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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein pharmakotechnisches kontinuierliches Verfahren
zur Herstellung von Mikrokapseln, zusammengesetzt aus biologisch
abbaubarem und biokompatiblem polymeren Material, das ein aktives
Peptid durch die Bildung einer komplexen Emulsion vom Wasser-/Öl-/Wasser-Typ (W/O/W)
enthält.
Die Verfahrensweise wurde entwickelt, um diese Mikrokapseln in steriler
Injektionsform zu erhalten, die eine kontrollierte Verabreichung
in einstellbaren Abgabezeiträumen
zwischen 1 und 18 Wochen von einigen löslichen oder wasserdispergierbaren
Arzneistoffen erlauben, die für
die Behandlung von neoplastischen und gynäkologischen Erkrankungen und
anderen Problemen verwendet werden.
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Auf
diese Weise schließt
die Erfindung ein Gebiet der Pharmakologie, und insbesondere einen spezifischen
pharmakotechnischen Weg für
die Herstellung von injizierbaren Arzneimitteln mit kontrollierter
Freisetzung ein.
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Stand der Technik
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Seit
der ersten Arbeit über
die Verkapselung durch Koazervation, eine Erfindung von B.K. Green für das NCR
(US-Patent 2 800 457, 1957), die auf die Entwicklung von Kopierpapieren
abzielte, wurden eine Reihe von Veröffentlichungen und Büchern, welche
die Mikroverkapselung von natürlichen
oder synthetischen Substanzen in polymere Wände betrafen, geschrieben für den Gebrauch
bei Anwendungen mit verlängerter
oder kontrollierter Freisetzung dieser Substanzen (Microcapsule
Processing and Technology, Asaji Kondo, 1979, Marcel Dekker).
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Die
allmähliche
Freisetzung von Substanzen in kontrollierten Zeitintervallen ist
wichtig bei Pharmazeutika Arzneistoffen, Nahrungsmitteln, Agrochemikalien,
auf dem Gebiet der Düngung
und auf anderen Gebieten. Eine bedeutende Entwicklung – nach der Anzahl
der in den letzten Jahren zu beobachtenden Veröffentlichungen – betrifft
das Thema der Mikroverkapselung von aktiven pharmazeutischen Bestandteilen
(Microspheres and Drug Therapy (Mikrosphären und Arzneimitteltherapie),
Hrsg. Stanley S. Davis und andere, 1984, Elsevier; Controlled Release
Systems: Fabrication Technology (Systeme mit kontrollierter Freisetzung:
Herstellungstechnologie), Bd. I und II, Hrsg. Dean Hsieh, 1988,
CRC Press, Inc.; Polymeric Drugs and Drugs Delivery Systems (Polymere
Arzneimittel und Arzneimittelabgabesysteme), Hrsg. Richard L. Dunn,
1991, ACS Symposium Series 469; Microencapsulation of Drugs (Mikroverkapselung
von Arzneistoffen), T.L. Whateley, 1992, Harwood und "Sustained Release
Injectable Products" (Injizierbare
Produkte mit verzögerter
Freisetzung), Hrsg. J. Senior und M. Radomsky. Interpharm Press, Denver,
Colorado, USA, 2000). Dieses komplexe physiko-chemische Verfahren
wurde zu einem eigenen Fachgebiet.
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Bezug
nehmend auf das Gebiet der pharmazeutischen Substanzen und als ein
Ergebnis klinischer Studien, die von Experten der Gesundheitsbehörde durchgeführt wurden,
wurde in vielen Fällen festgestellt,
dass bessere therapeutische oder pharmakologische Wirkungen durch
die Anwendung von Verfahrensweisen einer kontinuierlichen Infusion
des Arzneistoffs erzielt werden können, und zwar bei einer Verabreichung
von selbigem durch herkömmliche
Methoden in einer injizierbaren, oralen Form oder auf anderen Wegen.
In diesen Fällen
ist es notwendig, die Anwendung von Technologie mit verlängerter
Freisetzung von Wirkstoffen zu erwägen, die auch die Injektion,
den oralen Weg und andere ähnliche
subkutane Implantate einschließen.
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Allgemein
erzeugt die Substitution einer herkömmlichen Methode durch eine
solche mit langsamer Freisetzung geringere Nebenwirkungen, korrelierend
mit den Arzneistoffkonzentrationspeaks im Organismus, wenn die erforderliche
Wirkstoffmindestkonzentration überschritten
wird. Eines der Systeme mit verlängerter
Freisetzung sind die Mikrokapseln von Polymeren, die Wirkstoffe
wie Polypeptide, Proteine, Hormone, Nukleotide und chemotherapeutische
Arzneistoffe u.a. enthalten. Nachdem die Mikrokapseln an den Organismus
verabreicht wurden, können
Arzneistoffe durch Diffusion durch eine halbdurchlässige Wand
in einigen Fällen;
durch die Auflösung
der Wand in anderen Fällen;
oder durch Mehrfachmechanismen freigesetzt werden, die hauptsächlich den
biologi schen Abbau von Verkapselungspolymer in die lebenden Gewebe
in biokompatiblen Fraktionen einschließen, der einer metabolischen
Route für
die Absorption oder Ausscheidung folgt.
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Dieser
Polymerbioabbauprozess sorgt damit für die langsame Dosierung eines
Wirkstoffs.
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Mikrokapseln
auf Basis von wiederabsorbierbaren und/oder biologisch abbaubaren
Polymeren oder Copolymeren waren das Ziel von ausgedehnten Forschungsarbeiten
bezüglich
der Herstellungsmaterialien und Methoden; wie der Verabreichungsrouten. Aktuell
werden vermehrt Anwendungsmöglichkeiten für die Verabreichung
von Biotechnologieprodukten gefunden, darin eingeschlossen wasserlösliche, leicht
lösliche
und nicht wasserlösliche
Substanzen. Es gibt mehrere Verabreichungsrouten für diesen speziellen
Typ von Mikrokapseln, und zwar je nach dem freizusetzenden Arzneistoff.
Diese können
angepasst sein, injizierbar zu sein; sowie für die Verabreichung in das
Magen-Darm-System, an die Nasenschleimhaut und andere Zugangsrouten.
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Mit
der Bedingung, dass sie in biokompatible Rückstände abgebaut werden, kann eine
große
Zahl von Polymeren mit einer hydrophoben Hauptkette zur Bildung
der Mikrokapselwand verwendet werden, und gelegentlich erfordern
diese einen speziellen Reinigungsgrad. Unter den biologisch abbaubaren Polymeren,
die allgemein verwendet werden, sind Poly-(d,l-milch)säure; Poly(d,l-milchglykol)-copolymer;
Poly(caprolactone); Poly(hydroxybutirat); Poly(orthoester); Poly(wassertrei)
zu nennen, wie eine Mischung von diesen und anderen Polymeren ("Polymeric Drugs and
Drug Delivery Systems" (Polymere Arzneimittel
und Arzneimittelabgabesysteme), Hrsg. Richard L., Dunn, 1991, ACS
Symposium Series 469, S. 15-20).
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Poly(d,l-milchsäure-glykol)-säure, d,l-Milchsäure und
Glykolsäurecopolymer,
abgekürzt
als PLGA, und das Homopolymer von d,l-Milchsäure, Poly(d,l-milch)säure, abgekürzt PLA,
wurden seit 1973 als Polymere für
medizinische Mikrokapseln verwendet. Unter mehreren Beispielen können die
Mikroverkapselung eines narkotischen Antagonisten wie Naltrexon
(J. H. R. Woodland et al., J. Med. Chem., Bd. 16, 897, (1973); S.
E. Harrigan et al.; Midl. Macromol. Monogr., Bd. 5 (Polym. Delivery
Systems), Bd. 91 (1978)); von anästhetischen
Substanzen (N. Wakiyama et al., Chem. Pharm. Bull., Bd. 30, 3719,
(1982)), und von Steroiden (D. L. Wise et al.; J. Pharm. Pharmacol.,
Bd. 32, 399, (1980)), genannt werden. Wir können im Speziellen die Verwendung
von PLGA 50:50 und 69:31 (Molverhältnis von Milchsäure : Glykolsäure) in
Nafarelinacetat-Mikroverkapselung, eines Freisetzungs-Hormonanalogs
eines luteinisierenden Hormons (LH-RH), 200-fach stärker als LH-RH (L. M. Sanders
et al., J. Pharm. Sci., Bd. 73, 1294-1297, 1984)) anführen. Derzeit ist der Einsatz von
PLGA und PLA als biokompatible Polymere vollständig anerkannt und diese können zu
toxisch annehmbaren Produkten abgebaut werden, die am Ende aus dem
Körper
ausgeschieden werden (D. H. Lewis, "Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems" = Biologisch abbaubare
Polymere als Arzneimittelabgabesysteme, Hrsg. M. Chasin et al.,
Marcel Dekker, New York, NY, pp. 1-42, 1990).
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Um
PLA oder PLGA mit einem regulierten Molekulargewicht zu erhalten,
wird eine Polykondensationsreaktion mit cyclischen Dimeren von Milchsäure und
Glykolsäure,
die als Lactid und Glykolid bekannt sind, durchgeführt. Es
gibt eine umfassende Literatur über
Synthese- und Reinigungsverfahren von PLA und PLGA mit Molekulargewichten
im Bereich von 20 000 Dalton oder weniger. Unter den direkten Polykondensationsverfahrensweisen
können jene
genannt werden, die ohne Katalysator durchgeführt werden, jene, die von metallischem
Katalysator Gebrauch machen, die in mehreren Patenten beschrieben
sind, wie den folgenden:
US 3
297 033 (1967);
US 3
773 919 (1973); und
US
3 839 297 (1975); und jene, die Säurekatalysator wie ionische Austauschharze
verwenden, wie in dem Patent
US
4 273 920 (1981) vorgeschlagen.
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Mikrokapseln
mit langsamer Freisetzung als Verabreichungsformen von Hormonen,
Antibiotika, entzündungshemmenden
Substanzen, Anti-Tumor-Arzneistoffen, blutdrucksenkenden Arzneistoffen,
Antipyretika, Vasodilatatoren, Antiallergika und Analgetika, wo
PLGA oder PLA das biologisch abbaubare konstitutive Wandmaterial
ist, sind besonders bekannt.
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Für den Zweck
der vorliegenden Erfindung sind besonders interessant die Mikrokapseln,
die biologisch aktive Substanzen enthalten, die wasserlöslich sind
oder die eine Suspension zu einer wässrigen Phase bilden können und
in welchen diese wässrige Phase
enthalten ist, die hauptsächlich
in einen starren Teil von biologisch abbaubarem Polymer dispergiert
ist. Unter den wasserlöslichen
Arzneistoffen sind aktive Peptide und speziell Hormone angegeben.
Ein besonders interessantes wasserlösliches Hormon ist Leuprolidacetat,
welches fast gleichzeitig von J. A. Vilchez-Martinez et al. (Biochem.
Biophys. Res. Commun. 59, 1226, (1974) und von Fujino et al. (M.
Fujino et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 60, 406-413, (1974)),
synthetisiert wurde, und es ist der erste superaktive Agonist eines
Freisetzungshormons von luteinisierendem Hormon (LH-RH), mit ungefähr dem 10-fachen
der biologischen Aktivität
von LH-RH. Es wurde für
die Behandlung von hormonabhängigen
Tumoren, wie Prostatakrebs (T.W. Redding et al., Proc. Nat. Acad.
Sci., USA, Bd. 78, 6509-6512, (1981)) und Brustkrebs (E. S. Johnson
et al., Science, Bd. 194, 329-330, (1976)); von Endometriose (D.R.
Meldrum et al., J. Clin. Endocrinol. Metab., Bd. 54, 1081-1083,
(1982)); und von uteriner Fibrose (M. Filicori et al., Am. J. Obstet.
Gynecol., Bd. 15,2, 726-727, (1985)) verwendet.
