DE69938452T2

DE69938452T2 - Sprüh-getrocknete Insulin-Mikropartikel zur Inhalation

Info

Publication number: DE69938452T2
Application number: DE69938452T
Authority: DE
Inventors: Stuart Robinson; Susan Stewart Smith
Original assignee: Quadrant Drug Delivery Ltd
Current assignee: Quadrant Drug Delivery Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: EP1091729A1; CN1317958A; JP2002519315A; BR9911697A; WO2000000176A1; DE69938452D1; EA200100088A1; AU752563B2; CA2336376C; EP1091729B1; DK1091729T3; CN1198582C; IL140306A0; ES2303378T3; ATE390915T1; CA2336376A1; GB9814172D0; AU4523399A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Formulierung eines therapeutischen Mittels, wie Insulin, die zur Verabreichung in die Lunge geeignet ist und eine gute Stabilität aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Es besteht heute ein verbreitetes Interesse an der Formulierung therapeutischer Mittel zur Inhalation. Insbesondere wurden viele Anstrengungen unternommen, geeignete therapeutische Mittel als trockene Pulver zur Abgabe durch Inhalatoren zu formulieren.
Typischerweise werden die Formulierungen durch Trocknen des Wirkstoffs in der Gegenwart bestimmter Exzipienten, wie Polysaccharide oder Citrate, hergestellt zur Verbesserung der Stabilität während des Trocknungsprozesses oder der Lagerung.
Insulin ist ein typisches Beispiel für ein therapeutisches Mittel, das durch Inhalation in die Lunge verabreicht werden kann. Als kommerzielles Produkt wird Insulin im Allgemeinen in Suspension oder als eine gering konzentrierte Lösung bereitgestellt, als ein Hexamer im Komplex mit Zink. Kühlung ist notwendig, um die Stabilität einer solchen Formulierung zu erhalten. Kristallines Zn-Insulin ist bei neutralem pH-Wert stabil. Das trockene Pulver erfordert ebenfalls Kühlung.
Die CA-A-2136704 offenbart ein Produkt, das durch Sprühtrocknung einer medizinischen Substanz wie Insulin (unter vielen anderen) und eines Trägers gewonnenen wird. Beispiel 4 offenbart die Sprühtrocknung einer klaren Lösung von Humaninsulin, Sojabohnenlecithin und Lactose.
Die WO-A-9735562 offenbart wiederum das Sprühtrocknen einer Lösung von Insulin und einem Polysaccharid. Das Ziel dieser Kombination ist es, den zu einer guten Ablagerung in der Lunge bevorzugten Größenbereich von sprühgetrockneten Mikropartikeln zu erreichen. In den Beispielen 1 und 3 wird die Insulinlösung zur Sprühtrocknung vor der Vereinigung mit dem Polysaccharid durch Auflösen von Zink-Insulin in HCl und anschließende Zugabe von NaOH bis auf pH 7,2 hergestellt. Die Lösungen zur Sprühtrocknung enthalten jeweils 25 bzw. 6 mg Insulin und mindestens 5,5/7,2% NaCl, basierend auf dem kombinierten Gewicht von Insulin und Salz.
