PT107739A - Formulação compósita para tratamento de infecções e respectivo método de produção - Google Patents

Abstract

ESTA INVENÇÃO REFERE-SE À PREPARAÇÃO DE MICROPARTICULAS COMPÓSITAS DE COLESTEROL E OLIGO- OU POLI-OXAZOLINA COM ACTIVIDADE ANTIMICROBIANA (POX) ATRAVÉS DE UM PROCESSO DE ATOMIZAÇÃO ASSISTIDO POR DIÓXIDO DE CARBONO COMPRIMIDO PARA POTENCIAL ADMINISTRAÇÃO E LIBERTAÇÃO CONTROLADA NOS PULMÕES. DESCREVE PELA PRIMEIRA VEZ A INCORPORAÇÃO DE UM OLIGOMERO/POLIMERO DERIVADO DA OXAZOLINA COM ACTIVIDADE ANTIMICROBIANA DE LARGO ESPECTRO, BIOCOMPATIVEL E BIODEGRADÁVEL, NUMA FORMULAÇÃO DE PARTÍCULAS COMPÓSITAS PARA TERAPIA NO PULMÃO CONTENDO COLESTEROL, ENDÓGENO DO PULMÃO. ESTA FORMULAÇÃO RESULTOU INESPERADAMENTE NUM PÓ SEM PRATICAMENTE ELECTRICIDADE ESTÁTICA, O QUE ALIADO À SUA ENORME POTENCIALIDADE DE USO NO TRATAMENTO DE INFECÇÕES NO PULMÃO, FACILITA A RECOLHA DO PÓ DA INSTALAÇÃO, ACÇÃO GUE RESOLVE UM GRANDE PROBLEMA TÉCNICO DA ATOMIZAÇÃO, E DOSES EMITIDAS DAS CÁPSULAS DOS DPIS MUITO ELEVADAS COM AS CONSEGUENTES VANTAGENS A NIVEL DE APROVEITAMENTO DA FORMULAÇÃO NO USO TERAPÊUTICO.

Description

DESCRIÇÃO "Formulação compósita para tratamento de infecções e respectivo método de produção"

Dominio técnico da invenção:

Esta invenção refere-se à preparação de micropartícuias compósitas de um polímero ou oligómero antimicrobiano derivado de oxazolina e colesterol, um excipiente hidrofóbico e lipofílico endógeno no pulmão, para libertação controlada e tratamento de infecções pulmonares.

Antecedentes da invenção:

Nos últimos anos tem-se assistido a um aumento e proliferação de infecções respiratórias, nomeadamente doenças crónicas ou infecções causadas por microrganismos patogénicos resistentes a antibióticos. Daí a importância do desenvolvimento de novas formulações para prevenir, tratar ou reduzir de forma eficiente estas patologias. As formulações têm sido desenvolvidas na forma de partículas, micropartícuias, nanopartícuias ou agregados de nanopartícuias e englobam um ou mais agentes bioativos (com atividade antimicrobiana, p. ex.) e um excipiente ou mistura de excipientes. Podem ser administradas por inalação ou outras vias de administração tais como nasal, oral, injecção, ou uso tópico ou usadas para o desenvolvimento de vacinas. A administração via inalação através de um inalador de pós secos, ou DPI do inglês "dry powder inhaler", é muito apelativa não só porque o pulmão tem características que permitem quer terapia sistémica, com acesso à circulação sanguínea, quer uma actuação localizada no pulmão, evitando o estômago e metabolismo hepático. É uma via não invasiva que evita, por exemplo, o uso de agulhas que provocam desconforto aos doentes.

Os inaladores DPI são actuados por uma inspiração forçada pelo próprio paciente não requerendo o uso de gases propelantes. A eficiência da inalação é influenciada pelas características das partículas tais como o diâmetro aerodinâmico, distribuição de tamanhos médio e densidade das partículas. As partículas micronizadas secas para DPI são normalmente muito coesivas por isso são normalmente misturadas com excipientes de modo a melhorar o seu comportamento aerodinâmico. A acumulação de cargas electrostáticas nos pós e nos dispositivos de inalação resultam em eficiências reduzidas, dai ser muito importante a escolha dos materiais, quer dos dispositivos quer da composição dos pós [1] . A agregação das partículas de droga com as partículas de lactose, excipiente utilizado tipicamente em formulações para DPIs, leva a que, aproximadament e, pelo menos 20-25% da droga fique retida no inalador DPI [2].

Encontramos na literatura várias formulações de pós secos com propriedades antimicrobianas.

