ES2337252T3 - Suspensiones liquidas farmaceuticas. - Google Patents

Abstract

Una composición farmacéutica que comprende un ingrediente activo transportado por partículas de cristal de azúcar que tienen un diámetro en el intervalo de 0,1 a 100 micrómetros, estando estas partículas suspendidas en un líquido de perfluorocarbono biocompatible, que se caracteriza porque las densidades de las partículas y el líquido biocompatible coinciden de modo que las partículas permanecen en una suspensión estable.

Description

Suspensiones líquidas farmacéuticas.

Las vacunas o fármacos en solución listas para inyectar son inherentemente inestables y necesitan refrigeración. Tradicionalmente, la industria farmacéutica ha abordado el problema de la inestabilidad mediante liofilización de los fármacos. Esto es caro, inconveniente e inherentemente peligroso, dado que la incorrecta reconstitución de fármacos secos puede tener como resultado dosis equivocadas o soluciones contaminadas. Durante los últimos 100 años se han realizado muchos intentos de desarrollar formulaciones líquidas robustas, estables y listas para inyectar con una penosa falta de éxito. Sólo los fármacos de moléculas pequeñas inherentemente resistentes pueden sobrevivir en soluciones acuosas con una duración de almacenaje útil.

Este problema es particularmente agudo en la industria de las vacunas. En el año 2005 se ha estimado que tendrán que administrarse 3,6 billones de dosis de vacunas en todo el mundo. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha indicado que esto no será posible usando los formatos estándar de vacunas que necesitan estar refrigeradas en todo momento ("Revolutionizing Immunizations". Jodar L., Aguado T., Lloyd J. and Lambert P-H. Genetic Engineering News Feb 15 1998). Actualmente se está usando una "cadena fría" de refrigeradores que se extiende desde la fábricas de vacunas a las ciudades provinciales del mundo en desarrollo. El coste de la cadena fría para la industria de las vacunas y para las organizaciones de salud no gubernamentales que dirigen campañas de inmunización es enorme. La OMS ha estimado que sólo los costes de mantenimiento de la cadena fría son de más de 200 millones de dólares americanos anualmente. Además, las campañas de inmunización sólo pueden alcanzar a los que viven cerca del último vínculo de la cadena fría.

Las campañas de vacunación requieren personal médicamente formado para garantizar que la dosis se inyecta correctamente y no muestra signos de degradación. La necesidad de reconstituir algunas vacunas, como las del sarampión, la fiebre amarilla y la BCG, en el campo es también un problema grave. Esto puede realizarse de un modo preciso para garantizar la dosificación correcta y también introduce una potencial fuente de contaminación, que con frecuencia ha conducido a desastres clínicos. Además, a menudo es necesario administrar más de una vacuna en una sesión y esto puede requerir múltiples inyecciones, dado que es posible que mezclas concretas o vacunas "multivalentes" no estén disponibles debido a la incompatibilidad química de algunos de los componentes. La OMS ha enfocado estos problemas mediante la estimulación activa de la investigación de la siguiente generación de vacunas estables que no tienen necesidad de refrigeración y que no necesitan refrigeración ("Pre-Filled Monodose Injection Devices: A safety standard for new vaccines, or a revolution in the delivery of immunizations?" Lloyd J. and Aguado M.T. WHO publication May 1998. "General policy issues: injectable solid vaccines: a role in future immunization?" Aguado M T, Jodar L, Lloyd J, Lambert P.H. WHO publication No A59781.).

Una solución ideal para este problema sería formulaciones listas para inyectar y completamente estables. Dichas vacunas estables podrían concentrarse en forma de dosis individuales en un dispositivo de inyección o, para las campañas de inmunización en masa, enviarse en volúmenes más granes y administrarse por medio de un inyector en chorro sin aguja. Se ha descrito la administración transdérmica de sólidos secos mediante inyección en chorro de gas (Sarphie DF, Burkoth TL. Method for providing dense particle compositions for use in transdermal particle delivery. Nº de pub. PCT WO 9748485 (1996)) y la vacunación trasndémrica con vacunas secas de ADN es, aparentemente, muy eficaz ("PowderJect's Hepatitis B DNA Vaccine First to Successfully Elicit Protective Immune Response In-Humans" en http://www.powderject.com/pressreleases.htm (1998)).

La onda de choque hipersónica de gas helio que se usa para dirigir estos inyectores de polvo tiene un poder limitado y no puede administrar su dosis de partículas finas intramuscularmente. Esto es porque las partículas de masa baja no pueden alcanzar un momento adecuado para la penetración profunda. Aunque la administración intradérmica de vacunas de ADN recubiertas en partículas de oro coloidal es adecuada para una buena inmunogenicidad, las vacunas habituales, adyuvadas con sales insolubles, de calcio o de aluminio, inducen una irritación cutánea inaceptable. Puede administrarse por vía intramuscular. Lo que se requiere es un sistema flexible capaz de una serie de profundidades de administración, desde intradérmica a profunda intramuscular, de un modo similar al que se puede conseguir con la tecnología existente de la aguja y la jeringuilla. Para las campañas de vacunación en masa, esto se ha resuelto con el desarrollo del inyector de chorro líquido capaz de acelerar una estrecha (diámetro de aproximadamente 0,15 mm) corriente de líquido, usando presiones de alrededor de 20.384,27 kPa, en una "uña líquida". Este dispositivo administra su dosis de un modo indoloro a través de la piel en el profundo tejido subcutáneo o muscular mediante la perforación de un diminuto orificio a través de la epidermis. El elevado momento impartido a la corriente de líquido garantiza una profunda penetración. Hasta la fecha, los fármacos y vacunas inyectados están basados en agua, pero debido a los problemas de inestabilidad tratados anteriormente, la gama de productos acuosos estables accesibles a esta tecnología es muy limitada.

