DE3686025T2

DE3686025T2 - Verfahren und system zum einatmen von liposomen.

Info

Publication number: DE3686025T2
Application number: DE8686903857T
Authority: DE
Inventors: M Abra; J Mihalko
Original assignee: Liposome Technology Inc
Current assignee: Liposome Technology Inc
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2006-05-22
Also published as: US4895719A; ATE78158T1; EP0223831B1; AU587472B2; JPS63500175A; WO1986006959A1; DK32987D0; CA1257836A; DK32987A; EP0223831A4; AU5956486A; NO870237L; EP0223831A1; DE3686025D1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verabreichung von Arzneimitteln durch Inhalation und insbesondere ein verbessertes System zur Verabreichung von Arzneimitteln und ein Verfahren zur Verwendung von in Liposomen eingeschlossenen Arzneiwirkstoffen.

2. Literatur

Die folgenden Literaturstellen werden durch Bezugnahme auf die entsprechende Nummer in die Beschreibung aufgenommen:
1. R. G. Hollenbeck et al., in "Pharmaceutics and Pharmacy Practice" (Herausg. G. S. Banker et al.), J. P. Lippincott, Philadelphia (1982), S. 355-358
2. F. Jr. Szoka et al., Ann Rev Biophys Bioeng (1980), 9:467.
3. F. Jr. Szoka et al., Proc Natl Acad Sci (USA) (1978) 75:4194.
4. R. G. Hollenbeck, aaO, S. 382-391.

3. Hintergrund der Erfindung und Zusammenfassung

Inhalation ist ein wirksames Mittel zur Verabreichung einer Vielzahl von Arzneiwirkstoffen einschließlich nasaler Dekongestionsmittel, Arzneimittel zur Behandlung von Asthma und anderen Bronchial- und Lungenleiden (Literatur 1) . Ein weiterer Vorteil des Inhalierens bei der Behandlung von Nasen-, Bronchien- oder Lungenleiden ist die Fähigkeit, den Arzneiwirkstoff direkt am Wirkort freizusetzen. Ein damit zusammenhängender Vorteil ist der rasche Eintritt der therapeutischen Wirkung, verglichen mit anderen Verabreichungsarten, wie intramuskulärer oder oraler Verabreichung. Für Arzneimittel, die anfällig für einen Abbau im gastrointestinalen Trakt sind oder die aus anderen Gründen nicht oral verabreicht werden können, kann die Inhalation aus einer Vielzahl von Gründen der intravenösen oder intramuskulären Injektion vorgezogen werden. Andere Arzneimittel wie Nitroglycerin, dessen primäre Wirksamkeit systemisch ist, können ebenfalls wirksam durch Inhalation freigesetzt werden.
In einem bekannten Verfahren zur Verabreichung eines Arzneiwirkstoffs mittels Inhalation wird der Arzneiwirkstoff in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, das zu einem feinteiligen Aerosol vernebelt werden kann. Die Arzneilösung kann durch einen pneumatischen oder einen Ultraschall-Zerstäuber zu einem Aerosol vernebelt werden oder noch bequemer durch einen in sich geschlossenen Zerstäuber, der über den Gasdruck eines Fluorkohlenstoff-Treibmittels betrieben wird. Das Inhalieren des Aerosolnebels, d. h. Einleiten des Nebels aus Mund oder Nase in den Atmungstrakt, dient zur Ablagerung der arzneihaltigen Aerosolteilchen an verschiedenen Stellen des Atemtrakts einschließlich des oberen nasopharyngalen Bereichs, des tracheobronchialen und des Lungenbereichs. Aus letzterem Bereich kann das Arzneimittel rasch zur systemischen Wirkung vom Blutstrom aufgenommen werden.
Aus dem Stand der Technik sind auch Inhalationssysteme wohlbekannt, in denen ein Arzneiwirkstoff in partikelform verabreicht wird, entweder als trockener Puder oder als Kolloidsuspension in einem geeigneten Träger-Lösungsmittel-System. Bezeichnenderweise ist der Arzneiwirkstoff eine in Wasser lösliche Verbindung, die in kolloidaler Form in einem Treibmittel vom Fluorkohlenstoff-Typ suspendiert ist. Nach der Vernebelung (Aerosolisierung) geht das meiste Treibmittel durch Entspannungsverdampfung verloren und wird durch Feuchtigkeit im Atemtrakt ersetzt, was zur Abscheidung bzw. Ablagerung hydratisierter Kolloidteilchen führt.
Beide oben erwähnte Arten von Inhalationssystemen basieren auf der Freisetzung von Arzneistoffen in freier Form an stellen im Atemtrakt. Als solches wird das Arzneimittel rasch verwertet und im Fall der Abscheidung in der Lunge vom Körper an der Stelle bzw. am Ort der Ablagerung aufgenommen. Wegen dieser schnellen Arzneistoffaufnahme und -verwertung kann es notwendig sein, den Arzneistoff in wiederholten Abständen zu verabreichen, um einen gewünschten therapeutischen Dosisspiegel am Wirkort aufrechtzuerhalten. Ein ähnliches Problem ist die Begrenzung der Arzneistoffmenge, die ohne Risiko bei jeder Inhalation verabreicht werden kann, insbesondere bei Arzneimitteln, die unerwünschte systemische Nebenwirkungen aufweisen. Dieses Problem wird durch eine Anzahl Bronchodilatoren von der Art eines β-adrenergen Agonisten veranschaulicht, die auch merklich Tachykardie hervorrufen. Auch bei relativ niedrigen Dosen dieser Arzneistoffe kann der stimulatorische Effekt des Arzneistoffs auf das Herz dem Patienten zu schaffen machen. Ein zusätzliches Problem, das mit der Verabreichung von Kolloidteilchen einhergeht, ist die Reizung, die diese Teilchen im Atemtrakt hervorrufen können.
Vor kurzem wurde ein Liposomen-Inhalationssystem zur Verabreichung eines Arzneistoffs im Atemtrakt vorgeschlagen, bei dem das Arzneimittel von Liposomen umschlossen ist (GB-Patentanmeldung # 2,145,107A). Ein Liposomenaerosol wird durch Mischen lipider und wäßriger Komponenten in einem Zweikammerspender gebildet, dann wird die Mischung durch Pressen durch eine Düse vernebelt (aerosoliert) . Die Misch- und Aerosolierungsschritte bewirken die Bildung eines Liposomenaerosols, in dem ein Teil des Arzneimittels, das entweder in der Lipid- oder in der wäßrigen Komponente enthalten sein kann, im Liposom eingeschlossen vorliegt. Diese Erfindung hat den Nachteil, daß in situ die Liposomenbildung und insbesondere die Wirksamkeit der Arzneimittel-Einkapselung in die Liposome höchst unterschiedlich ist, abhängig vom Mischungsgrad der zwei Komponenten unmittelbar vor der Vernebelung (Aerosolierung) der relativen Mengen der zwei Komponenten, die gemischt werden und möglicherweise von den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, die während der Liposomenbildung herrschen. Folglich kann der relative Anteil an freien und an in Liposomen eingekapselten Arzneistoffen und sogar die freigesetzte Arzneistoff-Gesamtmenge ganz unterschiedlich sein.
EP-A-0 084 898 beschreibt eine wäßrige pharmazeutische Zubereitung, die Natriumcromoglykat ein Antiallergen und Liposome enthält. Vorzugsweise beträgt die Menge an Natriumcromoglykat in der liposomalen Phase 2 bis 35 Gew./Gew.

4. Zusammenfassung der Erfindung

Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und System zum Inhalieren von Arzneistoffen in Liposomen bereitzustellen, die die mit den bisher bekannten Anordnungen und Verfahren zur Arzneistoff-Verabreichung mittels Inhalation verbundenen Probleme und Einschränkungen weitgehend überwinden.
Ein besonderes Ziel der Erfindung ist es, ein solches Verfahren und System zur Verwendung bei der Freisetzung wasserlöslicher lipsomenpermeabler Arzneistoffe bereitzustellen und insbesondere ein System, das vor Gebrauch über einen langen Zeitraum hinweg gelagert werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und System bereitzustellen, in dem die Freisetzungsrate des Arzneistoffs in dem Atemtrakt entsprechend der Lipid- Zusammensetzung der den Arzneistoff einschließenden Liposome selektiv kontrolliert werden kann.
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Dämpfung der anfänglichen (Kurzzeit-) und andauernden (Langzeit-)Wirkungen des Arzneimittelspiegels eines mittels Inhalation verabreichten Arzneimittels. Die Arznei wird in einer Form bereitgestellt, in der sie vorwiegend in den Liposomen einer Liposomensuspension eingeschlossen ist und die Suspension in einer zur Inhalation geeigneten Form vernebelt (aerosoliert) wird. Entsprechend einem Ziel der Erfindung vermindert oder beseitigt das Absondern des Arzneimittels in einer vorwiegend retardierenden, in Liposomen verkapselten Form weitgehend unerwünschte Spitzeneffekte aufgrund rascher systemischer Aufnahme des verabreichten Arzneimittels. Das System gestattet es auf diese Weise, mit geringeren Nebenwirkungen größere Mengen an Arzneimittel mit einer einzelnen Dosis zu verabreichen. In diesem System stellt das freie Arzneimittel eine Belastungsdosis bereit, und das in Liposomen verkapselte Arzneimittel sorgt für anhaltende Freisetzung und Abgabe.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung werden die Liposome dargestellt, um eine gewählte Freisetzungsrate an eingeschlossenem Arzneimittel zu erzeugen, die zum Erreichen eines kontrollierten systemischen Arzneimittelspiegels verwendet wird. Die Halbwertszeiten der Arzneimittelfreisetzung, wie sie in vitro gemessen wurden, können von einer halben Stunde oder weniger für Liposomen, deren Phospholid-Acylketten- Komponenten relativ kurz und/oder ungesättigt sind, bis 6 Tage oder mehr für Liposome, deren Phospholipid-Acylketten- Komponenten relativ lang und/oder gesättigt sind, reichen.
Das erfindungsgemäße System schließt eine Liposomensuspension ein, die ein Arzneimittel in vorwiegend eingeschlossener Form enthält sowie eine Vorrichtung zum Vernebeln einer vorher ausgewählten Menge der Suspension in einer zur Inhalation geeigneten Form.
Zwei Ausführungsformen der Anordnung sind zur verabreichung wasserlöslicher Arzneimittel, insbesondere liposomenpermeabler Arzneimittel, bestimmt. In der ersten werden die Liposome in einer wäßrigen, pastenähnlichen Suspension, die mehrmals 50 % verkapseltes Wasser enthält, hergestellt, und deshalb befindet sich nach Einstellung des Gleichgewichts zwischen innerem liposomalem Kompartment und dem äußeren Kompartment der Trägerphase (outer bulk phase compartment) der Paste mehr als 50 % verkapseltes Arzneimittel. Die Paste wird in einer Mischkammer mit mindestens 1 bis 2 Volumen eines Verabreichungsmediums vermischt und vernebelt, bevor die Arzneimittel-Diffusion durch die liposomale Schranke den Anteil an in Liposome eingeschlossenem Arzneimittel wesentlich vermindert wird. Das Trägermedium kann ein wäßriges Medium sein; in diesem Fall können die verdünnten Liposome durch pneumatische oder Ultraschall-Energie vernebelt werden. Zur Verwendung in einer unabhängigen Aerosol-Vorrichtung kann die Paste wahlweise fit einem Fluorkohlenstoff-Treibmittel als Verabreichungsmedium verdünnt werden.
In einer zweiten allgemeinen Ausführungsform ist die Liposomensuspension in der Anordnung aus in einem Fluorkohlenstoff-Lösungsmittel dispergierten arzneimittelhaltigen Liposomen zusammengesetzt. Der Anteil an in Liposomen verkapseltem Arzneimittel, der im Gleichgewichtszustand in der Suspension vorhanden ist, ist wegen der größeren Verteilung des Arzneimittels im verkapselten, wäßrigen Kompartment als im äußeren, nicht wäßrigen Fluorkohlenstoffmedium relativ hoch. Die Liposome können im Fluorkohlenstoff entweder in getrockneter Teilchenform oder als Emulsion wäßriger Liposomenpaste- Teilchen suspendiert sein. Die Paste enthält, wie eben bemerkt, das Arzneimittel vorwiegend in in Liposomen verkapselter Form. Die Liposom-Treibmittel-Suspension kann in gezielten Dosen aus einem herkömmlichen geschlossenen Zerstäuber abgegeben werden.
Sowohl diese als auch andere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen weiter ersichtlich.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine graphische Darstellung des Schutzes in Prozent gegen eine Acetylcholin-induzierte Bronchialverengung in einem Tier nach Verabreichung mittels Inhalation von freiem Metaproterenolsulfat (MPS) (offene Quadrate) oder von in Liposomen verkapseltem MPS mit relativ langer (geschlossene Kreise) oder relativ kurzer (offene Kreise) in- vitro-Halbwertszeit, in der das Arzneimittel ausströmt bzw. freigesetzt wird;
Figur 2 zeigt die graphische Darstellung des prozentualen Anstiegs des Pulses in einem Tier nach Verabreichung von MPS wie in Figur 1.
Figuren 3A und 3B sind graphische Darstellungen des prozentualen Anstiegs des Pulses in einem Probanden nach Behandlung mit freiem MPS (offene Quadrate in den Figuren) und von in in Liposomen verkapseltem MPS mit relativ hoher (3A) und niedriger (3B) Arzneimittel-Freisetzungsrate; und
Figur 4 zeigt Plasma-Konzentrationen von MPS in einem Probanden nach Verabreichung des freien Arzneimittels (offene Kästchen) und des verkapselten Arzneimittels in jeder der Liposomenformulierungen der Figur 3.

