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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungen zum Verabreichen
von biologisch aktiven Mitteln bzw. biologischen Wirkstoffen. Diese
Verbindungen werden als Träger
zum Erleichtern der Verabreichung bzw. des Heranführens eines
Wirkstoffs an ein Ziel verwendet. Die Trägerverbindungen eignen sich
gut zum Bilden von nicht-kovalenten Mischungen mit biologischen
Wirkstoffen für
eine pulmonale, orale, subkutane, intranasale, sublinguale, bukkale,
okulare, intrakolonische, intraduenale, rektale, vaginale, mukosale, transdermale,
intradermale, parenterale, intravenöse und intramuskuläre Verabreichung
an Tiere sowie das Überqueren
der Blut-Hirn-Schranke. Verfahren zur Herstellung und Verabreichung
von solchen Zusammensetzungen sind ebenfalls offenbart.
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Herkömmliche
Mittel zum Verabreichen von Wirkstoffen sind häufig durch biologische, chemische
und physikalische Schranken stark eingeschränkt. Typischerweise werden
diese Schranken durch die Umgebung, durch welche die Verabreichung
erfolgt, die Umgebung des Ziels für die Verabreichung oder das
Ziel selbst auferlegt. Biologische oder chemische Wirkstoffe sind
für solche
Schranken besonders anfällig.
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Zum
Beispiel werden bei der Verabreichung von biologisch aktiven oder
chemisch aktiven pharmakologischen und therapeutischen Mitteln Schranken
vom Körper
auferlegt. Beispiele für
physikalische Schranken sind die Haut und verschiedene Organmembranen,
welche vor dem Erreichen eines Ziels überquert werden müssen. Zu
chemischen Schranken gehören
pH-Schwankungen, Lipiddoppelschichten und abbauende Enzyme, sie
sind aber nicht darauf beschränkt.
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Diese
Schranken sind von besonderer Bedeutung bei der Planung von Arzneimittelverabreichungssystemen.
Zum Beispiel wäre
die orale Verabreichung von vielen biologischen oder chemischen
Wirkstoffen der alternative Weg der Wahl zur Verabreichung an Tiere,
wenn es nicht biologische, chemische und physikalische Schranken,
wie etwa einen schwankenden pH in den gastrointestinalen Membranen,
gäbe. Zu
den zahlreichen Wirkstoffen, welche sich typischerweise nicht für eine orale
Verabreichung eignen, gehören
biologisch oder chemisch aktive Peptide, wie Calcitonin und Insulin;
Polysaccharide und insbesondere Mucopolysaccharide, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf, Heparin; Heparinoide; Antibiotika; und andere organische Substanzen.
Diese Wirkstoffe werden im Gastrointestinaltrakt durch Säurehydrolyse,
Enzyme und dergleichen rasch unwirksam gemacht oder zerstört. Außerdem kann
die Größe und Struktur
von makromolekularen Arzneimitteln eine Absorption verhindern.
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Das Überqueren
der Blut-Hirn-Schranke sowie eine orale, subkutane, intranasale,
sublinguale, bukkale, okulare, intrakolonische, intraduodenale,
mukosale, transdermale oder pulmonale Verabreichung in den Kreislauf
könnte
für viele
biologische Wirkstoffe der Weg der Wahl zur Verabreichung an Tiere
sein, wenn es nicht physikalische Schranken wie die Haut, Lipiddoppelschichten
und verschiedene Organmembranen gäbe, welche für bestimmte
biologische Wirkstoffe relativ undurchlässig sind, von denen aber eine
oder mehrere durchquert werden müssen,
bevor ein über
diese Wege verabreichter Wirkstoff den Kreislauf erreichen kann. Außerdem kann
eine Verabreichung, wie z. B. eine sublinguale Verabreichung, durch
chemische Schranken, wie den schwankenden pH im Gastrointestinaltrakt
(GI-Trakt) und die Anwesenheit von starken Verdauungsenzymen, behindert
werden.
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Frühere Verfahren
zum oralen Verabreichen von empfindlichen pharmakologischen Wirkstoffen
beruhten auf der gleichzeitigen Verabreichung von Adjuvanzien (z.
B. Resorcinolen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffen, wie Polyoxyethylenoleylether
und n-Hexadecylpolyethylenether) zum künstlichen Erhöhen der Permeabilität der Darmwände sowie
der gleichzeitigen Verabreichung von Enzyminhibitoren (z. B. Pankreas-Trypsin-Inhibitoren,
Diisopropylfluorphosphat (DFF) und Trasylol) zum Hemmen des enzymatischen
Abbaus.
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Liposome
sind ebenfalls als Arzneimittelverabreichungssysteme für Insulin
und Heparin beschrieben worden. Siehe z. B. US-Patent Nr. 4, 239,
754; Patel et al. (1976), FEBS Letters, Bd. 62, S. 60; und Hashimoto of
al. (1979), Endocrinology Japan, Bd. 26, S. 337,
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Eine
verbreitete Verwendung solcher Arzneimittelverabreichungssysteme
ist jedoch ausgeschlossen, weil: (1) die Systeme toxische Mengen
von Adjuvanzien oder Inhibitoren erfordern; (2) geeignetes Ladegut
mit niedrigem Molekulargewicht, d. h. Wirkstoffe, nicht zur Verfügung stehen;
(3) die Systeme eine geringe Stabilität und eine unzureichende Lagerbeständigkeit
aufweisen; (4) die Systeme schwierig herzustellen sind; (5) die
Systeme nicht in der Lage sind, den Wirkstoff (Ladegut) zu schützen; (6)
die Systeme den Wirkstoff nachteilig verändern; oder (7) die Systeme
nicht in der Lage sind, die Absorption des Wirkstoff zuzulassen
oder zu fördern.
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In
letzter Zeit wurden Mikrokügelchen
aus künstlichen
Polymeren von Aminosäuregemischen
(Proteinoiden) zum Verabreichen von Pharmazeutika verwendet. Zum
Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 4,925,673 Arzneimittel enthaltende
Proteinoid-Mikrokügelchen-Träger sowie
Verfahren für
ihre Herstellung und Verwendung. Diese Proteinoid-Mikrokügelchen
sind für
die Verabreichung einer Reihe von Wirkstoffen brauchbar.
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Die
Herstellung von einigen Phenylalkansäuren, bei denen die Phenylalkansäurekomponente
in die 3-Stellung von Derivaten von 4(3H)Chinazolinon, 2,3-Dihydro-4-(1H)-chinazolinon oder
von 2,3-Dihydro-4H-1,3-benzoxazin-4-on eingeführt ist, ist in Farmaco, Edizione
Scientifica, IT, Societa Chimica Italiana, Pavia, Bd. 31, Nr. 9,
S. 655-664 beschrieben.
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In
WO 96/30036 sind modifizierte Aminosäuren beschrieben, die bei der
Verabreichung von Wirkstoffen brauchbar sind. Die Wirkstoffe können Peptide
wie rhGH sein.
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Modifizierte
Aminosäureverbindungen,
die bei der Verabreichung von Wirkstoffen brauchbar sind, sind in
WO 97/36480 offenbart.
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4-[4-[(2-Hydroxybenzoyl)amino]phenyl]buttersäure als
neues orales Verabreichungsmittel für rekombinantes menschliches
Wachstumshormon ist in J. Med. Chem. 1996, 39, 2571-2578 beschrieben.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, einfache,
kostengünstige
Verabreichungssysteme bereitzustellen, welche leicht hergestellt
werden und welche einen breiten Bereich von Wirkstoffen auf verschiedenen
Wegen verabreichen können.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Salz der Verbindung mit der Formel
mit der Maßgabe, dass
das Salz nicht ein Natriumsalz ist. Das Salz ist bei der Verabreichung
von Wirkstoffen brauchbar.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist eine Zusammensetzung, umfassend:
- (A) wenigstens einen biologischen Wirkstoff; und
- (B) einen Träger,
umfassend eine Verbindung mit der Formel oder ein Salz davon.
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Ebenfalls
bereitgestellt werden Dosierungseinheitsformen, umfassend die vorstehende
Zusammensetzung und ein Excipiens, ein Verdünnungsmittel, ein Zerfallhilfsmittel,
ein Schmiermittel, einen Weichmacher, ein Färbemittel, ein Dosiervehikel
oder eine beliebige Kombination davon.
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Verfahren
zum Verabreichen eines biologischen Wirkstoffs an ein Tier, welches
den Wirkstoff benötigt, auf
dem pulmonalen, oralen, subkutanen, intranasalen, sublingualen,
bukkalen, okularen, intrakolonischen, intraduodenalen, rektalen,
vaginalen, mukosalen, transdermalen, intradermalen, parenteralen,
intravenösen oder
intramuskulären
Weg oder durch Überqueren
der Blut-Hirn-Schranke mit den Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung werden ebenfalls bereitgestellt.
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1 ist
eine grafische Veranschaulichung der Blutglucosespiegel nach einer
pulmonalen Verabreichung von Insulin.
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2 ist
eine grafische Veranschaulichung der Blutglucosespiegel nach einer
pulmonalen Verabreichung von Insulin.
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Eine
Gruppe von Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung schließen einen
biologischen Wirkstoff und einen Träger ein, welcher die Verbindung
2-(4-(N-Salicyloyl)-aminophenyl)propionsäure oder Salze
davon, wie etwa das Natriumsalz davon (Natrium-2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionat)
einschließt. Diese
Zusammensetzungen können
zum Verabreichen von verschiedenen Wirkstoffen über verschiedene biologische,
chemische und physikalische Schranken hinweg verwendet werden und
eignen sich besonders zum Verabreichen von Wirkstoffen, die einem
Abbau durch die Umgebung unterliegen. Die Zusammensetzungen der
vorliegenden Erfindung eignen sich besonders zur Abgabe oder zum
Verabreichen von biologischen Wirkstoffen an Tiere, wie Vögel, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf Hühner;
Säuger,
wie Primaten, und insbesondere Menschen; und Insekten.
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Zu
weiteren Vorteilen der vorliegenden Erfindung gehört die Verwendung
von leicht herzustellenden, kostengünstigen Ausgangsmaterialien.
Die Zusammensetzungen und die Formulierungsverfahren der vorliegenden
Erfindung sind kosteneffektiv, leicht durchzuführen und für ein industrielles Scale-up
für eine
kommerzielle Produktion geeignet.
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Die
pulmonale, orale, subkutane, intranasale, sublinguale, bukkale,
okulare, intrakolonische, intraduodenale, rektale, vaginale, mukosale,
transdermale, intradermale, parenterale, intravenöse und intramuskuläre gleichzeitige
Verabreichung (Co-Administration) eines Wirkstoffs, wie etwa z.
B. rekombinantes menschliches Wachstumshormon (rhGH); Lachscalcitonin;
Insulin Heparin, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf Heparin mit niedrigem Molekulargewicht und Heparin mit sehr
niedrigem Molekulargewicht; Parathormon (PTH); und von Verbindungen
in Zusammensetzungen, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben sind,
führt zu
einer erhöhten
Bioverfügbarkeit
des Wirkstoffs im Vergleich zur Verabreichung des Wirkstoffs allein.
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Wirkstoffe
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Zu
Wirkstoffen, die sich für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung eignen, gehören biologische Wirkstoffe,
welche Kosmetika, Pestizide, pharmakologische Wirkstoffe und therapeutische
Wirkstoffe einschließen,
aber nicht darauf beschränkt
sind. Zum Beispiel gehören
zu biologischen Wirkstoffen, die sich zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung eignen, Proteine; Polypeptide, Peptide; Hormone und insbesondere
Hormone, welche von selbst nicht durch die gastrointestinale Schleimhaut
hindurchgehen oder von denen nur ein Teil der verabreichten Dosis
durch die gastrointestinale Schleimhaut hindurchgeht, und/oder die
für eine
chemische Spaltung durch Säuren
und Enzyme im Gastrointestinaltrakt anfällig sind, Polysaccharide und insbesondere
Gemische von Mukopolysacchariden; Kohlenhydrate, Lipide; oder eine
beliebige Kombination davon, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Zu
weiteren Beispielen gehören
die folgenden, einschließlich synthetischer,
natürlicher
oder rekombinanter Ausgangsmaterialien dafür, sie sind aber nicht darauf
beschränkt:
Wachstumshormone, einschließlich
menschlicher Wachstumshormone (hGH), rekombinante menschliche Wachstumshormone
(rhGH), Rinderwachstumshormone und Schweinewachstumshormone; Wachstumshormon-freisetzende
Hormone, Interferone, einschließlich α, β und γ; Interleukin-I;
Interleukin-II; Insulin; Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor, einschließlich IgF-1;
Heparin, wozu unfraktioniertes Heparin, Heparinoide, Dermatane,
Chondroitine, Heparin mit niedrigem Molekulargewicht, Heparin mit
sehr niedrigem Molekulargewicht und Heparin mit ultraniedrigem Molekulargewicht
gehören;
Calcitonin, wozu Lachs-, Aal- und menschliches Calcitonin gehören; Erythropoetin
(EPO); atrialer natriuretischer Faktor; Antigene, monoklonale Antikörper; Somatostatin;
Proteaseinhibitoren; Adrenocorticotropin, Gonadotropin-Releasing-Hormon,
Oxytocin, Lutiliberin, follikelstimulierendes Hormon, Glucocerebrosidase;
Thrombopoetin; Filgrastim, Prostaglandine; Cyclosporin; Vasopressin;
Cromolyn-Natrium (Natrium- oder Dinatrium-Chromoglycat); Vancomycin;
Desferrioxamin (DFO); Parathormon (PTH), einschließlich seiner
Fragmente; antimikrobielle Wirkstoffe, einschließlich Antimykotika; Analoga,
Fragmente, Mimetika oder Polyethylenglycol (PEG)-modifizierte Derivate von
diesen Verbindungen oder eine beliebige Kombination davon.
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Träger
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Zu
den Trägerverbindungen
der vorliegenden Erfindung gehören
und Salze davon. Zu Salzen
der Verbindung gehören
organische oder anorganische Salze, wie etwa das Natriumsalz:
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Außerdem gehören zu Trägern der
vorliegenden Erfindung Polyaminosäuren und Peptide, die eine oder
mehrere der Trägerverbindungen
der vorliegenden Erfindung umfassen.
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Diese
Trägerverbindungen,
Polyaminosäuren
und Peptide können
zum Verabreichen von biologischen Wirkstoffen, wie z. B. pharmakologischen
und therapeutischen Wirkstoffen, verwendet werden.
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Eine
Aminosäure
ist eine beliebige Carbonsäure
mit wenigstens einer freien Amingruppe und schließt in der
Natur vorkommende und synthetische Aminosäuren ein.
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Polyaminosäuren sind
entweder Peptide oder zwei oder mehr Aminosäuren, die durch eine Bindung verknüpft sind,
die durch andere Gruppen gebildet wird, welche verknüpft werden
können,
z. B. ein Ester, Anhydrid oder eine Anhydridbindung.
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Peptide
sind zwei oder mehr Aminosäuren,
die durch eine Peptidbindung verbunden sind. Die Länge der
Peptide kann von Dipeptiden mit zwei Aminosäuren bis Polypeptiden mit mehreren
hundert Aminosäuren variieren.
Siehe Chambers Biological Dictionary, Herausgeber Peter M. B. Walker,
Cambridge, England: Chambers Cambridge, 1989, Seite 215. Besonders
erwähnt
werden Dipeptide, Tripeptide, Tetrapeptide und Pentapeptide.
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Die
in dieser Anmeldung beschriebenen Träger können von Aminosäuren abgeleitet
werden und können
durch Verfahren, die zum Fachwissen des Fachmanns auf der Grundlage
der vorliegenden Offenbarung gehören,
und die in WO 96/30036, WO 97/36480,
US
5,643,957 und
US 5,650,386 beschriebenen
Verfahren leicht aus Aminosäuren
hergestellt werden. Zum Beispiel können die Verbindungen durch
Umsetzen der einzelnen Aminosäure,
von Gemischen aus zwei oder mehr Aminosäuren oder Aminosäureestern
mit dem passenden Acylierungsmittel oder Aminmodifizierungsmittel,
welches mit einer in der Aminosäure
vorhandenen freien Aminkomponente unter Bildung von Amiden reagiert,
hergestellt werden. Schutzgruppen können verwendet werden, um unerwünschte Nebenreaktionen
zu vermeiden, was dem Fachmann bekannt ist. Im Hinblick auf Schutzgruppen
wird auf T. W. Greene, Protecting Groups in Organic Synthesis, Wiley,
New York (1981) verwiesen.
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Zu
geeigneten, aber nicht beschränkenden
Beispielen für
Acylierungsmittel, die beim Herstellen einer acylierten Aminosäure brauchbar
sind, gehören
die Säurechlorid-Acylierungsmittel
mit der Formel
worin R
1 eine
passende Gruppe für
die modifizierte Aminosäure
ist, die hergestellt wird, wie etwa, aber nicht beschränkt auf
Alkyl, Alkenyl, Cycloalkyl oder aromatisch, und ins besondere Methyl,
Ethyl, Cyclohexyl, Cyclophenyl, Phenyl oder Benzyl, und X eine Abgangsgruppe
ist. Zu typischen Abgangsgruppen gehören Halogene, wie Chlor, Brom
und Iod, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Zu
Beispielen für
die Acylierungsmittel gehören
Acylhalogenide, einschließlich,
aber nicht beschränkt auf,
Acetylchlorid, Propylchlorid, Cyclohexanoylchlorid, Cyclopentanoylchlorid
und Cycloheptanoylchlorid, Benzoylchlorid, Nippurylchlorid und dergleichen;
und Anhydride, wie Essigsäureanhydrid,
Propylanhydrid, Cyclohexansäureanhydrid,
Benzoesäureanhydrid,
Hippursäureanhydrid
und dergleichen, sie sind aber nicht darauf beschränkt. Zu
bevorzugten Acylierungsmitteln gehören Benzoylchlorid, Nippurylchlorid,
Acetylchlorid, Cyclohexanoylchlorid, Cyclopentanoylchlorid und Cycloheptanoylchlorid.
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Die
Amingruppen können
auch durch die Reaktion einer Carbonsäure mit Kupplungsreagenzien
wie den Carbodiimidderivaten von Aminosäuren, insbesondere hydrophilen
Aminosäuren
wie Phenylalanin, Tryptophan und Tyrosin modifiziert werden. Zu
weiteren Beispielen gehören
Dicyclohexylcarbodiimid und dergleichen.
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Wenn
die Aminosäure
multifunktionell ist, d. h. mehr als eine -OH, -NH oder -SH -Gruppe
aufweist, kann sie wahlweise an einer oder mehreren funktionellen
Gruppen acyliert werden, wobei z. B. eine Ester-, Amid- oder Thioesterbindung
gebildet wird.
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Zum
Beispiel werden bei der Herstellung von vielen acylierten Aminosäuren die
Aminosäuren
in einer wässrig-alkalischen
Lösung
eines Metallhydroxids, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, gelöst und das
Acylierungsmittel wird zugegeben. Die Reaktionszeit kann im Bereich
von ungefähr
1 Stunde bis ungefähr
4 Stunden, vorzugsweise ungefähr
2 bis ungefähr
2,5 Stunden liegen. Die Temperatur des Gemisches wird bei einer Temperatur
gehalten, die im Allgemeinen im Bereich zwischen ungefähr 5°C und ungefähr 70°C, vorzugsweise zwischen
ungefähr
10°C und
ungefähr
50°C liegt.
Die Menge an Alkali, das pro Äquivalent
von NH2-Gruppen in den Aminosäuren eingesetzt
wird, liegt im Allgemeinen zwischen ungefähr 1,25 mol und ungefähr 3 mol
und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 1,5 mol und ungefähr 2,25
mol pro Äquivalent
von NH2. Der pH der Reaktionslösung liegt
im Allgemeinen im Bereich zwischen ungefähr pH 8 und ungefähr pH 13
und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr pH 10 und ungefähr pH 12.
Die Menge an Aminomodifizierungsmittel, die im Verhältnis zu
der Menge an Aminosäuren
einge setzt wird, ist bezogen auf die Mole an gesamtem freien NH2 in den Aminosäuren. Im Allgemeinen wird das
Aminomodifizierungsmittel in einer Menge im Bereich zwischen ungefähr 0,5 und
ungefähr
2,5 Moläquivalenten,
vorzugsweise zwischen ungefähr
0,75 und ungefähr
1,25 Äquivalenten
pro Moläquivalent
an gesamten NH2-Gruppen in den Aminosäuren eingesetzt.
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Die
Reaktion zur Bildung von modifizierten Aminosäuren wird typischerweise durch
Einstellen des pH des Gemisches mit einer geeigneten Säure, z.
B. konzentrierter Chlorwasserstoffsäure, bis zum Erreichen eines
pH-Werts zwischen ungefähr
2 und ungefähr
3 beendet. Das Gemisch trennt sich beim Stehen bei Raumtemperatur
unter Bildung einer transparenten oberen Schicht und eines weißen oder
gebrochen weißen
Niederschlags. Die obere Schicht wird verworfen und modifizierte
Aminosäuren
werden durch Filtration oder Dekantieren gesammelt. Die ungereinigten
modifizierten Aminosäuren
werden dann mit Wasser vermischt. Unlösliche Materialien werden durch
Filtration entfernt und das Filtrat wird im Vakuum getrocknet. Die
Ausbeute an modifizierten Aminosäuren
liegt allgemein im Bereich zwischen ungefähr 30 und ungefähr 60 %
und beträgt gewöhnlich ungefähr 45 %.
Die vorliegende Erfindung zieht auch Aminosäuren in Betracht, die durch
mehrfache Acylierung, z. B. Diacylierung, Triacylierung usw., modifiziert
worden sind.
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Wenn
Aminosäureester
oder -amide die Ausgangsmaterialien sind, werden sie in einem geeigneten organischen
Lösungsmittel,
wie Dimethylformamid oder Pyridin, gelöst und mit dem Aminomodifizierungsmittel bei
einer Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 5°C und ungefähr 70°C, vorzugsweise bei ungefähr 250°C während eines
Zeitraums im Bereich zwischen ungefähr 7 und ungefähr 24 Stunden
umgesetzt. Die Menge an Aminomodifizierungsmitteln, die im Verhältnis zu
den Aminosäureestern
verwendet wird, ist die gleiche wie vorstehend für die Aminosäuren beschrieben.
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Danach
wird das Reaktionslösungsmittel
unter Unterdruck entfernt und gegebenenfalls kann die Ester- oder
Amidfunktionalität
durch Hydrolysieren des modifizierten Aminosäureesters mit einer geeigneten
alkalischen Lösung,
z. B. 1N Natriumhydroxid bei einer Temperatur im Bereich zwischen
ungefähr
50°C und
ungefähr
80°C, vorzugsweise
bei ungefähr
70°C während eines
Zeitraums, der zum Abhydrolysieren der Estergruppe und zum Bilden
der modifizierten Aminosäure
mit einer freien Carboxylgruppe ausreicht, entfernt werden. Das
Hydrolysegemisch wird dann auf Raumtemperatur gekühlt und
z. B. mit einer wässrigen
25 %igen Chlorwasserstoffsäurelösung auf
einen pH im Bereich zwischen ungefähr 2 und ungefähr 2,5 angesäuert. Die modifizierte
Aminosäure
fällt aus
der Lösung
aus und wird durch herkömmliche
Mittel, wie Filtration oder Dekantieren, gewonnen.
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Die
modifizierten Aminosäuren
können
durch Säurefällung, Umkristallisierung
oder Fraktionierung an einem oder mehreren festen chromatografischen
Trägern,
allein oder hintereinander geschaltet, gereinigt werden. Zu geeigneten
Lösungsmittelsystemen
für die
Umkristallisierung gehören
Acetonitril, Methanol und Tetrahydrofuran, sie sind aber nicht darauf
beschränkt.
Eine Fraktionierung kann durchgeführt werden an einem geeigneten
chromatografischen Träger
wie Silicagel oder Aluminiumoxid, wobei Lösungsmittelgemische, wie Methanol/n-Propanol-Gemische
oder Essigsäure/Butanol/Wasser-Gemische,
als die mobile Phase verwendet werden; an Umkehrphasensäulenträgern, wobei
Trifluoressigsäure/Acetonitril-Gemische
als die mobile Phase verwendet werden, und durch Ionenaustauschchromatografie,
wobei Wasser als die mobile Phase verwendet wird. Wenn eine Anionenaustauschchromatografie
durchgeführt
wird, wird vorzugsweise ein 0-500 mM Natriumchloridgradient eingesetzt.
Die modifizierten Aminosäuren
können
auch durch Extraktion mit einem niederen Alkohol, wie Methanol,
Butanol oder Isopropanol, gereinigt werden, um Verunreinigungen,
wie anorganische Salze, zu entfernen.
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Die
modifizierten Aminosäuren
sind im Allgemeinen in einer alkalischen wässrigen Lösung (pH ≥ 9,0) löslich; in Ethanol, n-Butanol
und 1:1 (Vol/VoI.) Toluol/Ethanol-Lösung teilweise löslich; und
in neutralem Wasser unlöslich.
Die Alkalimetallsalze, z. B. die Natriumsalze der modifizierten
Aminosäuren,
sind im Allgemeinen in Wasser bei einem pH von ungefähr 6-8 löslich.
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In
Polyaminosäuren
oder Peptiden ist eine oder mehrere der Aminosäuren modifiziert, acyliert und/oder
sulfoniert. Polyaminosäuren
und Peptide können
eine oder mehrere acylierte Aminosäure(n) enthalten. Wenngleich
lineare modifizierte Polyaminosäuren
und Peptide im Allgemeinen nur eine acylierte Aminosäure enthalten,
können
andere Polyaminosäure-
und Peptidkonfigurationen mehr als eine acylierte Aminosäure enthalten.
Polyaminosäuren
und Peptide können
mit der bzw. den acylierten Aminosäure(n) polymerisiert werden
oder können
nach der Polymerisation acyliert werden.
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Verabreichungssysteme
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere Wirkstoffe
enthalten.
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In
einer Ausführungsform
können
die vorstehenden Verbindungen oder Salze von diesen Verbindungen
oder Polyaminosäuren
oder Peptide, welche wenigstens eine (eines) dieser Verbindungen
oder Salze enthalten, direkt als Verabreichungsträger verwendet
werden durch einfaches Vermischen von einer (einem) oder mehreren
Verbindungen oder Salzen, Polyaminosäuren oder Peptiden mit dem
Wirkstoff vor der Verabreichung.
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Die
Verabreichungsgemische werden durch Vermischen einer wässrigen
Lösung
des Trägers
mit einer wässrigen
Lösung
des Wirkstoffs unmittelbar vor der Verabreichung hergestellt. Alternativ
können
der Träger und
der biologische oder chemische Wirkstoff während des Herstellungsprozesses
zusammengemischt werden. Die Lösungen
können
gegebenenfalls Additive, wie Phosphatpuftersalze, Citronensäure, Essigsäure, Gelatine
und Akaziengummi, enthalten.
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Stabilisierende
Additive können
in die Trägerlösung eingearbeitet
werden. Bei einigen Arzneimitteln fördert die Anwesenheit solcher
Additive die Stabilität
und Dispergierbarkeit des Wirkstoffs in Lösung. Die stabilisierenden
Additive können
in einer Konzentration im Bereich zwischen ungefähr 0,1 und 5 % (Gew./Vol.), vorzugsweise
ungefähr
0,5 % (Gew./Vol.) eingesetzt werden. Zu geeigneten, aber nicht beschränkenden
Beispielen für
stabilisierende Additive gehören
Akaziengummi, Gelatine, Methylcellulose, Polyethylenglycol, Carbonsäuren und
Salze davon und Polylysin. Die bevorzugten stabilisierenden Additive
sind Akaziengummi, Gelatine und Methylcellulose.
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Die
Menge des Wirkstoffs ist eine Menge, die zum Erreichen des Zwecks
des bestimmten Wirkstoffs für
die gewünschte
Indikation wirksam ist. Die Menge an Wirkstoff in den Zusammensetzungen
ist typischerweise eine pharmakologisch, biologisch, therapeutisch
oder chemisch wirksame Menge. Die Menge kann jedoch weniger als
eine pharmakologisch, biologisch, therapeutisch oder chemisch wirksame
Menge sein, wenn die Zusammensetzung in einer Dosierungseinheitsform,
wie etwa einer Kapsel, einer Tab lette, einem Pulver oder einer Flüssigkeit,
verwendet wird, da die Dosierungseinheitsform eine Mehrzahl von
Träger/biologischer oder
chemischer Wirkstoff-Zusammensetzungen enthalten kann, oder eine
abgeteilte pharmakologisch, biologisch, therapeutisch oder chemisch
wirksame Menge enthalten kann. Die gesamte wirksame Menge kann dann
in kumulativen Einheiten verabreicht werden, die insgesamt pharmakologisch,
biologisch, therapeutisch oder chemisch wirksame Mengen des biologischen
oder pharmakologischen Wirkstoffs enthalten.
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Die
Gesamtmenge an biologischem Wirkstoff, die verwendet werden soll,
kann vom Fachmann bestimmt werden. Es wurde jedoch überraschenderweise
festgestellt, dass bei einigen biologischen Wirkstoffen die Verwendung
der in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Träger eine äußerst wirksame Verabreichung, insbesondere
in oralen, intranasalen, sublingualen, intraduodenalen, subkutanen,
bukkalen, intrakolonischen, rektalen, vaginalen, mukosalen, pulmonalen,
transdermalen, intradermalen, parenteralen, intravenösen, intramuskulären und
okularen Systemen, sowie das Durchdringen der Blut-Hirn-Schranke
ergibt. Deshalb können niedrigere
Mengen an biologischen Wirkstoffen als die in Dosierungseinheitsformen
oder Verabreichungssystemen des Standes der Technik verwendeten
dem Patienten verabreicht werden, wobei dennoch die gleichen Blutspiegel
und therapeutischen Wirkungen erzielt werden.
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Die
Menge an Träger
in den vorliegenden Zusammensetzungen ist eine für die Verabreichung wirksame
Menge und kann für
einen beliebigen Träger
oder biologischen Wirkstoff durch dem Fachmann bekannte Verfahren
bestimmt werden. Die wirksamen Mengen des Wirkstoffs und Trägers in
der Zusammensetzung können über einen
beträchtlichen
Bereich schwanken und hängen
von dem Alter, Gewicht, Geschlecht, der Empfindlichkeit, der medizinischen
Vorgeschichte und dergleichen des Individuums ab. Natürlich ist
es erforderlich, die Beschaffenheit des Wirkstoffs und Trägers, die
spezifische Aktivität
des Wirkstoffs (Einheiten der biologischen Aktivität/Masse)
und seine Absorptionsrate im Gastrointestinaltrakt zu berücksichtigen,
welche alle zur Bestimmung der therapeutisch wirksamen Dosis beitragen.
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Nach
der Verabreichung wird der in der Zusammensetzung oder Dosierungseinheitsform
vorhandene Wirkstoff rasch in den Kreislauf aufgenommen. Die biologische
Verfügbarkeit
des eingenommenen Wirkstoffs wird leicht durch Messen einer bekannten pharmakologischen
Aktivität
im Blut, z. B. einer durch Heparin verursachten Zunahme der Blutgerinnungszeit
oder einer durch Calcitonin verursachten Abnahme der zirkulierenden
Calciumspiegel, bestimmt.
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Dosierungseinheitsformen
können
auch beliebige Excipienzien, Verdünnungsmittel, Zerfallhilfsmittel, Schmiermittel,
Weichmacher, Färbemittel,
Aromastoffe, Geschmacksmaskierungsmittel, Zucker, Süßungsmittel,
Salze und Dosiervehikel enthalten, welche Wasser, 1,2-Propandiol,
Ethanol, Olivenöl
oder eine beliebige Kombination davon einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind.
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Die
Verabreichungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch
einen oder mehrere Enzyminhibitoren umfassen. Zu solchen Enzyminhibitoren
gehören
Verbindungen wie Actinonin oder Epiactinonin und Derivate davon,
sie sind aber nicht darauf beschränkt. Derivate von diesen Verbindungen
sind im US-Patent Nr. 5,206,384 offenbart. Zu weiteren Enzyminhibitoren
gehören
Aprotinin (Trasylol) und der Bowman-Birk-Inhibitor, sie sind aber nicht
darauf beschränkt.
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Das
System ist insbesondere vorteilhaft zum Verabreichen von biologischen
Wirkstoffen, welche andernfalls durch Bedingungen zerstört oder
weniger wirksam gemacht würden,
die angetroffen werden, bevor der Wirkstoff sein Zielgebiet (d.
h. den Bereich, in welchem der Wirkstoff der Verabreichungszusammensetzung
freigesetzt werden soll) erreicht, und innerhalb des Körpers des
Tieres, an welches sie verabreicht werden. Insbesondere ist die
vorliegende Erfindung bei einer pulmonalen Verabreichung (wie etwa
durch einen Inhalator) von Wirkstoffen brauchbar, insbesondere solchen,
welche gewöhnlich
nicht auf diesem Weg verabreichbar sind, oder solchen, für die eine
verbesserte Verabreichung erwünscht
ist. Eine verbesserte Verabreichung kann eine schnellere Verabreichung
oder eine stärkere
Verabreichung in einem bestimmten Zeitraum sein.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung ohne Einschränkung. Alle
Teile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben
ist.
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Beispiel 1 – Herstellung
von 2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure
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Eine
Aufschlämmung
von 58,6 g (0,355 mol) 2-(4-Aminophenyl)propionsäure und 500 ml Methylenchlorid
wurde mit 90,11 ml (77,13 g, 0,710 mol) Trimethylsilylchlorid behandelt
und 120 min zum Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 0°C gekühlt und mit 184,44 ml (107,77
g, 1,065 mol) Triethylamin behandelt. Nach 5 Minuten Rühren wurde
dieses Gemisch mit einer Lösung
von 70,45 g (0,355 mol) O-Acetylsalicyloylchlorid und 150 ml Methylenchlorid
behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 25°C erwärmt und 64 h gerührt. Die
flüchtigen
Substanzen wurden im Vakuum entfernt. Der Rückstand wurde in 2 N wässrigem Natriumhydroxid
eine Stunde gerührt
und mit 2 M wässriger
Schwefelsäure
angesäuert.
Der Feststoff wurde zweimal aus Ethanol/Wasser umkristallisiert,
wobei ein gelbbrauner Feststoff erhalten wurde. Eine Isolierung durch
Filtration ergab 53,05 g 2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure (52
% Ausbeute).
Eigenschaften. Löslichkeit: 200 mg/ml: 200 mg
+ 350 μl
2N NaOH + 650 μl
H2O – pH – 7,67.
Analyse berechnet für – C: 67,36,
H: 5,3, N: 4,91, Gefunden – C:
67,05, H: 5,25, N: 4,72.
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Beispiel 2 – Herstellung
von Natrium-2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionat
-
Eine
Lösung
von 53,05 g (0,186 mol) 2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure und
300 ml Ethanol wurde mit 7,59 g (0,190 mol) NaOH, gelöst in 22
ml Wasser, behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde 30 min bei 25°C und 30
min bei 0°C
gerührt.
Der resultierende blassgelbe Feststoff wurde durch Filtration isoliert, wobei
52,61 g Natrium-2-(4-(N-salicyloyl)aminophenyl)propionat
erhalten wurden.
Eigenschaften. Löslichkeit: 200 mg/ml klare
Lösung,
pH = 6,85. Analyse berechnet für
- C: 60,45, H: 5,45, N: 3,92, Na: 6,43. Gefunden – C: 60,84,
H: 5,87, N: 3,85, Na: 6,43. Schmelzpunkt 236-238 C.
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Beispiel 3
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Es
wurde eine Dosierungszusammensetzung zur pulmonalen Verabreichung
von 0,1 mg/kg Schweineinsulin und 7,5 mg/kg der Verbindung von Beispiel
2 in Wasser hergestellt. Eine 0,3 ml/kg Dosis der pulmonalen Dosierungszusammensetzung
mit pH 7,3-7,6 wurde fünf
normalen, nicht fastenden Ratten durch das folgende Verfahren verabreicht.
1 ½ Popper
and Sons-Sondennadeln wurden ungefähr einige Zentimeter in die Kehlen
der Tiere eingeführt.
Die Spitze der Nadel wurde zur Bauchseite der Tiere hin manipuliert,
wo die Nadel in eine Tasche fallen konnte, und anschließend mit
weiterer Manipulation die Luftröhre.
Sobald die Nadel in der Luftröhre
war, wurde die Dosierungslösung
durch die Nadel verabreicht.
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Periodische
Blutproben wurden über
die Schwanzarterie entnommen und die Blutglucosespiegel wurden unter
Verwendung von Ektachem DT-Plättchen
(Johnson & Johnson
Clinical Diagnostics, Inc., Rochester N. Y.) gemessen.
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Die
Ergebnisse sind in 1 veranschaulicht.
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Vergleichsbeispiel 3A
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Das
Verfahren von Beispiel 3 wurde angewandt, wobei die Dosierungszusammensetzung
durch eine Dosierungszusammensetzung von 0,1 mg/kg Schweineinsulin
und Wasser ersetzt wurde.
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Die
Ergebnisse sind in 1 veranschaulicht.
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Vergleichsbeispiel 3B
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Das
Verfahren von Beispiel 3 wurde angewandt, wobei die Dosierungslösung durch
eine Dosierungslösung
von 7,5 mg/kg der in Beispiel 1 hergestellten Verbindung in Wasser
ersetzt wurde.
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Die
Ergebnisse sind in 1 veranschaulicht.
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Beispiel 4
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Das
Verfahren von Beispiel 3 wurde angewandt, wobei die Dosierungszusammensetzung
bei pH 6,6-6,9 durch eine Dosierungszusammensetzung von 0,5 mg/kg
Schweineinsulin und 7,5 mg/kg der in Beispiel 2 hergestellten Verbindung
in Wasser ersetzt wurde.
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Die
Ergebnisse sind in 2 veranschaulicht.
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Vergleichsbeispiel 4A
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Das
Verfahren von Beispiel 4 wurde angewandt, wobei die Dosierungszusammensetzung
durch eine Dosierungszusammensetzung von 0,5 mg/kg Schweineinsulin
in Wasser ersetzt wurde.
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Die
Ergebnisse sind in 2 veranschaulicht.
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Vergleichsbeispiel 4B
-
Das
Verfahren von Beispiel 4 wurde angewandt, wobei die Dosierungslösung durch
eine Dosierungszusammensetzung von 7,5 mg/kg der in Beispiel 2 hergestellten
Verbindung in Wasser ersetzt wurde.
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Die
Ergebnisse sind in 2 veranschaulicht.
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Beispiel 5
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Es
wurde eine Dosierungszusammensetzung von 300 mg/kg der in Beispiel
2 hergestellten Verbindung und 3 mg/kg Humaninsulin in Wasser bei
pH 7,02 hergestellt. Mit Streptozotocin behandelten, katheterisierten
Ratten (strept catherized rats) wurde 1 ml/kg der Dosierungszusammensetzung
durch eine orale Sonde verabreicht. Die Blutglucosespiegel (mg/dl)
wurden gemessen.
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Die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 veranschaulicht.
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Beispiel 6
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Es
wurde eine Dosierungszusammensetzung von 300 mg/kg der in Beispiel
1 hergestellten Verbindung und 100 μg/kg des N-terminalen Fragments
von Parathormon (Aminosäuren
1-34) in Wasser bei pH 8,13 hergestellt. Normalen Ratten wurde 1
ml/kg der Dosierungszusammensetzung durch eine orale Sonde verabreicht.
Die Serumspiegel von Parathormon (pg/ml) wurden gemessen.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 nachstehend veranschaulicht.
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Beispiel 7
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Es
wurde eine Dosierungszusammensetzung von 100 mg/kg der in Beispiel
1 hergestellten Verbindung und 200 μg/kg des N-terminalen Fragments
von Parathormon (Aminosäuren
1-34) in Wasser bei pH 7,65 hergestellt. Normalen Ratten wurde 1
mg/kg der Dosierungszusammensetzung durch eine orale Sonde verabreicht.
Die Serumspiegel von Parathormon (pg/ml) wurden gemessen.
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Die
Ergebnisse in Tabelle 3 nachstehend veranschaulicht.
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Beispiel 8
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Das
Verfahren von Beispiel 7 wurde angewandt, aber der pH der Dosierungszusammensetzung
betrug 7,55.
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Die
Ergebnisse in Tabelle 4 nachstehend veranschaulicht.
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Beispiel 9 – Pulmonale
Insulinverabreichung
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Die
Trägerverbindung
2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure wurde wie folgt getestet.
Jede Ratte wurde gewogen und unter Verwendung unauslöschbaren
Markers identifiziert und durch intramuskuläre Injektion von Thorazin (3
mg/kg) und Ketamin (44 mg/kg) anästhesiert.
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Ein
Endotrachealtubus (Spray-Instillator von Penn Century in Philadelphia,
PA) mit einer Spritze (Hamilton-Spritze), die an dem Endotrachealtubus
befestigt war, wurde unter Verwendung eines faseroptischen Laryngoskops
eingeführt.
Die Spritze (Hamilton-Spritze)
des Instillators wurde verwendet, um Insulin (0,03 mg/kg und eine
Trägerverbindung
(16 mg/kg) in die unteren Abschnitte der Atemwege einzuträufeln. Der
Endotrachealtubus wurde nach der Verabreichung entfernt und die
Atemfrequenz wurde während
des Rests der Untersuchung überwacht.
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Blutproben
wurden nach 0, 5, 15, 30, 60 und 120 Minuten über die Schwanzarterie entnommen
und mit einem DSL Insulin Kit #10-1600 gemäß dem in dem Kit dargelegten Verfahren
getestet. Der Cmax Wert mit dem Träger war
44,6 ± 10,0.
Der Cmax-Wert ohne den Träger war
19,4 ± 4,3.
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Beispiel 10 – Orale
Verabreichung von rekombinantem menschlichen Wachstumshormon (rhGH)
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Es
wurden Dosierungslösungen
für eine
Verabreichung über
eine orale Sonde (PO), die 200 mg/kg Trägerverbindung 2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure und
3 mg/kg rhGH in 100 % Phosphatpuffer enthielten, durch Vermischen
hergestellt. Der pH der Lösungen
lag im Bereich von ungefähr
7,67 bis ungefähr 8,09.
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Männliche
Sprague-Dawley-Ratten, die 200-250 g wogen, wurden 24 Stunden fasten
gelassen und erhielten Ketamin (44 mg/kg) und Chlorpromazin (1,5
mg/kg) 15 Minuten vor der Verabreichung. Den Ratten wurden 1 ml/kg
der Dosierungslösung
durch PO verabreicht. Blutproben wurden parenteral aus der Schwanzarterie
entnommen zur Bestimmung von Serum-rhGH-Konzentrationen. Die Serum-rhGH-Konzentrationen wurden
durch einen rhGH-Immunassay-Testkit (Kit #K1F4015 von Genzyme Corporation
Inc., Cambridge, MA) quantifiziert. Die mittlere Spitzen-Serum-Konzentration
von rhGH betrug 93 ± 74
ng/ml.
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Beispiel 11 – Orale
Verabreichung von Erythropoetin (EPO)
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Es
wurden Dosierungslösungen
für eine
Verabreichung über
eine orale Sonde (PO), die 200 mg/kg Trägerverbindung 2-(4-(N-Salicyloyl)aminophenyl)propionsäure und
1 mg/kg menschliches Erythropoetin Quantikin IUD in 100 % Wasser
enthielten, durch Vermischen hergestellt. Der pH der Lösung lag
im Bereich von ungefähr
6,9 bis ungefähr
7,9.
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Männliche
Sprague-Dawley-Ratten, die 200-250 g wogen, wurden 24 Stunden fasten
gelassen und erhielten Ketamin (44 mg/kg) und Chlorpromazin (1,5
mg/kg) 15 Minuten vor der Verabreichung. Den Ratten wurde 1 ml/kg
der Dosierungslösung
durch PO verabreicht. Blutproben wurden parenteral aus der Schwanzarterie
entnommen zur Bestimmung der Serum-EPO-Konzentrationen. Die Serum-EPO-Konzentrationen
wurden durch einen Elisa-Assay-Testkit (Kit #DEPOO von R & D Systems, Minneapolis,
MN) quantifiziert. Die mittlere Peak-Serum-Konzentration von EPO
betrug 163 ± 136
ng/ml.
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Das
Verfahren wurde ohne die Trägerverbindung
wiederholt. Die mittlere Peak-Serum-Konzentration von EPO betrug 0 ng/ml.
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Die
vorstehend erwähnten
Patente, Anmeldungen, Testverfahren und Veröffentlichungen sind hiermit durch
Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in die Anmeldung aufgenommen.