PREPARATIONS D'INSULINE STABILISEE ET PROCEDE
POUR LEUR FABRICATION.
La présente invention concerne des nouvelles préparations d'insuline stabilisées qui sont spécialement adaptées àl'utilisation dans un équipement qui débite de l'insuline en continu. Elle concerne également un procédé pour la fabrication de telles préparations d'insuline stabilisées.
Ces dernières années, des efforts de plus en plus importants ont été consacrés au développement de dispositifs portatifs ou implantables pour l'infusion d'insuline en continu, le but principal de ces efforts étant de mettre à la disposition d'un patient diabétique un régime de traitement d'insuline qui est mieux adapté aux variations journalières de ses besoins physiologiques d'insuline que le traitement d'insuline habituel.
La partie mécanique d'un dispositif de débit d'insuline en continu comprend essentiellement
comme éléments un réservoir d'insuline, un système de pompage et un cathéter adéquat pour débiter l'insuline à l'endroit choisi qui est d'habitude en position sous-cutanée, intraveineuse ou dans la cavité péritonéale. Le système de pompage peut être enclenché automatiquement et peut aussi être muni d'un réglage supplémentaire volontaire pour débiter l'insuline à
des moments de besoins spécifiques.
Si la solution d'insuline est administrée par une seringue, celle-ci fonctionnera également d'habitude comme un réservoir d'insuline. Des dispositifs du type
à seringue sont généralement portés en dehors du corps. Cependant, des dispositifs beaucoup plus compliqués
ont également été développés, dispositifs dans lesquels la partie mécanique entière est construite de façon
à être implantée, d'habitude en position sous-cutanée. Le réservoir d'insuline est généralement adapté pour
un rechargement percutané.
La tendance de l'insuline de se séparer par précipitation des solutions obtenues dans le commerce, en obstruant ainsi les parties mécaniques et le cathéter, constitue l'inconvénient majeur pour des développements ultérieurs et une application médicale sûre d'un appareil d'infusion en continu. En outre, il y a des raisons évidentes pour essayer de diminuer les dimensions des dispositifs du type à débit en continu et il est donc nécessaire d'avoir des solutions d'insuline plus concentrées que celles disponibles jusqu'à présent, ce qui
peut encore aggraver les problèmes expliqués ci-dessus.
On suppose généralement que l'explication du phénomène de précipitation doit être cherché dans la tendance qu'a l'insuline de former des fibrilles insolubles, particulièrement quand les solutions sont maintenues
à des températures élevées pour de longues périodes.
Il est également évident de montrer que tout type de mouvement de la solution ou dans celle-ci, y compris par exemple la turbulence causée lors d'un passage de la solution
à travers ou près d'une lumière ou d'un orifice, cause
la fibrillation de l'insuline. Il est évident que des solutions d'insuline sont soumises à la plupart ou à toutes les actions du genre de celles exercées dans
les dispositifs de débit en continu. Les inconvénients généraux, à cet égard, des préparations d'insuline de l'art antérieur sont bien mentionnés dans la littérature, par exemple dans un article récent de W.D. Lougheed
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Afin de résoudre ce problème, on a proposé d'utiliser des solutions d'insuline acides ou neutres contenant un sucre, par exemple du glucose (D.S. Schade
et al. : Satelite-Symposium to 16th European Association for the Study of Diabetes-Meeting, Grèce, 22 - 23 Sept.,
1980, p. 107) ou un tensio-actif synthétique non-ionique
(H. Thurow : demande de brevet allemand n[deg.] P 2 952 119.5).
Cependant, l'insuline est chimiquement instable dans les acides, même en-dessous de la température du corps, et peut réagir de façon réversible ou irréversible avec des hydrates de carbone. En outre, le tensio-actif non physiologique mentionné ci-dessus peut être considéré comme indésirable dans les médicaments à usage parentéral.