Actualmente, se ha reconocido que una amplia gama de moléculas bioactivas puede estabilizarse secando en cristales, particularmente cristales de azúcar (Roser B. "Protection of proteins and the like" 5 UK patente del Reino Unido Nº 2.187.191. Roser B y Colaco C. "Stabilization of biological macro-molecular substances and other organic compounds" Nº Pub. PCT WO 91/18091. Roser B. y Sen S. "New stabilizing glasses". Solicitud de patente PCT Nº: 9805699.7. 1998). Estas sustancias activas secas y estabilizadas no se ven afectadas por ambientes hostiles tales como temperaturas elevadas y radiación ionizante.

El mecanismo subyacente a la considerable estabilización de las moléculas con azúcares es la transformación en cristal. Dado que la solución de azúcar que contiene una molécula activa se seca, puede cristalizar cuando se alcanza el límite de solubilidad del azúcar o puede convertirse en jarabe supersaturado. La capacidad del azúcar para aguantar la cristalización es una propiedad crucial de un buen estabilizante. La trehalosa es buena para esto (Green JL. & Angel CA. Phase relations and vitrification in saccharide water solution and the trehalose anomaly J. Phys. Chem. 93 2880-2882 (1989)) pero no única. La desecación adicional solidifica progresivamente el jarabe que, a su vez, se convierte en un cristal a un bajo contenido de agua residual. De forma imperceptible, las moléculas activas cambian de solución líquida en el agua a solución sólida en el cristal de azúcar seco. La difusión química es insignificante en un cristal y, por tanto, las reacciones químicas cesan prácticamente. Dado que la desnaturalización es un cambio químico, no se puede producir en el cristal t las moléculas se estabilizan. De este modo, las moléculas pueden permanecer invariables con la condición de que se cumpla otra condición. Esta es la segunda propiedad crucial de un buen estabilizante VIZ que es químicamente inerte y no reactivo. Muchos cristales no pasan porque reaccionan con el producto durante el almacenamiento. Con los azúcares reductores se producen problemas obvios, que pueden formar buenos cristales físicos pero, después, sus grupos aldehído atacan a los grupos amino sobre los productos en una reacción típica de Maillard. Esta es la razón principal por la que muchos productos farmacéuticos liofilizados requieren almacenamiento en refrigeración. Los azúcares no reactivos proporcionan productos estables, que no requieren ninguna refrigeración.

Las biomoléculas inmovilizadas en cristal de azúcar son también estables en disolventes industriales no acuosos en los que ellos mismos y el azúcar son insolubles (Cleland JL. and Jones AJS. "Excipient stabilization of polypeptides treated with organic solvents" US Patent No. 5, 589,167. (1994)). Dado que el cristal de azúcar actúa como una barrera impermeable en un líquido no disolvente, las biomoléculas en solución sólida en el cristal están protegidas tanto de la reactividad química del disolvente como del ambiente. Siempre que el propio líquido sea estable, los productos sensibles en las partículas de cristal suspendidas constituyen una formulación líquida estable de dos fases. Los disolventes industriales del tipo descrito por Cleland y Jones (1994) tienen una utilidad limitada en el procesamiento. Sustituir un líquido acuoso biocompatible no acuoso permitiría formular formulaciones líquidas estables incluso de los fármacos, vacunas y sustancias diagnósticas más inestables.

La primera generación de líquidos no acuosos estables diseñados para usar en la administración de fármacos o vacunas (B.J. Roser y S.D. Sen "Stable particle in liquid formulations". Solicitud de patente PCT Nº GB98/00817) describía formulaciones de polvos de cristales estabilizantes que contienen el producto activo suspendido en aceites inyectables tales como aceite de sésamo, de cacahuete o de soja, o simples ésteres tales como el oleato de etilo. Las partículas de cristales de azúcar suspendidas son de una naturaleza intensamente hidrófila, mientras que los aceites son hidrófobos. Dada la fuerte tendencia de las fases hidrófilas e hidrófobas a separarse, las partículas de cristales de azúcar tienden a agruparse. Con el fin de estabilizar tales suspensiones del tipo "agua en aceite", a menudo se requería el uso de tensioactivos solubles en aceite disueltos en la fase de aceite continua.

Estos tensioactivos de bajo HLB (Equilibrio hidrófilo/lipófilo) se acumulan en la interfase entre las partículas hidrófilas y el aceite y las recubren con una capa anfifílica que es más compatible con la fase continua de aceite. Dado que cada partícula de cristal de azúcar está separada de sus vecinas mediante aceite seco, no puede proseguir ninguna interacción química entre las partículas. Por tanto, es posible tener varias poblaciones diferentes de partículas, cada una con una molécula interactiva potencialmente diferente, en la misma preparación de aceite, sin que puedan interaccionar. De este modo se pueden producir complejas vacunas multivalentes.

No obstante, después se ha encontrado que este enfoque tiene ciertos inconvenientes que impiden que sea una solución universal. Estos incluyen la inevitable sedimentación de las partículas suspendidas, que tienen una densidad típica alrededor de 1,5 g/cm^{3}, en el vehículo oleoso menos denso. La patente reconoce este problema y su objetivo es resolverlo reduciendo el tamaño de partículas a menos de 1 \mum de diámetro con el fin de que permanezcan suspendidas por fuerzas termodinámicas tales como el movimiento browniano. El requisito de que todas las partículas tengan un diámetro inferior a 1 \mum es una desventaja de las formulaciones propuestas. Alcanzar dichos polvos de partículas pequeñas es, de ningún modo, una tarea fácil. Con mejores diseños de desecadores por atomización se puede conseguir esto, pero el pequeño tamaño de partícula evitaría el uso de colectores de tipo ciclona y requeriría un sistema de filtros para la recuperación del producto.

