ES2205551T3 - Metodo de encapsulacion. - Google Patents

Abstract

Un método de encapsular una sustancia activa en un polímero biodegradable, que comprende: (a) disolver el citado polímero biodegradable en un disolvente orgánico del mismo, (b1) dispersar la citada sustancia activa en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una dispersión con la sustancia activa como fase interna de la dispersión, o alternativamente (b2) emulsionar la citada sustancia activa, disuelta en agua o en otro disolvente acuoso, en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una emulsión con la sustancia activa como fase acuosa interna de la emulsión, y (c) someter la dispersión obtenida en la etapa (b1), o alternativamente la emulsión obtenida en la etapa (b2), a una operación de encapsulación con una solución acuosa de polietilenglicol como fase continua, de modo que se obtienen micro- o nanopartículas que tienen la sustancia activa encapsulada en ellas.

Description

Método de encapsulación.

Campo de la invención

La presente invención cae dentro del campo de encapsular sustancias activas, por ejemplo, fármacos, en polímeros biodegradables. Más específicamente, la invención se refiere a un nuevo método ventajoso de encapsulación, que es adecuado para sustancias activas solubles en agua e insolubles en agua y que da micropartículas y nanopartículas muy activas, con una gran eficiencia de encapsulación.

Antecedentes de la invención

La encapsulación de materiales puede proporcionar propiedades beneficiosas. Por ejemplo, los fármacos que se encapsulan pueden proporcionar mayor estabilidad, mayor duración de acción y mayor eficiencia. Por conveniencia, frecuentemente se encapsulan fármacos en materiales sólidos que tienen un tamaño adecuado para ser inyectados, tamaño que corresponde generalmente a un diámetro inferior a 200 \mum, denominándose el proceso microencapsulación.

Los procesos de microencapsulación pueden dar microcápsulas, microesferas o micropartículas. Las microcápsulas constan de un núcleo y una envoltura que recubre al núcleo. El núcleo puede estar compuesto de un polímero distinto del de la envoltura o de otro material, por ejemplo, de la propia sustancia activa. La sustancia activa está localizada generalmente en el núcleo pero también puede estar localizada en la envoltura exterior. Las microesferas son de forma esférica y tienen una matriz más homogénea. "Micropartícula" es un término más general que "microesfera" porque no está limitado a formas esféricas. A veces es difícil diferenciar entre microcápsulas, microesferas y micropartículas y, en la presente memoria, el término "micropartículas" se usará referido a estas tres clases.

En la técnica anterior se han descrito extensamente métodos de preparar micropartículas, tanto en patentes como en bibliografía científica [véase, por ejemplo, R. Jalil y J.R. Nixon, "Biodegradable poly(lactic acid) and poly(lactide-co-glycolide) microcapsules: problems associated with preparative techniques and release properties", J. Microencapsul., 7, 297-325 (1990)]. Generalmente se clasifican en tres tipos, que se ejemplifican a continuación en relación con la preparación de microesferas de poli(lactida/glicolida) (PLGA). PLGA es un polímero muy aceptado para preparar microesferas de liberación sostenida y frecuentemente es la primera elección para preparar microesferas biocompatibles ideadas para administración parenteral a seres humanos. El citado polímero no es soluble en agua.

(1) Técnicas de separación de fases usando agentes de coacervación, o no disolventes, como aceites minerales y aceites vegetales. Primero se disuelve la sustancia activa, por ejemplo, un polipéptido, en la fase acuosa de una emulsión agua en aceite. También se puede dispersar el polipéptido, en forma de polvo fino, directamente en la fase del polímero. El polímero precipita alrededor de las gotitas acuosas o sobre el polvo del polipéptido por adición de un no disolvente del polímero, como aceite de silicona. Se añade después un agente endurecedor para extraer de las microesferas el disolvente orgánico. El inconveniente principal del citado proceso es la gran cantidad de disolvente orgánico necesario para la extracción y lavado. Los agentes endurecedores usados anteriormente, incluidos freones, hexano, heptano, ciclohexano y otros disolventes del tipo de alcanos, dejan cantidades sustanciales de restos de agente endurecedor en las microesferas y/o necesitan procedimientos extensivos para eliminar el disolvente. Frecuentemente se necesitan cantidades muy grandes del segundo disolvente orgánico y frecuentemente son indeseables por razones de salud, económicas y medioambientales. Ejemplos citados en la técnica anterior incluyen heptano (EP 0 052 510), hidrocarburos alifáticos fluorados y fluorohalogenados comercializados como freones (SE 462 780) y otros disolventes (US 5.000.886). Un inconveniente adicional cuando se usa, por ejemplo, un alcano como disolvente endurecedor es que es inflamable. Otro inconveniente es su impacto sobre el medio ambiente.

(2) Secado por aspersión y recubrimiento por aspersión. En el secado por aspersión, se mezclan el polímero y el fármaco en un disolvente del polímero. Se evapora después el disolvente secando por aspersión la solución. Esto origina gotitas poliméricas que contienen al fármaco. Sin embargo, las sustancias sensibles, como proteínas, pueden ser inactivadas durante el proceso debido a las elevadas temperaturas usadas y a la exposición a interfaces disolvente orgánico/aire. Otros inconvenientes incluyen la generación de porosidad elevada debido a la eliminación rápida del disolvente orgánico. Una variante que se ha introducido para evitar estos inconvenientes es usar temperaturas bajas durante la formación de las microesferas (US 5.019.400, WO 90/13780 y US 4.166.800). Se han preparado microcápsulas usando recubrimiento por aspersión, con polímeros PLGA, de micropartículas que contienen un fármaco (US 4.568.559).