Suivant l'invention,de tels inconvénients sont surmontés en fournissant une nouvelle solution d'insuline dans laquelle l'insuline a essentiellement moins tendance de précipiter sous des conditions régnant dans des dispositifs à débit d'insuline en continu que ce n'est
le cas avec les solutions d'insuline usuelles.
L'invention est basée sur la découverte que
des ions de calcium ou de magnésium peuvent, à certaines concentrations, exercer un effet stabilisateur
sur les solutions d'insuline. Ceci est surprenant puisqu'on sait que le calcium,comme beaucoup d'ions métalliques bivalents,f orme des complexes légèrement solubles avec l'insuline et diminue la solubilité de l'insuline de zinc à pH neutre (J.E. Pitts et al. :
Insulin, Chemistry, Structure and Function of Insulin
and Related Hormones, p. 674 (Walther de Gruyter & Co.
1980); S.O. Emdin et al. : Diabetologia 19 (1980),
pages 174 à 182).
La présente invention fournit une préparation d'insuline comprenant de l'insuline de zinc en solution, un agent conservateur et, éventuellement, un agent régulateur de pression osmotique non ionisant et/ou
un tampon de pH qui ne forme pas de complexe ou de composés légèrement solubles avec les ions de calcium
ou de magnésium, cette préparation d'insuline convenant pour un usage dans des dispositifs débitant de l'insuline
du fait qu'elle est physiquement stable sous les conditions qui y règnent , ladite préparation d'insuline étant caractérisée_en ce qu'elle comprend du calcium ou du magnésium sous une forme essentiellement ionisée à une concentration suffisante pour assurer la stabilité physique nécessaire
à la préparation, mais insuffisante pour y provoquer
la précipitation de l'insuline sous des conditions normales.
Suivant un second aspect, la présente invention fournit également un procédé de fabrication de préparations d'insuline qui conviennent pour l'usage dans les dispositifs débitant de l'insuline, et qui restent physiquement stables sous les conditions qui v règnent, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on introduit l'insuline dans
la solution en même temps que du calcium ou du magnésium sous une forme essentiellement ionisable et à une concentration suffisante pour assurer à ladite solution la stabilité physique nécessaire mais insuffisante pour
y provoquer la précipitation de l'insuline sous des conditions normales, en ce qu'on ajoute un agent conservateur et, éventuellement, un agent régulateur de
pression osmotique non ionisant et/ou un tampon de pH
qui ne forme pas de complexe ou de composés légèrement solubles avec les ions de calcium ou de magnésium.
La présente invention sera mieux comprise au
moyen de la description détaillée des modes d'exécution préférés de l'invention.
Généralement, la stabilité des solutions d'insu- line (mesurée suivant la méthode décrite ci-après) augmente avec l'augmentation de la concentration de
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une précipitation quasi instantanée de l'insuline.
A température ambiante, la limite supérieure de la concentration de Ca++ ou Mg++ exempte de précipitation diminue d'environ 10 - <2> molaire jusqu'environ 3 x 10 � <3> molaire pour le domaine de concentration d'insuline correspondant à 5 à 50 unités internationales (U.I.)
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domaine de concentration correspondant à 50 à 1000 U.I.par ml.
Suivant un mode particulièrement préféré de l'invention, la molarité des ions de calcium ou de magnésium dans la préparation ne dépasse pas ces limites respectives, et elle n'est de préférence pas inférieure
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ou de magnésium d'acides inorganiques, tels que ceux de l'acide chlorhydrique, sulfurique et nitrique; les sels
de calcium sont particulièrement préférés.
De préférence, la concentration molaire totale
des autres sels métalliques que ceux de calcium ou de magnésium, comme par exemple les sels de sodium,
n'excède pas 0,01, et on évite de préférence la présence d'anions précipitant ou complexant le calcium ou le magnésium, comme par exemple du phosphate, du gluconate,
du citrate ou de l'acétate. Par conséquent, si on désire l'isotonie et la capacité tampon d'une solution d'insuline, la première est, de préférence, réalisée au moyen d'un non-électrolyte, comme par exemple le glycérol, et la deuxième est réalisée au moyen d'un tampon non complexant, comme par exemple du TRIS.
