DE60007316T2

DE60007316T2 - Verfahren zur mikroverkapselung von wasserlöslichen substanzen

Info

Publication number: DE60007316T2
Application number: DE60007316T
Authority: DE
Inventors: Evelyne Vuaridel; Piero Orsolini
Original assignee: Debio Recherche Pharmaceutique SA
Current assignee: Debio Recherche Pharmaceutique SA
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: AU779712B2; AU3651800A; WO2000062761A1; PT1196148E; DK1196148T3; EP1044683A1; CA2369808A1; EP1196148B1; US6777002B1; ATE256458T1; JP2002542184A; ES2213572T3; EP1196148A1; DE60007316D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die eine wasserlösliche Substanz in einem biologisch abbaubaren Polymer enthalten.
In der Literatur sind viele verschiedene Verfahren zur Herstellung von Mikrospheren beschrieben (Herrmann et al., European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 45 (1998) 75–82). Bei den Verfahren, die gegenwärtig zur Herstellung von Mikrospheren aus hydrophoben Polymeren Verwendung finden, handelt es sich um die Trennung organischer Phasen und um Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln.
Die Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln lassen sich in Verfahren zum Abdampfen von Lösungsmitteln, Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren, Sprühtrocknungsverfahren und Verfahren unter Anwendung superkritischer Flüssigkeiten einteilen. Bei den Verfahren zum Abdampfen von Lösungsmitteln oder zur Flüssig-Flüssig-Extraktion emulgiert man eine arzneimittelhaltige organische Polymerlösung in einer wäßrigen oder einer anderen organischen Lösung. Das Arzneimittel wird in der inneren organischen Polymerlösung gelöst, dispergiert oder emulgiert.
Bei diesen Verfahren zum Abtrennen von Lösungsmitteln zur Herstellung von Mikrospheren durch Abdampfen oder Extrahieren ist es erforderlich, vor dem Abtrennen des Lösungsmittels eine stabile Emulsion organischer Tröpfchen zuzubereiten. Die Größe und die Eigenschaften der fertigen Mikrospheren hängen von diesem Schritt ab, für den das Vorhandensein einer stabilen Emulsion in Gegenwart des Lösungsmittels eine Voraussetzung ist. Bei den Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln wird sorgfältig darauf geachtet, daß sich die Verhältnisse von organischem Lösungsmittel zur wäßrigen Phase nicht ändern; hierdurch wird die Migration des Lösungsmittels in die wäßrige Phase gesteuert. Unterhalb eines bestimmten Verhältnisses von organischem Lösungsmittel zur wäßrigen Phase ist eine Bildung von Tröpfchen nicht länger möglich (siehe H. Sah, „Microencapsulation techniques using ethyl acetate as a dispersed solvent: effects of its extraction rate on the characteristics of PLGA microspheres," Journal of controlled release, 47 (3) 1997, 233–245). Bei einigen Verfahren setzt man der wäßrigen Phase sogar Lösungsmittel zu, um sie abzusättigen und zu verhindern, daß während der Bildung der Primäremulsion eine Lösungsmittelmigration stattfindet.
In mehreren verwandten Patenten und offengelegten Anmeldungen werden verschiedene Aspekte dieser Verfahren beschrieben.
In EP 0052105 B2 (Syntex) werden Mikrokapseln beschrieben, die durch das Phasentrennverfahren unter Einsatz eines Coacervationsmittels wie Mineralölen und Pflanzenölen hergestellt werden.
In EP 0145240 B1 (Takeda) wird ein Verfahren zur Verkapselung einer wasserlöslichen Verbindung offenbart, wobei man die innere Phase einer w/o-Emulsion verdickt, eine w/o/w-Emulsion aufbaut und die Emulsion einem „in water drying"-Verfahren unterzieht. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile, wie z. B., daß ein Verdickungsmittel zum Zurückhalten des Arzneimittels erforderlich ist und daß die mehrstufige Vorschrift zwei Emulgierschritte und den „in water drying"-Schritt umfaßt.
In EP 0190833 B1 (Takeda) wird ein Verfahren zur Verkapselung eines wasserlöslichen Arzneimittels in Mikrokapseln beschrieben, bei dem man die Viskosität einer primären w/o-Emulsion auf 150–5000 cp erhöht (indem man die Polymerkonzentration in der organischen Phase erhöht oder die Temperaturen verändert), bevor man eine zweite w/o/w-Emulsion bildet, die dann einem „in water drying" unterzogen wird. Die Nachteile dieser Vorschrift sind die Komplexizität der erforderlichen Schritte einschließlich der Bildung zweier Emulsionen (w/o und w/o/w) nacheinander und der Schritt des „in water drying".