Genaue Beschreibung der Erfindung

I. Liposomensuspension

Die Liposomensuspension der Erfindung wird so zubereitet, daß sie (a) ein ausgewähltes Arzneimittel, vorwiegend in in Liposomen eingeschlossener Form und (b) eine Lipidzusammensetzung, die zum Herstellen einer gewünschten Arzneimittel-Freisetzungsrate bestimmt ist, wenn die Suspension dem Atemtrakt verabreicht wird, enthält. Die folgende Abschnitt IA zeigt die Beziehung zwischen Liposomen-Zweischichten- Komponenten und Arzneimittel-Freisetzungsraten. Abschnitt IB beschreibt Verfahren zur Herstellung von Liposomen, die eingeschlossene Arzneimittel enthalten. Verfahren zur Bildung von Liposomensuspensionen, die Arzneimittel in vorwiegend in Liposomen eingeschlossener Form enthalten, werden in den Abschnitten IC bis IE besprochen.

IA. Lipid-Komponenten und Arzneimittel-Freisetzungsraten

In Untersuchungen, die zur Unterstützung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden und über die in den Beispielen I bis III berichtet wird, wurden die Wirkungen der Lipid-Acyl-Kettenlänge und des Nichtsättigungsgrades der Lipidladung und der Gegenwart von Sterin auf die in vitro Ausströmrate von Arzneimitteln aus Liposomen untersucht. Von den untersuchten Faktoren sind die wichtigsten die Acylkettenlänge und der Nichtsättigungsgrad in den Phospholipiden, die die Liposome bilden. Die Untersuchung in Beispiel 1 zeigt, daß die Halbwertszeit der Ärzneimittel-Ausströmung in vitro (eine Messung der Zeit, die notwendig ist, um eine Hälfte des in Liposome eingeschlossenen Arzneimittels nach Inkubation in vitro aus den Liposomen freizusetzen) sich entsprechend der Acylkettenlängen und dem Nichtsättigungsgrad um das Hundertfache oder mehr unterscheiden kann. In 40 verschiedenen Phosphatidyl-Cholinlipiden (PC-Lipiden) und Lipidmischungen, die untersucht wurden, führte entweder das Verlängern der Acylkette oder die Erhöhung des Sättigungsgrades der Phospholipid-Acylketten zu größeren Arzneimittel- Ausströmungs-Halbwertszeiten, wobei die signifikantesten Erhöhungen beobachtet wurden, wenn die Liposome einen beträchtlichen Anteil von Lipiden deren übergangstemperatur (Tc) oberhalb der Temperatur liegt, bei der die Ausström- Halbwertszeit gemessen wird, z.B. 37ºC.
Untersuchungen der Wirkung der Lipidladung auf Arzneimittel-Freisetzungsraten, vorgelegt in Beispiel II, geben an, daß die Zugabe eines negativ geladenen Lipids wie Phosphatidylglycerin (PG) bei einem Molverhältnis von ungefähr 10 % einen leichten bis mäßigen Anstieg der Ausströmungs- Halbwertszeit bewirkt. Der Lipid-Ladungseffekt ist geringfügig abhängig vom Sättigungsgrad und der Kettenlänge der geladenen und ungeladenen Lipide, die zur Bildung der Liposome verwendet werden, wobei der Ladungseffekt einen größeren Anstieg der Arzneimittel-Ausströmungsrate bewirkt, wo die Liposome aus vorwiegend kürzeren und/oder ungesättigten Lipiden gebildet sind und weniger Wirkung im Falle der längerkettigen und/oder gesättigten Lipide bewirkt.
Die Wirkung des Sterins, entweder Cholesterin oder negativ geladenes Cholesterin-Hemisuccinat auf die Arzneimittel-Ausströmung aus Liposomen wird in Beispiel III dargestellt. Eine erste Untersuchung umfaßt die Liposome, die aus einem von 8 PC-Lipiden oder Lipidmischungen und Cholesterin bei einem PC/Cholesterin-Molverhältnis von 60:40 gebildet wurden. Allgemein wurde gefunden, daß Cholesterin einen mäßigen Effekt auf die Acyl-Zusammensetzung des Phospholipids ausübt, die Halbwertszeiten der Freisetzung bzw. des Ausströmens der Arzneimittel in Liposomen, die vorwiegend ungesättigte und kürzerkettige PCs enthalten, leicht ansteigen läßt und einen signifikanten Abfall der Halbwertszeiten der Arzneimittel-Ausströmung in Liposomen erzeugt, die vorwiegend längerkettige und mehr gesättigte Phospholipide enthalten. Dieser mäßigende Effekt kann auf die bekannte Wirkung des Cholesterins zurückgeführt werden, die Fluidität ungesättigter Membranen (die größere Ausström-Halbwertszeiten erzeugen würden) herabzusetzen und die Fluidität gesättigter Membranen (die kürzere Halbwertszeiten erzeugen würden) steigern.
Ein negativ geladenes Sterin wie Cholesterin- Hemisuccinat, scheint, wenn es mit ungeladenen Phospholipiden zubereitet wird, wenig Einfluß auf die Freisetzungsrate der Arzneimittel zu haben im Vergleich zu derjenigen, die in Liposomen beobachtet wird, die aus ungeladenen Phospholipiden und Cholesterin gebildet werden (Beispiel III) . Überraschenderweise wird jedoch die Halbwertszeit der Arzneimittel-Freisetzung, die in aus ungeladenen Phospholipiden und Cholesterin zusammengesetzten Liposomen beobachtet wird, durch den Zusatz negativ geladener Phospholipide (10 Mol-% PG) beachtlich gesteigert. Wie aus den Angaben in Tabelle 5 von Beispiel III ersichtlich ist, vergrößert in fast allen untersuchten PC-Mischungen der Zusatz von 10 Mol-% PG zu den Liposomen, die ebenfalls PC (50 Mol-%) und Cholesterin (40 Mol-%) enthalten, die Halbwertszeit der Arzneimittel-Freisetzung um mehr als das Zweifache und in einigen Fällen mehr als das Zweifache gegenüber den Werten, die für nur aus PC und Cholesterin zusammengesetzte Liposomen beobachtet wurden. Die Kombination eines neutralen Phospholipids wie PC, eines geladenen Phospholipids wie PG und Cholesterin erscheint besonders vorteilhaft, um Halbwertszeiten zwischen 2 und 24 Stunden, bemessen bei 37ºC, zu erreichen.
Die die Liposome bildenden Lipide können natürlich andere Phospholipide und Sterine umfassen, als die in den oben erwähnten Untersuchungen verwendeten Modellipide, und sie können auch andere Lipidtypen umfassen, wie Glycolipide und Sphingolipide, die zur Liposombildung geeignet sind. Eine Liste von Lipiden, die im allgemeinen zur Liposombildung verwendet werden, ist auf Seite 471 der Literaturstelle 2 aufgeführt. Die Liposome können auch so zubereitet werden, daß sie verschiedene Arten arzneimittelschützender oder lipidschützender Agentien wie das Antioxidans α-Tocopherol enthalten, das typischerweise zu 1 Mol-% in den darin beschriebenen Liposomen enthalten ist.
Ein anderer Faktor bei der Gestaltung von Liposomen mit ausgewählter Arzneimittel-Ausströmrate ist die Wechselwirkung des Arzneimittels mit der Liposom-Doppelschicht. Die Untersuchungen der Beispiele I bis III betreffen ein wasserlösliches Arzneimittel, Metaproterenolsulfat (MPS) , das vorwiegend in verkapselter Form in Liposome eingeschlossen ist, d. h. im wäßrigen, vesikulären Raum der Liposome. Für lipophilere Arzneimittel, die zur Aufteilung in der (den) lipiden Zweischichtphase(n) des Liposoms tendieren, können die relativen Effekte der Acylkettenlänge und Sättigung des Steringehaltes und der Lipid-Ladungsdichte etwas verschiedene Wirkungen auf die Arzneimittel-Ausströmrate erzeugen. Die in den Beispielen I bis III beschriebene Vorgehensweise zur Bestimmung der Wirkung verschiedener Parameter der Lipid- Zusammensetzung auf die Halbwertszeiten der Arzneimittel-Ausströmung wird auch zur Bestimmung der Effekte der Lipidzusammensetzung auf die Ausströmung anderer ausgewählter lipidlöslicher oder wasserlöslicher Arzneimittel empfohlen.

