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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die eine wasserlösliche Substanz
in einem biologisch abbaubaren Polymer enthalten.
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In der Literatur sind viele verschiedene
Verfahren zur Herstellung von Mikrospheren beschrieben (Herrmann
et al., European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 45
(1998) 75–82). Bei
den Verfahren, die gegenwärtig
zur Herstellung von Mikrospheren aus hydrophoben Polymeren Verwendung
finden, handelt es sich um die Trennung organischer Phasen und um
Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln.
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Die Verfahren zur Abtrennung von
Lösungsmitteln
lassen sich in Verfahren zum Abdampfen von Lösungsmitteln, Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren,
Sprühtrocknungsverfahren
und Verfahren unter Anwendung superkritischer Flüssigkeiten einteilen. Bei den
Verfahren zum Abdampfen von Lösungsmitteln
oder zur Flüssig-Flüssig-Extraktion emulgiert man
eine arzneimittelhaltige organische Polymerlösung in einer wäßrigen oder
einer anderen organischen Lösung.
Das Arzneimittel wird in der inneren organischen Polymerlösung gelöst, dispergiert
oder emulgiert.
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Bei diesen Verfahren zum Abtrennen
von Lösungsmitteln
zur Herstellung von Mikrospheren durch Abdampfen oder Extrahieren
ist es erforderlich, vor dem Abtrennen des Lösungsmittels eine stabile Emulsion
organischer Tröpfchen
zuzubereiten. Die Größe und die
Eigenschaften der fertigen Mikrospheren hängen von diesem Schritt ab,
für den
das Vorhandensein einer stabilen Emulsion in Gegenwart des Lösungsmittels
eine Voraussetzung ist. Bei den Verfahren zur Abtrennung von Lösungsmitteln
wird sorgfältig
darauf geachtet, daß sich
die Verhältnisse von
organischem Lösungsmittel
zur wäßrigen Phase nicht ändern; hierdurch
wird die Migration des Lösungsmittels
in die wäßrige Phase
gesteuert. Unterhalb eines bestimmten Verhältnisses von organischem Lösungsmittel
zur wäßrigen Phase
ist eine Bildung von Tröpfchen
nicht länger
möglich
(siehe H. Sah, „Microencapsulation
techniques using ethyl acetate as a dispersed solvent: effects of
its extraction rate on the characteristics of PLGA microspheres," Journal of controlled
release, 47 (3) 1997, 233–245).
Bei einigen Verfahren setzt man der wäßrigen Phase sogar Lösungsmittel
zu, um sie abzusättigen
und zu verhindern, daß während der
Bildung der Primäremulsion
eine Lösungsmittelmigration stattfindet.
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In mehreren verwandten Patenten und
offengelegten Anmeldungen werden verschiedene Aspekte dieser Verfahren
beschrieben.
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In
EP 0052105 B2 (Syntex) werden Mikrokapseln
beschrieben, die durch das Phasentrennverfahren unter Einsatz eines
Coacervationsmittels wie Mineralölen
und Pflanzenölen
hergestellt werden.
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In
EP 0145240 B1 (Takeda) wird ein Verfahren
zur Verkapselung einer wasserlöslichen
Verbindung offenbart, wobei man die innere Phase einer w/o-Emulsion
verdickt, eine w/o/w-Emulsion aufbaut und die Emulsion einem „in water
drying"-Verfahren unterzieht.
Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile, wie z. B., daß ein Verdickungsmittel
zum Zurückhalten
des Arzneimittels erforderlich ist und daß die mehrstufige Vorschrift
zwei Emulgierschritte und den „in
water drying"-Schritt
umfaßt.
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In
EP 0190833 B1 (Takeda) wird ein Verfahren
zur Verkapselung eines wasserlöslichen
Arzneimittels in Mikrokapseln beschrieben, bei dem man die Viskosität einer
primären
w/o-Emulsion auf 150–5000
cp erhöht
(indem man die Polymerkonzentration in der organischen Phase erhöht oder
die Temperaturen verändert),
bevor man eine zweite w/o/w-Emulsion bildet, die dann einem „in water drying" unterzogen wird.
Die Nachteile dieser Vorschrift sind die Komplexizität der erforderlichen Schritte
einschließlich
der Bildung zweier Emulsionen (w/o und w/o/w) nacheinander und der
Schritt des „in
water drying".
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In
US
5,407,609 (Tice/SRI) wird ein Mikroverkapselungsverfahren
für Mittel
mit hoher Wasserlöslichkeit
beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt den separaten Schritt der
Bildung einer primären o/w-Emulsion,
wobei die externe wäßrige Phase
vorzugsweise mit Polymerlösungsmittel
gesättigt
ist. Diese o/w-Emulsion wird dann in ein großes Volumen Extraktionsmedium
gegossen, wodurch das Lösungsmittel
umgehend extrahiert wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die o/w-Emulsion
in Gegenwart des organischen Lösungsmittels
in einem kleinen Volumen gebildet wird. Das Lösungsmittel wird anschließend durch
Extraktion in einem großen wäßrigen Volumen
abgetrennt. Die Polymertröpfchen werden
daran gehindert, in der Primäremulsion
auszuhärten,
wodurch es dem Arzneimittel möglich
ist, in die externe Phase zu wandern.
