Устройство для трансдермальной доставки лекарственных средств, имеющее микровыступы с покрытием - RU2282468C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к трансдермальной доставке вещества сквозь кожу и ее улучшению. Более конкретно, изобретение относится к системе чрескожной доставки лечебных средств для введения эффективного фармакологически активного вещества сквозь роговой слой с использованием прокалывающих кожу микровыступов, которые имеют сухое покрытие из фармакологически активного вещества. Доставка вещества облегчается, когда микровыступы прокалывают кожу пациента и внутритканевая жидкость пациента входит в контакт с активным агентом и растворяет его.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Лекарственные средства наиболее часто назначают либо орально, либо посредством инъекции. К сожалению, многие медикаменты полностью неэффективны или имеют крайне пониженную эффективность при оральном применении, поскольку они либо не абсорбируются либо подвергаются неблагоприятному влиянию до попадания в кровообращение и, таким образом, не обладают необходимой эффективностью. С другой стороны, непосредственная инъекция медикамента в кровообращение, хотя и обеспечивает недопущение изменения свойств медикамента при приеме, является трудной, болезненной и неудобной процедурой, иногда вызывающей жалобы пациента.

Следовательно, в принципе, трансдермальная доставка предусматривает способ введения лекарственных средств, которые в другом случае требовали бы доставки посредством подкожной инъекции или внутривенного вливания. Трансдермальная доставка лекарственного средства обеспечивает усовершенствования в обеих из двух областей. Трансдермальная доставка по сравнению с приемом внутрь, устраняя неблагоприятное воздействие желудочно-кишечного тракта, не влияет на обмен веществ желудочно-кишечного тракта, уменьшает первичные эффекты приема и устраняет возможный вывод из активного состояния пищеварительными и печеночными ферментами. Следовательно, при трансдермальном назначении пищеварительный тракт не подвергается воздействию лекарственных средств. На самом деле, многие лекарственные средства, такие как аспирин, оказывают неблагоприятное воздействие на пищеварительный тракт. Однако во многих случаях интенсивность доставки многих веществ пассивным трансдермальным путем чрезмерно ограничена для того, чтобы быть терапевтически эффективной.

Термин "трансдермальный" использован здесь в качестве общего обозначения, относящегося к прохождению вещества сквозь слои кожи. Понятие "трансдермальный" относится к доставке вещества (например, терапевтического вещества, такого как лекарственное средство) сквозь кожу к локальному участку ткани или в систематическую систему кровообращения без существенного прорезания или прокалывания кожи, такого как прорезание хирургическим скальпелем или прокалывание кожи иглой для подкожных впрыскиваний. Трансдермальная доставка вещества включает в себя доставку посредством пассивной диффузии, а также при помощи внешних источников энергии, включая электричество (например, ионтофорез) и ультразвук (например, фонофорез). Когда лекарственные средства распространяются и сквозь роговой слой, и сквозь эпидермис, темп диффузии сквозь роговой слой часто является ограничивающим этапом. Многие составы для достижения терапевтической дозы требуют более высоких темпов доставки, чем те, которых можно достичь посредством простой пассивной трансдермальной диффузии. По сравнению с инъекциями трансдермальная доставка вещества исключает связанную с этим боль и уменьшает возможность инфекции.

Теоретически трансдермальное введение вещества может быть преимущественным при доставке многих терапевтических протеинов, поскольку протеины подвержены деградации в желудочно-кишечном тракте и плохо поглощаются желудочно-кишечным трактом, кроме того, трансдермальные устройства более приемлемы пациентами, чем инъекции. Однако трансдермальный поток используемых в медицине пептидов и протеинов часто недостаточен для того, чтобы быть терапевтически эффективным, вследствие большого размера/молекулярного веса этих молекул. Часто темп доставки или поток недостаточен для получения необходимого эффекта, или вещество деградирует до достижения района предназначения, например, находясь в кровообращении пациента.

Системы трансдермальной доставки лекарственных средств обычно предусматривают пассивную диффузию для введения лекарственного средства, тогда как активные системы трансдермальной доставки лекарственных средств предусматривают использование внешнего источника энергии (например, электричества) для доставки лекарственного средства. Более широко распространены пассивные системы трансдермальной доставки лекарственных средств. Пассивные системы трансдермальной доставки содержат резервуар для лекарственного средства, содержащий высококонцентрированное лекарственное средство, пригодное для вхождения в контакт с кожей, при этом лекарственное средство распространяется сквозь кожу и в ткани тела или в кровообращение пациента. Трансдермальный поток лекарственного средства зависит от состояния кожи, размеров и физических/химических свойств молекул лекарственного средства и градиент концентрации в коже. Из-за низкой проницаемости кожи для многих лекарственных средств трансдермальная доставка имеет ограниченное применение. Эта низкая проницаемость в основном относится к роговому слою, то есть самому внешнему слою кожи, который состоит из плоских мертвых клеток, заполненных кератиновыми волокнами (кератиноцитами), окруженными липидными бислоями. Эта высокоупорядоченная структура липидных бислоев придает роговому слою относительно непроницаемый характер.

Одним распространенным способом усиления пассивного трансдермального диффузионного потока лекарственных средств является предварительная обработка кожи усиливающим проникновение сквозь кожу веществом или доставка его вместе с лекарственным средством. Усиливающее проникновение вещество, будучи нанесенным на поверхность тела, сквозь которую доставляется лекарственное средство, усиливает проходящий сквозь нее поток лекарственного средства. Однако эффективность этих способов усиления трансдермального потока протеина ограничена, по меньшей мере, для более крупных молекул протеинов вследствие их размера.

В активных системах доставки используют внешний источник энергии для содействия потоку лекарственных средств сквозь роговой слой. Один такой способ усиления трансдермальной доставки лекарственных средств называют "электротранспортировкой". Согласно этому способу используют электрический потенциал, который вызывает возникновение электрического тока, содействующего транспортировке вещества сквозь поверхность тела, такую как кожа. В других активных системах транспортировки используют ультразвук (фонофорез) и тепло в качестве внешнего источника энергии.

