DE69630207T2

DE69630207T2 - Beclomethazon-nanopartikel dispersionen enthaltende aerosole

Info

Publication number: DE69630207T2
Application number: DE69630207T
Authority: DE
Inventors: Timothy S. Wiedmann; Ray W. Wood; Lan Decastro
Original assignee: Elan Pharma International Ltd
Current assignee: Elan Pharma International Ltd
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2016-02-24
Also published as: ATE250926T1; ATE375147T1; WO1996025919A1; JPH11500732A; DE69630207D1; DE69637288T2; EP0810854B1; EP1354583A2; DE69637288D1; EP0810854A1; JP4484248B2; EP1354583B1; US5747001A; EP0810854A4; EP1354583A3; ES2294223T3; CA2213660A1; AU4990796A; CA2213660C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Nanopartikel, im besonderen Beclomethazon enthaltende Nanopartikel als Aerosol.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Abgabe eines Wirkstoffes im Respirationstrakt ist sowohl für die lokale als auch für die systemische Behandlung von Krankheiten wichtig. Mit herkömmlichen Verfahren ist die Wirkstoffabgabe in der Lunge extrem ineffizient. Versuche, lungengängige wässrige Suspensionen mit schwer löslichen Verbindungen zu entwickeln, waren nicht erfolgreich. Mikronisierte Wirkstoffe, die in wässriger Lösung suspensiert sind, sind zu groß, um als aerosolisierte wässriger Tropfen abgegeben zu werden. Es wird vermutet, dass mit herkömmlichen Verfahren nur 10 bis 20% des Wirkstoffes die Lunge erreichen. Verluste entstehen besonders durch die Vorrichtung, welche verwendet wird, um den Wirkstoff abzugeben, durch den Mund und den Rachen und durch das Ausatmen. Diese Verluste führen zu Variabilität bezüglich des Wirkstofflevels und zu schlechter therapeutischer Kontrolle. Die Deposition des Wirkstoffes in Mund und Rachen kann außerdem zu systemischen Absorption und unerwünschten Nebenwirkungen führen.
Die Effizienz der respiratorischen Wirkstoffabgabe wird im Wesentlichen durch die Partikelgrößenverteilung bestimmt. Große Partikel (größer als 10 μm) setzen sich hauptsächlich im hinteren Teil des Rachens ab. Mehr als 60% der Partikel mit Größen zwischen 1 und 10 μm erreichen mit der Luftströmung die obere Bronchialgegend der Lunge, wo sich die meisten absetzen. Bei einer Partikelgröße von weniger als 1 μm werden im Wesentlichen alle Partikel von der Lunge aufgenommen und erreichen die peripheren Alveolen, ungefähr 70% werden jedoch ausgeatmet und gehen daher verloren.
Zur Bestimmung der Menge des Wirkstoffes der den Wirkort erreicht muß neben dem Absetzen die relative Absorptions- und Clearancerate des Wirkstoffes berücksichtigt werden. Da sich 99,99% der verfügbaren Fläche in den peripheren Alveolen befindet, kann eine schnelle Absorption durch die Abgabe der Partikel in der Peripherie erreicht werden. Bezüglich der Clearance gibt es auch Unterschiede zwischen den zentralen und peripheren Regionen der Lunge. Die peripheren Alveolen besitzen keine Zellen mit Zilien, sondern verlassen sich bei der Clearance der Partikel auf die „Verdauung" (engulfment) durch Makrophagen. Dieser wesentlich langsamerer Prozess kann die Verweildauer der Partikel in der Lunge wesentlich verlängern, was zu einem verstärkten therapeutischen oder diagnostischen Effekt führt. Im Gegensatz dazu erfolgt die Clearance der Partikel, die sich im oberen respiratorischen Trakt absetzen, über die „mucoziliäre Rolltreppe" (mucociliary escalator). Das bedeutet, dass die Partikel durch die Schleimschicht, die die Lungenoberfläche abdeckt, abgefangen und in den Hals transportiert werden. Infolgedessen wird dieses Material entweder geschluckt oder durch Husten entfernt.
Obwohl es lange bekannt war, dass kleinere Aerosoltropfen tiefer in das respiratorische System gelangen (Current Concepts in the Pharmaceutical Sciences: Dosages and Bioavailabiliy, J. Swarbrick Ed., Lea and Febiger, Philadelphia, PA, 1973, S. 97–148), waren diese lange Zeit von theoretischem Interesse. Allein das Wissen, dass kleinere Aerosoltropfen tiefer im respiratorischen System abgegeben werden können, löst das Problem des Einbringens ausreichender effizienter Mengen des Wirkstoffes in das Aerosol nicht, insbesondere wenn der Wirkstoff in der Aerosolflüssigkeit nur schwer löslich ist.
Nanopartikel, wie in der US Patentschrift 5,145,684 beschrieben, sind Partikel, die aus einem schwer löslichen therapeutischem oder diagnostischem Wirkstoff bestehen, auf denen ein nicht-quervernetzter Oberflächenmodifikator adsorbiert ist und die eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 400 Nanometer (nm) haben. Es werden jedoch keine Versuche erwähnt, die diese Zusammensetzungen zerstäuben („aerosolieren" oder „atomisieren" sind equivalente Ausdrücke für den Zweck dieser Offenbarung) und es ist nicht nahegelegt, dass ein Zerstäuben dieser Zusammensetzung geeignte Aerosole zur Verfügung stellen würde oder dass dies zu einem Vorteil führen würde.
Beclomethazondipropionatmonohydrat ist ein antiinflammatorisches Steroid, welches in der Form eines Nasalsprays kommerziell erhältlich ist. Gemäß der Physician's Desk Reference^® ist es schwer löslich, und wenn es als wässrige oder aerosolisierte Suspension über nasale Inhalation verabreicht wird, setzt sich der Wirkstoff hauptsächlich in den nasalen Atemwegen ab. Ein Teil des Wirkstoffes wird geschluckt. Die Abgabe von Beclomethazon ist daher für alle oben genannten Probleme, die für aerosolische Suspensionen mit schwer löslichen Wirkstoffen bekannt sind, prädisponiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Aerosol zur Verfügung gestellt, welches Tröpfchen einer wässrigen Dispersion von Nanopartikeln umfasst, wobei die genannten Nanopartikel Beclomethazon-Partikel mit einer effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 400 nm und einem Oberflächenmodifikator an ihrer Oberfläche umfassen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Bereitstellung eines Verfahren zur Bildung eines Aerosols aus einer wässrigen Dispersion von Nanopartikeln, wobei die genannten Nanopartikel unlösliche Beclomethazon-Partikel mit einer effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 400 nm und einem Oberflächenmodifikator an ihrer Oberfläche umfassen, wobei das genannte Verfahren die Schritte:

(a) Bereitstellen einer Suspension der genannten Nanopartikel;
(b) Zerstäuben der genannten Suspension unter Bildung eines Aerosols umfasst.

Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Säugetiers, welches die Schritte:

(a) Bildung eines Aerosols aus einer wässrigen Dispersion von Nanopartikeln, wobei die genannten Nanopartikel Beclomethazon mit einem Oberflächenmodifikator an ihrer Oberfläche, umfassen;
(b) Verabreichung des genannten Aerosols an das Respirationssystems des genannten Säugetiers.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Beclomethazondipropionat hat die folgende Strukturformel:
Es ist ein weißes Pulver mit einem Molekulargewicht von 521,25; und ist schwer wasserlöslich. Der hier verwendete Begriff Beclomethazon steht für freies Belcomethazon; seine verschiedenen Mono- und Diester. Im besonderen ist die bevorzugte Form, Beclomethazondipropionat und sein Monohydrat, eingeschlossen.