La reducción de las partículas a un tamaño de submicrones puede también, en teoría, conseguirse después de que las partículas estén suspendidas en el aceite, con equipamiento micro-homogeneizador de alta presión, tal como el Microfluidificador (Constant Systems Inc.) Esto implica una etapa adicional al proceso y los inventores han encontrado que no es muy eficiente en la ruptura de las microesferas de cristales de azúcar desecadas por atomización, que tienen una resistencia mecánica muy alta por su forma esférica. Esto obliga a múltiples pases a través del equipo. Incluso en este caso, tiende a dejar sin tocar una serie de las partículas más grandes y, por tanto, requeriría una etapa adicional de filtración o sedimentación para eliminarlas. Asimismo, la elevada viscosidad de las suspensiones en los vehículos oleosos habituales dificulta su ascensión en la jeringuilla y requiere que se inyecten lentamente. Esto impide los rápidos flujos a través de boquillas finas como los que se experimentan en un sistema inyector de chorro líquido.

También se ha encontrado que partículas suspendidas en aceite, especialmente cuando contienen un tensioactivo de bajo HLB son difíciles de extraer después en un entorno acuoso porque, sorprendentemente, mantienen un revestimiento de aceite repelente de agua estrechamente unido a su alrededor, incluso después de lavar en tampón acuoso. Por tanto, requieren agitación muy fuerte y mezcla o la adición de un detergente todavía más hidrosoluble (esta vez con un elevado HLB) para que las partículas salgan de la fase en aceite y pasen a la fase de agua. Esto es cada vez más un problema porque el tamaño de partícula está reducido. El resultado final es, a menudo, una emulsión mezclada bastante desordenada en lugar de dos fases limpiamente separadas, en el cuerpo este problema puede producir una liberación lenta e impredecible de la sustancia activa en lugar de la administración rápida y predecible necesaria. La extracción in vitro en un entorno acuoso tiene como resultado que el aceite flote en la parte superior de la fase acuosa que contiene la sustancia activa disuelta. Esto puede no ser aceptable para ciertas aplicaciones in vitro, tales como kit diagnósticos o sistemas de ensayo automáticos. Por último, la mayoría de los aceites naturales aprobados por la PDA, que se pueden usar clínicamente, son vulnerables a la fotodegradación, la oxidación u otras formas de daños, y requieren un almacenamiento cuidadoso en oscuridad a temperaturas relativamente bajas. Además, no son completamente químicamente inertes de modo que puedan reaccionar lentamente con las partículas suspendidas.

La Alliance Pharmaceutical Company ha explorado el uso de polvos de sustancias hidrosolubles en los considerablemente nuevos líquidos de perfluorocarbono no acuosos (Kirkland WD Composition and method for delivering active agents. Patente de EE.UU. Nº 5.770.181. (1995)). Esta patente atañe principalmente a la función de los PFC como agentes potenciadores de contraste oral para las pruebas de imagen de los intestinos. Los polvos hidrosolubles de ejemplo en dicho documento se añadieron para mejorar la palatabilidad o la potenciación del efecto del contraste en el tracto gastrointestinal de los PFC. No obstante, Kirkland se dio cuenta de un modo perceptivo que estos líquidos también podrían usarse para la administración de fármacos, aunque no se proporcionan ejemplos. En particular, en la patente sólo se ponen de ejemplo los polvos SHELF estables disponibles comercialmente. En la actualidad, los inventores han encontrado que las sustancias activas frágiles estabilizadas en microesferas de cristales de azúcar se pueden someter a ingeniería para producir formulaciones líquidas de PFC de dos fases extremadamente estables para la administración tanto oral como parenteral. Esto extiende considerablemente la utilidad de la patente de Kirkland a la administración de fármacos y vacunas parenterales en formulaciones listas para inyectar que no requieren ninguna refrigeración de ningún tipo. De particular valor es el descubrimiento de que la baja viscosidad, la alta densidad y la baja tensión superficial de los PFC significan que estas suspensiones estables se pueden administrar mediante dispositivos automáticos tales como inyectores de chorro de líquido. Esto abre dos importantes campos adicionales a esta tecnología, a saber campañas de inmunización en masa y, también la autoinyección.

Los perfluorocarbonos (PFC) son nuevos líquidos extremadamente estables producidos por la fluoración completa de ciertos compuestos orgánicos. No se pueden clasificar como hidrófilos o lipófilos, ya que, de hecho, son esencialmente inmiscibles en aceite u agua o en cualquier otro disolvente polar o apolar, a excepción de otros PFC. (Revisado en Krafft MP & Riess JG. "Highly fluorinated amphiphiles and colloidal systems, and their applications in the biomedical field. A contribution". Biochimie 80 489-514 1998). Además, no participan en las interacciones de hidrofobia con aceites ni en las interacciones hidrofílicas con agua o materiales hidrófilos. Como consecuencia, la fuerte separación de fases, como se observa cuando las partículas hidrófilas se agrupan estrechamente en aceite, tiende a no producirse en los PFC. Pueden no requerir tensioactivos para producir suspensiones estables, pero están disponibles los tensioactivos de fluorohidrocarbono (FHC) (Krafft & Riess 1998) y son activos a concentraciones diminutas en líquidos de PFC. A estas concentraciones muy bajas, los tensioactivos de FHC pueden garantizar perfectos sistemas monodispersos de ciertas partículas, que muestran una tendencia a agregarse en su ausencia. Los propios líquidos de PFC son químicamente completamente no reactivos y los tipos de menor peso molecular no se acumulan en el cuerpo, pero, siendo volátiles, eventualmente se exhalan por la respiración.

