RU2175556C2 - Methods and compositions for light delivery of insulin - Google Patents

Methods and compositions for light delivery of insulin Download PDF

Info

Publication number
RU2175556C2
RU2175556C2 RU96118508A RU96118508A RU2175556C2 RU 2175556 C2 RU2175556 C2 RU 2175556C2 RU 96118508 A RU96118508 A RU 96118508A RU 96118508 A RU96118508 A RU 96118508A RU 2175556 C2 RU2175556 C2 RU 2175556C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulin
powder
carrier
dry
aerosol
Prior art date
Application number
RU96118508A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96118508A (en
Inventor
Джон С. ПАТТОН
Линда К. ФОСТЕР
Роберт М. ПЛАЦ
Original Assignee
Инхейл Терапьютик Системз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Инхейл Терапьютик Системз filed Critical Инхейл Терапьютик Системз
Publication of RU96118508A publication Critical patent/RU96118508A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2175556C2 publication Critical patent/RU2175556C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, endocrinology, pharmacy. SUBSTANCE: systemic delivery of insulin to mammalian-host is carried out by inhalation of dried insulin powder by oral route. Dried insulin powders show the more rapid absorption through alveolar zones in lung. EFFECT: improved method and composition. 19 cl, 5 tbl, 16 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
Данное изобретение относится, в общем, к способам и композициям для респираторной доставки инсулина пациентам, страдающим диабетом. В частности данное изобретение относится к легочной доставке препаратов сухого порошкообразного инсулина для быстрой системной абсорбции через легкие.
BACKGROUND OF THE INVENTION
1. The technical field
The present invention relates generally to methods and compositions for the respiratory delivery of insulin to patients with diabetes. In particular, this invention relates to pulmonary delivery of dry powdered insulin preparations for rapid systemic absorption through the lungs.

Инсулин - полипептидный гормон из 50 аминокислот, имеющий молекулярную массу около 6000, который продуцируется β-клетками поджелудочной железы у нормальных (недиабетических) индивидуумов. Инсулин необходим для регуляции углеводного метаболизма путем понижения уровней глюкозы в крови, и системный дефицит его вызывает диабет. Выживание диабетических пациентов зависит от частоты и длительности введения инсулина, который поддерживает приемлемый уровень глюкозы в крови. Insulin is a polypeptide hormone of 50 amino acids, having a molecular weight of about 6000, which is produced by pancreatic β-cells in normal (non-diabetic) individuals. Insulin is needed to regulate carbohydrate metabolism by lowering blood glucose levels, and its systemic deficiency causes diabetes. The survival of diabetic patients depends on the frequency and duration of insulin administration, which maintains an acceptable level of glucose in the blood.

Инсулин чаще всего вводят при помощи подкожной инъекции, обычно в живот или верхнюю часть бедер. Чтобы поддерживать приемлемые уровни глюкозы в крови часто необходимо делать инъекции инсулина по крайней мере один или два раза в день, причем, когда необходимо, вводят дополнительные инъекции быстродействующего инсулина. Инвазивный метод лечения диабета может требовать даже более частых инъекций, когда пациент тщательно контролирует уровни глюкозы в крови, используя на дому диагностические наборы. Данное изобретение, в частности, касается введения быстродействующих инсулинов, которые способны обеспечить пики сывороточного инсулина в пределах одного часа и падение глюкозы в пределах 90 минут. Insulin is most often administered by subcutaneous injection, usually in the abdomen or upper thighs. To maintain acceptable blood glucose levels, it is often necessary to inject insulin at least once or twice a day, with additional injections of fast-acting insulin being administered when necessary. An invasive diabetes treatment may require even more frequent injections when the patient carefully monitors blood glucose levels using at-home diagnostic kits. This invention, in particular, relates to the administration of fast-acting insulins which are capable of providing peaks of serum insulin within one hour and a drop in glucose within 90 minutes.

Введение инсулина путем инъекции нежелательно по ряду причин. Во-первых, многие пациенты находят, что трудно и обременительно инъецировать себя так часто, как необходимо, чтобы поддерживать приемлемые уровни глюкозы в крови. Такое нерасположение может привести к несоблюдению режима приема лекарственных средств, что в наиболее серьезных случаях может быть угрожающим для жизни. Кроме того, системная абсорбция инсулина при подкожной инъекции относительно медленна, часто требует от 45 до 90 минут, даже когда применяют формуляции быстродействующего инсулина. Таким образом, давно существует задача, заключающаяся в разработке альтернативных формуляции инсулина и маршрутов его введения, которые бы позволили избежать потребности делать самим себе инъекции и которые могли бы обеспечить быструю системную доступность инсулина. The administration of insulin by injection is undesirable for a number of reasons. First, many patients find it difficult and cumbersome to inject themselves as often as necessary to maintain acceptable blood glucose levels. Such non-compliance may lead to non-compliance with the regimen of taking medications, which in the most serious cases can be life threatening. In addition, systemic absorption of insulin by subcutaneous injection is relatively slow, often requiring 45 to 90 minutes, even when fast-acting insulin formulations are used. Thus, there has long been a challenge in developing alternative formulations of insulin and routes for its administration, which would avoid the need to inject ourselves and which could provide fast systemic availability of insulin.

Ряд таких альтернативных маршрутов введения инсулина был предложен, включая интраназальный, интраректальный и интравагинальный. A number of such alternative insulin routes have been proposed, including intranasal, intrectal and intravaginal.

Хотя эти техники дают возможность избежать дискомфорт и слабую податливость, связанные с подкожной инъекцией, каждая из них страдает своими собственными ограничениями. Интраректальный и интравагинальный маршруты неудобны, некомфортны, и последний не является доступным для всей популяции диабетиков. Интраназальная доставка может быть удобной и, возможно, менее неприятной, чем инъекция, не требует использования потенциально токсичных "усилителей проникновения", которые оказывают воздействие на прохождение инсулина через слизистую оболочку носа, которая характеризуется толстым эпителиальным слоем, устойчивым к проходу макромолекул. Определенный интерес к данному изобретению состоит в легочной доставке, когда пациент делает ингаляцию формуляции инсулина и когда происходит системная абсорбция через тонкий слой эпителиальных клеток в альвеолярных областях легкого. По-видимому, такая легочная доставка инсулина обеспечивает более быструю системную доступность, чем это делает подкожная инъекция, и она позволяет избежать использования иглы. Легочная доставка инсулина, однако, еще должна завоевать широкое признание. До сих пор легочную доставку, в большинстве случаев, осуществляют посредством распыления жидких формуляций инсулина, требующих использования тяжелых жидких распылителей. Кроме того, аэрозоли, образуемые с помощью таких распылителей, имеют очень низкую концентрацию инсулина, неизбежно ведущую к большому числу ингаляций, чтобы обеспечить адекватную дозу. Концентрация инсулина ограничена из-за низкой растворимости инсулина в соответствующих водных растворах. В некоторых случаях вплоть до 80 или более вдыханий может потребоваться, чтобы достичь адекватной дозы, что приводит к времени введения от 10 до 20 минут или более. Although these techniques make it possible to avoid the discomfort and mild compliance associated with subcutaneous injection, each of them suffers from its own limitations. Intrarectal and intravaginal routes are uncomfortable, uncomfortable, and the latter is not accessible to the entire population of diabetics. Intranasal delivery can be convenient and perhaps less unpleasant than an injection, it does not require the use of potentially toxic “penetration enhancers” that affect the passage of insulin through the nasal mucosa, which is characterized by a thick epithelial layer resistant to passage of macromolecules. Of particular interest in this invention is pulmonary delivery when the patient is inhaled with the insulin formulation and when systemic absorption occurs through a thin layer of epithelial cells in the alveolar regions of the lung. Apparently, such pulmonary insulin delivery provides faster systemic access than subcutaneous injection does, and it avoids the use of a needle. Pulmonary insulin delivery, however, has yet to gain widespread acceptance. Until now, pulmonary delivery, in most cases, is accomplished by spraying liquid formulations of insulin requiring the use of heavy liquid nebulizers. In addition, aerosols generated by such nebulizers have a very low insulin concentration, which inevitably leads to a large number of inhalations in order to provide an adequate dose. The concentration of insulin is limited due to the low solubility of insulin in the corresponding aqueous solutions. In some cases, up to 80 or more inhalations may be required to achieve an adequate dose, which leads to an administration time of 10 to 20 minutes or more.

Желательно разработать улучшенные способы и композиции для легочной доставки инсулина. Особенно желательно, если такие способы и композиции будут достаточно удобны для осуществления введения себе даже вне дома и будут способны доставить требуемую общую дозу при относительно небольшом числе вдыханий, предпочтительно меньше чем десять. Такие способы и композиции должны также предусматривать быструю системную абсорбцию инсулина, предпочтительно достигающую сывороточного пика в пределах 45 минут или менее и получения падения глюкозы в пределах около одного часа или менее. Такие быстродействующие формуляций будут, предпочтительно, пригодны для использования по протоколам инвазивного метода лечения, когда инъекция инсулина промежуточного действия и длительного действия может быть уменьшена или исключена. Композиции данного изобретения должны быть, кроме того, стабильными, предпочтительно состоящими из концентрированных формуляций сухого порошка. It is desirable to develop improved methods and compositions for pulmonary insulin delivery. It is especially desirable if such methods and compositions are convenient enough to administer to themselves even outside the home and will be able to deliver the required total dose with a relatively small number of inhalations, preferably less than ten. Such methods and compositions should also include rapid systemic absorption of insulin, preferably reaching a serum peak within 45 minutes or less, and obtaining a drop in glucose within about one hour or less. Such high-speed formulations will preferably be suitable for use according to invasive treatment protocols when the injection of intermediate and long acting insulin can be reduced or eliminated. The compositions of this invention should also be stable, preferably consisting of concentrated formulations of dry powder.