(3) Evaporación del disolvente. En técnicas de evaporación del disolvente, se disuelve el polímero en un disolvente orgánico que contiene disperso el fármaco activo, añadiéndose la solución a una fase externa acuosa agitada que es inmiscible con el polímero. La fase externa acuosa contiene usualmente tensioactivos para estabilizar la emulsión aceite en agua y evitar aglomeración. Típicamente el emulsionante usado es poli(alcohol vinílico). Se incluyen emulsionantes en la fase acuosa para estabilizar la emulsión aceite en agua. Después se evapora el disolvente orgánico durante un período de varias horas o más con lo que se solidifica el polímero formando una matriz polimérica. También se puede extraer el disolvente añadiendo la suspensión antes mencionada a un volumen grande de agua (US 5.407.609).

La formulación final a usar en aplicaciones farmacéuticas, especialmente para administración parenteral, debe consistir en microesferas discretas no aglomeradas, con la distribución de tamaños deseada y que no contengan sustancias tóxicas ni indeseables por cualquier otro motivo. Para obtener preparaciones que tengan las características antes descritas es necesario usar emulsionantes. Los emulsionantes pueden desempeñar varias funciones: (1) ayudan a obtener la distribución correcta de tamaños de las gotitas de la emulsión, (2) estabilizan la emulsión aceite en agua para evitar la coalescencia de las gotitas, y (3) evitan que se adhieran entre sí las microesferas solidificadas. El emulsionante usado más comúnmente para preparar microesferas de PLGA es poli(alcohol vinílico). Sin embargo, como el poli(alcohol vinílico) está incluido en el Registro de 1976 de efectos tóxicos de sustancias químicas y también está considerado como carcinógeno cuando se introduce en animales por vía parenteral ["Carcinogenic studies on Water-Soluble and Insoluble Macromolecules", Archives of Pathology, 67, 589-617 (1959)], se considera indeseable para preparaciones farmacéuticas administradas por inyecciones. Este problema está reconocido y, en la técnica anterior, se pueden encontrar intentos de reemplazar el poli(alcohol vinílico) por otros emulsionantes, por ejemplo, en US 4.384.975, en el que para estabilizar una emulsión aceite en agua se usa como tensioactivo una sal de un ácido carboxílico, por ejemplo, oleato sódico. Sin embargo, a pesar de sus inconvenientes, el poli(alcohol vinílico) sigue siendo el tensioactivo usando más ampliamente. Sin embargo, por las razones antes mencionadas, sería muy deseable evitar el uso de poli(alcohol vinílico) y de otros tensioactivos en preparaciones de microesferas.

La evaporación del disolvente funciona bien en el caso de fármacos hidrófobos pero en el caso de fármacos hidrófilos, como muchos péptidos y proteínas, la cantidad de fármaco incorporado puede ser baja debido a pérdida de fármaco a la fase acuosa usada para extraer el disolvente orgánico. Los intentos para resolver este problema incluyen modificar el fármaco hidrófilo a una forma menos soluble (WO 96/07399), incrementar la viscosidad de la fase acuosa interna que contiene al fármaco activo en un proceso en el que primero se crea una emulsión agua en aceite y se extrae después el disolvente orgánico con agua (US 4.652.441) y reducir el tiempo disponible para difusión (US 5.407.609).

Además, el uso de los disolventes orgánicos empleados comúnmente, como cloruro de metileno o acetato de etilo, origina frecuentemente pérdida de actividad biológica en el caso de fármacos sensibles. Así, por ejemplo, en el caso de proteínas, frecuentemente se pierde la conformación tridimensional requerida para tener actividad biológica. Los intentos para resolver este problema incluyen modificación de la sustancia activa a una forma más estable (US 5.6654.010 y WO 96/40074), mantener durante el proceso la temperatura más baja posible (WO 90/13780) y usar diferentes estabilizadores de proteínas [US 5.589.167 y J.L. Cleland y A.J.S. Jones, "Development of stable protein formulations for microencapsulation in biodegradable polymers", Proceedings of the International Symposium on Controlled Release of Bioactive Materials, 22, 514-515 (1995)]. Sin embargo, generalmente las proteínas son sensibles a disolventes orgánicos y es muy deseable reducir o eliminar la exposición.

Otro inconveniente del método de evaporación del disolvente es la necesidad de mezclar con gran cizallamiento para obtener microesferas pequeñas o nanoesferas. Esto puede originar degradación o cambios en la conformación de la sustancia activa, especialmente si es una proteína que depende de su conformación tridimensional para tener actividad biológica. También el mezclado con gran cizallamiento consume energía.

En relación con la técnica anterior, también se puede añadir que se conocen procesos para preparar microesferas a partir de polímeros solubles en agua (véanse, por ejemplo, US 4.822.535 y US 5.578.709). En los citados procesos, se usan dos fases líquidas acuosas inmiscibles mutuamente, de las que una se solidifica en microesferas. Sin embargo, como se ha dicho, no se pueden usar estos métodos para la preparación de microesferas a partir de polímeros que no se pueden disolver en agua.