In US 5,407,609 (Tice/SRI) wird ein Mikroverkapselungsverfahren für Mittel mit hoher Wasserlöslichkeit beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt den separaten Schritt der Bildung einer primären o/w-Emulsion, wobei die externe wäßrige Phase vorzugsweise mit Polymerlösungsmittel gesättigt ist. Diese o/w-Emulsion wird dann in ein großes Volumen Extraktionsmedium gegossen, wodurch das Lösungsmittel umgehend extrahiert wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die o/w-Emulsion in Gegenwart des organischen Lösungsmittels in einem kleinen Volumen gebildet wird. Das Lösungsmittel wird anschließend durch Extraktion in einem großen wäßrigen Volumen abgetrennt. Die Polymertröpfchen werden daran gehindert, in der Primäremulsion auszuhärten, wodurch es dem Arzneimittel möglich ist, in die externe Phase zu wandern.
In WO 95/11008 (Genentech) wird ein Verfahren zur Verkapselung von Adjuvantien in Mikrospheren beschrieben. Das Verfahren umfaßt drei separate Schritte, wobei eine primäre w/o-Emulsion hergestellt wird, anschließend eine w/o/w-Emulsion hergestellt wird und abschließend die Mikrospheren durch Extraktion des Lösungsmittels gehärtet werden. Wie oben bereits erwähnt ist der Nachteil eines solchen Verfahrens die Komplikation, die sich aus einer mehrstufigen Vorschrift, bei der die Herstellung der Tröpfchen und das Abtrennen des Lösungsmittels getrennt sind, ergibt.
In EP 0779072 A1 (Takeda) wird ein „in water drying"- Verfahren beschrieben, das zum Abtrennen von Lösungsmittel nach dem Herstellen einer w/o/w- oder einer o/w-Emulsion angewendet wird. Es wird erwähnt, daß das o/w-Verfahren für Wirkstoffe, die in Wasser wenig löslich oder unlöslich sind, bevorzugt ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die wasserlösliche, biologisch wirksame Substanzen enthalten, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Mikropartikeln mit hoher Verkapselungseffizienz, die wasserlösliche, biologisch wirksame Substanzen enthalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem es möglich ist, die Zeit, die wasserlösliche Wirkstoffe bei der Produktion von Mikropartikeln der externen Wasserphase ausgesetzt sind, zu verringern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bildung spezifischer Emulsionen und die von diesen verursachten Probleme, wie sie im Stand der Technik hinsichtlich der Herstellung von wasserlösliche Wirkstoffe enthaltenden Mikropartikeln beschrieben sind, zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln mit extrem hoher Verkapselungsgeschwindigkeit, Dank der optimalen Reduktion der Diffusion der zu verkapselnden Substanz.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die wenigstens eine wasserlösliche, biologisch wirksame Substanz in wenigstens einem biologisch abbaubaren Polymer enthalten, wobei die wasserlösliche Substanz und der biologisch abbaubare Polymer zunächst in eine organische flüssige Phase eingearbeitet sind, die wenigstens ein organisches Lösungsmittel enthält, das nicht mit Wasser mischbar ist, die organische Phase dann in eine wäßrige flüssige Phase gegossen wird, die ein Volumen hat, das ausreicht, um das organische Lösungsmittel zu lösen, wobei die wäßrige Phase ein Tensid enthält, die so erhaltene organisch-wäßrige Phase unter Bedingungen homogenisiert wird, bei denen die Bildung der Mikropartikel und deren Härtung durch die Entfernung des organischen Lösungsmittels durch dessen Extraktion in die wäßrige flüssige Phase in einem einzigen Schritt erfolgt, ohne daß organisches Lösungsmittel abgedampft wird, und Filtrieren der so erhaltenen Mikropartikeldispersion und Sammeln der Mikropartikel.
Die bisher verfügbaren Verfahren zur Verkapselung bestimmter Verbindungen und Mittel und insbesondere wasserlöslicher Verbindungen und Mittel waren aufgrund der hohen Affinität, die wasserlösliche, biologisch wirksame Substanzen zur wäßrigen Phase haben, nicht ausreichend effizient für die Verkapselung wasserlöslicher, biologisch wirksamer Substanzen.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem man die für die Verkapselung wasserlöslicher, biologisch wirksamer Substanzen erforderliche Zeit reduziert und somit das Problem der Bildung der Primäremulsion und der Schritte zur Abtrennung des Lösungsmittels vermeidet, die viel zu viel Zeit in Anspruch nahmen und es den wasserlöslichen, biologisch wirksamen Substanzen ermöglichten, in die externe wäßrige Phase zu wandern.
Die Bildung der Mikropartikel und deren Härtung wird in einem einzigen Schritt durchgeführt. Nach dem Homogenisieren wird die Dispersion direkt filtriert.
Die Partikel werden dann gesammelt und gegebenenfalls lyophilisiert.
Die Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Verkapselungseffizienz von mehr als 50% oder 80%.
Weiterhin wurde bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung überraschenderweise gefunden, daß es bei der Anwendung eines neuen, einstufigen o/w- oder w/o/w-Homogenisierungsverfahrens möglich ist, Mikropartikel mit extrem hoher Verkapselungseffizienz von wasserlöslichen Wirkstoffen zu erhalten.