2. Предшествующий уровень техники
Респираторная доставка аэрозольных водных растворов инсулина описана в ряде ссылок, начиная с Gansslen (1925) Klin Wochensehr. 4:71 и включая Laube et al. (1993) JAMA 269:2106-21-9; Elliot et al. (1987) Aust Paediatr J. 23: 293-297; Wigley et al.(1971) Diabetes 20:552-556. Corthorpe et al. (1992) Pharma Res 9:764-768; Govinda (1959) Indian J. Physicl. Pharmacol 3:161-167, Hastings et al. (1992). J.Appl. Physiol. 73:1310-1316; Liu et al. (1993), JAMA 269: 2106-2109; Nagano et al. (1985) Jikeikai med.J. 32:503-506; Sakr. (1992) Int. J.Phar.86: 1-7; и Yoshida et al. (1987) Clin. Res. 35:160-166. Легочная доставка сухих порошкообразных лекарственных средств, таких как инсулин, в наполнителе с носителем в виде больших частиц, описана в Пат. США N 5254330. Ингалятор с мерной дозой (МДИ, МDI) для доставки кристаллического инсулина, суспендированного в пропелланте (жидком носителе аэрозоля), описан Lee and Sciura (1976) J. Pharm. Sei, 65:567-572. МДИ (МDI) для доставки инсулина в спейсере для регулирования скорости ингаляционного потока, описан в Пат. США N 5320094. Внутрибронхиальное введение рекомбинантного инсулина кратко описано Schluter et al. B (Abstract) (1984) Diabetes 33:75А и Kohler et al. (1987) Atemw. Lungenkrkh. 13:230-232. Интраназальная и респираторная доставка ряда полипептидов, включая инсулин, в присутствии усилителя, описаны в Пат.США N 5011678 и Nagai et al. (1984) J.Contr.rel.1:15-22. Интраназальная доставка инсулина в присутствии усилителей и/или содержавшегося в формуляциях контролируемого освобождения, описаны в Пат. США N 5204108; 4294829; 4153689; PCT Заявках WO 93/02712, WO 91/02545, WO 90309780, и WO 88/04556; Патенте Великобритании 1527605; Ryden and Edman(1992) Int. J. Pharm. 83: 1-10; and Bjork and Esman (1988) Int. J.Pharm. 47:233-238. Получение и стабильность аморфного инсулина описаны Rigsbee and Pikal at the American Association of Pharmaceutical Sciences (AAPS), November 14-18, 1993, Lake Buena Vista, Florida. Способы распылительной сушки полипептидных, полинуклеотидных и других лабильных лекарственных средств в носителе, который образует аморфную структуру, что стабилизирует лекарственное средство, описаны в заявке на Евр.Пат. 520748.
2. The prior art
Respiratory delivery of aerosol insulin aqueous solutions is described in a number of references, starting with Gansslen (1925) Klin Wochensehr. 4:71 and including Laube et al. (1993) JAMA 269: 2106-21-9; Elliot et al. (1987) Aust Paediatr J. 23: 293-297; Wigley et al. (1971) Diabetes 20: 552-556. Corthorpe et al. (1992) Pharma Res 9: 764-768; Govinda (1959) Indian J. Physicl. Pharmacol 3: 161-167, Hastings et al. (1992). J. Appl. Physiol. 73: 1310-1316; Liu et al. (1993) JAMA 269: 2106-2109; Nagano et al. (1985) Jikeikai med.J. 32: 503-506; Sakr. (1992) Int. J. Phar. 86: 1-7; and Yoshida et al. (1987) Clin. Res. 35: 160-166. Pulmonary delivery of dry powdered drugs, such as insulin, in a vehicle with a carrier in the form of large particles, is described in US Pat. USA N 5254330. A metered-dose inhaler (MDI, MDI) for the delivery of crystalline insulin suspended in a propellant (liquid aerosol carrier) is described by Lee and Sciura (1976) J. Pharm. Sei 65: 567-572. MDI (MDI) for insulin delivery in a spacer for controlling the rate of inhalation flow is described in US Pat. USA N 5320094. The intrabronchial administration of recombinant insulin is briefly described by Schluter et al. B (Abstract) (1984) Diabetes 33: 75A and Kohler et al. (1987) Atemw. Lungenkrkh. 13: 230-232. Intranasal and respiratory delivery of a number of polypeptides, including insulin, in the presence of an enhancer, are described in US Pat. No. 5011678 and Nagai et al. (1984) J.Contr.rel. 1: 15-22. Intranasal delivery of insulin in the presence of enhancers and / or controlled release formulations is described in US Pat. U.S. N 5204108; 4,294,829; 4,153,689; PCT Applications WO 93/02712, WO 91/02545, WO 90309780, and WO 88/04556; British Patent 1,527,605; Ryden and Edman (1992) Int. J. Pharm. 83: 1-10; and Bjork and Esman (1988) Int. J.Pharm. 47: 233-238. The preparation and stability of amorphous insulin is described by Rigsbee and Pikal at the American Association of Pharmaceutical Sciences (AAPS), November 14-18, 1993, Lake Buena Vista, Florida. Methods of spray drying polypeptide, polynucleotide and other labile drugs in a carrier that forms an amorphous structure that stabilizes the drug are described in the application for Heb. Pat. 520748.

Сущность изобретения
Согласно данному изобретению способы и композиции для аэрозолизации и системной доставки инсулина млекопитающему-хозяину, в частности пациенту-человеку, страдающему диабетом, предусматривают быструю абсорбцию в кровоток, при устранении подкожной инъекции. В частности, способы данного изобретения основаны на легочной доставке инсулина в виде сухого порошка. Неожиданно обнаружено, что вдыхаемые порошки сухого инсулина осаждаются в альвеолярных областях легкого и быстро абсорбируются через эпителиальные клетки альвеолярной области в кровоток. Таким образом, легочная доставка порошков инсулина может быть эффективной альтернативой введению с помощью подкожной инъекции.
SUMMARY OF THE INVENTION
According to this invention, methods and compositions for aerosolization and systemic delivery of insulin to a mammalian host, in particular a human patient with diabetes, provide for rapid absorption into the bloodstream while eliminating subcutaneous injection. In particular, the methods of this invention are based on pulmonary delivery of insulin in the form of a dry powder. It was unexpectedly found that inhaled dry insulin powders precipitate in the alveolar regions of the lung and are rapidly absorbed through the alveolar epithelial cells into the bloodstream. Thus, pulmonary delivery of insulin powders can be an effective alternative to subcutaneous injection.

В первом аспекте данного изобретения, инсулин обеспечивается в виде сухого порошка, обычно, но не обязательно, в основном, аморфном состоянии, и диспергируется в воздухе или другом физиологически приемлемом газовом потоке с образованием аэрозоля. Аэрозоль заключается в камеру, имеющую наконечник для рта, откуда он пригоден для последующей ингаляции пациенту. Не обязательно сухой порошкообразный инсулин комбинируют с фармацевтически приемлемым сухим порошкообразным носителем, как описано более детально ниже. Порошок инсулина предпочтительно включает частицы, имеющие диаметр меньше чем 10 мкм, более предпочтительно менее чем 7,5 мкм, и наиболее предпочтительно ниже 5 мкм, причем обычно он находится в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм. Неожиданно обнаружено, что сухие порошкообразные инсулиновые композиции данного изобретения абсорбируются в легком без использования усилителей проникновения, таких как усилители, требуемые для абсорбции через слизистую оболочку носа и верхний респираторный тракт. In a first aspect of the invention, insulin is provided in the form of a dry powder, typically, but not necessarily, in a substantially amorphous state, and is dispersed in air or another physiologically acceptable gas stream to form an aerosol. The aerosol is contained in a chamber having a mouthpiece, from where it is suitable for subsequent inhalation to the patient. Not necessarily dry powdered insulin is combined with a pharmaceutically acceptable dry powdered carrier, as described in more detail below. The insulin powder preferably includes particles having a diameter of less than 10 microns, more preferably less than 7.5 microns, and most preferably below 5 microns, and usually it is in the range from 0.1 microns to 5 microns. It has surprisingly been found that the dry powdered insulin compositions of the present invention are absorbed in the lung without the use of penetration enhancers, such as those required for absorption through the nasal mucosa and upper respiratory tract.

Во втором аспекте, данное изобретение обеспечивает инсулиновые композиции, состоящие, в основном, из сухого порошка инсулина, имеющего средний размер частицы ниже чем 10 мкм, который может быть соединен с сухими порошкообразными фармацевтическими носителями. Инсулиновая композиция предпочтительно свободна от усилителей проникновения и включает частицы, имеющие диаметр менее чем 10 мкм, предпочтительно менее чем 7,5 мкм, и наиболее предпочтительно ниже 5 мкм, причем обычно в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм. Обычно содержание сухого порошка инсулина в композиции должно составлять от 5% до 99% по весу, более предпочтительно от 15% до 80%, в подходящем фармацевтическом носителе, обычно углеводе, органической соли, аминокислоте, пептиде или белке, как описано более подробно в дальнейшем. In a second aspect, the present invention provides insulin compositions consisting essentially of a dry insulin powder having an average particle size lower than 10 μm, which can be combined with dry powdered pharmaceutical carriers. The insulin composition is preferably free of penetration enhancers and includes particles having a diameter of less than 10 microns, preferably less than 7.5 microns, and most preferably below 5 microns, typically in the range of 0.1 microns to 5 microns. Typically, the dry content of insulin powder in the composition should be from 5% to 99% by weight, more preferably from 15% to 80%, in a suitable pharmaceutical carrier, usually a carbohydrate, organic salt, amino acid, peptide or protein, as described in more detail below. .

В третьем аспекте данного изобретения, инсулиновые сухие порошки получают путем растворения инсулина в водном буфере с образованием раствора и распылительной сушки раствора с получением, в основном, аморфных частиц, имеющих размер частиц менее, чем 10 мкм, предпочтительно менее чем 7,5 мкм, и наиболее предпочтительно ниже 5 мкм, причем обычно их размер находится в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм. Произвольно, фармацевтический носитель также растворяют в буфере, с образованием гомогенного раствора, в котором распылительная сушка раствора дает индивидуальные частицы, включающие инсулин, носитель-буфер, и любые другие компоненты, которые присутствовали в растворе. Предпочтительно носителем является углевод, органическая соль, аминокислота, пептид, или белок, который обеспечивает, в основном, аморфную структуру после распылительной сушки. Аморфный носитель может быть либо стеклообразным, либо каучукоподобным, и он повышает стабильность инсулина во время хранения. Преимущественно, такие стабилизированные формуляции, кроме того, способны эффективно доставлять инсулин в кровоток при ингаляции в альвеолярные области легких. In a third aspect of the invention, insulin dry powders are prepared by dissolving insulin in an aqueous buffer to form a solution and spray drying the solution to produce substantially amorphous particles having a particle size of less than 10 microns, preferably less than 7.5 microns, and most preferably below 5 microns, and usually their size is in the range from 0.1 microns to 5 microns. Optionally, the pharmaceutical carrier is also dissolved in a buffer to form a homogeneous solution in which spray drying the solution gives individual particles, including insulin, a carrier buffer, and any other components that were present in the solution. Preferably, the carrier is a carbohydrate, organic salt, amino acid, peptide, or protein, which provides a substantially amorphous structure after spray drying. The amorphous carrier can be either glassy or rubbery, and it increases the stability of insulin during storage. Advantageously, such stabilized formulations are also capable of efficiently delivering insulin to the bloodstream when inhaled into the alveolar regions of the lungs.

Дополнительное понимание природы и преимущества данного изобретения становятся очевидными из рассмотрения нижеследующих разделов описания и чертежей. A further understanding of the nature and advantages of this invention will become apparent from a consideration of the following description sections and drawings.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет схематическую иллюстрацию системы для аэрозолизации дозы инсулина согласно способу данного изобретения.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a schematic illustration of a system for aerosolizing a dose of insulin according to the method of the present invention.

Фиг. 2 представляет схематическую иллюстрацию того, как делается ингаляция пациентом аэрозольной дозы инсулина из системы на фиг. 1. FIG. 2 is a schematic illustration of how a patient is inhaled with an aerosol dose of insulin from the system of FIG. 1.

