供吸入的治療學制劑的制作方法

專利名稱：供吸入的治療學制劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種胰島素的治療學制劑，該制劑適合吸入。
胰島素在體內碳水化合物、脂肪、和蛋白質代謝的調節中起著重要作用。糖尿病(Diabetes mellitus)(通常簡稱為糖尿病(diabetes))是一種以代謝紊亂，特別是葡萄糖代謝紊亂為特征的疾病。在正常人中，血糖水平的上升(例如在緊隨進食后所發生的那樣)引起胰腺的胰島beta細胞向血流中分泌一種肽類激素，胰島素。胰島素與很多類型的細胞最顯著的是肌肉細胞上的胰島素受體結合，從而用信號通知細胞增加將葡萄糖攝入細胞的速度。當血糖恢復至正常的餐前水平時，血液中的胰島素量也下降。在缺乏胰島素時，血糖水平可上升至危險的高度(一種稱為高血糖癥的病癥)，有可能導致死亡。過多的胰島素引起不正常的低血糖水平(低血糖)，這也是危險的并且可能致死。在正常人，內在的反饋環調節胰島素的分泌和從系統循環中的清除，從而避免高血糖和低血糖癥兩者的發生。
糖尿病是一種影響瑞典約3％入口的疾病。在這3％中，近20％患I型糖尿病，其余的患II型糖尿病。
I型糖尿病，或胰島素依賴型糖尿病(IDDM)，通常在兒童期發病。其特點為胰腺的beta細胞萎縮，導致胰島素產生的減少或停止，使病人依賴外源性胰島素才能生存。
更常見的II型糖尿病，或非胰島素依賴型糖尿病(NIDDM)，一般發生于大于40歲的病人。盡管這些病人可能具有正常的或甚至是高的血中胰島素水平，至少在疾病開始時是這樣，但表現出胰島素引起的細胞攝取葡萄糖的速度不正常的低下。雖然常可通過控制病人的飲食治療II型糖尿病，但施用外源性胰島素以補充病人beta細胞所分泌的胰島素可能也是必要的。
有效劑量的胰島素不能口服給藥，因為在胰島素到達血流中前已因胃腸道中的酶和胃中的低pH值被迅速降解。給藥的標準方法是皮下注射胰島素的等滲溶液，通常由病人自己注射。由于需要注射，給很多患者帶來了很多的不便和不適，而且在注射部位還可發生局部反應。此外，注射胰島素還有不正常的、非生理的血漿濃度分布。這種不正常的血漿濃度分布是不希望有的并且增加與糖尿病的長期治療有關的副反應發生的危險。
由于這些不利之處，需要一種經非注射途徑給藥的形式的胰島素。已提出多種設想，試圖生產這樣的各種形式的胰島素。例如，已提出經鼻，經直腸和經頰給藥的產品，較多的努力集中在經鼻給藥的產品上。然而鼻腔給藥仍存在問題而且只有很低的生物利用度。近些年來經肺部應用系統活性藥物引起了越來越多的關注，一些研究中包括了經肺部應用胰島素。其中絕大多數均涉及經肺應用的溶液或懸浮液，例如通過噴霧器或加壓的用表測量的劑量吸入器應用，而所有這些都只取得了有限的成功。
本發明我們現已發現胰島素可被包括在一種供吸入的干粉制劑中并還包含一種促進胰島素在肺內吸收的物質，從該制劑，胰島素能以治療學上可接受的速度和量被吸收。“促進吸收”一詞的含義是指在有增強劑存在時吸收入系統循環的胰島素的量較無增強劑存在時吸收的量高。
所以按照本發明，提供了一種治療學制劑，它包含活性化合物(A)胰島素，和(B)一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質。該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中活性化合物總質量的至少50％由(a)直徑小于約10微米，比如在0.01和10微米之間，而優選1和6微米之間的初級顆粒，或(b)所述顆粒的附聚物組成。
本發明的治療學制劑可只包含所述的活性化合物，或者它也可含有其它物質，如可藥用載體。這種載體可主要由直徑小于約10微米的顆粒組成，以使所產生的粉末的至少50％作為一個整體是由直徑小于約10微米的初級顆粒任意地聚集而組成的；或者載體可主要由更大的顆粒(“粗顆粒”)組成，從而在活性化合物和所述載體間形成“有序的混合物”。在有序的混合物(也可稱為相互作用的或粘著的混合物)中，細的藥物顆粒(在本發明中為所述活性化合物)相當均勻地分布于粗的賦形顆粒(在本發明中為可藥用載體)表面。優選在這些情況下活性化合物在形成有序的混合物之前不呈附聚物形式。粗顆粒的直徑可大于20微米，例如大于60微米。在這些低限以上，粗顆粒的直徑不是特別重要，因而根據需要，按照特定配方的實際要求，各種粗顆粒尺寸均可應用。不要求有序的混合物中的粗顆粒是同一尺寸的，但粗顆粒在有序的混合物中最好是相近尺寸的。優選地，粗顆粒具有60-800微米的直徑。