Dado que son excelentes disolventes para gases, los PFC ya se han usado en grandes cantidades en aplicaciones clínicas muy especiales. Su capacidad para intercambiar dióxido de carbono por oxígeno disuelto es mejor que la de la hemoglobina. Esto fue demostrado por primera vez en "ratas sin sangre" por R.P. Geyer en 1968 (Geyer RP, Monroe RG & Taylor K. "Survival of rats totally perfused with perfluorocarbon-detergent preparation." en: Organ Perfusion and Preservation, J. V Norman, J Folkman, L.E. Hardison, L.E Ridolf y F.J. Veith eds. Appleton- Century- Crofts, New York. 85-95 (1968)). Actualmente se está evaluando el bromuro de perfluorooctilo en forma de una emulsión de PFC en agua y con la marca Oxygent^{TM} (Alliance Pharmaceutical Corp.) en seres humanos como una alternativa a la transfusión de sangre para ciertos procedimientos quirúrgicos. Los PFC también se han usado mediante inhalación, en forma de líquidos, en los pulmones como tratamiento para el síndrome de dificultad respiratoria en bebés prematuros.

También se ha encontrado que es valiosa su alta densidad combinada con la inertidad química. El perfluorofenantreno, con la marca Vitreon^{TM} (Vitrophage Inc.), se usa para prevenir el colapso de la cápsula ocular durante la cirugía y permitir recolocar las retinas desprendidas. Los PFC también se han usado como medios de contraste para las pruebas de imagen por resonancia magnética (MRJ) y, con este fin, se ha notificado que los polvos hidrófilos pueden suspenderse en ellos con el fin de mejorar sus propiedades de imagen o hacerlos más agradables al gusto. (Kirkland W.D. "Composition and method for delivering active agents" Patente de EE.UU. 5.770.181. 1998). Esta patente también sugiere el uso de PFC como la fase continua para administrar fármacos particulados solubles en agua. Dado que el número de fármacos parenterales que son estables en forma de polvos secos a temperatura ambiente es limitado, esta patente no tiene aplicabilidad a la mayoría de los fármacos inyectables. No obstante, la combinación de estabilización del fármaco en polvos de microesfera de cristales de azúcar tal como se describe en Roser y García de Castro (1998) y los PFC inyectables hace de esta tecnología en algo aplicable a prácticamente todos los fármacos y vacunas parenterales.

La invención proporciona una composición farmacéutica que comprende un ingrediente activo transportado por partículas de cristal de azúcar que tienen un diámetro en el intervalo de 0,1 a 100 micrómetros, estando estas partículas suspendidas en un líquido de perfluorocarbono biocompatible, que se caracteriza porque las densidades de las partículas y el líquido biocompatible coinciden de modo que las partículas permanecen en una suspensión estable.

Las preparaciones basadas en perfluorocarbono presentan ventajas importantes en cuanto a que se pueden mezclar diferentes PFC para obtener mezclas finales con densidades variables de aproximadamente 1,5 a 2,5 g/cm^{3}. Esto permite que las partículas se formulen con densidades equivalentes a la del fluido en suspensión con el fin de que no floten ni se hundan hasta el fondo del contenedor, pero permanezcan en forma de una suspensión estable. Por tanto, las partículas no necesitan tener un tamaño de submicrones, como se requiere en las preparaciones basadas en aceite para prevenir la sedimentación y pueden estar monodispersadas o variar considerablemente en cuanto a tamaño. El último diámetro de partícula está dirigido únicamente por el fin de la preparación. Preparaciones destinadas para inyección con aguja o inyección en chorro podrían contener partículas en el intervalo de 0,1 a 100 micrómetros o, preferentemente, de 1 a 10 micrómetros. Esto permite una gran simplificación en la manera de fabricar las partículas y evita la necesidad de producción de partículas de tamaño extremadamente pequeño mediante molturación. Las partículas pueden fabricarse mediante desecación por atomización convencional o mediante criodesecación, seguido por desecación simple o molturación en húmedo. Cuando en la suspensión se necesita un alto contenido en sólidos, es deseable que las partículas tengan una forma esférica. Las partículas de forma irregular tienen una tendencia mucho mayor a "unirse" e inhibir el flujo libre, mientras que las partículas esféricas tienen una "lubricidad" inherente que permite alcanzar contenidos en sólidos muy por encima del 20%. El intervalo preferido es de 1% a 40% o, más preferentemente, de 10% a 15%. Dichas partículas se fabrican fácilmente mediante desecación por atomización, desecación por atomización-criodesecación o solidificación de la emulsión.

Los polvos suspendidos, si se formulan adecuadamente, no necesitan tensioactivos y producen suspensiones estables a partir de las que las partículas de cristal se disuelven casi instantáneamente cuando se agitan con agua. Si se percibe una agregación minoritaria como un problema, de un modo ventajoso se pueden añadir pequeñas cantidades de un tensioactivo de FHC tal como se describe en Krafft and Riess (1998) al fluido de PFC bien antes o bien después de la mezcla del polvo estable. Si se emplea un tensioactivo, preferentemente está presente en una concentración de 0,01% a aproximadamente 10% en peso, siendo la óptima probablemente alrededor del 1%. Como los PFC, estos FHC son, de forma inherente, extremadamente inertes y no reactivos. Por tanto, no hay solvatación de las partículas ni reacción química entre las partículas suspendidas y la fase de PFC. Dado que las partículas adecuadas de cristal y el líquido de PFC son estables a temperatura ambiente, no hay degradación por la luz, altas temperaturas, oxígeno etc. Tienen una toxicidad insignificante in vivo o in vitro y se han probado ampliamente y han sido aprobados por las autoridades reguladoras mediante infusión de volúmenes grandes tanto en animales como en seres humanos con fines de reposición de sangre. Aunque se ha informado que los PFC de alto peso molecular se acumulan en el hígado, los ejemplos de menor peso molecular usados en esta solicitud se eliminan del cuerpo en última instancia mediante la exhalación.

