DE60000823T2

DE60000823T2 - Methoden zur verhütung von kristallwachstum und partikelaggregation in nanopartikelzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60000823T2
Application number: DE60000823T
Authority: DE
Inventors: A. Gottardy; Elaine Liversidge; Linden Wei
Original assignee: Elan Pharma International Ltd
Current assignee: Perrigo Pharma International DAC
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2020-02-15
Also published as: WO2000053164A1; EP1161229B1; JP2002538199A; WO2000053164A9; ATE227983T1; US6267989B1; CA2367096A1; AU3230600A; JP5191073B2; EP1161229A1; DE60000823D1; JP2010031026A; CA2367096C

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Verhinderung von Kristallwachstum und Partikelaggregation in nanopartikulären Zusammensetzungen. Die Verfahren umfassen die Verkleinerung einer nanopartikulären Zusammensetzung auf eine optimale effektive durchschnittliche Partikelgröße. Die resultierenden nanopartikulären Zusammensetzungen zeigen Stabilität der Partikelgröße und minimales Kristallwachstum, sogar nach ausgedehnten Lagerungszeiten und/oder Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen.

Hintergrund der Erfindung

Nanopartikuläre Zusammensetzungen, die zuerst im U.S. Patent Nr. 5,145,684 (dem "'684 Patent", das zu EP 499 299 äquivalent ist) beschrieben wurden, umfassen einen schwerlöslichen, kristallinen Wirkstoff und einen nicht-vernetzten Oberflächenstabilisator, der an der Oberfläche des Wirkstoffs adsorbiert ist. Nanopartikuläre Zusammensetzungen sind Wirkstoffformulierungen mit makro-dimensionierten Partikeln überlegen, da nanopartikuläre Wirkstoff-Zusammensetzungen verminderte Toxizität und erhöhte Wirksamkeit (U.S. Patent Nr. 5,399,363 und EP 577 215), erhöhte Bioverfügbarkeit (115. Patent Nr. 5,662,883) und erhöhte Stabilität (U.S. Patent Nr. 5,665,331) aufweisen können.
Eine der Schwierigkeiten, die jedoch bei manchen nanopartikulären Zusammensetzungen auftreten können, ist die Solubilisierung und anschließende Rekristallisation der kristallinen Wirkstoffpartikel-Komponente. Dieser Prozess führt nach einer gewissen Zeit zur Bildung großer Kristalle in der nanopartikulären Zusammensetzung. Manche nanopartikulären Zusammensetzungen zeigen zusätzlich nach einer gewissen Zeit eine Partikelaggregation. Obwohl solches Kristallwachstum und solche Partikelaggregation unter Normalbedingungen häufig unbedeutend sind, können doch unter gewissen Umständen erhebliches Kristallwachstum und erhebliche Partikelaggregation auftreten. Dies wird für bestimmte Kombinationen von Wirkstoffen und Oberflächenstabilisatoren beobachtet, und sogar häufiger, wenn die nanopartikuläre Zusammensetzung zur Hitzesterilisierung erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
Kristallwachstum und Partikelaggregation sind aus mehreren Gründen in nanopartikulären Zusammensetzungen höchst unerwünscht. Kristalle in der nanopartikulären Zusammensetzung können verstärkte toxische Effekte des arzneilich wirksamen Bestandteils verursachen, besonders wenn es sich um eine injizierbare Formulierung handelt. Dies gilt auch für Partikelaggregation, da injizierbare Formulierungen bevorzugt eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von nicht mehr als 250 nm aufweisen.
Zusätzlich erzeugt in oralen Formulierungen die Anwesenheit von Kristallen und/oder Partikelaggregation, und die daraus resultierende Anwesenheit unterschiedlicher Partikelgrößen ein variables Bioverfügbarkeitsprofil, da kleinere Partikel sich schneller auflösen als die größeren Aggregate oder die größeren Kristallpartikel. Für Wirkstoffe, deren Bioverfügbarkeit durch die Auflösungsgeschwindigkeit limitiert wird, ist eine schnellere Auflösungsgeschwindigkeit mit einer höheren Bioverfügbarkeit, und eine langsamere Auflösungsgeschwindigkeit ist mit einer geringeren Bioverfügbarkeit verbunden. Dies gilt, da die Bioverfügbarkeit proportional zur Oberfläche eines verabreichten Wirkstoffes ist und daher die Bioverfügbarkeit mit einer Verringerung der Partikelgröße des dispergierten Wirkstoffes steigt (siehe U.S. Patent Nr. 5,662,833). Bei einer Zusammensetzung mit einer breiten Partikelgrößenverteilung wird die Bioverfügbarkeit stark unterschiedlich und inkonsistent, und Bestimmungen der Dosierung werden schwierig. Außerdem ist die Qualität der nanopartikulären Zusammensetzungen inkonsistent, da derartiges Kristallwachstum und derartige Partikelaggregation nicht kontrollierbar und nicht vorhersehbar sind. Schließlich zeigt das bloße Auftreten von Kristallwachstum, dass die nanopartikuläre Formulierung keine "stabile" pharmazeutische Formulierung ist, da derartiges Kristallwachstum anzeigt, dass die nanopartikulären Wirkstoffpartikel kontinuierlich solubilisieren und rekristallisieren. Dies kann wiederum zu einem Abbau des aktiven Bestandteils mit zahlreichen unerwünschten Auswirkungen führen.
Zwei anerkannte Verfahren (es gibt andere, z. B. Gammabestrahlung) zur Sterilisation pharmazeutischer Produkte sind die Hitzesterilisierung und die Sterilfiltration. Sterilfiltration ist ein effektives Verfahren zum Sterilisieren von Lösungen mit einer Partikelgröße von weniger als 0,22 Mikron (220 nm), da ein 0,22 Mikron mesh Filter ausreicht, um die meisten Bakterien zu entfernen. Da jedoch nanopartikuläre Zusammensetzungen einen Größenbereich aufweisen, können viele der Partikel einer gewöhnlichen nanopartikulären Zusammensetzung mit einer effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von 220 nm eine Größe von mehr als 220 nm aufweisen und/oder wegen ihrer Form mit üblichen Filtern nicht effektiv sterilisiert werden. Derartige größere starre Kristallpartikel neigen dazu, den Sterilfilter zu verstopfen. Daher können nur nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einer sehr geringen effektiven durchschnittlichen Partikelgröße sterilfiltriert werden.
Sterilfiltration ist weniger erstrebenswert als konventionelles Autoklavieren (Dampfhitze) bei 121ºC, da die nanopartikuläre Zusammensetzung bei der Hitzesterilisierung in den Behälter zur endgültigen Aufbewahrung gefühlt und sterilisiert wird (ein einstufiger Prozess). Das Produkt kann dann in einem hitzesterilisierten Behälter auf den Markt gebracht werden. Im Gegensatz dazu folgt auf den Filter-Sterilisationsschritt bei der Sterilfiltration ein Abfüllschritt (ein zweistufiger Prozess). Der sekundäre Abfüllschritt bei der Sterilfiltration erhöht das Risiko der Kontamination im Vergleich mit einer konventionellen Autoklavierung deutlich. Aus diesen Gründen verlangt die Food and Drug Administration vor der Zulassung der Sterilfiltration als einem Verfahren zur Sterilisierung zur Herstellung eines sterilen Produktes grundsätzlich die Einreichung von Daten, die belegen, dass eine Formulierung nicht autoklaviert werden kann.
Während Kristallwachstum und Partikelaggregation in nanopatikulären Zusammensetzungen über einen längeren Aufbewahrungszeitraum auftreten können, werden derartige Phänomenen häufiger nach der Hitzesterilisierung der Zusammensetzungen beobachtet. Die Aggregation der Nanopartikel-Zusammensetzungen beim Erhitzen steht in direktem Zusammenhang mit der Ausfällung des Oberflächenstabilisators bei Temperaturen oberhalb des Trübungspunktes des Oberflächenstabilisators. An diesem Punkt können die gebundenen Moleküle des Oberflächenstabilisators von den Nanopartikeln abdissoziieren und ausfallen, wobei die Nanopartikel ungeschützt zurückbleiben. Die ungeschützten Nanopartikel aggregieren dann zu Partikelclustern. Beim Abkühlen geht der Oberflächenstabilisator wieder in Lösung, die dann die aggregierten Partikel überzieht und den Zerfall in kleinere Partikel verhindert.
Im Stand der Technik wurden mehrere Methoden zur Verhinderung von Kristallwachstum und Partikelaggregation in Folge von Hitzesterilisierung vorgeschlagen, einschließlich der Zugabe eines Trübungspunktmodifikators oder eines Kristallwachstumsmodifikators zu der nanopartikulären Zusammensetzung und der Reinigung des Oberflächenstabilisators. Das U.S. Patent Nr. 5,298,262 beschreibt beispielsweise die Verwendung eines anionischen oder kationischen Trübungspunktmodifikators in nanopartikulären Zusammensetzungen, und das U.S. Patent Nr. 5,346,702 beschreibt nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einem nichtionischen Oberflächenstabilisator und einem nichtionischen Trübungspunktmodifikator. Die Europäische Patentanmeldung EP 600 532 beschreibt die Verwendung eines ionischen Trübungspunktmodifikators. Der Trübungspunktmodifikator ermöglicht eine Hitzesterilisierung der nanopartikulären Zusammensetzungen mit geringer resultierender Partikelaggregation. Das U.S. Patent Nr. 5,470,583 beschreibt nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einem nichtionischen Oberflächenstabilisator und einem geladenen Phospholipid als Trübungspunktmodifikator.
Der Stand der Technik beschreibt auch Verfahren zur Begrenzung des Kristallwachstums in einer nanopartikulären Zusammensetzung durch Zugabe eines Kristallwachstumsmodifikators (siehe U.S. Patente Nr. 5,662,883 und Nr. 5,665,331).
Zusätzlich beschreibt das U.S. Patent Nr. 5,302,401 nanopartikuläre Zusammensetzungen mit Polyvinylpyrrolidon (PVP) als Oberflächenstabilisator und Saccharose als Kälteschutzmittel (welches es gestattet, die Nanopartikel zu lyophilisieren). Die Zusammensetzungen weisen minimale Partikelaggregation nach der Lyophilisation auf.
