JP4387018B2

JP4387018B2 - Pharmaceutical composition for pulmonary administration

Info

Publication number: JP4387018B2
Application number: JP35731499A
Authority: JP
Inventors: 一洋森本; 泰彦田畑
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP2001172203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は経肺投与用医薬品組成物に関する。詳しくは、肺上皮からの高分子薬物の吸収を増大させる経肺投与用医薬品組成物に関する。更に詳しくは、カチオン化されたゼラチン微粒子とともに高分子薬物を投与することにより、高分子薬物の経肺吸収が増大する経肺投与用医薬品組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
肺上皮は表面積が大きく粘膜下に豊富な血管系が発達しており、さらにタンパク等の分解酵素活性も比較的低いため、近年生理活性ペプチド類、蛋白質等の高分子薬物を全身血流へ移行させるルートとして検討されており、これら薬物の経肺投与は注射に代わる非侵襲的な投与方法として注目を集めている。高分子薬物の非侵襲的な投与方法としては、他に経鼻、経眼、経皮、経直腸投与などが知られているが、経肺投与はこれらのルートと比較してさらに高分子量の薬物の吸収に有利であり、造血系サイトカインなどの分子量10,000以上の蛋白質などの投与にも有望である。
【０００３】
高分子薬物の経肺投与製剤は、液剤の形態で気管支内視鏡を用いた気管支内注入法でも投与可能であるが、通常は、肺局所での作用を目的とした吸入ステロイド剤等と同様に、吸入剤の形態をとりなんらかの吸入器によって肺胞に送達される。吸入剤の剤型として、吸入液剤、フロンまたは代替フロン製剤、粉末吸入剤の３つがある。吸入液剤は通常薬物の水溶液であり、ネブライザーにより霧化されて微少の液滴となって患者の自発呼吸下で吸入され、気道内に液滴の形で沈着する。フロンまたは代替フロン製剤は、フロンまたは代替フロンに加圧下で薬物が分散または溶解された製剤であり、加圧式定量噴霧吸入器（Metered Dose Inhaler; MDI)と呼ばれる加圧容器に充填されて用いられる。投与時は、加圧下のMDIから開放されるとフロンまたは代替フロンが気化し、溶解・分散していた薬物が通常薬物の微粒子粉末となって気道内に沈着する。また、粉末吸入剤は薬物を主とする微粒子粉末を例えば粉末状組成物として賦形剤などとともにブリスター等の容器に充填し、通常患者自身の吸気により適当な投与器から該容器内の微粒子粉末が粉末エアロゾル化されて吸入され、薬物粉末として肺内に沈着する。これらの吸入剤をそれぞれの吸入器を用いて実際に投与した場合、通常は製剤中薬物の10〜30重量％、工夫された吸入器でも50重量％程度しか気道内に沈着しない。通常気道内沈着分の薬物のみ吸収することから、治療上必要な血液中濃度を実現するためには製剤中の薬物量を増量する必要があり、このため特に高分子薬物の場合にはコスト面で問題が大きい。
【０００４】
経肺投与製剤で薬物の吸収を促進するための工夫はあまりなされていない。その理由には肺粘膜の透過性の高さと肺上皮の面積が大きいために、吸収促進の工夫なく高分子薬物が吸収できると考えられてきたことにある。その一方、山本ら（Journal of Pharmacy and Pharmacology Vol.46, 14-18, 1994)は、いくつかの吸収促進剤や酵素阻害剤の共投与によりインスリンの肺からの吸収が向上したと報告している。しかし、同報告で用いている吸収促進剤や酵素阻害剤は、粘膜への障害性やコスト等の面で実用化には課題が多い。
【０００５】
Illumら（WO89/03207号明細書; 特表平3-503160号公報）は、スターチ、ゼラチン、アルブミンなどのマイクロスフェアとペプチド薬物からなる薬物送達組成物により、薬物の粘膜吸収を促進する高吸収性経粘膜用製剤を提供している。さらに同公報中には、生体接着性を有する、もしくは生体接着性高分子をコーティングしたマイクロスフェアで、何らかの手段で放出制御の工夫をすれば、高分子薬物のバイオアベイラビリティを増加させる旨記載されている。しかし、同公報等では、マイクロスフェアへのコーティング以外の生体接着性付与の方法や放出制御の具体的な方法についてはなんら記載されていない。
【０００６】
特公平3-17014号公報に記載されているように、ポリ乳酸のような合成生分解性高分子マイクロスフェアの生分解に基づく放出制御によって薬効持続化を図る技術が公知であるが、この方法ではマイクロスフェア自体の下気道粘膜への付着が考慮されていないために喉咽頭部へのクリアランスを防ぐことはできず、また高分子薬物の吸収性に与える影響については何ら具体的な記載はない。WO96/09814号明細書には、噴霧乾燥によりアルブミンをはじめとした水溶性材料の1〜10μmのマイクロパーティクルについて記載されているが、特公平3-17014号公報と同様にマイクロパーティクル自体の粘液線毛輸送によるクリアランスについては考慮されていない。WO93/25198号明細書では、生体接着性を有するヒドロキシプロピルセルロースもしくはヒドロキシプロピルメチルセルロースのマイクロスフェアにより薬効持続化を図る技術について記載されている。安全性の上から吸入用基剤としてより好ましい形態は下気道中で分解し、吸収しうる材料であるが、同明細書ではこの点については考慮されていない。さらにWO96/31198号明細書において、天然多糖ガムの吸入用組成物により、生体付着性かつ生分解性の多糖によるマイクロスフェアによる薬効持続化についての技術が開示されているが、下気道中での分解および吸収（生体吸収性）が疑われる材料が含まれること、およびその至適使用量が多いという安全面での問題点を有し、また高分子薬物の吸収性に与える影響については何ら具体的な記載はない。
【０００７】
しかるに吸収性の向上した経肺投与用医薬品組成物は機能の点からは生体接着性を有することが望ましいが、安全性の観点からは蓄積性が許容される範囲である必要がある。そこで生体接着性の微粒子（マイクロスフェア）により薬物の吸収向上を図る時、該微粒子構成材料に生体吸収性がない場合にはその分子量などの調節により低粘度化して蓄積されないように設計することが検討されている。一方、生体吸収性がある場合には蓄積されても生分解され吸収されるためその安全性はより高いと考えられ、生体吸収性生体接着性材料よりなる経肺投与用医薬品組成物が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかして本発明の目的は、生分解性を有するカチオン化ゼラチンと高分子薬物からなる組成物の投与により、高分子薬物の経肺吸収を増大させる経肺投与用医薬品組成物を提供することにある。
【０００９】
本発明者らは上記の課題を解決するべく鋭意研究した結果、カチオン化ゼラチン微粒子（マイクロスフェア）と高分子薬物の組成物、好ましくは微粒子中に高分子薬物を封入した組成物において、該高分子薬物の経肺吸収が向上することを見出し本発明に到達したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、高分子薬物と、カチオン化されたゼラチン微粒子とからなる経肺投与用医薬品組成物を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の薬物は高分子薬物であればいずれでもよいが、循環血中に入って作用する分子量500〜200,000である高分子薬物としては、たとえばバゾプレッシン類、黄体形成ホルモン放出ホルモン類、成長ホルモン放出因子ホルモン類、ソマトスタチン誘導体類、オキシトシン類、ヒルジン誘導体類、エンケファリン類、副腎皮質刺激ホルモン類、ブラジキニン類、カルシトニン類、インスリン類、グルカゴン類、成長ホルモン類、黄体形成ホルモン類、インスリン様成長因子類、カルシトニン遺伝子関連ペプチド類、心房性ナトリウム利尿ペプチド誘導体類、インターフェロン類、エリスロポエチン、顆粒球コロニー形成刺激因子、マクロファージ形成刺激因子、副甲状腺ホルモン、プロラクチン、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン、アンギオテンシン類、ワクチン類、抗体などが挙げられる。
