CN101474399A - 一种胰岛素肺吸入粉雾剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药物制剂领域，具体涉及一种经口吸入后在肺部吸收的胰岛素粉雾剂。其特征是：本发明的胰岛素粉雾剂由胰岛素、甘露醇、氨基酸和肺表面活性物质组成。本发明的胰岛素粉雾剂生物利用度高，安全性好，具有较好的溶解性、堆密度，休止角、雾化性能，而且不易吸湿。
Description
技术领域
本发明涉及药物制剂领域，具体涉及一种经口吸入后在肺部吸收的胰岛素粉雾剂及其制备方法。
背景技术
胰岛素为胰腺产生的54肽化合物，参与糖代谢。在病理状态下，胰岛素分泌量不足，血糖浓度升高，导致糖尿病。
糖尿病正成为仅次于癌症的严重危害人体健康的疾病之一。长期的高血糖状态不仅使病人消瘦、乏力，更会诱发其它并发症，如白内障、脑中风，心肌梗塞、肾病等。预计到2025年全球将达到3亿人，中国将有3800万糖尿病患者。糖尿病分为1型(胰岛素依赖型)和2型(非胰岛素依赖型)。胰岛素是治疗1型糖尿病和2型糖尿病的重要一线药物。
目前，人体补充的胰岛素按来源分为动物胰岛素和重组人胰岛素。其中，重组人胰岛素所占的比例日益增大。相对动物胰岛素而言，重组人胰岛素有许多优点。动物胰岛素大多用猪或牛的胰腺提取，其结构与人胰岛素不完全一致。而重组人胰岛素是由基因重组技术制造的，对非致病的大肠杆菌或酵母菌导入人胰岛素基因转化而成，与人体内源性胰岛素的结构、生物化学特性完全相同，并且不含动物蛋白杂质。效价高，吸收快，降糖效果好。免疫原性低，不易产生抗体。过敏反应降低。有了以上的众多优势，重组人胰岛素毫无疑问地成为临床医师的首选，进而成为胰岛素治疗的主流。
同时，由于人体胰岛素的分泌具有生理节律，包括基础胰岛素和餐时胰岛素的分泌。基础胰岛素分泌是指夜间或禁食状态下，胰岛素稳定持续性的小剂量释放，以调节脂肪分解和肝糖的生成，使非进餐状态下的血糖维持正常。餐时胰岛素分泌指进餐后胰岛素快速大剂量地脉冲式分泌，以使餐后血糖得到有效的控制。为了模拟胰岛素的生理分泌模式，近年来又开发出胰岛素类似物，利用重组DNA技术，通过对人胰岛素氨基酸序列进行修饰生成的一类物质，具有与普通胰岛素不同的结构、理化性质和药动学特征，可以模拟胰岛素的生理分泌和作用。目前已用于临床的有赖脯胰岛素、门冬胰岛素和赖谷胰岛素3种超短效胰岛素类似物及甘精胰岛素和地特胰岛素2种超长效胰岛素。
目前胰岛素的给药途径主要为静脉或皮下注射，长期用药给病人带来了巨大的不便和痛苦。胰岛素非注射给药一直是国际医药领域重大和热门的研究课题。但是大多数非注射途径有难以克服的弊病，即吸收缓慢，生物利用度低，无法与注射途径比拟，不适合糖尿病的临床治疗。
肺部吸入给药是较理想的非注射给药途径之一。肺部给药具有吸收表面积大，吸收部位血流丰富，可避免肝脏的首过效应，酶活性较低，上皮屏障较薄及膜通透性高等优点。药物的生物利用度较高，从肺部吸收的速度较快，可形成较高的脉冲浓度，符合内源性胰岛素的释放特征和人体的正常生理需要。
肺部吸入给药的剂型可分为气雾剂(包括溶液型和混悬型)、粉雾剂和喷雾剂。由于胰岛素在水中的化学稳定性较差，在乙醇和含氟抛射剂中不溶解，较难制成液体型气雾剂或喷雾剂。混悬型气雾剂物理稳定性差(微粒易聚集)、定量阀门易堵塞等。
粉雾剂的载药量大，但由于肺部给药的特殊性，须用水溶性好、刺激小、生物相容性好的辅料。同时，药粉从口腔到肺部要经过气管、支气管等相当长一段潮湿的人体器官通道，过于易吸湿就会吸附于气道壁，到不了肺泡区，而过于轻飘，又容易随呼吸逸出。所以，肺部吸入型粉雾剂胰岛素要发挥药效的首要条件是药粉的粒径要小至1～5μm、粉质较轻(密度小)、流动性好(休止角小)，药粉才能通过口腔到达肺泡并较少呼出逸失。根据粉雾吸入剂的特点，药粉的溶解性、堆密度、休止角、雾化性能、吸湿变化是达到疗效所必须考虑的。
此外，粉雾剂的生物利用度，长期给药后的安全性也是在粉雾剂制剂过程中需要考虑的重要因素。
肺表面活性物质是由肺泡II型细胞合成并分泌，主要由脂质和表面蛋白构成，具有独特的铺展性能和动态表面张力的特性，分布于肺泡内表面。其主要生理功能是降低肺泡表面张力，防止肺泡萎陷；调节肺泡表面张力，稳定不同大小肺泡内的压力；维持肺顺应性；维持肺泡-毛细血管间液体平衡，防止肺水肿；参与呼吸道免疫调节及防御机制等。
自1959年Avery和Mead证实新生儿呼吸窘迫综合征(NRDS)为肺表面活性物质缺乏所致，首次阐述了肺表面活性物质与疾病的关系，有关肺表面活性物质的研究取得了重大进展。不久，肺表面活性物质替代疗法首次获得临床疗效。这一结果使肺表面活性物质研究进入新的时代。迄今，已有10多种肺表面活性物质产品，在临床上主要用于新生儿呼吸窘迫综合征、遗传性肺表面活性物质缺陷症、胎粪吸入综合征、急性呼吸窘迫综合征、肺部感染、先天性膈疝、气道疾病、分泌性中耳炎。