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In WO 95/11008 (Genentech) wird ein
Verfahren zur Verkapselung von Adjuvantien in Mikrospheren beschrieben.
Das Verfahren umfaßt
drei separate Schritte, wobei eine primäre w/o-Emulsion hergestellt
wird, anschließend
eine w/o/w-Emulsion hergestellt wird und abschließend die
Mikrospheren durch Extraktion des Lösungsmittels gehärtet werden.
Wie oben bereits erwähnt
ist der Nachteil eines solchen Verfahrens die Komplikation, die
sich aus einer mehrstufigen Vorschrift, bei der die Herstellung der
Tröpfchen
und das Abtrennen des Lösungsmittels
getrennt sind, ergibt.
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In
EP 0779072 A1 (Takeda) wird ein „in water drying"- Verfahren beschrieben, das zum Abtrennen von
Lösungsmittel
nach dem Herstellen einer w/o/w- oder einer o/w-Emulsion angewendet
wird. Es wird erwähnt,
daß das
o/w-Verfahren für
Wirkstoffe, die in Wasser wenig löslich oder unlöslich sind,
bevorzugt ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
neues Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die wasserlösliche,
biologisch wirksame Substanzen enthalten, bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung
von Mikropartikeln mit hoher Verkapselungseffizienz, die wasserlösliche,
biologisch wirksame Substanzen enthalten.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem es möglich ist,
die Zeit, die wasserlösliche
Wirkstoffe bei der Produktion von Mikropartikeln der externen Wasserphase
ausgesetzt sind, zu verringern.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Bildung spezifischer Emulsionen und die von diesen verursachten
Probleme, wie sie im Stand der Technik hinsichtlich der Herstellung
von wasserlösliche
Wirkstoffe enthaltenden Mikropartikeln beschrieben sind, zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln
mit extrem hoher Verkapselungsgeschwindigkeit, Dank der optimalen
Reduktion der Diffusion der zu verkapselnden Substanz.
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Genauer gesagt betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln, die
wenigstens eine wasserlösliche,
biologisch wirksame Substanz in wenigstens einem biologisch abbaubaren Polymer
enthalten, wobei die wasserlösliche
Substanz und der biologisch abbaubare Polymer zunächst in
eine organische flüssige
Phase eingearbeitet sind, die wenigstens ein organisches Lösungsmittel
enthält,
das nicht mit Wasser mischbar ist, die organische Phase dann in
eine wäßrige flüssige Phase
gegossen wird, die ein Volumen hat, das ausreicht, um das organische
Lösungsmittel
zu lösen,
wobei die wäßrige Phase
ein Tensid enthält,
die so erhaltene organisch-wäßrige Phase
unter Bedingungen homogenisiert wird, bei denen die Bildung der
Mikropartikel und deren Härtung
durch die Entfernung des organischen Lösungsmittels durch dessen Extraktion
in die wäßrige flüssige Phase
in einem einzigen Schritt erfolgt, ohne daß organisches Lösungsmittel
abgedampft wird, und Filtrieren der so erhaltenen Mikropartikeldispersion
und Sammeln der Mikropartikel.
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Die bisher verfügbaren Verfahren zur Verkapselung
bestimmter Verbindungen und Mittel und insbesondere wasserlöslicher
Verbindungen und Mittel waren aufgrund der hohen Affinität, die wasserlösliche,
biologisch wirksame Substanzen zur wäßrigen Phase haben, nicht ausreichend
effizient für
die Verkapselung wasserlöslicher,
biologisch wirksamer Substanzen.
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Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung
gelöst,
indem man die für
die Verkapselung wasserlöslicher,
biologisch wirksamer Substanzen erforderliche Zeit reduziert und
somit das Problem der Bildung der Primäremulsion und der Schritte
zur Abtrennung des Lösungsmittels
vermeidet, die viel zu viel Zeit in Anspruch nahmen und es den wasserlöslichen,
biologisch wirksamen Substanzen ermöglichten, in die externe wäßrige Phase
zu wandern.
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Die Bildung der Mikropartikel und
deren Härtung
wird in einem einzigen Schritt durchgeführt. Nach dem Homogenisieren
wird die Dispersion direkt filtriert.
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Die Partikel werden dann gesammelt
und gegebenenfalls lyophilisiert.
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Die Anwendung des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Verkapselungseffizienz
von mehr als 50% oder 80%.
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Weiterhin wurde bei dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung überraschenderweise
gefunden, daß es
bei der Anwendung eines neuen, einstufigen o/w- oder w/o/w-Homogenisierungsverfahrens
möglich
ist, Mikropartikel mit extrem hoher Verkapselungseffizienz von wasserlöslichen
Wirkstoffen zu erhalten.
