SE517610C2 - New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drug - Google Patents
New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drugInfo
- Publication number
- SE517610C2 SE517610C2 SE0003614A SE0003614A SE517610C2 SE 517610 C2 SE517610 C2 SE 517610C2 SE 0003614 A SE0003614 A SE 0003614A SE 0003614 A SE0003614 A SE 0003614A SE 517610 C2 SE517610 C2 SE 517610C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- starch
- active substance
- release
- biologically active
- microspheres
- Prior art date
Links
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 239000013543 active substance Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229940079593 drug Drugs 0.000 title description 16
- 239000003814 drug Substances 0.000 title description 16
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 title description 4
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 claims abstract description 66
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 281
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 281
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 281
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 100
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 100
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 42
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 42
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims description 29
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 27
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 21
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 claims description 20
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 claims description 20
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 9
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 7
- 102000002265 Human Growth Hormone Human genes 0.000 claims description 6
- 108010000521 Human Growth Hormone Proteins 0.000 claims description 6
- 239000000854 Human Growth Hormone Substances 0.000 claims description 6
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001280 alpha hydroxy acids Chemical group 0.000 claims description 5
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940061720 alpha hydroxy acid Drugs 0.000 claims description 4
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 claims description 4
- 238000007918 intramuscular administration Methods 0.000 claims description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 4
- 102000003951 Erythropoietin Human genes 0.000 claims description 3
- 108090000394 Erythropoietin Proteins 0.000 claims description 3
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 claims description 3
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 claims description 3
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 claims description 3
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 claims description 3
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229940105423 erythropoietin Drugs 0.000 claims description 3
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 claims description 3
- 229940079322 interferon Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 claims description 3
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 claims description 3
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 claims description 3
- OXCMYAYHXIHQOA-UHFFFAOYSA-N potassium;[2-butyl-5-chloro-3-[[4-[2-(1,2,4-triaza-3-azanidacyclopenta-1,4-dien-5-yl)phenyl]phenyl]methyl]imidazol-4-yl]methanol Chemical compound [K+].CCCCC1=NC(Cl)=C(CO)N1CC1=CC=C(C=2C(=CC=CC=2)C2=N[N-]N=N2)C=C1 OXCMYAYHXIHQOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 claims description 3
- VOUAQYXWVJDEQY-QENPJCQMSA-N 33017-11-7 Chemical compound OC(=O)CC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)NCC(=O)NCC(=O)NCC(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N1[C@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(O)=O)CCC1 VOUAQYXWVJDEQY-QENPJCQMSA-N 0.000 claims description 2
- 108010075254 C-Peptide Proteins 0.000 claims description 2
- 102100023804 Coagulation factor VII Human genes 0.000 claims description 2
- 108010023321 Factor VII Proteins 0.000 claims description 2
- 102000001690 Factor VIII Human genes 0.000 claims description 2
- 108010054218 Factor VIII Proteins 0.000 claims description 2
- 101800000224 Glucagon-like peptide 1 Proteins 0.000 claims description 2
- DTHNMHAUYICORS-KTKZVXAJSA-N Glucagon-like peptide 1 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(N)=O)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC=1N=CNC=1)[C@@H](C)O)[C@@H](C)O)C(C)C)C1=CC=CC=C1 DTHNMHAUYICORS-KTKZVXAJSA-N 0.000 claims description 2
- 101800000221 Glucagon-like peptide 2 Proteins 0.000 claims description 2
- 102000003996 Interferon-beta Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000467 Interferon-beta Proteins 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229940012413 factor vii Drugs 0.000 claims description 2
- 229960000301 factor viii Drugs 0.000 claims description 2
- TWSALRJGPBVBQU-PKQQPRCHSA-N glucagon-like peptide 2 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(O)=O)[C@@H](C)CC)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC=1NC=NC=1)[C@@H](C)O)[C@@H](C)CC)C1=CC=CC=C1 TWSALRJGPBVBQU-PKQQPRCHSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 claims description 2
- 239000005556 hormone Substances 0.000 claims description 2
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 claims description 2
- 229960001388 interferon-beta Drugs 0.000 claims description 2
- 102100040918 Pro-glucagon Human genes 0.000 claims 2
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 abstract description 9
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 184
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 96
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 90
- 238000000034 method Methods 0.000 description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 52
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 29
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 29
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 27
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 24
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 22
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 18
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 18
- 238000007911 parenteral administration Methods 0.000 description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 16
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 14
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 12
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 12
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 10
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 9
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 9
- 229920001612 Hydroxyethyl starch Polymers 0.000 description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 9
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229940050526 hydroxyethylstarch Drugs 0.000 description 9
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 8
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 8
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 8
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 8
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 7
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 7
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 7
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 7
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 7
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 7
- 239000008385 outer phase Substances 0.000 description 7
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 7
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 7
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 6
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 5
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 102000018997 Growth Hormone Human genes 0.000 description 4
- 108010051696 Growth Hormone Proteins 0.000 description 4
- 102000008192 Lactoglobulins Human genes 0.000 description 4
- 108010060630 Lactoglobulins Proteins 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000000122 growth hormone Substances 0.000 description 4
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 4
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000013265 extended release Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 3
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 3
- 239000008384 inner phase Substances 0.000 description 3
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 108010058683 Immobilized Proteins Proteins 0.000 description 2
- 108090000723 Insulin-Like Growth Factor I Proteins 0.000 description 2
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 2
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 2
- 102000013275 Somatomedins Human genes 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 2
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 2
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 2
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 2
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000000242 pagocytic effect Effects 0.000 description 2
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 2
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 239000008215 water for injection Substances 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- 229930105110 Cyclosporin A Natural products 0.000 description 1
- PMATZTZNYRCHOR-CGLBZJNRSA-N Cyclosporin A Chemical compound CC[C@@H]1NC(=O)[C@H]([C@H](O)[C@H](C)C\C=C\C)N(C)C(=O)[C@H](C(C)C)N(C)C(=O)[C@H](CC(C)C)N(C)C(=O)[C@H](CC(C)C)N(C)C(=O)[C@@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)N(C)C(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)N(C)C(=O)CN(C)C1=O PMATZTZNYRCHOR-CGLBZJNRSA-N 0.000 description 1
- 108010036949 Cyclosporine Proteins 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 102400000322 Glucagon-like peptide 1 Human genes 0.000 description 1
- 102400000326 Glucagon-like peptide 2 Human genes 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 108010069236 Goserelin Proteins 0.000 description 1
- BLCLNMBMMGCOAS-URPVMXJPSA-N Goserelin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](COC(C)(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NNC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 BLCLNMBMMGCOAS-URPVMXJPSA-N 0.000 description 1
- 102000004269 Granulocyte Colony-Stimulating Factor Human genes 0.000 description 1
- 108010017080 Granulocyte Colony-Stimulating Factor Proteins 0.000 description 1
- 108090000144 Human Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000003839 Human Proteins Human genes 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 102000006992 Interferon-alpha Human genes 0.000 description 1
- 108010047761 Interferon-alpha Proteins 0.000 description 1
- 102000008070 Interferon-gamma Human genes 0.000 description 1
- 108010074328 Interferon-gamma Proteins 0.000 description 1
- 102000015696 Interleukins Human genes 0.000 description 1
- 108010063738 Interleukins Proteins 0.000 description 1
- 102000007651 Macrophage Colony-Stimulating Factor Human genes 0.000 description 1
- 108010046938 Macrophage Colony-Stimulating Factor Proteins 0.000 description 1
- 235000019759 Maize starch Nutrition 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- 108010064851 Plant Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 208000012287 Prolapse Diseases 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000019197 Superoxide Dismutase Human genes 0.000 description 1
- 108010012715 Superoxide dismutase Proteins 0.000 description 1
- 108010050144 Triptorelin Pamoate Proteins 0.000 description 1
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 238000005571 anion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940121363 anti-inflammatory agent Drugs 0.000 description 1
- 239000002260 anti-inflammatory agent Substances 0.000 description 1
- 239000000043 antiallergic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003416 antiarrhythmic agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 1
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 1
- 239000001961 anticonvulsive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000935 antidepressant agent Substances 0.000 description 1
- 229940005513 antidepressants Drugs 0.000 description 1
- 239000003472 antidiabetic agent Substances 0.000 description 1
- 229940125708 antidiabetic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 229940030225 antihemorrhagics Drugs 0.000 description 1
- 229940125715 antihistaminic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000739 antihistaminic agent Substances 0.000 description 1
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002170 azathioprine Drugs 0.000 description 1
- LMEKQMALGUDUQG-UHFFFAOYSA-N azathioprine Chemical compound CN1C=NC([N+]([O-])=O)=C1SC1=NC=NC2=C1NC=N2 LMEKQMALGUDUQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000008512 biological response Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 229940124630 bronchodilator Drugs 0.000 description 1
- 239000000168 bronchodilator agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000496 cardiotonic agent Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N chelidonic acid Natural products OC(=O)C1=CC(=O)C=C(C(O)=O)O1 PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 235000019365 chlortetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 229960001265 ciclosporin Drugs 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000003405 delayed action preparation Substances 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 229940088679 drug related substance Drugs 0.000 description 1
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002327 eosinophilic effect Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- XLXSAKCOAKORKW-UHFFFAOYSA-N gonadorelin Chemical class C1CCC(C(=O)NCC(N)=O)N1C(=O)C(CCCN=C(N)N)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)CNC(=O)C(NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)C(CC=1NC=NC=1)NC(=O)C1NC(=O)CC1)CC1=CC=C(O)C=C1 XLXSAKCOAKORKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002434 gonadorelin derivative Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000002874 hemostatic agent Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000010562 histological examination Methods 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 1
- 230000002163 immunogen Effects 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229960003130 interferon gamma Drugs 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- RGLRXNKKBLIBQS-XNHQSDQCSA-N leuprolide acetate Chemical compound CC(O)=O.CCNC(=O)[C@@H]1CCCN1C(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@@H](CC(C)C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)CC1=CC=C(O)C=C1 RGLRXNKKBLIBQS-XNHQSDQCSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- 229940035363 muscle relaxants Drugs 0.000 description 1
- 239000003158 myorelaxant agent Substances 0.000 description 1
- 239000004081 narcotic agent Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 235000021118 plant-derived protein Nutrition 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- OIGNJSKKLXVSLS-VWUMJDOOSA-N prednisolone Chemical compound O=C1C=C[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 OIGNJSKKLXVSLS-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 1
- 229960005205 prednisolone Drugs 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000000932 sedative agent Substances 0.000 description 1
- 229940125723 sedative agent Drugs 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010254 subcutaneous injection Methods 0.000 description 1
- 239000007929 subcutaneous injection Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- VXKHXGOKWPXYNA-PGBVPBMZSA-N triptorelin Chemical group C([C@@H](C(=O)N[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 VXKHXGOKWPXYNA-PGBVPBMZSA-N 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 229940124549 vasodilator Drugs 0.000 description 1
- 239000003071 vasodilator agent Substances 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011667 zinc carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000004416 zinc carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940033942 zoladex Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/5089—Processes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
- A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- A61K38/22—Hormones
- A61K38/27—Growth hormone [GH], i.e. somatotropin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/5005—Wall or coating material
- A61K9/5021—Organic macromolecular compounds
- A61K9/5036—Polysaccharides, e.g. gums, alginate; Cyclodextrin
- A61K9/5042—Cellulose; Cellulose derivatives, e.g. phthalate or acetate succinate esters of hydroxypropyl methylcellulose
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Endocrinology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
Description
»- v v~ o-u- u- » . 10 15 20 25 30 517 61 o ' 2 ofarliga naturen hos PLGA kan dessutom exemplifieras av att åtskilliga parenterala beredningar för fördröjd fri- sättning baserade på dessa polymerer har godkänts av myn- digheter, däribland US Food and Drug Administration. »- v v ~ o-u- u-». In addition, the harmless nature of the PLGA can be exemplified by the fact that several sustained release parenteral preparations based on these polymers have been approved by authorities, including the US Food and Drug Administration.
Parenteralt administrerbara produkter för fördröjd frisättning på marknaden idag baserade på PLGA innefattar Decapeptylm (Ibsen Biotech), Prostap SRW (Lederle), De- capeptyl® Depot (Ferring) och Zoladex® (Zeneca). Läke- medlen i dessa beredningar är alla peptider. Med andra ord består de av aminosyror kondenserade till en polymer med relativt låg polymerisationsgrad och de uppvisar ej någon väldefinierad tredimensionell struktur. Detta möj- liggör i sin tur vanligtvis användning av förhållandevis stränga betingelser under framställningen av dessa pro- dukter. Exempelvis kan strängsprutning och efterföljande storleksreducering utnyttjas, vilka tekniker inte torde vara tillåtna i samband med proteiner, eftersom dessa allmänt sett inte klarar så stränga betingelser.Parenterally administrable products for sustained release on the market today based on PLGA include Decapeptylm (Ibsen Biotech), Prostap SRW (Lederle), Decapeptyl® Depot (Ferring) and Zoladex® (Zeneca). The drugs in these preparations are all peptides. In other words, they consist of amino acids fused to a polymer with a relatively low degree of polymerization and they do not have a well-defined three-dimensional structure. This in turn usually allows the use of relatively strict conditions during the manufacture of these products. For example, extrusion and subsequent size reduction can be used, which techniques should not be allowed in connection with proteins, as these generally do not withstand such severe conditions.
Följaktligen föreligger det också behov av bered- ningar med reglerad frisättning för proteiner. Proteiner liknar peptider därigenom att de också består av aminosy- ror, men molekylerna är större och flertalet proteiner är beroende av en väldefinierad tredimensionell struktur vad beträffar många av sina egenskaper, däribland biologisk aktivitet och immunogenicitet. Deras tredimensionella struktur kan förstöras relativt lätt, t.ex. av höga tem- peraturer, ytinducerad denaturering samt i många fall ex- ponering för organiska lösningsmedel. En mycket allvarlig nackdel i samband med användning av PLGA, som är ett ut- märkt material i sig, för fördröjd frisättning av protei- ner är därför behovet av användning av organiska lös- ningsmedel för upplösning av nämnda PLGA, med åtföljande risk för att proteinets stabilitet påverkas negativt och att konformationsförändringar hos proteinet leder till en immunologisk reaktion hos patienten, vilket kan ge både en förlust av den terapeutiska effekten genom bildning av hämmande antikroppar och toxiska biverkningar. Då det är 10 15 20 25 30 35 517 610 3 synnerligen svårt att med säkerhet avgöra om ett komplext protein i alla delar har bibehàllit sin tredimensionella struktur, är det av stor vikt att undvika att utsätta proteinet för betingelser som kan tänkas inducera konfor- mationsförändringar.Consequently, there is also a need for formulations with regulated release of proteins. Proteins are similar to peptides in that they also consist of amino acids, but the molecules are larger and most proteins depend on a well-defined three-dimensional structure in terms of many of their properties, including biological activity and immunogenicity. Their three-dimensional structure can be destroyed relatively easily, e.g. of high temperatures, surface-induced denaturation and in many cases exposure to organic solvents. A very serious disadvantage associated with the use of PLGA, which is an excellent material per se, for delayed release of proteins is therefore the need to use organic solvents to dissolve said PLGA, with the attendant risk that the protein stability is adversely affected and that conformational changes in the protein lead to an immunological reaction in the patient, which can result in both a loss of the therapeutic effect through the formation of inhibitory antibodies and toxic side effects. As it is extremely difficult to determine with certainty whether a complex protein in all parts has retained its three-dimensional structure, it is of great importance to avoid exposing the protein to conditions which may induce conformational changes. .
Trots stora ansträngningar i syfte att modifiera PLGA-teknologin för undvikande av detta inneboende pro- blem med proteininstabilitet under framställningsförfa- randet har utvecklingen inom detta omrâde gàtt mycket långsamt, och huvudanledningen till detta är sannolikt att de tredimensionella strukturerna för flertalet prote- iner är alltför känsliga för att motstå de använda till- verkningsbetingelserna och den kemiskt sura miljö som bildas vid nedbrytningen av PLGA-matriser. Den vetenskap- liga litteraturen innehåller ett flertal beskrivningar av stabilitetsproblem vid tillverkningen av mikrosfärer av PLGA pà grund av exponeringen för organiska lösningsme- del. Som ett exempel pà den sura miljö som bildas vid nedbrytningen av PLGA-matriser har det nyligen visats att pH-värdet i en PLGA-mikrosfär med en diameter pà cirka 40 pm visats sjunka till 1,5, vilket är fullt tillräckligt för att denaturera, eller på annat sätt skada, många te- rapeutiskt användbara proteiner (Fu et al, Visual Eviden- ce of Acidic Environment Within Degrading Poly(lactic-co- glycolic acid) (PLGA) Microspheres. Pharmaceutical Rese- arch, Vol. 17, No 1, 2000, 100-106). I det fall mikrosfä- rerna har en större diameter kan pH-värdet förväntas sjunka ytterligare pà grund av att de sura nedbrytnings- produkterna dä får svàrare att diffundera bort och att den autokatalytiska reaktionen intensifieras.Despite major efforts to modify PLGA technology to avoid this inherent problem of protein instability during the manufacturing process, developments in this field have been very slow, and the main reason for this is probably that the three-dimensional structures of most proteins are too sensitive to withstand the conditions of manufacture used and the chemically acidic environment formed during the degradation of PLGA matrices. The scientific literature contains a number of descriptions of stability problems in the fabrication of PLGA microspheres due to exposure to organic solvents. As an example of the acidic environment formed during the degradation of PLGA matrices, it has recently been shown that the pH of a PLGA microsphere with a diameter of about 40 microns has been shown to drop to 1.5, which is quite sufficient to denature. or otherwise damage, many therapeutically useful proteins (Fu et al., Visual Evidence of Acidic Environment Within Degrading Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) Microspheres. Pharmaceutical Research, Vol. 17, No 1, 2000, 100-106). If the microspheres have a larger diameter, the pH value can be expected to fall further due to the fact that the acidic decomposition products then have a harder time diffusing away and that the autocatalytic reaction is intensified.
Den för närvarande vanligast använda tekniken för inneslutning av vattelösliga substanser, sàsom proteiner och peptider, är användning av multipelemulsionssystem.The currently most commonly used technique for entrapping water-soluble substances, such as proteins and peptides, is the use of multiple emulsion systems.
Läkemedelssubstansen löses i en vatten- eller buffertlös- ning och blandas därefter med ett med vatten oblandbart organiskt lösningsmedel innehållande den upplöste polyme- ren. En emulsion bildas vilken har vattenfasen som inre :nyn- 10 15 20 25 30 35 , . ,. »o ' " .u n. .H- '__ ,, . n. - : ..- . -- " ,. .- I °' I.. ~ ' , .I f' .- ,, na " _ .o I ... »vu I , ,, n 4 ' , . .-- __ _, ...v- a v ' ' 4 fas. Olika typer av emulgeringsmedel och kraftig ombland- ning utnyttjas ofta för skapande av denna första emul- sion. Denna emulsion överföres sedan, under omrörning, till en annan vätska, vanligtvis vatten, innehållande en annan polymer, t.ex. polyvinylalkohol, vilket ger en vat- ten/olja/vatten-trippelemulsion. Mikrosfärerna bringas därefter att härdna eller härda på något sätt. Det vanli- gaste sättet är att utnyttja ett organiskt lösningsmedel med låg kokpunkt, typiskt diklormetan, och att avdriva lösningsmedlet. Om det organiska lösningsmedlet inte är helt oblandbart med vatten, kan en kontinuerlig extrak- tionsprocedur utnyttjas genom tillsats av mera vatten till trippelemulsionen. Ett antal variationer av denna allmänna procedur beskrivs också i litteraturen. I vissa fall blandas den primära emulsionen med en icke-vatten- baserad fas, t.ex. silikonolja. Fasta läkemedelsmaterial i stället för upplösta sådana kan också användas.The drug substance is dissolved in an aqueous or buffer solution and then mixed with a water-immiscible organic solvent containing the dissolved polymer. An emulsion is formed which has the aqueous phase as internal: nyn- 10 15 20 25 30 35,. ,. »O '" .u n. .H-' __ ,,. N. -: ..-. - ",. .- I ° 'I .. ~', .I f '.- ,, na "_ .o I ...» vu I, ,, n 4',. .-- __ _, ... v- of 4 "phase. Different types of emulsifiers and strong mixtures are often used to create this first emulsion. This emulsion is then transferred, with stirring, to another liquid, usually water, containing another polymer, e.g. polyvinyl alcohol, which gives a water / oil / water triple emulsion.The microspheres are then cured or cured in some way.The most common way is to use a low boiling organic solvent, typically dichloromethane, and to evaporate the solvent. If the organic solvent is not completely immiscible with water, a continuous extraction procedure can be used by adding more water to the triple emulsion.A number of variations of this general procedure are also described in the literature.In some cases the primary emulsion is mixed with a non-water - based phase, eg silicone oil Solid solids in place t for dissolved ones can also be used.
PLGA-mikrosfärer innehållande proteiner beskrivs i WO-A1-9013780, där huvudsärdraget är användning av mycket låga temperaturer under framställningen av mikrosfärerna i syfte att bevara hög biologisk aktivitet hos proteiner- na. Aktiviteten för inkapslat superoxiddismutas uppmättes men enbart på den del som frisattes från partiklarna.PLGA microspheres containing proteins are described in WO-A1-9013780, where the main feature is the use of very low temperatures during the production of the microspheres in order to preserve high biological activity of the proteins. The activity of encapsulated superoxide dismutase was measured but only on the part released from the particles.
Denna metod har använts för framställning av PLGA- mikrosfärer innehållande humant tillväxthormon i WO-A1- 9412158, varvid man dispergerar humant tillväxthormon i metylenklorid innehållande PLGA, sprayar den erhållna dispersionen i en behållare med frusen etanol med ett skikt av flytande kväve däröver i syfte att frysa de fina dropparna samt låter dessa sedimentera i kvävet på etano- len. Etanolen upptinas därefter och mikrosfärerna börjar sjunka i etanolen, där metylenkloriden extraheras i eta- nolen och mikrosfärerna bringas att hårdna. Med hjälp av denna metodik kan man bibehålla proteinstabiliteten bätt- re än vid flertalet andra processer för inneslutning av proteiner i PLGA-mikrosfärer, och nyligen har också en produkt blivit godkänd av registreringsmyndigheterna i vinna lO 15 20 25 30 35 517 610 5 USA. Det återstår emellertid fortfarande att entydigt på- visa detta också för andra proteiner och problemet med exponering av det inneslutna biologiskt aktiva ämnet för ett mycket lågt pH under nedbrytningen av PLGA-matrisen kvarstår.This method has been used to prepare PLGA microspheres containing human growth hormone in WO-A1-9412158, dispersing human growth hormone in methylene chloride containing PLGA, spraying the resulting dispersion in a container with frozen ethanol with a layer of liquid nitrogen over it. freeze the fine droplets and allow them to settle in the nitrogen of the ethanol. The ethanol is then thawed and the microspheres begin to sink into the ethanol, where the methylene chloride is extracted into the ethanol and the microspheres are hardened. Using this methodology, protein stability can be maintained better than in most other processes for entrapping proteins in PLGA microspheres, and recently a product has also been approved by the registration authorities in win 10 15 20 25 30 35 517 610 5 USA. However, it remains to be unequivocally demonstrated for other proteins as well, and the problem of exposing the entrapped biologically active substance to a very low pH during the degradation of the PLGA matrix remains.
Vid de tidigare nämnda metoderna baserade på inkaps- ling med PLGA utsättes dock de aktiva substanserna för ett organiskt lösningsmedel, och detta är allmänt sett skadligt för stabiliteten hos ett protein. Dessutom är de omtalade emulsionsprocesserna komplicerade och sannolikt problematiska vid ett försök till uppskalning till in- dustriell skala. Vidare är många av de organiska lös- ningsmedel som utnyttjas vid många av dessa processer förknippade med miljömässiga problem, och deras höga af- finitet för PLGA-polymeren gör ett avlägsnande svårt.However, in the previously mentioned methods based on encapsulation with PLGA, the active substances are exposed to an organic solvent, and this is generally detrimental to the stability of a protein. In addition, the mentioned emulsion processes are complicated and probably problematic in an attempt to scale up to an industrial scale. Furthermore, many of the organic solvents used in many of these processes are associated with environmental problems, and their high affinity for the PLGA polymer makes removal difficult.