Un autre mode d'exécution préféré de l'invention implique l'utilisation d'insuline porcine, bovine ou humaine, dont la teneur en zinc ne dépasse pas 1 % en poids
(calculée sur la base de cristaux d'insuline secs).
La concentration d'insuline dans la solution se situe
de préférence dans l'intervalle de 5 à 1500 U.I., plus particulièrement dans l'intervalle de 40 à 1000 U.I.,
par ml.
Un mode de préparation préféré pour les solutions d'insuline de l'invention comprend la dissolution d'insuline de zinc cristalline, par exemple de l'insuline purifiée à un degré élevé, telle qu'un "monocomposant" d'insuline (voir le brevet britannique n[deg.] 1 285 023) dans l'eau en présence d'acide, par exemple de l'acide chl-orhydrique. On prépare séparément une solution d'un agent conservateur, par exemple du phénol ou un alkylphénol, comme du crésol, ou du parahydroxybenzoate de méthyle, contenant également, si on le désire, un régulateur de pression osmotique, comme du glycérol, de préférence en une quantité calculée pour rendre la solution finale isotonique.
Cette solution est ensuite ajoutée à la solution d'insuline acide et on ajoute ensuite une base, par exemple
une solution d'hydroxyde de sodium, pour neutraliser
le pH. Dans cette description, il faut entendre par
pH neutre, une valeur de pH comprise dans l'intervalle d'environ 7 à environ 8. Les quantités calculées de sel
de calcium ou de magnésium, par exemple du dihydrate de
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de magnésium, et le tampon (si on le désire), comme du TRIS, peuvent être ajoutés à cett� étape qui est suivie d'un nouveau réglage de pH. Le sel de calcium ou de magnésium peut, en variante, être dissous dans la solution d'insuline acide avant la neutralisation de celle-ci. La solution obtenue est finalement portée
au volume calculé avec de l'eau, stérilisée
par filtration et ensuite transférée dans des fioles stériles.
La présente invention fournit également un procédé pour l'injection de l'insuline dans le corps humain caractérisé en ce que la préparation d'insuline utilisée à cet effet est une préparation d'insuline comprenant de l'insuline de zinc en solution, un agent conservateur et, éventuellement, un régulateur de pression osmotique non ionisant et/ou un tampon qui
ne forme pas de complexe ou de composés légèrement solubles avec les ions de calcium ou de magnésium,cette préparation d'insuline convenant pour l'utilisation dans des dispositifs débitant de l'insuline du fait qu'elle est physiquement stable sous des conditions qui y règnent, ladite préparation d'insuline étant caractérisée en ce qu'elle comprend du calcium ou du magnésium sous une forme essentiellement ionisée à une concentration suffisante pour assurer la stabilité physique nécessaire à la préparation,mais insuffisante pour y provoquer la précipitation de l'insuline sous des conditions normales.
Essai de stabilité
Les solutions d'insuline ainsi préparées sont soumises à un test de stabilité sous des conditions forcées de la manière suivante :
Des fioles (d'une capacité de 12,5 ml) contenant l'échantillon (10 ml) et pourvues chacune d'un bouchon en caoutchouc sont disposées verticalement sur une plate-forme vibrante (Type 01 T623TBSH02, vendu par HETO, Birker�d, Danemark) qui est entièrement immergée dans un bain d'eau maintenu à une température de
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oscillants horizontaux d'une fréquence et d'une amplitude de respectivement 100 cycles/minute et 50 mm.
L'opalescence des échantillons est surveillée
à des intervalles de temps réguliers sur un néphélomètre de Fischer DRT 1000 muni d'une adaptation pour fioles.
Le temps de fibrillation est défini comme étant le laps de temps s'écoulant jusqu'à ce que l'échantillon développe une turbidité de 10 unités de turbidité néphélométriques (NTU).
