har blitt gjort på polyesterene av PLA og PLA/PGA. Dette er uten tvil en konsekvens av vurderinger om sikkerhet og enkelthet. Disse polymerer er lett tilgjengelig, siden de har blitt benyttet som biodegraderbare kirurgiske suturer, og de dekomponerer til ikke-toksisk melke- og glykolsyrer (se U.S. 4.578.384; U.S. 4.785.973; inkorporert som referanse).

Faste polymere dispersjonssystemer kan syntetiseres ved bruk av slike polymeriseringsmetoder som bulk-polymerisering, interfase-polymerisering, polymerisering i løsning og ringåpnings-polymerisering (Odian, G., Principles of Polymerication, 2. utgave, John Wiley et Sons, New York, 1981). Ved bruk av enhver av disse metoder får man en rekke ulike syntetiske polymerer med en rekke ulike mekaniske, kjemiske og biodegraderbare egenskaper; forskjellene i egenskaper og karakteristika blir kontrollert ved å variere reaksjonsparametere som temperatur, reaktante konsentrasjoner, type løsningsmiddel og reaksjonstid. Dersom det er ønsket kan det faste dispersjonssystem bli produsert i begynnelsen som en større mengde som deretter knuses, eller prosessert på annen måte til partikler som er tilstrekkelig små for å vedlikeholde dispersjon i den adekvate fysiologiske buffer (se for eksempel U.S. 4.452.025; U.S. 4.389.330; U.S. 4.696.258; inkorporert som referanse).

Dersom det er ønsket kan en terapeutisk forbindelse inkorporeres i en ikke-fordelt struktur som blir implantert epiduralt ved kirurgiske eller mekaniske teknikker. En ikke-dispergert struktur er en som har en definert ytre form, som en plate, sylinder eller kule. Mekanismen for frisetting av terapeutisk middel fra biodegraderbare plater, sylindere og kuler har blitt beskrevet av Hopfenberg (i Controlled Release Polymeric Formulations, pp 26-32, Paul, D.R. og Harris, F.W. red., American Chemical Society, Washington, D.C., 1976). En enkel ligning som beskriver additiv frisetting fra disse systemer der frisetting blir kontrollert hovedsakelig av matriksdegradering er;

der n=3 for en kule, n=2 for en sylinder og n=1 for en plate. Symbolet a representerer radius av en kule eller sylinder eller halvtykkelsen av en plate. Mt og M. er massene av medikament som frigjøres henholdsvis ved tidspunktet t og ved uendelig tid.

Eksempler på lipidbaserte medikament-leveringssystemer er multivesikulære liposomer (MVL), multilamellære liposomer (også kjent som multilamellære vesikler eller «MLV»), unilamellære liposomer, som inkluderer små unilamellære liposomer (også kjent som unilamillære vesikler eller «SUV») og store unilamellære liposomer (også kjent som store unilamellære vesikler eller «LUV»), alle bli benyttet så lenge som en vedvarende frisettingshastighet av det innkapslede terapeutiske middel kan bli etablert. Den foreliggende oppfinnelse vedrører et multivesikulært liposomt medikamentleveringssystem. Metoden for å lage kontrollerte frisettings multivesikulære liposom medikamentleveringssystemer er beskrevet i helhet i US patentsøknad ser.nr. 08/352.342, innlevert 7. desember 1994 og 08/393.724 innlevert 23. februar 1995 og i PCT-søknad ser.nr. US94/12957 og US94/04490, hvorav alle blir inkludert her som referanser i sin helhet.

Sammensetningen av den syntetiske membranvesikkel vil vanligvis være en kombinasjon av fosfolipider, vanligvis i kombinasjon med steroider, spesielt kolesterol. Andre fosfolipider eller andre lipider kan også benyttes.

Eksempler på lipider som hensiktsmessig syntetisk membranvesikkel-produksjon inkluderer fosfatidylglyseroler, fosfatidylkoliner, fosfatidylseriner, fosfatidyletanolaminer, sfingolipider, cerebrosider og gangliosider. Illustrerende fosfolipider inkluderer eggfosfatidylkolin, dipalmitoylfosfatidylkolin, distearoylfosfat-idylkolin, dioleoylfosfatidylkolin, dipalmitoylfosfatidylglyserol og dioleoylfosfatidyl-glyserol.

