BE1006873A6

BE1006873A6 - Toedieningsformulering voor nasale insuline toediening.

Info

Publication number: BE1006873A6
Application number: BE9300300A
Authority: BE
Original assignee: Merkus Franciscus W H M
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1995-01-10
Also published as: WO1994022461A1; AU6428994A

Abstract

De uitvinding betreft een farmaceutisch preparaat voor nasale insuline toediening bij mensen bevattende het polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, en een gemethyleerde beta-cyclodextrine met een substitutiegraad tussen 0,5 en 3,0 en zijnde een vast (poeder) of een half vast preparaat. Bij voorkeur ligt de substitiegraad tussen 1,4 en 2,4, waarbij een substitutiegraad van 1,8 een zeer goed resultaat blijkt te hebben. Het preparaat kan worden vervaardigd door toepassing van een werkwijze omvattende de stappen (1) het maken van een oplossing van ten minste het polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, en een gemethyleerde cyclodextrine, (2) het invriezen van de oplossing, en (3) het vriesdrogen van de bevroren susbtantie. Een inrichting voor het toedienen omvat een dispenser voor nasale toediening welke een bepaalde hoeveelheid van het farmaceutische preparaat bevat.

Description

Toedieningsformulering voor nasale insuline toediening.

De uitvinding heeft betrekking op een farmaceutisch preparaat met een voor nasale toediening van insuline, of een analogon daarvan, geschikte vorm en samenstelling en op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk preparaat.

Insuline is een polypeptide hormoon van 51 aminozuren. Het wordt geproduceerd in de pancreas en fungeert als fysiologische regulator van de koolhydraat-stofwisseling in het lichaam. Al vele jaren wordt insuline therapeutisch toegepast bij patiënten mat diabetes mellitus, teneinde verhoogde bloedsuikergehaltes in deze patiënten te doen dalen. Orale toediening van insuline is niet mogelijk wegens de peptide structuur, aangezien het in het maag-darmkanaal wordt afgebroken. Daarom is het gebruikelijk het geneesmiddel toe te dienen per parenterale injectie, bijvoorbeeld subcutan of intramusculair. Echter, deze invasieve toedieningsmethoden gaan gepaard met vertraagde en onregelmatige absorptie vanuit de plaats van de injectie, waarschijnlijk als gevolg van de vorming van hexameren.

Bovendien, dagelijkse injectie therapie veroorzaakt de patiënt aanzienlijk ongerief : injecties worden als pijnlijk en traumatisch ervaren, zijn irreversibel en de patiënt moet de injectie-techniek worden aangeleerd.

Reeds sinds vele jaren onderzoeken en testen industrie en research centra intensief niet-invasieve toedieningswegen voor insuline, in het bijzonder de nasale toedieningsroute. Publikaties, zoals octrooien en octrooiaanvragen, tonen zulke ontwikkelingen en maken duidelijk dat er grote behoefte is aan een succesvolle techniek voor nasale toediening van insuline. Voordelen van nasale toediening : de neusholte is gemakkelijk toegankelijk voor geneesmiddelentoediening ; het neusepitheelweefsel heeft een goede doorbloeding ; de nasale route vermijdt afbraak van het geneesmiddel in het maag-

darmkanaal, en de nasale route is uitermate geschikt voor zelf-medicatie. Bovendien zal intranasale insuline toediening niet alleen de injectie-procedure omzeilen, doch zal waarschijnlijk ook resulteren in meer voorspelbare bloedspiegels.

In beginsel leidt intranasal toediening van insuline tot een geringe biologische beschikbaarheid, aangezien insuline een hoogmolekulaire en hydrofiele stof is en bijgevolg nauwelijks in staat is de lipofiele epitheelbarrières te passeren. De nasale biologische beschikbaarheid kan echter verbeterd worden door gebruik te maken van zogenaamde absorptiebevorderende hulpstoffen.

In de literatuur zijn vele absorptiebevorderaars voor nasale toediening van insuline beschreven, waaronder ionogene en niet-ionogene surfactants zoals galzouten (Gordon et al., Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A. 82 (1985) 7419-7421 ; EP-A-0 111 841) en polyoxyethyleen alkohol ethers (Hirai et al., Int. J.