Кроме того, было сделано много попыток механического проникновения сквозь самые внешние слои кожи или их разрушения для создания таким образом проходов в кожу для увеличения количества доставляемого сквозь кожу вещества. Первые устройства для вакцинации, известные как скарификаторы, обычно имели множество зубцов или иголок, которые прикладывали к коже и царапали ее или делали небольшие надрезы в районе приложения. Вакцину либо наносили на поверхность кожи, как описано в патенте США №5487726, выданном Rabenau, или в качестве увлажняющей жидкости наносили на зубцы скарификатора, как описано в патенте США №4453926, выданном Galy, или в патенте США №4109655, выданном Chacornac, или в патенте США №3136314, выданном Kravitz. Скарификаторы были предложены для доставки вакцины частично из-за того, что требуется доставка в кожу лишь очень небольших количеств вакцины для эффективной иммунизации пациента. Кроме того, количество доставленной вакцины не является особенно критическим, поскольку избыточное количество дает удовлетворительную иммунизацию так же, как и минимальное количество. Однако при использовании скарификатора для доставки лекарственных средств серьезным недостатком является трудность определения трансдермального потока лекарственного средства и доставленной в результате дозы. Кроме того, вследствие эластичных, деформируемых и упругих свойств кожи которая отклоняется и препятствует прокалыванию, маленькие прокалывающие элементы часто не проникают в кожу равномерно, и/или при проникновении в кожу с них стирается покрытие из жидкого вещества. Кроме того, вследствие процесса самозаживления кожи, проколы или прорези, сделанные в коже, имеют тенденцию закрываться после извлечения проникающих элементов из рогового слоя. Таким образом, эластичное свойство кожи действует так, что она снимает покрытие из активного вещества, которое было нанесено на маленькие прокалывающие элементы, при проникновении этих элементов в кожу. Кроме того, маленькие прорези, сформированные прокалывающими элементами, быстро заживают после извлечения устройства, что, таким образом, ограничивает прохождение вещества по проходам, созданным прокалывающими элементами, и, в свою очередь, ограничивает трансдермальный поток при применении таких устройств.

Другие устройства с использованием маленьких прокалывающих кожу элементов для улучшения трансдермальной доставки лекарственных средств описаны в европейском патенте ЕР 0407063А1, патентах США №№5879326, выданном Godshall и др., 3814097, выданном Ganderton и др., 5279544, выданном Gross и др., 5250023, выданном Lee и др., 3964482, выданном Gerstel и др., заменяющем патенте 25637, выданном Kravitz и др., и публикациях РСТ №№WO 96/37155, WO 96/37256, WO 96/17648, WO 97/03718, WO 98/11937, WO 98/00193, WO 97/48440, WO 97/48441, WO 97/48442, WO 98/00193, WO 99/64580, WO 98/28037, WO 98/29298 и WO 98/29365, каждый из которых включен сюда во всей полноте в качестве ссылочного материала. В этих устройствах используют прокалывающие элементы различных конфигураций и размеров для прокалывания самого внешнего слоя (то есть рогового слоя) кожи. Прокалывающие элементы, описанные в указанных ссылках, в целом отступают перпендикулярно от тонкого плоского элемента, такого как подкладка или лист. Прокалывающие элементы в некоторых этих устройствах очень малы, при этом некоторые имеют размеры (то есть длину и ширину микролезвия), составляющие всего около 25-400 мкм, и толщину, составляющую всего около 5-50 мкм. Эти маленькие прокалывающие/режущие элементы делают соответствующие маленькие микропрорези/микронадрезы в роговом слое для улучшения трансдермальной доставки через них вещества.

Обычно эти системы включают в себя резервуар для содержания лекарственного средства, а также систему доставки для распространения лекарственного средства из резервуара через роговой слой, например, при помощи полых зубцов самого устройства. Один пример такого устройства описан в документе WO 93/17754, который имеет резервуар для жидкого лекарственного средства. В резервуаре необходимо создавать повышенное давление для вытеснения жидкого лекарственного средства через маленькие трубчатые элементы в кожу. Недостатками таких устройств являются повышенная сложность и стоимость из-за добавления резервуара для жидкости под давлением и усложнение вследствие наличия системы доставки, приводимой в действие давлением.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство и способ, соответствующие настоящему изобретению, преодолевают указанные недостатки посредством трансдермальной доставки фармакологически активного вещества с использованием устройства с микровыступами, на которые нанесено сухое покрытие, содержащее вещество. Настоящее изобретение направлено на обеспечение устройства и способа для доставки фармакологически активного вещества сквозь роговой слой, предпочтительно млекопитающего и более предпочтительно человека посредством нанесения на множество прокалывающих роговой слой микровыступов сильнодействующего фармакологически активного вещества. Вещество подобрано таким образом, чтобы оно обладал достаточной терапевтической эффективностью при доставке в форме сухого покрытия на множестве прокалывающих кожу микровыступах. Кроме того, вещество должно обладать достаточной растворимостью в воде для формирования покрытия из водного раствора, имеющего необходимую растворимость и вязкость для нанесения покрытия на микровыступы.

Предпочтительный аспект этого изобретения составляет устройство для доставки лекарственного вещества сквозь роговой слой. Устройство содержит элемент, имеющий несколько и предпочтительно множество прокалывающих роговой слой микровыступов. Каждый из микровыступов имеет длину, составляющую менее 500 мкм, или, если она превышает 500 мкм, то применяется средство, обеспечивающее то, что микровыступы прокалывают кожу на глубину, не превышающую 500 мкм. Эти микровыступы имеют нанесенное на них сухое покрытие. Покрытие до его высыхания содержит водный раствор сильнодействующего фармакологически активного вещества. Фармакологически активное вещество должно быть достаточно фармацевтически эффективным с дозировкой, составляющей менее чем около 1 мг, и предпочтительно - менее чем около 0,25 мг при одном применении. Фармакологически активное вещество подбирают так, чтобы оно обладало растворимостью в воде, превышающей около 50 мг/мл, и чтобы состав имел вязкость, составляющую менее чем около 500 сантипуаз (сП), для эффективного нанесения покрытия на микровыступы. Раствор, будучи нанесенным на поверхности микровыступов, дает фармацевтически эффективное количество фармакологически активного вещества. Покрытие затем высушивают на микровыступах с использованием известных в данной области способов сушки.