Når man preparerer vesikler som inneholder et terapeutisk middel bør slike variabler som effektiviteten av medikament innkapsling, medikamentets stabilitet, homogenitet og størrelse av den resulterende populasjon av vesikler, medikament-til-lipid ratio, permeabilitet, ustabilitet i preparatet og farmasøytisk akseptabilitet av formuleringen bli vurdert (Szoka, et al., Annual Reviews of Biophysics and Bioengineering, 9:467,1980; Deamer, et al., i Liposomes, Marcel Dekker, New York, 1983, 27; Hope, et al., Chem. Phys. Lipids, 40:89,1986).

Bruk av lipidbaserte formuleringer av opiater har blitt studert av andre med begrenset suksess og ingen har blitt studert via den epidurale utvei. For eksempel har preparering og in vitro aktivitet av opiater innkapslet i liposomer blitt studert (F. Reig, et al., J. Microencapsulation 6:277-283,1989) uten noen epidural studie. I tillegg har smertedemping og bivirkningen av alfentanil innkapslet i en liposomformulering og introdusert via spinal tilførsel hos rotter blitt studert (M.S. Wallace et al., Anesth. Analg. 79:778-786,1994; CM. Bernards et al., Anesthesiology 77:529-535,1992). Imidlertid var hverken farmakokinetikken eller farmakodynamikken til disse forbindelsene tilstrekkelig forskjellige fra de som standard opiater viser til å begrunne deres bruk i klinisk praksis. Disse studier analyserte ikke vedvarende frisetting formuleringer av opiater som ble gitt via epidural vei.

Det lipidbaserte medikament-leveringssystem som inkorporerer den terapeutiske forbindelse kan leveres som en enkel dose, for eksempel via et epiduralt kateter. I den foretrukne utførelse blir imidlertid det lipidbaserte medikament- leveringssystem injisert som enkelt dose inn i det epidurale rom som omgir ryggmargen ved hjelp av en tynn nål slik at man unngår å plassere et kateter. Fortrinnsvis blir en nål med 18 til 25 gaugs benyttet.

En representativ liste av de terapeutiske forbindelser som er hensiktsmessig for epidural levering inkluderer opiatene morfin, hydromorfon, kodein, hydrokodon, levorfanol, oksykodon, oksymorfon, diacetylmorfin, buprenorfin, albupin, butorfanol, pentazocin, metadon, fentanyl, sufentanyl og alfentanyl. I tillegg kan opiat antagonister, slik som naloxon og naltrexon bli tilført epiduralt ved å bruke oppfinnelsens metode for å reversere eller motvirke opiateffekter.

Peptider og peptidomimetika som binder til en eller flere neuroreseptorer slik som deltaopiod-, muopioid-, kappaopioid- og epsilonopioidreseptorer ansees å være opiater og kan tilføres for terapeutiske virkninger ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte. Slike forbindelser inkluderer enkefaliner, endorfiner, kasomorfin, kyotorfin og deres biologisk aktive fragmenter. Som brukt her betyr begrepet «biologisk aktivt fragment» enhver del av en terapeutisk forbindelse som i stor grad bevarer den biologiske aktivitet til det komplette terapeutiske molekyl. En fagperson vil vite, eller kan enkelt bestemme om et fragment i hovedsak bevarer den biologiske aktivitet til det hele molekyl.

I tillegg til opiater kan en rekke forbindelser som har terapeutisk effekt når de blir tilført epiduralt med en vedvarende frisettingshastighet også bli benyttet i praksis basert på oppfinnelsens fremgangsmåte. Disse forbindelser inkluderer neurotrope faktorer, slik som insulinlignende vekstfaktor, ciliær neurotropfaktor og nervevekstfaktorer; neurotransmittere og deres antagonister, slik som dopamin, adrenalin, noradrenalin og gamma-aminosmørsyre; lokal anestetika slik som tetrakain, lidokain, bupivakain og mepivakain; substans P og relaterte peptider; og alfa-2-reseptoragonister slik som klonidin og deksmedetomidin. Videre kan samtidig tilførsel av lokal anestetika slik som lidokain, bupirakain og tetrakain øke effektiviteten til epidurale opiater.