Pharm. 9 (1981) 165-172 ; GB-A-1 527 605), vetzuren en fosfolipiden (Mishima et al., J. Pharmacobio-Dyn. 10 (1987) 624- 631 ; Illum et al., Int. J. Pharm. 57 (1989) 49-54 ; PCT/DK 87- 00158). chelatoren zoals EDTA (US-A-4 476 116), en fusidinezuur derivaten zoals STDHF (Longenecker et al., J. Pharm.

Sei. 76 (1987) 351-355 ; Deurloo et al., Pharm. Res. 6 (1989) 853-856 ; Kissel et al., Pharm. Res. 9 (1992) 52-57 ; US-A-4 548 922).

Zoals is beschreven in deze publikaties resulteerden al de genoemde absorptiebevorderaars in een verhoogde biologische beschikbaarheid van nasaal toegediend insuline, doch de reproduceerbaarheid van de resulterende insuline absorptieprofielen in het bloed liet te wensen over. Bovendien zijn vele van deze absorptiebevorderaars schadelijk voor de nasale epitheelmembranen (Wheatley et al., J. Controlled Rel. 8 (1988) 167-177 ; Ennis et al., Pharm. Res. 7 (1990) 468-475 ; Chandler et al., Int. J. Pharm. 76 (1991) 61-70) en verscheidene van deze stoffen zouden de natuurlijke beweging van de

trilhaartjes (cilia) in de neus bijzonder sterk kunnen remmen (Hermens et al., Pharm. Res. 7 (1990) 144-146 ; Merkus et al., J. Controlled Rel (1993), in press).

Cyclodextrines zijn ook gebleken een klasse van absorptiebevorderaars voor nasale toediening van geneesmiddelen te zijn.

Deze stoffen zijn cyclische oligosaccharides van 6,7 of 8 glucose eenheden, respectievelijk a-cyclodextrine (a-CD), sscyclodextrine (ss-CD) en y-cyclodextrine (y-CD) genaamd. De binnenzijde van deze cyclische moleculen heeft lipofiele karakteristieken, terwijl de buitenzijde hydrofiel is. Wegens deze eigenschappen zijn cyclodextrines in staat inclusiecomplexen te vormen met lipofiele geneesmiddelen, waarbij de water-oplosbaarheid wordt verhoogd (Uekama et al., Int. J.

Pharm. 10 (1982) 1-15).

Het toepassen van velerlei stoffen, waaronder cyclodextrines, voor nasale toediening van insuline is uitgebreid onderzocht en getest door NOVO Industri (EP-A-0 308 181). Deze publikatie vermeldt allerlei soorten en derivaten van monosaccharides en oligosaccharides, waaronder a-, ss-, y-cyclodextrines en derivaten daarvan. Het vermeldt ook dat het preparaat vast, een poeder (om te snuiven) of een vloeistof (toediening als spray) kan zijn. Proeven met konijnen bleken veelbelovend. Uit deze ontwikkeling kwamen echter geen positieve resultaten bij toediening in mensen.

Andere onderzoekingen en beproevingen waren gebaseerd op de goede resultaten van nasale formuleringen van oestradiol en progesteron die dimethyl-ss-cyclodextrine bevatten als solubilisator en bevorderaar. Deze formuleringen bleken de biologische beschikbaarheid van deze steroid-hormonen in konijnen, ratten en mensen substantieel te verhogen. Daarbij wordt het preparaat toegediend als een spray in de neusholte (Hermens et al., Pharm. Res. 7 (1990) 500-503 ; Schipper et al., Int.

J. Pharm. 64 (1990) 61-66 ; Hermens et al., Eur. J. Obstet.

Gynecol. Reprod. Biol. 40 (1991) 35-41 ; Hermens et al., Eur.

J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 43 (1992) 65-70 ; EP-A-0 349 091).

Daarop gebaseerd zijn onderzoekingen en proeven gedaan met nasale insuline toediening waarbij dimethyl-ss-cyclodextrine als bevorderaar is gebruikt. Het preparaat werd als een spray in de neusholte gebracht. Veelbelovende resultaten werden bereikt bij ratten (Merkus et al., Pharm. Res. 8 (1991) 588-
EMI4.1
592 Schipper et al., J. Controlled Rel. 21 (1992) 173-186 NL-A-90. Echter, proeven bij mensen hadden geen posi- tief resultaat.

Na alle bovengenoemde ervaringen was het verrassend dat een specifiek derivaat in een specifieke toestand zeer goede resultaten bleek te hebben bij toediening bij mensen.

Volgens de uitvinding is een farmaceutisch preparaat voor nasaal toedienen van insuline bij mensen een vast (poeder) of half vast preparaat dat ten minste de polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, als actieve stof bevat en een gemethyleerd ss-cyclodextrine (methyl-ss-cyclodextrine) met een substitutiegraad (degree of substitution, ofwel D. S.) tussen 0, 5 en 3, 0, bij voorkeur tussen 1, 4 en 2, 2, meer bij voorkeur ongeveer 1, 8 als een absorptiebevorderende stof bevat.

Na de negatieve resultaten bij het testen van deze compositie bij mensen bij nasale toediening als een spray, lag het hoe dan ook niet voor de hand dat om dezelfde compositie in vaste toestand te testen. Er is geen publikatie die aangeeft dat een ander resultaat was te verwachten.

De nasale formulering volgens de uitvinding zal in de praktijk een farmacologisch werkzame hoeveelheid insuline, of een analogon daarvan, bevatten als de daarin aanwezige actieve stof. Preparaten in de vorm van een poederformulering die geschikt is voor nasale toediening kan bijvoorbeeld 2 tot 200

IU van de actieve stof per nasale dosering bevatten. Wat betreft de hoeveelheid methyl-ss-cyclodextrine zal het poederpreparaat een hoeveelheid daarvan bevatten dat de absorptie van de aanwezige actieve stof bevordert. Methyl-ss-cyclodextrine hoeveelheden van 0, 3 tot 30 moles per dosering zijn opties, hoewel hoeveelheden van 0, 75 tot 7,5 moles per dosering de voorkeur hebben.

De nasale preparaten volgens de uitvinding kunnen tevens een of meer van de in nasale geneesmiddelen gebruikelijke hulpstoffen bevatten, zoals conserveringsmiddelen, stabilisatoren, vulmiddelen (bijv. lactose, maltose, cellulose, mannitol, sorbitol), pH-regelende stoffen en complexvormers, enz.

Voor deze doeleinden geschikte stoffen zijn bekend uit de farmaceutische literatuur en bij deskundigen op het gebied van nasale toediening van geneesmiddelen.

Bovendien kan, volgens de uitvinding, een werkwijze voor het bereiden van een vast of half vast farmaceutisch preparaat ten minste de volgende stappen omvatten : (1) het maken van een oplossing van ten minste het polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, en een gemethyleerde cyclodextrine met een substitutiegraad tussen 0, 5 en 3, 0, bij voorkeur tussen 1, 4 en 2, 4, meer bij voorkeur ongeveer 1, 8, (2) het invriezen van de oplossing, en (3) het vriesdrogen van de bevroren substantie.

De uitvinding betreft tevens een dispenser voor nasale toediening die een preparaat volgend de uitvinding bevat.

De uitvinding zal nu worden toegelicht in en door de volgende voorbeelden.

Experimenten Experimenten zijn uitgevoerd waarbij vier gezonde mannelijke vrijwilligers met een leeftijd tussen 26 en 51 jaar (li-

chaamsgewicht 70-85 kg) betrokken waren nadat hun geïnformeerde toestemming was verkregen. Insuline/methyl-ss-cyclodex- trine preparaten zijn nasaal toegediend in alle vier personen : als een vloeibaar preparaat (spray) in twee personen en als een vast preparaat (poeder) in de andere twee personen.

De absorptie van nasaal toegediende insuline kan zowel worden beoordeeld uit het plasma insuline concentratie profiel als uit de bloedglucose verlagende werking van de insuline. Daarbij weerspiegelen plasma C-peptide concentraties het onderdrukken van de afgifte van endogeen insuline vanuit de alvleesklier.