肺表面活性物质是由多种成分组成的复合物，脂质占总量的85％～90％，其中磷脂为主要存在形式，占90％；中性脂有胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸，约10％。一般认为，磷脂酰胆碱是肺表面活性物质的主要成分，占脂质总量的70％～80％，约50％～70％的磷脂酰胆碱以饱和形式存在，主要存在形式为二棕榈酰磷脂酰胆碱；磷脂成分中还包括少量的磷脂酰甘油(约8％)、磷脂酰乙醇胺(约5％)、磷脂酰肌醇(约3％)、溶血磷脂酰胆碱和神经鞘磷脂(少于2％)。肺表面活性蛋白有4种，包括SP-A、SP-B、SP-C、SP-D，约10％。
通过对肺表面活性物质的生化成分及其功能研究，已有多种肺表面活性物质产品。根据来源不同，分为3类：天然型肺表面活性物质、改进型肺表面活性物质、合成肺表面活性物质。
天然型肺表面活性物质是从猪肺、小牛肺灌洗液或肺匀浆中提取，如calfactant(Infasurf)，SF-RI-1(Alveofact，bovactant)，poractant alfa(Curosurf)，国产药品有牛肺表面活性提取物(北京双鹤现代医药技术有限责任公司，国药准字H20052106)。
改进型肺表面活性物质是在天然肺表面活性物质中按适当比例补充某些成分以提高疗效，如surfactant TA。
合成肺表面活性物质为人工合成，主要特点是不含蛋白质，如pulmactant(ALEC)，colfosceril palmitate，sinapultide(Surfaxin，KL4-Surfactant，KL4)。
近年来，也有利用肺表面活性物质本身的铺展特性将其他药物带到呼吸道末梢的研究报道，发现药物可获得在肺泡区更为均匀的分布。
国内外关于肺表面活性物质应用于肺部给药已经有了一定的研究基础，但研究主要集中于体外物理性质和混悬液气管内喷雾或者滴入等实验室前期理论研究阶段，由于处方和制备工艺存在着相当的难度，尚无将肺表面活性物质应用于可进行工业生产的干粉吸入剂的报道。季颖等研究了人工肺表面活性物质作为肺部给药载体的体外物理性质，主要针对混悬液的表面张力和粒径，尚不具有开发成熟剂型的条件(人工肺表面活性物质作为胰岛素肺部给药载体的研究，《中国药学杂志》2006年5月第41卷第10期p766-768)。
发明内容
本发明公开了一种胰岛素肺吸入粉雾剂，采用肺表面活性物质或类似物为载体，同时选择与之配伍的载体，使得到的胰岛素粉雾剂产品生物利用度高，安全性好，具有较好的溶解性、堆密度，休止角、雾化性能，而且不易吸湿。
选择盛装胰岛素粉末供口腔吸入的装置，不但能方便地进行工业化生产，而且便于携带，使用时吸入剂量准确，防止多吸或少吸。
本发明的胰岛素粉雾剂，主要由下列成份组成：胰岛素、甘露醇、氨基酸、肺表面活性物质。
各组分优选的重量份数为：胰岛素3份、甘露醇15～150份、氨基酸5～100份、肺表面活性物质5～100份。各组分更优选的重量份数为：胰岛素3份、甘露醇20～80份、氨基酸10～40份、肺表面活性物质10～40份。本发明所述的份数比均为重量份数比。
其中的胰岛素优选自重组人胰岛素、牛胰岛素、猪胰岛素、赖脯胰岛素、门冬胰岛素、赖谷胰岛素、甘精胰岛素或地特胰岛素。更优选重组人胰岛素、牛胰岛素或猪胰岛素。最优选重组人胰岛素。
其中肺表面活性物质优选含磷脂和选自肺表面活性蛋白、脂肪醇、四丁酚醛中的一种或几种的混合物，其中磷脂含量占肺表面活性物质总含量的70％～99％。本发明所述肺表面活性物质还可以是其类似物。所述肺表面活性物质包括天然型肺表面活性物质、改进型肺表面活性物质或合成肺表面活性物质。优选天然肺表面活性物质。从制剂成本考虑，合成肺表面活性物质也可作为优选载体。
所述氨基酸优选自苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、精氨酸、亮氨酸中的一种或几种，所述氨基酸都是L型氨基酸。更优选苏氨酸或亮氨酸。
当氨基酸优选苏氨酸时，优选的各组分重量比为：胰岛素3份，甘露醇50份，苏氨酸20份和肺表面活性物质15份。
当氨基酸优选亮氨酸时，优选的各组分重量比为：胰岛素3份，甘露醇70份，亮氨酸30份和肺表面活性物质18份。
本发明的胰岛素肺吸入粉雾剂的制备方法，包括：以薄层分散法、乙醇注入法、逆相蒸发法、乙醚注入法或机械法制备以肺表面活性物质为脂材的胰岛素的脂质混悬液；再将该脂质混悬液与甘露醇、氨基酸混合，喷雾干燥，即得。混合液浓度优选为0.1～10％，为重量份数比。
上述制备方法，其中喷雾干燥时优选的进口温度为100～120℃，出口温度为60～70℃。
上述制备方法，其中喷雾干燥时喷嘴气流量优选800ml/min。
上述制备胰岛素肺吸入粉雾剂的方法，不仅胰岛素在制备过程中结构不被破坏，制得的胰岛素粉雾剂产品生物利用度高，安全性好，具有较好的溶解性、堆密度，休止角、雾化性能，而且不易吸湿。