Su baja tensión superficial y su baja viscosidad les permiten fluir muy fácilmente a través de los estrechos orificios que se pueden encontrar en las agujas hipodérmicas, sistemas automáticos o inyectores de chorro de líquido. Los PFC son excelentes aislantes eléctricos y, por tanto, es fácil conseguir suspensiones monodispersas de partículas que portan la misma pequeña carga electrostática superficial. Son líquidos secos y completamente no higroscópicos. Su muy bajo contenido en agua mantiene la sequedad de los polvos suspendidos, lo que evita la disolución o la degradación de las sustancias activas incorporadas. Su carencia única de propiedades de disolvente los convierte en ideales para suspender partículas hidrófilas o hidrófobas y significa que las suspensiones finales son compatibles con casi cualquier material usado en contenedores o dispositivos de administración. Esto contrasta con las preparaciones basadas en aceite, que pueden producir un intenso atasco en las jeringuillas mediante, por ejemplo, sellos de caucho en los émbolos. Los PFC se pueden obtener en un intervalo de densidades, presiones de vapor y volatilidades (Tabla I). Sus elevadas densidades les hacen hundirse en los tampones más convencionales, lo que permite una fácil separación de las partículas del producto, que se disuelven en la fase acuosa que flota en la parte superior. Por tanto, esto facilita su uso para aplicaciones in vitro tales como, productos diagnósticos.

TABLA I Propiedades de algunos PFC

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El uso de PFC como vehículos para la administración de agentes farmacológicos o agentes bioactivos fue sugerido anteriormente en Kirkland (1995). En esta patente sólo se han puesto ejemplos de polvos aromatizantes o efervescentes inherentemente estables y comercialmente disponibles y similares. No contenía ejemplos de ninguna sustancia bioactiva estabilizada, tal como vacunas o productos farmacéuticos. Además, no considera la posibilidad de fabricar una preparación inyectable (parenteral) usando PFC como el vehículo de la suspensión para las partículas activas. Con el fin de alcanzar una formulación estable de biomoléculas inherentemente frágiles con una vida prolongada usando PFC como vehículo no acuoso, las partículas se formularían, preferentemente, de modo que contuvieran un agente formador de cristal capaz de estabilizar la sustancia activa incorporada. Esto a puede ser de una diversidad de azúcares, incluidos trehalosa, lactitol, palatinit etc., tal como se describe en la PCT Nº WO 91/18091 o, más preferentemente, otros alcoholes de azúcar monosacárido o agentes formadores de cristal más eficaces, tal como se describe en la solicitud de patente del Reino Unido nº 9820689.9.

Con el fin de evitar que las partículas floten en la fase densa de PFC, supone una ventaja incorporar un agente regulador de la densidad en las partículas, por ejemplo una sal inorgánica. Esta puede ser una sal soluble, tal como cloruro o sulfato de sodio o de potasio, o, más preferentemente, un material insoluble tal como sulfato de bario, fosfato de calcio, dióxido de titanio o hidróxido de aluminio. Se prefieren materiales insolubles no tóxicos dado que la liberación de grandes cantidades de sales iónicas en el cuerpo puede producir considerable dolor local e irritación. En algunos casos, como en las preparaciones de vacunas, los materiales insolubles pueden formar parte de la preparación activa como adyuvante. El regulador de la densidad puede estar en solución sólida en las partículas de cristal o un material particulado insoluble en suspensión en el cristal. Cuando están formuladas correctamente, las partículas de cristal tienen una densidad aproximadamente equivalente con la del líquido de PFC, tienen un flotabilidad neutra, ni flotan ni sedimentan pero permanecen en suspensión estable sin formar tortas.

Dado que los líquidos de PFC son buenos aislantes eléctricos, con una resistividad típica superior a 10^{13} ohm.cm, pequeñas cargas de superficie sobre las partículas suspendidas pueden tener 5 efectos significativos sobre la estabilidad de la suspensión. Con el fin de evitar la agregación de las partículas suspendidas debido a las débiles fuerzas de corto alcance, preferentemente se fabrican de modo que contengan un excipiente como lisina o ácido aspártico capaz de donar una carga electrostática residual débil a las partículas secas. Esto evita la agregación asegurando la repulsión de cargas de las partículas, similar a la observada en los coloides estables. Como alternativa, cantidades pequeñas de tensioactivos FHC, tal como ácido perfluorodecanoico, pueden disolverse de forma ventajosa en los PFC para dar suspensiones dispersas, preferentemente monodispersa.

Estas partículas puede fabricarse de numerosos modos, incluidas desecación por aire, por atomización o criodesecación, y no tienen que ser particularmente pequeñas pero pueden ser una mezcla heterogénea de tamaños variable entre 0,1 \mu y 100 \mu de diámetro. Para algunas aplicaciones, incluso las partículas de tamaño en milímetros pueden ser adecuadas.

El uso de estas suspensiones estables no está restringido ni al uso parenteral como se ha puesto de ejemplo en lo que antecede ni al uso oral como se pone de ejemplo en Kirkland (1995). Dado que el vehículo líquido de PFC es tan inocuo y no reactivo, es un vehículo idear para la administración mucosa, incluidas las vías intrapulmonar, intraocular, intrarectal e intravaginal. La capacidad proporcionada por esta patente, para producir formulaciones estables, estériles y no irritantes para administración mucosa de incluso fármacos o vacunas muy inestables es un avance considerable. Asimismo, la naturaleza muy seca y completamente no higroscópica del líquido PFC ayuda considerablemente en el mantenimiento de la esterilidad de estas preparaciones durante el almacenamiento prolongado y el uso intermitente porque los microorganismos no pueden crecer en ausencia de agua.

