WO2021110732A1 - Method for producing spray-freeze-dried particles, and particles produced accordingly - Google Patents

Method for producing spray-freeze-dried particles, and particles produced accordingly Download PDF

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WO2021110732A1
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spray
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Alf Lamprecht
Mohamed Ehab ALI
Daris Grizic
Dominic LUCAS
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Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing spray-freeze-dried particles.
  • the spray freeze drying process combines the advantageous properties of the spray drying and freeze drying drying processes established in the pharmaceutical industry. The combination of both processes, the processes with each other. Thermolabile substances are gently dried due to the low temperatures, while porous, spherical microparticles with good flow properties can be produced at the same time.
  • WO 2013 / 041542A1 describes the spray-freeze-drying of proteins, polypeptides, oligopeptides, peptides DNA, RNA using at least one cryoprotectant and at least one stabilizer from aqueous solution.
  • Ali and Lamprecht also describe in the International Journal of Pharmaceutics 516, 170, 177, 2017, spray-freeze drying as an alternative technique for the lyophilization of polymeric and lipid-based nanoparticles.
  • the present invention was based on the object of providing a method which, in particular, allows the production of particles with improved release properties.
  • a method for producing spray-freeze-dried pharmaceutical particles comprising the following steps, a) providing a solution comprising at least one pharmaceutical active ingredient and a solvent, b) spraying the solution into a cold environment, whereby solidified droplets are obtained, and c) removing the solvent by atmospheric sublimation or vacuum freeze-drying, whereby spherical spray-freeze-dried particles are obtained, wherein in step a) the solvent is selected from tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof and the solution has a solids content Range from> 1.5% to ⁇ 60%, based on the total volume of the solution (m / V), and in step b) droplets with a mean diameter in the range from> 30 pm to ⁇ 700 pm are generated and the droplets are sprayed into an environment with a temperature in the range from> -100 ° C. to ⁇ 20 ° C. pm.
  • the method enables the production of porous, spherical, completely or partially amorphous particles.
  • the spray-freeze-dried particles have a high sphericity and good flowability, which makes processing of the particles easier.
  • lipophilic active ingredients and auxiliaries which are insoluble or poorly soluble in water or aqueous solution can be used and sprayed.
  • the solids content of the sprayed solution and the droplet size have a significant influence on the resulting flowability of the spray-freeze-dried particles obtained.
  • Another advantage is that the method offers the possibility of producing particles or amorphous solid dispersions for thermolabile active ingredients. This is not possible, for example, by melt extrusion due to the temperature and also only possible to a limited extent by spray drying.
  • the production of spray-freeze-dried particles or sphero-polyophilisates basically comprises the process steps of creating droplets, freezing the droplets and drying them.
  • a solution containing an active ingredient and usually one or more auxiliaries is frozen by spraying in a very cold environment and then dried by means of sublimation in a vacuum or under atmospheric pressure.
  • a suitable spray head for example a drop generator
  • a liquid jet is generated which, for example, experiences a uniform tear-off of the drops due to a piezoelectric pulse.
  • the set jet of droplets can be directed into a spray tower, which is cooled from the outside, for example by a cold nitrogen flow. As a result, the drops freeze through very quickly.
  • the particles frozen in this way are dried in a subsequent drying step.
  • the particles frozen in this way can then be collected and are atmospherically or by means of vacuum Freeze drying lyophilized.
  • the frozen droplets settle on a drying sieve due to the exit speed from the nozzle and the force of gravity, after which the drying process is initiated.
  • the frozen droplets release the solvent into the gas flow by sublimation. After the solvent has been removed, a framework consisting of the solid components of the solution used remains.
  • a continuously operating spray-freeze-drying process is preferred. Unless otherwise described, the spray freeze-drying process is preferably carried out in accordance with the teaching of WO 2013/041542 A1 and the device and process parameters described there. Further parameters used in detail in the context of the present invention are set out in the examples.
  • the properties of the spray-freeze-dried particles produced in this way can in particular be adjusted via the composition of the sprayed starting solution.
  • the solids concentration of the starting solution can have an influence on the shape and porosity of the particles.
  • the spray settings usually show a somewhat smaller influence on particle formation.
  • the freezing temperature influences the particle morphology and a temperature in the range from> -100 ° C to ⁇ -50 ° C has proven to be advantageous for a quick and gentle freezing step in aqueous solutions.
  • solvents such as tert-butanol, which solidify at higher temperatures, a correspondingly higher freezing temperature is possible and a range from> - 100 ° C to ⁇ -20 ° C is preferred.
  • a higher freezing temperature is also possible and a range from> -100 ° C to ⁇ 0 ° C is preferred.
  • the spray-freeze drying method uses cold air for the freezing step.
  • a temperature range can be set by external cooling with liquid nitrogen.
  • the temperature can be in the range from> -60 ° C or> -50 ° C to ⁇ -20 ° C.
  • a preferred temperature in each case, which is low enough to ensure the stability of the active ingredient by rapid freezing, can be the A person skilled in the art can determine by means of simple experiments, whereby he provides, in particular as a function of the drop speed, that the drops are frozen before they hit the collecting container.
  • the average diameter of the spray-freeze-dried particles can be adjusted in particular through the specifications of the spray nozzle.
  • the mean diameter of the drops in step b) is in the range from 50 ⁇ m to bis 500 ⁇ m, preferably in the range from 150 ⁇ m to 400 ⁇ m, preferably in the range from 200 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • droplet diameters in this range achieved particles with preferred particle diameters D50 (volumetric) in the range from von 30 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably in the range from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • D50 volumemetric
  • a person skilled in the art will adapt corresponding openings of the spray nozzles. Replacing the orifice of a drop jet nozzle with a double diameter model can double the diameter of the drop when the stimulation rate is changed to double, which can result in a drop size difference of about 10%.
  • the solution can in principle comprise customary auxiliaries for spray freeze drying, for example selected from the group comprising mannitol, sucrose, lactose, trehalose, hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), hydroxypropylmethyl cellulose acetate succinate (HPMC-AS), low-viscosity hydroxypropyl cellulose (PVPyrrol), (PVPyrrol) ), Maltodextrin, dextran, anionic copolymers of methacrylic acid and methyl methacrylate (e.g. Eudragit E), and / or surfactants such as polyethylene glycol and its copolymers (e.g.
  • polyvinyl caprolactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer available under the brand Soluplus®
  • polyoxyethylene (20 ) sorbitan monooleate polysorbate 80
  • polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate polysorbate 20
  • the spraying of a solution in contrast to the spraying of a suspension, has proven to be essential for achieving the advantageous properties of the particles exposed.
  • the interaction of the droplet size, the solids content of the sprayed solution and the freezing temperature have proven to be advantageous influencing variables for the flowability of the particles obtained.
  • the solids content of the solution plays an essential role here.
  • the solids content is in the range from> 1.5% to ⁇ 60%, based on the total volume of the solution (m / V).
  • the solids content can relate to the active ingredient or, in the event that the solution comprises at least one auxiliary substance in addition to the active substance, to the active substance and auxiliary substance. At higher solids contents, compact particles result which are no longer sufficiently compact. Lower solids contents lead to particles with insufficient mechanical stability.
  • concentration data are given in the form of the mass fraction in the solvent with the percentage value% (m / V).
  • Tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof are preferred as solvents for spray freeze drying.
  • tert-butanol can advantageously be used.
  • Dimethyl sulfoxide can also advantageously be used.
  • These solvents can also be used to spray-freeze-dry lipophilic active ingredients and auxiliaries such as celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole that are insoluble or poorly soluble in water or aqueous solution. If tert-butanol is used, higher drying temperatures can also be used.
  • water is preferred as the solvent for the production of spray-freeze-dried particles containing an active protein such as lysozyme.
  • the solution comprises at least one auxiliary, preferably a stabilizer.
  • the solids content, for example of active ingredient and excipient, of the solution is in the range from> 1.5% to ⁇ 50%, preferably in the range from> 3% to ⁇ 25%, based on the total volume of the solution (m / V).
  • the solids content of the solution is preferably in the range of> 3% or> 5% to ⁇ 10%, ⁇ 15% or ⁇ 25%, based on the total volume of the solution (m / V). Solids contents of 10% (m / V) resulted in particles with good flow behavior.
  • the solids content can be 1% to 1.5% (m / V), for the production of particles for tableting in the range of 20% to 40% (m / V).
  • the solution can have at least one stabilizer as an auxiliary.
  • the solution can also contain an anti-freeze agent.
  • the auxiliary used is a stabilizer, in particular polyvinylpyrrolidone (PVP), and optionally an anti-freeze agent.
  • the antifreeze agent is preferably selected from the group comprising mannitol and sucrose.
  • the term “stabilizer” denotes a pharmaceutically acceptable excipient which gives the spray-freeze-dried particles or sphero-polyophilizates mechanical strength.
  • the stabilizer can be selected from among hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC),
  • HPMC-AS Hydroxypropylmethylcellulose acetate succinate
  • HPC-SSL low-viscosity hydroxypropylcellulose
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • maltodextrin dextran and / or anionic copolymers of methacrylic acid and methyl methacrylate (e.g. Eudragit E).
  • a preferred stabilizer is polyvinylpyrrolidone (PVP).
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • an amount of stabilizer such as PVP in the solution based on the total volume of the (m / V), from 0.75% up to 30%, for example from 0.75%, 1.5%, 5% or 7, 5%, resulting spray-dried particles with good mechanical properties.
  • anti-freeze refers to pharmaceutically acceptable excipients, as they are commonly used in formulations that are subjected to freeze-drying in order to reduce the formation of ice crystals in the freezing droplet and to improve the subsequent reconstitution of the active ingredient solution.
  • antifreeze agents can be, for example, alcohols, preferably polyalcohols such as mannitol, sorbitol and the like.
  • the anti-freeze agent can also be a sugar, for example selected from sucrose and trehalose.
  • a preferred alcohol as an anti-freeze agent is mannitol.
  • a preferred sugar as an anti-freeze agent is sucrose.
  • a particularly preferred anti-freeze agent is mannitol.
  • stabilizer and anti-freeze agent it may be preferred to use stabilizer and anti-freeze agent.
  • the use of stabilizers and anti-freeze agents in a spray-freeze-drying process can enable the production of lyophilizate powders, the particles of which have good mechanical stability and good flow behavior. If the stabilizer and antifreeze agent are used, the stabilizer and antifreeze agents can be used in independent proportions. Spray-freeze-dried particles with very good sphericity and flowability were obtained using 0.75%, 5% and 7.5%, based on the total volume of the solution (m / V), of mannitol and polyvinylpyrrolidone. Higher proportions of antifreeze agents such as mannitol can also be used to stabilize such as polyvinylpyrrolidone. It may be preferred to use higher proportions of polyvinylpyrrolidone than of mannitol if this has a positive effect on the solubility or the stability of the active ingredient.
  • the solution can have a light-absorbing compound.
  • the solution can also contain a compound with an antioxidant effect. It may be preferred to use light absorbents and / or antioxidants.
  • the use of light absorbents in a spray-freeze-drying process can protect a pharmaceutical active substance from light damage during the manufacture of the particles as well as during their storage.
  • An antioxidant can also be an active pharmaceutical ingredient Protect from oxidation during the manufacture of the particles and during their storage.
  • Light absorbents can be selected from the group comprising benzophenones such as oxybenzone or azobenzone, salicylates such as homomenthyl salicylate (homosalate) or octyl salicylate, cinnamic acid esters such as octinoxate and / or octocrilene.
  • Antioxidants can be selected from the group comprising ascorbyl palmitate, ascorbic acid, BHT, BHA, tocopherol, da-tocopherol-polyethylene glycol-1000-succinate (TPGS), propylgalat and / or sodium metabisulphite.
  • the advantageous properties of the particles are based essentially on the fact that a solution is sprayed in contrast to a suspension.
  • a suspension is a coarsely dispersed dispersion and tends to sedimentation and phase separation, which would make the solids content of the sprayed droplets and the morphology of the particles heterogeneous.
  • the term “solution” includes “colloidal solutions”.
  • a “colloidal solution” is a solution in which particles with a diameter of less than 1 ⁇ m are finely distributed in the solvent, so that the properties of the colloidal solution can behave like a real solution. So nanoparticles of a poorly soluble pharmaceutical substance in solvents can be selected from tert. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water and their mixtures form a colloidal solution that can be sprayed with the same advantageous properties of the particles as a real chemical solution.
  • a solution comprising at least one pharmaceutical active ingredient and a solvent, prior to the spraying of which is preceded by a step of producing a colloidal solution, optionally including a nanonization of the pharmaceutical active ingredient.
  • Nanonization refers to the reduction of the particle size down to the nanometer range, i.e. the conversion into a nanoparticulate composition by means of a comminution process, for example by means of a grinding process.
  • nanonization of the active ingredient aprepitant which is only sparingly soluble in an aqueous environment, is preferred.
  • the method accordingly comprises, that a colloidal solution is provided, wherein the provision of the solution is optionally preceded by a nanonization of the at least one pharmaceutical active ingredient.
  • the method comprises that the provision of the solution is preceded by an extraction of the at least one pharmaceutical active substance from an active substance source such as an active substance plant.
  • active ingredient plant is understood to mean a plant from which a pharmaceutically active ingredient can be obtained. This can be done in particular by extracting the usable components such as leaves, flowers, fruits, bark, seeds or roots of the plant. It is preferred that an extraction in solvents selected from tert. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof takes place. The extracts can then directly provide a sprayable solution.
  • a solution of a mixture of the pharmaceutical active ingredients cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC) can be produced from the plant drug cannabis flos by extraction in tert-butanol.
  • CBD cannabidiol
  • THC tetrahydrocannabinol
  • the pharmaceutical active ingredient can be selected from the group comprising synthetic or natural compounds, in particular so-called small molecules, proteins, peptides, DNA, RNA, polysaccharides such as heparin, antibodies, insulin, or the like.
  • tert-butanol as a solvent
  • lipophilic active ingredients are selected from the group comprising celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole.
  • the particles are preferably dried by means of vacuum freeze-drying.
  • the frozen particles can be transferred to a customary freeze dryer and lyophilized using conventional drying times, for example from 24 to 48 hours and / or using a vacuum of 0.1 mbar to 1 mbar.
  • the proportion of active ingredient in the solution can be up to its maximum solubility in the solvent, in particular in the range from> 2.5% to ⁇ 10%, based on the total volume of the solution (m / V) .
  • the proportion of stabilizer such as PVP in the solution can also be in the range from> 2.5% to ⁇ 10%, in particular in the range from> 5% to ⁇ 7.5%, based on the total volume of the solution (m / V) , lie.
  • Preferred protein active ingredients are selected from the group comprising lysozyme. Protein active ingredients are preferably sprayed using water as the solvent. Furthermore, protein active ingredients are preferably dried by means of atmospheric sublimation. Spraying from aqueous solution and atmospheric drying have proven to be advantageous for the spray-freeze-drying of protein active ingredients.
  • the frozen particles can be dried with a drying gas such as nitrogen or dry air, preferably in a temperature range from -20 to -5 ° C.
  • a drying gas such as nitrogen or dry air, preferably in a temperature range from -20 to -5 ° C.
  • the drying step can be carried out continuously, for example by drying on a conveyor sieve or a sieve disk.
  • the proportion of active ingredient in the solution can be in the range from> 0.5% to ⁇ 5%, based on the total volume of the solution (m / V).
  • the proportion of stabilizer such as mannitol in the solution can be in the range from> 2.5% to ⁇ 10%, in particular in the range from> 5% to ⁇ 7.5%, based on the total volume of the solution (m / V), lie.
  • the process allows the production of spray-freeze-dried particles with good sphericity, which can be referred to as sphero polyophilizates.
  • Another object of the invention relates to spray-freeze-dried particles, in particular produced by the method described above, the particles having a pharmaceutical active ingredient and at least one auxiliary, characterized in that the particles have a sphericity in the range from> 0.75 to ⁇ 1 and a powder sample of the particles has an angle of repose of ⁇ 40 °.
  • the particles are preferably comprising tert by means of spray freeze drying from a solution. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water or mixtures thereof prepared as described above.
  • the particles show excellent flow properties, as a result of which a significant improvement in the handling of the lyophilizate powder can be provided during storage, such as in particular during administration.
  • the particles are usually used in powder form for administration or reconstituted in solution immediately before administration, and good flow properties are essential for such administration.
  • Flowable powders are also preferred for the production of lyophilizates to be administered parenterally, since their flowability simplifies their filling or storage as so-called “bulk” goods is possible.
  • the sphericity or roundness which represents a dimensionless parameter of the particles, can be determined using image analysis methods, for example using a particle size measuring device such as a Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan).
  • a particle size measuring device such as a Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan).
  • images of individual particles are recorded and evaluated over the whole.
  • the spray- Freeze-dried particles have a sphericity in the range from 0.8 to 0.99, preferably in the range from 0.9 to 0.99 or in the range from 0.93 to 0.98.
  • the angle of repose also known as the angle of repose, is determined by pouring the powder sample loosely into a cone of repose. In the context of the invention, the angle of repose was measured according to the specifications of the European Pharmacopoeia (PhEur 2.9.36) using a funnel whose opening was 1.0 cm wide. A smaller angle of repose corresponds to a better flowability of the particles in the powder sample.
  • a powder sample of the spray-freeze-dried particles has an angle of repose of ⁇ 35 ° or ⁇ 30 °.
  • the angle of repose can be in the range from> 30 ° to ⁇ 35 °. Particles with such angles of repose show excellent flowability.
  • the spray-freeze-dried particles have a particle diameter D50 (volumetric) in the range from 30 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably in the range from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the particles can also advantageously have a particle diameter D50 in the range of> 150 ⁇ m,> 200 ⁇ m or> 250 to ⁇ 300 ⁇ m, ⁇ 350 ⁇ m or ⁇ 400 ⁇ m. Particles with a particle diameter D50 in these areas exhibited very good flow properties and are accordingly suitable for nasal, oral, sublingual and buccal administration.
  • the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient selected from the group comprising celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole. In further preferred embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient selected from the group comprising aprepitant, levodopa (L-dopa) and acetylsalicylic acid. In more preferred In embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient mixture.
  • the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient mixture of cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC).
  • CBD cannabidiol
  • THC tetrahydrocannabinol
  • Another subject matter is a pharmaceutical preparation or a medicament comprising spray-freeze-dried particles according to the invention, in particular spray-freeze-dried particles produced by the method described above.
  • spray-freeze-dried particles in particular spray-freeze-dried particles produced by the method described above.
  • FIG. 2 the release profile of a physical mixture of celecoxib
  • FIG. 4 in FIG. 4a the droplet diameter of spray-freeze-dried particles for different solids concentrations and nozzle diameters, in FIG. 4b) the respective slope angles.