因此在本發明的一項具體實施方案中提供了一種胰島素和一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質的治療學制劑。該制劑制成適合吸入的干粉制劑形式，其中至少50％(質量)由(a)直徑小于約10微米的顆粒或(b)所述顆粒的附聚物組成；在另一具體實施方案中，本發明提供了一種包含胰島素、一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質、和一種可藥用載體的治療學制劑，該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中至少50％(質量)由(a)直徑小于約10微米的顆粒，或(b)所述顆粒的附聚物組成；在還有另一具體實施方案中，本發明提供了一種包含活性化合物(A)胰島素和(B)一種促進胰島素在下呼吸道的吸收的物質，以及一種可藥用載體的治療學制劑，其中活性化合物(A)和(B)總質量的至少50％由直徑小于約10微米的顆粒組成，該制劑制成適合吸入的干粉制劑形式，在該制劑中活性化合物與可藥用載體之間可形成有序的混合物。
優選活性化合物(A)和(B)總質量的至少60％例如至少70％或至少80％而更優選至少90％由直徑小于約10微米的顆粒組成，或由這種顆粒的附聚物組成。并且，當所需要的是包含載體的干粉制劑而不是有序的混合物時，優選全部干粉質量的至少60％例如至少70％或至少80％，并更優選至少90％由直徑小于約10微米的顆粒或這種顆粒的附聚物組成。
不管有或無可藥用載體，由于供吸入的干粉可含有上述顆粒的附聚物，所以在吸入時任何的附聚物都應基本上解聚，并產生一種其中至少50％由直徑最高達10微米的顆粒組成的粉末。附聚物可以是經控制的聚集過程的結果，或也可簡單地是粉末顆粒緊密接觸的結果。不管是哪種情況，重要的是附聚物應可通過吸入器中的機械方法或其它方法被解聚為前面所述的顆粒。附聚物一般地優選不在有序的混合物中形成。在有序的混合物這種情況下，優選在吸入時，或者通過吸入器中的機械方式或簡單地通過吸入動作，或通過其它途徑，可從大顆粒中釋放出活性化合物，然后使活性化合物沉積于下呼吸道而載體顆粒留在口中。
胰島素的任何生物活性形式或衍生物均可用于本發明。例如牛的、豬的、或生物合成或半合成的人胰島素、或人胰島素的生物活性衍生物(“改型胰島素”)，例如Brange等人在“Diabetes Care”13923，1990中所講述的具有某些氨基酸取代者，均可應用。改型胰島素被開發的目的是改進各種性能，例如改善穩定性或給予改良的藥物動力學特性(profile)(即改良的經上皮細胞膜吸收的特性(profile))。該胰島素應具低鋅含量，因為鋅降低胰島素的溶解度，可能降低吸收速度，并且還因為鋅可與用于本發明的某些增強劑物質形成不希望產生的不可溶沉淀。此外，該胰島素應為可在水溶液中迅速溶解的干粉形式。
在下文中稱為增強劑的促進胰島素在肺中吸收的物質可為許多化合物中的任意一個，這些化合物的作用為促進通過下呼吸道中的上皮細胞層的吸收，并吸收入相鄰的肺脈管系統。增強劑可通過任何下述幾種可能機制實現這種作用(1)通過引起上皮細胞間緊密連接的結構改變增加胰島素的細胞旁通透性。
(2)通過與膜的蛋白或脂質組分互相影響或提取膜的蛋白或脂質組分，從而使膜的完整性紊亂，而增加胰島素的穿細胞通透性。
(3)增加胰島素在水溶液中的溶解性的、增強劑與胰島素間的相互作用。這可能通過防止胰島素附聚物(二聚物、三聚物、六聚物)的形成，或通過在增強劑膠粒中增溶胰島素分子而發生。
(4)使沿肺泡和肺氣道分布的粘液障壁的粘性減小或使其溶解，從而暴露出上皮表面，以便直接吸收胰島素。
增強劑可通過上述的單一一種，或兩種或多種機制起作用。通過幾種機制起作用的增強劑比只使用一或兩種者更可能促進胰島素的有效吸收。例如，表面活性劑是一族據信可通過上述所有四種機制起作用的增強劑。表面活性劑是具有親脂和親水兩個部分的兩親分子，這兩種特性之間具有各種平衡。如果該分子是非常親脂的，則這種物質在水中的低溶解度可能限制其用途。然而，如果親水部分絕對占優勢，則該分子的表面活性特性可能最小。因而，表面活性劑只有在足夠的溶解度和足夠的表面活性之間達到合適的平衡時才有效。
表面活性劑另一個可能具有重要性的特性是在肺中pH值(近似7.4)時表面活性劑的凈電荷。胰島素的等電pH值為5.5。在pH 7.4時，胰島素帶負的凈電荷。這導致胰島素分子間的靜電排斥，從而防止聚集而增加溶解度。如果表面活性劑也帶負電荷，然而可與胰島素通過比如憎水相互反應而相互作用，則胰島素分子間將產生附加的排斥。因此，陰離子表面活性劑通過幫助胰島素穩定在單體狀態而具有促進吸收的附加優越性(與在生理性pH值時帶凈正電荷或中性者相比)。