Dado que los perfluorohidrocarburos y los clorofluorocarbonos volátiles se han usado durante mucho tiempo como propelentes en los inhaladores diseñados para conseguir la administración de fármacos en zonas profundas de los pulmones, las formulaciones de PFC estables que se describen en la presente memoria descriptiva son ideales para generar un vaho fino de gotas STASIS líquidas para administración intrapulmonar. Para esta aplicación, el tamaño de las partículas que constituyen la fase suspendida discontinua en las gotas de PFC es importante y no debería exceder los 1-5 \mum, preferentemente de 0,1 a 1 \mum, de diámetro. Para la administración a otras superficies mucosas, el tamaño de partícula es menos importante y puede tener un diámetro de hasta 100 \mum o incluso de varios mm.

Preferentemente, las micropartículas tienen un contenido en agua no superior al 4% y, preferentemente inferior al 2%, e, idealmente, inferior al 1%.

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Descripción de las figuras

Figura 1

La fosfatasa alcalina (Sigma Aldrich Ltd.) se estabilizó en un vaso con manitol 33,3%, lactato cálcico 33,3% y gelatina degradada 33,3% (Byco C, Croda Colloids Ltd.), se desecaron por atomización en forma de microesferas y se almacenó a 55ºC bien en forma de polvo seco o en forma de una suspensión estable en perfluorodecalina. La actividad permaneció alrededor de la marca del 100% (103% a 20d y 94% a 30d). Se observó más pérdida en el polvo seco que no estaba suspendido en PFC (permaneció alrededor del 80% de la actividad).

Figura 2

Una vacuna comercializada del toxoide del tétanos (nº T022, amablemente suministrada por Evans Medeva pic) se formuló en forma de in polvo de densidad equivalente usando fosfato cálcico añadido en 20% de solución de trehalosa. Se criodesecaron mediante atomización en nitrógeno líquido usando una boquilla de dos fluidos, seguido por criodesecación del polvo de microesferas congelado en un criodesecador Labconco con la temperatura de conservación inicial a -40ºC durante la desecación primaria. La respuesta de anticuerpos de seis grupos de 10 cobayas se midió a las 4, 8 y 12 semanas de la inyección con la misma dosis de la vacuna del toxoide del tétanos estabilizada ASSIST reconstituida en tampón de solución salina o como preparaciones anhidras en aceite o PFC.

Las respuestas a todas las preparaciones secas fueron inferiores que la de la vacuna fresca control (no mostrado), lo que indica una pérdida significativa de inmunogenicidad al desecar por atomización. La antigenicidad del toxoide, medida mediante ELISA de captura, no se vio alterada por el proceso de desecación. Esto sugirió que se necesitaba más trabajo para perfeccionar la conservación del adyuvante de hidróxido de aluminio al secar. La respuesta a la vacuna STASIS con densidad equivalente con fosfato cálcico (grupo 3) es esencialmente la misma que la de la vacuna control reconstituida en tampón acuoso (grupo 1) y el polvo en la vacuna oleosa (grupo 2), mientras que los animales control a los que se inyectó los vehículos no acuosos sólo (grupos 4 y 5) no mostraron respuesta.

A continuación se describirán, a modo de ejemplo, diez ejemplos de cómo se puede realizar la invención.

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Ejemplo 1

Partículas desecadas por atomización en PFC

Se produjeron partículas mediante desecación por atomización a partir de una solución acuosa usando un desecador por atomización Labplant modelo SD 1 usando azúcares y otros excipientes. Cinco formulaciones típicas fueron:

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Las partículas se produjeron usando una boquilla de dos fluidos con un orificio para líquidos de un diámetro interno de 0,5 mm. Se encontró que un flujo de aire en la boquilla la mitad del máximo era óptimo y la cámara de desecación funcionó a una temperatura de entrada de 135ºC y una temperatura de salida 15 de 70-75ºC. Las partículas se recogieron en un ciclón de vidrio y se sometieron a desecación secundaria en un horno de vacío usando una pendiente de temperatura de hasta 80ºC durante 4 horas. Al enfriar se suspendieron en PFC usando ultrasonidos. Se encontró que bastaba con una ráfaga de 30 segundos de energía ultrasónica a partir de una sonda de titanio en una campana ultrasónica MSE MK 2 que funciona a una potencia de aproximadamente el 7% o la inmersión en un baño ultrasónico de barrido de frecuencia Decon FS200 durante hasta 10 minutos.

La suspensión resultante fue monodispersa y estaba constituida por partículas de cristal esféricas de tamaño variable de aproximadamente 0,5 a 30 \mu, con una media de aproximadamente 10 \mu, juzgado microscópicamente. Las partículas de manitol/lactato cálcico ascendieron a la parte superior de la capa de PFC durante varios minutos, pero podían resuspenderse con facilidad con agitación suave. Las partículas de trehalosa/fosfato cálcico tenían una densidad casi equivalente a la del PFC y formaron una suspensión estable.

Los polvos criodesecados de partículas de cristal de azúcar se suspendieron en perfluorohexano, perfluorodecalina y perfluorofenantreno a 1, 10, 20 y 40% p/v. Se encontró que proporcionaban suspensiones monodispersas con poca tendencia a la agregación. La adición de 0,1% de ácido perfluorodecanoico al PFC inhibió cualquier ligera tendencia a agregarse en las superficies. Se encontró que estas suspensiones pasaban fácilmente a través de una aguja de 0,51 mm mediante aspiración o eyección.