上述方法制备出的干燥粉末进一步装入胶囊中，即可用于临床。
由于胰岛素的给药剂量较低，用于吸入时的辅料量要适中，如果药物浓度过高，则正常给药剂量下，给药的总量就减少，导致给药误差增大，不易准确的定量给药；而如果主药浓度过低，在最低给药剂量下，需要给药的总量就增多，超出人体肺部吸入粉末量的安全范围。发明人发现，当主药3份，辅料25～350份时比较合适。
制备过程中，为了促使胰岛素溶解，可以按常规加入有机酸或无机酸，例如柠檬酸、醋酸和/或盐酸，加酸的目的是促进胰岛素溶解。胰岛素在酸性条件下溶解后，可以再将pH调节至中性，减少对人体的刺激。可以使用柠檬酸钠和/或氢氧化钠，最好将pH调节至7.4。为了达到酸化或中和的目的，也可以使用其它的酸、碱或有机盐。
制备过程中，采用薄膜分散法、乙醇注入法、逆相蒸发法、乙醚注入法和机械法等。其中机械法包括使用均质机、超声仪、超临界流体仪和挤出仪器等机械设备。按比例将重组人胰岛素溶液、肺表面活性物质用薄膜分散法、乙醇注入法、逆相蒸发法、乙醚注入法和机械法制得脂质混悬液。其中优选薄膜分散法。
所制得的脂质混悬液采用脉冲气泡表面张力仪测定最低表面张力，发明人发现，天然型肺表面活性物质制备的脂质混悬液表面张力最低。从制剂成本考虑，也可采用合成型肺表面活性物质，使最低表面张力在最大程度上接近肺表面活性物质。筛选试验见表1。表1中的脂质溶液用下列方法制备：称取磷脂、脂肪醇、四丁酚醛等成膜材料与辅料，溶于适量无水乙醇，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于40℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。用含有胰岛素的载体溶液转动洗膜，得到乳白色的脂质混悬液。使用微孔滤膜过滤或者高压乳匀机进一步挤压减小粒径，即得胰岛素脂质溶液。
表1.肺表面活性物质及其类似物的最低表面张力实验(薄膜分散法，37℃)
| 组分 | 最低表面张力(mN/m) | 分类 |
| poractant alfa(Curosurf) | 1.20±0.11 | 天然型肺表面活性物质 |
| Surfactant TA | 11.92±0.87 | 改进型肺表面活性物质 |
| 二棕榈酰磷脂酰胆碱:磷脂酰肌醇＝7:3 | 2.45±0.29 | 合成型肺表面活性物质 |
| 二棕榈酰磷脂酰胆碱:十六烷醇:四丁酚醛＝13.5:1.5:1 | 4.22±0.67 | 合成型肺表面活性物质 |
| 二棕榈酰磷脂酰胆碱:大豆卵磷脂:棕榈酸＝6:3:1 | 9.45±1.10 | 合成型肺表面活性物质 |
| 蛋黄卵磷脂:十六烷醇:四丁酚醛＝8:1:1 | 5.33±0.78 | 合成型肺表面活性物质 |
| 大豆卵磷脂:十六烷醇:四丁酚醛＝8:1:1 | 5.62±0.80 | 合成型肺表面活性物质 |
| 蛋黄卵磷脂:胆固醇:四丁酚醛＝6:1:1 | 4.98±0.67 | 合成型肺表面活性物质 |
研究中发现，在喷雾干燥过程中，仅将脂质混悬液与甘露醇混合，产品的水溶性较差，雾化试验效果不理想，胶囊残留量较多(处方1)；加入氨基酸后，粉质得到改善，密度减小，雾化试验时粉末可形成烟雾并均匀沉积，未见颗粒状聚集物(处方3、4、5)，能制备出合格产品。而仅将脂质混悬液与氨基酸混合，产品的水溶性较差，并且静电作用很强，粉末易聚集，雾化效果不理想。(见表2和表3)
表2 胰岛素肺吸入粉雾剂的处方筛选
*处方1的制备工艺为将两组分混合后直接粉碎
表3 各处方制成的胶囊剂在75％相对湿度下的变化情况
| 处方1 | 处方2 | 处方3 | 处方4 | 处方5 | 处方6 | |
| 增重 | 1.0％ | 1.4％ | 1.5％ | 1.5％ | 2.1％ | 5.0％ |
| 雾化效果 | 沉积物有较多小颗粒 | 沉积物有少量细小颗粒，胶囊有块状残留 | 沉积物有少量细小颗粒 | 雾化效果良好，以细粉状均匀沉积 | 沉积物有少量细小颗粒 | 沉积物有小颗粒，胶囊有大片残留 |
| 残留量 | 11.2％ | 10.3％ | 5.9％ | 3.7％ | 4.8％ | 38.1％ |
在进一步的研究中发现，当处方组成为胰岛素3份与40-300份辅料，而辅料同时使用甘露醇和氨基酸时，当甘露醇：氨基酸的用量比为1：4～4：1时可对产品的溶解度、堆密度、休止角、雾化效果及使用后的残留量产生良好的协同作用，尤其可以减少胰岛素粉雾剂的吸湿性。特别是选用苏氨酸或亮氨酸与甘露醇配合，当甘露醇：苏氨酸或亮氨酸为1：2～6：5时，综合评价效果更好。因此形成了本发明的技术方案：胰岛素3份，甘露醇15～150份、氨基酸5～100份，肺表面活性物质或其类似物5～100份，在该范围内制备得到的粉雾剂抗吸湿效果好，综合质量评价较优，给药量适当，适合临床使用。而不在此范围内所制得的制剂有些指标差异较大，不能制备合格的产品。在此基础上优选的方案是：胰岛素3份、甘露醇50-80份、氨基酸30-50份，这样制备得到的产品的溶解性、休止角、堆密度、抗吸湿性等性质均在非常理想的范围内，雾化效果非常好。针对不同的氨基酸，与甘露醇的比例有所差别，最优的如胰岛素：甘露醇：苏氨酸：肺表面活性物质为3份：50份：20份：15份比例时，以及胰岛素：甘露醇：亮氨酸：肺表面活性物质为3份：70份：30份：18份比例时，粉雾剂的雾化效果最佳，此为最优化处方。