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Eines der spezifischen Merkmale des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß es
nicht zur Bildung einer stabilen Primäremulsion mit Tröpfchen organischer
Lösungsmittel
kommt. Dadurch, daß ein
solcher Schritt vermieden wird, wird die wasserlösliche Substanz besser zurückgehalten.
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Weiterhin wird keine weitere Emulsionsstufe beobachtet,
da beim Ausfällen
des Polymers und dem Einschließen
der wasserlöslichen
Substanz nahezu umgehend kein organisches Lösungsmittel mehr vorliegt.
Die Mikropartikel können
somit direkt im Anschluß an
ihre Bildung gesammelt werden.
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Da bei diesem Verfahren die Bildung
der Mikropartikel und die Abtrennung des Lösungsmittels zusammen in einem
einzigen Schritt erfolgen, wird die wasserlösliche, biologisch wirksame
Substanz schnell in den Mikropartikeln, die eine undurchlässige Wand
haben, eingeschlossen. Die Diffusion aus den Mikropartikeln heraus
ist somit auf sehr niedrigem Niveau, und die Verkapselungsrate ist
sehr hoch.
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Es sollte weiterhin erwähnt werden,
daß mit dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung die Schritte der Flüssig-Flüssig-Extraktion
und des Abdampfens des Lösungsmittels
vermieden werden.
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Bei den im Verfahren der vorliegenden
Erfindung verwendeten organischen Lösungsmitteln handelt es sich
um nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel
wie Ester (z. B. Essigsäureethylester,
Essigsäurebutylester),
Halogenkohlenwasserstoffe (z. B. Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorethan,
Dichlorethan, Trichlorethan), Ether (z. B. Ethylether, Isopropylether),
aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzol, Toluol, Xylol), Carbonate
(z. B. Diethylcarbonat) oder dergleichen. Wenngleich diese Lösungsmittel
vom Fachmann im allgemeinen als nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel
eingestuft werden, sind sie tatsächlich
in geringem Ausmaße
mit Wasser mischbar und haben eine geringe Löslichkeit in Wasser. Essigsäureethylester
und Dichlormethan beispielsweise haben in Wasser bei 20–25°C eine Löslichkeit
von 8,70 Gew.-% bzw. 1,32 Gew.-% (siehe A. K. Doolittle, Hrsg.,
Properties of individual solvents, in The technology of solvents
and plasticizers, Kapitel 12, Wiley, New York, 1954, S. 492–742). Eines
der bevorzugten Lösungsmittel
ist Essigsäureethylester.
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Die obenerwähnten organischen Lösungsmittel
können
für sich
alleine oder in Mischungen von zwei oder mehr verschiedenen Lösungsmitteln
eingesetzt werden.
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Das Volumen der wäßrigen Phase muß ausreichen,
um die gesamte Menge an verwendetem organischen Lösungsmittel
zu lösen
bzw. zu extrahieren. Ist dies nicht der Fall, so können die
Mikropartikel nicht ausreichend aushärten. Diese „weichen" Mikropartikel können dann
während
des Filtriervorgangs miteinander verschmelzen.
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Dementsprechend wird die Menge an
organischem Lösungsmittel
so niedrig wie möglich
gehalten, so daß man
eine zähflüssige organische
Phase erhält
und das benötigte
Volumen an wäßriger Phase so
gering wie möglich
halten kann. Bei allen folgenden Ausführungsformen ist das Volumen
der wäßrigen Phase
so gewählt,
daß wenigstens
die Gesamtmenge an organischem Lösungsmittel
darin gelöst werden
kann.
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Bei der vorliegenden Erfindung sollte
der Maximalwert für
das Verhältnis
Lösungsmittel/Wasser (w/w)
daher vorzugsweise für
Essigsäureethylester und
Dichlormethan 0,087 bzw. 0,013 betragen. In den unten angeführten Beispielen
liegt das Verhältnis von
Essigsäureethylester/wäßrige Phase
im Bereich von 0,007 bis 0,06. Verringert man das Volumen der wäßrigen Phase,
so wird die Verkapselungseffizienz verbessert.
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Damit das ausfallende biologisch
abbaubare Polymer als feine unabhängige Partikel erhalten bleibt,
setzt man der wäßrigen Phase
ein Tensid zu. Ein ideales Tensid verleiht der wäßrigen Phase eine Viskosität, die an
die Viskosität
der organischen Phase heranreicht.
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Gegebenenfalls kann man der wäßrigen Lösung auch
einen Elektrolyten zusetzen, wodurch es zu einer Abstoßung zwischen
den Partikeln kommt und eine Aggregation verhindert wird. Als bevorzugten
Elektrolyten verwendet man in der wäßrigen Phase Natriumchlorid,
was zu einer höheren
Verkapselungseffizienz führt.
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Es ist weiterhin möglich, die
wäßrige Lösung zu
puffern, so daß man,
was die Stabilität
und Freisetzung des Arzneimittels betrifft, gute pH-Bedingungen
erhält.