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Ejemplo 2

Estabilidad de la suspensión de enzima estabilizada con cristal en PFC 5

La fosfatasa alcalina (Sigma Aldrich Ltd.) se criodesecaron en un aparato de Labplant como se ha indicado en lo que antecede. La formulación contenía manitol 33,3% p/p, fosfato cálcico 33,3% p/v y gelatina degradada (Byco C, Croda colloids Ltd.) 33,3%. La enzima desecada se almacenó a 55ºC. bien en forma de polvo seco o en forma de una suspensión en perfluorodecalina.

La enzima formulada en estas microesferas constituidas por un cristal con base de manitol suspendido en perfluorodecalina muestran retención de cerca del 100% de la actividad enzimática durante más de 30 días a 55ºC (Fig. 1).

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Ejemplo 3

Eficacia in vivo

Se realizaron estudios preclínicos de una formulación similar que contenía una vacuna clínica del toxoide del tétanos (amablemente suministrada por Medeva pic) en colaboración con el National Institute of Biological Standards and Control (un laboratorio aprobado de la Organización Mundial de la Salud). Los resultados de este estudio mostraron que la preparación STASIS estable era completamente equivalente a una vacuna líquida con base de agua en cuanto a su capacidad para inmunizar cobayas para desarrollar una respuesta de anticuerpos séricos protectores (Figura 2). Esto confirmó que la suspensión en PFC constituía una formulación lista para inyectar con la misma biodisponibilidad in vivo que una formulación convencional líquida con base de agua.

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Ejemplo 4

Partículas sometidas a desecación por atomización-congelación

También se fabricaron partículas mediante rociado de gotas líquidas en nitrógeno líquido y después desecación al vacío del polvo congelado. Estas partículas eran menos densas que los polvos desecados por atomización y formaron pastas en PFC a concentraciones superiores al 20% p/v. A concentraciones menores formaron una suspensión monodispersa tras la sonicación. Las formulaciones típicas usadas fueron:

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Ejemplo 5

Partículas hidrófobas molidas

Los derivados hidrófobos de azúcar octaacetato de sacarosa y octaacetato de trehalosa forman fácilmente cristales cuando se inactivan a partir del fundido o se secan rápidamente en la solución de cloroformo o diclorometano. Su uso se ha descrito como matrices de liberación controlada para administración de fármacos (Roser y col "Solid delivery systems for controlled release of molecules incorporated therein and methods of making same" Pub. PCT Nº WO 96/03978 1994).

Se fabricó un polvo de octaacetato de trehalosa mediante fusión en un horno de mufla e inactivación del fundido en una placa de acero inoxidable. Los discos de cristal resultantes se molieron en un mortero y, después, en un homogeneizador de alta velocidad para producir un polvo fino. Éste se suspendió en perfluorohexano, perfluorodecalina y perfluorofenantreno a 1 y 10% p/v. Se encontró que daban suspensiones bien dispersas. Se descubrió que estas suspensiones pasaban fácilmente a través de una aguja de 23 g.

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Ejemplo 6

Reconstitución en entornos acuosos

Dada la naturaleza de las partículas de cristales de azúcar solubles y las propiedades de los PFC, se ha previsto que las sustancias activas en estas suspensiones se liberarían rápidamente en el cuerpo. Con el fin de demostrar una liberación completa de una sustancia activa incluida, las partículas se formularon de modo que contuvieran:

Trehalosa

20% p/v

Lactato cálcico

20% p/v

Lisina

0,5% p/v

Colorante azul mordiente 9

1% p/v

La formulación se desecó por atomización como se ha indicado en lo que antecede y se añadió a perfluorofenantreno y perfluorodecalina para producir 20% p/v de suspensiones azul oscuro opacas. Tras la adición de agua hasta un volumen igual de las suspensiones y con agitación se encontró que prácticamente todo el pigmento azul se liberaba en la fase de agua que formaba una capa de color azul claro flotando en el casi incoloro PFC con una aguda interfase limpia entre ellos.

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Ejemplo 7

Ausencia de reactividad entre las partículas en suspensión

Dado que las microesferas individuales en una suspensión de PFC están físicamente aisladas de las demás partículas, las sustancias potencialmente reactivas pueden aparecer juntas en la misma suspensión en partículas distintas sin que ello produzca ningún daño a la interacción entre ellas. Cuando el cristal de azúcar se disuelve y las moléculas se pueden juntar, se produce la reacción. Con el fin de demostrarlo, se preparó una suspensión que contenía dos tipos de partícula, una (a) con la enzima fosfatasa alcalina y la otra (b) con su sustrato incoloro, fosfato de para nitrofenilo. Las formulaciones fueron:

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En tampón Tris/HCl 5 mM a pH 7,6

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5

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En tampón de glicina 100 mM a pH 10,2 que contiene 1 mM de cada uno de cloruro de Zn^{++} y de Mg^{++}.

Se encontró que una suspensión de los polvos en perfluoridecalina que contenía 10% de p/v del polvo "a" y 10 en p/v del polvo "b" que no desarrollaba ninguna reacción de color sino que permanecía en forma de una suspensión blanca durante tres semanas a 37ºC.

Tras la adición de agua y agitación, los polvos se disolvieron en la fase acuosa superficial. La reacción enzimática tuvo lugar en minutos y se produjo un color amarillo intenso de p- nitrofenol, tanto en la muestra recién preparada como en la que se había conservado a 37ºC durante 3 semanas.