【００１２】
本発明の医薬品組成物の成分のうちカチオン化ゼラチン微粒子は、カチオン化の工程と微粒子生成工程を経て製造される。
【００１３】
カチオン化の工程は、生理条件下でカチオン化する官能基（カチオン性官能基）を導入する方法であればいずれでも良いが、温和な条件下でカルボキシル基等をカチオン化できることからアミノ基またはアンモニウム基を導入する方法が好ましい。例えばエチレンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパンなどのなどのアルキルジアミンや、トリメチルアンモニウムアセトヒドラジド、スペルミン、スペルミジン、またはジエチルアミド塩化物などを反応させる方法がある。中でもエチレンジアミンを反応させる方法が簡便かつ汎用性があり好適である。またカチオン化反応は通常は微粒子生成工程の前に実施するが、微粒子生成工程後に実施してもよい。
【００１４】
カチオン化ゼラチンの微粒子生成工程は、例えば、油中でW/Oエマルジョン調製の後、水中に滴下して架橋させる方法(W/O形成法）がある。架橋させる方法として、カルボジイミド類やジエポキシ類を反応させる方法、加熱させる方法、紫外線等を照射する方法がある。また、微粒子が生成する限りは架橋反応はなくてもよく、ポリエチレングリコールなどを用いたコアセルベーション法、噴霧乾燥法、噴霧冷却法、超臨界流体沈殿法などの方法も適用できる。これらの中でも球形微粒子が簡便に得られる点でW/O形成法が好適である。W/O形成法による製造例を以下に示す。なお特に記載したもの以外は、試薬は和光純薬工業株式会社製のものを用いた。
【００１５】
製造例
カチオン化ゼラチンの製造
等電点9.0のゼラチン（新田ゼラチン株式会社製）1.0ｇを50mLの0.1Mリン酸緩衝水溶液（pH5.0）に溶解させた。その溶液中へ280mgのエチレンジアミンを添加、さらに5.4gの1-エチル-3-(3ージメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩を添加した。この混合溶液を12時間攪拌した後、水に対して2日間透析し、凍結乾燥して1.2gのカチオン化ゼラチン粉末を得た。
カチオン化ゼラチン微粒子の製造
得られたカチオン化ゼラチン粉末を100mg/mLとなるよう0.2mLの精製水に溶解させ、40℃に加温した状態で5mLのオリーブオイル中に添加、振動攪拌してW/Oエマルジョンを得た。得られたW/Oエマルジョンをプローブ型スーパーソニケーターにて超音波照射（7mm径、40μA、2分間）。その後直ちに氷冷してゼラチンをゲル化し、アセトンを加え1時間攪拌した。生成したゼラチン粒子を遠心処理して回収しアセトンで洗浄、10重量%となるよう、37.5μg/mLのグルタルアルデヒド水溶液中に分散し、4℃、40時間架橋反応させた。反応後グリシンで処理し、精製水で洗浄、その後の遠心処理により、平均粒子径3.0μm（90重量％が0.5〜10μm）の架橋カチオン化ゼラチン微粒子を回収した。
【００１６】
本発明で「カチオン化」とは、通常得られるゼラチン（等電点５または９）に、生理的条件下（この場合肺表面相当のpH6.8付近）でカチオン化するカチオン性官能基が化学反応で導入されることをいう。カチオン性官能基の導入によって、生体接着性が付与されること、さらに生体接着性だけでは説明できない吸収促進効果も発明者によって知見された（実施例参照）。本発明組成物は経肺投与用であるが、肺上皮と比較的同様の組織である鼻粘膜上皮でも同様の吸収促進作用を有すると考えられる。カチオン化の比率は高分子薬物の吸収性を向上させるためには高いほうが良く、カルボキシル基と反応させる場合、ゼラチンの全カルボキシル基のうちカチオン基を導入する比率は、少なくとも30%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上である。
【００１７】
本発明におけるカチオン化ゼラチン微粒子の粒子径は0.1〜50μmであることが好ましく、80重量％が0.5〜10μmであると、高分子薬物の肺への沈着向上及び薬物の吸収向上の点からさらに好ましい。
【００１８】
本発明における高分子薬物は、カチオン化ゼラチン微粒子に封入されていても封入されなくてもよいが、通常は封入された状態で組成物が製造される。高分子薬物のカチオン化ゼラチンへの封入は、例えば、カチオン化ゼラチンを高分子薬物溶液中に膨潤させることで達成できる。
【００１９】
本発明において、高分子薬物とカチオン化ゼラチンの組成は必要な吸収量に応じていかようにも設定できるが、通常は、高分子薬物とカチオン化ゼラチンが重量比で0.1:99.9〜1.0:99.0であることが好ましい。
【００２０】
本発明の経肺投与組成物は賦形剤などとともに粉末状もしくは水等への分散液状の医薬品組成物に製造される。
【００２１】
本発明に用いられる賦形剤としては例えば乳糖、ブドウ糖、マンニトール、果糖、蔗糖、アラビノース、キシリトール、デキストロース、麦芽糖およびトレハロースおよびこれらの1水和物や、デキストラン、デキストリン等多糖類が挙げられる。この中でも乳糖が好ましい。
【００２２】
本発明の医薬品組成物に用いられる賦形剤以外の添加物としては例えば塩化ベンザルコニウムのような防腐剤やdl-メントール、l-メントールなどの矯味剤、芳香剤などが挙げられる。このような成分は、ごく微量、例えば組成物の10重量%未満で存在するのが好ましく、さらに5重量%未満で存在するのが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
かくして本発明により、生体内吸収性組成物が臨床の場に使用されることは高分子薬物を肺から血中へ効率的に吸収させることによる全身療法上その意義は高い。
【００２４】
【実施例】
以下の実施例は本発明を詳細に説明するために示すのであって、本発明を限定するものではない。
【００２５】
［実施例１］
サケカルシトニン経肺吸収におけるカチオン化ゼラチン微粒子の効果
本実施例は高分子薬物経肺吸収におけるカチオン化ゼラチン微粒子共投与の効果を、ラット気管支内投与後の薬効を指標に、微粒子非存在下、およびカチオン化していないゼラチン微粒子の共投与の場合と比較したものである。以下の3組成物について検討した。
なおサケカルシトニンはBachem AG製を用いた。
（１）サケカルシトニン溶液（対照組成物１）
（２）サケカルシトニン/ゼラチン微粒子分散液（対照組成物２）
（３）サケカルシトニン/カチオン化ゼラチン微粒子分散液（本発明組成物１）
＜対照組成物１＞はpH7.0等張リン酸緩衝液にサケカルシトニン溶解させて調製した。＜対照組成物２＞のゼラチン微粒子は等電点9のゼラチンを用いて、製造例中の「カチオン化微粒子の製造」と同じ工程で製造した（平均粒子径3.4μm）。＜本発明組成物１＞は製造例に示す工程で製造した（平均粒子径3.0μm)。
＜対照組成物２＞＜本発明組成物１＞ともpH7.0等張リン酸緩衝溶液で225単位/mLに調製したサケカルシトニン溶液0.1mL中に微粒子10.5mgを加え、0℃、3時間で膨潤させサケカルシトニンを微粒子に封入した。いずれも以下に示す投与量となるようpH7.0等張リン酸緩衝溶液で希釈するなどして調製した。
【００２６】
３組成物の経肺吸収評価は8週齢SDラット（各組成物につき8匹）を用いて実施した。投与はSchankerの方法として知られている気管支注入法にて実施し、どの組成物も3単位/0.2mL/kgラット体重となるように調製してペントバルビタール麻酔下に投与した。大腿静脈にカニュレーションを施し、投与前、投与後６時間まで経時的に採血し、血中のカルシウム濃度をオルトクレゾールフタレインコンプレキソン法（カルシウムＣ−テストワコー：和光純薬工業(株)を使用）にて血中カルシウム濃度を測定した。血中カルシウムの減少率の経時変化を図１に示す。またサケカルシトニンのpH7.0等張リン酸緩衝溶液を0.5単位/kgラット体重を静脈注射にて投与したときの血中カルシウム濃度の経時変化を同様に測定し、各組成物の薬理学的利用率として求めた値を表１に示す。表１より（１）＜（２）＜（３）であり、本発明組成物がサケカルシトニンの経肺吸収を向上させている。
【００２７】
【表１】