Ett antal försök att lösa ovan beskrivna problem or- sakade av exponering av det biologiskt aktiva ämnet för en kemiskt sur miljö under bionedbrytningen av mikrosfär- matrisen och organiska lösningsmedel vid tillverknings- processen har beskrivit. För att undvika sur miljö under nedbrytningen har man försökt att byta ut PLGA som matris för mikrosfärerna mot en polymer som ger kemiskt neutrala nedbrytningsprodukter och för att undvika att utsätta det biologiskt aktiva ämnet för organiska lösningsmedel har man försökt att antingen tillverka mikrosfärerna i förväg och först efter upparbetning och torkning försökt ladda dem med det biologiskt aktiva ämnet, eller försökt ute- sluta det organiska lösningsmedlet helt under tillverk- ning av mikrosfärerna.A number of attempts to solve the problems described above caused by exposure of the biologically active substance to a chemically acidic environment during the biodegradation of the microsphere matrix and organic solvents in the manufacturing process have been described. In order to avoid acidic environment during decomposition, attempts have been made to replace PLGA as a matrix for the microspheres with a polymer which gives chemically neutral decomposition products and to avoid exposing the biologically active substance to organic solvents, attempts have been made to either manufacture the microspheres in advance and first after working up and drying, tried to charge them with the biologically active substance, or tried to exclude the organic solvent completely during the manufacture of the microspheres.
Exempelvis har höggrenad stärkelse med relativt låg molvikt (maltodextin, medelmolekylvikt ca 5000 Da) modi- fierats kovalent med akrylgrupper för överföring av denna stärkelse i en form som kan solidifieras till mikrosfärer och den erhållna polyakrylstärkelsen har överförts till partikulär form genom radikalpolymerisation i en emulsion med toluen/kloroform (4:l) som ytterfas (Characterization of Polyacryl Starch Microparticles as Carries for Prote- =»»~ø 10 15 20 25 30 35 517 e 1 o šïï* 2fï= 6 ins and Drugs. Artursson et al, J Pharm Sci, 73, 1507- 1513). Proteiner kunde infàngas i dessa mikrosfärer, men tillverkningsbetingelserna utsätter det biologiskt aktiva ämnet för både organiska lösningsmedel och höga skjuvk- rafter vid tillverkningen av emulsionen. De erhållna mik- rosfärerna löses upp enzymatiskt och pH kan förväntas bi- behållas neutralt. De erhållna mikrosfärerna är inte lämpliga för parenteral administration, speciellt uppre- pad sådan, av flera skäl. Allra väsentligast är den ofullständiga och mycket långsamma bionedbrytbarheten av både stärkelsematrisen (Biodegrable Microspheres IV. Fac- tors Affecting the Distribution and Degradation of Poly- acryl Starch Microparticles. Laakso et al, J Pharms Sci, 75, 962-967, 1986) och den syntetiska polymerkedja som tvärbinder stärkelsemolekylerna. Dessutom är dessa mik- rosfärer alltför små, med en diameter <2 pm, för att vara lämpliga för injektion i vävnaderna för förlängd frisätt- ning, då vävnadsmakrofager med lätthet kan fagocytera dem. Försök att höja nedbrytningshastigheten och graden av nedbrytning genom att införa en potentiellt bionedbrytbar estergrupp för att binda akrylgrupperna till den höggrenade stärkelsen ledde inte till avsett re- sultat och även dessa polyakrylstärkelsemikrosfärer bio- nedbröts alltför långsamt och ofullständigt under rimliga tidsperioder (BIODEGRADABLE MICROSPHERES: Some Properties of Polyacryl Starch Microparticles Prepared from Acrylic acid Esterified Starch. Laakso and Sjöholm. 1987 (76) pp 935-939. J Pharm Sci.).For example, highly branched starch of relatively low molecular weight (maltodextin, average molecular weight about 5000 Da) has been covalently modified with acrylic groups to transfer this starch in a form which can be solidified into microspheres and the resulting polyacrylic starch has been converted to particulate form by emulsion polymerization toluene / chloroform (4: 1) as outer phase (Characterization of Polyacrylic Starch Microparticles as Carries for Prote- = »» ~ ø 10 15 20 25 30 35 517 e 1 o šïï * 2fï = 6 ins and Drugs. Artursson et al, J Pharm Sci, 73, 1507-1513). Proteins could be trapped in these microspheres, but the manufacturing conditions expose the biologically active substance to both organic solvents and high shear forces in the manufacture of the emulsion. The resulting microspheres dissolve enzymatically and the pH can be expected to remain neutral. The resulting microspheres are not suitable for parenteral administration, especially repeated ones, for several reasons. Most important is the incomplete and very slow biodegradability of both the starch matrix (Biodegrable Microspheres IV. Factors Affecting the Distribution and Degradation of Polyacrylic Starch Microparticles. Laakso et al., J. Pharms Sci, 75, 962-967, 1986). synthetic polymer chain that crosslinks the starch molecules. In addition, these microspheres are too small, with a diameter <2 μm, to be suitable for injection into the tissues for prolonged release, as tissue macrophages can easily phagocytose them. Attempts to increase the rate of degradation and the degree of degradation by introducing a potentially biodegradable ester group to bind the acrylic groups to the highly branched starch did not lead to the intended result and even these polyacrylic starch microspheres were biodegradable too slowly and incompletely. of Polyacrylic Starch Microparticles Prepared from Acrylic acid Esterified Starch. Laakso and Sjöholm. 1987 (76) pp 935-939. J Pharm Sci.).
Mikrosfärer av polyakryldextran har tillverkats i tvåfas-vattensystem (Stenekes et al, The Preparation of Dextran Microspheres in an All-Aqueous System: Effect of the Formulation Parameters on Particle Characteristics.Polyacrylic dextran microspheres have been fabricated in two-phase aqueous systems (Stenekes et al., The Preparation of Dextran Microspheres in an All-Aqueous System: Effect of the Formulation Parameters on Particle Characteristics).
Pharmaceutical Reserach, Vol 15, No 4, 1998, 557-561 and Franssen och Hennink, A novel preperation method for po- lymeric microparticles without using organic solvents, Int J Pharm 168, 1-7, 1998). Med detta tillvägagångssätt undviker man att utsätta det biologiskt aktiva ämnet för 10 15 20 25 30 35 o »nu 00 517 610 7 organiska lösningsmedel men i övrigt får mikrosfärerna egenskaper motsvarande de egenskaper som har beskrivits för polyakrylstärkelsemikrosfärer ovan, vilket gör dem olämpliga för upprepad parenteral administration. Med tanke på att människan inte har specifika dextrannedbry- tande enzymer bör nedbrytningshastigheten vara ännu lägre än för polyakrylstärkelsemikrosfärer. Användning av dex- tran är också förknippad med en viss risk för allvarliga allergiska reaktioner.Pharmaceutical Reserach, Vol 15, No 4, 1998, 557-561 and Franssen and Hennink, A novel preperation method for polymeric microparticles without using organic solvents, Int J Pharm 168, 1-7, 1998). This approach avoids exposing the biologically active substance to organic solvents, but otherwise the microspheres acquire properties similar to those described for polyacrylic starch microspheres above, making them unsuitable for repeated parenteral use. administration. Given that humans do not have specific dextran-degrading enzymes, the rate of degradation should be even lower than for polyacrylic starch microspheres. The use of dextran is also associated with a certain risk of severe allergic reactions.
Tillverkning av stärkelsemikrosfärer med användning av icke kemiskt modifierad stärkelse med utnyttjande av en olja som ytterfas har beskrivits (US 4,7l3,249; Schrö- der, U., Crystallized carbohydrate spheres for slow rele- ase and targeting. Methods Enzymol. 1985 (112) 116-128; Schröder, U., Crystallized carbohydrate spheres as a slow release matrix for biologically actived substances. Bio- materials 5:100-104, 1984). Mikrosfärerna solidifieras i dessa fall genom utfällning i aceton, vilket leder både till att det biologiskt aktiva ämnet utsätts för ett or- ganiskt lösningsmedel och till att stärkelsens naturliga tendens att solidifieras genom fysikalisk tvärbindning inte utnyttjas under tillverkningsprocessen. Detta leder i sin tur till mikrosfärer med en inneboende instabilitet då stärkelsen efter resuspendering i vatten och vid expo- nering för kroppsvätskorna kommer att sträva efter att bilda sådana tvärbindingar. För att en vatten-i-olja emulsion skall erhållas krävs höga skjuvkrafter och de mikrosfärer som bildas är alltför små för att vara lämp- liga för parenteral förlängd frisättning.Manufacture of starch microspheres using non-chemically modified starch using an outer phase oil has been described (US 4,713,249; Schröder, U., Crystallized carbohydrate spheres for slow release and targeting. Methods Enzymol. 1985 ( 112) 116-128; Schröder, U., Crystallized carbohydrate spheres as a slow release matrix for biologically activated substances. Bio- materials 5: 100-104, 1984). The microspheres are solidified in these cases by precipitation in acetone, which leads both to the biologically active substance being exposed to an organic solvent and to the fact that the starch's natural tendency to solidify by physical crosslinking is not utilized during the manufacturing process. This in turn leads to microspheres with an inherent instability as the starch after resuspension in water and upon exposure to the body fluids will strive to form such crosslinks. In order to obtain a water-in-oil emulsion, high shear forces are required and the microspheres formed are too small to be suitable for parenteral prolonged release.
I EP 213303 A2 beskrivs framställning av mikrosfärer av bland annat kemiskt omodifierad stärkelse i tvåfas- vattensystem, med utnyttjande av stärkelsens naturliga förmåga att solidifieras genom bildning av fysikaliska tvärbindningar, och immobilisering av en substans i dessa mikrosfärer i syfte att undvika att exponera den biolo- giskt aktiva ämnet för organiska lösningsmedel. Den be- skrivna metodiken, i kombination med den stärkelsekvalité nun- 0 »vpøu lO 15 20 25 30 35 u uno I' 517 610 8 som definieras, ger inte upphov till fullständigt bioned- brytbara partiklar. De erhållna partiklarna är inte hel- ler lämpliga för injektion, framför allt för upprepade injektioner under längre tid, då den beskrivna stärkelse- kvalitén innehåller alltför höga mängder av främmande växtprotein. I motsats till vad som lärs ut av detta pa- tent har det nu också överraskande upptäckts att betyd- ligt bättre utbyte och högre laddning av den biologiskt aktiva molekylen kan erhållas om man använder betydligt högre koncentrationer av polymererna än vad som krävs för att bilda tvåfas-vattensystemet och detta leder också till fördelar vad gäller betingelserna för att erhålla stabila, icke aggregerade, mikrosfärer och deras stor- leksfördelning. De temperaturbehandlingar som beskrivs är inte användbara för känsliga makromolekyler och detsamma gäller upparbetningen som innefattar torkning med anting- en etanol eller aceton.EP 213303 A2 describes the production of microspheres of, among other things, chemically unmodified starch in two-phase aqueous systems, utilizing the starch's natural ability to solidify by forming physical crosslinks, and immobilizing a substance in these microspheres in order to avoid exposing it to biological. the active substance for organic solvents. The methodology described, in combination with the starch quality nun- 0 »vpøu lO 15 20 25 30 35 u uno I '517 610 8 defined, does not give rise to completely biodegradable particles. The resulting particles are also not suitable for injection, especially for repeated injections over a longer period of time, as the described starch quality contains excessive amounts of foreign plant protein. Contrary to what is taught by this patent, it has now also surprisingly been discovered that significantly better yield and higher charge of the biologically active molecule can be obtained if significantly higher concentrations of the polymers are used than are required to form two phase. the water system and this also leads to advantages in terms of the conditions for obtaining stable, non-aggregated, microspheres and their size distribution. The temperature treatments described are not useful for sensitive macromolecules and the same applies to reprocessing which involves drying with either ethanol or acetone.
Alternativa metoder för att i tvåfas-vattensystem tillverka mikrosfärer har beskrivits. I US 5 981 719 tillverkas mikropartiklar genom blandning av den biolo- giskt aktiva makromolekylen med en polymer vid ett pH nära den isoelektriska punkten för makromolekylen och stabilisering av mikrosfärerna genom tillförsel av ener- gi, företrädelsevis värme. Den lägsta andelen av makromo- lekyl, d.v.s. det biologiskt aktiva ämnet, i beredningen är 40% och detta är för de flesta applikationer för högt och leder till stor osäkerhet i den injicerade mängden aktiv substans då dosen av mikropartiklarna blir alltför låg. Även om tillverkningsmetoden beskrivs som mild och kapabel att bibehålla den biologiska aktiviteten av det infångade biologiskt aktiva ämnet, stabiliseras mikropar- tiklarna genom värmning och i de angivna exemplen sker uppvärmning till minst 58°C i 30 min och i många fall till 70-90°C under motsvarande tid, vilket känsliga pro- teiner, vars biologiska aktivitet är beroende av en tre- dimensionell struktur, inte kan förväntas tåla, och även i de fall proteinet skenbart har tålt tillverkningspro- »lasa v. 10 15 20 25 30 35 5 17 6 10 9 cessen föreligger en risk för små, men ändock icke för- sumbara, förändringar i proteinets konformation. Som yt- terfas används alltid en kombination av två polymerer, oftast polyvinylpyrrolidon och PEG, vilket komplicerar tillverkningsförfarandet genom att båda dessa substanser ska tvättas bort från mikrosfärerna på ett reproducerbart och säkert sätt. De bildade mikropartiklarna är för små (i exemplen anges värden under 0,1 um i diameter) för att vara lämpliga för parenteral förlängd frisättning efter t.ex. subkutan injektion, då makrofager, som är celler specialiserade på att fagocytera partiklar och som finns i vävnaderna, med lätthet förmår att fagocytera mikrosfä- rer upp till 5-10, möjligen 20 um, och de fagocyterade partiklarna lokaliseras intracellulärt i lysosomerna, där både partiklarna och den biologiskt aktiva substansen bryts ned, varvid den terapeutiska effekten går förlorad.Alternative methods for producing microspheres in two-phase water systems have been described. In US 5,981,719 microparticles are manufactured by mixing the biologically active macromolecule with a polymer at a pH near the isoelectric point of the macromolecule and stabilizing the microspheres by supplying energy, preferably heat. The lowest proportion of macromolecule, i.e. the biologically active substance, in the preparation is 40% and this is too high for most applications and leads to great uncertainty in the amount of active substance injected as the dose of the microparticles becomes too low. Although the manufacturing method is described as mild and capable of maintaining the biological activity of the captured biologically active substance, the microparticles are stabilized by heating and in the examples given, heating takes place to at least 58 ° C for 30 minutes and in many cases to 70-90 °. C during the corresponding time, which sensitive proteins, whose biological activity is dependent on a three-dimensional structure, can not be expected to tolerate, and even in cases where the protein has apparently tolerated manufacturing prolapse »10 15 20 25 30 35 5 17 6 10 9 cess there is a risk of small, but still not negligible, changes in the protein conformation. The outer phase always uses a combination of two polymers, usually polyvinylpyrrolidone and PEG, which complicates the manufacturing process by washing both of these substances away from the microspheres in a reproducible and safe manner. The microparticles formed are too small (in the examples values below 0.1 μm are given in diameter) to be suitable for parenteral prolonged release after e.g. subcutaneous injection, when macrophages, which are cells specialized in phagocytic particles and present in the tissues, are easily able to phagocytose microspheres up to 5-10, possibly 20 μm, and the phagocytic particles are located intracellularly in the lysosomes, where both the particles and the biologically active substance is broken down, thereby losing the therapeutic effect.
Den mycket ringa partikelstorleken gör också upparbet- ningen av mikrosfärerna mer komplicerad, då önskvärda me- toder, såsom filtrering, inte kan användas. Motsvarande gäller för US 5 849 884.The very small particle size also makes the processing of the microspheres more complicated, as desirable methods, such as filtration, cannot be used. The same applies to US 5,849,884.
I US 5 578 509 och EP 0 688 429 Bl beskrivs använd- ning av tvåfas-vattensystem för tillverkning av makromo- lekylära mikropartikellösningar och kemisk eller termisk tvärbindning av de dehydrerade makromolekylerna till bildning av mikropartiklar. Det är i högsta grad icke önskvärt att kemiskt tvärbinda den biologiskt aktiva mak- romolekylen, vare sig med sig själv eller med mikroparti- kelmatrisen, eftersom sådana kemiska modifieringar har flera allvarliga nackdelar, såsom reduktion av bioaktivi- teten av ett känsligt protein och risk för inducering av ett immunsvar mot de nya antigena determinanterna på pro- teinet, vilket leder till ett behov av omfattande toxiko- logiska studier för att undersöka produktens säkerhet.US 5,578,509 and EP 0 688 429 B1 describe the use of two-phase water systems for the manufacture of macromolecular microparticle solutions and the chemical or thermal crosslinking of the dehydrated macromolecules to form microparticles. It is highly undesirable to chemically crosslink the biologically active macromolecule, either by itself or with the microparticle matrix, as such chemical modifications have several serious disadvantages, such as reducing the bioactivity of a sensitive protein and risking induction of an immune response to the new antigenic determinants on the protein, leading to a need for extensive toxicological studies to investigate the safety of the product.
Mikropartiklar som tillverkats genom kemisk tvärbindning med glutaraldehyd är kända sedan tidigare och anses all- mänt olämpliga för upprepad administration parenteralt på människa. De mikropartiklar som beskrivs i US 5 578 509 ,.|:» 10 15 20 25 30 35 517 610 10 lider generellt av samma nackdelar som beskrivits för US 5 981 719, med olämpliga tillverkningsbetingelser för känsliga proteiner, antingen genom att dessa utsätts för kemisk modifiering eller för skadliga temperaturer, och en mikropartikelstorleksfördelning som är för snäv för parenteral, förlängd frisättning och som komplicerar upp- arbetning av mikrosfärerna efter tillverkning.Microparticles made by chemical crosslinking with glutaraldehyde are already known and are generally considered unsuitable for repeated parenteral administration in humans. The microparticles described in US 5,578,509 generally suffer from the same disadvantages as described in US 5,981,719, with unsuitable manufacturing conditions for sensitive proteins, either by subjecting them to chemical modification or for harmful temperatures, and a microparticle size distribution that is too narrow for parenteral, prolonged release and that complicates reprocessing of the microspheres after manufacture.
I WO 97/14408 beskrivs användning av luftsuspen- sionsteknik för framställning av mikropartiklar för för- längd frisättning efter parenteral administration utan att det biologiskt aktiva ämnet exponeras för organiska lösningsmedel. Skriften ger emellertid ingen vägledning mot förfarandet enligt uppfinningen eller mot de nya mik- ropartiklar som kan erhållas därigenom.WO 97/14408 describes the use of air suspension technology for the preparation of microparticles for prolonged release after parenteral administration without exposing the biologically active substance to organic solvents. However, the publication does not provide guidance on the process according to the invention or on the new microparticles that can be obtained thereby.
I US 5 470 582 framställs en mikrosfär bestående av PLGA och innehållande en makromolekyl genom ett tvåstegs- förfarande, där själva mikrosfären tillverkas först med utnyttjande av organiska lösningsmedel och laddas med makromolekylen i ett senare steg, där det organiska lös- ningsmedlet redan har avlägsnats. Detta förfaringssätt leder till alltför làgt innehåll av det biologiskt aktiva ämnet, oftast 1-2%, och till att en mycket stor andel frisätts omedelbart efter injektion, vilket oftast är synnerligen olämpligt. Denna alltför snabba initiala fri- sättning är mycket hög redan vid en laddning av 1% och blir än mer uttalad vid högre innehåll av den aktiva sub- stansen i mikrosfärerna. Vid nedbrytningen av PLGA-matri- sen sjunker pH till nivåer som oftast inte är acceptabla för känsliga makromolekyler.US 5,470,582 produces a microsphere consisting of PLGA and containing a macromolecule by a two-step process, where the microsphere itself is first made using organic solvents and charged with the macromolecule at a later stage, where the organic solvent has already been removed. This procedure leads to too low a content of the biologically active substance, usually 1-2%, and to a very large proportion being released immediately after injection, which is usually extremely inappropriate. This too rapid initial release is very high even at a charge of 1% and becomes even more pronounced at higher contents of the active substance in the microspheres. Upon degradation of the PLGA matrix, the pH drops to levels that are usually not acceptable for sensitive macromolecules.
Att stärkelse teoretiskt är ett mycket lämpligt, kanske till och med idealiskt, matrismaterial för mikro- partiklar har varit känt under lång tid eftersom stärkel- se inte behöver lösas i organiska lösningsmedel och har en naturlig tendens att solidifiera och eftersom det finns kroppsegna enzymer som kan bryta ned stärkelse till kroppsegna och neutrala ämnen, i slutänden glukos, samt att stärkelse, förmodligen på grund av likheten med uu:- _ n v u wow. av, u... I :~||| 10 15 20 25 30 35 517 610 ll kroppseget glykogen, har visats vara icke immunogent.That starch is theoretically a very suitable, perhaps even ideal, matrix material for microparticles has been known for a long time because starch does not need to be dissolved in organic solvents and has a natural tendency to solidify and because there are body enzymes that can break down starch into bodily and neutral substances, ultimately glucose, as well as that starch, probably due to the resemblance to uu: - _ nvu wow. av, u ... I: ~ ||| 1017 20 25 30 35 517 610 11 body glycogen, has been shown to be non-immunogenic.
Trots stora ansträngningar har emellertid stärkelse med egenskaper som möjliggör tillverkning av mikropartiklar lämpliga för parenteral användning och betingelser som möjliggör tillverkning av fullständigt bionedbrytbara mikropartiklar under milda betingelser som tillåter in- fångning av känsliga biologiskt aktiva substanser, såsom proteiner, ej beskrivits tidigare.However, despite great efforts, starch with properties that allow the production of microparticles suitable for parenteral use and conditions that allow the production of completely biodegradable microparticles under mild conditions that allow the capture of sensitive biologically active substances, such as proteins, have not been described previously.
Stärkelsegranuler innehåller naturligt föroreningar, såsom stärkelseproteiner, vilket gör dem olämpliga för injektion parenteralt. Vid oavsiktlig deponering av icke tillräckligt renad stärkelse, såsom kan ske vid operatio- ner då många typer av operationshandskar är pudrade med stabiliserade stärkelsegranuler, kan mycket allvarliga biverkningar uppkomma. Stärkelsegranuler i sig är inte heller lämpliga för upprepad parenteral administration av det skälet att de inte är fullständigt bionedbrytbara inom acceptabla tidsrymder.Starch granules naturally contain impurities, such as starch proteins, which make them unsuitable for parenteral injection. Accidental deposition of insufficiently purified starch, as can occur in operations where many types of surgical gloves are powdered with stabilized starch granules, can cause very serious side effects. Starch granules per se are also not suitable for repeated parenteral administration for the reason that they are not completely biodegradable within acceptable periods of time.
Stärkelsemikrosfärer tillverkade av syrahydrolyserad och upprenad stärkelse har använts för parenteral admi- nistration på människa. Mikrosfärerna tillverkades genom kemisk tvärbindning med epiklorhydrin under starkt alka- liska betingelser. Den kemiska modifiering som då erhölls av stärkelsen leder till en sänkning av bionedbrytbarhe- ten så att mikrosfärerna kan lösas upp fullständigt av kroppsegna enzymer, såsom a-amylas, men inte omvandlas fullständigt till glukos som slutprodukt. Varken till- verkningsmetoden eller de erhållna mikrosfärerna är lämp- liga för immobilisering av känsliga proteiner och såsom framgår av kontrollförsöken är inte heller syrahydrolyse- rad stärkelse lämplig för framställning av vare sig full- ständigt biodegraderbara stärkelsemikrosfärer eller stär- kelsemikrosfärer innehållande en hög laddning av ett bio- logiskt aktivt ämne, såsom ett protein.Starch microspheres made from acid hydrolyzed and purified starch have been used for parenteral administration in humans. The microspheres were made by chemical crosslinking with epichlorohydrin under strongly alkaline conditions. The chemical modification then obtained of the starch leads to a decrease in biodegradability so that the microspheres can be completely dissolved by the body's enzymes, such as α-amylase, but not completely converted to glucose as the end product. Neither the manufacturing method nor the resulting microspheres are suitable for the immobilization of sensitive proteins, and as the control experiments show, acid hydrolyzed starch is also not suitable for the production of either completely biodegradable starch microspheres or starch microspheres containing a high-density microsphere. biologically active substance, such as a protein.