一些在本發明的方法中作為增強劑的潛在地有用的不同的化合物在大鼠中按下面實施例5中所述方法進行試驗。具有已知吸收促進特性，或具有使其作為可能的候選物用于本發明的方法中的物理特性的其它物質，可很容易地由本領域技術人員用體內測定法或按照實施例6中所述的體外測定法進行測試。
有可能兩種或多種增強劑物質的結合也給出滿意的結果。在本發明的方法中使用這樣的結合應認為是在本發明的范圍中。
在本發明的方法中有用的增強劑同時具備對胰島素吸收的有效促進作用和(1)在使用的濃度下沒有毒性和(2)好的粉末性質，即在固體狀態沒有粘性或蠟樣堅固性。可使用諸如MTT測定法，如在Int.J.Pharm.，65(1990)，249-259中所述方法之類的標準方法測定給定物質的毒性。給定物質的粉末特性可從已發表的有關該物質的資料確定或經驗地確定。
一非常有前途類型的增強劑是脂肪酸的鹽。已發現碳鏈長度為10(即癸酸鈉)，12(月桂酸鈉)和14(肉豆蔻酸鈉)的飽和脂肪酸的鈉鹽在本發明的方法中表現良好。還發現癸酸的鉀鹽和賴氨酸鹽在本發明的方法中也有效。如果碳鏈的長度短于約10，則該表面活性劑的表面活性可能過低，而如果鏈長度長于約14，則脂肪酸鹽在水中溶解度的下降限制了其用途。
本發明中最優選的促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是癸酸鈉。
因此在本發明的一項特別優選的實施方案中提供了一種治療學制劑，它包含適合吸入的干粉形式的活性化臺物(A)胰島素和(B)癸酸鈉，其中活性化合物(A)和(B)總質量的至少50％由(a)具有小于約10微米的直徑，例如在0.01至10微米之間并優選在1至6微米之的初級顆粒，或(b)這種顆粒的附聚物組成；具體地，在這項特別優選的實施方案中本發明提供了一種胰島素和癸酸鈉的治療學制劑，該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中至少50％(質量)由(a)直徑小于約10微米的顆粒或(b)所述顆粒的附聚物構成；一種包含胰島素、癸酸鈉和一種可藥用載體的治療學制劑，該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中至少50％(質量)由(a)直徑小于約10微米的顆粒或(b)所述顆粒的附聚物構成；和一種由活性化合物(A)胰島素和(B)癸酸鈉組成的治療學制劑，其中活性化合物(A)和(B)的總質量的至少50％由直徑小于約10微米的顆粒組成。該制劑還包含一種可藥用載體。該制劑制成適合吸入的干粉制劑形式，其中活性化合物和可藥用載體之間可形成有序的混合物。
不同的抗衡離子可改變飽和脂肪酸鹽在水中的溶解度。這樣，具有10至14以外的碳鏈長度的增強劑也可能被證實甚至比上述具體提及的增強劑更具優越性。在本發明中不飽和脂肪酸鹽也可能有用，因為它們比飽和脂肪酸鹽更易溶于水，因而可具有比后者更長的鏈長度而仍維持成功的胰島素吸收增強劑所需的溶解性。
測定了膽汁鹽和膽汁鹽衍生物作為本發明的方法中的增強劑的可用性。所有那些被測試者(烏素脫氧膽酸鹽(ursodeoxycholate)，牛磺膽酸鹽，甘氨膽酸鹽，和牛磺二氫梭鏈孢酸鹽(taurodihydrofusidate)的鈉鹽)均有效地促進肺中胰島素的吸收。
對磷脂類也作為增強劑予以測試。發現一種單鏈磷脂(溶血磷脂酰膽堿)是一種有效的增強劑，而兩種雙鏈磷脂(二辛酰磷脂酰膽堿和二癸酰磷脂酰膽堿)則不是。這一點可用雙鏈磷脂在水中的溶解度遠小于它們的單鏈對應物這一事實來解釋。然而，有理由期望鏈長度較短的雙鏈磷脂由于比其較長鏈的對應物具有更大的水溶性，因而有可能在本發明中用作增強劑。這樣，單鏈和雙鏈磷脂兩者都可能得到應用。
一種糖苷，即辛基吡喃葡糖苷，也作為本發明中的增強劑被測試并被發現具有一些促進吸收的性質。其他的烷基糖苷例如硫吡喃葡糖苷和吡喃麥芽糖苷也可望在本發明的方法中具有促進吸收的性質。
環糊精類及其衍生物有效地促進胰島素的鼻吸收，并可在肺中起類似作用。二甲基-β-環糊精在本發明的方法中被測試并被發現具有促進吸收的效果。
其它可能有用的表面活性劑是水楊酸鈉，5-甲氧基水楊酸鈉，和天然存在的表面活性劑諸如甘草酸(glycyrrhizine acid)、皂草苷糖苷和酰基肉堿類的鹽。