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Während der
Studien von H. Okada et al. über
die vaginale Absorption von Leuprolid bei Ratten wurde beobachtet,
dass konstante Mengen von Arzneistoff im Blut für eine höhere Kastration sorgen als
eine unterbrochene und pulsierende Verabreichung, und es wurde angenommen,
dass eine Injektion mit langsamer Freisetzung optimale therapeutische
Resultate vorsehen dürfte
(H. Okada et al., J. Pharm. Dyn., Bd. 6, 512-522, 1983)). Diese
leitete die Entwicklung der genannten Depotinjektion ein, die für bis zu
120 Tage einer Leuprolidacetat-Freisetzung geeignet ist (H. Okada
et al., jap. Patentanmeldung 2 077 60 von 1983, welche der
US 4 652 441 (1987) entspricht;
Y. Ogawa et al., Chem. Pharm. Bull., Bd. 36, 1095, (1988)),). Andere
Hormone von besonderem Interesse für die vorliegende Erfindung,
Agonisten des Freisetzungshormons eines luteinisierenden Hormons
(LH-RH), sind das Goserelinacetat (
US
4 100 274 ), das Buserelinacetat (
US 4 024 248 ), das Triptorelinacetat
(
US 4 010 125 ) und das
Nafarelinacetat (
US 4 234 571 ).
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Eine
Reihe von Verfahren wurden bis heute für die Mikroverkapselung von
Wirkstoffen in biologisch abbaubare und nicht biologisch abbaubare
Polymere entwickelt. Unter diesen gibt es drei vorherrschende Haupttypen:
jene der Emulsion/Trennung von Phasen; jene durch "Sprüh"-Trocknungsverkapselung;
und jene auf Basis der Lösungsmittelverdampfung
in ein Vehikel einer wässrigen
oder organischen Phase.
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Bei
der Emulsion/Trennung von Phasentechniken wird eine wässrige Lösung des
Arzneistoffs oder eines Arzneistoffs im Pulverzustand in eine das Polymer
enthaltende organische Lösung
dispergiert. Nachdem die Emulsion gebildet wurde, wird ein Koazervierungsmittel
zugesetzt, allgemein ein Pflanzen- oder Mineralöl, welches die Mikrosphärenbildung auslöst, welche
den Wirkstoff enthalten. Als Beispiele können die Patente
US 4 675 189 (1987) und
US 4 835 139 (1989) genannt werden.
Diese Verfahren haben den Nachteil der Verwendung großer Mengen von
Lösungsmitteln
und Ölen.
Die Stufe der Mikrokapselbildung hängt auch von den Polymermengen, dem
Lösungsmittel
und dem Koazervierungsmittel ab. Eine weitere unerwünschte Wirkung
ist die Tendenz von Partikeln, während
des Herstellungsverfahrens aneinander zu haften.
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Verkapselungsverfahren
mittels "Sprühtrocknen" bestehen in der
anfänglichen
Zubereitung einer wässrigen
Phase, welche den Wirkstoff in Lösung oder
Suspension enthält.
Dieses Medium wird in eine organische Phase dispergiert, die das
Polymer enthält,
wodurch eine Emulsion vom Wasser/Öl-(W/O)-Typ erhalten wird,
die in einem Heißluftstrom
in einen Trocknungsapparat pulverisiert wird. Mikrokapseln werden
durch die Verdampfung von organischem Lösungsmittel gebildet. Eine
Version für die
halbkontinuierliche Herstellung von Peptidmikrokapseln, einschließlich Leuprolidacetat,
ist in dem Patent
US 5 622 657 (1997)
angegeben, wo die Wasser/Öl-Emulsion
zu der Mikrosphärenbildung
geführt wird,
und zwar mittels Trocknen vom "Sprüh"-Typ unter, gleichzeitigem
Sprühen
von einer Zusatzdüse
einer eine Substanz, die zur Vermeidung der Anhaftung zwischen Teilchen
während
deren Bildung beiträgt,
enthaltenden wässrigen
Lösung.
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Verfahrensweisen,
welche die Lösungsmittelverdampfung
aus einer wässrigen
oder organischen Phase einschließen, sind die gebräuchlichsten für die Herstellung
von Mikrokapseln. Die grundlegende Technik besteht in der Dispergierung
des Arzneistoffs in einer Polymerlösung von organischem Lösungsmittel.
Der Wirkstoff kann ein suspendiertes Pulver sein oder kann in ein
emulgierbares Lösungsmittel
in der Polymerlösung
gelöst
sein. Diese erste Dispersion wird in einem Lösungsmittel emulgiert, welches
als Vehikel bezeichnet wird, das mit dem Lösungsmittel von Polymer, welches
danach verdampft wird, nicht mischbar ist.
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Es
gibt eine Vielzahl an Techniken auf Basis der Lösungsmittelverdampfung, die
für die
Mikroverkapselung von wasserlöslichen
und nicht-wasserlöslichen
Substanzen entwickelt wurden.
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Das
amerikanische Patent
US 3 691
090 (1972) beschreibt die Verkapselung von wasserlöslichen
Substanzen, einschließlich
Arzneimitteln, in dem vorgeschlagen wird, die Substanz in ein organisches
Lösungsmittel
zu dispergieren, welches in Wasser mischbar oder teilweise mischbar
ist. Das Polymer wird in dem Lösungsmittel
gelöst
und die organische Phase wird in ein wässriges Medium, das ein anorganisches
Salz enthält,
emulgiert, um die Solubilisierung des organischen Lösungsmittels
zu verhindern. Die resultierende Emulsion vom Öl-/Wasser-(O/W)-Typ enthält ölige Mikrosphären von
Aktivsubstanz enthaltendem Polymer. Mikrokapseln werden durch die
Verdampfung von organischem Lösungsmittel
verfestigt.
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In
dem Patent
US 3 960 757 (1976)
wird die Verkapselung von unlöslichen
oder leicht löslichen Arzneimitteln
durch die Technik des Auflösens
oder Dispergierens der Aktivsubstanz in eine Polymerlösung eines
organischen Lösungsmittels,
welches in Wasser nahezu unlöslich
ist, vorgeschlagen. Das organische Lösungsmittel muss einen höheren Dampfdruck
als Wasser aufweisen. Die organische Phase wird in einem in einer
, wässrigen
Lösung
eines hydrophilen Kolloids oder eines Tensids bestehenden Vehikel
emulgiert, wodurch ein Öl-/Wasser-(O/W)-Zweiphasensystem
gebildet wird. Das Verfahren fährt
weiter mit der Entfernung des organischen Lösungsmittels durch Verdampfung,
so dass sich die Mikrokapseln verfestigen. Als hydrophile Kolloide
werden Gelatine, Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose
und andere vorgeschlagen. Unter den vorgeschlagenen Lösungsmitteln,
die zur Lösung
von Polymer verwendet werden, sind einige Chloralkane wie Dichlormethan,
Ethylenchlorid, Chloroform und andere zu nennen. Die üblichen
Polymere sind vom hydrophilen Typ.
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In
dem Patent
US 5 540 973 (1996)
ist ein Verfahren zur Herstellung von Mikrosphären mit LH-RH und dessen Analoga
in einer biologisch abbaubaren und nichtwasserlöslichen Polymermatrix beschrieben,
wo das Verfahren das Polymer in ein erstes organisches Lösungsmittel
zu lösen
beginnt und danach das Hormon unter Rühren dispergiert wird. Anschließend wird
das erste Lösungsmittel
bis zur Trockne verdampft und die restliche Masse wird in ein zweites
Lösungsmittel
gelöst,
wo sich das Polymer, aber nicht der aktive Arzneistoff auflösen soll, welcher
in Suspension bleibt. Die finale Stufe ist die Herstellung einer Öl-/Wasser-(O/W)-Emulsion
mit dem Aggregat eines Tensids und die Verdampfung des zweiten Lösungsmittels,
um in dieser Stufe die Bildung von Mikrosphären zu bewirken. Von besonderem
Interesse für
die vorliegende Erfindung ist die Prozedur der Mikroverkapselung,
die ein Trocknungsverfahren in der Flüssigkeit verwendet, oder eine
komplexe Emulsionsmethode, wie von Asaji Kondo genannt ("Microcapsule Processing
Technology, 1979, Marcel Dekker, Kap. 10, S. 106); und insbesondere
das In-Wasser-Trocknungsverfahren, vorgeschlagen seit 1964 in mehreren
Patenten wie: JP39-28744 (1964); JP42-13703 (1967); JP43-10863 (1968)
und FR1362933 (1964), bestehend in der Verkapselung von wässrigen
Lösungen, wobei
die Anfangsstufe die Bildung einer wässrigen Phase in öliger Emulsion
(W/O) ist, die danach in einer weiteren wässrigen Hauptphase [(W/O)/W]
verkapselt werden kann, das heisst, es wird eine Wasser-in-Öl-Emulsion,
emulgiert in Wasser, hergestellt.
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Dieses
Verfahren besitzt eine Reihe von Vorteilen; insbesondere benötigt es
keine pH-Einstellungen,
noch eine bedeutende Wärmequelle,
noch die Verwendung eines speziellen Reagens, daher können chemisch
nicht stabile Materialien ohne eine wesentliche Verschlechterung
mikroverkapselt werden. Andere Vorteile gibt es, je nach der Regulierung,
die mit den physikalisch-chemischen Bedingungen der Herstellung
erfolgen kann, dazu können
gehören: bessere
Ausbeuten der Mikrokapseln frei von Agglomeration und eine bessere
Effizienz bei der Verkapselung von Wirkstoff im Vergleich mit den
anderen beschriebenen Verfahren. Es kann auch die Möglichkeit
der Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von 0,25 bis 1,0
g Chargen eines Wirkstoffs genannt werden, unter Berücksichtigung
von Fällen,
in welchen dies sehr teuer ist, auch unter Erleichterung des Scale-up
des Verfahrens auf Mengen, die bis 10 und 100 g Wirkstoff ansteigen.
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Im
Wesentlichen besteht die Mikroverkapselung durch In-Wasser-Trocknung
eines komplexen Emulsionsverfahrens in der Herstellung der ersten Emulsion
vom Wasserin-Öl-Typ
(W/O) durch Dispergieren des aktiven Materials in wässriger
Lösung
eines Volumens V in das achtfache Volumen V eines teilweise oder
vollständig
in Wasser unmischbaren Lösungsmittels,
wo das Polymer, das die Mikrokapselwand bildet, aufgelöst wurde.
Dieses Lösungsmittel
muss einen niedrigeren Siedepunkt und einen höheren Dampfdruck als Wasser
aufweisen, so dass es in Anwesenheit von Wasser verdampft werden
kann. Getrennt wird eine wässrige
Lösung
zubereitet, die einen Stabilisator, ein schützendes Kolloid mit einem Volumen
von 40 V enthält,
und die Mikroverkapselung geschieht durch Rühren der letzten Lösung, während die
Dispersion (W/O) zugegeben wird, um ein Gesamtvolumen von annähernd dem
50-fachen V einer Wasser-in-Öl-in-Wasser-Doppelemulsion [(W/O/W]
zu erhalten. Dieses System ist stabil und die Mikrokapseln im flüssigen Zustand,
die aus einer organischen Lösung
des Polymeren bestehen, das in sein Inneres dispergierte Mikro-
und Nanotröpfchen einer
wässrigen
Lösung
eines Wirkstoffs besitzt, werden in der äußeren wässrigen Phase emulgiert. Wenn
das Polymer einer organischen Lösung
durch Erwärmen
und/oder verminderten Druck getrocknet wird, wird die polymere Matrix,
welche die Mikrokapsel bildet, hart, und die wässrigen Mikrotröpfchen oder
Nanotröpfchen
eines Wirkstoffs bleiben in der Mikrokapsel eingeschlossen.
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Die
Größe und Stabilität der Mikrokapseln wird
hauptsächlich
durch Faktoren wie Emulsionsviskosität (W/O), die lokale Rührintensität, die Temperatur
und die Anhäufung
einiger Additivsubstanzen in den wässrigen Phasen beeinflusst.
Unter Anwendung dieses Verfahrens können Mikrokapseln von 1 Mikrometer
bis zu mehreren hundert Mikrometern hergestellt werden. Bei der
Herstellung der ersten Emulsion (W/O) ist es in einigen Anwendungen zweckmäßig, in
Wasser gelöste
hydrophile Substanzen anzuhäufen,
welche wie ein Retentionsmittel der Wirkstoffe fungieren und u.a.