表2、表3中所列胰岛素肺吸入粉雾剂各指标的试验方法和评价标准如下：
溶解性：取试制的粉雾剂2粒，打开囊壳，将内容物放入装有2ml水的带塞试管中，振摇1分钟，观察其溶解情况。若粉末能够溶解且溶液澄清，溶解性为合格；若显混浊，则溶解性不合格。
堆密度：以分析天平将药粉称重后，置于小量筒中，轻轻振摇后测量粉末的体积，将重量(g)与体积(ml)相比即可得于粉末的堆密度，堆密度以小为佳。
休止角：休止解的测量方法为，取口径约6cm，管径(内径)约0.4cm的小漏斗一个，固定于铁架台上，漏斗下方铺一张白纸，漏斗的下端与纸的高度为4～5cm，将药粉从漏斗上方缓慢倒入漏斗，待漏下的药粉接近漏斗出口时，测量该药粉圆锥体的高度和下端直径，据此计算出休止角的正切，并进一步计算出休止角。
粉末残留量和雾化性能：将试制的胰岛素肺吸入粉雾剂精密称重(W1)，放入专用吸入器(上海天平制药厂生产)中，将胶囊打孔，再将吸入器与5000ml玻璃瓶相连，连接处配置开关旋钮，此旋钮开始时处于关闭位置。以601/min气流量抽真空，打开上述旋钮，胶囊中的药粉即从吸入器中喷出，连续三次。若粉末形成均匀烟雾，沉积后无大的颗粒存在，说明雾化性能优良；若大部分粉末得到雾化，瓶底仅有少量颗粒，雾化性能中等。若大部分粉末未得到雾化，而成块状在瓶底沉积，说明雾化性能差。将用过的胶囊壳从吸入装置中取出，精密称重(W2)，以小毛刷将胶囊内壁的残余粉末拭净，再称空胶囊重量(W3)。胶囊内容物粉末残留量的计算方法为：
[(W2-W3)/(W1-W3)]×100％
湿度影响和胶囊壁沾附试验：取胰岛素肺吸入粉雾剂，精密称定，25℃室温下置RH75％环境中，24小时后取出，再次称量胶囊重量。然后将粉末倒出，观察粉末性状的变化，并按上法测定胶囊中粉末的残留量以了解胶囊壁沾附情况。
本发明所述胰岛素肺吸入粉雾剂可以胶囊剂的形式应用。所用的胶囊剂的大小可以是任何型号的，优选的型号为小于0号，通常选1～4号。此胶囊剂不仅能方便地进行工业化生产，而且便于携带。胶囊中胰岛素粉末的量是一定的，确保使用时吸入剂量的准确，可有效地防止患者多吸或少吸。
本发明所提供的胶囊剂的内容物由平均直径小于100μm的粉末组成。更优选的粉末的平均直径小于10μm，最优选的粉末的平均直径小于5μm，通常在0.5～5μm之间。
喷雾干燥是制备粉雾剂的常用方法之一，因为喷雾干燥所得的粉末较细，可达到吸入给药的要求，或稍经气流粉碎即可达此要求；喷雾干燥的过程较快，数秒内药物溶液即可由液态转化成干粉状态，一方面可减少微生物污染的机会，另一方面在如此短的时间内胰岛素不易被高温破坏。
喷雾干燥机的操作条件主要是以提高干粉的收率和减少其含水量为目标，多次摸索得到，上述条件下干粉收率在80％以上，干燥失重在5％以下。
试验中发现，喷嘴的气流量愈大，产品的收率愈高且粒度愈小，气流量由400ml/min增加至800ml/min时，收率可由33％增加至60％左右，粒径由12.5μm降至3μm以下，故将气流量调至最大水平(800ml/min)。为了进一步考察制备工艺中各因素对产品收率和性状的影响，设计了以喷雾速度(控制喷嘴流量的泵速指标，P：10，15，20)，进口温度(InletTemperature：90℃，100℃，110℃)，风速(A)：70％，80％，90％，和溶剂量(40U×500粒用量125ml，250ml，500ml)四因素三水平的正交试验。考察的指标中，收率(Recovery)为喷雾干燥微粉的得量与投料量之比；引湿增重(Gained Weight)试验为将微粉(约1g)称重后置于RH75％下平衡24h，称重后以增加的重量对吸湿前的重量计算；圆整性(Round Unity)为粉粒的长径与短径之比(Dlong/Dshort)；粒径为直接从电镜扫描照片测量。圆整性和粒径为10个以上粉粒的平均值，并考虑了样本的代表性。
试验结果见表4所示，可见各工艺条件对样品收率和物理性质有较大的影响。
表4 工艺流程中四因素三水平正交试验的数据表
| BatchNo | P | 进口温度(℃) | A(％) | 溶剂量(ml) | 收率(％) | 引湿增重(g/g) | 密度(g/ml) | 休止角(°) | 圆整性 | 粒径(μm) |
| 1 | 10 | 90 | 70 | 125 | 50.1 | 0.0743 | 0.218 | 51.37 | 1.10 | 3.75 |