對于離子性的增強劑(如上文所述的陰離子表面活性劑)，抗衡離子的性質可能是重要的。所選的具體抗衡離子可能影響增強劑或包含增強劑的任何制劑的粉末特性、溶解性，穩定性，收濕性，和局部/系統毒性。還可影響其與之結合的胰島素的穩定性和/或溶解性。一般來說，可望單價金屬陽離子如鈉、鉀、鋰，銣，和銫能用作陰離子性增強劑的抗衡離子。氨和有機胺形成另一類陽離子，被期望適合用于具有羧酸部分的陰離子性增強劑。這種有機胺的實例包括乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，2-氨基-2-甲基乙基胺，甜菜堿類，乙二胺，N，N-二芐基(bensyl)亞乙基四胺，精氨酸，六亞甲基四胺，組氨酸，N-甲基哌啶，賴氨酸，哌嗪，亞精胺，精胺和三(羥甲基)氨基甲烷。
由于已觀察到許多被測試的增強劑具有對肺中胰島素吸收的有效促進作用，因此期望發現更多的可起這種作用的物質。淀粉微球體有效地促進經鼻粘膜施用的胰島素的生物利用度，并在本發明的方法中被作為增強劑進行測試。雖然在本文使用的動物模型中證實它們在經肺施用的途徑中僅有很小用途，但認為這主要是由于技術上的困難所致，如果克服了，即可導致成功的經肺途徑的施用。螯合劑是一組被認為通過結合鈣離子發生作用的增強劑。由于鈣離子協助維持細胞之間空間的大小并額外地減小胰島素的溶解性，所以結合掉這些離子從理論上說可既增加胰島素的溶解性，又增加胰島素的細胞旁通透性。雖然測試的一種螯合劑，即乙二胺四乙酸(EDTA)的鈉鹽，在測試的大鼠模型中被發現在促進胰島素吸收方面無效，但其它鈣離子-結合螯合劑有可能被證實更有用途。
通常，在保證快速而有效的促進胰島素吸收的范圍內，保持胰島素對增強劑的比率盡可能高是合乎需要的。為了最大限度地減小歸因于增強劑的副反應的危險，包括局部的和系統的，這一點是重要的。通過在如本文所述的體內模型中測試各種比率可確定任何給定的增強劑的胰島素對增強劑的最適宜比例。例如，胰島素與癸酸鈉按下述重量/重量比率結合50/50，75/25，82.5/17.5，和90/10。在含50％和25％癸酸鈉時胰島素的吸收得到顯著提高。10％只給予吸收方面極差的提高，而17.5％得到的結果居中這表明在本發明的方法中使用的癸酸鈉的最低有效濃度接近15-25％，并很可能為20-25％。其它的增強劑可具有更高的或更低的相對于胰島素的濃度，因此每一個個別的增強劑必須分別予以測試。然而基于上述結果，期望表面活性劑型的增強劑的最理想的比率一般在胰島素/增強劑混合物的10％和50％之間，例如在15％和50％之間比如在25％和50％之間。應當注意的是，上述比率代表增強劑僅僅相對于胰島素的比率，而未考慮在內任何載體或其它可能添加的例如為提高配方的粉末特性而添加的添加劑。
按照本發明吸收的胰島素量可顯著高于無增強劑存在下的吸收量。在本文的實施例4中顯示，一種按照本發明的治療學制劑，當被吸入后，其生物利用度比單獨胰島素的吸入制劑高三倍以上。
優選地，按照本發明吸收的胰島素量顯著(p＜0.05)高于缺乏增強劑時的吸收量。
如上文所述，通常包括在治療學制劑中的添加物質，如可藥用載體，可包括在本發明的治療學制劑中。制劑中包括添加物質的目的是，例如將粉末稀釋至合適的量以適于經特殊打算使用的粉末吸入器給藥；易化制劑的加工；提高制劑的粉末特性；提高制劑的穩定性(例如通過抗氧化劑或調節pH值的化合物)；或給制劑增加口味。任何的添加劑不應不利地影響胰島素或吸收增強劑的穩定性，或不利地妨礙胰島素吸收。它也應是穩定的，不吸濕的，具有良好的粉末特性并沒有氣道副反應。作為潛在的添加劑的實例可以提及單糖、雙糖、和多糖、糖醇類和其它多元醇，例如乳糖、葡萄糖、棉子糖、松三糖、乳糖醇(lactitol)、麥芽糖醇(maltitol)、海藻糖、蔗糖、甘露糖醇和淀粉。由于還原糖如乳糖和葡萄糖具有與蛋白質形成復合物的傾向，非還原糖如棉子糖、松三糖、乳糖醇、麥芽糖醇、海藻糖、蔗糖、甘露糖醇和淀粉可能是用于本發明的優選的添加劑。根據所要使用的吸入器，這種添加劑的總量可在非常寬的范圍內改變。在一些情況下需要很少或不需要添加劑，而例如在吸入器運行需要大量粉末體積的情況下，治療學制劑中很高百分比由添加劑組成。添加劑的需要量可由本領域技術人員根據具體情況很容易地確定。
一種將粉末送入患者肺中的有用的機制是通過一件適合干粉吸入的輕便吸入器裝置。很多這種裝置，典型的是被設計用于施用抗哮喘或抗炎癥劑于呼吸系統者，可在市場上購買。優選該裝置是干粉吸入器，其設計使粉末防止受潮從而沒有偶然的大劑量的危險此外還希望盡可能多的下述特點使粉末避光；高的可呼吸部分和在主要流速間歇期的高的肺沉降率；低的劑量和可呼吸部分偏差；低的口罩內粉末存留；對吸收器表面的低吸附；劑量大小的靈活性；和低吸入阻力。該吸入器優選為單次劑量吸入器，雖然多次劑量吸入器也可使用。后者優選例如具有多種用途的多次劑量、呼吸啟動的、干粉吸入器。優選所使用的吸入器為具有單一用途的單次劑量、呼吸啟動的、干粉吸入器。