Albumin und Gelatine einschließen
(FR 1 362 933 (1964); JP43-10863 (1968)). Diese Substanzen tragen
zur Stabilisierung der Emulsion (W/O) bei, um das Koaleszieren von Mikrotröpfchen zu
verhindern. Demgegenüber
ist es bei der Herstellung der zweiten Emulsion [(W/O)/W] empfohlen,
zuvor schützende
hydrophile Kolloide zu lösen,
die als Stabilisatoren in der äußeren wässrigen Phase
fungieren, unter welchen Gelatine und Polyvinylalkohol genannt sind.
(PVA) (FR 1 362 933 (1964); JP42-13703 (1067); A. Kondo, Ind. Chem.
(Japan), 72 (2), 493 (1969)). Diese Kolloide müssen ebenfalls leicht löslich sein
in dem organischen Lösungsmittel, wo
die erste Emulsion gebildet wird (W/O). Falls kein schützendes
Kolloid verwendet wird, wird der Einschluss der Aktivsubstanz in
den Mirkokapseln merklich verringert, und es kann eine Inversion
der Mikrokapsel erzeugt wer den, eine besondere Situation, in welcher
der wässrige
innere Kern in das äußere wässrige Medium
freigesetzt wird und nur Polymermikrosphären gebildet werden. Obgleich
die Resultate des Verfahrens stark von der Auswahl und den speziellen
molekularen Eigenschaften abhängen, werden
das hydrophile schützende
Kolloid wie von der Retentionssubstanz eines Wirkstoffs der ersten Emulsion,
in der Literatur ebenso wie in Patenten und auch wissenschaftlichen
Veröffentlichungen,
eine Reihe möglicher
Substanzen genannt, ohne viele Spezifikationen über diese anzugegeben.
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Ein
Nachteil des In-Wasser-Trocknens ist, dass es lange dauert, um das
Lösungsmittel
aus der Polymerlösung
zu entfernen, welche die Wirkstoff enthaltenden Mikrotröpfchen einschließt. Wenn
das Lösungsmittel
sehr schnell eliminiert wird, bilden sich keine Öffnungen und Bläschen auf
der Oberfläche von
Mikrokapseln. Ein Weg zur Verminderung dieser Probleme ist die Extraktion
des organischen Lösungsmittels
mit einem anderen Lösungsmittel,
das mit Wasser mischbar ist und in dem organischen Lösungsmittel
löslich
ist, das aber das Polymer nicht auflösen kann (Gevaert, Photo-Production,
N. V. FR 1 362 934 von 1964). Ein weiterer Verfahrensweg ist die
Durchführung
einer kontrollierten Verdampfung des Lösungsmittels durch ein schrittweises
Erwärmen
in Kombination mit einer Druckverminderung.
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Beim
In-Wasser-Trocknen einer komplexen Emulsion ist es bevorzugt, dass
das organische Lösungsmittel
und das Polymer nicht mit dem Wirkstoff mischbar sind, so dass er
eingekapselt werden könnte.
Dieser kann in einer wässrigen
Lösung
oder Dispersion, oder als festes Pulver vorliegen. In einer wässrigen
Lösung
hat er, falls der gelöste
aktive Arzneistoff ein niedriges Molekulargewicht besitzt, die Tendenz,
durch die Mikrokapselwand hindurch während des Verkapselungsvorgangs
zu diffundieren. Wenn es sich demgegenüber um eine molekulare Substanz
mit einem Molekulargewicht von mehreren Tausend Dalton handelt,
wird diese in der Mikrokapsel zurückgehalten.
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Die
Verwendung dieser In-Wasser-Trocknungsmethode einer komplexen Emulsion
für die Verkapselung
von hochhydrophilen pharmazeutischen Arzneistoffen kommt häufig im
Stand der Technik vor. Diskontinuierliche Verfahrensweise werden beschrieben,
um Mikrokapseln mit einer verlängerten Freisetzung
für die
injizierbare Anwendung, für
Implantate, die transdermale oder die orale Verabreichung zu erhalten.
Unter anderen Patenten können die
EP 0 765 659 ,
US 4 652 441 ,
US 4 954 298 ,
US 5 271 945 ,
US 5 330 767 ,
US 5 611 971 und
US 5 651 990 genannt werden.
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Diskontinuierliche
Verkapselungsverfahrensweisen von wasserlöslichen Peptiden für den pharmazeutischen
Gebrauch unter Anwendung dieses In-Wasser-Trocknungsverfahrens einer
komplexen Emulsion und die Verwendung von PLGA und PLA als Verkapselungspolymere
zeigen einige Schwierigkeiten wie eine hohe Dispersion von Teilchengrößen im Bereich
von 1 bis mehr als 400 μm bzw.
Mikron, Mikroteilchen-Anhaftung,
Schwierigkeiten mit der Verfahrensregulierung und eine schlechte Reproduzierbarkeit.
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Im
Falle der ersten Emulsion (W/O) beinhaltet die Bewerkstelligung
eines Verfahrens in einer diskontinuierlichen Form Rührintensitäten und
variable Mischzeiten nicht nur auf Basis des Umfangs des Verfahrens,
sondern auch auf Basis anderer Variablen, welche die Größe und Gestalt
des Rezipienten einschließen
können,
da infolge der hohen Viskosität
der Phasen ein gutes Verrühren
oder Vermischen der Gesamtmasse nicht erreicht werden kann, doch
die durch eines der angewandten Verfahren verursachte Spannung (Rührturbinen,
Dispergierer oder Ultraschall) nur auf Millimeter des Applizierungspunktes übertragen
werden kann. Diese bestimmt die hohe Dispersion der Teilchengröße in der ersten
Emulsion (W/O).
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Die
zweite Emulsion, in welcher die gesamte äußere wässrige Phase sich in einem
einzigen Reaktor befindet, in welchen die Emulsion (W/O) langsam zur
Bildung der komplexen Emulsion [(W/O)/W] zugegeben wird, ist sehr
abhängig
von Faktoren wie: Zugabezeit, Temperatur, Anfangsvolumen der ersten Emulsion
zum zweiten Emulsionsverhältnis,
Polymerkonzentration in organischer Phase, Art und Konzentration
von schützendem
Kolloid in der zweiten wässrigen
Phase und Injektionspunktposition einer (W/O)-Emulsion. Folglich
ist die Steuerung eines Verfahrens vom diskontinuierlichen Typ extrem
kompliziert und ergibt als ein Ergebnis eine hohe Verteilung der
Teilchengröße und geringe
Ausbeuten des mikroverkapselten Materials, das ein Mesh 200 (75 μm) passiert,
eine maximale passende Größe für injizierbare
Zusammensetzungen. Es wurde festgestellt, dass als ein Ergebnis
diskontinuierlicher hekömmlicher
Herstellungs verfahren Prozentanteile bis nahe 30 % Mikrokapseln
mit einem größeren Durchmesser
als 75 μm
erhalten werden.
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Wenn
die zweite Emulsion gebildet wird durch Hinzufügen der ersten Emulsion über ein
Gesamtvolumen der wässrigen
Phase, wo die Mikrokapseln gebildet werden, ist ein wichtiger zu
berücksichtigender
Faktor die Zuführstelle
der ersten Emulsion, da für
den Fall, dass eine äußere wässrige Phase
stark umgerührt
wird, Teilchen von unterschiedlicher Größe praktisch im gesamten Volumen
gebildet werden können
und, wenn diese Teilchen eine Größe erreichen,
bei welcher die zuverlässige
Oberflächenverdampfung
des flüchtigen
Lösungsmittels
das Härten
der Mikrokapsel ermöglicht,
kann diese nicht mehr an Größe abnehmen,
obwohl sie länger
einem Rühren
ausgesetzt ist. Dies bestimmt eine starke Größenverteilung der am Ende erhaltenen
Teilchen, weil die gleichen sich an Stellen bilden können, die vom
Punkt der Ausübung
von Spannung wegbewegt werden, entfernt liegen, wo die Mikrokapseln
eine große
Größe erreichen,
wohingegen in der Nähe
des Ausübungspunktes
der Spannung sich die Mikrokapseln von kleinerer Größe bilden.
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Ebenfalls
in Bezug auf bekannte Verfahren für die Herstellung von Mikrokapseln
müssen
andere Dokumente genannt werden, die sich mit den Problemen der
Mikrokapselbildung befassen.
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Insbesondere
offenbart die WO 9 513 799 (1995) die Schwierigkeit der Regulierung
der Größe der Mikrokapseln
und das Problem des Scale-up und des Beibehaltens der kritischen
Parameter, um eine gleichmäßige Population
von Mikrokapseln zu erzielen. Alle diese Probleme, die durch die
Anwendung von dynamischen Mischtechniken der Phasen (W/O) verursacht
werden, werden in der WO 9 513 799 (1995) unter Einsatz eines statischen
Mischers zur Bildung von (W/O)-Emulsionen und für den Erhalt der Mikrokapseln
mit den gewünschten
Merkmalen gelöst.
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Die
WO 9 835 654 (1998) befasst sich mit dem Problem der Bildung kleiner
Partikel, welche alle die gewünschten
Eigenschaften der Einbindung von Arzneistoff zeigen mit einer geringen
restlichen Lösungsmittelmenge
und einer guten Skalierbarkeit. Sie bezieht sich auf Verfahren zur
Herstellung von Mikrosphären
unter Verwendung von Mehr fachphasen, wodurch kleine Mikrokapseln
erhalten werden durch: a) Einführen
einer kontinuierlichen Phase und einer dispergierten Phase mit einem
Wirkstoff in einen Reaktor; b) kontinuierliches Überführen der Emulsion in einen
Lösungsmittelentfernungsbehälter, um
eine Population mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zu erhalten;
c) und um ein zweite größere Population
von Teilchen durch kontinuierliche Durchführung der Schritte a) und b)
zu bilden.
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Ebenfalls
in Bezug auf komplexe oder Mehrfachphasenverfahren zur Bildung von
Mikrokapseln ist in der
US 5
476 663 (1994) eine Mikrokapsel für die Injektion, insbesondere
für biologisch
aktive Polypeptide offenbart, welche Teilchen umfasst, die einen wasserlöslichen
Arzneistoff enthalten. Die Mikrokapsel wird durch kontinuierliches
Mischen einer stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion
in einer wässrigen
Schicht erhalten, um eine ternäre
W/O/W-Schicht zu ergeben, wobei das Lösungsmittel weiter in der Ölschicht unter
Erhalt von Mikrokapseln desorbiert wird. Diese Desorption wird durch
herkömmliche
Techniken erreicht.
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In
der gleichen Weise offenbart die
US
5 733 567 (1995) ein Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen
Zusammensetzung in der Form von Mikrosphären, welches die Schritte des
Auflösens des
aktiven Wirkstoffs in Wasser; des Emulgierens der wässrigen
Lösung
in einer Kohlenwasserstoffmatrix; des Emulgierens der ersten Emulsion
mit einer externen wässrigen
Phase mit einem Tensid; und des Extrahierens des Lösungsmittels
umfasst.
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Schließlich ist
ein weiterer Weg zum Erhalt von verbesserten Mikrokapseln mit einem
reduzierten Wirkstoffverlust das in der WO 0 072 955 (2000) offenbarte
Verfahren, in welchem Mikro- und Nanopartikel erhalten werden, bestehend
aus natürlichen Substanzen
und/oder Substanzen einer biologischen Synthese mittels eines Mikromischers
mit einer Mischkammer mit Mikrokanälen. Dieses Verfahren ermöglicht den
Erhalt von Mikrokapseln ohne eine Agglomeration, ohne irgendeine
toxikologische Substanz und organisches Medium und ohne ein Scale-up-Problem
von selbigem.
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Wie
zuvor erwähnt,
verfestigen sich Mikrokapseln, wenn die Oberflächenverdunstung des flüchtigen
Lösungsmittels,
das zum Auflösen
des Polymeren verwendet wird, die Oberflächenhärtung bestimmt, so dass eine
Unterteilung von Mikrokapseln geringerer Größe nicht mehr möglich ist.
