PL195574B1

PL195574B1 - Cząstki do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych, sposób wytwarzania tych cząstek i zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego

Info

Publication number: PL195574B1
Application number: PL99346768A
Authority: PL
Inventors: Andrew Clark; Mei-Chang Kuo; Cecily Lalor; Barry John Aldous
Original assignee: Nektar Therapeutics
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2007-10-31
Also published as: SK3442001A3; HUP0103837A3; MA25590A1; KR20010075063A; EE200100151A; NO20011251L; LV12658A; IL141562A0; HK1042231A1; LT4897B; BG105430A; EA200100300A1; PL346768A1; HUP0103837A2; UA76085C2; LV12658B; AR022090A1; SA99200718B1; ID28845A; IL141562A

Abstract

1. Czastki do podawania substancji czynnej do pecherzyków plucnych pacjenta bedacego czlowie- kiem, znamienne tym, ze zawieraja substancje czynna i co najmniej okolo 40% wagowych inhibitora wzro- stu higroskopowego wybranego z grupy obejmujacej ß-cyklodekstryne, hydroksypropylo-ß-cyklodekstryne, eter sulfobutylowy ß-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobie, dekstranomer i maltodekstryny, który to inhibitor wzrostu higroskopowego jest wprowadzony do czastek, przy czym czastki wykazuja spadek dawki emito- wanej w symulowanych warunkach pluc nie wiekszy niz okolo 25%. 36. Sposób wytwarzania czastek do podawania substancji czynnej do pecherzyków plucnych pacjen- ta bedacego czlowiekiem, znamienny tym, ze sporzadza sie mieszanine (i) co najmniej okolo 40% wagowych (substancja stala) inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmujacej ß-cyklodekstryne, hydroksypropylo-ß-cyklodekstryne, eter sulfobutylowy ß-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobie, dekstranomer i maltodekstryny, (ii) substancji czyn- nej oraz (iii) rozpuszczalnika; suszy sie rozpryskowo te mieszanine z wytworzeniem jednorodnych czastek inhibitora wzrostu hi- groskopowego i substancji czynnej, przy czym czastki wykazuja spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach pluc nie wiekszy niz okolo 25%. 46. Zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmujacej ß-cyklo- dekstryne, hydroksypropylo-ß-cyklodekstryne, eter sulfobutylowy ß-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobie, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania czastek, które zawieraja substancje czynna, okreslonych w zastrz. 1 do podawania substancji czynnej do pluc pacjenta bedacego czlowiekiem, droga inhalacji aero- zolowanych czastek czynnych. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są cząstki do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych, sposób wytwarzania tych cząstek i zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego.

Podawanie substancji czynnych do płuc uznano za skuteczną drogę podawania przy miejscowym i układowym stosowaniu leków. Dopłucne preparaty substancji czynnych są przeznaczone do podawania pacjentowi i mają one postać dyspersji leku podawanej drogą inhalacji tak, by substancja czynna zawarta w dyspersji mogła dotrzeć do płuc. Stwierdzono, że pewne leki podawane do płuc są łatwo wchłaniane poprzez obszar pęcherzyków płucnych bezpośrednio do krwiobiegu. Jednakże procent wdychanego leku, który rzeczywiście dociera w głąb płuc, jest dość mały. Przy podawaniu do płuc straty leku wynoszą średnio około 30% w urządzeniu i około 35% w części ustnej gardła (górne drogi oddechowe). Z pozostałych 35%, około 20% leku jest tracone w przewodzących drogach oddechowych, a około 15% jest absorbowane w obszarze pęcherzyków płucnych. Jak wskazał Gonda i in. w Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems, tom 6, wyd. 4 (1990) str. 273-313, absorpcja leku w dystalnych drogach oddechowych i pęcherzykach płucnych powinna być szybsza niż w górnych drogach oddechowych, ponieważ bariery dyfuzji są cieńsze i pole powierzchni jest większe wtych regionach. Jednakże, ponieważ tylko mała część wdychanego leku rzeczywiście osiąga powierzchnię pęcherzyków, potrzebne jest nowe podejście do zwiększania ilości leku, który ostatecznie dotrze do układu krążenia.

W jednej z prób rozwiązania tego problemu, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5506203 opisano zastosowanie środków zwiększających permeację dla zwiększenia absorpcji przez warstwę komórek nabłonka w dolnych drogach oddechowych, a w rezultacie zwiększających ilość leku osiągającego układ krążenia. Wdychane związki podaje się w postaci cząstek o średnicy poniżej 10 mm. Stosowane środki zwiększające permeację to surfaktanty, sole kwasów tłuszczowych, sole kwasów żółciowych i ich pochodne i inne. Podobnie, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5451569 opisano zastosowanie surfaktanta płucnego dla polepszenia absorpcji białek i peptydów w płucach.

W międzynarodowej publikacji WO 96/32149 opisano podawanie do płuc leków w postaci aerozolu, które mają postać suchych proszków ulegających dyspergowaniu, dla wyeliminowania potrzeby stosowania środków zwiększających permeację. Takie leki absorbują się łatwo w płucach bez potrzeby stosowania środków zwiększających permeację. Podobne próby zwiększania biodostępności wdychanych leków opisano w międzynarodowej publikacji WO 97/44013. Według tej publikacji aerodynamicznie lekkie cząstki (o gęstości poniżej 0,4 g/cm³ i o dużej średniej średnicy, wynoszącej powyżej 5 mm) stosuje się dla polepszenia dostarczania środka leczniczego lub diagnostycznego do obszaru pęcherzyków płucnych płuc. Dla dalszego polepszenia biodostępności leku w międzynarodowej publikacji WO 98/31346 ujawniono wprowadzanie surfaktanta do aerodynamicznie lekkich cząstek dla ułatwienia absorpcji środka i zwiększania jego biodostępności przy dostarczaniu do płuc.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3155573 ujawniono proszek do osadzania w głębi płuc po inhalacji, zawierający lek i nośnik w postaci dekstranu. Proszek ten zawiera, co najmniej 80% cząstek o wielkości 2-6 mm.

W WO 96/19197 opisano aerozolowy preparat farmaceutyczny zawierający propelent HFA, farmaceutycznie czynny polipeptyd, i surfaktant, którym jest kwas tłuszczowy C8-C16 lub jego sól, sól kwasu żółciowego, fosfolipid lub alkilosacharyd.

Opis patentowy EP 611567 dotyczy proszku do inhalacji o ultradrobnych cząstkach zawierającego lek i hydroksypropylocelulozę lub hydroksypropylometylocelulozę. Proszek ten zawiera co najmniej 80% cząstek o wielkości 0,5-10 mm.

Poza problemem słabej absorpcji podawanych do płuc substancji czynnych przez komórki nabłonka w dolnych drogach oddechowych, innym czynnikiem powodującym, że tylko niewielka ilość wdychanego leku wnika w głąb płuc jest wzrost higroskopowy. Dzięki swej rozpuszczalności w wodzie cząstki tworzące aerozole ulegają zwiększonemu osadzaniu się w górnych drogach oddechowych w wyniku wzrostu higroskopowego (Hickey, i in. Journal of Pharmaceutical Sciences, tom 79, nr 11, str. 1009-1014). Dla zbadania szybkości wzrostu proszków w wilgotnych środowiskach wytworzono proszki fluoresceiny disodowej powlekane kwasem tłuszczowym techniką adsorpcji z koacerwacją. Powlekane proszki wykazywały MMAD około 4-7 mm i zmniejszoną szybkość wzrostu w porównaniu z niepowlekanymi proszkami.

PL 195 574 B1

Pomimo tych wielu prób rozwiązania problemu udział procentowy leku ogólnie osiągającego powierzchnię pęcherzyków płucnych po inhalacji jest wciąż dość niski. Tak więc, konieczne są nowe i zwiększone wysiłki dla umożliwienia zwiększenia ilości wdychanego leku osadzanego w głębi płuc, co zwiększyłoby też biodostępność wdychanych substancji czynnych.

Nie tylko wielkość i gęstość cząstek są parametrami ważnymi dla zwiększenia biodostępności leków podawanych do obszaru pęcherzyków płucnych płuc, lecz także ich zdolność do absorbowania wody w czasie wędrówki przez płuco do pęcherzyków płucnych. Stwierdzono, że samo powlekanie cząstki nie wystarcza do zminimalizowania absorpcji wody w płucu, gdyż raczej to cała cząstka musi mieć właściwości hamowania wzrostu higroskopowego w celu zachowania odpowiedniego rozkładu wielkości cząstek w aerozolu w czasie wędrówki przez płuco, dla ułatwienia jego dotarcia do powierzchni pęcherzyków, bez wcześniejszego osadzania się w górnej części płuc.

Wynalazek dotyczy cząstek do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, charakteryzujących się tym, że zawierają substancję czynną i co najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, który to inhibitor wzrostu higroskopowego jest wprowadzony do cząstek, przy czym cząstki wykazują spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach płuc nie większy niż około 25%.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę i eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny.

Korzystnie cząstki jako inhibitor wzrostu higroskopowego zawierają hydroksyetyloskrobię.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego w ilości wystarczającej do wykazywania przez cząstki szybkości poboru wilgoci nie większego niż około 0,50% w funkcji wilgotności względnej.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego w ilości wystarczającej do wykazywania przez cząstki całkowitego stopnia poboru wody nie większego niż około 30% wagowych przy wilgotności względnej 80%.

Korzystnie cząstki mają dawkę emitowaną w warunkach otoczenia, co najmniej 60%.

Korzystnie cząstki zawierają około 40-99% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.

W szczególności cząstki zawierają około 40-60% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.

Korzystnie cząstki przy podawaniu do płuc są osadzane w głębi płuc w stopniu większym niż 20% dawki nominalnej.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego, który skutecznie zwiększa biodostępność substancji czynnej przy podawaniu do płuc, o co najmniej 5% w porównaniu z biodostępnością obserwowaną w przypadku substancji czynnej zawartej w takich samych cząstkach niezawierających inhibitora wzrostu higroskopowego i dostarczanych do płuc.

Korzystnie cząstki jako substancję czynną zawierają białko lub polipeptyd.

W szczególności cząstki jako substancję czynną zawierają insulinę lub kalcytoninę.

Korzystnie cząstki zostały wysuszone rozpryskowo.

Korzystnie opisane powyżej i poniżej cząstki według wynalazku występują w postaci aerozolu, do stosowania w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem.

Korzystnie opisane powyżej i poniżej cząstki według wynalazku stosuje się w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem z użyciem inhalatora suchego proszku.

Wynalazek dotyczy również cząstek do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, charakteryzujących się tym, że zawierają substancję czynną ico najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, wprowadzonego do cząstek, przy czym te cząstki mają wskaźnik sorpcji poniżej około 6,5.

PL 195 574 B1

Korzystnie cząstki mają dawkę emitowaną w warunkach otoczenia co najmniej 60%.