所述粉末制劑可用常規技術按幾種方法制備。可能需要在加工過程的某一時刻在適用的碾機中，例如在噴射碾機(jet mill)中使活性化合物和如果必要時(即不想要有序的混合物的情況下)任何載體微粒化，以生產具有適合在下呼吸道最大沉積的大小范圍(即小于10μm)的初級顆粒。例如，可將胰島素和增強劑粉末干燥混合，如果必要的話也與載體一起干燥混合，然后使這些物質一起微粒化或者，這些物質也可分別微粒化，然后再混合。當要混合的化合物具有不同的物理性質例如堅硬度和脆性時，對微粒化的抵抗力就不同，因而它們可能需要不同的壓力才能破裂為合適的顆粒大小。因而，當它們在一起微粒化時，所得到的一種成分的顆粒大小可能是不令人滿意的。在這種情況下使不同的成分分別微粒化然后再將它們混合是有利的。
也可能先將這些成分，如果不想要有序的混合物則還可將任何載體，溶于合適的溶劑例如水中，以在分子水平上取得混合。這一方法也使調節pH值至所希望的水平成為可能。已經知道胰島素的經鼻吸收受制劑的pH值影響，當pH值從胰島素的等電點，即5.5左右不論向上或向下移動時吸收均增加。但是，在pH值顯著高于或低于5.5時胰島素的穩定性可能減小，而且還應考慮到對于吸入產品pH3.0至8.5的可藥用限度，因為pH值在此限度以外的產品可能引起氣道激惹和收縮。為了得到粉末，必須將溶劑經過一種能保持胰島素的生物活性的過程去除。適合的干燥方法包括真空濃縮、開放(open)干燥、噴霧干燥、和冷凍干燥。一般應避免溫度在40℃以上超過幾分鐘，因為胰島素可發生一些降解，在干燥步驟之后，如果需要，可將固體材料研磨成粗粉末，然后，如果需要的話，再微粒化。
如果需要，該微粒化的粉末可被進一步加工以提高流動性質，例如，通過干式造粒形成，形成具有優良的操縱(handling)特性的球形附聚物，然后再將其加入所想使用的吸入器裝置。在這種情況下，該裝置應制成一定形狀以保證附聚物在離開該裝置前基本解聚，以使進入患者呼吸道的顆粒大部分在所希望的大小范圍之內。
當需要有序的混合物時，如果需要的話，可通過例如微粒化加工活性化合物，以得到在特定大小范圍內的顆粒。也可對載體進行加工，比如為取得所希望的大小和所希望的表面特性，例如特定的表面與重量比值，或某種粗糙度，以保證有序的混合物中的最佳粘附力。這種有序的混合物的物理學要求是公知的，取得符合所述要求的有序的混合物的各種方法也是公知的，這可由技術人員根據具體情況很容易地確定。
現通過實施例描述本發明，這些實施例是用于說明的，而非限定本發明的范圍。
實施例比較實施例胰島素的治療學制劑，不含增強劑將半合成的人胰島素(Diosynth，0.8g)和水(150ml)加入燒杯中，用1M HCl將pH值降至pH 3.4然后用1M NaOH漂洗使之升至pH 7.4，以溶解胰島素。
將乳糖(可商業化地得到，9.2g)加入并再將pH值調至pH7.4。將溶液攪動直至澄清或稍呈乳白色，并在37℃溫度下蒸發濃縮約2天時間。
將得到的固體餅壓碎，通過0.5mm的濾網篩分，所得到的粉末通過噴射碾機微粒化成具有約2微米直徑的顆粒。
實施例1胰島素和癸酸鈉的治療學制劑比率75∶25將半合成人胰島素(9.75g)和水(250ml)加入燒杯中。用1MHCl將pH值降至pH3.4，然后用1M NaOH漂洗使之升至pH7.4，以溶解胰島素。
將癸酸鈉(Sigma，3.25g)加入并將pH再調至pH7.4。將溶液攪動直至澄清或稍呈乳白色，在37℃溫度下蒸發濃縮約2天時間。
將得到的固體餅壓碎，通過0.5mm的濾網篩分，并將得到的粉末通過噴射碾機微粒化成具有約2微米直徑的顆粒。
實施例2胰島素和癸酸鈉的治療學制劑，含有乳糖；比率50∶25∶25將半合成人胰島素(7.5g)按照實施例中所述方法溶于水(150ml)。將癸酸鈉(3.75g)和乳糖(3.75g)加入并按照實施例1的方法產生主要由直徑約2微米的顆粒組成的粉末。
實施例3胰島素和癸酸鈉的治療學制劑，含乳糖；比率4∶4∶92按照實施例2的方法，使用0.5g半合成人胰島素，150ml水，0.5g癸酸鈉和11.5g乳糖。
吸入研究研究1實施例1中的制劑被用于在兩條狗中的吸入研究。將該制劑裝入Wright Dust Feed吸入裝置并對狗施用。劑量水平為1U./kg(1U.＝1單位人胰島素＝35μg人胰島素，100％)在不同時間間隔測定血糖和血漿胰島素水平并將結果歸納于下面的表1和表2。
表I
.d.＝未測定表II
n.d.＝未測定這些表說明胰島素/癸酸鈉制劑顯著增加血漿胰島素水平并降低血糖。血漿胰島素峰值和血糖的最小值分別在約15和60分鐘后達到。