Другой предпочтительный аспект настоящего изобретения составляет способ изготовления устройства для трансдермальной доставки фармакологически активного вещества. Способ содержит этапы получения элемента, имеющего множество прокалывающих роговой слой микровыступов. На микровыступы наносят водный раствор фармацевтически активного вещества и затем высушивают для формирования на них сухого покрытия, содержащего вещество. Фармакологически активное вещество обладает достаточной фармацевтической эффективностью при дозировке менее чем около 1 мг и предпочтительно - менее чем около 0,25 мг при каждом применении. Фармакологически активное вещество должно обладать растворимостью в воде, составляющей более чем около 50 мг/мл, предпочтительно - более чем около 100 мг/мл, и раствор для нанесения покрытия должен иметь вязкость, составляющую менее чем около 500 сП, предпочтительно - менее чем около 50 сП для эффективного нанесения на микровыступы. Состав можно приготовлять при любой температуре, которая не делает фармакологически активное вещество недействующим вследствие воздействия внешних условий. Раствор, будучи нанесенным на поверхности микровыступов, дает фармацевтически эффективное количество фармакологически активного вещества.

Толщина покрытия предпочтительно меньше толщины микровыступов, более предпочтительно толщина составляет менее 50 мкм, и наиболее предпочтительно - менее 25 мкм. В целом, толщина покрытия является средней толщиной, измеренной на всех микровыступах.

Фармакологически активное вещество для нанесения покрытия на микровыступы подбирают таким образом, чтобы оно обладало достаточной терапевтической эффективностью при трансдермальном назначении в количестве менее чем около 1 мг и предпочтительно - менее чем около 0,25 мг активного вещества.

Наиболее предпочтительными веществами являются выбранные из группы, включающей АСТН (1-24), кальцитонин, десмопрессин, LHRH, аналоги LHRH, госелерин, лейпролид, РТН, вазопрессин, деамино [Val4, D-Arg8] аргининвазопрессин, бусерелин, трипторелин, интерферон альфа, интерферон бета, интерферон гамма, FSH, EPO, GM-CSF, G-CSF, IL-10, глюкагон, вещество выделения гормона роста (GRF) и аналоги этих агентов, включая их фармацевтически приемлемые соли.

Покрытие может наноситься на микровыступы с использованием известных способов нанесения покрытий. Например, микровыступы можно погружать в водный раствор вещества для покрытия. В альтернативном варианте раствор покрытия может напыляться на микровыступы. Предпочтительно распыленная струя содержит капли размером около 10-200 пиколитров. Более предпочтительно размер капель и местоположение точно контролируют с использованием техники печати таким образом, чтобы раствор покрытия осаждался непосредственно на микровыступы и не осаждался на другие "непрокалывающие" части элемента, имеющего микровыступы.

Согласно другому аспекту изобретения прокалывающие роговой слой микровыступы формируют из листа, в котором микровыступы сформированы посредством протравливания или просечки листа и затем отгибания или выгибания микровыступов наружу из плоскости листа. Хотя покрытие из фармакологически активного вещества может наноситься на лист перед формированием микровыступов, предпочтительно наносить покрытие после просечки или протравливания микровыступов, но до их отгибания из плоскости листа. Более предпочтительно нанесение покрытия после того, как микровыступы отогнуты или выгнуты из плоскости листа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь изобретение будет описано более подробно со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления, показанные на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг.1 - перспективный вид части одного примера группы микровыступов,

фиг.2 - перспективный вид группы микровыступов, показанных на фиг.1, с покрытием, нанесенным на микровыступы,

фиг.3 - график, показывающий количество десмопрессина, доставляемого группой микровыступов,

фиг.4 - график, показывающий количество десмопрессина, доставляемого группой микровыступов,

фиг.5 - график, показывающий количество яичного альбумина, доставляемого группой микровыступов для разных периодов времени применения,

фиг.6 - график, показывающий количество яичного альбумина, доставляемого группой микровыступов с использованием разных покрывающих растворов яичного альбумина,

фиг.7 - вид сбоку в сечении системы, описанной в Примере 1,

фиг.8 - график, показывающий количество гормона роста человека, доставляемое группой микровыступов, имеющих покрытие на оконечностях, как описано в Примере 2В,

фиг.9 - график, показывающий количество гормона роста человека, доставляемое группой микровыступов, имеющих покрытие на оконечностях, как описано в Примере 4В, и

фиг.10 - график, показывающий количество яичного альбумина, доставляемого группой микровыступов, имеющих покрытие на оконечностях, как описано в Примере 6В.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения:

Если не утверждается иначе, используемые здесь нижеследующие термины имеют следующие значения.

Термин "трансдермальная" означает доставку вещества в и/или сквозь кожу для местной или системной терапии.

Термин "трансдермальный поток" означает темп трансдермальной доставки.

Используемый здесь термин "совместная доставка" означает, что дополнительное вещество (вещества) назначается трансдермально либо перед доставкой вещества, либо перед и в течение прохождения трансдермального потока вещества, либо в ходе прохождения трансдермального потока вещества, либо в ходе и после прохождения трансдермального потока вещества, и/или после прохождения трансдермального потока вещества.

Кроме того, на микровыступы могут быть нанесены два или более веществ, что приводит к совместной доставке веществ.

Используемый здесь термин "фармакологически активное вещество" относится к неиммуногенному лекарственному средству или такому составу или смеси, содержащей неиммуногенное лекарственное средство, которое фармакологически эффективно при назначении в количестве, которое менее около чем 1 мг и предпочтительно - менее чем около 0,25 мг. Таким образом, термин "фармакологически активное вещество" относится только к очень эффективным лекарственным средствам, которые фармакологически эффективны при очень малых дозах, и, в частности, исключая вакцины. Примеры таких высокоэффективных фармакологически активных веществ включают без внесения ограничения гормон выделения лутеинизирующего гормона (LHRH), аналоги LHRH (такие как госелерин, лейпролид, буселерин, трипторелин, гонадорелин и напфарелин, менотропины (урофоллитропин (FSH и LH)), вазопрессин, десмопрессин, кортикотропин (АСТН), аналоги АСТН, такие как АСТН (1-24), кальцитонин, гормон околощитовидной железы (РТН), вазопрессин, деамино [Val4, D-Arg8] аргининвазопрессин, интерферон альфа, интерферон бета, интерферон гамма, эритропоиэтин (ЕРО), вещество-стимулятор колонии гранулоцит макрофаг (GM-CSF), вещество-стимулятор колонии гранулоцит (G-CSF), интерлейкин-10 (IL-10) и глюкагон. Следует понимать, что в состав вещества, соответствующего способу, относящемуся к данному изобретению, может входить более одного вещества и что использование термина "фармакологически активное вещество" никоим образом не исключает использование двух или более таких веществ или лекарственных средств. Вещества могут быть в различных формах, таких как свободные основания, кислоты, заряженные или незаряженные молекулы, компоненты молекулярных комплексов или нераздражающие, фармакологически приемлемые соли. Кроме того, могут использоваться простые производные веществ (такие как эфиры, сложные эфиры, амиды и т.д.), которые легко гидролизуются при рН тела, энзимы и т.д.

Термин "терапевтически эффективное количество" или "терапевтически эффективная пропорция" относится к количеству или пропорции фармакологически активного вещества, необходимому для получения желательного терапевтического, часто целительного, результата. Количество вещества, используемого в покрытиях, будет тем количеством, которое необходимо для доставки терапевтически эффективного количества вещества для достижения желательного терапевтического результата. На практике оно будет широко варьироваться в зависимости от конкретного доставляемого фармакологически активного вещества, места доставки, тяжести состояния пациента, желательного терапевтического эффекта и кинетики растворения и выделения для доставки вещества из покрытия в ткани кожи. Невозможно определить точный диапазон для терапевтически эффективного количества фармакологически активного вещества, нанесенного на микровыступы и доставляемого трансдермально согласно описанным здесь способам. Однако в целом такие вещества, используемые в устройстве, соответствующем настоящему изобретению, определены как эффективные фармакологически эффективные вещества, поскольку микровыступы имеют такие размеры, что их площадь поверхности, несущей покрытие, ограничена. В целом, количество вещества, необходимого для достижения необходимого лечебного эффекта, составляет менее чем около 1 мг и более предпочтительно - менее чем 0,25 мг.

Термин "микровыступы" относится к прокалывающим элементам, которые приспособлены для прокалывания или прорезания рогового слоя до расположенного под ним слоя эпидермиса или слоев эпидермиса и дермиса кожи живого животного, в частности человека. Прокалывающие элементы не должны прокалывать кожу на глубину, которая приводит к кровотечению. В типичном случае прокалывающие элементы имеют длину лезвия, составляющую менее 500 мкм, и предпочтительно - менее 250 мкм. Микровыступы в типичном случае имеют ширину и толщину, составляющие от около 5 до 50 мкм. Микровыступы могут иметь различные конфигурации, например в форме игл, полых игл, лезвий, кнопок, штифтов и их комбинаций.

Используемый здесь термин "группа микровыступов" относится к множеству микровыступов, расположенных в определенном порядке для прокалывания рогового слоя. Группа микровыступов может формироваться посредством протравливания или просечки множества микровыступов в тонком листе и отгибания или выгибания микровыступов наружу из плоскости листа для формирования конфигурации, например, показанной на фиг.1. Группа микровыступов может также формироваться другими известными способами, например посредством формирования одной или более полос, имеющих микровыступы вдоль кромки каждой полосы (полос), как описано в патенте США №6050988 (Zuck). Группа микровыступов может включать полые иглы, которые содержат сухое фармакологически активное вещество.

Ссылки на площадь листа или элемента и ссылки на определенные характеристики на единицу площади листа или элемента относятся к площади, ограниченной внешней окружностью или границей листа.

Термин "трафаретное покрытие" относится к нанесению вещества на избранные районы микровыступов. В одной группе микровыступов трафаретным покрытием может наноситься более одного вещества. Трафаретные покрытия могут наноситься на микровыступы с использованием известных технических приемов микрораспределения жидкости, например, при помощи микропипетки или по принципу струйного принтера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает устройство для трансдермальной доставки фармакологически активного вещества, необходимого пациенту. Устройство имеет множество выступающих из него прокалывающих роговой слой микровыступов. Микровыступы приспособлены для прокалывания рогового слоя до находящегося под ним слоя эпидермиса или слоев эпидермиса и дермиса, но не проникают так глубоко, чтобы достигать капиллярных слоев и вызывать существенное кровотечение. Микровыступы имеют находящееся на них сухое покрытие, которое содержит фармакологически активное вещество. При прокалывании рогового слоя кожи покрытие, содержащее вещество, растворяется телесной жидкостью (внутриклеточными жидкостями и внеклеточными жидкостями, такими как внутритканевая жидкость) и выделяется в кожу для осуществления местного или системного лечения.

Кинетика растворения содержащего вещество покрытия и его выделения будет зависеть от многих факторов, включая природу лекарственного средства, способ нанесения покрытия, толщину покрытия и состав покрытия (например, наличие добавок в составе покрытия). В зависимости от профиля кинетики выделения может быть необходимо удерживать микровыступы с покрытием в проникающем в кожу состоянии продолжительные периоды времени (например, до около 8 часов). Это можно осуществлять посредством закрепления на коже элемента с микровыступами с использованием клейких веществ или посредством использования закрепляющихся в коже микровыступов, таких как описанные в документе WO 97/48440, включенном сюда во всей полноте в качестве ссылочного материала.

На фиг.1 показан один вариант выполнения элемента с прокалывающими роговой слой микровыступами, соответствующий настоящему изобретению. На фиг.1 показана часть элемента, имеющего множество микровыступов 10. Микровыступы 10 выступают по существу под углом 90° от листа 12, имеющего отверстия 14. Лист 12 может быть включен в пластырь для доставки лекарственных средств, который содержит подложку для листа 12 и может дополнительно включать в себя клейкое вещество для приклеивания пластыря к коже. В этом варианте осуществления изобретения микровыступы сформированы посредством протравливания или просечки множества микровыступов 10 в тонком металлическом листе 12 и отгибания микровыступов 10 из плоскости листа. Предпочтительны такие металлы, как нержавеющая сталь и титан. Металлические элементы с микровыступами описаны в патенте США №6083196 (Trautman и др.), патенте США №6050988 (Zuck) и патенте США №6091975 (Daddona и др.), описания которых включены сюда в качестве ссылочного материала. Другие элементы с микровыступами, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, формируют посредством протравливания кремния с использованием техники протравливания кремниевой пластины или посредством отливки пластмассы с использованием протравленных микроформ. Кремниевые или пластмассовые элементы с микровыступами описаны в патенте США №5879326 (Godshall и др.), описание которого включено сюда в качестве ссылочного материала.

На фиг.2 показан элемент с микровыступами, имеющий микровыступы 10 с покрытием 16, содержащим фармакологически активное вещество. Покрытие может частично или полностью покрывать микровыступ 10. Например, покрытие может быть сухим трафаретным покрытием на микровыступах. Покрытия могут наноситься до формирования микровыступов или после него.

Покрытие на микровыступах может формироваться различными известными способами. Одним таким способом является нанесение покрытия окунанием. Нанесение покрытия окунанием может быть описано как способ нанесения покрытия на микровыступы посредством частичного или полного погружения микровыступов в содержащий лекарственное средство раствор покрытия. В альтернативном варианте в раствор покрытия может погружаться все устройство. Предпочтительно нанесение покрытия только на те части элемента с микровыступами, которые прокалывают кожу.

При помощи описанного выше способа частичного погружения можно ограничиваться нанесением покрытия только на оконечности микровыступов. Существует также механизм нанесения покрытия роликом, который ограничивается покрытием оконечностей микровыступов. Этот способ описан в предварительном патенте США (регистрационный номер: 60/276762), зарегистрированном 16 марта 2001 г., который полностью включен сюда в качестве ссылочного материала.

Другие способы нанесения покрытия включают напыление раствора покрытия на микровыступы. Напыление может включать формирование аэрозольной суспензии из состава покрытия. В предпочтительном варианте осуществления изобретения аэрозольную суспензию, содержащую капли размером от около 10 до 200 пиколитров, напыляют на микровыступы и затем высушивают. В другом варианте осуществления изобретения очень небольшое количество раствора покрытия может осаждаться на микровыступах в форме трафаретного покрытия 18. Трафаретное покрытие 18 может наноситься с использованием дозирующей системы для расположения осаждаемой жидкости на поверхность микровыступа. Количество осажденной жидкости предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 20 нанолитров на микровыступ. Примеры пригодных дозаторов для выдачи точно измеренного количества жидкости описаны в патентах США №№5916524, 5743960, 5741554 и 5738728, описания которых включены сюда в качестве ссылочного материала. Растворы для нанесения покрытия на микровыступы могут также наноситься с использованием струйной технологии с применением дозаторов с электромагнитным клапаном, при необходимости средств приведения в движение жидкости и позиционирующего средства, которое обычно управляется при помощи электромагнитного поля. Для нанесения трафаретного покрытия, соответствующего настоящему изобретению, может использоваться другая технология дозирования жидкости, применяемая в полиграфической промышленности, или подобная технология дозирования жидкости, известная в данной области техники.

Растворы покрытия, используемые согласно настоящему изобретению, являются водными растворами фармакологически активного вещества. Раствор должен иметь вязкость, составляющую менее чем около 500 сП и предпочтительно - менее чем около 50 сП для эффективного покрытия маленьких прокалывающих роговой слой элементов до получения надлежащей толщины. Как отмечалось выше, фармакологически активное вещество должно обладать растворимостью в воде, превышающей около 50 мг/мл и предпочтительно - более чем около 100 мг/мл в растворе покрытия.

Необходимая толщина покрытия зависит от плотности микровыступов на единицу площади листа и вязкости и концентрации состава покрытия, а также от избранного способа нанесения покрытия. В целом, толщина покрытия должна быть менее 50 мкм, поскольку более толстые покрытия имеют тенденцию осыпаться с микровыступов при прокалывании рогового слоя. Предпочтительная толщина покрытия составляет менее 10 мкм при измерении от поверхности микровыступа. В целом толщина покрытия указана как средняя толщина покрытия, измеренная на покрытом микровыступе. Более предпочтительная толщина покрытия составляет от около 1 до 10 мкм.

Вещества, используемые согласно настоящему изобретению, являются высокоэффективными веществами, требующими дозирования, составляющего около 1 мг или менее, предпочтительно около 0,25 мг или менее. Количества в этом диапазоне могут наноситься на группу микровыступов типа, показанного на фиг.1, на листе 12 площадью до 10 см² и с плотностью до 500 микровыступов на см² .

Предпочтительные фармакологически активные вещества, имеющие описанные выше свойства, выбраны из группы, включающей десмопрессин, гормон выделения лутеинизирующего гормона (LHRH) и аналоги LHRH (например, госелерин, лейпролид, буселерин, трипторелин), РТН, кальцитонин, вазопрессин, деамино [Val4, D-Arg8] аргининвазопрессин, интерферон альфа, интерферон бета, интерферон гамма, менотропины (урофоллотропин (FSH) и лутеинизирующий гормон (LH), эритропоиэтрин (ЕРО), GM-CSF, G-CSF, IL-10, GRF и глюкагон.

Во всех случаях после нанесения покрытия раствор покрытия высушивают на микровыступах различными способами. В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие на устройстве высушивают в условиях комнатной окружающей среды. Однако для сушки раствора покрытия на микровыступах могут использоваться различные уровни температур и влажности. Кроме того, устройства можно нагревать, подвергать лиофилизации, сублимационной сушке или подобным способам обработки для удаления воды из покрытия.

В раствор покрытия могут быть добавлены другие известные вспомогательные лекарственные вещества, если они не оказывают негативное влияние на необходимую растворимость и вязкость раствора покрытия и физическую целостность высушенного покрытия.

Нижеследующие примеры приведены для того, чтобы специалисты в данной области более ясно поняли сущность настоящего изобретения для его осуществления. Их следует рассматривать не как ограничивающие объем изобретения, а лишь как его иллюстративный пример.

ПРИМЕР 1

Устройство с покрытыми микровыступами для трансдермальной доставки десмопрессина было подготовлено следующим образом. Водный раствор десмопрессина, имеющий концентрацию 300 мг/мл, был приготовлен посредством добавления соли моноацетата десмопрессина (поставляется фирмой Diosynth, Inc. of Des Plaines, IL) в стерильную дистиллированную воду. В качестве маркера в раствор десмопрессина был добавлен десмопрессин, меченный тритием. Был использован титановый элемент с микровыступами типа, показанного на фиг.1. Элемент с микровыступами имел круглую конфигурацию (лист диаметром 1,16 см и площадью 2 см²), микровыступы длиной 360 мкм и плотность микровыступов, составляющую 190 микровыступов на см². Элемент с микровыступами был кратковременно погружен в водный раствор десмопрессина и был оставлен для высыхания в течение ночи при комнатной температуре. В результате этой процедуры получен элемент с микровыступами, покрытыми десмопрессином, имеющий содержащее десмопрессин покрытие в количестве от 150 до 250 мг/см² площади листа.

Исследования кинетики доставки были проведены на двенадцати безволосых морских свинках (HGP) для оценки кинетики абсорбции лекарственного средства сквозь кожу с элементов с покрытыми микровыступами, подготовленных, как было описано выше. Применявшееся устройство показано на фиг.7. Устройство 25 содержало круглый элемент 20 с покрытыми микровыступами, приклеенный к средней части листа 22 из полиэтилена низкой плотности (LDPE), имеющего клейкую пленку 24 на стороне, прилегающей к коже, листа 22 из полиэтилена низкой плотности между листом 22 и элементом 20 с микровыступами. Лист 22 из полиэтилена низкой плотности и клейкая пленка 24 действуют как клейкая накладка, которая удерживает элемент с микровыступами приклеенным к коже животного. Кожу на одном боку морской свинки вручную растягивали в двух направлениях (

и ) в момент наложения на животное элемента с микровыступами. По устройству был нанесен удар в направлении кожи животного при помощи пружинного ударного инструмента, что привело к прокалыванию рогового слоя микровыступами. После наложения устройства растягивание кожи было прекращено, и морскую свинку обернули бандажом Vetwrap™ и поместили отдельно в метаболическую клетку на 1, 2 или 4 часа. По истечении каждого периода времени с четырех морских свинок устройства снимали и остаток лекарственного средства тщательно смывали с кожи, и животное возвращали в его клетку. Суммарное количество систематически доставленного лекарственного средства в течение этих интервалов времени было определено посредством измерения радиоактивности испускаемой мочи в течение двух дней после снятия устройства и уточнялось по процентному количеству, испускаемому после внутривенной инъекции (предшествующие исследования показали, что 60% введенной дозы³Н-десмопрессина выводились с мочой в течение 48 часов). Среднее количество (M_avg) десмопрессина, доставленного морским свинкам в течение 1, 2 и 4 часов ношения устройства, представлено на фиг.3. По истечении первых двух часов дополнительное лекарственное средство абсорбировано не было. Суммарное количество доставленного десмопрессина составило около 10 мкг, что, как известно, является терапевтически эффективной дозой для людей при лечении ночного недержания мочи.

ПРИМЕР 2А

Второй эксперимент был проведен на безволосых морских свинках. Все животные носили устройство, идентичное описанному выше в Примере 1. Одна группа животных (группа А) носила устройство в течение 1 часа. В двух других группах (группы В и С) устройство с микровыступами снимали через 5 секунд после наложения. В группе В место применения лечения было немедленно промыто после снятия устройства. В группе С место применения лечения не было промыто, а было закрыто клейкой накладкой в течение 1 часа после снятия устройства. Средние количества доставленного животным десмопрессина в группах А, В и С показаны на фиг.4. В группе В (5 секунд доставки и немедленная промывка) получена средняя доставка около 5 мкг десмопрессина. В группе С (локализация места после 5 секунд доставки) количество доставленного лекарственного средства по сравнению с группой В существенно не возросло. В группе А (один час доставки) среднее количество доставленного десмопрессина составило 18 мкг. Эти результаты показывают, что удерживание покрытых микровыступов в проникающем в кожу состоянии в течение всего 5 секунд приводит к существенной, хотя и не оптимальной доставке десмопрессина, и что лекарственное средство, доставленное в кожу, не удаляется промывкой. Кроме того, продолжительный (в течение 1 часа) контакт микровыступов с кожей приводит к доставке значительно больших количеств десмопрессина.

ПРИМЕР 2В

Была оценена осуществимость нанесения десмопрессина на группу покрытых микровыступов. В ходе этих исследований нанесение покрытия было ограничено только оконечностями микровыступов. Несколько групп микровыступов (S250 Ti с длиной микровыступов 250 мкм, по 321 микровыступу на см² на диске площадью 2 см²) были покрыты на оконечностях с использованием устройства, описанного в предварительном патенте США (регистрационный номер: 60/276762, зарегистрированный 16 марта 2001 г.), с использованием 40 мас.% раствора ацетата десмопрессина с добавлением³Н-десмопрессина. Анализ показал, что каждая группа микровыступов была покрыта 187±30 мкг десмопрессина. Изучение сканирующим электронным микроскопом показало, что покрытие присутствовало в форме глянцевой аморфной матрицы с хорошей равномерностью покрытия от микровыступа к микровыступу. Покрытие было ограничено первыми 115 мкм длины микровыступа, составляющей 250 мкм. Было обнаружено, что покрытие на самом микровыступе распределено неравномерно. Большая часть твердого покрытия оказалась расположенной в круглых куполообразных районах покрытия, названных колпачками, расположенных в геометрическом центре боковых поверхностей покрытого района микровыступа. Максимальная измеренная толщина покрытия составляла около 18 мкм, тогда как средняя вычисленная толщина всего покрытого района составила всего около 13 мкм.

Были проведены исследования на безволосых морских свинках для оценки кинетики абсорбции лекарственного средства сквозь кожу с устройств с группой микровыступов, оконечности которых покрыты десмопрессином. Устройство было наложено на бок животного с использованием ударного инструмента, сообщающего энергию 0,26 Дж менее чем за 10 мсек. Наложенная система содержала устройство с группой покрытых микровыступов, приклеенное к середине накладки из полиэтилена низкой плотности с клейким веществом (диск площадью 7 см²). Устройство оставалось на коже 5 секунд или 1 час. Для обоих периодов времени использовались группы по три животных. После удаления устройства место приложения было тщательно очищено, чистящие средства были оценены на предмет уровня радиации и морские свинки были возвращены в их отдельные метаболические клетки. В течение двух дней собирали мочу и измеряли уровень радиации. Суммарное количество систематически доставленного лекарственного средства было определено посредством измерения радиоактивности мочи в течение двух дней после удаления устройства и уточнялось процентным количеством, испускаемым после внутривенной инъекции (предшествующие исследования показали, что 60% впрыскиваемой дозы³Н-десмопрессина выводится с мочой в течение 48 часов). С использованных устройств вещество было экстрагировано для определения остаточной радиоактивности. Суммарные количества систематически доставленного десмопрессина составили 49±3 мкг (26% использования лекарственного средства) и 97±11 мкг (52% использования лекарственного средства) после 5 секунд (незаштрихованный столбец) и 1 часа (заштрихованный столбец) времени ношения соответственно (фиг.8). Только небольшое процентное количество лекарственного средства было обнаружено на поверхности кожи (6% для 5 секунд и 9% для 1 часа), и остаток состоит из десмопрессина, оставшегося на микровыступах.

ПРИМЕР 3

Характеристики покрытия из десмопрессина были оценены следующим образом. Соль флуоресцеинового натрия добавили в 300 мг/мл раствора десмопрессина в воде. Соль флуоресцеинового натрия добавили в количестве, достаточном для достижения конечной концентрации, составляющей 0,001 М.

В этот раствор кратковременно погрузили титановую фольгу (толщиной 0,025 мм) и оставили ее высыхать в течение ночи при комнатной температуре. Флуоресцентная микроскопия показала, что сухая пленка десмопрессина была аморфной по природе и выглядела очень подобно прозрачному стеклу. Покрытие толщиной около 2 мкм показало себя лучше всего с точки зрения гибкости и прилипания к титановому листу. Было обнаружено, что покрытия толще чем около 10 мкм отличаются хрупкостью и подвержены растрескиванию.

ПРИМЕР 4А

Человеческий гормон роста (hGH) добавили в стерильную дистиллированную воду для формирования водного раствора человеческого гормона роста, имеющего концентрацию человеческого гормона роста, составляющую около 200 мг/мл, и вязкость менее 50 сП. В раствор погрузили титановую фольгу, после чего она высыхала в течение ночи при комнатной температуре для формирования покрытия из человеческого гормона роста. Микроскопия с использованием описанного выше способа продемонстрировала адекватное нанесение покрытия. Хотя человеческий гормон роста нельзя использовать в терапевтических целях таким способом, поскольку он требует большой терапевтической дозы, представляется, что это является хорошей моделью для цитокинов, в частности интерферонов, которые требуют значительно меньшей терапевтической дозы. Подобным образом на титановую фольгу был нанесен водный раствор яичного альбумина, 45000 дальтон полипептида, содержащего олигосахаридную боковую цепь. Раствор имел концентрацию яичного альбумина, составляющую около 300 мг/мл, и вязкость менее 50 сП. Микроскопия с использованием описанного выше способа продемонстрировала адекватное нанесение покрытия. Хотя яичный альбумин не является фармакологически активным веществом, используемым при терапии или, как описано здесь, это хорошая модель для фармакологических веществ с крупными молекулами, таких как гормон стимуляции фолликулы (FSH) и эритропоиетин.

ПРИМЕР 4В

Была оценена осуществимость нанесения на группу микровыступов покрытия из лечебного человеческого гормона роста. В этих исследованиях нанесение покрытия ограничивалось оконечностями микровыступов. Группы микровыступов (S250 Ti с длиной микровыступов 250 мкм, по 321 микровыступу на см² на диске площадью 2 см²) были покрыты на оконечностях с использованием устройства, описанного в предварительном патенте США (регистрационный номер: 60/276762, зарегистрированный 16 марта 2001 г.), с использованием раствора покрытия из 20 мас.% человеческого гормона роста и 20 мас.% сахарозы. Анализ показал, что каждая группа микровыступов была покрыта 9,5±0,9 мкг человеческого гормона роста. Изучение сканирующим электронным микроскопом показало хорошую равномерность покрытия от микровыступа к микровыступу с глубиной покрытия около 100 мкм. Однако на самом микровыступе покрытие было распределено неравномерно. Большая часть твердого покрытия оказалась расположенной в колпачках в геометрическом центре боковых поверхностей покрытого района микровыступа. После двух дней содержания в вакуумной камере твердое покрытие демонстрировало очень гладкую поверхность при отсутствии трещин и оно было очень плотно связано с микровыступами. Максимальная измеренная толщина покрытия составляла около 4 мкм, тогда как средняя вычисленная толщина всего покрытого района составила всего около 1,7 мкм.

Для оценки кинетики абсорбции сквозь кожу лекарственного средства с устройств с группой микровыступов, на оконечности которых нанесен человеческий гормон роста, были проведены исследования на безволосых морских свинках. Наложение устройства на бок животных, находящихся под анестезией, было выполнено с использованием ударного инструмента, сообщающего энергию 0,26 Дж за менее чем 10 мсек. Наложенная система содержала устройство с группой покрытых микровыступов, приклеенное к середине накладки из полиэтилена низкой плотности с клейким веществом (диск площадью 7 см²). Устройства оставались на коже в течение 5 секунд (n=3) или 5 минут (n=5). Группе животных (n=5) сделали подкожную инъекцию 10 мкг человеческого гормона роста. С интервалами времени были собраны образцы крови для обнаружения в плазме человеческого гормона роста при помощи ELISA. Доставленная доза человеческого гормона роста была экстраполирована на основе вычисления площади под кривой (AUC) для сравнения с внутривенным вливанием человеческого гормона роста. Результаты показали, что доставка человеческого гормона роста с группы микровыступов была одинакова для 5 секунд (незакрашенные треугольники) и 5 минут (закрашенные кружки) времени ношения (фиг.9). В среднем каждому животному было доставлено 5 мкг человеческого гормона роста, что составляет приблизительно 50% нанесенной дозы. Это можно сравнить с биоаккумулированием 65% в результате подкожного введения человеческого гормона роста, результаты которого показаны символами "Х" (фиг.9).

ПРИМЕР 5

Была оценена осуществимость нанесения на устройства с микровыступами яичного альбумина. Был приготовлен водный раствор покрытия, содержащий 200 мг/мл меченного флуоресцеином яичного альбумина. Элемент с микровыступами типа, использованного в Примере 1, был кратковременно погружен в раствор покрытия, высушен обдувом и оставлен высыхать в течение ночи при комнатной температуре. Последующий анализ продемонстрировал, что эта процедура нанесения покрытия привела к получению микровыступов, покрытых яичным альбумином, в количестве 200-250 мкг на см² элемента с микровыступами.

Для оценки кинетики абсорбции яичного альбумина в кожу с устройств с покрытыми микровыступами были проведены исследования на безволосых морских свинках. Наложенная система содержала устройство с покрытыми микровыступами, приклеенное к середине накладки из полиэтилена низкой плотности с клейким веществом на диске площадью 3,8 см². Кожу на одном боку морской свинки вручную растянули в двух направлениях (

и ) в момент наложения устройства. Наложение микровыступов было осуществлено при помощи пружинного ударного инструмента, который ударяет по устройству в направлении кожи. После наложения растягивание кожи прекратили, морских свинок обернули бандажом Vetwrap™ и поместили отдельно в метаболическую клетку на 30 минут или 1 час. По истечении каждого периода времени с четырех морских свинок устройства сняли, остаточное лекарственное средство было тщательно смыто с кожи и животное было возвращено в его клетку. В одной группе морских свинок устройство с микровыступами было снято через 5 секунд после наложения (момент времени 0 часов). Среднее суммарное количество (M_avg) яичного альбумина, доставленного в кожу в течение этих периодов времени, было определено посредством биопсии 8 мм кожи в районе применения. Образец биопсии кожи был затем растворен в гиамин гидроксид (диизобутилкрезоксиэтоксиэтил) диметил) бензиламмоний гидроксид, 1 М в этаноле, поставляемом J.T. Baker (NJ, USA), и количество присутствующего яичного альбумина было определено посредством флуорометрии. Результаты показали, что за период наложения, составляющий 1 час, было внутрикожно доставлено до 80 мкг яичного альбумина. Прокалывание продолжительностью 5 секунд обеспечивало внутрикожную доставку около 25 мкг яичного альбумина. Эти результаты показаны на фиг.5. Хотя яичный альбумин не является фармокологическим веществом, используемым при терапии, это является хорошей моделью для эффективных фармакологически активных веществ с крупными молекулами, таких как гормон-стимулятор фолликула и эритропоиетин.

ПРИМЕР 6А

На морских свинках был проведен эксперимент, подобный описанному в Примере 1, с использованием идентичных устройств с микровыступами, на которые были нанесены покрытия из водных растворов яичного альбумина, имеющие концентрации яичного альбумина, составляющие 200, 50 и 10 мг/мл. Во всех группах устройство с микровыступами было снято немедленно после наложения. Наложение и анализ осуществлялись идентично описанным в Примере 1. Результаты показали, что доставка яичного альбумина может контролироваться посредством контроля количеств, нанесенных на микровыступы. Средние количества (M_avg) доставленного яичного альбумина для каждой из трех концентраций ([C]) раствора показаны на фиг.6.

ПРИМЕР 6В

Была оценена осуществимость нанесения на группу микровыступов лекарственного яичного альбумина. В ходе этих исследований нанесение покрытия было ограничено оконечностями микровыступов. Группы микровыступов (S250 Ti с длиной микровыступов 250 мкм, по 321 микровыступу на см² на диске площадью 2 см²) были покрыты на оконечностях с использованием устройства, описанного в предварительном патенте США (регистрационный номер: 60/276762, зарегистрированный 16 марта 2001 г.), с использованием 20 мас.% яичного альбумина, меченного флуоресцеиновым изотиоцианатом (FITC). Анализ показал, что каждая группа микровыступов была покрыта 4, 6±0,5 мкг яичного альбумина. Изучение сканирующим электронным микроскопом показало, что покрытие присутствовало в форме глянцевой аморфной матрицы с хорошей равномерностью покрытия от микровыступа к микровыступу. Покрытие было ограничено первыми 150 мкм длины микровыступа.

Были проведены исследования с подвергнутыми эвтаназии безволосыми морскими свинками для оценки кинетики абсорбции сквозь кожу с устройств с группой микровыступов, оконечности которых покрыты яичным альбумином. На бок животного накладывали устройство при помощи ударного инструмента, сообщающего энергию 0,26 Дж за менее чем 10 мсек. Наложенные устройства содержали группу покрытых микровыступов, приклеенную к середине накладки из полиэтилена низкой плотности с клейким веществом (диск площадью 7 см²). Устройства оставались на коже в течение 5 секунд или 1 часа. Для обоих периодов времени использовались группы из трех животных. В конце периода наложения устройства оно было снято, и кожу начисто протерли от оставшегося лекарственного средства. Суммарное количество яичного альбумина, доставленного в кожу в течение этих периодов времени, определили посредством растворения образца биопсии 8 мм кожи в гидроксиде гиамина (10% в метаноле). Количественный анализ был выполнен посредством флуорометрии. Результаты, представленные на фиг.10, демонстрируют, что более 80% дозы яичного альбумина было доставлено по истечении 5 секунд времени наложения (незакрашенный столбец). По истечении 1 часа времени наложения (закрашенный столбец) было доставлено почти 100% дозы.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на конкретные примеры, следует понимать, что в настоящее изобретение специалистом в данной области легко могут быть внесены различные модификации и изменения без отхода от его сущности и объема. Соответственно предшествующее описание следует интерпретировать только как иллюстративное и не вносящее ограничений. Настоящее изобретение ограничено только объемом нижеследующей формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к медицине и предназначено для трансдермального введения лекарства. Устройство содержит элемент, имеющий множество прокалывающих роговой слой микровыступов и сухое покрытие на элементе, причем покрытие до сушки содержит водный раствор определенного количества фармакологически активного вещества. Фармакологически активное вещество достаточно терапевтически эффективно при введении в количестве менее чем 1 мг, причем указанное вещество обладает растворимостью в воде, превышающей около 50 мг/мл, и указанный водный раствор имеет вязкость менее чем около 500 сантипуаз. Технический результат заключается в упрощении процесса доставки лекарства пациенту с помощью устройства, используемого для этого. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула