DE69714448T2

DE69714448T2 - Verfahren zur herstellung von präparaten mit kontrollierter wirkstofffreisetzung auf basis von polymeren

Info

Publication number: DE69714448T2
Application number: DE69714448T
Authority: DE
Inventors: A. Burke
Original assignee: Alkermes Inc; Alkermes Controlled Therapeutics Inc
Current assignee: Alkermes Inc; Alkermes Controlled Therapeutics Inc
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-05-02
Also published as: AU718866B2; DK0914095T3; WO1997042940A1; US5817343A; EP0914095B1; DE69714448D1; JP2000513333A; US20030031701A1; PT914095E; US6183781B1; ATE221373T1; AU2751797A; ES2180982T3; CA2253667A1; EP0914095A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Bereich gegenwärtiger Forschungsschwerpunkte in der pharmazeutischen Industrie ist die Entwicklung von Verfahren zur kontrollierten oder verzögerten Freisetzung von Arzneimittel. Solche Verfahren beugen bestimmte Probleme vor, die mit traditionellen Verfahren zur Arzneimittel- Verabreichung assoziiert sind, wie zum Beispiel Nichteinhalten eines vorgeschriebenen medikamentösen Behandlungsplans von den Patienten, der Bedarf an Mehrfachinjektionen und schwankende Arzneimittelkonzentrationen im Körper. Diese Probleme sind insbesondere bedenklich, wenn das Arzneimittel ein Protein oder Peptid ist. Solche Arzneimittel haben häufig kurze in vivo Halbwertszeiten. Zusätzlich können Arzneimittel auf Basis von Proteinen in einem ungeschützten Zustand aufgrund des im Verdauungstrakt stattfindenden schnellen Abbaus nicht oral verabreicht werden.
Verfahren zur verzögerten oder kontrollierten Arzneimittel-Freisetzung können eine implantierte Vorrichtung, wie zum Beispiel eine osmotische Pumpe oder ein in einer biokompatiblen polymeren Matrix dispergiertes Arzneimittel verwenden, das implantiert, oral verabreicht oder injiziert sein kann. In solchen Anwendungen häufig verwendete Polymere schliessen Poly(milchsäure) und Poly(milchsäure-co-glycolsäure) ein. Beide Polymere machen eine langsame Hydrolyse in vivo durch, wobei das gefangene Arzneimittel freigesetzt wird. Die Polymerabbauprodukte sind die Ausgangssäuren, die dann von dem Körper absorbiert werden.
Via Injektion zu verabreichende Polymer/Arzneimittel Matrixpartikel müssen typischerweise in einem Grössenbereich von 200 Mikrons oder weniger sein. Die Grösse und Morphologie der Polymer/ Arzneimittel Matrixpartikel hängt von dem angewandten Herstellungsverfahren ab und die Bildung kleiner Polymer/Arzneimittel Matrixpartikel, in denen das Arzneimittel ein Protein ist, ist gegenwärtig auf einige wenige Techniken beschränkt. Zum Beispiel wurden Polymer/Protein Matrixpartikel, die Poly(milchsäure) und entweder Trypsin oder Insulin enthielten, durch sowohl ein Öl/Wasser Emulsionsverfahren als auch durch ein reines Mischverfahren bei erhöhter Tempratur (Tabata et al., J. Cont. Release 23: 55-64 (1993)) präpariert. Die somit gebildeten Polymer/Protein Matrizen wurden nachfolgend zu Körnchen zerrieben. Diese durch das reine Mischverfahren präparierten Körnchen verloren wahrscheinlich aufgrund des Erhitzungsschrittes einen signifikanten Anteil (10%) der Proteinaktivität. Diese Körnchen litten ebenfalls unter einem starken anfänglichen Bersten der Proteinfreisetzung. Die mit dem Öl/Wasser Emulsionsverfahren präparierten Körnchen verloren wahrscheinlich durch die Proteininstabilität hinsichtlich des Öls verursacht, einen noch grösseren Anteil (etwa 40-60%) der Proteinaktivität.
Ein Verfahren zur Bildung injizierbarer Polymer/Arzneimittel Matrix- Mikropartikel wurde von Wise offenbart (Wise in Biopolymeric Controlled Release Systems, Vol.1, Wise, ed., CRC Press: Boca Raton, Kapitel 8 (1984)). Poly(milchsäure-co-glycolsäure) und den narkotischen Antagonisten Naltrexon umfassende Mikropartikel wurden durch kryogenes Feinmahlen von Kügelchen oder Stäbchen einer festen Polymer/Naltrexon Matrix gebildet. Die Kügelchen und Stäbchen wurden durch Giessen einer Polymer/Naltrexon Matrix-Schicht in die gewünschte Form bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des Polymers gebildet. Somit ist dieses Verfahren nicht für die Präparation von Matrix-Schicht Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel, die ein thermal instabiles Arzneimittel, wie zum Beispiel viele Proteine, Peptide und Polynucleotide und Analoge einschliessen, geeignet.
WO-A-8801165 offenbart pharmazeutische Formulierungen, die Mikrokapseln umfassen. Die pharmazeutischen Formulierungen umfassen (i) Mikrokapseln, die im wesentlichen aus einem biokompatiblen polymeren Wandmaterial, das ein Arzneimittel verkapselt, bestehen und (ii) einen fettlöslichen oberflächenaktiven Stoff, der mit den Mikrokapseln vermischt ist oder innerhalb des Wandmaterials der Mikrokapseln inkorporiert ist oder dieses beschichtet. Solche Formulierungen können als ein Aerosol oder Trockenpulver zur Inhalation dargestellt werden. Mikrokapseln mit einem in dem Wandmaterial inkorporierten oberflächenaktiven Stoff können in einem pharmazeutisch geeigneten wasserunvermischbaren Öl suspendiert und die resultierende Suspension in einem wässrigen Medium zum Erhalten einer Formulierung zur oralen Verabreichung emulgiert sein.
WO-A-8905138 offenbart ein Verfahren zur Bildung biologisch erodierbarer Implantate zur verbesserten kontrollierten Arzneimittelfreisetzung. Ein biologisch erodierbares Implantat zur kontrollierten Arzneimittelfreisetzung wird hergestellt, das eine gleichförmig innerhalb einer polymeren Matrix dispergierte, geeignete pharmazeutisch aktive Verbindung enthält. Ein Implantat wird durch Lösen eines geeigneten biologisch erodierbaren Polymers in einem organischen Lösemittel, gefolgt von der Zugabe einer vorbestimmten Menge einer pharmazeutischen Präparation, präpariert. Die Lösung wird vermischt, bis das Polymer und Arzneimittel vollständig gelöst sind. Die Lösung wird dann bis zur Trockenheit verdampft, wobei die getrocknete Polymer/Arzneimittel Zusammensetzung auf eine granuläre Zusammensetzung reduziert wird, die dann durch Formpressen in die gewünschte Form gebracht wird. Die pharmazeutische Präparation kann ein Arzneimittel in reiner Form oder eine in einem geeigneten Lösemittel gelöste Arzneimittel-Lösung sein. In dem Fall, in dem die Arzneimittel-Lösung mit der Polymer-Lösung nichtvermischbar ist, enthält die Arzneimittel-Lösung ein geeignetes Dispersionsmittel, um das Arzneimittel mit dem Polymer zu dispergieren. Durch das Verfahren gebildete Präparationen sind für Präparate zur kontrollierten Arzneimittelfreisetzung, Knochen-oder andere Prothesen und Ähnliches geeignet.
GB-A-2234896 offenbart Formulierungen zur verzögerten Wirkstofffreisetzung. Eine Formulierung zur verzögerten Wirkstofffreisetzung einer Peptidarzneimittelverbindung, vorzugsweise ein Somatostatin wie Octreotid, z. B. als ein Pamoat.
Die Arzneimittelverbindung ist in einem polymeren Träger vorhanden, vorzugsweise einem Polylactid-co-glycolid, insbesondere eine Poly(lactid-coglycolid) Glucose. Die Formulierung ist vorzugsweise eine Depotformulierung in der Form eines monolithischen Mikropartikels.