Фиг. 3А и 3В представляют графики, иллюстрирующие абсорбцию рекомбинантного человеческого инсулина у крыс и получение глюкозного ответа после введения аэрозоля трех различных сухих порошкообразных формуляций. Каждая точка представляет собой среднее значение для трех различных крыс. При времени ноль включают сухой порошковый аэрозольный генератор. Аэрозолизация завершается через 5 мин, 14 мин и 20 мин. Для порошков 87% инсулин/цитрат, 20% инсулин-маннит/цитрат и 20% инсулин-раффиноза/цитрат соответственно. Животных запирают на ночь. FIG. 3A and 3B are graphs illustrating the absorption of recombinant human insulin in rats and the glucose response after aerosol administration of three different dry powder formulations. Each point represents the average of three different rats. At time zero, a dry powder aerosol generator is turned on. Aerosolization is completed after 5 minutes, 14 minutes and 20 minutes. For powders, 87% insulin / citrate, 20% insulin-mannitol / citrate and 20% insulin-raffinose / citrate, respectively. Animals are locked at night.

Фиг. 4А и 4В представляют графики, иллюстрирующие характеристики средней сывороточной концентрации инсулина и глюкозы во времени, соответственно, при сравнении аэрозольного и подкожного введения cynomolgus обезьянам. Для аэрозольной группы дается среднее значение для трех обезьян, для группы подкожного введения дается среднее значение для четырех обезьян. FIG. 4A and 4B are graphs illustrating the mean serum concentrations of insulin and glucose over time, respectively, when comparing aerosol and subcutaneous administration of cynomolgus to monkeys. For the aerosol group, the average value for three monkeys is given; for the subcutaneous administration group, the average value for four monkeys is given.

Фиг. 5А представляет график, иллюстрирующий среднюю концентрацию инсулина во времени для подкожной инъекции (о) и для ингаляции трех нажатий (•), у людей. FIG. 5A is a graph illustrating the average concentration of insulin over time for subcutaneous injection (o) and for inhalation of three taps (•) in humans.

Фиг. 5В показывает среднюю концентрацию глюкозы, соответствующую концентрациям инсулина фиг.5А. FIG. 5B shows the average glucose concentration corresponding to the insulin concentrations of FIG. 5A.

Фиг. 6А представляет график, иллюстрирующий сывороточную концентрацию инсулина во времени как результат подкожной инъекции (о) и трех нажатий при введении аэрозоля (•), у людей. FIG. 6A is a graph illustrating the serum insulin concentration over time as a result of subcutaneous injection (o) and three presses with aerosol (•), in humans.

Фиг. 6В представляет график, иллюстрирующий сывороточные уровни глюкозы, соответствующие уровням инсулина на фиг. 6А. FIG. 6B is a graph illustrating serum glucose levels corresponding to the insulin levels in FIG. 6A.

Фиг. 7А и 7В представляют сравнение разброса от субъекта к субъекту уровней сывороточного инсулина (7А) и глюкозы (7В) для подкожного введения (о) и аэрозольного введения (•)
На фиг. 8А, 8В и 8С представлены офЖХВР (гpHPLC) хроматограммы человеческого инсулина. Фиг. 8А представляет хроматограмму инсулинового стандарта, уравновешенного (Stressed) в 10 мМ HCl при 25oC, демонстрирующую человеческий инсулин, элюирующий через 23, 87 минут, дезамидоинсулин, элюирующий через 30,47 минут. На фиг. 8В представлена аналогичная хроматограмма стандарта человеческого инсулина. Фиг. 8С представляет аналогичную хроматограмму формуляции реконструированного, распылением высушенного инсулина, полученной согласно данному изобретению.
FIG. 7A and 7B represent a comparison of the scatter from subject to subject, serum insulin (7A) and glucose (7B) levels for subcutaneous (o) and aerosol (•)
In FIG. 8A, 8B, and 8C show OFLCH (gHPLC) chromatograms of human insulin. FIG. 8A is a chromatogram of an insulin standard equilibrated (Stressed) in 10 mM HCl at 25 ° C, showing human insulin eluting after 23, 87 minutes, desamidoinsulin eluting after 30.47 minutes. In FIG. 8B presents a similar chromatogram of human insulin standard. FIG. 8C is a similar chromatogram of reconstituted, spray-dried dried insulin formulations prepared according to this invention.

На фиг. 9 представлен ультрафиолетовый спектр инсулиновой композиции перед и после распылительной сушки. В видимой части спектра не наблюдается рассеяния света, что указывает на то, что инсулин не агрегирует во время процесса сушки распылением. In FIG. 9 shows the ultraviolet spectrum of the insulin composition before and after spray drying. No light scattering is observed in the visible part of the spectrum, which indicates that insulin does not aggregate during the spray drying process.

Детальное описание конкретных вариантов воплощения изобретения
Согласно данному изобретению обеспечивается инсулин в виде сухого порошка. Под термином "сухой порошок" понимают, что содержание влаги в порошке ниже приблизительно 10% по весу, обычно ниже приблизительно 5% по весу, и предпочтительно ниже приблизительно 3% по весу. Под термином "порошок" понимают, что инсулин включает свободно текучие (макро)частицы, имеющие размер, выбранный так, чтобы обеспечить проникновение в альвеолы легких, предпочтительно составляющий менее чем 10 мкм в диаметре, предпочтительно менее чем 7,5 мкм, и наиболее предпочтительно менее чем 5 мкм, и обычно он находится в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм в диаметре.
Detailed Description of Specific Embodiments of the Invention
According to the invention, insulin is provided in the form of a dry powder. By the term “dry powder” is meant that the moisture content of the powder is below about 10% by weight, usually below about 5% by weight, and preferably below about 3% by weight. The term "powder" means that insulin includes freely flowing (macro) particles having a size selected to allow penetration into the alveoli of the lungs, preferably less than 10 microns in diameter, preferably less than 7.5 microns, and most preferably less than 5 microns, and usually it is in the range from 0.1 microns to 5 microns in diameter.

Данное изобретение основано, по крайней мере частично, на неожиданном наблюдении, что сухие порошкообразные инсулины легко и быстро абсорбируются через легкие хозяина. Неожиданно оказалось, что сухие порошки инсулинов могут достигать альвеолярной области легких, тогда как водорастворимые лекарственные средства, такие как инсулиновые частицы, как известно, являются гигроскопичными. Смотри, например, Byron ed., Respiratory Drug Delivery, CRL Press, Boca Raton (1990), p. 150. Таким образом, следует ожидать, что когда частицы проходят через воздушные пути легкого (которое имеет относительную влажность свыше 99% при 37oC), индивидуальные частицы должны иметь тенденцию абсорбировать воду и расти до эффективного размера частиц большего, чем 10 мкм верхнего предела данного изобретения. Если значительная фракция инсулиновых частиц больше, чем размер области мишени, то следует ожидать, что частицы будут осаждаться в пределах центральных воздушных путей легких скорее, чем внутри альвеолярной области, ограничивая тем самым доставку и последующую системную абсорбцию. Кроме того, жидкий слой над эпителиальными клетками легких очень тонок, а обычно доставляется фракция этого диаметра инсулинового порошка. Таким образом, до данного изобретения было непредсказуемо, будут ли сухие инсулиновые частицы растворяться при осаждении внутри альвеолярных областей легких. Неожиданно порошки сухого инсулина оказались способными как проникать в альвеолярные области легких, так и растворяться сразу после их осаждения внутри альвеолярной области легкого. Растворенный инсулин затем способен проходить через эпителиальные клетки в циркуляцию.This invention is based, at least in part, on the unexpected observation that dry powdered insulins are readily and rapidly absorbed through the lungs of the host. Surprisingly, dry insulin powders can reach the alveolar region of the lungs, while water-soluble drugs such as insulin particles are known to be hygroscopic. See, for example, Byron ed., Respiratory Drug Delivery, CRL Press, Boca Raton (1990), p. 150. Thus, it should be expected that when particles pass through the airways of the lung (which has a relative humidity of over 99% at 37 ° C), individual particles should tend to absorb water and grow to an effective particle size greater than 10 microns of the upper limit of the present invention. If a significant fraction of the insulin particles is larger than the size of the target area, then it should be expected that the particles will precipitate within the central airways of the lungs rather than within the alveolar region, thereby limiting delivery and subsequent systemic absorption. In addition, the liquid layer above the lung epithelial cells is very thin, and a fraction of this diameter of insulin powder is usually delivered. Thus, prior to the present invention, it was unpredictable whether dry insulin particles would dissolve upon deposition within the alveolar regions of the lungs. Suddenly, powders of dry insulin were able to penetrate the alveolar regions of the lungs and dissolve immediately after their deposition inside the alveolar region of the lung. Dissolved insulin is then able to pass through the epithelial cells into the circulation.

В настоящее время считают, что эффективная абсорбция инсулина является результатом быстрого растворения в ультратонком (< 0,1 мкм) жидком слое альвеолярного содержимого. Частицы данного изобретения таким образом имеют средний размер, который от 10 до 50 раз больше, чем толщина легочного жидкого слоя, делая неожиданным то, что частицы растворяются и инсулин быстро системно абсорбируется. Действительно, как показано в Экспериментальном разделе ниже, сухие инсулиновые формуляции данного изобретения могут обеспечить еще более быстрые пики сывороточного инсулина и падения глюкозы, чем это достигается с помощью подкожной инъекции, которая на сегодняшний день является наиболее распространенной формой введения инсулина. Понимание точного механизма, однако, не является необходимым для осуществления на практике данного изобретения, описанного здесь. Currently, it is believed that effective absorption of insulin is the result of rapid dissolution in an ultrathin (<0.1 μm) liquid layer of alveolar contents. The particles of the present invention thus have an average size that is 10 to 50 times larger than the thickness of the pulmonary fluid layer, making it unexpected that the particles dissolve and insulin is rapidly absorbed systemically. Indeed, as shown in the Experimental section below, the dry insulin formulations of the present invention can provide even faster peaks of serum insulin and a drop in glucose than is achieved by subcutaneous injection, which is by far the most common form of insulin administration. An understanding of the exact mechanism, however, is not necessary for the practice of the present invention described herein.

Предпочтительные композиции согласно изобретению, в основном, свободны от усилителей проникновения. "Усилители проникновения" представляют собой поверхностно-активные соединения, которые способствуют проникновению инсулина (или других лекарсвенных средств) сквозь мембрану слизистой оболочки или содержимого, и предназначаются для использования в интраназальных, интраректальных, и интравагинальных формуляциях лекарственного средства. Примерами усилителей проникновения являются соли желчных кислот, например таурохолат, гликохолат, и дезоксихолат; фузидаты, например тауродегидрофузидаты; и биосовместимые детергенты, например Твины, Laureth-9, и т.п. Использование усилителей проникновения в формуляциях для легких, однако, обычно нежелательно, поскольку такие поверхностно-активные соединения могут оказывать вредное воздействие на эпителиальный кровяной барьер в легком. Неожиданно обнаружено, что сухие порошкообразные инсулиновые композиции данного изобретения легко абсорбируются в легких без необходимости использования усилителей проникновения. Preferred compositions of the invention are substantially free of penetration enhancers. "Penetration enhancers" are surface-active compounds that facilitate the penetration of insulin (or other drugs) through the membrane of the mucous membrane or contents, and are intended for use in intranasal, intrectal, and intravaginal formulations of the drug. Examples of penetration enhancers are bile salts, for example taurocholate, glycocholate, and deoxycholate; fusidates, for example taurodehydrofusidates; and biocompatible detergents, for example Twins, Laureth-9, and the like. The use of penetration enhancers in formulations for the lungs, however, is usually undesirable, since such surface-active compounds can have an adverse effect on the epithelial blood barrier in the lung. Surprisingly, dry powdered insulin compositions of this invention are readily absorbed in the lungs without the need for penetration enhancers.