Chaque essai est effectué avec des échantillons
à essayer et des échantillons de contrôle sans ajout
de sel de calcium ou de magnésium (4 à 5 fioles de chacun), traités l'un à côté de l'autre. Le facteur
de stabilité est calculé comme étant le rapport du
temps de fibrillation moyen de l'échantillon d'essai
sur celui des échantillons de contrôle.
Des détails supplémentaires pour la mise en pratique de la présente invention sont donnés dans les exemples suivants qui, cependant, n'imposent aucune limitation au domaine de l'invention.
Dans les exemples, les solutions aqueuses et l'eau sont stérilisées, les premières par filtration, et les opérations ultérieures sont effectuées dans des conditions aseptiques.
Exemple 1
500 U.I. d'insuline par ml dans une solution 2 x 10 molaire de chlorure de calcium
On dissout une insuline porcine monocomposante cristalline (7,44 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale de 200,000 U.I. dans de l'eau
(250 ml) contenant de l'acide chlorhydrique (6,5 ml
<EMI ID=7.1>
contenant du glycérol (6,4 g) et du phénol (0,8 g).
On ajuste le pH de la solution à 7,5 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium et on porte le volume total à 400 ml avec de l'eau. On ajoute 29,4 mg de dihydrate de chlorure de calcium à une partie aliquote de ladite solution (100 ml) et la solution résultante est stérilisée par filtration et puis transférée de
manière aseptique dans une fiole (10 ml).
Facteur de stabilité: ) 25.
Exemple 2
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et 0,02 molaire respectivement de chlorure de calcium et de TRIS ,
On dissout de l'insuline porcine monocomposante cristalline (3,72 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale de 100,000 U.I. dans de l'eau
(125 ml) contenant de l'acide chlorhydrique (3,25 ml
<EMI ID=9.1>
contenant du glycérol (3,2 g) et du phénol (0,4 g).
On règle le pH à 7,5 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium. On ajoute du TRIS (0,48 g) et du chlorure
de calcium (88 mg de dihydrate). Le pH est réglé à 7,5 avec de l'acide chlorhydrique et on porte le volume
à un total de 200 ml avec de l'eau. La solution obtenue est stérilisée par filtration et ensuite transférée de manière aseptique dans des fioles (10 ml). Facteur de stabilité : 5,1.
Exemple 3
<EMI ID=10.1>
molaire de chlorure de calcium
On dissout de l'insuline porcine monoc:omposante cristalline (5,58 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale de 150,000 U.I.dans de l'eau
(150 ml) contenant de l'acide chlorhydrique (4,9 ml HC1
<EMI ID=11.1>
puis on ajoute une solution aqueuse (100 ml) contenant du glycérol (4,8 g) et du phénol (0,6 g).
On règle le pH de la solution à 7,5 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium et on porte le volume total à 300 ml avec de l'eau. La solution résultante est stérilisée par filtration et on la transfère ensuite de manière aseptique dans des fioles (10 ml). Facteur de stabilité : 2,3.
Exemple 4
<EMI ID=12.1>
molaire de chlorure de calcium
La méthode est analogue à celle de l'exemple 3, sauf que l'on ajoute 88 mg de dihydrate de chlorure de calcium fournissant donc une solution contenant 0,002 M de chlorure de calcium.
<EMI ID=13.1>
molaire de chlorure de calcium
On dilue 300 ml d'une solution d'insuline préparée suivant l'exemple 4 dans 450 ml d'une solution aqueuse neutre contenant du glycérol (7,2 g), du phénol (0,9 g) et du chlorure de calcium (132 mg de dihydrate). La solution d'insuline obtenue contenant
200 U.I./ml est stérilisée par filtration et transférée de manière aseptique dans des fioles (10 ml).
Facteur de stabilité : 12
Exemple 6
<EMI ID=14.1> molaire de chlorure de calcium
On dissout une insuline porcine monocomposante cristalline contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale de 40,000 U.I. dans 120 ml d'eau contenant de
<EMI ID=15.1>
une solution aqueuse (730 ml) de phénol (2 g) et de glycérol (16 g). On ajoute une solution aqueuse (40 ml)
<EMI ID=16.1>
on ajoute une solution aqueuse (15 ml) contenant du chlorure de calcium (220 mg de dihydrate). On règle finalement le pH à 7,4 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium et on porte le volume total à 1000 ml avec
de l'eau. La solution est stérilisée par filtration
et elle est ensuite transférée de manière aseptique
dans des fioles (10 ml).