La presente invención se refiere a un nuevo método de encapsular sustancias activas en polímeros biodegradables, método con el que se eliminan, o por lo menos se reducen esencialmente, los inconvenientes de la técnica anterior. Por ejemplo, la invención hace posible obtener alta eficiencia de incorporación en el polímero biodegradable y/o obtener micropartículas o incluso nanopartículas que contienen dosis muy activas de las sustancias activas. Además, se reducen mucho las cantidades de disolventes orgánicos. Comparada con métodos usados anteriormente, la invención también permite una reducción del consumo de energía requerida para obtener micro- o nanopartículas.

Objetos de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un método de preparar partículas de liberación controlada o sostenida que tienen una alta capacidad de atrapar sustancias solubles en agua, por ejemplo, fármacos sensibles, sin usar volúmenes grandes de disolventes orgánicos.

Otro objeto es proporcionar un método en el que se utiliza sólo mezclado con consumo bajo de energía, método que también es ventajoso en relación con sustancias sensibles.

También otro objeto es proporcionar un método por el que se pueden obtener, de una manera sencilla, partículas de tamaño pequeño, como micropartículas o incluso nanopartículas.

Otro objeto es proporcionar un método por el que se elimina el requisito de usar poli(alcohol vinílico) y otros tensioactivos.

Otros objetos de la invención serán evidentes a los expertos en la técnica al leer la descripción anterior y la siguiente.

Resumen de la invención

Más específicamente, la presente invención se refiere a un método de encapsular una sustancia activa en un polímero biodegradable, método que comprende:

(a) disolver el citado polímero biodegradable en un disolvente orgánico del mismo,

(b_{1}) dispersar la citada sustancia activa en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una dispersión con la sustancia activa como fase interna de la dispersión, o alternativamente

(b_{2}) emulsionar la citada sustancia activa, disuelta en agua o en otro disolvente acuoso, en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una emulsión con la sustancia activa como fase acuosa interna de la emulsión, y

(c) someter la dispersión obtenida en la etapa (b_{1}), o alternativamente la emulsión obtenida en la etapa (b_{2}), a una operación de encapsulación con una solución acuosa de polietilenglicol como fase continua, para obtener micro- o nanopartículas que tienen la sustancia activa encapsulada en ellas.

Así, de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método sencillo de preparar micro- o nanopartículas que contienen un material biológicamente activo sensible, por ejemplo, una proteína, usando cantidades mínimas de disolvente orgánico. Sorprendentemente se ha encontrado que es posible reemplazar el disolvente orgánico usado normalmente como fase continua o de extracción por una solución acuosa de polietilenglicol [poli(óxido de etileno)], que es unpolímero no tóxico y farmacéuticamente aceptable, como fase continua y como medio de extracción.

También se ha encontrado que la absorción de ingrediente activo en las partículas puede ser mejorada notablemente usando el citado polietilenglicol, en agua o en otro disolvente acuoso, como fase exterior (externa). El uso de técnicas de evaporación del disolvente con una fase externa acuosa origina frecuentemente mala encapsulación porque los polipéptidos solubles en agua se distribuyen también en la fase externa, especialmente cuando se obtienen microesferas pequeñas. Con la presente invención se pueden obtener cargas altas junto con partículas de tamaño pequeño siempre que se controlen la concentración de polietilenglicol y otras condiciones de modo que la sustancia activa no se distribuya en la fase externa.

Las micropartículas se pueden lavar y enjuagar fácilmente con agua, lo cual es una ventaja en comparación con la técnica de separación de fases en la que se usan cantidades grandes de disolventes orgánicos. Otro descubrimiento sorprendente en relación con el uso de polietilenglicol/disolvente acuoso como fase externa es que se obtienen partículas de tamaño pequeño incluso con fuerzas de mezclado bajas y que no se necesitan tensioactivos.

Las micropartículas obtenidas son muy adecuadas para liberación sostenida y se destinan especialmente a administración oral o parenteral. Cuando se preparan con diámetros inferiores a 10 \mu, y preferiblemente de 0,5-3 \mu, también son adecuadas para administración nasal o pulmonar para proporcionar un efecto local o sistémico.

Además de los inesperados descubrimientos antes citados, se debe indicar que ya se conocía que el polietilenglicol (PEG) per se tiene propiedades excepcionales para una diversidad de aplicaciones biotécnicas y biomédicas, lo cual hace aún más ventajosa la presente invención para aplicaciones biotécnicas y biomédicas.

Estas propiedades excepcionales se resumen, por ejemplo, en Poly(ethylene glycol) chemistry: biotechnical and biomedical applications, edición de J.M. Harris, Plenum Press, Nueva York, 1992.

El PEG tiene propiedades excepcionales de gran importancia para su uso en una diversidad de aplicaciones biotécnicas y biomédicas. Una de ellas es su extraordinaria eficacia en excluir otros polímeros del volumen que ocupa en una solución acuosa, lo cual ha sido utilizado para obtener rechazo de proteínas, por ejemplo, en liposomas y partículas pequeñas con tiempos de circulación largos después de inyección intravenosa, capacidad de albergar materiales biológicos, falta de inmunogenicidad y de antigenicidad. Otra es la formación de sistemas acuosos bifásicos con otros polímeros (Per \ring{A}ke Albertsson, Partition of cell particles and macromolecules. Separation and purification of biomolecules, cell organelles, membranes and cells in aqueous polymer two-phase systems and their use in biochemical analysis and biotechnology, tercera edición, 1986, John Wiley & Sons). El PEG no es tóxico ni generalmente perjudicial a proteínas y células. De las numerosas aplicaciones del PEG se pueden mencionar: (1) como codisolvente de algunos fármacos para inyectables, (2) como eliminador de volumen para incrementar la concentración, por ejemplo, de proteínas, e inducir cristalización, (3) como parte de sistemas acuosos bifásicos usados, por ejemplo, para purificación de materiales biológicos bajo condiciones suaves, (4) inducción de fusión celular para obtener, por ejemplo, hibridomas usados para producir anticuerpos monoclonales, (5) conversión de la superficie, por ejemplo, de liposomas y nanopartículas, para incrementar su tiempo de permanencia en la circulación, y (6) unión covalente de PEG a proteínas para obtener conjugados que también son biológicamente activos pero no inmunogénicos ni antigénicos; dichos aductos de PEG-proteína han sido aprobados para uso parenteral en seres humanos.