Инсулиновые сухие порошки, пригодные для использования в данном изобретении, включают аморфные инсулины, кристаллические инсулины и смеси как аморфного, так и кристаллического инсулинов. Сухие порошкообразные инсулины предпочтительно получают путем распылительной сушки в условиях, которые приводят к, в основном, аморфному порошку, имеющему размер частицы внутри вышеустановленного диапазона. Альтернативно, аморфные инсулины могут быть получены путем лиофилизации (сушка-замораживанием), вакуумной сушкой или испарительной сушкой подходящего раствора инсулина в условиях, обеспечивающих аморфную структуру. Аморфный инсулин, полученный таким образом, затем может быть измельчен или перетерт, чтобы получить частицы размером в пределах требуемого диапазона. Кристаллические сухие порошкообразные инсулины можно получить путем измельчения или дробления в струйной мельнице массы кристаллического инсулина. Предпочтительным способом получения инсулиновых порошков, включающих (макро) частицы в требуемом диапазоне размеров, является распылительная сушка, где чистый инсулин в массе (обычно в кристаллической форме) сначала растворяют в физиологически приемлемом водном буфере, обычно цитратный буфер, имеющий pH в диапазоне от около 2 до 9. Инсулин растворяют при концентрации от 0,01% по весу до 1% по весу, обычно от 0,1% до 0,2%. Затем растворы могут быть подвергнуты сушке распылением в стандартном оборудовании для распылительной сушки от коммерческих поставщиков, таких как Buchi, Niro и т.п., приводящей к получению, в основном, аморфного продукта в виде (макро)частиц. Dry insulin powders suitable for use in this invention include amorphous insulins, crystalline insulins, and mixtures of both amorphous and crystalline insulins. Dry powdered insulins are preferably obtained by spray drying under conditions that result in a substantially amorphous powder having a particle size within the above specified range. Alternatively, amorphous insulins can be obtained by lyophilization (freeze-drying), vacuum drying or evaporative drying a suitable insulin solution under conditions providing an amorphous structure. The amorphous insulin thus obtained can then be ground or ground to obtain particles of a size within the required range. Crystalline dry powdered insulin can be obtained by grinding or crushing a mass of crystalline insulin in a jet mill. A preferred method for producing insulin powders comprising (macro) particles in a desired size range is spray drying, where pure insulin in bulk (usually in crystalline form) is first dissolved in a physiologically acceptable aqueous buffer, usually a citrate buffer, having a pH in the range of about 2 up to 9. Insulin is dissolved at a concentration of from 0.01% by weight to 1% by weight, usually from 0.1% to 0.2%. The solutions can then be spray dried in standard spray drying equipment from commercial suppliers such as Buchi, Niro and the like, resulting in a substantially amorphous product in the form of (macro) particles.

Сухие инсулиновые порошки могут, в основном, состоять из частиц инсулина в пределах диапазона требуемого размера и могут быть, в основном, свободными от каких-либо других биологически активных компонентов, фармацевтических носителей, и т. п. Такие "чистые" формуляции могут включать незначительные количества компонентов, таких как консерванты, присутствующих в малых количествах, типично ниже 10% по весу и обычно ниже 5% по весу. Используя такие чистые формуляции, число ингаляций, требуемых для даже высоких доз может быть существенно уменьшено, часто до только единственного вдоха. Dry insulin powders can mainly consist of insulin particles within the range of the desired size and can be mainly free of any other biologically active components, pharmaceutical carriers, etc. Such “pure” formulations may include minor amounts of components, such as preservatives, present in small amounts, typically below 10% by weight and usually below 5% by weight. Using such pure formulations, the number of inhalations required for even high doses can be significantly reduced, often to only a single breath.

Инсулиновые порошки данного изобретения могут, не обязательно, быть смешены с фармацевтическими носителями или наполнителями, которые пригодны для респираторного и легочного введения. Такие носители могут служить просто как наполняющие средства, когда это требуется для уменьшения концентрации инсулина в порошке, который будет вводиться пациенту, но могут также служить для повышения стабильности инсулиновых композиций и для улучшения диспергируемости порошка внутри устройства для диспергирования порошка, для того чтобы получить более эффективную и воспроизводимую доставку инсулина и улучшить характеристики ручного манипулирования с инсулином, такие как текучесть и консистенция, облегчающие производство и расфасовку инсулина. The insulin powders of the present invention may optionally be mixed with pharmaceutical carriers or excipients that are suitable for respiratory and pulmonary administration. Such carriers can serve simply as filling agents when required to reduce the concentration of insulin in the powder that will be administered to the patient, but can also serve to increase the stability of the insulin compositions and to improve the dispersibility of the powder inside the powder dispersion device in order to obtain a more effective and reproducible insulin delivery, and improve manual insulin handling characteristics, such as fluidity and consistency, facilitating production and packaging Patent Application insulin.

Пригодные вещества-носители могут быть в форме аморфного порошка, кристаллического порошка или комбинации аморфного и кристаллического порошков. Подходящими веществами являются угле воды, например моносахариды, такие как фруктоза, галактоза, глюкоза, Д-манноза, сорбоза, и т.п. дисахариды, такие как лактоза, трегалоза, целлобиоза, и т.п., циклодекстрины, такие как 2-гидроксипропил-β-циклодекстрин; и полисахариды, такие как раффиноза, мальтодекстрины, декстраны и т. п. (b) аминокислоты, такие как глицин, аргинин, аспаргиновая кислота, глутаминовая кислота, цистеин, лизин и т.п.; (с) органические соли, полученные из органических кислот и оснований, такие как цитрат натрия, аскорбат натрия, глюконат магния, глюконат натрия, трометамин гидрохлорид и т. п.; (d) пептиды и белки, такие как аспартам, человеческий сывороточный альбумин, желатин и т.п.; (е) алдитолы, такие как маннит, ксилит и т.п. Предпочтительная группа носителей включает лактозу, трегалозу, раффинозу, мальтодекстрины, глицин, цитрат натрия, трометамин гидрохлорид, человеческий сывороточный альбумин и маннит. Suitable carrier materials may be in the form of an amorphous powder, a crystalline powder, or a combination of amorphous and crystalline powders. Suitable substances are coal water, for example monosaccharides such as fructose, galactose, glucose, D-mannose, sorbose, and the like. disaccharides such as lactose, trehalose, cellobiose, and the like, cyclodextrins such as 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin; and polysaccharides such as raffinose, maltodextrins, dextrans and the like (b) amino acids such as glycine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, cysteine, lysine and the like; (c) organic salts derived from organic acids and bases, such as sodium citrate, sodium ascorbate, magnesium gluconate, sodium gluconate, tromethamine hydrochloride, and the like; (d) peptides and proteins, such as aspartame, human serum albumin, gelatin and the like; (e) alditols, such as mannitol, xylitol and the like. A preferred carrier group includes lactose, trehalose, raffinose, maltodextrins, glycine, sodium citrate, tromethamine hydrochloride, human serum albumin and mannitol.

Такие вещества-носители могут быть смещены с инсулином до сушки распылением, т. е. путем добавления носителя-вещества к раствору буфера, который получают для сушки распылением. Таким путем, вещество-носитель можно получать одновременно с частицами инсулина и как часть инсулиновых частиц. Типично, когда носитель получают при помощи распылительной сушки вместе с инсулином, инсулин будет присутствовать в каждой индивидуальной частице при весовом процентном содержании в диапазоне от 5% до 95%, предпочтительно от 20% до 80%. Остаток частицы будет, главным образом, представлять вещество-носитель (причем типично составляет от 5% до 95%, обычно составляет от 20% до 80% по весу), но он также будет включать буфер(ы) и может включать другие описанные выше компоненты. Присутствие вещества-носителя в частицах, которые доставляются в альвеолярную область легкого (т.е., частицы в требуемом диапазоне размеров ниже 10 мкм), как установлено, незначительно мешает системной абсорбции инсулина. Such carrier materials can be displaced with insulin prior to spray drying, i.e., by adding the carrier substance to the buffer solution that is obtained for spray drying. In this way, a carrier substance can be obtained simultaneously with insulin particles and as part of insulin particles. Typically, when the carrier is obtained by spray drying along with insulin, insulin will be present in each individual particle at a weight percentage in the range from 5% to 95%, preferably from 20% to 80%. The remainder of the particle will mainly be a carrier substance (typically typically 5% to 95%, typically 20% to 80% by weight), but it will also include buffer (s) and may include the other components described above. . The presence of a carrier substance in particles that are delivered to the alveolar region of the lung (i.e., particles in a desired size range below 10 microns) has been found to slightly interfere with systemic absorption of insulin.

Альтернативно, носители можно получать отдельно в форме сухого порошка и объединять с сухим порошком инсулина путем смешения. Отдельно получаемые порошкообразные носители обычно должны быть кристаллическими (чтобы избежать абсорбции воды), но могут, в некоторых случаях, быть аморфными или смесями кристаллического и аморфного порошков. Размер частиц носителя следует подбирать так, чтобы улучшить текучесть порошка инсулина, типично размер частиц находится в диапазоне от 25 мкм до 100 мкм. Частицы носителя в этом диапазоне размера обычно не проникают в альвеолярную область легкого и часто могут отделяться от инсулина в устройстве доставки до ингаляции. Таким образом, частицы, которые проникают в альвеолярную область легкого, должны, в основном, состоять из инсулина и буфера. Предпочтительным веществом-носителем является кристаллический маннит, имеющий размер в вышеустановленном диапазоне. Alternatively, carriers can be prepared separately in the form of a dry powder and combined with a dry insulin powder by mixing. Separately obtained powdery carriers usually must be crystalline (to avoid absorption of water), but may, in some cases, be amorphous or mixtures of crystalline and amorphous powders. The particle size of the carrier should be selected so as to improve the fluidity of the insulin powder, typically the particle size is in the range from 25 μm to 100 μm. Carrier particles in this size range usually do not penetrate the alveolar region of the lung and can often be separated from insulin in the delivery device before inhalation. Thus, particles that penetrate the alveolar region of the lung should mainly consist of insulin and buffer. A preferred carrier material is crystalline mannitol having a size in the above range.