Hydroxietylstärkelse (HES) administreras parenteralt i höga doser till människa som en plasmaersättare. HES framställs genom att stärkelsegranuler från stärkelse be- 10 15 20 25 30 35 517 610 12 stående i stort uteslutande av höggrenat amylopektin, s.k. rolyseras för en minskning av molviktsfördelningen, och ”waxy maize”, eller vaxartad majsstärkelse, syrahyd- därefter hydroxietyleras under alkaliska betingelser samt syrahydrolyseras ytterligare en gång för att en medelmol- vikt kring 200 000 Da skall uppnås. Därefter utföres fil- trering, extraktion med aceton och spraytorkning. Hydrox- ietyleringens syfte är att förlänga effektens varaktig- het, då icke modifierat amylopektin bryts ned mycket snabbt av a-amylas och dess uppehàllstid i cirkulation är ca 10 minuter. HES är inte lämplig för framställning av fullständigt biodnedbrytbara mikrosfärer innehållande ett biologiskt aktivt ämne, eftersom den kemiska modifiering- en leder till en avsevärd sänkning i hastigheten för och fullständigheten i bionedbrytningen och till att stärkel- sens naturliga tendens att solidifieras genom bildande av icke kovalenta tvärbindningar eliminerats. Dessutom blir högkoncentrerade lösningar av HES alltför viskösa för att vara användbara för framställning av mikropartiklar. An- vändningen av HES i dessa höga doser visar att parente- ralt användbar stärkelse kan tillverkas, även om HES inte är användbar för tillverkning av mikrosfärer utan kemisk tvärbindning eller utfällning med organiska lösningsme- del.Hydroxyethyl starch (HES) is administered parenterally in high doses to humans as a plasma replacement. HES is prepared by starch granules from starch consisting largely exclusively of highly branched amylopectin, so-called is rolysed for a reduction in the molecular weight distribution, and 'waxy maize', or waxy maize starch, acid hydride - then hydroxyethylated under alkaline conditions and acid hydrolyzed once more to achieve an average molecular weight of around 200,000 Da. Then filtration, extraction with acetone and spray drying are performed. The purpose of the hydroxyethylation is to prolong the duration of the effect, as unmodified amylopectin is degraded very rapidly by α-amylase and its residence time in circulation is about 10 minutes. HES is not suitable for the production of fully biodegradable microspheres containing a biologically active substance, as the chemical modification leads to a significant reduction in the rate and completeness of biodegradation and to the natural tendency of starch to be solidified by the formation of non-covalent crosslinks. eliminated. In addition, highly concentrated solutions of HES become too viscous to be useful for the production of microparticles. The use of HES in these high doses shows that parenterally useful starch can be produced, even if HES is not useful for the manufacture of microspheres without chemical crosslinking or precipitation with organic solvents.
I WO 99/00425 beskrivs användning av värmetàliga proteolytiska enzymer med brett pH-optimum för att rena stärkelsegranuler från ytassocierade proteiner. De er- hållna granulerna är inte lämpliga för parenteral admi- nistration då de fortfarande innehåller de stärkelsepro- teiner som finns inuti granulerna och det finns risk för att rester av de tillsatta proteolytiska enzymerna finns kvar i granulerna. Granulerna är inte heller lämpliga för tillverkning av parenteralt administrerbara stärkelsemik- rosfärer i tvàfas-vattensystem, då de har fel molvikts- fördelning för att kunna användas i tillräckligt hög kon- centration, även efter upplösning, och i de fall mikro- 10 15 20 25 30 35 517 610 13 sfärer kan erhållas är de troligtvis inte fullständigt biodnedbrytbara.WO 99/00425 describes the use of heat-resistant proteolytic enzymes with a broad pH optimum to purify starch granules from surface-associated proteins. The resulting granules are not suitable for parenteral administration as they still contain the starch proteins contained within the granules and there is a risk that residues of the added proteolytic enzymes remain in the granules. The granules are also not suitable for the production of parenterally administrable starch microspheres in two-phase aqueous systems, as they have the wrong molecular weight distribution to be able to be used in a sufficiently high concentration, even after dissolution, and in those cases micro-10 15 20 25 30 35 517 610 13 spheres can be obtained, they are probably not completely biodegradable.
Användning av skjuvning för att modifiera molvikts- i syfte att få fram bättre stärkelse för framställning av tabletter, beskrivs i US fördelningen av stärkelse, 5,455,342. Den stärkelse som erhålls är inte lämplig för parenteral administration på grund av det höga innehållet av stärkelseproteiner, som eventuellt kan föreligga i de- naturerad form efter skjuvningen, och den erhållna stär- kelsen är inte heller lämplig för framställning av bio- nedbrytbara stärkelsemikrosfärer för parenteral administ- ration eller för användning i tvåfas-vattensystem för framställning av dylika stärkelsemikrosfärer.The use of shear to modify molecular weights in order to obtain better starch for the manufacture of tablets is described in the U.S. distribution of starch, 5,455,342. The starch obtained is not suitable for parenteral administration due to the high content of starch proteins, which may be present in denatured form after shear, and the starch obtained is also not suitable for the production of biodegradable starch microspheres for parenteral administration or for use in two-phase water systems for the production of such starch microspheres.
Ett förfarande för framställning av parenteralt ad- ministrerbara stärkelseberedningar med följande egenska- per skulle sålunda vara synnerligen önskvärt: 0 ett förfarande som gör det möjligt att infånga känsli- ga biologiskt aktiva ämnen i mikropartiklar med bibe- hållande av deras biologiska aktivitet; 0 ett förfarande medelst vilket man kan infånga biolo- giskt aktiva substanser under betingelser som inte ut- sätter dessa för organiska lösningsmedel, höga tempe- raturer eller höga skjuvkrafter och som medger att dessa bibehåller sin biologiska aktivitet; 0 ett förfarande som möjliggör hög laddning av en paren- teralt administrerbar beredning med även känsliga bio- logiskt aktiva substanser; 0 ett förfarande medelst vilket man kan framställa en i huvudsak fullständigt bionedbrytbar och biokompatibel beredning som är lämplig att injicera parenteralt och vid vars nedbrytning kemiskt neutrala kroppsegna ämnen bildas; 0 ett förfarande medelst vilket man kan framställa en parenteralt injicerbar beredning med en storlek över- stigande 2O pm och ännu hellre överstigande 30 um i syfte att undvika fagocytos av vävnadsmakrofager och 10 15 20 25 30 35 14 förenkla upparbetningen av densamma under tillverk- ningen; I ett förfarande för framställning av mikropartiklar in- nehållande en biologiskt aktiv substans, vilka kan an- vändas som mellanprodukt vid framställning av en be- redning för reglerad, förlängd eller fördröjd frisätt- ning och möjliggör rigorös kvalitetskontroll av det infångade biologiska ämnets kemiska stabilitet och bi- ologiska aktivitet; 0 ett förfarande som utnyttjas en parenteralt acceptabel stärkelse som är lämplig för framställning av i huvud- sak fullständigt bionedbrytbarbara stärkelsemikropar- tiklar; 0 en i huvudsak fullständigt bionedbrytbar och biokompa- tibel mikropartikulär beredning som är lämplig att in- jicera parenteralt och vid vars nedbrytning kemiskt neutrala kroppsegna ämnen bildas; 0 en mikropartikulär beredning innehållande en biolo- giskt aktiv substans och med en partikelstorleksför- delning som är lämplig för att drageras med hjälp av luftsuspensionsteknik och tillräcklig mekanisk håll- fasthet för detta ändamål; 0 en dragerad mikropartikulär beredning innehållande en biologiskt aktiv substans, vilken beredning ger en kontrollerad frisättning efter parenteral administra- tion; Sådana och andra syften uppnås medelst den nedan defi- nierade uppfinningen.Thus, a process for the preparation of parenterally administrable starch formulations having the following properties would be highly desirable: a process which makes it possible to capture sensitive biologically active substances in microparticles while retaining their biological activity; A process by which biologically active substances can be trapped under conditions which do not expose them to organic solvents, high temperatures or high shear forces and which allow them to retain their biological activity; A process which enables high loading of a parenterally administrable preparation with also sensitive biologically active substances; A process by which a substantially completely biodegradable and biocompatible preparation can be prepared which is suitable for injection parenterally and in the degradation of which chemically neutral substances are formed; A process by which a parenterally injectable preparation having a size exceeding 20 μm and more preferably exceeding 30 μm can be prepared in order to avoid phagocytosis of tissue macrophages and to simplify the reprocessing thereof during manufacture; In a process for the preparation of microparticles containing a biologically active substance, which can be used as an intermediate in the preparation of a preparation for controlled, prolonged or delayed release and enables rigorous quality control of the chemical stability of the captured biological substance and biological activity; A process utilizing a parenterally acceptable starch suitable for the production of substantially completely biodegradable starch microparticles; A substantially completely biodegradable and biocompatible microparticulate formulation which is suitable for injection parenterally and in the degradation of which chemically neutral substances are formed; A microparticulate preparation containing a biologically active substance and having a particle size distribution suitable for coating by means of air suspension technology and sufficient mechanical strength for this purpose; A coated microparticulate formulation containing a biologically active substance, which formulation provides a controlled release after parenteral administration; Such and other objects are achieved by means of the invention defined below.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning hänför sig till en ny mikro- partikelberedning. Närmare bestämt är det fråga om en mikropartikelberedning, som är bionedbrytbar, som inne- håller en biologiskt aktiv substans och som är avsedd för parenteral administration av denna substans till ett däggdjur, speciellt människa. I första hand avser nämnda lO 15 20 25 30 35 517 6 1 0 ¿::= 15 parenterala administration att mikropartiklarna är avsed- da för injektion.DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel microparticle preparation. More specifically, it is a microparticle preparation which is biodegradable, which contains a biologically active substance and which is intended for parenteral administration of this substance to a mammal, especially a human. Primarily, the parenteral administration means that the microparticles are intended for injection.
Eftersom mikropartiklarna i första hand är avsedda för injektion, är det företrädesvis fråga om framställ- ning av partiklar med en medeldiameter inom intervallet 10-200 pm, vanligtvis 20-100 pm och speciellt 20-80 pm.Since the microparticles are primarily intended for injection, it is preferably a matter of producing particles with an average diameter in the range 10-200 μm, usually 20-100 μm and especially 20-80 μm.
Uttrycket "mikropartiklar" används i samband med uppfin- ningen som generell benämning för partiklar av viss stor- lek i enlighet med i och för sig känd teknik. En typ av mikropartiklar är sålunda mikrosfärer, vilka har i huvud- sak sfärisk form, under det att begreppet mikropartikel generellt kan innefatta avvikelse från sådan ideal sfä- risk form. Även det i och för sig kända begreppet mikro- kapsel faller inom uttrycket mikropartikel i enlighet med känd teknik.The term "microparticles" is used in connection with the invention as a general term for particles of a certain size in accordance with per se known technology. One type of microparticle is thus microspheres, which have a substantially spherical shape, while the term microparticle may generally include deviation from such an ideal spherical shape. The per se known concept of microcapsule also falls within the term microparticle in accordance with known technology.
Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning tillhan- dahåller denna en parenteralt administrerbar, bionedbryt- bar mikropartikelberedning innehållande en biologiskt ak- tiv substans, vilken under de första 24 timmarna efter injektion uppvisar en frisättning av den aktiva subsansen som är mindre än 30% av den totala frisättningen, bestämt ur en koncentration-tid-kurva i form av förhållandet mel- lan area under kurvan under nämnda första 24 timmar och total area under ifrågavarande kurva.According to one aspect of the present invention, there is provided a parenterally administrable, biodegradable microparticle preparation containing a biologically active substance which, during the first 24 hours after injection, exhibits a release of the active substance which is less than 30% of the total the release, determined from a concentration-time curve in the form of the ratio between area during the curve during said first 24 hours and total area during the curve in question.
Företrädesvis gäller att frisättningen under de för- sta 24 timmarna efter injektionen är mindre än 20%, före- trädesvis mindre än 15%, ännu hellre mindre än 10% och allra helst mindre än 5%, av den totala frisättningen.Preferably, the release during the first 24 hours after the injection is less than 20%, preferably less than 15%, more preferably less than 10% and most preferably less than 5%, of the total release.
Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahåller denna en mikropartikelberedning av ovan nämnda typ, vilken under de första 48 timmarna efter in- jektion uppvisar en frisättning av den aktiva subsansen där den maximala koncentrationen i plasma eller serum är mindre än 300% av den maximala koncentrationen av den bi- ologiskt aktiva substansen under någon tidpunkt översti- gande 48 timmar efter injektion.According to another aspect of the present invention, it provides a microparticle preparation of the above-mentioned type, which during the first 48 hours after injection shows a release of the active substance where the maximum concentration in plasma or serum is less than 300% of the maximum concentration. of the biologically active substance at any time exceeding 48 hours after injection.
Anno» 10 15 20 25 30 35 5 17 6 1 0 gi: 16 Nämnda maximala koncentration är företrädesvis mind- re än 200% och ännu hellre mindre än 100% av ifrågavaran- de maximala koncentration.Anno »10 15 20 25 30 35 5 17 6 1 0 gi: 16 Said maximum concentration is preferably less than 200% and more preferably less than 100% of the maximum concentration in question.
Ytterligare en aspekt av uppfinningen representeras av en mikropartikelberedning av ovan nämnt slag, vilken uppvisar en frisättning av den biologiskt aktiva substan- sen där biotillgängligheten av nämnda substans är minst 35% av den biotillgänglighet som erhålles när ifrågava- rande substans injiceras intravenöst i löslig form.A further aspect of the invention is represented by a microparticle preparation of the above-mentioned kind, which shows a release of the biologically active substance where the bioavailability of said substance is at least 35% of the bioavailability obtained when the substance is injected intravenously in soluble form.
Nämnda biotillgänglighet är företrädesvis minst 45%, ännu hellre minst 50%, av den biotillgänglighet som er- hàlles när den biologiskt aktiva substansen injiceras intravenöst.Said bioavailability is preferably at least 45%, more preferably at least 50%, of the bioavailability obtained when the biologically active substance is injected intravenously.
En annan aspekt av föreliggande uppfinning represen- teras av en mikropartikelberedning av nämnt slag, vilken uppvisar en frisättning av den aktiva substansen karakte- riserad av att i den frisättning som sker under vilken som helst sammanhängande sjudagarsperiod är kvoten mellan den högsta koncentrationen av den biologiskt aktiva sub- stansen i serum eller plasma dividerat med medelkoncent- rationen under nämnda sjudagarsperiod mindre än 5, förut- satt att den valda sjudagarsperioden inte inkluderar de första 24 timmarna efter injektion.Another aspect of the present invention is represented by a microparticle preparation of said kind, which exhibits a release of the active substance characterized in that in the release which takes place during any continuous seven-day period, the ratio between the highest concentration of the biologically active the substance in serum or plasma divided by the mean concentration during the said seven-day period less than 5, provided that the selected seven-day period does not include the first 24 hours after injection.
Nämnda frisättning är företrädesvis mindre än 4 gånger, ännu hellre mindre än 3 gånger och allra helst mindre än 2 gånger.Said release is preferably less than 4 times, more preferably less than 3 times and most preferably less than 2 times.
Uppfinningen tillhandahåller enligt ännu en aspekt en mikropartikelberedning av angivet slag, vilken uppvi- sar en frisättning av den biologiskt aktiva substansen där medeluppehàllstiden för ifrågavarande substans är minst 4 dagar.According to a further aspect, the invention provides a microparticle preparation of the type indicated, which exhibits a release of the biologically active substance where the average residence time of the substance in question is at least 4 days.
Företrädesvis är nämnda medeluppehàllstid minst 7 dagar, ännu hellre minst 9 dagar, t.ex. minst 11 dagar eller speciellt minst 13 dagar.Preferably, said average residence time is at least 7 days, more preferably at least 9 days, e.g. at least 11 days or especially at least 13 days.
De särdrag som har angivits för de ovan presenterade aspekterna av uppfinningen kan kombineras i vilka som helst lämpliga kombinationer. 1:--- 10 15 20 25 30 35 17 För vilken eller vilka som helst av dessa aspekter av uppfinningen gäller företrädesvis att den biologiskt aktiva substansen är ett protein, en peptid eller en po- lynukleotid. Allra helst är det fråga om ett protein, t.ex. ett rekombinant framställt protein.The features which have been set forth for the aspects of the invention presented above may be combined in any suitable combinations. 1: --- 10 15 20 25 30 35 17 For any of these aspects of the invention, it is preferred that the biologically active substance is a protein, a peptide or a polynucleotide. Most preferably it is a protein, e.g. a recombinantly produced protein.
Intressanta grupper av ifrågavarande substanser är hormon, speciellt humant tillväxthormon, eller en till- växtfaktor.Interesting groups of substances in question are hormones, especially human growth hormone, or a growth factor.
Mera specifikt gäller att enligt en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen beredningen innehåller en sub- stans vald bland tillväxthormon, insulin, erytropoietin, interferon a, interferon ß, interferon y, Faktor VII, Faktor VIII, glukagonliknande peptid l eller 2 och C- peptid.More specifically, according to a preferred embodiment of the invention, the preparation contains a substance selected from growth hormone, insulin, erythropoietin, interferon α, interferon β, interferon γ, Factor VII, Factor VIII, glucagon-like peptide 1 or 2 and C-peptide. .
För de olika karakteristika som har angivits för mikropartikelberedningen enligt uppfinningen gäller mera specifikt att det primärt rör sig om begreppen MRT, burst och biotillgänglighet.For the various characteristics that have been stated for the microparticle preparation according to the invention, it is more specific that these are primarily the concepts of MRI, burst and bioavailability.
Dessa kan definieras enligt följande MRT Ett màl med beredningar för kontrollerad frisättning är att få en förlängd frisättning av det aktiva materia- let. Ett mått man kan använda för att kvantifiera fri- sättningstiden är medeluppehàllstid eller ”mean resi- dence time” (MRT) som är det vedertagna begreppet inom farmakokinetik.These can be defined according to the following MRI One goal of preparations for controlled release is to obtain an extended release of the active material. One measure that can be used to quantify the release time is mean residence time (MRT), which is the accepted concept in pharmacokinetics.
MRT är genomsnittstiden som molekylerna som intro- ducerats i kroppen uppehåller sig i kroppen. (Clinical Pharmacokinetics. Concepts and Applications. Malcolm Rowland and Thomas N. Tozer. 2“d ed. Lea&Febiger, Phila- delphia London) MRT-värdet kan beräknas från plasmakoncentrationsdata genom följande formel. .frun 10 15 20 25 30 517 610 -a saw 18 00 J :Cdr MRT = ° OO j Cd: o där C är plasmakoncentrationen och t är tiden Bëšâš Ett vanligt problem med beredningar för kontrollerad frisättning för parenteralt bruk är att det omedelbart efter administrering i kroppen frisätts en stor del av läkemedlet under tidig fas. Detta kallas inom facklitte- raturen för ”burst-effect” Detta beror oftast pà att lä- kemedlet befinner sig på ytan av formuleringen eller att formuleringen(som kan bestå av mikropartiklar) spricker upp. En låg bursteffekt är mycket önskvärd eftersom en hög koncentration av läkemedlet kan vara toxisk och dess- utom utnyttjas den del som försvinner snabbt första ti- den dåligt, vilket innebär att mer läkemedel krävs för att upprätthålla en terapeutiskt nivå av läkemedlet under den avsedda behandlingstiden.MRI is the average time that the molecules introduced into the body stay in the body. (Clinical Pharmacokinetics. Concepts and Applications. Malcolm Rowland and Thomas N. Tozer. 2 “ed. Lea & Febiger, Philadelphia London) The MRI value can be calculated from plasma concentration data by the following formula. .frun 10 15 20 25 30 517 610 -a saw 18 00 J: Cdr MRT = ° OO j Cd: o where C is the plasma concentration and t is the time Bëšâš A common problem with controlled release preparations for parenteral use is that immediately after administration in the body releases a large part of the drug during the early phase. This is referred to in the professional literature as a “burst effect”. This is usually due to the drug being on the surface of the formulation or the formulation (which may consist of microparticles) cracking. A low brush effect is very desirable because a high concentration of the drug can be toxic and in addition the part that disappears quickly in the first time is poorly utilized, which means that more drugs are required to maintain a therapeutic level of the drug during the intended treatment time.
Burst definieras som den andel av läkemedlet som ab- sorberas under de första 24 timmarna av den totala ande- len som absorberas.Burst is defined as the proportion of the drug that is absorbed during the first 24 hours of the total proportion that is absorbed.
Matematiskt kan man definiera det med hjälp av ”area under kurva”-beräkningar från plasmakoncentrationskurvor. 24h j Cd: Burst = 0 0 100% w I Cd: o Biotillgänglighet Biotillgänglighet är ett mått på hur stor del av det tillförda läkemedlet som absorberas från administrations- stället till blodet i aktiv form. Biotillgänglighet jäm- förs ofta med data från intravenös tillförsel av läkemed- vann; lO 15 20 25 30 35 517 610 19 let, där man således inte har några absorptionsbarriärer, och kallas då för absolut biotillgänglighet, Absolut biotillgänglighet definieras enligt följande formel: __A(Å:x-[hv _kDx-AÉKQV där AUC xär area-under-kurvan värdet för den undersökta formuleringen, AUCiv är area-under-kurvan värdet för en intravenös tillförsel av läkemedlet, DX är dosen av läke- medlet i formuleringen och Dh är den intravenösa dosen.Mathematically, it can be defined using "area under curve" calculations from plasma concentration curves. 24h j Cd: Burst = 0 0 100% w I Cd: o Bioavailability Bioavailability is a measure of how much of the administered drug is absorbed from the site of administration to the blood in active form. Bioavailability is often compared with data from intravenous drug delivery; 10 15 20 25 30 35 517 610 19 let, where one thus has no absorption barriers, and is then called absolute bioavailability, Absolute bioavailability is defined according to the following formula: __A (Å: x- [hv _kDx-AÉKQV where AUC xär area-under -curve the value of the formulation tested, AUCiv is the area-under-curve value of an intravenous administration of the drug, DX is the dose of the drug in the formulation and Dh is the intravenous dose.
Bestämningen av frisättningsprofilen och de farmako- kinetiska parametrarna görs företrädesvis genom djurför- sök. Den mest relevanta arten, pà grund av sin likhet med människa, är gris. I de fall den biologiskt aktiva sub- stansen kan inducera ett immunsvar under testet som ris- kerar att påverka bestämningen av de farmakokinetiska pa- rametrarna för den biologiskt aktiva substansen bör häm- ning av immunsvaret användas, t.ex. genom läkemedelsbe- handling, vilket är känt inom teknikomrádet, och detaljer kan hämtas ur den vetenskapliga litteraturen, till exem- pel Agersö et al, (J.Pharmacol Toxicol 41 (1999) 1-8) Mikropartikelberedningen enligt uppfinningen kan framställas medelst ett förfarande, som innefattar att man a) bereder en vattenbaserad stärkelselösning innefat- tande stärkelse, som har ett innehåll av amylopektin överstigande 85 vikt-%, där molekylvikten för nämnda amy- lopektin är reducerad, företrädesvis genom skjuvning, så att minst 80 vikt-% av materialet ligger inom intervallet 10-10000 kDa, och som har ett aminosyrakväveinnehàll un- derstigande 50 pg per g torrvikt stärkelse, varvid lös- ningens stärkelsekoncentration är minst 20 vikt-%, b) förenar den bilogiskt aktiva substansen med stärkel- selösningen under sådana betingelser att det bildas en komposition i form av en lösning, emulsion eller suspen- sion av nämnda substans i stärkelselösningen, ~w|zn 10 15 20 25 30 35 5 17 6 1 0 gi: 20 c) blandar den i steg b) erhållna kompositionen med en vattenbaserad lösning av en polymer med förmåga att bilda ett tvàfas-vattensystem, så att det bildas en emulsion av stärkelsedroppar, vilka innehåller den biologiskt aktiva substansen, som inre fas i en yttre fas av nämnda poly- merlösning, där stärkelsedropparna lämpligen har den för mikropartiklarna önskade storleken d) bringar de i steg c) erhållna stärkelsedropparna att gela till stärkelsepartiklar via stärkelsens naturliga förmåga att solidifieras, e) torkar stärkelsepartiklarna, och f) eventuellt applicerar ett frisättningsreglerande hölje av en biokompatibel och bionedbrytbar polymer, fö- reträdesvis genom luftsuspensionsteknik, på de torkade stärkelsepartiklarna.The determination of the release profile and the pharmacokinetic parameters is preferably performed by animal experiments. The most relevant species, due to its resemblance to humans, is the pig. In cases where the biologically active substance can induce an immune response during the test that risks affecting the determination of the pharmacokinetic parameters of the biologically active substance, inhibition of the immune response should be used, e.g. by drug treatment, which is known in the art, and details can be obtained from the scientific literature, for example Agersö et al, (J. Pharmacol Toxicol 41 (1999) 1-8). The microparticle preparation according to the invention can be prepared by a method, which comprises a) preparing an aqueous starch solution comprising starch having an amylopectin content exceeding 85% by weight, wherein the molecular weight of said amylopectin is reduced, preferably by shear, so that at least 80% by weight of the material is in the range of 10-10000 kDa, and having an amino acid nitrogen content of less than 50 pg per g dry weight of starch, the starch concentration of the solution being at least 20% by weight, b) combining the biologically active substance with the starch solution under such conditions that a composition is formed in the form of a solution, emulsion or suspension of said substance in the starch solution, ~ w | zn 10 15 20 25 30 35 5 17 6 1 0 gi: 20 c) mixes the composition obtained in step b) with an aqueous solution of a polymer capable of forming a two-phase aqueous system, so as to form an emulsion of starch droplets, which contain the biologically active substance, as the inner phase in an outer phase of said poly additional solution, where the starch droplets suitably have the desired size for the microparticles; d) cause the starch droplets obtained in step c) to gel to starch particles via the starch's natural ability to solidify, e) dry the starch particles, and f) optionally apply a bioregulation. biodegradable polymer, preferably by air suspension technology, on the dried starch particles.