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Bei der Verwendung eines Lösungsmittels wie
Essigsäureethylester
wurde überraschenderweise
gefunden, daß sich
die Verkapselungseffizienz verbessern läßt, wenn man kalte Lösungen verwendet,
wenn man die Löslichkeit
des Lösungsmittels
in Wasser optimiert, wenn man die Löslichkeit des Arzneimittels
in Wasser verringert und wenn man die Diffusion des Arzneimittels
verlangsamt. Mit anderen Worten: durch die vorliegende Erfindung
wird die bereits geringe Diffusion von internen Partikelsubstanzen
nach außen
weiter reduziert.
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Man dispergiert eine wasserlösliche,
biologisch wirksame Substanz als solche oder als wäßrige Lösung in
einem der obenerwähnten,
nicht mischbaren organischen Lösungsmittel.
Bei einigen Ausführungsformen
des Verfahrens liegt die biologisch wirksame Substanz während des
Verkapselungsvorgangs in der organischen Phase in fester Form vor, wodurch
die Solubilisierung in der wäßrigen flüssigen Phase
verlangsamt wird.
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Die so erhaltene flüssige, die
biologisch wirksame Substanz enthaltende organische Phase verwendet
man zum Lösen
des biologisch abbaubaren Polymers.
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Als biologisch abbaubare Polymere
eignen sich beispielsweise Poly(lactide), Poly(glycolide), deren
Copolymere oder andere biologisch abbaubare Polymere, wie andere
aliphatische Polymere, Polycitronensäure, Polyäpfelsäure, Polysuccinate, Polyfumarate,
Polyhydroxybutyrate, Polycaprolactone, Polycarbonate, Polyesteramide,
Polyanhydride, Poly(aminosäuren),
Polyorthoester, Polycyanoacrylate, Polyetherester, Poly(dioxanone),
Copolymere von Polyethylenglykol (PEG), Polyorthoester, biologisch abbaubare
Polyurethane, Polyphosphazene.
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Andere biologisch abbaubare Polymere
sind Polyacrylsäure,
Polymethacrylsäure,
Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymere, Dextranstearat,
Ethylcellulose, Acetylcellulose, Nitrocellulose, usw. Bei diesen
Polymeren kann es sich um Homopolymere oder Copolymere von zwei
oder mehr Monomeren oder Mischungen der Polymere handeln.
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Die biologisch wirksame Substanz
und das Polymer können auch
in getrennte organische Phasen eingearbeit sein. Das Polymer wird
in einem anderen der obenerwähnten
organischen, nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel gelöst. Zu den
bevorzugten Lösungsmitteln
gehören
Essigsäureethylester
und Dichlormethan. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem zum
Lösen des
Polymers verwendeten Lösungsmittel
um das gleiche Lösungsmittel
wie das, das zum Einarbeiten der biologisch wirksamen Substanz verwendet
wird. Die so erhaltenen separaten organischen Phasen werden vor
der Zugabe zur wäßrigen Phase
unter Bildung einer homogenen organischen Phase zusammengegossen.
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Ist die biologisch wirksame Substanz und/oder
das biologisch abbaubare Polymer nicht oder nur in geringem Maße in einem
der obenerwähnten
Lösungsmittel,
beispielsweise im bevorzugten Lösungsmittel
Essigsäureethylester,
löslich,
so kann man gegebenenfalls in diesem Fall eine ausreichende Menge
an Cosolvens, beispielsweise einem Cosolvens aus der Gruppe Benzylalkohol,
DMSO, DMF, Ethylalkohol, Methylalkohol, Acetonitril und dergleichen,
verwenden.
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Eine bessere Verkappungseffizienz
läßt sich erzielen,
indem man die physikochemischen Parameter wie z. B. die Tensidkapazität, die Viskosität, die Temperatur,
die Ionenstärke,
den pH-Wert und das Pufferpotential während der Homogenisierung der
organischen inneren Phase in der wäßrigen Phase entsprechend einstellt.
Durch sorgfältiges
Einstellen der Produktionsparameter kann das ausfallende Polymer überraschend
gut zu homogen dispergierten Partikeln geformt werden.
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Die zum Lösen des biologisch abbaubaren Polymers
verwendete Menge an Lösungsmittel
wird vorzugsweise auf einem Minimum gehalten, so daß es so
schnell wie möglich
(ganz besonders bevorzugt sofort) in der wäßrigen Phase löslich ist.
Ist die Menge an Lösungsmittel
groß,
so ist eine nach praktischen Gesichtspunkten zu große Menge
an wäßriger Phase
erforderlich.
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Die Konzentration des Polymers in
der organischen Phase wird auf 5–90 Gew.-%, vorzugsweise auf
einen Wert zwischen etwa 10 und 50 Gew.-%, eingestellt, je nach
verwendetem Polymer und Lösungsmittel.
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Ist die Konzentration an Polymer
im organischen Lösungsmittel
hoch, so kann je nach verwendetem Polymer die Viskosität dieser
Phase heraufgesetzt werden.
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Die Viskosität der Polymerlösung kann
zwischen 1000 und 40000 centipoise (cp) (Brockfield-Viskosität) liegen
und beträgt
besonders bevorzugt zwischen 2000 und 30000 cp und ganz besonders
bevorzugt zwischen 3000 und 20000 cp.