【００２８】
［実施例２］
サケカルシトニン経肺吸収におけるカチオン化ゼラチン微粒子の粒度の違いの効果
本実施例はカチオン化ゼラチン微粒子による高分子薬物の経肺吸収向上の効果発現のためには至適な粒子径が存在することを示したものである。
以下の４組成物を検討した。
（１）サケカルシトニン溶液（対照組成物１）
（２）サケカルシトニン/カチオン化ゼラチン微粒子分散液：平均粒子径3.0μm（本発明組成物１）
（３）サケカルシトニン/カチオン化ゼラチン微粒子分散液：平均粒子径53.1μm（本発明組成物２）
（４）サケカルシトニン/カチオン化ゼラチン微粒子分散液：平均粒子径102.1μm（対照組成物3）
＜対照組成物１＞および＜本発明組成物１＞は実施例１と同じである。＜本発明製剤２＞および＜対照製剤３＞は、以下のようにして製造した。
【００２９】
カチオン化ゼラチンを5mLのオリーブオイル中に添加、振動攪拌してW/Oエマルジョンを得た後、直ちに氷冷してゼラチンをゲル化し、アセトンを加え1時間攪拌した。生成したゼラチン粒子を遠心処理して回収しアセトンで洗浄、再度イソプロパノールに分散させ、適度な開口のふるいで粒子径をそろえた。その後10重量%となるよう、37.5μg/mLのグルタルアルデヒド水溶液中に分散し、4℃、40時間架橋反応させた。反応後グリシンで処理し、精製水で洗浄、その後の遠心処理によりを回収し、平均粒子径53.1および102.1μmの架橋カチオン化ゼラチン微粒子を得た。
【００３０】
各組成物は実施例と同様にサケカルシトニン封入し、ラットへ気管支内注入にて投与、血中カルシウム濃度を測定した。血中カルシウムの減少率の経時変化を図2に示す。また静脈注射時に対する薬理学的利用率を表2に示す。表２の結果より（１）≒（４）＜（３）＜（２）であり、カチオン化ゼラチン微粒子が100μm以下、特に10μm以下のときに吸収が向上している。
これは微粒子の粒子径減少に伴う表面積の増加により、サケカルシトニンの放出性が上がったためと考えられる。
【００３１】
【表２】

【００３２】
［実施例３］
肺上皮細胞単層膜における高分子薬物透過におけるカチオン化ゼラチン微粒子の効果
本実施例はカチオン化ゼラチン微粒子が生体接着性以外の性質による高分子薬物吸収促進効果をもつことを示している。以下３製剤について評価した。
（１）サケカルシトニン溶液（対照組成物１）
（２）サケカルシトニン/ゼラチン微粒子分散液（対照組成物２）
（３）サケカルシトニン/カチオン化ゼラチン微粒子分散液（本発明組成物１）
いずれも実施例1と同じ組成物である。
【００３３】
肺II型上皮細胞株A-549（ATCCより購入）を5%ウシ胎児血清（Gibco Laboratories社）および各種抗生物質を含むDulbecco's Modified Eagles Medium（Sigma Chemical社）を用い、37℃-5%CO2インキュベーター内で単層培養した。上記３組成物はTranswell^TM（Costar社）を用い、単層細胞の表面側に各組成物中のサケカルシトニンが5マイクロモル/Lとなる分だけ添加し、基底膜側に透過してきた120分後のサケカルシトニン量を高速液体クロマトグラフィーにて定量した。各組成物での120分後の添加量に対するA-549細胞単層膜の透過量の割合を表3に示す。表３より（３）＞（２）＞（１）。肺上皮細胞単層膜上に生体接着性に関与する粘液層存在しないことから、本実施例では微粒子による耐酵素分解性およびその他の吸収促進作用が評価されており、本発明組成物が生体接着性以外の何らかの吸収促進作用を有していると考えられる。
【００３４】
【表３】

【図面の簡単な説明】
【図１】各組成物気管支内注入後の血中カルシウムレベルの経時変化。縦軸は血中カルシウムレベルを投与時を100として表示。横軸は各組成物投与後の時間。
【図２】粒子径の異なる各組成物を気管支内注入後の血中カルシウムレベルの経時変化。縦軸は血中カルシウムレベルを投与時を100として表示。横軸は各組成物投与後の時間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pharmaceutical composition for pulmonary administration. Specifically, the present invention relates to a pharmaceutical composition for transpulmonary administration that increases the absorption of a macromolecular drug from the lung epithelium. More specifically, the present invention relates to a pharmaceutical composition for pulmonary administration in which the pulmonary absorption of the polymer drug is increased by administering the polymer drug together with cationized gelatin microparticles.
[0002]
[Prior art]
The pulmonary epithelium has a large surface area and abundant vascular system under the mucous membrane. In addition, the activity of degrading enzymes such as proteins is relatively low. In recent years, high molecular weight drugs such as bioactive peptides and proteins have been transferred to the systemic bloodstream. The pulmonary administration of these drugs is attracting attention as a non-invasive administration method instead of injection. Other non-invasive administration methods for macromolecular drugs include nasal, ophthalmic, transdermal, and rectal administration, but pulmonary administration has a higher molecular weight than these routes. It is advantageous for absorption of drugs and is promising for administration of proteins having a molecular weight of 10,000 or more such as hematopoietic cytokines.
[0003]
Transpulmonary administration of high-molecular-weight drugs can be administered by bronchial injection using bronchoscope in the form of liquid, but usually the same as inhaled steroids intended for local action in the lung In the form of an inhalant, it is delivered to the alveoli by some inhaler. There are three types of inhalant dosage forms: inhalant solution, chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon preparation, and powder inhalant. An inhalation solution is usually an aqueous solution of a drug, which is atomized by a nebulizer to form fine droplets that are inhaled under the patient's spontaneous breathing and deposited in the form of droplets in the airway. Fluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon preparations are drugs in which drugs are dispersed or dissolved under pressure in chlorofluorocarbons or alternative chlorofluorocarbons. They are filled in a pressurized container called a pressurized metered dose inhaler (MDI). . At the time of administration, when released from the MDI under pressure, the chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon vaporizes, and the dissolved / dispersed drug usually becomes a fine particle powder of the drug and is deposited in the airway. In addition, the powder inhaler fills a container such as a blister with a fine particle powder mainly composed of a drug, for example, as a powder composition together with excipients, etc. Is inhaled as a powder aerosol and deposited in the lung as a drug powder. When these inhalers are actually administered using the respective inhalers, usually only 10 to 30% by weight of the drug in the preparation and only about 50% by weight of the inhaled device are deposited in the airways. Normally, only the drug in the airway is absorbed, so it is necessary to increase the amount of drug in the drug product in order to achieve the therapeutically required blood concentration. The problem is big.
[0004]
There have been few contrivances for promoting drug absorption in pulmonary preparations. The reason is that the high permeability of the lung mucosa and the area of the lung epithelium are large, so that it has been considered that the high-molecular-weight drug can be absorbed without a device for promoting absorption. On the other hand, Yamamoto et al. (Journal of Pharmacy and Pharmacology Vol.46, 14-18, 1994) reported that the absorption of insulin from the lung was improved by co-administration of several absorption enhancers and enzyme inhibitors. Yes. However, the absorption promoters and enzyme inhibitors used in this report have many problems in practical use in terms of damage to the mucous membrane and cost.
[0005]
Illum et al. (WO89 / 03207 specification; Japanese Patent Publication No. Hei 3-503160) proposes a high absorption that promotes mucosal absorption of a drug by a drug delivery composition comprising microspheres such as starch, gelatin and albumin and a peptide drug. We provide sexual transmucosal preparations. In addition, the publication describes that the bioavailability of a polymer drug can be increased by devising the release control by some means with microspheres having bioadhesive properties or coated with bioadhesive polymers. Yes. However, the publication does not describe any method for imparting bioadhesiveness other than coating to microspheres or a specific method for controlling release.
[0006]
As described in Japanese Examined Patent Publication No. 3-17014, there is known a technique for maintaining a medicinal effect by controlling release based on biodegradation of a synthetic biodegradable polymer microsphere such as polylactic acid. Does not take into account the adhesion of the microsphere itself to the lower respiratory tract mucosa, so it cannot prevent clearance to the laryngeal head, and there is no specific description about the effect on the absorbability of high molecular drugs. . In the specification of WO96 / 09814, microparticles of 1 to 10 μm of water-soluble materials such as albumin are described by spray drying, but the microparticles themselves are similar to the Japanese Patent Publication No. 3-17014. The clearance due to hair transport is not considered. In WO93 / 25198, a technique for maintaining a medicinal effect by microspheres of hydroxypropylcellulose or hydroxypropylmethylcellulose having bioadhesiveness is described. From the viewpoint of safety, a more preferable form as an inhalation base is a material that can be decomposed and absorbed in the lower respiratory tract, but this specification does not consider this point. Further, in WO96 / 31198, a technique for sustaining the efficacy of microspheres using bioadhesive and biodegradable polysaccharides by using a composition for inhalation of natural polysaccharide gum is disclosed. It has a safety problem that it contains materials that are suspected of being decomposed and absorbed (bioabsorbable), and its optimum use amount is large, and what is the impact on the absorbability of polymer drugs? There is no specific description.
[0007]
However, the pharmaceutical composition for pulmonary administration with improved absorbability is desirably bioadhesive from the viewpoint of function, but from the viewpoint of safety, it must be within a range in which accumulation is allowed. Therefore, when improving the absorption of drugs with bioadhesive microparticles (microspheres), if the microparticle constituent material is not bioabsorbable, it can be designed so that it does not accumulate by adjusting its molecular weight to reduce the viscosity. It is being considered. On the other hand, if it is bioabsorbable, it is considered to be safer because it is biodegraded and absorbed even if it is accumulated, and a pharmaceutical composition for transpulmonary administration comprising a bioabsorbable bioadhesive material is desired. ing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for pulmonary administration that increases the pulmonary absorption of a polymer drug by administering a composition comprising a biodegradable cationized gelatin and a polymer drug. is there.
[0009]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the composition of cationized gelatin microparticles (microspheres) and a polymer drug, preferably a composition in which a polymer drug is encapsulated in the microparticles, The present inventors have found that the transpulmonary absorption of molecular drugs is improved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides a pharmaceutical composition for pulmonary administration comprising a polymer drug and cationized gelatin microparticles.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Any drug may be used as long as it is a high molecular weight drug. Examples of high molecular weight drugs having a molecular weight of 500 to 200,000 that enter and act in the circulating blood include vasopressins, luteinizing hormone releasing hormones, and growth hormone releasing agents. Factor hormones, somatostatin derivatives, oxytocins, hirudin derivatives, enkephalins, corticotropins, bradykinins, calcitonin, insulins, glucagons, growth hormones, luteinizing hormones, insulin-like growth factors , Calcitonin gene-related peptides, atrial natriuretic peptide derivatives, interferons, erythropoietin, granulocyte colony-stimulating factor, macrophage-stimulating factor, parathyroid hormone, prolactin, thyroid-stimulating hormone-releasing hormone, angioten Syns, vaccines, antibodies and the like.
[0012]
Among the components of the pharmaceutical composition of the present invention, cationized gelatin fine particles are produced through a cationization step and a fine particle production step.
[0013]
The cationization step may be any method that introduces a functional group that can be cationized under physiological conditions (cationic functional group). However, since a carboxyl group or the like can be cationized under mild conditions, an amino group or ammonium group can be used. A method of introducing a group is preferred. For example, there is a method of reacting an alkyldiamine such as ethylenediamine or N, N-dimethyl-1,3-diaminopropane, trimethylammonium acetohydrazide, spermine, spermidine, or diethylamide chloride. Among them, the method of reacting ethylenediamine is preferred because it is simple and versatile. The cationization reaction is usually carried out before the fine particle production step, but may be carried out after the fine particle production step.
[0014]
The fine particle production step of the cationized gelatin includes, for example, a method of preparing a W / O emulsion in oil and then dropping it into water to crosslink (W / O formation method). As a method of crosslinking, there are a method of reacting carbodiimides and diepoxy, a method of heating, a method of irradiating ultraviolet rays and the like. Further, as long as fine particles are generated, there is no need for a crosslinking reaction, and a method such as a coacervation method using polyethylene glycol or the like, a spray drying method, a spray cooling method, or a supercritical fluid precipitation method can also be applied. Among these, the W / O formation method is preferable because spherical fine particles can be easily obtained. A production example by the W / O formation method is shown below. Except as specifically described, reagents manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were used.
[0015]
Production example
Production of cationized gelatin 1.0 g of gelatin (made by Nitta Gelatin Co., Ltd.) having an isoelectric point of 9.0 was dissolved in 50 mL of 0.1 M phosphate buffer aqueous solution (pH 5.0). 280 mg of ethylenediamine was added to the solution, and 5.4 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride was added. The mixed solution was stirred for 12 hours, dialyzed against water for 2 days, and lyophilized to obtain 1.2 g of cationized gelatin powder.
Production of cationized gelatin fine particles The obtained cationized gelatin powder is dissolved in 0.2 mL of purified water so as to be 100 mg / mL, added to 5 mL of olive oil while being heated to 40 ° C., and shaken. Stir to obtain a W / O emulsion. The obtained W / O emulsion was irradiated with ultrasonic waves using a probe-type supersonicator (7 mm diameter, 40 μA, 2 minutes). Immediately thereafter, the mixture was ice-cooled to gelatinize gelatin, added with acetone, and stirred for 1 hour. The produced gelatin particles were collected by centrifugation, washed with acetone, dispersed in a 37.5 μg / mL glutaraldehyde aqueous solution so as to be 10% by weight, and subjected to a crosslinking reaction at 4 ° C. for 40 hours. After the reaction, the mixture was treated with glycine, washed with purified water, and then centrifuged to collect crosslinked cationized gelatin fine particles having an average particle size of 3.0 μm (90 wt% is 0.5 to 10 μm).
[0016]
In the present invention, “cationization” means that a cationic functional group that is cationized under physiological conditions (in this case, around pH 6.8 corresponding to the lung surface) is chemically added to gelatin (isoelectric point 5 or 9) that is usually obtained. It is introduced by reaction. The inventor has also found that bioadhesiveness is imparted by the introduction of a cationic functional group, and further, an absorption promoting effect that cannot be explained only by bioadhesiveness (see Examples). The composition of the present invention is for pulmonary administration, but it is considered that the nasal mucosal epithelium, which is a tissue relatively similar to the lung epithelium, has the same absorption promoting action. The ratio of cationization is preferably high in order to improve the absorbability of the polymer drug, and when reacting with carboxyl groups, the ratio of introducing cation groups out of all carboxyl groups of gelatin is at least 30% or more, preferably 50% or more, more preferably 80% or more.
[0017]
The particle size of the cationized gelatin fine particles in the present invention is preferably 0.1 to 50 μm, and 80% by weight is more preferably 0.5 to 10 μm from the viewpoint of improving the deposition of a high molecular drug in the lung and improving the absorption of the drug. .
[0018]
The polymer drug in the present invention may or may not be encapsulated in the cationized gelatin fine particles, but the composition is usually produced in an encapsulated state. Encapsulation of the polymer drug in the cationized gelatin can be achieved, for example, by swelling the cationized gelatin in the polymer drug solution.
[0019]
In the present invention, the composition of the polymer drug and the cationized gelatin can be set depending on the required amount of absorption, but usually the polymer drug and the cationized gelatin are 0.1: 99.9 to 1.0: 99.0 by weight ratio. It is preferable that
[0020]
The pulmonary administration composition of the present invention is produced into a pharmaceutical composition in powder form or dispersed in water together with excipients.
[0021]
Examples of the excipient used in the present invention include lactose, glucose, mannitol, fructose, sucrose, arabinose, xylitol, dextrose, maltose and trehalose and monohydrates thereof, and polysaccharides such as dextran and dextrin. Of these, lactose is preferable.
[0022]
Examples of additives other than the excipient used in the pharmaceutical composition of the present invention include antiseptics such as benzalkonium chloride, corrigents such as dl-menthol and l-menthol, and fragrances. Such components are preferably present in trace amounts, such as less than 10% by weight of the composition, and more preferably less than 5% by weight.
[0023]
【The invention's effect】
Thus, the use of the bioabsorbable composition in the clinical setting according to the present invention is highly significant in systemic therapy by efficiently absorbing a macromolecular drug from the lung into the blood.
[0024]
【Example】
The following examples are presented in order to illustrate the invention in detail and are not intended to limit the invention.
[0025]
[Example 1]
Effect of cationized gelatin microparticles on salmon calcitonin transpulmonary absorption This example shows the effect of co-administration of cationized gelatin microparticles on macromolecular drug transpulmonary absorption, with the drug efficacy after intrabronchial administration as an index, and in the absence of microparticles, and This is a comparison with the case of co-administration of non-cationized gelatin microparticles. The following three compositions were examined.
Salmon calcitonin manufactured by Bachem AG was used.
(1) Salmon calcitonin solution (control composition 1)
(2) Salmon calcitonin / gelatin fine particle dispersion (control composition 2)
(3) Salmon calcitonin / cationized gelatin fine particle dispersion (composition 1 of the present invention)
<Control composition 1> was prepared by dissolving salmon calcitonin in a pH 7.0 isotonic phosphate buffer. Gelatin fine particles of <Control composition 2> were produced in the same step as “Production of cationized fine particles” in the production examples using gelatin having an isoelectric point of 9 (average particle diameter: 3.4 μm). <Invention composition 1> was produced by the steps shown in the production examples (average particle size: 3.0 μm).
<Control composition 2><Invention composition 1> Both 10.5 mg of fine particles were added to 0.1 mL of salmon calcitonin solution adjusted to 225 units / mL with a pH 7.0 isotonic phosphate buffer solution at 0 ° C. for 3 hours. Swelled salmon calcitonin was encapsulated in microparticles. All were prepared by diluting with a pH 7.0 isotonic phosphate buffer solution so that the dosage shown below was obtained.
[0026]
Evaluation of transpulmonary absorption of the three compositions was carried out using 8-week-old SD rats (eight per composition). Administration was carried out by the bronchial injection method known as Schanker's method, and each composition was prepared so as to be 3 units / 0.2 mL / kg rat body weight and administered under pentobarbital anesthesia. The femoral vein is cannulated, and blood is collected over time until 6 hours after administration, and the calcium concentration in the blood is measured using the ortho-cresolphthalein complexone method (Calcium C-Test Wako: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). In use, blood calcium concentration was measured. FIG. 1 shows changes with time in the decrease rate of blood calcium. In addition, the time course of blood calcium concentration was measured in the same way after intravenous administration of 0.5 unit / kg rat body weight with pH 7.0 isotonic phosphate buffer solution of salmon calcitonin, and the pharmacological use of each composition Table 1 shows values obtained as rates. From Table 1, (1) <(2) <(3), and the composition of the present invention improves the transpulmonary absorption of salmon calcitonin.
[0027]
[Table 1]

[0028]
[Example 2]
Effect of difference in particle size of cationized gelatin particles on salmon calcitonin transpulmonary absorption This example shows that there is an optimal particle size for the improvement of pulmonary absorption of polymer drugs by cationized gelatin microparticles. It is shown.
The following four compositions were examined.
(1) Salmon calcitonin solution (control composition 1)
(2) Salmon calcitonin / cationized gelatin fine particle dispersion: average particle size 3.0 μm (composition 1 of the present invention)
(3) Salmon calcitonin / cationized gelatin fine particle dispersion: average particle size 53.1 μm (invention composition 2)
(4) Salmon calcitonin / cationized gelatin fine particle dispersion: average particle size 102.1 μm (control composition 3)
<Control composition 1> and <Invention composition 1> are the same as in Example 1. <Preparation 2 of the present invention> and <Control formulation 3> were produced as follows.
[0029]
Cationized gelatin was added to 5 mL of olive oil, and stirred to obtain a W / O emulsion. The mixture was immediately ice-cooled to gelatinize gelatin, added with acetone, and stirred for 1 hour. The produced gelatin particles were collected by centrifugation, washed with acetone, dispersed again in isopropanol, and the particle size was made uniform with a sieve having an appropriate opening. Thereafter, the mixture was dispersed in a 37.5 μg / mL glutaraldehyde aqueous solution so as to be 10% by weight, and subjected to a crosslinking reaction at 4 ° C. for 40 hours. After the reaction, it was treated with glycine, washed with purified water, and then recovered by centrifugation, to obtain crosslinked cationized gelatin fine particles having an average particle size of 53.1 and 102.1 μm.
[0030]
Each composition was encapsulated with salmon calcitonin in the same manner as in the Examples, administered to rats by intrabronchial injection, and the blood calcium concentration was measured. FIG. 2 shows the change over time in the decrease rate of blood calcium. Table 2 shows the pharmacological utilization rate at the time of intravenous injection. From the results of Table 2, (1) ≈ (4) <(3) <(2), and the absorption is improved when the cationized gelatin fine particles are 100 μm or less, particularly 10 μm or less.
This is presumably because the salmon calcitonin release property increased due to the increase in the surface area accompanying the decrease in the particle size of the fine particles.
[0031]
[Table 2]

[0032]
[Example 3]
Effect of cationized gelatin microparticles on permeation of polymer drug in lung epithelial cell monolayer This example shows that cationized gelatin microparticles have a macromolecular drug absorption promoting effect due to properties other than bioadhesiveness. The following three preparations were evaluated.
(1) Salmon calcitonin solution (control composition 1)
(2) Salmon calcitonin / gelatin fine particle dispersion (control composition 2)
(3) Salmon calcitonin / cationized gelatin fine particle dispersion (composition 1 of the present invention)
Both are the same compositions as in Example 1.
[0033]
Lung type II epithelial cell line A-549 (purchased from ATCC) using 5% fetal bovine serum (Gibco Laboratories) and Dulbecco's Modified Eagles Medium (Sigma Chemical) containing various antibiotics, 37 ° C-5% CO2 incubator Monolayer culture was performed in the inside. The above three compositions use Transwell ^™ (Costar), and the salmon calcitonin in each composition is added to the surface side of the monolayer cell in an amount of 5 μmol / L, and permeates to the basement membrane side for 120 minutes. The amount of salmon calcitonin later was quantified by high performance liquid chromatography. Table 3 shows the ratio of the permeation amount of the A-549 cell monolayer to the addition amount after 120 minutes in each composition. From Table 3, (3)>(2)> (1). Since there is no mucus layer involved in bioadhesion on the lung epithelial cell monolayer, in this example, the enzyme degradation resistance and other absorption promoting effects by microparticles are evaluated, and the composition of the present invention is bioadhesive. It is thought to have some absorption promoting effect other than sex.
[0034]
[Table 3]

[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1. Time course of blood calcium level after intrabronchial injection of each composition. The vertical axis shows blood calcium level as 100 at the time of administration. The horizontal axis is the time after administration of each composition.
FIG. 2 shows the time course of blood calcium level after intrabronchial injection of compositions having different particle sizes. The vertical axis shows blood calcium level as 100 at the time of administration. The horizontal axis is the time after administration of each composition.

Claims

A pharmaceutical composition for transpulmonary administration comprising a high molecular drug and cationized gelatin microparticles having a particle size of 0.1 to 50 µm .

The pharmaceutical composition for transpulmonary administration according to claim 1, wherein the cationized gelatin is obtained by introducing an amino group or an ammonium group into gelatin.

The pharmaceutical composition for transpulmonary administration according to claim 1 or 2, wherein the polymer drug is selected from the group consisting of polymer drugs having a molecular weight of 500 to 200,000.

The macromolecular drugs are vasopressins, luteinizing hormone releasing hormones, growth hormone releasing factor hormones, somatostatin derivatives, oxytocins, hirudin derivatives, enkephalins, corticotropins, bradykinins, calcitonins, insulins , Glucagons, growth hormones, luteinizing hormones, insulin-like growth factors, calcitonin gene-related peptides, atrial natriuretic peptide derivatives, interferons, erythropoietin, granulocyte colony-stimulating factor, macrophage-forming stimulating factor, The parathyroid hormone, prolactin, thyroid-stimulating hormone-releasing hormone, angiotensins, vaccines, and one or more macromolecular drugs selected from the group consisting of antibodies. Pharmaceutical composition for pulmonary administration.

The pharmaceutical composition for transpulmonary administration according to any one of claims 1 to 4, wherein the cationized gelatin fine particles have a particle size of 80 to 10% by weight of 0.5 to 10 µm.