Diese Verdunstung ist sehr von der Fähigkeit des Wassers abhängig, das
organische Lösungsmittel
durch Absorption abzusondern, die im Falle von Methylenchlorid eine
Löslichkeit
von etwa 1,3 Gew.-% bei Raumtemperatur erreicht. In einem diskontinuierlichen
System ist diese Absorptionsfähigkeit
mit der Zeit variabel, da zu Beginn des Betriebs die Mikrokapseln
zu einem Medium gebildet werden, wo nur Wasser mit einem schützenden
Kolloid mit spannungserzeugender Kraft vorliegt, wohingegen am Ende
ein komplexes wasserspannungserzeugendes System und zunehmende Mengen
an Lösungsmittel
und Mikrokapseln erhalten werden, eine Situation, in welcher damit
die Wahrscheinlichkeit einer Teilchenagglomeration erhöht wird.
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Mehrere
Verfahrensweisen, die in der Literatur beschrieben sind, schließen nach
der Abtrennung der äußeren wässrigen
Phase ein Waschen mit Wasser und Trocknen zur Entfernung von Feuchtigkeit, Mahlen
und Sieben des getrockneten Produkts zur Entfernung von Teilchenanhäufungen
und Homogenisierung von dessen Granulometrie und schließlich die
Dosierung als einem Feststoff für
den Erhalt eines Endprodukts ein. Diese Operationen mit Feststoffen sorgen
für Probleme
und erfordern die charakteristischen Wartungen des Betriebs mit
injizierbaren pharmazeutischen Pulvern. Teure Anlagen können zur Verfügung stehen,
um Sterilitätsbedingungen,
keine Kontamination und kein Feuchtwerden von Mikrokapseln zu sichern,
da das Material extrem hydrophil ist, eine hohe spezifische Oberfläche bietet
und nicht mehr als 1 % Wasser enthalten darf.
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Demgegenüber kommt
es bei diskontinuierlichen Verfahren zu Verlusten an aktivem Peptid,
bis 70 % während
des ganzen Verfahrens erfasst wurden. Diese Verluste werden durch
den Vergleich der als aktiver Wirkstoff verwendeten Menge an aktivem Peptid
und derjenigen, die in den Mikrokapseln von als injizierbare Mengen
verwendbaren Größen zurückbleibt,
bewertet. Die Verluste ergeben sich aus der Hinzufügung des
aktiven Peptids, das in Mikrokapseln von größer als 75 μm eingeschlossen ist, plus dem
Peptid, das in dem nicht emulgierten Medium gelöst ist, plus dem Arzneistoff,
der mit den Waschungen mit destilliertem Wasser abgeht, plus dem, der
in sehr kleinen Mikrokapseln eingeschlossen ist, die ebenfalls mit
der Waschung abgehen.
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Zur Erinnerung
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Infolge
der Schwierigkeiten, welche die Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln
von pharmazeutischer Güteklasse
mit sich bringen bei der Verwendung des Verfahrens vom komplexen
Emulsions-Typ W/O/W und von PLGA und PLA als Verkapselungspolymere
entwickelte ERIOCHEM SA ein komplettes kontinuierliches Verfahren
für die
Herstellung von Mikrosphären,
welches zwei Anlagen zum intensiven Rühren in Kaskadenform verwendet,
um die komplexe Emulsion zu erhalten, im Anschluss an das Verfahren
als flüssige
Suspension bis zur Fraktionierung, das Einfrieren unter Rühren und
das Gefriertrocknen des Endprodukts in ihre finale Verpackung. Auf
diese Weise wird erreicht, dass die Verfahrensschritte reduziert
werden; die Wiederholbarkeit der Verfahrensvariablen verbessert
wird, wodurch als Folge die Steuerung erleichtert wird; eine schmale
und reproduzierbare Teilchengrößenverteilung,
Zusammensetzung und interne Verteilung des Arzneistoffs erhalten
wird, was den Erhalt von Mikrokapseln mit kontrollierten Abgabezeiträumen des Wirkstoffs
ermöglicht;
ein hoher Retentionsgrad des Arzneistoffs innerhalb der Mikrokapseln
gesichert wird, was den Verlust von kostspieligen aktiven Peptiden
minimiert; die Ausbeute von Teilchen mit der gewünschten Größe stark verbessert wird; die
Produktexposition während
der Verfahrensschritte minimiert wird, was die Kosten der Anlagenumstellung
spürbar senkt,
um die Sterilitätsbedingung
sicherzustellen, und eine geringe Kontamination mit Teilchen, unter Berücksichtigung,
dass die Hauptanwendungen von Mikrokapseln injizierbare Formen sind;
die Gefriertrocknungsqualität
bezüglich
der Trocknungshomogenität
und der Resuspensionsfähigkeit
infolge des Gefriersystems mit Rühren
verbessert wird, was eine homogene Suspension ergibt.
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Diese
Vorteile der neuen Verfahrensweise verbessern folglich die Produktivität der derzeit
bekannten Verfahrensweisen und verbessern auch die Qualität des Endprodukts.
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Diese
Verfahrensweise, das Ziel der vorliegenden Erfindung, die für Mikrokapseln
mit verlängerter
Freisetzung von wasserlöslichen
Peptiden, für injizierbare
Formen und mit einer einstellbaren Freisetzung zwischen 1 und 18
Wochen angewandt wird, beginnt mit der kontinuierlichen Emulgierung
eines aktiven Peptids in wässriger
Lösung,
die eine Retentionssubstanz enthält,
in einer öligen
Lösung
eines in einem organischen Lö sungsmittel
gelösten
biologisch abbaubaren Polymeren, welches sehr wenig in Wasser lösbar ist,
wobei für
diesen Zweck eine nach außen
abgeschlossene erste Anlage zum intensiven Rühren bei einer Zuführung mittels
Dosiermaschinen zum Einsatz kommt. Diese erste Wasser-/Öl-Emulsion
wird nach einem Kühlen
durch eine Dosiermaschine zu einer zweiten nach außen abgeschlossenen Anlage
zum intensiven Rühren
transportiert, wo sie kontinuierlich in einer Vehikel-Wasserphase,
die ein schützendes
hydrophiles Kolloid enthält,
welches durch eine kontinuierliche Dosiermaschine zugeführt wird,
emulgiert wird; diese zweite komplexe Emulsion vom Wasser-/Öl-/Wasser-Typ wird kontinuierlich
zu einem geschlossenen Rezipienten transportiert, wo das Lösungsmittel
durch Druckreduktion verdampft wird, wobei die Mikrokapselverfestigung
vorgesehen wird; danach werden diese Mikrokapseln unter den folgenden
Arbeitsgängen
auf nasse Art bearbeitet: sie werden gesiebt in Suspension; dann
werden sie zentrifugiert; sie werden mit Wasser gewaschen; und sie
werden in geeignete Rezipienten fraktioniert, dispergiert in ein
wässriges
Medium, das einen Gefriertrocknungs-Arzneimittelträger enthält; dann werden sie in einem
kreisförmigen
Rühr-Gefrierapparat
bis zu Temperaturen von unter –20°C eingefroren
und sie werden in die gleichen Rezipienten gefriergetrocknet.
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Diese
Mikrokapseln können
für die
Verabreichung von wasserlöslichen
Peptiden, wie Implantaten oder auf oralem Wege verwendet werden.
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Die
Vorteile und Charakteristika der vorliegenden Erfindung sind besser
durch die folgende ausführliche
Beschreibung erklärt,
in welcher jedes Detail nummerisch bezeichnet ist, das in den beigefügten Zeichnungen
zu sehen ist, die zusammen mit den Umsetzungsbeispielen eine bevorzugte
Verfahrensweise darstellen, ohne dafür Einschränkungen bezüglich der Erfindung zu bedeuten,
welche sich einzeln auf verwendete Details, Materialien und Anlagen
beziehen, wobei:
die 1 ein
Schema der ersten Stufen des kontinuierlichen Verfahrens zur Mikrokapsel-Herstellung
bedeutet:
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- 1
- Erste
Anlage zum intensiven Rühren.
In der Zeichnung ist eine Baugruppe Rotor-Stator wiedergegeben.
- 2
- Zweite
Anlage zum intensiven Rühren.
- 3
- Dosiermaschine
für eine
wässrige
Lösung
eines aktiven Peptids.
- 4
- Dosiermaschinte
einer öligen
Lösung
von biologisch abbaubarem Polymer in organischem Lösungsmittel.
- 5
- Dosiermaschine
einer ersten Wasser-/Öl-Emulsion.
- 6
- Dosiermaschine
einer schützendes
hydrophiles Kolloid enthaltenden wässrigen Lösung.
- 7
- Behälter von
wässriger
Lösung
eines aktiven Peptids.
- 8
- Behälter von
Polymer, das in einer öligen
Lösung
eines organischen Lösungsmittels
biologisch abbaubar ist.
- 9
- Behälter zum
Kühlen
der ersten Emulsion.
- 10
- Behälter einer
schützendes
hydrophiles Kolloid enthaltenden wässrigen Lösung.
- 11
- Vakuumverdampfer
mit Rührer.
- 12
- Kühlapparat
on-line.
- 13
- Vakuumleitung.
- 14
- Leitung
für fertige
Mikrokapseln, die der Zentrifugierung, dem Waschvorgang, der Fraktionierung,
der Verpackung, dem Gefrieren unter Rühren und der Gefriertrocknung
folgt.
- 15
- Entfernung
zwischen der inneren Zuführröhre in den
Anlagen zum intensiven Rühren
und dem Rührelement,
die nicht größer als
20 mm sein darf.
Die 2 repräsentiert
ein Schema eines kreisförmigen
Rühr-Gefrierapparats
- 16
- Eingang
der Kühlflüssigkeit.
- 17
- Gefrierplatte,
wo die Gefrierflüssigkeit
bei sehr niedrigen Temperaturen zirkuliert.
- 18
- Exzentrisches
System, das eine zirkulare Bewegung der Platte erlaubt.
- 19
- Exzentrische
Achse, die mit dem Elektromotor mit einstellbarer Geschwindigkeit
eine Verbindung herstellt.
- 20
- Finale
Packungen, enthaltend die Suspension der bereits fraktionierten
Mikrokapseln.
- 21
- Plattenabdeckung,
die eine Kondensation der umgebenden Feuchtigkeit verhindert und
die Rezipienten nach außen
abgeschlossen hält.
- 22
- Auslass
der Gefrierflüssigkeit.
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Die 3 ist lediglich eine Grafik,
welche die Durchmesserverteilung der in dem Beispiel Nr. 1 erhaltenen
Mikrokapseln wiedergibt. Es ist der volumetrische Prozentanteil
von Partikeln zu sehen, wobei der Durchmesser auf der Durchmesser-Achse
(in Mikrometer) angegeben ist. Es erfolgte eine Durchmesserverteilungsanalyse
der Teilchen durch Laser-Interferometrie. Ein Profil des durchschnittlichen Durchmessers
von etwa 15 μm
und eine Fraktion von weniger als 2,5 % von mehr als 75 Mikrometer
Durchmesser ist zu sehen.
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Aus
den Beispielen 1 und 2 sich ergebende Mikrokapseln wurden In-vivo-Tests
unterzogen, in welchen die Freisetzungskinetik von Leuprolidacetat bei
Wistar-Ratten bewertet wurde. Die erzielten Resultate sind in der
Figur Nr. 4 gezeigt. Die horizontale Achse zeigt die Tage seit der
Inokulation, während die
vertikale Achse die Leuprolidacetat-Konzentration zeigt, gemessen in Nanogramm
pro Milliliter in Blut. Die Leuprolidacetat-Konzentration wurde durch Radioimmunoassay
gemessen.
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Die
Figur Nr. 5 ist lediglich eine Fortsetzung der Figur Nr. 4. Als
Nächstes
werden die Verfahrensschritte und die Details des Verfahrens, die
durch Durchführung
der vorliegenden Erfindung notwendig sind, genau beschrieben:
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Die
Substanzen, die der Gegenstand der Mikroverkapselung durch die Verfahrensweise
der vorliegenden Erfindung sind, sind aktive Peptide, die zwischen
5 und 20 Aminosäuren
enthalten, die ebenfalls die Eigenschaft besitzen, wasserlöslich zu
sein. Als ein stellvertretendes Molekül dieser aktiven Peptide nennen
wir Leuprolid-, Goserelin-, Nafarelin-, Triptorelin- und Buserelinacetate.
Die Dosierungsformen dieses Moleküls zeigen die Zweckmäßigkeit
der Verabreichung an einen Patienten während Zeiträumen zwischen 1 und 18 Wochen.
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Um
die Mikroverkapselung dieser Substanzen durch das vorgeschlagene
Verfahren der vorliegenden Erfindung vorzusehen, beginnt dieses
mit der Herstellung einer wässrigen
Lösung
von einem der genannten aktiven Peptide in Konzentrationen, die
von 5 bis 60 Gew.-% reichen können
oder stärker bevorzugt
zwischen 10 und 40 Gew.-% der wässrigen
Phase betragen. In Abhängigkeit
von dem zu verkapselnden Peptid kann in dieser wässrigen Lösung eine Retentionssubstanz
eines aktiven Peptids gelöst
werden, wobei eine Konzentration in einem Bereich von 0 und 10 Gew.-%
und stärker
bevorzugt zwischen 0 und 7,5 Gew.-% angewandt ist. Diese Retentionssubstanz
eines aktiven Peptids muss auch die Eigenschaft besitzen, der wässrigen
Phase eine halbfeste Konsistenz zu verleihen durch mögliche Wirkungen
von außen
wie ein Gefrieren. Unter den Retentionssubstanzen, welche die Abgabe
von aktivem Peptid einstellen können,
wird nach intensiven Labortests Gelatine von 70 bis 100 Bloom, Typ
B, Herkunft von Rindern, verwendet. Die angegebene Gelatine gibt
eine gute Antwort, was die Funktion der Zurückhaltung des aktiven Peptids
innerhalb der wässrigen
Phase angeht, ohne diese Phase übermäßig zu härten. Es
wurde nachgewiesen, dass Gelatinen mit anderen Charakteristika den
Emulgierungsprozess in der finalen Retention von aktivem Peptid in
den Mikrokapseln schlecht machen. In einigen Fällen kann es in Abhängigkeit
von dem aktiven Peptid und dem gewünschten Abgabezeitraum nicht
erforderlich sein, eine Retentionssubstanz einzubringen. Diese wässrige Lösung wird
zubereitet und wird auf eine Temperatur zwischen 40 und 65°C gebracht,
um die Auflösung
sicherzustellen.
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Gleichzeitig
muss eine Lösung
eines bioabbaubaren und biokompatiblen Polymeren zu einem organischen
Lösungsmittel
hergestellt werden, das eine sehr geringe oder nahezu keine gegenseitige Löslichkeit
mit Wasser besitzt. Für
die Ziele der vorliegenden Erfindung wird als Grenze der maximalen Löslichkeit
des organischen Lösungsmittels
in Wasser ein Wert von nicht höher
als 6 Gew.-% auf Wasserbasis genommen. Das Polymer muss auch sehr gering
in Wasser löslich
oder unlöslich
sein. Diese Auflösung
ermöglicht
den Erhalt einer homogenen wässrigen
Phase des Polymeren in das organische Lösungsmittel. Als ein Ergebnis
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das Polymer am Ende
der Bestandteil der Mikrokapselmatrix.
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Ohne
die genannten Polymere im Stand der Technik als Ausschuss wegzuwerfen,
werden unter den Polymeren, die möglicherweise in dem Verfahren
der vorliegenden Erfin dung verwendet werden können, das Homopolymer von (d,l)-Milchsäure (PLA)
und die Copolymere von (d,l)-Milch- und Glykolsäuren (PLGA) bevorzugt verwendet
werden, welche in Chloralkanen wie Methylenchlorid; Dichlorethan;
Chloroform und Kohlenstofftetrachlorid; oder Ethylether; Benzol;
Methylacetat; Ethylacetat und der Mischung von diesen löslich sind.
Diesen Mischungen können
auch Alkane mit einem niedrigen Molekulargewicht hinzugefügt werden.
Methylenchlorid wird als das bevorzugte organische Lösungsmittel
in der vorliegenden Erfindung für
die Polymere PLA und PLGA aufgrund seiner guten Lösungskraft,
leichten Verdampfung in Gegenwart einer wässrigen Phase aufgrund ihres
hohen Dampfdrucks und der Bakterizidwirkung, die das aseptische
pharmazeutische Verfahren erleichtert, verwendet, womit die Sterilisation des
verwendeten Polymeren durch eine Chemikalie ermöglicht wird. Andere Polymer-Sterilisationsverfahren
wie die ionisierende Strahlung; Feuchthitze, Trockenhitze oder Filtration
durch eine Membran von 0,2 Mikrometer sind in dieser Anwendung bzw.
Anmeldung nicht empfehlenswert.
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Das
Molekulargewicht des Polymeren hat einen Einfluss auf einige Produktcharakteristika
wie: Abgabegeschwindigkeit, zeitliches Profil des biologischen Abbaus
und die Verteilung der Teilchengröße in dem Herstellungsverfahren.
Hohe Werte des Molekulargewichts sind mit einer höheren Viskosität verbunden
und dies mit der Bildung größerer Teilchen und
einem höheren
Peptid-Abgabezeitraum.
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Das
durchschnittliche Molekulargewicht von bioabbaubarem Polymer wird
entsprechend dem Zweck dieser Erfindung in einem Bereich vorzugsweise
im Bereich zwischen 10.000 und 30.000 Daltons gewählt, wobei
der am meisten gewünschte
Bereich zwischen 12.000 und 25.000 Daltons liegt.
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Ein
besonders geeignetes Polymer zur Herstellung von Mikrokapseln mit
einem höheren
Abgabezeitraum ist die Polymilchsäure (PLA) mit einem Molekulargewicht
zwischen 10.000 und 25.000 Daltons.
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Wenn
ein Copolymer von (d,l)-Milch- und Glykolsäuren oder PLGA verwendet wird,
kann das Molverhältnis
der Monomere Milchsäure
: Glykolsäure
zwischen 100 : 0 und 50 : 50 sein.
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Die
Polymerkonzentration in die organische Phase wird zwischen 10 und
60 Gew.-%; stärker
bevorzugt zwischen 25 und 45 Gew.-% einreguliert, wobei diese Konzentration
ein wichtiger Faktor beim Dispergierungsgrad ist, der in der nachfolgenden Emulgierung
der wässrigen
Phase erreicht wird. Durch Festlegen der Temperatur und der Polymerkonzentration
wird die Viskosität
dieser organischen Phase eingestellt.
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Mit
der wässrigen
Lösung
eines aktiven Peptids und der öligen
Lösung
von dem gelösten,
bioabbaubaren Polymer wird ein Mischen und ein Verfahren zum intensiven
Rühren
durchgeführt,
um eine erste Wasser-/Öl-Emulsion
zu erhalten. Dieser Betrieb ist eine der kritischen Stufen für den Erhalt
einer Teilchendispersion der wässrigen
Phase in die ölige Phase.
Für diesen
Zweck wird eine kontinuierliche Verfahrensweise angewandt, die die
Bildung der Emulsioh unter reproduzierbaren und angemessenen Bedingungen
erlaubt. Als ein praktisches Beispiel, das in der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagen wird, besteht die Homogenisierungsvorrichtung in einem
ersten intensiven Rühren,
ist nach außen abgeschlossen,
zylindrisch und verwendet eine Baugruppe Rotor-Stator als Rührelement.
Diese abgeschlossene Kammer hat den Zweck des Erzielens einer Rührintensität, die ausreichend
ist, um den erforderlichen Dispersionsgrad der wässrigen Phase, welche das aktive
Peptid enthält,
in der öligen
Phase zu erreichen.
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Hinsichtlich
der fluiddynamischen Bedingungen zur Bildung und Aufrechterhaltung
dieser ersten Wasser-/Öl-Emulsion
wurde festgestellt, dass bei einem Rotor von 17,5 Millimeter Durchmesser
ein Rotieren gegen einen festen Stator mit Streben in der Baugruppe
Rotor-Stator die Rotorgeschwindigkeit zwischen 5000 und 12.000 Umdrehungen
pro Minute für
einen Gesamtfluss der zwei Phasen zwischen einschließlich 30
und 500 ml pro Minute betragen muss, womit ein guter Dispergiergrad
und eine sichere Stabilität
der Emulsion für
den folgenden Betrieb der Bildung der zweiten Emulsion erhalten
wird. Darüber
hinaus wird die Rotorgeschwindigkeit unabhängig von den anderen Verfahrensvariablen
gesteuert, was eine an die gewünschten
Verfahrensbedingungen angepasste Regulierung erlaubt. Mit den erzielten Resultaten
in der Vorrichtung vom Homogenisator-Typ ist nachgewiesen, dass
diese erste Wasser-/Öl-Emulsion
in einer Verweilzeit von weniger als 7 Sekunden und bei Rand-Rotorgeschwindigkeiten zwischen
3 m/s und 12 m/s erfolgen muss. Die Verweilzeit bedeutet die Zeit,
während
welcher Phasen in den Anlagen zum intensiven Rühren verbleiben, wobei der
Typ des Rührelements
beliebig sein kann.
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Der
Maßstab
dieser ersten Wasser-/Öl-Emulsion
kann herabgesetzt oder erhöht
werden unter Veränderung
der Rührkammer
und der Baugruppe Rotor-Stator, bis der gewünschte Dispersionsgrad erhalten
wird.
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Wenn
die Experimente im Labormaßstab oder
Pilotanlagenmaßstab
stattfinden, kann diese erste Wasser-/Öl-Emulsion mit Hilfe einer
Homogenisator-Vorrichtung, einer abgeschlossenen Rühranlage,
die eine Sonotrode trägt,
welche die Emulsion durch Ultraschall bildet, gebildet werden. Diese
Anlage kann auch auf einen höheren
Produktionsumfang skaliert werden.
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Als
eine alternative Version für
Herstellungen in einem kleineren Maßstab ist es möglich, die
erste Wasser-/Öl-Emulsion
in einer Rühranlage
mit einem kontinuierlichen Fluss der wässrigen und öligen Phasen
zu bilden, die als Rührelement
eine Sonotrode enthalten, die mit Frequenzen zwischen 20.000 und 50.000
Hertz arbeitet; und die eine Leistung von nicht weniger als 30 Watt
aufweist.
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Eine
weitere Steuervariable bei der Dispergierbarkeit der wässrigen
Phase in diese erste Emulsion ist das Massenverhältnis von Phasen, die in die Anlage
zum intensiven Rühren
eintreten. Als ein Ergebnis der durchgeführten Experimente lässt sich
die Schlussfolgerung ziehen, dass es zweckmäßig ist, mit einem Verhältnis von öliger Phase/wässriger Phase
zwischen 3 und 20, stärker
bevorzugt zwischen 6 und 10 zu arbeiten. Für die Regulierung der Dispergierbarkeit
der wässrigen
Phase in dieser ersten Emulsion ist es auch von Bedeutung, die Temperatur
der Anlage zum intensiven Rühren
auf Werte im Bereich von 10°C
bis 35°C
zu halten.
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In
dem Verfahren dieser Erfindung wird die in der ersten Anlage zum
intensiven Rühren
gebildete Wasser-/Öl-Emulsion
kontinuierlich durch einen herkömmlichen
Wärmetauscher
eingefroren und wird zu einem geschlossenen Zwischenbehälter geleitet. Das
Gefrieren erfolgt zur Stabilisierung dieser ersten Dispersion, um
die Gelierung der wässrigen
Phase herbeizuführen,
was die Erhöhung
von deren Viskosität
bewirkt. Die Temperaturwerte, die diese erste Emulsion erreichen
muss, liegen zwischen 5°C
und 25°C,
stärker
bevorzugt zwischen 10°C
und 20°C.
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Die
folgende Stufe in dem Herstellungsverfahren besteht in der Bildung
einer zweiten Emulsion, wo eine erste Komponente das System der
ersten Emulsion ist, die aus der wässrigen Phase besteht, welche
das aktive Peptid enthält,
mikroemulgiert in die ölige
Phase, die aus dem in einem organischen Lösungsmittel gelösten Polymer
aufgebaut ist; und die zweite Komponente eine Vehikel-Wasserphase ist,
bestehend in einer wässrigen
Lösung
eines hydrophilen schützenden
Kolloids mit spannungserzeugender Kraft, die für diese Erfindung zubereitet
wird. Als schützendes
Kolloid wird Polyvinylalkohol (PVA) verwendet. Das Ergebnis dieser
Operation ist die Bildung einer komplexen Wasser/Öl/Wasser-Emulsion, aus
welcher die das aktive Peptid enthaltenden Mikrokapseln hergestellt
werden können.
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In
dem Verfahren dieser Erfindung werden die Rührintensitäten in jeder Anlage zum intensiven Rühren unabhängig voneinander
und unabhängig von
den Zuführungsströmen eingestellt.
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Mehrere
Parameter haben einen Einfluss auf die Herstellung dieser zweiten
Emulsion. Auf diese Weise sind die chemische Zusammensetzung der Vehikel-Wasserphase,
das Massenverhältnis
von selbiger bezüglich
der ersten Emulsion, die Temperaturbedingungen und die Rührstärke wesentliche
Variablen, die gesteuert werden können, um eine Mikrokapselpopulation
mit einem Größenbereich
zu erhalten, welcher eine erhöhte
Massenzusammensetzung von Teilchen zwischen 1 und 75 Mikrometer
aufweist.
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In
einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird die Vehikel-Wasserzusammensetzung
durch Hinzufügen
zu dem Wasser von Polyvinylalkohol (PVA) als hydrophiles schützendes
Kolloid mit einer scheinbaren Viskosität von 25 bis 50 Centipoise,
gemessen in 4 Gew.-% wässriger
Lösung und
bei einer Temperatur von 20°C;
mit einem Hydrolysegrad zwischen 85 % und 89 % und einer Konzentration
zwischen 0,1 und 1 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 % und 0,4 %,
hergestellt. Das Vorhandensein von Polyvinylalkohol (PVA) als ein
hydrophiles schützendes
Kolloid und gleich zeitig als spannungserzeugendes Mittel sichert
die Stabilität
und eine geringe Teilchenaggregation, was positive Resultate bei
der Mikrokapselbildung ermöglicht.
Die optimale Temperatur zur Herstellung dieser zweiten Emulsion
liegt zwischen 10°C
und 30°C,
stärker
bevorzugt zwischen 12°C
und 20°C.
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Um
diese zweite komplexe Emulsion vom Wasser-/Öl-/Wasser-Typ herzustellen,
wird eine Homogenisierungsvorrichtung, eine nach außen abgeschlossene
Anlage zum intensiven Rühren
mit zylindrischer Gestalt eingesetzt und als Rührelement eine Baugruppe Rotor-Stator
mit Streben benützt.
Diese Anlage zum intensiven Rühren
erreichen die erste Emulsion und die Vehikel-Wasserphase durch zwei verschiedene
Dosierpumpen.
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Bezug
nehmend auf die Rührbedingungen ist
es zweckmäßig, diese
zweite Emulsion bei einem Rotorbetrieb mit hoher Geschwindigkeit
herzustellen. Für
einen Rotor von 17,5 mm Durchmesser, der gegen einen Stator mit
Streben rotiert, kam man nach einer Reihe von Assays zu dem Schluss,
dass der Winkelgeschwindigkeitsbereich zwischen 10.000 und 25.000
Umdrehungen/Minute, oder vorzugsweise zwischen 14.000 und 18.000
Umdrehungen/Minute für
eine Gesamteintrittsströmung
der ersten Emulsion plus der Vehikel-Wasserphase zwischen 500 und
10.000 ml/min liegen kann. Diese Winkelgeschwindigkeiten des Rotors
können
allgemeiner ausgedrückt
werden und unter Berücksichtigung
der Möglichkeiten
eines Skalierens des Verfahrens bezüglich der Rand-Rotorgeschwindigkeit,
die höher als
9 m/s sein muss, um die gewünschten
Resultate zu erzielen. Außerdem
wird die Rotationsgeschwindigkeit unabhängig von den anderen Variablen
des Verfahrens gesteuert, was eine angepasste Regulierung der gewünschten
Verfahrensbedingung erlaubt. Andererseits muss die Phasenaufenthaltszeit
in dieser zweiten Anlage zum intensiven Rühren zur Bildung der zweiten
Wasser-/Öl/Wasser-Emulsion
weniger als 1 Sekunde sein.
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Um
das System von Bedingungen dieser zweiten Emulsion in dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung zu vollenden, muss das Massenverhältnis zwischen
der wässrigen
Vehikel-phase und der ersten Emulsion zwischen 30- und 80-fach,
stärker
bevorzugt zwischen 35 und 55 betragen. Die Temperatur zur Bildung
dieser Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsion muss zwischen
10°C und
30°C einreguliert
werden.
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Die
Verfahrensweise besteht im Hinzufügen der das aktive Peptid enthaltenden
ersten Mikroemulsion in einer kontinuierlichen Form zu einem kontinuierlichen
Strom der wässrigen
Phase mit dem spannungerzeugenden Mittel; Phasen werden rasch in
der Rühranlage
unter Anwendung einer großen Spannung
mit der Rotor-Stator-Anordnung bzw. Baugruppe vermischt, welche
die Mikrokapselbildung herbeiführt,
die in engem Kontakt mit der wässrigen Phase
das an der Oberfläche
befindliche Methylenchlorid verlieren und von einer Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsion
in Mikrokapseln mit einer Steifigkeit, die zum Erhalten der Suspensionsform
fähig ist,
umgewandelt werden, ohne Aggregate zu erzeugen und mit einer Teilchengrößenverteilung,
die, nachdem die Temperatur und die Massenverhältnisse der beiden Phasenkomponenten
festgelegt sind, durch die Rotorgeschwindigkeit bestimmt ist. Von
dieser Rotor-Stator-Anordnung, die auch als eine Zentrifugalpumpe
fungiert, wird die komplexe Emulsion zu einem Verdampfungsrezipienten
transportiert, wo durch schrittweises Vermindern des Drucks bis
zu Werten zwischen 30 und 80 Torr oder stärker bevorzugt zwischen 40
und 60 Torr der größte Teil
des Methylenchlorid mit dem nachfolgenden Härten von Mikrokapseln entfernt
wird, die unter diesen Bedingungen eine solche Steifigkeit erreichen,
dass sie die Zentrifugation ohne Agglomeratbildung aushalten können.
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Die 1 veranschaulicht einige
technische Details betreffend den Fachbereich dieser Erfindung, die
als Nächstes
beschrieben werden. Der geschlossene Rezipient (7) enthält die wässrige Lösung eines aktiven
Peptids, während
(8) der Behälter
des Polymers in einer organischen Lösungsmittellösung ist. Durch
beide Dosierpumpen, (3) für die wässrige Phase und (4)
für die ölige Phase,
wird der konstante und regulierte Strom der zwei Phasen in der Anlage
(1) zum intensiven Rühren
injiziert, wo die erste Wasser-/Öl-Emulsion gebildet
wird. Ein Detail, das als Teil dieser Erfindung herausragt, ist,
dass die wässrige Phase
in die Rühranlage über eine
zentrale Röhre eintritt,
die in einer Entfernung von nicht mehr als 20 mm, oder stärker bevorzugt
von nicht mehr als 10 mm endet, während die ölige Phase durch eine externe
koaxiale Leitung eintritt. Beide Zuführungseingänge erreichen die Anlage zum
intensiven Rühren
vor dem Rührelement.
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Die
Dosierpumpen (3), (4), (5) und (6)
sind unabhängig
einstellbare Fließ-
bzw. Vorlaufpumpen mit eigenen Steuervorrichtungen, allgemein mit
geringer Strömung.
In Zusam menhang mit der vorliegenden Erfindung und in Abhängigkeit
vom Produktionsmaßstab
können
die Pumpen (3) und (4) Getriebe vom Typ mit einstellbarer
Geschwindigkeit oder vom Kolben-Typ aus nichtrostendem Stahl sein,
das durch eine Sin-Fin-Schraube, mit einem Geschwindigkeitsverringerer
mit dynamischem Übersetzungsverhältnis mit
einem Motor mit synchroner oder geregelter Geschwindigkeit verbunden
ist, bewegt wird.
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Von
der Anlage (1) zum intensiven Rühren, die völlig abgeschlossen arbeitet,
wird die erste Wasser/Öl-Emulsion
durch einen Wärmetauscher
(12) geleitet, wo sie mit einer zuvor eingestellten Temperatur
gekühlt
wird und in den geschlossenen Rezipienten (9) abgeführt wird,
welcher als Feeder der Emulsion zur Bildung der zweiten Emulsion
dient. Der Rezipient (10) agiert als ein abgeschlossener Herstellungsort
und Behälter
der Vehikel-Wasserphase mit dem gelösten hydrophilen, schützenden Kolloid.
Aus diesen Rezipienten wird die erste Emulsion durch die Pumpe (5)
und die Vehikel-Wasserphase
mit der Pumpe (6) auf kontinuierliche Weise zugeführt und
danach treten sie in die Anlage (2) zum intensiven Rühren ein,
wo die zweite Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsion gebildet
wird.
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Wie
im Fall der ersten Anlage zum intensiven Rühren sind die Injektionspunkte
der ersten Emulsion und der Vehikel-Wasserphase ebenso die Entfernung
zwischen dem Injektionspunkt und dem Rotor sehr entscheidende Faktoren
bei der erfolgreichen Herstellung in dem Verfahren für die zweite
Emulsion. Auf dem Fachgebiet dieser Erfindung ist es anerkannt,
dass es zweckmäßig ist,
die erste Wasser-/Öl-Emulsion
durch eine zentrale Röhre
und die Vehikel-Wasserphase durch eine koaxiale ringförmige Röhre einzuführen, und
dass die zentrale Röhre vor
dem Rotor der Anlage (2) endet in einem Abstand von vorzugsweise
nicht größer als
20 mm.
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Die
Dosierpumpe (5) kann entsprechend dem Verfahrensmaßstab ein
Getriebe vom Typ mit einstellbarer Geschwindigkeit oder vom Kolben-Typ aus
nichtrostendem Stahl sein, dass durch eine Sin-Fin-Schraube bewegt
wird, die mit einem Geschwindigkeitsverringerer mit einem dynamischen Übersetzungsverhältnis mit
einem Motor mit synchroner oder geregelter Geschwindigkeit verbunden ist.
Die Pumpe (6) kann u.a. vom einstellbaren Peristaltik-Typ
sein, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Strömung von
mehr als 400 ml/min aufweisen muss.
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Der
zweite Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsionstyp
mit den Mikrokapseln eines aktiven Peptids, der bereits teilweise
gebildet ist, wird durch die Wirkungsweise der Rührapparatpumpe (2)
zu einem abgeschlossenen Rezipienten (11), der mit den
folgenden Elementen ausgestattet ist, transportiert: ein Rührer mit
langsamer Geschwindigkeit vom marinen Typ, vorzugsweise mit nicht
mehr als 150 Umdrehungen/Minute, oder einem Magnetrührer; einem
Thermostat, um die Temperatur zwischen 10°C und 40°C zu halten; eine Verbindung
mit einem automatischen Ventil mit einem einstellbaren Vakuumsystem
(13) und einer geschlossenen Abführleitung mit einem Ventil,
um die wässrige
Phase mit den Mikroteilchen in Suspension zu einer abgeschlossenen
Siebanlage abzuführen.
In diesem Rezipienten (11) werden die Abdampfung des finalen
organischen Lösungsmittels und
die Verfestigung der finalen Mikrokapseln durchgeführt. Mit
dem Zweck einer Verhinderung der möglichen Schaumbildung in dem
Verdampfungsverfahren des organischen Lösungsmittels darf dieser Rezipient
nicht mit Flüssigkeit
von über
60 % seines Gesamtvolumens gefüllt
sein.
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Die
Mikrokapseln in Suspension werden durch ein 200-Mesh-Sieb gesiebt,
das Partikel einer Größe von weniger
als 75 Mikrometer hindurchlässt. Der
Materialverlust für
eine größere Größe als 75
Mikrometer beträgt
weniger als 10 % und allgemein weniger als 5 %, ein sehr kleiner
Wert im Vergleich mit den Resultaten von Erfahrungen mit Emulsionen,
die in diskontinuierlichen Reaktoren hergestellt wurden, wo das
Hinzufügen
der ersten Emulsion zu der wässrigen
Phase ohne größere Vorsorgemaßnahmen
bezüglich
des Injektionspunkts erfolgt und wo die Resultate für Materialverluste
von mehr als 75 Mikrometer Größe um mehr
als 30 % ansteigen können.
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Die
Suspension wird nun in eine kontinuierliche Anlage zentrifugiert,
wo die Mikrokapseln mit größerer Größe für ihre Rückgewinnung
ausgeschieden werden, nachdem sie mit destilliertem Wasser gewaschen
wurden, bis der Rückstand
von schützendem
Kolloid und Peptid, der nicht eingeschlossen wurde, abgesondert
ist. Die Verlustwerte in diesem Fall stehen stark mit dem in den
Mikrokapseln eingeschlossenen Peptid in Zusammenhang, das allgemein
zwischen 80 % und 90 % ausmacht. Durch Einstellen der Zentrifugengeschwindigkeit
und des Suspensionsflusses ist es möglich, Mikrokapseln von sehr
geringer Größe und fein
verteiltes Polymer abzusondern. Danach wird dieses Abtrennungsverfahren
gegenüber
der Filtration bevorzugt, eines, das den größten Teil der Teilchen von
geringer Größe, welche
den Bersteffekt bei dem Endprodukt erhöhen können, nicht absondert.
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Auf
diese Weise beträgt
der Verlust an aktivem Peptid während
dieser globalen Verfahrensweise in Bezug auf die Menge, die als
Rohmaterial verwendet wird, weniger als 30 %.
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Nachdem
das Waschen beendet ist, werden die Mikrokapseln aus der Zentrifuge
abgeführt,
in destilliertem Wasser erneut suspendiert und in einen behelfsmäßigen vorübergehenden
Rezipienten abgelassen.
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Durch
Halten der Mikrokapseln in diesem inerten wässrigen Medium und homogen
haltend durch Rühren
wird die tatsächliche
Menge an aktivem Peptid durch HPLC bewertet. Die erforderliche Menge
einer wässrigen
Lösung
eines Gefriertrocknungs-Arzneimittelträgers, welcher
die nächste
Gefriertrocknungsoperation und dessen finale Trockenheit am Ende
erleichtert, wird zugegeben, wobei es möglich ist, Lactose, Polyvinylpyrrolidon
etc. zu verwenden. Für
diesen Zweck wurde die Verwendung von Mannitol für zweckmäßig gehalten, in Konzentrationen
von etwa 0,1 % bis 5 %, vorzugsweise zwischen 0,8 % und 1,5 % auf
Gewichtsbasis der gesamten Suspension.
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Die
wässrige
Suspension von Mikrokapseln wird durch eine aseptische Verfahrensweise
in geeigneten Behältern
für das
aktive Peptid fraktioniert. Dieser gesamte Verfahrensschritt erfolgt
in einem geschlossenen System und unter Beibehaltung des Rührens des
wässrigen
Mediums, das die Mikrokapseln enthält, um die Homogenität der Suspension
sicherzustellen.
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Diese
genannten geeigneten Rezipienten könnten kleine Dosierungsfläschchen
sein, die nach der Gefriertrocknung versiegelt werden, um das bereits
für den
Konsum verpackte Endprodukt zu erhalten, oder größere Behälter, die nach dem Gefriertrocknen
den Erhalt des Produkts im Ganzen als getrocknetes Pulver ermöglichen.
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Unter
diesen Bedingungen wird der Betrieb des Gefrierens des Inhalts des
Rezipienten in einem kreisförmigen
Rühr-Gefrierapparat
durchgeführt,
der so gestaltet ist, dass die Rezipienten, welche die Suspension
enthalten, auf ein Tablett gestellt werden, auf welcher eine kreisförmige Bewegung
erzeugt wird, weil der Radius geringer oder gleich dem Radius der
geeigneten Rezipienten-Grundfläche
ist, welche die Suspension der Mikrokapseln enthält. Die Stützgrundfläche des Tabletts ist eine Gefrierplatte, die
durch Zirkulieren von Kühlflüssigkeit
auf Temperaturen zwischen –20°C und –80°C, oder stärker bevorzugt
auf Temperaturen zwischen –30°C und –60°C gekühlt werden
kann. Mit dieser Vorrichtung und diesem Verfahren, die als Teil
der vorliegenden Erfindung entwickelt wurden, wird die Suspension von
Mikrokapseln gefroren, wobei die Wahrscheinlichkeit geringer ist,
dass sich Teilchen am Boden jedes Fläschchens abscheiden. Diese
Verfahrensweise erleichtert das Gefriertrocknungsverfahren der Mikrokapseln
und die finale Trockenheit enorm, wobei ein gefriergetrocknetes
Material von höherer
Homogenität
gebildet wird, welches den Wiederherstellungsprozess der Suspension
von Mikrokapseln beträchtlich
verbessert, wodurch diese Wiederherstellung augenblicklich gemacht
wird, verhindert die Agglomeration von Mikrokapseln über einen
längeren Zeitraum
und verbessert deren pharmazeutische Qualität. Die Vorrichtung ist in der 2 des vorliegenden Dokuments
gezeigt. In einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung erfolgt
der Gefriervorgang unter einem kreisförmigen Rühren schrittweise ab einer
Temperatur von 15°C
bis zu einer Endtemperatur von –30°C während einer
gesamten geschätzten
Zeit zwischen 5 Minuten und 60 Minuten, oder stärker bevorzugt zwischen 15
Minuten und 30 Minuten.
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Die 2 entspricht einem Schema
des kreisförmigen
Rühr-Gefrierapparats
für die
bereits fraktionierten Mikroteilchen. Die rostfreie Stahlplatte (17),
die von einer festen Struktur, die in dem Schema nicht zu sehen
ist, durch Federn getragen wird, weist im Innern eine zirkulierende
Kühlflüssigkeit
auf, wird durch die Zuführröhren (16)
und die Abflussröhren
(22) verbunden, die durch Schläuche mit einem programmierten
externen Gefrierapparat verbunden ist, der eine Kühlflüssigkeit
zu der Platte transportiert. Die Kolben, welche die Suspension von
Mikrokapseln mit ihrer finalen Dosierung enthalten, werden auf die
Platte gelegt und werden mit einer sterilisierten Polycarbonat-Box
(21) bedeckt. Das exzentrische System (18) befindet
sich in der Platte (17) und ist mit einem Motor mit regelbarer
Geschwindigkeit über
die Achse (19) verbunden. Für den Zweck der vorliegenden
Erfindung ist die exzentrische Scheibe (18) so gestaltet,
dass die kreisförmige
Bewegung der Plattform einen kleineren Rotationsradius als der Bodenradius
der Rezipienten, die auf das Tablett gestellt sind, aufweist und
die Motorgeschwindigkeit je nach Einzelfall zwischen 20 Umdrehungen
pro Minute und 50 Umdrehungen pro Minute eingestellt wird. In dem Fall,
dass die Rezipienten nicht zylindrisch sind, wird darunter der Radius
des Kreises verstanden, in welchem die Grundfläche umschrieben ist.
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Der
folgende Schritt ist das Gefriertrocknen der Mikrokapseln in den
Rezipienten, wo sie fraktioniert wurden durch eine weitgehend bekannte
Verfahrensweise in der Technik, wo das Produkt über die Erweichungstemperatur
des verwendeten Polymeren nicht erwärmt werden könnte. Als
finale Stufe des in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen kontinuierlichen
Verfahrens werden die Fläschchen
unter Stickstoffatmosphäre
in den Gefriertrocknungsapparat eingeschlossen.
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Um
die Herstellung einer festgelegten Menge von Mikrokapseln zu erreichen,
erfolgt diese Verfahrensweise während
eines festgelegten Zeitraums. Während
der gesamten Zeit werden Mikrokapseln, welche praktisch dieselbe
Größe, die
gleiche Teilchendurchmesserverteilung und die gleiche Konzentration
an aktivem Peptid beibehalten, von Anfang bis zum Ende des Verfahrens
erhalten, wenn die gewünschte
Menge des Produkts erhalten wird.
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Beispiel 1: Mikroverkapselung
von aktivem Peptid mit einem Rührer
vom Rotor-Stator-Typ.
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Pharmazeutische
Rohmaterialien, welche die in der Pharmakopeia eingeschlossenen
Qualitätsanforderungen
erfüllen,
kommen zum Einsatz. Die Verfahrensweisen finden unter aseptischen
Bedingungen statt, und zwar unter einer laminaren Strömung der
Klasse 100.
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14,5
g Leuprolidacetat mit einem Reinheitsgrad von höher als 99 % mit 2,29 g Gelatine,
Typ B, 75 Bloom, Herkunft von Rindern, werden aseptisch gefriergetrocknet.
Die ge friergetrocknete Gelatine und das Leuprolid werden in 26 ml
Wasser gelöst,
erwärmt
bis zum Lösen
bei 60°C
und in einen Rezipienten für
die Dosierung (7) gebracht. Demgegenüber werden 334 g eines PLGA
in Methylenchloridlösung (diese
Lösung
wird mit 130 g PLGA 75:25, MG: 14.000 D, analysiert durch Gelpermeationschromatographie
mit Polystyrol-Standards und 162 ml Methylenchlorid) in den Rezipienten
für die
Dosierung (8) gegeben. Diese werden durch die betreffenden
Dosierpumpen, einen Kolben mit einer Schrauben vom Sin-Fin-Typ,
dosiert, wobei die Gesamtzuflussrate zu der ersten Anlage zum intensiven
Rühren
250 ml/min ist und das Massenverhältnis der öligen Polymerphase und der
wässrigen
Peptidphase 7,8 ist. Diese kontinuierliche Rühranlage ist eine Anordnung
Rotor-Stator (IKA), die Rand-Rotorgeschwindigkeit ist 5 m/s. Diese
erste Emulsion wird bei 20°C
gekühlt, wenn
sie durch den Kühler
(12) fließt
und den Rezipienten (9) erreicht, wo sie sich ansammelt,
bis die für die
Verfahren gewünschte
notwendige Menge erreicht wird. Der gesamte Zulaufstrom zu der zweiten Anlage
zum intensiven Rühren
beträgt
2330 ml/min. Das Massenverhältnis
der Vehikel-Wasserphase und der ersten Wasser-/Öl-Emulsion ist 67. Die erste Emulsion
wird durch eine Dosierpumpe (5), einen Kolben mit einer
Schraube vom Sin-Fin-Typ in dem Wasserstrom mit Polyvinylalkohol
mit einer scheinbaren Viskosität
von 35 Centipoise, gemessen in wässriger
Lösung
von 4 Gew.-% und bei einer Temperatur von 20°C, mit einem Hydrolysegrad von
85 % und mit 0,25 % proportioniert von dem Rezipienten (10) durch
eine Dosierpumpe (6), die zum Beispiel eine Pumpe vom Peristaltik-Typ, "Masterflex", ist, vorangetrieben.
Diese zweite kontinuierliche Rühranlage ist
eine Anordnung Rotor-Stator
(IKA), die Rand-Rotorgeschwindigkeit ist 15 m/s. Von dort wird die
Wasser-/Öl-Emulsion zu einem
Rezipienten mit einem Magnetrührer
geleitet, in welchem das Methylenchlorid durch Verringern des Drucks
während
90 Minuten abgedampft wird, wobei ein Druck von 50 mm Hg während 45
Minuten erreicht wird. Die so erhaltene Suspension wird durch ein
Mesh-200-Sieb geschickt, wo 12,8 g (3,4 %) agglomerierte Mikrokapseln,
die größer als
75 Mikrometer sind, zurückgehalten
werden. Die Suspension wird danach zu einem standardmäßigen Rotor
einer kontinuierlichen Dekantierzentrifuge (Beckman AVANTI J-25)
durch eine Dosierpumpe mit einer Strömungsrate von 240 ml/m bei
einer Rotationsgeschwindigkeit von 3000 Umdrehungen/Minute geleitet.
Diese wird mit 100 ml destilliertem Wasser gewaschen, der Rotor
wird entleert, und die Mikrokapseln werden zu einem Retentions-
und umgerührten
Dosier-Rezipienten mit einem Volumen von 1750 ml verbracht, von
wo etwa 1 ml Aliquote zur Analysierung durch HPLC extrahiert wird,
als Ergebnis wird ein Gehalt von 5,60 mg Leuprolidacetat/ml erhalten,
was eine Dosis von 1,34 ml bedeutet, um Dosen von 7,5 mg nach der
Zusetzung von 123,2 ml einer sterilen Lösung von Mannitol von 15 Gew.-%/Volumen
zu erhalten. In jedes Fläschchen werden
1,34 ml dosiert, und es werden 1380 Fläschchen von der theoretischen
Menge von 1886 Dosen entsprechend der verbrauchten Menge an Leuprolidacetat
erhalten. Somit beträgt
der Verlust an Leuprolidacetat während
des kompletten Verfahrens bezüglich
der verbrauchten Menge als Rohmaterial 26,8 %. Diese Fläschchen
werden auf ein Gefriertrocknungstablett gestellt, der dann über die
Platte gestellt wird, die allmählich
bis auf eine Temperatur von –50°C abgekühlt wird,
während
der exzentrische kreisförmige
Rührer
sich bei einer Orbitalrührgeschwindigkeit
von 120 Umdrehungen/Minute während
eines Zeitraums von 30 Minuten bewegt. Nach Beendigung dieses Betriebs
wird der Boden in den Gefriertrocknungsapparat gestellt und wird
gefriergetrocknet bis zu einem Druck von weniger als 10 μm, wird bei –40°C während 6
Stunden; bei –5°C während 10
Stunden; bei 0°C
während
10 Stunden und bei 25°C
während
90 Stunden gekühlt,
um so einen Wasserrückstandsgrad
von geringer als 1 und Methylenchloridgehalte von weniger als 33
ppm zu erhalten. Das Vakuum wird mit sterilem Stickstoff gebrochen
und die Fläschchen
werden in die Gefriertrocknungsanlage eingeschlossen. Das gefriergetrocknete
Produkt wird versiegelt und wird bei Raumtemperatur gelagert und
vor Licht für
die spätere
Analyse geschützt.
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Die
in diesem Beispiel erhaltenen Mikrokapseln wurden einer Teilchendurchmesserverteilung durch
Laser-Interferometrieanalyse unterzogen, welche die in 3 gezeigten Resultate ergab.
Es ist ein Geschwindigkeitsprofil von 15 μm Durchmesser und eine Durchmesserfraktion
von größer als
75 μm, weniger
als 2,5 %, festzustellen.
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Ferner
wurden In-vivo-Tests durchgeführt, wo
die kinetische Leuprolidacetat-Freisetzung bewertet wurde, bei Wistar-Ratten
mit Hilfe einer RIA-Analyse, wobei sich ein Leuprolid-Antikörper durch
die Technik gemäß "I Yamazaki und H.
Okada, Endocrinol. Jpn., 27 (1980) 593-605" entwickelte. Es wurde ein Freisetzungsprofil
wie in 4 erhalten und
ist im vergrößerten Maßstab in 5 zu sehen.
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Beispiel 2: Mikroverkapselung
von aktivem Peptid mit einem Rührer
vom Sonotroden-Typ
in Wasser-/Öl-Emulsion;
und vom Rotor-Stator-Typ in Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsion.
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1,84
g Leuprolidacetat mit 327 mg Gelatine, Typ B, 75 Bloom, Herkunft
von Rindern, werden aseptisch gefriergetrocknet. Die gefriergetrocknete Gelatine
mit dem Leuprolid werden in 3,3 ml Wasser gelöst, erwärmt bis zum Auflösen bei
60°C und
in einen Rezipienten (7) verbracht. Demgegenüber werden
43,47 g PLGA in Methylenchloridlösung
(diese Lösung
wird mit 17,36 g PLGA 75:25, MG: 14.000 D, und 21,7 ml Methylenchlorid
hergestellt) in den Rezipienten (8) gegeben. Beide Lösungen müssen gleichzeitig
durch zwei Dosierpumpen, einen Kolben mit einer Schraube vom Sin-Fin-Typ,
mit 35 ml/min durch die kontinuierliche Anlage (Dr. Hielscher GmbH)
passieren, die mit einem Thermostat auf 18°C gehalten wurde, während sie
mit einer 2-mm-Sonotrode mit einer Leistung von 40 W bei 30 KHz
umgerührt
wird (Ultrasonic processor UP 50 H, Dr. Hielscher GmbH). Die resultierende
Wasser-/Öl-Emulsion
wird bis 20°C
gekühlt
und erreicht den Rezipienten (9). Danach wird sie mit einer
Dosierpumpe, einem Kolben mit einer Schraube vom Sin-Fin-Typ, zusammen
mit einem Wasserstrom mit Polyvinylalkohol von 0,25 % injiziert,
der von dem Rezipienten (10) durch eine Dosierpumpe vom
Peristaltik-Typ (Masterflex) eingebracht wird. Diese Ströme fließen koaxial
in die zweite Anlage zum intensiven Rühren, welche eine Anordnung
Rotor-Stator (IKA) besitzt. Die Rand-Rotorgeschwindigkeit ist 15
m/s. Die Eingangsströmungsrate
in diese Anlage beträgt 2330
ml/m. Die so erhaltene Wasser-/Öl-/Wasser-Emulsion
wird kontinuierlich zu einem Rezipienten (11) mit einem
Magnetrührer
geleitet, in welchem das Methylenchlo- rid während 90 Minuten verdampft wird,
wobei ein Druck von 50 mmHg während
45 Minuten erreicht wird. Diese Suspension passiert ein Mesh-200-Sieb,
wo 1,9 g (3,9 %) agglomertierte Mikrokapseln und solche, die größer als
75 μm sind,
zurückgehalten
werden. Die Suspension wird danach durch eine Dosierpumpe mit einer
Strömungsrate von
240 ml/m zu einer kontinuierlichen Zentrifuge (Beckman AVANTI J-25)
geleitet, die mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 3000 Umdrehungen/Minute arbeitet.
Dort wird sie mit einem Volumen von 1000 ml destilliertem Wasser
gewaschen, der Rotor wird entleert, und die Mikrokapseln werden
zu einer Dosiermaschine mit einem Volumen von 255 ml befördert, von
wo eine Aliquote von ungefähr
1 ml entnommen wird, um den Gehalt an Leuprolidacetat durch HPLC
zu analysieren, und als ein Ergebnis wird ein Gehalt von 5,62 mg
Leuprolidacetat pro ml erhalten, woraus sich eine Dosis von 1,42
ml ergibt, um Dosen von 7,5 mg nach der Zusetzung von 16,8 ml einer Mannitol-Lösung, 15 % w/v, zu erhalten.
In finale Fläschchen
werden 1,42 g dosiert, und es werden 185 dosierte Proben von den
theoretischen 245 entsprechend der verwendeten Menge an Leuprolidacetat
erhalten. Somit beträgt
der Verlust an Leuprolidacetat während
des kompletten Verfahrens bezüglich der
als Rohmaterial verwendeten Menge 23,2 %. Diese Fläschchen,
welche die Suspension von Mikrokapseln enthalten, werden in den
kreisförmigen Rühr-Gefrierapparat
bei 20 Umdrehungen/Minute gestellt, welcher allmählich bis –50°C während eines Zeitraums von 25
Minuten abkühlt;
danach wird sie gefriergetrocknet unter Befolgung derselben Sequenz
wie in Beispiel 1, um einen Feuchtigkeitsgrad von weniger als 1
% und einen Methylenchloridgehalt von weniger als 33 ppm zu erhalten.
Das Vakuum wird mit sterilem Stickstoff gebrochen und das Verschließen erfolgt
innerhalb der Gefriertrockungsvorrichtung. Das gefriergetrocknete
Produkt wird versiegelt und wird bei Raumtemperatur gelagert und
vor Licht für
die spätere
Analyse geschützt.
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Beispiel 3: Mikroverkapselung
von aktivem Peptid mit einem Rührer
vom Rotor-Stator-Typ.
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17,83
g Goserelinacetat mit 2,89 g Gelatine, Typ B, 75 Bloom, Herkunft
von Rindern, werden aseptisch gefriergetrocknet. Die gefriergetrocknete Gelatine
mit dem Goserelin werden in 32 ml Wasser gelöst, erwärmt bis zum Auflösen bei
60°C und
in den Dosierungs-Rezipienten (7) verbracht. Demgegenüber werden
332 g PLA mit einem MG von 20.000 in Methylenchloridlösung (diese
Lösung
wird mit 154 g PLA und 192 ml Methylenchlorid hergestellt) in den Dosierungs-Rezipienten
(8) gegeben. Diese werden durch die entsprechenden Dosierpumpen
mit einer Gesamtströmungsrate
von 100 ml/min und bei einem Verhältnis von öligen und wässrigen Phasen von 6 für die erste
Anlage zum intensiven Rühren
dosiert wie in Beispiel Nr. 1. Die resultierende Emulsion wird bei 20°C gekühlt, indem
sie durch den Kühlapparat
(12), danach zu dem Rezipienten (9) geleitet wird,
dann werden sie in den Wasserstrom mit 0,25 % Polyvinylalkohol injiziert.
Die Gesamteingangsströmungsrate in
die zweite Anlage zum intensiven Rühren beträgt 2730 ml/m durch eine Peristaltik-Dosierpumpe,
eine Watson-Marlow. Die zweite Emulsion wurde in einer kontinuierlichen
Anlage (IKA) mit dem Homogenisator (IKA) bei ei ner Randgeschwindigkeit
von 15 m/s gebildet und zu einem Reaktor mit einem Magnetrührer geleitet,
in welchem das Methylenchlorid durch Vermindern des Drucks während 1½ Stunden
verdampft wird, wobei ein Druck von 50 mmHg während 45 Minuten erreicht wird.
Die so erhaltene Suspension wird durch ein Mesh-200-Sieb geschickt,
wo 12,8 g (3,3 %) agglomerierte Mikrosphären und solche, die größer als
75 μm sind,
zurückgehalten
werden. Die Suspension wird danach durch eine Dosierpumpe mit einer
Strömungsrate
von 240 ml/m zu einem Standard-Rotor von einer kontinuierlichen
Zentrifuge (Beckman AVANTI J-25) geleitet, die mit einer Rotationsgeschwindigkeit
von 3000 Umdrehungen/Minute arbeitet. Sie wird mit 1000 ml destilliertem
Wasser gewaschen, der Rotor wird entleert, und die Mikrokapseln
werden auf ein Volumen von 3500 ml gebracht, von wo eine Allquote
von 1 ml für
eine Analyse durch HPLC entnommen wird, woraus sich ein Gehalt von
3,75 mg Goserelinacetat/ml ergibt, was eine Dosis von 1,00 ml bedeutet,
um Dosen von 3,6 mg nach der Zusetzung von 160,4 ml einer Mannitol-Lösung, 15
% w/v, zu erhalten. In jedes Fläschchen
wird 1 ml dosiert, und es werden 3652 dosierte Proben werden von
den theoretischen 4952 entsprechend der verwendeten Menge an Goserelin
(73,7 %) erhalten, diese werden auf die auf –50°C gekühlte Platte gestellt, mit deren
Tabletts für
die Gefriertrocknung über
dem kreisförmigen
Rührapparat,
der sich mit einer Geschwindigkeit von 120 Zyklen/Minute während eines
Zeitraums von 30 Minuten bewegt. Danach wird das Tablett in den
Gefriertrockner gestellt und wird der gleichen Sequenz folgend wie
in Beispiel 1 gefriergetrocknet, um einen Feuchtigkeitsgrad von
weniger als 1 % und einen Gehalt an Methylenchlorid von weniger
als 33 ppm zu erhalten. Das Vakuum wird mit sterilem Stickstoff
gebrochen und die Fläschchen
werden in dem Gefriertrockner eingeschlossen. Das gefriergetrocknete
Produkt wird versiegelt und wird bei Raumtemperatur und außerhalb der
Reichweite von Licht für
die spätere
Analyse aufbewahrt.