Die Zusammensetzungen der Erfindung sind Aerosole. Aerosole können für den vorliegenden Zweck als kolloidale Systeme definiert werden, die aus sehr fein verteilten Flüssigkeitstropfen bestehen, die in einem Gas dispergiert und von ihm umgeben sind.
Die Tropfen der Aerosole haben typischerweise eine Größe von weniger als 50 Micron im Durchmesser, obwohl Tropfen einer viel kleineren Größe möglich sind.
Die Aerosole der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet für die Behandlung von mit den Atemwegen assozierte Erkrankungen (respirator related illnesses). Beclomethazon ist besonders geeignet für die Behandlung saisonaler oder beständiger Rhinitis und ist ebenso indiziert zur Erleichterung der Symptome saisonaler oder beständiger allergischer und nicht-allergischer (vasomotorischer) Rhinitis.
Die Aerosole der Erfindung werden durch das Zerstäuben der die Nanopartikel enthaltenden Lösung, unter Verwendung einer Vielzahl von bekannten Zerstäubungstechniken, hergestellt. Das vielleicht einfachste der Systeme ist das „Zwei-Phasen" System, welches aus einer Lösung oder Suspension des Wirkstoffes besteht, im vorliegenden Fall ein Nanopartikel mit Beclomethazon, in einem Flüssigtreibstoff. Sowohl die Flüssigkeits- als auch die Dampfphase sind in einem unter Druck stehenden Behälter vorhanden und bei Öffnung eines Ventils am Behälter wird der Flüssigtreibstoff der die Nanopartikeldispersion enthält, freigesetzt. In Abhängigkeit der Beschaffenheit der Inhaltsstoffe und der Beschaffenheit des Ventilmechanismuses, wird ein feiner Aerosolnebel oder ein feuchtes Aerosolspray (aerosol wet spray) produziert.
Es gibt eine Vielzahl von Zerstäubern, die für die Herstellung von Aerosolen der Erfindung zur Verfügung stehen, einschließlich Zerstäuber mit kleinem Volumen. Kompressorgetriebene Zerstäuber schließen die Jettechnologie ein und verwenden komprimierte Luft zur Erzeugung des Aerosols. Kommerziell erhältliche Vorrichtungen sind bei Healthdyne Technologies Inc.; Invacare Inc.; Mountain Medical Equipment Inc.; Pari Respiratory Inc.; Mada Mediacal Inc.; Puritan-Bennet; Schuco Inc.; Omron Healthcare Inc.; DeVilbiss Health Care Inc. und Hospital Inc. erhältlich.
Ultraschallzerstäuber liefern eine hohe Medikationsleistung und werden von Patienten verwendet, die unter schwerem Asthma oder mit den Atemwegen assozierte Erkrankungen (respiratory related illnesses) leiden.
Oberflächenmodifikatoren
Geeignet Oberflächemodifikatoren können vorzugsweise aus bekannten organischen und anorganischen pharmazeutischen Hilfsstoffen ausgewählt werden. Solche Hilfsstoffe schließen verschieden Polymere, niedermolekulare Oligomere, natürliche Produkte und oberflächenaktive Stoffe ein. Bevorzugte Oberflächenmodifikatoren schließen nichtionische und ionische oberflächenaktive Stoffe ein.
Representative Beispiele für Oberflächenmodifikatoren schließen Gelatine; Casein; Lecithin (Phosphatide); Akaziengummi; Cholesterol; Tragant; Stearinsäure; Benzalkoniumchlorid; Kalziumstearat; Glycerolmonostearat; Cetostearylalkohol; emulgierendes Wachs aus Cetomacrogol; Sorbitanester; Polyoxyethylenalkylether, z. B. Macrogolether wie Cetomacrogol 1000, Polyoxyethylenderivate des Rizinusöls, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, z. B. das kommerziell erhältliche Tweens^TM, Polyethylenglykole, Polyoxyethylenstearate, kolloidales Silikondioxid, Phosphate, Natriumdodecylsulfat, Carboxymethylcellulosecalzium, Carboxymethylcellulosenatrium, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulosephthalate, nicht-kristalline Cellulose, Magnesiumaluminiumsilikat, Triethanolamin, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon (PVP) ein. Die meisten dieser Oberflächenmodifikatoren sind bekannt als pharmazeutische Hilfsstoffe und sind im Detail beschrieben im „Handbook of Pharamceutical Excipients", gemeinschaftlich veröffentlicht durch die American Pharmaceutical Association und die Pharmaceutical Society of Great Britain, the Pharmaceutical Press, 1986.
Besonders bevorzugte Oberflächenmodifikatoren schließen Polyvinylpyrrolidon, Tyloxapol, Poloxamere, wie Pluronic^TM F68 und F108, welche Blockcopolymerer des Ethylenoxides und Propylenoxides sind, und Polyxamine, wie Tetronic^TM 908 (auch bekannt als Poloxamin^TM 908), welches ein tetrafunktionelles Blockcopolymer ist, das aus sequenzieller Addition von Propylenoxid und Ethylenoxid an Ethylendiamin gewonnen wird, erhältlich bei BASF, Dextran, Lecithin, Dialkylester der Natriumsulfosuccinsäure, wie Aerosol OT^TM, welches ein Dioctylester der Natriumsulfosuccinsäure ist, erhältlich bei Amercian Cyanimid, Duponol^TM P, welches ein Natriumlaurylsulfat ist, erhältlich bei DuPont, Triton X-200, welches ein Alkylarylpolyethersulfonat ist, erhältlich bei Rohn und Haas, Tween^TM 20 und Tween^TM 80, die Polyoxyethylensorbitanfettsäureester sind, erhältlich bei ICI Specialty Chemicals; Carbowax^TM 3550 und 934, welche Polyethylenglykole sind, erhältlich bei Union Carbide; Crodesta^TM F-110, welches ein Gemisch aus Saccharosestearat und Saccharosedistearat ist, erhältlich bei Croda Inc., Crodesta^TM SL-40, welches bei Croda Inc., erhältlich ist und SA90HCO, welches C₁₈H₃₇-CH₂(CON(CH₃)CH₂(CHOH)₄CH₂OH)₂ ist. Oberflächenmodifikatoren, die für besonders geeignet befunden wurden, schließen Tetronic^TM 908, die Tweens^TM, Pluronic^TM F-68 und Polyvinylpyrrolidon ein. Weitere geeignete Oberflächenmodifikatoren schließen:
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-methylglucamid;
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, ein.
Ein weiterer geeigneter Oberflächenmodifikator ist Tyloxapol (ein nichtionisches flüssiges Polymer des Alkylarylpolyetheralkoholtyps; auch bekannt als Superinone oder Triton). Dieser Oberflächenmodifikator ist kommerziell erhältlich und/oder kann durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden.
Ein weiterer bevorzugter Oberflächenmodifikator ist P-Isononylphenoxypoly(glycidol) auch bekannt als Olin-10G^TM oder Surfactant 10-G, kommerziell erhältlich als 10G^TM bei Olin Chemicals, Stamford, Conneticut.
Nichtionische Oberflächenmodifikatoren
Bevorzugte Oberflächenmodifikatoren können aus bekannten nicht-ionischen Oberflächenmodifikatoren ausgewählt werden, einschließlich der Poloxamine, wie Tetronic^TM 908 (auch bekannt als Poloxamine^TM 908), welches ein tetrafunktionelles Blockcopolymer ist, das aus sequenzieller Addition von Propylenoxid und Ethylenoxid an Ethylendiamin gewonnen wird, erhältlich bei BASF, oder Tetronic^TM 1508 (T-1508) oder ein Polymer des Alkylarylpolyetheralkoholtyps, wie Tyloxapol.