Facteur de stabilité : 3
Exemple 7
<EMI ID=17.1>
molaire de chlorure de magnésium
On dissout une insuline porcine monocomposante cristalline (3,72 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale de 100,000 U.I.dans de l'eau
(125 ml) contenant de l'acide chlorhydrique (3,25 ml
<EMI ID=18.1>
contenant du glycérol (3,2 g) et du phénol (0,4 g).
On règle le pH à 7,5 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium. On ajoute'du chlorure de magnésium (81 mg d'hexahydrate), on règle de nouveau le pH à 7,5 avec de l'hydroxyde de sodium et on porte le volume total
à 200 ml avec de l'eau. La solution obtenue est stérilisée par filtration et elle est ensuite transférée
de manière aseptique dans des fioles (10 ml).
Facteur de stabilité : 6
Exemple 8
100 U.I. d'insuline par ml dans une solution 2 x 10- molaire de chlorure de magnésium
On dissout une insuline porcine monocomposante cristalline (3,72 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant
une activité totale de 100,000 U.I. dans de l'eau
(125 ml) contenant de l'acide chlorhydrique (3,25 ml
HC1 IN), puis on ajoute une solution aqueuse (800 ml) contenant du glycérol (16 g) et du phénol (2 g). On
règle le pH à 7,5 au moyen d'une solution d'hydroxyde
de sodium. On ajoute du chlorure de magnésium (407 mg
d' hexahydrate), on règle de nouveau le pH à 7,5 et
on porte le volume total à 1000 ml avec de l'eau.
La solution obtenue est stérilisée par filtration et
est ensuite transférée de manière aseptique dans des fioles (10 ml).
Facteur de stabilité : 4
Exemple 9
100 U.I. d'insuline humaine par ml dans une solution
2 x 10' molaire de chlorure de calcium
On dissout une insuline humaine semi-synthétique cristalline préparée suivant la méthode décrite dans
la demande de brevet britannique n[deg.] 2 069 502 A, (2,04 g) contenant 0,4 % de zinc et ayant une activité totale
de 55,000 U.I. dans de l'eau (275 ml) contenant de l'acide
<EMI ID=19.1>
aliquote de cette solution (25 ml) du dihydrate de chlorure de calcium (14.7 mg) puis on ajoute une solution aqueuse (20 ml) contenant du glycérol (0,8 g) et du phénol (0,1 g). On règle le pH de la solution à 7,4 au moyen d'une solution d'hydroxyde de sodium et on porte le volume total à 50 ml avec de l'eau.
La solution obtenue est stérilisée par filtration et est ensuite transférée de manière aseptique dans des fioles (10 ml).
Facteur de stabilité : 7.
Revendications
1. Préparation d'insuline comprenant de l'insuline de zinc en solution, un agent conservateur et, éventuellement, un agent régulateur de pression osmotique non ionisant et/ou un tampon de pH qui ne forme pas de complexe ou de composés légèrement solubles avec les ions de calcium ou de magnésium, cette préparation d'insuline convenant pour un usage dans des dispositifs débitant de l'insuline du fait qu'elle est physiquement stable sous les conditions qui y règnent, ladite préparation d'insuline étant caractérisée en ce qu'elle comprend du calcium ou du magnésium sous une forme essentiellement ionisée à une concentration suffisante pour assurer la stabilité physique nécessaire à la préparation, mais insuffisante pour y provoquer la précipitation de l'insuline sous des conditions normales.