Eines der spezifischen Merkmale des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es nicht zur Bildung einer stabilen Primäremulsion mit Tröpfchen organischer Lösungsmittel kommt. Dadurch, daß ein solcher Schritt vermieden wird, wird die wasserlösliche Substanz besser zurückgehalten.
Weiterhin wird keine weitere Emulsionsstufe beobachtet, da beim Ausfällen des Polymers und dem Einschließen der wasserlöslichen Substanz nahezu umgehend kein organisches Lösungsmittel mehr vorliegt. Die Mikropartikel können somit direkt im Anschluß an ihre Bildung gesammelt werden.
Da bei diesem Verfahren die Bildung der Mikropartikel und die Abtrennung des Lösungsmittels zusammen in einem einzigen Schritt erfolgen, wird die wasserlösliche, biologisch wirksame Substanz schnell in den Mikropartikeln, die eine undurchlässige Wand haben, eingeschlossen. Die Diffusion aus den Mikropartikeln heraus ist somit auf sehr niedrigem Niveau, und die Verkapselungsrate ist sehr hoch.
Es sollte weiterhin erwähnt werden, daß mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Schritte der Flüssig-Flüssig-Extraktion und des Abdampfens des Lösungsmittels vermieden werden.
Bei den im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten organischen Lösungsmitteln handelt es sich um nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie Ester (z. B. Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester), Halogenkohlenwasserstoffe (z. B. Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorethan, Dichlorethan, Trichlorethan), Ether (z. B. Ethylether, Isopropylether), aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzol, Toluol, Xylol), Carbonate (z. B. Diethylcarbonat) oder dergleichen. Wenngleich diese Lösungsmittel vom Fachmann im allgemeinen als nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel eingestuft werden, sind sie tatsächlich in geringem Ausmaße mit Wasser mischbar und haben eine geringe Löslichkeit in Wasser. Essigsäureethylester und Dichlormethan beispielsweise haben in Wasser bei 20–25°C eine Löslichkeit von 8,70 Gew.-% bzw. 1,32 Gew.-% (siehe A. K. Doolittle, Hrsg., Properties of individual solvents, in The technology of solvents and plasticizers, Kapitel 12, Wiley, New York, 1954, S. 492–742). Eines der bevorzugten Lösungsmittel ist Essigsäureethylester.
Die obenerwähnten organischen Lösungsmittel können für sich alleine oder in Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen Lösungsmitteln eingesetzt werden.
Das Volumen der wäßrigen Phase muß ausreichen, um die gesamte Menge an verwendetem organischen Lösungsmittel zu lösen bzw. zu extrahieren. Ist dies nicht der Fall, so können die Mikropartikel nicht ausreichend aushärten. Diese „weichen" Mikropartikel können dann während des Filtriervorgangs miteinander verschmelzen.
Dementsprechend wird die Menge an organischem Lösungsmittel so niedrig wie möglich gehalten, so daß man eine zähflüssige organische Phase erhält und das benötigte Volumen an wäßriger Phase so gering wie möglich halten kann. Bei allen folgenden Ausführungsformen ist das Volumen der wäßrigen Phase so gewählt, daß wenigstens die Gesamtmenge an organischem Lösungsmittel darin gelöst werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung sollte der Maximalwert für das Verhältnis Lösungsmittel/Wasser (w/w) daher vorzugsweise für Essigsäureethylester und Dichlormethan 0,087 bzw. 0,013 betragen. In den unten angeführten Beispielen liegt das Verhältnis von Essigsäureethylester/wäßrige Phase im Bereich von 0,007 bis 0,06. Verringert man das Volumen der wäßrigen Phase, so wird die Verkapselungseffizienz verbessert.
Damit das ausfallende biologisch abbaubare Polymer als feine unabhängige Partikel erhalten bleibt, setzt man der wäßrigen Phase ein Tensid zu. Ein ideales Tensid verleiht der wäßrigen Phase eine Viskosität, die an die Viskosität der organischen Phase heranreicht.
Gegebenenfalls kann man der wäßrigen Lösung auch einen Elektrolyten zusetzen, wodurch es zu einer Abstoßung zwischen den Partikeln kommt und eine Aggregation verhindert wird. Als bevorzugten Elektrolyten verwendet man in der wäßrigen Phase Natriumchlorid, was zu einer höheren Verkapselungseffizienz führt.
Es ist weiterhin möglich, die wäßrige Lösung zu puffern, so daß man, was die Stabilität und Freisetzung des Arzneimittels betrifft, gute pH-Bedingungen erhält.