Alle diese verschiedenen Verfahren aus dem Stand der Technik haben ein gemeinsames Merkmal: sie benötigen eine zusätzliche Substanz, die zu der nanopartikulären Formulierung zugefügt wird, um Kristallwachstum und Partikelaggregation der nanopartikulären Zusammensetzung zu hemmen oder zu verhindern. Die Zugabe einer solchen Substanz kann nachteilig sein, da sie, speziell bei injizierbaren Formulierungen, ungünstige Wirkungen hervorrufen kann. Weiterhin sind Trübungspunkt- und Kristallwachstumsmodifikatoren oftmals hochgradig toxisch. Dies verringert daher die Brauchbarkeit derartiger Verbindungen in pharmazeutischen Zusammensetzungen. Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verbindung, um eine stabile Zusammensetzung zu erhalten, erhöht außerdem die Produktionskosten.
Ein weiteres Verfahren zur Begrenzung der Partikelaggregation oder des Kristallwachstums nanopartikulärer Zusammensetzungen während der Sterilisation, welches vor der vorliegenden Erfindung bekannt war, ist die Verwendung gereinigter Oberflächenstabilisatoren. Das U.S. Patent Nr. 5,352,459 beschreibt nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einem gereinigten Oberflächenstabilisator (mit weniger als 15% Verunreinigungen) und einem Trübungspunktmodifikator. Die Reinigung der Oberflächenstabilisatoren kann teuer und zeitintensiv sein und daher die Produktionskosten von Zusammensetzungen, die solche Stabilisatoren zur Herstellung einer stabilen nanopartikulären Zusammensetzung benötigen, signifikant erhöhen.
In der Technik besteht ein Bedarf nach nanopartikulären Zusammensetzungen aus schwerlöslichen Wirkstoffen, die selbst nach längeren Lagerungszeiten und/oder Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen minimale Partikelaggregation und minimales Kristallwachstum aufweisen, sowie nach Verfahren zur Herstellung derartiger Zusammensetzungen. Die vorliegende Erfindung befriedigt diesen Bedarf.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die überraschende Erkenntnis, dass nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einer optimalen effektiven durchschnittlichen Partikelgröße minimale Partikelaggregation und minimales Kristallwachstum aufweisen, selbst nach längeren Lagerungszeiten oder Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einer optimalen effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 300 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und am meisten bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 200 nm, die einen schwerlöslichen kristallinen oder amorphen Wirkstoff und einen oder mehrere nicht- vernetzte Oberflächenstabilisatoren, der/die an der Oberfläche des Wirkstoffs adsorbiert ist/sind, umfassen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf Verfahren zur Herstellung nanopartikulärer Zusammensetzungen gerichtet, die minimale Partikelaggregation und minimales Kristallwachstum über ausgedehnte Lagerungszeiten und/oder nach Hitzesterilisierung aufweisen. Das Verfahren umfasst die Verringerung der effektiven durchschnittlichen Partikelgröße der nanopartikulären Zusammensetzung auf eine optimale effektive durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 300 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und am meisten bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 200 nm. Eine derartige Zusammensetzung weist minimale Partikelaggregation und minimales Kristallwachstum nach ausgedehnten Lagerungszeiten und/oder nach Hitzesterilisierung auf.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf pharmazeutische Zusammensetzungen gerichtet, welche eine erfindungsgemäße nanopartikuläre Zusammensetzung umfassen. Die pharmazeutischen Zusammensetzungen umfassen bevorzugt einen pharmazeutisch verträglichen Träger sowie jeden gewünschten Arzneimittelträger.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Behandlung eines Säugetiers, das eine derartige Behandlung benötigt, umfassend die Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge einer erfindungsgemäßen nanopartikulären Zusammensetzung.
Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung sind exemplarisch und erläuternd und sollen die beanspruchten Erfindung weiter erklären. Andere Gegenstände, Vorteile und neue Merkmale sind dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unmittelbar zugänglich.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach 5 Tagen Stabilität in der Kälte.
Fig. 2 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach 5 Tagen Stabilität in der Kälte.
Fig. 3 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% Polyvinylpyrrolidon (PVP) nach 5 Tagen Stabilität in der Kälte.
Fig. 4 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% nach 5 Tagen Stabilität in der Kälte.
Fig. 5 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5 % Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach zwei Wochen Stabilität in der Kälte.
Fig. 6 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach zwei Wochen Stabilität in der Kälte.
Fig. 7 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% L-807,067, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP nach zwei Wochen Stabilität in der Kälte.
Fig. 8 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP nach zwei Wochen Stabilität in der Kälte.
Fig. 9 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach einem Monat Stabilität in der Kälte.
Fig. 10 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach einem Monat Stabilität in der Kälte.
Fig. 11 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP nach einem Monat Stabilität in der Kälte.
Fig. 12 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP nach einem Monat Stabilität in der Kälte.
Fig. 13 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach vier Monaten Stabilität in der Kälte.
Fig. 14 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von S % Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach vier Monaten Stabilität in der Kälte.
Fig. 15 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 24 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach sieben Monaten Stabilität in der Kälte.
Fig. 16 zeigt eine Mikrofotografie einer nanopartikulären Zusammensetzung, hergestellt nach 48 Stunden Mahlen von 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL nach sieben Monaten Stabilität in der Kälte.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die überraschende Erkenntnis gerichtet, dass nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einer optimalen Partikelgröße minimale Partikelaggregation und minimales Kristallwachstum, nach längerer Lagerungszeit und/oder nach Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen, aufweisen.
Es war vor der vorliegenden Erfindung bekannt, dass in manchen naonpartikulären Zusammensetzungen nach ausgedehnten Lagerungszeiten Kristallwachstum und Partikelaggregation auftreten, und dass diese Phänomene häufiger in nanopartikulären Zusammensetzungen auftreten, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt wurden. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Geschwindigkeit derartiger Partikelaggregation und derartigen Kristallwachstums von der anfänglichen Partikelgröße der nanopartikulären Zusammensetzung abhängig ist. Zusammensetzungen mit sehr kleinen nanopartikulären Größen, d. h., weniger als etwa 100 nm, und Zusammensetzungen mit relativ großen Partikelgrößen, d. h., größer als etwa 400 nm, zeigen schnellere Geschwindigkeiten für Kristallwachstum und Partikelaggregation, verglichen mit nanopartikulären Zusammensetzungen, die auf eine optimale effektive durchschnittliche Partikelgröße, d. h., von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, gemahlen wurden.
Während die Anmelder der vorliegenden Erfindung nicht an irgendeine Theorie gebunden zu werden wünschen, besteht eine Möglichkeit für dieses beobachtete Phänomen darin, dass nanopartikuläre Zusammensetzungen, die bis auf eine sehr geringe effektive durchschnittliche Partikelgröße gemahlen werden, d. h., weniger als etwa 150 nm, eine stärker vorherrschende Ostwald-Reifung zeigen. Ostwald-Reifung tritt auf, wenn kleine Kristalle, die besser löslich sind als große Kristalle, sich auflösen und dann unter Bildung von großen Kristallen und Partikelaggregaten rekristallisieren. Dies könnte erklären, warum nanopartikuläre Zusammensetzungen, die bis auf eine sehr geringe Partikelgröße gemahlen werden, signifikantes Kristallwachstum und signifikante Partikelaggregation nach längeren Lagerungszeiten oder Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen aufweisen.
Nanopartikuläre Zusammensetzungen mit größeren effektiven durchschnittlichen Partikelgrößen, d. h., größer als etwa 400 nm, können ebenfalls signifikantes Kristallwachstum und signifikante Partikelaggregation nach längeren Lagerungszeiten aufweisen. Es wurde auch überraschend gefunden, dass, wenn eine nanopartikuläre Zusammensetzung eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von mehr als 400 nm aufweist, die resultierende Partikelgrößenverteüung nach einer Hitzesterilisierung viel breiter ist, als wenn eine nanopartikuläre Zusammensetzung mit einer optimalen effektiven durchschnittlichen Partikelgröße hitzesterilisiert wird. Eine breite Partikelgrößenverteilung ist unerwünscht, da eine derartige Zusammensetzung ein uneinheitliches Bioverfügbarkeitsprofil aufweist, was die Bereitstellung von Dosisformulierungen erschweren kann.