Сухие инсулиновые порошки данного изобретения могут быть также смешаны с другими активными компонентами. Например, чтобы улучшить лечение диабета желательно комбинировать небольшие количества амилина или активных аналогов амилина с порошками инсулина. Амилин представляет гормон, который секретируется вместе с инсулином панкреатическими β-клетками у нормальных (не диабетических) индивидуумов. Считают, что амилин модулирует активность инсулина ib vivo, и полагают, что одновременное введение амилина с инсулином может улучшить контроль глюкозы в крови. Комбинирование сухого порошкообразного амилина с инсулином в композициях данного изобретения обеспечивает особенно удобный продукт для достижения такого одновременного введения. Амилин можно комбинировать с инсулином при содержании от 0,1% по весу до 10% по весу (в расчете на общий вес инсулина в дозе), предпочтительно от 0,5% по весу до 2,5% по весу. Амилин доступен от коммерческих поставщиков, таких как Amylin Corporation, San Diego, California, и он может быть легко сформулирован в композициях данного изобретения, например, амилин можно растворить в водном или других подходящих растворах вместе с инсулином, и, необязательно, вместе с носителями, и затем раствор сушат распылением, получая порошкообразный продукт. The dry insulin powders of the present invention can also be mixed with other active ingredients. For example, to improve diabetes management, it is desirable to combine small amounts of amylin or active amylin analogs with insulin powders. Amylin is a hormone that is secreted together with insulin by pancreatic β-cells in normal (non-diabetic) individuals. Amylin is believed to modulate ib vivo insulin activity, and it is believed that the simultaneous administration of amylin with insulin can improve blood glucose control. The combination of dry powdered amylin with insulin in the compositions of this invention provides a particularly convenient product to achieve this simultaneous administration. Amylin can be combined with insulin at a content of from 0.1% by weight to 10% by weight (based on the total weight of insulin in a dose), preferably from 0.5% by weight to 2.5% by weight. Amylin is available from commercial suppliers such as Amylin Corporation, San Diego, California, and it can be easily formulated in the compositions of this invention, for example, amylin can be dissolved in aqueous or other suitable solutions together with insulin, and, optionally, together with carriers, and then the solution is spray dried to obtain a powdery product.

Сухие порошкообразные инсулиновые композиции данного изобретения предпочтительно подвергают аэрозолизации путем диспергирования в потоке воздуха или другом физиологически приемлемом газовом потоке обычным способом. Одна система, подходящая для такого диспергирования, описана в одновременно рассматриваемой заявке США Сер. N 07/910 048, которая опубликована как WO 93/00951, полные описания которых здесь приведены в качестве уровня техники. Что касается фиг. 1, то сухой, свободнотекучий инсулиновый порошок вводят в высокоскоростной поток воздуха или газа, и образующуюся дисперсию вводят в приемную камеру 10. Приемная камера 10 включает наконечник для рта 12 на противоположном конце от точки входа воздушной дисперсии порошка. Объем камеры 10 достаточно большой, чтобы заключить требуемую дозу, и камера может иметь направляющие экраны и/или одноходовые краны для обеспечения сдерживания, после того как доза инсулинового порошка будет заключена в камеру 10, пациент P (фиг. 2) делает ингаляцию с помощью наконечника 12 для рта, втягивая аэрозольную дисперсию в легкие. Когда пациент P делает ингаляцию, поступающий воздух вводится через тангенциально расположенный входной порт 14 для воздуха, причем воздух течет обычно в виде вихря, унося с собой аэрозольный инсулин из камеры в легкие пациента. Объем камеры и аэрозольная доза таковы, что пациент способен сделать полностью ингаляцию всей дозы аэрозольного инсулина с количеством воздуха, достаточным для того, чтобы обеспечить доставку инсулина в нижние альвеолярные области легкого. The dry powdered insulin compositions of this invention are preferably aerosolized by dispersion in an air stream or other physiologically acceptable gas stream in the usual way. One system suitable for such dispersion is described in U.S. Ser. N 07/910 048, which is published as WO 93/00951, full descriptions of which are given here as a prior art. With reference to FIG. 1, a dry, free-flowing insulin powder is introduced into a high-speed stream of air or gas, and the resulting dispersion is introduced into the receiving chamber 10. The receiving chamber 10 includes a mouthpiece 12 at the opposite end from the entry point of the air dispersion of the powder. The volume of the chamber 10 is large enough to enclose the required dose, and the chamber may have guiding screens and / or one-way valves to provide containment, after the dose of insulin powder has been enclosed in chamber 10, patient P (Fig. 2) is inhaled with a tip 12 for the mouth by drawing the aerosol dispersion into the lungs. When patient P makes inhalation, the incoming air is introduced through a tangentially located air inlet port 14, the air usually flowing in the form of a vortex, taking with it aerosol insulin from the chamber to the patient's lungs. The volume of the chamber and the aerosol dose are such that the patient is able to completely inhale the entire dose of aerosol insulin with an amount of air sufficient to ensure the delivery of insulin to the lower alveolar regions of the lung.

Такие аэрозольные порошки инсулина особенно полезны вместо подкожных инъекций быстродействующего инсулина при лечении диабета и родственных инсулиндефицитов. Неожиданно обнаружено, что аэрозольное введение сухого порошкообразного инсулина приводит к значительно более быстрой абсорбции инсулина и глюкозному ответу, чем это достигается с помощью подкожной инъекции. Таким образом, способы и композиции данного изобретения должны быть особенно ценными в протоколах лечения, где пациент часто контролирует уровни глюкозы в крови и вводит, по мере необходимости, инсулин, чтобы поддержать целевую сывороточную концентрацию, но, кроме того, они полезны в тех случаях, когда требуется системное введение инсулина. Пациент может получить требуемую дозу путем ингаляции соответствующего количества инсулина, как только что описано. Эффективность системной доставки инсулина с помощью только что описанного способа, обычно находится в диапазоне от около 15% до около 30%, причем индивидуальные дозы (в расчете на ингаляцию), обычно составляют от около 0,5 мг до 10 мг. Обычно общая доза требуемого инсулина в течение одного респираторного введения находится в диапазоне от около 0,5 до 15 мг. Таким образом, требуемая доза может быть эффективна для пациента, делающего от 1 вдыхания до 4 вдыханий. Such insulin aerosol powders are especially useful instead of subcutaneous injections of fast-acting insulin in the treatment of diabetes and related insulin deficiencies. It has been unexpectedly discovered that aerosol administration of dry powdered insulin leads to a significantly faster absorption of insulin and a glucose response than is achieved by subcutaneous injection. Thus, the methods and compositions of this invention should be especially valuable in treatment protocols, where the patient often monitors blood glucose levels and injects insulin as needed to maintain the target serum concentration, but they are also useful in cases when systemic administration of insulin is required. The patient can receive the required dose by inhalation of the appropriate amount of insulin, as just described. The efficacy of systemic insulin delivery using the method just described is usually in the range of about 15% to about 30%, with individual doses (based on inhalation) usually being in the range of about 0.5 mg to 10 mg. Typically, the total dose of insulin required during a single respiratory administration is in the range of about 0.5 to 15 mg. Thus, the required dose can be effective for a patient taking from 1 inhalation to 4 inhalations.

Следующие примеры приведены с целью иллюстрации, а не в качестве ограничения. The following examples are provided for purposes of illustration and not limitation.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Вещества и способы
Вещества
Человеческий кристаллический цинк-инсулин, 26,3 Единиц/мг, (Lilly Lot # 784КК2), получают от Elililly and Company, Indianapolis IN, как установлено, имеет чистоту > 99%, определенную с помощью офВРЖХ (rpHPLC). ФСША (USP) маннит получают от Roguette Corporation (Gurnee, IL). Раффинозу приобретают y Pfanstiehe Laboratories (Waukegan, IL). Цитрат натрия дигидрат, USP, ACS и моногидрат лимонной кислоты USP получают от I.T.Baker (Phillipsburg, NI).
EXPERIMENTAL PART
Substances and methods
Substances
Human crystalline zinc-insulin, 26.3 Units / mg, (Lilly Lot # 784KK2), obtained from Elililly and Company, Indianapolis IN, was found to have a purity> 99% as determined using rVHLC (rpHPLC). USP (USP) mannitol is obtained from Roguette Corporation (Gurnee, IL). Raffinose is acquired by y Pfanstiehe Laboratories (Waukegan, IL). Sodium citrate dihydrate, USP, ACS, and USP citric acid monohydrate are obtained from ITBaker (Phillipsburg, NI).

Получение порошка
Порошки инсулина получают путем растворения массы кристаллического инсулина в натрий цитратном буфере, содержащем наполнитель (маннит, или раффинозу, или без наполнителя) с получением конечной концентрации твердых веществ 7,5 мг/мл и pH 6,7±0,3. Распылительный сушильный аппарат эксплуатировали в режиме с температурой на входе 110oC-120oC и скоростью подачи жидкости 5 мл/мин, что приводило к температуре на выходе 70-80oC. Затем растворы фильтруют через 0,22 мкм фильтр и подвергают сушке распылением в Buchi распылительной сушилке с образованием тонкоизмельченного белого аморфного порошка. Полученные порошки хранят в плотно закрытых контейнерах в сухой атмосфере (< 10% RH).
Powder production
Insulin powders are prepared by dissolving a mass of crystalline insulin in sodium citrate buffer containing an excipient (mannitol, or raffinose, or without an excipient) to obtain a final solids concentration of 7.5 mg / ml and a pH of 6.7 ± 0.3. The spray dryer was operated at an inlet temperature of 110 o C-120 o C and a liquid feed rate of 5 ml / min, which led to an outlet temperature of 70-80 o C. Then the solutions were filtered through a 0.22 μm filter and dried sprayed in a Buchi spray dryer to form a finely divided white amorphous powder. The resulting powders are stored in tightly closed containers in a dry atmosphere (<10% RH).

Анализы порошка
Распределение частиц порошков по размеру определяли с помощью жидкостной седиментации при центрифугировании в анализаторе размера частиц Horiba CAPA-700 Particbe Size Analyzer после диспергирования порошков в Sedisperse A-11 (Micromeritics, Norcross, GA). Содержание влаги в порошках определяли по методу Карла Фишера, используя измеритель влажности Mitsubishi CA-06 Moisture Meter.
Powder Tests
The particle size distribution of the powders was determined by liquid sedimentation by centrifugation in a Horiba CAPA-700 Particbe Size Analyzer particle size analyzer after dispersing the powders in Sedisperse A-11 (Micromeritics, Norcross, GA). The moisture content of the powders was determined by the Karl Fischer method using a Mitsubishi CA-06 Moisture Meter.

Сохранность инсулина до и после процесса образования порошка определяли, сравнивая со стандартом человеческого инсулина, путем повторного растворения взвешенных порций порошка в дистиллированной воде и сравнения повторно растворенного раствора с исходным раствором, пропущенным через распылительную сушилку. Время удерживания и площадь пика по офВРЖК (rpHPLC) использовали для определения того, модифицируется ли химически или деградирует в процессе обработки молекула инсулина. УФ-поглощение используют для определения концентрации инсулина (при 278 нм) и присутствия или отсутствия нерастворимых агрегатов (при 400 нм). Кроме того, определяют pH исходных и реконструированных растворов. Аморфная природа инсулинового порошка подтверждена с помощью поляризационной световой микроскопии. The preservation of insulin before and after the process of powder formation was determined by comparing with the standard of human insulin by re-dissolving the suspended portions of the powder in distilled water and comparing the re-dissolved solution with the initial solution passed through a spray dryer. The retention time and peak area by OFRFA (rpHPLC) was used to determine whether the insulin molecule is chemically modified or degraded during processing. UV absorption is used to determine the concentration of insulin (at 278 nm) and the presence or absence of insoluble aggregates (at 400 nm). In addition, the pH of the stock and reconstituted solutions is determined. The amorphous nature of the insulin powder is confirmed by polarizing light microscopy.