I den foreliggende oppfinnelse blir det vist at et lipidbasert medikament-leveringssystem som inkorporerer et opiat, slik som morfinsulfat, har minimal tendens til å hemme respirasjon, målt som prosent nedgang i hemoglobin oksygenmetning (Sp02) fra maksimal blodoksygenmetning eller basal verdi før tilførsel av medikamentet, sammenlignet med epidural tilførsel av det frie medikament. En fagperson vil forstå at blodoksygeninnhold enkelt kan måles ved kommersielle tilgjengelige apparater slik som et pulsoksymeter.

Det ble også vist at en enkel dose av vedvarende frisettingsopiat formulert i en multivesikulær liposomblanding og tilført epiduralt resulterer i en forlenget smertelindringseffekt, med høyeste konsentrasjon av det terapeutiske medikament i cerebrospinalvæsken fra sisternen oppnådd innen 60 minutter etter en enkel epidural dose og deretter gradvis fallende i løpet av de neste par dager, for eksempel opptil åtte dager. Selv om maksimal cerebrospinalvæskekonsentrasjon ble senket sammenlignet med det som fulgte epidural tilførsel av fritt morfinsulfat var den totale analgesi som ble fremskaffet (vist, for eksempel som arealet under kurven (AUC) i fig. 1, 3 og tabell 1) øket mange ganger sammenlignet med epiduralt levert fritt morfinsulfat. For eksempel var det i rotter 17- og 3,1-gangs reduksjoner i maksimalt serum og cerebrospinalvæske morfinkonsentrasjoner, men cerebrospinalvæske AUC var øket 2,8 ganger etter epidural tilførsel av 250 ug morfinsulfat innkapslet i multivesikulære liposomer (DTC401) sammenlignet med en identisk dose med ikke-innkapslet morfinsulfat.

Siden maksimal serum og cerebrospinalvæskekonsentrasjon av morfin var redusert var det ingen respirasjonshemning forbundet med den kontrollerte frisetting av epiduralt tilført morfin; mens epiduralt tilført fritt morfin ga respiratorisk hemning ved høye doser.

De viktigste fortrinn ved den foreliggende oppfinnelse er tre. For det første gir metoden med epidural tilførsel av en enkelt dose av en forbindelse som blir frisatt vedvarende fordelen at pasienten blir utsatt for en redusert risiko av dose-relaterte uønskede virkninger, slik som respiratorisk depresjon som normalt er assosiert med en bolusinjeksjon epiduralt eller med infusjoner av en terapeutisk forbindelse. For det andre gir tilførsel av den terapeutiske forbindelse epiduralt istedenfor direkte inn i cerebrospinalvæsken den fordel at den terapeutiske forbindelse ikke spres over hele hjernen og ryggmargen, og at en terapeutisk effektiv dose av den terapeutiske forbindelse blir lokalt frisatt inn i epiduralrommet i løpet av en utstrakt tidsperiode, for eksempel opptil åtte dager. Og til slutt blir vedvarende smertefrihet oppnådd uten multiple injeksjoner eller kontinuerlig infusjoner.

En fagperson vil forstå at tidsrommet der en terapeutisk frisettingshastighet blir vedlikeholdt i den praktiske utførelse av denne oppfinnelse vil variere avhengig av sykdomstilstanden som skal behandles, de karakteristiske egenskaper ved den terapeutiske forbindelse og medikament-leveringssystemet som gir vedvarende frisetting, samt den totale mengde av forbindelse som blir innkapslet og tilført pasienten.

Begrepet «terapeutisk effektivt» som det relaterer til oppfinnelsens blandinger betyr at den terapeutiske forbindelse blir frigjort fra medikament-leveringssystemet i en konsentrasjon som er tilstrekkelig til å oppnå en spesiell medisinsk effekt som er ønsket av det terapeutiske middel. For eksempel er, dersom den terapeutiske forbindelse er et opiat, den ønskede medisinske effekt analgesi uten respiratorisk depresjon. Eksakte doser vil variere avhengig av slike faktorer som den spesifikke terapeutiske forbindelse og den ønskede medisinske effekt, samt også pasientfaktorer slik som alder, kjønn, generell helsetilstand og lignende. De med øvelse i faget kan enkelt ta hensyn til disse faktorer og benytte dem for å etablere effektive terapeutiske konsentrasjoner uten å måtte bruke unødvendig eksperimentering.

For eksempel inkluderer doseområdet som er passende for epidural tilførsel av morfinsulfat til et menneske fra 1 mg til 60 mg. Mere potente forbindelser kan kreve doser så lave som 0,01 mg og mindre potente forbindelser kan kreve 5000 mg. Selv om doser som er utenfor det nevnte doseområdet kan bli gitt inkluderer dette området dosenivåene for praktisk talt alle de terapeutiske substanser som forutsettes å benyttes via epidural tilførsel.

Tidligere publiserte metoder for epidural plassering hos rotter inkluderer å borre et hull gjennom et lumbalt virvelben og å dytte et kateter 1 cm opp i det epidurale rom. Den foreliggende oppfinnelse tillater plassering av et kateter ovenfra (dvs fra halsregionen) uten traume involvert i en kirurgisk prosedyre. Katetertippen kan også bli plassert på ethvert sted langs hele ryggraden istedenfor å være begrenset til lumbalregionen som beskrevet i tidligere utførelser. Fremgangsmåten med å plassere kateter ovenfor kan også benyttes i dyr utenom rotter, slik som kaniner, hunder og mennesker.

De følgende eksempler illustrerer måten hvorved oppfinnelsen kan bli praktisert.

EKSEMPEL 1

A. Preparering av multivesikulære liposomer som innkapsler morfinsulfat

(DTC401) i nærvær av et hydroklorid.

Trinn 1) I et rent en-drams glassrør (1,3 cm indre diamter x 4,5 cm høyde) ble 1 ml kloroform (Spectrum Corp., Gardena, CA) løsning plassert som inneholdt 9,3 umol dioleoyllecitin (Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL), 2,1 umol dipalmitoylfosfatidylglyserol (Avanti Polar Lipids), 15 umol kolesterol (Avanti Polar Lipids) og 1,8 umol triolein (Sigma). Denne løsning blir omtalt som lipidkomponenten.

Trinn 2) En ml av en vandig løsning inneholdende 20 mg/ml morfinsulfat (Sigma Chemical Co., St. Lous, MO) og 0,1 N saltsyre ble tilsatt det beskrevne en-drams glassrør som inneholdt lipidkomponenten.

Trinn 3) For å lage vann-i-olje emulsjonen ble glassrøret som inneholdt blandingen fra «trinn 2» forseglet og horisontalt bundet til hodet av en vortex blander (katalog nr. S8223-1, American Scientific Products, McGaw Park, IL.) og ristet i maksimal hastighet i 6 minutter.

Trinn 4) For å suspendere kloroformkulene i vann ble vann-i-olje emulsjonen fra «trinn 3» delt i like volumer og raskt presset ut gjennom en Pasteur pipette med tynn spiss en-drams glassrør (1,3 cm indre diameter x 4,5 cm høyde), hvert inneholdt 2,5 ml vann, glukose (32 mg/ml) og fri lysinbase (40 mM) (Sigma). Hvert rør ble deretter forseglet, festet til hodet av den samme vortex risteren som benyttet i «trinn 3» og ristet i 3 sekunder ved maksimal hastighet for å danne kloroformkuler.

Trinn 5) For å produsere de multivesikulære liposomer ble kloroform-suspensjonene som ble produsert i rørene i «trinn 4» helt ned i bunnen av en 250 ml Erlenmeyer-kolbe som inneholdt 5 ml vann, glukose (32 mg/ml) og fri lysinbase (40 mM). Kolben ble plassert i et rystevannbad ved 37°C og en strøm av nitrogengass ble blåst gjennom kolben (7 l/minutt) for å gi en langsom fordamping av klorofom i løpet av 10-15 minutter. Liposomene ble deretter isolert ved sentrifugering med 600 x g i 5 minutter, og vasket tre ganger i 0,9% NaCI-løsning.

B. Preparering av formuleringer

Før epidural injeksjon ble preparater av DTC401 og en kontroll bestående av ikke-innkapslet («fritt») morfinsulfat justert slik at 50 ul inneholdt doser på 10, 50,175, 250 eller 1000 ug. I tillegg ble en preparasjon av MVL som inneholdt en dose på 2000 ug morfinsulfat, til bruk i en studie av respirasjonsdepresjon, formulert i 75 ul volum til injeksjon. Konsentrasjonen av morfin i ulike liposom-formuleringer ble bestemt ved å løse opp 50 ul av hver preparasjon i 1 ml isopropylalkohol, etterfulgt av fortynning i vann. Morfinkonsentrasjonen ble analysert med HPLC ved hjelp av en publisert metode (S.P. Joel et al., Journal of Chromatography 430:394-399,1988). En blank multivesikulær liposomblanding ble laget ved å tilsette glukose istedenfor morfinsulfat for en placebokontroll.

EKSEMPEL 2

A. Preparering av dyr

Seks- til åtte-ukers gamle Sprague-Dawley hannrotter som veide 205-254 g (Harlan Sprague-Dawley, San Diego, CA) ble oppbevart 1 eller 2 pr bur i en temperaturkontrollert omgivelse med alternerende 12-timers lys- og mørkesyklus og fikk ubegrenset tilgang til for og vann. Før hver analyse ble dyrene habituert til omgivelsene. Hvert dyr ble bare studert en gang. Alle dyr ble oppstallet og behandlet i overensstemmelse med retningslinjene fra the Committee on Care and Use of Laboratory Animals of the Institute of Laboratory Animal Resources, National Research Council.

B. Epidural kateterisering

Kaudal epidural kateterisering hos rotter ble utført som følger: Halotan-anestesi ble indusert og dyrene ble plassert i en stereotaktisk liggestilling 7 cm i høyde. Hodet ble bøyd mens man passet på at dyret vedlikeholdt normal respirasjon. En kortvinklet 19-gauge nål ble ført inn i en vinkel på omtrent 170° med ryggraden like kaudalt for bakhodekammen i midtlinjen med nålåpningen pekende nedover. Nålen ble ført nedover mot C1 virvelen til nålespissen berørte den bakre virveltipp eller bakre C1 lamina. Nålspissen ble ført forsiktig til den ventrale kant av den bakre lamina. På dette punkt kunne man følge en lett ettergivende bevegelse og nålen ble ført 1-2 mm videre. Man var nøye med ikke å la nålen penetrere hjernehinnen. Uønsket skade av hjernehinnen kan bestemmes ved å observere en strøm av cerebrospinalvæske (CSF) gjennom nålen eller gjennom kateteret som plasseres etterpå. Et polyetylen kateter (PE-10; lengde: 12 cm, indre diameter: 0,28 mm; volum 7,4 ul (Becton Dickinson, Sparks, MD) ble tredd gjennom nålen inn i det dorsale epidurale rom. Kateteret ble langsomt dyttet fremover gjennom nålen til nivå omtrent ved L 1, 8 cm fra C1. Den eksponerte del av kateteret ble ført frem subkutant i tunnel under skalpen og fiksert med en pengepungs 3-0 silkesutur. Til slutt ble kateteret vasket gjennom et 10 ul av normalt saltvann og lukket igjen med rustfri stålwire. Prosedyren fra påbegynnelsen av anestesi til suturene varte omtrent 10-15 minutter. Dyrene fikk komme til seg selv, og ble observert i 60 minutter. Bare de dyrene som viste en total helbredelse fra prosedyren ble benyttet i de følgende studier.

C. Smertedempning

Kontrollverdier av smerteopplevelse etter plassering av det epidurale kateter ble bestemt ved å eksponere dyrene til en standard varmeplate (52,5 0,5°C) analyse som beskrevet i M.S. Wallace et al., ( Anesth. Analg. 79-778-786, 1994). Latenstid for respons til smerteopplevelse (i sekunder) ble målt fra tiden da dyrene ble plassert på varmeplaten til det tidspunkt når det enten slikket på bakpoten eller hoppet. Respons latensverdi før behandling (basal) ble definert som 0% av den maksimalt mulige analgesi (MPA) i hvert eksperimentelt dyr. Hvert dyr fikk deretter injisert epiduralt 50 ul enten DTC401 som inneholdt doser av epiduralt morfin som strakte seg fra 10 ug til 250 ug, ikke-innkapslet morfinsulfatløsning, eller kontroll MVL-blank. Den smertedempende effekt av subkutant tilført morfinsulfat ble også bestemt i et doseområde på 250 ug til 1 mg. Etter epidural tilførsel av testløsningene via kateteret som var implantert som beskrevet over, ble epidural- kateteret vasket gjennom med 10 ul av 0,9% natriumklorid.

Dyrene ble deretter igjen analysert med varmeplatetest for å måle den smertedempende effekt på spesifikke tidspunkter: 0,5,1, 2, 3, 4, 6,12 og 24 timer etter tilførsel av ikke-innkapslet morfinsulfat og 0,5,1, 6 timer og 1,2,3,4, 5, 6, 7 og 8 dager etter tilførsel av både DTC401- og MVL-blank. Smertedempning ble bestemt i 5 eller 6 dyr som hadde fått samme dose og samme medikament. For å forhindre vevsskade til fotputene ble testen avsluttet etter 60 sekunder. Således ble 100% MPA definert som smertedempning som varte i 60 sekunder eller mere. Latensintervall på 10 ± 2 til 60 sekunder korresponderte til en MPA på 0% til 100%. Var følsomt for å demonstrere doseresponser i doseområdet som ble studert.

Effekt og respirasjonsdepresjonskurver ble plottet som en funksjon av tid etter hver dose som ble tilført. Varmeplateresponser ble kalkulert som prosent av den maksimum mulige analgesi (%MPA) som beskrevet i Wallace et al. ( supra) :

Alle arealer under kurvene ble kalkulert ved hjelp av den trapesoide regel til det siste datapunkt ved hjelp av RSTRIP computerprogrammet [Micromath, Salt Lake City, US].

En-veis analyse av varians (ANOVA) ble benyttet for separat å bestemme doseavhengighet for de ulike medikamentformuleringer og tilførselsrute, mens to-veis ANOVA ble benyttet for sammenligning mellom formuleringene med samme dose. Newman-Keuls testen ble utført på alle ANOVA-analysene for å bestemme statistisk signifikans, p< 0,05 ble ansett for å være statistisk signifikant for alle testene. Alle resultater blir fremvist som gjennomsnitt ± standard feil av gjennomsnittet (SEM).

Som vist av resultatene i figur 1 resulterte epidural tilførsel av DTC401 i en tilsvarende begynnelse av analgesi, men varigheten av analgesi var signifikant forlenget sammenlignet med epiduralt tilført fritt morfinsulfat. Epidural injeksjon av kontroll MLV-blank viste ingen demonstrerbar smertestillende effekt (data ikke vist). Maksimal analgetiske effekter av epidural DTC401 og epiduralt og subkutant morfinsulfat var doseavhengig, som vist i figur 2, med større maksimal analgesipotens av epidural fritt morfinsulfat enn av epiduralt DTC401, som igjen er betydelig større enn det oppnådd ved subkutant tilført fritt morfinsulfat (p < 0,05 for hver sammenligning.

Betydelig forlengelse av analgetiske effekter i dyr som fikk epiduralt DTC401 blir lett observert i figur 1, samt også av de store areal-under-kurve-verdiene (AUC) som sees for DTC401 i figur 3. Ved en dose på 250 ug, som ga maksimale effekter tett opptil 100% MPA for både DTC401 og fritt morfinsulfat var nedgangstid til 50% MPA 3,4 dager for DTC401 sammenlignet med 0,17 dager for morfinsulfat.

D. Respiratorisk depresjon

Respiratorisk depresjon ble kvantifisert ved hjelp av pulsoksymetri. Dyrene ble tatt ut fra burene, plassert i en polystyren rotteholder (Pias Labs, Lansing, Ml) og tillatt å akklimatisere seg i 5 minutter. Oksygenmetning ble bestemt basalt og etter en enkel epidural bolus av morfinsulfat eller DTC401 ved spesifikke tidspunkter ved at man plasserte en pulsoksymeterprobe på høyre bakpote (Ohmeta Medical Systems, modell 3740, Madison, Wl). Dosene av DTC401 og fritt morfinsulfat varierte fra 10 til 2000 ug. Pulsoksymetri ble utført på 5 til 6 dyr ved hvert datapunkt, unntatt 50 ug dosen der 3 dyr ble benyttet. Pulsoksymetriverdiene av prosent hemoglobin oksygenmetning (Sp02) ble vedvarende kontrollert i ekte tid. Maksimumsverdien oppnådd i løpet av 3 minutts analyseperioden ble definert som oksygenmetning.

Figur 4 viser tidskurven av prosent oksygenmetning av hemoglobin (Sp02) som målt ved hjelp av pulsoksymeter ved ulike doser av DTC401 og morfinsulfat. En doseavhengig økning i respiratorisk depresjon med økende dose av morfinsulfat ble sett som vist i figur 5; mens minimal respiratorisk depresjon ble produsert av de samme dosene av DTC401. På den andre side ble de maksimale fall i Sp02 observert innen en time etter epidural tilførsel av fritt morfinsulfat eller DTC401, og ingen forsinket respiratorisk depresjon ble sett med noen av formuleringene. Forskjellen mellom morfinsulfat og DTC401 på maksimal respiratorisk depresjon var statistisk signifikant (p<0,01).

E. Farmakokinetikk

De farmakokinetiske studier ble gjort ved å måle morfinkonsentrasjoner i perifert blod og i CSF ved passende tidspunkter etter en enkel 250 ug epidural dose av DTC401 eller fritt morfinsulfat. Prøvene ble tatt 0,5 eller 1 time eller 1,3, 5 eller 8 dager etter epidural tilførsel som beskrevet overfor av DTC401, og 0,5, 1,3, 6,12 og 24 timer etter epidural tilførsel av fritt morfinsulfat. En gruppe på 3 eller 4 dyr ble anestesert med halotan og CSF og blodprøver ble samlet via henholdsvis sisternetapping og hjertepunksjon. Dyrene ble deretter avlivet ved halotanoverdose. Serum ble separert fra blod ved sentrifugering og lagret sammen med CSF-prøver ved -80°C til videre analyse utført ved radioimmuno-analyse (RIA).

Morfinkonsentrasjoner i serum og CSF ble bestemt ved bruk at et kommersielt tilgjengelig RIA reagenssett som er meget spesifikt for morfin (Coat-A-Count™ Serum Morphine, Diagnostic Products Corp., Los Angeles, CA) etter produsentens veiledning. Alle målinger i duplikat.

Figur 6 viser konsentrasjonene av morfin i CSF i sisterne og i serum hos dyr injisert med 250 ug fritt morfinsulfat eller DTC401. Tabell 1 summerer de farmakokinetiske parametre. Maksimal CSF og serum morfinkonsentrasjoner etter epidural tilførsel av DTC401 var henholdsvis 32% og 5,9% av det som fulgte etter morfinsulfattilførsel. Den terminale CSF halvtid ((3) for DTC401 var 82 timer, sammenlignet med 2,6 timer for morfinsulfat. Areal under kurven (AUC) for CSF var øket 2,7 ganger for DTC401 sammenlignet med morfinsulfat, men plasma AUC var svært lik. Halveringstid ble kalkulert ved å tilpasse de farmakokinetiske kurver til en bieksponensiell funksjon. RSTRIP-programmet ble benyttet for å tilpasse kurvene ved hjelp av iterativ ikke-lineær regresjon.

EKSEMPEL 3

Preparasjon av DTC401 i stor skala

Trinn 1) 5 ml kloroformløsning som inneholdt 46,5 umol dioleoylfosfatidylkolin (Avanti Polar Lipids), 10,5 umol dipalmitoylfosfatidylglyserol (Avanti Polar Lipids), 75 umol kolesterol (Sigma Chemical Co.) og 9,0 umol triolein (Avanti Polar Lipids) ble et 50 ml sentrifugerør av rustfritt stål. Denne løsning representerer lipidkomponenten.

Trinn 2) Fem ml av en vandig løsning som inneholdt 20 mg/ml morfinsulfat-pentahydrat (Mallinckrodt Chemical Inc.) og 0,1 N saltsyre ble tilsatt det ovenfor beskrevne sentrifugerør av rustfritt stål som inneholdt lipidkomponenten.

Trinn 3) Blandingen fra trinn 2 ble omrørt med en stor TK-mikser (AutoHomoMixer, modell M, Tokushu Kika, Osaka, Japan) i en hastighet på 9000 omdreininger pr minutt (rpm) i 9 minutter for å lage vann-i-olje emulsjonen.

Trinn 4) 25 ml av løsning som inneholdt 4% glukose og 40 mM lysin i vann ble tilsatt vann-i-olje emulsjonen fra trinn 3) og deretter blandet ved en hastighet på 3500 rpm i 120 sekunder for å lage kloroformkulene suspendert i vann.