A veces el PEG se denomina también poli(óxido de etileno), PEO, poli(oxietileno) y polioxirano. En términos generales, polietilenglicol se refiere a polímeros con peso molecular inferior a 20.000 y poli(óxido de etileno) se refiere a polímeros de mayor peso molecular. En otras palabras, el término polietilenglicol usado en relación con la invención abarca también al poli(oxietileno) y al polioxirano.

Estos objetos, así como otros objetos y ventajas de la presente invención serán evidentes a los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción.

Descripción detallada de la invención

Preferiblemente las sustancias activas a usar en el método de la invención son sustancias biológicamente activas, por ejemplo, fármacos, como proteínas, péptidos, polipéptidos, polinucleótidos, oligonucleótidos, plásmidos o DNA. Ejemplos de fármacos proteínicos son la hormona del crecimiento, eritropoyetina, interferón (\alpha, \beta, \gamma), vacunas, hormona del crecimiento epidérmico y factor VIII. Ejemplos de fármacos peptídicos son análogos de LHRH, insulina, somatostatina, calcitonina, vasopresina y sus derivados.

En el caso de proteínas, estas se pueden complejar con diversas sustancias, por ejemplo, metales, aminoácidos, sales, ácidos, bases y aminas, para disminuir su solubilidad o incrementar su estabilidad. También se pueden preparar en forma de profármacos o el PEG se puede unir, por ejemplo, a proteínas para incrementar la solubilidad o estabilidad, modificar la farmacocinética o reducir la inmunogenicidad.

Se pueden encontrar ejemplos de fármacos no proteínicos adecuados para uso en el método de la invención, por ejemplo, en los siguientes grupos: agentes antitumorales, antibióticos, agentes antiinflamatorios, antihistaminas, sedantes, relajantes musculares, agentes antiepilépticos, antidepresivos, agentes antialérgicos, broncodilatadores, cardiotónicos, agentes antiarrítmicos, vasodilatadores, agentes antidiabéticos, anticoagulantes, hemostáticos, agentes narcóticos y esteroides.

Sin embargo, las sustancias activas que se pueden encapsular de acuerdo con el método de la presente invención no están limitadas a sustancias biológicamente activas. Se pueden encapsular sustancias no biológicas, por ejemplo, plaguicidas, fragancias, agentes saboreantes, catalizadores y herbicidas.

La cantidad apropiada de sustancia activa a encapsular depende del tipo de sustancia, tiempo de duración y efecto deseado y, por supuesto, se controla en una cantidad que sea, en cada caso específico, encapsulable por el método de acuerdo con la invención. Generalmente la citada cantidad se elige dentro del intervalo de aproximadamente 0,001 a 90%, preferiblemente de aproximadamente 0,01 a 70%, más preferiblemente de aproximadamente 0,1 a 45% y lo más preferiblemente de aproximadamente 0,1 a 40%, siendo los citados porcentajes en peso y basados en el peso de las partículas finales.

En el caso de fármacos, la sustancia se puede usar como tal o en forma de sal farmacéutica. Cuando el fármaco tiene un grupo básico, como grupos amino, puede formar sales con ácido carbónico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido acético, ácido cítrico, ácido metanosulfónico, etc. Cuando el fármaco tiene un grupo ácido, como un grupo carboxilo, puede formar sales con metales (por ejemplo, Ca^{2+}, Zn^{2+}), aminas orgánicas (por ejemplo, etanolamina) o aminoácidos básicos (por ejemplo, arginina). También se puede precipitar el fármaco usando diversos medios, seguido opcionalmente de reducción del tamaño, como precipitación con metales divalentes (por ejemplo, Ca^{2+}, Zn^{2+}). También se puede cristalizar el fármaco.

El polímero biodegradable que se puede usar en la presente invención no está limitado a un material específico siempre que se pueda disolver en un disolvente orgánico, sea poco soluble o insoluble en la fase externa, por ejemplo, poli(etilenglicol)/fase acuosa, y sea adecuado para la preparación de micro- o nanopartículas de liberación sostenida.

Preferiblemente el polímero biodegradable usado en el presente método tiene un peso molecular medio ponderal en el intervalo de aproximadamente 2.000 a 200.000, más preferiblemente de aproximadamente 2.000 a 110.000.

Ejemplos de polímeros biodegradables son poliésteres, ácido poli(\beta-hidroxi-butírico), ácido poli(hidroxivalérico), policaprolactona, poliesteramidas, policiano-acrilatos, poli(aminoácidos), policarbonatos y polianhídridos.