Die WO-A-9524183 bezieht sich hauptsächlich auf ein trockenes Pulver, das Insulin und ein Trägermaterial, typischerweise ein Saccharid, umfasst, in der Form eines amorphen Pulvers von Mikropartikeln, die durch Sprühtrocknung gewonnen wurden. Zusätzlich vergleicht der experimentelle Teil die Eigenschaften solcher Mikropartikel mit und ohne Saccharidexzipient. Die Insulinlösung zur Sprühtrocknung wird hergestellt durch Auflösen von Zn-Insulin in Citratpuffer, mit pH 6,7 ± 0,3, mit einem Feststoffgehalt von 7,5 mg/ml. Das Pulver wird in einem Behälter bei 10% relativer Feuchte (RF) aufbewahrt. Die Formulierung ohne Saccharid weist eine erheblich geringere Bioverfügbarkeit auf als jene mit Saccharid. Aus verschiedenen Gründen kann dieses Experiment nicht reproduziert werden: Citrat puffert im Bereich von pH 3,0–6,2 und nicht bei pH 6,7; kristallines Insulin löst sich nicht in Citratpuffer, pH 6,2, weder vor noch nach Einstellung auf pH 7,4 mit NaOH, und ohnehin wird kein Zusatz von Alkali angegeben.
Es wurde angenommen, dass die Gegenwart von Citrat in trockenen Pulverformulierungen notwendig ist zur Verbesserung der Stabilität des Endprodukts (Drug Development and Industrial Pharmacy 1984; 10 (3): 425–451). In vielen Fällen verdünnt jedoch die hohe Citratkonzentration die Menge an Wirkstoff in dem Ausgangsrohstoff, was zu niedrigen Wirkstoffmengen für die Trocknung führt.
Pikal und Rigsbee, Pharm. Rev. 14 (10): 1379–87 (1997), berichten, dass gefriergetrocknetes amorphes Insulin bei übereinstimmendem Wassergehalt von 0–15% Gew./Gew signifikant stabiler war als kristallines Insulin. Der Mechanismus war unklar, aber der Grund könnten Konfigurationsunterschiede zwischen dem amorphen und dem kristallinen Zustand gewesen sein, wobei die reaktiven Anteile des Proteins im letzteren sich in engerer Nachbarschaft befinden. Die von Pikal und Rigsbee beschriebene Formulierung enthält kein Salz, weil solch niedrige Konzentrationen von Insulin (ca. 0,5% Gew./Vol.) verwendet werden, dass eine Beeinflussung des pH-Werts nicht notwendig ist.
Die WO 95/23613 offenbart eine sprühgetrocknete DNase-Formulierung. Das sprühgetrocknete Produkt liegt in einer kristallinen Form vor, hauptsächlich aufgrund einer hohen Salzkonzentration. Es wird angegeben, dass hohe Salzkonzentrationen die Dispergierbarkeitseigenschaften erhöhen.
Zusammenfassend offenbart der Stand der Technik verschiedene interessante Ergebnisse, deren kommerzielle Bedeutung aber unsicher ist. Keines der vorstehend beschriebenen Produkte liefert ein reines Insulinprodukt, das stabil ist, oder verwendet eine für eine Eignung als ein gewerbsmäßiges Verfahren ausreichend konzentrierte Lösung zur Sprühtrocknung. Die wirksamsten Verfahren deuten ausnahmslos an, dass eine gemeinsame Sprühtrocknung von Insulin und beispielsweise einem Saccharid, für ein optimales Ergebnis notwendig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass die Sprühtrocknung von Insulin in höheren (und damit kommerziell geeigneten) Konzentrationen als zuvor verwendet wurden möglich ist, ohne die gleichzeitige Herstellung einer nicht wünschenswert hohen Konzentration an Salz oder anderen Exzipienten. Solche Formulierungen zeigen nach dem Trocknungsprozess keinen wesentlichen Aktivitätsverlust und besitzen im Vergleich mit Zubereitungen vor dem Sprühtrocknen eine verlängerte Stabilität.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen Mikropartikel, zu gewinnen durch Sprühtrocknung einer im Wesentlichen reinen Lösung von Insulin, aus Insulin. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel nur aus Insulin und NaCl-Salz. Solche Mikropartikel können in einem Behälter bei mehr als 10% relativer Feuchte (RF) und somit im Wesentlichen bei Umgebungsfeuchte aufbewahrt werden. Die Insulin-Mikropartikel können gewonnen werden durch Auflösen von Zn-Insulin in Säure, der Zugabe von Alkali zum Erhalt einer Insulinlösung, z. B. mit einem pH oberhalb von 7, und Sprühtrocknen der Insulinlösung (die auch ein Salz, das sich infolge des Auflösungsprozesses gebildet hat, oder einen Puffer enthält).