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Bei der Verwendung von Lösungsmitteln
wie Essigsäureethylester
zum Lösen
des Polymers wird die Löslichkeit
des Lösungsmittels
in der wäßrigen Phase
durch Herabsetzen der Temperatur von sowohl der organischen als
auch der wäßrigen Phase erhöht, wodurch
die Migration des Lösungsmittels und
somit auch die Verkapselungsrate beschleunigt werden.
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Bei dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung liegt die Temperatur der organischen Phase im Bereich
zwischen etwa –10°C und 30°C und bevorzugt
zwischen etwa 0°C
und 10°C.
Im Fall von Essigsäureethylester
liegt die Temperatur vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 2°C und 5°C. Die Temperatur der
polymeren organischen Phase und die Temperatur der wäßrigen Phase
sind gleich oder verschieden und werden so eingestellt, daß die Löslichkeit
des Lösungsmittels
in der wäßrigen Phase
erhöht
ist.
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Die so erhaltene organische Phase,
die als die das innere Polymer und die biologisch wirksame Substanz enthaltende
Phase verwendet wird, wird unter Homogenisierungsbedingungen einer
wäßrigen äußeren Phase
zugesetzt, wodurch man Mikropartikel erhält.
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Zur Homogenisierung verwendet man
ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion. Diese Dispersion
läßt sich
beispielsweise mit einem beliebigen Apparat zum Schütteln, Mischen,
Rühren,
Homogenisieren oder Ultraschallbehandeln erhalten.
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Es ist möglich, verschiedene Mittel
zuzusetzen, die die physikochemischen Eigenschaften des so erhaltenen
Mediums beeinflussen. Beispielsweise ein anionisches Tensid (z.
B. Natriumoleat, Natriumstearat, Natriumlaurylsulfat), ein nichtionisches
Tensid (z. B. Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (Tween 80, Tween 60,
von Atlas Powder Co, USA, erhältliche
Produkte), ein Polyoxyethylen-Rizinusölderivat (HCO-60, HCO-50, von
Nikko Chemicals, Japan, erhältliche
Produkte), Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose,
Lecithin oder Gelatine.
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Bei der vorliegenden Erfindung setzt
man der Polymerdispersion ein Tensid aus der Gruppe der anionischen,
nichtionischen Mittel oder anderer Mittel, mit denen die Oberflächenspannung
der Polymerdispersion herabgesenkt werden kann, zu. Es eignen sich
also nichtionische Tenside wie Tween (beispielsweise Tween 80),
anionische Tenside, nichtionische Tenside wie Polyvinylalkohol oder
andere. Diese Tenside können
im allgemeinen für
sich alleine oder in Kombination mit anderen geeigneten Tensiden
angewendet werden. Die Konzentration des Tensids wird so gewählt, daß die Polymerpartikel
dispergiert und stabilisiert werden und sich möglicherweise auch eine Viskosität ergibt,
die an die Viskosität
der organischen Phase heranreicht.
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Die bevorzugte Konzentration an Tensid
in der wäßrigen Phase
liegt daher im Bereich zwischen etwa 0,01–50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen
etwa 5 und 30 Gew.-%. Die Viskosität liegt je nach verwendetem
Tensid und dessen Konzentration im Bereich zwischen etwa 1000–8000 cp
(Brookfield-Viskosität), vorzugsweise
bei etwa 3000–5000
cp.
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Gegebenenfalls kann man der wäßrigen Phase
zum Einstellen der Ionenstärke
und zum Bilden eines Zeta-Potentials zwischen den Polymerpartikeln,
das zu einem Abstoßen
der Partikel führt,
Salze aus der aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Carbonaten, Phosphaten
und dergleichen bestehenden Familie zusetzen.
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Man kann die wäßrige Phase zum Aufrechterhalten
eines bestimmten pH-Wertes mit zusätzlichen Pufferungsmitteln
versetzen. So kann man die interne wäßrige Phase zur Aufrechterhaltung
der Stabilität
bzw. Löslichkeit
der biologisch wirksamen Substanz mit einem Mittel zum Regulieren
des pH-Wertes wie z. B. Kohlensäure,
Essigsäure,
Oxalsäure,
Citronensäure,
Phosphorsäure,
Salzsäure, Natriumhydroxid,
Arginin, Lysin oder einem Salz davon ergänzen. Der pH-Wert der Formulierungen
beträgt
allgemein etwa 5 bis 8, vorzugsweise etwa 6,5 bis 7,5.
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Die Temperatur der wäßrigen Phase
kann der Temperatur der inneren organischen Phase angeglichen werden.
Der Temperaturbereich beträgt von
etwa –10°C bis 30°C, besonders
bevorzugt zwischen 0° und
10°C und
ganz besonders bevorzugt von zwischen 2°C und 5°C.