En viktig aspekt i samband med detta förfarande är med andra ord att man som mikropartikelmatris utnyttjar stärkelse av ett visst slag. En stärkelse som är speci- ellt lämplig, liksom ett förfarande för framställning av denna, finns noggrant beskriven i den svenska patentan- sökning som har samma inlämningsdag som föreliggande pa- tentansökan och som har titeln Farmaceutisk acceptabel stärkelse. Detaljer avseende denna kan med andra ord häm- tas från nämnda svenska patentansökan, vars innehåll i detta avseende sàlund härmed upptas i föreliggande text via referens.An important aspect in connection with this process is, in other words, that a certain kind of starch is used as the microparticle matrix. A starch which is particularly suitable, as well as a process for its preparation, is carefully described in the Swedish patent application which has the same filing date as the present patent application and which has the title Pharmaceutically acceptable starch. Details regarding this can in other words be obtained from the said Swedish patent application, the content of which in this respect is hereby incorporated into the present text via reference.
De viktigaste särdragen för sådan stärkelse kommer emellertid att beskrivas nedan. För att fullständigt bionedbrytbara mikropartiklar med högt utbyte av den ak- tiva substansen skall bildas i ett tvàfas-vattensystem och för att de erhållna stärkelsemikropartiklarna skall uppvisa de egenskaper som kommer att beskrivas nedan mås- te stärkelsen generellt till övervägande del bestå av höggrenad stärkelse, som i det naturliga tillståndet i stärkelsegranulen benämns amylopektin. Den skall dessutom ha en molekylviktsfördelning som gör det möjligt att upp- nå önskade koncentrationer och gelningshastigheter. annan 10 15 20 25 30 35 21 I detta sammanhang kan det tilläggas att begreppet bionedbrytbar innebär att mikropartiklarna efter parente- ral administration löses upp i kroppen till kroppsegna substanser, i slutänden glukos. Bionedbrytbarheten kan bestämmas eller undersökas genom inkubation med lämpligt enzym, t.ex. alfa-amylas, in vitro. Det är härvid lämp- ligt att tillsätta enzymet ett flertal gånger under inku- bationsperioden, så att man därigenom försäkrar sig om att det finns aktivt enzym närvarande i inkubationsbland- ningen hela tiden. Bionedbrytbarheten kan även undersökas genom parenteral injicering av mikropartiklarna, t.ex. subkutant eller intramuskulärt, och histologisk undersök- ning av vävnaden som en funktion av tiden. Bionedbrytbara stärkelsemikropartiklar försvinner normalt från vävnaden inom några veckor och oftast inom en vecka. I de fall då stärkelsemikropartiklarna är överdragna med ett frisätt- ningsreglerande hölje, t.ex. dragerade, är det oftast detta hölje som avgör hastigheten för bionedbrytbarheten, vilken i sin tur avgör när alfa-amylas blir tillgängligt för stärkelsematrisen.However, the main features of such starch will be described below. In order for completely biodegradable microparticles with a high yield of the active substance to be formed in a two-phase aqueous system and for the obtained starch microparticles to have the properties which will be described below, the starch must generally consist predominantly of highly branched starch. in the natural state of the starch granule is called amylopectin. It must also have a molecular weight distribution that makes it possible to achieve the desired concentrations and gelation rates. other 10 15 20 25 30 35 21 In this context, it can be added that the term biodegradable means that the microparticles, after parenteral administration, dissolve in the body into the body's own substances, ultimately glucose. The biodegradability can be determined or examined by incubation with a suitable enzyme, e.g. alpha-amylase, in vitro. It is advisable to add the enzyme several times during the incubation period, so as to ensure that there is active enzyme present in the incubation mixture at all times. The biodegradability can also be examined by parenteral injection of the microparticles, e.g. subcutaneous or intramuscular, and histological examination of the tissue as a function of time. Biodegradable starch microparticles normally disappear from the tissue within a few weeks and usually within a week. In cases where the starch microparticles are coated with a release-regulating coating, e.g. coated, it is usually this envelope that determines the rate of biodegradability, which in turn determines when alpha-amylase becomes available to the starch matrix.
Biokompatibiliteten kan också undersökas genom pa- renteral administration av mikropartiklarna, t.ex. subku- tant eller intramuskulärt, och histologisk utvärdering av vävnaden, varvid det är viktigt att beakta att den biolo- giskt aktiva substansen, som ofta är ett protein, i sig uppvisar förmåga att inducera t.ex. ett immunförsvar i det fall den administreras i en annan art. Exempelvis kan sålunda många rekombinant framställda mänskliga proteiner ge upphov till immunsvar i försöksdjur.Biocompatibility can also be investigated by parenteral administration of the microparticles, e.g. subcutaneously or intramuscularly, and histological evaluation of the tissue, it being important to note that the biologically active substance, which is often a protein, itself has the ability to induce e.g. an immune system in case it is administered in another species. Thus, for example, many recombinantly produced human proteins can elicit immune responses in experimental animals.
Stärkelsen måste vidare ha en renhet som är accepta- bel för tillverkning av en parenteralt administrerbar be- redning. Den måste även kunna bilda tillräckligt stabila lösningar vid tillräckligt hög koncentration för att möj- liggöra inblandning av den biologiskt aktiva substansen under betingelser som medger att substansens bioaktivitet bibehålls, samtidigt som den spontant måste kunna solidi- fiera på ett kontrollerat sätt för att stabila, men sam- s. v ~ u.. 10 15 20 25 30 35 517 610 22 tidigt bionedbrytbara, mikropartiklar skall erhållas. Hög koncentration är också viktig för att förhindra att den biologiskt aktiva substansen fördelas ut i oacceptabel utsträckning till den yttre fasen eller till gränsytan mellan den inre och den yttre fasen.The starch must also have a purity that is acceptable for the manufacture of a parenterally administrable preparation. It must also be able to form sufficiently stable solutions at a sufficiently high concentration to enable admixture of the biologically active substance under conditions which allow the bioactivity of the substance to be maintained, while at the same time it must be able to spontaneously solidify in a controlled manner to co- s. v ~ u .. 10 15 20 25 30 35 517 610 22 early biodegradable, microparticles must be obtained. High concentration is also important to prevent the biologically active substance from being distributed unacceptably to the outer phase or to the interface between the inner and outer phases.
Ett antal olika utföringsformer med avseende på stärkelsens karaktär är följande.A number of different embodiments with respect to the nature of the starch are as follows.
Stärkelsen har företrädesvis en renhet av högst 20 pg, ännu hellre högst 10 pg och allra helst högst 5 pg, aminosyrakväve per g torrvikt stärkelse.The starch preferably has a purity of at most 20 pg, more preferably at most 10 pg and most preferably at most 5 pg, amino acid nitrogen per g of dry weight starch.
Molekylvikten för ovannämnda amylopektin år företrä- desvis reducerad så att minst 80 vikt-% av materialet ligger inom intervallet 100-4000 kDa, ännu hellre 200- 1000 kDa och allra helst 300-600 kDa.The molecular weight of the above-mentioned amylopectin is preferably reduced so that at least 80% by weight of the material is in the range 100-4000 kDa, more preferably 200-1000 kDa and most preferably 300-600 kDa.
Stärkelsen har vidare företrädesvis ett innehåll av amylopektin med ifrågavarande reducerade molekylvikt överstigande 95 vikt-%, ännu hellre överstigande 98 vikt- %. Den kan dessutom naturligtvis till 100 vikt-% bestå av sådan amylopektin.The starch further preferably has a content of amylopectin with the reduced molecular weight in excess of 95% by weight, more preferably in excess of 98% by weight. In addition, it can of course consist of 100% by weight of such amylopectin.
Enligt en annan variant är stärkelsen av sådan art att den kan lösas i vatten i en koncentration överstigan- de 25 vikt-%. Detta innebär generellt förmåga att lösa sig i vatten i enlighet med i och för sig känd teknik, dvs vanligtvis upplösning vid förhöjd temperatur, exem- pelvis upp till approximativt 80°C.According to another variant, the starch is of such a nature that it can be dissolved in water in a concentration exceeding 25% by weight. This generally means the ability to dissolve in water in accordance with the technique known per se, ie usually dissolution at elevated temperature, for example up to approximately 80 ° C.
Enligt ytterligare en variant gäller att stärkelsen saknar kovalent bundna extra kemiska grupper av det slag som förekommer i hydroxietylstärkelse. Med detta menas generellt att stärkelsen enbart innehåller sådana grupper som finns i naturlig stärkelse och inte har modifierats pà annat sätt, såsom i exempelvis hydroxietylstärkelse.According to another variant, the starch lacks covalently bonded extra chemical groups of the kind found in hydroxyethyl starch. By this is generally meant that the starch contains only those groups which are present in natural starch and have not been modified in any other way, such as in hydroxyethyl starch, for example.
En annan variant innebär att stärkelsen har ett en- dotoxininnehåll understigande 25 EU/g.Another variant means that the starch has an endotoxin content of less than 25 EU / g.
Ytterligare en variant innebär att stärkelsen inne- håller mindre än 100 mikroorganismer per gram, ofta t o m mindre än 10 mikroorganismer per gram. ||»»u 10 15 20 25 30 35 517 e, 1 n 23 Stärkelsen kan vidare definieras som att den är re- nad fràn ytlokaliserade proteiner, lipider och endotoxi- ner medelst tvättning med vattenbaserad alkalilösning, molekylviktsreducerad medelst skjuvning samt renad från invändiga proteiner medelst jonbyteskromatografi, före- trädesvis anjonbyteskromatografi.Another variant means that the starch contains less than 100 microorganisms per gram, often even less than 10 microorganisms per gram. The starch can be further defined as being purified from surface localized proteins, lipids and endotoxins by washing with aqueous alkali solution, molecular weight reduced by shear and purified from internal proteins by ion exchange chromatography, preferably anion exchange chromatography.
Att amylopektin utgör huvudbestàndsdelen i den an- vända stärkelsen innebär generellt att dess andel är 60- 100 vikt-%, räknat på torrvikt stärkelse.The fact that amylopectin constitutes the main constituent of the starch used generally means that its proportion is 60-100% by weight, calculated on dry weight starch.
I vissa fall kan det härvid vara gynnsamt att använ- da en mindre andel, t.ex. 2-15 vikt-%, kortkedjig amylos för modifiering av gelningshastigheten i steg d). Medel- molekylvikten för nämnda amylos ligger företrädesvis inom intervallet 2,5-70 kDa, speciellt 5-45 kDa. Övriga detal- jer beträffande kortkedjig amylos kan hämtas från US pa- tentskrift 3,881,99l.In some cases, it may be beneficial to use a smaller proportion, e.g. 2-15% by weight, short chain amylose to modify the gelation rate in step d). The average molecular weight of said amylose is preferably in the range 2.5-70 kDa, especially 5-45 kDa. Other details regarding short-chain amylose can be found in U.S. Patent No. 3,881.99l.
Vid bildandet av stärkelselösningen i steg a) an- vänds generellt uppvärmning enligt i och för sig känd teknik för upplösning av stärkelsen. En speciellt före- dragen variant innebär härvid samtidigt att man löser upp stärkelsen under autoklavering, varvid den också företrä- desvis steriliseras. Denna autoklavering genomförs i vat- tenhaltiga lösningar, t.ex. vatten för injektion eller lämplig buffert.In the formation of the starch solution in step a), heating is generally used according to the technique known per se for dissolving the starch. A particularly preferred variant here also means that the starch is dissolved during autoclaving, whereby it is also preferably sterilized. This autoclaving is carried out in aqueous solutions, e.g. water for injection or suitable buffer.
Om den biologiskt aktiva substansen är ett känsligt protein eller annan temperaturkänslig substans, får stär- kelselösningen svalna till lämplig temperatur innan den förenas med substansen ifråga. Vilken temperatur som är lämplig avgörs i första hand av värmestabiliteten för den biologiskt aktiva substansen, men rent generellt gäller att en temperatur understigande ca 60°C, ännu hellre un- derstigande 55°C, är lämplig.If the biologically active substance is a sensitive protein or other temperature sensitive substance, the starch solution must cool to a suitable temperature before it is combined with the substance in question. Which temperature is suitable is determined primarily by the thermal stability of the biologically active substance, but in general a temperature below about 60 ° C, even more preferably below 55 ° C, is suitable.
Enligt ett alternativ förenar man därför den aktiva substansen med stärkelselösningen vid en temperatur av högst 60°C, ännu hellre högst 55°C, och företrädesvis inom intervallet 20-45°C, speciellt 30-37°C. ;|.-u 10 15 20 25 30 35 517 610 24 För blandningsoperationen i steg b) gäller vidare att man lämpligen använder sig av ett viktförhàllande stärkelsezbiologiskt aktiv substans inom området fràn 3:1 till lOO:1.According to an alternative, the active substance is therefore combined with the starch solution at a temperature of at most 60 ° C, more preferably at most 55 ° C, and preferably in the range 20-45 ° C, especially 30-37 ° C. For the mixing operation in step b) it is furthermore appropriate to use a weight-ratio starch biologically active substance in the range from 3: 1 to 100: 1.
För blandningsoperationen gäller dessutom att den aktiva substansen blandas med stärkelselösningen innan man i steg c) bildar ett tvàfas-vattensystem. Den aktiva substansen kan dà befinna sig i löst form, t.ex. i en buffertlösning, eller i fast, amorf eller kristallin, form och vid lämplig temperatur, som oftast ligger mellan rumstemperatur (20°C) och 45°C, företrädesvis högst 37°C.For the mixing operation, it also applies that the active substance is mixed with the starch solution before a two-phase aqueous system is formed in step c). The active substance may then be in loose form, e.g. in a buffer solution, or in solid, amorphous or crystalline form and at a suitable temperature, which is usually between room temperature (20 ° C) and 45 ° C, preferably not more than 37 ° C.
Det är möjligt att sätta stärkelselösningen till den bio- logiskt aktiva substansen eller vice versa. Dà de biolo- giskt aktiva substanser som är lämpliga att använda i detta system, t.ex. proteiner, vanligtvis är makromoleky- ler, kan det vid blandning av även en lösning av en upp- löst makromolekyl med stärkelse exempelvis bildas en emulsion, där makromolekylen oftast representerar den inre fasen, eller en fällning. Detta är fullt accepta- belt, förutsatt att den biologiskt aktiva substansen bi- behåller eller inte nämnvärt förlorar sin bioaktivitet.It is possible to add the starch solution to the biologically active substance or vice versa. Then the biologically active substances that are suitable for use in this system, e.g. proteins, usually macromolecules, when a solution of a dissolved macromolecule with starch is also mixed, for example, an emulsion can be formed, where the macromolecule usually represents the inner phase, or a precipitate. This is perfectly acceptable, provided that the biologically active substance retains or does not significantly lose its bioactivity.
Därefter skapas en homogen lösning, emulsion eller sus- pension, genom omrörning, som kan ske medelst lämplig teknik. Sådan teknik är välkänd inom omrädet, varvid som exempel kan nämnas magnetomrörning, propelleromrörning eller användning av en eller flera statiska mixrar. En speciellt föredragen utföringsform av uppfinningen repre- senteras i detta fall av användning av minst en statisk mixer.Thereafter, a homogeneous solution, emulsion or suspension is created, by stirring, which can be done by suitable techniques. Such a technique is well known in the art, for example magnetic agitation, propeller agitation or the use of one or more static mixers. An especially preferred embodiment of the invention is represented in this case by the use of at least one static mixer.
Vid framställningen av stärkelsemikropartiklarna skall koncentrationen av stärkelse i den lösning som skall överföras till fast form, och i vilken den biolo- giskt aktiva substansen skall införlivas, sålunda vara minst 20 vikt-% för att stärkelsemikropartiklar med rätt egenskaper skall bildas. Exakt vilken stärkelsekoncentra- tion som fungerar bäst i varje enskilt fall kan pä ett enkelt sätt titreras ut för varje enskild biologiskt ak- 10 15 20 25 30 35 517 610 25 tiv substans vid den laddning i mikropariklarna som öns- kas i det enskilda fallet. Det bör i detta sammanhang ob- serveras, att den biologiskt aktiva substans som skall införlivas i mikropartiklarna kan påverka tvàfas-systemet och stärkelsens gelningsegenskaper, vilket likaså innebär att sedvanliga för-försök utförs i syfte att bestämma de optimala betingelserna i det enskilda fallet. Oftast vi- sar försök att stärkelsekoncentrationen med fördel bör vara minst 30 vikt-% och i vissa speciella fall minst 40 vikt-%. speciellt högst 45 vikt-%.Thus, in the preparation of the starch microparticles, the concentration of starch in the solution to be converted into solid form, in which the biologically active substance is to be incorporated, must be at least 20% by weight in order to form starch microparticles having the proper properties. Exactly which starch concentration works best in each individual case can be easily titrated out for each individual biologically active substance at the charge in the microparticles desired in the individual case. It should be noted in this context that the biologically active substance to be incorporated into the microparticles can affect the two-phase system and the gelling properties of the starch, which also means that customary experiments are carried out in order to determine the optimal conditions in the individual case. Most often, experiments show that the starch concentration should advantageously be at least 30% by weight and in some special cases at least 40% by weight. especially not more than 45% by weight.
Som högsta gräns gäller vanligtvis 50 vikt-%, Det är normalt inte möjligt att erhålla dessa höga stärkelsekoncentrationer utan an- vändning av molekylviktsreducerad, höggrenad stärkelse.The maximum limit is usually 50% by weight. It is not normally possible to obtain these high starch concentrations without the use of molecular weight-reduced, highly branched starch.
Beträffande den polymer som använts i steg c) i syf- te att bilda ett tvåfas-vattensystem gäller att det inom just detta teknikområde finns publicerad information om ett stort antal polymerer med förmåga att bilda tvåfas- system med stärkelse som inre fas. Alla sådana polymerer får anses användbara i föreliggande sammanhang. En speci- ellt lämplig polymer är dock polyetylenglykol. Företrä- desvis uppvisar denna polyetylenglykol en medelmolekyl- vikt av 5-35 kDa, ännu hellre 15-25 kDa och speciellt ca 20 kDa.With regard to the polymer used in step c) for the purpose of forming a two-phase water system, information on a large number of polymers capable of forming two-phase systems with starch as internal phase is published in this particular field of technology. All such polymers may be considered useful in the present context. However, a particularly suitable polymer is polyethylene glycol. Preferably, this polyethylene glycol has an average molecular weight of 5-35 kDa, more preferably 15-25 kDa and especially about 20 kDa.
Polymeren löses upp i lämplig koncentration i vat- ten- eller vattenbaserad lösning, vilket uttryck även in- nefattar buffertlösning, och tempereras till lämplig tem- peratur. Denna temperatur ligger företrädesvis inom in- tervallet 4-50°C, ännu hellre 10-40°C och oftast 10-37°C.The polymer is dissolved in a suitable concentration in aqueous or aqueous solution, which term also includes buffer solution, and tempered to a suitable temperature. This temperature is preferably in the range 4-50 ° C, more preferably 10-40 ° C and usually 10-37 ° C.
Koncentrationen av polymeren i den vattenbaserade lös- ningen är lämpligen minst 20 vikt-% och företrädesvis minst 30 vikt-%, och lämpligen högst 45 vikt-%. Ett spe- ciellt föredraget intervall är 30-40 vikt-%.The concentration of the polymer in the aqueous solution is suitably at least 20% by weight and preferably at least 30% by weight, and preferably at most 45% by weight. An especially preferred range is 30-40% by weight.
Blandningsoperationen i steg c) kan utföras på många olika sätt, t.ex. genom användning av propelleromrörning eller minst en statisk mixer. Blandningen utföres normalt inom temperaturområdet 4-50°C, företrädesvis 20-40°C, ofta ca 37°C. Vid ett satsvis förfarande kan stärkelselösning- 10 15 20 25 30 35 517 610 26 en sättas till polymerlösningen eller vice versa. I det fall statiska mixrar eller blandare utnyttjas, utföres operationen lämpligen därigenom att de bäda lösningarna pumpas i tvà separata rörledningar in i en gemensam rör- ledning som innehåller blandarna.The mixing operation in step c) can be performed in many different ways, e.g. by using propeller agitator or at least one static mixer. The mixing is normally carried out in the temperature range 4-50 ° C, preferably 20-40 ° C, often about 37 ° C. In a batch process, the starch solution may be added to the polymer solution or vice versa. In case static mixers or mixers are used, the operation is conveniently carried out by pumping the two solutions in two separate pipelines into a common pipeline containing the mixers.
Emulsionen kan bildas under användning av làga skjuvkrafter, då det inte föreligger någon hög ytspänning till skillnad fràn olja/vatten- eller vatten/olja-emulsioner, och dä mellan faserna i vatten/vatten-emulsioner, det primärt är stärkelselösningens viskositet som skall övervinnas för att dropparna skall uppnå viss storleks- I de flesta fall är det tillräckligt med mag- t.ex. då den mängd mikropartiklar som skall framställas överstiger fördelning. net- eller propelleromrörning. I större skala, 50 g, är det lämpligt att använda s.k. bafflar för erhål- lande av en ännu effektivare omrörning i den använda be- hàllaren. Ett alternativt sätt för att bilda vat- ten/vatten-emulsionen är användning av minst en statisk mixer, varvid stärkelselösningen lämpligen pumpas med re- glerad hastighet i ett rör, vari de statiska mixrarna har placerats. Pumpningen kan ske med vilken lämplig pump som helst, förutsatt att den ger jämn flödeshastighet under dessa betingelser, inte utsätter blandningen för onödigt höga skjuvkrafter och är acceptabel för tillverkning av parenterala beredningar vad avser renhet och frånvaro av läckage av oönskade substanser. Även i de fall dä statis- ka mixrar används för skapande av emulsionen är det of- tast fördelaktigt att låta solidifieringen till mikropar- tiklar ske i ett kärl med lämplig omrörning.The emulsion can be formed using low shear forces, when there is no high surface tension unlike oil / water or water / oil emulsions, and then between the phases in water / water emulsions, it is primarily the viscosity of the starch solution that must be overcome for that the drops should reach a certain size- In most cases, it is sufficient to stomach- e.g. when the amount of microparticles to be produced exceeds the distribution. net or propeller agitation. On a larger scale, 50 g, it is convenient to use so-called baffles to obtain an even more efficient agitation in the used container. An alternative way of forming the water / water emulsion is to use at least one static mixer, the starch solution being suitably pumped at a controlled rate into a tube in which the static mixers have been placed. The pumping can be done with any suitable pump, provided that it provides a uniform flow rate under these conditions, does not subject the mixture to unnecessarily high shear forces and is acceptable for the manufacture of parenteral preparations in terms of purity and absence of unwanted substances. Even in cases where static mixers are used to create the emulsion, it is often advantageous to allow the solidification to microparticles to take place in a vessel with suitable stirring.
En föredragen utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen innebär att man i steg c) sätter polymerlös- ningen till kompositionen i minst två steg, där en till- sats sker efter det att emulsionen har skapats eller bör- jat skapas.A preferred embodiment of the process according to the invention means that in step c) the polymer solution is added to the composition in at least two steps, where an addition takes place after the emulsion has been created or has begun to be created.
Det ligger naturligtvis också inom ramen för före- liggande uppfinning att tillsätta polymerlösningarna i flera steg och att därvid exempelvis ändra medelmolekyl- nu 10 15 20 25 30 35 1 n o o ~ 1 c nun n coon Q couuu .no n o un.- 517 610 f 27 vikten och/eller koncentrationen av den använda polyme- ren, t.ex. för att öka koncentrationen av stärkelse i den inre fasen, i de fall detta är önskvärt.Of course, it is also within the scope of the present invention to add the polymer solutions in several steps and thereby, for example, to change the average molecule 10 15 20 25 30 35 1 noo ~ 1 c nun n coon Q couuu .no no un.- 517 610 f The weight and / or concentration of the polymer used, e.g. to increase the concentration of starch in the internal phase, where this is desired.