研究2比較實施例和實施例1中的制劑通過一種Wright Dust Feed吸入裝置，以恒定的1U./kg劑量水平分別各對4或5只狗施用。在不同的時間點測定每個制劑對血漿胰島素水平和血糖水平的影響并將結果顯示于

圖1和圖2。發現不含增強劑的對照制劑基本不使血漿胰島素水平產生變化，而包含胰島素和增強劑兩者的制劑使血漿胰島素水平從零時間點的約20μU/ml上升至吸入粉末15分鐘后的約80μU/ml。類似地，對照動物在吸入不伴增強劑的胰島素后記錄到最大的血糖下降約為0.5mmol/L，而吸入胰島素加增強劑的動物記錄到約1.7mmol/L的短暫下降，從約4.0mmol/L降至約2.3mmol/L。因此，胰島素與增強劑、癸酸鈉一起被快速地吸收入系統循環并被快速清除出去，引起對應的短暫的血糖水平下降。相反地，胰島素加載體(乳糖)而非增強劑僅測定到很小程度的吸收(p＝0.0002，胰島素/癸酸鹽VS胰島素/乳糖。)研究3實施例1-3的制劑各自在不同劑量水平在兩條狗中測試。這些制劑通過Wright Dust Feed吸入裝置施用。在吸入后在不同時間間隔測定血漿胰島素和血糖水平。結果在圖3-6中顯示，表明按不同比例與癸酸鈉結合使用的胰島素很快被吸收并在20-30分鐘后達到峰值，繼以相應的血糖水平的下降。結果還顯示通過胰島素粉末的吸入可得到比胰島素的皮下注射后得到的分布圖更接近自然的生理分布圖的血漿分布圖。
實施例4胰島素和癸酸鈉，75∶25；微粒化的粉末的混合將生物合成的人胰島素(53g)在Airfilco Jet Mill(商標，Airfilco Process Plant Limited)中用加壓氨氣(進料壓力7巴，室壓力5巴)微粒化，至總平均直徑(mass median diameter)為2.4微米。
將癸酸鈉(170g)在Airfilco Jet Mill(TM)中用加壓氮氣(進料壓力5巴，室壓力3巴)微粒化，至總平均直徑為1.6微米。
按照下述方法將微粒化的生物合成人胰島素(45g)和癸酸鈉(14.26g)干燥混合將胰島素的一半加入包括一個體積4.4升的混合量筒的混合裝置中，該量筒被一個寬1mm的篩網分為兩室，每室中有一個金屬環幫助混合和攪拌。將癸酸鈉并最終將剩下的胰島素加入。將混合量筒密封，轉180度，并安置在一個電動的震動裝置中。將馬達開動并持續震動約2分鐘，直至所有的胰島素和癸酸鈉都已通過濾網。將馬達關掉并將混合量筒轉180度，再安置在震動裝置上并再次進行震動，直至所有的粉末均已通過濾網。這一程序再重復8次，使總混合時間達到約20分鐘。
將如此得到的制劑通過使用Wright Dust Feed吸入裝置以劑量水平為1U./kg吸入施用于5只狗，并在施用后不同時間點測定血漿胰島素水平。
取得的結果與上述微粒化為具有2.4微米的總平均直徑的生物合成胰島素以同樣方式和同樣劑量水平施用于5只狗所得到的血漿胰島素水平比較，并與將胰島素和癸酸鈉按90∶10的比例組成的治療學制劑按上述同樣方式和同樣劑量水平施用于5只狗所得到的血漿胰島素水平相比較。在這種情況下該治療學制劑按下述方法進行制備人的半合成胰島素用凝膠過濾以使鋅含量從相當于胰島素的含量的0.52％減少至0.01％。將胰島素(4.5g)和癸酸鈉(0.5g)溶于水(232ml)中。將溶液攪動直至澄清并調pH值至7.0。溶液在37℃經過約2天時間通過蒸發進行濃縮。將所得到的固體餅壓碎，并用0.5mm濾網過篩，并將得到的粉末經噴射碾機微粒化為具有3.1微米的總平均直徑的顆粒。
這些比較的結果顯示于圖9。結果表明與單用胰島素相比，本發明的90∶10配方的胰島素的生物利用度有一定的提高，而本發明的75∶25制劑的胰島素的生物利用度顯著提高。(75∶25與100∶0間的差異，p＝0.0147)。
實施例5增強劑的選擇在大鼠模型中試驗表III中所列的每種化合物促進胰島素吸收的能力，從而影響血糖水平的能力。使用不同形式的胰島素重組的或半合成的人的或牛的胰島素。每種配方按照上面實施例1-3中所述方法制備，干燥并加工胰島素/增強劑溶液以生產一種可吸入的粉末。
將粉末通過吸入施用于大鼠，隨后監測大鼠的血糖水平。將這些水平與從吸入無增強劑的胰島素配方的大鼠得到的相對應值相比較。
表III