Die Oberflächenmodifikatoren sind kommerziell erhältlich und/oder können über im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden. Zwei oder mehrere Oberflächenmodifikatoren können kombiniert verwendet werden.
Tyloxapol
Tyloxapol (4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)-phenolpolymer mit Ethlenoxid und Fomaldehyd) ist ein bevorzugter Oberflächenmodifikator und ist ein nichtionisches flüssiges Polymer des Alkylarylpolyetheralkoholtyps. Tyloxapol, auch bekannt als „Superinone" ist in der US Patentschrift 4,826,821 als geeigneter nichtionischer oberflächenaktiver Stoff in einer oberflächenaktiven Zusammensetzung für die Lunge offenbart, sowie in der US Patentschrift 3,272,700 als Stabilisator für 2-Dimethylaminoethyl-4-n-butylaminobenzoat.
Tyloxapol kann mit Nanopartikeln verbunden werden und kann die Funktion eines Oberflächenmodifikators, eines Stabilisators und/oder eines Dispergiermittels erfüllen. Alternativ kann Tyloxapol anderen Zwecken dienen. Tyloxapol kann alle drei Funktionen erfüllen. Tyloxapol kann als Stabilisator und/oder Dispergiermittel dienen, wobei eine andere Verbindung als Oberflächenmodifikator agiert.
Zusätzliche Oberflächenmodifikatoren
Besonder bevorzugte zusätzliche Oberflächenmodifikatoren sind solche, die Resistenz gegenüber Partikelaggregation während der Sterilisation verleihen und schließen Dioctylsulfosuccinat (DOSS), Polyethylenglykol, Glycerol, Natriumdodecylsulfat, Dodecyltrimethylammoniumbromid und ein geladenes Phospholipid, wie Dimyristoylphosphatidylglycerol, ein. Die Oberflächenmodifikatoren sind kommerziell erhältlich und/oder können durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden. Zwei oder mehrere Oberflächenmodifikatoren können kombiniert verwendet werden.
Blockcopolymer-Oberflächenmodifikatoren
Ein bevorzugter Oberflächenmodifikator ist ein Blockcopolymer verknüpft mit mindestens einer anionischen Gruppe. Die Polymere beinhalten mindestens ein und vorzugsweise zwei, drei, vier oder mehr anionische Gruppen pro Molekül. Bevorzugte anionische Gruppen schließen Sulfat, Sulfonat, Phosphonat, Phosphat und Carboxylatgruppen ein. Die anionischen Gruppen sind kovalent an das nichtionische Blockcopolymer angehängt. Der nichtionische sulfatierte oberflächenaktive Stoff hat ein Molekulargewicht von 1 000–50 000, vorzugsweise von 2 000–40 000 und bevorzugter von 3 000–30 000. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Polymer mindestens ungefähr 50 Gewichts-% und bevorzugter mindestens ungefähr 60 Gewichts-% an hydrophilen Einheiten, z. B. Alkylenoxideinheiten. Der Grund dafür ist, dass die Gegenwart eines Hauptanteils an hydrophilen Einheiten dem Polymer wässrige Löslichkeit verleiht.
Eine bevorzugte Klasse an Blockcopolymeren, die vorliegend als Oberflächenmodifikatoren geeignet sind, schließen sulfatierte Blockcopolymere des Ethylenoxides und Propylenoxides ein. Diese Blockcopolymere sind in unsulfatierter Form kommerziell erhältlich als Pluronics^TM. Besondere Beispiele für unsulfatierte Blockcopolymere schließen F68, F 108 und F 127 ein.
Eine andere bevorzugte Klasse von Oberflächenmodifikatoren enhält mindestens einen Polyethylenoxidblock (PEO) als hydrophobe Einheit des Moleküls und mindestents einen Polybutylenoxidblock (PBO) als hydrophile Einheit. Besonders bevorzugte Oberflächenmodifikatoren dieser Klasse sind Diblock-, Triblock- und höhere Blockcopolymere des Ethylenoxides und Butylenoxides, die beispielsweise durch die folgende Strukturformel repräsentiert werden:
-(PEO)-(PBO)-; -(PEO)-(PBO)-(PEO)- und -(PEO)-(PBO)-(PEO)-(PBO)-. Die Blockcopolmere, die hier geeignet sind, sind bekannte Verbindungen und/oder können leicht durch im Stand der Technik bekannt Verfahren hergestellt werden.
Hoch bevorzugte Oberflächenmodifikatoren schließen Triblockcopolymere der Struktur -(PEO)-(PBO)-(PEO)- mit Molekulargewichten von 3 800 und 5 000 ein, die kommerziell erhältlich sind bei DowChemical, Midland, Michigan und die als B20-3800 und B20-5000 bezeichnet werden. Diese Oberflächenmodifikatoren enthalten ungefähr 80 Gewichts-% PEO. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Oberflächenmodifikator ein Triblockpolymer mit der Struktur:
Q ist eine anionische Gruppe, wobei R H oder ein Metallkation, wie Na⁺, K⁺ und ähnliches ist, x 15–700 ist, y 5–200 ist und z 15–700 ist.
Mahlen
Die beschriebenen Partikel können mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das die Schritte des Dispergierens von Beclomethazon in einem flüssigen Dispersionsmedium und das Anwenden mechanischer Mittel in Gegenwart des Mahlkörpers zur Reduzierung der Partikelgröße des Beclomethazons auf eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von weniger als ungefähr 400 nm, umfasst. Die Partikel können in Gegenwart eines Oberflächenmodifikators größenreduziert werden. Alternativ können die Partikel nach dem Zerreiben mit dem Oberflächenmodifikator in Kontakt gebracht werden.
Beclomethazon wird kommerziell erhalten und/oder durch im Stand der Technik bekannte Verfahren als herkömmliche Grobform hergestellt. Es ist bevorzugt, aber nicht essentiell, dass die Partikelgröße des ausgewählten groben Beclomethazon, weniger als 100 μm, bestimmt durch eine Siebanalyse, beträgt. Wenn die Grobpartikelgröße des Beclomethazon größer als ungefähr 100 μm ist, sind die Partikel des Beclomethazon bevorzugterweise unter Verwendung eines konventionellen Mahlverfahrens, wie Luftstrahlmahlverfahren oder Fragmentierungsmahlverfahren, auf eine Größe von weniger als 100 μm zu reduzieren.
Das ausgewählte grobe Beclomethazon kann dann einem flüssigen Medium, in welchem es im Wesentlichen unlöslich ist, zur Bildung eines Vorgemisches zugefügt werden. Die Konzentration des Beclomethazons in dem flüssigen Medium kann zwischen ungefähr 0,1–60% variieren und beträgt vorzugsweise 5–30% (w/w). Es ist bevorzugt, aber nicht essentiell, dass der Oberflächenmodifikator im Vorgemisch vorhanden ist. Die Konzentration des Oberflächenmodifikators kann von ungefähr 0,1 bis ungefähr 90 Gewichts-% variieren und beträgt vorzugsweise zwischen 1–75 Gewichts-%, bevorzugter zwischen 20–60 Gewichts-%, bezogen auf das totale kombinerte Gewicht des Beclomethazons und des Oberflächenmodifikators. Die scheinbare Viskosität der Vorgemischsuspension beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 1000 Centipoise.