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Die Mikropartikel der vorliegenden
Erfindung lassen sich durch Variieren der Parameter wie Polymertyp
und -konzentration in der organischen Phase, Volumen und Temperatur
der organischen und der wäßrigen Phase,
Tensidtyp und -konzentration, Homogenisationszeit und -geschwindigkeit
in einer beliebigen Größe im Bereich
von 1 μm
bis etwa 500 μm herstellen.
Die mittlere Teilchengröße der Mikropartikel
liegt im allgemeinen im Bereich von 10 bis 200 μm, besonders bevorzugt von 20
bis 200 μm,
und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 150 μm.
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Mit dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Reihe von wasserlöslichen Wirkstoffen
zu verkapseln.
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Vorzugsweise handelt es sich bei
der verkapselten löslichen
Substanz um ein Peptid, ein Polypeptid, ein Protein und die mit
diesen verwandten pharmazeutisch unbedenklichen Salze. Bei dem Salz eines
Peptids handelt es sich vorzugsweise um ein pharmakologisch unbedenkliches
Salz. Zu diesen Salzen gehören
Salze, die mit anorganischen Säuren (z.
B. Salzsäure,
Schwefelsäure,
Salpetersäure),
organischen Säuren
(z. B. Kohlensäure,
Bikohlensäure,
Bernsteinsäure,
Essigsäure,
Propionsäure,
Trifluoressigsäure)
etc. gebildet werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem
Peptidsalz um ein mit einer organischen Säure (z. B. Kohlensäure, Bikohlensäure, Bernsteinsäure, Essigsäure, Propionsäure, Trifluoressigsäure) gebildetes
Salz, wobei ein mit Essigsäure
gebildetes Salz besonders bevorzugt ist. Bei diesen Salzen kann
es sich um Mono- bis Trisalze handeln.
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Zu den wasserlöslichen Wirkstoffen, die sich mit
der vorliegenden Erfindung verkapseln lassen, gehören beispielsweise
Peptide, Polypeptide und Proteine wie Luteinizing Hormone Releasing
Hormone (LHRH) oder Derivate von LHRH, zu denen Agonisten oder Antagonisten
zählen,
Melanocyte Stimulating Hormone (MSH), Thyrotropin Releasing Hormone
(TRH), Thyroid Stimulating Hormone (TRH), Follicule Stimulating
Hormone (FSH), Human Chorionic Gonadotropin (HCG), Parathyroid Hormone (PTH),
Lactogen aus humaner Plazenta, Insulin, Somatostatin und Derivate,
Gastrin, Prolactin, adrenocorticotropes Hormon (ACTH), Wachstumshormone (Growth
Hormones, GH), Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH), Growth Hormone
Releasing Peptide (GHRP), Calcitonin, Oxytocin, Angiotensin, Vasopressin,
Enkephaline, Endorphin, Enkephalin, Kyotorphin, Interferone, Interleukine,
Tumornekrosefaktor (TNF), Erythropoietin (EPO), Colony Stimulating
Factors (G-CSF, GM-CSF, M-CSF), Thrombopoietin (TPO), Platelet Derived
Growth Factor, Fibroblast Growth Factors (FGF), Nerve Growth Factors (NGF),
Insulin Like Growth Factors (IGF), Amylinpeptide, Leptin, RGD-Peptide,
Bone Morphogenic Protein (BMP), Substanz P, Serotonin, GABA, Gewebeplasminogenaktivator
(Tissue Plasminogen Activator, TPA), Superoxiddismutase (SOD), Urokinase,
Kallikrein, Glucagon, humanes Serumalbumin, Rinderserumalbumin,
Gammaglobulin, Immunmodulatoren (EGF, LPS), Blutgerinnungsfaktoren,
Lysozymchlorid, Polymyxin B, Colistin, Gramicidin, Bacitracin und dergleichen,
jedoch ist diese Aufzählung
nicht hierauf beschränkt.
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Mit dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung lassen sich eine Reihe von anderen, nicht einschränkend auszulegenden
Beispielen wasserlöslicher
Substanzen oder insbesondere eine wasserlösliche Form der folgenden Substanzen
verkapseln.
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Zu diesen Substanzen zählen beispielsweise Arzneimittel
gegen Krebs, wie Actinomycin D, Bleomycin, Busulfan, Carboplatin,
Carmustin, Chlorambucil, Cisplatin, Cladribin, Cyclophosphamid,
Cytarabin, Dacarbazin, Daunorubicin, Doxorubicin, Estramustin, Etoposid,
Floxuridin, Fludarabin, Fluoruracil, Hexamethylmelamin, Hydroxyharnstoff,
Idarubicin, Ifosfamid, Asparaginase, Lomustin, Mechlorethamin, Melphalan,
Mercaptopurin, Methotrexat, Mithramycin, Mitomycin C, Mitotan, Mitozantron,
Oxaliplatin, Pentostatin, Procarbazin, Streptozocin, Teniposid, Thioguanin,
Thiopeta, Vinblastin, Vincristin und dergleichen; Antibiotika wie
Tetracycline, Penicilline, Sulfisoxazol, Ampicillin, Cephalosporine,
Erytromycin, Clindamycin, Isoniazid, Amikacin, Chloramphenicol,
Streptomycin, Vancomycin und dergleichen.
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Andere Beispiele für solche
Substanzen schließen
Antivirenmittel wie Acyclovir, Amantadin und dergleichen; Antipyretika,
Analgetika und entzündungshemmende
Mittel einschließlich
Acetaminophen, Acetylsalicylsäure,
Methylprodnisolon, Ibuprofen Diclofenac-Natrium, Indomethacin-Natrium, Flufenamat-Natrium,
Pethidin-hydrochlorid, Levorphanol-tartrat, Morphinhydrochlorid,
Oxymorphon und dergleichen; Anästhetika
wie Lidocain, Xylocain und dergleichen; Mittel gegen Geschwüre einschließlich Metoclopramid,
Ranitidinhydrochlorid, Cimetidin-hydrochlorid, Histidin-hydrochlorid und
dergleichen; Anorektika wie Dexedrin, Phendimetrazin-tartrat und
dergleichen; Antitussiva wie Noscapin-hydrochlorid, Dihydrocodein-phosphat,
Ephedrin-hydrochlorid, Terbutalin-sulfat, Isopreterenol-hydrochlorid, Salbutamol-sulfat
und dergleichen; Mittel gegen Epilepsie wie Acetazolamid-Natrium, Ethosuximid,
Phenytoin-Natrium, Diazepam und dergleichen; Antidepressiva wie
Amoxapin, Isocarboxamid, Phenelzin-sulfat, Clomipramin, Noxipitilin,
Imipramin und dergleichen Antikoagulantien wie Heparin oder Warfarin
und dergleichen, ein.
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Andere nicht einschränkend auszulegende Beispiele
schließen
Sedativa wie Chlorpromazin-hydrochlorid, Scopolamin-methylbromid,
Antihistamine wie Diphenhydramin-hydrochlorid, Ketotifen-fumarat, Chlorpheniraminmaleat,
Methoxyphenamin-hydrochlorid und dergleichen ein.
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Andere nicht einschränkend auszulegende Beispiele
schließen
cardiotone Mittel wie Etilefrin-hydrochlorid, Aminophyllin und dergleichen;
Antiasthmatika wie Terbutalin-sulfat, Theophyllin, Ephedrin und
dergleichen; Antipilzmittel wie Amphotericin B, Nystatin, Ketoconazol
und dergleichen; Antiarrhythmika wie Propranolol-hydrochlorid, Alprenolol-hydrochlorid,
Bufetolol-hydrochlorid, Oxyprenolol-hydrochlorid und dergleichen;
Mittel gegen Tuberkulose wie Isoniazid, Ethambutol und dergleichen;
blutdrucksenkende Diuretika wie Captopril, Ecarazin, Mecamylamin-hydrochlorid,
Clonidin-hydrochlorid, Bunitrolol-hydrochlorid und dergleichen;
Hormone wie Prednisolon-Natriumsulfat, Betamethason-Natriumphosphat,
Hexestrol-phosphat, Dexamethason-Natriumsulfat und dergleichen;
Antigene aus Bakterien, Viren oder Tumoren, Antidiabetika wie Glipizid,
Phenformin-hydrochlorid, Buformin-hydrochlorid, Glymidin-Natrium, Methformin
und dergleichen; Herzkreislaufmittel wie Propanolol-hydrochlorid, Nitroglycerin,
Hydrazalin-hydrochlorid, Prasozin-hydrochlorid und dergleichen;
Diuretika wie Spironolacton, Furosemid und dergleichen; und Enzyme,
Nukleinsäuren,
Pflanzenextrakte, Antimalariamittel, Psychotherapeutika, Hämostatika
usw., ein.
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Die folgenden Beispiele werden angeführt, um
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern und um einige Beispiele
für die
vielen Ausführungsformen,
die potentiell für
die vorliegende Erfindung möglich
sind, zu geben. Sie sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht
einschränken.
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Beispiel 1
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62,5 mg D-Trp6-LHRH-Acetat
(Triptorelin-acetat) wurden zu 20 g Essigsäureethylester gegeben. Die
Größe der Peptidpartikel
wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert. Diese Peptidsuspension
wurde zu 2 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) gegeben, wobei
das Verhältnis
von Lactid zu Glycolid 50 : 50 und das gewichtsmittlere Molekulargewicht
45000 betrug. Diese Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis
das Polymer in Lösung gegangen
war, und dann bei 4°C
ruhengelassen. Die Brookfield-Viskosität dieser Lösung betrug 15500 cp (15,5
Pas).
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Diese organische Phase wurde in 675
g einer wäßrigen Phase
gegossen, die 20 Gew.-% Tween 80 und 7 g Natriumchlorid enthielt
und eine Temperatur von 4°C
aufwies. Die Homogenisierung wurde mit einem Polytron-Homogenisator über 3 Minuten
durchgeführt.
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Unmittelbar nach Ende des Homogenisationsschrittes
wurden die Mikropartikel durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel
wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
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Die Verkapselungseffizienz betrug
93%, die mittlere Teilchengröße betrug
52 μm und
der Restgehalt an Essigsäureethylester
betrug 183 ppm (bestimmt durch GC-MS).