| 2 | 10 | 100 | 80 | 250 | 40.9 | 0.0751 | 0.257 | 50.19 | 1.01 | 2.79 |
| 3 | 10 | 110 | 90 | 500 | 58.7 | 0.0716 | 0.275 | 53.13 | 1.01 | 2.24 |
| 4 | 15 | 90 | 80 | 500 | 43.1 | 0.0623 | 0.198 | 43.02 | 1.08 | 3.10 |
| 5 | 15 | 100 | 90 | 125 | 62.2 | 0.0316 | 0.257 | 29.74 | 1.02 | 2.93 |
| 6 | 15 | 110 | 70 | 250 | 63.3 | 0.0305 | 0.259 | 39.56 | 1.01 | 3.77 |
| 7 | 20 | 90 | 90 | 250 | 29.6 | / | 0.245 | 27.22 | 1.15 | 2.54 |
| 8 | 20 | 100 | 70 | 500 | 30 | / | 0.207 | 39.37 | 1.37 | / |
| 9 | 20 | 110 | 80 | 125 | 43.7 | 0.0371 | 0.22 | 43.36 | 1.09 | 2.00 |
(说明：为500粒40U胶囊处方量)
实验表明：产品回收率与喷嘴流速(P)的关系最为密切，只有适中的喷雾速度才会有较高的回收率，本试验中回收率由高到低的顺序为P15>P10>P20。P太小或P太大对收率均不利。可能在P较小时，喷雾速度慢，时间长，损失多；喷雾速度过快，雾滴来不及干燥固化，部分粘附在容器壁上而造成损失。影响回收率的第二位因素是进口温度，进口温度较高时收率较高；另外溶剂量较少时也有较高回收率，可能是因为溶剂量较大时粉粒的粒度较小，不易沉积。
颗粒的圆整性主要与喷嘴流速(P)和溶剂量有关。P愈小，颗粒圆整性愈好，可能是因为喷嘴流速较小时，粒子相互碰撞互相粘连的几率相对较小；溶剂量愈小，溶质的浓度愈高，干燥过程中容易成型，颗粒的圆整性愈好。
工艺条件对堆密度影响不大。
从试验结果来看，P和A对微粉的休止角影响较大，P和A较大时休止角较小。
吸湿性与喷嘴流速(P)关系较大，P愈大，吸湿性愈小。另外较低的进口温度和较少的溶剂量均可减少微粉的吸湿增重。颗粒粒径主要与溶剂量有关，溶剂量愈大，粒径愈小。
因为按本技术方案制备的胰岛素肺吸入粉雾剂的雾化效果好，所以可以利用市售的治疗哮喘等呼吸道疾病的吸入粉末装置。例如使用上海天平制药厂的吸入器。该装置实际上起的是将胶囊挤破的作用。
喷雾干燥粉末形态观察结果：分别以光学显微镜和电镜对胶囊内容物粉末进行了观察，在1000倍的光学显微镜下可见此粉末为单个的细小的颗粒，无粘连，无团块，分散良好，为一种圆球形结构。
喷雾干燥粉末激光粒度测定结果：英国MalvernInstruments Ltd.激光粒度测定仪对不同批号的胶囊内容物粉末进行了粒度测定，结果上述样品粒度小于5μm的部分所占的百分比均大于70％。
为了考察制备过程是否引起胰岛素的破坏降解，以HPLC法对喷雾干燥前胰岛素和辅料的溶液与喷雾干燥后的含胰岛素粉末进行了测定。方法为取上述溶液或粉末适量，制成重组人胰岛素浓度相当于40U/ml的溶液，按峰面积法计算胰岛素含量和杂质的相对含量。结果见表10所示。可见胰岛素的含量无明显的改变，杂质量与胰岛素原料相经无明显的增加。
表5 制备过程对胰岛素含量和杂质量的影响
| 喷雾干燥前 | 喷雾干燥后 | |
| 含量 | 100.1％ | 98.0％ |
| 杂质 | 3.26％ | 3.40％ |
一般治疗哮喘的药物粉末吸入到肺的导气部即可产生预定疗效，而胰岛素肺吸入粉雾剂是必须吸入肺的呼吸部才有确切疗效。本发明的胰岛素肺吸入粉雾剂能够借助于市售的治疗哮喘等呼吸道疾病的吸入粉末装置来使用，这也说明本发明的胰岛素粉雾剂的理化性质良好，尤其是雾化效果优异，以致于可以借用原仅能喷药粉至气道处的装置，将本发明的胰岛素粉雾剂喷吸至肺部。而且本发明的胰岛素胶囊即使用手捏破，其中的内容物可借助呼吸时的气流作用进入肺泡而发挥作用。这对于室外或紧急情况下患者自行给药是极为便捷的。
所述挤破胶囊的装置可以反复使用。一颗胶囊内容物吸光后即可将空壳丢弃，下一次使用时，向该装置内再填入一颗胶囊。
本发明的胰岛素肺吸入粉雾剂不仅具有上文所描述的制剂学方面的优点，更重要的是在胰岛素粉雾剂中加入肺表面活性物质后，能显著促进胰岛素降血糖功能。以下是对大鼠的降血糖试验的比较：
1.试验目的
以加入肺表面活性物质的重组人胰岛素肺吸入粉雾剂与未加入肺表面活性物质的重组人胰岛素肺吸入粉雾剂做对比，同时设皮下注射给药和吸入空白辅料组，观察使用肺表面活性物质对于重组人胰岛素肺吸入粉雾剂的降血糖作用是否有提高。
2.试验材料