Adi et al. [3] desenvolveram uma combinação de manitol-ciprofloxacina em pó seco que promove a limpeza da mucosa no trato respiratório ao mesmo tempo que trata infecções crónicas locais em doenças como a obstrução pulmonar crónica e a fribrose cística.

Chan et al. [4] desenvolveram uma formulação de pó seco que contém três drogas antituberculose (TB) que pode ser usada para tratar TB resistente a uma droga. Uma dose de 300 mg atinge uma concentração no plasma superior à concentração minima inibitória contra Mycobacterium tuberculosis.

Algumas formulações de pós secos contendo antibióticos para inalação são comerciais (ColobreatheR da Forest Laboratories; TOBIR da Novartis) e outras encontram-se em fase de desenvolvimento (Aerovanc™ da Svara Pharmaceuticals).

Partículas transportadoras de micro e nanopolímeros são um novo conceito para a libertação controlada devido à sua prolongada retenção no pulmão. As propriedades físico-químicas (tamanho, forma, superfície e propriedades bioadesivas) são parâmetros-chave a considerar no desenvolvimento de formulações de modo a contornar os mecanismos de remoção pelo sistema imunitário no pulmão [5] . As estratégias recentes para a produção destas partículas incluem encapsulação através de precipitação com antisolvente e secagem por atomização (em inglês, "spray drying"). Os polímeros devem ser escolhidos com base em critérios como a biocompatibilidade e a biodegradabilidade. 0 poli(ácido láctico- co-ácido glicólico) (PLGA) é um dos polímeros mars usados devido à sua baixa toxicidade. Contudo, a baixa taxa de degradação (semanas a meses) pode levar a uma indesejável acumulação nos pulmões, particularmente se a dose recomendada for frequente [6].

No documento US 20110139152 AI divulgam-se [7] formulações em pó para inalação, compreendendo micropartícuias que contêm antibiótico e estearato de magnésio para o tratamento de infeções bacterianas endobronquiais associadas a doenças pulmonares.

Formulações lipídicas têm sido desenvolvidas para administração pulmonar. O colesterol é um potencial excipiente para terapias pulmonares já que é endógeno ao pulmão fazendo parte da composição do surfactante pulmonar [8]. O colesterol é utilizado tipicamente em emulsões, lipossomas etc, como surfactante. 0 documento US 20040178529 AI [9] descreve o processo e a instalação para produção de micro e nano partículas por atomização assistida por C02 supercritico (SAA). Este processo baseia-se na solubilização de C02 pressurizado, comprimido, líquido ou supercritico, na solução formada pelo sólido que se quer micronizar e o solvente liquido. O C02 é solubilizado até condições de quase equilíbrio seguindo-se a atomização da solução através de um nozzle até à pressão atmosférica, produzindo micron e sub-micron-partzculas que são secas dando oriqem a uma qama de diâmetros entre 0.02 e 10 microns.

Correia et al [10] sintetizaram em C02 supercritico oliqómeros biocompatíveis e biodegradáveis baseados em 2-oxazolina quaternizados com diferentes aminas. Oligo(2-alquil-2-oxazolina)s quaternizadas com N,N-dimetildodecilamina demonstraram ser agentes antimicrobianos eficientes, com rápida acção, em minutos, contra Staphylococcus aureus e Escherichia coir.

Descrição detalhada da invenção: A presente invenção descreve uma formulação compósita para potencial aplicação em terapias de libertação controlada no pulmão com actividade antimicrobiana, e respectivo método de produção através de atomização assistida por C02 supercritico, caracterizada pelo facto de ter na sua composição colesterol e um oligómero ou polímero derivado da oxazolina terminado com um qrupo antimicrobiano (POX), sendo que os pós obtidos não apresentam praticamente electricidade estática o que permite recolher facilmente o pó da instalação e obter elevadas doses emitidas das cápsulas (75-100%).

Estes sistemas de libertação controlada podem ser utilizados sob a forma de pó, comprimido, cápsula, spray, pomada, loção, creme, suspensão, entre outras. O modo de preparação do sistema de libertação controlada, por atomização em dióxido de carbono supercritico [9], é importante para o desenho das partículas com as caracteristicas desejadas, em que as diferentes afinidades do C02 para o colesterol e POX parecem ter um papel fundamental no seu rearranjo na partícula compósita. A formulação compósita tem como objectivo eliminar ou reduzir a propagação de infecções causadas por bactérias, fungos ou vírus, como doenças crónicas ou infecções pulmonares causadas por agentes patogénicos resistentes, podendo ser utilizada como terapêutica antimicrobiana, ou ainda como excipiente para outras drogas, princípios bioactivos, nano-partícuias, moléculas dendríticas, partículas conjugadas etc, moléculas estas que podem ser co-atomizadas e incorporadas durante o processo de formação da partícula ou impregnadas, adsorvidas ou ligadas posteriormente, por exemplo, para conferir maior selectividade ao alvo e libertação controlada, acção anti-inflamatória etc.

As partículas desenvolvidas têm uma morfologia com elevada área de superfície, que pode ser alargada com o aumento da percentagem de agente antimicrobiano na formulação, e permitem obter um perfil de libertação controlado ao longo de mais de 20 horas, tornando possível apenas uma toma diária.

As partículas da presente invenção incorporaram pela primeira vez POX em forma de sal quaternário de amónio, um agente antimicrobiano de largo espectro, de rápida acção, biocompativel e que não conduz ao desenvolvimento e aparecimento de espécies resistentes no trato pulmonar. A formulação é preferencialmente administrada pela via pulmonar, podendo também ser usadas outras vias tais como nasal, oral, injecção, ou uso tópico. A adição da POX na solução a atomizar resulta numa caracteristica dos pós não esperada, que pode resolver o problema actual dos pós secos para inalação que é a electricidade estática. Os pós são recolhidos muito facilmente da instalação e são emitidos praticamente na totalidade das cápsulas dos DPI durante as simulações de inalação. Portanto as formulações compósitas aqui descritas combinam várias características que as tornam potenciais candidatas a terapêuticas por inalação para o pulmão.

Descrição das figuras:

De seguida apresenta-se as figuras ilustrativas dos resultados obtidos no Exemplo 1, enquanto forma de realização preferencial da presente invenção. A figura 1 apresenta a percentagem de dose emitida de cápsulas de gelatina, tipicamente utilizadas em inaladores de pós secos (DPIs), após simulação de inalação, de acordo com a Farmacopeia Europeia, mostrando o aumento da percentagem de dose emitida com o aumento de proporção molar de POX na formulação. A maior percentagem de dose emitida da cápsula nos pós cuja formulação contém POXs é um efeito inesperado e está relacionado com a inesperada redução drástica da electricidade estática das formulações. Este efeito pode ser visualmente observado, quer nas cápsulas quer na instalação de atomização, e medida gravimetricamente através da dose emitida da cápsula e do rendimento da atomização. A figura 2 apresenta a libertação controlada de uma formulação compósita, com uma razão molar POX/colesterol de 5:95 de acordo com o exemplo 1. A figura 3 ilustra o crescimento de S.aureus e E.coli em contacto com diferentes soluções de libertação contendo POXs antimicrobiano. A quantidade de pó presente numa cápsula de inalação (40 mg) foi colocada em solução salina de fosfato para simular a libertação controlada que ocorreria nos pulmões e determinar se o POX antimicrobiano mantém a sua actividade antimicrobiana após processamento com o excipiente. A solução de libertação obtida (1/1) em cada uma das formulações com diferentes percentagens molares de POXs (do topo para baixo, 0% (só colesterol), 0.4%, 5% e 10%) foi colocada directamente em contacto com as bactérias. A actividade antimicrobiana destas soluções foi avaliada de acordo com a presença de crescimento (+) ou inibição (-) bacteriano após 24 h. Foram também testadas diluições de cada uma das soluções de libertação (1/2, 1/4, 1/8 e 1/16) que permitem concluir que, com o aumento de percentagem molar de POX nas formulações, há um aumento de POX libertada para a solução salina de fosfato uma vez que a actividade antimicrobiana está presente em soluções mais diluídas.

Forma de realização preferencial

Exemplo 1 - experiências cujos resultados estão documentados nas figuras 1-3 :# XpiXaXaqld MpIXXdpsid XdX ΚΡΡΡΧΧΧΐ#©: ^dáipãdã n;s ddXdXXtd :.éi4; fi] -.- E iàPáddpÉXdadâ .’pdX dilda lidiai Wê dXXddiidádSd: ddfti. fesBípecatMEa. ©asida-X: eoatslaáas.j. ερι© sSo; aXXsieiaEada© αι :!3;@HÉÍfíH:ef: jp.eí:$i: sm@X® d© ΙχοΛβκ:: úm XX-qrd.<â©s :© Bm: ©Xadisradias: ©BdáEXsx#:. qs© a©#®©# m -BaXaplxa ©qa#©.©

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Foi avaliada a libertação controlada do POX das partículas em PBS, tampão fosfato-salino, a pH 7.4 (Figura 2) . A libertação apresenta um burst inicial de cerca de 20%, apresentando de seguida uma libertação controlada até cerca de 45 horas. Na análise do pó por calorimetria de varrimento diferencial ou DSC (do inglês differential scanning calorimetry) observou-se o desaparecimento do pico de fusão da POX e que o pico endotérmico do colesterol (~160°C) sofre um shift para temperaturas mais baixas à medida que se aumenta a percentagem de POX, indicativo de uma boa interacção POX/colesterol e de uma boa homogeneização.

As soluções finais das libertações controladas foram utilizadas para realizar ensaios microbianos, ou seja a capacidade da solução de impedir o crescimento de duas bactérias distintas S. aureus e E. colí(Figura 3). É evidente o aumento da actividade antimicrobiana com o aumento de POX na formulação. Estes resultados demonstram que a POX não perdeu a sua actividade após o processamento a alta pressão, nem após a interacção com o colesterol nas partículas atomizadas.

Referências [1] Islam N, Gladki E, Dry powder inhalers (DPIs)—A review of device reliability and innovation, International Journal of Pharmaceutics, 2008; 360: 1-11.

[2] Labiris NR, Dolovich MB, Pulmonary drug delivery. Part II: The role of inhalant delivery devices and drug formulations in therapeutic effectiveness of aerosolized medications J Clin Pharmacol 2003, 56,600-612.

[3] Adi H, Young PM, Chan HK, Agus H, Traini D. Co-spray-dried mannitol-ciprofloxacin dry powder inhaler formulation for cystic fibrosis and chronic obstructive pulmonary disease. Eur J Pharm Sci, 2010; 40(3):239-247.

[4] Chan JG, Chan HK, Prestidge CA, Denman JA, Young PM,

Traini D. A novel dry powder inhalable formulation incorporating three first-line anti-tubercular antibiotics. Eur J Pharm Biopharm, 2013; 83(2):285-292.

[5] Chow AL, Tong HY, Chattopadhyay P, Shekunov B. Particle engineering for pulmonary drug delivery. Pharm Res. 2 007; 2 4(3) :411-437.

[6] Dailey LA, Kissel T. New poly (lactic-co-glycolic acid) derivatives: modular polymers with tailored properties.

Drug Discov Today: Technol. 2005;2(1):7-13.

[7] US 20110139152 A1 [8] Cipolla D, Shekunov B, Blanchard J, Hickey A, Lipid- based carriers for pulmonary products: Preclinical development and case studies in human, 2014; 75: 53-80.

[9] US 20040178529 A1 [10] Correia VG, Bonifácio VDB, Raje VP, Casimiro T,

Moutinho G, da Silva CL, Pinho MG, Aguiar-Ricardo A. Oxazoline-based oligomers: synthesis by CROP using supercritical C02. Macromol. Biosci. 2011; 11(8) : 1128- 37 .

Caparica, 01 de Outubro de 2015

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para a produção de formulação compósita para tratamento de infecções e respectivo método de produção, caracterizada pelo facto de ter na sua composição colesterol e um oligómero ou polímero derivado da oxazolina com actividade antimicrobiana (POX), sendo obtida com pouca ou nenhuma electricidade estática.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto da razão molar POX/colesterol poder ser variada entre 0.1:99.9 e 99.9:0.1.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2 caracterizado pelo facto da razão molar POX/colesterol poder ser variada preferencialmente entre 0.4:99.6 e 10:90.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto da formulação compósita ser produzida numa instalação para produção de micro e nano partículas por atomização assistida por C02 supercrítico (SAA), utilizando um misturador estático para saturar a solução aquosa de POX/colesterol com o C02 supercrítico, com a temperatura do saturador preferencialmente entre 40 e 50°C.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto da POX, oligómero ou polímero, poder ser constituído por um único tipo de monómero oxazolina, ou de diferentes monómeros, sendo que a co-polimerização pode ser estatística ou faseada.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto do excipiente lipofílico ser preferencialmente colesterol ou outro excipiente lipídico, endógenos do pulmão, ou misturas de dois ou mais excipientes lipídicos, ou misturas com outros excipientes tais como açúcares, surfactantes, polímeros biodegradáveis, entre outros.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto da formulação poder ser produzida por outras técnicas de atomização, como por exemplo secagem por atomi zação.
8. 8. Método de acordo com as reivindicações anteriores caracterizado pelo facto das formulações de partículas compósitas obtidas se apresentarem sob a forma de pós soltos com muito pouca ou nenhuma electricidade estática, minimizando o desperdício de formulação na instalação de atomização e nos dispositivos de inalação de pós secos, ou DPIs . Caparica, 01 de Outubro de 2015