Das Vorgemisch kann direkt verwendet werden, indem es dem mechanischen Mittel unterworfen wird, um die durchschnittliche Partikelgröße in der Dispersion auf weniger als 400 nm zu reduzieren. Das Vorgemisch wird bevorzugt direkt verwendet, falls eine Kugelmühle zum Zerreiben verwendet wird. Alternativ kann das Beclomethazon und, gegebenenfalls der Oberflächenmodifikator in einem flüssigen Medium unter geeigneter Umwälzung, z. B. mit einer Walzenmühle oder einem Mixer vom Typ Cowles, dispergiert werden, bis eine homogene Dispersion beobachtet wird, in der mit bloßem Auge keine großen Agglomerate sichtbar sind. Das Vorgemisch wird vor dem Mahlen bevorzugterweise einem solchen Dispersionsschritt unterworfen, falls eine Umlauf-Mediummühle zum Zerreiben verwendet wird.
Das mechanische Mittel, das zur Reduktion der Partikelgröße des Beclomethasons angewendet wird, kann üblicherweise (conveniently) die Form einer Dispersionsmühle annehmen. Geeignete Dispersionsmühlen schließen eine Kugelmühle, eine Reibungsmühle (attritor mill), eine Vibrationsmühle und eine Mediummühle, beispielsweise eine Sandmühle oder eine Perlmühle ein. Eine Mediummühle ist aufgrund der relativ geringeren benötigten Mahlzeit, die zur Erreichung des beabsichtigten Ergebnisses, d. h. der gewünschten Partikelgrößenreduktion, benötigt wird, bevorzugt. Für die Mediummühle beträgt die scheinbare Viskosität des Vorgemisches vorzugsweise von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 Centipoise. Für die Kugelmühle beträgt die scheinbare Viskosität von ungefähr 1 bis zu ungefähr 100 Centipoise. Diese Bereiche tendieren dazu, ein optimales Gleichgewicht zwischen effizienter Partikelfragmentierung und Mediumerrosion zu leisten.
Darstellungsbedingungen
Die Zerreibezeit kann stark variieren und hängt primär von dem besonderen mechanischen Mittel und den ausgewählten Verfahrensbedingungen ab. Bei der Kugelmühle können Bearbeitungszeiten von bis zu fünf Tagen oder länger benötigt werden. Andererseits gewährleisten Bearbeitungszeiten von weniger als 1 Tag (Verweilzeit von einer Minute bis zu mehreren Stunden) bei stark scherenden Mediummühlen das gewünschte Ergebnis.
Die Partikel müssen bei einer Temperatur größenreduziert werden, die das Beclomethazon nicht signifikant degradiert. Bearbeitungstemperaturen von weniger als ungefähr 30–40°C werden gewöhnlich bevorzugt. Falls erwünscht kann die Verfahrenseinrichtung mit einer konventionellen Kühlungseinrichtung gekühlt werden. Das Verfahren wird bequem unter Umgebungstemperaturbedingungen ausgeführt und bei Verfahrensdrucken, die für den Mahlprozess sicher und wirksam sind. Beispielsweise ist der Umgebungsdruck typisch für Kugelmühlen, Reibungsmühlen und Vibrationsmühlen. Zur Temperaturkontrolle wird, z. B. das Ummanteln oder Eintauchen der Mahlkammer mit/in Eiswasser, vorgeschlagen. Verfahrensdrucke von ungefähr 1 psi (0,07 kg/cm²) bis zu 50 psi (3,5 kg/cm²) kommen in Betracht. Verfahrensdrucke von ungefähr 10 psi (0,7 kg/cm²) bis ungefähr 20 psi (1,4 kg/cm²) sind typisch.
Der Oberflächenmodifikator muß der Dispersion nach dem Zerreiben in einer Menge zugefügt werden, die oben für das Vorgemisch beschrieben wurde, wenn er nicht im Vorgemisch gegenwärtig war. Danach kann die Dispersion durch, z. B. starkes Schütteln, gemischt werden. Gegebenenfalls kann die Dispersion einem Beschallungsschritt unterworfen werden, z. B. unter Verwendung einer Ultraschallenergiequelle. Die Dispersion kann beispielsweise einer Ultraschallenergie mit einer Frequenz von 20–80 kHz für eine Zeit von ungefähr 1 bis 120 Sekunden unterworfen werden.
Nachdem das Zerreiben abgeschlossen ist, wird der Mahlkörper von dem gemahlenen partikulärem Produkt (in entweder trockener oder flüssiger Form) unter Verwendung konventioneller Trennverfahren, wie Filtration, Sieben durch ein Maschensieb, abgetrennt.
Mahlkörper
Der Mahlkörper für den Partikelgrößenreduktionsschritt kann aus hartem Medium, vorzugsweise kugelförmig oder aus einzelnen Teilchen bestehend, mit einer durchschnittlichen Größe von weniger als ungefähr 3 mm und, bevorzugter weniger als ungefähr 1 mm, ausgewählt werden. Solche Medien können, falls erwünscht, Partikel unter kürzeren Verfahrenszeiten zur Verfügung stellen und gewähren einen geringeren Verschleiß der Mahlvorrichtung. Die Auswahl des Mahlkörpermaterials wird nicht als kritisch erachtet. Wir haben gefunden, dass Zirconiumoxid, wie 95% ZrO₂, stabilisiert mit Magnesia, Zirconiumsilikat und Mahlkörper aus Glass, Partikel zur Verfügung stellen, die einen Verunreinigungslevel besitzen, der für die Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen als akzeptabel erachtet wird. Andere Medien, wie Edelstahl, Titan, Aluminiumoxid und 95% ZrO₂ stabilisier mit Yttrium, werden jedoch als geeignet erachtet. Bevorzugte Medien haben eine Dichte, die größer als ungefähr 3 g/cm³ ist.
Polymermahlkörper
Der Mahlkörper kann Partikel, vorzugsweise kugelförmige, z. B. Kügelchen, die im Wesentlichen aus polymerem Harz bestehen, umfassen. Alternativ kann der Mahlkörper Partikel umfassen, die einen Kern mit einer anhaftenden Beschichtung aus polymerem Harz umfassen.
Im allgemeinen sind die vorliegend geeigneten polymere Harze chemisch und physikalisch inert, im Wesentlichen frei von Metallen, Lösungsmitteln und Monomeren und weisen eine ausreichende Härte und Sprödigkeit auf, die ermöglichen, dass sie während des Mahlens nicht abgesplittert oder zermalmt werden. Geeignete Polymerharzen schließen vernetzte Polystyrole, wie mit Divinylbenzol vernetztes Polystyrol; Styrolcopolymere; Polycarbonate; Polyacetale, wie z. B. Delrin^TM; Vinylchloridpolymere und -Copolymere; Polyurethane; Polyamide; Poly(tetrafluoroethylene), z. B. Teflon^TM und andere Fluoropolymere; Polyethylene hoher Dichte; Polypropylene; Celluloseether und -ester, wie Celluloseacetat; Polyhydroxymethacrylat; Polyhydroxyethylacrylat und silikonhaltige Polymere, wie z. B. Polysiloxane, ein. Das Polymer kann biologisch abbaubar sein. Beispielhafte biologisch abbaubare Polymere schließen beispielsweise Poly(lactide), Poly(glycolid)-Copolymere aus Lactiden und Glycolid, Polyanhydride, Poly(hydroxyethylmethacylat), Poly(iminocarbonate), Poly(N-acylhydroxyprolin)ester, Poly(N-palmitoylhydroxyprolin)ester, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Poly(orthoester), Poly(caprolactone) und Poly(phosphazene), ein. Im Fall von biologisch abbaubaren Polymeren können Verunreinigungen des Mahlkörpers selbst vorteilhafterweise in vivo in biologisch akzeptable Produkte metabolisiert werden, die aus dem Körper ausgeschieden werden können.
Die Polymerharze können eine Dichte von 0,8 bis 3,0 g/cm³ haben. Harze mit einer höheren Dichte sind insofern bevorzugt, als dass angenommen wird, dass sie eine effizientere Partikelgrößenreduktion gewährleisten.