  • FIG. 5 shows the flow of spray-freeze-dried particles plotted against the
  • FIG. 6 shows the flow rate of spray-freeze-dried particles plotted against the
  • FIG. 7 in FIGS. 7 a), b) and c) scanning electron microscope images of spray-freeze-dried particles, magnified 200 times.
  • FIG. 9 shows a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times.
  • FIG. 10 shows a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times.
  • FIG. 11 the stability of lysozyme in spray-freeze-dried lysozyme particles for vacuum freeze-drying (SFD) and for atmospheric sublimation
  • FIG. 12 is a scanning electron microscope image of spray-freeze-dried particles, magnified 200 times.
  • FIG. 13 is a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times.
  • Fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib were obtained in pharmaceutical grade.
  • Polyvinylpyrollidone (PVP, Kollidon® 25) was obtained from BASF, Ludwigshafen, Germany.
  • D (-) - mannitol [Ph. Eur.] Was obtained from VWR International, Amsterdam, Netherlands.
  • Tert-butanol [Ph. Eur.] was obtained from Sigma.
  • Ultrapure water was made with a MilliQ, Millipore Corp., Billerica, MA, USA. Methods:
  • the spray freeze drying process used involved three steps: droplet generation, freezing and freeze drying.
  • a monodisperse drop generator (MTG-01-02, FMP Technologies GmbH, Erlangen, Germany) with a nozzle diameter of 100 ⁇ m (if not stated otherwise) on the spray tower was used to generate the drops.
  • the freezing process was carried out by spraying solutions in cold air (-60 ° C to -100 ° C) in a cooled stainless steel spray tower, which was surrounded by a jacket cooled with liquid nitrogen.
  • the solutions of active ingredient and excipient (s) were sprayed into the spray tower by means of the nozzle mentioned above.
  • the particles were then dried in the same tower.
  • the drying gas used was nitrogen or dry air, preferably in a temperature range from -20 to -5 ° C. for aqueous solutions, the drying gas being passed through a loose pile of ice particles until the sphero polyophilizates were dry.
  • the dryness was measured by means of the residual content in the exhaust air and the process was stopped at approx. 20 ppm.
  • this drying step can be carried out continuously, by drying on a conveyor sieve or a sieve disc.
  • freeze-drying To remove the solvent by means of vacuum freeze-drying, the particles were alternatively collected in a vessel at the lower end of the spray tower for the subsequent freeze-drying.
  • the frozen particles were for 48 hours in an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) at a vacuum of 0.1 mbar and a condenser temperature of -52 ° C lyophilized. In the following, both processes are referred to as freeze-drying.
  • a Hitachi SU3500 SEM (Hitachi Ltd., Tokyo, Japan) was used to view the surface morphology of the spray-freeze dried samples.
  • the samples were attached to an aluminum plate with double-sided adhesive tape and coated with gold using a Polaron SC7640 sputter coater (Quorum Technologies Ltd., Newhaven, UK) in an argon atmosphere.
  • the calibration was carried out with indium as the standard.
  • Non-hermetically sealed aluminum crucibles were filled with 5-10 mg sample and analyzed. After an equilibration time of 2 minutes at 25 ° C., the samples were heated to 110 ° C. in the case of fenofibrate and 170 ° C. for celecoxib, chloramphenicol and clotrimazole at 5 K / min. This was followed by a cooling step back to 25 ° C.
  • the evaluation of the melting peaks was carried out in the first heating cycle.
  • the STARcsw 13.0 program was used to evaluate the results.
  • the X-ray powder diffractometry was carried out using an X'Pert Philips (X'Pert Philips Analytical B.V., Almelo, Netherlands) device. The following configuration was used: Transmission-Reflection-Spinner, scanned angular range from 4 ° 28 to 45 ° 28, generator input 40 mA and 45 kV. The data were collected using the PANalytical X'Pert HighScore Plus program, version 2.2. c edited.
  • Example 1 Production of spray-freeze-dried pharmaceutical particles comprising fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib
  • the active ingredients fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib were each dissolved in tert-butanol at a concentration of 5% (w / v) and the solutions were mixed with a concentration of 5% polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25).
  • the solutions were sprayed into the spray tower as described above using a nozzle diameter of 100 ⁇ m by means of a nozzle in cold air ( ⁇ 100 ° C.) and then freeze-dried.
  • the melting point of the spray-freeze-dried particles and the pure active ingredients fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib as well as PVP was determined by means of differential calorimetry (DSC). As expected, the pure active ingredients showed a sharp melting point, while PVP showed no detectable melting point. In the case of the spray-freeze-dried particles, the particles with chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib showed no detectable melting point, which indicates the presence of amorphous particles. The particles containing fenofibrate showed a weak but significant melting point, which suggests a partially crystalline structure. The structure of the particles was further investigated by means of X-ray powder diffractometry.
  • FIG. 1 shows in FIGS. La), b), c) and d) the specific reflexes of the pure substances fenofibrate (FENO), chloramphenicol (CHLORO), clotrimazole and celecoxib in their crystalline pure form, the amorphous signal from PVP, as well below the signals of the spray-freeze-dried particles.
  • the particles with chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib only show signals that indicate the presence of amorphous particles during the diffractogram of the particles containing fenofibrate shows reflections of a partially crystalline fenofibrate structure.
  • the release determination was carried out using a custom-made release apparatus.
  • the release vessels were completely filled with a volume of 20.0 ml of the celecoxib particles produced according to Example 1.
  • the spray lyophilized samples were added directly to the medium.
  • An Agilent Cary 8454 UV-Vis spectroscope (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) at a wavelength of 255 nm (Celecoxib) was used to quantify the sample.
  • a physical mixture of 50% by weight celecoxib and 50% by weight polyvinylpyrrolidone was investigated. At different times in the range from 5 to 360 minutes, a 1.0 ml sample was taken, replaced by 1.0 ml fresh phosphate buffer and the sample was examined UV-metrically for the active ingredient content.
  • FIG. 2 shows the release profile of the physical mixture of celecoxib and polyvinylpyrrolidone and the spray-freeze-dried particles.
  • the spray-freeze-dried particles showed a release that was up to 450% greater than that of the physical mixture. Without being tied to a specific theory, it is assumed that this is based on the one hand on the highly porous structure of the spray-freeze-dried particles and on the other hand on the amorphous structure of the sprayed celecoxib.
  • the PVP stabilized the supersaturation of the solution only slightly; after reaching the maximum, the content of dissolved celecoxib fell due to precipitation.
  • Example 3 Investigation of different solids contents with varying nozzle size Solutions with different solids concentrations of polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25) and mannitol were each prepared in water and as described above using nozzle diameters of 20 ⁇ m, 50 mm or 100 m in a nozzle in cold air (- 100 ° C) sprayed into the spray tower and then freeze-dried.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • mannitol mannitol
  • the angle of repose or repose angle measurement was carried out according to the recommended procedure described in the European Pharmacopoeia (Ph. Eur. 2.9.36) for determining the angle of repose.
  • the evaluation was carried out using a photograph of the sample after it had been trickled onto a flat surface through a funnel.
  • the fixed funnel was filled slowly and from the upper edge of the funnel in order to minimize the impact of the particles on the top of the sample.
  • the position of the camera was chosen so that the lens was always in a plane with the smooth surface.
  • the evaluation was carried out using an image processing program. Lines were drawn along the slope of the hill to determine the height from their intersection, as well as the base to determine the diameter of the conical base.
  • the mean droplet diameter and the width of the particle size distribution were also determined.
  • the volumetric D50 value was determined from the sum of all individual particle measurements, and the span representing the polydispersity was determined using the standard calculation used in the Camsizer X2.
  • the following table 1 summarizes the compositions used, nozzle openings, as well as the specific slope angles, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN):
  • FIGS. 3a), b) and c) show scanning electron microscope images of the particles of samples 4, 5 and 10 magnified 200 times. As can be seen from FIG. 3, the particles exhibited a spherical shape and good porosity.
  • FIG. 4a shows the droplet diameter of Examples 1 to 15 for various solids concentrations and nozzle diameters
  • FIG. 4b shows the respective slope angles.
  • FIG. 4 in particular particles produced from solutions with a solids content of 5% to 15% (m / V) and an average droplet diameter of more than 150 ⁇ m have a good angle of repose.
  • the flowability of the 15 samples was measured on an ERWEKA granulate flow tester with a funnel opening of 10 mm. The samples were each weighed to 0.250 g on an analytical balance and measured. Samples which did not flow were marked with "#na”. The measurement was carried out according to the specifications of the European Pharmacopoeia (PhEur 2.9.16) with a funnel with an opening 1.0 cm wide.
  • FIG. 5 shows the flow of the samples plotted against the solids content determined with a funnel opening of 10 mm. The results are reported in seconds per 0.250 g sample. As can be seen from FIG. 5, in particular particles produced from solutions with a solids content of 5% (m / V) and more showed good flow behavior, even with small nozzle diameters or particle sizes. In addition, they had good mechanical stability.
  • FIG. 6 shows the flow of the samples plotted against the solids content determined with a funnel opening of 6 mm. The results are reported in seconds per 0.250 g sample. As can be seen from FIG. 6, the measurement with a smaller funnel opening confirmed the good flow behavior of the particles produced from solutions with a solids content of 5% (m / V) and more.
  • Example 4 Determination of the maximum solids content Solutions with different solids concentrations of polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25), mannitol, sucrose or mixtures thereof were each prepared in water and, as described above, using a nozzle diameter of 100 ⁇ m by means of a nozzle in cold air (-100 ° C) in the Spray tower sprayed and then freeze-dried.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • mannitol mannitol
  • sucrose sucrose
  • the slope angle was determined as described in Example 3.1 using the method described in the European Pharmacopoeia (Ph. Eur. 2.9.36), and the sphericity was determined using the Camsizer X2 particle size measuring device (Retsch Technology, Haan). The mean droplet diameter and the width of the particle size distribution (SPAN) were also determined as described under Example 3.1.
  • FIGS. 7a), b) and c) show scanning electron microscope images of the particles from samples 16, 17, 18 and 19 magnified 200 times.
  • the particles samples 16, 17 and 19 showed a good spherical shape.
  • the particle of sample 17 with a solids content of 60% (w / v) showed good sphericity and an already quite compact surface. While the angle of repose of the sample with a higher proportion of stabilizer compared to antifreeze could not be determined, the Sample with 20% (w / v) stabilizer and antifreeze agent each have a good angle of repose and moderately good sphericity.
  • Example 5 Determination of different active ingredient and auxiliary substance concentrations in tert-butanol
  • Figures 8a), b), c), d) and e) each show scanning electron microscope images of the particles of samples 20, 21, 22, 23 and 24 magnified 200 times. As can be seen from Table 3 and FIG. 8, samples 20 to 24 showed good sphericity, angle of repose and good porosity of the particles.
  • Example 6 Use of hydroxypropyl cellulose as a stabilizer
  • Ligur 9 shows the scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle of sample 25 magnified 200 times. As can be seen from Table 4 and Ligurium 9, sample 25 showed a good angle of repose, sufficient sphericity and good porosity of the particles. This shows that hydroxypropyl cellulose can also be used as a stabilizer in tert-butanol with good results.
  • a solution of 5% (w / V) PVP and 5% (w / V) Celecoxib was prepared in tert-butanol and as described above using a nozzle diameter of 200 ⁇ m by means of a nozzle in cold air (- 100 ° C) in the spray tower. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 ⁇ m and dried by means of atmospheric sublimation. The frozen particles were left in the same tower for 60 hours and lyophilized with nitrogen at a gas flow of 601 min 1 and a temperature of 15 ° C. Angle of repose, sphericity, mean droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN) were determined as described in Example 3.1.
  • FIG. 10 shows the scanning electron microscope image of a particle of sample 26 dried by atmospheric sublimation, magnified 200 times.
  • the sample 26 showed a good angle of repose, sufficient sphericity and good porosity of the particles. This shows that good results were also achieved with atmospheric sublimation, which are comparable to sublimation using vacuum.
  • Example 8 Spray-freeze-drying of a protein by means of atmospheric sublimation and vacuum-freeze-drying
  • a solution of 5% (w / v) mannitol, 2.5% (w / v) Kollidon® 12 PF and 1% (w / v) lysozyme was prepared in water and as described above using a nozzle diameter of 200 ⁇ m by means a nozzle in cold air (- 100 ° C) in the spray tower sprayed. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 ⁇ m and dried by means of atmospheric sublimation. The frozen particles were left in the tower for 24 hours and lyophilized with nitrogen at a gas flow of 60 L min-1 and a temperature of -10 ° C.
  • the solution was sprayed under identical conditions and to remove the solvent by means of vacuum freeze drying, the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower and transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and lyophilized for 24 hours at a vacuum of 0.1 mbar.
  • FIG. 11 shows the yield of spray-freeze-dried lysozyme particles for vacuum freeze-drying (SFD) and for atmospheric sublimation (aSFD).
  • SFD vacuum freeze-drying
  • ASFD atmospheric sublimation
  • a solution of 2.5% (w / v) mannitol, 2.5% (w / v) Kollidon® 25 and 0.3% (w / v) L-dopa was prepared in water and using a as described above A nozzle diameter of 100 ⁇ m was sprayed into the spray tower by means of a nozzle in cold air (-100 ° C.). After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 ⁇ m.
  • the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower, transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and placed under a vacuum of 0.1 mbar for 24 hours lyophilized.
  • L-dopa particles showed good sphericity and angle of repose.
  • Spray-freeze-dried pharmaceutical L-Dopa particles can release the active ingredient in the throat via the mucous membranes, which is of great advantage in particular for Parkison patients who suffer from swallowing problems.
  • Example 10 Spray-freeze-drying of acetylsalicylic acid (ASA) in tert-butanol Acetylsalicylic acid (ASA) was at room temperature with gentle stirring in tert. -Butanol dissolved at a concentration of 150 mg / ml. The spray tower was precooled to a temperature of -125 ° C. with liquid nitrogen. The ASA solution was sprayed through a nozzle (150 kPa, 30 kHz, nozzle diameter: 200 ⁇ m) into the precooled tower. The frozen particles were collected on a glass container and, after the spraying process was complete, transferred to a freeze dryer and dried. Freeze-drying took place under reduced pressure (0.01 bar) for 24 hours.
  • ASA acetylsalicylic acid
  • ASA tert-butanol
  • the particles obtained showed that active ingredients which are readily soluble in water, such as acetylsalicylic acid, can be spray-freeze-dried in high concentration even without auxiliaries.
  • Example 11 Spray-freeze-drying from a colloidal solution of nanoparticles
  • a colloidal solution of nanoparticles of the poorly soluble neurokinin-1 receptor antagonist aprepitant (Emend®, MSD) was produced.
  • an aqueous suspension of 2.0 g of aprepitant and 8 ml of water, which contained 0.12 g of hydroxypropylmethylcellulose and 0.12 g of sodium lauryl sulfate was ground in a vibrating mill (Retsch MM400) for 4 hours at 30 Hz.
  • the colloidal nano solution obtained contained particles with a particle size of 202 ⁇ 5 nm (Z-average, measured with PCS, Horiba SZ-100) and, after grinding, was used directly for the production of freeze-dried particles. To this end, trehalose was added as an anti-freeze agent.
  • the colloidal spray solution had a final composition of trehalose: aprepitant in a mixing ratio of 1: 1 and a solids content of 5, 10 or 20% (w / v) and was as described above using a nozzle diameter of 100 ⁇ m by means of a nozzle in cold air (- 100 ° C) sprayed into the spray tower. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 ⁇ m.
  • the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower, transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and lyophilized for 24 hours at a vacuum of 0.1 mbar.
  • FIG. 12 shows the scanning electron microscope image of the spray-freeze-dried particles of sample Ap-2, magnified 200 times. As can be seen from Table 7 and FIG. 12, the particles showed a good angle of repose and a good sphericity. This shows that spray-freeze-dried pharmaceutical particles can also be produced from a colloidal solution of particles with a size in the nanometer range.
  • Example 12 Spray-freeze-drying from a solution of an active ingredient mixture
  • an extract of cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC) was produced from the plant drug cannabis flos. Extraction was here in tert-butanol.
  • the plant drug cannabis flos was first heated in accordance with the general recommendations at 120 ° C for 30 minutes in a preheated oven in an amber glass container with a lid. After cooling, the plant drug was comminuted in a chopper and tert-butanol, in a ratio of 1 ml of tert-butanol to 0.1 g of plant drug, was added as an extraction solvent.
  • the suspension was treated in the closed amber glass for two cycles, one each lasting 30 minutes, in the ultrasonic bath, with a 30-minute break between the two cycles by one Avoid increasing the temperature of the suspension due to the energy of the ultrasound.
  • the plant material was separated off by centrifugation (4500 rpm); followed by a filtration to remove the finest particles (membrane filter 0.2 ⁇ m pore size).
  • Table 8 Parameters of the CBD / THC particles with 7% (m / V) Kollidon® 25 and 3% (m / V) extract:
  • FIG. 13 shows the scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle of the sample CBD / THC-2, magnified 200 times.
  • the particles of the active substance mixture showed good sphericity and angle of repose. This shows that mixtures of active ingredients can also be produced from a solution in tert-butanol with good sphericity and flowability.

Abstract

The invention relates to a method for producing spray-freeze-dried pharmaceutical particles, comprising the following steps: a) providing a solution comprising at least a pharmaceutical active ingredient and a solvent, b) spraying the solution into a cold environment, whereby solidified droplets are obtained, and c) removing the solvent by means of atmospheric sublimation or vacuum freeze drying, whereby spherical spray-freeze-dried particles are obtained. In step a), the solvent is selected from tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof, and the solution has a solids content in the range of ≥ 1.5% to ≤ 60%, in relation to the total volume of the solution (m/V). In step b), drops having an average diameter in the range of ≥ 30 μm to ≤ 700 μm are produced. The drops are sprayed into an environment having a temperature in the range of ≥ -100 °C to ≤ 20 °C.

Description

Verfahren zur Herstellung sprühgefriergetrockneter Partikel und entsprechend hergestellte Process for the production of spray-freeze-dried particles and those produced accordingly
Partikel Particles
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sprühgefriergetrockneten Partikeln . The present invention relates to a method for producing spray-freeze-dried particles.
Das Verfahren der Sprühgefriertrocknung vereint die vorteilhaften Eigenschaften der in der pharmazeutischen Industrie etablierten Trocknungsverfahren der Sprühtrocknung und der Gefriertrocknung. Die Kombination aus beiden Prozessen, die Prozesse miteinander. Thermolabile Stoffe werden aufgrund der niedrigen Temperaturen schonend getrocknet, gleichzeitig können poröse, sphärische Mikropartikel mit guten Fließeigenschaften hergestellt werden. The spray freeze drying process combines the advantageous properties of the spray drying and freeze drying drying processes established in the pharmaceutical industry. The combination of both processes, the processes with each other. Thermolabile substances are gently dried due to the low temperatures, while porous, spherical microparticles with good flow properties can be produced at the same time.