GB-A-2209937 offenbart wasserunlösliche Polypeptide. Eine pharmazeutische Zusammensetzung, die zur verzögerten und kontrollierten Freisetzung eines Arzneimittels über einen längeren Zeitraum entworfen ist und ein Polylactid, ein Polyglycolid, ein Kopolymer aus Milch- und Glycolsäure oder eine Mischung dieser Polymere und ein wasserunlösliches Peptid umfasst, die bei Anordnung in einer wässrigen physiologisch-artigen Umgebung, das Peptid auf eine kontinuierliche Weise über einen Zeitraum von mindestens einer Woche freisetzt und eine anfängliche Freisetzung während der ersten vierundzwanzig Stunden von nicht mehr als 30% der freigesetzten Gesamtmenge hat.
EP-A-0241178 offenbart eine pharmazeutische Zusammensetzung zur Behandlung periodontaler Erkrankungen, die ein oder mehrere therapeutisch aktive Ingredienzien in einem Träger dispergiert umfasst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass besagter Träger aus (A) wasserlöslichem Polymer, und (B) polymeren Partikel mit eingeschränkter Wasserlöslichkeit besteht, wobei besagte Partikel in besagtem wasserlöslichen Polymer dispergiert sind.
Ein weiteres Beispiel, offenbart in Patentnr. 5019400 der Vereinigten Staaten, erteilt an Gombotz et al., ist ein Verfahren zur Herstellung von Polymer/Protein Mikrosphären. Dieses Verfahren schliesst Zerstäuben einer Mischung, die ein biokompatibles Polymer und eine Arzneimittelsubstanz umfasst, und Gefrierender resultierenden Aerosol-Tröpfchen ein. In diesem Verfahren hängen die Partikelgrösse und -form von dem Zerstäubungsverfahren und der Fliessgeschwindigkeit der Polymer-Lösung durch den Zerstäuber ab. Eine Reihe an Variablen wird zum Optimieren der Reproduzierbarkeit der Partikelgrössen und -morphologien streng kontrolliert.
Gegenwärtige Verfahren zur Bildung von Polymer/Arzneimittel Matrix- Implantaten leiden unter Abweichungen bei Verwendung mit thermal instabilen oder in organischen Lösemittel instabilen Arzneimitteln. Diese Verfahren wenden schroffe Bedingungen, wie zum Beispiel erhöhte Temperaturen (oberhalb 45ºC) und/oder wässrige/organische Emulsionen an, die einen signifikanten Verlust der. Arzneimittelaktivität zur Folge haben können. Andere Verfahren verwenden eine einfache Mischung eines Massenpolymers mit festem Arzneimittel, die keine feinmikroskopische Dispersion des Arzneimittels innerhalb der polymeren Matrix hervorbringt, wodurch eine unregelmässigere Arzneimittelfreisetzung in vivo folgt.
Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Bildung von Polymer/Arzneimittel Matrix-Präparaten, die für Injektion oder Implantation geeignet sind, in denen die feste Polymer/Arzneimittel Matrix durch Verfahren gebildet wird, die sowohl für temperaturempfindliche Arzneimittel, als auch für Arzneimittel, die unter bestimmten Bedingungen für organische Lösemittel empfindlich sind, geeignet sind, während immer noch eine im wesentlichen gleichmässige Verteilung des Arzneimittels innerhalb der Matrix erzielt wird.
Zusätzlich muss das Verfahren für Massstabsvergrösserungen und für eine Durchführung in einer geschlossenen, sterilen Umgebung geeignet sein, um die effiziente wirtschaftliche Herstellung von Präparaten mit kontrollierter Wirkstofffreisetzung aus einer Polymer/Arzneimittel Matrix unter Einhaltung von FDA Sterilitätsanforderungen zu ermöglichen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Polymer-verkapselten Arzneimittel-Mikropartikeln (nachfolgend als "Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel" bezeichnet). Das Verfahren umfasst (1) Bilden einer Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, die ein in einem organischen Lösemittel gelöstes Polymer und ein suspendiertes Arzneimittel umfasst; (2) Entfernen des Lösemittels aus der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, wobei dadurch sich eine feste Polymer/Arzneimittel Matrix bildet; und (3) Fragmentieren der Polymer/Arzneimittel Matrix bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Polymer/Arzneimittel Matrix, wobei dadurch sich Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel bilden. Die Polymer/Arzneimittel Matrix kann dann fragmentiert werden durch, zum Beispiel Zerreiben oder Mahlen. In einer Ausführungsform wird die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Entfernen des Lösemittels aus einer Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, zum Beispiel durch Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung und Extrahieren des Lösemittels aus der resultierenden festen Polymer-Lösung/Arzneimittel Matrix gebildet.
In einer Ausführungsform wird die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung gefroren durch, zum Beispiel Giessen, Eintröpfeln, Zerstäuben oder Extrudieren der Mischung in ein flüssiges Nichtlösemittel bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung. Das Polymer kann ein biokompatibles Polymer, wie zum Beispiel Poly(milchsäure) oder ein Poly(milchsäure-co-glycolsäure) Kopolymer sein. Das Arzneimittel kann ein therapeutisches, prophylaktisches oder diagnostisches Agens, wie zum Beispiel ein Protein, Nucleinsäure oder kleine organische Moleküle sein.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schliesst die Polymer/Arzneimittel Matrixpartikel ein, die durch das oben umrissene Verfahren gebildet werden. Vorzugsweise sind diese Partikel Mikropartikel. Diese umfassen ein biokompatibles Polymer, wie zum Beispiel Poly(milchsäure) oder ein Poly(milchsäure-co-glycolsäure) Kopolymer, ein Arzneimittel, wie zum Beispiel ein therapeutisches, prophylaktisches oder diagnostisches Agens und gegebenfalls ein oder mehrere Arzneimittelträger oder Freisetzungsmodifikatoren, wie zum Beispiel ein metallhaltiges Salz.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung einer implantierbaren Polymer/Arzneimittel Matrixmasse. Das Verfahren umfasst die Schritte zur Bildung von Mikropartikeln gemäss den Ansprüchen 1 bis 12, mechanisches Komprimieren der in dem Fragmentierungsschritt gebildeten Polymer/Arzneimittel Matrix Mikropartikel, wobei dadurch sich eine implantierbare Polymer/Arzneimittel Matrixmasse bildet.
Das hierin beschriebene Verfahren bietet den Vorteil, dass der Herstellungsschritt der Polymer/Arzneimittel Matrix von dem Fragmentierungsschritt, der die Grösse und Morphologie des Polymer/Arzneimittel Matrix-Präparates festlegt, entkoppelt ist. Das Verfahren erlaubt die Verwendung von Herstellungsverfahren unter Anwendung milder Bedingungen, zum Beispiel niedrige Temperatur. Somit ist das Verfahren insbesondere für thermal instabile Arzneimittel, wie zum Beispiel viele Proteine, Polypeptide und Polynucleotide gut geeignet. Das Verfahren ermöglicht ebenfalls die Bildung der Polymer/Arzneimittel Matrix ohne Lösen des Arzneimittels in einem organischen Lösemittel. Bestimmte Arzneimittel, wie zum Beispiel viele Proteine und Oligonucleotide sind in einigen organischen Lösemitteln, die zur Bildung von Polymer-Lösungen geeignet sind, löslich und werden in einer wässrigen/organischen Trennfläche denaturiert, ein Problem, das durch die vorliegende Erfindung eliminiert wird. Das Verfahren erlaubt somit die Bildung von Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikeln und implantierbaren Präparaten, wobei ein hoher Gehalt (mehr als etwa 90%) der vor der Bearbeitung vorhandenen Aktivität des Arzneimittels, zum Beispiel Protein, beibehalten wird.
Das Verfahren verringert ebenfalls variable Vorgänge in der Festlegung der Partikelgrösse und erlaubt eine Lagerung der festen Polymer/Arzneimittel Matrix vor Fragmentierung. Diese Merkmale stellen beachtlich mehr Flexibilität und Einfachheit in der Herstellung der Polymer/Arzneimittel Matrix- Mikropartikel und implantierbarer Präparate bereit, als durch kürzlich beschriebene Verfahren bereitgestellt wird und erlaubt die einfache Massstabsvergrösserung des Verfahrens.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Graph, der die in vivo Freisetzung in Ratten von Erythropoietin aus mittels kryogenem Feinmahlen hergestellten Poly(milchsäure-co-glycolsäure)/EPO Mikropartikeln mit durch das in U. S. Patent 5.019.400, erteilt an Gombotz et al. beschriebene Verfahren hergestellten Poly(milchsäure-co-glycolsäure)/EPO Mikrosphären vergleicht.
Fig. 2 ist ein Graph, der die in vitro EPO-Freisetzung aus Poly(milchsäure-co-glycolsäure)/EPO Mikropartikeln zeigt, die aus einer durch Gefrieren von Tropfen gefolgt von Lösemittelextraktion gebildeten Polymer/EPO Matrix präpariert wurden.
Fig. 3 ist ein Graph, der die in vitro EPO-Freisetzung aus Poly(milchsäure-co-glycolsäure)/EPO Mikropartikeln zeigt, die aus einer durch Extrusion in flüssigen Stickstoff gebildeten Polymer/EPO Matrix präpariert wurden.
Fig. 4 ist ein Graph, der die in vivo Erythropoietin-Freisetzung in Ratten von vier verschiedenen EPO/PLGA Matrix-Präparaten mit kontinuierlicher Wirkstofffreisetzung vergleicht: gemäss dem Verfahren nach Gombotz et al. hergestellte Mikrosphären; eine durch Komprimieren von Mikropartikeln der vorliegenden Erfindung hergestellte Oblate; und eine durch Komprimieren einer Mischung im festen Zustand aus PLGA und EPO Arzneimittelsubstanz hergestellte Oblate.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Polymer-verkapselten Arzneimittel Mikropartikeln (nachfolgend als "Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel" bezeichnet). Das Verfahren umfasst: (1) Bilden einer Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, die ein in einem organischen Lösemittel gelöstes Polymer und ein suspendiertes instabiles Arzneimittel umfasst; (2) Entfernen des Lösemittels aus der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, wobei dadurch sich eine feste Polymer/Arzneimittel Matrix bildet; und (3) Fragmentieren der Polymer/Arzneimittel Matrix bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Polymer/Arzneimittel Matrix, wobei dadurch sich Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel bilden. Die Polymer/Arzneimittel Matrix kann fragmentiert werden durch, zum Beispiel Zerreiben oder Mahlen. In einer Ausführungsform wird das Lösemittel aus der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung durch Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung und Extrahieren des Lösemittels aus der resultierenden festen Polymer-Lösung/Arzneimittel Matrix in ein Nichtlösemittel entfernt.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schliesst die Polymer/Arzneimittel Matrixpartikel ein, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Vorzugsweise sind diese Partikel Mikropartikel. Diese umfassen ein biokompatibles Polymer, wie zum Beispiel Poly(milchsäure) oder ein Poly(milchsäure-co-glycolsäure) Kopolymer, eine Arzneimittelsubstanz und gegebenfalls einen oder mehrere Arzneimittelträger und/oder Freisetzungsmodifikatoren, wie zum Beispiel ein metallhaltiges Salz. Die Partikel können weiterhin ein oder mehrere zusätzliche Arzneimittel umfassen.
Eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung biologisch abbaubarer Implantate, die verkapselte instabile Arzneimittel enthalten. Das Verfahren umfasst die Schritte zur Bildung der Mikropartikel der obigen Ausführungsform und mechanisches Komprimieren der in dem Fragmentierungsschritt gebildeten Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel, wobei dadurch sich eine implantierbare Polymer/Arzneimittel Matrixmasse bildet.
Der Begriff "instabiles Arzneimittel" wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Arzneimittel, das eine wesentliche Aktivitätsmenge bei entweder Erwärmung auf erhöhte Temperaturen, wie zum Beispiel Temperaturen oberhalb physiologischer Temperaturen (etwa 37ºC), oder Lösen in einem organischen Lösemittel oder in Lösung bei einer wässrigen/organischen Trennfläche verliert. In dem erstgenannten Fall kann das Arzneimittel auch als ein "thermal instabiles Arzneimittel" bezeichnet werden, während in dem letztgenannten Fall das Arzneimittel zusätzlich als ein "in organischem Lösemittel instabiles Arzneimittel" bezeichnet werden kann. Beispiele instabiler Arzneimittel schliessen Proteine, Polypeptide und Polynucleotide ein. Moleküle dieser Typen bestehen oftmals unter physiologischen Bedingungen in für Aktivität wesentlichen Konformationen und erfahren durch Erwärmung eine Konformationsänderung. Die aktiven Konformationen können durch Wechselwirkungen, wie zum Beispiel Wasserstoffbrückenbindungen und Salzbrücken stabilisiert werden, die unterbrochen werden können, wenn das Molekül in einem nichtwässrigen Lösemittel gelöst wird, wie zum Beispiel Dimethylsufoxid oder 1, 1, 1, 3, 3, 3-Hexafluorisopropanol oder in einer wässrigen/organischen Trennfläche vorliegt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für instabile Arzneimittel vorteilhaft, da eine Bildung der Polymer/Arzneimittel Matrix bei niedriger Temperatur, d. h. Raumtemperatur oder weniger, ermöglicht wird. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren die Bildung der Polymer/Arzneimittel Matrix ohne Lösen des Arzneimittels in einem organischen Lösemittel.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Arzneimittel" auf ein Agens oder sein pharmazeutisch geeignetes Salz, das therapeutische, prophylaktische oder diagnostische Eigenschaften in vivo besitzt. Beispiele geeigneter therapeutischer oder prophylaktischer Agenzien, die instabile Arzneimittel sein können, schliessen zum Beispiel Proteine, wie zum Beispiel Immunglobulin-ähnliche Proteine, Antikörper, Cytokine (z. B. Lymphokine, Monokine, Chemokine), Interleukine, Interferone, Erythropoietin (auch hierin als "EPO" bezeichnet), Nucleasen, Tumor-Nekrose-Faktor, koloniestimulierende Faktoren, Insulin, Enzyme, Tumorsuppressoren, Hormone (z. B. Wachstumshormon und adrenocorticotrophes Hormon), Antigene (z. B. bakterielle und virale Antigene), Wachstumsfaktoren, Peptide, Polypeptide und Polynucleotide, wie zum Beispiel Antisense-Moleküle ein.
Der Begriff "Polymer/Arzneimittel Matrix" wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein festes Material, das ein Polymer, Kopolymer oder Polymermischung und Arzneimittelmoleküle, die innerhalb der polymeren Matrix dispergiert sind, umfasst. Die Polymer/Arzneimittel Matrix kann homogen oder heterogen sein und kann ausserdem Arzneimittelträger, wie zum Beispiel oberflächenaktive Stoffe oder Zucker, freisetzungsmodifizierende Agenzien, wie zum Beispiel metallhaltige Salze, oder eine oder mehrere zusätzliche Arzneimittelsubstanzen umfassen.
Der Begriff "Nichtlösemittel", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Material, das in einem flüssigen oder festen Zustand im wesentlichen nicht ein zweites oder Referenzmaterial löst. Solch ein Material kann somit als ein Nichtlösemittel für das Referenzmaterial beschrieben werden.
Der Begriff "Mikropartikel", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Partikel mit beliebiger Morphologie, der eine grösste Abmessung von weniger als etwa 500 um hat (z. B. hat eine grösste Abmessung im Bereich von etwa 5 · 10&supmin;&sup4; m oder weniger).
Der Begriff "freisetzungsmodifizierendes Agens", wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Material, das in eine Polymer/Arzneimittel Matrix inkorporiert, die Kennzeichen der Arzneimittelfreisetzung der Matrix modifiziert. Ein freisetzungsmodifizierendes Agens kann, zum Beispiel, entweder die Arzneimittelfreisetzungsgeschwindigkeit aus der Matrix erniedrigen oder erhöhen. Eine Gruppe freisetzungmodifizierender Agenzien schliesst metallhaltige Salze ein, wie in U. S. Patentanmeldungsnr. 08/237.057 von Bernstein et al. offenbart, die Inhalte sind hierin in der Referenz angeführt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Polymer/Arzneimittel Matrix aus der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung unter milden Bedingungen gebildet werden kann. Die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung umfasst ein in einem Lösemittel gelöstes biokompatibles Polymer und ein suspendiertes Arzneimittel.
Das suspendierte Arzneimittel kann zum Beispiel als ein Puder vorliegen, das mikrokristallin oder teilweise amorph sein kann. Ist das Arzneimittel in der Mischung suspendiert, kann es im wesentlichen gleichmässig innerhalb der Mischung durch Bewegung, zum Beispiel durch Schütteln, Rühren, Vortexen, Homogenisieren oder Beschallen dispergiert sein. Das Gewicht des suspendierten Arzneimittels im Verhältnis zum Gewicht des gelösten Polymers kann in einem Bereich von etwa 0,02% bis 100% liegen. Die Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung kann ausserdem einen oder mehrere Arzneimittelträger, einschliesslich Zucker, Säuren, Basen, oberflächenaktive Stoffe und Stabilisatoren und/oder ein freisetzungsmodifizierendes Agens, wie zum Beispiel ein metallhaltiges Salz umfassen. Die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung kann ausserdem ein oder mehrere zusätzliche Arzneimittel umfassen.
Die feste Polymer/Arzneimittel Matrix kann mittels einem beliebigen Verfahren gebildet werden, das ein Entfernen des Lösemittels aus der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung zur Folge hat, wobei eine feste Masse beliebiger Geometrie oder Grösse, innerhalb derer die Arzneimittelmoleküle und beliebige(r) Arzneimittelträger und/oder Freisetzungsmodifikatoren verteilt sind, gebildet wird. Das Verfahren zur Bildung der festen Polymer/Arzneimittel Matrix sollte im wesentlichen das Arzneimittel nicht abbauen und kann zum Beispiel bei niedriger Temperatur für thermal-empfindliche Arzneimittel durchgeführt werden, wie zum Beispiel viele Proteine und Polynucleotide.
In einer Ausführungsform wird die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Leiten, zum Beispiel durch Giessen, Zerstäuben, Sprühen oder Eintröpfeln der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein Gas gebildet, das ein Flüssiggas sein kann, das eine Temperatur hat, die zum Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung ausreicht, wobei sich feste Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung-Partikel bilden. Das Lösemittel kann dann aus diesen Partikeln durch zum Beispiel in-Kontakt-Bringen der Partikel mit einem Nichtlösemittel bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Partikel entfernt werden, wobei das Lösemittel in das Nichtlösemittel extrahiert wird oder durch Lyophilisieren der Partikel in vacuo.
In einer anderen Ausführungsform wird die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein Nichtlösemittel, zum Beispiel Ethanol oder Isopentan, bei einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes der Polymer/Arzneimittel Mischung geleitet, die aber immer noch ausreichend niedrig ist, um Fällung der Polymer/Arzneimittel Matrix zu bewirken. Dieses erzielt eine Nichtlösemittel/Polymer/Arzneimittel Matrix-Mischung, aus der die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Filtration entfernt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Leiten, zum Beispiel durch Giessen, Zerstäuben, Sprühen oder Eintröpfeln der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein flüssiges Nichtlösemittel, wie zum Beispiel einen Alkohol, zum Beispiel Ethanol oder eine unpolare organische Flüssigkeit, wie zum Beispiel ein Alkan, bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung gebildet, wobei dadurch sich eine feste Polymer/Arzneimittel Mischung bildet. Darauf folgt Extraktion des Lösemittels aus der festen Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in das Nichtlösemittel, wobei eine Polymer/Arzneimittel Matrix erzielt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die feste Polymer/Arzneimittel Matrix durch Extrudieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung als ein kontinuierlicher Strahl, zum Beispiel durch eine Spritze in ein flüssiges Nichtlösemittel oder in ein mit einem verflüssigtem Gas überschichtetes Nichtlösemittel, bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung gebildet werden. Dies ergibt eine feste Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, aus der das Lösemittel in das Nichtlösemittel extrahiert wird. Alternativ kann die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein Gas bei einer zum Gefrieren der Mischung geeigneten Temperatur extrudiert werden. Das Lösemittel wird dann aus der resultierenden festen Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung zum Beispiel durch In-Kontakt-Bringen der festen Mischung mit einem Nichtlösemittel bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Mischung, wobei das Lösemittel in das Nichtlösemittel extrahiert wird, oder durch Lyophilisieren der festen Mischung entfernt.
Nach Entfernen des Lösemittels und/oder Nichtlösemittels aus der festen Polymer/Arzneimittel Matrix wird die Matrix zum Herstellen von Partikeln in einer für Injektion geeigneten Grösse fragmentiert. In einer Ausführungsform liegt die Zielgrösse zwischen etwa 30 um bis etwa 180 um. Die Fragmentierung wird bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Polymer/Arzneimittel Matrix durchgeführt; unterhalb dieser Temperatur ist die Matrix spröde. Zum Beispiel kann die Temperatur des Fragmentierungsschrittes unterhalb etwa 40ºC, vorzugsweise unterhalb etwa 4ºC liegen. Fragmentierungsverfahren schliessen Zerreiben, Mahlen, Homogenisieren oder Pulverisierungsverfahren ein, die bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann die feste Matrix bei niedriger Temperatur unter Verwendung einer analytischen Mühle mit einer kryogenen Anbringung fragmentiert werden, oder mit einem Pistill, während sie in einem Mörser unter flüssigem Stickstoff gehalten wird oder in einer Umgebung, die bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers liegt, zertrümmert werden. Die Matrix kann nach Fragmentierung trocken sein, oder sie kann in einem Nichtlösemittel bei einer Temperatur unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur suspendiert sein.
Der Grössenbereich der durch das vorliegende Verfahren präparierten Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel kann in dem Fragmentierungsschritt kontrolliert werden. In der Ausführungsform des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens ist die Verteilung der Endpartikelgrösse eine Funktion der Gesamtzerreibezeit, wobei kürzere Zerreibezeiten durchschnittlich grössere Partikel hervorbringen und längere Zerreibezeiten durchschnittlich kleinere Partikel hervorbringen. Der Grössenbereich einer auf diese Weise hergestellten Mikropartikelprobe kann durch Sieben weiter eingeschränkt werden, wobei somit Partikel ausserhalb eines spezifizierten Grössenbereichs eliminiert werden.
Polymere, die in der Formulierung von Polymer/Arzneimittel Matrix- Mikropartikeln verwendet werden können, schliessen ein Polymer ein, das biokompatibel ist. Ein biokompatibles Polymer und dessen Abbauprodukte sind für den Empfänger nichttoxisch. Diese schliessen biologisch erodierbare Polymere, wie zum Beispiel Poly(milchsäure), Poly(glycolsäure)' Poly(lactid), Poly(glycolid), Poly(lactid-co-glycolid)e, Polycaprolacton, Polycarbonate, Polyamide, Polyanhydride, Poly(aminosäure)n, Poly(orthoester), Polyacetale, Polycyanoacrylate, Poly(etherester), Poly(dioxanon)e, Poly(alkylenalkylat)e, Kopolymere von Poly(ethylenglycol) und Poly(orthoester), abbaubare Polyurethane und Kopolymere und Mischungen davon ein. Biologisch nichterodierbare Polymere, wie zum Beispiel Polyacrylate, Ethylen-vinylacetat Kopolymere, Acyl-substituierte Celluloseacetate, nichtabbaubare Polyurethane, Polystyrene, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Poly(vinylimidazol), Chlorsulfonatpolyolefine und Polyethylenoxid sind ebenfalls eingeschlossen. Jegliche geeignete Mischungen oder Kopolymere dieser Materialien können ebenfalls verwendet werden. Für ein gegebenes Polymer geeignete Lösemittel/Nichtlösemittel Systeme können durch Routineexperimente bestimmt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist das verwendete Polymer ein Poly(milchsäure-co-glycolsäure) (d,l-PLGA) Kopolymer. In dieser Ausführungsform schliessen geeignete Lösemittel zur Bildung der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung Methylenchlorid, Aceton, Ethylacetat, Methylacetat, Tetrahydrofuran und Chloroform ein. Geeignete Nichtlösemittel schliessen Alkohole, wie zum Beispiel Ethanol, und nichtpolare Kohlenwasserstoff-Lösemittel, wie zum Beispiel Isopentan ein.
Eine weiter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schliesst die Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel ein, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt werden. Diese Mikropartikel umfassen ein biokompatibles Polymer, ein instabiles Arzneimittel und, gegebenfalls, einen oder mehrere Arzneimittelträger und/oder einen Freisetzungsmodifikator, wie zum Beispiel ein metallhaltiges Salz. Die Partikel können homogen oder heterogen sein. In bestimmten Fällen können die Arzneimittelmoleküle dennoch durch Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung oder nach Entfernen des Lösemittels aus der Mischung aggregieren, wodurch eine heterogene Polymer/Arzneimittel Matrix folgt. Solche aus Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischungen, worin das Arzneimittel suspendiert ist, hergestellte Mikropartikel werden heterogen sein, mit Bereichen höherer und geringerer Arzneimitteldichte. Diese Partikel können einen weitreichenden Grössenbereich haben und sind durch eine unregelmässige Morphologie gekennzeichnet. Diese Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel können jegliches Ausmass einer Arzneimittelladung haben, was als Gewichtsprozent des Arzneimittel innerhalb der Matrix ausgedrückt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Arzneimittelladung in einem Bereich von 0,01% bis 50% des Gesamtmatrixgewichts.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung einer implantierbaren Polymer/Arzneimittel Matrixmasse. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte der Mikropartikelbildung gemäss den Ansprüchen 1-12 und mechanisches Komprimieren der Polymer/Arzneimittel Matrix, wobei dadurch sich eine implantierbare Polymer/Arzneimittel Matrixmasse bildet.
Das Verfahren umfasst den Fragmentierungsschritt der festen Polymer/Arzneimittel Matrix bei geringer Temperatur vor Komprimierung der festen Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel. Diese Fragmentierung wird gemäss den oben umrissenen Verfahren für die Bildung von Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikeln erreicht. Die Bildung der implantierbaren Masse umfasst mechanisches Komprimieren der Arzneimittel/Polymer Matrix- Mikropartikel.
Dieses Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Arzneimittel ein instabiles Arzneimittel ist, da die Polymer/Arzneimittel Matrix, wie kürzlich beschrieben, bei niedriger Temperatur und ohne erforderliches Lösen des Arzneimittels in einem organischen Lösemittel, Hitzeextrusion, Formpressen oder das Vorhandensein einer wässrigen/organischen Trennfläche gebildet wird.
Das mechanische Komprimieren der Polymer/Arzneimittel Matrix kann auf mehre Wege erzielt werden. Zum Beispiel kann eine gewünschte Menge der Polymer/Arzneimittel Matrix ausgewogen werden und mit einer mechanischen Presse komprimiert werden. Die resultierende Oblate kann als Ganzes implantiert werden oder in kleinere Stücke geschnitten werden, um einzeln implantiert zu werden. Die Polymer/Arzneimittel Matrix kann auch mit einem Bindemittel, wie zum Beispiel einem Massenpolymer oder einem anderen biokompatiblen Material, vor Kompression, vereint werden. In einer Ausfühungsform ist das Massenpolymer ein Polymer unterschiedlicher Zusammensetzung und Eigenschaften (zum Beispiel mit einer niedrigeren Glasübergangstemperatur) als das in der Polymer/Arzneimittel Matrix. In einer anderen Ausführungsform kann die Polymer/Arzneimittel Matrix oder die Polymer/Arzneimittel Matrix zusammen mit einem Bindemittel in ein Stäbchen komprimiert werden, und das Stäbchen kann durch eine grosse Bohrspritze implantiert oder injiziert werden. Alternativ können die Oblaten mit gewünschter Dicke vom Ende des Stäbchens abgeschnitten werden und implantiert werden.
Das Verfahren zur Bildung implantierbarer Präparate kann ausserdem den Schritt das resultierende Implantat vorübergehend auf mindestens die Glasübergangstemperatur des Polymers oder des Bindemittels zu erhitzen, umfassen. Dies kann zum Optimieren der Kennzeichen, wie zum Beispiel Widerstand oder Oberflächenmorphologie des Endproduktes getan werden. Das komprimierte Implantat kann ebenfalls mit einer biokompatiblen Beschichtung beschichtet sein, um die Handhabungskennzeichen zu verbessern oder um die Freisetzungskennzeichen zu modifizieren.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, dass es die Bildung implantierbarer Präparate mit einem sehr niedrigen Restlösemittelgehalt, zum Beispiel weniger als etwa 50 Anteile pro Millionen nach Gewicht Restlösemittel, ermöglicht. Dies ist insbesondere gegeben, wenn die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung vor dem Entfernen des Lösemittels gefroren ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schliesst eine durch das vorliegende Verfahren präparierte implantierbare Polymer/Arzneimittel Matrixmasse ein. Solch eine Polymer/Arzneimittel Matrixmasse umfasst ein biokompatibles Polymer und ein wie oben für ein Polymer/Arzneimittel Matrix- Mikropartikel diskutiert, innerhalb der Polymermatrix dispergiertes Arzneimittel. Eine Polymer/Arzneimittel Matrixmasse der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich einen oder mehrere Arzneimittelträger, Freisetzungsmodifikatoren und/oder zusätzliche Arzneimittel, wie kürzlich für einen Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikel diskutiert, als auch ein Bindemittel umfassen. Die Polymer/Arzneimittel Matrixmasse kann ebenfalls mit einem biokompatiblen Polymer beschichtet sein. Die Polymer/Arzneimittel Matrixmasse kann eine beliebige Form haben, wie zum Beispiel eine Oblate, Stäbchen oder Kügelchen.
Die Erfindung wird nun weiter und spezifischer in den folgenden Beispielen beschrieben.

BEISPIELE

Beispiele 1 - Präparation von Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikeln

Präparation der Erythropoietinformulierungssuspension in Polymer-Lösung Humanes Erythropoietin (EPO) wurde wie in U. S. Patentnr. 4.703.008 beschrieben, erhalten. Das EPO wurde zum Bilden einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von etwa 1 mg/ml in entionisiertem Wasser gelöst. Die EPO-Lösung wurde dann gegen drei Chargen des Formulierungspuffer, 5 mM Phosphatpuffer, pH 2 dialysiert.
Im Anschluss an Dialyse wurde die EPO-Konzentration in den dialysierten Lösungen bei etwa 1 mg/mL mittels Absorptionsmessung bei 280 nm (&epsi; = 1,345 Lg&supmin;¹ cm&supmin;¹) nachgewiesen. Die dialysierte EPO-Lösung wurde dann mit einer konzentrierten Ammoniumsulfat-Lösung und Inulin vermischt.
Die Ammoniumsulfat-Lösung wurde getrennt in 5 mM Phosphatpuffer, pH 7 präpariert. Geeignete Volumina der Ammuniumsulfat-Lösung und eines zusätzlichen Puffers wurden zu ein 50 mL Polypropylenröhrchen zum Erzielen der gewünschten Konzentration für die Formulierung zugegeben. Die dialysierte EPO-Lösung wurde dann zu der Lösung hinzugefügt und durch vorsichtige Inversion vermischt.
Die formulierte EPO-Lösung wurde dann in eine mit einer Teflonröhre ausgestatteten 60 mL Plastikspritze aufgesaugt und dann durch eine Ultraschalldüse (Typ VIA; Sonics and Materials, Inc., Danbury, CT) in einen flüssigen Stickstoff enthaltenen Polypropylenbehälter zerstäubt, wobei sichergestellt wurde, dass das zerstäubte Material zur Bildung von gefrorenen Partikeln immer vollständig untergetaucht war. Der Behälter wurde bei -80ºC aufbewahrt, bis der flüssige Stickstoff vollständig verdampft war. Die gefrorenen Partikel, die biologisch aktives, Aggregation-stabilisiertes EPO enthielten, wurden in ein Becherglas überführt, dann zum Bilden von biologisch aktiven, Aggregation-stabilisierten EPO-Partikeln lyophilisiert. Die EPO-Partikel wurden dann aus dem Lyophilisator unter einer getrockneten Stickstoff-Atmosphäre entfernt, in eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit überführt und bei -80ºC trocken gelagert. Die lyophilisierte EPO- Formulierung enthielt, nach Gewicht, 10% EPO, 79% Ammoniumsulfat, 10% Phosphatsalze und 1% Inulin.
Eine Lösung (10% w/v) 10 kd nichtblockiertes D,L-PLGA wurde in Methylenchlorid präpariert. Die EPO-Partikel (25 mg) und gesiebtes Magnesiumcarbonat (50 mg, weniger als 38 um) wurden zu 4,25 mL dieser Lösung hinzugefügt. Die resultierende Suspension wurde mit einer Ultraschallquelle (Virtis Co., Gardner, NY) 30 Sekunden beschallt, um die Proteinpartikelgrösse zu verringern.

Präparation der Polymer/Arzneimittel Matrix durch Gefrieren von Tropfen

Die Polymer/Arzneimittel Matrix wurde gebildet, in dem den Tropfen der Arzneimittel-Suspension in der Polymer-Lösung erlaubt wurde, über einen Zeitraum von etwa einer Minute aus einer 5 mL Glasspipette auf ein flüssiges Stickstoff-Bett, das ein gefrorenes Ethanol-Bett (170 mL) überlagerte, zu tropfen. Die Tropfengrösse war etwa 10-50 ul. Das gesamte, die Partikel enthaltende Bad wurde in einen Gefrierschrank bei -80ºC angeordnet, wo dem Stickstoff erlaubt wurde, zu verdampfen. Das Ethanol-Bett wurde anschliessend geschmolzen, wobei die Polymer/Arzneimittel Matrixpartikel umschlossen wurden. Den Partikeln wurde erlaubt auszutrocknen, um das Methylenchlorid zu extrahieren. Nach 24 Stunden wurde ein zusätzliches Volumen (170 mL) Ethanol, vorgekühlt auf -80ºC in das Röhrchen hinzugefügt. Nach 48 Stunden wurden die Partikel durch Filtration unter Verwendung eines Buchner-Trichters in einer mit Stickstoff gereinigten Handschuhbox gesammelt und in einem Lyophilisator getrocknet. Die mit diesem Verfahren hergestellten Partikel hatten eine unregelmässige Form und einen Durchmesser von etwa 2 bis 4 mm.

Präparation der Polymer/Arzneimittel Matrix durch Extrusion

Eine Polymer/Arzneimittel Matrix wurde durch Extrudieren der Arzneimittel-Suspension in der Polymer-Lösung durch eine mit einer 22 Gauge Edelstahlnadel ausgestatteten Glassspritze in ein mit flüssigem Stickstoff überlagertes gefrorenes Ethanol-Bett, wie oben beschrieben, über einen Zeitraum von mehreren Sekunden gebildet. Nachfolgende Schritte waren zu den oben beschriebenen identisch. Die durch dieses Verfahren hergestellten Partikel ähnelten denen, die durch Gefrieren von Tropfen hergestellt wurden.

Kryogenes Mahlen der Polymer/Arzneimittel Matrix

Die mit den oben beschriebenen Verfahren hergestellten Partikel wurden in einem Mörser und mit einem mit flüssigem Stickstoff vorgekühlten Pistill zerrieben. Es wurde dafür gesorgt, sicherzustellen, dass die Partikel jeder Zeit in flüssigem Stickstoff untergetaucht waren. Die Partikel wurden mit dem Pistill zertrümmert, bis sie gleichmässig klein waren. Nach Vollendung des Zerreibeschrittes wurden die Partikel als eine Masse in flüssigen Stickstoff in ein vorgekühltes 20 mL Gefäss überführt. Das Gefäss wurde dann in einen Gefrierschrank bei -80ºC angeordnet. Nach Verdampfen des Stoffstoffes aus dem Gefäss, wurde das Gefäss in einen Vakuumexikator überführt, und das Material wurde dann in vacuo bei Raumtemperatur getrocknet, um jegliche Restfeuchtigkeit aus den Partikeln zu entfernen. Die Partikel wurden dann durch einem 250 um Sieb gesiebt.

Beispiel 2 - In Vivo Charakterisierung

Männliche 400 + 50 g (S. D) wiegende Sprague-Dawley Ratten wurden als das Tiermodell verwendet. Die Ratten mussten vor den Experimenten nicht fasten und wurden anschliessend mit einer Standardkost, einem Eisenzusatz, gefüttert und hatten freien Zugang zu Wasser. Eisendextran (Sigma Co., Sf. Louis, MO) wurde zweimal wöchentlich intraperitoneal injiziert.
Die Antwort des Immunsystems der Ratten auf EPO wurde durch Verabreichen von Cyclosporin A und Hydrocortison an die Testtiere unterdrückt. Jeder Ratte wurde täglich eine intraperitoneale Injektion 10 mg Cyclosporin A (Sandimmune® Injection, Sandoz, East Hanover, NJ) und 5 mg Hydrocortison (Spektrum Co., Gardena, CA) in 0,5 mL sterilisierter Saline für Injektion (USP) von Tag 0 bis 14 gegeben.
Den Ratten wurde zur Stunde 0 10 000 Einheiten EPO in der Form der wie in Beispiel 1 beschrieben präparierten EPO/Polymer Matrix-Mikropartikel subkutan in die Interskapularregion injiziert. Blutproben wurden aus der Schwanzvene einer jeden Ratte 3, 12, 24, 32 und 48 Stunden nach Injektion entnommen. Zusätzliche Blutproben wurden etwa einmal täglich an den folgenden 10-12 Tagen entnommen.
Die EPO-Konzentrationen im Rattenserum wurden durch Enzymgekoppelten Enzymnachweis (ELISA) bestimmt. Die in Fig. 1 dargestellten Ergebnisse zeigen deutlich eine verzögerte EPO-Freisetzung aus den Partikeln über einen zwölftägigen Zeitraum. Die Serumprofile wurden bis auf eine Dosis von 10.000 IU pro Tier angeglichen. Zum Vergleich sind Serumprofile von der gleichen, durch das von Gombotz et al. beschriebene Verfahren hergestellten Formulierung in der Figur eingeschlossen. Es gibt keinen bemerkenswerten Unterschied zwischen der in vivo Durchführung von gemäss Gombotz et al. hergestellten Mikrosphären und den wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellten Partikeln.

Beispiel 3 - In Vitro Charakterisierung

Es wurde eine Charakterisierung der in vitro Freisetzungseigenschaften der in Beispiel 1 beschriebenen Polymer/EPO Mikropartikel durchgeführt. Die Mikropartikel würden in HEPES-Puffer suspendiert, und die resultierende Suspension wurde 118 Tage bei 37ºC aufbewahrt. Das Ausmass der EPO- Freisetzung wurde durch Grössenausschluss-Chromatographie bestimmt. Die Fig. 2 und 3 zeigen die Freisetzungsprofile von PLGA/EPO Mikropartikeln, die aus einer durch Gefrieren von Tropfen (Fig. 2) oder durch Extrusion (Fig. 3) gebildeten PLGA/EPO Matrix präpariert wurden. Weniger als 5% des gesamten freigesetzten Proteins lag in aggregierter (inaktiver) Form vor.

Beispiel 4 - Präparation und Charakterisierung der in vivo Freisetzung aus EPO/PLGA Matrix implantierbaren Präparaten

Präparation implantierbarer Präparate

Verkapseltes Erythropoietin enthaltende PLGA Implantate wurden unter Verwendung von mechanischer Komprimierung von gemäss dem Verfähren nach Gombotz et al., U. S. Patent 5.019.400 präparierten EPO/PLGA Mikrosphären und unter Verwendung des Verfahrens nach obigen Beispiel 1 präparierten Mikropartikeln präpariert.
EPO/PLGA Matrix-Oblaten wurden durch Kompression der EPO/PLGA Mikropartikel oder Mikrosphären in einer Carver Laborpresse (Modell C; Fred S. Carver Inc., Menomenee Falls, WI) gebildet. In einen Edelstahltestzylinder mit ¹/&sub2;" Durchmesser wurde 100 mg Material hinzugefügt. Die Oblaten wurden bei 15.000 psi 15 Sekunden gebildet und nach Bedarf unter Verwendung einer Rasierklinge in kleinere Stücke geschnitten. Oblatenfragmente wurden vor Implantation gewogen, um die verabreichte Dosis zu bestimmen.
Die präparierten und getesteten Präparate sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst (SC: subkutan).
¹ Vehikulumzusammensetzung: 1% Glycerol/0,9% NaCL, 0,5% Gelatin/2% CMC (LV).
² Offenbart von J. D. Gresser und J. E. Sanderson, Biopolymeric Controlled Release System Vol II., p. 136 (CRC Press, 1984).

In vivo Charakterisierung

Getrocknete Oblaten wurden subkutan in einen in der mittleren Skapularregion von Sprague-Dawley Ratten erfolgten Schnitt inseriert (nach Rasur und Desinfektion der Stelle). Die Schnitte wurden mit Klammern und chirurgischem Klebstoff verschlossen. Die EPO-Freisetzungskinetiken aus den Depotformulierungen wurden durch Beobachten der Serum EPO-Gehalte mit Immunsuppression, wie in Beispiel 2 beschrieben, bewertet.
Die erzielten Ergebnisse mit den in der obigen Tabelle aufgelisteten vier Präparaten sind in Fig. 4 dargestellt. In allen vier Fällen war der Serum EPO-Gehalt nach Tag 14 unterhalb der Nachweisgrenze für den ELISA Test, was darauf hinweist, dass die Freisetzungsdauer für alle vier Präparate gleich war. Dennoch unterschieden sich, durch die Serum EPO-Gehalte angedeutet, die EPO-Freisetzungskinetiken zwischen den vier Präparaten deutlich. Die EPO-Freisetzungsdauer war die gleiche für die Implantate wie auch für die injizierten Mikrosphären. Dennoch stellten die Implantate in der kritischen zweiten Hälfte der Freisetzungsdauer annähernd zehnfach höhere Serum EPO-Gehalte her, als die, die bei den Mikrosphären beobachtet wurden.

ENTSPRECHUNGEN

Der Fachmann erkennt viele Entsprechungen oder kann diese mit Hilfe üblicher Experimente zu den spezifischen Anwendungen der hier beschriebenen Erfindung feststellen. Solche Entsprechungen liegen beabsichtigenderweise im Rahmen der folgenden Ansprüche.

Claims

1. Ein Verfahren zur Bildung von Polymer/Arzneimittel Matrix-Mikropartikeln, worin das Arzneimittel ein instabiles Arzneimittel ist, umfassend die Schritte:

(a) Bilden einer Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, die ein in einem organischen Lösemittel gelöstes Polymer und ein suspendiertes Arzneimittel umfasst;

(b) Entfernen des Lösemittels aus der Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung, wobei dadurch sich eine feste Polymer/Arzneimittel Matrix bildet; und

(c) Fragmentieren der festen Polymer/Arzneimittel Matrix bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Polymer/Arzneimittel Matrix, wobei dadurch sich Polymer/Arzneimittel Matrix- Mikropartikeln bilden.

2. Das Verfahren nach Ansprüch 1, worin das instabile Arzneimittel ein therapeutisches, diagnostisches oder prophylaktisches Mittel ist.

3. Das Verfahren nach Anspruch 2, worin das instabile Arzneimittel aus einem Peptid, einem Polypeptid, einem Polynucleotid und einem Protein ausgewählt ist und vorzugsweise ein Immunglobulinprotein, ein Antikörper, ein Cytokin, ein Interleukin, ein Interferon, Erythropoietin, eine Nuclease, Tumor-Nekrose-Faktor, ein koloniestimulierender Faktor, Insulin, ein Enzym, ein Tumorsuppressor, ein Hormon, ein Antigen oder ein Wachstumsfaktor ist.

4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Zerreiben, Mahlen oder Pulverisieren der Polymer/Arzneimittel Matrix fragmentiert wird.

5. Das Verfähren nach Anspruch 4, worin die Polymer/Arzneimittel Matrix während der Fragmentierung in Kontakt mit einem Nichtlösemittel ist.

6. Das Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, worin die Polymer/Arzneimittel Matrix entweder durch Mahlen der Polymer/Arzneimittel Matrix in einer analytischen Mühle oder durch Pulverisieren der Polymer/Arzneimittel Matrix mit einem Mörser fragmentiert wird.

7. Das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin das Lösemittel aus der Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung entfernt wird:

(a) bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung;

(b) mit einem Verfahren, das die Schritte umfasst:

(i) Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung, wobei dadurch sich eine feste Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung bildet; und

(ii) Extrahieren des Lösemittels aus der festen Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung;

(c) durch in-Kontakt-Bringen der festen Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung mit einem Nichtlösemittel, wobei dadurch das Lösemittel in das Nichtlösemittel extrahiert wird;

(d) durch Lyophilisieren der festen Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung;

(e) mit einem Verfahren, das die Schritte umfasst;

(i) Leiten der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein Nichtlösemittel bei einer Temperatur, die für eine Fällung der Polymer/Protein Matrix geeignet ist, wobei dadurch sich eine Polymer/Arzneimittel Matrix Nichtlösemittel Mischung bildet; und

(ii) Trennen des Nichtlösemittels und der Polymer/Arzneimittel Matrix durch Filtern der Polymer/Arzneimittel Matrix-Nichtlösemittel Mischung; und

gegebenenfalls worin das Nichtlösemittel Ethanol oder Isopentan ist, und/oder worin die Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung in das Nichtlösemittel durch Gießen, Zerstäuben, Sprühen, Extrudieren oder Eintröpfeln der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in das Lösemittel geleitet wird; oder

(f) durch Verdampfen des Lösemittels, und gegebenenfalls worin die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in einer dünnen Schicht verteilt wird zum Verdampfen des Lösemittels, und/oder worin die Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung vor Verdampfen des Lösemittels auf eine Oberfläche gesprüht wird.

8. Das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin das organische Lösemittel Dichlormethan, Aceton, Ethylacetat, Tetrahydrofuran oder Methylacetat ist.

9. Das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin das Polymer ein biologisch erodierbares Polymer, Copolymer oder eine Polymermischung ist.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, worin das biologisch erodierbare Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Poly(milchsäure), Poly(milchsäure-co- glycolsäure) Copolymer, Poly(caprolacton), Polycarbonaten, Polyamiden, Polyanhydriden, Poly(aminosäure)n, Poly(orthoester)n, Polyacetalen, Polycyanoacrylaten und Polyurethanen oder einer Mischung davon.

11. Das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung außerdem umfasst:

(a) ein oder mehrere Arzneimittelträger, die gegebenenfalls aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus Tensiden, Säuren, Basen, Zuckern und Stabilisatoren;

(b) ein oder mehrere zusätzliche Arzneimittelsubstanzen enthält; oder

(c) einen Freisetzungsmodifikator enthält und gegebenenfalls der Freisetzungsmodifikator ein metallhaltiges Salz ist.

12. Das Verfahren nach Anspruch 7, worin die Polymer- Lösung/Arzneimittel Matrix gefroren ist durch:

(a) Leiten der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein flüssiges Nichtlösemittel bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung, und gegebenenfalls worin die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in das flüssige Nichtlösemittel durch Gießen, Zerstäuben, Sprühen, Extrudieren oder Eintröpfeln der Polymer- Lösung/Arzneimittel Mischung in das flüssige Nichtlösemittel geleitet wird;

(b) worin die Polymer/Arzneimittel Matrix durch Leiten der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung auf ein gefrorenes Nichtlösemittel-Bett in Gegenwart eines Flüssiggases gefroren ist, und gegebenenfalls worin das Gas Distickstoff oder Argon ist, und/oder worin die Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung auf ein gefrorenes Nichtlösemittel-Bett in Gegenwart des Flüssiggases durch Gießen, Zerstäuben, Sprühen, Extrudieren oder Eintröpfeln Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung auf das gefrorene Nichtlösemittel-Bett geleitet wird; oder

(c) Extrudieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung in ein Gas bei einer Temperatur, die für ein Gefrieren der Polymer-Lösung/Arzneimittel Mischung geeignet ist.

13. Ein Verfahren zur Bildung einer implantierbaren Polymer/Arzneimittel Matrix-Masse, das das Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche umfasst und das außerdem den Schritt beinhaltet: Bilden der implantierbaren Polymer/Arzneimittel Matrix-Masse durch mechanisches Komprimieren der im Fragmentierungsschritt gebildeten Polymer/Arzneimittel Mikropartikel.