(1)动物：清洁级SD大鼠48只，雄性，体重130～150g，中国人民解放军南京军区医学动物实验中心提供，合格证(SCXK(苏)2003-0004)，在本实验室饲养至少一周后使用。
(2)药品：
1)本发明的重组人胰岛素肺吸入粉雾剂。
2)重组人胰岛素注射液。深圳科兴生物工程有限公司生产，规格：400U/10ml。
3)空白辅料。重组人胰岛素肺吸入粉雾剂中除主药重组人胰岛素外的所有成分，按相同的工艺制备成。
3.试验方法
(1)动物分组 将48只大鼠按体重随机分为4组，每组12只。试验分别设含肺表面活性物质的重组人胰岛素吸入粉雾剂15U/kg剂量组；不含肺表面活性物质其它辅料相同的重组人胰岛素吸入粉雾剂对照组，15U/kg剂量，皮下注射组，剂量为5U/kg；空白辅料胶囊组。
(2)给药方法 吸入给药方法按照有关文献的报道，具体为：按动物体重准确称取药粉，置入空胶囊中，将胶囊放入一端带12#针头的套管中，以7#针头将胶囊两端穿孔，套管的另一端与注射器相连。大鼠实验前禁食12小时(自由饮水)后，用戊巴比妥钠(45mg/kg)进行腹腔麻醉，分离气管，然后将上述12#针头插入气管中，以注射器向胶囊中推入空气2ml将药粉雾化后吹入大鼠肺中，并开始记时。大鼠给药前取空白血，并分别于给药后0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、7.0h用玻璃毛细管于眼底静脉丛取血。
(3)血糖值测定 使用血糖试纸测定大鼠的血糖浓度。
4.试验结果
大鼠用药后的血糖浓度
从表5至表8可见，重组人胰岛素肺吸入粉雾剂4个剂量组经气管吸入给药后15min，大鼠血糖浓度即有明显的降低，给药后0.5～2小时左右药效达到最大。从血糖平均值来看，肺表面活性物质组、对照组、皮下注射组可分别使大鼠血糖降低至31.2，52.6，和29.3mg/dL；2小时后，血糖逐步恢复。
动物实验结果表明，加入肺表面活性物质后，能显著促进胰岛素降血糖功能。
各表中最后一列AAC的全称为：Area Above The Curve，代表血糖曲线上面积。其含义为：用药后血糖浓度对时间作图的曲线和用药前血糖浓度水平之间的面积。
表6 本发明的大鼠肺部给予肺表面活性物质组(15U/kg)后的血糖浓度(md/dL)
表7 大鼠肺部给予对照组(15U/kg)后的血糖浓度
表8 大鼠皮下注射重组人胰岛素5U/kg后的血糖浓度(mg/dL)
表9 大鼠肺部给予空白辅料后的血糖浓度(mg/dL)
具体实施方式
实施例1
取重组人胰岛素3g，加适量的pH2.0的盐酸，使重组人胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇72.0g、亮氨酸18.0g加入约2000ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至3000ml，以0.2μm微孔波膜过滤，得溶液3。称取人工肺表面活性物质(其中：蛋黄卵磷脂14.4g、十六烷醇1.8g、四丁酚醛1.8g)18g溶于无水乙醇中，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于50℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。使用溶液3于旋转蒸发仪中转动洗膜，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得重组人胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥。条件为，进口温度105℃，出口温度65℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含重组人胰岛素粉末，测定重组人胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例2
取牛胰岛素0.5g，加适量的pH2.0的盐酸，使牛胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇15g、亮氨酸4g加入约400ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至800ml，以0.2μm微孔滤膜过滤，得溶液3。称取人工肺表面活性物质(其中：大豆磷脂2.5g、胆固醇0.4g、四丁酚醛0.3g)3.2g溶于无水乙醇中，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于50℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。使用溶液3于旋转蒸发仪中转动洗膜，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得牛胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度100℃，出口温度65℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含牛胰岛素粉末，测定牛胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例3
取重组人胰岛素0.5g，加适量的pH8.0的NaOH溶液，使重组人胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇12g、苏氨酸1.5g加入约200ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至800ml，以0.2μm微孔波膜过滤，得溶液3。称取牛肺表面活性提取物3.0g(北京双鹤现代医药技术有限责任公司，国药准字H20052106)，使用溶液3将其混悬，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得重组人胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度110℃，出口温度70℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含重组人胰岛素粉末，测定重组人胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例4
取重组人胰岛素0.2g，加适量的pH2.0的盐酸，使重组人胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇8g、亮氨酸2g加入约200ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至500ml，以0.2μm微孔滤膜过滤，得溶液3。称取二棕榈酰磷脂酰胆碱1.35g、十六烷醇0.15g、四丁酚醛0.1g，溶于无水乙醇中，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于50℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。使用溶液3于旋转蒸发仪中转动洗膜，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得重组人胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度100℃，出口温度65℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含重组人胰岛素粉末，测定重组人胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例5
取猪胰岛素0.2g，加适量的pH2.0的盐酸，使猪胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇8g、苏氨酸1.5g加入约200ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至500ml，以0.2μm微孔滤膜过滤，得溶液3。称取二棕榈酰磷脂酰胆碱1.35g、十六烷醇0.15g、四丁酚醛0.1g，溶于无水乙醇中，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于40℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。使用溶液3于旋转蒸发仪中转动洗膜，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用探头式超声5分钟，过0.45μm微孔滤膜，得猪胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度105℃，出口温度65℃，气流量90％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含猪胰岛素粉末，测定猪胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例6
取重组人胰岛素0.2g，加适量的pH8.0的NaOH溶液，使重组人胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇6g、亮氨酸2g加入约200ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至500ml，以0.2μm微孔滤膜过滤，得溶液3。称取猪肺表面活性物质提取物1.2g(其中含磷脂89.87％，蛋白5.33％)，使用溶液3将其混悬，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得重组人胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度100℃，出口温度65℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含重组人胰岛素粉末，测定重组人胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例7
取牛胰岛素0.5g，加适量的pH8.0的盐酸，使牛胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇15g、亮氨酸6g加入约400ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至800ml，以0.2μm微孔滤膜过滤，得溶液3。称取牛肺表面活性提取物3.0g(北京双鹤现代医药技术有限责任公司，国药准字H20052106)，使用溶液3将其混悬，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得牛胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥，条件为：进口温度110℃，出口温度70℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含牛胰岛素粉末，测定牛胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
实施例8
取猪胰岛素2g，加适量的pH2.0的盐酸，使猪胰岛素全部溶解，得溶液1。将甘露醇48.0g、亮氨酸12.0g加入约1000ml水中使溶解，得溶液2；将溶液1和溶液2混合均匀，加水至2000ml，以0.2μm微孔波膜过滤，得溶液3。称取人工肺表面活性物质(其中：大豆卵磷脂9.6g、十六烷醇1.2g、四丁酚醛1.2g)12g溶于无水乙醇中，得到脂质溶液。将该溶液置于磨口圆底烧瓶中，于50℃恒温水浴上用旋转蒸发仪在100rpm并减压的条件下蒸去有机溶剂，使磷脂等成膜材料在烧瓶底部形成一均匀类脂膜。使用溶液3于旋转蒸发仪中转动洗膜，得到乳白色粗脂质混悬液。将此混悬液使用高压乳匀机进行高压乳匀，压力900bar，得猪胰岛素脂质混悬液。将此混悬液进行喷雾干燥。条件为，进口温度105℃，出口温度65℃，气流量100％，喷嘴空气流速800ml/min。得白色含猪胰岛素粉末，测定猪胰岛素含量，分装于硬胶囊中即得。
Claims (10)
1、一种胰岛素肺吸入粉雾剂，其特征在于主要由下列成份组成：胰岛素、甘露醇、氨基酸和肺表面活性物质。
2、权利要求1的胰岛素肺吸入粉雾剂，其中各组分的重量份数为：胰岛素3份、甘露醇15～150份、氨基酸5～100份、肺表面活性物质5～100份。
3、权利要求1或2的胰岛素肺吸入粉雾剂，其中的胰岛素选自重组人胰岛素、牛胰岛素、猪胰岛素、赖脯胰岛素、门冬胰岛素、赖谷胰岛素、甘精胰岛素或地特胰岛素。
4、权利要求1或2的胰岛素肺吸入粉雾剂，其中肺表面活性物质含磷脂和选自肺表面活性蛋白、脂肪醇、四丁酚醛中的一种或几种，其中磷脂含量占肺表面活性物质总含量的70％～99％。
5、权利要求1或2的胰岛素肺吸入粉雾剂，其中氨基酸选自苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、精氨酸、亮氨酸中的一种或几种，所述氨基酸都是L型氨基酸。
6、权利要求5的胰岛素肺吸入粉雾剂，其中的氨基酸是苏氨酸或亮氨酸。
7、权利要求1的胰岛素肺吸入粉雾剂，由以下组分及重量份数比组成：胰岛素3份、甘露醇50份、苏氨酸20份和肺表面活性物质15份。
8、权利要求1的胰岛素肺吸入粉雾剂，由以下组分及重量份数比组成：胰岛素3份、甘露醇70份、亮氨酸30份和肺表面活性物质18份。
9、权利要求1至8中任一项的胰岛素肺吸入粉雾剂的制备方法，包括：以薄层分散法、乙醇注入法、逆相蒸发法、乙醚注入法或机械法制备以肺表面活性物质为脂材的胰岛素的脂质混悬液；再将该脂质混悬液与甘露醇、氨基酸混合，喷雾干燥，即得。
10、权利要求9的制备方法，其中喷雾干燥进口温度为100～120℃，出口温度为60～70℃。
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Cited By (2)
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2009
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090708 |