Un polímero biodegradable preferido es un poliéster alifático, por ejemplo, homo-o copolímeros preparados a partir de \alpha-hidroxiácidos, preferiblemente ácido láctico y ácido glicólico, y/o dímeros cíclicos de \alpha-hidroxiácidos, preferiblemente lactidas y glicolidas.

Cuando se usan ácido láctico/ácido glicólico como los polímeros antes mencionados, la relación ponderal de (poli)ácido láctico a (poli)ácido glicólico es preferiblemente de aproximadamente 99/1 a 35/65, más preferiblemente de 95/5 a 50/50. Se pueden usar en forma de copolímeros o de mezcla de estos dos o más polímeros. La composición exacta del polímero depende de la cinética de liberación deseada, especialmente de la duración de liberación.

El disolvente orgánico usado en la etapa A puede ser cualquier disolvente que sea capaz de formar una emulsión con una mezcla de PEG/agua, pueda ser separado de las gotitas de aceite mediante la citada mezcla de PEG/agua y sea capaz de disolver al polímero biodegradable. En otras palabras, el disolvente debe ser inmiscible o esencialmente inmiscible pero poco o muy poco soluble en la citada mezcla de PEG/agua. Ejemplos de disolventes adecuados son acetato de etilo, diclorometano, metil etil cetona y metil isobutil cetona. Estos disolventes se pueden usar solos o combinados.

La fase acuosa interna puede contener agentes que controlen la estabilidad y, si se desea, la solubilidad de la sustancia biológicamente activa. Dichos agentes pueden ser agentes de control del pH y estabilizadores de fármacos o de otras sustancias activas.

Como puede ser deducido de lo mencionado anteriormente, el método de acuerdo con la invención se puede utilizar para encapsular sustancias activas solubles en agua e insolubles en agua.

A continuación se presentarán ejemplos de realizaciones de estos dos casos.

El método de encapsulación, ejemplificado por un fármaco soluble en agua, como un péptido o una proteína, puede comprender las etapas siguientes. Se prepara una solución del fármaco de cualquier manera convencional, usando opcionalmente agentes de control del pH y estabilizadores del fármaco. Esta solución acuosa del fármaco, que es para formar la fase acuosa interna, se vierte en una fase externa (aceite) que contiene un polímero biodegradable disuelto en un disolvente orgánico adecuado, y se emulsiona la mezcla para proporcionar una emulsión agua en aceite. La emulsificación se puede realizar usando técnicas de emulsificación convencionales, como mezclado con paletas, mezclado con una turbina, mezclado con ultrasonidos o uso de mezcladores estáticos.

Si la sustancia activa se ha dispersar directamente en la solución del polímero, sin disolverla en agua, el fármaco debe tener un tamaño de partículas adecuado. Un tamaño de partículas adecuado es aproximadamente 0,5-20 \mum, preferiblemente 0,5-10 \mum, como 0,5-3 \mum. Por lo demás, la etapa de dispersión se puede realizar como se ha descrito anteriormente para la etapa de emulsificación.

La emulsión agua en aceite/dispersión resultante se somete después a una operación de encapsulación. Se añade la emulsión agua en aceite/dispersión a una solución acuosa que contiene polietilenglicol. Durante la adición de la sustancia activa/solución del polímero se agita la solución acuosa de polietilenglicol. También se puede mezclar la emulsión agua en aceite/dispersión con la solución de polietilenglicol usando mezcladores estáticos.

Típicamente el peso molecular del polietilenglicol está en el intervalo de aproximadamente 1.000 a 40.000 Da, preferiblemente de 5.000 a 35.000 Da. Dependiendo del citado peso molecular y de las propiedades de la sustancia a encapsular, la concentración de polietilenglicol se controla dentro del intervalo de 20-80% (peso/peso), preferiblemente de 20-60% (peso/peso), como 30-55% (peso/peso) o 30-50% (peso/peso). En otras palabras, en la fase externa se usa una concentración relativamente alta de PEG para obtener una emulsión estable y evitar difusión del ingrediente activo desde las gotitas/partículas. La concentración óptima puede ser determinada por los expertos en la técnica por experimentación relativamente sencilla.

Las partículas así formadas se recogen generalmente por centrifugación o filtración y se lavan varias veces con agua destilada o con tampones acuosos adecuados, para eliminar de sus superficies el exceso de polietilenglicol. Para evitar agregación durante el procedimiento de lavado y secado, se puede añadir al agua de lavado manitol, Tween 80 u otras sustancias adecuadas. Las partículas así obtenidas se secan después por medios convencionales, por ejemplo, a vacío o por una corriente de gas nitrógeno o mediante secado por liofilización o en suspensión en aire.

Los tamaños de las partículas obtenidas por la invención dependen de los usos deseados de las citadas partículas, como es bien conocido en este campo técnico. Así, por ejemplo, cuando las partículas se destinan a ser inyectadas, el tamaño de las partículas debe satisfacer los requisitos de dispersabilidad y paso a través de las agujas. También, las partículas pueden ser manejadas o tratadas de cualquier manera previamente conocida por los expertos en la técnica. Así, una preparación inyectable de liberación controlada de las citadas partículas puede ser dispersada, por ejemplo, con un agente de suspensión que contiene, por ejemplo, manitol, polisorbato 80 o carboximetilcelulosa sódica.