Korzystnie cząstki zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego, który skutecznie zwiększa biodostępność substancji czynnej przy podawaniu do płuc, o co najmniej 5% w porównaniu z biodostępnością obserwowaną w przypadku substancji czynnej zawartej w takich samych cząstkach nie zawierających inhibitora wzrostu higroskopowego i dostarczanych do płuc.

Korzystnie cząstki jako substancję czynną zawierają białko lub polipeptyd.

Korzystnie cząstki zostały wysuszone rozpryskowo.

Wynalazek dotyczy także cząstek do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, charakteryzujących się tym, że zawierają substancję czynną i co najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, wprowadzonego do cząstek, które to cząstki zachowują rozkład wielkości cząstek aerozolu poniżej 3 mm MMAD przy podawaniu do pęcherzyków płucnych.

Wynalazek dotyczy ponadto sposobu wytwarzania cząstek do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, polegającego na tym, że sporządza się mieszaninę (i) co najmniej około 40% wagowych (substancja stała) inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, (ii) substancji czynnej oraz (iii) rozpuszczalnika;

suszy się rozpryskowo tę mieszaninę z wytworzeniem jednorodnych cząstek inhibitora wzrostu higroskopowego i substancji czynnej, przy czym cząstki wykazują spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach płuc nie większy niż około 25%.

Korzystnie stosuje się inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny.

Korzystnie stosuje się inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę i eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny.

Korzystnie jako inhibitor wzrostu higroskopowego stosuje się hydroksyetyloskrobię.

Korzystnie jako rozpuszczalnik stosuje się wodę.

Korzystnie jednorodne cząstki zawierają około 40-99% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego, a zwłaszcza około 40-60% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.

Korzystnie jako substancję czynną stosuje się białko lub polipeptyd, a zwłaszcza insulinę lub kalcytoninę.

Wynalazek dotyczy również zastosowania inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek, które zawierają substancję czynną, określonych powyżej do podawania substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem, drogą inhalacji aerozolowanych cząstek czynnych.

Korzystnie substancję czynną podaje się z użyciem inhalatora suchego proszku.

Wynalazek dotyczy także zastosowania inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek do podawania substancji czynnej do płuc i osadzania w głębi płuc, drogą wprowadzenia co najmniej około 40% wagowych tego inhibitora wzrostu higroskopowego do przeznaczonych do inhalacji cząstek suchych proszków zawierających substancję czynną, tak że po przeprowadzeniu cząstek w stan aerozolu i inhalacji co najmniej 20% dawki nominalnej osadza się w głębi płuc.

Cząstki według wynalazku, przeznaczone do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta, wytwarza się przez sporządzenie mieszaniny inhibitora wzrostu higroskopowego, substancji czynnej i rozpuszczalnika. Mieszaninę następnie suszy się rozpryskowo z wytworzeniem jednorodnych cząstek zawierających inhibitor wzrostu higroskopowego i substancję czynną. Rozkład wielkości powstałych cząstek pozostaje mniejszy niż 3 mm MMAD przy podawaniu przez inhalację

PL 195 574 B1 wgłąb płuc. W przypadku powstałych cząstek spadek emitowanej dawki jest nie większy niż 25% w symulowanych warunkach płuc. Wskaźnik sorpcji wilgoci dla wysuszonych rozpryskowo cząstek wynosi poniżej około 6,5.

Cząstki według wynalazku tworzą środek w postaci proszku do podawania do płuc. Cząstki te zawierają substancję czynną i inhibitor wzrostu higroskopowego, przy czym rozkład wielkości cząstek jest mniejszy niż 3 mm MMAD przy podawaniu do pęcherzyków płucnych. Zaskakujące jest to, że takie cząstki zapewniają zwiększoną biodostępność substancji czynnej w porównaniu z cząstkami substancji czynnej bez obecności inhibitora wzrostu higroskopowego lub zawierającymi inhibitor wzrostu higroskopowego tylko zaadsorbowany na ich powierzchni. Uważa się, że dzięki rozproszeniu inhibitora wzrostu higroskopowego w cząstce, zamiast tworzenia zeń tylko powłoki na powierzchni, w miarę ulegania powierzchni cząstek erozji lub rozpuszczaniu podczas przejścia przez drogi oddechowe odsłaniają się nowe wewnętrzne warstwy inhibitora wzrostu higroskopowego, dostarczając cząstkom nową warstwę mającą zdolność hamowania wzrostu higroskopowego.

Stosowane tu poniższe określenia mają wskazane znaczenia.

Opisana tu „substancja czynna oznacza środek, lek, związek, kompozycję substancji lub mieszaninę zapewniające pewne działanie farmakologiczne, często korzystne, które można wykazać in vivo lub in vitro. Mogą to być środki spożywcze, składniki uzupełniające do środków spożywczych, składniki pokarmowe, leki, szczepionki, witaminy i inne korzystne środki. Stosowane tu określenia dotyczą ponadto dowolnych fizjologicznie lub farmakologicznie czynnych substancji wywołujących u pacjenta działanie miejscowe lub układowe.

Określenie „suchy proszek odnosi się do kompozycji proszkowej, która zawiera dobrze zdyspergowane stałe cząstki, które są sypkie i zdolne do (i) łatwego ulegania zdyspergowaniu w urządzeniu do inhalacji i (ii) nadają się do wdychania przez pacjenta, tak że część cząstek dociera do płuc, co pozwala na penetrację pęcherzyków płucnych. Taki proszek jest uważany za „wdychalny lub odpowiedni do podawania do płuc. Suchy proszek zazwyczaj zawiera poniżej około 10% wilgoci, korzystnie poniżej 5% wilgoci, a korzystniej zawiera poniżej około 3% wilgoci.

„Inhibitor wzrostu higroskopowego (HGI-od ang. „hygroscopic growth inhibitor) oznacza dowolną substancję, która po wprowadzeniu do cząstek według wynalazku w odpowiednim stężeniu zmniejsza szybkość i/lub stopień poboru wody. Substancje odpowiednie do stosowania jako inhibitory wzrostu higroskopowego po ich wprowadzeniu do cząstek według wynalazku w odpowiednim stężeniu skutecznie hamują wzrost cząstek na skutek higroskopijności w warunkach zwykle występujących w płucu o co najmniej 5%, korzystnie o co najmniej 10%, a korzystniej o co najmniej 15%, w porównaniu z cząstkami zawierającymi takie same względne ilości składników cząstki, lecz bez HGI.

Wzrost higroskopowy cząstek ogólnie opisano w kategoriach stosunku wzrostu higroskopowego, to jest stosunku MMAD cząstek w warunkach zwykle występujących w płucu do MMAD suchych cząstek przed inhalacją. Jako przykład, cząstka mająca stosunek wzrostu higroskopowego 1 nie zmienia wielkości po inhalacji i wystawieniu na warunki środowiska płuc. Wzrost higroskopowy cząstek określa się doświadczalnie traktując proszki w komorze środowiskowej symulującej warunki płuc, to jest 32-37°C i wilgotności względnej 95-99,5%. Dokładniej, pewną dawkę cząstek przeprowadza się w postać aerozolu w komorze wzrostowej, jak opisano powyżej. Aerozol następnie kieruje się do kaskadowego młyna udarowego dla określenia masowej mediany średnicy aerodynamicznej cząstek.

Alternatywnie można obliczyć MMAD konkretnej kompozycji proszkowej w symulowanych warunkach płuc dla określenia stosunku wzrostu równowagowego. MMAD cząstek proszku przeprowadzonych w stan aerozolu w płucu określa się obliczając stężenie substancji stałych (stosunek proszku do wody), przy którym roztwór wodny proszku staje się izotoniczny, to jest stężenie, przy którym kropla cieczy osiąga równowagę w płucu, co pozwala z kolei na obliczenie MMAD tej izotonicznej kropli.

MMAD izotonicznej kropli dzieli się następnie przez doświadczalnie określoną MMAD proszku w warunkach otoczenia i otrzymuje się stosunek wzrostu higroskopowego.

Cząstki zawierające HGI i mające MMAD poniżej 3 mm w wyżej opisanych symulowanych warunkach płuc są objęte zakresem wynalazku.

„Symulowane warunki płuc to 32-37°C i wilgotność względna 95-99,5%.

„Wskaźnik sorpcji, czyli „SI (od ang. „sorption index) jest sumą przyrostu masy suchego proszku składającego się z cząstek według wynalazku w procentach wagowych określonego przy wilgotności względnej 10%, 20%, 30% i 40% (25°C), podzieloną przez 4. Wskaźnik sorpcji określa się stosując grawimetryczny analizator sorpcji, taki jak DVS-1000, produkcji Moisture Measurements Sys6

PL 195 574 B1 tem (Londyn, Wielka Brytania) lub urządzenie do pomiaru równowagi wilgoci, produkcji VTI Corporation (Hialeah, FL).

„Cząstki substancji czynnej oznaczają wyżej zdefiniowaną substancję czynną w postaci cząstek odpowiednich do podawania do płuc. Cząstki tworzą suchy proszek. Należy rozumieć, że do mającego postać aerozolu preparatu substancji czynnej można wprowadzić więcej niż jedną substancję czynną i że określenie „środek w żadnym przypadku nie wyklucza stosowania dwóch lub większej liczby takich środków.

Cząstki zawierające „wprowadzony inhibitor wzrostu higroskopowego to cząstki z HGI rozprowadzonym w całej cząstce, a nie tylko obecnym jako powłoka na powierzchni.

Przez „biodostępność płucną w płucach rozumie się ilość substancji czynnej, która po osadzeniu się w płucach zostaje wchłonięta i staje się dostępna w układzie krążenia ssaka, w stosunku do ilości, która jest absorbowana do krwi z miejsca iniekcji podskórnej (% absorpcji/% osadzenia). Reprezentatywne modelowe układy do określania biodostępności w płucach obejmują szczura, psa i naczelnych innych niż ludzie. Względną biodostępność w płucach można oznaczać przy bezpośrednim podawaniu do tchawicy lub przy inhalacji.

„Dawka emitowana lub „ED daje wskazanie rozkładu suchego proszku w odpowiednim urządzeniu do inhalacji po jego uruchomieniu, czyli po rozproszeniu. ED jest zdefiniowana jako stosunek dawki emitowanej do dawki nominalnej (to jest masy proszku w dawce jednostkowej umieszczonej w odpowiednim urządzeniu do inhalacji przed jego uruchomieniem). ED jest parametrem wyznaczanym doświadczalnie i jest zazwyczaj określana z użyciem układu pomiarowego in vitro naśladującego podawanie leku pacjentowi. Dla określenia wartość ED dawkę nominalną suchego proszku umieszcza się w odpowiednim inhalatorze suchego proszku, który po uruchomieniu dysperguje proszek. Powstałą chmurę aerozolu wyciąga się następnie próżniowo z urządzenia i przechwytuje na zważonym filtrze połączonym z ustnikiem urządzenia. Ilość proszku osiągająca filtr stanowi dawkę emitowaną. Przykładowo, gdy w przypadku postaci dawkowanej suchego proszku o masie 5 mg umieszczonej w inhalatorze po zdyspergowaniu proszku odzyska się 4 mg proszku na zważonym filtrze, jak to opisano powyżej, dawka emitowana dla tej kompozycji suchego proszku wynosi: 4 mg (dawka emitowana)/5 mg (nominalna dawka) x 100 = 80%.