+有效，即增強劑使血糖水平顯著下降-無或很小效果(+)有效，不如“+”顯著實施例6增強劑的選擇使用上皮細胞系，CaCo-2(可從美國典型培養物保藏中心(ATCC)，Rockville，MD，USA得到)建立了一種標準的體外測定法，用以評價各種增強劑化合物促進胰島素和其它標記物穿過單層上皮細胞層轉運的能力，該上皮細胞層是作為在肺中起到將肺泡與肺血供應分開的功能的上皮細胞層的一個模型。在該測定法中，將增強劑和胰島素或其它標記物以不同的比例和/或濃度溶于水溶液，并應用于單層細胞層的頂測。在37℃和95％RH(相對濕度)下溫育60分鐘后，測定細胞基底旁側(basolateral side)的標記物總量例如，通過使用放射性標記的標記物。對于圖5和6中顯示的實驗中測定的特定增強劑(癸酸鈉)，在基底旁測出現的標記物(甘露糖醇，分子量360)的總量依賴于所用增強劑的濃度，至少達16mM癸酸鈉(圖7)。甚至于當胰島素被加入增強劑/甘露糖醇混合物(癸酸鈉∶胰島素，重量比1∶3)中時更是如此(圖8)。還發現癸酸鈉的這一濃度(16mM)促進胰島素穿過單層細胞層吸收。與沒有任何增強劑情況下的總量相比，在有16mM癸酸鈉存在下，穿過單層細胞層的胰島素總量增加為2倍。預期在更高濃度的癸酸鈉存在下，細胞的通透性將進一步增加；然而癸酸鈉的潛在細胞毒性可能妨礙該特定增強劑的實際上更高濃度的使用。
這種上皮細胞通透性的體外模型可作為用于快速測定任何所需的增強劑在本發明的方法中的用途的篩選工具。
權利要求
1.一種治療學制劑，它包含活性化合物(A)胰島素和(B)一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質，制成適合吸入的干粉形式，其中活性化合物的總質量的至少50％由(a)具有最高達10微米直徑的顆粒或(b)該顆粒的附聚物組成。
2.按照權利要求1中所要求的治療學制劑，其特征在于所述治療學制劑僅含有所述活性化合物。
3.按照權利要求1中所要求的治療學制劑，其特征在于該干粉除含有所述活性化合物外，還含有可藥用載體。
4.按照權利要求3中所要求的治療學制劑，其特征在于所述載體由具有最高達10微米直徑的顆粒組成，以使所述干粉的至少50％由(a)具有最高達10微米直徑的顆粒或(b)該顆粒的附聚物組成。
5.按照權利要求3中所要求的治療學制劑，其特征在于所述載體由粗顆粒組成，以使所述活性化合物和該載體之間能形成有序的混合物。
6.按照權利要求4中所要求的治療學制劑，其中干粉的至少50％由(a)具有1至6微米之間直徑的顆粒或(b)該顆粒的附聚物組成。
7.按照權利要求1或權利要求5中所要求的治療學制劑，其中活性化合物(A)和(B)總質量的至少50％由具有1至6微米之間直徑的顆粒組成。
8.按照權利要求1中所要求的治療學制劑，其特征在于所述胰島素是牛的、豬的、生物合成或半合成的人胰島素，或人胰島素的生物活性衍生物。
9.按照權利要求8中所要求的治療學制劑，其特征在于所述胰島素是半合成的人胰島素。
10.按照權利要求8中所要求的治療學制劑，其特征在于該胰島素是生物合成的人胰島素。
11.一種如權利要求1中所要求的胰島素的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是一種促進胰島素經過下呼吸道的上皮細胞層并進入鄰近肺脈管系統的吸收的物質。
12.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是表面活性劑。
13.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是陰離子表面活性劑。
14.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是膽汁鹽或膽汁鹽衍生物。
15.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是磷脂。
16.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是烷基糖苷。
17.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是環糊精或其衍生物。
18.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是脂肪酸的鹽。
19.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是癸酸鹽。
20.一種如權利要求11中所要求的治療學制劑，其特征在于所述促進胰島素在下呼吸道吸收的物質是癸酸鈉。
21.一種包含活性化合物(A)胰島素和(B)癸酸鈉的治療學制劑，該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中活性化合物(A)和(B)的總質量的至少50％由(a)具有小于10微米直徑的初級顆粒，或(b)這種顆粒的附聚物組成。