Otras realizaciones del método de acuerdo con la invención se definen en las subreivindicaciones o en los ejemplos presentados más adelante.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, también se proporcionan micro- o nanopartículas de liberación sostenida que contienen per se una sustancia activa encapsulada en un material biodegradable, partículas que se pueden obtener por un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones del método.

Así, las realizaciones preferibles de este segundo aspecto son las mismas que las realizaciones descritas en relación con el método. Sin embargo, son especialmente preferibles partículas destinadas para administración oral, parenteral, nasal o pulmonar de la sustancia activa.

También, para la fabricación de preparaciones farmacéuticas para administración oral, las microesferas preparadas por el método descrito pueden ser formuladas con un excipiente (por ejemplo, lactosa, sacarosa, almidón, etc.), un desintegrante (por ejemplo, almidón, carbonato cálcico, etc.), un aglutinante (por ejemplo, almidón, goma arábiga, carboximetilcelulosa, polivinilpirrolidona, etc.) y/o un lubricante (por ejemplo, talco, estearato magnésico, polietilenglicol, etc.), y la composición resultante puede ser moldeada por compresión de manera convencional. También se pueden cargar las partículas en cápsulas de gelatina.

Figura

En la figura adjunta, se presentan los resultados de ensayos de liberación in vitro de partículas obtenidas por el método de la presente invención así como de partículas obtenidas en línea con la técnica anterior.

La fabricación de las citadas partículas y el método de ensayo se describen en los ejemplos 1-5 y los resultados se presentan como liberación acumulada (%) frente al tiempo (días).

En este contexto, se puede añadir que el perfil de liberación puede ser controlado por factores bien conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, composición del polímero usado para encapsular el material activo, solubilidad del material, adición de sustancias que afecten a la solubilidad del material activo y/o a la degradación del polímero, cantidad de material activo en las micropartículas y tamaño de las micropartículas.

Ejemplo 1

Se usó el siguiente procedimiento para encapsular albúmina de suero bovino (BSA) en poli(DL-lactida/glicolida) (PLGA). Primero se preparó una solución del polímero disolviendo en un tubo de ensayo 0,47 g de PLGA (RG504H, Boehringer Ingelheim) en 3 ml de acetato de etilo. Después, se disolvieron 44 mg de BSA (Sigma A-0281) en 300 \mul de tampón fosfato sódico 10 mM (pH 6,4). Se añadió la solución de BSA a la solución del polímero y el BSA se dispersó homogéneamente en la solución del polímero mezclando turbulentamente (VF2, IKA-WERK) durante un minuto. Se colocó la dispersión en una jeringa de 5 ml provista de una aguja 18G.

Se dispuso un agitador de 4 paletas en un vaso de 500 ml que contenía 300 ml de una solución del 40% (peso/peso) de polietilenglicol (PEG) 20.000. Se transfirió la dispersión de BSA/polímero al vaso inyectando lentamente la dispersión de BSA/polímero en la solución de PEG. Después se redujo la velocidad del agitador y se dejó la mezcla en reposo durante una noche.

Se fijó de nuevo la velocidad del agitador en la posición 8 y se añadieron 400 ml de agua desionizada para reducir la viscosidad para permitir filtrar. Después la suspensión se filtró usando un filtro de membrana Millipore, tipo DV, tamaño de los poros 0,65 \mum, se lavó con agua (3x200 ml) y se secó en vacío durante una noche.

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de 10-50 \mum y contenían 6,3% de BSA (peso/peso).

Después las micropartículas resultantes se sometieron a un ensayo de liberación in vitro en fosfato sódico 30 mM (pH 7,4) a 37ºC, con agitación intermitente. Se realizaron los estudios suspendiendo 40 mg de microesferas en 1,5 ml de tampón. A intervalos de tiempo especificados, se retiró 1 ml de tampón y se reemplazó con tampón nuevo. Los resultados se muestran en la figura 1. Se consiguió liberación sostenida de BSA durante 28 días, como se muestra en la figura 1.

Ejemplo 2

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 1 excepto que se usó solución del 2% (peso/peso) de poli(alcohol vinílico) (peso molecular 22.000; Fluka) en lugar de la solución de polietilenglicol.

Las microesferas resultantes tenían un diámetro de 1-2 mm y contenían 7,0% de BSA. Se realizó un ensayo de liberación in vitro como en el ejemplo 1 y los resultados se muestran en la figura 1. Con esta formulación se consiguió liberación sostenida durante aproximadamente 2 días. El tamaño demasiado grande podría no haber permitido inyectar usando agujas aceptables.

Ejemplo 3

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 1 excepto que se usó un homogeneizador Ystral en lugar del agitador cuando se añadió la dispersión de BSA/polímero. Después de añadir la dispersión de BSA/polímero, se reemplazó el homogeneizador por un agitador de 4 paletas.

Las microesferas resultantes tenían un diámetro de 1-5 \mum y contenían 5,5% de BSA. Se realizó un ensayo de liberación in vitro como en el ejemplo 1 y los resultados se muestran en la figura 1.

Ejemplo 4

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 2 excepto que se usó el homogeneizador Ystral en lugar del agitador cuando se añadió la dispersión de BSA/polímero.

Las microesferas resultantes tenían un diámetro medio de 10-40 \mum y contenían 5,8% de BSA. Se realizó un ensayo de liberación in vitro como en el ejemplo 1 y los resultados se muestran en la figura 1. En las preparaciones de los ejemplos 3 y 4 se obtuvieron perfiles de disolución similares, incluso aunque el tamaño de las partículas del ejemplo 3 fue mucho más pequeño.