W przypadku niejednorodnych proszków wartości ED stanowią raczej wskaźnik rozkładu leku w urządzeniu do inhalacji po jego uruchomieniu, a nie suchego proszku, i dotyczą masy leku, a nie łącznej masy proszku.

„Spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach płuc oznacza wartość ED w warunkach otoczenia (%) minus wartość ED w temperaturze 32-37°C i wilgotności względnej 95-99,5%.

„Dyspergowalny proszek jest proszkiem o wartości ED, co najmniej około 30%, korzystniej 4050%, a jeszcze korzystniej co najmniej około 50-60%.

„Masowa mediana średnicy lub „MMD jest miarą średniej wielkości cząstek, ponieważ proszki składające się z cząstek według wynalazku są ogólnie polidyspersyjne (to jest składają się z frakcji cząstek o różnej wielkości). Podawane tu wartości MMD oznacza się metodą sedymentacji w wirówce, chociaż można stosować dowolne z powszechnie stosowanych metod pomiaru średniej wielkości cząstek (takie jak mikroskopia elektronowa, rozproszenie światła, dyfrakcja laserowa).

„Masowa mediana średnicy aerodynamicznej lub „MMAD jest miarą aerodynamicznej wielkości zdyspergowanych cząstek. Średnicę aerodynamiczną stosuje się do opisania aerozolowanego proszku w kategoriach jego zachowania się przy osiadaniu i oznacza ona średnicę kuli o jednostkowej gęstości mającą taką samą szybkość osiadania w powietrzu, co cząstka. Średnica aerodynamiczna ujmuje kształt cząstki, gęstość i fizyczną wielkość cząstki. Stosowane tu określenie MMAD odnosi się do punktu środkowego lub mediany aerodynamicznego rozkładu wielkości cząstek aerozolowanego proszku określonej przez zderzenia kaskadowe, jeśli nie podano inaczej.

„Farmaceutycznie dopuszczalna zaróbka lub farmaceutycznie dopuszczalny nośnik odnosi się do zaróbki lub nośnika, które można wprowadzić do cząstek według wynalazku, a potem wraz z cząstkami do płuc bez znaczących szkodliwych skutków toksykologicznych dla pacjenta, a szczególnie dla płuc pacjenta.

„Ilość farmakologicznie skuteczna lub „fizjologicznie skuteczna ilość środka bioaktywnego jest ilością substancji czynnej, obecną w opisanej tu złożonej z cząstek suchej kompozycji proszkowej i potrzebną do uzyskania żądanego poziomu środka bioaktywnego w krwioobiegu leczonego pacjenta, z uzyskaniem przewidywanej reakcji fizjologicznej, gdy taką kompozycję podaje się do płuc. Dokładna ilość będzie zależała od wielu czynników, np. środka bioaktywnego, czynności właściwej kompozycji,

PL 195 574 B1 stosowanego urządzenia dostarczającego lek, fizycznych cech proszku, jego zamierzonego zastosowania i czynników branych pod uwagę w przypadku każdego pacjenta, a fachowiec określi ją z łatwością w oparciu o informacje podane w tym opisie.

Cząstki według wynalazku mają być odporne na wzrost higroskopowy, który normalnie zachodzi przy podawaniu do płuc suchych preparatów proszkowych, aby w ten sposób zapewnić dotarcie większej ilości wdychanych cząstek w głąb płuc. Tę cechę cząstek, to jest odporność na wzrost higroskopowy, uzyskuje się dzięki wprowadzeniu inhibitora wzrostu higroskopowego, to jest środka, którego obecność w cząstkach skutecznie zmniejsza szybkość i/lub stopień poboru wody przez cząstki, szczególnie po wystawieniu na warunki środowiska płuc.

Do substancji czynnych przeznaczonych do wprowadzania do opisanych tu złożonych z cząstek kompozycji należą antybiotyki, środki przeciwwirusowe, środki przeciwpadaczkowe, środki przeciwbólowe, środki przeciwzapalne i środki rozszerzające oskrzela. Substancje czynne mogą być związkami nieorganicznymi lub organicznymi, w tym, lecz nie wyłącznie, lekami, które działają na nerwy obwodowe, receptory adrenergiczne, receptory cholinergiczne, mięśnie szkieletu, układ sercowo-naczyniowy, mięśnie gładkie, układ krwionośny, miejsca synaptyczne, węzły neuroefektorów, układy wewnątrzwydzielnicze i hormonalne, układ immunologiczny, układ rozrodczy, kościec, układy autakoidalne, układy pokarmowy i wydalniczy, układ histaminowy ośrodkowego układu nerwowego. Odpowiednie środki można wybrać np. spośród polisacharydów, steroidów, środków nasennych i uspokajających, aktywatorów psychicznych, trankwilizerów, środków przeciwdrgawkowych, środków zwiotczających mięśnie, środków przeciw parkinsonizmowi, środków przeciwbólowych, środków przeciwzapalnych, środków kurczących mięśnie, środków przeciwbakteryjnych, środków przeciwmalarycznych, środków hormonalnych, w tym antykoncepcyjnych, sympatykomimetyków, polipeptydów oraz białek zdolnych do wywołania skutków fizjologicznych, środków moczopędnych, środków regulujących lipidy, środków antyandrogennych, środków przeciw pasożytom, środków przeciw nowotworom, środków hipoglikemicznych, środków odżywczych i dodatków, dodatków wzrostowych, tłuszczów, środków przeciw zapaleniu jelit, elektrolitów, szczepionek i środków diagnostycznych.

Przykłady substancji czynnych odpowiednich do stosowania zgodnie z wynalazkiem obejmują między innymi kalcytoninę, erytropoetynę (EPO), czynnik VIII, czynnik IX, ceredazę, cerezym, cyklosporynę, czynnik stymulujący kolonie granulocytów (GCSF), inhibitor proteazy a-1, elkatoninę, czynnik stymulujący kolonię makrofagów granulocytów (GMCSF), hormon wzrostu, ludzki hormon wzrostu (HGH), hormon uwalniający hormon wzrostu (GHRH), heparynę, heparynę o niskiej masie cząsteczkowej (LMWH), interferon a, interferon b, interferon g, interleukinę-2, hormon uwalniający hormon luteinizujący (LHRH), insulinę, somatostatynę, analogi somatostatyny obejmujące oktreotyd, analog wasopresyny, hormon folikulotropowy (FSH), insulinopodobny czynnik wzrostowy, insulinotropinę, antagonistę receptora interleukiny-1, interleukinę-3, interleukinę-4, interleukinę-6, czynnik stymulujący kolonię makrofagów (M-CSF), czynnik wzrostowy nerwu, hormon przytarczyc (PTH), tymozynę a-1, inhibitor IIb/IIIa, antytrypsynę a-1, VLA-4, przeciwciało syncytialnego wirusa oddechowego, gen regulatora transbłonowego mukowiscydozy (CFTR), dezoksyrybonukleazę (Dnazę), białko bakteriobójcze zwiększające przepuszczalność (BPI), przeciwciało anty-CMV, receptor interleukiny-1, kwas 13-cis-retynowy, izetionian pentamidyny, siarczan albuterolu, siarczan metaproterenolu, dipropionian beklometazonu, acetamid triamcynolonu, acetonid budesonidu, flutykazon, bromek ipratropiowy, flunizolid, kromolin sodu, winian ergotaminy i analogi, agoniści i antagoniści powyższych substancji. Środki czynne mogą ponadto obejmować kwasy nukleinowe, obecne jako nagie cząsteczki kwasów nukleinowych, wektory wirusowe, związane cząstki wirusowe, plazmid DNA lub RNA albo inne konstrukcje kwasów nukleinowych typu odpowiedniego do transfekcji lub transformacji komórek, szczególnie komórek obszaru pęcherzyków płucnych płuc. Substancje czynne mogą mieć różną postać, rozpuszczalną lub nierozpuszczalną w wodzie, stanowić cząsteczki naładowane lub nienaładowane, składniki kompleksów cząsteczkowych lub farmakologicznie dopuszczalne sole. Substancje czynne mogą być naturalnie występującymi cząsteczkami lub mogą być wytwarzane rekombinacyjnie, albo mogą być analogami naturalnie występujących lub rekombinacyjnie wytwarzanych białek z jednym lub wieloma aminokwasami dodanymi lub wyciętymi. Ponadto substancja czynna może obejmować żywe osłabione lub zabite wirusy odpowiednie do stosowania jako szczepionki.

Ilość substancji czynnej w aerozolowanych cząstkach będzie ilością konieczną do dostarczenia terapeutycznie skutecznej ilości substancji czynnej na dawkę jednostkową dla uzyskania żądanego wyniku. W praktyce będzie się ona zmieniać w szerokim zakresie w zależności od konkretnego środka, jego bioaktywności, ostrości leczonego stanu, populacji pacjentów, trybu dawkowania i żądanego

PL 195 574 B1 efektu terapeutycznego. Cząstki będą zwykle zawierały od 1% wag. do około 99% wag. substancji czynnej, zazwyczaj około 2-95% wag. substancji czynnej, a jeszcze częściej około 5-85% wag. substancji czynnej. Cząstki te są szczególnie przydatne w przypadku substancji czynnych, które muszą być dostarczane w dawkach 0,001-100 mg/dzień, a korzystnie 0,01-50 mg/dzień.

Istotną cechą cząstek jest to, że zawierają one inhibitor wzrostu higroskopowego. Inhibitor wzrostu higroskopowego (HGI) skutecznie zmniejsza szybkość i/lub stopień, w jakim wilgoć jest absorbowana przez cząstki po inhalacji, dzięki czemu cząstki zachowują MMAD mniejszą niż 3 mm po dostarczeniu do pęcherzyków płucnych.

Substancję odpowiednią do stosowania jako HGI najpierw identyfikuje się przez wstępną selekcję dla określenia jej profilu wchłaniania wilgoci po suszeniu rozpryskowym; substancje o niskiej absorpcji, takie jak substancje z fig. 1, są korzystne w zastosowaniach według wynalazku. Te substancje HGI następnie testuje się pod względem przydatności przez wytwarzanie cząstek zawierających odpowiednią ilość HGI (zwykle większą niż około 5-10% wagowych kompozycji). W pewnych przypadkach HGI może nie tylko stanowić część masy proszku, lecz także tworzyć dodatkową powłokę na powierzchni cząstek. Następnie ustala się izotermy wilgoci dla cząstek substancji czynnej zawierających HGI i dla cząstek kontrolnych zawierających takie same względne ilości składników przy braku HGI, dla określenia czy obecność HGI skutecznie zmniejsza stopień lub szybkość absorpcji wody przez proszek. Zazwyczaj testuje się wysokie i niskie stężenie HGI, dla określenia użytecznych zakresów ich wprowadzania do proszków z cząstek według wynalazku.

Do substancji, które są przydatne jako inhibitory wzrostu higroskopowego należą, ale nie wyłącznie: fosfolipidy o podwójnym łańcuchu, cyklodekstryny i ich pochodne, hydroksyetyloskrobię (HES), dekstran, dekstranomer, maltodekstryny, skrobie, hydroksypropylometylocelulozę (HPMC), eter etylowo-hydroksyetylowy celulozy, oraz inne pochodne celulozy, takie jak opisane w „Cellulosics: Chemical, Biochemical and Material Aspects (Ellis Horwood Series in Polymer Science and Technology) J.F., B.Sc. Kennedy, G.O., B.Sc. Phillips, P.A. Williams (wydawca) i w „Comprehensive Cellulose Chemistry D. Klemm (wydawca), Bertram Philipp, T. Heinze (1998). W pewnych przypadkach substancja czynna może także działać jako inhibitor wzrostu higroskopowego. Do substancji czynnych, które działają jako HGI, należą insulina, kalcytonina łososia i PTH.

Do fosfolipidów o podwójnym łańcuchu do stosowania zgodnie z wynalazkiem należą fosfatydylocholiny, takie jak 1,2-dimirystoilo-sn-glicero-3-fosfocholina (DMPC), 1,2-dipalmitoilo-sn-glicero-3-fosfocholina (DPPC), 1,2-distearoilo-sn-glicero-3-fosfocholina (DSPC), 1,2-dioleoilo-sn-glicero-3-fosfocholina (DOPC), 1-palmitoilo-2-oleoilo-sn-glicero-3-fosfocholina (POPC) itp. Także odpowiednie do stosowania jako inhibitory wzrostu higroskopowego są fosfatydyloetanoloaminy, takie jak 1,2-dimirystoilo-sn-glicero-3-fosfoetanoloamina (DMPE), 1,2-dipalmitoilo-sn-glicero-3-fosfoetanoloamina (DPPE), 1,2-distearoilo-sn-glicero-3-fosfoetanoloamina (DSPE), 1,2-di-oleoilo-sn-glicero-3-fosfoetanolo-amina (DOPE) i podobnie derywatyzowane fosfatydylogliceryny i kwasy fosfatydowe.

Cyklodekstryny to następna grupa związków, które są przydatne jako inhibitory wzrostu higroskopowego. Cyklodekstryny, cykliczne oligosacharydy o kształcie ściętego stożka i mające hydrofobową wnękę w centrum, składają się z ponad 6 reszt D-glukozy. Cyklodekstryny do stosowania zgodnie z wynalazkiem to odpowiednio a-cyklodekstryny (6 reszt glukozy), b-cyklodekstryny (7 reszt glukozy) i g-cyklodekstryny (8 reszt glukozy) zgodnie z liczbą reszt glukozy, jak też ich pochodne, takie jak 2-hydroksypropylo-b-cyklodekstryna (2-HPbC) i eter sulfonylobutylowy b-cyklodekstryny. 2-HPbC jest szczególnie korzystną zaróbką, co ilustruje jej profil sorpcji wilgoci na fig. 1. Przy docelowej wilgotności względnej 80%, 2-HPbC wykazała zmianę masy tylko około 16% wskutek poboru wody, w ciągu około 8 godzin. Cyklodekstryna wykazuje podobny profil. Korzystne właściwości sorpcji wilgoci przykładowego preparatu zawierającego eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny (2-SBEbC) pokazano na fig. 4. Tak więc te substancje (i) są dość odporne na pobór wody i (ii) wykazują małą szybkość poboru wody, dzięki czemu są one odpowiednimi substancjami do wprowadzania do proszków z cząstek według wynalazku.

Jako inhibitory wzrostu higroskopowego są również przydatne dekstrany będące polisacharydami zawierającymi monomery glukozy. Dekstrany do stosowania zgodnie z wynalazkiem mają masę cząsteczkową w zakresie około 10000-100000. Korzystne są dekstran 10, dekstran 40, dekstran 70 i dekstran 75. Można także stosować pochodne dekstranu, takie jak dekstranomer (etery 2,3-dihydroksypropylowo-2-hydroksy-1,3-propanediylowe dekstranu), maltodekstran i dekstranosiarczan sodu. Odporność dekstranów na pobór wilgoci zilustrowano w doświadczeniu równoważenia sorpcji wilgoci, w którym wykazano, że przy wilgotności względnej 70% wysuszony rozpryskowo dekstran absorbuje

PL 195 574 B1 tylko 19% wody, podczas gdy przy wilgotności względnej 80% ekstran wykazał sorpcję wody 24% wag., co zilustrowano w przykładzie 3 i pokazano na fig. 1.

Derywatyzowane celulozy, takie jak hydroksypropylometyloceluloza (HPMC), eter etylowohydroksyetylowy celulozy i hydroksypropyloceluloza, o masie cząsteczkowej 10000-400000, są także przydatne jako inhibitory wzrostu higroskopowego.

Derywatyzowane skrobie można także stosować jako inhibitory wzrostu higroskopowego. Szczególnie korzystnym inhibitorem wzrostu higroskopowego jest hydroksyetyloskrobia (HES) o masie cząsteczkowej około 70000-400000 (patrz np. fig. 2). Przegląd HES można znaleźć w Intensive Care Med (1999) 25:258-268.

Odpowiednia do stosowania jako inhibitory wzrostu higroskopowego są maltodekstryna, hydrolizowana skrobia i jej dostępne w handlu pochodne. Korzystna jest maltodekstryna 40 o średniej masie cząsteczkowej około 3600.

HGI przydatny w cząstkach i sposobie według wynalazku zapewnia skuteczną minimalizację wzrostu higroskopowego, a przy tym (1) brak toksyczności w użytych stężeniach i (2) dobre właściwości proszku, czyli brak lepkiej lub woskowej konsystencji w stanie stałym. Toksyczność danej substancji można testować znanymi metodami, takimi jak test MTT, np. opisany w Int. J. Pharm. 65 (1990), str. 249-259.

Inhibitor wzrostu higroskopowego jest obecny w cząstkach w ilości wystarczającej do zminimalizowania higroskopowego wzrostu cząstek lub zapobiegania higroskopowemu wzrostowi cząstek, dzięki czemu cząstki zachowują wielkość poniżej 3 mm po aerozolowym dostarczeniu do pęcherzyków płucnych. Optymalny stosunek substancji czynnej do HGI można zapewnić dla danego HGI przez testowanie różnych proporcji w modelu in vitro, takim jak tu opisany. Przykładowo substancję czynną zazwyczaj, łączy się z HGI, takim jak hydroksyetyloskrobia, w następujących proporcjach wagowych: 10/90, 25/75, 50/50, 75/25 i 90/10, dla określenia, jakie proporcje dają znaczące zmniejszenie stopnia lub szybkości poboru wody w proszkach. Na podstawie tych danych można określić optymalne stężenie HGI. Różne HGI, w połączeniu z różnymi substancjami czynnymi i ewentualnie dodatkowymi zaróbkami, będą mieć różne optymalne stężenia, tak że każdy HGI musi być testowany odrębnie.

Ogólnie cząstki zawierają, co najmniej około 5-20% wagowych HGI, korzystnie co najmniej około 20 do 40% HGI, a jeszcze korzystniej co najmniej około 40-60% wagowych HGI lub więcej. Ilość HGI konieczna do zmniejszenia właściwości absorpcji wilgoci proszku będzie mniejsza w sytuacjach, gdy substancją czynną jest białko lub polipeptyd, ponieważ białka i polipeptydy także hamują wzrost higroskopowy. W przypadkach, gdy substancją czynną nie jest białko lub polipeptyd, cząstki korzystnie zawierają co najmniej około 40% HGI, przy ilości HGI w cząstkach w zakresie od około 40% do 99% wagowych. Obecność HGI w cząstkach maksymalizuje osadzanie aerozolowanych cząstek w dolnych drogach oddechowych, w szczególności na powierzchni pęcherzyków, w przeciwieństwie do ust, gardła i górnych dróg oddechowych, tym samym zwiększając biodostępność substancji czynnej dostarczanej do płuc.

Poza inhibitorem wzrostu higroskopowego, substancje czynne w cząstkach według wynalazku mogą ewentualnie być łączone z farmaceutycznymi nośnikami lub zaróbkami, które są odpowiednie do podawania do układu oddechowego i do płuc. Takie nośniki mogą służyć po prostu jako środki wypełniające, gdy jest pożądane zmniejszenie stężenia substancji czynnej w proszku, który podaje się pacjentowi. Jednakże nośniki mogą także służyć do dalszego polepszania zdolności dyspersji proszku, w urządzeniu dyspergującym proszek, zapewniając wydajniejsze i powtarzalne podawanie substancji czynnej i polepszając charakterystyki manipulacji substancją czynną (np. sypkość i konsystencję) dla ułatwienia wytwarzania i napełniania proszkiem. W szczególności zaróbki mogą często polepszać fizyczną i chemiczną trwałość cząstek, dla dalszego zminimalizowania resztkowej zawartości wilgoci i hamowania poboru wilgoci oraz polepszania wielkości cząstek, stopnia agregacji, właściwości powierzchniowych (czyli pofałdowania), łatwości inhalacji i ukierunkowywania powstałych cząstek wgłąb płuc.

Zaróbki te, jeśli są obecne, są zazwyczaj obecne w kompozycji w ilościach około 1-50% wagowych i należą do nich, ale nie wyłącznie, białka, peptydy, aminokwasy i węglowodany (np. cukry, wtym monosacharydy, di-, tri-, tetra- i oligosacharydy; cukry derywatyzowane, takie jak alditole, kwasy aldonowe, cukry estryfikowane itp./ oraz polisacharydy lub polimery cukrowe), które mogą być obecne pojedynczo lub w połączeniu. Przykładowe białkowe zaróbki obejmują albuminę surowicy, taką jak albuminę surowicy ludzkiej (HSA), rekombinowaną albuminę ludzką (rHA), żelatynę, kazeinę itp. Reprezentatywne aminokwasowe/polipeptydowe składniki, które mogą także działać buforująco, obejmu10

PL 195 574 B1 ją alaninę, glicynę, argininę, betainę, histydynę, kwas glutaminowy, kwas asparaginowy, cysteinę, lizynę, leucynę, izoleucynę, walinę, metioninę, fenyloalaninę, aspartam, di-i tripeptydy, takie jak trileucyna itp. Węglowodanowe zaróbki odpowiednie do stosowania zgodnie z wynalazkiem obejmują, np. monosacharydy, takie jak fruktoza, maltoza, galaktoza, glukoza, D-mannoza, sorboza; disacharydy, takie jak laktoza, sacharoza, trehaloza, celobioza itp.; polisacharydy, takie jak rafinoza, melezytoza itp.; oraz alditole, takie jak mannitol, ksylitol, maltitol, laktitol, ksylitol, sorbitol (glucytol), mioinozytol itp.

Kompozycje mogą także zawierać bufor lub środek do nastawiania wartości pH. Reprezentatywne bufory obejmują sole kwasów organicznych, takie jak sole kwasu cytrynowego, kwasu askorbinowego, kwasu glukonowego, kwasu węglowego, kwasu winowego, kwasu bursztynowego, kwasu octowego lub kwasu ftalowego; Tris, chlorowodorek trometaminy lub bufory fosforanowe. Kompozycje mogą zawierać dodatkowe zaróbki/środki pomocnicze, takie jak Ficolls (cukier polimeryczny), środki smakowo-zapachowe, środki przeciwbakteryjne, środki słodzące, przeciwutleniacze, środki antystatyczne, środki powierzchniowo czynne (np. polisorbaty takie jak „TWEEN 20 i „TWEEN 80) i środki chelatujące (np. EDTA). Inne farmaceutyczne zaróbki i/lub środki pomocnicze odpowiednie do stosowania w opisanych tu kompozycjach matrycowych wymieniono w „Remington: The Science & Practice of Pharmacy, wyd. 19, Williams & Williams, (1995) i w „Physician's Desk Reference, wyd. 52, Medical Economics, Montvale, NJ (1998). Korzystnymi zaróbkami do stosowania w opisanych preparatach są mannitol, rafinoza i cytrynian sodu, leucyna, izoleucyna, walina, sacharoza, rafinoza, trileucyna i mannitol.

Preparaty substancji czynnej w postaci suchego proszku wytwarza się drogą suszenia rozpryskowego w warunkach, umożliwiających otrzymanie zasadniczo bezpostaciowego proszku. Suszenie rozpryskowe preparatów prowadzi się np. jak opisano ogólnie w „Spray Drying Handbook, wyd. 5, K. Masters, John Wiley & Sons, Inc., NY, NY (1991) i w publikacji WO 97/41833.

Wytwarza się roztwory, emulsje lub zawiesiny zawierające substancję czynną, inhibitor wzrostu higroskopowego i ewentualnie inne zaróbki. Roztwory lub zawiesiny do suszenia rozpryskowego będą zazwyczaj zawierały od około 0,1 do 10% wagowych na objętość substancji stałych. Roztwory zazwyczaj mają odczyn o pH około 3-9 i będzie on zależał od wpływu wartości pH na trwałość substancji czynnej. Bliskie obojętnego odczyny wartości pH są korzystne, ponieważ takie wartości pH mogą pomagać w zachowaniu fizjologicznej zgodności proszku po jego rozpuszczeniu w płucach. Wstępnie wysuszone rozpryskowo preparaty mogą ewentualnie zawierać dodatkowe mieszające się z wodą rozpuszczalniki, takie jak alkohole lub aceton. Reprezentatywnymi alkoholami są niższe alkohole, takie jak metanol, etanol, propanol, izopropanol itp. Powstałe roztwory będą zazwyczaj zawierały substancję czynną w stężeniu od 0,01% (wag./obj.) do około 2% (wag./obj.), zwykle 0,1-1% (wag./obj.).

Roztwory następnie suszy się rozpryskowo w zwykłej suszarce rozpryskowej, takiej jak dostępne w handlu od dostawców takich jak Niro A/S (Dania), Buchi (Szwajcaria) itp., z wytworzeniem trwałego, suchego proszku. Optymalne warunki suszenia rozpryskowego preparatów będą zależały od składników preparatu i zazwyczaj są określane doświadczalnie. Gazem użytym do rozpryskiwania suchej substancji jest zazwyczaj powietrze, chociaż obojętne gazy, takie jak azot lub argon, są także odpowiednie. Ponadto temperatura wlotowa i wylotowa gazu użytego do suszenia rozpryskiwanej substancji jest taka, że nie powoduje dezaktywacji/rozkładu substancji czynnej w substancji suszonej rozpryskowo. Taką temperaturę zazwyczaj określa się doświadczalnie, chociaż ogólnie temperatura wlotowa będzie wynosić około 50-200°C, podczas gdy temperatura wylotowa będzie wynosić około 30-150°C.

Alternatywnie suche proszki można wytwarzać drogą liofilizacji, suszenia próżniowego, suszenie rozpryskowego z wymrażaniem, przetwarzania nadkrytycznej cieczy lub innymi sposobami suszenia przez odparowanie. W pewnych przypadkach może być pożądane wytworzenie preparatu suchego proszku w formie wykazującej polepszone charakterystyki manipulacji/przetwarzania, np. zmniejszony ładunek statyczny, lepszą sypkość, mniejsze zbrylanie itp., poprzez wytwarzanie kompozycji złożonej z agregatów drobnych cząstek, to jest agregatów lub aglomeratów wyżej opisanych matrycowych cząstek suchych proszków, przy czym te agregaty ulegają łatwo ponownemu rozpadowi na drobne cząstki proszku przy podawaniu do płuc, jak to opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5654007. Alternatywnie proszki można wytwarzać przez aglomerowanie proszkowych składników, przesianie substancji z wytworzeniem aglomeratów, formowanie w kulki z wytworzeniem bardziej kulistego aglomeratu i przesiewanie z wytworzeniem produktu o równomiernej wielkości, jak to opisano w WO 95/09616. Suche proszki można także wytwarzać przez mieszanie, rozPL 195 574 B1 drabnianie, przesiewanie lub mielenie strumieniowe składników preparatu w postaci suchego proszku. Otrzymany proszek jest zwykle zasadniczo bezpostaciowy.

Suche proszki korzystnie utrzymuje się w warunkach suchych (to jest przy stosunkowo niskiej wilgotności) podczas wytwarzania, przetwarzania i przechowywania.

Cząstki proszku mają zdolność zachowywania średnicy aerodynamicznej poniżej 3 mm przy podawaniu do pęcherzyków płucnych. Jak widać z przykładu 1, proszki bez inhibitora wzrostu higroskopowego i o początkowej MMAD 3,5 mm zachowywały się jak proszki o MMAD 5-6 mm. Obliczenia wykazały, że przy równowadze w płucach MMAD cząstek proszku wzrośnie do 9 mm. Na podstawie tych danych stwierdzono, że wprowadzenie inhibitora wzrostu higroskopowego do preparatów proszkowych zawierających cząstki według wynalazku było skuteczne dla wyraźnego zmniejszenia szybkości i/lub stopnia wzrostu higroskopowego cząstek suchego proszku, co tym samym zwiększa nie tylko biodostępność substancji czynnej zawartej w cząstkach proszku, lecz także zdolność dyspersji takich preparatów.

Dla proszków składających się z cząstek według wynalazku MMAD cząstek w większości przypadków będzie mniejsza niż około 3 mm przed podawaniem do płuc. Zazwyczaj cząstki będą wzrastały w pewnym stopniu przy podawaniu do płuc, chociaż w stopniu mniejszym niż bez inhibitora wzrostu higroskopowego, i będą zazwyczaj wykazywały stosunek wzrostu higroskopowego poniżej około 2,5, korzystnie poniżej około 2,0, jeszcze korzystniej od około 1,5 do 2,0, a najkorzystniej poniżej 1,5. Stosunek wzrostu higroskopowego można określić doświadczalnie, porównując MMAD cząstek proszku określoną w warunkach otoczenia z MMAD określoną w symulowanych warunkach płuc w komorze środowiskowej (MMADpłuc/MMADotoczenia). Alternatywnie, MMAD cząstek w warunkach płuc można obliczyć jak następuje. Najpierw, na podstawie wartości masy cząsteczkowej wszystkich składników cząstek, określa się izotoniczność każdego ze składników. Następnie te wartości izotoniczności dodaje się dla określenia izotoniczności cząstki. Z tej wartości oblicza się objętość roztworu potrzebnego do osiągnięcia izotoniczności; tę objętość przyjmuje się za objętość kuli. Z tej objętości kuli oblicza się średnicę kuli i oznacza obliczoną MMAD cząstki w warunkach panujących w płucach. Tak obliczonej MMAD można następnie użyć dla określenia stosunku wzrostu higroskopowego, jak opisano powyżej.

Charakterystykę poboru wilgoci cząstek zazwyczaj określa się w doświadczeniach sorpcji wilgoci. Dane sorpcji wilgoci dla proszków można określić wieloma metodami, takimi jak bilans sorpcji wilgoci lub monitoring aktywności termicznej (TAM). Bilanse sorpcji wilgoci określa się mierząc ubytek lub przyrost masy w funkcji zwiększenia lub zmniejszenia wilgotności względnej w stałej temperaturze. Gaz nośny wprowadzany przy znanej wilgotności względnej wytwarza się przez mieszanie mokrego i suchego strumienia gazu. Następnie ten gaz podaje się na próbkę umieszczoną w niehigroskopijnym naczyniu zamocowanym na mikrowadze. W zależności od morfologii próbki może ona absorbować, adsorbować lub desorbować wilgoć. Tę sorpcję wykrywa się na mikrowadze jako przyrost lub ubytek masy. Stosuje się program komputerowy do zbierania punktów danych (ogólnie czasu, temperatury, wilgotności względnej i masy) przez czas doświadczenia i w zdefiniowanych przez użytkownika punktach równowagi.

Proszki składające się z cząstek według wynalazku można także charakteryzować wskaźnikiem sorpcji, SI, stanowiącym sumę procentowego przyrostu masy proszku określonego przy wilgotności względnej 10%, 20%, 30% i 40%, podzieloną przez 4. Wskaźnik sorpcji określa się stosując grawimetryczny analizator sorpcji, taki jak DVS-1000, produkcji Surface Measurements Systems (London, U.K.), lub przez bilans wilgoci, stosując taki przyrząd jak MB 300G, produkcji VTI Corporation (Hialeah, FL). Proszki będą zwykle miały wskaźnik sorpcji poniżej około 7,5, korzystnie poniżej około 7,0, korzystniej poniżej około 6,5, a najkorzystniej poniżej 6,0. Proszki wykazujące takie wartości SI przedstawiono w przykładzie 2.

Korzystnymi proszkami są te, które pobierają wodę powoli, to jest w ilości poniżej około 0,75% wilgoci na jednostkę wilgotności względnej, korzystnie poniżej około 0,50% wilgoci na jednostkę wilgotności względnej, korzystniej poniżej około 0,35% wilgoci na jednostkę wilgotności względnej, a najkorzystniej poniżej około 0,25% wilgoci na jednostkę wilgotności względnej (np. patrz fig. 1). Według innej miary cząstki absorbują poniżej około 60% wilgoci (wag.), korzystnie poniżej 30% wilgoci, korzystniej poniżej 25% wilgoci, jeszcze korzystniej poniżej 20% wilgoci, a najkorzystniej około 1020% wagowych wody w warunkach wilgotnych, przy wilgotności względnej 80%. Figury 1 i 2 pokazują jak proszki zawierające inhibitor wzrostu higroskopowego wykazują, w porównaniu z proszkowymi preparatami pozbawionymi HGI, zmniejszoną szybkość poboru wody (wskazaną mniejszymi nachyleniami w porównaniu z kontrolnym preparatem) i niższy ogólny stopień poboru wilgoci.

PL 195 574 B1

Według fig. 1 w warunkach wilgotności względnej 80%, wysuszony rozpryskowo kontrolny proszek zawierający 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu i 2,6% glicyny absorbował 60% wagowych wilgoci, podczas gdy w tych samych warunkach wysuszony rozpryskowo dekstran, hydroksypropylometyloceluloza, hydroksypropylo-b-cyklodekstryna i hydroksyetyloskrobia absorbowały odpowiednio 24%, 16%, 16% i 24% wilgoci, co ilustruje doskonałe zdolności tych substancji do hamowania wzrostu higroskopowego. Podobnie, według fig. 2 w warunkach wilgotności względnej 80% kontrolna próba absorbowała 60% wilgoci, podczas gdy w tych samych warunkach wysuszone rozpryskowo proszki zawierające 20% insuliny, 40% hydroksyetyloskrobi, 2,6% glicyny, 18% mannitolu, 19% cytrynianu sodu i 100% hydroksyetyloskrobi absorbowały odpowiednio 50% i 24% wilgoci. Ponadto na obu figurach szybkość poboru wody była zasadniczo mniejsza dla substancji HGI w porównaniu z substancjami kontrolnymi.

Proszki składające się z cząstek według wynalazku można także charakteryzować pod względem zachowywania dobrej dyspergowalności po wystawieniu na gorące i wilgotne warunki, takie jak panujące w środowisku płuc. Proszki te będą ogólnie wykazywały spadek dawki emitowanej (ED) w temperaturze 32°C i przy 95% wilgotności względnej (w porównaniu z ED w warunkach otoczenia) nie większy niż około 30%, (co oznacza różnicę EDotoczenia - EDwilgoci wynoszącą 30 lub mniejszą), korzystnie nie większy niż około 20-25%, korzystniej nie większy niż 15%, a najkorzystniej nie większy niż około 10%.

Przykład 2 ilustruje preparaty proszkowe, których ED, przy ocenie w komorze środowiskowej, zmniejszają się tylko o około 10-15% (preparaty 60% maltodekstryny). Dobre ED w warunkach płuc wykazywały także preparaty proszkowe zawierające 60% hydroksyetyloskrobi. Jak wynika z danych w tabeli 1, zwiększenie ilości hydroksyetyloskrobi z 40% do 60% (próbki 2/3 wobec 4/5) było skuteczne w zmniejszaniu spadku ED w komorze środowiskowej. Przeciętnie te preparaty wykazywały spadek ED około 20% w warunkach płuc, zachowując wartości ED około 55%.

Dawka emitowana (ED) proszków zawierających HGI w warunkach otoczenia jest większa niż 30%, a zwykle większa niż 40%. Korzystniej dawka emitowana proszków jest większa niż 50%, a często większa niż 60%. Proszki zazwyczaj mają znaczny udział małych aerozolowych cząstek i dlatego są niezwykle skuteczne przy podawaniu w postaci aerozolu, gdyż (i) docierają do obszaru pęcherzyków płucnych płuc, (ii) dyfundują do tkanki śródmiąższowej i (iii) przechodzą dalej do krwiobiegu przez śródbłonek.

Suche proszki będą ogólnie wykazywały łączną zawartość wilgoci w warunkach otoczenia poniżej około 10% wagowych, zwykle poniżej około 5% wagowych, a korzystnie poniżej około 3% wagowych. Takie zawierające mało wilgoci substancje stałe mają skłonność do wykazywania większej trwałości niż odpowiednie substancje stałe o wysokiej zawartości wilgoci.

Preparaty w postaci suchego proszku zawierające HGI korzystnie podaje się z użyciem odpowiedniego inhalatora suchego proszku (DPI), czyli urządzenia do inhalacji, które wykorzystuje wdech pacjenta do transportowania leku w postaci suchego proszku do płuc. Korzystne są inhalatory suchego proszku Inhale Therapeutic Systems opisane w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5458135, 5740794 i 5785049.

W przypadku urządzenia takiego typu suchy proszek jest zawarty w pojemniku mającym dziurkowane denko lub inną powierzchnię dostępu, korzystnie opakowanie listkowe lub wkład, przy czym pojemnik może zawierać dawkę pojedynczą lub wiele dawek jednostkowych. Dogodne sposoby wypełniania szeregu wnęk odmierzonymi dawkami leku w postaci suchego preparatu proszkowego opisuje np. Parks, D.J. i in. w WO 97/41031, (1997).

Odpowiednie do dostarczania suchych proszków są także inhalatory suchego proszku typu opisanego w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3906950 i 4013075, w których odmierzona dawka suchego proszku do podawania pacjentowi jest umieszczona w twardej kapsułce żelatynowej.

Inne urządzenia do dyspergowania suchego proszku w celu podawania go do płuc stanowią te opisane np. w europejskich opisach patentowych nr 129985, 472598 i 467172 oraz w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5522385. Odpowiednie do podawania matrycowych suchych proszków są również takie inhalatory jak Astra-Draco „TURBUHALER. Ten typ urządzenia opisano szczegółowo w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4668218, 4667668 i 4805811. Odpowiednie są także urządzenia wykorzystujące tłok dający strumień powietrza porywający sproszkowany lek, unoszący lek z sita nośnego po przepuszczaniu powietrza przez sito lub miePL 195 574 B1 szający powietrze z lekiem w postaci proszku w komorze mieszania dla podawania pacjentowi proszku przez ustnik urządzenia, co opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5388572.

Zawierające HGI suche proszki można także podawać stosując odmierzający dawki inhalator ciśnieniowy (MDI) zawierający roztwór lub zawiesinę leku w farmaceutycznie obojętnym ciekłym propelencie, np. chlorofluorowęglowodorze lub fluorowęglowodorze, co opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5320094 i 5672581.

Przed użyciem zawierające HGI suche proszki zazwyczaj przechowuje się w warunkach otoczenia, a korzystnie w temperaturze około 25°C lub niższej, przy wilgotności względnej (RH) od około 30 do 60%. Korzystniejsze warunki wilgotności względnej, np. poniżej około 30%, można osiągnąć umieszczając środek odwadniający w zewnętrznym opakowaniu postaci dawkowanej. Suche proszki do wdychania odznaczają się nie tylko dobrą charakterystyką przeprowadzania w postać aerozolu, lecz także dobrą trwałością.

Po przeprowadzeniu w stan aerozolu do bezpośredniego podawania do płuc substancja czynna zawarta w preparatach w postaci suchych proszków będzie wykazywała zwiększoną biodostępność w płucach dzięki obecności HGI w cząstkach proszku, co pozwala na dotarcie większej ilości wdychanych cząstek w głąb płuc, bez wcześniejszego osadzania się w górnych drogach oddechowych na skutek wzrostu higroskopowego. Takie zawierające HGI preparaty pozwalają więc na podawanie mniejszych ilości leku na dawkę jednostkową i mogą nawet wyeliminować potrzebę wielu inhalacji dziennie. Ponadto obecność HGI zapewnia lepszą trwałość preparatom w postaci proszków dzięki zmniejszeniu lub zapobieganiu pobieraniu wilgoci, co zwiększa okres trwałości i trwałość w transporcie preparatów w postaci suchych proszków.

Poniżej opisano figury rysunku.

Figura 1 przedstawia profile sorpcji wilgoci różnych wysuszonych rozpryskowo preparatów proszkowych, z poborem wilgoci (% wagowych) na osi pionowej i % wilgotności względnej na osi poziomej. (Kółka: 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny; Kwadraty: 100% dekstranu (10K); Romby: 100% hydroksypropylometylocelulozy; X: 100% hydroksypropylo-b-cyklodekstryny, i ±: 100% hydroksyetyloskrobi o niskiej masie cząsteczkowej);

Figura 2 przedstawia profile sorpcji wilgoci dla 3 różnych wysuszonych rozpryskowo preparatów proszkowych. (Kółka: 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny; Kwadraty: 20% insuliny, 2,6% glicyny, 40% hydroksyetyloskrobi, 18% mannitolu, 19% cytrynianu sodu; Romby: 100% hydroksyetyloskrobi). Dodanie jednego lub większej liczby HGI do konkretnego preparatu zmniejsza jego sorpcję wilgoci;

Figura 3 przedstawia wyniki TAM (monitoring aktywności termicznej) dla różnych suchych proszkowych preparatów insuliny, ilustrując skuteczność dwóch przykładowych inhibitorów wzrostu higroskopowego w znacznym zmniejszaniu zdolności uwadniania się tych proszków;

Figura 4 przedstawia wykres sorpcji wilgoci dla trzech preparatów wysuszonych rozpryskowo, ilustrując skuteczność preparatów zawierających inhibitor wzrostu higroskopowego w zmniejszaniu zarówno szybkości, jak i całkowitego poboru wody. (Kółka: 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny; Kwadraty: 100% wysuszonej rozpryskowo hydroksypropylo-b-cyklodekstryny; Romby: 20% insuliny, 20% leucyny, 50% eteru sulfonylobutylowego b-cyklodekstryny, 10% cytrynianu sodu); a

Figura 5 przedstawia wykres sorpcji wilgoci, na którym porównano pięć różnych wysuszonych rozpryskowo preparatów. Wykres ilustruje ponadto zdolność zawierających HGI preparatów do znaczącego zmniejszania szybkości i poboru wody w porównaniu preparatami z nie zawierającymi HGI. (Kółka: 20% insuliny, 20% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 10% cytrynianu sodu; Kwadraty: 20% insuliny, 5% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 25% cytrynianu sodu: Romby: 100% hydroksyetyloskrobi; X: 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny; +: 20% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 30% cytrynianu sodu).

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

Materiały i metodyka

Kalcytoninę łososia (sCalcitonin) zakupiono z Bachem (Torrance, CA). Albuminę surowicy ludzkiej (HSA) zakupiono z Miles Inc. (Kankakee, IL). Dihydrat cytrynianu sodu otrzymano od J.T. Bakera (Phillipsburg, NJ). L, a-dipalmitoilofosfatydylocholinę (DPPC) otrzymano z Avanti Polar Lipids, Alabama.

PL 195 574 B1

P r z y k ł a d 1

Cząstki zawierające następującą substancję czynną wytworzono dla zbadania poboru wilgoci i właściwości wzrostu higroskopowego.

A. Wytwarzanie proszku

Kalcytoninę łososia w proszku wytworzono w sposób następujący. sCalcitonin w masie rozpuszczono w buforze z cytrynianu sodu zawierającym mannitol i HSA i otrzymano roztwór wodny o stężeniu końcowym substancji stałej 7,5 mg/ml i pH 6,7±0,3. Następnie roztwór przesączono przez filtr 0,22 mm, a potem poddano suszeniu rozpryskowemu z użyciem miniaturowej suszarki rozpryskowej Buchi 190 (Buchi Labortechnik AG, Meierseggstrasse, Szwajcaria). Suszarka rozpryskowa pracowała przy temperaturze wlotowej 110-120°C, natężeniu przepływu cieczy 5 ml/minutę i temperaturze wylotowej 70-80°C, w wyniku czego otrzymano drobny biały bezpostaciowy proszek.

Podobnie wytworzono proszki zawierające jako inhibitory wzrostu higroskopowego (HGI) DPPC, cyklodekstrynę, hydroksyetyloskrobię, dekstran, dekstranomer, maltodekstran, hydroksypropylocelulozę, hydroksypropylometylocelulozę i eter etylowohydroksyetylowy celulozy.

Skład proszku bez HGI to 5% sCalcitonin/6,25% HSA/73,75% mannitolu/15% cytrynianu (wagowo). Proszek z HGI zawiera takie same względne ilości sCalcitonin/HSA/mannitolu/cytrynianu, jednak zawiera także od około 10% do 90% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.

Powstałe proszki przechowuje się w dobrze przykrytych pojemnikach w suchym środowisku (wilgotność względna <10%) przed analizą wzrostu higroskopowego.

B. Analiza proszku

Rozkład wielkości cząstek proszku sCalcitonin mierzono z użyciem cieczowej wirówki sedymentacyjnej w analizatorze wielkości cząstek Horiba CAPA-700, po zdyspergowaniu proszków w Sedisperse A-11 (Micrometrics, Norcross, GA).

Zawartość wilgoci w proszku sCalcitonin mierzono metodą Karla Fischera stosując wilgotnościomierz Mitsubishi CA-06.

Rozkład wielkości cząstek aerozolu określono stosując kaskadowy młyn udarowy (Graseby Andersen, Smyrna, GA) przy natężeniu przepływu 28 l/minutę, pominąwszy stratę proszku we wlotowej rurze rozgałęźnej i płytce strumieniowej stopnia 0.

Dawki emitowane (ED) określono stosując urządzenie aerozolowe Inhale Therapeutic Systems, podobne do opisanego w publikacji WO96/09085. Dawka emitowana jest zdefiniowana jako procent nominalnej dawki zawartej w opakowaniu listkowym docierający do ustnika urządzenia aerozolowego i przechwytywany na filtrze z włókna szklanego (Gelman, 47 mm średnicy), przez który odciągano powietrze (30 l/minutę) przez 2,5 s po uruchomieniu urządzenia. ED oblicza się dzieląc masę proszku zebranego na filtrze przez masę proszku w opakowaniu listkowym.

ED 5% proszków sCalcitonin wynosiła 52,6-53,9%.

MMAD 5% proszków sCalcitonin wynosiła około 3,5-3,6 mm.

Tę analizę przeprowadzono podobnie dla proszków sCalcitonin zawierających DPPC.

C. Wzrost cząstek

Dla zbadania biodostępności preparatów sCalcitonin dostarczanych do płuc jako suchy proszek w aerozolu przeprowadzono następujące badanie.

Cząstki sCalcitonin bez HGI podawano 16 zdrowym ochotnikom. Każdy pacjent otrzymał dawkę suchego proszku w aerozolu. Aerozolowa dawka zawierała w przybliżeniu 2,5 mg proszku zawierającego w przybliżeniu 750 IU (125 mg) kalcytoniny łososia znakowaną nadtechnetanem ^99mTc (10 MBq). Cząstki aerozolowano stosując wyżej opisane urządzenia do wytwarzania aerozolu Inhale Therapeutic Systems.

Dawkę sCalcitonin dostarczoną do płuc i obrzeży płuc (w głąb płuc) określono zmodyfikowaną znaną metodą z użyciem kamery gamma. Ilościową ocenę sCalcitonin docierającej do układu krążenia uzyskano metodą testu radioimmunologicznego próbek surowicy ludzkiej pobranych w 6 godzin po podaniu („Ultra-Sensitive Radioimmunoassay kit for the Quantitative Radioimmunoassay for the Quantitative Determination of salmon calcitonin in serum and Plasma, Diagnostic Systems Laboratories Inc.)

Biodostępność określono porównując skorygowane oceny dawki AUC (pole pod krzywą) stosując dawkę obwodową (pęcherzykową). Dla określenia AUC użyto prostego całkowania trapezoidalnego. Biodostępność względną określono w odniesieniu do iniekcji podskórnej. Statystyczną analizę danych osadzania się z kamery gamma i danych biodostępności względnej przeprowadzono

PL 195 574 B1 stosując test rangowanych znaków Wilcoxona par obserwacji. Test Wilcoxona jest nieparametrycznym testem odpowiednim dla małych próbek. Wartość p £ 0,05 uważano za znaczącą.

Rozkład wielkości proszku bez HGI przed radioznakowaniem i po radioznakowaniu zasadniczo się nie zmienił. Przy badaniu obszarów wzorów przestrzennych osadzania się po inhalacji stwierdzono, że 21,6% wdychanej dawki proszku osiągnęło obrzeże płuc (45,6% osiągnęło całe płuca, w tym obrzeże płuc), podczas gdy strata w ustach i części ustnej gardła wynosiła 54,4%.

Biodostępność proszku kalcytoniny łososia w odniesieniu do iniekcji podskórnej wynosiła 28,0% względem dawki dostarczonej do obrzeża płuc. Pomimo wartości 3,5 MMAD otrzymanej dla rozkładu wielkości cząstek aerozolu, ten proszek działał jak proszek o MMAD 5-6 mm. Można to przypisać wzrostowi higroskopowemu cząstek przy przechodzeniu przez drogi oddechowe, wskutek higroskopijnego charakteru preparatu.

Potwierdzenie tego mechanizmu otrzymano obliczając stosunek wzrostu równowagi aerodynamicznej dla preparatu, który wynosił 2,53. Taki stosunek wskazuje, że w warunkach dróg oddechowych cząstki rosną, a w równowadze od początkowej wartości MMAD 3,5 mm cząstki aerozolu rosną do 9 mm MMAD (to znaczy cząstki rosną przekraczając 2,53 razy ich początkową aerodynamiczną średnicę). Równowagowe stosunki wzrostu określa się obliczając stężenie substancji stałej (stosunek proszku do wody), przy którym roztwór wodny proszku staje się izotoniczny, to jest stężenie, przy którym kropelka cieczy osiąga równowagę w płucach, co pozwala następnie obliczyć MMAD kropli izotonicznej. Stosunek wzrostu wynosi:

^MMADkropli izotonicznej/^MMADcząstek proszku w otoczeniu

Zatem proszki sCalcitonin, które zachowują MMAD 3,0 mm przy podawaniu do pęcherzyków płucnych, wytwarza się prowadzając jeden lub większą liczbę HGI do cząstek w stężeniu około 1090%, a szczególnie 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 i 90% wagowych HGI. Powstałe proszki następnie testuje się jak opisano powyżej dla określenia ich wzrostu higroskopowego, jeśli taki zachodzi, po wystawieniu na warunki środowiska płuc. Proszki zgodne z wynalazkiem to te wykazujące hamowanie lub zmniejszenie wzrostu higroskopowego, a w szczególności pozwalające utrzymać rozkład wielkości cząstek poniżej 3,0 mm MMAD przy podawaniu do obrzeża płuc, co zwiększa osadzanie się na obrzeżu płuc i zwiększa biodostępność w płucach dostarczanej do płuc substancji czynnej.

P r z y k ł a d 2

Pomiary proszku w komorze środowiskowej

Wysuszone rozpryskowo proszki zawierające jeden lub większą liczbę inhibitorów wzrostu higroskopowego wytworzono jak opisano w przykładzie 1. Względne procentowe udziały wagowe składników proszku podano w tabeli 1.

Dla oceny zachowania higroskopowego proszków aerozolowych suche proszki do inhalacji umieszczono w komorze środowiskowej (Enviro-Chamber), która symuluje fizjologiczne warunki w ludzkich płucach (32°C i wilgotność względna 95%). Komorę monitorowano wstępnie kalibrowaną sondą wilgotności i temperatury (Digi-sense). Wstępnie zebrane dane z tej wstępnie kalibrowanej sondy wykazały, że wilgotność względna 95% i temperatura 32°C panowały w Enviro-Chamber przez dłuższy czas.

Dawkę emitowaną i wielkość cząstek zmierzono w warunkach standardowych (24°C i 40%) i wilgotnych (32°C i >95% wilgotność względna). Próbkowanie w standardowych warunkach prowadzono wewnątrz komory środowiskowej z systemem wyłączonym. Danych zebranych w warunkach standardowych użyto jako kontrolną linię podstawową. Filtrów membranowych (47 mm) użyto do zbierania ED, a kaskadowego młyna udarowego Andersena do pomiarów rozkładu wielkości cząstek.

PL 195 574 B1

T a b e l a 1

Nr próbki	Nr partii	Receptura	ED, n=28 otoczenie	ED komora E	Wskaźnik sorpcji
1	R98403	60% maltodekstryny 20% insuliny 2,6% glicyny 4,3% mannitolu 13,09% cytrynianu 0,013% kwasu cytrynowego, pH 7,3	76,94	67,12	5,3
2	R98403	taka sama	78,51	65,31	5,3
3	R98414	40% HES-hmw 20% insuliny 2,6% glicyny 10% mannitolu 27,4% cytrynianu pH 7,3	72,63	47,52	6,4
4	R98414	taka sama	77,23	49,39	6,4
5	R99041	60% HES-hmw 20% insuliny 2,6% glicyny 4,3% mannitolu 13,09% cytrynianu 0,013% kwasu cytrynowego pH 7,3	75,83	54,55
6	R99041	taka sama	74,23	55,48

*HES-hmw = hydroksyetyloskrobia

Wyniki w tabeli 1 pokazują, że proszki zawierające HGI są wysoce dyspergowalne w warunkach otoczenia i zachowują dobrą zdolność dyspergowalności w symulowanych warunkach płuc. Wyniki pokazują także, jak preparaty można optymalizować dobierając ilość HGI, co widać dla próbek 3/4 w porównaniu z próbkami 5/6, w przypadku których zwiększenie udziału procentowego hydroksyetyloskrobi z 40% do 60% skutecznie zredukowało spadek ED w warunkach wysokiej wilgotności (EDotoczenia - EDpłuc). Ilustruje to odporność zawierających HGI proszków na pobór wody i ich zdolność do zachowania sypkości, nawet w ekstremalnie wilgotnych warunkach.

MMAD proszku R98403 (próbki 1 i 2 powyżej) określono w warunkach umiarkowanej temperatury i wilgotności (21,1°C i wilgotność względna 40%). Wyniki podano w tabeli 2.

T a b e l a 2

Masa wypełnienia (mg) (postać dawkowana)	MMAD (mm)	% < 5 mm	% < 3,3 mm
5	2,9	84	59
5	2,9	84	59
2	2,3	96	77
2	2,4	94	74

Jak jasno widać z powyższych wyników, ten przykładowy proszek zachowuje niską MMAD, nawet w warunkach podwyższonej temperatury i wilgotności.

PL 195 574 B1

P r z y k ł a d 3

Wysuszone rozpryskowo proszki wytworzono jak opisano w przykładzie 1. Profile sorpcji wilgoci określono dla tych wysuszonych rozpryskowo proszków zawierających HGI stosując grawimetryczny analizator sorpcji, DVS-1, produkcji VTI Corporation- (Hialeah, FL). Wysuszone rozpryskowo proszki miały następujący skład (procenty wagowe).

A. 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny

B. 100% dekstranu

C. 100% hydroksypropylometylocelulozy

D. 100% hydroksypropylo-b-cyklodekstryny

E. 100% hydroksyetyloskrobi (o niskiej masie cząsteczkowej, równej 200000)

F. 20% insuliny, 40% hydroksyetyloskrobi, 2,6% glicyny, 18% mannitolu, 19% cytrynianu sodu

G. 20% insuliny, 20% leucyny, 50% eteru sulfonylobutylowego b-cyklodekstryny, 10% cytrynianu sodu.

H. 20% insuliny, 20% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 10% cytrynianu sodu

I. 20% insuliny, 5% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 25% cytrynianu sodu

J. 20% leucyny, 50% hydroksyetyloskrobi, 30% cytrynianu sodu

Profile sorpcji wilgoci dla proszków A, B, C, D i E przedstawiono graficznie na fig. 1.

Profile sorpcji wilgoci dla proszków A, F i E przedstawiono na fig. 2.

Profile sorpcji wilgoci dla proszków A, D i G przedstawiono na fig. 4.

Profile sorpcji wilgoci dla proszków H, I, E, A i J przedstawiono na fig. 5.

Jak wynika z każdej z figur, gdy dodanie inhibitora wzrostu higroskopowego do konkretnego preparatu skutecznie i zauważalnie zmniejszało jego właściwości sorpcji wilgoci, tym samym zmniejszało ono wzrost higroskopowy cząstek w ich wędrówce przez drogi oddechowe w głąb płuc.

P r z y k ł a d 4

Właściwości uwadniania różnych wysuszonych rozpryskowo proszkowych preparatów insulinowych porównano metodą TAM (monitoring aktywności termicznej) stosując Thermal Activity Monitor, Model 2277 (Thermometric, Szwecja). Warunki przebiegu były następujące: tryb jednostajnej zmiany z użyciem jednostek perfuzyjnych wilgotności względnej; jednostajne zwiększanie wilgotności względnej od 0% do 90% z szybkością 3% na godzinę w temperaturze 25°C przy natężeniu przepływu azotu 1,48 Ncm³/min. Skład stosowanych suchych proszków był następujący.

A. 20% insuliny, 59% cytrynianu sodu, 18% mannitolu, 2,6% glicyny

B. 60% (wagowych) insuliny, 2,6% glicyny, 10% mannitolu, 27,4% cytrynianu sodu, 2,6% glicyny.

C. 40% HES-hmw, 20% insuliny, 2,6% glicyny, 10% mannitolu, 27,4% cytrynianu

D. 60% maltodekstryny, 20% insuliny, 2,6% glicyny, 4,3% mannitolu, 13,09% cytrynianu, 0,13% kwasu cytrynowego.

Wyniki TAM dla każdego preparatu przedstawiono na fig. 3. Z fig. 3, wynika, że wprowadzenie HGI do preparatów 20% insuliny spowodowało znaczący spadek stopnia i szybkości absorpcji wilgoci w porównaniu z niezawierającym HGI preparatem 20% insuliny, co wskazuje na skuteczność tych przykładowych HGI w zmniejszaniu stopnia wzrostu higroskopowego tych cząstek.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Cząstki do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, znamienne tym, że zawierają substancję czynną i co najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, który to inhibitor wzrostu higroskopowego jest wprowadzony do cząstek, przy czym cząstki wykazują spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach płuc nie większy niż około 25%.
2. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny.
3. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę i eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny.
4. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że jako inhibitor wzrostu higroskopowego zawierają hydroksyetyloskrobię.

PL 195 574 B1
5. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego w ilości wystarczającej do wykazywania przez cząstki szybkości poboru wilgoci nie większego niż około 0,50% w funkcji wilgotności względnej.
6. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego w ilości wystarczającej do wykazywania przez cząstki całkowitego stopnia poboru wody nie większego niż około 30% wagowych przy wilgotności względnej 80%.
7. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że mają dawkę emitowaną w warunkach otoczenia co najmniej 60%.
8. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają około 40-99% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
9. Cząstki według zastrz. 8, znamienne tym, że zawierają około 40-60% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
10. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że przy podawaniu do płuc są osadzane w głębi płuc w stopniu większym niż 20% dawki nominalnej.
11. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego, który skutecznie zwiększa biodostępność substancji czynnej przy podawaniu do płuc o co najmniej 5% w porównaniu z biodostępnością obserwowaną w przypadku substancji czynnej zawartej w takich samych cząstkach niezawierających inhibitora wzrostu higroskopowego i dostarczanych do płuc.
12. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają białko lub polipeptyd.
13. Cząstki według zastrz. 12, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają insulinę.
14. Cząstki według zastrz. 12, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają kalcytoninę.
15. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że zostały wysuszone rozpryskowo.
16. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że występują w postaci aerozolu, do stosowania w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem.
17. Cząstki według zastrz. 1, znamienne tym, że stosuje się je w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem z użyciem inhalatora suchego proszku.
18. Cząstki do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, znamienne tym, że zawierają substancję czynną i co najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, wprowadzonego do cząstek, przy czym te cząstki mają wskaźnik sorpcji poniżej około 6,5.
19. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny.
20. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę i eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny.
21. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że jako inhibitor wzrostu higroskopowego zawierają hydroksyetyloskrobię.
22. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że mają dawkę emitowaną w warunkach otoczenia co najmniej 60%.
23. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że zawierają około 40-99% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
24. Cząstki według zastrz. 23, znamienne tym, że zawierają około 40-60% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
25. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że przy podawaniu do płuc są osadzane w głębi płuc w stopniu większym niż 20% dawki nominalnej.
26. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że zawierają inhibitor wzrostu higroskopowego, który skutecznie zwiększa biodostępność substancji czynnej przy podawaniu do płuc o co najmniej 5% w porównaniu z biodostępnością obserwowaną w przypadku substancji czynnej zawartej w takich samych cząstkach nie zawierających inhibitora wzrostu higroskopowego i dostarczanych do płuc.
27. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają białko lub polipeptyd.
28. Cząstki według zastrz. 27, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają insulinę.
29. Cząstki według zastrz. 27, znamienne tym, że jako substancję czynną zawierają kalcytoninę.
30. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że zostały wysuszone rozpryskowo.

PL 195 574 B1
31. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że występują w postaci aerozolu, do stosowania w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem.
32. Cząstki według zastrz. 18, znamienne tym, że stosuje się je w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem z użyciem inhalatora suchego proszku.
33. Cząstki do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, znamienne tym, że zawierają substancję czynną i co najmniej około 40% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, wprowadzonego do cząstek, które to cząstki zachowują rozkład wielkości cząstek aerozolu poniżej 3 mm MMAD przy podawaniu do pęcherzyków płucnych.
34. Cząstki według zastrz. 33, znamienne tym, że występują w postaci aerozolu, do stosowania w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem.
35. Cząstki według zastrz. 33, znamienne tym, że stosuje się je w podawaniu substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem z użyciem inhalatora suchego proszku.
36. Sposób wytwarzania cząstek do podawania substancji czynnej do pęcherzyków płucnych pacjenta będącego człowiekiem, znamienny tym, że sporządza się mieszaninę (i) co najmniej około 40% wagowych (substancja stała) inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny, (ii) substancji czynnej oraz (iii) rozpuszczalnika;

suszy się rozpryskowo tę mieszaninę z wytworzeniem jednorodnych cząstek inhibitora wzrostu higroskopowego i substancji czynnej, przy czym cząstki wykazują spadek dawki emitowanej w symulowanych warunkach płuc nie większy niż około 25%.
37. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że stosuje się inhibitor wzrostu higroskopowego wybrany z grupy obejmującej hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny.
38. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że stosuje się inhibitor wzrostu higroskopowego jest wybrany z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę i eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny.
39. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że jako inhibitor wzrostu higroskopowego stosuje się hydroksyetyloskrobię.
40. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się wodę.
41. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że jednorodne cząstki zawierają około 40-99% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
42. Sposób według zastrz. 41, znamienny tym, że jednorodne cząstki zawierają około 40-60% wagowych inhibitora wzrostu higroskopowego.
43. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że jako substancję czynną stosuje się białko lub polipeptyd.
44. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że jako substancję czynną stosuje się insulinę.
45. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że jako substancję czynną stosuje się kalcytoninę.
46. Zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek, które zawierają substancję czynną, określonych w zastrz. 1 do podawania substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem, drogą inhalacji aerozolowanych cząstek czynnych.
47. Zastosowanie według zastrz. 46, w którym substancję czynną podaje się z użyciem inhalatora suchego proszku.
48. Zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek, które zawierają substancję czynną, określonych w zastrz. 18 do podawania substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem, drogą inhalacji aerozolowanych cząstek czynnych.
49. Zastosowanie według zastrz. 48, w którym substancję czynną podaje się z użyciem inhalatora suchego proszku.
50. Zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskro20

PL 195 574 B1 bię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek, które zawierają substancję czynną, określonych w zastrz. 33 do podawania substancji czynnej do płuc pacjenta będącego człowiekiem, drogą inhalacji aerozolowanych cząstek czynnych.
51. Zastosowanie według zastrz. 50, w którym substancję czynną podaje się z użyciem inhalatora suchego proszku.
52. Zastosowanie inhibitora wzrostu higroskopowego wybranego z grupy obejmującej b-cyklodekstrynę, hydroksypropylo-b-cyklodekstrynę, eter sulfobutylowy b-cyklodekstryny, hydroksyetyloskrobię, dekstranomer i maltodekstryny do wytwarzania cząstek do podawania substancji czynnej do płuc i osadzania w głębi płuc, drogą wprowadzenia co najmniej około 40% wagowych tego inhibitora wzrostu higroskopowego do przeznaczonych do inhalacji cząstek suchych proszków zawierających substancję czynną, tak że po przeprowadzeniu cząstek w stan aerozolu i inhalacji co najmniej 20% dawki nominalnej osadza się w głębi płuc.