22.一種如權利要求21中所要求的治療學制劑，它僅含有所述活性化合物。
23.一種如權利要求21中所要求的治療學制劑，其特征在于該干粉除含有所述活性化合物外，還含有可藥用載體。
24.一種包含胰島素、癸酸鈉和可藥用載體的治療學制劑，該制劑制成適合吸入的干粉形式，其中至少50％(質量)由(a)具有小于約10微米直徑的顆粒，或(b)所述顆粒的附聚物組成。
25.一種治療學制劑，它包含活性化合物(A)胰島素和(B)癸酸鈉，其中的活性化合物(A)和(B)總質量的至少50％由具有小于約10微米直徑的顆粒組成，和可藥用載體，該制劑制成適合吸入的干粉制劑形式，其中在活性化合物和可藥用載體間可形成一種有序的混合物。
26.一種如權利要求1或權利要求21中所要求的治療學制劑，其特征在于所述制劑中胰島素對增強劑的比率在9∶1至1∶1范圍內。
27.一種如權利要求1或權利要求21中所要求的治療學制劑，其特征在于所述比率在5∶1至2∶1范圍內。
28.一種如權利要求1或權利要求21中所要求的治療學制劑，其特征在于所述比率在4∶1至3∶1范圍內。
29.一種如權利要求3或權利要求23中所要求的治療學制劑，其特征在于所述添加劑選自單糖、雙糖和多糖、糖醇類和其它多元醇。
30.一種如權利要求3或權利要求23中所要求的治療學制劑，其特征在于所述添加劑為非還原糖。
31.一種如權利要求30中所要求的治療學制劑，其特征在于所述添加劑為棉子糖、松三糖、乳糖醇、麥芽糖醇、海藻糖、蔗糖、甘露糖醇或淀粉。
32.按照權利要求1或權利要求21中所要求的治療學制劑在一種吸入裝置中的用途。
33.如權利要求32中所要求的用途，其特征在于所述吸入裝置可防止供吸入的粉末受潮，并且過量用藥的危險最小。
34.按照權利要求32中所要求的用途，其特征在于所述吸入裝置為供單一用途的單次劑量、呼吸啟動的、干粉吸入器。
35.按照權利要求32中所要求的用途，其特征在于所述吸入裝置是供多種用途的多次劑量、呼吸啟動的、干粉吸入器。
36.一種含有權利要求1或權利要求21的治療學制劑的干粉吸入器裝置。
37.一種供單一用途的單次劑量、呼吸啟動的、干粉吸入器，它含有一種供吸入的治療學制劑，該制劑包含活性化合物(A)胰島素和(B)癸酸鈉并制成干粉形式，其中活性化合物(A)和(B)的總質量的至少50％由具有最高達10微米直徑的顆粒組成。
38.一種胰島素的治療學制劑的制備方法，該方法包含形成一種由胰島素和一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質組成的溶液，通過蒸發或其它方法除去溶劑以得到固體，然后任選研磨和/或混合所述固體以得到一種其中至少50％由具有最高達10微米直徑的顆粒組成的粉末。
39.一種如權利要求38中所要求的方法，該方法包含除加入所述促進在下呼吸道吸收的物質以外還添加一種可藥用載體。
40.一種制備胰島素的治療學制劑的方法，該方法包含將胰島素與一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質干燥混合，然后任選研磨和/或混合所述固體以得到一種其中至少50％由具有最高達10微米直徑的顆粒組成的粉末。
41.一種如權利要求40中所要求的方法，該方法包含將一種可藥用載體與胰島素和促進胰島素在下呼吸道吸收的物質一起干燥混合。
42.一種如權利要求38或40中所要求的方法，該方法包含使制劑微粒化的附加步驟。
43.一種如權利要求39或41中所要求的方法，該方法包含將所述粉末與一種可藥用載體一起制備一種有序的混合物的附加步驟。
44.增強劑在制備具有促進胰島素在下呼吸道的系統吸收性質的胰島素的可吸入的干粉制劑中的用途，其中胰島素和增強劑總質量的至少50％由(1)具有10微米或更小直徑的顆粒，或(2)所述顆粒的附聚物組成。
45.按照權利要求44的用途，其中所述增強劑是一種表面活性劑。
46.按照權利要求44的用途，其中所述增強劑是脂肪酸的鹽。
47.按照權利要求44的用途，其中所述增強劑是癸酸鈉。
全文摘要
本發明提供了一種供吸入的治療學制劑，它包含胰島素和一種促進胰島素在下呼吸道吸收的物質，以適合吸入的干粉制劑形式提供。
文檔編號A61K9/72GK1129904SQ94193190
公開日1996年8月28日 申請日期1994年6月23日 優先權日1993年6月24日
發明者K·G·E·貝克斯特龍, C·M·O·達爾貝克, P·艾曼, A·C·約翰遜 申請人:阿斯特拉公司