Trinn 5) For å produsere de multivesikulære liposomer ble suspensjonen av kloroformkuler i sentrifugerøret helt inn i bunnen av en 1000 ml Erlenmeyer-kolbe som inneholdt 25 ml 4 prosent glukose og 40 mM lysin i vann. Kolben ble holdt i 37°C i et rystevannbad, og en strøm med nitrogengass ble sendt gjennom flasken i en hastighet på 7 l/minutt for langsomt å fordampe kloroformen i løpet av 20 minutter. Liposomene ble deretter isolert ved en 4-gangs fortynning av suspensjonen med normal saltvann og sentrifugering av suspensjonen ved 600 x g i 5 minutter. Supernatanten ble dekantert og liposombunnfallet ble resuspendert i 50 ml normalt saltvann. Liposomene ble igjen isolert ved sentrifugering ved 600 x g i 5 minutter. Supernatanten ble igjen dekantert og bunnfallet ble resuspendert i normalt saltvann.

MS, morfinsulfat; Cmax, maksimum konsentrasjon; t1/2 a, intial halveringstid; t1/2 P, terminal halveringstid; AUC, areal under kurven.

Claims (15)

1. Anvendelse av en analgetisk forbindelse for fremstilling av et forlenget frigjøringshastighet multivesikulært liposomalt medikament-leveringssystem omfattende analgetisk forbindelse ved at den administreres epiduralt i en enkelt dose til en virveldyrpasient i behov derav for behandling av post-kirurgisk eller post-partum smerte.

2. Anvendelse ifølge krav 1 hvor den analgetiske forbindelsen er en opioid eller neurotrofisk faktor.

3. Anvendelse ifølge krav 2, hvor opioidet er et peptid eller petidomimetika, morfinsulfat, hydromorfon, kodein, hydrokodon, levorfanol, oksykodon, oksymorfon, diacetylmorfin, buprenorfin, nalbupin, butorfanol, pentazocin, metadon, fentanyl, sufentanyl og alfentanyl, en opiat antagonist eller er valgt fra gruppen bestående av enkefaliner, endorfiner, kasomorfin, kyotorfin og deres biologisk aktive fragmenter.

4. Anvendelse i følge krav 3, hvor opiat antagonisten er valgt fra gruppen bestående av naloxon og naltrexon.

5. Anvendelse i følge krav 2, hvor den neurotrofiske faktoren er valgt fra gruppen bestående av insulinlignende vekstfaktor, ciliær neurotrofisk faktor nervevekstfaktorer, epinefrin, norepinefrin, gamma-aminosmørsyre og neostigmin.

6. Anvendelse i følge et hvilket som helst av kravene 1 -5, hvor medikament-leveringssystemet introduseres via et epiduralt kateter.

7. Anvendelse i følge krav 6, hvor det epidurale kateter blir ført inn nedover fra cervicalregionen.

8. Anvendelse i følge et hvilket som helst av kravene 1-5, hvor medikament-leveringssystemet blir introdusert via en hypodermisk kanyle som er innført inn i epiduralrommet.

9. Anvendelse ifølge krav 1, hvor mengden av analgetisk forbindelse er fra 1 mg til 60 mg.

10. Anvendelse i følge krav 9, hvor den analgetiske forbindelsen er et opioid.

11. Anvendelse i følge krav 9, hvor opioidet er morfinsulfat, hydromorfon, kodein, hydrokodon, levorfanol, oksykodon, oksymorfon, diacetylmorfin, buprenorfin, nalbupin, butorfanol, pentazocin, metadon, fentanyl, sufentanyl og alfentanyl.

12. Anvendelse i følge et hvilket som helst av kravene 1-5 og 9, hvor pasienten er et pattedyr.

13. Anvendelse i følge krav 12, hvor pasienten er et menneske.

14. Anvendelse ifølge krav 1 hvor den analgetiske forbindelse er tetrakain, lidokain, bupivakain og mepivakain.

15. Anvendelse av en forbindelse for fremstilling av et forlenget frigjøringshastighet multivesikulært liposomalt medikament-leveringssystem omfattende forbindelse ved at den administreres epiduralt i en enkelt dose til en virveldyrpasient i behov derav for behandling av post-kirurgisk eller post-partum smerte hvor forbindelsen er valgt fra gruppen som omfatter tetrakain, lidokain, bupivakain og mepivakain.