Die Mahlkörper bewegen sich vorzugsweise in einem Größenbereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 mm. Zum Feinmahlen, haben die Mahlkörper vorzugsweise eine Größe von ungefähr 0,2 bis ungefähr 2 mm und bevorzugter von ungefähr 0,25 bis ungefähr 1 mm.
In einem besonders bevorzugten Verfahren, wird das Beclomethazon in Form von Submicron-Partikeln hergestellt, indem der Wirkstoff in Gegenwart eines Mahlkörpers mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als ungefähr 75 Micron gemahlen wird.
Das Kernmaterial des Mahlkörpers kann bevorzugt aus Materialien ausgewählt werden, die, wenn sie als Kugeln oder Partikel hergestellt werden, als Mahlkörper bekannt sind. Geeignete Kernmaterialien schließen Zirconiumoxide (wie 95% Zirconiumoxid stabilisiert mit Magnesia oder Yttrium), Zirconiumsilikate, Glas, Edelstahl, Titan, Aluminiumoxid, Ferrite und ähnliches ein. Bevorzugte Kernmaterialien haben eine Dichte, die größer als ungefähr 2,5 g/cm³ ist. Die Auswahl eines Kernmaterials mit hoher Dichte wird als Erleichterung der effizienten Partikelgrößenreduktion erachtet.
Es wird angenommen, dass sich die geeignete Dicke des Polymermantels um den Kern in einem Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 500 Micron bewegt, obwohl eine Dicke außerhalb dieses Bereichs in einigen Anwendungen geeignet sein kann. Die Dicke des Polymermantels beträgt vorzugsweise weniger als der Durchmesser des Kerns.
Die Kerne können durch im Stand der Technik bekannte Verfahren beschichtet werden. Geeignete Verfahren schließen Spritzüberzug, Überzug im Flüssigkeitsbett und Schmelzüberzug ein. Adhesionsunterstützende oder Verbindungschichten können optional zur Verfügung gestellt werden, um die Adhesion zwischen dem Kernmaterial und dem Harzmantel zu verbessern. Die Adhesion des Polymermantels am Kernmaterial kann durch die Behandlung des Kernmaterials mit adhesionsfördernden Verfahren, wie Aufrauhen der Kernoberfläche, Koronaentladung, verbessert werden.
Kontinuierliches Mahlen
In einem bevorzugten Mahlprozess werden die Partikel eher kontinuierlich als in Chargen hergestellt. Das kontinuierliche Verfahren umfasst die Schritte des kontinuierlichen Einführens des Beclomethazon und des harten Mahlkörpers in die Mahlkammer, des Kontaktieren des Wirkstoffes mit dem Mahlkörper während des Aufenthaltes in der Kammer, um die Partikelgröße des Wirkstoffes zu reduzieren, des kontinuierlichen Entfernen des Wirkstoffes und des Mahlkörpers aus der Mahlkammer und des anschließenden Trennens des Wirkstoffes vom Mahlkörper.
Das Beclomethazon und der Mahlkörper werden kontinuierlich aus der Mahlkammer entfernt. Danach wird der Mahlkörper in einem zweiten Schritt von dem gemahlenen, partikulären Wirkstoff (in entweder trockenere oder flüssiger Dispersionsform) unter Verwendung konventioneller Trennungstechniken getrennt, wie einfache Filtration, Sieben durch einen Maschenfilter oder Maschensieb.
Weitere Trennungsmethoden, wie Zentrifugation, können auch angewendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform zirkulieren der Wirkstoff und der Mahlkörper in der Mahlkammer. Beispiele geeigneter Mittel, um solch eine Zirkulation zu bewirken, schließen konventionelle Pumpen, wie peristaltische Pumpen, Diaphragmapumpen, Kolbenpumpen, Kreiselpumpen und andere positive Verdrängungspumpen mit keinen zu engen Toleranzbereichen, die den Mahlkörper zerstören, ein. Peristaltische Pumpen werden grundsätzlich bevorzugt.
Eine weitere Abwandlung des kontinuierlichen Verfahrens schließt die Verwendung von gemischten Mahlkörpergrößen ein. Beispielsweise kann ein größerer Mahlkörper in konventioneller Weise verwendet werden, wenn die Mahlkammer auf solche Mahlkörper beschränkt ist. Kleinere Mahlkörper können kontinuierlich durch das System zirkuliert werden und es kann ihnen erlaubt werden, das bewegte Bett der größeren Mahlkörper zu passieren. In dieser Ausführungsform hat der kleinere Mahlkörper vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 1 bis 300 μm und der größere Mahlkörper eine mittlere Partikelgröße von 300 bis 1 000 μm.
Präzipitationsverfahren
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der gewünschten nanopartikulären Dispersion ist die Mikropräzipitation. Dies ist ein Verfahren zur Herstellung stabiler Dispersionen des Beclomethazon in Gegenwart eines Oberflächenmodifikators und eines kolloidalen stabilitätsfördernden oberflächenaktiven Mittels, welches frei von Spuren toxischer Lösungsmittel oder gelösten Schwermetallverunreinigungen ist, durch folgende Verfahrensschritte:

1) Lösen des Beclomethazon unter Rühren in wässriger Base,
2) Hinzufügen der obigen Formulierung 1) zu einer Lösung aus einem oberflächenaktiven Stoff (oder einem Oberflächenmodifikator) unter Rühren zur Bildung einer klaren Lösung, und,
3) Neutralisieren der obigen Formulierung 2) unter Rühren mit einer geeigneten Säurelösung.

Diesem Verfahren können sich folgende Schritte anschließen:

4) Entfernen des gebildeten Salzes durch Dialyse oder Diafiltration und
5) Konzentrieren der Dispersion durch konventionelle Mittel.

Dieses Mikropäzipitationsverfahren erzeugt eine Dispersion des Beclomethazon mit Z-durchschnittlichem (Z-average) Partikelgrößendurchmesser von weniger als 400 nm (gemessen mit Photonkorrelationsspektroskopie), die, wenn sie bei Raumtemperatur oder unter gekühlten Bedingungen gehalten wird, stabil ist. Solche Dispersionen zeigen auch limitiertes Partikelgrößenwachstum unter Dekontaminierungsbedingungen im Autoklaven, die für pharmazeutische Standardblutpoolwirkstoffe (standard blood-pool pharmaceutical agents) verwendet werden.
Schritt 3 kann semikontinuierlich, über kontinuierliche Chargen oder kontinuierliche Verfahren bei konstanten Durchflußgeschwindigkeiten der Reaktionskomponenten in computer-gesteuerten Reaktoren oder in Röhrenreaktoren, bei denen der pH der Reaktion über pH-Stat Systeme konstant gehalten werden kann, durchgeführt werden. Die Vorteile solcher Modifikationen sind, dass sie ein kostengünstigeres Herstellungsverfahren für die großtechnische Herstellung nanopartikulärer Dispersionssysteme gewährleisten.
Zusätzliche Oberflächenmodifikatoren können nach der Präzipitation zu der Dispersion gegeben werden. Danach kann die Dispersion, z. B. durch kräftiges Schütteln, gemischt werden. Die Dispersion kann gegebenenfalls einem Beschallungsschritt unterworfen werden, z. B. durch die Verwendung einer Ultraschallenergiequelle. Die Dispersion kann beispielsweise einer Ultraschallenergie mit einer Frequenz von 20–80 kHz für eine Dauer von 1 bis 120 Sekunden unterworfen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform folgt dem oben beschriebenen Verfahren ein Schritt 4, welcher das Entfernen gebildeter Salze durch Diafiltration oder Dialyse umfasst. Dies wird, im Fall der Dialyse, über eine Standarddialyseeinrichtung und über Diafiltration unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Standarddiafiltrationseinrichtungen, bewirkt. Vorzugsweise besteht der letzte Schritt in der Konzentrierung des dispergierten Mittels auf eine gewünschte Konzentration. Dies wird entweder über Diafiltration oder Verdampfen unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Standardvorrichtungen bewirkt.