Verschiedene Verfahren zur Sprüh-Gefriertrocknung pharmazeutischer Wirkstoffe sind bekannt. Niwa et al., Chem Pharm Bull (Tokyo), 2012, 60(7), 870-876 beschreiben die Sprühgefriertrocknung von Ciclosporin. Hierbei werden Lösungen des Wirkstoffs in tert.- Butanol und des Carriers Mannitol in Wasser getrennt in flüssigen Stickstoff gesprüht, wo sie kollidieren. Die US 9,453,676 B2 beschreibt ein Verfahren der atmosphärischen Sprüh- Gefriertrocknung, wobei allgemein Wasser, Alkohole und deren Mischungen als Lösungsmittel offenbart werden. Die WO 2008/032327 A2 beschreibt die Sprühtrocknung von Öl-in-Wasser Emulsionen aus organischen Lösungsmitteln. Die WO 2013/041542A1 beschreibt die Sprüh-Gefriertrocknung von Proteinen, Polypeptiden, Oligopeptiden, Peptiden DNA, RNA unter Verwendung wenigstens eines Kryoprotektivums und wenigstens eines Stabilisators aus wässriger Lösung. Weiter beschreiben Ali und Lamprecht im International Journal of Pharmaceutics 516, 170,177, 2017, die Sprüh-Gefriertrocknung als alternative Technik für die Lyophilisierung polymerischer und lipid-basierter Nanopartikel. Various methods for spray-freeze drying of active pharmaceutical ingredients are known. Niwa et al., Chem Pharm Bull (Tokyo), 2012, 60 (7), 870-876 describe the spray freeze drying of cyclosporine. Here, solutions of the active ingredient in tert-butanol and the carrier mannitol in water are sprayed separately in liquid nitrogen, where they collide. US Pat. No. 9,453,676 B2 describes a method of atmospheric spray-freeze-drying, generally water, alcohols and mixtures thereof being disclosed as solvents. WO 2008/032327 A2 describes spray drying of oil-in-water emulsions from organic solvents. WO 2013 / 041542A1 describes the spray-freeze-drying of proteins, polypeptides, oligopeptides, peptides DNA, RNA using at least one cryoprotectant and at least one stabilizer from aqueous solution. Ali and Lamprecht also describe in the International Journal of Pharmaceutics 516, 170, 177, 2017, spray-freeze drying as an alternative technique for the lyophilization of polymeric and lipid-based nanoparticles.
Die Sprüh-Gefriertrocknung lipophiler und schwerlöslicher Verbindungen bleibt jedoch eine Herausforderung bei der Herstellung sprüh-gefriergetrockneter pharmazeutischer Partikel. Darüber hinaus erhält man häufig Lyophilisate, die keine guten Lließeigenschaften aufweisen. Daher besteht weiterhin Interesse an verbesserten Verfahren zur Sprüh-Gefriertrocknung pharmazeutischer Wirkstoffe. The spray-freeze-drying of lipophilic and poorly soluble compounds, however, remains a challenge in the production of spray-freeze-dried pharmaceutical particles. In addition, lyophilizates are often obtained which do not have good release properties. There is therefore still interest in improved methods for spray-freeze drying of active pharmaceutical ingredients.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das insbesondere zur Herstellung von Partikeln mit verbesserten Lließeigenschaften erlaubt. The present invention was based on the object of providing a method which, in particular, allows the production of particles with improved release properties.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung sprüh-gefriergetrockneter pharmazeutischer Partikel, umfassend die folgenden Schritte, a) Bereitstellen einer Lösung umfassend wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoff und ein Lösemittel, b) Versprühen der Lösung in eine kalte Umgebung, wodurch erstarrte Tröpfchen erhalten werden, und c) Entfernen des Lösemittels durch atmosphärische Sublimation oder Vakuum- Gefriertrocknung, wodurch sphärische sprüh-gefriergetrocknete Partikel erhalten werden, wobei in Schritt a) das Lösemittel ausgewählt ist aus tert.-Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser und deren Gemischen und die Lösung einen Leststoffgehalt im Bereich von > 1,5 % bis < 60 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V) aufweist, und in Schritt b) Tropfen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von > 30 pm bis < 700 pm erzeugt werden und wobei die Tropfen in eine Umgebung mit einer Temperatur im Bereich von > -100 °C bis < 20 °C pm versprüht werden. This object is achieved by a method for producing spray-freeze-dried pharmaceutical particles, comprising the following steps, a) providing a solution comprising at least one pharmaceutical active ingredient and a solvent, b) spraying the solution into a cold environment, whereby solidified droplets are obtained, and c) removing the solvent by atmospheric sublimation or vacuum freeze-drying, whereby spherical spray-freeze-dried particles are obtained, wherein in step a) the solvent is selected from tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof and the solution has a solids content Range from> 1.5% to <60%, based on the total volume of the solution (m / V), and in step b) droplets with a mean diameter in the range from> 30 pm to <700 pm are generated and the droplets are sprayed into an environment with a temperature in the range from> -100 ° C. to <20 ° C. pm.
Das Verfahren ermöglicht die Herstellung poröser, sphärischer, vollständig oder teilweise amorpher Partikel. Insbesondere weisen die sprüh-gefriergetrockneten Partikel eine hohe Sphärizität und gute Fließfähigkeit auf, wodurch die Verarbeitung der Partikel erleichtert wird. Insbesondere durch Verwendung von tert.-Butanol als Lösemittel zum Herstellen der Sprühlösung können lipophile, in Wasser oder wässriger Lösung nicht oder schlecht lösliche Wirk- und Hilfsstoffe verwendet und versprüht werden. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass hierbei der Feststoffgehalt der versprühten Lösung und die Tropfengröße wesentlichen Einfluss auf die resultierende Fließfähigkeit der erhaltenen sprüh-gefriergetrockneten Partikel nehmen. Weiterhin ist von Vorteil, dass das Verfahren eine Möglichkeit bietet, Partikel bzw. amorphe feste Dispersionen für thermolabile Wirkstoffe herzustellen. Dies ist beispielsweise durch Schmelzextrusion aufgrund der Temperatur nicht möglich und auch durch Sprühtrocknung nur eingeschränkt möglich. The method enables the production of porous, spherical, completely or partially amorphous particles. In particular, the spray-freeze-dried particles have a high sphericity and good flowability, which makes processing of the particles easier. In particular, by using tert-butanol as a solvent for producing the spray solution, lipophilic active ingredients and auxiliaries which are insoluble or poorly soluble in water or aqueous solution can be used and sprayed. Without wishing to be tied to a specific theory, it is assumed that the solids content of the sprayed solution and the droplet size have a significant influence on the resulting flowability of the spray-freeze-dried particles obtained. Another advantage is that the method offers the possibility of producing particles or amorphous solid dispersions for thermolabile active ingredients. This is not possible, for example, by melt extrusion due to the temperature and also only possible to a limited extent by spray drying.
Die Herstellung von sprüh-gefriergetrockneten Partikeln bzw. Sphärolyophilisaten umfasst grundsätzlich die Prozessschritte der Tropfenerzeugung, das Einfrieren der Tropfen und deren Trocknung. Dabei wird eine Lösung enthaltend einen Wirkstoff und üblicherweise einen oder mehrere Hilfsstoffe durch Sprühen in eine sehr kalte Umgebung eingefroren und anschließend mittels Sublimation im Vakuum oder unter Atmosphärendruck getrocknet. Mit einem geeigneten Sprühkopf, beispielsweise einem Tropfengenerator, wird ein Flüssigkeitsstrahl erzeugt, der beispielsweise durch einen piezoelektrischen Impuls einen gleichmäßigen Tropfenabriss erfährt. Der eingestellte Tropfenstrahl kann in einen Sprühturm geleitet werden, welcher von außen beispielsweise durch einen kalten Stickstofffluss gekühlt wird. Die Tropfen durchfrieren hierdurch sehr schnell. Die derart eingefrorenen Partikel werden in einem anschließenden Trocknungsschritt getrocknet. Die derart eingefrorenen Partikel können anschließend gesammelt werden und werden atmosphärisch oder mittels Vakuum- Gefriertrocknung lyophilisiert. Bei der atmosphärischen Sublimation setzen sich die gefrorenen Tröpfchen durch die Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse und der Schwerkraft auf einem Trocknungssieb, wonach der Trocknungsprozess eingeleitet wird. Die gefrorenen Tröpfchen geben dabei das Lösemittel durch Sublimation an den Gasstrom ab. Nach dem Entfernen des Lösemittels bleibt ein Gerüst aus den festen Bestandteilen der eingesetzten Lösung zurück. The production of spray-freeze-dried particles or sphero-polyophilisates basically comprises the process steps of creating droplets, freezing the droplets and drying them. A solution containing an active ingredient and usually one or more auxiliaries is frozen by spraying in a very cold environment and then dried by means of sublimation in a vacuum or under atmospheric pressure. With a suitable spray head, for example a drop generator, a liquid jet is generated which, for example, experiences a uniform tear-off of the drops due to a piezoelectric pulse. The set jet of droplets can be directed into a spray tower, which is cooled from the outside, for example by a cold nitrogen flow. As a result, the drops freeze through very quickly. The particles frozen in this way are dried in a subsequent drying step. The particles frozen in this way can then be collected and are atmospherically or by means of vacuum Freeze drying lyophilized. In atmospheric sublimation, the frozen droplets settle on a drying sieve due to the exit speed from the nozzle and the force of gravity, after which the drying process is initiated. The frozen droplets release the solvent into the gas flow by sublimation. After the solvent has been removed, a framework consisting of the solid components of the solution used remains.
Bevorzugt ist ein kontinuierlich arbeitender Sprüh-Gefriertrocknungsprozess. Das Verfahren der Sprühgefriertrocknung wird soweit nicht abweichend beschrieben vorzugsweise gemäß der Lehre der WO 2013/041542 Al und der dort beschriebenen Vorrichtung und Verfahrensparameter durchgeführt. Weitere im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen verwendeten Parameter sind in den Beispielen ausgeführt. A continuously operating spray-freeze-drying process is preferred. Unless otherwise described, the spray freeze-drying process is preferably carried out in accordance with the teaching of WO 2013/041542 A1 and the device and process parameters described there. Further parameters used in detail in the context of the present invention are set out in the examples.
Die Eigenschaften der so hergestellten sprüh-gefriergetrockneten Partikel können insbesondere über die Zusammensetzung der versprühten Ausgangslösung eingestellt werden. Insbesondere die Feststoffkonzentration der Ausgangslösung kann einen Einfluss auf die Gestalt und die Porosität der Partikel nehmen. Die Sprüheinstellungen zeigen üblicherweise einen etwas geringeren Einfluss auf die Partikelbildung. Die Gefriertemperatur beeinflusst die Partikelmorphologie und eine Temperatur im Bereich von > -100 °C bis < -50 °C hat sich bei wässrigen Lösungen als vorteilhaft für einen schnellen und schonenden Gefrierschritt herausgestellt. Bei Lösungsmitteln wie tert-Butanol, die sich bei höheren Temperaturen verfestigen, ist eine entsprechend höhere Einfriertemperatur möglich und ein Bereich von > - 100 °C bis < -20 °C bevorzugt. Bei Lösungsmittelgemischn umfassend DMSO und tert- Butanol ist ebenfalls eine höhere Einfriertemperatur möglich und ein Bereich von > -100 °C bis < 0 °C bevorzugt. Bevorzugt verwendet das Verfahren der Sprüh- Gefriertrocknung kalte Luft für den Gefrierschritt. Ein solcher Temperaturbereich ist durch Kühlung von außen mit flüssigem Stickstoff einstellbar. Insbesondere kann die Temperatur im Bereich von > -60 °C oder > -50 °C bis < -20 °C liegen. Eine jeweils bevorzugte Temperatur, niedrig genug ist, um durch ein schnelles Einfrieren die Stabilität des Wirkstoffes sicherzustellen, kann der Fachmann durch einfache Versuche feststellen, wobei er insbesondere in Abhängigkeit der Tropfengeschwindigkeit vorsieht, dass die Tropfen vor dem Auftreffen auf dem Auffangbehälter gefroren sind. The properties of the spray-freeze-dried particles produced in this way can in particular be adjusted via the composition of the sprayed starting solution. In particular, the solids concentration of the starting solution can have an influence on the shape and porosity of the particles. The spray settings usually show a somewhat smaller influence on particle formation. The freezing temperature influences the particle morphology and a temperature in the range from> -100 ° C to <-50 ° C has proven to be advantageous for a quick and gentle freezing step in aqueous solutions. In the case of solvents such as tert-butanol, which solidify at higher temperatures, a correspondingly higher freezing temperature is possible and a range from> - 100 ° C to <-20 ° C is preferred. In the case of solvent mixtures comprising DMSO and tert-butanol, a higher freezing temperature is also possible and a range from> -100 ° C to <0 ° C is preferred. Preferably, the spray-freeze drying method uses cold air for the freezing step. Such a temperature range can be set by external cooling with liquid nitrogen. In particular, the temperature can be in the range from> -60 ° C or> -50 ° C to <-20 ° C. A preferred temperature in each case, which is low enough to ensure the stability of the active ingredient by rapid freezing, can be the A person skilled in the art can determine by means of simple experiments, whereby he provides, in particular as a function of the drop speed, that the drops are frozen before they hit the collecting container.
Der durchschnittliche Durchmesser der sprüh-gefriergetrockneten Partikel ist insbesondere durch die Spezifikationen der Sprühdüse einstellbar. In Ausführungsformen liegt der mittlere Durchmesser der Tropfen in Schritt b) im Bereich von > 50 pm bis < 500 pm, vorzugsweise im Bereich von > 150 pm bis < 400 pm, bevorzugt im Bereich von > 200 pm bis < 400 pm. Tropfendurchmesser in diesem Bereich erzielten mit dem hier beschriebenen Verfahren Partikel mit bevorzugten Partikeldurchmessem D50 (volumetrisch) im Bereich von > 30 pm bis < 500 pm, vorzugsweise im Bereich von > 50 pm bis < 300 pm. Entsprechende Öffnungen der Sprühdüsen wird der Fachmann anpassen. Durch Ersetzen der Öffnung einer Tropfenstrahldüse durch ein Modell mit doppeltem Durchmesser kann sich der Durchmesser des Tropfens verdoppeln, wenn die Stimulationsfrequenz auf den doppelten Wert geändert wird, was zu einem Unterschied der Tropfengröße von etwa 10% führen kann. The average diameter of the spray-freeze-dried particles can be adjusted in particular through the specifications of the spray nozzle. In embodiments, the mean diameter of the drops in step b) is in the range from 50 μm to bis 500 μm, preferably in the range from 150 μm to 400 μm, preferably in the range from 200 μm to 400 μm. With the method described here, droplet diameters in this range achieved particles with preferred particle diameters D50 (volumetric) in the range from von 30 μm to 500 μm, preferably in the range from 50 μm to 300 μm. A person skilled in the art will adapt corresponding openings of the spray nozzles. Replacing the orifice of a drop jet nozzle with a double diameter model can double the diameter of the drop when the stimulation rate is changed to double, which can result in a drop size difference of about 10%.
Die Lösung kann grundsätzlich gebräuchliche Hilfsstoffe für die Sprühgefriertrocknung umfassen, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Mannitol, Saccharose, Laktose, Trehalose, Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxypropylmethylcelluloseacetatsuccinat (HPMC-AS), niedrig-viskose Hydroxypropylcellulose (HPC-SSL), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Maltodextrin, Dextran, anionische Copolymere von Methacrylsäure und Methylmethacryla (beispielsweise Eudragit E), und/oder Tenside wie Polyethylenglycol und dessen Copolymere (beispielsweise Polyvinyl-caprolactam-polyvinylacetat-polyethylenglycol graft Copolymer, erhältlich unter der Marke Soluplus®), Polyoxyethylen(20)-sorbitanmonooleat (Polysorbat 80) oder Polyoxyethylen(20)-sorbitan-monolaurat (Polysorbat 20). The solution can in principle comprise customary auxiliaries for spray freeze drying, for example selected from the group comprising mannitol, sucrose, lactose, trehalose, hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), hydroxypropylmethyl cellulose acetate succinate (HPMC-AS), low-viscosity hydroxypropyl cellulose (PVPyrrol), (PVPyrrol) ), Maltodextrin, dextran, anionic copolymers of methacrylic acid and methyl methacrylate (e.g. Eudragit E), and / or surfactants such as polyethylene glycol and its copolymers (e.g. polyvinyl caprolactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer, available under the brand Soluplus®), polyoxyethylene (20 ) sorbitan monooleate (polysorbate 80) or polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (polysorbate 20).
Weiterhin hat sich das Versprühen einer Lösung im Gegensatz zum Versprühen einer Suspension als wesentlich für das Erzielen der vorteilhaften Eigenschaften der Partikel herausgestellt. Insgesamt haben sich das Zusammenwirken von Tropfengröße, Feststoffanteil der versprühten Lösung und Gefriertemperatur als vorteilhafte Einflussgrößen für die Fließfähigkeit der erhaltenen Partikel herausgestellt. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass hierbei der Feststoffgehalt der Lösung eine wesentliche Rolle spielt. So liegt der Feststoffgehalt im Bereich von > 1,5 % bis < 60 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V). Der Feststoffgehalt kann sich hierbei auf den Wirkstoff beziehen oder für den Fall, dass die Lösung neben dem Wirkstoff wenigstens einen Hilfsstoff umfasst, auf Wirkstoff und Hilfsstoff. Bei höheren Feststoffgehalten resultieren kompakte Partikel, die nicht länger ausreichend kompakt sind. Geringere Feststoffgehalte führen zu Partikeln mit unzureichender mechanischer Stabilität. Furthermore, the spraying of a solution, in contrast to the spraying of a suspension, has proven to be essential for achieving the advantageous properties of the particles exposed. Overall, the interaction of the droplet size, the solids content of the sprayed solution and the freezing temperature have proven to be advantageous influencing variables for the flowability of the particles obtained. Without wishing to be tied to a specific theory, it is assumed that the solids content of the solution plays an essential role here. The solids content is in the range from> 1.5% to <60%, based on the total volume of the solution (m / V). The solids content can relate to the active ingredient or, in the event that the solution comprises at least one auxiliary substance in addition to the active substance, to the active substance and auxiliary substance. At higher solids contents, compact particles result which are no longer sufficiently compact. Lower solids contents lead to particles with insufficient mechanical stability.
Wenn nicht abweichend angegeben, sind im Rahmen dieser Anmeldung Konzentrationsangaben in Form des Massenanteils im Lösemittel mit der Prozentangabe % (m/V) angegeben. Unless otherwise stated, in the context of this application, concentration data are given in the form of the mass fraction in the solvent with the percentage value% (m / V).
Als Lösemittel für die Sprühgefriertrocknung sind tert.-Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser und deren Gemische bevorzugt. Insbesondere tert.-Butanol ist vorteilhaft verwendbar. Auch Dimethylsulfoxid ist vorteilhaft verwendbar. So können mittels dieser Lösemittel auch lipophile, in Wasser oder wässriger Lösung nicht oder schlecht lösliche Wirk- und Hilfsstoffe wie Celecoxib, Fenofibrat, Chloramphenicol und Clotrimazol sprühgefriertrocknet werden. Auch sind unter Verwendung von tert.-Butanol höhere Trocknungstemperaturen verwendbar. Für die Herstellung sprüh-gefriergetrockneten Partikel enthaltend einen Protein- Wirkstoff wie Lysozym ist demgegenüber Wasser als Lösemittel bevorzugt. Tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof are preferred as solvents for spray freeze drying. In particular, tert-butanol can advantageously be used. Dimethyl sulfoxide can also advantageously be used. These solvents can also be used to spray-freeze-dry lipophilic active ingredients and auxiliaries such as celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole that are insoluble or poorly soluble in water or aqueous solution. If tert-butanol is used, higher drying temperatures can also be used. In contrast, water is preferred as the solvent for the production of spray-freeze-dried particles containing an active protein such as lysozyme.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Lösung wenigstens einen Hilfsstoff, vorzugsweise einen Stabilisator. In bevorzugten Ausführungsformen liegt in Schritt a) der Feststoffgehalt, beispielsweise an Wirkstoff und Hilfsstoff, der Lösung im Bereich von > 1,5 % bis < 50 %, bevorzugt im Bereich von > 3 % bis < 25 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V). Vorzugsweise liegt der Feststoffgehalt der Lösung im Bereich von > 3 % oder > 5 % bis < 10 %, < 15 % oder < 25 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V). Feststoffgehalte von 10 % (m/V) resultierten in Partikeln mit gutem Fließ verhalten. Insbesondere im Bereich von > 5 % bis < 25 % (m/V) Feststoffgehalt wurden gute Ergebnisse in Bezug auf die Sphärizität und das Fließverhalten der resultierenden Partikel erzielt. Zur Herstellung lungengängiger Partikel kann der Feststoffgehalt bei 1 % bis 1,5 % (m/V) liegen, zur Herstellung von Partikel für das Tablettieren im Bereich von 20% bis 40% (m/V). In preferred embodiments, the solution comprises at least one auxiliary, preferably a stabilizer. In preferred embodiments, in step a) the solids content, for example of active ingredient and excipient, of the solution is in the range from> 1.5% to <50%, preferably in the range from> 3% to <25%, based on the total volume of the solution (m / V). The solids content of the solution is preferably in the range of> 3% or> 5% to <10%, <15% or <25%, based on the total volume of the solution (m / V). Solids contents of 10% (m / V) resulted in particles with good flow behavior. In particular, in the range from> 5% to <25% (m / V) solids content, good results were achieved with regard to the sphericity and the flow behavior of the resulting particles. For the production of respirable particles, the solids content can be 1% to 1.5% (m / V), for the production of particles for tableting in the range of 20% to 40% (m / V).
Die Lösung kann neben dem Wirkstoff als Hilfsstoff wenigstens einen Stabilisator aufweisen. Weiterhin kann die Lösung neben dem Stabilisator auch ein Gefrierschutzmittel enthalten. In bevorzugten Ausführungsformen verwendet man als Hilfsstoff einen Stabilisator, insbesondere Polyvinylpyrrolidon (PVP), sowie optional ein Gefrierschutzmittel. Das Gefrierschutzmittel ist hierbei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Mannitol und Saccharose. In addition to the active ingredient, the solution can have at least one stabilizer as an auxiliary. In addition to the stabilizer, the solution can also contain an anti-freeze agent. In preferred embodiments, the auxiliary used is a stabilizer, in particular polyvinylpyrrolidone (PVP), and optionally an anti-freeze agent. The antifreeze agent is preferably selected from the group comprising mannitol and sucrose.
Der Begriff „Stabilisator“ bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung einen pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoff, der den sprüh-gefriergetrockneten Partikeln bzw. Sphärolyophilisaten mechanische Festigkeit verleiht. Der Stabilisator kann aus ausgewählt sein aus Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC),In the context of the present invention, the term “stabilizer” denotes a pharmaceutically acceptable excipient which gives the spray-freeze-dried particles or sphero-polyophilizates mechanical strength. The stabilizer can be selected from among hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC),
Hydroxypropylmethylcelluloseacetatsuccinat (HPMC-AS), niedrig-viskose Hydroxypropylcellulose (HPC-SSL), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Maltodextrin, Dextran und/oder anionische Copolymere von Methacrylsäure und Methylmethacryla (beispielsweise Eudragit E). Ein bevorzugter Stabilisator ist Polyvinylpyrrolidon (PVP). Beispielsweise kann eine Menge an Stabilisator wie PVP in der Lösung, bezogen auf das Gesamtvolumen der (m/V), von 0,75 % bis zu 30 %, beispielsweise von 0,75 %, 1,5%, 5% oder 7,5%, resultierende sprüh-getrocknete Partikel mit guten mechanischen Eigenschaften unterstützen. So konnten unter dem Elektronenmikroskop festgestellt werden, dass amorphe Partikel mit gleichmäßiger Oberfläche und geringer Neigung zu Löchern, Rissen und anderen Fehlstellen erhalten werden können. Der Begriff „Gefrierschutzmittel“ bezieht sich auf pharmazeutisch verträgliche Hilfsstoffe, wie sie üblicherweise in Formulierungen verwendet werden, die einer Gefriertrocknung unterzogen werden, um im einfrierenden Tropfen die Bildung von Eiskristallen zu reduzieren, sowie die spätere Rekonstitution der Wirkstofflösung zu verbessern. Solche Gefrierschutzmittel können beispielsweise Alkohole, vorzugsweise Polyalkohole wie Mannitol, Sorbitol und dergleichen sein. Das Gefrierschutzmittel kann auch ein Zucker sein, beispielsweise ausgewählt aus Saccharose und Trehalose. Ein bevorzugter Alkohol als Gefrierschutzmittel ist Mannitol. Ein bevorzugter Zucker als Gefrierschutzmittel ist Saccharose. Ein besonders bevorzugtes Gefrierschutzmittel ist Mannitol. Hydroxypropylmethylcellulose acetate succinate (HPMC-AS), low-viscosity hydroxypropylcellulose (HPC-SSL), polyvinylpyrrolidone (PVP), maltodextrin, dextran and / or anionic copolymers of methacrylic acid and methyl methacrylate (e.g. Eudragit E). A preferred stabilizer is polyvinylpyrrolidone (PVP). For example, an amount of stabilizer such as PVP in the solution, based on the total volume of the (m / V), from 0.75% up to 30%, for example from 0.75%, 1.5%, 5% or 7, 5%, resulting spray-dried particles with good mechanical properties. Under the electron microscope it was found that amorphous particles with a uniform surface and a low tendency towards holes, cracks and other imperfections can be obtained. The term “anti-freeze” refers to pharmaceutically acceptable excipients, as they are commonly used in formulations that are subjected to freeze-drying in order to reduce the formation of ice crystals in the freezing droplet and to improve the subsequent reconstitution of the active ingredient solution. Such antifreeze agents can be, for example, alcohols, preferably polyalcohols such as mannitol, sorbitol and the like. The anti-freeze agent can also be a sugar, for example selected from sucrose and trehalose. A preferred alcohol as an anti-freeze agent is mannitol. A preferred sugar as an anti-freeze agent is sucrose. A particularly preferred anti-freeze agent is mannitol.
Es kann bevorzugt sein, Stabilisator und Gefrierschutzmittel zu verwenden. Die Verwendung von Stabilisator und Gefrierschutzmittel in einem Sprüh-Gefriertrocknungsverfahren kann die Herstellung von Lyophilisatpulvem, deren Teilchen eine gute mechanische Stabilität und ein gutes Fließverhalten aufweisen, ermöglichen. Werden Stabilisator und Gefrierschutzmittel verwendet, können Stabilisator und Gefrierschutzmittel in voneinander unabhängigen Anteilen verwendet werden. So wurden sprüh-gefriergetrocknete Partikel mit sehr guter Sphärizität und Fließfähigkeit bei Verwendung von jeweils 0,75 %, 5% und 7,5%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V), an Mannitol und Polyvinylpyrrolidon erhalten. Es können auch höhere Anteile an Gefrierschutzmittel wie Mannitol zu Stabilisator wie Polyvinylpyrrolidon verwendbar sein. Es kann bevorzugt sein, höhere Anteile an Polyvinylpyrrolidon als an Mannitol zu verwenden, wenn dadurch die Löslichkeit oder die Stabilität des Wirkstoffes positiv beeinflusst wird. It may be preferred to use stabilizer and anti-freeze agent. The use of stabilizers and anti-freeze agents in a spray-freeze-drying process can enable the production of lyophilizate powders, the particles of which have good mechanical stability and good flow behavior. If the stabilizer and antifreeze agent are used, the stabilizer and antifreeze agents can be used in independent proportions. Spray-freeze-dried particles with very good sphericity and flowability were obtained using 0.75%, 5% and 7.5%, based on the total volume of the solution (m / V), of mannitol and polyvinylpyrrolidone. Higher proportions of antifreeze agents such as mannitol can also be used to stabilize such as polyvinylpyrrolidone. It may be preferred to use higher proportions of polyvinylpyrrolidone than of mannitol if this has a positive effect on the solubility or the stability of the active ingredient.
Die Lösung kann eine lichtabsorbierende Verbindung aufweisen. Weiter kann die Lösung eine Verbindung mit antioxidierender Wirkung enthalten. Es kann bevorzugt sein, Lichtabsorbentien und/oder Antioxidantien zu verwenden. Die Verwendung von Lichtabsorbentien in einem Sprüh-Gefriertrocknungsverfahren kann einen pharmazeutischen Wirkstoff während der Herstellung der Partikel sowie während deren Lagerung vor einer Lichtschädigung schützen. Ebenso kann ein Antioxidanz einen pharmazeutischen Wirkstoff während der Herstellung der Partikel und während deren Lagerung vor einer Oxidation schützen. Lichtabsorbentien können ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Benzophenone wie Oxybenzon oder Azobenzon, Salicylate wie Homomenthylsalicylat (Homosalat) oder Octylsalicylat, Zimtsäureester wie Octinoxat und/oder Octocrilen. Antioxidantien können ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Ascorbylpalmitat, Ascorbinsäure, BHT, BHA, Tocopherol, D-a-Tocopherol-Polyethylenglycol-1000-Succinat (TPGS), Propylgalat und/oder Natriummetabisulfite. The solution can have a light-absorbing compound. The solution can also contain a compound with an antioxidant effect. It may be preferred to use light absorbents and / or antioxidants. The use of light absorbents in a spray-freeze-drying process can protect a pharmaceutical active substance from light damage during the manufacture of the particles as well as during their storage. An antioxidant can also be an active pharmaceutical ingredient Protect from oxidation during the manufacture of the particles and during their storage. Light absorbents can be selected from the group comprising benzophenones such as oxybenzone or azobenzone, salicylates such as homomenthyl salicylate (homosalate) or octyl salicylate, cinnamic acid esters such as octinoxate and / or octocrilene. Antioxidants can be selected from the group comprising ascorbyl palmitate, ascorbic acid, BHT, BHA, tocopherol, da-tocopherol-polyethylene glycol-1000-succinate (TPGS), propylgalat and / or sodium metabisulphite.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Partikel beruhen wesentlich darauf, dass eine Lösung im Gegensatz zu einer Suspension versprüht wird. Eine Suspension ist eine grobdisperse Dispersion und tendiert zu Sedimentation und Phasentrennung, wodurch der Feststoffgehalt der versprühten Tropfen und die Morphologie der Partikel heterogen würde. Der Begriff „Lösung“ schließt im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch „kolloidale Lösungen“ ein. Unter einer „kolloidalen Lösung“ versteht man eine Lösung, in der Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 pm feinst verteilt im Lösemittel vorliegen, so dass sich die kolloidale Lösung in ihren Eigenschaften wie eine echte Lösung verhalten kann. So können Nanopartikel einer schwerlöslichen pharmazeutischen Substanz in Lösemitteln ausgewählt aus tert. -Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser und deren Gemischen eine kolloidale Lösung bilden, die mit den gleichen vorteilhaften Eigenschaften der Partikel versprüht werden kann wie eine echte chemische Lösung. The advantageous properties of the particles are based essentially on the fact that a solution is sprayed in contrast to a suspension. A suspension is a coarsely dispersed dispersion and tends to sedimentation and phase separation, which would make the solids content of the sprayed droplets and the morphology of the particles heterogeneous. In the context of the present invention, however, the term “solution” includes “colloidal solutions”. A “colloidal solution” is a solution in which particles with a diameter of less than 1 μm are finely distributed in the solvent, so that the properties of the colloidal solution can behave like a real solution. So nanoparticles of a poorly soluble pharmaceutical substance in solvents can be selected from tert. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water and their mixtures form a colloidal solution that can be sprayed with the same advantageous properties of the particles as a real chemical solution.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass dem Bereitstellen einer Lösung umfassend wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoff und ein Lösemittel, vor deren Versprühen ein Schritt des Herstellens einer kollodalen Lösung vorangeht, optional umfassend ein Nanonisieren des pharmazeutischen Wirkstoffs. Als „Nanonisierung“ wird die Reduktion der Partikelgröße bis in den Nanometerbereich hinein bezeichnet, also die Überführung in eine nanopartikulare Zusammensetzung mittels Zerkleinerungsverfahren beispielsweise mittels Mahlverfahren. Beispielsweise ist eine Nanonisierung des in wässriger Umgebung nur schwer löslichen Wirkstoffs Aprepitant bevorzugt. In Ausführungsformen umfasst das Verfahren entsprechend, dass eine kolloidale Lösung bereitgestellt wird, wobei dem Bereitstellen der Lösung optional ein Nanonisieren des wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoffs vorangeht. For this purpose, it can be provided that the provision of a solution comprising at least one pharmaceutical active ingredient and a solvent, prior to the spraying of which is preceded by a step of producing a colloidal solution, optionally including a nanonization of the pharmaceutical active ingredient. “Nanonization” refers to the reduction of the particle size down to the nanometer range, i.e. the conversion into a nanoparticulate composition by means of a comminution process, for example by means of a grinding process. For example, nanonization of the active ingredient aprepitant, which is only sparingly soluble in an aqueous environment, is preferred. In embodiments, the method accordingly comprises, that a colloidal solution is provided, wherein the provision of the solution is optionally preceded by a nanonization of the at least one pharmaceutical active ingredient.
In weiteren Ausführungsformen umfasst das Verfahren, dass dem Bereitstellen der Lösung eine Extraktion des wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoffs aus einer Wirkstoffquelle wie einer Wirkstoffpflanze vorangeht. Unter dem Begriff „Wirkstoffpflanze“ wird eine Pfanze verstanden, aus der ein pharmazeutisch wirksamer Inhaltsstoff gewonnen werden kann. Dies kann insbesondere durch eine Extraktion der nutzbaren Bestandteile wie Blätter, Blüten, Früchte, Rinde, Samen oder Wurzeln der Pflanze erfolgen. Es ist bevorzugt, dass eine Extraktion in Lösemitteln ausgewählt aus tert. -Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser und deren Gemischen erfolgt. Die Extrakte können dann direkt eine versprühbare Lösung bereitstellen. Besipielsweise kann eine Lösung eines Gemischs der pharmazeutischen Wirkstoffe Cannabidiol (CBD) und Tetrahydrocannabinol (THC) aus der Pflanzendroge Cannabis flos durch Extraktion in tert.-Butanol hergestellt werden. Die Vorteil dieser Extrakte liegt insbesondere darin, dass sie typischerweise mehr als eine wirkaktive Komponente enthalten und daher fast ausschließlich als Wirkstoffkombinationen in einer Flüssigkeit vorliegen. In further embodiments, the method comprises that the provision of the solution is preceded by an extraction of the at least one pharmaceutical active substance from an active substance source such as an active substance plant. The term “active ingredient plant” is understood to mean a plant from which a pharmaceutically active ingredient can be obtained. This can be done in particular by extracting the usable components such as leaves, flowers, fruits, bark, seeds or roots of the plant. It is preferred that an extraction in solvents selected from tert. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof takes place. The extracts can then directly provide a sprayable solution. For example, a solution of a mixture of the pharmaceutical active ingredients cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC) can be produced from the plant drug cannabis flos by extraction in tert-butanol. The advantage of these extracts lies in the fact that they typically contain more than one active component and are therefore almost exclusively present as active ingredient combinations in a liquid.
Grundsätzlich sind viele pharmazeutische Wirkstoffe mit dem beschriebenen Verfahren versprühbar. So kann der pharmazeutische Wirkstoff ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend synthetische oder natürliche Verbindungen, insbesondere so genannte small molecules, Proteine, Peptide, DNA, RNA, Polysaccharide wie Heparin, Antikörper, Insulin, oder dergleichen. In principle, many active pharmaceutical ingredients can be sprayed using the method described. Thus, the pharmaceutical active ingredient can be selected from the group comprising synthetic or natural compounds, in particular so-called small molecules, proteins, peptides, DNA, RNA, polysaccharides such as heparin, antibodies, insulin, or the like.
Ein Vorteil der Verwendung von tert.-Butanol als Lösemittel ist, dass insbesondere auch lipophile Wirkstoffe sprüh-gefriergetrocknet werden können. Bevorzugte Wirkstoffe sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Celecoxib, Fenofibrat, Chloramphenicol und Clotrimazol. Für die Herstellung von sprüh-gefriergetrockneten Partikeln enthaltend lipophile Wirkstoffe wie Celecoxib, Fenofibrat, Chloramphenicol und Clotrimazol werden die Partikel vorzugsweise mittels Vakuum- Gefriertrocknung getrocknet. Zur Entfernung des Lösemittels mittels Vakuum-Gefriertrocknung können die gefrorenen Partikel in einen gebräuchlichen Gefriertrockner überführt und bei üblichen Trockenzeiten, beispielsweise von 24 bis 48 Stunden und/oder unter Verwendung eines Vakuums von 0,1 mbar bis 1 mbar lyophilisiert werden. One advantage of using tert-butanol as a solvent is that, in particular, lipophilic active ingredients can also be spray-freeze-dried. Preferred active ingredients are selected from the group comprising celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole. For the production of spray-freeze-dried particles containing lipophilic active ingredients such as celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole, the particles are preferably dried by means of vacuum freeze-drying. For removing the solvent by means of vacuum freeze drying, the frozen particles can be transferred to a customary freeze dryer and lyophilized using conventional drying times, for example from 24 to 48 hours and / or using a vacuum of 0.1 mbar to 1 mbar.
Für die Herstellung von Partikeln enthaltend Celecoxib kann der Anteil an Wirkstoff in der Lösung bis zu dessen maximaler Löslichkeit im Lösungsmittel, insbesondere im Bereich von > 2,5 % bis < 10 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V), liegen. Hierbei kann der Anteil an Stabilisator wie PVP in der Lösung ebenfalls im Bereich von > 2,5 % bis < 10 %, insbesondere im Bereich von > 5 % bis < 7,5 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V), liegen. For the production of particles containing celecoxib, the proportion of active ingredient in the solution can be up to its maximum solubility in the solvent, in particular in the range from> 2.5% to <10%, based on the total volume of the solution (m / V) . The proportion of stabilizer such as PVP in the solution can also be in the range from> 2.5% to <10%, in particular in the range from> 5% to <7.5%, based on the total volume of the solution (m / V) , lie.
Bevorzugte Protein-Wirkstoffe sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Lysozym. Protein- Wirkstoffe werden vorzugsweise unter Verwendung von Wasser als Lösemittel versprüht. Weiterhin werden Protein-Wirkstoffe vorzugsweise mittels atmosphärischer Sublimation getrocknet. Das Versprühen aus wässriger Lösung und eine atmosphärische Trocknung haben sich für das Sprüh-Gefriertrocknen von Proteinwirkstoffen als vorteilhaft erwiesen. Preferred protein active ingredients are selected from the group comprising lysozyme. Protein active ingredients are preferably sprayed using water as the solvent. Furthermore, protein active ingredients are preferably dried by means of atmospheric sublimation. Spraying from aqueous solution and atmospheric drying have proven to be advantageous for the spray-freeze-drying of protein active ingredients.
Zur Entfernung des Lösemittels mittels atmosphärischer Sublimation können die gefrorenen Partikel mit einem Trocknungsgas wie Stickstoff oder trockener Luft, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von -20 bis -5°C getrocknet werden. Optional kann der Trockenschritt kontinuierlich durchgeführt werden, beispielsweise durch Trocknung auf einem Fördersieb oder einer Siebscheibe. To remove the solvent by means of atmospheric sublimation, the frozen particles can be dried with a drying gas such as nitrogen or dry air, preferably in a temperature range from -20 to -5 ° C. Optionally, the drying step can be carried out continuously, for example by drying on a conveyor sieve or a sieve disk.
Für die Herstellung von Partikeln enthaltend Lysozym kann der Anteil an Wirkstoff in der Lösung im Bereich von > 0,5 % bis < 5 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V), liegen. Hierbei kann der Anteil an Stabilisator wie Mannitol in der Lösung im Bereich von > 2,5 % bis < 10 %, insbesondere im Bereich von > 5 % bis < 7,5 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V), liegen. Das Verfahren erlaubt insgesamt die Herstellung sprüh-gefriergetrockneter Partikel mit guter Sphärizität, die als Sphärolyophilisate bezeichnet werden können. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf sprüh-gefriergetrocknete Partikel, insbesondere herstellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei die Partikel einen pharmazeutischen Wirkstoff und wenigstens einen Hilfsstoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine Sphärizität im Bereich von > 0,75 bis < 1 aufweisen und eine Pulverprobe der Partikel einen Böschungswinkel von < 40° aufweist. For the production of particles containing lysozyme, the proportion of active ingredient in the solution can be in the range from> 0.5% to <5%, based on the total volume of the solution (m / V). The proportion of stabilizer such as mannitol in the solution can be in the range from> 2.5% to <10%, in particular in the range from> 5% to <7.5%, based on the total volume of the solution (m / V), lie. Overall, the process allows the production of spray-freeze-dried particles with good sphericity, which can be referred to as sphero polyophilizates. Another object of the invention relates to spray-freeze-dried particles, in particular produced by the method described above, the particles having a pharmaceutical active ingredient and at least one auxiliary, characterized in that the particles have a sphericity in the range from> 0.75 to < 1 and a powder sample of the particles has an angle of repose of <40 °.
Die Partikel sind dabei bevorzugt mittels Sprühgefriertrocknung aus einer Lösung umfassend tert. -Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser oder deren Gemischen hergestellt wie oben beschrieben. Die Partikel zeigen ausgezeichneten Fließeigenschaften, wodurch eine bedeutende Verbesserung der Handhabung der Lyophilisatpulver während der Lagerung wie insbesondere bei der Verabreichung bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei nasalen, oralen, bukkalen oder sublingualen Verabreichungen werden die Partikel üblicherweise in Pulverform zur Verabreichung verwendet oder unmittelbar vor der Verabreichung in Lösung rekonstituiert und gute Fließeigenschaften sind für eine derartige Verabreichung wesentlich. Auch für die Herstellung von parenteral zu applizierenden Lyophilisaten sind fließfähige Pulver bevorzugt, da aufgrund der Fließfähigkeit deren Abfüllung vereinfacht ist oder eine Lagerung als sogenannte „bulk“-Ware möglich ist. The particles are preferably comprising tert by means of spray freeze drying from a solution. -Butanol, dimethyl sulfoxide, water or mixtures thereof prepared as described above. The particles show excellent flow properties, as a result of which a significant improvement in the handling of the lyophilizate powder can be provided during storage, such as in particular during administration. In the case of nasal, oral, buccal or sublingual administrations in particular, the particles are usually used in powder form for administration or reconstituted in solution immediately before administration, and good flow properties are essential for such administration. Flowable powders are also preferred for the production of lyophilizates to be administered parenterally, since their flowability simplifies their filling or storage as so-called “bulk” goods is possible.
Die Bestimmung der Sphärizität, oder Rundheit, die einen dimensionslosen Parameter der Partikel darstellt, kann mittels Bildanalysemethoden erfolgen, beispielsweise über ein Partikelgrößenmessgerät wie einen Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan). Hierbei werden Bilder einzelner Partikel aufgenommen und über die Gesamtheit ausgewertet. Die Berechnung der Sphärizität erfolgt über die folgende Formel: Sphärizität = The sphericity or roundness, which represents a dimensionless parameter of the particles, can be determined using image analysis methods, for example using a particle size measuring device such as a Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan). Here, images of individual particles are recorded and evaluated over the whole. The sphericity is calculated using the following formula: sphericity =
(4*p* Partikel fläche)// Partikel um fang)2. pür c[cn Idealfall eines perfekt runden Partikels ergibt sich ein Wert für die Sphärizität von 1. In bevorzugten Ausführungsformen weisen die sprüh- gefriergetrockneten Partikel eine Sphärizität im Bereich von > 0,8 bis < 0,99, vorzugsweise im Bereich von > 0,9 bis < 0,99 oder im Bereich von > 0,93 bis < 0,98 auf. (4 * p * particle area) // particle around) 2 . pü rc [cn the ideal case of a perfectly round particle results in a value for the sphericity of 1. In preferred embodiments, the spray- Freeze-dried particles have a sphericity in the range from 0.8 to 0.99, preferably in the range from 0.9 to 0.99 or in the range from 0.93 to 0.98.
Eine gute Fließfähigkeit ermöglicht ein sauberes und gleichmäßiges Abfüllen und Dosieren der sprüh-gefriergetrockneten Partikel. Eine empirische Methode, die Fließfähigkeit von Schüttgütern zu ermitteln stellt die Ermittlung des Böschungs- bzw. Schüttwinkels dar. Beide Begriffe werden vorliegend synonym verwendet. Der Schüttwinkel, auch Böschungswinkel genannt, wird ermittelt, indem man die Pulverprobe lose zu einem Schüttkegel aufgeschüttet. Im Rahmen der Erfindung erfolgte die Messung des Schüttwinkels nach Vorgabe des Europäischen Arzneibuchs (PhEur 2.9.36) mit einem Trichter, dessen Öffnung 1,0 cm breit war. Ein geringerer Böschungswinkel entspricht dabei einer besseren Fließfähigkeit der Partikel der Pulverprobe. In bevorzugten Ausführungsformen weist eine Pulverprobe der sprüh-gefriergetrockneten Partikel einen Böschungswinkel von < 35° oder von < 30° auf. Der Böschungswinkel kann im Bereich von > 30° bis < 35° liegen. Partikel mit derartigen Böschungswinkeln zeigen hervorragende Fließfähigkeit. Good flowability enables clean and uniform filling and dosing of the spray-freeze-dried particles. An empirical method to determine the flowability of bulk materials is the determination of the angle of repose or repose. Both terms are used synonymously here. The angle of repose, also known as the angle of repose, is determined by pouring the powder sample loosely into a cone of repose. In the context of the invention, the angle of repose was measured according to the specifications of the European Pharmacopoeia (PhEur 2.9.36) using a funnel whose opening was 1.0 cm wide. A smaller angle of repose corresponds to a better flowability of the particles in the powder sample. In preferred embodiments, a powder sample of the spray-freeze-dried particles has an angle of repose of <35 ° or <30 °. The angle of repose can be in the range from> 30 ° to <35 °. Particles with such angles of repose show excellent flowability.
In bevorzugten Ausführungsformen weisen die sprüh-gefriergetrockneten Partikel einen Partikeldurchmesser D50 (volumetrisch) im Bereich von > 30 pm bis < 500 pm, vorzugsweise im Bereich von > 50 pm bis < 300 pm, auf. Die Partikel können ferner vorteilhaft einen Partikeldurchmesser D50 im Bereich von > 150 pm, > 200 pm oder > 250 bis < 300 pm, < 350 pm oder < 400 pm aufweisen. Partikel mit einen Partikeldurchmesser D50 in diesen Bereichen wiesen sehr gute Fließeigenschaften auf und sind entsprechend für nasale, orale, sublinguale und bukkale Verabreichungen geeignet. In preferred embodiments, the spray-freeze-dried particles have a particle diameter D50 (volumetric) in the range from 30 μm to 500 μm, preferably in the range from 50 μm to 300 μm. The particles can also advantageously have a particle diameter D50 in the range of> 150 μm,> 200 μm or> 250 to <300 μm, <350 μm or <400 μm. Particles with a particle diameter D50 in these areas exhibited very good flow properties and are accordingly suitable for nasal, oral, sublingual and buccal administration.
In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die sprüh-gefriergetrockneten Partikel einen Wirkstoff ausgewählt aus der Gruppe umfassend Celecoxib, Fenofibrat, Chloramphenicol und Clotrimazol. In weiter bevorzugten Ausführungsformen umfassen die sprüh- gefriergetrockneten Partikel einen Wirkstoff ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aprepitant, Levodopa (L-Dopa) und Acetylsalicylsäure. In weiter bevorzugten Ausführungsformen umfassen die sprüh-gefriergetrockneten Partikel ein Wirkstoffgemisch.In preferred embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient selected from the group comprising celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole. In further preferred embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient selected from the group comprising aprepitant, levodopa (L-dopa) and acetylsalicylic acid. In more preferred In embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient mixture.
In ibevorzugten Ausführungsformen umfassen die sprüh-gefriergetrockneten Partikel ein Wirkstoffgemisch von Cannabidiol (CBD) und Tetrahydrocannabinol (THC). In preferred embodiments, the spray-freeze-dried particles comprise an active ingredient mixture of cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC).
Ein weiterer Gegenstand bildet eine pharmazeutische Zubereitung oder ein Arzneimittel, umfassend erfindungsgemäße sprüh-gefriergetrocknete Partikel, insbesondere sprüh gefriergetrocknete Partikel hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren. Für die Beschreibung der sprüh-gefriergetrockneten Partikel und des Verfahrens wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Another subject matter is a pharmaceutical preparation or a medicament comprising spray-freeze-dried particles according to the invention, in particular spray-freeze-dried particles produced by the method described above. For the description of the spray-freeze-dried particles and the method, reference is made to the description above.
Wenn nicht anders ausgeführt, weisen die verwendeten technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke die Bedeutung auf, wie sie gemeinhin von einem Durchschnittsfachmann in dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden wird. Unless otherwise stated, the technical and scientific terms used have the meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
Beispiele und Figuren, die der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen, sind nachstehend angegeben. Examples and figures which serve to illustrate the present invention are given below.
Hierbei zeigen die Figuren: The figures show:
Figur 1 in den Figuren la), b), c), d) die röntgenpulverdiffraktometrischen Reflexe derFigure 1 in Figures la), b), c), d) the X-ray powder diffractometric reflections of the
Substanzen Fenofibrat (FENO), Chloramphenicol (CHFOR), Clotrimazol und Celecoxib in ihrer kristallinen Form, das amorphe Signal von PVP, sowie unten die Signale der sprüh-gefriergetrockneten Partikel. Substances fenofibrate (FENO), chloramphenicol (CHFOR), clotrimazole and celecoxib in their crystalline form, the amorphous signal from PVP, and below the signals from the spray-freeze-dried particles.
Figur 2 das Freisetzungsprofil einer physikalischen Mischung aus Celecoxib undFIG. 2 the release profile of a physical mixture of celecoxib and
Polyvinylpyrrolidon sowie diese enthaltende sprüh-gefriergetrocknete Partikel. Figur 3 in Figur 3a), b) und c) rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen sprüh gefriergetrockneter Partikel in 200facher Vergrößerung. Polyvinylpyrrolidone and spray-freeze-dried particles containing them. FIG. 3 in FIGS. 3a), b) and c) scanning electron microscope images of spray-freeze-dried particles, magnified 200 times.
Figur 4 in Figur 4a) den Tropfendurchmesser sprüh-gefriergetrockneter Partikel für verschiedene Feststoffkonzentrationen und Düsendurchmessern, in Figur 4b) die jeweiligen Böschungswinkel. Figur 5 den Durchfluss sprüh-gefriergetrockneter Partikel aufgetragen gegen denFIG. 4 in FIG. 4a) the droplet diameter of spray-freeze-dried particles for different solids concentrations and nozzle diameters, in FIG. 4b) the respective slope angles. FIG. 5 shows the flow of spray-freeze-dried particles plotted against the
Feststoffanteil ermittelt mit einer Trichteröffnung von 10 mm. Figur 6 den Durchfluss sprüh-gefriergetrockneter Partikel aufgetragen gegen denSolids content determined with a funnel opening of 10 mm. FIG. 6 shows the flow rate of spray-freeze-dried particles plotted against the
Feststoffanteil ermittelt mit einer Trichteröffnung von 6 mm. Figur 7 in den Figuren 7a), b) und c) rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen sprüh-gefriergetrockneter Partikel in 200facher Vergrößerung. Figur 8 in den Figuren 8a), b), c), d) und e) rasterelektronenmikroskopischeSolids content determined with a funnel opening of 6 mm. FIG. 7 in FIGS. 7 a), b) and c), scanning electron microscope images of spray-freeze-dried particles, magnified 200 times. Figure 8 in Figures 8a), b), c), d) and e) scanning electron microscope
Aufnahmen sprüh-gefriergetrockneter Partikel in 200facher Vergrößerung. Figur 9 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines sprüh- gefriergetrockneten Partikels in 200facher Vergrößerung. Figur 10 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines sprüh- gefriergetrockneten Partikels in 200facher Vergrößerung. Figur 11 die Stabilität von Lysozym in sprüh-gefriertrockneten Lysozympartikeln für die Vakuum- Gefriertrocknung (SFD) und für die atmosphärische SublimationPhotographs of spray-freeze-dried particles magnified 200 times. FIG. 9 shows a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times. FIG. 10 shows a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times. FIG. 11 the stability of lysozyme in spray-freeze-dried lysozyme particles for vacuum freeze-drying (SFD) and for atmospheric sublimation
(aSFD), wiedergegeben durch den Prozentsatz an nicht-aggregiertem Protein in der jeweiligen Formulierung. (aSFD), represented by the percentage of non-aggregated protein in the respective formulation.
Figur 12 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme sprüh-gefriergetrockneter Partikel in 200facher Vergrößerung. Figur 13 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines sprüh- gefriergetrockneten Partikels in 200facher Vergrößerung. FIG. 12 is a scanning electron microscope image of spray-freeze-dried particles, magnified 200 times. FIG. 13 is a scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle, magnified 200 times.
Material: Material:
Fenofibrat, Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib wurden in pharmazeutischer Qualität bezogen. Polylvinylpyrollidon (PVP, Kollidon® 25) wurde von BASF, Ludwigshafen, Deutschland, bezogen. D(-)-Mannitol [Ph. Eur.] wurde von VWR International, Amsterdam, Niederlande, bezogen. Tert.-Butanol [Ph. Eur.] wurde von Sigma bezogen. Hochreines Wasser wurde mit einem MilliQ, Millipore Corp., Billerica, MA, USA, hergestellt. Methoden: Fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib were obtained in pharmaceutical grade. Polyvinylpyrollidone (PVP, Kollidon® 25) was obtained from BASF, Ludwigshafen, Germany. D (-) - mannitol [Ph. Eur.] Was obtained from VWR International, Amsterdam, Netherlands. Tert-butanol [Ph. Eur.] Was obtained from Sigma. Ultrapure water was made with a MilliQ, Millipore Corp., Billerica, MA, USA. Methods:
Sprüh-Gefrier-Trocknung (SFD) Spray Freeze Drying (SFD)
Der verwendete Sprühgefriertrocknungsprozess umfasste drei Schritte: Tropfenerzeugung, Einfrieren und Gefriertrocknung. Für die Erzeugung der Tropfen wurde ein monodisperser Tropfengenerator (MTG-01-02, FMP Technologies GmbH, Erlangen, Deutschland) mit einem Düsendurchmesser von 100 pm (wenn nicht abweichend angegeben) auf dem Sprühturm verwendet. Der Einfrierprozess wurde durch das Sprühen von Lösungen in kalte Luft (-60 °C bis -100 °C) in einem gekühlten Edelstahl-Sprühturm, welcher von einem Mantel gekühlt mit flüssigem Stickstoffumgeben war, durchgeführt. Die Lösungen aus Wirkstoff und Hilfsstoff(en) wurden mittels der oben genannten Düse in den Sprühturm gesprüht. Die Tropfen froren im Flug durch die kalte Luft und wurden als gefrorene Partikel nach dem Absetzen in einem gekühlten Sieb, mit einer Maschenweite, die mindestens 50% unter den Partikeldurchmesser lag, aufgefangen. The spray freeze drying process used involved three steps: droplet generation, freezing and freeze drying. A monodisperse drop generator (MTG-01-02, FMP Technologies GmbH, Erlangen, Germany) with a nozzle diameter of 100 μm (if not stated otherwise) on the spray tower was used to generate the drops. The freezing process was carried out by spraying solutions in cold air (-60 ° C to -100 ° C) in a cooled stainless steel spray tower, which was surrounded by a jacket cooled with liquid nitrogen. The solutions of active ingredient and excipient (s) were sprayed into the spray tower by means of the nozzle mentioned above. The drops froze in flight through the cold air and were collected as frozen particles after settling in a cooled sieve with a mesh size that was at least 50% below the particle diameter.
Zur Entfernung des Lösemittels durch atmosphärische Sublimation wurden die Partikel anschließend in demselben Turm getrocknet. Als Trocknungsgas wurde Stickstoff oder trockene Luft verwendet, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von -20 bis -5°C für wässrige Lösungen, wobei das Trocknungsgas durch ein loses Haufwerk aus Eispartikeln geleitet wurde, bis die Sphärolyophilisate trocken waren. Die Trockne wurde dabei mittels des Restgehaltes in der Abluft gemessen und der Prozess wurde bei ca. 20 ppm gestoppt. Optional kann dieser Trockenschritt kontinuierlich durchgeführt werden, durch Trocknung auf einem Fördersieb oder einer Sieb scheibe. To remove the solvent by atmospheric sublimation, the particles were then dried in the same tower. The drying gas used was nitrogen or dry air, preferably in a temperature range from -20 to -5 ° C. for aqueous solutions, the drying gas being passed through a loose pile of ice particles until the sphero polyophilizates were dry. The dryness was measured by means of the residual content in the exhaust air and the process was stopped at approx. 20 ppm. Optionally, this drying step can be carried out continuously, by drying on a conveyor sieve or a sieve disc.
Zur Entfernung des Lösemittels mittels Vakuum-Gefriertrocknung wurden die Partikel alternativ in einem Gefäß am unteren Ende des Sprühturms für die darauf folgende Gefriertrocknung gesammelt. Hierbei wurden die gefrorenen Partikel für 48 Stunden in einem Alpha 1-4 LSC Plus Gefriertrockner (Martin Christ, Deutschland) bei einem Vakuum von 0,1 mbar und einer Kondensatortemperatur von -52°C lyophilisiert. Im Nachfolgenden werden beide Prozesse als Gefriertrocknung bezeichnet. To remove the solvent by means of vacuum freeze-drying, the particles were alternatively collected in a vessel at the lower end of the spray tower for the subsequent freeze-drying. The frozen particles were for 48 hours in an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) at a vacuum of 0.1 mbar and a condenser temperature of -52 ° C lyophilized. In the following, both processes are referred to as freeze-drying.
Rasterelektronenmikroskopische Analyse (REM): Scanning electron microscopic analysis (SEM):
Ein Hitachi SU3500 REM (Hitachi Ltd., Tokyo, Japan) wurde genutzt, um die Oberflächenmorphologie der sprühgefriergetrockneten Proben zu betrachten. Die Proben wurden auf einem Aluminiumteller mit doppelseitigem Klebeband befestigt und mittels eines Polaron SC7640 Sputter Coater (Quorum Technologies Ltd., Newhaven, UK) in einer Argon- Atmosphäre mit Gold beschichtet. A Hitachi SU3500 SEM (Hitachi Ltd., Tokyo, Japan) was used to view the surface morphology of the spray-freeze dried samples. The samples were attached to an aluminum plate with double-sided adhesive tape and coated with gold using a Polaron SC7640 sputter coater (Quorum Technologies Ltd., Newhaven, UK) in an argon atmosphere.
Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC): Dynamic differential calorimetry (DSC):
Eine Mettier Toledo DSC2 (Columbus, OH, USA) wurde für die Thermoanalysen genutzt.A Mettier Toledo DSC2 (Columbus, OH, USA) was used for the thermal analyzes.
Die Kalibrierung erfolgte mit Indium als Standard. Nicht hermetisch geschlossene Aluminumtiegel wurden mit 5- 10 mg Probe gefüllt und analysiert. Nach einer Equilibrierzeit von 2 Minuten bei 25°C wurden die Proben bis 110 °C im Fall von Fenofibrat bzw. 170°C für Celecoxib, Chloramphenicol und Clotrimazol bei 5 K/min geheizt. Danach erfolgte ein Abkühlschritt zurück auf 25°C. Die Auswertung der Schmelzpeaks wurde im ersten Heizzyklus durchgeführt. Das Programm STARcsw 13.0 wurde zur Auswertung der Ergebnisse genutzt. The calibration was carried out with indium as the standard. Non-hermetically sealed aluminum crucibles were filled with 5-10 mg sample and analyzed. After an equilibration time of 2 minutes at 25 ° C., the samples were heated to 110 ° C. in the case of fenofibrate and 170 ° C. for celecoxib, chloramphenicol and clotrimazole at 5 K / min. This was followed by a cooling step back to 25 ° C. The evaluation of the melting peaks was carried out in the first heating cycle. The STARcsw 13.0 program was used to evaluate the results.
Röntgenpulverdiffraktometrie (XRPD) : X-ray powder diffractometry (XRPD):
Die Röntgenpulverdiffraktometrie wurde mittels eines X'Pert Philips (X'Pert Philips Analytical B.V., Almelo, Niederlande) Geräts durchgeführt. Folgende Konfiguration wurde verwendet: Transmission-Reflection-Spinner, gescannter Winkelbereich von 4° 28 bis 45° 28, Generator- input 40 mA und 45 kV. Die Daten wurden mit dem Programm PANalytical X'Pert HighScore Plus, Version 2.2. c bearbeitet. The X-ray powder diffractometry was carried out using an X'Pert Philips (X'Pert Philips Analytical B.V., Almelo, Netherlands) device. The following configuration was used: Transmission-Reflection-Spinner, scanned angular range from 4 ° 28 to 45 ° 28, generator input 40 mA and 45 kV. The data were collected using the PANalytical X'Pert HighScore Plus program, version 2.2. c edited.
Beispiel 1: Herstellung sprüh-gefriergetrockneter pharmazeutischer Partikel umfassend Fenofibrat, Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib Die Wirkstoffe Fenofibrat, Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib wurden jeweils mit einer Konzentration von 5% (w/V) in tert.-Butanol gelöst und die Lösungen mit einer Konzentration von 5% Polyvinylpyrrolidon (PVP, Kollidon® 25) versetzt. Die Lösungen wurden wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 100 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht und anschließend gefriergetrocknet. Example 1: Production of spray-freeze-dried pharmaceutical particles comprising fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib The active ingredients fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib were each dissolved in tert-butanol at a concentration of 5% (w / v) and the solutions were mixed with a concentration of 5% polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25). The solutions were sprayed into the spray tower as described above using a nozzle diameter of 100 μm by means of a nozzle in cold air (−100 ° C.) and then freeze-dried.
Es konnte festgestellt werden, dass der Sprüh-Gefriertrocknungsprozess aus tert.-Butanol mit allen untersuchten Arzneistoffen erfolgreich war. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen bestätigten, dass jeweils sphärische Partikel von Fenofibrat, Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib mit rauen Oberflächen erhalten wurden. Alle Partikel zeigten im Inneren eine poröse Struktur. It was found that the spray-freeze-drying process from tert-butanol was successful with all of the drugs investigated. Scanning electron micrographs confirmed that spherical particles of fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib with rough surfaces were obtained. All particles showed a porous structure inside.
Der Schmelzpunkt der sprüh-gefriergetrockneten Partikel sowie der reinen Wirkstoffe Fenofibrat, Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib sowie PVP wurde mittels Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmt. Hierbei zeigten die reinen Wirkstoffe wie erwartet einen scharfen Schmelzpunkt, während PVP keinen nachweisbaren Schmelzpunkt zeigte. Bei den sprüh-gefriergetrockneten Partikeln zeigten die Partikel mit Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib keinen nachweisbaren Schmelzpunkt, was das Vorliegen amorpher Partikel anzeigt. Die Partikel enthaltend Fenofibrat zeigten einen schwachen aber signifikanten Schmelzpunkt, was auf eine teilweise kristalline Struktur schließen lässt. Die Struktur der Partikel wurde weiter mittels Röntgenpulverdiffraktometrie untersucht. The melting point of the spray-freeze-dried particles and the pure active ingredients fenofibrate, chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib as well as PVP was determined by means of differential calorimetry (DSC). As expected, the pure active ingredients showed a sharp melting point, while PVP showed no detectable melting point. In the case of the spray-freeze-dried particles, the particles with chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib showed no detectable melting point, which indicates the presence of amorphous particles. The particles containing fenofibrate showed a weak but significant melting point, which suggests a partially crystalline structure. The structure of the particles was further investigated by means of X-ray powder diffractometry.
Die Figur 1 zeigt in den Figuren la), b), c) und d) jeweils die spezifischen Reflexe der reinen Substanzen Fenofibrat (FENO), Chloramphenicol (CHLOR), Clotrimazol und Celecoxib in ihrer kristallinen Reinform, das amorphe Signal von PVP, sowie unten die Signale der sprüh- gefriergetrockneten Partikel. Hierbei zeigen die Partikel mit Chloramphenicol, Clotrimazol und Celecoxib lediglich Signale, die auf das Vorliegen amorpher Partikel hinweisen, während das Diffraktogramm der Partikel enthaltend Fenofibrat Reflexe einer teilweise kri tallinen Fenofibrat-Struktur aufzeigt. FIG. 1 shows in FIGS. La), b), c) and d) the specific reflexes of the pure substances fenofibrate (FENO), chloramphenicol (CHLORO), clotrimazole and celecoxib in their crystalline pure form, the amorphous signal from PVP, as well below the signals of the spray-freeze-dried particles. The particles with chloramphenicol, clotrimazole and celecoxib only show signals that indicate the presence of amorphous particles during the diffractogram of the particles containing fenofibrate shows reflections of a partially crystalline fenofibrate structure.
Beispiel 2: Untersuchung der Auflösung sprüh-gefriergetrockneter Celecoxib-Partikel Example 2: Investigation of the dissolution of spray-freeze-dried celecoxib particles
Die Freisetzungsbestimmung wurde mittels einer maßangefertigten Freisetzungsapparatur durchgeführt. Die Freisetzungsgefäße wurden mit einem Volumen von 20,0 ml der gemäß Beispiel 1 hergestellten Celecoxib-Partikel vollständig gefüllt. Als Medium wurde ein Phosphatpuffer mit pH 6,8 gewählt, welches mit einem Blattrührer mit 75 rpm gerührt wurde. Die sprühlyophilisierten Proben wurden direkt in das Medium gegeben. Für die Quantifizierung der Probe wurde ein UV- Vis Spektroskop Agilent Cary 8454 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) bei der Wellenlänge 255nm (Celecoxib) genutzt. Zum Vergleich wurde eine physikalische Mischung aus 50 Gew.-% Celecoxib und 50 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon untersucht. Zu verschiedenen Zeitpunkten im Bereich von 5 bis 360 Minuten wurde jeweils 1,0 ml Probe entnommen, durch 1,0 ml frischen Phosphatpuffer ersetzt und die Probe UV-metrisch auf den Wirkstoffgehalt untersucht. The release determination was carried out using a custom-made release apparatus. The release vessels were completely filled with a volume of 20.0 ml of the celecoxib particles produced according to Example 1. A phosphate buffer with pH 6.8, which was stirred with a paddle stirrer at 75 rpm, was selected as the medium. The spray lyophilized samples were added directly to the medium. An Agilent Cary 8454 UV-Vis spectroscope (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) at a wavelength of 255 nm (Celecoxib) was used to quantify the sample. For comparison, a physical mixture of 50% by weight celecoxib and 50% by weight polyvinylpyrrolidone was investigated. At different times in the range from 5 to 360 minutes, a 1.0 ml sample was taken, replaced by 1.0 ml fresh phosphate buffer and the sample was examined UV-metrically for the active ingredient content.
Die Figur 2 zeigt das Freisetzungsprofil der physikalischen Mischung aus Celecoxib und Polyvinylpyrrolidon und der sprüh-gefriergetrockneten Partikel. Wie man der Figur 2 entnehmen kann, zeigten die sprüh-gefriergetrockneten Partikel eine bis zu 450% größere Freisetzung im Vergleich zu der physikalischen Mischung. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird angenommen, dass dies zum einen auf der hoch porösen Struktur der sprüh-gefriergetrockneten Partikel beruht, und zum anderen auf der amorphen Struktur des versprühten Celecoxibs. Das PVP stabilisierte die Übersättigung der Lösung nur gering, nach Erreichen des Maximums sank der Gehalt an gelöstem Celecoxib aufgrund von Präzipitation ab. FIG. 2 shows the release profile of the physical mixture of celecoxib and polyvinylpyrrolidone and the spray-freeze-dried particles. As can be seen from FIG. 2, the spray-freeze-dried particles showed a release that was up to 450% greater than that of the physical mixture. Without being tied to a specific theory, it is assumed that this is based on the one hand on the highly porous structure of the spray-freeze-dried particles and on the other hand on the amorphous structure of the sprayed celecoxib. The PVP stabilized the supersaturation of the solution only slightly; after reaching the maximum, the content of dissolved celecoxib fell due to precipitation.
Beispiel 3: Untersuchung unterschiedlicher Feststoffanteile bei variierender Düsengröße Lösungen mit unterschiedlichen Feststoffkonzentrationen an Polyvinylpyrrolidon (PVP, Kollidon® 25) und Mannitol wurden jeweils in Wasser hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung von Düsendurchmessern von 20 pm, 50 m m oder 100 m in mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht und anschließend gefriergetrocknet. Example 3: Investigation of different solids contents with varying nozzle size Solutions with different solids concentrations of polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25) and mannitol were each prepared in water and as described above using nozzle diameters of 20 μm, 50 mm or 100 m in a nozzle in cold air (- 100 ° C) sprayed into the spray tower and then freeze-dried.
3.1 Bestimmung des Böschungswinkels und der Sphärizität 3.1 Determination of the angle of repose and the sphericity
Die Schütt- oder Böschungswinkelmessung wurde nach dem im Europäischen Arzneibuch (Ph. Eur. 2.9.36) beschriebenen empfohlenen Verfahren für die Bestimmung des Schüttwinkels durchgeführt. Die Auswertung erfolgte über eine Fotografie der Probe nachdem sie durch einen Trichter auf eine ebene Oberfläche gerieselt wurde. Das Befüllen des fixierten Trichters erfolgte langsam und vom oberen Trichterrand aus um den Aufprall der Partikel auf den Probengipfel zu minimieren. Die Position der Kamera wurde so gewählt, dass sich die Linse stets in einer Ebene mit der glatten Oberfläche befand. Die Auswertung erfolgte über ein Bildbearbeitungsprogramm. Dabei wurden Linien entlang der Böschung des Hügels gezeichnet um aus ihrem Schnittpunkt die Höhe zu bestimmen, sowie die Basis um den Durchmesser der Kegelgrundfläche zu bestimmen. The angle of repose or repose angle measurement was carried out according to the recommended procedure described in the European Pharmacopoeia (Ph. Eur. 2.9.36) for determining the angle of repose. The evaluation was carried out using a photograph of the sample after it had been trickled onto a flat surface through a funnel. The fixed funnel was filled slowly and from the upper edge of the funnel in order to minimize the impact of the particles on the top of the sample. The position of the camera was chosen so that the lens was always in a plane with the smooth surface. The evaluation was carried out using an image processing program. Lines were drawn along the slope of the hill to determine the height from their intersection, as well as the base to determine the diameter of the conical base.
Die Bestimmung der Sphärizität erfolgte mittels des Partikelgrößenmessgeräts Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan). Hierbei wurden Bilder einzelner Partikel aufgenommen und über die Gesamtheit ausgewertet. Die Berechnung der Sphärizität erfolgte über die folgende Formel: Sphärizität = (4* *Partikelfläche)/(Partikelumfang)2. The sphericity was determined using the Camsizer X2 particle size measuring device (Retsch Technology, Haan). Here, images of individual particles were recorded and evaluated over the whole. The sphericity was calculated using the following formula: sphericity = (4 * * particle area) / (particle circumference) 2 .
Weiterhin wurden der mittlere Tropfendurchmesser sowie die Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) bestimmt. Hierbei wurden aus der Summe aller Einzelpartikelmessungen der volumetrische D50-Wert bestimmt, sowie der die Polydispersität wiedergebende Span mittels der im Camsizer X2 verwendeten Standardberechnung ermittelt. Die folgende Tabelle 1 fasst die verwendeten Zusammensetzungen, Düsenöffnungen, sowie die bestimmten Böschungswinkel, Sphärizität, Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) zusammen: Tabelle 1: Parameter der Partikel mit unterschiedlichem Feststoffgehalt:
Figure imgf000023_0001
The mean droplet diameter and the width of the particle size distribution (SPAN) were also determined. The volumetric D50 value was determined from the sum of all individual particle measurements, and the span representing the polydispersity was determined using the standard calculation used in the Camsizer X2. The following table 1 summarizes the compositions used, nozzle openings, as well as the specific slope angles, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN): Table 1: Parameters of the particles with different solids content:
Figure imgf000023_0001
Die Figur 3a), b) und c) zeigen rasterelektronenmikroskopische Bilder der Partikel der Proben 4, 5 und 10 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Figur 3 entnimmt, zeigten die Partikel eine sphärische Form und gute Porosität. FIGS. 3a), b) and c) show scanning electron microscope images of the particles of samples 4, 5 and 10 magnified 200 times. As can be seen from FIG. 3, the particles exhibited a spherical shape and good porosity.
Die Figur 4a) zeigt den Tropfendurchmesser der Beispiele 1 bis 15 für verschiedene Feststoffkonzentrationen und Düsendurchmessem, die Figur 4b) die jeweiligen Böschungswinkel. Wie man der Figur 4 entnimmt, zeigten insbesondere Partikel hergestellt aus Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 5 % bis 15 % (m/V) und einem mittleren Tropfendurchmesser über 150 pm einen guten Böschungswinkel. 3.2 Bestimmung des Fließverhaltens FIG. 4a) shows the droplet diameter of Examples 1 to 15 for various solids concentrations and nozzle diameters, and FIG. 4b) shows the respective slope angles. As can be seen from FIG. 4, in particular particles produced from solutions with a solids content of 5% to 15% (m / V) and an average droplet diameter of more than 150 μm have a good angle of repose. 3.2 Determination of the flow behavior
Die Fließfähigkeit der 15 Proben wurde an einem ERWEKA-Granulatflusstester mit einer Trichteröffnung von 10 mm gemessen. Die Proben wurden jeweils auf einer Analysenwaage auf 0,250 g eingewogen und vermessen. Proben, welche nicht flössen wurden mit "#na" markiert. Die Messung wurde nach Vorgabe des Europäischen Arzneibuchs (PhEur 2.9.16) mit einem Trichter, dessen Öffnung 1,0 cm breit ist, durchgeführt. The flowability of the 15 samples was measured on an ERWEKA granulate flow tester with a funnel opening of 10 mm. The samples were each weighed to 0.250 g on an analytical balance and measured. Samples which did not flow were marked with "#na". The measurement was carried out according to the specifications of the European Pharmacopoeia (PhEur 2.9.16) with a funnel with an opening 1.0 cm wide.
Die Figur 5 zeigt den Durchfluss der Proben aufgetragen gegen den Feststoffanteil ermittelt mit einer Trichteröffnung von 10 mm. Die Ergebnisse sind in Sekunden pro 0,250 g Probe angegeben. Wie man der Figur 5 entnimmt, zeigten insbesondere Partikel hergestellt aus Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 5 % (m/V) und mehr ein gutes Fließverhalten, sogar bei kleinen Düsendurchmessem bzw. Partikelgrößen. Außerdem besaßen sie und eine gute mechanische Stabilität. FIG. 5 shows the flow of the samples plotted against the solids content determined with a funnel opening of 10 mm. The results are reported in seconds per 0.250 g sample. As can be seen from FIG. 5, in particular particles produced from solutions with a solids content of 5% (m / V) and more showed good flow behavior, even with small nozzle diameters or particle sizes. In addition, they had good mechanical stability.
Die Messung der Fließfähigkeit wurde wiederholt, wobei anstelle einer 1,0 cm Trichteröffnung eine 0,6 cm Trichteröffnung verwendet wurde. Es wurde die jeweils gesamte Probenmasse vermessen. In den Auffangbereich des Flusstesters wurde eine tarierte Schale gelegt, sodass die geflossene Pulvermasse anschließend genau abgewogen werden konnte. Die Figur 6 zeigt den Durchfluss der Proben aufgetragen gegen den Feststoffanteil ermittelt mit einer Trichteröffnung von 6 mm. Die Ergebnisse sind in Sekunden pro 0,250 g Probe angegeben. Wie man der Figur 6 entnimmt, bestätigte die Messung mit kleinerer Trichteröffnung das gute Fließverhalten der Partikel hergestellt aus Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 5 % (m/V) und mehr. The measurement of the flowability was repeated using a 0.6 cm funnel opening instead of a 1.0 cm funnel opening. The entire sample mass was measured in each case. A tared bowl was placed in the collection area of the flow tester so that the powder mass that had flowed could then be precisely weighed. FIG. 6 shows the flow of the samples plotted against the solids content determined with a funnel opening of 6 mm. The results are reported in seconds per 0.250 g sample. As can be seen from FIG. 6, the measurement with a smaller funnel opening confirmed the good flow behavior of the particles produced from solutions with a solids content of 5% (m / V) and more.
Beispiel 4: Bestimmung des maximalen Feststoffanteils Lösungen mit unterschiedlichen Feststoffkonzentrationen an Polyvinylpyrrolidon (PVP, Kollidon® 25), Mannitol, Saccharose oder deren Gemischen wurden jeweils in Wasser hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 100 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht und anschließend gefriergetrocknet. Example 4: Determination of the maximum solids content Solutions with different solids concentrations of polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25), mannitol, sucrose or mixtures thereof were each prepared in water and, as described above, using a nozzle diameter of 100 μm by means of a nozzle in cold air (-100 ° C) in the Spray tower sprayed and then freeze-dried.
Die Bestimmung des Böschungswinkels wurde wie unter Beispiel 3.1 beschrieben nach dem im Europäischen Arzneibuch (Ph. Eur. 2.9.36) beschriebenen Verfahren durchgeführt, die Bestimmung der Sphärizität mittels des Partikelgrößenmessgeräts Camsizer X2 (Retsch Technology, Haan). Ebenso wurden der mittlere Tropfendurchmesser sowie die Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) wie unter Beispiel 3.1 beschrieben bestimmt. The slope angle was determined as described in Example 3.1 using the method described in the European Pharmacopoeia (Ph. Eur. 2.9.36), and the sphericity was determined using the Camsizer X2 particle size measuring device (Retsch Technology, Haan). The mean droplet diameter and the width of the particle size distribution (SPAN) were also determined as described under Example 3.1.
Die folgende Tabelle 2 fasst die verwendeten Zusammensetzungen, sowie die bestimmten Böschungswinkel, Sphärizität, Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) zusammen: The following table 2 summarizes the compositions used, as well as the specific slope angles, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN):
Tabelle 2: Parameter der Partikel mit hohem Feststoffgehalt:
Figure imgf000025_0001
Table 2: Parameters of the particles with high solids content:
Figure imgf000025_0001
Die Figur 7a), b) und c) zeigen rasterelektronenmikroskopische Bilder der Partikel der Proben 16, 17, 18 und 19 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Tabelle 2 und der Figur 7 entnimmt, zeigten die Partikel Proben 16, 17 und 19 eine gute sphärische Form. Der Partikel der Probe 17 mit einem Feststoff anteil an 60 % (w/V) zeigte eine gute Sphärizität und eine bereits recht kompakte Oberfläche. Während der Böschungswinkel der Probe mit einem höheren Anteil an Stabilisator gegenüber Gefrierschutzmittel nicht bestimmbar war, zeigte die Probe mit jeweils 20 % (w/V) Stabilisator und Gefrierschutzmittel einen guten Schüttwinkel und eine mäßig gute Sphärizität. FIGS. 7a), b) and c) show scanning electron microscope images of the particles from samples 16, 17, 18 and 19 magnified 200 times. As can be seen from Table 2 and FIG. 7, the particles samples 16, 17 and 19 showed a good spherical shape. The particle of sample 17 with a solids content of 60% (w / v) showed good sphericity and an already quite compact surface. While the angle of repose of the sample with a higher proportion of stabilizer compared to antifreeze could not be determined, the Sample with 20% (w / v) stabilizer and antifreeze agent each have a good angle of repose and moderately good sphericity.
Beispiel 5: Bestimmung unterschiedlicher Wirk- und Hilfs Stoffkonzentrationen in tert.- Butanol Example 5: Determination of different active ingredient and auxiliary substance concentrations in tert-butanol
Lösungen mit unterschiedlichen Feststoffkonzentrationen an Polyvinylpyrrolidon (PVP, Kollidon® 25) und dem Wirkstoff Celecoxib wurden jeweils in tert.-Butanol hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 200 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht und anschließend gefriergetrocknet. Die Bestimmung des Schüttwinkels, der Sphärizität, des mittleren Tropfendurchmesser sowie die Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) wurden wie unter Beispiel 3.1 beschrieben durchgeführt. Die folgende Tabelle 3 fasst die verwendeten Zusammensetzungen, sowie die bestimmtenSolutions with different solids concentrations of polyvinylpyrrolidone (PVP, Kollidon® 25) and the active ingredient celecoxib were each prepared in tert-butanol and, as described above, using a nozzle diameter of 200 μm by means of a nozzle in cold air (-100 ° C) in the Spray tower sprayed and then freeze-dried. The determination of the angle of repose, the sphericity, the mean droplet diameter and the width of the particle size distribution (SPAN) were carried out as described under Example 3.1. The following Table 3 summarizes the compositions used, as well as those determined
Böschungswinkel, Sphärizität, Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) zusammen: Slope angle, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN) together:
Tabelle 3: Parameter der Partikel mit unterschiedlicher Wirk- und Hilfsstoffkonzentrationen:
Figure imgf000026_0001
Table 3: Parameters of the particles with different concentrations of active ingredients and excipients:
Figure imgf000026_0001
Die Figur 8a), b), c), d) und e) zeigen jeweils rasterelektronenmikroskopische Bilder der Partikel der Proben 20, 21, 22, 23 und 24 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Tabelle 3 und der Figur 8 entnimmt, zeigten die Proben 20 bis 24 eine gute Sphärizität, Böschungswinkel und eine gute Porosität der Partikel. Beispiel 6: Verwendung von Hydroxypropylcellulose als Stabilisator Figures 8a), b), c), d) and e) each show scanning electron microscope images of the particles of samples 20, 21, 22, 23 and 24 magnified 200 times. As can be seen from Table 3 and FIG. 8, samples 20 to 24 showed good sphericity, angle of repose and good porosity of the particles. Example 6: Use of hydroxypropyl cellulose as a stabilizer
Eine Lösung von 5% (w/V) niedrig-viskose Hydroxypropylcellulose (HPC-SSL) und 5% (w/V) Celecoxib wurde in tert. -Butanol hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 200 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht und anschließend gefriergetrocknet. Schüttwinkel, Sphärizität, mittlerer Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) wurden wie unter Beispiel 3.1 beschrieben bestimmt. A solution of 5% (w / V) low-viscosity hydroxypropyl cellulose (HPC-SSL) and 5% (w / V) Celecoxib was in tert. -Butanol is produced and sprayed into the spray tower as described above using a nozzle diameter of 200 μm by means of a nozzle in cold air (-100 ° C.) and then freeze-dried. Angle of repose, sphericity, mean droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN) were determined as described in Example 3.1.
Die folgende Tabelle 4 fasst die verwendete Zusammensetzung, sowie die bestimmten Böschungswinkel, Sphärizität, Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) zusammen: The following table 4 summarizes the composition used, as well as the specific slope angles, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN):
Tabelle 4: Parameter der Partikel unter Verwendung von Hydroxypropylcellulose:
Figure imgf000027_0001
Table 4: Parameters of the particles using hydroxypropyl cellulose:
Figure imgf000027_0001
Die Ligur 9 zeigt die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines sprüh- gefriergetrockneten Partikels der Probe 25 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Tabelle 4 und der Ligur 9 entnimmt, zeigte die Probe 25 einen guten Böschungswinkel, eine ausreichende Sphärizität und eine gute Porosität der Partikel. Dies zeigt, dass auch Hydroxypropylcellulose als Stabilisator in tert.-Butanol mit guten Ergebnissen verwendbar ist. Ligur 9 shows the scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle of sample 25 magnified 200 times. As can be seen from Table 4 and Ligurium 9, sample 25 showed a good angle of repose, sufficient sphericity and good porosity of the particles. This shows that hydroxypropyl cellulose can also be used as a stabilizer in tert-butanol with good results.
Beispiel 7: Sprüh-gefriertrocknung mit atmosphärischer Sublimation Example 7: Spray freeze drying with atmospheric sublimation
Eine Lösung von 5% (w/V) PVP und 5% (w/V) Celecoxib wurde in tert.-Butanol hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 200 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht. Die gefrorenen Partikel wurden nach dem Absetzen in einem gekühlten Gefäß am unteren Ende des Sprühturms auf einem Sieb mit der Maschenweite von 20pm gesammelt und mittels atmosphärischer Sublimation getrocknet. Hierbei wurden die gefrorenen Partikel für 60 Stunden in demselben Turm belassen und mit Stickstoff bei einem Gasfluss von 601 min 1 und einer Temperatur von 15°C lyophilisiert. Schüttwinkel, Sphärizität, mittlerer Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) wurden wie unter Beispiel 3.1 beschrieben bestimmt. A solution of 5% (w / V) PVP and 5% (w / V) Celecoxib was prepared in tert-butanol and as described above using a nozzle diameter of 200 μm by means of a nozzle in cold air (- 100 ° C) in the spray tower. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 μm and dried by means of atmospheric sublimation. The frozen particles were left in the same tower for 60 hours and lyophilized with nitrogen at a gas flow of 601 min 1 and a temperature of 15 ° C. Angle of repose, sphericity, mean droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN) were determined as described in Example 3.1.
Die folgende Tabelle 5 fasst die verwendete Zusammensetzung, sowie die bestimmten Böschungswinkel, Sphärizität, Tropfendurchmesser und Breite der Partikelgrößen- Verteilung (SPAN) zusammen: The following table 5 summarizes the composition used, as well as the specific slope angles, sphericity, droplet diameter and width of the particle size distribution (SPAN):
Tabelle 5: Parameter der Partikel unter Verwendung von atmosphärischer Sublimation:
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Table 5: Parameters of the particles using atmospheric sublimation:
Figure imgf000028_0001
Die Figur 10 zeigt die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines durch atmosphärische Sublimation getrockneten Partikels der Probe 26 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Tabelle 5 und der Figur 10 entnimmt, zeigte die Probe 26 einen guten Böschungswinkel, eine ausreichende Sphärizität und eine gute Porosität der Partikel. Dies zeigt, dass auch mit atmosphärischer Sublimation gute Ergebnisse erzielt wurden, die mit der Sublimation mittels Vakuum vergleichbar sind. FIG. 10 shows the scanning electron microscope image of a particle of sample 26 dried by atmospheric sublimation, magnified 200 times. As can be seen from Table 5 and FIG. 10, the sample 26 showed a good angle of repose, sufficient sphericity and good porosity of the particles. This shows that good results were also achieved with atmospheric sublimation, which are comparable to sublimation using vacuum.
Beispiel 8: Sprüh-Gefriertrocknung eines Proteins mittels atmosphärischer Sublimation und V akuum-Gefriertrocknung Example 8: Spray-freeze-drying of a protein by means of atmospheric sublimation and vacuum-freeze-drying
Eine Lösung von 5% (w/V) Mannitol, 2,5 % (w/V) Kollidon® 12 PF und 1% (w/V) Lysozym wurde in Wasser hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 200 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht. Die gefrorenen Partikel wurden nach dem Absetzen in einem gekühlten Gefäß am unteren Ende des Sprühturms auf einem Sieb mit der Maschenweite von 20pm gesammelt und mittels atmosphärischer Sublimation getrocknet. Hierbei wurden die gefrorenen Partikel für 24 Stunden im Turm belassen und mit Stickstoff bei einem Gasfluss von 60 L min 1 und einer Temperatur von -10°C lyophilisiert. A solution of 5% (w / v) mannitol, 2.5% (w / v) Kollidon® 12 PF and 1% (w / v) lysozyme was prepared in water and as described above using a nozzle diameter of 200 μm by means a nozzle in cold air (- 100 ° C) in the spray tower sprayed. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 μm and dried by means of atmospheric sublimation. The frozen particles were left in the tower for 24 hours and lyophilized with nitrogen at a gas flow of 60 L min-1 and a temperature of -10 ° C.
In einem parallelen Versuch wurde die Lösung unter identischen Bedingungen versprüht und zur Entfernung des Lösemittels mittels Vakuum- Gefriertrocknung wurden die gefrorenen Partikel in einem Gefäß am unteren Ende des Sprühturms gesammelt, in einen Alpha 1-4 LSC Plus Gefriertrockner (Martin Christ, Deutschland) überführt und für 24 Stunden bei einem Vakuum von 0,1 mbar lyophilisiert. In a parallel experiment, the solution was sprayed under identical conditions and to remove the solvent by means of vacuum freeze drying, the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower and transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and lyophilized for 24 hours at a vacuum of 0.1 mbar.
Anschließend wurde bestimmt, wieviel Aggregat, bzw. wieviel verbleibendes Monomer des Proteins nach Rekonstitution mit Wasser aus der Formulierung erhalten werden können. Dies wurde mittels Größenausschluss-Chromatographie (oder Gel-Permeations-Chromatographie) unter Verwendung einer AdvanceBio SEC 300A 7.8 x300 mm Säule, in einem Waters 2996 Photodiode Array (UV-Vis) Detektor bei 280 nm, bei einer Flussrate von 0,5 ml/min unter Verwendung eines 200 mM Phosphatpuffer, pH 7,0, bestimmt. It was then determined how much aggregate or how much remaining monomer of the protein can be obtained from the formulation after reconstitution with water. This was determined by size exclusion chromatography (or gel permeation chromatography) using an AdvanceBio SEC 300A 7.8 x300 mm column, in a Waters 2996 photodiode array (UV-Vis) detector at 280 nm, at a flow rate of 0.5 ml / min using a 200 mM phosphate buffer, pH 7.0.
Die Figur 11 zeigt die Ausbeute an sprüh-gefriertrockneten Lysozympartikeln für die Vakuum-Gefriertrocknung (SFD) und für die atmosphärische Sublimation (aSFD). Wie man der Figur 11 entnimmt, wurde bei der Sprühgefrietrocknung des Proteinwirkstoffs Lysozym bei Verwendung der atmosphärischen Sublimation eine signifikant höhere Stabilität des Proteinwirkstoffes erzielt. FIG. 11 shows the yield of spray-freeze-dried lysozyme particles for vacuum freeze-drying (SFD) and for atmospheric sublimation (aSFD). As can be seen from FIG. 11, a significantly higher stability of the protein active ingredient was achieved in the freeze-spray drying of the protein active ingredient lysozyme using atmospheric sublimation.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass sprüh-gefriergetrocknete pharmazeutische Partikel aus einer Lösung in tert.-Butanol oder Wasser mit einem Feststoffgehalt an Wirkstoff und Hilfsstoff im Bereich von 1,5 % bis 60 % (m/V) einem mittleren Durchmesser von 30 pm bis 500 pm mit guter Sphärizität und Fließfähigkeit hergestellt werden können. Beispiel 9: Sprüh-Gefriertrocknung von Levodopa (L-Dopa) Overall, the results show that spray-freeze-dried pharmaceutical particles from a solution in tert-butanol or water with a solids content of active ingredient and excipient in the range from 1.5% to 60% (m / V) an average diameter of 30 μm to 500 pm can be produced with good sphericity and flowability. Example 9: Spray-Freeze-Drying of Levodopa (L-Dopa)
Eine Lösung von 2,5% (w/V) Mannitol, 2,5 % (w/V) Kollidon® 25 und 0,3% (w/V) L-dopa wurde in Wasser hergestellt und wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 100 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht. Die gefrorenen Partikel wurden nach dem Absetzen in einem gekühlten Gefäß am unteren Ende des Sprühturms auf einem Sieb mit der Maschenweite von 20pm gesammelt. Zur Entfernung des Lösemittels mittels Vakuum-Gefriertrocknung wurden die gefrorenen Partikel in einem Gefäß am unteren Ende des Sprühturms gesammelt, in einen Alpha 1-4 LSC Plus Gefriertrockner (Martin Christ, Deutschland) überführt und für 24 Stunden bei einem Vakuum von 0,1 mbar lyophilisiert. A solution of 2.5% (w / v) mannitol, 2.5% (w / v) Kollidon® 25 and 0.3% (w / v) L-dopa was prepared in water and using a as described above A nozzle diameter of 100 μm was sprayed into the spray tower by means of a nozzle in cold air (-100 ° C.). After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 μm. To remove the solvent by means of vacuum freeze drying, the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower, transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and placed under a vacuum of 0.1 mbar for 24 hours lyophilized.
Die Fliesseigenschaften laut Ph.Eur. für 25°- 30° wurden als ausgezeichnet bewertet. Die folgende Tabelle 6 fasst die bestimmten Tropfendurchmesser, Sphärizität und Böschungswinkel zusammen. The flow properties according to Ph.Eur. for 25 ° - 30 ° were rated as excellent. The following table 6 summarizes the determined drop diameters, sphericity and angle of repose.
Tabelle 6: Parameter der L-Dopa-Partikel:
Figure imgf000030_0001
Table 6: Parameters of the L-Dopa particles:
Figure imgf000030_0001
Wie man der Tabelle 6 entnimmt, zeigten die L-Dopa-Partikel eine gute Sphärizität und Böschungswinkel. Sprüh-gefriergetrocknete pharmazeutische L-Dopa-Partikel können im Rachen den Wirkstoff über die Schleimhäute abgeben, was insbesondere bei Parkisonpatienten, die unter Schluckbeschwerden leiden, von großem Vorteil ist. As can be seen from Table 6, the L-dopa particles showed good sphericity and angle of repose. Spray-freeze-dried pharmaceutical L-Dopa particles can release the active ingredient in the throat via the mucous membranes, which is of great advantage in particular for Parkison patients who suffer from swallowing problems.
Beispiel 10: Sprüh-Gefriertrocknung von Acetylsalicylsärue (ASS) in tert.-Butanol Acetylsalicylsäure (ASS) wurde bei Raumtemperatur unter leichtem Rühren in tert. -Butanol in einer Konzentration von 150 mg/ml gelöst. Der Sprühturm wurde mit flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von -125°C vorgekühlt. Die ASS Lösung wurde durch eine Düse (150 kPa, 30 kHz, Düsendurchmesser: 200 pm) in den vorgekühlten Turm gesprüht. Die gefrorenen Partikeln wurden auf einem Glasbehälter aufgefangen und nach Beenden des Sprühprozesses in einen Gefriertrockner überführt und getrocknet. Das Gefriertrocknen erfolgte unter erniedrigten Druck (0,01 bar) über 24 Stunden. Example 10: Spray-freeze-drying of acetylsalicylic acid (ASA) in tert-butanol Acetylsalicylic acid (ASA) was at room temperature with gentle stirring in tert. -Butanol dissolved at a concentration of 150 mg / ml. The spray tower was precooled to a temperature of -125 ° C. with liquid nitrogen. The ASA solution was sprayed through a nozzle (150 kPa, 30 kHz, nozzle diameter: 200 μm) into the precooled tower. The frozen particles were collected on a glass container and, after the spraying process was complete, transferred to a freeze dryer and dried. Freeze-drying took place under reduced pressure (0.01 bar) for 24 hours.
Die erhaltenen Partikel zeigten, dass gut in Wasser lösliche Wirkstoffe wie Acetylsalicylsäure in hoher Konzentration auch ohne Hilfsstofe sprüh-gefriergetrocknet werden können. The particles obtained showed that active ingredients which are readily soluble in water, such as acetylsalicylic acid, can be spray-freeze-dried in high concentration even without auxiliaries.
Beispiel 11: Sprüh-Gefriertrocknung aus einer kolloidalen Lösung von Nanopartikeln Example 11: Spray-freeze-drying from a colloidal solution of nanoparticles
Zunächst wurde eine kolloidale Lösung von Nanopartikeln des schwerlöslichen Neurokinin- 1-Rezeptorantagonisten Aprepitant (Emend®, MSD) hergestellt. Eine wässrige Suspension aus 2,0 g Aprepitant und 8 ml Wasser, die 0,12 g Hydroxypropylmethylcellulose und 0,12 g Natriumlaurylsulfat enthielt, wurde hierzu 4 Stunden bei 30 Hz in einer Schwingmühle (Retsch MM400) gemahlen. Hierbei wurden zwei Mahlbecher zu 35 ml, gefüllt mit 15 ml Mahlkugel aus Zirkoniumoxid, 1 mm, verwendet. Die erhaltene kolloidale Nanolösung enthielt Partikel eine Partikelgröße von 202 ± 5 nm (Z-average, gemessen mit PCS, Horiba SZ-100) und wurde nach dem Mahlen direkt zur Herstellung gefriergetrockneter Partikel verwendet. Hierzu wurde Trehalose als Gefrierschutzmittel zugesetzt. First, a colloidal solution of nanoparticles of the poorly soluble neurokinin-1 receptor antagonist aprepitant (Emend®, MSD) was produced. For this purpose, an aqueous suspension of 2.0 g of aprepitant and 8 ml of water, which contained 0.12 g of hydroxypropylmethylcellulose and 0.12 g of sodium lauryl sulfate, was ground in a vibrating mill (Retsch MM400) for 4 hours at 30 Hz. Two 35 ml grinding jars filled with 15 ml zirconium oxide grinding balls, 1 mm, were used. The colloidal nano solution obtained contained particles with a particle size of 202 ± 5 nm (Z-average, measured with PCS, Horiba SZ-100) and, after grinding, was used directly for the production of freeze-dried particles. To this end, trehalose was added as an anti-freeze agent.
Die kolloidale Sprühlösung wies eine finale Zusammensetzung von Trehalose : Aprepitant im Mischungsverhältnis 1:1 und einen Feststoffanteil von 5, 10 oder 20% (w/V) auf und wurde wie oben beschrieben unter Verwendung eines Düsendurchmessers von 100 pm mittels einer Düse in kalte Luft (- 100 °C) in den Sprühturm gesprüht. Die gefrorenen Partikel wurden nach dem Absetzen in einem gekühlten Gefäß am unteren Ende des Sprühturms auf einem Sieb mit der Maschenweite von 20pm gesammelt. Zur Entfernung des Lösemittels mittels Vakuum- Gefriertrocknung wurden die gefrorenen Partikel in einem Gefäß am unteren Ende des Sprühturms gesammelt, in einen Alpha 1-4 LSC Plus Gefriertrockner (Martin Christ, Deutschland) überführt und für 24 Stunden bei einem Vakuum von 0,1 mbar lyophilisiert. The colloidal spray solution had a final composition of trehalose: aprepitant in a mixing ratio of 1: 1 and a solids content of 5, 10 or 20% (w / v) and was as described above using a nozzle diameter of 100 μm by means of a nozzle in cold air (- 100 ° C) sprayed into the spray tower. After settling in a cooled vessel at the lower end of the spray tower, the frozen particles were collected on a sieve with a mesh size of 20 μm. To remove the solvent by means of a vacuum Freeze-drying, the frozen particles were collected in a vessel at the lower end of the spray tower, transferred to an Alpha 1-4 LSC Plus freeze dryer (Martin Christ, Germany) and lyophilized for 24 hours at a vacuum of 0.1 mbar.
Die folgende Tabelle 7 fasst die bestimmten Tropfendurchmesser, Sphärizität und Böschungswinkel zusammen. The following table 7 summarizes the determined drop diameters, sphericity and angle of repose.
Tabelle 7: Parameter der Aprepitant-Partikel:
Figure imgf000032_0001
Table 7: Parameters of the aprepitant particles:
Figure imgf000032_0001
Die Figur 12 zeigt die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der sprüh- gefriergetrockneten Partikel der Probe Ap-2 in 200facher Vergrößerung. Wie man der Tabelle 7 und der Figur 12 entnimmt, zeigten die Partikel einen guten Böschungswinkel und eine gute Sphärizität. Dies zeigt, dass sprüh-gefriergetrocknete pharmazeutische Partikel auch aus einer kolloidalen Lösung von Partikeln einer Größe im Nanometerbereich herstellbar sind. FIG. 12 shows the scanning electron microscope image of the spray-freeze-dried particles of sample Ap-2, magnified 200 times. As can be seen from Table 7 and FIG. 12, the particles showed a good angle of repose and a good sphericity. This shows that spray-freeze-dried pharmaceutical particles can also be produced from a colloidal solution of particles with a size in the nanometer range.
Beispiel 12: Sprüh-Gefriertrocknung aus einer Lösung eines Wirkstoffgemischs Example 12: Spray-freeze-drying from a solution of an active ingredient mixture
Als Beispiel für ein Gemisch pharmazeutischer Wirkstoffe wurde ein Extrakt von Cannabidiol (CBD) und Tetrahydrocannabinol (THC) aus der Pflanzendroge Cannabis flos hergestellt. Extrahier wurde hierbei in tert.-Butanol. Hierzu wurde zunächst die Pflanzendroge Cannabis flos entsprechend den allgemeinen Empfehlungen bei 120°C für 30 min in einem vorgeheizten Ofen in einem Braunglasbehälter mit Deckel erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die Pflanzendroge in einem Häcksler zerkleinert und tert.-Butanol, im Verhältnis von 1 ml tert.-Butanol auf 0,1 g Pflanzendroge, als Extraktionslösungsmittel dazugegeben. Die Suspension wurde im verschlossenen Braunglas für zwei Zyklen jeweils einer von Dauer 30 min im Ultraschalbad behandelt, mit 30 min Pause zwischen den beiden Zyklen, um einen Anstieg der Temperatur der Suspension durch die Energie des Ultraschalls zu vermeiden. Das Pflanzenmaterial wurde durch Zentrifugation (4500 rpm) abgetrennt; gefolgt von einer Filtration zur Abtrennung von Feinstpartikeln (Membranfilter 0,2 pm Porengröße). Die Konzentration des Extraktes wurde gravimetrisch bestimmt, wobei 1ml der Fösung (n=3) in Vials pipettiert und tert.-Butanol dann abgedampft (24h) wurde gefolgt von einem Nachtrocknen für 24 Stunden im Vakuumtrockner. Dass die Extraktion mit tert.-Butanol ausreichende Mengen an Cannabinoiden für die weitere Formulierung bereitgestellt hatte, wurde über eine Quantifizierung der Substanzen Cannabidiol and THC mittels HPLC wurde sichergestellt. As an example of a mixture of active pharmaceutical ingredients, an extract of cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC) was produced from the plant drug cannabis flos. Extraction was here in tert-butanol. For this purpose, the plant drug cannabis flos was first heated in accordance with the general recommendations at 120 ° C for 30 minutes in a preheated oven in an amber glass container with a lid. After cooling, the plant drug was comminuted in a chopper and tert-butanol, in a ratio of 1 ml of tert-butanol to 0.1 g of plant drug, was added as an extraction solvent. The suspension was treated in the closed amber glass for two cycles, one each lasting 30 minutes, in the ultrasonic bath, with a 30-minute break between the two cycles by one Avoid increasing the temperature of the suspension due to the energy of the ultrasound. The plant material was separated off by centrifugation (4500 rpm); followed by a filtration to remove the finest particles (membrane filter 0.2 μm pore size). The concentration of the extract was determined gravimetrically, 1 ml of the solution (n = 3) being pipetted into vials and tert-butanol then evaporated (24 h) followed by post-drying for 24 hours in a vacuum dryer. That the extraction with tert-butanol had provided sufficient quantities of cannabinoids for further formulation was ensured by quantifying the substances cannabidiol and THC using HPLC.
In der cannabinoid-haltige tert.-Butanol-Lösung mit einem Feststoffanteil von 2, 8-3,0%In the cannabinoid-containing tert-butanol solution with a solids content of 2.8-3.0%
(m/V) des Extraktes wurden ca. 7 % (m/V) an Kollidon 25 oder Cetylalkohol als Hilfsstoff gelöst. Die Fösung wurde anschliessend mit dem zuvor beschriebenen Verfahren für tert.- Butanollösungen versprüht und getrocknet. Die folgenden Tabellen 8 und 9 fasst die bestimmten Tropfendurchmesser, Sphärizität und Böschungswinkel zusammen. (w / v) of the extract, approx. 7% (w / v) of Kollidon 25 or cetyl alcohol were dissolved as an auxiliary. The solution was then sprayed and dried using the method described above for tert-butanol solutions. The following tables 8 and 9 summarize the determined drop diameters, sphericity and angle of repose.
Tabelle 8: Parameter der CBD/THC-Partikel mit 7 % (m/V) Kollidon® 25 und 3 % (m/V) Extrakt:
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Table 8: Parameters of the CBD / THC particles with 7% (m / V) Kollidon® 25 and 3% (m / V) extract:
Figure imgf000033_0001
Tabelle 9: Parameter der CBD/THC-Partikel mit 7 % (m/V) Cetylalkohol und 3 % (m/V) Extrakt:
Figure imgf000033_0002
Table 9: Parameters of the CBD / THC particles with 7% (m / V) cetyl alcohol and 3% (m / V) extract:
Figure imgf000033_0002
Die Figur 13 zeigt die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines sprüh gefriergetrockneten Partikels der Probe CBD/THC-2 in 200facher Vergrößerung. Wie man den Tabellen 8 und 9 und der Figur 13 entnimmt, zeigten die Partikel des Wirkstoffgemischs eine gute Sphärizität und Böschungswinkel. Dies zeigt, dass auch Gemische an Wirkstoffen aus einer Lösung in tert.-Butanol mit guter Sphärizität und Fließfähigkeit hergestellt werden können. FIG. 13 shows the scanning electron microscope image of a spray-freeze-dried particle of the sample CBD / THC-2, magnified 200 times. As can be seen from Tables 8 and 9 and FIG. 13, the particles of the active substance mixture showed good sphericity and angle of repose. This shows that mixtures of active ingredients can also be produced from a solution in tert-butanol with good sphericity and flowability.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Herstellung sprüh-gefriergetrockneter pharmazeutischer Partikel, umfassend die folgenden Schritte, a) Bereitstellen einer Lösung umfassend wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoff und ein Lösemittel, b) Versprühen der Lösung in eine kalte Umgebung, wodurch erstarrte Tröpfchen erhalten werden, und c) Entfernen des Lösemittels durch atmosphärische Sublimation oder Vakuum- Gefriertrocknung, wodurch sphärische sprüh-gefriergetrocknete Partikel erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Lösemittel ausgewählt ist aus tert.- Butanol, Dimethylsulfoxid, Wasser und deren Gemischen und die Lösung einen Feststoffgehalt im Bereich von > 1,5 % bis < 60 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung (m/V) aufweist, und in Schritt b) Tropfen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von > 30 pm bis < 700 pm erzeugt werden und wobei die Tropfen in eine Umgebung mit einer Temperatur im Bereich von > -100 °C bis < 20 °C pm versprüht werden. 1. A method for producing spray-freeze-dried pharmaceutical particles, comprising the following steps, a) providing a solution comprising at least one pharmaceutical active ingredient and a solvent, b) spraying the solution into a cold environment, whereby solidified droplets are obtained, and c) removing of the solvent by atmospheric sublimation or vacuum freeze-drying, whereby spherical spray-freeze-dried particles are obtained, characterized in that in step a) the solvent is selected from tert-butanol, dimethyl sulfoxide, water and mixtures thereof and the solution has a solids content in the range of> 1.5% to <60%, based on the total volume of the solution (m / V), and in step b) drops with an average diameter in the range from> 30 μm to <700 μm are generated and the drops be sprayed in an environment with a temperature in the range of> -100 ° C to <20 ° C pm.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Feststoffgehalt der Fösung im Bereich von > 1,5 % bis < 50 %, bevorzugt im Bereich von > 3 % bis < 25 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Fösung (m/V) liegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that in step a) the solids content of the solution is in the range from> 1.5% to <50%, preferably in the range from> 3% to <25%, based on the total volume of the solution (m / V) lies.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Tropfen in Schritt b) im Bereich von > 50 pm bis < 500 pm, vorzugsweise im Bereich von > 150 pm bis < 400 pm, bevorzugt im Bereich von >3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mean diameter of the drops in step b) in the range from> 50 pm to <500 pm, preferably in the range from> 150 pm to <400 pm, preferably in the range of>
200 pm bis < 400 pm, liegt. 200 pm to <400 pm.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung wenigstens einen Hilfsstoff umfasst, vorzugsweise einen Stabilisator, insbesondere Polyvinylpyrrolidon (PVP), sowie optional ein Gefrierschutzmittel, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Mannitol und Saccharose. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the solution comprises at least one auxiliary substance, preferably a stabilizer, in particular polyvinylpyrrolidone (PVP), and optionally an anti-freeze agent, preferably selected from the group comprising mannitol and sucrose.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kolloidale Lösung bereitgestellt wird, wobei dem Bereitstellen der Lösung optional ein Nanonisieren des wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoffs vorangeht. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a colloidal solution is provided, wherein the provision of the solution is optionally preceded by a nanonization of the at least one pharmaceutical active ingredient.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bereitstellen der Lösung eine Extraktion des wenigstens einen pharmazeutischen Wirkstoffs aus einer Wirkstoffquelle wie einer Wirkstoffpflanze vorangeht. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the provision of the solution is preceded by an extraction of the at least one pharmaceutical active ingredient from an active ingredient source such as an active ingredient plant.
7. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel, insbesondere herstellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Partikel einen pharmazeutischen Wirkstoff und wenigstens einen Hilfsstoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine Sphärizität im Bereich von > 0,75 bis < 1 aufweisen und eine Pulverprobe der Partikel einen Böschungswinkel von < 40° aufweist. 7. Spray-freeze-dried particles, in particular produced by a method according to one of claims 1 to 6, wherein the particles have a pharmaceutical active ingredient and at least one auxiliary, characterized in that the particles have a sphericity in the range from> 0.75 to <1 and a powder sample of the particles has an angle of repose of <40 °.
8. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine Sphärizität im Bereich von > 0,9 bis < 0,99 oder im Bereich von > 0,93 bis < 0,98 aufweisen. 8. Spray-freeze-dried particles according to claim 7, characterized in that the particles have a sphericity in the range from> 0.9 to <0.99 or in the range from> 0.93 to <0.98.
9. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pulverprobe der Partikel einen Böschungswinkel von < 35° oder von < 30° aufweist. 9. Spray-freeze-dried particles according to claim 7 or 8, characterized in that a powder sample of the particles has an angle of repose of <35 ° or of <30 °.
10. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel einen Partikeldurchmesser D50 (volumetrisch) im Bereich von > 30 pm bis < 500 pm, vorzugsweise im Bereich von > 50 pm bis < 300 pm, aufweisen. 10. Spray-freeze-dried particles according to one of claims 7 to 9, characterized in that the particles have a particle diameter D50 (volumetric) in the range from> 30 pm to <500 pm, preferably in the range from> 50 pm to <300 pm .
11. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel einen Wirkstoff ausgewählt aus Celecoxib, Fenofibrat, Chloramphenicol und Clotrimazol umfassen. 11. Spray-freeze-dried particles according to one of claims 7 to 10, characterized in that the particles comprise an active ingredient selected from celecoxib, fenofibrate, chloramphenicol and clotrimazole.
12. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel einen Wirkstoff ausgewählt aus Aprepitant, Levodopa und Acetylsalicylsäure umfassen. 12. Spray-freeze-dried particles according to one of claims 7 to 10, characterized in that the particles comprise an active ingredient selected from aprepitant, levodopa and acetylsalicylic acid.
13. Sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel ein Wirkstoffgemisch von Cannabidiol und Tetrahydrocannabinol umfassen. 13. Spray-freeze-dried particles according to one of claims 7 to 10, characterized in that the particles comprise an active ingredient mixture of cannabidiol and tetrahydrocannabinol.
14. Pharmazeutische Zubereitung, umfassend sprüh-gefriergetrocknete Partikel nach einem der Ansprüche 7 bis 13. 14. A pharmaceutical preparation comprising spray-freeze-dried particles according to any one of claims 7 to 13.
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