Viktigt för framställning av mikropartiklarna enligt föreliggande uppfinning är att solidifieringen sker via stärkelsen naturliga tendens eller förmåga att gela, och inte genom exempelvis utfällning med organiska lösnings- medel, såsom aceton. Den sistnämnda proceduren kan sålun- da leda till att den biologiskt aktiva substansen utsätts för organiskt lösningsmedel, vilket i många fall är oac- ceptabelt, och till att den naturliga bildning av de fy- sikaliska tvärbindningar som krävs för att man på ett re- glerat sätt skall erhålla stabila mikropartiklar uteblir.Important for the preparation of the microparticles according to the present invention is that the solidification takes place via the starch's natural tendency or ability to gel, and not by, for example, precipitation with organic solvents, such as acetone. The latter procedure can thus lead to the biologically active substance being exposed to organic solvent, which in many cases is unacceptable, and to the natural formation of the physical crosslinks required for a regulated ways to obtain stable microparticles are absent.
Viktigt i samband med solidiferingen av mikropartik- larna är också att denna sker under betingelser som är milda för den ingående biologiskt aktiva substansen, el- ler substanserna. Primärt är det med andra ord fråga om att använda sig av en temperatur som inte är skadlig för den närvarande substansen. Det har härvid överraskande visat sig, att kriterierna för detta och för att det skall bildas stabila mikropartiklar med lämplig storleks- fördelning lättare kan uppfyllas om man under solidifie- ringen använder sig av mera än en temperaturnivå. Speci- ellt fördelaktigt är det om man inleder solidifieringsp- rocessen i tvàfas-systemet vid lägre temperatur än den temperatur som används i slutfasen av solidifieringen. En föredragen utföringsform innebär att man inleder solidi- fieringen inom intervallet 1-20°C, företrädesvis 1-lO°C, speciellt runt 4°C, och avslutar densamma inom interval- let 20-55°C, företrädesvis 25-40°C, En bekräftelse på att de valda betingelserna är kor- i synnerhet runt 37°C. rekta eller lämpliga kan man få genom att konstatera att stärkelsemikropartiklarna har önskad storleksfördelning, är stabila under de efterföljande tvättnings- och tork- ningsoperationerna och löses upp i huvudsak fullständigt enzymatiskt in vitro och/eller att den införlivade sub- stansen har kapslats in på ett effektivt sätt och har bi- .unc . n q n nn.. _ ...v uu. lO 15 20 25 30 35 517 610 28 behàllen bioaktivitet. Det sistnämnda undersöks vanligt- vis med hjälp av kromatografiska metoder eller med hjälp av andra inom tekniken etablerade metoder, in vitro eller in vivo, efter upplösning av mikropartiklarna enzymatiskt under milda betingelser, och är en viktig del i att för- säkra sig om ett robust och säkert tillverkningsförfaran- de för känsliga biologiskt aktiva substanser. Det är en stor fördel att mikropartiklarna kan lösas upp fullstän- digt under utnyttjande av milda betingelser, då man där- igenom minimerar riskerna för preparationsinducerade ar- tefakter, som är vanligt förekommande då exempelvis orga- niska lösningsmedel behövs för upplösning av mikropartik- larna, vilket exempelvis är fallet då dessa består av en PLGA-matris.It is also important in connection with the solidification of the microparticles that this takes place under conditions that are mild for the constituent biologically active substance, or the substances. In other words, it is primarily a question of using a temperature that is not harmful to the substance present. It has surprisingly been found that the criteria for this and for the formation of stable microparticles with a suitable size distribution can be more easily met if more than one temperature level is used during the solidification. It is especially advantageous if the solidification process is initiated in the two-phase system at a lower temperature than the temperature used in the final phase of the solidification. A preferred embodiment involves starting the solidification in the range 1-20 ° C, preferably 1-10 ° C, especially around 4 ° C, and ending the same in the range 20-55 ° C, preferably 25-40 ° C , A confirmation that the selected conditions are in particular around 37 ° C. direct or suitable can be obtained by stating that the starch microparticles have the desired size distribution, are stable during the subsequent washing and drying operations and dissolve essentially completely enzymatically in vitro and / or that the incorporated substance has been encapsulated in an effective way and have bi- .unc. n q n nn .. _ ... v uu. 10 15 20 25 30 35 517 610 28 retain bioactivity. The latter are usually examined by chromatographic methods or by other methods established in the art, in vitro or in vivo, after dissolving the microparticles enzymatically under mild conditions, and are an important part of ensuring a robust and safe manufacturing process for sensitive biologically active substances. It is a great advantage that the microparticles can be completely dissolved using mild conditions, as this minimizes the risks of preparation-induced artifacts, which are common when, for example, organic solvents are needed to dissolve the microparticles, which is the case, for example, when these consist of a PLGA matrix.
De bildade mikropartiklarna tvättas företrädesvis på lämpligt sätt, för avlägsnande av yttre fas och av över- skott av aktiv substans. Sådan tvättning sker lämpligen genom filtrering, vilken möjliggörs av mikropartiklarnas goda mekaniska stabilitet och lämpliga storleksfördel- ning. Ofta kan det också vara lämpligt med tvättning me- delst centrifugering, avlägsnande av supernatanten och resuspendering i tvättningsmediet. Vid varje tvättnings- förfarande används ett eller flera lämpliga tvättningsme- dier, vilka oftast är bufferthaltiga vattenlösningar. I samband härmed kan också siktning vid behov användas för justering av mikropartiklarnas storleksfördelning, exem- pelvis för eliminering av innehållet av alltför små mik- ropartiklar och för säkerställande av att inga mikropar- tiklar över en viss storlek finns närvarande i den färdi- ga produkten.The microparticles formed are preferably washed in a suitable manner, to remove the outer phase and of excess active substance. Such washing is conveniently effected by filtration, which is made possible by the good mechanical stability of the microparticles and the appropriate size distribution. Washing by centrifugation, removal of the supernatant and resuspension in the washing medium can also often be appropriate. Each washing procedure uses one or more suitable washing media, which are usually buffered aqueous solutions. In connection with this, screening can also be used, if necessary, to adjust the size distribution of the microparticles, for example to eliminate the content of too small microparticles and to ensure that no microparticles above a certain size are present in the finished product.
Torkningen av mikropartiklarna kan ske på något lämpligt sätt, t.ex. genom spraytorkning, frystorkning eller vacuumtorkning. Vilken torkningsmetod som väljs i det enskilda fallet beror ofta på vad som är lämpligast för bibehållande av den biologiska aktiviteten för den inneslutna biologiskt aktiva substansen. Även processö- verväganden kommer in i bilden, såsom kapacitet och ren- .. - vv.. w.- ~ -.... 10 15 20 25 30 35 517 610 non nu 29 hetsaspekter. Frystorkning är ofta den föredragna tork- ningsmetoden, dä den rätt utformad är synnerligen mild med avseende pà den inneslutna biologiskt aktiva substan- sen. Att den införlivade biologiskt aktiva substansen har bibehàllit sin bioaktivitet kan fastställas medelst för substansen lämplig analys efter enzymatisk upplösning av substansen under milda betingelser. Lämpliga enzymer för användning i samband med stärkelse är alfa-amylas och amyloglukosidas, var för sig eller i kombination, varvid de i förekommande fall bör ha konstaterats vara fria fràn eventuella proteaser, som kan bryta ned proteiner. Närva- ro av proteaser kan detekteras med inom omrâdet kända me- toder och t ex genom att man i kontrollförsök blandar den biologiskt aktiva substansen och bestämmer dess integri- tet pà sedvanligt sätt efter inkubation med den avsedda enzymblandningen under de betingelser som sedan ska an- vändas för upplösning av mikropartiklarna. I de fall pre- parationen konstateras innehålla kontamination av protea- ser, kan den bytas mot en preparation med högre renhet eller renas fràn proteaser. Detta kan göras med inom om- rådet kända tekniker, t ex genom kromatografi med az- makroglobulin bundet till lämpligt kromatografimaterial.The drying of the microparticles can take place in any suitable way, e.g. by spray drying, freeze drying or vacuum drying. The drying method chosen in the individual case often depends on what is most suitable for maintaining the biological activity of the entrapped biologically active substance. Process considerations also come into play, such as capacity and purity .. .. vv .. w.- ~ -.... 10 15 20 25 30 35 517 610 non now 29 heat aspects. Freeze-drying is often the preferred drying method, as it, when properly designed, is extremely mild with respect to the entrapped biologically active substance. The fact that the incorporated biologically active substance has retained its bioactivity can be determined by means of an analysis suitable for the substance after enzymatic dissolution of the substance under mild conditions. Suitable enzymes for use in connection with starch are alpha-amylase and amyloglucosidase, individually or in combination, in which case they should have been found to be free from any proteases which may degrade proteins. The presence of proteases can be detected by methods known in the art and, for example, by mixing the biologically active substance in control experiments and determining its integrity in the usual way after incubation with the intended enzyme mixture under the conditions which will then be used. inverted to dissolve the microparticles. In cases where the preparation is found to contain contamination of proteases, it can be replaced with a preparation of higher purity or purified from proteases. This can be done with techniques known in the art, for example by chromatography with az macroglobulin bound to the appropriate chromatography material.
De använda enzymerna kan behöva renas fràn t.ex. kontaminerande proteaser för undvikande av artefaktuell nedbrytning av i mikropartiklarna införlivade känsliga substanser, t.ex. rekombinanta proteiner. Detta kan åstadkommas genom inom området kända tekniker, t.ex. ge- nom kromatografi med fibronektin bundet till ett lämpligt kromatografimaterial.The enzymes used may need to be purified from e.g. contaminating proteases to avoid artifactic degradation of sensitive substances incorporated into the microparticles, e.g. recombinant proteins. This can be achieved by techniques known in the art, e.g. by chromatography with fibronectin bound to a suitable chromatography material.
För modifiering av frisättningsegenskaperna för mik- ropartiklarna kan man dessutom eventuellt också applicera ett frisättningsreglerande hölje av en biokompatibel och bionedbrytbar polymer. Exempel pà lämpliga polymerer i detta sammanhang finns i den kända tekniken, och speci- ellt kan polymerer av mjölksyra och glykolsyra (PLGA) nämnas. Appliceringen av ifrågavarande hölje sker före- trädesvis med hjälp av luftsuspensionsteknik. En speci- 10 15 20 25 30 35 5 17 6 1 0 " 30 ellt lämplig sådan teknik finns beskriven i WO97/14408, och detaljer i detta avseende kan sålunda hämtas från denna skrift, vars innehåll härmed upptas i texten via referens. De stärkelsemikropartiklar som erhålles medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning är ytterst väl lämpade för dragering eller beläggning med hjälp av nämn- da luftsuspensionsteknik, och de erhållna belagda mikro- partiklarna är synnerligen väl lämpade för parenteral ad- ministration.In order to modify the release properties of the microparticles, it is also possible to apply a release-regulating coating of a biocompatible and biodegradable polymer. Examples of suitable polymers in this context can be found in the prior art, and in particular polymers of lactic acid and glycolic acid (PLGA) can be mentioned. The application of the casing in question is preferably carried out with the aid of air suspension technology. A particularly suitable such technique is described in WO97 / 14408, and details in this regard can thus be taken from this document, the contents of which are hereby incorporated by reference into the text. The starch microparticles which are obtained by the method of the present invention are extremely well suited for coating or coating by means of said air suspension techniques, and the obtained coated microparticles are particularly well suited for parenteral administration.
Vid användning av de framställda mikropartiklarna, vare sig de är belagda med ett frisättningsreglerande yttre hölje eller ej, och speciellt för möjliggörande av injektion, suspenderas de torra mikropartiklarna i ett lämpligt medium. Sådana medier samt förfaranden i dessa avseenden är väl kända inom området och torde inte behöva beskrivas närmare här. Själva injektionen kan göras genom en lämplig kanyl eller med en kanylfri injektor. Det är också möjligt att injicera mikropartiklarna med hjälp av en torrpulverinjektor, utan att de dessförinnan resuspen- deras i ett injektionsmedium.When using the microparticles prepared, whether or not they are coated with a release-regulating outer shell, and especially to enable injection, the dry microparticles are suspended in a suitable medium. Such media and procedures in these respects are well known in the art and need not be described further here. The injection itself can be done through a suitable needle or with a needle-free injector. It is also possible to inject the microparticles with the aid of a dry powder injector, without first resuspending them in an injection medium.
Förutom de fördelar som har omtalats ovan gäller att ovannämnda förfarande uppvisar den fördelen att utbytet av den biologiskt aktiva substansen generellt är högt, att det är möjligt att erhålla ett mycket högt innehåll av den aktiva substansen i mikropartiklarna under bibe- hållande av substansens bioaktivitet, att de erhållna mikropartiklarna har rätt storleksfördelning för använd- ning för parenteral, reglerad (t.ex. fördröjd eller för- längd) frisättning, då de är för stora för att fagocyte- ras av makrofager och tillräckligt små för att kunna in- jiceras genom små kanyler, t.ex. 23G-25G, och att det vid nedbrytningen av mikropartiklarna bildas kroppsegna och neutrala nedbrytningsprodukter, varigenom man exempelvis kan undvika att den aktiva substansen utsättes för ett alltför lågt pH-värde. Dessutom är själva förfarandet synnerligen väl lämpat för rigorös kvalitetskontroll. u. a... u 10 15 20 25 30 35 31 Beredningen enligt uppfinningen är speciellt intres- sant i samband med proteiner, peptider, polypeptider, po- lynukleotider och polysackarider eller generellt andra läkemedel eller biologiskt aktiva substanser som är käns- liga för eller instabila i exempelvis organiska lösnings- medel. Rekombinant framställda proteiner är en mycket in- tressant grupp av biologiskt aktiva substanser. Allmänt sett gäller dock att uppfinningen inte är begränsad till närvaro av sådana substanser, eftersom uppfinningsidén är tillämpbar på vilken som helst biologiskt aktiv substans, som kan användas för parenteral administration. Förutom i samband med känslighets- eller instabilitetsproblem kan uppfinningen sålunda också vara av speciellt intresse i sådana fall där det annars skulle vara svårt att avlägsna lösningsmedel eller där toxikologiska eller andra miljö- mässiga problem skulle kunna uppträda.In addition to the advantages mentioned above, the above-mentioned process has the advantage that the yield of the biologically active substance is generally high, that it is possible to obtain a very high content of the active substance in the microparticles while maintaining the bioactivity of the substance. the resulting microparticles have the right size distribution for use in parenteral, controlled (eg delayed or prolonged) release, as they are too large to be phagocytosed by macrophages and small enough to be injected through small needles, e.g. 23G-25G, and that during the decomposition of the microparticles, body-specific and neutral decomposition products are formed, whereby, for example, it is possible to avoid exposing the active substance to an excessively low pH value. In addition, the process itself is particularly well suited for rigorous quality control. ua .. u 10 15 20 25 30 35 31 The preparation according to the invention is of particular interest in connection with proteins, peptides, polypeptides, polynucleotides and polysaccharides or generally other drugs or biologically active substances which are sensitive to or unstable in for example, organic solvents. Recombinantly produced proteins are a very interesting group of biologically active substances. In general, however, the invention is not limited to the presence of such substances, since the idea of the invention is applicable to any biologically active substance which can be used for parenteral administration. Thus, except in connection with sensitivity or instability problems, the invention may also be of particular interest in cases where it would otherwise be difficult to remove solvents or where toxicological or other environmental problems could occur.
Exempel på biologiskt aktiva substanser av ovan an- givet slag är tillväxthormon, erytropoietin, interferon (a,ß,y-typ), vaccin, epidermalt tillväxthormon, Faktor IV, V, VI, VII, VIII och IX, LHRH-analog, insulin, makro- fagkolonistimulerande faktor, granulocytkolonistimuleran- de faktor och interleukin.Examples of biologically active substances of the type indicated above are growth hormone, erythropoietin, interferon (a, ß, y-type), vaccine, epidermal growth hormone, Factor IV, V, VI, VII, VIII and IX, LHRH analog, insulin , macrophage colony stimulating factor, granulocyte colony stimulating factor and interleukin.
Användbara biologiskt aktiva substanser av typ icke- proteinläkemedel kan väljas ur följande grupper: Antitumörmedel, antibiotika, antiinflammatoriska me- del, antihistaminer, sedativa medel, muskelavslappnande medel, antiepileptiska medel, antidepressionsmedel, anti- allergiska medel, bronkodilatatorer, kardiotoniska medel, antiarrytmimedel, vasodilatatorer, antidiabetiska medel, antikoagulerande medel, hemostatiska medel, narkotiska medel och steroider.Useful biologically active substances of the non-protein drug type can be selected from the following groups: Antitumor agents, antibiotics, anti-inflammatory agents, antihistamines, sedatives, muscle relaxants, antiepileptic agents, antidepressants, antiallergic agents, bronchodilators, cardiotonic agents, antiarrhythmic agents, vasodilators , antidiabetic agents, anticoagulants, hemostatic agents, narcotics and steroids.
Den nya mikropartikelberedningen enligt uppfinningen är emellertid inte begränsad till sådana som kan fram- ställas medelst ovannämnda förfarande utan omfattar alla mikropartikelberedningar av ifrågavarande slag oberoende av framställningsmetodiken. avv- u »nunn 10 15 20 25 30 35 517 610 22"; 32 Dessutom kan mikropartiklar väsentligen bestå av stärkelse, som har ett innehåll överstigande 85 vikt-% av amylopektin, för vilket minst 80 vikt-% har en medelmole- kylvikt inom intervallet 10-1 000 kDa, vilka har ett ami- nosyrainnehåll understigande 50 pg per torrvikt stärkelse och vilka saknar kovalent kemisk tvärbindning mellan stärkelsemolekylerna.However, the new microparticle preparation according to the invention is not limited to those which can be prepared by the above-mentioned process, but comprises all microparticle preparations of the type in question, regardless of the production methodology. avv- u »nunn 10 15 20 25 30 35 517 610 22"; 32 In addition, microparticles may consist essentially of starch having a content exceeding 85% by weight of amylopectin, for which at least 80% by weight has an average molecular weight within in the range of 10-1,000 kDa, which have an amino acid content of less than 50 pg per dry weight of starch and which lack covalent chemical crosslinking between the starch molecules.
Den stärkelse på vilken ifrågavarande mikropartiklar är baserade är företrädesvis någon av de stärkelsesorter som har definierats ovan i samband med förfarandet.The starch on which the microparticles in question are based is preferably one of the starch varieties defined above in connection with the process.
Enligt en variant av mikropartiklarna gäller att dessa är sådana, vari den biologiska substansens bioakti- vitet är minst 80 %, företrädesvis minst 90 %, av den bioaktivitet som substansen uppvisade innan den införli- vades i stärkelsen. Allra helst är nämnda bioaktivitet i huvudsak bibehållen eller bevarad i mikropartiklarna. Ännu en variant representeras av mikropartiklar, vilka är bionedbrytbara in vitro i närvaro av alfa-amylas och/eller amyloglukosidas.According to a variant of the microparticles, these are those in which the bioactivity of the biological substance is at least 80%, preferably at least 90%, of the bioactivity which the substance showed before it was incorporated into the starch. Most preferably, said bioactivity is mainly retained or preserved in the microparticles. Yet another variant is represented by microparticles which are biodegradable in vitro in the presence of alpha-amylase and / or amyloglucosidase.
En annan variant representeras av sådana, vilka är bionedbrytbara och elimineras från vävnad efter subkutan eller intramuskulär administration.Another variant is represented by those which are biodegradable and eliminated from tissue after subcutaneous or intramuscular administration.
En speciellt föredragen variant av mikropartiklarna representeras av partiklar som har ett frisättningsregle- rande hölje av minst en filmbildande, biokompatibel och bionedbrytbar polymer.An especially preferred variant of the microparticles is represented by particles having a release-regulating envelope of at least one film-forming, biocompatible and biodegradable polymer.
Denna polymer är företrädesvis en homo- eller sampo- lymer framställd av alfa-hydroxysyror och/eller cykliska dimerer av alfa-hydroxysysror, varvid nämnda alfa- hydroxysyra företrädesvis är vald ur gruppen bestående av mjölksyra och glukolsyra, och varvid den cykliska dimeren företrädesvis är vald ur gruppen bestående av glykolider och laktider.This polymer is preferably a homo- or copolymer made of alpha-hydroxy acids and / or cyclic dimers of alpha-hydroxy acids, said alpha-hydroxy acid being preferably selected from the group consisting of lactic acid and gluconic acid, and wherein the cyclic dimer is preferably selected from the group consisting of glycolides and lactides.
Sådana polymerer eller dimerer (exempelvis av typ PLGA) finns noggrant beskrivna i sig i den kända tekni- ken, varför ytterligare detaljer beträffande sådana kan hämtas från denna. »unna 10 15 20 25 30 35 33 Ytterligare en föredragen variant av mikropartiklar- na representeras givetvis av sådana mikropartiklar som är framställningsbara, eller framställda, medelst ett förfa- rande sàsom detta har definierats ovan, antingen gene- rellt eller i form av vilken som helst föredragen utfö- ringsform av nämnda förfarande.Such polymers or dimers (for example of the PLGA type) are carefully described per se in the prior art, so further details regarding such can be obtained from it. »In addition 10 15 20 25 30 35 33 A further preferred variant of the microparticles is of course represented by such microparticles which are manufacturable, or produced, by a process as defined above, either generally or in the form of any preferably a preferred embodiment of said method.
Vad beträffar bestämningen av den biologiska aktivi- teten för mikropartiklarna innehållande aktiv substans gäller att denna får ske pà ett för varje enskild biolo- gisk substans lämpligt sätt. I de fall bestämningen sker i form av djurförsök, injiceras en viss mängd av den bio- logiskt aktiva substansen införlivad i stärkelsemikropar- tiklarna, eventuellt efter upplösning av dessa mikropar- tiklar enzymatiskt under milda betingelser i förväg och det biologiska svaret jämförs med det svar som erhålles efter injektion av motsvarande mängd av samma biologiskt aktiva substans i en lämplig lösning. I de fall utvärde- ringen sker in vitro, t ex i provrör eller i cellkultur, görs den biologiskt aktiva substansen helst helt till- gänglig före utvärderingen genom upplösning av stärkelse- mikropartiklarna enzymatiskt under milda betingelser, varefter aktiviteten bestäms och jämförs med aktiviteten för en kontrollösning med samma koncentration av ifråga- varande biologiskt aktiva substans. I alla händelser gäller att utvärderingen skall innefatta eventuella ospe- cifika effekter av stärkelsemikropartiklarnas nedbryt- ningsprodukter.With regard to the determination of the biological activity for the microparticles containing active substance, it applies that this may take place in a manner suitable for each individual biological substance. In cases where the determination takes place in the form of animal experiments, a certain amount of the biologically active substance incorporated into the starch microparticles is injected, possibly after dissolution of these microparticles enzymatically under mild conditions in advance and the biological response is compared with the response given. obtained after injection of the corresponding amount of the same biologically active substance in a suitable solution. In cases where the evaluation takes place in vitro, for example in test tubes or in cell culture, the biologically active substance is preferably made fully available before the evaluation by dissolving the starch microparticles enzymatically under mild conditions, after which the activity is determined and compared with the activity of a control solution with the same concentration of the biologically active substance in question. In any case, the evaluation must include any non-specific effects of the degradation products of the starch microparticles.
Uppfinningen kommer nu att belysas ytterligare genom följande, icke begränsande exempel. För dessa, liksom för texten i övrigt, gäller att angivna procenthalter avser vikt-%, om inget annat anges. Exempel 1-7 avser jämföran- de försök, medan Exempel 8-15 representerar uppfinningen.The invention will now be further illustrated by the following non-limiting examples. For these, as for the rest of the text, the stated percentages refer to% by weight, unless otherwise stated. Examples 1-7 relate to comparative experiments, while Examples 8-15 represent the invention.