Ein Vorteil der Mikropräzipititation gegenüber der gemahlenen Dispersion besteht darin, dass das Endprodukt frei von Schwermetallverunreinigungen aus dem Mahlkörper ist, die aufgrund ihrer Toxizität vor der Formulierung des Produktes entfernt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil des Mikropäzipitationsverfahrens gegenüber der Lösungsmittelpräziptation besteht darin, dass das Endprodukt frei von Lösungsmittelspuren ist, die toxisch sein können und über teure Bearbeitung vor der Formulierung des Endproduktes entfernt werden müssen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Mikropräzipitationsverfahrens wird ein Kristallwachstumsmodifikator verwendet. Ein Kristallwachstumsmodifikator ist definert als eine Verbindung, die in dem Co-Präzipitationsprozess in die Kristallstruktur der mikropräzipitierten Kristalle des Beclomethazon inkorporiert wird und dadurch das Wachstum oder die Vergößerung des mikrokristallinen Präzipitates über den sogenannten Ostwald-Reifungsprozess verhindert. Ein Kristallwachstumsmodifikator (oder auch CGM) ist eine Chemikalie, deren chemische Struktur mindestens 75% identisch zu der des Beclomethazon ist. Unter „identisch" wird verstanden, dass die Strukturen Atom für Atom und in ihrer Verbindung identisch sind. Strukturelle Identität ist durch 75% Identität der chemischen Struktur auf der Basis des Molekulargewichtes gegenüber dem Beclomethazon charakterisiert. Die restlichen 25% der Struktur des CGM können fehlen oder durch eine andere chemische Struktur ersetzt sein. Der kristaline Wachstumsmodifikator wird in Schritt 1) mit dem Beclomethazon gelöst.
Partikelgröße
Die hier verwendet Partikelgröße bezieht sich auf eine durchschnittliche, durch übliche Partikelgrößenmeßmethoden, die dem Fachmann gut bekannt sind, wie Sedimentations-Feld-Fluß-Fraktionierung, Photonenkorrelationsspektroskopie oder Scheibenzentrifugation, bestimmte Partikelgröße. Falls Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) als Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung verwendet wird, ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Z-durchschnittliche Partikeldurchmesser, der dem Fachmann bekannt ist. Unter „einer effektiven Partikelgröße von weniger als ungefähr 400 nm" wird verstanden, dass mindestens 90% der Partikel eine gewichtete durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 400 nm haben, wenn sie durch die oben beschriebenen Verfahren gemessen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die wirksame durchschnittliche Partikelgröße weniger als ungefähr 300 nm und bevorzugter weniger als ungefähr 250 nm. In manchen Ausführungsformen wurde eine effektive Partikelgröße von weniger als 100 nm erreicht. In Bezug auf die effektive durchschnittliche Partikelgröße haben mindestens 95% und bevorzugter mindestens 99% der Partikel eine bevorzugte Partikelgröße unterhalb des wirksamen Durchschnitts, z. B. 400 nm. In besonders bevorzugten Ausführungsformen haben im wesentlichen alle Partikel eine Größe von weniger als 400 nm. In manchen Ausführungsformen haben im wesentlichen alle Partikel eine Größe von weniger als 250 nm.
Verhältnisse
Die relative Menge des Beclomethazons und des Oberflächenmodifikator kann stark variieren und die optimale Menge des Oberflächenmodifikators kann von dem ausgewählten Oberflächenmodifikator, der kritischen Micellenkonzentration des Oberflächenmodifikators, falls er Micellen bildet, dem Hydrophilie-Lipophiliegleichgewicht (HLB) des Stabilisators, dem Schmelzpunkt des Stabilisators, seiner Wasserlöslichkeit, der Oberflächenspannung der wässrigen Lösung des Stabilisators, etc., abhängen. Der Oberflächenmodifikator ist vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0,1–10 mg pro Quadratmeter Oberfläche des Beclomethazons vorhanden. Der Oberflächenmodifikator kann in einer Menge von 0,1–90%, vorzugsweise 20–60 Gewichts-% bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Partikel vorhanden sein.
Die folgenden Beispiele dienen dem weiterern Verständnis der Erfindung.
Beispiel 1
Materialien
Beclomethazondipropionat (BDP) und Polyvinylalkohol (PVA) wurden bei Sigma Chemicals Co. (St. Louis, MO) bezogen und so verwendet, wie sie erhalten wurden. Die weiteren Chemikalien besaßen analytischen oder höheren Reinheitsgrad.
Nanopartikel-Herstellung und -Charakterisierung
Die Nanopartikel wurden mittels eine Mediummühle aus einer Suspension von 5% Beclomethazondipropionat in einer wässrigen Lösung des PVA hergestellt. Das PVA war somit der Oberflächenmodifikator. Die resultierende Partikelgrößenverteilung wurde mittels dynamischer Lichtstreuung- bestimmt. Die Partikelgrößenverteilung wurde periodisch während des Versuchsverlaufs kontolliert.
Zerstäubung
Ein Gaszylinder mit komprimierter Luft, der mit einem Druckregulator ausgerüstet war, wurde als Quelle verwendet. Der Regulator wurde mit dem Puritan-Bennet Raindrop Zerstäuber (Lenexa, KA) über einen Sauerstoffschlauch verbunden. Ein Ausgangsanschluß des T-Verbindungsstückes des Zerstäubers wurde mit einem #2-Gummistopfen blockiert. Der andere Ausgangsanschluß wurde mit einem Tygonschlauch (1/2'' Innendurchmesser) ausgerüstet. Dies wiederum führte zunächst zu einem kallibrierten Durchflußmesser, durch welchen die Durchflußgeschwindigkeit vor jedem Experiment eingestellt wurde. Nach der Kalibrierung wurde der Gasfluß durch Schließen des Hauptzylinderventils gestoppt. Der Durchflußmesser wurde entfernt und der Zerstäuber wurde an ein Y- Verbindungsstück mit 24/40 Anschlüssen über einen Schlauch (1/2'' Innenduchmesser, 6'' Länge) angeschlossen. Das Y-Verbindungsstück wurde an den Kaskadenimpaktor (Andersen Mark I, Andersen Samplers Ind. Atlanta, GA) über einen konstruierten Edelstahladapter, der aus einem konisch zulaufenden Stück, das in ein 24/40 Glasschliffverbindungsstück paßt, und einem zylindrischen Stück mit einem Gummidichtungsring, das in das oberer Ende des Kaskadenimpaktors paßt, besteht, angeschlossen. Der Luftdurchsatz durch den Impaktor wurde durch eine Vakkumpumpe erzeugt und über einen kalibrierteren Durchflußmesser die empfohlenen 28,3 l/reguliert.
Vorläufige Experimente zeigten, dass ein Druck zwischen 20 und 40 psig wenig Einfluß sowohl auf die Leistung des Zerstäubers als auf die resultierende Aerosolgrößenverteilung hat. Der Druck wurde daher bei 40 psig konstant gehalten. Versuche bezüglich des Effektes der Flußgeschwindigkeit auf die Zerstäuberleistung und Aerosolgrößeverteilung wurden ebenfalls ausgeführt. Wenn die Flußgeschwindigkeit von 5 auf 2 l/min reduziert wurde, hatten die Aerosolpartikel einen progressiv größeren aerodynamischen Durchmesser. Bei einer Flußgeschwindigkeit von 8 l/min wurde exzessives Schäumen beobachtet. Alle Versuche wurden daher bei einer Flußrate von 6 l/min durchgeführt.
Suspension und Nanopartikelzerstäubung
Formulierungen für das Zerstäuben bestanden aus einer 0,2% Beclomethazondipropionatdispersion mit PVA. Die Zerstäuber enthielten entweder ein Volumen von 2 ml oder 6 ml. Zwei Konzentrationen des PVA wurden verwendet, die durch Verdünnen der ursprünglichen 5% (w/v) nanopartikulären Dispersion mit einer PVA-Lösung, welche die gleiche PVA-Konzentration wie die ursprüngliche Dispersionskonzentration hat, oder mit Wasser hergestellt wurden. Der Zerstäuber wurde gefüllt und Teilproben der Lösung wurden für die anschließende Bestimmung der Wirkstoffkonzentration entnommen. Das Gewicht wurde ebenfalls bestimmt. Der Zerstäubungsprozeß wurde durch das Öffnen des Ventils am Hauptgaszylinder gestartet und die Zeitdauer bis zum Schäumen oder Spratzen des Zerstäubers wurde bestimmt und zusätzliche Teilproben wurde zur Analyse entnommen. Der Massenanteil, der den Zerstäuber verließ, wurde aus der Gewichtsdifferenz des Zerstäubers vor und nach dem Zerstäuben bestimmt. Dies wurde mit der zum Zerstäuben der Dispersion benötigten Zeit gekoppelt, um die Massenausgabegeschwindigkeit in Milliliter zerstäubter Dispersion/Zeiteinheit und die Zerstäuberausgabe als zerstäubtes Dispersionsvolumen/Liter Luft zu bestimmen.
Teilproben, die dem Zerstäuber entnommen wurden, wurden mit 50% (v/v) Ethanol in Wasser verdünnt und die Absorption bei 240 nm bestimmt. Die Konzentration des BDP wurde durch die Messung der Absorption geeigneter Standards errechnet. Aus der Masse des Zerstäuber vor und nach der Zerstäubung und den BDP Konzentrationen wurde der Anteil an BDP berechnet, der im Zerstäuber verblieb. Die Masse an BDP, die im Kaskadenimpaktor gesammelt wurde und die Aerosolpartikelverteilung wurde durch Extraktion der Impaktorstufen mit 10 ml einer Ethanol/Wasserlösung bestimmt. Teilproben wurden entnommen und die Absorptionen und anschließende Konzentration wurde bestimmt. Der mittlere aerodynamische Massendurchmesser und die geometrische Standardabweichung der Partikelverteilung wurde durch graphische Darstellung der kumulativen Masse der Stufen des Impaktors als Funktion des Logarithmus des Ausschlußdurchmessers (cut-off diameter) erhalten. Mit der kumulativen Masse, die aus dem Kaskadenimpaktor bestimmt wurde, und der Ausgangsmenge des im Zerstäuber plazierten BDP wurde der Anteil des BDP, welches den Impaktor erreicht, berechnet.
Um die Fraktionierung der Dispersion zu ermitteln, wurden die Nanopartikel und Suspensionen mit PVA-Lösungen, die 0,1% Natriumfluorescein enhalten, verdünnt. Die Zerstäubung wurde wie oben beschrieben durchgeführt. Da Fluorescein eine signifikante Absorption bei sowohl 490 und 240 nm hat, während BDP nur eine Absorption bei 240 nm besitzt, wurde die Absorption der verdünnten Teilproben bei diesen beiden Wellenlängen bestimmt. Die Konzentration des Fluoresceins wurde aus der Absorption bei 490 nm und dem gemessenen Absorptionsvermögen bestimmt. Die BDP-Konzentration wurde durch Subtraktion des Absorptionsbeitrag des Fluoresceins bei 240 nm, basierend auf der Absorption bei 490 nm und der Korrektur der unterschiedlichen Absorptionsvermögen bei diesen beiden Wellenlängen, bestimmt.
Rasterelektronenmikroskopie (SEM)
SEM wurde an Nanopartikeln nach der Zerstäubung ausgeführt. Zwei Dispersionen, die 0,1 und 2,5% oberflächenaktiven Stoff enthielten, wurden hergestellt. Diese wurden im Zerstäuber plaziert und 2 cm rechteckige Glasmikroskopieobjektträger wurden auf jeder Stufe des Impaktors plaziert. Die Glasobjektträger wurden entfernt und mit Platinium bestäubt. Mikrografien wurden mittels eines JEOL 840-II ElectroScan Environmental ESEM (Peabody, Mass.) erhalten.
RESULTATE
Nanopartikel des Beclomethazondipropionat in 2,5% Polyvinylalkohol wiesen eine Partikelgrößenverteilung von 0,26 ± 0,13 μm auf. Diese Größe blieb im Verlauf des Versuches konstant; es gab keine Anzeichen chemischer Instabilität. Ausserdem blieb die Partikelgröße der verdünnten Dispersion mindestens für die Dauer des Versuchs konstant.
Für das Zerstäuben wurden vier Formulierungen getestet. Diese sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die erste war eine Suspension aus unbehandeltem BDP in 2,5% oberflächenaktiver Substanz mit einem Volumen von 2 ml. Die zweite setzte sich aus einer Dispersion der Nanopartikel zusammen, was einen direktem Vergleich mit der Suspensionsformulierung erlaubte. Die dritte war ebenfalls eine kolloidale Dispersion, aber mit einer geringeren Konzentration der oberflächenaktiven Substanz von 0,1%. Die vierte war ähnlich der dritten, enthielt aber ein größeres Volumen von 6 ml.
In Tabelle II sind die Ergebnisse der Zerstäubung der vier Formulierungen gegeben. Die zweite Spalte liefert die Masenausausgabegeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit entspricht, bei der die gesamte Dispersionsmasse den Zerstäuber verlässt. Die Formulierungen I und II sind ähnlich genauso wie die Formulierungen III und IV. Der Unterschied zwischen diesen beiden Formulierungsgruppen besteht darin, dass I und II eine oberflächenaktive Substanz mit einer Konzentration von 2,5% enthielten, wohingegen III und IV eine oberflächenaktive Substanz mit einer Konzentration von 0,1% enthielten.
Die dritte Spalte gibt den totalen Massenanteil der Dispersion an, die im Zerstäuber verbleibt. Der verbleibende Massenanteil war zwischen 0,27 und 0,69, was zeigt, dass eine erhebliche Menge des Materials im Zerstäuber verlieb. Die Formulierungen I, II und III waren ähnlich, aber die Formulierung IV hatte einen signifikant geringeren im Zerstäuber verbleibenden Massenanteil. Die Formulierung IV unterscheidet sich von den anderen darin, dass sie ein Ausgangsvolumen von 6 ml enthielt.
In der nächsten Spalte ist der Anteil des BDP gegeben, der im Zerstäuber blieb. Diese Anteile reichen von 0,29 bis 0,89. Bei einem Vergleich der verbleibenden Anteile, verblieb bei Formulierung I, die die Suspension enthielt, ungefähr 90% BDP im Zerstäuber. Bei der Formulierung III mit 0,1% oberflächenaktive Substanz verblieb dagegen ein signifikant geringerer Anteil an BDP im Zerstäuber. Eine noch drastischere Verringerung des verbleibenden Anteils wurde bei der Formulierung IV beobachtet, die eine geringe Konzentration an oberflächenaktiver Substanz, sowie ein größeres Volumen besaß.
Der Vergleich zwischen dem Anteil des verbleibenden BDP relativ zu dem Anteil der gesamten im Zerstäuber verbleibenden Masse ist ebenfalls erwähnenswert. Bei der Formulierung I gab es eine signifikant größere Fraktion an BDP relativ zu der verbleibenden gesamten Masse. Zahlenmässig trifft dies auch für die Formulierung II zu: es gab jedoch eine größerer Variabilität in diesen Messungen, die keine statistischen Unterschiede in den verbleibenden Anteilen aufwiesen. Bei den Formulierungen III und IV gab es keine Unterschiede.
Der Anteil an BDP, der den Zerstäuber erreicht, ist ebenfalls in Tabelle II gegeben. Man sieht, dass nur ungefähr 7% des als Suspension eingesetzten BDP bzw. des unbehandelten Wirkstoffes den Impaktor erreichen. Die Verwendung von Nanopartikeln führte im Vergleich zu einem wesentlich höheren Anteil, der den Impaktor erreichte. Dieser reichte von 0,17 bis über 0,34. In den Formulierungen II und III, die 2 ml Dispersion enthielten, erreichten ungefähr 18% des BDP den Impaktor. Bei der Formulierung IV mit dem großen Volumen erreichten fast 35% des BDP den Impaktor.
Schließlich ist es offensichtlich, dass die ursprünglich im Zerstäuber plazierte Menge an BDP gleich der Menge an BDP ist, die im Zerstäuber verbleibt addiert zu der Menge an BDP im Impaktor. Wenn das Massengleichgewicht in Anteilen ausgedrückt wird, sollte der im Zerstäuber verbleibende Anteil an BDP plus der Anteil an BDP im Impaktor gleich eins ergeben. Wie aus den Anteilen, die in Tabelle II angegeben sind, gefolgert werden kann, war dies nur für die Formulierung II der Fall. In den anderen Fällen gab es einen Nettoverlust an BDP. Besonders bei der Formulierung III wurden nur 80% an BDP gefunden und bei der Formulierung IV fiel der gefundene Anteil auf 60%.
Es ist offensichtlich, dass bei der graphischen Darstellung der auf der Impaktorstufe gesammelten Anteile an BDP als Funktion des Auschlussdurchmessers der Stufe, die Suspensionen des unbehandelten Wirkstoffes eine Partikelverteilung mit einer größeren Größe haben und ihre Verteilung polydisperser ist. Die Nanopartikel haben eine Partikelgrößenverteilung, bei der 80% der Partikel kleiner als 2,5 μm sind.
In Tabelle III sind die Ergebnisse des Fluoresceinversuches angegeben. Beim Vergleich der ausgetretenen Masse ergaben beide Formulierungen ähnliche Ergebnisse von ungefähr 0,75. Es gab auch keinen signifikanten Unterschied zwischen den im Zerstäuber verbleibenden Anteilen an BDP und Fuorescin. Bei der Suspension betrug der verbleibende Anteil an BDP und Fluorescein 88 beziehungsweise 89%. Bei den Nanopartikeln betrugen die Prozente 81 und 85, die sich statistisch gesehen nicht unterscheiden. Es gab außerdem bei den Formulierungen I und II keinen statistischen Unterschied bei den im Zerstäuber verbleibenden Fraktionen an BDP und Fluorescein. Die im Zerstäuber verbleibenden Anteile an BDP und Fluorescein sind jedoch signifikant größer als die Anteile der verbleibenden gesamten Masse bei den Suspensions- und Nanopartikelformulierungen.
Die Anteile des BDP, die den Impaktor erreichen, unterschieden sich zwischen den beiden Formulierungen. Bei der Suspension war der im Impaktor gesammelte Anteil an Fluorescein fast zweimal so hoch wie der Anteil des BDP. Bei den Nanopartikeln war der Anteil des Fluorescein ähnlich dem, der mit den Suspensionen gefunden wurde. Der Anteil an BDP, der im Impaktor gesammelt wurde, war viel größer als der, der in den Suspensionen beobachtet wurde, jedoch geringfügig weniger als derjenige, der mit Fluorescein beobachtet wurde.
Der letzte Versuch betraf die Untersuchung der Partikel nachdem sie dem Zerstäubungprozess unterworfen wurden. Rasterelektronenmikroskopie wurde mit den Nanonpartikeln, die sich auf der sechsten Stufe des Impaktors absetzten, für die 2,5 und 0,1% Nanopartikel, durchgeführt.
Tabelle I
Tabelle II
Tabelle III

Claims

Ein Aerosol, umfassend Tröpfchen einer wässrigen Dispersion von Nanopartikeln, wobei die genannten Nanopartikel unlösliche Beclomethason-Partikel mit einer effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 400 nm und einem Oberflächenmodifikator an ihrer Oberfläche umfassen.
Verfahren zur Bildung eines Aerosols aus einer wässrigen Dispersion von Nanopartikeln, wobei die genannten Nanopartikel unlösliche Beclomethason-Partikel mit einer effektiven durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 400 nm und einem Oberflächenmodifikator an ihrer Oberfläche umfassen, wobei das genannte Verfahren die Schritte von: (a) Bereitstellen einer Suspension der genannten Nanopartikel; (b) Zerstäuben der genannten Suspension unter Bildung eines Aerosols umfasst.
Aerosol gemäß Anspruch 1 oder Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Beclomethason-Partikel eine effektive durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 300 nm, weniger als 250 nm, oder weniger als 100 nm aufweisen.
Aerosol oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die genannten Nanopartikel 0,1 bis 60 Gewichts-% an Beclomethason-Partikeln umfassen.
Aerosol oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, worin die genannten Beclomethason-Partikel 0,1 bis 90 Gewichts-% eines an ihrer Oberfläche adsorbierten Oberflächenmodifikators umfassen.
Aerosol oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der genannte Oberflächenmodifikator Polyvinylalkohol ist.
Aerosol oder Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der genannte Oberflächenmodifikator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon, Tyloxapol, einem Polyoxamer, einem Polyoxamin, Dextranlecithin, einem Dialkylester von Sulfobernsteinsäure-Natrium, Natriumlaurylsulfat, einem Alkylarylpolyethersulfonat, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyethylenglykol, einer Mischung aus Saccharosestearat und Saccharosedistearat, C₁₈H₃₇CH₂(CON(CH₃)CH₂(CHOH)₄(CH₂OH)₂, Carboxymethylcellulose-Calcium, Carboxymethylcellulose-Natrium, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat, nichtkristalliner Cellulose, und Isononylphenoxypoly(glycidol).
Aerosol oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beclomethason-Partikel Beclomethasondipropionat-Partikel sind.
Aerosol gemäß einem der vorherigen Ansprüche, oder Aerosol, welches gemäß dem Verfahren eines der vorherigen Ansprüche hergestellt wurde, zur Verwendung als Medikament.
Verwendung des Aerosols gemäß einem der vorherigen Ansprüche, oder des Aerosols, welches gemäß dem Verfahren eines der vorherigen Ansprüche hergestellt wurde, zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung des respiratorischen Systems eines Säugetiers.
Verwendung gemäß Anspruch 10, wobei das Aerosol in einer Weise verabreicht wird, dass es die Lungen des Säugetiers erreicht.
Verwendung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das genannte Medikament für die Behandlung einer auf die Respiration bezogenen Krankheit in einem Säugetier verwendet wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus saisonaler Rhinitis, perennialer Rhinitis, den Symptomen der saisonalen allergischen (vasomotorischen) Rhinitis, den Symptomen der saisonalen nichtallergischen (vasomotorischen) Rhinitis, den Symptomen der perennialen allergischen (vasomotorischen) Rhinitis, und den Symptomen der perennialen nichtallergischen (vasomotorischen) Rhinitis.