IB. Liposom-Herstellung

Die Liposome können durch eine Vielzahl an Techniken hergestellt werden wie jene, die ausführlich in der Literaturstelle 2 beschrieben werden. Die Wahl des Verfahrens zur Herstellung der Liposome wird teilweise von der Art des einzuschließenden Arzneimittels abhängen. Wie hier definiert, soll "Arzneimittel" jedes pharmakologisch aktive Agens umfassen, das an einer Stelle im Atemtrakt wirkt oder therapeutisch aktiv ist, wenn es systemisch vom Atemtrakt aufgenommen wird. Solche Arzneimittel können Antibiotika, Peptidhormone, Enzyme, Enzym-Inhibitoren, Antitumormittel, Bronchodilatoren, Allergene, Antihistamine und biogene Verbindungen wie Steroide und Prostaglandine umfassen.
Drei allgemeine Arzneimittelklassen werden diskutiert werden. Die erste Klasse sind wasserlösliche liposompermeable Arzneimittel, die durch die Tendenz gekennzeichnet sind, sich vorzugsweise in den wäßrigen Kompartements der Liposomen- Suspension zu verteilen und mit der Zeit ein Gleichgewicht zwischen dem inneren liposomalen Raum und der größeren äußeren Trägerphase der Suspension herstellen. Die zur Herstellung des Gleichgewichts benötigte Zeit steht natürlich mit der Arzneimittel-Freisetzungs- bzw. Ausströmrate der Liposome in Verbindung und wird deshalb entsprechend der Lipid-Zusammensetzung der Liposome variieren. Wie oben ersichtlich, sind Halbwertszeiten der Arzneimittel-Freisetzung von zwischen wenigen Stunden und Tagen charakteristisch. Ebenso hat jedes Arzneimittel seine eigene charakteristische Freisetzungsrate, die von der Arzneimittelgröße, der Ladung und der Fähigkeit zur Wechselwirkung mit der Liposommembran abhängt. Repräsentative Arzneimittel in dieser Klasse enthalten Terbutalin, Albuterol, Atropinmethylnitrat, Natriumcromolyn, Propranolol, Flunoisolid, Ibuprofen, Gentamycin, Tobermycin, Pentamidin, Penicillin, Theophyllin, Bleomycin, Etoposid, Captopril, n-Acetylcystein und Verapamil.
Eine zweite allgemeine Klasse von Arzneimitteln umfaßt solche, die wasserlöslich, aber Liposom-undurchlässig sind. Größtenteils sind dies Peptide und Proteinmoleküle wie Peptidhormone, Enzyme, Enzyminhibitoren, Apolipoproteine und Kohlenhydrate höheren Molekulargewichts, die sich durch Langzeitstabilität der Einkapselung auszeichnen. Repräsentative Verbindungen in dieser Klasse enthalten Calcitonin, Atriopeptin, α-1-Antitrypsin (Protease-Inhibitor) , Interferon, Oxytocin, Vasopressin, Insulin, Interleukin-2, Superoxiddismutase, Gewebe-Plasminogen-Aktivator (TPA) , Plasmafaktor 8, epidermaler Wachstumsfaktor, Tumornecrosefaktor, Lungen-Oberflächen-Entspannungs-Protein und Lipocortin.
In der dritten Klasse von Arzneimitteln sind lipophile Moleküle, die zur Verteilung in der Phase der Lipiddoppelschicht der Liposome neigen und die deshalb mit den Liposomen vorwiegend in einer in der Membran eingeschlossenen Form auftreten. Die Arzneimittel in dieser Klasse werden durch einen Öl-Wasser-Verteilungskoeffizienten definiert, wie er in einem Standard-Öl-Wasser-Gemisch wie z.B. Octanol-Wasser gemessen wird, der größer als 1 und vorzugsweise größer als ungefähr 5 ist. Repräsentative Arzneimittel umfassen Prostaglandine, Amphotericin B, Progesteron, Isosorbiddinitrat, Testosteron, Nitroglycerin, Estradiol, Doxorubicin, Beclomethason und Ester, Vitamin E, Cortison, Dexamethason und Ester, DPPC/DPPG-Phospholipide und β-Methasonvalerat.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung Arzneimittel-haltiger Liposomen ist das in Literatur 3 und in der US-Patentschrift Nr. 4,235,871 beschriebene Umkehrphasen-Verdampfungs-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird eine Lösung Liposomen-bildender Lipide mit einem kleineren Volumen eines wäßrigen Mediums gemischt und die Mischung zu einer Wasser- in-Öl-Emulsion dispergiert. Das einzuschließende Arzneimittel wird entweder der Lipidlösung oder dem wäßrigen Medium zugefügt. Nach dem Entfernen des Lipidlösungsmittels durch Verdampfung wird das erhaltene Gel mit einem Verkapselungs- Wirkungsgrad von bis zu 50 % für ein wasserlösliches Arzneimittel in Liposome umgewandelt. Die Umkehrphasen- Verdampfungsvesikel (REVs) haben typische Durchschnittsgrößen zwischen ungefähr 2 bis 4 um (Mikron) und sind vorwiegend oligolamellar, d. h. sie enthalten eine oder mehrere Lipid- Doppelschicht-Hüllen. Die oligolamellare Natur der Vesikel kann den Arzneimittelaustausch erleichtern und so zu einer niedrigeren Austausch-Halbwertszeit für ein verkapseltes Arzneimittel beitragen.
Ein einfaches Lipid-Hydrationsverfahren zur Herstellung multilamellarer Vesikel (MLVs) kann bevorzugt werden, wenn kein hohes Maß an Arzneimittel-Einkapselung gewünscht wird. Bei diesem Verfahren wird eine Mischung von in einem geeigneten Lösungsmittel gelöster Liposomen bildender Lipide in einem Gefäß verdampft, um einen dünnen Film zu bilden, der dann mit einer wäßrigen Lösung des Arzneimittels überzogen wird. Der Lipidfilm hydratisiert unter Bildung von MLVs charakteristischerweise mit Größen zwischen ungefähr 0,1 und 10 um (Mikron). Wie beim REV-Verfahren wird das zu verkapselnde Arzneimittel in Abhängigkeit von seiner Wasserlöslichkeit entweder den Ausgangslipiden oder dem hydratisierenden Medium zugefügt. Der Anteil an Gesamt-Arzneimittel, der in den MLVs eingekapselt werden kann, liegt, berechnet als Verhältnis von eingekapseltem Arzneimittel zu bei der Vesikelherstellung verwendeter Arzneimittel-Gesamtmenge für wasserlösliche Arzneimittel bezeichnenderweise zwischen ungefähr 5 bis 20 %. Wie in den Beispielen I bis III ersichtlich, hängt der Verkapselungs- Wirkungsgrad in einem gewissen Grad von der Lipid-Zusammensetzung ab.
Nach der Liposomen-Herstellung kann die Dispersion zum Reduzieren der Liposomen-Gesamtgröße und der Größenunterschiede extrudiert werden. Verkleinern der Liposomen- Teilchengröße kann zum Erreichen einer wirksamen Aerosolierung der Liposome und zur Optimierung der Arzneimittel-Ablagerung in einem gewünschten Bereich des Atemtrakts von Bedeutung sein. Zur Unterstützung der vorliegenden Erfindung durchgeführte Versuche zeigen, daß in einer wäßrigen Suspension enthaltene Liposome in Form eines liposomenhaltigen Nebels aus wäßrigen Teilchen wirksam aerosoliert werden können, wenn die Liposome einen Durchmesser von vorzugsweise weniger als ungefähr 1 Mikron aufweisen. Um die Liposome gezielt zu einem bestimmten Bereich des Atemtrakts zu dirigieren, ist es bevorzugt, Liposome herzustellen, deren Größe mit einem gewünschten Größenbereich der Nebelteilchen übereinstimmt. Zum Beispiel begünstigen Nebelteilchen einer Größe von über 5 um (Mikron) die Ablagerung in Bereichen des oberen Atemtrakts und Teilchengrößen zwischen ungefähr 0,5 bis 1,5 um (Mikron) begünstigen die Ablagerung in tiefen Lungenbereichen des Atemtrakts. Im allgemeinen passen Liposome mit einer Teilchengröße von weniger als ungefähr 1 um (Mikron) zu einem großen Nebelteilchen-Größenbereich, z.B. von 1 bis 10 um (Mikron). Wie im folgenden zu entnehmen ist, kann, wenn die Liposomen in Form eines wäßrigen Nebels zerstäubt sind, die tatsächliche Größe der Teilchen, die die Liposome tragen, viel größer sein als die der Liposome selbst und so wird für die spezielle Anwendung die tatsächliche Liposomengröße von geringerer Bedeutung.
Ein wirksames sortierverfahren umfaßt das Extrudieren einer wäßrigen Suspension von Liposomen durch eine Polycarbonatmembran mit einer ausgewählten einheitlichen Korngröße, typischerweise 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 oder 1 um (Mikron) (Literatur 3). Die Porengröße der Membran entspricht ungefähr der größten Größe der Liposomen, die durch Extrudieren durch diese Membran erzeugt wurden, insbesondere wenn die Zubereitung zwei oder mehrere Male durch dieselbe Membran extrudiert wird. Dieses Verfahren zur Sortierung der Liposomen wird bei der in einigen der folgenden Beispiele beschriebenen Liposomen- Herstellung angewendet. Ein jüngeres Verfahren umfaßt die Extrusion durch einen asymmetrischen keramischen Filter. Das Verfahren ist im US-Patent der Anmelderin "Liposom- Extrusions-Verfahren", US-A-4,737,323, eingereicht am 13. Februar 1986, näher beschrieben.
Die Liposome können zum Entfernen nicht eingeschlossener Arzneimittel und/oder anderer gelöster Stoffe weiterbehandelt werden. Herkömmliche Trenntechniken wie Zentrifugieren, Diafiltration und Molekularsieb-Chromatographie sind dafür geeignet. Der Trennschritt sollte nach dem Sortieren durchgeführt werden, da das Sortierverfahren zum Zerplatzen der Liposomen und zur Freisetzung des eingekapselten Arzneimittels führen kann. Es ist ersichtlich, daß das freie Arzneimittel notwendigerweise entfernt werden muß, um wasserlösliche Liposom-undurchlässige Arzneimittel aus der Liposomendispersion zu entfernen. Im Fall eines lipophilen oder liposomendurchlässigen Arzneimittels kann der relative Anteil an freiem Arzneimittel in der Liposomensuspension durch Konzentration der Liposomen entsprechend den in Abschnitt 1C beschriebenen Verfahren verringert werden.

IC. Liposomen-Suspension: undurchlässige, wasserlösliche Arzneimittel

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung enthält die Liposomen-Suspension, die dem Atemtrakt verabreicht wird, das therapeutisch interessante Arzneimittel vorwiegend in einer in Liposomen eingeschlossenen Form. Damit ist gemeint, daß mindestens ungefähr 50 % und vorzugsweise mindestens ungefähr 70 % des Arzneimittels in Liposom-verbundener Form enthalten ist, d. h. entweder in verkapselter oder in die Membran eingeschlossener Form. Für wasserlösliche, Liposomen-undurchlässige Arzneimittel kann die Suspension eine verdünnte Liposomen- Dispersion sein, in der nur ungefähr 5 bis 30 % des gesamten wäßrigen Volumens in den Liposomen eingekapselt ist.
Eine verdünnte Liposomen-Suspension wie oben ist schnell hergestellt durch Bilden der Liposome in Gegenwart eines Arzneimittels, Sortieren falls gewünscht und Entfernen des freien Arzneimittels aus der Suspension. Die Endkonzentration an eingekapseltem Arzneimittel sollte vorzugsweise so sein, daß die wäßrigen Räume der Liposome bezüglich der Umgebung im Atemtrakt iso oder hypoosmotisch sind, um eine Beschädigung der Liposomen durch Anschwellen am Ort der Anwendung zu verhindern. Die Endkonzentration der Liposomen in der Suspension wird eingestellt, um eine ausgewählte Menge an Liposom-verkapseltem Arzneimittel in einem gegebenen Volumen aerosolierten Sprays bereitzustellen. Beispielsweise sollte, wo eine maximale Arzneimittelmenge in einem gegebenen Suspensionsvolumen abgegeben werden soll, die Konzentration an eingekapseltem Arzneimittel nahezu isoton und die Suspension zu zwischen ungefähr 20 % bis 30 % des eingekapselten wäßrigen Volumens konzentriert sein, d. h. der höchsten Liposomen- Konzentration die direkte Aerosolierung zuläßt.

ID. Liposomen-Suspension: durchlässige, wasserlösliche Arzneimittel

Kann das wasserlösliche Arzneimittel auch die liposomale Schranke frei durchdringen, dann ist es notwendig, die Suspension in einer Form herzustellen, in der das Arzneimittel an die Liposome gebunden ist, nachdem sich ein vollständiges Gleichgewicht an Arzneimittel zwischen dem inneren liposomalen und dem äußeren Phasen-Kompartement der Suspension eingestellt hat. Diese Bedingung wird gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung in einer wäßrigen Liposomenpaste erreicht, in der das eingekapselte Volumen an wäßrigem Medium größer ist als ungefähr 50 % und vorzugsweise ungefähr 70 bis 75 % des gesamten Suspensionsvolumens, was den ungefähren Prozentsatz an in Liposomen verkapseltem Arzneimittel widerspiegelt.
In einem bevorzugten Verfahren zur Bildung der Paste wird eine wie oben hergestellte relativ verdünnte Liposomen- Dispersion durch Ultrafiltration und vorzugsweise durch eine Ultrafiltration im Tangentialfluß konzentriert. Eine Mehrfach-Filtervorrichtung zur Durchführung des Filtrationsprozesses wurde in der Patentanmeldung der Anmelderin "Liposomen-Konzentrat und Verfahren", eingereicht am 07. Mai 1986, beschrieben. Die Dispersion wird kontinuierlich durch eine Rahmenfilter-Anordnung (Rahmen- und plattenartige Filtrationsanordnung) mit einer oder mehreren Filtrations-Einheiten, die jeweils aus einer zentralen Filterplatte und einem Paar Filter, die von der oberen und unteren Seite der Platte getragen werden, rückgeführt. Die Dispersion wird unter Druck durch beide Membranen gepumpt und wäßriges Medium wird durch die Filter mit einem Druckgradienten von typischerweise ungefähr 34,5 bis 172 k (5 bis 25 psi) geleitet, wobei höhere Gradienten erforderlich werden, wenn das zurückgeführte Material konzentrierter wird. Das Material wird solange wieder durch die Anordnung geleitet, bis eine gewünschte Liposomen- Konzentration, die sogar 70 bis 75 % an Liposomen, ausgedrückt in Prozent des Liposomen-verkapselten Volumens, betragen kann, erreicht ist. Die in der Vorrichtung verwendeten Ultrafiltrations-Membranen können herkömmliche Membranen sein wie Polysulfone, Nylon oder Celluloseacetat-Membranen, die eine Ausschlußgröße zwischen ungefähr 10.000 und 100.000 Dalton aufweisen.
Andere Zentrifugationsverfahren wie Trocknen und Zentrifugieren zu Pelletliposomen können ebenso zur Bildung des erfindungsgemäßen Liposomen-Konzentrats verwendet werden, obwohl die Ultrafiltration wegen Sterilitätsvorteilen größerer Volumenkapazität und relativ milder Bedingungen, denen die Liposome ausgesetzt werden, bevorzugt ist.
In einer anderen allgemeinen Ausführungsform wird die obige Liposomenpaste in einem Treibmittel als Lösungsmittel emulgiert, um eine Doppelemulsion von Liposomen auszubilden, die in konzentrierter Form in wäßrigen Emulsionsteilchen suspendiert sind, welche wiederum selbst in dem Treibmittelsolvens suspendiert sind.
Ein als Lösungsmittel verwendbares Treibmittel ist ein solches, in dem (a) die Liposome ohne Beschädigung der Lipideinheit der Teilchen suspendiert werden können und (b) das Arzneimittel einen relativ niedrigen Verteilungs-Koeffizienten bezüglich Wasser aufweist, so daß der größte Teil des Arzneimittels mit den Liposomen verbunden bleibt. Beispiel V unten untersucht die Stabilität von Liposomen-Emulsionen in sechs Fluorkohlenstoff-Treibmitteln. Die getesteten Treibmittel waren "Freon 11" (CCl&sub3;F), "Freon 12" (CCl&sub2;F&sub2;), "Freon 22" (CHClF&sub2;), "Freon 113" (CCl&sub2;FCClF&sub2;), "Freon 114" (CClF&sub2;CClF&sub2;) und "Freon 115" (CClF&sub2;CF&sub3;).
Drei verschiedene Liposomen-Zubereitungen wurden getestet und alle zeigten gute Stabilität in Freon 113, 114 und 115. Beste Stabilität wurde mit ungesättigten Acylketten- Phospholipiden enthaltenden Liposomen erreicht. Hier wird bemerkt, daß Freon 114 und 115 in Verhältnissen gemischt werden können, die bei Raumtemperatur einen geeigneten Dampfdruck für einen Aerosolbehälter geben. Dimethylether, ein anderes gut bekanntes Treibmittelsolvens kann einem Fluorkohlenstoff- Treibmittel zugefügt werden, um die Lösungsmitteldichte herabzusetzen, dabei muß aber die zugesetzte Menge sorgfältig überwacht werden, um eine Beschädigung der Liposome durch das Lösungsmittel zu verhindern.
Zur Bildung der Doppelemulsion wird die obige Liposomenpaste dem Treibmittelsolvens zugefügt, und zwar vorzugsweise bei einer endgültigen Volumen-Konzentration zwischen ungefähr 5 % bis 30 %. Die Mischung kann weiterhin einen Emulgator enthalten, wie Tween 80, um die Stabilität der Emulsion zu erhöhen. Kräftiges Mischen, z. B. mittels Ultraschall, wird zur Erzeugung der Endemulsion verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Liposomen-Suspension durch Dispergieren getrockneter Liposome in Pulver- oder Teilchenform in einem Treibmittelsolvens des eben betrachteten Typs hergestellt. Die getrockneten Liposome schließen vorzugsweise ein Streck- oder Füllmittel ein, das zugefügt wurde, um die Formulierung auf mehrere Arten zu verbessern: das Mittel verbessert die Eigenschaften des getrockneten Materials bezüglich des Vermahlens und erhöht auch die Teilchendichte, was eine bessere Dispersion in relativ dichten Fluorkohlenstoff-Treibmitteln ergibt. Das Füllmittel schirmt die Liposome und das verkapselte Arzneimittel auch vom Treibmittel ab und sorgt für größere Teilchenkohäsion in der suspendierten Form. Es ist noch festzustellen, daß das Füllmittel Membranschäden beim Trocknen und Dehydratisieren verringert, so daß weniger freies Arzneimittel erzeugt wird, denn die getrockneten Liposome in der feuchten Umgebung der Lunge rehydratisiert werden. Schließlich verbessert sich wegen der - hygroskopischen Natur des Streck- bzw. Füllmittels die Wasseranlagerung während des Durchgangs durch die Atemwege. Bevorzugte Stabilisierungsmittel enthalten eine Vielzahl von Mono- oder Disacchariden wie Glucose, Mannitol, Trehalose, Sucrose und Lactose, die vom Atemtrakt gut vertragen werden.
Verfahren zur Bildung von Liposomen, die solche Füllmittel in verkapselter Form enthalten, sind im Patent der Anmelderin "Stabilisierte Liposome/Amphotericin-Zusammensetzungen und Verfahren", US-A-4,766,046, eingereicht am 17. Oktober 1985, beschrieben. In einem Herstellungsverfahren wird eine Lösung Vesikel-bildender Lipide in einem organischen Solvens zu Füllmittel-Teilchen gegeben und das Lipidsolvens wird verdampft, wobei die Lipide als Überzug auf den Teilchen abgelagert werden. Das Herstellungsverfahren folgt nun dem obigen MLV-Verfahren unter Zusatz von hydratisierendem Medium, wobei MLVs mit gelöstem Füllmittel entstehen, das in der verkapselten und der größeren äußeren Phase des wäßrigen Kompatements enthalten ist. Nicht eingekapseltes Mittel kann vor der Dehydratisierung der Liposome entfernt werden.
Die Lipösomen-Dispersion oder Paste wird durch bekannte Techniken dehydratisiert, die Lyophilisation oder Trockensprühen unter Vakuumbedingungen umfassen. Nach dem trocknen werden die Liposome durch Mahlen oder dergleichen auf eine endgültige Größe von weniger als 5 um (Mikron) und bevorzugt weniger als 1 um (Mikron) zerkleinert. Das Liposomenpulver wird dem Treibmittel-Solvens zu einer endgültigen Konzentration, vorzugsweise zwischen ungefähr 1 bis 10 Gew.-% zugefügt.