Воздействие аэрозоля на крыс
Эксперименты на крысах проводили в камере для аэрозольной экспозиции. Крыс женской особи (280-300 г) не кормили на протяжении ночи. Животных (21- 24/эксперимент) помещали в плексигласовые трубки и устанавливали в 48 портовую камеру, для носа - только, для аэрозольной экспозиции (In-Tox Products, Albuquetque, NM). Поток воздуха в зону вдыхания устанавливали при 7,2-9,8 литров/минута, и воздух удаляли путем вакуумирования так, чтобы создавалось слабое отрицательное давление (примерно 1,5 см H2O) в камере, определяемое с помощью magnagelic измерителя. Времена аэрозольной экспозиции находились между 5-20 минут, в зависимости от того, как много порошка вводили в камеру. Порошки вводили вручную в малую Вентури (Venturi) насадку, которая диспергировала частицы порошка с образованием тонкого аэрозольного облака. Вентури (Venturi) насадка работала при избыточном давлении свыше 1,055 кг/см2 (15 psig), и проток воздуха устанавливали от 7,2 л/мин до 9,8 л/мин. Вентури (Venturi) насадку вставляли в дно прозрачной плексигласовой камеры диспергирования (750 мл), которая пропускала аэрозоль непосредственно в камеру, для носа - только, для аэрозольной экспозиции.
Aerosol effects on rats
Experiments on rats were performed in an aerosol exposure chamber. Female rats (280-300 g) were not fed overnight. Animals (21-24 / experiment) were placed in Plexiglass tubes and placed in a 48 port chamber, for the nose only for aerosol exposure (In-Tox Products, Albuquetque, NM). The airflow into the inhalation zone was set at 7.2-9.8 liters / minute, and the air was removed by evacuation so that a slight negative pressure (about 1.5 cm H 2 O) was created in the chamber, determined using a magnagelic meter. Aerosol exposure times were between 5-20 minutes, depending on how much powder was injected into the chamber. The powders were manually injected into a small Venturi nozzle that dispersed the powder particles to form a thin aerosol cloud. The Venturi nozzle operated at an overpressure in excess of 1,055 kg / cm 2 (15 psig), and the air flow was set from 7.2 L / min to 9.8 L / min. Venturi (Venturi) nozzle was inserted into the bottom of a transparent Plexiglass dispersion chamber (750 ml), which passed the aerosol directly into the chamber, for the nose - only for aerosol exposure.

Калибровка аэрозольной камеры для крыс
Концентрацию порошка в зоне вдыхания измеряли путем многократного хронометрированного отбора образцов на фильтр в зоне вдыхания в In-Тох держателях фильтра на пути вакуумирующего со скоростью 2 литра/мин потока. Камеру калибровали как с животными, так и без животных. Массу порошка определяли гравиметрически. Размер частиц порошков в зоне вдыхания определяли с помощью каскадного импактора (In Tox Products), помещенного в отверстие для вдыхания и работающего в режиме потока 2 литра/мин. Порошковую массу на каждой стадии определяли гравиметрически
В каждом тесте с порошком использовали 21-24 крыс и аэрозольные экспозиции продолжались 5-20 минут. Трех крыс забивали при времени 0 и затем при прибл. 7, 15, 30, 60, 90, 120, 180 и 240 минутах после окончания экспозиции аэрозолем. Животных анестезировали, вскрывали брюшную полость и отбирали большую пробу крови из брюшной аорты. Затем животных забивали путем цервикальной дислокации.
Calibration of the aerosol chamber for rats
The concentration of the powder in the inhalation zone was measured by repeatedly chronometrical sampling on the filter in the inhalation zone in the In-Tox filter holders in the path of a 2-liter / min vacuum flow. The camera was calibrated both with animals and without animals. The mass of the powder was determined gravimetrically. The particle size of the powders in the inhalation zone was determined using a cascade impactor (In Tox Products) placed in the inhalation opening and operating in a flow rate of 2 liters / min. The powder mass at each stage was determined gravimetrically
In each powder test, 21-24 rats were used and aerosol exposures lasted 5-20 minutes. Three rats were killed at time 0 and then at approx. 7, 15, 30, 60, 90, 120, 180 and 240 minutes after the end of aerosol exposure. Animals were anesthetized, the abdominal cavity was opened, and a large blood sample was taken from the abdominal aorta. Then the animals were killed by cervical dislocation.

Крови давали возможность свернуться при комнатной температуре в течение 30 минут и затем центрифугировали в течение 20 минут при 3500 об/мин в пробирках для сепарации сыворотки. Сыворотку либо анализировали немедленно, либо замораживали при -80oC до анализа. По возможности быстрее (0-7 минут) после окончания аэрозольного дозирования 3 крысы забивали, брали их кровь и их легкие промывали фосфатно-солевым буферным раствором (ФБР) шесть раз по 5 мл. Количество инсулина в финальной суммированной промывной пробе использовали как аэрозольную дозу для крыс в расчетах биодоступности.Blood was allowed to clot at room temperature for 30 minutes and then centrifuged for 20 minutes at 3500 rpm in serum separation tubes. Serum was either analyzed immediately or frozen at -80 ° C until analysis. As soon as possible (0-7 minutes) after the end of aerosol dosing, 3 rats were sacrificed, their blood was taken and their lungs were washed with phosphate-buffered saline (FBI) six times 5 ml each. The amount of insulin in the final cumulative wash sample was used as an aerosol dose for rats in bioavailability calculations.

Экспозиционная система для приматов
Для исследований воздействия аэрозолей на приматов (3-4 животных/группа) использовали молодых диких самцов cynomolgus обезьян, линии Macaca fascicularis (2-5 кг) (Charles River Primates, Inc.). Животным либо вводили подкожно Хумулин (Humulin) (Eli Lilly, Indianopolis, Indiana), либо подвергали воздействию порошкового аэрозоля инсулина. Каждое животное помещали головой - только в секцию для экспозиции, чтобы обеспечить свежую подачу испытываемой атмосферы при адекватной скорости потока (7 л/мин), обеспечивающей минимальную потребность в кислороде животному. Животных удерживали в устройстве типа кресла, где их располагали в прямосидячей позиции (сидящими лапками кверху). Шлемы (капюшоны) были прозрачными, позволяя животным полностью осматриваться вокруг. Постоянный катетер помещали в ногу так, чтобы пробы крови можно было взять в любое время. Обезьяны бодрствовали во время проведения всей процедуры и выглядели спокойными. Кровь примата обрабатывали так же, как кровь крысы (смотри выше).
Exposition system for primates
To study the effects of aerosols on primates (3-4 animals / group), young wild male cynomolgus monkeys, Macaca fascicularis line (2-5 kg) (Charles River Primates, Inc.) were used. Animals were either injected subcutaneously with Humulin (Eli Lilly, Indianopolis, Indiana) or exposed to insulin powder aerosol. Each animal was placed with its head - only in the section for exposure, in order to ensure a fresh supply of the test atmosphere at an adequate flow rate (7 l / min), ensuring the minimum oxygen demand for the animal. Animals were kept in a chair-type device, where they were placed in a straight-sitting position (with their seated legs up). Helmets (hoods) were transparent, allowing the animals to fully look around. A permanent catheter was placed in the leg so that blood samples could be taken at any time. The monkeys were awake during the whole procedure and looked calm. Primate blood was treated in the same way as rat blood (see above).

Экспозиционная система для обработки аэрозолем примата включает монитор для вдыхания, который позволяет замерять количество воздуха, ингалируемое каждой обезьяной. Это значение, умноженное на измерения концентрации инсулина во вдыхаемом воздухе, позволяет точно рассчитать, сколько инсулина ингалируется каждым животным. The primate aerosol exposure system includes an inhalation monitor that measures the amount of air inhaled by each monkey. This value, multiplied by measuring the concentration of insulin in the inhaled air, allows you to accurately calculate how much insulin is inhaled by each animal.

Испытания на людях
Инсулин вводят 24 нормальным человеческим субъектам подкожно, а также путем ингаляции аэрозольных сухих порошков инсулина. Каждая подкожная инъекция состоит из 10,4 E Хумулина (Humulin R), 100 E/мл (Eli Litly, Indianapolis, Indiana). Сухие порошки инсулина аморфны, и их получали сушкой распылением, как описано выше, с 20% по весу маннита в качестве наполнителя. Дозы (5 мг) инсулинового сухого порошка диспергировали в высокоскоростном потоке воздуха с получением тонкого аэрозоля, который заключался в камеру. Каждый субъект делал ингаляцию аэрозольным порошком путем осуществления медленного, глубокого вдоха каждой аэрозольной шаровидной массы (bolus) или нажатия. Порошок вводили путем трех нажатий (для дозы 31,9 Е). Уровни сывороточного инсулина и глюкозы определяли на протяжении определенного периода времени, как описано ниже.
Human trials
Insulin is administered subcutaneously to 24 normal human subjects, as well as by inhalation of aerosolized dry insulin powders. Each subcutaneous injection consists of 10.4 E Humulin (Humulin R), 100 E / ml (Eli Litly, Indianapolis, Indiana). The dry insulin powders are amorphous and were prepared by spray drying as described above, with 20% by weight mannitol as a filler. Doses (5 mg) of insulin dry powder were dispersed in a high-speed stream of air to obtain a fine aerosol, which was enclosed in a chamber. Each subject was inhaled with aerosol powder by taking a slow, deep breath of each aerosol spherical mass (bolus) or pressing. The powder was administered by three presses (for a dose of 31.9 E). Serum insulin and glucose levels were determined over a period of time, as described below.

Анализы сыворотки
Уровни сывороточного инсулина у крыс, приматов и людей определяли, используя Coat-А-Count радиоиммунодиагностические наборы для человеческого инсулина (Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, OA). Для каждой партии образцов построены стандартные кривые. Чувствительность анализа составляла приблизительно 43 пг/мл. Разброс внутри анализа (%CV) составлял < 5%. Анализы на глюкозу осуществляли при помощи Colifornia Veterinary Diagnostics, Inc.in West Sacramentc. CA, используя полоски с реагентом Gluсose IHK Reagent System Pack для анализатора Bcehringer Mannheim/ Hitachi 747 Analyzer. Разброс внутри анализа (%CV) составлял < 3%.
Serum Tests
Serum insulin levels in rats, primates, and humans were determined using Coat-A-Count radio-immunodiagnostic kits for human insulin (Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, OA). Standard curves are plotted for each batch of samples. The sensitivity of the assay was approximately 43 pg / ml. The spread within the analysis (% CV) was <5%. Glucose assays were performed using Colifornia Veterinary Diagnostics, Inc. in West Sacramentc. CA using Gluсose IHK Reagent System Pack reagent strips for the Bcehringer Mannheim / Hitachi 747 Analyzer. The spread within the analysis (% CV) was <3%.

В экспериментах на крысах относительные биодоступности аэрозоля рассчитывали путем сравнения площади под кривой (ППК) для корректированной дозы иммунореактивного инсулина (ИРИ) профиля концентрация - время с площадью под кривой, полученной при подкожной инъекции. У крыс всю отмытую массу инсулина использовали в виде аэрозольной дозы. Некоторое количество инсулина, абсорбированное до легких, может быть отмыто, таким образом доза, определенная с помощью этой методики, вероятно, немного занижена (недооценена) относительно общей депонированной дозы. Никаких исправлений для этой предполагаемой потери не было сделано. In rat experiments, the relative bioavailability of the aerosol was calculated by comparing the area under the curve (PPC) for the adjusted dose of immunoreactive insulin (IRI) concentration-time profile with the area under the curve obtained by subcutaneous injection. In rats, all washed insulin was used as an aerosol dose. A certain amount of insulin absorbed to the lungs can be washed, so the dose determined using this technique is probably slightly underestimated (underestimated) relative to the total deposited dose. No corrections have been made for this alleged loss.

В экспериментах на обезьянах относительные биодоступности рассчитывали аналогично вышеописанному расчету для крыс, за исключением того, что вместо использования инсулина, отмытого из легкого, в качестве аэрозольной дозы использовали общее количество ингалированного инсулина. У крыс только вещество, осажденное в легких, но не инсулин, осажденный в назальных проходах и горле, был включен в оценку дозы. У обезьян весь инсулин, который поступил животным, был включен в оценку дозы. In experiments on monkeys, the relative bioavailability was calculated similarly to the calculation described above for rats, except that instead of using insulin washed from the lung, the total amount of inhaled insulin was used as an aerosol dose. In rats, only the substance deposited in the lungs, but not the insulin deposited in the nasal passages and throat, was included in the dose estimate. In monkeys, all insulin that was given to animals was included in the dose estimate.

Результаты абсорбции инсулина у крыс
Все инсулиновые порошки, использованные в исследованиях на животных, имели размеры частиц (среднемассовые диаметры) в диапазоне 1-3 мкм и содержание влаги 3%. Чистота инсулина в порошках, измеренная с помощью офВРЖХ (rpHPLC) составляла > 97%. Типичные хроматограммы 20% инсулиновых формуляций представлены на фиг. 8С. Порошки давали прозрачный раствор при реконструкции чистой водой с поглощением < 0,01 в ультрафиолетовой области при 400 нм и pH 6,7 ± 0,3. На фиг. 9 представлен типичный ультрафиолетовый (УФ) спектр для 20% инсулиновой формуляции.
The results of the absorption of insulin in rats
All insulin powders used in animal studies had particle sizes (weight average diameters) in the range of 1-3 μm and a moisture content of 3%. The purity of insulin in powders, measured using OFVRH (rpHPLC) was> 97%. Typical chromatograms of 20% insulin formulations are shown in FIG. 8C. The powders gave a clear solution during reconstruction with pure water with absorption <0.01 in the ultraviolet region at 400 nm and a pH of 6.7 ± 0.3. In FIG. Figure 9 shows a typical ultraviolet (UV) spectrum for a 20% insulin formulation.

Следующие три формуляции инсулинового порошка были испытаны на крысах в виде аэрозолей в In-Тох 48 портовой камере для экспозиции. The following three formulations of insulin powder were tested in rats as aerosols in an In-Tox 48 port exposure chamber.

1. 87,9% инсулина; 11,5% цитрата натрия; 0,6% лимонной кислоты. 1. 87.9% insulin; 11.5% sodium citrate; 0.6% citric acid.

2. 20% инсулина; 66% маннита; 12,4% цитрата натрия; 0,6% лимонной кислоты. 2. 20% insulin; 66% mannitol; 12.4% sodium citrate; 0.6% citric acid.

3. 20% инсулина; 66% раффинозы; 12,4% цитрата натрия; 0,6% лимонной кислоты. 3. 20% insulin; 66% raffinose; 12.4% sodium citrate; 0.6% citric acid.

В таблице 1 перечислены ключевые измерения для трех различных исследований экспозиции для крыс, включая характеристики аэрозоля в зоне вдыхания и условия эксплуатации камеры. Фракция порошка, подаваемая в вентури-насадку, достигала зон вдыхания крыс (34-67%) из-за потерь на стенках вследствие прилипания (соударения) и неполной диспергируемости порошка во время подачи порошка. Размер частиц аэрозоля в зоне вдыхания, однако, был идеальным для легочного отложения (1,3-1,9 мкм) и был несколько меньше, чем размер частиц исходной формуляции (2,0-2,8 мкм) вследствие селективной потери частиц большего размера в камере для экспозиции животных. Table 1 lists key measurements for three different exposure studies for rats, including inhalation aerosol characteristics and chamber operating conditions. The powder fraction supplied to the venturi nozzle reached the inhalation zones of rats (34-67%) due to wall losses due to adhesion (collision) and incomplete dispersibility of the powder during powder feeding. The size of the aerosol particles in the inhalation zone, however, was ideal for pulmonary deposition (1.3-1.9 μm) and was slightly smaller than the particle size of the original formulation (2.0-2.8 μm) due to the selective loss of larger particles in a chamber for animal exposure.

В таблице 2 приведены результаты по сывороточному инсулину и глюкозе из трех аэрозольных исследований и одного подкожного исследования, для крыс. На фиг. 3А и 3В представлены концентрационные профили сывороточного иммунореактивного инсулина (ИРИ) во времени и концентрационные профили сывороточной глюкозы во времени для трех формуляций (рецептур), введенных с помощью аэрозоля. В таблице 3 представлены tмакс для инсулина и tмин для глюкозы из трех различных исследований, а также относительная биодоступность аэрозоля в сравнении с подкожной (ПК) инъекцией.Table 2 shows the results for serum insulin and glucose from three aerosol studies and one subcutaneous study, for rats. In FIG. 3A and 3B show the concentration profiles of serum immunoreactive insulin (IRI) over time and the concentration profiles of serum glucose over time for the three formulations administered by aerosol. Table 3 presents t max for insulin and t min for glucose from three different studies, as well as the relative bioavailability of the aerosol compared to subcutaneous (PC) injection.

Все три формуляции обеспечивают быструю абсорбцию инсулина в системную циркуляцию крыс (фиг. 3А и 3В). Биодоступность и глюкозный ответ были более высокими для 20% инсулин/маннит порошка (таблица 3), хотя без проведения многих дублирующих экспериментов нет ясности, существенно ли это различие. All three formulations provide rapid absorption of insulin into the systemic circulation of rats (Fig. 3A and 3B). Bioavailability and glucose response were higher for 20% insulin / mannitol powder (table 3), although without many duplicate experiments it is not clear whether this difference is significant.

Результаты на приматах
Дозу, идентичную той, которую используют при испытании на людях (0,2 E/кг, ~ 27 мкг/обезьяна), вводят путем инъекции четырем обезьянам, чтобы получить ПК результаты для сравнения с результатами применения аэрозоля (фиг. 4А и 4В). В таблице 4 представлены результаты воздействия на обезьян аэрозоля. Таблица 5 демонстрирует средние уровни сывороточных инсулинов и глюкоз для аэрозольной экспозиции аэрозоля и подкожного исследования. Аэрозольная доза дает сильный инсулин и глюкозный ответ (высокая доза). Фиг. 4 иллюстрирует сравнение средних профилей сывороточного инсулина для двух аэрозольных и одного ПК исследования. Из ППК (AUCS) этих профилей относительная биодоступность аэрозольного инсулина, как рассчитано, составляет 12%.
Results on primates
A dose identical to that used in the human test (0.2 E / kg, ~ 27 μg / monkey) is administered by injection to four monkeys to obtain PC results for comparison with aerosol results (FIGS. 4A and 4B). Table 4 presents the effects of aerosol exposure on monkeys. Table 5 shows the average serum insulin and glucose levels for aerosol aerosol exposure and subcutaneous studies. The aerosol dose gives a strong insulin and glucose response (high dose). FIG. 4 illustrates a comparison of mean serum insulin profiles for two aerosol and one PK study. Of the AUCSs of these profiles, the relative bioavailability of aerosol insulin was calculated to be 12%.

Результаты на людях
Сравнительные результаты между доставкой инсулина респираторным путем и с помощью подкожной инъекции представлены в таблице 5. Респираторная аэрозольная доставка приводит к более быстрой абсорбции (пик через 20 минут), чем инъекция (пик через 60 минут), с более быстрым глюкозным ответом (падение через 60 минут), чем в случае инъекции (падение через 90 минут). Воспроизводимость была хорошей, если не лучше в случае аэрозоля, чем в случае инъекции, как для инсулина, так и для глюкозного ответа. Инъекционные дозы тщательно регулировались по весу, аэрозольные дозы нет. Биологическая активность аэрозольного инсулина, исходя из глюкозного ответа, по отношению к инъекции составляла 28-36%. Биодоступность аэрозольного инсулина, исходя из площади под кривой для инсулина, по сравнению с инъекцией, составляла 22,8, для группы с 3 нажатиями.
Results in humans
Comparative results between insulin delivery by respiratory and subcutaneous injection are presented in Table 5. Respiratory aerosol delivery leads to faster absorption (peak after 20 minutes) than injection (peak after 60 minutes), with a faster glucose response (drop after 60 minutes) than in the case of an injection (drop after 90 minutes). Reproducibility was good, if not better, in the case of aerosol than in the case of injection, both for insulin and for the glucose response. Injection doses were carefully controlled by weight, no aerosol doses. The biological activity of aerosol insulin, based on the glucose response, in relation to the injection was 28-36%. The bioavailability of aerosol insulin, based on the area under the curve for insulin, compared with injection, was 22.8 for a group with 3 taps.

Результаты испытаний на людях представлены на фиг. 5А-5В. Фиг. 5А демонстрирует средние уровни сывороточного инсулина во времени при введении путем подкожной инъекции (о), ингаляции (3 нажатия) (•). Аналогично на фиг. 5В представлены средние уровни сывороточной глюкозы. Пики инсулина и падения глюкозы представлены на фиг. 6А и 6В, соответственно, в то время как разброс между субъектами в определениях сывороточного инсулина и глюкозы представлен на фиг. 7А и 7В, соответственно. The human test results are shown in FIG. 5A-5B. FIG. 5A shows the mean serum insulin levels over time when administered by subcutaneous injection (o), inhalation (3 presses) (•). Similarly in FIG. 5B presents average serum glucose levels. Peaks of insulin and a drop in glucose are shown in FIG. 6A and 6B, respectively, while the scatter between subjects in the definitions of serum insulin and glucose is shown in FIG. 7A and 7B, respectively.