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Ejemplo 8

Liberación de producto en el modelo "espacio tisular"

Con el fin de ilustrar el posible comportamiento de las suspensiones de PFC cuando se inyectan in vivo se preparó un modelo de espacio tisular transparente e hidratado mediante vertido de geles de agarosa al 0,2% en frascos de poliestireno de bijoux. Con una aguja de 25 g se inyectaron 0,1 ml de la suspensión de perfluorodecalina del ejemplo 5 en el gel de agarosa. Esto produjo una esfera aplanada de color blanco de la suspensión. Durante los siguientes 5-10 minutos, el color blanco 25 se aclaró desde el fondo de la esfera hacia arriba, dejando una esfera transparente de PFC detrás. A medida que la enzima y el sustrato eran liberados por la disolución de las partículas de cristal, reaccionaban juntas para producir un color amarillo de p-nitrofenol, que después se difundió a través del gel de agarosa durante la siguiente hora.

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Ejemplo 9

Equivalencia de densidad

Las partículas de cristales de azúcar (es decir, trehalosa) obtenidas mediante cualquiera de los métodos de desecación convencionales muestran densidades típicas de alrededor de 1,5 g/cm^{3}. Los perfluorocarbonos analizados por los inventores normalmente tienen densidades variables de 1,68 a 2,03 g/cm^{3} (Tabla I). Por este motivo, cuando se formulan en una suspensión, las partículas de cristales de azúcar tienden a flotar sobre la capa de PFC, lo que conduce a una preparación en la que la sustancia activa no se distribuye homogéneamente. No obstante, los polvos pueden modificarse con el fin de producir una suspensión estable en PFC en la que tienen una flotabilidad neutra y no sedimentan ni flotan. Esto puede conseguirse mediante la adición de materiales de alta densidad antes de la formación de partículas. Éstas pueden ser solubles o insolubles en agua.

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Materiales insolubles en agua

El ortofosfato de tricalcio tiene una densidad de 3,14 g/cm^{3}, está aprobado como adyuvante para vacunas y es prácticamente insoluble en agua. Los polvos preparados para que contengan alrededor del 50% de fosfato cálcico muestran una mayor densidad alrededor de 2 g/cm^{3} y al 20% los sólidos forman suspensiones estables en perfluorofenantreno. Ejemplos de polvos que a un contenido de 20% en sólidos en PFC forman suspensiones estables incluyen:

1. En perfluorodecalina

6

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2. En perfluorofenantreno

7

Entre otros materiales insolubles en agua que incrementan la densidad que se han usado se incluyen sulfato de bario y dióxido de titanio. Se puede usar cualquier material no tóxico e insoluble con la densidad adecuada.

Materiales solubles en agua

También se pueden usar sales solubles tales como sulfato sódico con una densidad de 2,7 g/cm^{3} como agente de incremento de la densidad. El siguiente polvo formó suspensiones estables en perfluorodecalina:

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También se pueden usar otros materiales solubles en agua no tóxicos y de alta densidad. Se ha descubierto que estas formulaciones producen molestias tras la inyección subcutánea en cobayas, posiblemente a causa de la rápida disolución de concentraciones elevadas de sal iónica.

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Ejemplo 10

Efecto de la equivalencia de densidad en sustancias activas en suspensiones

Ciertas vacunas se formulan absorbidas en geles o partículas insolubles que actúan como adyuvantes. El hidróxido de aluminio y el fosfato de calcio se usan mucho 25 con este fin. Estos adyuvantes insolubles pueden usarse para incrementar la densidad de las partículas que se van a suspender. En este caso, el material de alta densidad no es completamente inerte, pero, de hecho, absorbe la macromolécula activa de la solución. Es necesario demostrar que esta absorción no desnaturaliza la sustancia activa. Para analizar esto se usó la fosfatasa alcalina como vacuna/sustancia activa modelo.

Se preparó la solución siguiente

Fosfato cálcico de grado adyuvante

10% p/v (Superphos Kemi a/s)

Trehalosa

10% p/v

ZnCl_{2}

1 mM

MgCl_{2}

1 mM

Fosfatasa alcalina

20 U/ml

En tampón Tris/HCl 5 mM a pH 7,6

Después, la solución se mezcló bien durante 10 minutos a 37ºC para dejar que la fosfatasa alcalina fuera absorbida por el fosfato cálcico. Este cambio en la absorción por minuto se midió mediante centrifugación del fosfato cálcico, tomando muestra del sobrenadante y midiendo su cinética enzimática usando fosfato de p-nitrofenilo como sustrato y una longitud de onda de 405 nm. La solución se sometió a desecación por atomización para producir un polvo fino. Cualquier deserción de la enzima tras la rehidratación del polvo se midió en el sobrenadante como se ha citado en lo que antecede. El polvo se suspendió a 20% en p/v en perfluorofenantreno y se encontró que producía una suspensión estable.

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El experimento demuestra:

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La densidad de las partículas puede hacerse equivalente a la del vehículo PFC mediante la inclusión del fosfato cálcico adyuvante.

\bullet

Durante el proceso de formulación no tiene lugar ninguna desorción ni pérdida de actividad enzimática significativas.

Claims (4)

1. Una composición farmacéutica que comprende un ingrediente activo transportado por partículas de cristal de azúcar que tienen un diámetro en el intervalo de 0,1 a 100 micrómetros, estando estas partículas suspendidas en un líquido de perfluorocarbono biocompatible, que se caracteriza porque las densidades de las partículas y el líquido biocompatible coinciden de modo que las partículas permanecen en una suspensión estable.

2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque las partículas contienen una sal inorgánica como agente regulador de la densidad.

3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 2, que se caracteriza porque la sal inorgánica es fosfato cálcico.

4. Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque las partículas contienen lactato cálcico.