EXEMPEL Exempel la - le-b Kontrollförsök: procedur för framställning av stär- kelsemikrosfärer enligt EP 213303 A2. Syftet med dessa 10 15 20 25 30 35 517 610 34 Kontrollförsök var att visa teknikens nuvarande ständ- punkt. Stärkelsekoncentrationen var generellt 5%, och (medelmolekylvikt 6 kDa). hälldes i PEG-lösningen (5g, PEG-koncentrationen var 6% (log) tempererad till 70°C) Stärkelselösningen och stabiliserades under omrörning i rumstemperatur över natten. Därefter resuspenderades materialen ned i 95% etanol, då de inte gick att filtre- ra. Under de olika stegen observerades förekomsten av diskreta mikrosfärer och där det var möjligt undersöktes bionedbrytbarheten in vitro med a-amylas efter upparbet- ning. Inledningsvis provades att upparbeta mikrosfàrerna genom filtrering, men då detta inte var möjligt, användes centrifugering (Sorfvall, SS34, 5 min, lO 000 rpm 20°C), avsugning av supernatanten och tillsats av 10 ml 95% eta- nol.EXAMPLES Examples la - le-b Control experiments: procedure for the preparation of starch microspheres according to EP 213303 A2. The purpose of these 10 15 20 25 30 35 517 610 34 Control experiments was to show the current state of the art. The starch concentration was generally 5%, and (average molecular weight 6 kDa). was poured into the PEG solution (5g, the PEG concentration was 6% (log) tempered to 70 ° C) The starch solution and stabilized with stirring at room temperature overnight. The materials were then resuspended in 95% ethanol, as they could not be filtered. During the various steps, the presence of discrete microspheres was observed and, where possible, the biodegradability was examined in vitro with α-amylase after reprocessing. Initially, attempts were made to work up the microspheres by filtration, but when this was not possible, centrifugation (Sorfvall, SS34, 5 min, 10,000 rpm 20 ° C), suction of the supernatant and addition of 10 ml of 95% ethanol were used.
Exempel la Tillverkning av stärkelsemikrosfärer av potatisstärkelse.Example la Manufacture of potato starch starch microspheres.
Potatisstärkelsen (Acros organics, Lot AOl364230l) bildade en mycket högviskös klar lösning redan vid 5%.The potato starch (Acros organics, Lot AOl364230l) formed a very highly viscous clear solution already at 5%.
Efter stabilisering över natten hade det inte bildats diskreta mikrosfärer utan någon slags utfällning. Efter tvätt med 95% etanol återfanns inga diskreta stärkelse- mikrosfärer, utan en ganska hård och seg klump.After stabilization overnight, discrete microspheres had not formed without any kind of precipitation. After washing with 95% ethanol, no discrete starch microspheres were found, but a rather hard and tough lump.
Exempel la-b Tillverknng av stärkelsemikrosfärer innehållande BSA.Examples 1a-b Manufacture of starch microspheres containing BSA.
Stärkelsemikrosfärer tillverkades enligt exempel la, med den skillnaden att ett protein (bovint serumalbumin (BSA), 20%, skapandet av tvàfas-systemet. Efter stabilisering över 0,1 ml) blandades med stärkelselösningen före natten hade det inte bildats diskreta mikrosfärer utan någon slags utfällning och efter tvätt med 95% etanol er- hölls en seg klump och inga diskreta mikrosfärer.Starch microspheres were prepared according to Example 1a, with the difference that a protein (bovine serum albumin (BSA), 20%, the creation of the two-phase system. After stabilization over 0.1 ml) was mixed with the starch solution before night, discrete microspheres had not formed but some precipitation and after washing with 95% ethanol, a tough lump was obtained and no discrete microspheres.
Exempel lb Tillverkning av stärkelsemikrosfärer av löslig stärkelse. .av lO 15 20 25 30 35 517 610 z Ia. 35 Den lösliga stärkelsen (Baker BV - Deventer Holland, Lot No M27602) gav en något opalescent lösning vid värm- ning till 95°C. Det hade inte bildats några diskreta mik- rosfärer efter omrörning över natten utan någon slags ut- fällning. Efter tvätt med 95% etanol kunde inte diskreta mikrosfärer observeras utan stärkelsen hade fallit ut i form av små grusliknande partiklar. Efter torkning er- hölls ca 4 mg partiklar av totalt satsat 500 mg stärkel- se. Vid inkubation med a-amylas in vitro var cirka 65% av stärkelsematrisen resistent och löstes inte upp.Example lb Manufacture of soluble starch microspheres. .av lO 15 20 25 30 35 517 610 z Ia. The soluble starch (Baker BV - Deventer Holland, Lot No M27602) gave a slightly opalescent solution when heated to 95 ° C. No discrete microspheres had formed after stirring overnight without any precipitation. After washing with 95% ethanol, discrete microspheres could not be observed but the starch had precipitated in the form of small gravel-like particles. After drying, about 4 mg of particles of a total of 500 mg of starch were obtained. Upon incubation with α-amylase in vitro, approximately 65% of the starch matrix was resistant and did not dissolve.
Exempel lb-b Införlivande av BSA i stärkelsemikrosfärer framställda av löslig stärkelse.Examples lb-b Incorporation of BSA into starch microspheres made from soluble starch.
Förfarandet enligt Exempel lb upprepades med undan- tag av att BSA (20%, 0,1 ml) blandades med stärkelselös- ningen före skapandet av tvåfas-systemet. Efter stabili- sering över natten hade diskreta partiklar bildats, vilka upparbetades, varefter biodegraderbarheten undersöktes in vitro genom inkubation med a-amylas, med resultatet att ungefär 57% av matrisen var upplösbar. Utbytet av protei- net var lågt och kunde ej kvantifieras då den erhållna koncentrationen efter den partiella upplösningen av mik- rosfärerna var lägre än den lägsta standarden i standard- kurvan för HPLC-metoden.The procedure of Example 1b was repeated except that BSA (20%, 0.1 ml) was mixed with the starch solution before the creation of the two-phase system. After overnight stabilization, discrete particles had formed, which were worked up, after which the biodegradability was examined in vitro by incubation with α-amylase, with the result that approximately 57% of the matrix was soluble. The yield of the protein was low and could not be quantified as the concentration obtained after the partial dissolution of the microspheres was lower than the lowest standard in the standard curve for the HPLC method.
Exempel lc Tillverkning av stärkelsemikrosfärer av oxiderad löslig stärkelse.Example 1c Manufacture of starch microspheres from oxidized soluble starch.
Stärkelsen (Perfectamyl A3lO8, Stadex) bildade en klar lösning efter att ha värmts till 95°C. Inga diskreta mikrosfärer hade bildats efter stabilisering över natten och det kunde inte återfinnas något fast material överhu- vudtaget i provet.The starch (Perfectamyl A3108, Stadex) formed a clear solution after heating to 95 ° C. No discrete microspheres had formed after stabilization overnight and no solid material could be found in the sample at all.
Exempel lc-b :|»ø| 10 l5 20 25 30 35 517 610 36 Införlivande av BSA i stärkelsemikrosfärer framställda av löslig stärkelse.Example lc-b: | »ø | 10 l5 20 25 30 35 517 610 36 Incorporation of BSA into starch microspheres made from soluble starch.
Förfarandet enligt Exempel lc upprepades, med undan- tag av att BSA (20%, 0,1 ml) blandades med stärkelselös- ningen före skapandet av tvàfas-systemet. Efter stabili- sering observerades en utfällning, som ej liknade stär- kelse och efter tvätt och torkning erhölls ca 2 mg fast material.The procedure of Example 1c was repeated, except that BSA (20%, 0.1 ml) was mixed with the starch solution before the creation of the two-phase system. After stabilization, a precipitate which did not resemble starch was observed and after washing and drying about 2 mg of solid material were obtained.
Exempel ld Tillverkning av stärkelsemikrosfärer av nativ höggrenad stärkelse (amylopektin).Example ld Production of starch microspheres from native highly branched starch (amylopectin).
Den nativa amylopektinstärkelsen (Cerestar SF 04201) gav en klar och viskös lösning vid värmning till 95°C.The native amylopectin starch (Cerestar SF 04201) gave a clear and viscous solution when heated to 95 ° C.
Efter omrörning över natten kunde inga diskreta mikrosfä- rer observeras utan provet utgjordes av någon sorts ut- fällning. Efter tvätt med 95% etanol hade provet blivit en slemmig massa och innehöll inga diskreta stärkelsemik- rosfärer.After stirring overnight, no discrete microspheres could be observed, but the sample consisted of some kind of precipitate. After washing with 95% ethanol, the sample had become a slimy mass and contained no discrete starch microspheres.
Exempel ld-b Införlivande av BSA i stärkelsemikrosfärer framställda av nativ höggrenad stärkelse (amylopektin).Example ld-b Incorporation of BSA into starch microspheres made from native highly branched starch (amylopectin).
Förfarandet enligt Exempel ld upprepades, med undan- tag av att BSA (20%, 0,1 ml) blandades med stärkelselös- ningen före skapandet av tvàfas-systemet. Efter stabili- sering observerades en utfällning som ej liknade stärkel- se och efter tvätt och torkning erhölls en seg klump.The procedure of Example 1d was repeated, except that BSA (20%, 0.1 ml) was mixed with the starch solution before the creation of the two-phase system. After stabilization, a precipitate that did not resemble starch was observed and after washing and drying, a tough lump was obtained.
Exempel le Tillverkning av stärkelsemikrosfärer av syrahydrolyserad och skjuvad amylopektin.Example le Manufacture of starch microspheres from acid hydrolyzed and sheared amylopectin.
Stärkelsen bestod ursprungligen av syrahydrolyserad waxy maize (Cerestar 06090) och skjuvades även mekaniskt för att ge en molviktsfördelning som är bättre lämpad för tillverkning av stärkelsemikrosfärer i tvàfas- lO 15 20 25 30 35 5 1 7 5 1 0 37 vattensystem. Efter värmning till cirka 95°C erhölls en klar lösning. Efter omrörning över natten kunde inga diskreta mikrosfärer observeras utan provet utgjordes av någon slags fällning. Efter tvätt med 95% etanol kunde inga diskreta mikrosfärer observeras utan stärkelsen hade bildat små partiklar.The starch originally consisted of acid hydrolyzed waxy maize (Cerestar 06090) and was also mechanically sheared to give a molecular weight distribution which is better suited for the manufacture of starch microspheres in two-phase aqueous systems. After heating to about 95 ° C, a clear solution was obtained. After stirring overnight, no discrete microspheres could be observed but the sample consisted of some kind of precipitate. After washing with 95% ethanol, no discrete microspheres could be observed but the starch had formed small particles.
Exempel le-b Införlivande av BSA i stärkelsemikrosfärer framställda av syrahydrolyserad och skjuvad stärkelse (amylopektin) Förfarandet enligt Exempel le upprepades, med undan- tag av att BSA (20%, 0,1 ml) blandades med stärkelselös- ningen före skapandet av tvàfas-systemet. Efter stabili- sering över natten kunde inga diskreta mikrosfärer obser- veras. Däremot kunde en ytterst liten utfällning observe- ras. Efter upparbetningen var den erhållna mängden så li- ten att nàgon exakt bestämning ej kunde göras.Example 1e-b Incorporation of BSA into Starch Microspheres Made of Acid Hydrolyzed and Sheared Starch (Amylopectin) The procedure of Example 1e was repeated except that BSA (20%, 0.1 ml) was mixed with the starch solution prior to the formation of two phase phases. the system. After stabilization overnight, no discrete microspheres could be observed. On the other hand, an extremely small precipitation could be observed. After processing, the amount obtained was so small that no exact determination could be made.
Exempel 2 Framställning av stärkelsemikrosfärer av amylos.Example 2 Preparation of starch microspheres of amylose.
Stärkelsemikrosfärer tillverkades av amylos (fràn Serva) i syfte att undersöka deras biodegraderbarhet in vitro och in vivo. Dà amylos gelar för snabbt för att ma- nuell tillverkning ska vara möjlig användes en maskin som möjliggör kontinuerlig tillverkning. Den centrala enheten i maskinen är en mikrovàgsenhet som möjliggör snabb upp- värmning av stärkelsen till cirka l50°C, följt av kylning till ca 45°C före blandning med protein- eller buffert- lösning. Stärkelselösningen bereddes i destillerat vatten då den annars brunfärgas vid upphettningen i mikrovàgsen- heten. Stärkelsen bestod av pregelatiniserad amylos från ärta (4%) och trots upprepad homogenisering kvarstod ett flertal klumpar. Flödena ställdes in enligt: stärkelse (5 ml/min), Tris-buffert, pH 7,8 (1,2 ml/min) och PEG lös- ningen (2.4 viktprocent PEG med en medelmolvikt pà 300000 Da) som också innehöll 6,9% natriumklorid och 14,3% man- 10 15 20 25 30 35 517 610 38 nitol. Mikropartiklarna tilläts stabiliseras i rumstempe- ratur några timmar och därefter i kylskåp över natten. De upparbetades genom följande tvättningar i centrifug: tre gånger med 70% etanol, tre gånger med 5 mm fosfatbuffrad koksaltlösning innehållande 1 mM kalciumklorid och 0,02% natriumazid, pH 7,4), och slutligen 99,5% etanol tre gånger. Mikropartiklarna torkades i vakuum. Eftersom det fanns en del mycket små partiklar i preparationen försök- te dessa avlägsnas genom sedimentation i 99,5% etanol tre gånger, vilket inte ledde till fullständigt borttagande av dessa. Totalt erhölls 9,5 g mikropartiklar och efter sedimentationen återstod 8,5 g.Starch microspheres were made from amylose (from Serva) in order to investigate their biodegradability in vitro and in vivo. Since amylose gels are too fast for manual production to be possible, a machine was used that enables continuous production. The central unit in the machine is a microwave unit that enables rapid heating of the starch to about 150 ° C, followed by cooling to about 45 ° C before mixing with protein or buffer solution. The starch solution was prepared in distilled water as it would otherwise turn brown on heating in the microwave unit. The starch consisted of pregelatinized amylose from pea (4%) and despite repeated homogenization, several lumps remained. The flows were adjusted according to: starch (5 ml / min), Tris buffer, pH 7.8 (1.2 ml / min) and the PEG solution (2.4% by weight PEG with an average molecular weight of 300000 Da) which also contained 6, 9% sodium chloride and 14.3% nitrile. The microparticles were allowed to stabilize at room temperature for a few hours and then in the refrigerator overnight. They were worked up by the following centrifuge washes: three times with 70% ethanol, three times with 5 mm phosphate buffered saline containing 1 mM calcium chloride and 0.02% sodium azide, pH 7.4), and finally 99.5% ethanol three times. The microparticles were dried in vacuo. Since there were some very small particles in the preparation, they were tried to be removed by sedimentation in 99.5% ethanol three times, which did not lead to their complete removal. A total of 9.5 g of microparticles was obtained and after the sedimentation 8.5 g remained.
Partikelstorleksfördelningen bestämdes med en Mal- vern Mastersizer och befanns vara bred, med de minsta mikrosfärerna kring 5 um och de största över 160 pm. Me- deldiametern beräknad från volymen var 25 pm. Ca. 30-40% av stärkelsematrisen löstes upp när mikrosfärerna inkube- rades med a-amylas vid 37°C in vitro i två veckor.The particle size distribution was determined with a Malvern Mastersizer and was found to be wide, with the smallest microspheres around 5 μm and the largest over 160 μm. The mean diameter calculated from the volume was 25 μm. Approx. 30-40% of the starch matrix was dissolved when the microspheres were incubated with α-amylase at 37 ° C in vitro for two weeks.
Detta jämförande exempel visar på svårigheterna att tillverka mikrosfärer från amylos till följd av att denna är svår att bereda homogena lösningar av, kräver mycket höga temperaturer för att lösas och är känslig för ned- brytning under utsättandet för dessa höga temperaturer, samt gelar mycket fort. Exemplet visar också att de re- sulterande mikrosfärerna har en alltför bred storleksför- delning, både direkt efter tillverkning och efter försök att snäva in storleksfördelningen, och ett alltför högt innehåll av mikrosfärer med en storlek understigande 10 pm för att vara väl lämpade för förlängd frisättning ef- ter injektion subkutant eller intramuskulärt. Exemplet visar också att bionedbrytbarheten, undersökt in vitro, inte är fullständig under den undersökta tidsperioden.This comparative example shows the difficulties in making microspheres from amylose due to the fact that it is difficult to prepare homogeneous solutions of, requires very high temperatures to dissolve and is sensitive to degradation during exposure to these high temperatures, and gels very quickly. The example also shows that the resulting microspheres have too wide a size distribution, both immediately after manufacture and after attempts to narrow the size distribution, and an excessive content of microspheres with a size of less than 10 μm to be well suited for extended release. after injection subcutaneously or intramuscularly. The example also shows that the biodegradability, examined in vitro, is not complete during the examined period of time.
Exempel 3 Framställning av stärkelsemikrosfärer innehållande B- laktoglobulin. 10 15 20 25 30 35 , . n.. nu 517 610 39 Stärkelsemikrosfärer tillverkades av amylos (Serva) för att undersöka effektiviteten av immobilisering av ett modellprotein, ß-laktoglobulin. Då denna amylos gelar för snabbt för att helt manuell tillverkning ska vara möjlig användes en maskin med en mikrovàgsenhet som möjliggör snabb uppvärmning av stärkelsen till cirka 150 °C, följt av kylning till kring 45°C före blandning med protein- eller buffertlösning. Stärkelselösningen (10%) bereddes i destillerat vatten och flödet ställdes in på 5 g/minut.Example 3 Preparation of starch microspheres containing β-lactoglobulin. 10 15 20 25 30 35,. n .. nu 517 610 39 Starch microspheres were made from amylose (Serva) to investigate the effectiveness of immobilization of a model protein, β-lactoglobulin. As this amylose gels too fast for fully manual manufacture to be possible, a machine with a microwave unit is used which allows rapid starch heating to about 150 ° C, followed by cooling to about 45 ° C before mixing with protein or buffer solution. The starch solution (10%) was prepared in distilled water and the flow was set at 5 g / minute.
Stärkelselösningen (2,5 ml) samlades upp i en bägare av plast och då temperaturen gått ned till 50-70°C sattes (0,6 ml, 8,3% i buffert) till denna un- I stort sett omedelbart därefter (10%, medelmolvikt 20 000 3,0 ml) till stärkelselösningen under omrörning och proteinlösningen der magnetomrörning. sattes den första PEG-lösningen Da, efter en minuts omrörning sattes den andra PEG-lösningen (40%, medelmolekylvikt 20 000 Da, som lämnades att stabilisera i rumstemperatur till nästa 10 ml) till emulsionen dag. De bildade mikrosfärerna upparbetades på två olika sätt för att visa deras förmåga att bibehålla en adekvat proteinladdning. Den första tvättmetodiken utgjordes av centrifugeringstvättar med buffertlösningar och resulte- rade i att i stort sett allt protein läckte ut ur stär- kelsemikrosfärerna. I den andra upparbetningsmetoden an- vändes också isopropanol för att öka laddningen av lakto- globulin i mikrosfärerna. I denna tvättades först tre gånger med 70% isopropanol, därefter en gång med 5 mM fosfatbuffrad koksaltlösning innehållande 1 mm kalcium- klorid och 0,02% natriumazid, därefter ytterligare en gång med samma buffert varvid de lämnades att stå i buf- ferten under en timme med vaggning, därefter 5 gånger med buffert och slutligen 3 gånger med 100% isopropanol. Mik- rosfärerna torkades sedan i vakuum. Laddningen av protein med användande av isopropanoltvätten var 3,6%, vilket motsvarar ett teoretiskt utbyte på 18%.The starch solution (2.5 ml) was collected in a plastic beaker and when the temperature dropped to 50-70 ° C (0.6 ml, 8.3% in buffer) was added thereto almost immediately thereafter (10 ml). %, average molecular weight 20,000 3.0 ml) to the starch solution with stirring and the protein solution with magnetic stirring. the first PEG solution Da was added, after stirring for one minute, the second PEG solution (40%, average molecular weight 20,000 Da, which was left to stabilize at room temperature to the next 10 ml) was added to the emulsion day. The microspheres formed were processed in two different ways to show their ability to maintain an adequate protein charge. The first washing methodology consisted of centrifugal washes with buffer solutions and resulted in virtually all protein leaking out of the starch microspheres. In the second reprocessing method, isopropanol was also used to increase the charge of lactoglobulin in the microspheres. In this was washed first three times with 70% isopropanol, then once with 5 mM phosphate buffered saline solution containing 1 mm calcium chloride and 0.02% sodium azide, then once more with the same buffer leaving them to stand in the buffer under a hour with rocking, then 5 times with buffer and finally 3 times with 100% isopropanol. The microspheres were then dried in vacuo. The protein loading using the isopropanol wash was 3.6%, which corresponds to a theoretical yield of 18%.
Exemplet visar bl.a. på betydande praktiska svårig- heter att tillverka mikrosfärer innehållande protein från vara; 10 15 20 25 30 35 51 7 61 0 40 amylos då stärkelselösningen måste utsättas för mycket höga temperaturer för att lösas upp fullständigt, då stärkelsen lätt förändras kemiskt vid dessa höga tempera- turer och gelar mycket snabbt efter nedkylning till tem- peraturer som är rimligt låga för att stärkelselösningen ska kunna blandas med ett känsligt protein. Tillverkning- en kompliceras ytterligare av behovet att använda två olika lösningar av PEG för att möjliggöra bildning av mikrosfärer och infàngande av proteinet i dessa. En yt- terligare allvarlig nackdel är behovet av att använda isopropanol vid upparbetningen av mikrosfärerna för att erhålla en acceptabel proteinladding då de flesta känsli- ga proteiner inte tål att utsättas för detta eller likan- de organiska lösningsmedel. Stärkelsemikrosfärer tillver- kade av denna amylos bionedbryts inte fullständigt av æ- amylas in vitro och ej heller in vivo .The example shows i.a. on significant practical difficulties in making microspheres containing protein from goods; 10 15 20 25 30 35 51 7 61 0 40 amylose when the starch solution must be exposed to very high temperatures to dissolve completely, as the starch changes easily chemically at these high temperatures and gels very quickly after cooling to temperatures which are reasonable low so that the starch solution can be mixed with a sensitive protein. The manufacture is further complicated by the need to use two different solutions of PEG to enable the formation of microspheres and the capture of the protein in them. An additional serious disadvantage is the need to use isopropanol in the reprocessing of the microspheres in order to obtain an acceptable protein charge as most sensitive proteins cannot be exposed to this or similar organic solvents. Starch microspheres made from this amylose are not completely biodegradable by æ amylase in vitro nor in vivo.
Exempel 4 Framställning av amylos från ärta.Example 4 Preparation of amylose from pea.
Amylos framställdes genom lakning från stärkelsegra- nuler. NUTRIO-P-star 33 (300g, Nordfalk) suspenderades i vatten (7200 g) och suspensionen värmdes till 75°C i en timme. De uppsvällda granulerna avlägsnades genom centri- fugering och den erhållna lösningen filtrerades genom först ett kolfilter, sedan ett förfilter (Filtron, 1,5 pm) och slutligen ett sterilfilter (Millipore, 0,2 pm).Amylose was prepared by leaching from starch granules. NUTRIO-P-star 33 (300 g, Nordfalk) was suspended in water (7200 g) and the suspension was heated to 75 ° C for one hour. The swollen granules were removed by centrifugation and the resulting solution was filtered through first a carbon filter, then a pre-filter (Filtron, 1.5 μm) and finally a sterile filter (Millipore, 0.2 μm).
Den filtrerade lösningen ställdes i kylskåp över natten varvid amylosen föll ut och återvanns genom centrifuge- ring. Den erhàllna utfällningen tvättades två gånger med etanol (95%, 700 ml) och torkades sedan under vakuum. Un- gefär 30 g amylos erhölls.The filtered solution was placed in a refrigerator overnight, whereupon the amylose precipitated and was recovered by centrifugation. The resulting precipitate was washed twice with ethanol (95%, 700 ml) and then dried under vacuum. About 30 g of amylose were obtained.
Exempel 5 Stärkelsemikrosfärer tillverkades av amylos fram- ställd enligt Exempel 4 i syfte att undersöka deras biodegraderbarhet in vitro och in vivo. Då amylos gelar för fort för att manuell tillverkning ska vara möjlig an- 10 15 20 25 30 35 51 v 610 21% 41 vändes en maskin som möjliggör kontinuerlig tillverkning.Example 5 Starch microspheres were made from amylose prepared according to Example 4 in order to investigate their biodegradability in vitro and in vivo. When amylose gels too fast for manual manufacture to be possible, a machine was used which enables continuous manufacture.
Den centrala enheten i maskinen är en mikrovàgsenhet som möjliggör snabb uppvärmning av stärkelsen till cirka 150 °C, följt av kylning till kring 45°C före blandning med protein- eller buffertlösning. Stärkelselösningen bered- des i destillerat vatten då den annars brunfärgas vid upphettningen i mikrovågsenheten. Stärkelsen bestod av pregelatiniserad amylos från ärta (4%) och trots upprepad homogenisering kvarstod ett flertal klumpar. Flödena ställdes in enligt: stärkelse (5 ml/min), Tris-buffert, pH 7,8 (1,2 ml/min) och PEG lösningen (2,4 viktprocent PEG med en medelmolvikt på 300 000 Da) som också innehöll 6,9% natriumklorid och 14,3% mannitol. Mikropartiklarna tilläts stabiliseras i rumstemperatur några timmar och därefter i kylskåp över natten. De upparbetades genom följande tvättningar i centrifug: tre gånger med 70% eta- nol, tre gånger med 5 mm fosfatbuffrad koksaltlösning in- nehållande 1 mm kalciumklorid och 0,02% natriumazid, pH 7,4, och slutligen 99,5% etanol tre gånger. Mikropartik- larna torkades i vakuum. Eftersom det fanns en del mycket små partiklar i preparationen försökte dessa avlägsnas genom sedimentation i 99,5% etanol tre gånger, vilket inte ledde till fullständigt borttagande av dessa. Utby- tet var 8,5 g partiklar efter sedimentationen, under vil- ken 1 g mikrosfärer renades bort.The central unit of the machine is a microwave unit that allows the starch to heat up rapidly to about 150 ° C, followed by cooling to around 45 ° C before mixing with protein or buffer solution. The starch solution was prepared in distilled water as it would otherwise turn brown on heating in the microwave unit. The starch consisted of pregelatinized amylose from pea (4%) and despite repeated homogenization, several lumps remained. The flows were adjusted according to: starch (5 ml / min), Tris buffer, pH 7.8 (1.2 ml / min) and the PEG solution (2.4% by weight PEG with an average molecular weight of 300,000 Da) which also contained 6 , 9% sodium chloride and 14.3% mannitol. The microparticles were allowed to stabilize at room temperature for a few hours and then in the refrigerator overnight. They were worked up by the following centrifuge washes: three times with 70% ethanol, three times with 5 mm phosphate buffered saline containing 1 mm calcium chloride and 0.02% sodium azide, pH 7.4, and finally 99.5% ethanol three times. The microparticles were dried in vacuo. As there were some very small particles in the preparation, these were attempted to be removed by sedimentation in 99.5% ethanol three times, which did not lead to their complete removal. The yield was 8.5 g of particles after sedimentation, during which 1 g of microspheres were purified.
Partikelstorleksfördelningen bestämdes med en Mal- vern Mastersizer och befanns vara bred, med de minsta mikrosfärerna kring 5 um och de största över 160 pm. Me- deldiametern beräknad från volymen var 25 pm.The particle size distribution was determined with a Malvern Mastersizer and was found to be wide, with the smallest microspheres around 5 μm and the largest over 160 μm. The mean diameter calculated from the volume was 25 μm.
Bionedbrytbarheten av stärkelsemikrosfärerna under- söktes genom inkubation med u-amylas in vitro. Inled- ningsvis var nedbrytningen snabb och efter en dag hade cirka 35-45% överförts i löslig form. Därefter sjönk ned- brytningshastigheten och efter 6 dagar hade ungefär 50% lösts upp. Därefter var bionedbrytbarheten försumbar och efter 25 dagar återstod fortfarande ungefär 50% av stär- kelsemikrosfärerna i icke upplöst form. 42 Detta jämförande exempel visar på svårigheterna att tillverka mikrosfärer från amylos till följd av att denna är svår att bereda homogena lösningar av, kräver mycket höga temperaturer för att lösas och är känslig för ned- 5 brytning under utsättandet för dessa höga temperaturer, samt gelar mycket fort. Exemplet visar också att de re- sulterande mikrosfärerna har en alltför bred storleksför- delning, både direkt efter tillverkning och efter försök att snäva in storleksfördelningen, och ett alltför högt 10 innehåll av mikrosfärer med en storlek understigande 10 um för att vara väl lämpade för förlängd frisättning ef- ter injektion subkutant eller intramuskulärt. Exemplet visar också att bionedbrytbarheten, undersökt in vitro, inte är fullständig. 15 Exempel 6 Undersökning av bionedbrytbarheten av stärkelsemikrosfä- rer tillverkade av amylos in vivo Stärkelsemikrosfärer (3,0lmg) tillverkade av amylo- 2O sen i Exempel 4 injicerades subkutant i nacken i en volym av l0Oul på åtta hypofysektomerade råttor av stammen Spraque-Dawley. Små knölar kunde kännas under huden hos alla råttor på injektionsställena 8-9 dagar efter injek- tion. Vid dissekering 9 dagar efter injektion gjordes en 5,3 25 makroskopisk inspektion och då återfanns små vita cystor på injektionsstället hos alla råttor. De makroskopiska förändringarna fixerades i 4% fosfat-buffrad formaldehyd, bäddades in i paraffin, snittades med en nominell tjock- HH. lek av 5 pm, färgades med hematoxylin och eosin, samt un- :ff 30 dersöktes i ljusmikroskop. I de paraffinsnitt där stär- kelsemikrosfärerna kunde återfinnas sågs de som eosinofi- la små kulor omgivna av en zon av granulerande vävnad in- nehållande jâtteceller och vävnadsreaktionen karakterise- rades som en kronisk ”granulomatoös” inflammation i den 35 subkutana vävnaden. Stärkelsemikrosfärer kunde också ob- serveras inuti makrofager. 43 Försöket visar att stärkelsemikrosfärer tillverkade av amylos återfinns i den subkutana vävnaden 9 dagar ef- ter injektion och således inte har bionedbrutits till- räckligt för att ha lösts upp under den tiden, samt att i 5 alla fall en andel av mikrosfärerna var tillräckligt små för att kunna fagocyteras av makrofager.The biodegradability of the starch microspheres was examined by incubation with u-amylase in vitro. Initially, the degradation was rapid and after one day about 35-45% had been transferred in soluble form. Thereafter, the rate of degradation decreased and after 6 days approximately 50% had dissolved. Thereafter, biodegradability was negligible and after 25 days, approximately 50% of the starch microspheres remained in undissolved form. 42 This comparative example shows the difficulties in making microspheres from amylose due to the fact that it is difficult to prepare homogeneous solutions of, requires very high temperatures to dissolve and is sensitive to degradation during exposure to these high temperatures, and gels a lot. fast. The example also shows that the resulting microspheres have too wide a size distribution, both immediately after manufacture and after attempts to narrow the size distribution, and an excessively high content of microspheres with a size of less than 10 μm to be well suited for elongation. release after injection subcutaneously or intramuscularly. The example also shows that the biodegradability, examined in vitro, is not complete. Example 6 Investigation of the biodegradability of starch microspheres made from amylose in vivo Starch microspheres (3.0 μmg) made from the amylose-2O in Example 4 were injected subcutaneously into the neck in a volume of 10 10 ul on eight rat phraophysectomies. Small lumps could be felt under the skin of all rats at the injection sites 8-9 days after injection. At dissection 9 days after injection, a 5.3 macroscopic inspection was performed and small white cysts were found at the injection site in all rats. The macroscopic changes were fixed in 4% phosphate-buffered formaldehyde, embedded in paraffin, sectioned with a nominal thick HH. 5 μm, stained with hematoxylin and eosin, and examined under a light microscope. In the paraffin sections where the starch microspheres could be found, they were seen as eosinophilic small spheres surrounded by a zone of granulating tissue containing giant cells and the tissue reaction was characterized as a chronic "granulomatous" inflammation in the subcutaneous tissue. Starch microspheres could also be observed inside macrophages. The experiment shows that starch microspheres made of amylose are found in the subcutaneous tissue 9 days after injection and thus have not been biodegradable enough to have dissolved during that time, and that at least a proportion of the microspheres were small enough for to be able to be phagocytosed by macrophages.
Exempel 7 Undersökning av bionedbrytbarheten av stärkelsemikrosfä- 10 rer tillverkade av amylos in vivo.Example 7 Investigation of the biodegradability of starch microspheres made from amylose in vivo.
Stärkelsemikrosfärer tillverkade av amylos enligt Exempel 4 och uppsuspenderade i 10 ml fosfatbuffrad (5 mM) fysiologisk koksaltlösning (O,15 M), pH 7,2. injice- rades intramuskulärt i låret på gris. Två grisar dosera- 15 des med 120 mg mikrosfärer och två grisar med 600 mg mik- rosfärer. Djuren avlivades dag 14 och vävnaden undersök- tes med avseende på makroskopiska förändringar och, efter sedvanligt inbäddnings- och färgningsförfarande, på mik- roskopiska förändringar. På dag 14 återfanns mikrosfärer 20 i vävnaden på ett dosberoende sätt. En del mikropartiklar hade fagocyterats av makrofager och jätteceller, och kun- de återfinnas intracellulärt, vilket indikerar mycket långsam nedbrytning av mikrosfärerna.Starch microspheres made from amylose according to Example 4 and suspended in 10 ml of phosphate buffered (5 mM) physiological saline (0, 15 M), pH 7.2. was injected intramuscularly into the pig thigh. Two pigs were dosed with 120 mg microspheres and two pigs with 600 mg microspheres. The animals were sacrificed on day 14 and the tissue was examined for macroscopic changes and, following the usual embedding and staining procedure, for microscopic changes. On day 14, microspheres 20 were found in the tissue in a dose-dependent manner. Some microparticles had been phagocytosed by macrophages and giant cells, and could be found intracellularly, indicating very slow degradation of the microspheres.
Försöket visar att stärkelsemikrosfärer tillverkade :.3 25 av amylos återfinns i den intramuskulära vävnaden två veckor efter injektion, viket indikerar att bionedbryt- barheten av dessa är mycket långsam. :»:ou Exempel 7b 30 Stärkelsemikrosfärer tillverkades av syrahydrolyse- Éf: rad amylos från potatis (Reppal PSM60U), som ultrafiltre- rats för att ta bort lågmolekylära komponenter, i syfte att undersöka deras biodegraderbarhet och förmåga att in- förliva protein utan att utsätta detta för ett organiskt 35 lösningsmedel. Som modellprotein användes B- laktoglobulin. Stärkelsekoncentrationen var 24% och 4 ml av denna blandades med 1,6 ml av proteinlösningen som vara; 10 15 20 25 30 35 517 610 :f- 44 hade en koncentration av 50 mg/ml vid 37°C. Mikrosfärerna solidifierades under omrörning i rumstemperatur över nat- ten.The experiment shows that starch microspheres made from: amylose are found in the intramuscular tissue two weeks after injection, which indicates that their biodegradability is very slow. Example 7b 30 Starch microspheres were made from acid hydrolysis Potato amylose (Reppal PSM60U), which was ultrafiltered to remove low molecular weight components, in order to test their biodegradability and ability to incorporate protein without exposing it. this for an organic solvent. B-lactoglobulin was used as the model protein. The starch concentration was 24% and 4 ml of this was mixed with 1.6 ml of the protein solution as being; 517 610: f- 44 had a concentration of 50 mg / ml at 37 ° C. The microspheres were solidified while stirring at room temperature overnight.
Allt protein läckte ut ur mikrosfärerna under cent- rifugeringstvättarna i buffert (5 mM natriumfosfat, pH 7,8). Om enbart isopropanol eller en serie bestående av först 15% PEG med en molvikt pà 100 000, följt av 40% PEG med en molvikt på 10 000 Da och slutligen isopropanol an- vändes kunde protein motsvarande mellan 1,5 och 3% åter- finnas i mikrosfärerna. Bionedbrytbarheten av mikrosfä- rerna undersöktes in vitro. Denna var inledningsvis snabb och efter ett dygn hade cirka 60% av matrisen omvandlats till löslig form. Därefter avstannade nedbrytningen och efter 7 dagar hade cirka 70% av matrisen bionedbrutits under dessa betingelser.All protein leaked out of the microspheres during the buffer washes in buffer (5 mM sodium phosphate, pH 7.8). If only isopropanol or a series consisting of first 15% PEG with a molecular weight of 100,000, followed by 40% PEG with a molecular weight of 10,000 Da and finally isopropanol were used, protein corresponding to between 1.5 and 3% could be recovered. in the microspheres. The biodegradability of the microspheres was investigated in vitro. This was initially fast and after 24 hours about 60% of the matrix had been converted to soluble form. Thereafter the degradation stopped and after 7 days about 70% of the matrix had been biodegradable under these conditions.
För att erhålla någon laddning av proteinet i dessa mikrosfär var det nödvändigt att fälla ut proteinet med ett organiskt lösningsmedel, vilket inte är ett accept- abelt förfarande för känsliga proteiner. De erhållna mik- rosfärerna var ej heller fullständigt biodegraderbara in vitro.To obtain any charge of the protein in these microspheres, it was necessary to precipitate the protein with an organic solvent, which is not an acceptable procedure for sensitive proteins. The resulting microspheres were also not completely biodegradable in vitro.
Exempel 7c Stärkelsemikrosfärer tillverkades av extensivt syra- hydrolyserad amylos fràn potatis (Reppal PSM25, Reppe Glykos, Växjö) i syfte att undersöka deras bionedbrytbar- het och förmàga att införliva protein utan att utsätta detta för ett organiskt lösningsmedel. Som modellprotein användes ß-laktoglobulin. Stärkelsekoncentrationen var 20% och 4 ml av denna blandades med 1,6 ml av proteinlös- ningen som hade en koncentration av 50 mg/ml vid 37°C.Example 7c Starch microspheres were made from extensively acid hydrolysed amylose from potatoes (Reppal PSM25, Reppe Glykos, Växjö) in order to investigate their biodegradability and ability to incorporate protein without exposing it to an organic solvent. Β-lactoglobulin was used as the model protein. The starch concentration was 20% and 4 ml of this was mixed with 1.6 ml of the protein solution having a concentration of 50 mg / ml at 37 ° C.
Mikrosfärerna solidifierades under omrörning i rumstempe- ratur över natten.The microspheres were solidified while stirring at room temperature overnight.
Allt protein läckte ut ur mikrosfärerna under cent- rifugeringstvättarna i buffert (5 mM natriumfosfat, pH 7,8). Om enbart isopropanol eller en serie bestående av först 15% PEG med en molvikt på 100 000, följt av 40% PEG nun»- 10 l5 20 25 30 35 5 17 6 10 =¿::= 45 med en molvikt pà 10 000 Da och slutligen isopropanol an- vändes, kunde protein motsvarande ungefär mellan 1,5 och 2,5% àterfinnas i mikrosfärerna. Bionedbrytbarheten av mikrosfärerna undersöktes in vitro. Denna var inlednings- vis snabb och efter ett dygn hade cirka 55% av matrisen omvandlats till löslig form. Därefter avstannade nedbryt- ningen och efter 7 dagar hade cirka 70% av stärkelsema- trisen bionedbrutits under dessa betingelser.All protein leaked out of the microspheres during the buffer washes in buffer (5 mM sodium phosphate, pH 7.8). If only isopropanol or a series consisting of first 15% PEG with a molecular weight of 100,000, followed by 40% PEG now »- 10 l5 20 25 30 35 5 17 6 10 = ¿:: = 45 with a molecular weight of 10,000 Da and finally isopropanol was used, protein corresponding to approximately between 1.5 and 2.5% could be found in the microspheres. The biodegradability of the microspheres was examined in vitro. This was initially fast and after 24 hours, about 55% of the matrix had been converted to a soluble form. Thereafter the degradation stopped and after 7 days about 70% of the starch matrix had been biodegradable under these conditions.
För att erhålla någon laddning av proteinet i dessa mikrosfär var det nödvändigt att fälla ut proteinet med ett organiskt lösningsmedel, vilket inte är ett accept- abelt förfarande för känsliga proteiner. De erhållna mik- rosfärerna var ej heller fullständigt bionedbrytbara in vitro.To obtain any charge of the protein in these microspheres, it was necessary to precipitate the protein with an organic solvent, which is not an acceptable procedure for sensitive proteins. The resulting microspheres were also not completely biodegradable in vitro.
Exempel 8 Immobilisering av BSA med hög laddning i stärkelsemikro- sfärer tillverkade av höggrenad skjuvad stärkelse.Example 8 Immobilization of BSA with high charge in starch microspheres made from highly branched sheared starch.
En stärkelselösning (40%) av skjuvad höggrenad stär- kelse med medelmolekylvikten 1600 kDa, en lösning (38%) av PEG 20 000 Da i medelmolvikt och en lösning av BSA (14%) breddes i 50 mM natriumfosfat, pH 8,3. Stärkelse- lösningen tempererades till 50-55°C, PEG och BSA- lösningen till ca 33°C. Stärkelselösningen (2g) blandades med BSA-lösningen (0,7 ml). Den erhållna lösningen sögs upp i en spruta som monterades i en sprutpump. En lösning av PEG (29g) monterades i en annan spruta i en annan sprutpump. Stärkelsemikrosfärerna tillverkades genom att blandningarna av stärkelse/BSA och PEG med hjälp av sprutpumpen pumpades genom statiska mixrar ner i en bära- re där emulsionen rörs om med en propeller (100 rpm).A starch solution (40%) of sheared highly branched starch with an average molecular weight of 1600 kDa, a solution (38%) of PEG 20,000 Da in average molecular weight and a solution of BSA (14%) were diluted in 50 mM sodium phosphate, pH 8.3. The starch solution was tempered to 50-55 ° C, the PEG and BSA solution to about 33 ° C. The starch solution (2g) was mixed with the BSA solution (0.7 ml). The resulting solution was aspirated into a syringe mounted in a syringe pump. A solution of PEG (29g) was mounted in another syringe in another syringe pump. The starch microspheres were manufactured by pumping the starch / BSA and PEG mixtures by means of the syringe pump through static mixers into a carrier where the emulsion is stirred with a propeller (100 rpm).
Denna del av processen tog 2 min från start tills allt blandats. Omrörningen i bägaren tilläts fortsätta i 10 min och därefter flyttades provet till 4°C, där den fick stà under omrörning i ca 4 timmar. Därefter justerades pH i lösningen ner i ca 5,5 och preparationen sattes i 37°C över natten utan omrörning. Stärkelsemikrosfärerna tvät- lO 15, 20 25 30 35 517 610 46 tades genom filtrering i en Amicon (Amicon ultrafiltre- ringscell) 5 mM natriumfosfat, pG 4,5 och frystorkades.This part of the process took 2 minutes from start until everything was mixed. Stirring in the beaker was allowed to continue for 10 minutes and then the sample was moved to 4 ° C, where it was allowed to stir for about 4 hours. Then the pH of the solution was adjusted down to about 5.5 and the preparation was set at 37 ° C overnight without stirring. The starch microspheres were washed by filtration in an Amicon (Amicon ultrafiltration cell) 5 mM sodium phosphate, pG 4.5 and lyophilized.
De torkade mikrosfärerna löstes upp enzymatiskt med d-amylas och amyloglukosidas för bestämning av protein- och stärkelseutbyte, samt proteinladdning. Utbytet av protein var 94%, av stärkelsen 89% och den erhållna ladd- ningen l0%. Medelpartikelstorleken bestämd med en Malvern Mastersizer var 90 pm och med mindre än 10% av fördel- ningen under 35 pm. Vid inkubation med a-amylas eller a- amylas samt amyloglukosidas löstes mikrosfärerna upp fullständingt inom två dygn.The dried microspheres were enzymatically dissolved with d-amylase and amyloglucosidase to determine protein and starch yield, as well as protein loading. The yield of protein was 94%, of the starch 89% and the obtained charge 10%. The average particle size determined with a Malvern Mastersizer was 90 μm and with less than 10% of the distribution below 35 μm. Upon incubation with α-amylase or α-amylase and amyloglucosidase, the microspheres completely dissolved within two days.
Exemplet visar att ett protein, BSA, kan immobilise- ras med högt utbyte och att de erhållna mikrosfärerna har en hög laddning av proteinet. Mikrosfärerna är bionedb- rytbara då de löses upp fullständigt av a-amylas in vitro och detta kan göras under milda betingelser vilket möj- liggör noggrann kemisk analys av det immobiliserade pro- teinet utan introduktion av artefakter på grund av själva extraktionsprocessen. Exemplet visar också att allt in- fångat protein kan återfinnas efter upplösning av mikro- sfärerna.The example shows that a protein, BSA, can be immobilized in high yield and that the resulting microspheres have a high charge of the protein. The microspheres are biodegradable as they are completely dissolved by α-amylase in vitro and this can be done under mild conditions which allows accurate chemical analysis of the immobilized protein without the introduction of artifacts due to the extraction process itself. The example also shows that all captured protein can be found after dissolution of the microspheres.
Exempel 9 Immobilisering av BSA med hög laddning i stärkelsemikro- sfärer tillverkade av höggrenad skjuvad stärkelse.Example 9 Immobilization of high charge BSA in starch microspheres made from highly branched sheared starch.
Stärkelsemikrosfärer innehållande BSA tillverkades med användande av en stärkelselösning (40%) av höggrenad, skjuvad stärkelse med medelmolekylvikten 1600 kDa, en (38%, medelmolekylvikt 20 000 Da) (16%) tillverkades i 50 mM fosfat, pH 8,3.Starch microspheres containing BSA were made using a starch solution (40%) of highly branched, sheared starch with an average molecular weight of 1600 kDa, one (38%, average molecular weight 20,000 Da) (16%) was made of 50 mM phosphate, pH 8.3.
Stärkelselösningen tempererades till 50-55°C och PEG- och PEG-lösning och en lös- ning av BSA BSA-lösningen till ca 30%. Stärkelsemikrosfärerna fram- (IKA labreaktor LR250). Stär- kelselösningen (20g) pumpades ner i reaktorkärlet under ställdes i en IKA-reaktor omrörning (100 rpm) under ca 6 min och omrörningen fort- satte i ca 15 min. Preparationen överfördes till 4°C och .oo- n.. 10 15 20 25 30 35 517 610 47 tilläts stå under omrörning över natten. pH i lösningen justerades ner till ca 5,5 och denna överfördes till 37°C där den tilläts stå i ca 7 timmar utan omrörning. Stär- kelsemikrosfärerna innehållande BSA tvättades med 5 mM natriumfosfat, pH 4,5 och frystorkades.The starch solution was tempered to 50-55 ° C and the PEG and PEG solution and a solution of the BSA BSA solution to about 30%. Starch microspheres forward (IKA lab reactor LR250). The starch solution (20g) was pumped into the reactor vessel while stirred in an IKA reactor (100 rpm) for about 6 minutes and stirring was continued for about 15 minutes. The preparation was transferred to 4 ° C and allowed to stand under stirring overnight. The pH of the solution was adjusted down to about 5.5 and this was transferred to 37 ° C where it was allowed to stand for about 7 hours without stirring. The starch microspheres containing BSA were washed with 5 mM sodium phosphate, pH 4.5 and lyophilized.
De torkade mikrosfärerna löstes upp enzymatiskt med a-amylas och amyloglukosidas för bestämning av protein- och stärkelseutbyte, samt proteinladdning. Utbytet av protein var 99%, av stärkelsen 91% och den erhållna ladd- ningen l1,5%. Medelpartikelstorleken bestämd med en Mal- vern Mastersizer var 48 pm och med mindre än 10% av för- delningen under 17 pm. Vid inkubation med d-amylas eller a-amylas samt amyloglukosidas löstes mikrosfärerna upp fullständigt inom 2 dygn.The dried microspheres were enzymatically dissolved with α-amylase and amyloglucosidase to determine protein and starch yield, as well as protein loading. The yield of protein was 99%, of the starch 91% and the obtained charge l1.5%. The average particle size determined with a Malvern Mastersizer was 48 μm and with less than 10% of the distribution below 17 μm. Upon incubation with d-amylase or α-amylase and amyloglucosidase, the microspheres completely dissolved within 2 days.
Exempel 10 Immobilisering av BSA med hög laddning i stärkelsemikro- sfärer tillverkade av höggrenad skjuvad stärkelse.Example 10 Immobilization of BSA with high charge in starch microspheres made of highly branched sheared starch.
En stärkelselösning (20%) av höggrenad skjuvad stär- kelse med medelmolekylvikten 1930 kDa, en PEG-lösning (38%, medelmolekylvikt 20 000 Da) (20%) bereddes i 50 mM natriumkarbonat, pH 9,8. Stärkel- och en BSA-lösning selösningen tempererades till 50-55°C och de övriga till ca 37°C. Stärkelselösningen (3 g) blandades med BSA- lösningen (0,7 ml). Blandningen sögs upp i en spruta och sattes till PEG-lösningen (28 g) i en bägare under omrör- ning. Preparation överfördes till 4°C där de fick stå i 4 timmar och därefter till 37°C där de fick stå över nat- ten. Stärkelsemikrosfärerna innehållande BSA tvättades med 5 mM natriumfosfat, pH 4,5,och frystorkades.A starch solution (20%) of highly branched sheared starch with an average molecular weight of 1930 kDa, a PEG solution (38%, average molecular weight 20,000 Da) (20%) was prepared in 50 mM sodium carbonate, pH 9.8. The starch and a BSA solution of the cell solution were tempered to 50-55 ° C and the others to about 37 ° C. The starch solution (3 g) was mixed with the BSA solution (0.7 ml). The mixture was sucked into a syringe and added to the PEG solution (28 g) in a beaker with stirring. Preparation was transferred to 4 ° C where they were allowed to stand for 4 hours and then to 37 ° C where they were allowed to stand overnight. The starch microspheres containing BSA were washed with 5 mM sodium phosphate, pH 4.5, and lyophilized.
De torkade mikrosfärerna löstes upp enzymatiskt med d-amylas och amyloglukosidas för bestämning av protein- och stärkelseutbyte, av stärkelsen 90% och den erhållna ladd- ningen 10,6%. Medelpartikelstorleken bestämd med en Mal- samt proteinladdning. Utbytet av protein var 91%, vern Mastersizer var 44 pm och med mindre än 10% av för- delningen under 21 pm. Vid inkubation med a-amylas eller 10 15 20 25 30 35 517 610 48 d-amylas samt amyloglukosidas löstes mikrosfärerna upp fullständigt inom 2 dygn.The dried microspheres were enzymatically dissolved with d-amylase and amyloglucosidase to determine protein and starch yield, of 90% starch and the resulting 10.6% charge. The average particle size determined with a grinding and protein charge. The yield of protein was 91%, the protection Mastersizer was 44 μm and with less than 10% of the distribution during 21 μm. Upon incubation with α-amylase or d-amylase and amyloglucosidase, the microspheres completely dissolved within 2 days.
Exempel 11 Immobilisering av kristallint hGH i stärkelsemikrosfärer tillverkade av höggrenad skjuvad stärkelse med hög stär- kelse- och PEG-koncentration och med temperaturcykling.Example 11 Immobilization of crystalline hGH in starch microspheres made of highly branched sheared starch with high starch and PEG concentration and with temperature cycling.
Kristaller av zink-hGH framställdes enligt EP 0 540 582 Bl. En suspension av dessa kristaller bereddes i 10 mM Na-acetat, pH 6,4, innehållande 2 mM zinkacetat.Crystals of zinc-hGH were prepared according to EP 0 540 582 B1. A suspension of these crystals was prepared in 10 mM Na acetate, pH 6.4, containing 2 mM zinc acetate.
En stärkelselösning (40%) skjuvad stärkelse med medelmolekylvikten 378 kDa i 10 mM natriumfosfat, pH 6,4, tillverkades av höggrenad och en lösning av PEG med en me- delmolvikt på 20 000 i en koncentration av 30%. Denna ju- sterades till pH 6,4 med 1 M HCl. Lösningarna temperades enligt följande: stärkelselösningen till 50-55°C, PEG- lösningen till 37°C och suspensionen av Zn-hGH kristaller till 37°C. Till 7 ml av suspension av Zn-hGH kristaller tillsattes 4,9 g av stärkelselösningen, under omrörning.A starch solution (40%) sheared starch with an average molecular weight of 378 kDa in 10 mM sodium phosphate, pH 6.4, was made from highly branched and a solution of PEG with an average molecular weight of 20,000 at a concentration of 30%. This was adjusted to pH 6.4 with 1 M HCl. The solutions were tempered as follows: the starch solution to 50-55 ° C, the PEG solution to 37 ° C and the suspension of Zn-hGH crystals to 37 ° C. To 7 ml of suspension of Zn-hGH crystals was added 4.9 g of the starch solution, with stirring.
Efter ca 20 sek tillsattes 28 g av PEG-lösningen med hjälp av en sprutpump under ca 6 min och fortfarande med omrörning vid 400 varv per minut (Eurostar digital). Mik- rosfärerna började bildas direkt och flyttades efter ca 15 min från 37°C till 4°C, och hölls där i ca 4 timmar un- der omrörning. Efter stabilisering i 4timmar var mikro- sfärerna så stabila att de kunde överföras till 37°C och hållas där utan omrörning över natten. De erhållna mikro- sfärerna tvättades tre gånger med 10 mM natriumacetat, pH 6,4, innehållande 2 mM zinkacetat, efter att ha stabili- serats i 37°C i ca 17-20 timmar genom filtrering i en Amicon, och frystorkades.After about 20 seconds, 28 g of the PEG solution was added by means of a syringe pump for about 6 minutes and still with stirring at 400 rpm (Eurostar digital). The microspheres began to form immediately and were moved after about 15 minutes from 37 ° C to 4 ° C, and were kept there for about 4 hours with stirring. After stabilization for 4 hours, the microspheres were so stable that they could be transferred to 37 ° C and kept there without stirring overnight. The resulting microspheres were washed three times with 10 mM sodium acetate, pH 6.4, containing 2 mM zinc acetate, after stabilizing at 37 ° C for about 17-20 hours by filtration in an Amicon, and lyophilized.
De torkade mikrosfärerna löstes upp enzymatiskt med a-amylas och amyloglukosidas för bestämning av protein- och stärkelseutbyte, samt proteinladdning och proteinkva- litet. Utbytet av protein var 95,2%, utbytet av stärkelse var 68% och laddningen av protein i mikrosfärerna 27,8%.The dried microspheres were enzymatically dissolved with α-amylase and amyloglucosidase to determine protein and starch yield, as well as protein loading and protein quality. The yield of protein was 95.2%, the yield of starch was 68% and the charge of protein in the microspheres was 27.8%.
Medelpartikelstorleken bestämd med en Malvern Mastersizer :sann 10 15 20 25 30 35 51 7 61 o 49 var 59 pm och med mindre än 10% av fördelningen under 29 pm. Vid inkubation med a-amylas eller a-amylas samt amy- loglukosidas löstes mikrosfärerna upp fullständigt inom 2 dygn. Proteinets halt av dimerer var 0,75% och av polymer Försöket visar att även proteiner som har överförts i solid form kan immobiliseras med högt utbyte och resul- terande i stärkelsemikrosfärer med hög laddning av prote- inet enligt föreliggande uppfinning. Försöket visar också att de erhållna stärkelsemikrosfärerna kan lösas upp un- der milda betingelser, vilket möjliggör rigorös kvali- tetskontroll av det immobiliserade proteinets egenskaper utan introduktion av provberedningsinducerade artefakter, och att proteinet inte brutits ner under processen. Den erhållna proteinkvalitén är acceptabel för parenteral ad- ministration pà människa.The average particle size determined with a Malvern Mastersizer: true was 15 microns and with less than 10% of the distribution under 29 microns. Upon incubation with α-amylase or α-amylase and amyoglucosidase, the microspheres completely dissolved within 2 days. The protein content of dimers was 0.75% and of polymer The experiment shows that even proteins that have been transferred in solid form can be immobilized in high yield and resulting in starch microspheres with a high charge of the protein according to the present invention. The experiment also shows that the starch microspheres obtained can be dissolved under mild conditions, which enables rigorous quality control of the properties of the immobilized protein without the introduction of sample preparation-induced artifacts, and that the protein is not degraded during the process. The resulting protein quality is acceptable for parenteral administration in humans.
Exempel 12 Immobilisering av BSA i stärkelsemikrosfärer av höggrenad skjuvad stärkelse och undersökning av bionedbrytbarheten in vivo.Example 12 Immobilization of BSA in starch microspheres of highly branched sheared starch and study of biodegradability in vivo.
Stärkelsemikrosfärer innehållande BSA tillverkades av höggrenad skjuvad stärkelse med medelmolekylvikten 1930 kDa under följande betingelser: stärkelsen (30%, 100 ml) blandades med PEG (38%, 1466 ml, medelmolekylvikt 20 kDa) och rördes om först i 6 timmar vid 20°C och sedan över natt i 37°C. Dessa administrerades subkutant och intramuskulärt i råtta i en dos av 30 mg i en injektions- vehikel bestående av 0,6% natriumhyaluronsyra (MW 2000 kDa, Kraeber GMBH, Hamburg) och injektionssället prepare- rades för histologisk utvärdering efter 3 och 7 dagar. På dag 3 observerades cellulär infiltration vid injektions- sitet och redan vid dag 7 hade dessa förändringar för- svunnit.Starch microspheres containing BSA were made from highly branched sheared starch having an average molecular weight of 1930 kDa under the following conditions: the starch (30%, 100 ml) was mixed with PEG (38%, 1466 ml, average molecular weight 20 kDa) and stirred for 6 hours at 20 ° C and then overnight at 37 ° C. These were administered subcutaneously and intramuscularly to rats at a dose of 30 mg in an injection vehicle consisting of 0.6% sodium hyaluronic acid (MW 2000 kDa, Kraeber GMBH, Hamburg) and the injection site was prepared for histological evaluation after 3 and 7 days. On day 3, cellular infiltration was observed at the injection site and already by day 7, these changes had disappeared.
Detta försök visar att stärkelsemikrosfärer tillver- kade av höggrenad skjuvad stärkelse bionedbröts snabbt, aauvo 10 15 20 25 30 35 51 7 6 1 0 50 inom en vecka, in vivo och att vävnaden snabbt normalise- IaS .This experiment shows that starch microspheres made from highly branched sheared starch are rapidly biodegradable, within a week, in vivo and that the tissue rapidly normalizes.
Exempel 13 Bestämning av bionedbrytbarheten av stärkelsemikrosfärer 1 gris.Example 13 Determination of the biodegradability of starch microspheres in 1 pig.
Stärkelsemikrosfärer tillverkades fràn skjuvad stär- kelse med en medelmolekylvikt pà 529 kDa. Stärkelsen väg- des in i 10 mM natriumfosfat, pH 6,4, så att koncentra- tionen efter upplösning blev 30% och PEG 20 med en medel- molekylvikt i samma buffert så att slutkoncentrationen efter upplösning blev 27%. Lösningarna bereddes sedan ge- nom autoklavering. Tillverkningen genomfördes i en IKA- reaktor med Eurostar digital omrörningskontroll (Laba- sco). Vid tillverkningen satsades 14,35 g av stärkelse- lösningen, som varmhàllits vid 50°C efter upplösningen, varefter 200 g av PEG-lösningen tillfördes reaktorn.Starch microspheres were made from sheared starch with an average molecular weight of 529 kDa. The starch was weighed into 10 mM sodium phosphate, pH 6.4, so that the concentration after dissolution was 30% and PEG 20 with an average molecular weight in the same buffer so that the final concentration after dissolution became 27%. The solutions were then prepared by autoclaving. The production was carried out in an IKA reactor with Eurostar digital agitation control (Labasco). During production, 14.35 g of the starch solution, which was kept warm at 50 ° C after dissolution, were charged, after which 200 g of the PEG solution were fed to the reactor.
Emulsionen bildades genom omrörning vid 160 varv per mi- nut med propeller och efter 8 min justerades omrörnings- hastigheten till 140 varv per minut och efter 5 timmar till 110 varv per minut, och temperaturen ställdes in pà 20°C i 7 timmar och därefter 38°C i 17 timmar. Därefter tvättades de erhållna stärkelsemikrosfärerna (Amicon ult- rafiltreringsenhet 8400) fyra gånger med 300 ml vatten och frystorkades. De torra stärkelsemikrosfärerna sikta- des (siktmaskin Retsch) med 38 och 100 um siktar. Den to- tala mängden stärkelsemikrosfärer som erhölls före sikt- ningen var 3,61 g, vilket mosvarar ett utbyte av ungefär 86% och efter siktningen 2,54 g, vilket motsvarar ett ut- byte av ungefär 59%.The emulsion was formed by stirring at 160 rpm with propeller and after 8 minutes the stirring speed was adjusted to 140 rpm and after 5 hours to 110 rpm, and the temperature was set at 20 ° C for 7 hours and then 38 hours. ° C for 17 hours. Then, the obtained starch microspheres (Amicon ultrafiltration unit 8400) were washed four times with 300 ml of water and lyophilized. The dry starch microspheres were sieved (sieve machine Retsch) with 38 and 100 μm sieves. The total amount of starch microspheres obtained before sieving was 3.61 g, which corresponds to a yield of approximately 86% and after sieving to 2.54 g, which corresponds to a yield of approximately 59%.
Stärkelsemikrosfärerna resuspenderades i 1 ml 0,11% natriumhyaluronsyra, 4% mannitol, i vatten för injektion och 100 mg mikrosfärer injicerades subkutant i gris. In- jektionssitet preparerades för histologisk utvärdering.The starch microspheres were resuspended in 1 ml of 0.11% sodium hyaluronic acid, 4% mannitol, in water for injection and 100 mg of microspheres were injected subcutaneously into pigs. The injection site was prepared for histological evaluation.
Inga stärkelsemikrosfärer kunde observeras 7 dagar efter injektion. anna: 5 10 15 20 25 30 35 51 7 e 1 o 51 Detta försök visar att stärkelsemikrosfärerna bio- nedbröts snabbt och har försvunnit från injektionssitet inom en vecka.No starch microspheres could be observed 7 days after injection. anna: 5 10 15 20 25 30 35 51 7 e 1 o 51 This experiment shows that the starch microspheres biodegradable rapidly and have disappeared from the injection site within a week.
Exempel 14 Framställning av dragerade stärkelsemikrosfärer inne- hållande hGH i stärkelsemikrosfärer tillverkade av hög- grenad skjuvad stärkelse med temperaturcykling, dragering av dessa och undersökning av deras förmåga att kontrolle- rat frisätta det infångade proteinet efter parenteral ad- ministration på gris.Example 14 Preparation of coated starch microspheres containing hGH in starch microspheres made from highly branched sheared starch with temperature cycling, coating them and testing their ability to control the captured protein after parenteral administration in pigs.
Stärkelsemikrosfärer innehållande kristallint hGH tillverkades enligt Exempel ll.Starch microspheres containing crystalline hGH were prepared according to Example 11.
De erhållna stärkelsemikrosfärerna belades med ett frisättningsreglerande hölje av PLGA medelst luftsuspen- sionsteknik i enlighet med WO97/14408 med användande av olika sammansättningar av höljet för att erhålla olika frisättningshastigheter. Följande blandningar av PLGA an- vändas; Batch 1 (+) 75% RG5o2H och 25% RG756, Batch 2 ('u_) 60% RG502H och 40% RG756, Batch 3 (_°_) 75% RG504H och 25% Rcvss och Batch 4 ("°') 1oo% RG5o4H.The resulting starch microspheres were coated with a PLGA release control casing by air suspension technique according to WO97 / 14408 using different casing compositions to obtain different release rates. The following mixtures of PLGA are used; Batch 1 (+) 75% RG502H and 25% RG756, Batch 2 ('u_) 60% RG502H and 40% RG756, Batch 3 (_ ° _) 75% RG504H and 25% Rcvss and Batch 4 ("°') 1oo % RG5o4H.
Farmakokinetiken av hGH undersöktes i grisar vars immunsystems reaktivitet dämpats genom oral tillförsel av cyklosporin A (20 mg/kg), azatioprin (2 mg/kg) och pred- nisolon (2 mg/kg) för att undvika bildning av antikroppar mot det humana tillväxthormonet som skulle kunna påverka farmakokinetiken. De dragerade mikrosfärerna administre- rades subkutant i nacken med en 19G kanyl i en dos av 1,25 mg hGH/kg. För varje formulering studerades fem gri- sar. Blodprover togs ut före injektionen och efter 0,02, 0,04, 0,08, 0,17, 0,25, 0,33 dagar och därefter dagligen tills studien avslutades 29 dagar efter doseringen. Se- rumkoncentrationen av hGH bestämdes. I figur 1 nedan vi- sas medelvärdet för serumkoncentrationen av hGH som er- hölls för de olika formuleringarna. »vasa 10 15 20 51 7 e 1 o 52 FIG. l 25 Ni O I 15- Plasmakoncentration hGH (ng/ml) 'fid(dagafi Försöket visar att stärkelsemikrosfärer dragerade med PLGA efter parenteral administration i gris ger upp- hov till en kontrollerad förlängd frisättning av hGH. De erhållna koncentrationerna av hGH ligger generellt över den nivå, 0,2 ng/ml, som inducerar förhöjda nivåer av in- sulinliknande tillväxtfaktor (IGF-1), som är en indikator pà biologisk effekt, i människa. (Putney, Current Opinion in Chemical Biology 1998, 2:548-552). Exemplet visar ock- så att farmakokinetiken av hGH kan varieras betydligt ge- nom att man varierar sammansättningen av drageringshöl- jet. Exemplet visar dessutom att, jämfört med tidigare tillgängliga parenterala beredningar för förlängd fri- sättning, utomordentligt låg initial frisättning, så kal- lad burst, kan erhållas. Försöket visar också att höga biotillgängligheter kan erhållas generellt, i området 19- 52%, och med en exceptionellt hög andel, 72-96%, i den fas av förlängd frisättning som sker efter den inledande frisättningen, den så kallade ”bursten”. 10 15 20 25 30 35 517 610 53 Analysen av hGH i plasma utfördes enligt Agersö et al. (J. Pharmacol Toxicol 41 (1999) 1-8).The pharmacokinetics of hGH were studied in pigs whose immune system reactivity was attenuated by oral administration of cyclosporin A (20 mg / kg), azathioprine (2 mg / kg) and prednisolone (2 mg / kg) to avoid the formation of antibodies to the human growth hormone which could affect pharmacokinetics. The coated microspheres were administered subcutaneously in the neck with a 19G cannula at a dose of 1.25 mg hGH / kg. For each formulation, five pigs were studied. Blood samples were taken before the injection and after 0.02, 0.04, 0.08, 0.17, 0.25, 0.33 days and then daily until the study was completed 29 days after dosing. The serum concentration of hGH was determined. Figure 1 below shows the mean value of the serum concentration of hGH obtained for the different formulations. »Vasa 10 15 20 51 7 e 1 o 52 FIG. 25 Ni OI 15- Plasma concentration of hGH (ng / ml) 'fi d (day fi The experiment shows that starch microspheres coated with PLGA after parenteral administration in pigs give rise to a controlled prolonged release of hGH. level, 0.2 ng / ml, which induces elevated levels of insulin-like growth factor (IGF-1), which is an indicator of biological effect, in humans (Putney, Current Opinion in Chemical Biology 1998, 2: 548-552 The example also shows that the pharmacokinetics of hGH can be varied considerably by varying the composition of the coating envelope. The example also shows that, compared to previously available parenteral preparations for prolonged release, extremely low initial release, so called The experiment also shows that high bioavailability can be obtained in general, in the range 19- 52%, and with an exceptionally high proportion, 72-96%, in the phase of extended release that occurs after you the initial release, the so-called "burst". The analysis of plasma hGH was performed according to Agersö et al. (J. Pharmacol Toxicol 41 (1999) 1-8).
Exempel 15 Följande exempel visar hur man kan optimera en for- mulering för kontrollerad frisättning genom att blanda två olika formuleringar med olika egenskaper.Example 15 The following example shows how to optimize a controlled release formulation by mixing two different formulations with different properties.
Stärkelsemikrosfärer innehållande humant tillväxt- hormon tillverkades först enligt Exempel 14, med undanta- gen att den erhållna loadingen för Batch l och Batch 2 var 7,7 respektive 7,6% och Batch 1 dragerades med en enda polymer, RG502H (Boehringer Ingelheim), och fasta partiklar av zinkkarbonat blandades i den coatingemulsion som användes för att skapa den innersta tredjedelen av drageringen, medan Batch 2 dragerades med en polymer- blandning bestående av 75% RG502H och 25% RG756 (Boeh- ringer Ingelheim).Starch microspheres containing human growth hormone were first prepared according to Example 14, except that the obtained load for Batch 1 and Batch 2 was 7.7 and 7.6%, respectively, and Batch 1 was coated with a single polymer, RG502H (Boehringer Ingelheim). and solid particles of zinc carbonate were mixed into the coating emulsion used to create the innermost third of the coating, while Batch 2 was coated with a polymer blend consisting of 75% RG502H and 25% RG756 (Boehinger Ingelheim).
Frisättningen av det i mikrosfärerna inkorporerade proteinet studerades i hypofysektomerade råttor (MOL:Wist). nehållande 0,15% hyaluronsyra, 30 mM natriumfosfatbuffert Mikrosfärerna suspenderades i en lösning in- pH 7,4 innehållande 80 mM NaCl. Djuren injicerades en vo- lym av 200 pl subkutant i nacken med en 18G nål. Fem djur per batch injicerades. Dosen var 750 pg hGH/djur. Blod- prov (250 ul) togs från orbital plexus under koldioxidbe- dövning. Serum togs fram och förvarades under -18°C. Se- rumproverna analyserades på tillväxthormon med hjälp av en specifik tillväxthormon-antikroppsbaserad RIA-metod (Tandhem-R hGH, Hybritech).The release of the protein incorporated into the microspheres was studied in hypophysectomized rats (MOL: Wist). containing 0.15% hyaluronic acid, 30 mM sodium phosphate buffer The microspheres were suspended in a solution in pH 7.4 containing 80 mM NaCl. The animals were injected with a volume of 200 μl subcutaneously in the neck with an 18G needle. Five animals per batch were injected. The dose was 750 pg hGH / animal. Blood samples (250 ul) were taken from the orbital plexus under carbon dioxide anesthesia. Serum was prepared and stored below -18 ° C. The serum samples were analyzed for growth hormone using a specific growth hormone-antibody-based RIA method (Tandhem-R hGH, Hybritech).
Efter det att Batch 1 och 2 hade testats och analy- serats i djurmodellen och en plasmakoncentrationskurva tagits fram, beräknades hur en plasma-koncentrationskurva skulle se ut om man blandade lika delar av Batch 1 och 2.After Batch 1 and 2 had been tested and analyzed in the animal model and a plasma concentration curve was developed, it was calculated what a plasma concentration curve would look like if equal parts of Batch 1 and 2 were mixed.
Värdet plasmakoncentration av de båda batcherna vid varje tid- räknades enkelt ut genom att ta medelvärdet av punkt. Det ovan beskrivna försöket upprepades sedan med en blandning av de båda. Den erhållna plasmakoncentra- 5 1 7 61 o 54 tionskurvan togs fram, vilken har plottats i Figur 2A och 2B. Detta visar att man genom att blanda tvà batcher med olika frisättningskarakteristika pà ett kontrollerat sätt kan erhålla en önskad frisàttningsprofil och koncentra- tion av det biologiskt aktiva ämnet i serum eller plasma.The plasma concentration value of the two batches at each time point was easily calculated by taking the mean of point. The experiment described above was then repeated with a mixture of the two. The resulting plasma concentration curve was plotted, which has been plotted in Figures 2A and 2B. This shows that by mixing two batches with different release characteristics in a controlled manner, a desired release profile and concentration of the biologically active substance in serum or plasma can be obtained.
Claims (24)
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0003614A SE517610C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drug |
DE60136002T DE60136002D1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | PARENTERALLY ADMINISTRATIVE MICROPARTICLE PREPARATION WITH CONTROLLED RELEASE |
CA002424896A CA2424896A1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | A controlled-release, parenterally administrable microparticle preparation |
AT01975100T ATE409465T1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | PARENTERALLY ADMINISTERED MICROPARTICLE PREPARATION WITH CONTROLLED RELEASE |
PCT/SE2001/002165 WO2002028375A1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | A controlled-release, parenterally administrable microparticle preparation |
JP2002532200A JP2004510730A (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | Parenterally administrable controlled release microparticle preparation |
AU2001294459A AU2001294459A1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | A controlled-release, parenterally administrable microparticle preparation |
EP01975100A EP1328258B1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-05 | A controlled-release, parenterally administrable microparticle preparation |
US09/970,792 US7033609B2 (en) | 2000-10-06 | 2002-01-10 | Microparticle preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0003614A SE517610C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drug |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0003614D0 SE0003614D0 (en) | 2000-10-06 |
SE0003614L SE0003614L (en) | 2002-04-07 |
SE517610C2 true SE517610C2 (en) | 2002-06-25 |
Family
ID=20281325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0003614A SE517610C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE517610C2 (en) |
-
2000
- 2000-10-06 SE SE0003614A patent/SE517610C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0003614L (en) | 2002-04-07 |
SE0003614D0 (en) | 2000-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6692770B2 (en) | Starch microparticles | |
US7033609B2 (en) | Microparticle preparation | |
AU2001294458B2 (en) | Biodegradable microparticles for controlled release administration, with purified amylopectin-based starch of reduced molecular weight | |
AU2001294458A1 (en) | Biodegradable microparticles for controlled release administration, with purified amylopectin-based starch of reduced molecular weight | |
EP1906928B1 (en) | Cores and microcapsules suitable for parenteral administration as well as process for their manufacture | |
US20080241267A1 (en) | Hydrogel Microspheres with Improved Release Profile | |
US20070122484A1 (en) | Parenterally administrable microparticles | |
US7105181B2 (en) | Microparticles | |
US6616949B2 (en) | Process for producing microparticles | |
US6936278B2 (en) | Microparticles | |
WO2002039985A1 (en) | Parenterally administrable microparticles | |
SE517610C2 (en) | New parenterally administrable microparticle preparation useful for controlled-release of biologically active substances e.g. drug | |
WO2002039986A1 (en) | Process for producing microparticles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |