Микрокапсулы, способ изготовления и их применение - RU2139046C1
Код документа: RU2139046C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к микрокапсулам со средним размером от доли микрометра до 1000 мкм, имеющим поддающуюся биологическому разложению мембрану, инкапсулирующую воздух или газ, заполняющий внутреннюю часть (сердцевину). Предлагаемые согласно изобретению микрокапсулы могут быть неслипающимися, сухими и мгновенно деспергируемыми. Изобретение относится к способу изготовления микрокапсул и их применению для введения терапевтически и/или диагностически активных веществ. Когда они находятся в виде суспензии в физиологически приемлемом носителе, микрокапсулы пригодны в качестве переносящих средств для терапевтически активных агентов и/или в качестве контрастных агентов для эхографической визуализации органов человеческого или животного организма. Изобретение также относится к способу изготовления контрастных агентов для ультразвуковых исследований, где используют микрокапсулы.
Признание преимуществ, достигаемых путем заданного и/или контролируемого высвобождения при введении терапевтических и диагностических агентов, вызвало массу исследований и создание множества систем-носителей. Они простираются от систем контролируемого или непрерывного высвобождения общего назначения до систем, которые специфически предназначены для особого применения. В зависимости от типа и природы включаемого активного вещества, созданы многочисленные системы для введения антибиотиков, витаминов, протеинов, и т.д. Некоторое количество различных носителей, от альгинатных или агаровых шариков и фосфолипидных оболочек или липосом до очень сложных полимерных материалов, известно или общепринято для применения в целях инкапсуляции активных веществ. Однако многие из известных систем также слишком специфичны, т. е. предназначены для одного вещества или самое большее для одного класса веществ, и они малоприемлемы, когда принимают во внимание различные активные вещества. При специфическом выборе носителя для переноса специфического вещества многие из известных переносчиков не обеспечивают достаточной гибкости при изменении их характеристик в отношении высвобождения или биоразлагаемости. Любые изменения природы носителя и/или соотношения между активным и неактивным ингредиентами неизбежно требует дополнительного экспериментирования.
Кроме того, известные системы, далее, сами по себе непригодны для получения плавающих микрочастиц или плавающих таблеток, которые могут нести различные активные ингредиенты. Они не предусмотрены ни для пригодного сочетания различных функций или включения различных активных веществ в одну и ту же микрокапсулу, как например, включение терапевтически активного ингредиента в наружную инкапсулирующую мембрану и диагностически активного ингредиента в сердцевину, они не предусмотрены ни для готовых биоразлагаемых микрокапсул, которые могут быть заполнены пригодным образом соответствующим лекарственным средством в соответствующем количестве.
В европейском патенте EP-A-0458745 (Sintetica) раскрываются заполненные воздухом или газом микробаллончики, снабженные расположенной на поверхности раздела биоразлагаемой мембраной. Эти микробаллончики используются в качестве очень эффективных звуковых рефлекторов при эхографической визуализации полостей организма и кровотока. Для получения микробаллончиков, пленкообразующий полимер растворяют в смеси из летучих органических растворителей и полученный в результате органический раствор смешивают с водной фазой-носителем с получением эмульсии масло-в-воде. Эмульсию затем обрабатывают, например, путем выпаривания или переведения в нерастворимую форму так, что полимер осаждается и отлагается с образованием мембраны на границе капелька воды/раствор. Органический растворитель в микробаллончиках со временем удаляется и, путем лиофилизации суспензии, растворитель в микробаллончиках заменяется воздухом или газом. Для того, чтобы увеличить их гидрофобность, микробаллончики, получаемые из биоразлагаемых полимеров, могут содержать вплоть до 20% жиров, восков и высокомолекулярных углеводородов.
В патенте США A-4684479 (D'Arrigo) раскрываются стабилизированные суспензии пузырьков, пригодные для ультразвуковых эхографических измерений для различных применений, включая эхокардиографию. Суспензии получают путем интенсивного встряхивания в присутствии воздуха (вспенивание) смесей поверхностно-активных веществ с водой или минеральным маслом. Смеси поверхностно-активных веществ включают (а) моноглицериды кислот жирного ряда, (б) сложные эфиры ароматических кислот (как бензойной, фенилуксусной, фталевой, салициловой кислот и т.д.) со стеринами (как холестерин, эргостерин, ланостерин, фитостерин, и т.д.), (в) компонент из группы, состоящей из стеринов, терпенов, желчных кислот и солей щелочных металлов желчных кислот, и, возможно, (г) сложные эфиры стерина алифатических кислот, и (д) член группы, состоящей из глицерина и ди- и триглицеридов (например, как дилаурин, трилаурин, дипальмитин, трипальмитин, дистеарин, тристеарин, димиристин, тримиристин, и тому подобные).
В O-A-93/02712 (Danbiosyst) раскрываются твердые микросферы или полые (заполненные газом или паром) амилодекстриновые микрокапсулы, получаемые путем образования оболочки из растворимого в воде производного крахмала вокруг твердой или жидкой сердцевины и затем удаления сердцевины. Сердцевиной может быть летучее масло, такое как перфторгексан. Микрокапсулы могут быть получены путем приготовления двойной эмульсии масло-вода-масло с последующим превращением в твердое состояние химическим путем или за счет нагрева. Микрокапсулы могут быть использованы для эхокардиографии.
Кратко суммируя, изобретение относится к твердой микрокапсуле со средним размером от доли микрометра до 1000 микрометров (1ММ), имеющей биоразлагаемую липидную мембрану, инкапсулирующую воздух или газ сердцевины. Липидная мембрана включает один или более биоразлагаемых, нерастворимых в воде, твердых при комнатной температуре липидов или смесь биоразлагаемых, водонерастворимых липидов, выбираемых из моно-, ди- или триглицеридов, кислот жирного ряда, сложных эфиров кислот жирного ряда, стеринов, восков и их смесей. Особенно пригодны моно-, ди-, тримиристин, -пальмитин и -стеарин, однако предпочтительны трипальмитин и тристеарин. Неслипающиеся, сухие и мгновенно диспергируемые микрокапсулы, когда они находятся в виде суспензии в физиологически приемлемом носителе, пригодны в качестве переносящих средств для терапевтически активных веществ и/или в качестве контрастных агентов для ультразвуковых исследований. Возможно, липидная мембрана может содержать вплоть до 75 мас.% биоразлагаемых полимеров.
Также раскрываются инъецируемые композиции, включающие суспензию эффективного количества микрокапсулы согласно изобретению в фармацевтически приемлемом жидком носителе вместе с обычными добавками и стабилизаторами, пригодными в качестве терапевтических и/или контрастных агентов.
Микрокапсулы согласно изобретению получают путем приготовления эмульсии масло-в-воде из органического раствора, содержащего, в растворенном состоянии, моно-, ди-, три-глицериды или их смесь, и водного раствора, возможно содержащего поверхностно-активное вещество, возможно, выпаривания части растворителя, добавления редиспергирующего агента и замораживания получаемой смеси. Замороженную смесь затем лиофилизируют с получением полусферических или сферических микрокапсул.
Также раскрывается способ получения контрастных агентов для ультразвуковых исследований путем суспендирования микрокапсул (микробаллончиков) в физиологически приемлемой фазе-носителе.
На фиг. 1 представлен фотографический снимок, полученный на сканирующем (раствором) электронном микроскопе (СЭМ), микрокапсул согласно изобретению, полученных из трипальмитина.
На фиг. 2 представлен полученный на СЭМ фотографический снимок осадка трипальмитина, полученного путем выпаривания органического растворителя.
На фиг. 3 графически представлены изменения в эхогенности микрокапсул в зависимости от толщины стенок.
На фиг. 4 представлен график изменения ослабления эхографического сигнала в зависимости от толщины стенок и концентрации микрокапсул.
Изобретение основано на неожиданном обнаружении того, что особенно пригодная твердая микрокапсула со средним размером от доли микрометра до 1000 мкм может быть получена, когда один или более биоразлагаемых, водонерастворимых, твердых при комнатной температуре липидов используют для инкапсуляции сердцевины, которая включает воздух или газ. Пригодными биоразлагаемыми липидами являются твердые, водонерастворимые моно-, ди- или три-глицериды, кислоты жирного ряда, сложные эфиры кислот жирного ряда, стерины, такие, как холестерин, воски их смеси. Моно-, ди- или три-глицериды включают главным образом моно-, ди- или три-дауриновые соединения, также как соответствующие -миристиновые, -пальмитиновые, -стеариновые, -арахидиновые и -бегениновые производные. Особенно пригодны моно-, ди- или три-миристин, -пальмитин, -стеарин и смешанные триглицериды, такие, как дипальмитоилмоноолеилглицерид, однако предпочтительны трипальмитин и тристеарин. Когда получение осуществляют из кислот жирного ряда или смесей кислот жирного ряда с глицеридами и/или стеринами, кислоты жирного ряда включают любые, твердые при комнатной температуре кислоты жирного ряда (предпочтительно насыщенные) с 12 атомами углерода или более. Эти кислоты жирного ряда включают, например, лауриновую, арахидоновую, бегеновую, пальмитиновую, стеариновую, себациновую, миристиновую, циротиновую, мелиссиновую и эруковую кислоты, сложные эфиры жирных кислот. Предпочтительно, кислоты жирного ряда и их сложные эфиры используют в смеси с другими глицеридами.
Стерины предпочтительно используют в смеси с другими глицеридами и/или кислотами жирного ряда и их выбирают из группы, состоящей из холестерина, фитостерина, ланостерина, эргостерина и т.д. и сложных эфиров стерина с вышеуказанными кислотами жирного ряда, однако предпочтителен холестерин.
Наилучшие результаты с точки зрения выхода микрокапсул и их общих свойств получают с триглицеридами, такими как трипальмитин, тристеарин, или смесями вышеуказанных триглицеридов. Низкие выходы и микрокапсулы с незначительной тенденцией к агломерации получают тогда, когда используют диглицериды. Самые низкие выходы микрокапсул получают при использовании моноглицеридов. Точное объяснение такого поведения неясно, однако принимается без доказательств, что степень гидрофобности может быть причиной, которая может объяснить тот факт, что наилучшие микрокапсулы или микробаллончики получают из фактически гидрофобных материалов, и, когда уменьшается гидрофобность или увеличивается поверхностная активность, то ухудшается качество и уменьшается количество получаемых микрокапсул. Это может быть объясняет, почему в экспериментах со смесями моно-, ди- и триглицеридов (например, смесь моно-, ди- и три-пальмитинов) выход неизменно повышается, когда увеличивается количество триглицерида. Большее участие более гидрофобного триглицерида (липида) ведет к лучшему выходу микробаллончиков и более ровному протеканию процесса получения.
Возможно (необязательно), биоразлагаемые, нерастворимые в воде липиды могут быть смешаны с количеством вплоть до 75 мас.% биоразлагаемых полимеров. Количество биоразлагаемых полимеров ограничивается 75 мас.%, так как неожиданно было найдено, что биоразлагаемость смесей глицерида с полимером не является линейной функцией от состава, т.е. биоразлагаемость не увеличивается или не уменьшается в прямой зависимости от количества присутствующего в смеси полимера, а что она больше определяется или на нее больше влияет биоразлагаемость глицеридов, чем биоразлагаемость полимеров. Это имеет место исключительно в том случае, пока количество глицеридов равно или больше, чем 25 мас. %, т. к. смеси, содержащие 25 мас.% или более глицерида имеют биоразлагаемость, более близкую к таковой липидов, чем к таковой полимеров. Однако смеси с 75 мас.% или более полимера обладают биоразлагаемостью, более близкой к таковой чистых полимеров. Это означает, что смеси с менее, чем 25% глицеридов с точки зрения биоразлагаемости ведут себя почти как чистые полимеры. Когда, однако, количество липидов приближается к 25%, характер смеси изменяется и дальнейшее повышение количества липидов оказывает большее влияние на биоразлагаемость смеси за счет наложения скорости биоразлагаемости липидов на полимеры, т.е. получают более биоразлагаемую смесь, чем ожидают или могут ожидать, принимая во внимание количество присутствующего полимера. Это несомненно демонстрирует, что биоразлагаемость смеси не является простой суммой индивидуальных биоразлагаемостей, а обусловлена присутствующим в избытке компонентом, однако учитывая, что влияние глицеридов является преобладающим. Для композиций с более, чем 75 мас.% полимера, биоразлагаемость быстро приближается к таковой чистого полимера.
Когда осуществляют получение согласно изобретению, то содержащие глицериды полые микрокапсулы со средним размером от 1 мкм до 1000 мкм получают путем диспергирования, в воде в качестве фазы-носителя, смеси одной или более твердых составляющих оболочки микрокапсулы, растворенных в органическом растворителе так, чтобы получить эмульсию масло-в-воде. Водная эмульсионная фаза может содержать эффективное количество поверхностно-активных веществ, которые используют для стабилизации эмульсии. Поверхностно-активными веществами являются такие, как поливиниловый спирт (ПВС), блоксополимеры полиэтиленоксида с полипропиленоксидом, фосфолипиды, такие как фосфатидиловая кислота, фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилглицерин, фосфатидилинозит, и их смеси, простые и сложные эфиры сорбитана, полиоксиэтиленсорбитановые сложные эфиры, этоксилированные насыщенные глицериды и неполные глицериды или полиглицериды кислот жирного ряда, и т.д., но предпочтительны блоксополимеры полиэтиленоксида с полипропиленоксидом (например, Pluronic® или Synperonic® ) и фосфолипиды. Присутствие поверхностно-активных веществ обязательно только в том случае, если размер частиц конечного продукта или гранулометрический состав имеют значение. Если микрокапсулы используют для препарата, предназначенного для орального введения, то поверхностно-активное вещество (стабилизатор) может быть ненужным, так как конечная величина частиц практически несущественна. Однако, если препарат предназначен для парентерального введения, присутствие поверхностно-активного вещества в водной фазе существенно. До замораживания при температуре ниже -30oC, к мелкокапельной эмульсии органического раствора в водной фазе добавляют некоторое количество редиспергирующего агента. Замерзшую эмульсию затем повергают воздействию пониженного давления для осуществления лиофилизации, т.е. удаления путем отгонки органического растворителя из капелек и воды фазы-носителя. Принимается без доказательств, что во время этого относительно медленного удаления составляющие мембраны мигрируют снаружи к периферии капелек, пока они не достигнут границы замерзшей воды, где их дальнейшее движение приостанавливается, вызывая образование плотного осадка с молекулярной организацией на поверхности раздела растворитель-лед, который может приобретать полукристаллическую структуру в области соединения между растворителем и льдом, т.е. на поверхности раздела растворитель-лед. Таким образом, составляющие мембраны объединяются в по крайней мере частично не аморфную, плотную структуру значительной прочности и с пониженной пористостью, которая может объяснять необычно благоприятные свойства данных микрокапсул.
Может быть использован любой пригодный редиспергирующий агент, однако предпочтительны редиспергирующие агенты, выбираемые из группы, состоящий из альбумина, желатины, поливинилпирролидона (ПВП), поливинилового спирта (ПВС), полиэтиленгликоля (ПЭГ) и блоксополимера полиэтиленоксида с полипропиленоксидом (например, Pluronic® или Synperonic® ). Редиспергирующие агенты, которые добавляют для предотвращения агломерации частиц, особенно пригодны тогда, когда микрокапсулы находятся в форме неслипающихся, сухих и мгновенно диспергируемых порошков. Предназначенные для длительного хранения или полученные из гидрофобных триглицеридных материалов, таких, как трипальмитин или тристеарин, препараты с микрокапсулами согласно изобретению, далее, содержат один или более редиспергирующих агентов.
Пористость полых микрокапсул, полученных согласно изобретению, обычно очень низкая, и иногда микрокапсулы вообще не имеют пор. Оказывается, что пористость зависит от концентрации липида или толщины стенки микрокапсулы. Когда они пористые, микрокапсулы согласно изобретению имеют размер пор в пределах 20-2000 нм.
Как уже упоминалось, когда микрокапсулы изобретения получают из смесей одного или более биоразлагаемых, водонерастворимых липидов с биоразлагаемыми полимерами, то можно использовать вплоть до 75 мас.% полимера. Микрокапсулы, полученные из биоразлагаемых липидов, после введения, сохраняются в организме примерно от 1 часа до нескольких часов, тогда как биоразлагаемые полимеры могут сохраняться в течение нескольких дней или нескольких недель. Следовательно, микрокапсулы с контролируемым периодом полураспада после введения могут быть получены путем установления соответствующих количественных соотношений липидов и биоразлагаемых полимеров в процессе получения. Точное количество полимера зависит от употребления и непосредственно связано с необходимой степенью биоразложения. Например, для некоторых употреблений с непрерывным высвобождением (лекарства) количество биоразлагаемого полимера может колебаться в пределах 30-60 мас.% и в некоторых случаях составляет величину вплоть до 75 мас.%. Однако, если микрокапсулы изобретения используют для эхографической визуализации органов и тканей, в зависимости от желательной скорости клиренса из организма, количество биоразлагаемого полимера может составлять 1-50 мас.%, предпочтительно 0,5-10 мас.% или менее чем 0,1 мас. %. Очевидно, для некоторых употреблений, таких как визуализация печени или селезенки или для эхокардиографии, визуализацию можно осуществлять с помощью водных суспензий микрокапсул (микробаллончиков), содержащих микрокапсулы, полученные из чистых глицеридов, например из чистого тристеарина и чистого трипальмитина, или чистых смешанных триглицеридов, как дипальмитоил-моноолеилглицерид, или смесей глицерид /кислота жирного ряда/ стерин.
Микрокапсулы, используемые для эхографии и обычно обладающие относительно тонкими стенками, например, 50-500 нм толщины, особенно предпочтительны, так как их биоразлагаемость очень быстрая, т.е. что клиренс липидных оболочек из организма происходит в течение относительно короткого периода времени, например максимально в течение 24-х часов. Для известных микробаллончиков это очень быстро, так что, с точки зрения реакции в организме, контрастные агенты для ультразвуковых исследований согласно изобретению могут быть сравнены с контрастными агентами, включающими водные, с микропузырьками газа суспензии, в которых микропузырьки ограничены поверхностью раздела жидкость/газ, т.е. не имеют заметной материальной оболочки. В таких суспензиях поверхность раздела газ-жидкость стабилизируется поверхностно-активными веществами, обычно фосфолипидами, диспергированными в жидком носителе. Таким образом, отсюда следует, что микрокапсулы изобретения обеспечивают уникальные контрастные агенты пригодными и с контролируемым "жизненным циклом" микробаллончиками. Речь идет об агенте, в котором микробаллончики имеют необходимую стабильность для их введения в желательные места и достаточную биоразлагаемость, так что после эхографической визуализации их удаление из организма происходит быстро.
Когда микрокапсулы получают из смесей одного или более водонерастворимых липидов с биоразлагаемым полимером, используемый полимер выбирают из частично этерифицированных до сложных эфиров полиаминокислот, полимолочной кислоты и полигликолевой кислоты и их сополимеров, сополимеров лактидов и лактонов, полипептидов, сложных поли-(орто)эфиров, полиглутаминовой кислоты, полиаспарагиновой кислоты, и их сополимеров, поли -β - аминокетонов, полифосфазинов, полиангидридов, полигидроксибутирата, полиамидов, полидиоксанона, сополимера (DL-лактид -δ- капролактон), сополимера (DL-лактид -δ- валеролактон) и полиалкил(циано)акрилатов, однако предпочтительны полилактиды и полигликолиды и их сополимеры. Когда желательно придавать некоторые особые свойства полимеров целевой композиции, например, биодгезивность, то также могут быть использованы другие, небиоразлагаемые полимеры, такие как сополимеры этилена с винилацетатом, полиакриловая кислота, и т.д., индивидуально или в смеси с вышеуказанными биоразлагаемыми полимерами.
Микрокапсулы изобретения могут быть использованы для введения терапевтически активных веществ, в этом случае активное вещество может быть включено в мембрану или может быть введено в сердцевину. Вещества, которые являются липофильными, особенно пригодны для включения в липидный или липидно/полимерный материал мембраны. Количество липофильного активного вещества, включенного в мембрану, зависит от природы и молекулярного веса, однако очень высокое соотношение активное вещество/липид получают, когда используют липофильные вещества, такие как витамин E, преднизолон, хлорамфениколпальмитат и салбутамол. Фактически с микрокапсулами согласно изобретению может быть использовано любое биологически активное вещество. Такие вещества включают, но не ограничиваясь этим, антибактериальные соединения, такие как гентамицин, противовирусные соединения, такие как рифампацин, противогрибковые соединения, такие как амфотерицин B, антипаразитарные соединения, такие как производные сурьмы, антибластомное соединение, такие как митомицин C, доксорубицин и цисплатин (cisplatinum), контрацептивы, такие как норгестрел, стероиды, такие как спиронолактон, эстрадиол, глюкокортикоиды, такие как преднизолон, флуоресцентные соединения, такие как карбоксифлуоросцеин, противовоспалительные соединения, такие как салициловая кислота и ибупрофен, анестизирующие вещества, такие как бупивакаин, лидокаин и т.д. Особенно хороших результатов достигают, когда микрокапсулы используют для введения антибактериальных антибластомных соединений.
Эксперименты показывают, что, когда микрокапсулы изобретения используют в качестве переносящих средств для активных веществ, можно добиваться различных эффектов путем изменения концентрации липида или смеси липид/полимер в исходном материале. Установлено, что микрокапсулы с относительно тонкими стенками и высоким соотношением активного вещества к липиду или липиду полимеру, т. е. с высокой концентрацией активного ингредиента, создают шоковое лечение в окружающей ткани. Особая предпочтительность микрокапсул изобретения следует из того факта, что шоковое лечение можно осуществлять путем изменения соотношения или толщины стенки, в то время как концентрация активного вещества поддерживается на постоянном уровне, создавая таким образом форму системы с длительным высвобождением (лекарства). Система, в свою очередь, может быть полностью адаптирована к вводимому веществу, предусматриваемому лечению и даже к физиологическому состоянию пациента. Так, специалист непременно признает, что степень свободы действий, которую дает система изобретения, вне всякого сравнения.
Далее, преимущество микрокапсул изобретения может быть продемонстрировано возможностью и легкостью получения так называемых плавающих капсул. Недавно введенные в употребление плавающие капсулы предназначены для орального введения лекарственных средств, которые предпочтительно высвобождаются, пока капсула плавает в желудочном соке. Типичными применениями таких капсул являются употребления, в которых предпочтительно оральное введение. Благодаря тому обстоятельству, что микрокапсулы изобретения имеют сердцевину, которая заполнена газом, делает микрокапсулы идеальными кандидатами для создания систем, где введение активного вещества требует "плавающих" условий. Упакованные ли в виде порошка в большие полимерные облатки или пригодным образом переработанные в таблетки, микрокапсулы предусматриваются для воздействия в плавучем состоянии.
Инъецируемые композиции, включающие суспензию эффективного количества микрокапсул в фармацевтически приемлемом жидком носителе с обычными добавками и стабилизаторами, также составляет часть изобретения.
Изобретение также относится к способу изготовления твердых микрокапсул путем растворения одного или более биоразглагаемых, нерастворимых в воде, твердых при комнатной температуре, липидов и, возможно, биоразлагаемого полимера в органическом растворителе или смеси растворителей, смешения с водной фазой, эмульгирования смеси с образованием эмульсии масло-в-воде, добавления редиспергирующего агента, замораживания смеси, лиофилизации в присутствии воздуха или газа с образованием порошка, содержащего заполненные воздухом или газом полусферические или сферические микрокапсулы, диспергирования порошка в водном носителе, отделения содержащих воздух или газ микрокапсул от остатков органических веществ путем декантации и высушивания извлеченных микрокапсул.
В зависимости от точного состава мембраны, как, например, когда используют смеси с биоразлагаемыми полимерами, вышеуказанный способ может быть изменен путем включения дополнительного выпаривания органического растворителя. Выпаривание тогда можно осуществлять после образования эмульсии масло-в-воде. Когда микрокапсулы содержат жирорастворимое физиологически активное вещество, то вещество добавляют к органическому раствору образующего мембрану материала до введения в контакт с водной фазой.
Органические растворители, используемые для приготовления липидных растворов, могут быть чистыми растворителями или смесями растворителей. В случае смесей, в зависимости от типа и количества биоразлагаемого полимера, смесь может включать водорастворимые и водонерастворимые органические растворители. Водонерастворимые органические растворители выбирают среди алканов, циклоалканов, ароматических углеводородов, простых эфиров и галогенированных углеводородов. Более конкретно, растворитель может быть выбран из группы, состоящей из толуола, ксилола, циклооктана, циклогексана, хлороформа, тетрахлорметана, дифтортетрахлорэтана, дибутилового эфира, диизопропилового эфира, метилизобутилкетона и их смесей.
Может быть использован любой водорастворимый растворитель, но предпочтителен тетрагидрофуран (ТГФ). Для обеспечения беспрепятственно протекающей операции, водная фаза может быть насыщена с помощью ТГФ до смещения с органическим раствором. Очевидно, водная фаза, далее, может содержать различные количества ионных или неионных поверхностно-активных веществ, которые служат для стабилизации эмульсии. Если после образования эмульсии масло-в-воде осуществляют быстро замораживание, то поверхностно-активное вещество может не требоваться. Можно использовать любое из известных поверхностно-активных веществ, однако, предпочтительными являются блоксополимеры полиэтиленоксида с полипропиленоксидом и фосфолипиды.
Микрокапсулы изобретения могут содержать одновременно несколько активных веществ. Как уже указывалось, капсула может содержать физиологически активный ингредиент в мембране, но она также может содержать активное вещество в своей сердцевине. Из активных веществ, содержащихся в сердцевине, рассматривают следующие соединения: инсулин, пептиды, полипептиды, иммуномодуляторы, гормоны, ферменты и ингибиторы ферментов, гепарин, протеины крови, нуклеотиды, сахариды, морфин, проксифиллин, ионные и неионные иодсодержащие контрастные агенты, включающие иопамидол, иомепрол и тому подобные, контрастные агенты для визуализации с помощью магнитного резонанса (MR1 - контрастные агенты), такие как комплексы гадолиния с разными хелатирующими агентами, включающими gd (гадолиний) - ВОРТА, gd - диэтилентриаминпентауксусная кислота (gd-ДТРА), gd - этилендиаминтетрауксусная кислота (gd-ЕДТА) и т.д., однако предпочтительными являются инсулин и номепрол. Когда сердцевина заполнена воздухом или газом и мембрана состоит из чистого липида или смеси липидов, содержащей вплоть до 75 мас.% биоразлагаемого полимера, микрокапсулы изобретения пригодны для эхографической визуализации органов человеческого или животного организма. Очевидно, точный состав микрокапсулы в этом случае зависит от желательного клиренса микрокапсул из организма. Эхографические контрастные агенты легко получают путем суспендирования микрокапсул изобретения в пригодном физиологически приемлемом водном носителе, таком как буферированный или небуферированный физиологический солевой раствор (0,9%-ный водный NaCl, 10 ммоль буфер трис-HCl) или 5%-ный водный раствор декстрозы или маннитола или 2,6%-ный водный раствор глицерина. Когда предполагают получение инъецируемых терапевтически эффективных композиций, включающих микрокапсулы изобретения, микрокапсулы, содержащие активные ингредиенты, суспендируют в обычно используемых физиологически приемлемых носителях, содержащих обычные добавки и стабилизаторы.
Следующие примеры далее иллюстрируют изобретение.
Пример 1. Разные количества трипальмитина (см. таблицу 1) растворяют в четыреххлористом углероде (0,6 мл) и полученный в результате раствор эмульгируют в дистиллированной воде (40 мл), содержащей 0,1% SYNPERONIC F 108 (фирма ICI) при использовании гомогенизатора марки POLYTRON (10 000 об./мин, 1 минута). Средний размер диаметра полученных капелек составляет 4 мкм, как определено с помощью фотоннокоррелирующего спектрофотометра (фирма Malvern Master Siger).
Эту эмульсию вносят в стеклянный резервуар емкостью 500 мл, содержащий 250 мг альбумина телячьей сыворотки (от фирмы Sigma), растворенные в 10 мл дистиллированной воды. После смешения, полученный в результате раствор быстро охлаждают до -40oC и лиофилизируют (CHRIST). После лиофилизации брикет (слежавшийся осадок) снова суспендируют в 12 мл дистиллированной воды. Содержащие воздух микрокапсулы поднимаются к поверхности, в то время как дебрис, разрушенные оболочки, и т.д. остаются в растворе или погружаются на дно резервуара. Плавающие капсулы извлекают, снова суспендируют в 0,9%-ном растворе NaCl и аликвоты микрокапсул анализируют с помощью сканирующего (растрового) электронного микроскопа (СЭМ). Наблюдают сферические микрокапсулы со средним размером 4 мкм и в некоторых случаях с видимыми порами (см. фиг. 1). Пористые микрокапсулы часто имеются при концентрациях трипальмитина около 50 мг или менее. При более высоких концентрациях трипальмитина, т.е. более, чем 50 мг, хлопья трипальмитина наблюдают на поверхности микрокапсул. Для определения средней толщины стенки, несколько микрокапсул помещают между двумя стеклянными пластинами и разрушают. Толщину затем оценивают с помощью СЭМа.
Таким образом, с увеличением количеств трипальмитина толщина стенок микрокапсул увеличивается и также возрастает выход интактных (т.е. плавающих) микрокапсул.
Если вышеуказанный пример повторяют, но вместо лиофилизации полученную эмульсию помещают в роторный испаритель и органический растворитель медленно выпаривают, полученный брикет может быть в форме кристаллоподобного осадка твердых частиц трипальмитина (см. фиг. 2).
Пример 2. Повторяют эксперименты примера 1, используя другие биоразлагаемые липиды и/или растворители. Плавающие микрокапсулы получают с помощью триглицеридов (триарахин, тристеарин, трипальмитин, тримиристин, трилаурин), смешанных триглицеридов (дистеароилмоноолеилглицерид), диглицеридов (дипальмитин), кислот жирного ряда (пальмитиновая кислота, стеариновая кислота), сложных эфиров холестерина (холестеринпальмитат) и восков (таких, как мирицилпальмитат). Также можно использовать коммерчески реализуемые липидные препараты, такие как гидрированное растительное масло (Lutrilab) или насыщенные полигликолизированные глицериды (gelucire, gattefosse, Франция). Удовлетворительных результатов достигают с помощью следующих водонерастворимых растворителей: толуол, ксилол, циклооктан, циклогексан, дифтортетрахлорэтан, дибутиловый эфир, диизопропиловый эфир, хлороформ, метилизобутилкетон. В качестве редиспергирующего агента особенно эффективными являются альбумин телячьей сыворотки, поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль и блоксополимеры этиленоксида с пропиленоксидом (полоксамеры, Pluronic® или Synperonic® ).
Пример 3. Повторяют пример 1, заменяя четыреххлористый углерод смесью водорастворимого растворителя и водонерастворимого растворителя, такой как циклооктан (0,6 мл) с тетрагидрофураном (ТГФ) (30 мл). При этих условиях механического перемешивания (при 1000 об. /мин) достаточно для получения стабильной эмульсии без необходимости использования гомогенизатора. До того, как осуществлять лиофилизацию, большую часть ТГФ удаляют путем выпаривания при 15oC (30 минут, 15 мм рт.ст.) на роторном испарителе. Плавающие микрокапсулы получают при использовании дипальмитина, тристеарина, трипальмитина, пальмитиновой кислоты и стераиновой кислоты.
Смеси липидов также дают хорошие выходы плавающих микрокапсул, например, смеси трипальмитина с 5-40% (по массе) одного из следующих липидов: триундеканин, холестерин, пальмитиновая кислота, себациновая кислота, монопальмитин и дипальмитин.
Пример 4. Микрокапсулы, состоящие из сочетания липидов с биоразлагаемыми полимерами, получают при использовании методики, описанной в примере 3. Применяют, например, сополимеры молочной кислоты с гликолевой кислотой (RESOMER R207 фирмы Boehringer Ingelheim, Германия), полифосфазин, сложные эфиры полиглутаминовой кислоты. Измерения биоразлагаемости микрокапсул, полученных из чистых глицеридов, показывают, что микрокапсулы, не содержащие полимера, полностью перевариваются в течение 24-х часов. Хотя существует различие в биоразлагаемости между разными глицеридами (дипальмитин, трипальмитин и тристеарин), это различие незначительное по сравнению с результатами, полученными для смесей глицеридов с биоразлагаемыми полимерами.
Микрокапсулы получают как описано в примере 3, используя разные соотношения трипальмитина к сложным эфирам полиглутаминовой кислоты. Используемый полимер этерифицируют до сложного эфира с помощью изоамилового спирта (степень этерификации 65%) и маркируют с помощью следового количества14C-этанола (Du-Pont-NEN). Капсулы, получаемые из чистого трипальмитина, маркируют с помощью трипальмитина с14C (Amercham). Средний диаметр микрокапсул составляет величину в пределах 3,5 - 4,5 мкм. Микрокапсулы суспендируют в солевом растворе (физиологическом растворе хлорида натрия) и инъецируют внутривенно мыши (6•109 микрокапсул/кг). Группы, включающие 3-х мышей, умерщвляют спустя 3 дня (72 часа), 28 дней (672 часа) и 90 дней (2160 часов). Так как прежде всего микрокапсулы поглощаются печенью, биоразлагаемость микрокапсул измеряют путем подсчета всей радиоактивности печени. Результаты (см. таблицу 2) показывают во всех случаях основное поглощение инъецированной радиоактивности в печени спустя 3 дня. В случае капсул из 100% трипальмитина, спустя 3 дня капсулы перевариваются и продукты разложения удаляются. С другой стороны, содержащие полимер капсулы разрушаются более медленно. Содержащие 75% или 50% трипальмитина капсулы в значительной степени перевариваются спустя 28 дней, в то время как капсулы с 25% трипальмитина ведут себя почти как чисто полимерные микрокапсулы. Подобные результаты достигаются при использовании микрокапсул из смеси тристеарина с сополимером молочной и гликолевой кислот.
Анализ результатов показывает, что биоразлагаемость не является линейной функцией от состава, т.е. что биоразлагаемость не увеличивается или не снижается в прямой пропорциональности количеству менее биоразлагаемого компонента (полимер), но что на биоразлагаемость композиции оказывает влияние или она определяется больше биоразлагаемостью глицеридов, чем таковой полимеров. Это особенно имеет место в пределах 100% - 25% глицеридов или 0 - 75 мас.% биоразлагаемого полимера.
Это означает, что глицериды в количестве свыше 25% оказывают большее влияние на биоразлагаемость смеси, что они придают свою биоразлагаемость полимерам, делая смесь более биоразлагаемой, чем та, которую ожидают или могут ожидать, принимая во внимание индивидуальные количества присутствующего полимера. Это ясно демонстрирует, что биоразлагаемость смеси не является простой сушкой индивидуальных биоразлагаемостей, а обусловлена находящимся в избытке компонентом, однако так, что влияние сдвинуто в сторону биоразлагаемости глицеридов. Для композиций с более чем 75 мас.% полимера биоразлагаемость быстро приближается к таковой чистого полимера.
Пример 5. Микрокапсулы, содержащие диазепам (7-хлор-1,3-дигидро-1- метил-1-5-фенил-2H-1,4-бензодиазепин-2он, Valium®, Roche) получают как описано в примере 1, используя 15 мг диазепама и 85 мг трипальмитина. После образования эмульсии путем механического перемешивания в водной среде, содержащей 0,1% поливинилового спирта (ПВС), ее охлаждают до -40oC и лиофилизируют. Полученный брикет снова суспендируют в воде для того, чтобы извлечь только плавающие капсулы. Плавающие (заполненные воздухом) капсулы собирают и высушивают. Выход в расчете на рекуперированный диазепан составляет 42%. Размер капсул колеблется в широких пределах от 5 мкм вплоть до более, чем 100 мкм. Ин витро "плавающие капсулы" показывают высвобождение лекарственного средства постепенно и непрерывно в водную среду в период более 12 часов. Согласно вышеполученным результатам можно ожидать, что содержащие лекарственное средство плавающие микрокапсулы в соответствии с изобретением после орального введения остаются в желудке в течение длительных периодов времени (например, 9 часов), медленно и непрерывно высвобождая заключенное в них лекарственное средство. В качестве сравнения, обычная неплавающая таблетка, содержащая свободное лекарственное средство, немедленно растворяется, причем в этом случае высвобождается "сверхдоза" лекарственного средства. Однако, если ее растворение замедлено, тогда она удаляется из желудка в течение обычного транзитного времени, т.е. самое большее в течение двух часов после введения. Таким образом, микрокапсулы изобретения имеют преимущество над обычными или неплавающими микрокапсулами или частицами.
Пример 6. Микрокапсулы получают как описано в примере 1, используя, с одной стороны, 5 мг тетракаина (основная форма Sigma) и 30 мг тристеарина и, с другой стороны, 5 мг тетракаина и 50 мг тристеарина. Получают два вида микрокапсул со схожим средним размером (диаметр) в 4,5 мкм, но с различной толщиной стенок. Приготовление с 30 мг тристеарина дает "тонкостенные" (60 - 70 нм) микрокапсулы, а приготовление с 50 мг тристеарина дает "толстостенные" (80 - 100 нм) микрокапсулы. Заключенное в них количество тетракаина составляет соответственно 30% и 50%. Сравнивают свойства тонкостенных и толстостенных микрокапсул в отношении высвобождения лекарственного средства. Равные количества тонкостенных и толстостенных микрокапсул суспендируют в 10 мл 0,9%-ного раствора NaCl. Образцы затем вводят в диализные мешки (dialysis bags) (фракция с молекулярной массой 15'000) и мешки суспендируют в 40 мл 9%-ного раствора NaCl. Аликвоты диализата (100 мкл) отбирают в разное время, смешивают с 1 мл водного раствора ТГФ (60%) и определяют высвобождение тетракаина в зависимости от времени с помощью УФ-спектрофотометрии при 307 нм. Тонкостенные микрокапсулы показывают очень быстрое высвобождение, так, например, спустя 8 часов высвобождается 75% заключенного в них лекарственного средства, в то время как в случае толстостенных микрокапсул спустя 8 часов высвобождается только 53% лекарственного средства. Различие (или замедление) на 22% в отношение высвобождения лекарственного средства из микрокапсул с такой незначительной разницей в толщине стенок говорит о том, что большой период времени для высвобождения лекарственного средства может быть достигнут за счет дальнейших регулирований толщины стенок микрокапсул. Таким образом, путем контролирования толщины стенок можно контролировать и регулировать высвобождение лекарственного средства в отношении желательной длительности.
Пример 7. Повторяют пример 1, включая различные лекарственные средства в дополнение к биодеградируемому липиду. Хороших результатов в особенности достигают при использовании витамина E, преднизолона, хлорамфениколпальмитата, норгестрела и салбутамола.
Пример 8. Возможное использование полученных в примере 1 микрокапсул в качестве контрастного агента для эхографии оценивают путем определения коэффициента обратного рассеяния при 7 МГц суспензий, содержащих 7•105 микрокапсул на мл.
Как видно из таблицы 3 и фиг. 3, чем тоньше стенка микрокапсулы (т.е. микрокапсулы, полученные с низкими количествами трипальмитина), тем выше эхогенность.
С увеличением толщины стенок, например, от 60 нм (С 40 на фиг. 3) до 160 нм (С 75 на фиг. 3) и далее до 300 нм (С 100 на фиг. 3), достигаемого с помощью 100 мг трипальмитина или более (С 200 на фиг. 3), уменьшается эхогенность. При концентрации более, чем 100 мг, и толщине стенок около 90 нм показание становится очень плохим, так как стенки микрокапсулы становятся слишком жестким для эффективного и действенного реагирования на изменения давления, вызываемые ультразвуковыми вибрациями. Это становится особенно очевидным, когда ослабление эхографического сигнала вычерчивают в виде зависимости от толщины стенки микрокапсулы и концентрации микрокапсул в суспензии (см. фиг. 4). Из графика следует, что ослабление сигнала является линейной функцией от толщины стенок и что за счет уменьшения толщины стенок микрокапсул на 50% ослабление эхографического сигнала увеличивается вдвое.
Пример 9. 100 мг высушенных микрокапсул с толщиной стенок 50 - 100 нм получают согласно примеру 1. 3 мг капсул диспергируют в 2 мл физиологического раствора хлорида натрия. Суспензия дает сильный эхографический сигнал в ренальной (почечной) артерии в течение двух часов в пульсирующем и искажающем режиме Допплера (in pulsed and colour Doppler mode) после внутривенной инъекции кролику.
Повторяют тот же самый эксперимент с микрокапсулами, полученными согласно примеру 3, используя смесь с 30, 50 и 75% сополимера на основе молочной и гликолевой кислот. Микрокапсулы суспендируют в водном солевом растворе и внутривенно инъецируют кролику. Полученные для трех образцов эхографические ответы одинаково эффективны.
Пример 10. Тонкостенные микрокапсулы получают как описано в примере 1, используя 50 мг трипальмитина. Микрокапсулы (размер около 4 мкм), полученные после лиофилизации и декантации в солевом растворе (5 мл, 6•108 микрокапсул на мл) вводят в 50%-ный водный раствор иомепрола (неионный, иодсодержащий контрастный агент, выпускаемый фирмой BPACCO, Италия) в герметичный резервуар под давлением. Пустые микрокапсулы заполняются водным раствором контрастного агента за счет приложения давления 2-4 бара в течение 1 минуты посредством погружения микрокапсул. Заполненные микрокапсулы затем рекуперируют путем медленного центрифугирования, ресуспендируют в небольшом количестве дистиллированной воды, содержащей 10 мг/мл альбумина, и высушивают. Полученный порошок ресуспендируют в дистиллированной воде и рекуперируют плавающие микрокапсулы. Эту операцию повторяют несколько раз до тех пор, пока не будет удален весь неинкапсулированный иомепрол. Анализ заключенного в микрокапсулах иомепрола осуществляют таким образом, что аликвоты препарата подвергают высокому давлению (обычно 4 бара), выдерживают в течение 1 часа при комнатной температуре и затем определяют высвободившийся иомепрол с помощью УФ-спектрофотометрии. Результаты показывают инкапсулирования 0, 5-2 мг иомепрола на мг сухих микрокапсул. Значительное увеличение контраста печени наблюдают путем компьютерной томографии после внутривенной инъекции крысе 0,9%-ного раствора NaCl, содержащего 40 мг (в расчете на сухой вес) заполненных иомепролом микрокапсул. Заполненные инсулином микрокапсулы получают подобным образом и достигают даже более высокого наполнения. Эти примеры показывают, что можно наполнять микрокапсулы изобретения с помощью гидрофильных соединений.
Реферат
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается микрокапсул. Изобретение заключается в том, что микрокапсулы со средним размером от доли микрометра до 1000 мкм содержат биоразлагаемую мембрану, инкапсулирующую в сердцевине газ. Мембрана, включающая один или более биоразлагаемых водонерастворимых липидов или их смеси и, возможно, смеси липидов с вплоть до 75 мас.% биоразлагаемых полимеров, инкапсулирует сердцевину, которая наполнена воздухом или газом. Микрокапсулы согласно изобретению могут быть неслипающимися, сухими и мгновенно диспергируемыми, тогда как в суспензии в физиологически приемлемом носителе они пригодны в качестве переносящих средств для терапевтически активных агентов и/или в качестве контрастных агентов для эхографической визуализации органов человеческого или животного организма. Микрокапсулы согласно изобретению получают по способу, в котором эмульсию масло-в-воде готовят из органического раствора, содержащего растворенный моно-, ди-, триглицерид, предпочтительно трипальмитин или тристеарин, и возможно, терапевтически активное вещество, и водного раствора, содержащего поверхностно-активное вещество, возможно выпаривают часть растворителя, добавляют редиспергирующий агент и смесь подвергают сушке вымораживанием. Подвергнутую сушке вымораживанием смесь затем снова диспергируют в водном носителе для отделения микрокапсул от остатков органических веществ и полусферические или сферические микрокапсулы высушивают. Изобретение обеспечивает получение плавающих микрочастиц или плавающих таблеток, которые могут нести различные активные ингредиенты, микрокапсулы могут быть использованы для эхокардиографии. 4 с. и 26 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.