A. Stabilität von nanoartikulären Zusammensetzungen, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt wurden

Die Sterilisation von nanopartikulären Zusammensetzungen mittels herkömmlichem Autoklavieren bei 121ºC war vor der vorliegenden Erfindung oft uneffektiv, da die Exposition gegenüber Hitze Kristallwachstum und Partikelaggregation auslösen kann. Derartiges Kristallwachstum und derartige Partikelaggregation führen zu einer deutlichen Zunahme der effektiven durchschnittlichen Partikelgröße der nanopartikulären Zusammensetzung, wodurch die Bioverfügbarkeit, die reduzierte Toxizität, und die erhöhte Wirksamkeit, die durch die nanopartikuläre Zusammensetzung erreicht werden, herabgesetzt werden.
Wie in den folgenden Beispielen beschrieben, wurden drei Größenbereiche der nanopartikulären Zusammensetzung getestet: etwa 100 nm, etwa 200 nm, und etwa 400- 500 nm. Die nanopartikuläre Dispersion mit einer kleineren effektiven durchschnittlichen Partikelgröße, d. h., etwa 100 nm, zeigte nach der Hitzesterilisierung signifikante Partikelaggregation und signifikantes Kristallwachstum. Bei einer Anfangspartikelgröße von etwa 400-500 nm betrug nach der Hitzesterilisierung die endgültige effektive durchschnittliche Partikelgröße einer bedeutenden Anzahl der Partikel etwa 700 nm oder mehr. Diese Partikelgröße überschreitet die bevorzugte Partikelgröße für injizierbare Formulierungen. Außerdem zeigten die nanopartikulären Zusammensetzungen mit effektiven durchschnittlichen Partikelgrößen von etwa 100 nm und etwa 400-500 nm eine breite Partikelgrößenverteilung nach der Hitzsterilisierung. Im Gegensatz dazu führte die Hitzesterilisierung einer nanopartikulären Zusammensetzung mit einer optimalen effektiven durchschnittlichen Partikelgröße zu einer Zusammensetzung mit einer annehmbaren und engen Partikelgrößenverteilung, die für injizierbare Formulierungen sicher ist.

B. Stabilität nanopartikulärer Zusammensetzungen nach verlängerten Lagerungszeiten

In ähnlich überraschender Weise wurde gefunden, dass Partikelaggregation und Kristallwachstum in nanopartikulären Zusammensetzungen während der Lagerung durch Verkleinerung der nanopartikulären Zusammensetzung auf eine optimale effektive durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 300 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und am meisten bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 200 nm verhindert oder minimiert werden kann.
Wie in den Beispielen weiter unten beschrieben, führt das Mahlen auf eine optimale Partikelgröße von mehr als 150 nm zu minimaler oder keiner Partikelaggregation oder minimalem oder keinem Kristallwachstum für einen Zeitraum von bis zu mindestens sieben Monaten. Die maximale Lagerdauer von sterilen Produkten beträgt etwa zwei Jahre.

C. Nanopartikuläre Zusammensetzungen

Die erfindugnsgemäßen Zusammensetzungen umfassen einen nanopartikulären Wirkstoff und einen oder mehrere Oberflächenstabilisatoren, der/die an der Oberfläche des Wirkstoffs adsorbiert ist/sind. Hierbei verwendbare Oberflächenstabilisatoren haften physikalisch an der Oberfläche des nanopartikulären Wirkstoffs, reagieren aber nicht chemisch mit dem Wirkstoff oder sich selbst. Individuell adsorbierte Moleküle des Oberflächenstabilisators sind im Wesentlichen frei von intermolekularen Verknüpfungen.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch nanopartikuläre Zusammensetzungen mit einem oder mehreren an ihrer Oberfläche adsorbierten Oberflächenstabilisatoren, die in Zusammensetzungen mit einem oder mehreren nicht-toxischen, physiologisch verträglichen Trägern, Hilfsstoffen, oder Transportern formuliert sind, die kollektiv als Träger bezeichnet werden, zur parenteralen Injektion, zur oralen Verabreichung in fester oder flüssiger Form, zur rektalen oder topischen Verabreichung oder ähnlichem.

1. Wirkstoffpartikel

Die erfindungsgemäßen Nanopartikel umfassen einen therapeutischen oder diagnostischen Wirkstoff, der kollektiv als "Wirkstoff" bezeichnet wird. Ein therapeutischer Wirkstoff kann ein Arzneimittel sein, einschließlich eines biologischen Arzneimittels wie Proteine und Peptide, und ein diagnostischer Wirkstoff ist typischerweise ein Kontrastmittel, wie etwa ein Röntgenkontrastmittel, oder jede andere Art von diagnostischem Material. Der Wirkstoff liegt als eine diskrete, kristalline Phase oder als eine amorphe Phase vor. Die kristalline Phase unterscheidet sich von einer nicht-kristallinen oder amorphen Phase, die aus Fällungsverfahren, wie die in dem EP-Patent 275 796, beschriebenenerhalten wird.
Die Erfindung kann mit einer großen Vielzahl von Wirkstoffen verwirklicht werden. Der Wirkstoff liegt bevorzugt in einer im Wesentlichen reinen Form vor, ist schwerlöslich und in mindestens einem flüssigen Medium dispergierbar. Mit "schwerlöslich" ist gemeint, dass der Wirkstoff eine Löslichkeit in dem flüssigen Dispersionsmedium von weniger als etwa 10 mg/mL, bevorzugt weniger als etwa 1 mg/mL, aufweist.
Der Wirkstoff kann aus einer Vielzahl von bekannten Wirkstoffklassen ausgewählt werden, einschließlich beispielsweise Proteine, Peptide, Corticosteroide, Elastaseinhibitoren, Analgetika, Antimykotika, onkologischen Therapeutika, Antiemetika, Analgetika, kardiovaskulären Wirkstoffen, entzündungshemmenden Wirkstoffen, Anthelmintika, antiarrhythmischen Wirkstoffen, Antibiotika (einschließlich Penicillinen), Antikoagulantien, Antidepressiva, antidiabetischen Wirkstoffen, Antiepileptika, Antihlstaminika, antihypertensiven Wirkstoffen, antimuskarinischen Wirkstoffen, antimycobakteriellen Wirkstoffen, antineoplastischen Wirkstoffen, Immunosuppressiva, antithyroidalen Wirkstoffen, antiviralen Wirkstoffen, anxiolytischen Sedativa (Hypnotika und Neuroleptika), Adstringentien, beta-Adrenorezeptorblockierenden Wirkstoffen, Blutprodukten und Blutsubstituten, kardial inotropen Wirkstoffen, Kontrastmitteln, Corticosteroiden, Hustensuppressiva (Expectorantien und Mukolytika), diagnostischen Wirkstoffen, diagnostischen bildgebenden Wirkstoffen, Diuretika, Dopaminergetika (Anti- Parkinson-Wirkstoffen), Hämostatika, immuriologischen Wirkstoffen, lipidregulierenden Wirkstoffen, Muskelrelaxantien, Parasympathomimetika, parathyroidalem Calcitonin und - biphosphonaten, Prostaglandinen, Radiopharmazeutika, Sexualhormonen (einschließlich Steroiden), anti-allergischen Wirkstoffen, Stimulantien und Anoretika, Sympathomimetika, thyroidalen Wirkstoffen, Vasodilatatoren und Xanthinen.
Eine Beschreibung dieser Wirkstoffklassen und eine Auflistung von speziellen Wirkstoffen innerhalb jeder Klasse ist zu finden bei Martindale, The Extra Pharmacopaeia, 29. Ausgabe (The Pharmaceutical Press, London, 1989), und ist durch Zitierung hier eingeschlossen. Die Wirkstoffe sind kommerziell erhältlich und/oder können nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

2. Oberflächenstabilisatoren

Geeignete Oberflächenstabilisatoren schließen verschiedene Polymere, Oligomere mit niedrigem Molekulargewicht, Naturstoffe und Tenside ein. Bevorzugte Oberflächenstabilisatoren schließen nichtionische und ionische Tenside ein. Zwei oder mehr Hilfs-Oberflächenstabilisatoren können in Kombination verwendet werden.
Repräsentative Beispiele für Oberflächenstabilisatoren schließen Cetylpyridiniumchlorid, Gelatine, Casein, Lezithin (Phosphatide), Dextran, Glycerin, Gummi arabicum, Cholesterin, Traganth, Stearinsäure, Benzalkoniumchlorid, Calciumstearat, Glycerinmonostearat, Cetylstearylalkohol, Cetomacrogol emulgierendes Wachs, Sorbitanester, Polyoxyethylenalkylether (z. B., Macrogolether wie z. B. Cetomacrogol 1000), Polyoxyethylen-Ricinusöl-Derivate, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester (z. B., die kommerziell erhältlichen Tweens wie z. B. Tween 20® und Tween 80® (ICI Specialty Chemicals)), Polyethylenglykole (z. B., Carbowaxs 3350® und 1450® und Carbopol 934® (Union Carbide)), Dodecyltrimethylammoniumbromid, Polyoxyethylenstearate, kolloidales Siliziumdioxid, Phosphate, Natriumdodecylsulfat, Carboxymethylcellulose-Calcium, Hydroxypropylcellulosen (z. B. HPC, HPC-SL, und HPC-L), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Carboxymethylcellulose-Natrium, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat, nichtkristalline Cellulose, Magnesiumaluminiumsilikat, Triethanolamin, Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), 4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)- phenolpolymer mit Ethylenoxid und Formaldehyd (bekannt auch als Tyloxapol, Superione und Triton), Poloxamere (z. B. Pluronics F68® und F108®, welches Block-Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid sind), Poloxamine, (z. B. Tetronic 908®, auch bekannt als Poloxamine 908®, welches ein tetrafunktionales Block-Copolymer, erhalten aus der nacheinander erfolgten Zugabe von Propylenoxid und Ethylenoxid zu Ethylendiamin (BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, N. J.)), ein geladenes Phospholipid wie Dimyristoylphosphatidylglycerin, Dioctylsulfosuccinat (DOSS), Tetronic 1508® (T-1508) (BASF Wyandotte Corporation), Dialkylester von Sulfobernsteinsäure-Natriumsalz (z. B. Aerosol OT®, wobei es sich um einen Dioctylester von Sulfobernsteinsäure-Natriumsalz handelt (American Cyanamid)), Duponal P®, ein Natriumlaurylsulfat (DuPont), Tritons X- 200®, wobei es sich um ein Alkylarlyether-Polysulfonat handelt (Rohm und Hass), Crodestas F-110®, wobei es sich um ein Gemisch aus Saccharosestearat und Saccharosedistearat handelt (Croda Inc.), p-Isononylphenoxypoly-(glycidol), auch bekannt als Olin-JOG® oder Surfactant 10-G® (Olin Chemicals, Stanford, CT), Crodestas SL-40® (Croda, Inc.), und SA9OHC0, wobei es sich um C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;CH&sub2;(CON(CH&sub3;)- CH&sub2;(CHOH)&sub4;(CH&sub2;OH)&sub2; handelt (Eastman Kodak Co.); Decanoyl-N-methylglucamid, n- Decyl-β-D-glucopyranosid, n-Decyl-β-D-maltopyranosid, n-Dodecyl-β-D-glucopyranosid, n-Dodecyl-β-D-maltosid, Heptanoyl-N-ethylglucamid, n-Heptyl-β-D-glucopyranosid, n- Heptyl-β-D-thioglucosid, n-Hexyl-β-D-glucopyranosid, Nonanoyl-N-methylglucamid, n- Noyl-β-D-glucopyranosid, Octanoyl-N-methylglucamid, n-Octyl-β-D-glucopyranosid, Octyl-β-D-thioglucopyranosid, und derartige Verbindungen ein.
Die meisten dieser Oberflächenstabilisatoren sind bekannte pharmazeutische Träger und sind detailliert beschrieben im Handbook of Pharmaceutical Excipients, gemeinsam veröffentlichet von der American Phamaceutical Association und The Pharmaceutical Society of Great Britain (The Pharmaceutical Press, 1986), welches durch Zitierung hier eingeschlossen ist. Die Oberflächenstabilisatoren sind kommerziell erhältlich und/oder können durch bekannte Verfahren hergestellt werden.

3. Partikelgröße der Partikel aus nanopartikulärem Wirkstoff/Oberflächenstabilisator

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten Nanopartikel, die eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 300 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und am meisten bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 200 nm, gemessen durch Lichtstreuungsverfahren, aufweisen. Mit "eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm" ist gemeint, dass mindestens 50% der Wirkstoffpartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis 350 nm, gemessen durch Lichtstreuungsverfahren, aufweisen. Bevorzugt weisen mindestens 70% der Wirkstoffpartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm auf, mehr bevorzugt weisen mindestens 90% der Wirkstoffpartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm auf, und noch mehr bevorzugt weisen mindestens 95% der Wirkstoffpartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm auf.

4. Konzentration von nanopartikulärem Wirkstoff und Stabilisator

Der relative Gehalt von Wirkstoff und einem oder mehreren Oberflächenstabilisatoren kann in einem großen Bereich variieren. Der optimale Gehalt des einen oder der mehreren Oberflächenstabilisatoren kann zum Beispiel von dem speziellen aktiven Wirkstoff, der ausgewählt wurde, dem Hydrophilie-Lipophilie-Gleichgewicht (HLB), dem Schmelzpunkt und der Wasserlöslichkeit des Oberflächenstabilisators, und der Oberflächenspannung wässriger Lösungen des Oberflächenstabilisators etc., abhängen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Verwendung einer kleineren Menge eines Oberflächenstabilisators mit einer geringeren prozentualen Löslichkeit das Kristallwachstum oder die Partikelaggregation nicht herabsetzt, wie man erwarten würde. Wahrscheinlich liegt dies daran, dass eine Verringerung der Menge an Oberflächenstabilisator eine größere Mahlungseffizienz und demzufolge eine kleinere resultierende Partikelgröße zur Folge hat. Solch eine kleinere resultierende Partikelgröße fördert das Kristallwachstum und die Partikelaggregation.
Die Konzentration des einen oder der mehreren Oberflächenstabilisatoren kann von etwa 0,1 bis etwa 90 Gewichts-% variieren und liegt bevorzugt bei etwa 1 bis etwa 75 Gewichts- %, mehr bevorzugt bei etwa 10 bis etwa 60 Gewichts-%, und am meisten bevorzugt bei etwa 10 bis 30 Gewichts-%, basierend auf dem kombinierten Gesamtgewicht der Wirkstoffsubstanz und des Oberflächenstabilisators.
Die Konzentration des Wirkstoffs kann von etwa 99,9 Gewichts-% bis etwa 10 Gewichts-% variieren, und ist bevorzugt von etwa 99 Gewichts-% bis etwa 25 Gewichts-%, mehr bevorzugt von etwa 90 Gewichts-% bis etwa 40 Gewichts-%, und meistbevorzugt von etwa 90 Gewichts-% bis etwa 70 Gewichts-%, basierend auf dem kombinierten Gesamtgewicht der Wirkstoffsubstanz und des Oberflächenstabilisators.

D. Verfahren Zur Herstellung nanopartikulärer Formulierungen

Die nanopartikulären Wirkstoffzusammensetzungen können beispielsweise durch Mahlen oder Ausfällen hergestellt werden. Beispielhafte Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Zusammensetzungen sind im '684-Patent beschrieben. Die optimale effektive durchschnittliche Partikelgröße gemäß der Erfindung kann durch Steuerung des Prozesses der Partikelgrößenverringerung erreicht werden, wie etwa der Steuerung der Mahlungszeit und der Menge an zugesetztem Oberflächenstabilisator. Kristallwachstum und Partikelaggregation können ebenso durch Mahlen oder Ausfällen der Zusammensetzung bei kälteren Temperaturen, und durch Lagerung der fertigen Zusammensetzung bei kälteren Temperaturen minimiert werden.

I. Wässriges Mahlen zur Herstellung nanopartikulärer Wirkstoffdispersionen

Das Mahlen eines wässrigen Wirkstoffs zum Erhalt einer nanopartikulären Dispersion umfasst das Dispergieren von Wirkstoffpartikeln in einem flüssigen Dispersionsmedium, gefolgt von der Anwendung mechanischer Mittel in Gegenwart von Schleifmedien zur Reduktion der Partikelgröße des Wirkstoffs auf die gewünschte effektive durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm, mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 300 nm, noch mehr bevorzugt von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und am meisten bevorzugt von etwa 150 um bis etwa 200 nm. Die Partikel können in Gegenwart von einem oder mehreren Oberflächenstabilisatoren größenreduziert werden. Alternativ können die Partikel nach der Zerreibung mit einem oder mehreren Oberflächenstabilisatoren kontaktiert werden. Während des Größenverringerungsprozesses können der Wirkstoff/Oberflächenstabilisator-Zusammensetzung andere Verbindungen zugesetzt werden, etwa ein Verdünnungsmittel. Dispersionen können kontinuierlich oder im Batch- Betrieb hergestellt werden. Die entstehende nanopartikuläre Wirkstoffdispersion kann in festen oder flüssigen Dosisformulierungen genutzt werden.
Beispielsweise geeignete Mühlen schließen Niederenergiemühlen, wie Walzen- oder Kugelmühlen, und Hochenergiemühlen, wie Dyno-Mühlen, Netzsch-Mühlen, DC-Mühlen und Planetenmühlen, ein.

2. Ausfällen zum Erhalt nanopartikulärer Wirkstoffzusammensetzungen

Ein weiteres Verfahren zur Bildung der gewünschten Nanopartikeldispersion ist die Mikropräzipitation. Dies ist ein Verfahren zur Herstellung stabiler Dispersionen von Wirkstoffen in Gegenwart eines oder mehrerer Oberflächenstabilisatoren und eines oder mehrerer die Kolloidstabilität erhöhenden, oberflächenaktiven Stoffes, der frei von jeglichen Spuren an giftigen Lösungsmitteln oder gelösten Schwermetallverunreinigungen ist. Ein derartiges Verfahren umfasst zum Beispiel: (1) das Auflösen des Wirkstoffs in einem geeigneten Lösungsmittel; (2) die Zugabe der Formulierung aus Schritt (1) zu einer Lösung, die mindestens einen Oberflächenstabilisator umfasst, unter Bildung einer klaren Lösung; und (3) dem Ausfällen der Formulierung aus Schritt (2) unter Verwendung eines geeigneten Nicht-Lösungsmittels. Das Verfahren kann durch die Entfernung des gebildeten Salzes, falls vorhanden, mittels Dialyse oder Diafiltration und Konzentrieren der Dispersion durch übliche Maßnahmen ergänzt werden. Die entstehende nanopartikuläre Wirkstoffdispersion kann in festen oder flüssigen Dosisformulierungen genutzt werden.

E. Verfahren zur Verwendung nanopartikulärer Wirkstoffformulierungen

Die nanopartikulären Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können Menschen und Tieren entweder oral, rektal, parenteral (intravenös, intramuskulär, oder subkutan), intracisternal, intravaginal, intraperitoneal, lokal (Puder, Salben oder Tropfen), oder als bukkales oder nasales Spray verabreicht werden.
Geeignete Zusammensetzungen für die parenterale Injektion können physiologisch verträgliche, sterile wässrige oder nichtwässrige Lösungen, Dispersionen, Suspensionen oder Emulsionen und sterile Pulver zur Rekonstitution in sterile, injizierbare Lösungen oder Dispersionen umfassen. Beispiele für geeignete wässrige und nichtwässrige Träger, Verdünnungsmittel, Lösungsmittel oder Trägerstoffe schließen Wasser, Ethanol, Polyole (Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerin, und dergleichen), geeignete Mischungen daraus, pflanzliche Öle (wie Olivenöl) und injizierbare organische Ester wie Ethyloleat ein.
Gutes Fließvermögen kann beispielsweise durch die Verwendung eines Überzugsmittels wie etwa Lecithin, im Falle von Dispersionen durch die Aufrechterhaltung der benötigten Partikelgröße, und durch die Verwendung von Tensiden erreicht werden. Die nanopartikulären Zusammensetzungen können auch Zusätze wie Konservierungsmittel, Netzmittel, Emulgatoren und Dispergiermittel enthalten. Die Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen kann durch vielfältige antibakterielle und antifungale Wirkstoffe, wie etwa Parabene, Chlorbutanol, Phenol, Sorbinsäure, und dergleichen, sichergestellt werden. Es kann auch wünschenswert sein, isotonische Wirkstoffe, wie Zucker, Natriumchlorid, und dergleichen, einzuschließen. Eine verlängerte Absorption der injizierbaren pharmazeutischen Form kann durch die Verwendung von Wirkstoffen erreicht werden, welche die Absorption verzögern, wie etwa Aluminiummonostearat und Gelatine.
Feste Dosisformen für die orale Verabreichung schließen Kapseln, Tabletten, Pillen, Pulver und Granulate ein. In derartigen festen Dosisformen ist die aktive Verbindung mit mindestens einem der folgenden Stoffe vermischt: (a) einem oder mehreren Exzipienten (oder Träger), wie etwa Natriumcitrat oder Dicalciumphosphat; (b) Füllstoffen oderStreckmitteln, wie etwa Stärken, Laktose, Saccarose, Glukose, Mannit, und Kieselsäure; (c) Bindemitteln, wie etwa Carboxymethylcellulose, Alginaten, Gelatine, Polyvinylpyrrolidon, Saccharose, und Gummi arabicum; (d) Feuchthaltemitteln, wie etwa Glycerin; (e) Sprengmitteln, wie etwa Agar-Agar, Calciumcarbonat, Kartoffel- oder Tapiokastärke, Alginsäure, bestimmten komplexen Silikaten, und Natriumcarbonat; (f) Lösungsverzögerern, wie etwa Paraffin; (g) Absorptionsbeschleunigern, wie etwa quarternären Ammoniumverbindungen; (h) Netzmittel, wie etwa Cetylalkohol und Glycerinmonostearat; (i) Adsorbentien, wie etwa Kaolin und Bentonit; und (j) Gleitmitteln, wie etwa Talkum, Calciumstearat, Magnesiumstearat, festen Polyethylenglykolen, Natriumlaurylsulfat, oder Mischungen daraus. Für Kapseln, Tabletten und Pillen können die Dosisformen auch Pufferstoffe enthalten.
Flüssige Dosisformen für die orale Verabreichung schließen pharmazeutisch verträgliche Emulsionen, Lösungen, Suspensionen, Sirupe und Elixiere ein. Die flüssigen Dosisformen können zusätzlich zu den aktiven Verbindungen die in der Technik herkömmlichen inerten Verdünnungsmittel, wie etwa Wasser oder andere Lösungsmittel, Lösungsvermittler und Emulgatoren enthalten. Beispiele für Emulgatoren sind Ethylalkohol, Isopropylalkohol, Ethylcarbonat, Ethylacetat, Benzylalkohol, Benzylbenzoat, Propylenglykol, 1,3- Butylenglykol, Dimethylformamid, Öle, wie etwa Baumwollsamenöl, Erdnussöl, Maiskeimöl, Olivenöl, Ricinusöl, und Sesamöl, Glycerin, Tetrahydrofurfurylalkohol, Polyethylenglykole, Sorbitanfettsäureester, oder Mischungen dieser Verbindungen, und dergleichen.
Die tatsächliche Dosierungshöhe der aktiven Verbindung in den nanopartikulären Zusammensetzungen gemäß der Erfindung kann variiert werden, um einen Gehalt an aktivem Inhaltsstoff zu erhalten, der ausreichend ist um die gewünschte therapeutische Antwort für eine bestimmte Zusammensetzung und Darreichungsweise zu erhalten. Daher hängt die ausgewählte Dosierungshöhe von dem gewünschten therapeutischen Effekt, dem Weg der Verabreichung, der Stärke des verabreichten Wirkstoffs, der gewünschten Behandlungsdauer und anderen Faktoren ab.
Die tägliche Gesamtdosis von Verbindungen gemäß dieser Erfindung, die einem Wirt ein einer einzelnen oder aufgeteilten Dosis verabreicht wird, kann sich beispielsweise im Bereich von etwa 1 Nanomol bis etwa 5 Mikromol pro Kilogramm Körpergewicht bewegen. Einheitsdosiszusammensetzungen können solche Mengen derartiger Untereinheiten enthalten, wie sie benötigt werden, um die tägliche Dosis zu erreichen. Es ist jedoch klar, dass die spezifische Dosishöhe für jeden einzelnen Patienten von einer Vielzahl von Faktoren abhängig ist, einschließlich des Körpergewichts, des generellen Gesundheitszustands, des Geschlechts, einer Diät, der Zeit und dem Weg der Verabreichung, der Stärke des verabreichten Wirkstoffs, der Geschwindigkeit von Absorption und Exkretion, der Kombination mit anderen Wirkstoffen und der Schwere der im Einzelfall behandelten Krankheit.

Beispiel 1

Der Zweck dieses Beispiels war es, die Partikelgröße zweier nanopartikulärer Zusammensetzungen mit Anfangspartikelgrößen von etwa 190 nm und etwa 125 nm zu vergleichen, die sich nach unterschiedlichen Lagerungszeiten ergeben.
Durch Walzenmahlen wurden zwei verschiedene nanopartikuläre Dispersionen von Verbindung A (einer Verbindung, die zur Behandlung von Angstzuständen des zentralen Nervensystems (ZNS) verwendet wird) hergestellt. Die erste; ein Gemisch aus 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL (einem Oberflächenstabilisator) (Nisso Chemicals) wurde 24 Stunden in einer 15 mL- Flasche, die mit 7,5 mL von 0,8 mm-YTZ-Zirconia- Schleifmittel (Tosoh Corp.) gefüllt war, auf einer U.S. Stoneware-Walzenmühle gemahlen. Die resultierende effektive durchschnittliche Partikelgröße dieser Dispersion betrug 188 nm (Formulierung A). Die zweite nanopartikuläre Dispersion, ein Gemisch aus 5% Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP C-15 (einem Kristallwachstumsmodifikator) (ISP Fine Chemicals) wurde ebenfalls 24 Stunden in einer 15 mL-Flasche auf derselben U.S. Stoneware-Walzenmühle gemahlen. Die resultierende Partikelgröße dieser Dispersion betrug 185 nm (Formulierung B).
Eine kleine Probe von jeder Dispersion wurde aus der Flasche entnommen und stabil bei 2- 8ºC gelagert. Die Flaschen mit den zwei verschiedenen Dispersionen wurden dann zurück auf die Walzenmühle gestellt und weitere 24 Stunden gemahlen. Nach einer Gesamtzeit des Walzenmahlens von 48 Stunden wurde die resultierende Partikelgröße der zwei verschiedenen nanopartikulären Dispersionen von Verbindung A bestimmt. Die erste, ein Gemisch aus 5% Verbindung A und 2,5% HPC-SL, wurde auf eine Partikelgröße von 125 nm gemahlen (Formulierung C). Die zweite nanopartikuläre Dispersion, ein Gemisch aus 5 % Verbindung A, 2,5% HPC-SL und 0,4% PVP C-15, wurde auf eine Größe von 126 nm gemahlen (Formulierung D). Eine Zusammenfassung der Partikelgrößen und der Zusammensetzungen der vier Formulierungen wird in Tabelle 1 gegeben. Tabelle I.
Die Stabilität der Formulierungen A, B, C und D bei 2-8ºC wurde über die Zeit beobachtet. Nach 5 Tagen, 2 Wochen und 1 Monat wurden Mikrofotograliegrafien der Formulierungen A und B, die bis auf eine Partikelgröße von 188 und 185 gemahlen wurden, aufgenommen. Zusätzlich wurden Mikrofotograliegrafien der Formulierung A nach 4 und 7 Monaten aufgenommen. Die Mikrofotograliegrafien nach S Tagen stabiler Bedingungen (Fig. 1 und 3), 2 Wochen stabiler Bedingungen (Fig. 5 und 7) und nach einem Monat (Fig. 9 und 11) zeigen kein(e) oder minimale(s) Kristallwachstum und Partikelaggregation. Zusätzlich zeigen auch die Mikrofotograliegrafien von Formulierung A nach 4 und 7 Monaten (Fig. 13 bzw. 15) kein(e) oder minimale(s) Kristallwachstum und Partikelaggregation.
Im Gegensatz dazu zeigten die Formulierungen C und D, die bis auf eine Partikelgröße von 125 und 126 nm gemahlen wurden, dramatisches Kristallwachstum (Bildung großer, nadelartiger Partikel) und Partikelaggregation. Nach 5 Tagen stabiler Bedingungen ist ein schwaches Kristallwachstum in Formulierung C erkennbar (Fig. 2). Nach 2 Wochen stabiler Bedingungen wird ein dramatisches Kristallwachstum in beiden Formulierungen C und D beobachtet (Fig. 6 bzw. 7). Dieser Trend setzt sich fort, wobei nach einem Monat stabiler Bedingungen ein noch dramatischeres Kristallwachstum beobachtet wird (Fig. 10 bzw. 12). Schließlich ist Formulierung C nach 4 oder 7 Monaten stabiler Bedingungen wegen des extensiven Kristallwachstums als pharmazeutische Zusammensetzung scheinbar nutzlos (Fig. 14 und 16).
Diese Beobachtungen waren besonders überraschend für die Formulierungen B und D, da diese Formulierungen PVP C-15 enthielten, wobei es sich um einen Kristallwachstumsmodifikator handelt. Selbst unter Zugabe eines Kristallwachstumsmodifikators zeigte Formulierung D extensives Kristallwachstum nach nur 2 Wochen stabiler Bedingungen.

Beispiel 2

Der Zweck dieses Beispiels war die Bestimmung des Einflusses der ursprünglichen Partikelgröße der nanopartikulären Zusammensetzung auf die endgültige Partikelgröße der Zusammensetzung nach Hitzesterilisierung.
Drei nanopartikuläre Formulierungen von Verbindung B (einem Immunosuppressivum oder Antibiotikum mit immunosuppressiven Eigenschaften) und Pluronic F68TM (einem Block-Copolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid; BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, N. J.) als Oberflächenstabilisator wurden hergestellt. Die drei Formulierungen hatten unterschiedliche Partikelgrößenbereiche: (1) Formulierung S mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 110 nm; (2) Formulierung M mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 155 bis 220 nm; und (3) Formulierung L mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 300 nm.
Formulierung S wurde in einem zweistufigen Mahlungsprozess hergestellt. Für der ersten Schritt wurde eine Aufschlämmung hergestellt, die 20 Gramm an Verbindung B und 10 Gramm an Pluronic F68 in SS mL Wasser für Injektionszwecke enthielt. 85 Gramm der Aufschlämmung und 130 mL von polymerem Schleifmittel der Größe 500 um wurden in eine 150 mL-Kammer gefüllt und 3 '/2 Stunden im Kreislaufmodus in einer Dyno-Mühle (Glen Mills Inc., Clifton, NJ) gemahlen. Für den zweiten Mahlungsschritt wurden 85 Gramm der verdünnten Dispersion aus dem ersten Schritt in einem diskontinuierlichen Modus mit polymerem Schleifmittel der Größe 50 um in einer 150 mL-Kammer 1 ¹/&sub2; Stunden lang gemahlen.
Für die Formulierungen M und L wurde ein Walzenmahlungsverfahren verwendet. Eine Aufschlämmung wurde hergestellt, die 10% Verbindung B und 2,5% Pluronic F68 enthielt. 125 mL der Aufschlämmung wurden in eine 500 mL-Pyrexglasflasche, die 250 mL an 0,8 mm Yttria-gedoptem Zirconia-Schleifmittel enthielt, gegeben, und auf einer U.S. Stoneware Mühle gemahlen. Der Mahlvorgang wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Formulierung M wurde 48 Stunden gemahlen. Formulierung L wurde durch 3-minütiges Autoklavieren von Formulierung M bei 126ºC hergestellt.
Jede der drei Formulierungen wurde anschließend autoklaviert, gefolgt von einer Partikelgrößenanalyse mit einem Horiba LA-910 Partikelsichter.
Überraschenderweise zeigten die Resultate, dass die Endgröße der Formulierung S mit einer anfänglichen Durchschnittspartikelgröße von etwa 110 nm die größte unter den drei getesteten Proben war. Die Formulierung S war auch die einzige, die nach dem Autoklavieren eine bimodale Größenverteilung aufwies. Im Gegesatz dazu war die finale Partikelgröße der autoklavierten Formulierungen M und L kleiner als die finale Partikelgröße der Formulierung S, und in der Größenverteilung unimodal.
Eine unimodale Partikelgrößenverteilung ist bevorzugt, da eine Zusammensetzung mit weithin variablen Partikelgrößen (wie etwa in einer bimodalen Partikelgrößenverteilung) eine uneinheitliche Absorption und daher auch Bioverfügbarkeit aufweisen wird. Weiterhin ist es schwierig, derartige Zusammensetzungen zu Dosierungen zu formulieren, die eine einheitliche Wirkstoffquantität zur Verfügung stellen.

Beispiel 3

Der Zweck dieses Beispiels war der Vergleich des Einflusses des Autoklavierens auf die Partikelgröße nanopartikulärer Zusammensetzungen von Verbindung B, die anfängliche Durchschnittspartikelgrößen von etwa 108 nm und etwa 216 nm aufweisen.
Drei verschiedene nanopartikuläre Formulierungen von Verbindung B und Pluronic F68TM wurden hergestellt. Die formulierungen I und II hatten Durchschnittspartikelgrößen von 227 bzw. 224 nm, und Formulierung III hatte eine Durchschnittspartikelgröße von 108 nm.
Die Formulierungen I und II wurden durch Zugabe von etwa 600 Gramm einer 4%igen Pluronic F68TM-Lösung und etwa 100 Gramm von Verbindung B in eine 2 L- Pyrexglasflasche hergestellt, die 4 Kilogramm an 0,8 mm Yttria-gedoptem Zirconia- Schleifmittel enthielt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 72 Stunden auf einer U.S. Stoneware Walzenmühle gemahlen.
Formulierung III wurde durch Verwendung eines zweistufigen Mahlungsprozesses hergestellt. Für den ersten Schritt wurden etwa 700 Gramm einer 9%igen Pluronic F68TM- Lösung und etwa 130 Gramm von Verbindung B unter Bildung einer Aufschlämmung gemischt. Danach wurden 800 Gramm der Aufschlämmung in ein 1000 mL-Gefäß gefüllt und im Kreislaufmodus mit polymerem Schleifmittel der Größe 500 um in eine 300 mL- Kammer gefüllt und 14 Stunden in einer Dyno-Mühle (Glen Mills Inc., Clifton, NJ) gemahlen. Der zweite Mahlungsschritt wurde in einem diskontinuierlichen Modus durchgeführt, wobei 85 Gramm der Dispersion aus dem ersten Mahlungsschritt mit polymerem Schleifmittel der Größe 50 um in einer 150 mL-Kammer für 6 Stunden bearbeitet wurden.
Die Formulierungen I und II wurden durch Zugabe von Wasser für Injektionszwecke (WFI) (beschrieben in Pharmaceutical Engineering, 11 : 15-23 (1991)) oder Oberflächenstabilisatorpulver (d. h., Pluronic F68TM-Pulver) hergestellt, um die endgültige Konzentration und das Wirkstoff-zu-Oberflächenstabilisator-Verhältnis einzustellen. Die Formulierungen I und II wiesen ein Wirkstoff-zu-Oberflächenstabilisator-Verhältnis von 2 : 1, 2 bzw. 2 : 1 auf. Formulierung III wurde hergestellt, indem WFI bis zur 30fachen Verdünnung der Proben zugegeben wurde. Alle Testformulierungen wurden intensiv auf dem Vortex behandelt, um die Auflösung des Pluronic F68%Pulvers zu gewährleisten.
Für die Formulierungen I und II wurde 1 mL der Formulierung vor dem 25-minütigen Autoklavieren bei 121ºC in eine 10 mL-Glasampulle mit Bördelverschluß gegeben und versiegelt. Es wurden drei Proben von jeder Formulierung autoklaviert (Probe 1, 2 und 3 für Formulierung 1; und Probe 4, 5 und 6 für Formulierung 2). Für die Formulierung III wurden 5 mL der Formulierung in vier 20 mL-Glasampullen mit Bördelverschluß gegeben und versiegelt. Zwei Ampullen wurden 10 Minuten lang bei 121ºC autoklaviert (Proben 7 und 8), und zwei Ampullen wurden 20 Minuten lang bei 121ºC autoklaviert (Proben 9 und 10).
Nach dem Autoklavieren wurde die Partikelgrößenverteilung jeder Probe mit einem Horiba LA-910 Partikelsichter analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Tabelle II.
Die Ergebnisse zeigen, dass die nanopartikulären Zusammensetzungen mit einer Durchschnittspartikelgröße von etwa 220 nm (Formulierungen I und II) ein bescheidenes Wachstum nach der Hitzesterilisierung aufwiesen, wobei die Zusammensetzungen eine Durchschnittspartikelgröße von unter 400 nm haben, worin 90% der Partikel eine Größe von weniger als etwa 650 oder 700 um aufweisen. Im Gegensatz dazu wiesen die nanopartikulären Zusammensetzungen mit einer Durchschnittspartikelgröße von etwa 108 nm (Formulierung III) ein dramatisches Wachstum nach der Hitzesterilisierung auf, wobei die Zusammensetzungen eine Durchschnittspartikelgröße von etwa 650 bis etwa 780 nm haben, beinahe das Doppelte des Werts der Formulierungen I und II. Zusätzlich hatten 90 % der Partikel von Formulierung III eine Partikelgröße von weniger als etwa 1250 nm bis etwa 1500 nm, was mehr als das Doppelte des Werts der Formulierungen I und II ist.
Mikroskopische Bilder bestätigen den Partikelgrößenmeßwert des Horiba-Sichters. Keine Aggregation oder Brocken wurden unter dem Mikroskop in irgendeiner der autoklavierten Proben der Formulierungen I und II beobachtet.
In den Chromatogrammen der vier Proben der Formulierung III (mit einer anfänglichen Durchschnittspartikelgröße von 108 nm) wurden Dubletts beobachtet, jedoch nicht in den Proben aus Formulierung I oder II (mit einer anfänglichen Durchschnittspartikelgröße von 227 nm bzw. 224 nm). Ein Dublett zeigt an, dass die Formulierung eine breite Partikelgrößenverteilung aufweist, was für pharmazeutische Formulierungen unerwünscht ist.
Die Resultate deuten an, dass eine kleinere anfängliche Durchschnittspartikelgröße nicht zu einer autoklavierten Formulierung mit einer kleinen Durchschnittspartikelgröße führt. Es existiert eher eine optimale Partikelgröße, welche es ermöglicht, nanopartikuläre Formulierungen zu autoklavieren, ohne dass signifikante Partikelaggregation eintritt.

Claims

1. Nanopartikuläre Formulierung, welche minimale Partikelaggregation oder minimales Kristallwachstum nach Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen aufweist, wobei die Zusammensetzung

a) einen wasserunlöslichen kristallinen Wirkstoff; und

b) einen oder mehrere Oberflächenstabilisatoren, der/die an der Oberfläche des Wirkstoffs adsorbiert ist/sind, wobei mindestens SO% der Wirkstoffpartikel in der Zusammensetzung eine massegemittelte Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm aufweisen,

umfasst; wobei die nanopartikuläre Zusammensetzung erhöhten Temperaturen zur Hitzesterilisierung ausgesetzt wurde.

2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei der Wirkstoff in einer Menge von etwa 99, 9 Gewichts-% bis etwa 10 Gewichts-% vorliegt.

3. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Oberflächenstabilisatoren in einer Menge von etwa 0,1 Gewichts-% bis etwa 90 Gewichts-% vorliegen.

4. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Wirkstoff in einer kristallinen Phase und einem Wirkstoff in einer amorphen Phase.

5. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine effektive durchschnittliche Partikelgröße aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: von etwa 1 nm bis etwa 300 nm, von etwa 150 nm bis etwa 250 nm, und von etwa 150 nm bis etwa 200 nm.

6. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einer injizierbaren Formulierung.

7. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer von dem einen oder den mehreren Oberflächenstabilisatoren ein Polyoxyethylensorbitanfettsäureester ist.

8. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens einer von dem einen oder den mehreren Oberflächenstabilisatoren ein Detergens ist.

9. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung minimale Partikelaggregation oder minimales Kristallwachstum nach einer. Lagerungszeit von einem Monat oder mehr oder nach Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen aufweist.

10. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung minimale Partikelaggregation oder minimales Kristallwachstum nach einer Lagerungszeit von vier Monaten oder mehr oder nach Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen aufweist.

11. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung minimale Partikelaggregation oder minimales Kristallwachstum nach einer Lagerungszeit von sieben Monaten oder mehr oder nach Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen aufweist.

12. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 70% der Wirkstoffpartikel in der Zusammensetzung eine massegemittelte Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm aufweisen.

13. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 90% der Wirkstoffpartikel in der Zusammensetzung eine massegemittelte Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm aufweisen.

14. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 95% der Wirkstoffpartikel in der Zusammensetzung eine massegemittelte Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm aufweisen.

15. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1-14 zur Verabreichung an ein Säugetier.

16. Verfahren zur Vermeidung von Kristallwachstum und Partikelaggregation in einer nanopartikulären Zusammensetzung während Erhitzung oder Lagerung, wobei das genannte Verfahren

a) die Herstellung einer nanopartikulären Zusammensetzung eines schwerlöslichen Wirkstoffes, an dessen Oberfläche ein oder mehrere nichtvernetzte Oberflächenstabilisatoren haften, wobei mindestens 50% der Wirkstoffpartikel in der Zusammensetzung eine massegemittelte Partikelgröße von etwa 150 nm bis etwa 350 nm aufweisen; und

b) die Exposition der nanopartikulären Zusammensetzung gegenüber erhöhten Temperaturen zur Hitzesterilisierung umfasst, wobei die nanopartikuläre Zusammensetzung minimales Partikelwachstum und/oder minimale Aggregation während der Lagerung, die auf die Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen folgt, aufweist.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die nanopartikuläre Zusammensetzung durch Mahlen des schwerlöslichen Wirkstoffs in Gegenwart von Medien hergestellt wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, weiterhin umfassend eine Hitzeautoklavierung der nanopartikulären Zusammensetzung in einem versiegelten autoklavierbaren Behälter.