Ejemplo 5

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 1 excepto que, después de mezclar turbulentamente, se usó un baño ultrasónico (Transsonic 470/H, Elma) para obtener una emulsión agua en aceite más fina. La dispersión de BSA/polímero se trató con ultrasonidos durante 1 minuto.

Las microesferas resultantes tenían un diámetro medio de 10-50 \mum y contenían 6,8% de BSA. Se realizó un ensayo de liberación in vitro como en el ejemplo 1 y los resultados se muestran en la figura 1. Se consiguió liberación sostenida durante 28 días. Esto demuestra que una emulsificación más eficiente de la fase acuosa interna origina una liberación inicial rápida (estallido) menor durante los primeros días.

Ejemplo 6 Preparación de microesferas cargadas con BSA

Se usó el siguiente procedimiento para encapsular albúmina de suero bovino (BSA) en microesferas de PLGA.

Se preparó primero una solución del polímero disolviendo en un tubo de ensayo 0,126 g de polímero (Resomer 504H, Boehringer Ingelheim) en 0,734 ml de acetato de etilo. Después se disolvieron 15 mg de BSA (Sigma A.0281) en 100 \mul de fosfato sódico 10 mM (pH 6,4).

Se mezcló la solución de BSA con la solución del polímero mezclando turbulentamente (VF2, IKA-WERK) durante un minuto. Se retiró la solución en una jeringa de 2 ml provista de una aguja 21G. Se dispuso un agitador de 4 paletas en un vaso de 200 ml que contenía 50 ml de una solución del 40% (peso/peso) de polietilenglicol 20.000. Se inyectó lentamente la dispersión de BSA/polímero en la solución de PEG, agitando a 240 rpm. Se incrementó la velocidad de agitación a 400 rpm durante 10 segundos y después se mantuvo la velocidad de agitación a 60 rpm durante un minuto. Se dejó la mezcla en reposo, sin agitar, durante 4 horas.

Se añadieron después 200 ml de agua, antes de filtrar. La suspensión de las microesferas se filtró usando un filtro de membrana Millipore, tipo DV, tamaño de los poros 0,65 \mum, se lavó con agua y después se liofilizó durante una noche.

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de 10-50 \mum y contenían 9,7% de BSA (rendimiento 92%).

Ejemplo 7 Preparación de microesferas cargadas con lactoglobulina

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que, para la encapsulación, se usaron 15 mg de lactoglobulina (Sigma L-0130) en 100 \mul de fosfato sódico 10 mM (pH 6,4).

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de 10-100 \mum y contenían 9,9% de lactoglobulina (rendimiento 93%).

Ejemplo 8 Preparación de microesferas cargadas con triptorelina

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que se emulsionaron 15 mg de pamoato de triptorelina (Bachem) directamente en la solución del polímero mezclando turbulentamente durante un minuto. Las partículas de triptorelina tenían un tamaño de aproximadamente 2-4 \mum.

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de 20-100 \mum y contenían 6,3% de triptorelina (rendimiento 59%).

Ejemplo 9 Preparación de microesferas cargadas con desmopresina

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que, para la encapsulación, se usaron 15 mg de acetato de desmopresina en 100 \mul de fosfato sódico 10 mM (pH 6,4).

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de partículas de 10-50 \mum y contenían 8,3% de desmopresina (rendimiento 78%).

Ejemplo 10 Preparación de microesferas cargadas con insulina

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que se emulsionaron 15 mg de insulina (Sigma I-5500) directamente en la solución del polímero mezclando turbulentamente durante un minuto. Las partículas de triptorelina tenían un tamaño de aproximadamente 5-10 \mum.

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de 10-50 \mum y contenían 9,3% de insulina (rendimiento 88%).

Ejemplo 11 Preparación de microesferas cargadas con DNA

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que, para la encapsulación, se usaron 100 \mul de Herring Sperm DNA (Promega) (10 mg/ml).

Las micropartículas resultantes eran esféricas con un diámetro de partículas de 10-50 \mum y contenían 0,07% de DNA (rendimiento 10%).

Ejemplo 12 Preparación de albúmina de suero bovino en PEG 10k del 50%

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 6 excepto que, como fase externa, se usó una solución del 50% de PEG 10k.

Las micropartículas resultantes eran esféricas y contenían 1,77% de BSA. Este valor se debe comparar con 6,3% del ejemplo 1.

Ejemplo 12 Preparación de albúmina de suero bovino en PEG 35k del 30%

Se realizó el mismo procedimiento del ejemplo 1 excepto que, como fase externa, se usó una solución del 30% de PEG 35k.

Las micropartículas resultantes eran esféricas y contenían 5,42% de BSA. Este valor se debe comparar con una carga del núcleo de 6,3% del ejemplo 1.

Claims (22)

1. Un método de encapsular una sustancia activa en un polímero biodegradable, que comprende:

(a) disolver el citado polímero biodegradable en un disolvente orgánico del mismo,

(b_{1}) dispersar la citada sustancia activa en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una dispersión con la sustancia activa como fase interna de la dispersión, o alternativamente

(b_{2}) emulsionar la citada sustancia activa, disuelta en agua o en otro disolvente acuoso, en la solución orgánica obtenida en la etapa (a), para proporcionar una emulsión con la sustancia activa como fase acuosa interna de la emulsión, y

(c) someter la dispersión obtenida en la etapa (b_{1}), o alternativamente la emulsión obtenida en la etapa (b_{2}), a una operación de encapsulación con una solución acuosa de polietilenglicol como fase continua, de modo que se obtienen micro- o nanopartículas que tienen la sustancia activa encapsulada en ellas.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la operación de microencapsulación de la etapa (c) se realiza en presencia de una solución acuosa de polietilenglicol que tiene una concentración de polietilenglicol dentro del intervalo de 20-80% (peso/peso), preferiblemente de 20-60% (peso/peso), como 30-55% (peso/peso) o 30-50% (peso/peso).

3. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el polietilenglicol tiene un peso molecular de aproximadamente 1.000 a 40.000 Da, preferiblemente de aproximadamente 5.000 a 35.000 Da.

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que la operación de encapsulación de la etapa (c) se realiza añadiendo la dispersión obtenida en la etapa (b_{1}), o alternativamente la emulsión obtenida en la etapa (b_{2}), a la citada solución acuosa de polietilenglicol y sometiendo la solución acuosa mencionada últimamente a una operación de agitación y/u homogeneización.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la operación de agitación y/u homogeneización se realiza mediante un proceso de baja intensidad y/o baja energía, por ejemplo, mezclado con paletas o usando mezcladores estáticos.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la citada operación de encapsulación de la etapa (c) se realiza en ausencia de tensioactivos.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el citado polímero biodegradable es insoluble o poco soluble en la solución acuosa de polietilenglicol usada en la etapa (c), preferiblemente un poliéster alifático.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el citado polímero biodegradable tiene un peso molecular medio ponderal en el intervalo de aproximadamente 2.000 a 200.000, preferiblemente de aproximadamente 2.000 a 110.000.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el citado polímero biodegradable se selecciona de homo- o copolímeros preparados a partir de \alpha-hidroxiácidos, preferiblemente ácido láctico y ácido glicólico, y/o de dímeros cíclicos de \alpha-hidroxiácidos, preferiblemente lactidas y glicolidas.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que, como citado polímero biodegradable, se usa un copolímero de ácido láctico/ácido glicólico o una mezcla de (poli)ácido láctico/(poli)ácido glicólico, estando la relación ponderal de (poli)ácido láctico a (poli)ácido glicólico dentro del intervalo de aproximadamente 99/1 a 35/65, preferiblemente de 95/5 a 50/50.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el citado disolvente orgánico usado en la etapa (a) es inmiscible o esencialmente inmiscible con la citada solución acuosa de polietilenglicol usada en la etapa (c) pero poco o muy poco soluble en ésta y capaz de disolver el citado polímero biodegradable, y preferiblemente se selecciona de acetato de etilo, diclorometano, metil etil cetona y/o metil isobutil cetona.

12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la sustancia activa que se dispersa en la etapa (b_{1}) tiene un tamaño de partículas dentro del intervalo de aproximadamente 0,5-20 \mum, preferiblemente de 0,5-10 \mum, más preferiblemente de 0,5-3 \mum.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la citada sustancia activa es una sustancia biológicamente activa, que preferiblemente se selecciona de proteínas, (poli)péptidos, (poli)nucleótidos, plásmidos y DNA.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la citada sustancia biológicamente activa se selecciona de hormona del crecimiento, eritropoyetina, interferón (\alpha, \beta, \gamma), vacunas, hormona del crecimiento epidérmico, factor VIII, análogos de LHRH, insulina, factor estimulante de colonias de macrófagos, factor estimulante de colonias de granulocitos e interleucina.

15. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que la citada sustancia activa es una sustancia biológicamente activa en forma de fármaco no proteínico seleccionado de los siguientes grupos: agentes antitumorales, antibióticos, agentes antiinflamatorios, antihistaminas, sedantes, relajantes musculares, agentes antiepilépticos, antidepresivos, agentes antialérgicos, broncodilatadores, cardiotónicos, agentes antiarrítmicos, vasodilatadores, agentes antidiabéticos, anticoagulantes, hemostáticos, agentes narcóticos y esteroides.

16. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que la citada sustancia activa es una sustancia no biológica, que preferiblemente se selecciona de plaguicidas, fragancias, agentes saboreantes, catalizadores y herbicidas.

17. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cantidad de la citada sustancia activa está en el intervalo de aproximadamente 0,001 a 90%, preferiblemente de aproximadamente 0,01 a 70%, más preferiblemente de aproximadamente 0,1 a 45% y lo más preferiblemente de aproximadamente 0,1 a 40%, siendo los citados porcentajes en peso y basados en el peso de las partículas finales.

18. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las partículas obtenidas en la etapa (c) se separan de la citada fase continua, preferiblemente por centrifugación o filtración, seguido de lavado con agua u otro medio acuoso, y se secan o se dejan secar, por ejemplo, en vacío, en presencia de una corriente de gas nitrógeno, por liofilización o por secado en suspensión en aire.

19. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa (c) se realiza de modo que las partículas obtenidas son microesferas o cápsulas o nanoesferas o cápsulas.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que las citadas partículas tienen un diámetro medio en el intervalo de 10-200 \mum, preferiblemente de 20-100 \mum.

21. Micro- o nanopartículas de liberación sostenida que contienen una sustancia activa encapsulada en un polímero biodegradable, que se pueden obtener por un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-20.

22. Partículas de acuerdo con la reivindicación 21, que son adecuadas para administración parenteral, nasal, pulmonar u oral de la citada sustancia activa.