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Beispiel 2
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1250 mg D-Trp6-LHRH-Acetat
(Triptorelin-acetat) wurden zu 200 g Essigsäureethylester gegeben. Die
Größe der Peptidpartikel
wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert.
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Bei Raumtemperatur wurden 40 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA)
mit einem Verhältnis
von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht
von 45000 in 200 g Essigsäureethylester
gelöst.
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Die beiden organischen Phasen wurden,
zusammengegossen und kurz auf einem Magnetrührer gerührt. Die Suspension wurde dann
bis zur Verwendung bei 4°C
stehengelassen. Diese organische Phase wurde in 7 kg einer wäßrigen Phase
gegossen, die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4,
und 70 g Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies.
Die Homogenisierung erfolgte über
5 Minuten.
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Unmittelbar nach Ende des Homogenisierungsschrittes
wurden die Mikropartikel durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel
wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
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Die Verkapselungseffizienz betrug
76% und die mittlere Teilchengröße 150 μm.
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Beispiel 3
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125 mg Rinderserumalbumin wurden
zu 20 g Essigsäureethylester
gegeben. Die Größe der festen Proteinpartikel
wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert. Diese Proteinsuspension
wurde zu 2 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid) (PLGA) mit einem Verhältnis von
Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht
von 45000 gegeben. Weitere 20 g Essigsäureethylester wurden zugefügt. Die
Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis das Polymer in Lösung gegangen
war, und dann bei 4°C
ruhengelassen.
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Diese organische Phase wurde in 675
g einer wäßrigen Phase,
die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, und 7 g
Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 7°C aufwies,
gegossen. Die Homogenisierung erfolgte mit einem Polytron über 3 Minuten.
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Die Mikropartikel wurden unmittelbar
nach Ende des Homogenisierungsschrittes durch Filtrieren gesammelt.
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Die Mikropartikel wurden dann bei
Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Die Verkapselungseffizienz
betrug 76% und die mittlere Teilchengröße 74 μm.
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Beispiel 4
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125 mg D-Trp6-LHRH-Acetat
(Triptorelin-acetat) wurden zu 5 g Essigsäureethylester gegeben. Die
Größe der Peptidpartikel
wurde mit einem kleinen Dispergierapparat reduziert.
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Diese Peptidsuspension wurde mit
4 g Poly(D-L-lactid)-Polymer
versetzt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis
das Polymer in Lösung
gegangen war, und dann bei 8°C
ruhengelassen.
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Diese organische Phase wurde in 675
g einer wäßrigen Phase,
die 20 Gew.-% Tween 80 in 67 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, und 7 g
Natriumchlorid enthielt und eine Temperatur von 5°C aufwies,
gegossen. Die Homogenisierung erfolgte mit einem Homogenisator über 3 Minuten.
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Die Mikropartikel wurden unmittelbar
nach Ende des Homogenisierungsschrittes durch Filtrieren gesammelt.
Die Mikropartikel wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die Verkapselungseffizienz betrug 57% und die mittlere Teilchengröße 30 μm.
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Beispiel 5
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125 mg D-Trp6-LHRH-Acetat
(Triptorelin-acetat) wurden in 1,5 g Wasser gelöst.
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4 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid)
(PLGA) mit einem Verhältnis
von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht
von 45000 wurden bei Raumtemperatur in 40 g Essigsäureethylester
gelöst.
Diese organische Phase wurde auf 4°C abgekühlt.
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Die wäßrige Phase wurde in der organischen Phase
homogenisiert. Diese w/o-Zubereitung wurde in 680 g einer wäßrigen Phase,
die 20 Gew.-% Polyoxyethylen sorbitanfettsäureester (Tween 80) und 7 g Natriumchlorid
enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung
wurde durchgeführt
und die Mikropartikel wurden durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel
wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
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Die Verkapselungseffizienz betrug
80% und die mittlere Teilchengröße 60 μm.
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Beispiel 6
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125 mg Vapreotid-acetat wurden in
2 g Wasser gelöst.
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4 g Poly(D-L-lactid-co-glycolid)
(PLGA) mit einem Verhältnis
von Lactid zu Glycolid von 50 : 50 und einem gewichtsmittleren Molekulargewicht
von 45000 wurden bei Raumtemperatur in 40 g Essigsäureethylester
gelöst.
Diese organische Phase wurde auf 4°C abgekühlt.
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Die wäßrige Phase wurde in die organische Phase
homogenisiert. Diese w/o-Zubereitung wurde in 800 g einer wäßrigen Phase,
die 20 Gew.-% Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (Tween 80) und 8 g Natriumchlorid
enthielt und eine Temperatur von 4°C aufwies, gegossen. Die Homogenisierung
wurde durchgeführt
und die Mikropartikel wurden durch Filtrieren gesammelt. Die Mikropartikel
wurden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
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Die Verkapselungseffizienz betrug
76% und die mittlere Teilchengröße 55 μm.