Bei der Verwendung eines Lösungsmittels wie Essigsäureethylester wurde überraschenderweise gefunden, daß sich die Verkapselungseffizienz verbessern läßt, wenn man kalte Lösungen verwendet, wenn man die Löslichkeit des Lösungsmittels in Wasser optimiert, wenn man die Löslichkeit des Arzneimittels in Wasser verringert und wenn man die Diffusion des Arzneimittels verlangsamt. Mit anderen Worten: durch die vorliegende Erfindung wird die bereits geringe Diffusion von internen Partikelsubstanzen nach außen weiter reduziert.
Man dispergiert eine wasserlösliche, biologisch wirksame Substanz als solche oder als wäßrige Lösung in einem der obenerwähnten, nicht mischbaren organischen Lösungsmittel. Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens liegt die biologisch wirksame Substanz während des Verkapselungsvorgangs in der organischen Phase in fester Form vor, wodurch die Solubilisierung in der wäßrigen flüssigen Phase verlangsamt wird.
Die so erhaltene flüssige, die biologisch wirksame Substanz enthaltende organische Phase verwendet man zum Lösen des biologisch abbaubaren Polymers.
Als biologisch abbaubare Polymere eignen sich beispielsweise Poly(lactide), Poly(glycolide), deren Copolymere oder andere biologisch abbaubare Polymere, wie andere aliphatische Polymere, Polycitronensäure, Polyäpfelsäure, Polysuccinate, Polyfumarate, Polyhydroxybutyrate, Polycaprolactone, Polycarbonate, Polyesteramide, Polyanhydride, Poly(aminosäuren), Polyorthoester, Polycyanoacrylate, Polyetherester, Poly(dioxanone), Copolymere von Polyethylenglykol (PEG), Polyorthoester, biologisch abbaubare Polyurethane, Polyphosphazene.
Andere biologisch abbaubare Polymere sind Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymere, Dextranstearat, Ethylcellulose, Acetylcellulose, Nitrocellulose, usw. Bei diesen Polymeren kann es sich um Homopolymere oder Copolymere von zwei oder mehr Monomeren oder Mischungen der Polymere handeln.
Die biologisch wirksame Substanz und das Polymer können auch in getrennte organische Phasen eingearbeit sein. Das Polymer wird in einem anderen der obenerwähnten organischen, nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel gelöst. Zu den bevorzugten Lösungsmitteln gehören Essigsäureethylester und Dichlormethan. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem zum Lösen des Polymers verwendeten Lösungsmittel um das gleiche Lösungsmittel wie das, das zum Einarbeiten der biologisch wirksamen Substanz verwendet wird. Die so erhaltenen separaten organischen Phasen werden vor der Zugabe zur wäßrigen Phase unter Bildung einer homogenen organischen Phase zusammengegossen.
Ist die biologisch wirksame Substanz und/oder das biologisch abbaubare Polymer nicht oder nur in geringem Maße in einem der obenerwähnten Lösungsmittel, beispielsweise im bevorzugten Lösungsmittel Essigsäureethylester, löslich, so kann man gegebenenfalls in diesem Fall eine ausreichende Menge an Cosolvens, beispielsweise einem Cosolvens aus der Gruppe Benzylalkohol, DMSO, DMF, Ethylalkohol, Methylalkohol, Acetonitril und dergleichen, verwenden.
Eine bessere Verkappungseffizienz läßt sich erzielen, indem man die physikochemischen Parameter wie z. B. die Tensidkapazität, die Viskosität, die Temperatur, die Ionenstärke, den pH-Wert und das Pufferpotential während der Homogenisierung der organischen inneren Phase in der wäßrigen Phase entsprechend einstellt. Durch sorgfältiges Einstellen der Produktionsparameter kann das ausfallende Polymer überraschend gut zu homogen dispergierten Partikeln geformt werden.
Die zum Lösen des biologisch abbaubaren Polymers verwendete Menge an Lösungsmittel wird vorzugsweise auf einem Minimum gehalten, so daß es so schnell wie möglich (ganz besonders bevorzugt sofort) in der wäßrigen Phase löslich ist. Ist die Menge an Lösungsmittel groß, so ist eine nach praktischen Gesichtspunkten zu große Menge an wäßriger Phase erforderlich.
Die Konzentration des Polymers in der organischen Phase wird auf 5–90 Gew.-%, vorzugsweise auf einen Wert zwischen etwa 10 und 50 Gew.-%, eingestellt, je nach verwendetem Polymer und Lösungsmittel.
Ist die Konzentration an Polymer im organischen Lösungsmittel hoch, so kann je nach verwendetem Polymer die Viskosität dieser Phase heraufgesetzt werden.
Die Viskosität der Polymerlösung kann zwischen 1000 und 40000 centipoise (cp) (Brockfield-Viskosität) liegen und beträgt besonders bevorzugt zwischen 2000 und 30000 cp und ganz besonders bevorzugt zwischen 3000 und 20000 cp.
Bei der Verwendung von Lösungsmitteln wie Essigsäureethylester zum Lösen des Polymers wird die Löslichkeit des Lösungsmittels in der wäßrigen Phase durch Herabsetzen der Temperatur von sowohl der organischen als auch der wäßrigen Phase erhöht, wodurch die Migration des Lösungsmittels und somit auch die Verkapselungsrate beschleunigt werden.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung liegt die Temperatur der organischen Phase im Bereich zwischen etwa –10°C und 30°C und bevorzugt zwischen etwa 0°C und 10°C. Im Fall von Essigsäureethylester liegt die Temperatur vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 2°C und 5°C. Die Temperatur der polymeren organischen Phase und die Temperatur der wäßrigen Phase sind gleich oder verschieden und werden so eingestellt, daß die Löslichkeit des Lösungsmittels in der wäßrigen Phase erhöht ist.
Die so erhaltene organische Phase, die als die das innere Polymer und die biologisch wirksame Substanz enthaltende Phase verwendet wird, wird unter Homogenisierungsbedingungen einer wäßrigen äußeren Phase zugesetzt, wodurch man Mikropartikel erhält.
Zur Homogenisierung verwendet man ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion. Diese Dispersion läßt sich beispielsweise mit einem beliebigen Apparat zum Schütteln, Mischen, Rühren, Homogenisieren oder Ultraschallbehandeln erhalten.
Es ist möglich, verschiedene Mittel zuzusetzen, die die physikochemischen Eigenschaften des so erhaltenen Mediums beeinflussen. Beispielsweise ein anionisches Tensid (z. B. Natriumoleat, Natriumstearat, Natriumlaurylsulfat), ein nichtionisches Tensid (z. B. Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (Tween 80, Tween 60, von Atlas Powder Co, USA, erhältliche Produkte), ein Polyoxyethylen-Rizinusölderivat (HCO-60, HCO-50, von Nikko Chemicals, Japan, erhältliche Produkte), Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Lecithin oder Gelatine.
Bei der vorliegenden Erfindung setzt man der Polymerdispersion ein Tensid aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen Mittel oder anderer Mittel, mit denen die Oberflächenspannung der Polymerdispersion herabgesenkt werden kann, zu. Es eignen sich also nichtionische Tenside wie Tween (beispielsweise Tween 80), anionische Tenside, nichtionische Tenside wie Polyvinylalkohol oder andere. Diese Tenside können im allgemeinen für sich alleine oder in Kombination mit anderen geeigneten Tensiden angewendet werden. Die Konzentration des Tensids wird so gewählt, daß die Polymerpartikel dispergiert und stabilisiert werden und sich möglicherweise auch eine Viskosität ergibt, die an die Viskosität der organischen Phase heranreicht.
Die bevorzugte Konzentration an Tensid in der wäßrigen Phase liegt daher im Bereich zwischen etwa 0,01–50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 5 und 30 Gew.-%. Die Viskosität liegt je nach verwendetem Tensid und dessen Konzentration im Bereich zwischen etwa 1000–8000 cp (Brookfield-Viskosität), vorzugsweise bei etwa 3000–5000 cp.
Gegebenenfalls kann man der wäßrigen Phase zum Einstellen der Ionenstärke und zum Bilden eines Zeta-Potentials zwischen den Polymerpartikeln, das zu einem Abstoßen der Partikel führt, Salze aus der aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Carbonaten, Phosphaten und dergleichen bestehenden Familie zusetzen.
Man kann die wäßrige Phase zum Aufrechterhalten eines bestimmten pH-Wertes mit zusätzlichen Pufferungsmitteln versetzen. So kann man die interne wäßrige Phase zur Aufrechterhaltung der Stabilität bzw. Löslichkeit der biologisch wirksamen Substanz mit einem Mittel zum Regulieren des pH-Wertes wie z. B. Kohlensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Citronensäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Natriumhydroxid, Arginin, Lysin oder einem Salz davon ergänzen. Der pH-Wert der Formulierungen beträgt allgemein etwa 5 bis 8, vorzugsweise etwa 6,5 bis 7,5.
Die Temperatur der wäßrigen Phase kann der Temperatur der inneren organischen Phase angeglichen werden. Der Temperaturbereich beträgt von etwa –10°C bis 30°C, besonders bevorzugt zwischen 0° und 10°C und ganz besonders bevorzugt von zwischen 2°C und 5°C.
Die Mikropartikel der vorliegenden Erfindung lassen sich durch Variieren der Parameter wie Polymertyp und -konzentration in der organischen Phase, Volumen und Temperatur der organischen und der wäßrigen Phase, Tensidtyp und -konzentration, Homogenisationszeit und -geschwindigkeit in einer beliebigen Größe im Bereich von 1 μm bis etwa 500 μm herstellen. Die mittlere Teilchengröße der Mikropartikel liegt im allgemeinen im Bereich von 10 bis 200 μm, besonders bevorzugt von 20 bis 200 μm, und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 150 μm.
Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Reihe von wasserlöslichen Wirkstoffen zu verkapseln.
Vorzugsweise handelt es sich bei der verkapselten löslichen Substanz um ein Peptid, ein Polypeptid, ein Protein und die mit diesen verwandten pharmazeutisch unbedenklichen Salze. Bei dem Salz eines Peptids handelt es sich vorzugsweise um ein pharmakologisch unbedenkliches Salz. Zu diesen Salzen gehören Salze, die mit anorganischen Säuren (z. B. Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure), organischen Säuren (z. B. Kohlensäure, Bikohlensäure, Bernsteinsäure, Essigsäure, Propionsäure, Trifluoressigsäure) etc. gebildet werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Peptidsalz um ein mit einer organischen Säure (z. B. Kohlensäure, Bikohlensäure, Bernsteinsäure, Essigsäure, Propionsäure, Trifluoressigsäure) gebildetes Salz, wobei ein mit Essigsäure gebildetes Salz besonders bevorzugt ist. Bei diesen Salzen kann es sich um Mono- bis Trisalze handeln.
Zu den wasserlöslichen Wirkstoffen, die sich mit der vorliegenden Erfindung verkapseln lassen, gehören beispielsweise Peptide, Polypeptide und Proteine wie Luteinizing Hormone Releasing Hormone (LHRH) oder Derivate von LHRH, zu denen Agonisten oder Antagonisten zählen, Melanocyte Stimulating Hormone (MSH), Thyrotropin Releasing Hormone (TRH), Thyroid Stimulating Hormone (TRH), Follicule Stimulating Hormone (FSH), Human Chorionic Gonadotropin (HCG), Parathyroid Hormone (PTH), Lactogen aus humaner Plazenta, Insulin, Somatostatin und Derivate, Gastrin, Prolactin, adrenocorticotropes Hormon (ACTH), Wachstumshormone (Growth Hormones, GH), Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH), Growth Hormone Releasing Peptide (GHRP), Calcitonin, Oxytocin, Angiotensin, Vasopressin, Enkephaline, Endorphin, Enkephalin, Kyotorphin, Interferone, Interleukine, Tumornekrosefaktor (TNF), Erythropoietin (EPO), Colony Stimulating Factors (G-CSF, GM-CSF, M-CSF), Thrombopoietin (TPO), Platelet Derived Growth Factor, Fibroblast Growth Factors (FGF), Nerve Growth Factors (NGF), Insulin Like Growth Factors (IGF), Amylinpeptide, Leptin, RGD-Peptide, Bone Morphogenic Protein (BMP), Substanz P, Serotonin, GABA, Gewebeplasminogenaktivator (Tissue Plasminogen Activator, TPA), Superoxiddismutase (SOD), Urokinase, Kallikrein, Glucagon, humanes Serumalbumin, Rinderserumalbumin, Gammaglobulin, Immunmodulatoren (EGF, LPS), Blutgerinnungsfaktoren, Lysozymchlorid, Polymyxin B, Colistin, Gramicidin, Bacitracin und dergleichen, jedoch ist diese Aufzählung nicht hierauf beschränkt.
Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung lassen sich eine Reihe von anderen, nicht einschränkend auszulegenden Beispielen wasserlöslicher Substanzen oder insbesondere eine wasserlösliche Form der folgenden Substanzen verkapseln.
Zu diesen Substanzen zählen beispielsweise Arzneimittel gegen Krebs, wie Actinomycin D, Bleomycin, Busulfan, Carboplatin, Carmustin, Chlorambucil, Cisplatin, Cladribin, Cyclophosphamid, Cytarabin, Dacarbazin, Daunorubicin, Doxorubicin, Estramustin, Etoposid, Floxuridin, Fludarabin, Fluoruracil, Hexamethylmelamin, Hydroxyharnstoff, Idarubicin, Ifosfamid, Asparaginase, Lomustin, Mechlorethamin, Melphalan, Mercaptopurin, Methotrexat, Mithramycin, Mitomycin C, Mitotan, Mitozantron, Oxaliplatin, Pentostatin, Procarbazin, Streptozocin, Teniposid, Thioguanin, Thiopeta, Vinblastin, Vincristin und dergleichen; Antibiotika wie Tetracycline, Penicilline, Sulfisoxazol, Ampicillin, Cephalosporine, Erytromycin, Clindamycin, Isoniazid, Amikacin, Chloramphenicol, Streptomycin, Vancomycin und dergleichen.
Andere Beispiele für solche Substanzen schließen Antivirenmittel wie Acyclovir, Amantadin und dergleichen; Antipyretika, Analgetika und entzündungshemmende Mittel einschließlich Acetaminophen, Acetylsalicylsäure, Methylprodnisolon, Ibuprofen Diclofenac-Natrium, Indomethacin-Natrium, Flufenamat-Natrium, Pethidin-hydrochlorid, Levorphanol-tartrat, Morphinhydrochlorid, Oxymorphon und dergleichen; Anästhetika wie Lidocain, Xylocain und dergleichen; Mittel gegen Geschwüre einschließlich Metoclopramid, Ranitidinhydrochlorid, Cimetidin-hydrochlorid, Histidin-hydrochlorid und dergleichen; Anorektika wie Dexedrin, Phendimetrazin-tartrat und dergleichen; Antitussiva wie Noscapin-hydrochlorid, Dihydrocodein-phosphat, Ephedrin-hydrochlorid, Terbutalin-sulfat, Isopreterenol-hydrochlorid, Salbutamol-sulfat und dergleichen; Mittel gegen Epilepsie wie Acetazolamid-Natrium, Ethosuximid, Phenytoin-Natrium, Diazepam und dergleichen; Antidepressiva wie Amoxapin, Isocarboxamid, Phenelzin-sulfat, Clomipramin, Noxipitilin, Imipramin und dergleichen Antikoagulantien wie Heparin oder Warfarin und dergleichen, ein.
Andere nicht einschränkend auszulegende Beispiele schließen Sedativa wie Chlorpromazin-hydrochlorid, Scopolamin-methylbromid, Antihistamine wie Diphenhydramin-hydrochlorid, Ketotifen-fumarat, Chlorpheniraminmaleat, Methoxyphenamin-hydrochlorid und dergleichen ein.
Andere nicht einschränkend auszulegende Beispiele schließen cardiotone Mittel wie Etilefrin-hydrochlorid, Aminophyllin und dergleichen; Antiasthmatika wie Terbutalin-sulfat, Theophyllin, Ephedrin und dergleichen; Antipilzmittel wie Amphotericin B, Nystatin, Ketoconazol und dergleichen; Antiarrhythmika wie Propranolol-hydrochlorid, Alprenolol-hydrochlorid, Bufetolol-hydrochlorid, Oxyprenolol-hydrochlorid und dergleichen; Mittel gegen Tuberkulose wie Isoniazid, Ethambutol und dergleichen; blutdrucksenkende Diuretika wie Captopril, Ecarazin, Mecamylamin-hydrochlorid, Clonidin-hydrochlorid, Bunitrolol-hydrochlorid und dergleichen; Hormone wie Prednisolon-Natriumsulfat, Betamethason-Natriumphosphat, Hexestrol-phosphat, Dexamethason-Natriumsulfat und dergleichen; Antigene aus Bakterien, Viren oder Tumoren, Antidiabetika wie Glipizid, Phenformin-hydrochlorid, Buformin-hydrochlorid, Glymidin-Natrium, Methformin und dergleichen; Herzkreislaufmittel wie Propanolol-hydrochlorid, Nitroglycerin, Hydrazalin-hydrochlorid, Prasozin-hydrochlorid und dergleichen; Diuretika wie Spironolacton, Furosemid und dergleichen; und Enzyme, Nukleinsäuren, Pflanzenextrakte, Antimalariamittel, Psychotherapeutika, Hämostatika usw., ein.
Die folgenden Beispiele werden angeführt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern und um einige Beispiele für die vielen Ausführungsformen, die potentiell für die vorliegende Erfindung möglich sind, zu geben. Sie sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken.
Beispiel 1
62,5 mg D-Trp⁶-LHRH-Acetat (Triptorelin-acetat) wurden zu 20 g Essigsäureethylester gegeben. Die Größe der Peptidpartikel wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert. Diese Peptidsuspension wurde zu 2 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) gegeben, wobei das Verhältnis von Lactid zu Glycolid 50 : 50 und das gewichtsmittlere Molekulargewicht 45000 betrug. Diese Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis das Polymer in Lösung gegangen war, und dann bei 4°C ruhengelassen. Die Brookfield-Viskosität dieser Lösung betrug 15500 cp (15,5 Pas).
Diese organische Phase wurde in 675 g einer wäßrigen Phase gegossen, die 20 Gew.-% Tween 80 und 7 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies. Die Homogenisierung wurde mit einem Polytron-Homogenisator über 3 Minuten durchgeführt.
Unmittelbar nach Ende des Homogenisationsschrittes wurden die Mikropartikel durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die Verkapselungseffizienz betrug 93%, die mittlere Teilchengröße betrug 52 μm und der Restgehalt an Essigsäureethylester betrug 183 ppm (bestimmt durch GC-MS).
Beispiel 2
1250 mg D-Trp⁶-LHRH-Acetat (Triptorelin-acetat) wurden zu 200 g Essigsäureethylester gegeben. Die Größe der Peptidpartikel wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert.
Bei Raumtemperatur wurden 40 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 45000 in 200 g Essigsäureethylester gelöst.
Die beiden organischen Phasen wurden, zusammengegossen und kurz auf einem Magnetrührer gerührt. Die Suspension wurde dann bis zur Verwendung bei 4°C stehengelassen. Diese organische Phase wurde in 7 kg einer wäßrigen Phase gegossen, die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, und 70 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies. Die Homogenisierung erfolgte über 5 Minuten.
Unmittelbar nach Ende des Homogenisierungsschrittes wurden die Mikropartikel durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die Verkapselungseffizienz betrug 76% und die mittlere Teilchengröße 150 μm.
Beispiel 3
125 mg Rinderserumalbumin wurden zu 20 g Essigsäureethylester gegeben. Die Größe der festen Proteinpartikel wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert. Diese Proteinsuspension wurde zu 2 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 45000 gegeben. Weitere 20 g Essigsäureethylester wurden zugefügt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis das Polymer in Lösung gegangen war, und dann bei 4°C ruhengelassen.
Diese organische Phase wurde in 675 g einer wäßrigen Phase, die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, und 7 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 7°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung erfolgte mit einem Polytron über 3 Minuten.
Die Mikropartikel wurden unmittelbar nach Ende des Homogenisierungsschrittes durch Filtrieren gesammelt.
Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Die Verkapselungseffizienz betrug 76% und die mittlere Teilchengröße 74 μm.
Beispiel 4
125 mg D-Trp⁶-LHRH-Acetat (Triptorelin-acetat) wurden zu 5 g Essigsäureethylester gegeben. Die Größe der Peptidpartikel wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert.
Diese Peptidsuspension wurde mit 4 g Poly(D-L-lactid)-Polymer versetzt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis das Polymer in Lösung gegangen war, und dann bei 8°C ruhengelassen.
Diese organische Phase wurde in 675 g einer wäßrigen Phase, die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, und 7 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 5°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung erfolgte mit einem Homogenisator über 3 Minuten.
Die Mikropartikel wurden unmittelbar nach Ende des Homogenisierungsschrittes durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Die Verkapselungseffizienz betrug 57% und die mittlere Teilchengröße 30 μm.
Beispiel 5
125 mg D-Trp⁶-LHRH-Acetat (Triptorelin-acetat) wurden in 1,5 g Wasser gelöst.
4 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 45000 wurden bei Raumtemperatur in 40 g Essigsäureethylester gelöst. Diese organische Phase wurde auf 4°C abgekühlt.
Die wäßrige Phase wurde in der organischen Phase homogenisiert. Diese w/o-Zubereitung wurde in 680 g einer wäßrigen Phase, die 20 Gew.-% Polyoxyethylen sorbitanfettsäureester (Tween 80) und 7 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung wurde durchgeführt und die Mikropartikel wurden durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die Verkapselungseffizienz betrug 80% und die mittlere Teilchengröße 60 μm.
Beispiel 6
125 mg Vapreotid-acetat wurden in 2 g Wasser gelöst.
4 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 45000 wurden bei Raumtemperatur in 40 g Essigsäureethylester gelöst. Diese organische Phase wurde auf 4°C abgekühlt.
Die wäßrige Phase wurde in die organische Phase homogenisiert. Diese w/o-Zubereitung wurde in 800 g einer wäßrigen Phase, die 20 Gew.-% Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (Tween 80) und 8 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung wurde durchgeführt und die Mikropartikel wurden durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die Verkapselungseffizienz betrug 76% und die mittlere Teilchengröße 55 μm.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die wenigstens eine wasserlösliche, biologisch wirksame Substanz in wenigstens einem biologisch abbaubaren Polymer enthalten, wobei (a) die wasserlösliche Substanz und der biologisch abbaubare Polymer in eine organische flüssige Phase eingearbeitet sind, die wenigstens ein organisches Lösungsmittel enthält, das mit Wasser wenig mischbar ist und eine geringe Löslichkeit in Wasser hat, (b) die organische Phase in eine wäßrige flüssige Phase gegossen wird, die ein Volumen hat, das ausreicht, um das organische Lösungsmittel zu lösen, wobei die wäßrige Phase ein Tensid enthält, und (c) die so erhaltene organisch-wäßrige Phase unter Bedingungen homogenisiert wird, bei denen die Bildung der Mikropartikel und deren Härtung durch die Entfernung des organischen Lösungsmittels durch dessen Extraktion in die wäßrige flüssige Phase in einem einzigen Schritt erfolgt, ohne daß organisches Lösungsmittel abgedampft wird, und (d) Filtrieren der so erhaltenen Mikropartikeldispersion und Sammeln der Mikropartikel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei Schritt (c) um w/o/w handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei Schritt (c) um o/w handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wäßrige Phase einen Elektrolyten enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Elektrolyten um Natriumchlorid handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem organischen Lösungsmittel um Essigsäureethylester handelt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gewichtsverhältnis von Essigsäureethylester/wäßriger Phase zwischen 0,007 und 0,06 liegt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Temperatur der organischen Phase zwischen 2°C und 5°C liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der wasserlöslichen Substanz um ein Peptid, ein Polypeptid, ein Protein oder eines derer pharmazeutisch unbedenklichen Salze handelt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Peptid um LH-releasing-Hormon (LHRH) oder ein Derivat davon handelt.