Elke 5 minuten vanaf 10 minuten voor tot 60-120 minuten na de nasale instillatie van de insuline/methyl-ss-cyclodextrine formuleringen werden bloedmonsters van circa 5 ml afgenomen m. b. v. Venoject geëvacueerde bloedafnamebuizen. Een deel van deze bloedmonsters werd direct gebruikt voor het bepalen van de glucose-concentraties d. m. v. Haemo-glucotest strookjes in combinatie met een Reflolux reflectiemeter. Daarna werden de bloedmonsters door middel van centrifugeren verwerkt tot plasma. Uiteindelijk werden de plasma insuline en de C-peptide concentraties bepaald met in de handel verkrijgbare radioimmunoassay kits, specifiek voor respectievelijk humane insuline en C-peptide.

De resultaten van de nasale toediening van de insuline/me- thyl-ss-cyclodextrine preparaten zullen worden besproken onder verwijzing naar de tekening : Fig. 1 toont drie diagrammen (A, B en C) die de resultaten weergeven van vloeibare toediening aan twee personen, en Fig. 2 toont drie diagrammen (A, B en C) die de resultaten weergeven van vaste (poeder) toediening aan twee personen.

Diagrammen A tonen plasma insuline concentraties in mIU/l ; diagrammen B tonen bloed glucose concentraties in mmol/l, en diagrammen C tonen plasma C-peptide concentraties in nol/1, alles gedurende de aangegeven periode.

(1) Bereiding van nasale insuline formuleringen.

Vloeibare nasale insuline preparaten werden bereid door het oplossen van humaan insuline poeder (26 IU/mg) in fysiologische zoutoplossingen bevattende 2, 5 roH HCI. De oplossingen werden geneutraliseerd met 0, 1 M NaOH. De uiteindelijke insuline concentratie was 17, 2 mg/ml. Voor nasale toediening werd aan de insuline oplossing methyl-ss-cyclodextrine toegevoegd, resulterend in de volgende twee vloeibare insuline/me- thyl-ss-cyclodextrine formuleringen : - 17, 2 mg/ml insuline met 5% (w/v) methyl-ss-cyclodextrine, en - 17, 2 mg/ml insuline met 20% (w/v) methyl-ss-cyclodextrine.

Vaste (poeder) insuline preparaten werden bereid door het oplossen van humaan insuline poeder in 2, 5 roH HCI tot een concentratie van 14, 5 mg/ml. Methyl-ss-cyclodextrine werd vervolgens toegevoegd tot een molaire concentratie van 75 mM (9, 5% w/v). De insuline oplossingen werden daarna ingevroren in vloeibare stikstof en gevriesdroogd.

De vloeibare en de vaste preparaten werden tot gebruik bewaard bij 4oC. De hoeveelheid insuline in alle preparaten werd gecontroleerd voorafgaand aan de experimenten met 'reversed-phase HPLC'analyse.

(2) Nasale toediening van de preparaten.

De vrijwilligers hadden overnacht gevast. Twee intraveneuze canules werden aangebracht, een in elke arm : een voor afname van bloedmonsters, de andere voor eventuele toediening van 10% (w/v) glucose.

Vloeibare insuline/methyl-ss-cyclodextrine preparaten werden toegediend als een spray met een in de handel verkrijgbare afgestelde doseerpomp met een vast doseringsvolume van 0, 09

ml (1 puff = 0, 09 ml x 26 IU insuline/mg x 17, 2 mg/ml = 40 IU insuline). De dosering van insuline was als volgt : - Persoon 1 (aangegeven in de tekening met) : insuline dosis 40 IU (20 IU per neusgat) met 5% (3,75 moles per neusgat) methyl-B-cyclodextrine.

- Persoon 2 (aangegeven in de tekening met t) : insuline dosis 80 IU (40 IU per neusgat) met 20%
EMI8.1
(15 per neusgat) methyl-ss-cyclodextrine.

Vaste (poeder) insuline/methyl-ss-cyclodextrine preparaten werden toegediend door inhalatie via de neus. De dosering was als volgt : - Persoon 3 (aangegeven in de tekening met O) : insuline dosis 40 IU (20 IU per neusgat) met 7,5 moles methyl-ss-cyclodextrine (3, 75 pmoles per neusgat).

- Persoon 4 (aangegeven in de tekening met &commat;): insuline dosis 80 IU (40 IU per neusgat) met 15 gnoles methyl-ss-cyclodextrine (7,5 moles per neusgat).

(3) Resultaten van de toedieningen.

Zoals duidelijk zal zijn uit fig. 1 resulteerde geen van de twee vloeibare insuline/methyl-B-cyclodextrine formuleringen (persoon 1 en persoon 2) in significante veranderingen van de plasma insuline (diagram A) en C-peptide (diagram C) concentraties. Ook waren de bloedglucose concentraties (diagram B) niet verschillend van hun initiële waarden (d. w. z. de concentratie die gemeten is vlak voor toediening van insuline/me- thyl-ss-cyclodextrine oplossing).

In tegenstelling tot de vloeibare preparaten bleek nasale toediening van de vaste (poeder) formulering uitermate effectief. Zoals weergegeven in fig. 2 resulteerde nasale instillatie van de poederformulering in opmerkelijk verhoogde plasma insuline concentraties.

Bij persoon 3 bedroeg de maximale insuline concentratie 48 mIU/1. Deze maximale concentratie was reeds bereikt na 20 minuten, hetgeen er op duidt dat de insuline poeder snel was geabsorbeerd. De insuline concentraties keerden terug naar endogene waarden na ongeveer 80 minuten. Een vermindering van bloedglucose van 30% tot een minimum van 3, 2 mmol/l werd waargenomen, en na de twee uur van het experiment waren de glucose concentraties nog steeds gereduceerd. Bovendien was de plasma C-peptide spiegel verminderd.

Toediening van de poeder formulering in de 2-voudig hogere insuline dosis (persoon 4. 80 IU) resulteerde in zelfs nog hogere insuline absorptie die leidde tot een maximum insuline concentratie van 67 mIU/l, reeds 15 minuten na toediening.

Wegens deze grote insuline absorptie verminderde de plasma glucose waarden zeer snel en drastisch. Daarom, zoals aangegeven in de diagrammen van fig. 2 met pijlen, moest drie keer glucosesubstitutie per infuus worden toegediend. De additionele glucose toediening komt ook tot uiting door de waargenomen piek in de plasma C-peptide concentraties (diagram C). De insuline en glucose concentraties keerden terug tot normale waarden na 80, respectievelijk 120 minuten.

Deze studies en experimenten met humane vrijwilligers tonen duidelijk aan dat, in tegenstelling tot wat verwacht werd na de onderzoekingen en proeven met vloeibare nasale insuli- ne/methyl-ss-cyclodextrine preparaten, de overeenkomstige preparaten in vaste (poeder) vorm niet alleen een significante, maar ook een verrassend hoge absorptie van insuline tot gevolg hebben.

Nadat 70 jaar lang diabetes patiënten insuline toediening per parenterale injectie als enige mogelijk hadden om te overleven, en velen gezocht hebben naar alternatieve toedieningsmogelijkheden, zal de onderhavige uitvinding van zeer grote betekenis zijn voor de vele diabetes patiënten.

Claims

Conclusies : 1. Farmaceutisch preparaat voor nasale insuline toediening bij mensen bevattende het polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, en een gemethyleerde ss-cyclo- dextrine met een substitutiegraad tussen 0, 5 en 3, 0, en zijnde een vast (poeder) of een half vast preparaat.
2. Farmaceutisch preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de substitutiegraad tussen 1, 4 en 2, 4 ligt.
3. Farmaceutisch preparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de substitutiegraad ongeveer 1, 8 is.
4. Werkwijze voor het bereiden van een vast of half vast farmaceutisch preparaat voor nasale toediening bij mensen van insuline, of een analogon daarvan, omvattende de stappen : (1) het maken van een oplossing van ten minste het polypeptide hormoon insuline, of een analogon daarvan, en een gemethyleerde cyclodextrine met een substitutie- graad tussen 0, 5 en 3, 0, bij voorkeur tussen 1, 4 en 2, 4, meer bij voorkeur ongeveer 1, 8, (2) het invriezen van de oplossing, en (3) het vriesdrogen van de bevroren substantie.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de substitutiegraad tussen 1, 4 en 2, 4 ligt.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de substitutiegraad ongeveer 1, 8 is.
7. Inrichting omvattende een dispenser voor nasale toedie- ning welke een bepaalde hoeveelheid van het farmaceu- tisch preparaat volgens een der conclusies 1-3 bevat.