D. Liposomen-Susnension: Lipid-lösliche Arzneimittel

Die Liposomen-Suspension, die für lipophile Arzneimittel verwendet wird, ist eine wäßrige Suspension, deren Lipidkonzentration ausreicht um sicherzustellen, daß mindestens 50 % oder mehr und vorzugsweise 70 % oder mehr Arzneimittel in der Lipidphase (Liposomen-Doppelschicht) der Suspension und innerhalb der Liposome enthalten sind. Die erforderliche Liposomen-Konzentration hängt vom Verteilungs-Koeffizienten des Arzneimittels sowie von anderen oben erwähnten Faktoren ab. Wenn die Arzneimittel-Verteilungs-Konstante nur wenig größer als 1 ist, muß die Suspension auf eine pastenähnliche Konsistenz konzentriert werden, in der ungefähr die Hälfte oder mehr des gesamten wäßrigen Volumens in den Liposomen eingekapselt ist. Bei einem Verteilungs-Koeffizienten von ungefähr 10 ist eine sehr viel stärker verdünnte wäßrige Dispersion möglich. Natürlich ist der zulässige Verdünnungsgrad auch dadurch begrenzt, daß eine adequate Arzneimitteldosis in einer recht kleinen Menge aerosolisierten Materials eingeschlossen werden muß.

II. Aerosolbildung der Liposome

Die vorliegende Inhalations-Anordnung umfaßt auch eine Vorrichtung zum Bilden eines Aerosols aus der Liposomen-Suspension in einer zur Inhalation geeigneten Form. Diese Vorrichtungen werden unten in Verbindung mit den drei Grundtypen der zu zerstäubenden Liposomen-Suspensionen erörtert.

IIA. Verdünnen der Liposomen-Suspensionen

Pneumatische Zerstäuber zum Zerstäuben wäßriger Proben sind im Handel erhältlich und arbeiten nach wohlbekannten Verfahren wie sie im Beispiel IV skizziert sind. Das Zerstäuben wird normalerweise bei einem Druck von 34,5 bis 103 kPa (5 bis 15 Psi) durchgeführt und die gebildeten wäßrigen Teilchen haben eine Größenordnung von ungefähr 2 bis 6 um (Mikron). Die Vorrichtung kann zur Erzeugung einer bestimmten Menge von Liposomen in Aerosolform kontrolliert werden, entsprechend bekannter Betriebsparameter (Literatur 4).
Weil die Aerosolbildung zu einem mechanischen Zerreißen einer Liposom-Suspension führen kann, ist es wichtig festzustellen, daß der Zerstäubungsprozeß die Größe und Integrität der Liposome nicht wesentlich beeinflußt. Der Effekt der Aerosolbildung durch einen pneumatischen Zerstäuber auf die Größe der Liposomen-Teilchen und dem Verlust an eingekapseltem Material ist in Beispiel IX aufgeführt. Hier wurden vier Liposomen-Zusammensetzungen mit einer In-Vitro-Halbwertszeit für die Arzneimittel-Ausströmung im Bereich von 206 Minuten bis 5256 Minuten und einer jeweiligen Größenverteilung der ursprünglichen Teilchen zwischen ungefähr 0,180 bis 0,300 um (Mikron) auf Größenänderung und Verlust an eingekapseltem Material nach der Aerosolbildung bei 34,5 kPa (5 Psi) untersucht. Wie in Tabelle 7 von Beispiel 9 aufgeführt, wurde für 3 der Zubereitungen keine Änderung in der Liposomengröße oder Verlust an eingekapseltem Material beobachtet und nur ein leichter Verlust an eingekapseltem Material und mäßige Größenzunahme wurde für Liposome mit der niedrigsten Arzneimittel- Ausströmungs-Halbwertszeit beobachtet.
Eine andere, zur Aerosolbildung einer wäßrigen Liposomen-Suspension geeignete Vorrichtung und vorzugsweise einer relativ verdünnten Suspension mit weniger als ungefähr 25 % bis 30 % eingekapselten wäßrigen Volumens verwendet Ultraschall-Energie zum Aufbrechen einer Trägerflüssigkeit zu einem feinen Nebel wäßriger Teilchen. Es wurde gefunden, daß die Ultraschall-Zerstäuber-Vorrichtung einen Liposomen- Aerosolnebel erzeugt, dessen Teilchen ungefähr dieselbe Größe aufweisen wie die durch einen Druckluft-Zerstäuber gebildeten, d. h. zwischen ungefähr 2 bis 6 um (Mikron) . Der Effekt auf die Liposomengröße und die Speicherung des eingekapselten Materials bei der Ultraschall-Aerosol-Bildung wurde in einer Studie, ähnlich wie zuvor beschrieben, untersucht und ist ebenfalls im Beispiel IV unten aufgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in Tabelle 8, Beispiel IV zusammengefaßt und stimmen mit der früheren Untersuchung überein und zeigen, daß der Aerosolisierungsprozeß im wesentlichen keine Auswirkungen auf die Liposomengröße oder die Freisetzung von eingekapseltem Material hat, außer einem relativ geringen Effekt auf solche Liposome, die vorwiegend aus Lipiden mit kurzen ungesättigten Acylketten zusammengesetzt sind.

IIB. Suspensionen aus Liposomenpasten

Zum Vernebeln einer Liposomenpaste des Typs, der zur Freisetzung eines wasserlöslichen, Liposomen-durchlässigen Arzneimittels verwendet wird, wird die Paste zuerst mit einem Trägersolvens gemischt, um eine verdünnte Dispersion zu bilden, die vernebelt werden kann. Das Trägersolvens kann ein wäßriges Medium sein, in welchem Fall die Paste zu einer zum Sprühen geeigneten Form wie bei einem Druckluft- oder Ultraschall-Zerstäuber verdünnt wird. Die Menge an zugefügtem Verdünnungsmittel reicht aus, um die Paste zu einer sprühfähigen Dispersion zu verdünnen, wobei sie vorzugsweise weniger als ungefähr 30 % eingekapseltes Gesamtvolumen enthält. Nimmt man an, daß die Paste ein eingekapseltes Anfangsvolumen von 70 bis 75 % des gesamten Pastenvolumens aufweist kann man abschätzen, daß ein gegebenes Volumen der Paste mit mindestens einem oder zwei Volumen des Verdünnungsmittels verdünnt werden müssen.
Wahlweise kann das Trägersolvens ein Treibmittelsolvens sein, das wenn man es mit der Liposomenpaste mischt, entweder eine Paste in Treibmittelemulsion des oben in Sektion ID beschriebenen Typs bildet oder ein Schaumpastengemisch, das durch Einführen eines unter Druck stehenden Treibmittels in die Paste gebildet wird. Das Volumenverhältnis Paste zu Treibmittel liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 10 % bis 30 %, was eine Emulsion oder Schaumzusammensetzung ergibt, die leicht in ein Aerosol überführt werden kann.
Eine geeignete Aerosolisier-Vorrichtung für die Herstellung und Versprühung der Emulsion enthält (1) getrennte Kammern zur Unterbringung der Paste und Trägermittel-Flüssigkeiten, (2) eine Mischkammer, in der dosierte Mengen der zwei Flüssigkeiten gemischt werden und (3) Vorrichtungen zur Überführung des Inhalts der Mischkammer in ein Aerosol. Verteiler-Vorrichtungen, die zur getrennten Aufbewahrung zweier verschiedener Flüssigkeiten und zur stoßweisen Verteilung der miteinander in Berührung gebrachten Flüssigkeiten konstruiert sind, sind beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 3,325,056 bekannt. Wird mit der Vorrichtung die Paste mit einem wäßrigen Trägermittel vermischt, kann die Druckluft oder Ultraschall-Energie, die zum Vernebeln verwendet wird, auch zum raschen und vollständigen Mischen der beiden Flüssigkeiten verwendet werden. Die Abgabe-Vorrichtung umfaßt eine mit der Mischkammer in Verbindung stehende Ventilanordnung, die die Freisetzung des Inhalts der Mischkammer durch eine Düse ermöglicht. Hier ist zu erwähnen, daß die Misch- und Sprühschritte in relativ schneller Folge durchgeführt werden, bevor ein nennenswertes Ausströmen des eingekapselten Arzneimittels in das wäßrige Trägermittel stattfinden kann, d. h. während das Arzneimittel noch vorwiegend in im Liposom eingekapselter Form vorliegt.
Im Falle eines eine Treibmittelträger-Flüssigkeit enthaltenden in sich geschlossenen Zerstäubers können die zwei Flüssigkeiten unter Bedingungen gemischt werden, die ein rasches Aufbrechen der Paste durch Gas- oder Schaumbildung verursachen, und zwar direkt vor dem Ausstoß der gasförmig gewordenen Mischung durch eine Düse, um so eine Vernebelung zu erreichen. Wahlweise kann die Vorrichtung so betrieben werden, daß die Pasten-Emulsionsform unmittelbar vor Ausstoß der Mischung mitgerissen wird. Die Abgabe-Vorrichtung ist eine Ventil-Anordnung, die mit der Mischkammer in Verbindung steht, um die Freisetzung des unter Druck stehenden Inhalts der Kammer durch eine Düse zu ermöglichen. Das Treibmittel-Solvens ist vorzugsweise ein Fluorkohlenstoff oder Fluorkohlenstoff/Diethylether-Gemisch, wie oben besprochen, das seinerseits kein nennenswertes Zerreißen der Liposome verursacht. Da jedoch die Liposome mit dem Lösungsmittel nur für eine kurze Misch- und Sprühzeit in Berührung kommen, sind die Probleme bezüglich des Zerreißens der Liposome und der Arzneimittel- Verteilung über die liposomale Schranke weniger stark als wenn die Trägerphase (bulk phase) der Liposomen-Suspension selber ein Treibmittel-Solvens ist, d. h. die Liposome anfangs in einem Treibmittel-Solvens formuliert werden.