Bevorzugt sind die Mikroartikel nicht-kristallin/amorph.
Beschreibung der Erfindung
Wie vorstehend angegeben "bestehen" Mikropartikel der Erfindung aus Insulin. Dieser Begriff wird hier verwendet, um darauf hinzuweisen, dass sie im Wesentlichen frei von Polysaccharid oder Puffer oder Salz, z. B. Citrat, sind, da keines/r notwendig ist. Die Abwesenheit von Polysaccharid hat den Vorteil, dass eine gegebene Dosierungseinheit, z. B. ein Partikel, im Wesentlichen nur den vorgesehenen Wirkstoff enthält. Das ist eine wichtige Erwägung bei einem Arzneimittel, das in großen Mengen erforderlich sein kann. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung der Abgabe von unnötigem Material an ein Individuum. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine gleichbleibende Dosierung des therapeutischen Mittels erleichtert wird; das ist besonders wichtig, wenn eine geringe therapeutische Breite besteht.
Die Abwesenheit von Puffersalz ist wünschenswert, da dies erlaubt, dass eine konzentriertere Rohstofflösung des Insulins sprühgetrocknet wird, was zu einer erheblichen Kostenersparnis führt und den Einsatz eines eher gewerbsmäßigen Verfahrens ermöglicht.
Der Begriff "im Wesentlichen rein" wird hier verwendet, um anzugeben, dass die Rohstofflösung zur Sprühtrocknung hauptsächlich nur Insulin und Lösungsmittel umfasst. Es kann eine geringe Menge an Feststoffen außer Insulin vorliegen, aber das hat keine signifikante Wirkung auf die letztendliche Stabilität des Produkts.
Insulin-Mikropartikel der Erfindung können Bestandteile umfassen, die während der schrittweisen Zugabe von Säure und Alkali entstehen, bei der Herstellung des Rohmaterials, z. B. ein Salz. Beispielsweise bildet sich NaCl, wenn die Säure und das Alkali HCl bzw. NaOH sind. Man fand heraus, dass die Gegenwart von NaCl offensichtlich keine stabilisierende Wirkung hat. Tatsächlich kann die Stabilität mit verminderter Salzmenge größer sein, was wiederum die Verwendung eines konzentrierteren Rohstoffs erlaubt.
Typischerweise kann die Lösung zur Sprühtrocknung weniger als 4 Gewichtsprozent Salz bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe enthalten. Der Salzgehalt basiert auf theoretischen Betrachtungen, durch Titration auf pH 7. Genauer gesagt ist dieser Wert durch Betrachtung der molaren Mengen der Ionen errechnet, die während der Auflösung zugefügt werden. Die Lösung kann jede beliebige Menge des therapeutischen Mittels enthalten, z. B. mehr als 20, 30 oder 50 mg/ml, oftmals bis zu 100 oder 200 mg/ml.
Wie vorstehend angegeben, zerstört die schrittweise Zugabe von Säure und Alkali offensichtlich die kristalline Form von Zn-Insulin. Zn kann von dem hexameren Komplex dissoziieren, muss aber nicht entfernt werden. Folglich kann Zn in den Mikropartikeln vorhanden sein. Wenn gewünscht, kann diese oder jeder andere Bestandteil, außer dem therapeutischen Mittel, entfernt werden, unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik, die Fachleuten bekannt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform für Insulin, wird das Zn aus der Lösung entfernt vor der Sprühtrocknung. Das kann erreicht werden durch Diafiltration der Lösung gemäß im Fachgebiet bekannten Verfahren. Das Zn-freie Insulin kann eine größere Stabilität aufweisen, als das Zn-haltige Produkt. Feuchtigkeit kann ebenfalls vorhanden sein.
Wie ausführlicher in WO-A-9218164 , WO-A-9408627 und anderen Veröffentlichungen von Andaris offenbart ist, können die Bedingungen der Sprühtrocknung kontrolliert werden, sodass Mikropartikel gewonnen werden können, die eine bestimmte Größenbereich haben, z. B. 0,1 bis 50 μm. Die mittlere Partikelgröße liegt bevorzugt zwischen 1 und 10 μm, wenn das Produkt zur Verabreichung durch Inhalation vorgesehen ist.
Die durch Sprühtrocknung gewonnenen Mikropartikel (Mikrokapseln) können massiv oder hohl sein. Weiterhin kann die Oberfläche glatt oder „gewarzt" sein, eine gewarzte Oberfläche kann zur Inhalation vorteilhaft sein.
Die Mikropartikel weisen eine gute Stabilität auf und können als solche, d. h. als ein trockenes Pulver, in einem Behälter aufbewahrt werden. Während der Lagerung oder der Formulierung können sie mit beliebigen geeigneten pharmazeutischen Mitteln, Trägern, Füllstoffen, usw. gemischt werden, und sie können durch jede gewünschte Technik verarbeitet werden, um ein Produkt zu liefern, das die vorgesehenen Eigenschaften für die endgültige therapeutische Verwendung aufweist. Insbesondere die Formulierung von Partikeln für Formulierungen, die in die Lunge abgegeben werden können, z. B. unter Verwendung eines Dosier- oder Pulverinhalators, ist den Fachleuten bekannt.
Die Art des Behälters ist nicht entscheidend. Beispielsweise kann er ein Glasgefäß oder eine Plastikbox sein. Er begrenzt lediglich eine Aufbewahrungsumgebung, innerhalb derer, anders als im Stand der Technik und wie unten belegt, keine Notwendigkeit besteht, Feuchtigkeit zu entfemen oder die Bedingungen anderweitig zu kontrollieren.
Das in der Erfindung verwendete Insulin kann jede geeignete Form aufweisen. Es kann beispielsweise Rinder- oder Humaninsulin sein. Ergebnisse, die bezüglich der Stabilität von Rinderinsulin erhalten wurden, gelten offensichtlich ebenfalls für Humaninsulin.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Eine Lösung von Rinder- oder Humaninsulin zur Sprühtrocknung wird typischerweise auf folgende Weise hergestellt: 5 g Insulin wird in 70 ml 0,05 M HCl gelöst, woraufhin die Lösung mit ausreichend 1 M NaOH rücktitriert wird, um aus dem Präzipitat am isoelektrischen Punkt erneut eine Lösung zu bilden. Gemäß der benötigten Endkonzentration wird Wasser dazugegeben, um das Volumen aufzufüllen. In diesem Beispiel werden ca. 4,8 ml 1 M NaOH benötigt. Die Lösung wird anschließend unter Verwendung eines Mini-Sprühtrockners mit einer Auslasstemperatur von ca. 87°C und einem Lösungsdurchsatz von ca. 0,75 g/min sprühgetrocknet.

Zur Bewertung der Stabilität von Insulin wurde Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RP-HPLC) angewandt, unter den folgenden Bedingungen:

Säule:	Vydac C-18, 5 μm, 30 nm
Mobile Phase:	A – 0,1% TFA in Wasser B – 0,1% TFA in Acetonitril (95%) und Wasser (5%) Gradientenelution
Flussgeschwindigkeit:	1,5 ml/min
Detektion:	UV bei 220 nm
Injektionsvolumen:	100 μl

Unter diesen Bedingungen hat Rinderinsulin eine Retentionszeit von ca. 7,4 Minuten.
Ein Peak, der desamidiertem Insulin zugeordnet werden kann, befindet sich am Rand des abklingenden Haupt-Peaks. Das Ausmaß der Desamidierung wird als Indikator für Stabilität verwendet und wird errechnet durch den Ausdruck der Fläche des Desamidierungs-Peaks als ein Prozentsatz der gesamten Peak-Fläche.

Vollständiger Abbau wird ausgedrückt als die Fläche sämtlicher Abbau-Peaks als ein Prozentsatz der gesamten Peak-Fläche. Tabelle 1

Gesamtabbau und Desamidierung von nichtsprühgetrocknetem, kristallinem Rinderinsulin in Prozent
Zeit	2°C/ Umgebungsfeuchte		30°C/60% relative Feuchte
Zeit	% Desamidierung	% Abbau	% Desamidierung	% Abbau
Zu Beginn	3.2	3.6	3.2	3.6
1 Monat	3.5	3.9	4.2	5.3
3 Monate	4.4	5.6	5.8	11.0
6 Monate	3.4	4.5	6.7	13.7

Tabelle 2

Gesamtabbau und Desamidierung von Insulin-Mikropartikeln
Zeit	2°C/ Umgebungsfeuchte		30°C/60% relative Feuchte
Zeit	% Desamidierung	% Abbau	% Desamidierung	% Abbau
Zu Beginn	2.4	3.1	2.4	3.1
1 Monat	2.8	3.9	3.1	4.6
3 Monate	2.0	2.7	2.6	4.1
6 Monate	1.9	3.0	2.8	5.0

Die Ergebnisse zeigen, dass das Ausmaß von sowohl Desamidierung als auch Gesamtabbau bei allen bewerteten Chargen mit der Zeit zunimmt. Zusätzlich weisen die Daten darauf hin, dass Sprühtrocknung dem Protein anscheinend zusätzliche Stabilität verleiht, da die Kontrolle kristallines Rinderinsulin zu vergleichbaren Zeitpunkten nach Lagerung bei 30°C/60% RF im Vergleich zu den Mikropartikel-Formulierungen vermehrten Abbau erleidet.

Um zu untersuchen, ob dies auch bei Humaninsulin beobachtet wird, wurden Humaninsulin-Mikropartikel hergestellt (durch dasselbe, wie vorstehend beschriebene, allgemeine Verfahren) und zum beschleunigten Abbau bei 40°C/75% RF gelagert. Alle Proben wurden zum Zeitpunkt des Beginns und ebenfalls nach 1 Woche, 2 Wochen und 5 Wochen durch RP-HPLC analysiert. Tabelle 3

Wirkung der Lagerung bei 40°C/75% RF auf das Ausmaß von Desamidierung und Gesamtabbau von rekombinantem Humaninsulin aus E. coli
Lagerungszeit bei 40°C/75% RF	% Desamidierung	% Gesamtabbau
0	0.59	0.75
1	1.57	4.27

2	1.62	5.15
5	2.37	8.40

Tabelle 4

Wirkung der Lagerung bei 40°C/75% RF auf das Ausmaß von Desamidierung und Gesamtabbau von Humaninsulin-Mikropartikeln
Lagerungszeit bei 40°C/75% RF	% Desamidierung	% Gesamtabbau
0	0.95	1.65
1	1.08	2.20
2	1.03	3.10
5	1.21	3.32

Beim Vergleich von Tabelle 3 und 4 ist die Mikropartikel-Formulierung von Humaninsulin weniger anfällig für den Abbau und zeigt nach 5 Wochen bei 40°C/75% RF nur 3,32% Gesamtabbau, verglichen mit 8,4% Gesamtabbau bei dem Material, das so, wie es gewonnen wurde, unter denselben Bedingungen gelagert wurde.

Claims

Sprühgetrocknete Mikropartikel, bestehend aus insulin und gegebenenfalls einem Salz, vorliegend weniger als 4 Gew.-% des Gesamtfeststoffs.
Mikropartikel nach Anspruch 1, wobei das insulin nicht-kristallin/amorph ist.
Geschlossener Behälter, der bei Umgebungsfeuchte Mikropartikel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 enthält.
Inhalatorvorrichtung, die Mikropartikel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, welches das Sprühtrocknen einer im Wesentlichen reinen Lösung von insulin umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Lösung mehr als 10 mg/ml insulin enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Lösung 20 bis 200 mg/ml insulin enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Lösung 50 bis 100 mg/ml insulin enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Lösung frei von Puffersalz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Lösung durch Lösen von Insulin in Säure und dann Zugabe von Alkali erhältlich ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Insulin Zn-Insulin ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Zn vor der Sprühtrocknung aus der Lösung entfernt wird.