Кроме того, неглубокие ингаляции (приливно-отливное дыхание) обезьян во время аэрозольных экспозиций не представляют оптимальную процедуру дыхания для глубокого депонирования (отложения) в легких. Более высокая биодоступность наблюдается у людей (таблица 5), как ожидалось в том случае, когда используется оптимальная процедура дыхания и когда применяют аэрозольный болюс для оральной ингаляции, а не при назальной ингаляции. In addition, shallow inhalations (tidal breathing) of monkeys during aerosol exposures do not represent the optimal breathing procedure for deep deposition (deposition) in the lungs. Higher bioavailability is observed in humans (Table 5), as expected when the optimal breathing procedure is used and when an aerosol bolus is used for oral inhalation rather than nasal inhalation.

Хотя вышеупомянутое изобретение было описано довольно подробно путем иллюстрации и примера, с целью внесения ясности в его понимание, должно быть очевидно, что в него могут быть внесены некоторые изменения и модификации, не выходя за рамки объема нижеследующей формулы изобретения. Although the aforementioned invention has been described in sufficient detail by way of illustration and example, in order to clarify its understanding, it should be obvious that some changes and modifications may be made thereto without departing from the scope of the following claims.

Claims (19)

1. Способ аэрозолизации дозы инсулина, заключающийся в том, что сухой порошок инсулина диспергируют в газовом потоке с получением аэрозоля с размером частиц инсулина от 0,1 до 10 мкм, который помещают в камеру, имеющую наконечник для рта, для последующей ингаляции пациентом. 1. The method of aerosolization of a dose of insulin, which consists in the fact that the dry insulin powder is dispersed in a gas stream to obtain an aerosol with an insulin particle size of from 0.1 to 10 μm, which is placed in a chamber having a mouthpiece for subsequent inhalation by the patient. 2. Способ по п.1, в котором инсулин присутствует в сухом порошкообразном носителе при весовой концентрации в диапазоне от около 5 до 99%. 2. The method according to claim 1, in which the insulin is present in a dry powder carrier at a weight concentration in the range from about 5 to 99%. 3. Способ по п.2, в котором инсулин присутствует в сухом порошкообразном носителе при весовой концентрации в диапазоне от 20 до 80%. 3. The method according to claim 2, in which the insulin is present in a dry powder carrier at a weight concentration in the range from 20 to 80%. 4. Способ по п.2 или 3, в котором порошкообразный носитель включает углевод, органическую соль, аминокислоту, пептид или белок. 4. The method according to claim 2 or 3, in which the powder carrier comprises a carbohydrate, organic salt, amino acid, peptide or protein. 5. Способ по п.1, в котором сухой инсулиновый порошок включает частицы, имеющие средний размер меньше 10 мкм. 5. The method according to claim 1, in which the dry insulin powder comprises particles having an average size of less than 10 microns. 6. Способ по п.1, в котором сухой инсулиновый порошок включает частицы с размером в диапазоне от 0,1 до 10 мкм. 6. The method according to claim 1, in which the dry insulin powder comprises particles with a size in the range from 0.1 to 10 microns. 7. Способ по п.1, в котором сухой порошок включает индивидуальные частицы, включающие как инсулин, так и вещество носителя. 7. The method according to claim 1, in which the dry powder includes individual particles, including both insulin and a carrier substance. 8. Улучшенный способ респираторной доставки инсулина, в котором указанное улучшение включает обеспечение инсулина в форме сухого порошка, включающего индивидуальные частицы, состоящие из инсулина в количестве от 5 до 99% по весу в фармацевтическом носителе, диспергирование инсулина в потоке воздуха и доставку инсулина через рот в легкие в виде сухого порошка, имеющего средний размер частиц в пределах от 0,1 до 10 мкм, при котором пик инсулина и падение глюкозы достигаются быстрее, чем при подкожном введении эквивалентного количества инсулина. 8. An improved method for respiratory delivery of insulin, wherein said improvement comprises providing insulin in the form of a dry powder comprising individual particles of 5 to 99% by weight of insulin in a pharmaceutical carrier, dispersing insulin in an air stream and delivering insulin by mouth into the lungs in the form of a dry powder having an average particle size in the range from 0.1 to 10 microns, in which the peak of insulin and a drop in glucose are achieved faster than when subcutaneous administration of an equivalent amount of insulin . 9. Улучшенный способ по п.8, в котором инсулин присутствует в сухом порошкообразном носителе при весовой концентрации в диапазоне от около 10 до 99%. 9. The improved method of claim 8, wherein the insulin is present in a dry powder carrier at a weight concentration in the range of about 10 to 99%. 10. Улучшенный способ по п.9, в котором порошкообразный носитель включает углевод, органическую соль, аминокислоту, пептид или белок. 10. The improved method according to claim 9, in which the powder carrier includes a carbohydrate, organic salt, amino acid, peptide or protein. 11. Улучшенный способ по п.8, в котором сухой порошок включает индивидуальные частицы, включающие как инсулин, так и вещество носителя. 11. The improved method of claim 8, in which the dry powder includes individual particles, including both insulin and a carrier substance. 12. Способ получения стабильной сухой порошкообразной инсулиновой композиции, включающий растворение инсулина и фармацевтического носителя в водном буфере, где инсулиновая композиция (инсулин и носитель) составляет от 0,01 до 1% от массы раствора, а собственно инсулин составляет от 20 до 80% от общей массы инсулиновой композиции (инсулина и фармацевтического носителя в растворе), и сушку распылением раствора с получением аморфных частиц, включающих как инсулин, так и фармацевтический носитель, средний размер которых находится в пределах от 0,1 до 10 мкм, а содержание влаги составляет менее 10%. 12. A method of obtaining a stable dry powdered insulin composition, comprising dissolving insulin and a pharmaceutical carrier in an aqueous buffer, where the insulin composition (insulin and carrier) is from 0.01 to 1% by weight of the solution, and the actual insulin is from 20 to 80% by the total mass of the insulin composition (insulin and pharmaceutical carrier in solution), and spray drying of the solution to obtain amorphous particles, including both insulin and pharmaceutical carrier, the average size of which ranges from 0.1 about 10 microns, and a moisture content of less than 10%. 13. Способ по п.12, в котором фармацевтическим носителем является углевод, органическая соль, аминокислота, пептид или белок, который дает порошок после сушки распылением. 13. The method according to item 12, in which the pharmaceutical carrier is a carbohydrate, organic salt, amino acid, peptide or protein, which gives the powder after spray drying. 14. Способ по п.12, в котором углевод выбирают из группы, состоящей из маннита, раффинозы, лактозы, мальтодекстрина и трегалозы. 14. The method according to item 12, in which the carbohydrate is selected from the group consisting of mannitol, raffinose, lactose, maltodextrin and trehalose. 15. Способ по п.13, в котором органическую соль выбирают из группы, состоящей из цитрата натрия, ацетата натрия и аскорбата натрия. 15. The method according to item 13, in which the organic salt is selected from the group consisting of sodium citrate, sodium acetate and sodium ascorbate. 16. Пероральная инсулиновая композиция для легочной доставки, содержащая сухой порошок из индивидуальных частиц, которые включают инсулин в количестве от 20 до 80% по весу в фармацевтическом носителе и имеют размер в пределах от 0,1 мкм до 10 мкм. 16. An oral insulin composition for pulmonary delivery, containing a dry powder of individual particles, which include insulin in an amount of from 20 to 80% by weight in a pharmaceutical carrier and have a size in the range from 0.1 μm to 10 μm. 17. Пероральная инсулиновая композиция по п.16, в которой фармацевтический носитель-вещество включает углевод, выбранный из группы, состоящей из маннита, раффинозы, лактозы, мальтодекстрина и трегалозы. 17. The oral insulin composition according to clause 16, in which the pharmaceutical carrier substance comprises a carbohydrate selected from the group consisting of mannitol, raffinose, lactose, maltodextrin and trehalose. 18. Пероральная инсулиновая композиция по п.16, в которой фармацевтический носитель-вещество включает органическую соль, выбранную из группы, состоящей из цитрата натрия, глюконата натрия и аскорбата натрия. 18. The oral insulin composition according to clause 16, in which the pharmaceutical carrier substance includes an organic salt selected from the group consisting of sodium citrate, sodium gluconate and sodium ascorbate. 19. Пероральная инсулиновая композиция, полученная способом по п.12. 19. The oral insulin composition obtained by the method according to item 12.
RU96118508A 1994-03-07 1995-02-07 Methods and compositions for light delivery of insulin RU2175556C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US20747294A 1994-03-07 1994-03-07
US08/207,472 1994-03-07
US08/383,475 1995-02-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96118508A RU96118508A (en) 1999-02-20
RU2175556C2 true RU2175556C2 (en) 2001-11-10

Family

ID=22770701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96118508A RU2175556C2 (en) 1994-03-07 1995-02-07 Methods and compositions for light delivery of insulin

Country Status (3)

Country Link
PE (1) PE48995A1 (en)
RU (1) RU2175556C2 (en)
ZA (1) ZA951883B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116960A1 (en) 2008-03-19 2009-09-24 Noga David Anatol Evich Pharmaceutical composition and a method for the production thereof
RU2509375C2 (en) * 2012-05-29 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" Respiratory phantom impactor
RU2533217C2 (en) * 2009-06-26 2014-11-20 Ново Нордиск А/С Preparation containing insulin, nicotinamide and amino acid
RU2548755C2 (en) * 2010-01-12 2015-04-20 Дэнс Фармасьютикалз Инк. Preservative-free formulations containing insulin, and systems and methods for transformation into aerosol state

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИВАНОВА Л.А. Технология лекарственных форм. - М.: Медицина, 1991, т.2, с.538 и 539. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116960A1 (en) 2008-03-19 2009-09-24 Noga David Anatol Evich Pharmaceutical composition and a method for the production thereof
RU2533217C2 (en) * 2009-06-26 2014-11-20 Ново Нордиск А/С Preparation containing insulin, nicotinamide and amino acid
RU2548755C2 (en) * 2010-01-12 2015-04-20 Дэнс Фармасьютикалз Инк. Preservative-free formulations containing insulin, and systems and methods for transformation into aerosol state
RU2509375C2 (en) * 2012-05-29 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" Respiratory phantom impactor

Also Published As

Publication number Publication date
ZA951883B (en) 1995-12-14
PE48995A1 (en) 1996-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7521069B2 (en) Methods and compositions for pulmonary delivery of insulin
US20090203576A1 (en) Methods and compositons for pulmonary delivery of insulin
KR100652532B1 (en) Flow resistance modulated aerosolized active agent delivery
JP4195191B2 (en) Administration of aerosolized active agent
AU2002218503B2 (en) Powdery preparations and methods for producing the same
US20030064928A1 (en) Therapeutic preparations for inhalation
JP2005520847A (en) HGH (human growth hormone) formulation for pulmonary administration
RU2175556C2 (en) Methods and compositions for light delivery of insulin
KR20020097033A (en) Method of decreasing fasting sugars and weight gains in diabetic patients
TW576750B (en) Pharmaceutical composition for respiratory/pulmonary delivery of insulin and preparation method thereof
US20040112376A1 (en) Method of inducing euglycemia in diabetic patients
JP2004533438A (en) Prevention of type 2 diabetes with aerosolized insulin

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100208