IIC. Vorgeformte Liposome/Treibmittel-Suspensionen

Behälter-Vorrichtungen zum Vernebeln von in einem Treibmittel-Solvens suspendierten Teilchenmaterial sind wohl bekannt. Diese Vorrichtungen arbeiten im allgemeinen so, daß sie eine Teilchen-Suspension einer Dosierkammer zuführen und den Inhalt der Kammer unter Druck durch eine Düse pressen, um eine dosierte Menge der Suspension zu vernebeln. In der vorliegenden Erfindung ist die Teilchen/Treibmittel-Suspension entweder eine Suspension aus getrockneten, aus Partikeln bestehenden Liposomen oder einer Suspension von Liposomenpasten-Teilchen einer Emulsion, wie sie in Abschnitt ID oben hergestellt wurden. Bei beiden Emulsionstypen kann eine Abtrennung der Teilchen vom Treibmittel beim Stehen auftreten, dies es erforderlich macht, daß der Behälter vor Gebrauch stark geschüttelt wird, um die Liposome im Solvens wieder gleichmäßig zu suspendieren. Es ist anzumerken, daß fast alle unabhängigen in sich geschlossenen Vernebelungs-Vorrichtungen vor Gebrauch stark geschüttelt werden müssen.

III. Therapeutische Anwendung

Eine Vielzahl von Leiden und Krankheiten des Atemtrakts, einschließlich nasaler Kongestion, Asthma und anderer bronchospasmatischer Leiden, Entzündung des Nasenraums und Gefäß-Kopfschmerzen, können gemäß der vorliegenden Erfindung durch Arzneimittel-Inhalations-Therapie behandelt werden. Repräsentative Arzneimittel, die bei der Behandlung von Leiden und Krankheiten des Atemtrakts verwendbar sind, sind in Literatur 1 aufgeführt und umfassen die Kongestionsmittel für die Nase wie Propylhexedrin und Methylhexylamin. Atmungsstimulantien wie Epinephrin, Isoproterenol und Metaproterenol und Isoetarin; Corticosteroide wie Dexamethason und Beclometason und andere Nedikationen wie Cromolyn, Natriumacetylcystein und Ergotamintartrat.
Beim Herstellen von Liposomen, die ein Arzneimittel in den Atemtrakt bringen sollen, werden die Liposome so formuliert, daß eine ausgewählte, vorzugsweise bei ungefähr 37ºC gemessene, In-Vitro-Ausströmungsrate des Arzneimittels, zum Erreichen einer kontrollierten Arzneimittel-Freisetzung am Zielort im Atemtrakt erreicht wird. In Abschnitt IA ist gezeigt worden, wie Faktoren der Lipid-Zusammensetzung variiert werden können, um In-vitro-Halbwertszeiten des Arzneimittels zu erreichen, die von so kurzen Zeiten wie einer halben Stunde oder weniger bis zu mehreren Tagen reichen. Gemäß einem anderen wichtigen Aspekt der Erfindung kann die Liposomen- Zusammensetzung gezielt variiert werden, um unerwünschte systemische Nebenwirkungen abzuschwächen, die beobachtet werden, wenn das Arzneimittel systemisch von seinem Ablagerungsort in der Lungenregion des Atemtrakts aufgenommen wird. Dieselben Lipid-Zusammensetzungs-Faktoren, die zu längeren Halbwertszeiten der Arzneimittel-Ausströmung führen, sind im allgemeinen beim Senken systemischer Arzneimittel-Spiegel wirksam, die kurz nach Verabreichung eines Arzneimittels durch Inhalation beobachtet werden. Um beispielsweise eine stärkere Verminderung anfänglicher systemischer Arzneimittelspiegel-Effekte zu erzeugen, können die Liposome mit einem höheren Anteil an Phospholipiden mit langen und/oder gesättigten Acylketten formuliert werden.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung zur Behandlung der Bronchial- Verengung ist in Beispiel VI unten veranschaulicht. Die untersuchten Tiere wurden mittels Inhalation von MPS in freier oder in eines von zwei unterschiedlich zusammengesetzten Liposomen eingekapselter Form behandelt, wobei die einen eine In-Vitro- Halbwertszeit der Arzneimittel-Ausströmung von 250 Minuten und die anderen eine Ausströmungs-Halbwertszeit von ungefähr 1150 Minuten aufweisen. Beide Liposomen-Formulierungen werden in wäßrigen Aerosol-Teilchen abgegeben, in denen das Arzneimittel vorwiegend in eingekapselter Form enthalten war und die abgegebene Menge an MPS war für das im Liposom eingekapselte und das freie MPS ungefähr gleich. Nach Verabreichung des Arzneimittels wurde der durch Aerosole in Acetylcholin-Lösung hervorgerufene Schutz gegen Bronchialverengerung 4 Stunden lang ungefähr alle 15 Minuten gemessen. Charakteristische Ergebnisse für zwei Tiere, die den Durchschnitt dreier Meßreihen, und zwar sowohl für das freie Arzneimittel, als auch die beiden in Liposomen verkapselten Arzneimittel-Formulierungen repräsentieren, sind in Figur 1 gezeigt. Die durchschnittlichen prozentualen Schutzwerte sind für das freie Arzneimittel durch offene Kästchen angegeben, für die Liposomen-Formulierung mit einer langen Halbwertszeit (1150 Minuten) durch geschlossene Kreise und für die Liposomen-Formulierung mit einer kurzen Halbwertszeit (250 Minuten) durch offene Kreise angegeben. Wie aus den Daten ersichtlich, ergaben sowohl das freie, als auch das in die Liposomen eingeschlossene Arzneimittel ungefähr denselben Schutz wie das freie Arzneimittel.
Die obige Behandlung mit MPS-Inhalation veranschaulicht auch die Fähigkeit von in Liposomen eingekapseltem MPS, Tiere gegen Tachycardie zu schützen, eine relativ schwerwiegende systemische Nebenwirkung die beobachtet wird, wenn MPS in freier Form durch Inhalation verabreicht wird. Die Wirkung des freien Arzneimittels und des in Liposomen verkapselten Arzneimittels auf den prozentualen Anstieg der Pulsrate während einer Zeitspanne von vier Stunden nach der MPS-Verabreichung durch Inhalation wurde ebenfalls gemessen. Typische Ergebnisse, die den Durchschnitt dreier Experimente für jeweils das freie Arzneimittel und die beiden in Liposomen verkapselten Arzneimittel-Formulierungen angeben, sind in Figur 2 aufgeführt. Wie in Figur 1 sind die dem freien Arzneimittel entsprechenden Daten durch offene Kästchen angegeben, die Liposomen- Formulierung mit der langen Halbwertszeit durch geschlossene Kreise und die Liposomen mit der kurzen Halbwertszeit durch offene Kreise. Wie aus der Figur ersichtlich, erzeugt das freie Arzneimittel einen ungefähr 90%igen Anstieg der Pulszahl innerhalb ungefähr 5 Minuten nach Verabreichung des Arzneimittels und diese Pulszahl sank während der vierstündigen Beobachtungsspanne allmählich auf ungefähr 50 %.
Im Gegensatz dazu erzeugte die Behandlung mit derselben, aber in der Liposomen-Formulierung enthaltenen Arzneimittel-Konzentration in der ersten halben Stunde nach Verabreichung des Arzneimittels einen anfänglichen Anstieg der Pulszahl zwischen 20 und 30 %. Dieser Wert blieb während der Vier-Stunden-Spanne im wesentlichen konstant, wodurch belegt wird, daß zwar anfangs eine relativ kleine Arzneimittelmenge in brauchbarer Form abgegeben wird, diese aber an der Absorptionsstelle mit relativ konstanter Rate über eine verlängerte Arzneimittelzufuhrzeit abgegeben wird.
Die Liposomen-Formulierung mit der kurzen Halbwertszeit (offene Kreise in Figur 2) schützte auch gegen hohen Anfangsanstieg der Pulszahl und wies im wesentlichen konstante systemische Arzneimittelspiegel während der vierstündigen Beobachtungsdauer auf. Interessanterweise war während der gesamten Beobachtungsdauer die gemessene Pulszahl für die Formulierung mit der kurzen Halbwertszeit einheitlich ungefähr zweimal höher als für die Formulierung mit der langen Halbwertszeit.
Eine ähnliche Testreihe wurde zur Messung der therapeutischen und systemischen Nebenwirkungen durchgeführt, die durch die Abgabe von in Liposomen eingekapseltem MPS bei narkotisierten Meerschweinchen hervorgerufen wird. Die Untersuchungen umfassen vier Liposomen-Zusammensetzungen: (1) EPG/EPG/Cholesterin/α-T (5:1:1:0,1), deren MPS-Freisetzungs- Halbwertszeit 250 Minuten beträgt (Beispiel III); (2) DSPC/DSPG/Cholesterin/α-T (5:1:1:0,1), deren MPS- Freisetzungs-Halbwertszeit 1148 Minuten beträgt (Beispiel III); (3) DPPC/DPPG/Cholesterin/α-T (5:1:1:0,1), deren MPS- Freisetzungs-Halbwertszeit 941 Minuten beträgt (Beispiel III) und (4) DPPC/DPPG/α-T (9:1:0,1) , deren MPS-Freisetzungs- Halbwertszeit 5256 Minuten beträgt (Beispiel II). Jede Zusammensetzung enthielt 1 % MPS, vorwiegend in verkapselter Form.
Den Tieren wurde eine der vier Liposomen-Zusammensetzungen oder eine physiologische Kochsalzlösung (als Kontrolle) oder ein freies Arzneimittel verabreicht. Die Tiere jeder Testreihe wurden nach der Narkose 15 Minuten lang stabilisiert, dann wurde eine bestimmte Dosis Aerosol zwei Minuten lang mittels Intubation verabreicht. 15, 45, 90 und 105 Minuten nach Abgabe des Aerosols erhalten die Tiere in 15-Sekunden- Intervallen eine Dosis Histamin, um vorübergehende asthmaähnliche Bronchialverengung zu verursachen. Die Messungen des Widerstands des Luftwegs und der dynamischen Dehnbarkeit (der Lunge) geben den Grad des Schutzes durch die MPS-Behandlung gegen Histamin-induzierte Bronchialverengung an. Formulierung 1 mit einer relativ hohen Freisetzungsrate (niedrige Halbwertszeit der Arzneimittel-Freisetzung) verhinderte einen Anstieg des Luftwiderstands und der dynamischen Dehnbarkeit ungefähr so wirksam wie das freie Arzneimittel, wogegen die beiden Formulierungen 2 und 3 Arzneimittel- Freisetzungsraten therapeutische Wirkungen zeigten, die zwischen denen des freien Arzneimittels und der physiologischen Kochsalz-Kontrollösung lagen. Interessanterweise gleicht Formulierung 4, die in vitro die niedrigste Arzneimittel- Freisetzungsrate aufweist, bezüglich des Schutzes gegen den Luftweg-Widerstand und den Anstieg der dynamischen Dehnbarkeit der Formulierung 1 und dem freien Arzneimittel. Die Erklärung für diese Anomalie kann sein, daß DPPC/DPPG-Lipide in den Liposomen der Formulierung 4 im Atemtrakt dominierende Phospholipide sind und deshalb relativ schnell Phospholipide mit den Lipidmembranen am Zielort austauschen können oder in diese Lipidmembranen eingebaut werden können, wobei Arzneimittel freigesetzt werden. Diese Annahme wird durch die unten besprochenen Daten über systemische Arzneimittel-Effekte unterstützt, die angeben, daß Liposome der Formulierung 4 systemische Arzneimittelspiegel ergeben, die zwischen denen der Formulierung 1 und denen der Formulierungen 2 und 3 liegen. Es ist auch möglich, daß die DPPG- und DPPG-Lipide in Liposomen der Formulierung 4 unabhängig von der Freisetzung von MPS therapeutisch wirksam sind.
Der prozentuale Anstieg der Pulszahl stellt, ebenso wie in der früheren Untersuchung, ein Maß für die systemische Wirkung des Arzneimittels. Wie in den Figuren 3A und 3B ersichtlich, erzeugt freies MPS (offene Kästchen in den Figuren) anfangs einen starken Anstieg der Pulszahl, die dann während der nächsten 90 Minuten langsam auf ein Niveau von ungefähr 20 % über normal fällt. Dieser prozentuale Anstieg ist sehr viel kleiner, wenn das Arzneimittel in verkapselter Form verabreicht wird, entweder in Liposomen der Formulierung 1 (offene Kreise in Figur 3A) oder in Liposomen der Formulierung 4 (geschlossene Kreise in Figur 3B). Mit der früheren Untersuchung stimmt auch überein, daß die stabilere Liposomen- Formulierung 4 die Herzstimulation als unerwünschte Nebenwirkung wesentlich wirksamer herabsetzte als die Liposome der Formulierung 1. Obschon es in den Figuren nicht gezeigt ist, erzeugen die zwei Zwischenformulierungen 2 und 3 einen Anstieg der Pulszahl, was den systemischen Arzneimittelspiegel widerspiegelt, die beide spürbar niedriger sind als bei Formulierung 4 zu sehen.
Die Wirkung der Liposome auf die Senkung des MPS-Spiegels im Blutstrom nach Abgabe des Arzneimittels an die Lungen ist besonders anschaulich aus den in Figur 4 gezeigten MPS-Konzentrationen im Plasmaspiegel ersichtlich. Mit freiem Arzneimittel betrug der Plasmaspiegel anfangs nahezu 80 ng/ml und nahm während einer Zeitspanne von 2 Stunden langsam auf ungefähr 20 ng/ml ab. Im Gegensatz dazu wurden mit allen Liposomen-Formulierungen die Arzneimittelspiegel im Plasma während der Testperiode bei einer im wesentlichen konstanten Höhe unter ungefähr 10 ng/ml aufrechterhalten.
Die obigen Daten zeigen zwei wichtige Merkmale der Erfindung. Das erste ist die Fähigkeit der Liposomen, die anfänglichen und späteren Wirkungen des Pharmakonspiegels eines durch Inhalation verabreichten Arzneimittels zu mildern. Das heißt, die Liposome, bewirken ein Abflachen der Kurve für die Freisetzung des Arzneimittels für das freie Arzneimittel dadurch, daß die anfängliche Wirkung des Pharmakonspiegels verringert und ein erhöhter Pharmakonspiegel über eine längere Zeit aufrechterhalten wird. Das zweite Merkmal ist die Fähigkeit zur Kontrolle oder Regulierung der Arzneimittel- Freisetzungsraten in vivo durch Verwendung von Liposomen mit einer geeignet ausgewählten In-vitro-Arzneimittel- Ausströmungsrate. Wie aus dem obigen System ersichtlich ist, kann die gewählte Rate der Arzneimittel-Freisetzung durch geeignete Auswahl der Liposomen, deren In-vitro-Arzneimittel- Ausströmungsrate über einen ungefähr vier- bis fünffachen Bereich schwankt, bis auf das ungefähr Zweifache variiert werden.
Bei der Formulierung von Liposomen für die Anwendung bei Behandlungen durch Inhalation ist es natürlich notwendig, eine therapeutisch wirksame Arzneimitteldosis über die Dauer der Arzneimittel-Freisetzung zu erreichen und aus diesem Grunde können Liposome mit einer sehr langen Halbwertszeit der Arzneimittel-Ausströmung unter dem therapeutischen Optimum liegen. Bei der oben beschriebenen Behandlung der Bronchiokonstruktion legt die vergleichbare therapeutische Wirkung von Liposomenverkapseltem MPS, bezogen auf das freie Arzneimittel nahe, daß sogar die Liposomen mit einer langen Halbwertszeit so funktionieren, daß das Arzneimittel bei einer für die therapeutische Wirkung optimalen oder fast optimalen Konzentration freigesetzt wird.
Gemäß einem wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung ist das soeben beschriebene Inhalationssvstem und Verfahren sowohl für die systemische Abgabe von Arzneimitteln als auch für die lokale Abgabe im Atemtrakt vorteilhaft. Die kontrollierten Arzneimittel-Freisetzungsraten für ein systemisch wirkendes wasserlösliches Arzneimittel (MPS) sind oben zu sehen. Lipidlösliche Arzneimittel, die vorwiegend im Lipid-Doppelschichtbereich der Liposomen enthalten sind, verbinden sich bei der Liposomen-Ablagerung im unteren Atemtrakt allmählich mit den endogenen Lungen-Lipiden und in dieser Form können die Arzneimittel die Blut-Gas-Schranke durchqueren und via Konzentrations-abhängiger Diffusion in den Lungenkreislauf eintreten.
Die Abgabe von Arzneimitteln, die vorwiegend in an Liposomen gebundener Form vorliegen, löst eine Vielzahl von Problemen, denen man begegnet, wenn das Arzneimittel in freier oder vorwiegend freier Form verabreicht wird. Zusätzlich zu den oben erwähnten, die Arzneimittel-Wirkungen mildernden Merkmale und Langzeitwirkungen, schützen die Liposome das Arzneimittel vor Oxidation und den Atemtrakt vor potentiell reizenden Arzneimitteln, insbesondere solcher, die aufgrund ihrer Löslichkeits-Eigenschaften in kolloidaler Form verabreicht werden müssen.
In einer Applikation zur intrapulmonalen Arzneimittel-Abgabe wird α-1-Protease-Inhibitor in in- Liposomenverkapselter-Form im pulmonalen Zwischenraum freigesetzt, um die Entwicklung eines Lungenemphysems zu stillen. Die Liposome dienen dem Schutz der tertiären Struktur des Protease-Inhibitors vor Oxidation und erleichtern seinen Transport durch die pulmonalen Zellmembranen.
Ein Beispiel für eine spezifische Applikation für die systemische Abgabe eines Arzneimittels ist die Einkapselung und Abgabe von Nitroglyzerin, einem coronaren Gefäßdilatator, der zur Milderung der Symptome bei Angina pectoris verwendet wird. Die Arzneimittel-Formulierung enthält normalerweise ungefähr 30 % bis 40 % freies Arzneimittel, das vom Lungenkreislauf rasch aufgenommen und direkt zum Herzen, seinem primären Wirkort, transportiert wird, um für eine sofortige Erleichterung der mit Angina verbundenen Brustschmerzen zu sorgen. Die verbleibenden 60 % bis 70 % oder mehr des in Liposomen verkapselten Arzneimittels werden langsam freigesetzt, wobei die Geschwindigkeit durch die Liposomen- Zusammensetzung kontrolliert wird, um eine verlängerte Coronar-Gefäß-Dilatation und damit Erleichterung der Brustschmerzen für längere Zeit, zu gewähren.
Oxytocin, ein Peptidhormin, das die Stärke der Uterusmuskel-Kontraktionen während der Wehen induziert und steigert, kann auf ähnliche Weise wie für Nitroglycerin beschrieben, formuliert und freigesetzt werden. Es wird laufend durch intravenöse Infusion freigesetzt, ein Verfahren, das die Platzierung und Aufrechterhaltung einer Venenkanüle erfordert, ein manchmal schwieriges Vorgehen, das die Bewegungsfreiheit und Körperhaltung des Patienten einschränkt. Aerosole der Formulierung Liposom-Oxytocin sorgen für sofortige und dauernde Freisetzung in den Körperkreislauf, ähnlich wie bei der IV-Infusion, ohne den Patienten in seiner Bewegungsfreiheit einzuschränken.
Aus dem Vorhergehenden kann beurteilt werden, wie verschiedene Gegenstände (Ziele) und Merkmale der Erfindung erfüllt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Verabreichung lipid- oder wasserlöslicher Arzneimittel unter Bedingungen, die eine kontrollierte Freisetzung des Arzneimittels am Zielort ermöglichen. Die kontrollierte Freisetzung des Arzneimittels kann dazu dienen, den Zeitintervall zwischen der Verabreichung des Arzneimittels zu verlängern, zyklische Kurzzeit- oder Langzeitschwankungen des Pharmakon-Spiegels entweder am Ablagerungsort oder im systemischen Pharmakon- Spiegel abzumildern und/oder unerwünschte systemische Nebenwirkungen wesentlich zu reduzieren.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren und System verwendeten Liposome können so formuliert werden, daß man eine gewünschte kontrollierte Arzneimittel-Freisetzungsrate erreicht, indem man Liposome formuliert, die eine ausgewählte in vitro Ausströmungsrate des Arzneimittels erzeugt.
Das Inhalations-Verfahren und -System stimmt mit einer Vielzahl verschiedener Aerosolierungs-Verfahren überein, die die Verabreichung von Liposomen unterschiedlich großer Aerosolteilchen und Form durch Inhalation gestatten, die von ziemlich großen wäßrigen Teilchen der relativ kleinen, pulverförmigen Liposom-Zubereitungen reichen.
Zur Stützung der Erfindung durchgeführte Toxizitäts-Untersuchungen zeigten keine nachteiligen Wirkungen der durch Inhalation verabreichten Liposome. Unter den Untersuchungs-Bedingungen (akutes (4-stunden) aussetzen einer einmaligen Dosis vernebelter Liposome) wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede im Körpergewicht, im Gewicht der frisch exzidierten Lunge und dem histopathologischen Befund unter dem Lichtmikroskop zwischen einer Phosphat-gepufferten physiologischen Kochsalzlösung (rein) und zwei Maus- Populationen, die Liposomen ausgesetzt waren, gefunden.
Die folgenden Beispiele sollen verschiedene Merkmale und Anwendungen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Handelsnamen und eingetragene Warenzeichen sind als solche gekennzeichnet.

Beispiel 1

Auswirkung der Linid-Kettenlänge und -Sättigung auf die Ausströmung des Arzneimittels

Metaproterenol-Sulfat (MPS) wurde von Vinchem Inc. (Chatham, NJ) erhalten; α-Tocopherol (α-T) von Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO) und 14-C-Sucrose von Amersham Co. (Arlington Hts, IL). Eier-Phosphatidyl-Cholin (EPC), Sojabohnen-Phosphatidyl-Cholin (SPC), hydriertes Eier-Phosphatidyl-Cholin (HEPC) , hydriertes Sojabohnen-Phosphatidyl- Cholin (HSPC) , Dioleyl-Phosphatidyl-Cholin (DOPC) , Dimyristyl-Phosphatidyl-Cholin (DMPC) , Dipalmityl-Phosphatidyl-Cholin (DPPC) und Distearyl-Phosphatidyl-Cholin (DSPC) wurden von Avanti Polar Lipids (Birmingham, AL) erhalten. Die 8 PC-Lipide weisen die in Tabelle 1 unten angegebenen Übergangstemperaturen (Tc) und Fett-Acylketten-Zusammensetzungen auf, wobei die Lipide mit abnehmender Acylkettenlänge und/oder Sättigungsgrad angeordnet sind. Tabelle 1 Fettacyl-Zusammensetzung
Für jedes der 8 PC-Lipide wurden mehrschichtige Vesikel (MLVs) hergestellt, indem 350 umol des ausgewählten PC-Lipids mit 1 Mol-%, α-T in Chloroform aufgelöst wurde. Das gelöste Lipid wurde im Vakuum in einem Rundkolben unter Bildung eines Lipidfilms auf der Kolbenwand zur Trockene eingedampft. 5 ml einer Lösung aus 20 mg/ml NPS und 1,1x107 cpm C14-Sucrose in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS) , pH 7,2, 290 mOsm, wurden in den Kolben gegeben, um den Film zu umhüllen. Nach einer zweistündigen Hydration wurden die gebildeten Liposome (MLVs) nacheinander zweimal jeweils durch ein 0,4 und 0,2 um (Mikron) Polycarbonat-Filter einer einheitlichen Porengröße (Bio-Rad; Richmond, CA) extrudiert. Nicht eingekapseltes MPS und Sucrose wurden entfernt, indem man die extrudierten MLVs durch eine Sephadex-G-75-Ausschlußgelsäule laufen ließ. Die prozentuale Einkapselung von MPS erstreckt sich über einen - niedrigen Bereich von ungefähr 0 % für DMPC MLVs bis zu einem hohen, von 21 % für DPPC MLVs (Tabelle 2) . Die Einkapselung von C14-Sucrose erstreckt sich über einen niedrigen Bereich von 0,2 % für DMPC MLVs bis zu einem hohen Bereich von 18 % für die DPPC MLVs.
Um das Durchsickern eingekapselter gelöster Stoffe aus den MLV-Zubereitungen zu messen, wurde jede Zubereitung bei 37ºC für eine Dauer von bis zu 42 Stunden inkubiert. Zeitaliquote, die periodisch während der 42stündigen Inkubationsperiode entnommen wurden, wurden durch eine Gel-Ausschlußsäule laufen gelassen und das im Liposomenpeak vorhandene Lipid, MPS und Sucrose wurden mit herkömmlichen Verfahren bestimmt. Der Verlust an Lipid-gebundenem Arzneimittel während des Inkubationsverlaufs wurde benutzt, um für jede Zubereitung die Halbwertszeit (t1/2) der Arzneimittel-Ausströmung, berechnet als die Zeit, die für einen Abfall des Arzneimittel/Lipidverhältnisses benötigt wird, bestimmt. Die berechneten Ausströmungs-Halbwertszeiten, berechnet in Minuten, sind in Tabelle 2 unten aufgeführt. Tabelle 2 Einkapselung
Wie aus den Daten in Tabelle 2 zu ersehen ist, kann die Ausströmungsrate von Arzneimitteln aus den MLVs selektiv von einer Halbwertszeit von etwa 22 Minuten auf eine Halbwertszeit erhöht werden, die über eine 42-Stunden-Periode kein nennenswertes durchsickern zeigt, indem die Länge und der Sättigungsgrad der Acylketten in den Phospholipiden, aus denen die Liposomen gemacht werden, erhöht wird. Ein Vergleich der Halbwertszeiten in Tabelle 2 mit den Übergangstemperaturen in Tabelle 1 zeigt, daß jede der MLV-Zubereitungen mit einer relativ hohen Ausströmungs-Halbwertszeit (größer als 500 Minuten) aus einem PC zusammengesetzt ist, dessen Übergangstemperatur über der Temperatur liegt, bei der die Liposomen inkubiert wurden. Kein nennenswerter Verlust der relativ undurchlässigen C14-Sucrose aus den Liposomen wurde während der 42 Stunden Inkubationszeit festgestellt, was darauf hinweist, daß die beobachtete Arzneimittel-Ausströmung nicht durch einen Zerfall der Liposome verursacht wird.

Beispiel II

Wirkung von geladenen Lipiden auf den Arzneimittelausfluß

Ei-Phosphatidylglycerin (EPG) Dioleylphosphatidylglycerin (DOPC) und Distearinphosphatidylcholin (DSPC) wurden von Avanti Polar Lipids (Birmingham, AL) erhalten.
Liposome (MLVs) , die eine Lipid-Zusammensetzung enthalten, die in der linken Spalte der folgenden Tabelle 3 angegeben ist, wurden im wesentlichen wie in Beispiel I beschrieben hergestellt, ausgehend von Anfangskonzentrationen von 312 umol des ausgewählten PC. 35 umol des ausgewählten PG und 3,5 umol α-T. Für jede Lipid-Zusammensetzung wurde der getrocknete Film in 5 ml der in Beispiel I beschriebenen MPS/Sucrose-Lösung hydratisiert und wie vorher beschrieben, wurden die Liposome mittels Extrudieren durch Polycarbonatfilter und Abtrennen des nicht verkapselten Materials durch Molekularsieb-Chromatographie ihrer Größe nach sortiert. Die Prozentsätze für eingekapseltes MPS sind in der mittleren Spalte in Tabelle 3 aufgeführt. Ein Vergleich der Werte für die Einkapselung von Tabellen 2 und 3 zeigt, daß die Gegenwart von 10 % PG den Wirkungsgrad der Arzneimittel-Einkapselung allgemein erhöht. Dieser Effekt wurde auch für die Einkapselung von C14-Sucrose beobachtet.
Die acht MLV-Fraktionen wurden jeweils 42 Stunden lang bei 37ºC inkubiert und die Halbwertszeiten der Arzneimittel-Ausströmung durch den gemessenen Verlust an Arzneimitteln an verschiedenen Intervallen während der 42stündigen Inkubationsdauer bestimmt. Die berechneten Halbwertszeiten für die Ausströmungsrate sind in der rechten Spalte der Tabelle III aufgeführt. Tabelle 3
Die Zugabe von 10 Mol-% PG zu dem Liposomen/Lipid-Gemisch hatte zwei Wirkungen, wobei eine nur die PCs betraf (Beispiel I) Für die kürzeren, ungesättigteren PC-Acylketten wurde ein Anstieg der Halbwertszeit des Durchsickerns des MPS als ein Ergebnis der negativen Ladung angesehen, die der Doppelschicht durch das PG übertragen wird. Bei den gesättigten, längerkettigen Lipiden scheint der wichtigere Faktor der Nichtsättigungsgrad der Acylkette des zugefügten PG zu sein - z. B. im Falle von EPG herabsetzen der Sättigung der gesamten Membran und auf diese Weise herabsetzen der gemessenen Halbwertszeit für das Durchsickern von MPS. Wurde ein PG-Derivat gleicher Sättigung und Kettenlänge wie PC verwendet (DPPG/DSPG) , ergaben sich ähnliche oder längere Halbwertszeiten als mit PC allein. Wie in Beispiel 1 wurde in keiner der Zubereitungen ein nennenswerter Verlust an C14-Sucrose beobachtet.

Beispiel III Wirkung von Cholesterin auf die Arzneimittel-Ausströmung

Acht MLV-Liposomen-Zubereitungen, die eine der acht in der linken Spalte von Tabelle 4 aufgeführten PCs Cholesterin (CH) und α-T in einem Molverhältnis von 6:4:0,1 und eingekapseltes MPS und C14-Sucrose enthalten, wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Die MLV-Zubereitungen ergaben nach Extrudieren durch 0,4 und 0,2 Polycarbonatmembranen und Behandlung mit Molekularsieb-Chromatographie zum Entfernen nicht eingekapselten Materials die in der mittleren Spalte von Tabelle 4 angegebene Einkapselung von MPS in Prozent.
Die acht MLV-Fraktionen wurden jeweils für eine Dauer von 42 Stunden inkubiert, um die Halbwertszeiten der Arzneimittel-Ausströmung entsprechend den oben beschriebenen Verfahren zu bestimmen. Die berechneten Halbwertszeiten sind in der rechten Spalte von Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4
In Gegenwart von 40 Mol-% Cholesterin waren die Ausströmungs- Halbwertszeiten von Arzneimitteln, die an ungesättigte, kürzerkettige Lipide gebunden waren länger als die, die man für PC allein erhielt. Für gesättigtere, längerkettige Lipide waren die Halbwertszeiten in Gegenwart von 40 Mol-% Cholesterin gegenüber der für PC allein beobachteten, beträchtlich verkürzt.
Die Wirkung von Cholesterin und PG wurde in einer ähnlichen Untersuchung geprüft, wobei MLVs verwendet wurden, die aus 50 Mol-% eines ausgewählten PC, 10 Mol-% eines ausgewählten PG, 40 Mol-% Cholesterin und 0,1 Mol-% α-T zusammengesetzt waren, wie in der linken Spalte von Tabelle 5 angegeben ist. Die Einkapselungswerte für die Arzneimittel für die acht MLV-Zubereitungen und die entsprechenden Halbwertszeiten für die Arzneimittel-Ausströmung sind in der mittleren bzw. rechten Spalte in Tabelle 5 aufgeführt. Wie zu sehen ist, erhöht die Gegenwart von 10 Mol-% PG die Halbwertszeit der Arzneimittel- Ausströmung eines jeden PC-Lipids bezüglich der nur PC und Cholesterin enthaltenden Lipid-Zusammensetzung der Tabelle 4 beträchtlich. Tabelle 5
Schließlich wurden acht Liposomen-Zubereitungen, die eins der in der linken Spalte in Tabelle 6 angegebenen PC-Lipide (60 Mol-%); Cholesterin-Hemisuccinat, ein negativ geladenes Stearin (40 Mol-%) und 0,1 Mol-% α-T enthalten, wie oben beschrieben, hergestellt. CHHS wurde von Sigma Chem Co. (St. Louis, MO) erhalten. Die acht Zubereitungen ergaben die in der mittleren bzw. rechten Spalte in Tabelle 6 unten angegebenen Einkapselungswerte und Arzneimittel-Ausström-Halbwertszeiten. Wie zu sehen ist, ergibt die Gegenwart von 40 Mol-% Cholesterin-Hemisuccinat einheitlich hohe Werte für die Einkapselung. Die Halbwertszeiten sind allgemein etwas länger als jene, die bei den entsprechenden Liposomen-Zubereitungen beobachtet werden, die 40 Mol-% Cholesterin (Tabelle 4 oben) umfassen, aber merklich kürzer als bei den entsprechenden Lipid-Zubereitungen, die 40 Mol-% Cholesterin plus 10 Mol-% PG enthalten. Tabelle 6

Beispiel IV

Vernebeln wäßriger Liposomen-Suspensionen

Dieser Abschnitt untersucht die Wirkung des Vernebelns einer wäßrigen Liposomen-Suspension auf die Liposome als ganzes, und zwar je beurteilt nach Verlust an eingekapseltem Material und Änderung der Liposomengröße.
Vier Liposomen-Zubereitungen wurden geprüft. Zubereitung #1 wies eine Zusammensetzung EPC/CH/α-T in einem Molverhältnis von 6:4:0,1 auf, Zubereitung #2 eine Zusammensetzung von DSPC/CH/α-T in einem Molverhältnis von 6:4:0,1, Zubereitung #3 eine Zusammensetzung von DPPC/DPPG/CH/α-T in einem Molverhältnis von 5:1:4:0,1 und Zubereitung #4 eine Zusammensetzung von DPPC/DPPG/α-T in einem Molverhältnis von 9:1:0,1. Die vier Zubereitungen repräsentieren einen großen Bereich an Arzneimittel-Ausströmungs-Halbwertszeiten, die wie in den vorherigen Beispielen I bis III gemessen wurden, wie in der folgenden Tabelle 7 angegeben ist. Die Liposome wurden im wesentlichen wie in Beispiel I beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, daß die zur Herstellung der Liposome verwendete wäßrige Lösung Carboxy-Fluorescein (139 mol) anstelle von MPS und C14-markierter Sucrose enthielt. Jede der vier Liposomen- Zubereitungen wurde zweimal durch jeweils ein 0,4 und 0,2 um (Mikron) Polycarbonatmembran extrudiert, um im wesentlichen homogene Teilchengrößen in den in den folgenden Tabellen 7 und 8 angegebenen Größenordnungen zu erzeugen, nachdem die Liposomen-Suspensionen durch gründliche Dialyse von nicht eingekapseltem Material abgetrennt wurden. Die Endkonzentration der Liposome in der wäßrigen Suspension betrug 70 uMol Gesamtlipid pro ml PBS.
Für jede Lipidzubereitung wurde die Größenverteilung und prozentuale Einkapselung der Liposome vor dem Vernebeln (B), nach dem Vernebeln (A) und in der Suspension, die im Zerstäuber verblieb (R) gemessen. Die Größe der Liposome in der Suspension wurde mit einem Nicomp Instruments Laser Particle Sizer Model 200 (Hyak-Royco, Menlo Park, CA) bestimmt. Das Gerät wurde regelmäßig mit monodispersen Latexstreifen kalibriert, die vom Hersteller zur Verwendung als externem Standard zur Verfügung gestellt werden.
Der Wert für das eingekapselte Carboxyfluorescein wurde gemäß Standardverfahren bestimmt.
Größe- und Prozentangaben für die Einkapselung für Liposomen-Zubereitungen vor und nach der Vernebelung mit einem Druckluftzerstäuber sind in der nachfolgenden Tabelle 7 aufgeführt. Das verwendete Gerät war ein De Vilbiss Nr. 646 Druckluftzerstäuber (Somerset, PA) , betrieben bei 103 kPa (15 psi). Wie aus den Angaben zu sehen ist, ergab die Vernebelung der Liposome nur einen kleinen Verlust an eingekapseltem Material, der im Bereich von etwa 8 % für die Liposomen-Zubereitung mit der niedrigsten Ausströmungs-Halbwertszeit bis etwa 1 % für das Material mit der höchsten Ausströmungs-Halbwertszeit lag. Für keine der vier Liposomen-Zubereitungen wurde eine signifikante Änderung in der Größenverteilung der Liposome (= Streuung) nach Vernebelung beobachtet. Tabelle 7 Zubereitung % Einkapselung ± St.Abw. (n=3) mittlere (nm) Liposomengröße (nm)
Die Wirkung der Vernebelung mittels eines Ultraschall-Zerstäubers auf die Ganzheit der vier Liposomen-Zubereitungen wurde ebenfalls untersucht. Der verwendete Zerstäuber war ein DeVilbiss Pulmasonic Model 25 Ultrasonic Nebulizer (Somerset, PA), betrieben bei einer Leistung von 3 kHz. Die Prozentangaben für die Einkapselung des Carboxyfluoresceins und die Größenverteilung, gemessen wie vorher angegeben, sind in der folgenden Tabelle 8 für jede der vier Zubereitungen angegeben.
Gemessen vor (B) und nach (A) Vernebelung und für das im Zerstäuber verbleibende Material (R). Die Ergebnisse sind im wesentlichen identisch mit den Ergebnissen, die für die gleichen Zubereitungen beim vernebeln mit einer Druckluft-Vorrichtung erhalten werden. Tabelle 8 Zubereitung (nm) % Einkapselung ± St.Abw. (n=3) mittlere Liposomengroße (nm) B=vorher A=nachher R=Rückstand

Beispiel V

Stabilität der Liposomen in Fluorkohlenstoff-Treibmitteln

Dieser Abschnitt untersucht die Stabilität von drei Liposomen-Zubereitungen in Chlor-Fluor-Kohlenstoff- Treibmittelsolventien. Die erste Liposomen-Zubereitung, Formulierung 1 genannt, enthielt DPPC/DPPG/α-T in einem Molverhältnis von 9:1:0,1; die zweite Zubereitung, Formulierung 2 genannt, enthielt EPC/EPG/α-T in einem Molverhältnis von 9:1:0,1; und die dritte Zubereitung, Formulierung 3 genannt, war aus EPC/EPG/CH/α-T in einem Molverhältnis von 5:1:4:0,1 zusammengesetzt. Die Liposome wurden im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, daß die zur Bildung der MLVs verwendete wäßrige Lösung Rinderserumalbumin (BSA) und 1 uM Carboxyfluorescein (CF) enthielt. Zweimal durch jeweils eine 0,4 und eine 0,2 um (Mikron) Polycarbonatmembran extrudierte MLV-Zubereitungen durch Zentrifugieren pelletisiert, um nicht eingekapseltes Material zu entfernen und in PBS zu einer Lipid- Endkonzentration von etwa 20 umol/ml aufgeschwemmt. Die sechs verwendeten Treibmittelsolvens waren "Freon 11" (CCl&sub3;F) , "Freon 12" (CCl&sub2;F&sub2; ) , "Freon 22" (CHClF&sub2; ) , "Freon 113" (CCl&sub2;FCClF&sub2;) , "Freon 114" (CClF&sub2;CClF&sub2;) und "Freon 115" (CClF&sub2;CF&sub3;).
Eine wäßrige Suspension jeder Zubereitung in PBS (3 ml) wurde zu jeder der sechs Fluorkohlenstoff-Lösungsmittel (10 ml) in einem Druckfläschchen gegeben und die Fläschchen wurden auf einem mechanischen Schüttler 24 Stunden lang geschüttelt, um eine Wasser-und-Öl-Emulsion aufrechtzuerhalten. Nach der Schüttelphase ließ man in jedem Fläschchen sich die flüssigen Trägerphasen durch Absetzen zurückbilden (entmischen) und die obere wäßrige Phase wurde durch Ansaugen entfernt. Die Liposome in der wäßrigen Phase wurden durch Zentrifugieren pelletiert und in PBS zu der ursprünglichen Lipid-Konzentration wieder aufgeschlämmt. Ein Teil der wieder aufgeschlämmten Liposome wurde im wesentlichen wie in Beispiel 4 beschrieben auf seine Verteilung der Teilchengrößen hin untersucht. Ein Kontrollbeispiel, das keinem Fluorkohlenstoff ausgesetzt war, aber ansonsten genauso wie die anderen Proben behandelt wurde, wies eine Größenverteilung zwischen etwa 180 und 250 nm auf. Die verschiedenen Proben, die den sechs Treibmittelsolventien ausgesetzt waren, fielen allgemein in zwei Größenbereiche: in solche, deren Größen im wesentlichen identisch mit den Größen der Kontroll-Liposome waren, d. h. zwischen etwa 150 und 300 nm; und solche, die vorwiegend größer waren (400 bis 500 nm oder größer). Die in der folgenden Tabelle 9 angeführten Ergebnisse zeigen, daß zwei von drei Zubereitungen in "Freon 12" stabil waren und daß alle drei in "Freon 114" und "Freon 115" stabil waren und daß MLVs, die weitgehend gesättigte Lipide (Formulierung 1) enthalten, allgemein in Fluor-Chlor- Kohlenstoff-Treibmitteln stabiler sind als jene, die vorwiegend ungesättigte und/oder kürzerkettige Phospholipide (Formulierungen 2 und 3) aufweisen.
Die pelletierten und wieder aufgeschlämmten Liposome wurden auch auf die Freisetzung von BSA, einem Vertreter eines Markers mit relativ hohem Molekulargewicht und Carboxyfluorescein, einem Vertreter für einen relativ kleinen, eingekapselten Marker, geprüft. Für jeden Test wurde ein Aliquot der wieder aufgeschlämmten Liposome auf herkömmliche Weise für den passenden Marker untersucht. Die Marker- Konzentrationen sind in Tabelle 9 angegeben als Menge Marker pro umol Gesamtlipid in der untersuchten Probe (ug BSA, umol CF). "ND" in der Tabelle steht für "nicht meßbar". Tabelle 9 Freon Treibmittel Formulierung 1 Große Kontrolle ND = nicht bestimmbar
Wie aus den Daten in der Tabelle zu sehen ist, korreliert der Verlust an eingekapseltem Material allgemein mit steigender Liposomengröße, die beide die Instabilität der Liposome im einzelnen Fluor-Chlor-Kohlenstoff-Lösungsmittel wiederspiegeln. Sowohl Zubereitung 2 als auch 3 wiesen jedoch einen beträchtlichen Verlust an eingekapseltem Material ohne signifikante Größenänderung auf, wenn sie "Freon 113" ausgesetzt waren.

Beispiel VI

Behandlung der Bronchialverengerung

Dieses Beispiel untersucht den therapeutischen Effekt von freiem und in Liposomen verkapseltem Metaproterenolsulfat auf die von Acetylcholin-Aerosolen induzierte Bronchialverengerung (ACH).
Zwei Mischlingshunde, ein 20 kg Männchen und ein 30 kg Weibchen, wurden mit einer i.v. Anfangsbolus-Injektion von Natriumthiopental (10 mg/kg Körpergewicht) und Natriumpentabarbital (20 mg/kg Körpergewicht) anästhesiert und weitere Bolusinjektionen von Natriumthiopental alle 30 Minuten gegeben oder je nach Bedarf, um den Hund für die Dauer von 4 Stunden in einem narkotisierten Stadium zu halten. Die Tiere wurden mit einem mit einer aufblasbaren Manschette versehenen Endotrachealtubus intubiert, auf ein Wärmeaustauschkissen gesetzt und mit einem Konstantvolumen-Beatmungsgerät mit Raumluft bei einer Frequenz von 30 Schlägen pro Minute künstlich beatmet. Ein Speiseröhren-Ballonkatheter wurde in die Speiseröhre eingeführt mit einer Öffnung eines Differentialdruck-Meßwandlers verbunden und in eine Lage in der Brustmitte gebracht, um beim Einatmen eine maximale negative Druckinflektion zu erzeugen. Der Luftfluß wurde mit einem mit dem Endotrachealtubus und dem Beatmungsgerät verbundenen Pneumotachographen überwacht und mit einem Differentialdruck- Meßwandler verbunden. Der transpulmonale Druck wurde mit einem Differentialdruck-Meßwandler gemessen, wobei eine Öffnung mit einem Seitenarm des Trachealtubus und das andere Ende mit dem Speiseröhren-Ballonkatheter verbunden waren. Die Fluß- und Drucksignale wurden laufend auf einem Oszilloskop angezeigt.
Liposomen-Zubereitungen mit einer Lipid-Zusammensetzung aus DSPC/DSPG/CH/α-T mit einem Molverhältnis von 5:1:4:0,1 (Zubereitung 1) und EPC/EPG/CH/α-T mit dem gleichen Molverhältnis (Zubereitung 2) , in denen jeweils Metaproteranolsulfat mit einer Arzneimittel-Endkonzentration von 2 % eingekapselt ist, wurden wie in Beispiel III hergestellt. Wie aus der vorhergehenden Tabelle 5 zu sehen ist, hat die Zubereitung 1 eine Halbwertszeit der Arzneimittel-Ausströmung von etwa 1150 Minuten und die Zubereitung 2 von etwa 250 Minuten. Freies MPS wurde als 2%ige Lösung in PBS verabreicht. Flüssige Aerosole von Acetylcholin-Lösungen, die zum erzeugen einer vorübergehenden Bronchialverengerung ausreichen, wie ein 2- bis 10facher Anstieg des Gesamtlungen-Widerstands zeigt, wurden vorher über den Endotrachialtubus verabreicht und darauf in Abständen von ca. 15 Minuten Aerosolgaben von entweder freiem oder in Liposomen verkapseltem Metaputeranol jeweils in Dosen, die einer Gesamtmenge von etwa 2,4 mgs MPS entsprechen, verabreicht. Alle Aerosole, einschließlich des Acetylcholinaerosols, des arzneimittelfreien Aerosols und des Liposom-Aerosols wurden mit einem Druckluftzerstäuber (Bird #158, Somerset, PA) entsprechend den Angaben des Herstellers bei 103 kPa (15 psi) erzeugt. Die mit einem Mercer Cascade Impactor (InTox Products, NM) ausgeführte Größensortierung der Aerosolteilchen ergibt Massen aerodynamisch gemessene Durchmesser der Aerosolteilchen zwischen 2 bis 6 um (Mikron)
Die Wirkung des Aerosols mit dem freien Arzneimittel und des Liposom-Aerosols auf die Bronchialverengung wurde nach der erstmaligen Arzneimittel-Verabreichung ungefähr alle 15 Minuten 4 Stunden lang gemessen. Der Versuch wurde pro Tier für jede freie und Liposomen-verkapselte Arzneimittel-Formulierung dreimal wiederholt und die Werte gemittelt. Die für den Hund #1 erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 1 aufgeführt und in Prozent Schutz vor ACH-induzierter Bronchialverengung ausgedrückt. Jeder Punkt auf der Kurve steht für das Mittel ± Standardabweichung des Mittels aus den in drei Versuchen erhaltenen Ergebnissen. Wie aus der Figur zu sehen ist, zeigten das freie Arzneimittel (offene Kästchen), Zubereitung 1 (geschlossene Kreise) und Zubereitung 2 (offene Kreise) alle im wesentlichen den gleichen Grad an Schutz gegen ACH-induzierte Bronchialverengerung. Wenn irgendein Trend aus den Daten erkennbar ist, dann ist es, daß das in das Liposom eingeschlossene Arzneimittel in der Zeitspanne zwischen 2 bis 4 Stunden nach Verabreichung des Arzneimittels größere Wirkung zeigt. Ähnliche Ergebnisse wurden für den anderen behandelten Hund erhalten.

Beispiel VII

Systemische Arzneimittelabgabe durch Inhalation

Der systemische Arzneimittelspiegel von MPS, wenn es durch Inhalation in entweder freier oder in Liposomen verkapselter Form verabreicht wird, wurde durch Aufzeichnung der Änderung der Pulszahl untersucht, die durch Verabreichung des Arzneimittels gemäß dem im vorhergehenden Beispiel 6 beschriebenen Versuchsprotokoll erzeugt wurde. Für jeden in Beispiel 6 durchgeführten Tierversuch wurden ungefähr alle 15 Minuten in der auf die Arzneimittel-Verabreichung folgenden 4-Stunden-Periode Pulszahlmessungen vorgenommen. Die Pulszahl wurde laufend über Hautnadel-Ableitungen an einem Oszilloskop gemessen und periodisch auf einem Polygraphen aufgezeichnet. Die Daten, die für jede der drei Versuchsreihen über jede der drei Arzneimittel-Zubereitungen (freies Arzneimittel und Arzneimittel, eingekapselt in Liposome mit einer langen Halbwertszeit und einer kurzen Halbwertszeit) erhalten wurden, wurden gemittelt und als prozentualer Anstieg über die normale Ruhepulszahl aufgezeichnet. Die Ergebnisse für eines der behandelten Tiere sind in Figur 2 aufgeführt. Wie in Figur 1 stellt jeder Punkt das Mittel ± Standard-Abweichung des Mittels aus den in drei Versuchen erhaltenen Werten dar. Wie in der Figur zu sehen, erzeugt das freie Arzneimittel einen mehr als 90%igen Anstieg der Pulszahl innerhalb der ersten 5 Minuten der Arzneimittel- Verabreichung und die gemessene Pulszahl sank allmählich während des vierstündigen Verlaufs der Meßzeit auf ein Niveau von etwa 50 % des Anstiegs der Pulszahl. Zubereitung 1 (die Liposome mit langer Halbwertszeit) zeigten einen anfänglichen Anstieg der Pulszahl von zwischen etwa 20 bis 30 % und blieben im wesentlichen über die ganze Aufzeichnungsdauer hinweg in diesem Bereich. Zubereitung 2 (die Liposomen mit der kurzen Halbwertszeit) ergaben einen anfänglichen Anstieg der Pulszahl von etwa 40 % und auch dieses Niveau blieb über die 4-Stunden-Aufzeichnungsperiode hinweg im wesentlichen konstant.

Claims

1. System zur Verabreichung eines wasserlöslichen Bronchien erweiternden Arzneimittels im Atemtrakt, umfassend Liposome, die mehr als 50 % des Arzneimittels in Liposom-verkapselter Form für eine ausgewählte Arzneimittel-Freisetzungsrate enthalten und eine Vorrichtung zum Vernebeln einer dosierten Menge der Liposome in einer zur Inhalation geeigneten Form.

2. System nach Anspruch 1, worin die Liposomen in einem wäßrigen Medium suspendiert sind und die Vorrichtung ein Druckzerstäuber ist.

3. System nach Anspruch 1, worin die Liposomen in einem Chlor-Fluor-Kohlen(Wasser)stoff-Treibmittel suspendiert sind und die Vorrichtung eine Ventilanordnung zum Freisetzen der Suspension unter von Treibmittel erzeugtem Druck umfaßt.

4. System nach Anspruch 3, worin das Treibmittel ausgewählt ist aus CCl&sub2;F&sub2;, CClF&sub2;CClF&sub2; und CClF&sub2;CF&sub3;

5. System nach Anspruch 4, worin die Liposomen in dehydratisierter, körniger Form im Treibmittel suspendiert sind.

6. System nach Anspruch 1, worin die Liposomen in dehydratisierter, körniger Form vorliegen.

7. System nach Anspruch 1, worin die Liposomen in einem wäßrigen Medium suspendiert sind und mehr als 70 % des Arzneimittels in Liposom-verkapselter Form vorliegt.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Arzneimittel Metaproterenol oder eines seiner pharmazeutisch unbedenklichen Salze ist.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Rate der Arzneimittel-Freisetzung aus den Liposomen nach Verabreichung an den Atemtrakt proportional zur Arzneimittel- Freisetzungsrate in vitro ist und die Phospholipid- Zusammensetzung der Liposomen so formuliert ist, daß eine ausgewählte in vitro Halbwertszeit der Arzneimittel-Ausströmung zwischen 250 und 1200 Minuten erzeugt wird.