DE69837328T2

DE69837328T2 - Zusammensetzung zur bildung eine emulsion für eine taxoid substanze

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Publication number: DE69837328T2
Application number: DE69837328T
Authority: DE
Inventors: Steven C. Edmonds QUAY; Panayiotis P. Bothell CONSTANTINIDES; Karel J. Woodinville LAMBERT
Original assignee: Sonus Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Sonus Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: US20030109575A1; DK0981328T3; DE69837328D1; US20030147959A1; US6982282B2; KR100612528B1; CA2276730C; CA2276730A1; AR011518A1; US20030027858A1; US20030104015A1; KR20000069893A; JP2001508445A; US6458373B1; TW200425913A; WO1998030205A1; EP0981328A1; IL130737A0; US20030170279A1; US6660286B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Jedes Jahr werden hunderte medizinisch wirksame Verbindungen entdeckt, jedoch ist der klinische Einsatz dieser Arzneimittel nur möglich, wenn ein Arzneimittelzufuhrsystem entwickelt wird, das diese zu ihrem therapeutischen Ziel im menschlichen Körper transportiert. Das Problem besteht vor allem bei Arzneimitteln, die intravenöse Injektion erfordern, um ihr therapeutisches Ziel oder Dosierung zu erreichen, aber nicht oder nur schlecht wasserlöslich sind. Bei diesen hydrophoben Verbindungen kann es sein, dass eine direkte Injektion nicht möglich oder äußerst gefährlich ist und zu Hämolyse, Phlebitis, Hypersensibilität, Organversagen und/oder zum Tod führen kann. Solche Verbindungen werden von Pharmazeuten als "lipophil", "hydrophob" oder in ihrer schwierigsten Form als "amphiphob" bezeichnet.
Einige Beispiele für therapeutische Substanzen dieser Kategorie sind Ibuprofen, Diazepam, Griseofulvin, Cyclosporin, Cortison, Proleukin, Etoposid und Paclitaxel. K.A. Kagkadis et al., PDA J. Pharm. Sci. Tech. 50 (5), 317–323 (1996); O. Dardel, Anaesth. Scand. 20, 221–24 (1976); S. Sweetana und M.J.U. Akers, PDA J. Pharm. Sci. Tech. 50 (5), 330–342 (1996).
Die Verabreichung von chemotherapeutischen oder Antikrebs-Wirkstoffen ist besonders problematisch. Antikrebs-Wirkstoffe, die eine geringe Löslichkeit aufweisen, sind nur schwer löslich zu machen und in therapeutisch wirksamem Maß zu verabreichen. Andererseits werden wasserlösliche Antikrebs-Wirkstoffe im Allgemeinen von Krebs- und Nicht-Krebszellen aufgenommen, d.h. sie weisen keine Spezifität auf.
Bemühungen zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit und zur Erleichterung der Verabreichung solcher Wirkstoffe haben die beiden grundlegenden Probleme der Krebs-Chemotherapie nicht gelöst, sondern möglicherweise sogar verschlimmert: 1) unspezifische Toxizität und 2) rasche Eliminierung aus dem Blutkreislauf durch unspezifische Mechanismen. Im Fall von Cytotoxinen, die den Großteil der derzeit verfügbaren Chemotherapien bilden, stehen diese beiden Probleme deutlich in Zusammenhang miteinander. Wenn das Therapeutikum von einer Nicht-Krebszelle aufgenom men wird, steht eine geringere Menge des Arzneimittels für die Behandlung des Krebses zur Verfügung und, was noch wesentlicher ist, die normale Zelle, die das Arzneimittel aufnimmt, wird getötet.
Um für die Behandlung von Krebs wirksam zu sein, muss das Chemotherapeutikum in dem/n gesamten betoffenen Gewebe/n in einer hohen Konzentration über einen längeren Zeitraum hinweg vorhanden sein, um von den Krebszellen aufgenommen werden zu können, jedoch darf die Konzentration nicht so hoch sein, dass die normalen Zellen irreparabel beschädigt werden. Natürlich können wasserlösliche Moleküle auf diese Weise verabreicht werden, jedoch nur durch langsame, fortlaufende Infusion und unter Überwachung-Aspekte, die großen Aufwand, Kosten und Unannehmlichkeiten mit sich bringen.
Ein wirksameres Verfahren für die Verabreichung einer Krebstherapeutikums, insbesondere eines Cytotoxins, erfolgt in Form einer Öl-Dispersion, in der das Arzneimittel gelöst ist. Diese öligen Teilchen werden elektrisch neutralisiert und so beschichtet, dass sie nicht mit Plasmaproteinen in Wechselwirkung treten und nicht durch das retikuloendotheliale System (RES) eingeschlossen werden, sondern über Stunden, Tage oder sogar Wochen hinweg im Gewebe oder Blut intakt bleiben. In den meisten Fällen ist es wünschenswert, dass sich die Teilchen, die an der von Krebs betroffenen Stelle injiziert werden, auch in die umliegenden Lymphknoten verteilen. Y. Nakamoto et al., Chem. Pharm. Bull. 23 (10), 2232–2238 (1975), T. Takahashi et al., Tohoku J. Exp. Med. 123, 235–246 (1977). In vielen Fällen ist die direkte Injektion ins Blut der Verabreichungsweg der Wahl. Noch bevorzugter können die im Blut transportierten Teilchen nach der intravenösen Injektion von den Krebszellen selbst eingefangen und aufgenommen werden. Ein zusätzlicher Vorteil einer Teilchenemulsion für die Verabreichung eines Chemotherapeutikums besteht in der verbreiteten Eigenschaft von den in den Emulsionen eingesetzten Tensiden, die Resistenz gegen mehrere Arzneimittel zu überwinden.
Im Fall von Arzneimitteln, die nicht als wässrige Lösung formuliert werden können, sind Emulsionen typischerweise am kostengünstigsten und am angenehmsten zu ve rabreichen, wenngleich schwerwiegende Probleme dabei aufgetreten sind, sie steril und Endotoxin-frei zu machen, sodass sie durch intravenöse Injektion verabreicht werden können. Die Öle, die typischerweise für pharmazeutische Emulsionen eingesetzt werden, umfassen verseifbare Öle aus der Familie der Triglyceride, z.B. Sojaöl, Sesamöl, Baumwollsamenöl, Safloröl und dergleichen. P.K. Hansrani et al., J. Parenter. Sci. Technol. 37, 145–150 (1983). Ein oder mehrere Tenside werden eingesetzt, um die Emulsion zu stabilisieren, und Exzipienten werden zugesetzt, um die Emulsion biologisch verträglicher, stabiler und weniger toxisch zu machen. Lecithin aus Eigelb oder Sojabohnen wird herkömmlicherweise als Tensid eingesetzt. Eine sterile Herstellung kann durch absolute Sterilisierung aller Komponenten vor der Herstellung erzielt werden, gefolgt von dem Einsatz von absolut aseptischer Technik in allen Phasen der Herstellung. Durch eine abschließende Sterilisation mittels Hitze oder Filtration nach hygienischer Herstellung kann jedoch die Herstellung erleichtert und die Sterilität besser sichergestellt werden. Leiter sind nicht alle Emulsionen für Hitze- oder Filtrationsbehandlungen geeignet.
Es wurde gezeigt, dass die Stabilität durch die Größe und die Homogenität der Emulsion beeinflusst wird. Die bevorzugte Emulsion besteht aus einer Suspension aus Teilchen in einer Größe im Sub-μm-Bereich mit einer mittleren Größe von nicht mehr als 200 nm. Eine stabile Dispersion in diesem Größenbereich ist nicht leicht zu erhalten, hat jedoch den Vorteil, dass erwartet wird, dass sie länger im Blutkreislauf zirkuliert. Außerdem wird ein geringerer Anteil der stabilen Dispersion auf unspezifische Weise durch das retikuloendotheliale System phagozytiert. In der Folge ist es wahrscheinlicher, dass das Arzneimittel sein therapeutisches Ziel erreicht. Demnach ist eine bevorzugte Arzneimittelemulsion so gestaltet, dass sie aktiv von der Zielzelle oder dem Zielorgan aufgenommen und von dem RES weggeleitet wird.
WO-A-89/03689 offenbart ein stabiles Liposom, das α-Tocopherolhemisuccinat, eine biologisch aktive Substanz, ein Tensid wie TPGS und eine wässrige Phase umfasst.
WO-A-96/15774 offenbart eine Liposom-Zusammensetzung, die ein Phospholipid, ein hydrophobes Arzneimittel, wie z.B. Paclitaxel, und eine wässrige Phase umfasst. Die Verwendung von α-Tocopherol als Antioxidationsstabilisator wird ebenfalls offenbart.
US-Patent 5.534.499 offenbart Derivate eines lipophilen Arzneimittels, wie z.B. Paclitaxel, die in Liposomen oder Mizellen formuliert werden. Die Derivate sind kovalent an eine Fettsäurekette eines Phospholipids, Glycerids, Ceramids oder 1,2-Diacyloxypropan-3-amins gebunden. Die Bindung kann in vivo gespalten werden, um das Arzneimittel von dem Liposom oder der mizellaren Formulierung zu trennen.
WO-A-95/31217 offenbart den Einsatz eines Tocopherols oder eines Tocopherolderivats als Lösungsmittel und/oder Emulgator für im Wesentlichen nicht lösliche oder beschränkt lösliche Arzneimittel bei der Herstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen. Diese Zusammensetzungen sind für transmucosale Verabreichung, insbesondere für intranasale Verabreichung, geeignet.
WO-A-97/03651 beschreibt eine Arzneimittelzufuhrzusammensetzung, die einen Lipidträger umfasst, der ein Arzneimittel und Vitamin E enthält, um die Löslichkeit des aktiven Arzneimittels in dem Lipidträger zu verbessern. Die Zusammensetzung kann in Form eines Liposoms oder einer Öl-in-Wasser-Emulsion vorliegen.
Der Einsatz von Vitamin E in Emulsionen ist bekannt. Zusätzlich zu den hunderten Beispielen, bei denen Vitamin E in kleinen Mengen (beispielsweise weniger als 1 %, R.T. Lyons, Pharm. Res. 13 (9), 226 (1996) – "Formulation development of an injectable oil-in-water emulsion containing the lipophilic antioxidants K-tocopherol and P-carotene") als Antioxidationsmittel in Emulsionen eingesetzt wird, wurden die ersten einfachen, injizierbaren Vitamin-E-Emulsionen an sich von Hidiroglou als Nahrungsergänzung für Schafe und für die Forschung in Bezug auf die Pharmakokinetik von Vitamin E und seinen Derivaten hergestellt. M. Hidiroglou und K. Karpinski, Brit. J. Nutrit. 59, 509–518 (1988).
Für Mäuse wurde eine injizierbare Form von Vitamin E von Kato und seinen Mitarbeitern hergestellt. Y. Kato et al., Chem. Pharm. Bull. 41 (3), 599–604 (1993). Mizellare Lösungen wurden mit Tween 80, Brij 58 und HCO-60 formuliert. Isopropanol wurde als Hilfslösungsmittel eingesetzt und dann durch Vakuumabdampfen entfernt; das verbleibende Ölglas wurde dann in Wasser unter Verwirbeln als eine mizellare Suspension aufgenommen. Es wurde ebenfalls eine Emulsion hergestellt, indem Vitamin E mit Sojaphosphatidycholin (Lecithin) und Sojaöl gelöst wurde. Es wurde Wasser zugesetzt, und die Emulsion wurde unter Beschallung hergestellt.
1983 wurde E-Ferol, eine Vitamin-E-Emulsion, als Vitamin-E-Ergänzungsmittel und für die Behandlung von Neugeborenen eingeführt. S.L. Alade et al., Pediatrics 77 (4), 593–597 (1986). Innerhalb von wenigen Monaten starben mehr als 30 Babys, nachdem ihnen das Produkt verabreicht worden war, und das Produkt wurde auf eine Anordnung der FDA (Food and Drug Administration; Amerikanische Arzneimittelzulassungsbehörde) hin sofort vom Markt genommen. Das Tensidgemisch, das in E-Ferol eingesetzt wurde, um 25 mg/ml Vitamin E zu emulgieren, bestand aus 9 % Tween 80 und 1 % Tween 20. Diese Tenside scheinen letztendlich für die unglücklichen Todesfälle verantwortlich gewesen zu sein. Diese Erfahrung zeigt, dass ein Bedarf an verbesserten Formulierungen besteht und dass es wichtig ist, geeignete, biologisch verträgliche Tenside auszuwählen und deren Anteile an parenteralen Emulsionen genau zu überwachen.
Ein alternatives Mittel, um Verbindungen mit geringer Löslichkeit löslich zu machen, ist die direkte Solubilisierung in einem nicht-wässrigen Milieu, beispielsweise in Alkohol (wie z.B. Ethanol), Dimethylsulfoxid oder Triacetin. Ein Beispiel in der PCT-Anmeldung WO 95/11039 beschreibt den Einsatz von Vitamin E und dem Vitamin-E-Derivat TPGS in Kombination mit Ethanol und dem immunsuppressiven Molekül Cyclosporin. Alkoholhältige Lösungen können vorsichtig verabreicht werden, werden aber typischerweise durch eine intravenöse Tropfinfusion verabreicht, um Schmerzen, Gefäßirritation und Toxizität im Zusammenhang mit einer Bolusinjektion dieser Lösungen zu vermeiden.
Probleme mit pharmazeutischen Formulierungen in nicht-wässrigen Lösungsmitteln und Solubilisierungsmitteln, wie z.B. Alkohol (Ethanol, Isopropanol, Benzylalkohol etc.), hängen damit zusammen, dass diese Lösungsmittel in der Lage sind, toxische Substanzen, z.B. Weichmacher, aus ihren Behältern zu extrahieren. Die derzeitige handelsübliche Formulierung des Anti-Krebs-Arzneimittels Paclitaxel umfasst beispielsweise ein Gemisch aus hydroxyliertem Castoröl und Ethanol und extrahiert schnell Weichmacher, wie z.B. Di-(2-ethylhexyl)phthalat, aus herkömmlich verwendeten intravenösen Infusionsschläuchen und -beuteln. Es wurde über schädliche Reaktionen, wie z.B. Atemnot, auf die Weichmacher berichtet, weshalb spezielle Infusionssysteme eingesetzt werden mussten, was einen Mehraufwand in Bezug auf Kosten und Zeit bedeutete. Waugh et al., Am. J. Hosp. Pharmacists 48, 1520 (1991).
Angesichts dieser Probleme wird deutlich, dass der ideale Emulsionsträger kostengünstig ist, keine Irritationen hervorruft oder sogar selbst nahrhaft ist und palliativ wirkt, durch Hitze oder Filtration vollständig sterilisiert werden kann, zumindest 1 Jahr unter kontrollierten Lagerungsbedingungen stabil ist, viele verschiedene nicht wasserlösliche oder kaum lösliche Arzneimittel aufnehmen kann und im Wesentlichen Ethanol-frei ist. Zusätzlich zu diesen Arzneimitteln, die lipophil sind und sich in Ölen lösen, ist ebenfalls ein Träger erforderlich, der Arzneimittel, die nur schlecht in Lipiden und in Wasser löslich sind, stabilisiert und in Form einer Emulsion trägt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, betrifft die vorliegende Erfindung pharmazeutische Zusammensetzungen, die Folgendes umfassen: α-Tocopherol, ein Tensid oder Tensidgemische, die α-Tocopherolpolyethylenglykolsuccinat umfassen, mit oder ohne wässriger) Phase sowie eine Taxoidverbindung, worin die Zusammensetzung in Form einer Emulsion, einer mizellaren Lösung oder eines selbstemulgierenden Arzneimittelzufuhrsystems vorliegt. In einer bevorzugten Form ist die Lösung im Wesentlichen Ethanol-frei.
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen können durch die Zugabe von verschiedenen amphiphilen Molekülen, wie z.B. anionischen, nicht ionischen, kationischen und zwitterionischen Tensiden, stabilisiert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Molekülen um PEGylierte Tenside und optimalerweise um ein PEGyliertes α-Tocopherol.
Die amphiphilen Moleküle umfassen weiters Tenside, wie z.B. Ascorbyl-6-palmitat; Stearylamin, Saccharosefettsäureester; verschiedene Vitamin-E-Derivate und fluorhältige Tenside, wie z.B. die Zonyl-Serie, sowie ein nicht ionisches Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymer.
Der therapeutische Wirkstoff der Emulsion kann ein chemotherapeutischer Wirkstoff sein, vorzugsweise ein Taxoidanalogon und besonders bevorzugt Paclitaxel.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können ein wässriges Medium umfassen, wenn sie in Form einer Emulsion oder einer mizellaren Lösung vorliegen. Dieses Medium kann verschiedene Additive umfassen, um die Stabilisierung der Emulsion zu unterstützen oder zur Bioverträglichkeit der Formulierung beizutragen.
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden typischerweise durch das Lösen eines therapeutischen Wirkstoffs in Ethanol zur Bildung einer therapeutischen Wirkstofflösung hergestellt. α-Tocopherol wird dann zu der therapeutischen Wirkstofflösung zugesetzt, um eine Lösung aus α-Tocopherol und dem therapeutischen Wirkstoff zu bilden. Dann wird das Ethanol entfernt, um eine im Wesentlichen Ethanol-freie Lösung aus α-Tocopherol und dem therapeutischen Wirkstoff zu bilden. Die im Wesentlichen Ethanol-freie Lösung aus α-Tocopherol und dem therapeutischen Wirkstoff wird mit einer wässrigen Phase, die ein Tensid umfasst, vermischt, um eine Voremulsion zu bilden, oder nicht mit dieser vermischt. Für IV-Verabreichung wird die Voremulsion dann homogenisiert, um eine feine Emulsion zu bilden. Für orale Verabreichung wird die Voremulsion typischerweise in einer Gelatinekapsel eingeschlossen.
In einigen Ausführungsformen werden die erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzungen durch a) die Herstellung einer Ölphase, die ein Taxoid und ein α-Tocopherol umfasst; und b) die Kombination der Ölphase mit einer wässrigen Phase zur Bildung einer Emulsion hergestellt, worin die Ölphase oder die wässrige Phase zusätzlich α-Tocopherol-Polyethylenglykolsuccinat umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen besser verstanden, wobei
1A die Teilchengröße einer Paclitaxel-Emulsion (QWA) bei 7 °C im Verlauf der Zeit zeigt;
1B die Teilchengröße einer Paclitaxel-Emulsion (QWA) bei 25 °C im Verlauf der Zeit zeigt;
2 ein HPLC-Chromatogramm ist, das die Integrität von Paclitaxel in einer Emulsion, wie in Beispiel 5 beschrieben, zeigt;
3A die Paclitaxel-Konzentration einer Paclitaxel-Emulsion (QWA) bei 4 °C im Verlauf der Zeit zeigt;
3B die Paclitaxel-Konzentration einer Paclitaxel-Emulsion (QWA) bei 25 °C im Verlauf der Zeit zeigt;
4 den Prozentsatz des im Verlauf der Zeit von drei verschiedenen Emulsionen abgegebenen Paclitaxel zeigt: Das Zeichen ⦁ steht für den Prozentsatz an Paclitaxel, das im Verlauf der Zeit von einer im Handel bei Bristol Myers Squibb erhältlichen Emulsion freigesetzt wird. Das Zeichen
steht für den Prozentsatz an Paclitaxel, das im Verlauf der Zeit von einer erfindungsgemäßen Emulsion freigesetzt wird, die 6 mg/ml Paclitaxel (QWA), wie in Beispiel 6 beschrieben, umfasst. Das Symbol 0 steht für den Prozentsatz an Paclitaxel, das im Verlauf der Zeit von einer erfindungsgemäßen Emulsion (QWB) freigesetzt wird, die, wie in Beispiel 7 beschrieben, 7 mg/ml Paclitaxel umfasst.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um das umfassende Verständnis der Erfindung sicherzustellen, werden folgende Definitionen bereitgestellt:
α-Tocopherol: α-Tocopherol, auch als Vitamin E bekannt, ist ein organisches Molekül mit folgender chemischer Struktur (Schema I):
Zusätzlich zu seinem Einsatz als primäres Lösungsmittel sind α-Tocopherol und seine Derivate als therapeutische Wirkstoffe wirksam.
Tenside: Oberflächenaktive Gruppe der amphiphilen Moleküle, die durch chemische Verfahren hergestellt oder aus natürlichen Quellen oder Vorgängen durch Reinigung gewonnen werden. Diese können anionisch, kationisch, nicht ionisch oder zwitterionisch sein. Typische Tenside werden in Paul Becher, Emulsions: Theory and Practice, Robert E. Krieger Publishing, Malabar, Florida (1965); Martin M. Rigear, Pharmaceutical Dosage Forms: Dispersed Systems, Band 1, Surfactants, und in US-Patent Nr. 5.595.723, das dem Zessionar der vorliegenden Erfindung, Sonus Pharmaceuticals, übertragen wurde, beschrieben.
TPGS: TPGS oder PEGyliertes Vitamin E ist ein Vitamin-E-Derivat, in dem Polyethylenglykol-Untereinheiten durch einen Bernsteinsäurediester an das Ringhydroxyl des Vitamin-E-Moleküls gebunden sind. TPGS steht für D-α-Tocopherolpolyethylengly kol-1000-succinat (Molekulargewicht = 530). TPGS ist ein nicht ionisches Tensid (HLB = 16–18) mit der in Schema II angeführten Struktur:
Verschiedene chemische Derivate von Vitamin-E-TPGS, wie z.B. Ester- und Etherbindungen von verschiedenen chemischen Gruppierungen, fallen unter die Definition von Vitamin-E-TPGS.
Polyethylenglykol: Polyethylenglykol (PEG) ist eine hydrophile, polymerisierte Form von Ethylenglykol, die aus Grundeinheiten der folgenden chemischen Struktur besteht: --(CH₂-CH₂-O-).
AUC: AUC ist der Bereich unter der Plasma-Konzentrationszeit, der in der Pharmakokinetik herkömmlicherweise eingesetzt wird, um den Prozentsatz der Arzneimittelabsorption und -elimination mengenmäßig zu erfassen. Ein hoher AUC deutet im Allgemeinen darauf hin, dass das Arzneimittel das Zielgewebe oder -organ erfolgreich erreichen wird.
Poloxamere oder Pluronics: sind synthetische Blockcopolymere aus Ethylenoxid und Propylenoxid mit der allgemeinen Struktur: OH(OCH₂CH₂)a(OCH₂CH₂CH₂)b(OCH₂CH₂)aH
Die folgenden Varianten, die auf den Werten von a und b basieren, können von BASF Performance Chemicals (Parsippany, New Jersey) unter dem Handelsnamen Pluronic bezogen werden, wobei diese aus der Gruppe der mit den CTFA-Namen Poloxamer 108, 188, 217, 237, 238, 288, 338, 407, 101, 105, 122, 123, 124, 181, 182, 183, 184, 212, 231, 282, 331, 401, 402, 185, 215, 234, 235, 284, 333, 334, 335 und 403 bezeichneten Tenside bestehen. Für die am häufigsten eingesetzten Polo xamere 124, 188, 237, 338 und 407 betragen die Werte für a und b 12/20, 79/28, 64/37, 141/44 bzw. 101/56.
Solutol HS-15: ist ein Polyethylenglykol-660-hydroxystearat, das von BASF (Parsippany, NJ) hergestellt wird. Abgesehen von freiem Polyethylenglykol und seinen Monoestern sind auch Diester nachweisbar. Laut Hersteller umfasst eine typische Charge von Solutol HS-15 etwa 30 % freies Polyethylenglykol und 70 % Polyethylenglykolester.
Andere Tenside: Andere Tenside, die in der Erfindung eingesetzt werden können, umfassen Ascorbyl-6-palmitat (Roche Vitamins, Nutley, NJ), Stearylamin und Saccharosefettsäureester (Mitsubishi Chemicals). Extra angefertigte Tenside umfassen jene, die polare wasserliebende Köpfe und hydrophobe Schwänze aufweisen, wie z.B. ein Vitamin-E-Derivat, das ein Peptid-gebundenes Polyglutamat umfasst, das an das Ringhydroxyl gebunden ist, sowie PEGyliertes Phytosterol.
Hydrophil-Lipophil-Gleichgewicht: Eine empirische Formel, die für die Einteilung von Tensiden eingesetzt wird. Ihr Wert variiert von 1–45 und im Fall von nicht ionischen Tensiden von etwa 1–20. Im Allgemeinen beträgt der HLB-Wert von lipophilen Tensiden weniger als 10 und von hydrophilen Tensiden mehr als 10.
Bioverträglich: bezeichnet Stoffe, die in der Lage sind, Funktionen in einem lebenden Organismus auf annehmbare Weise zu erfüllen oder auf diesen einzuwirken, und zwar ohne übermäßige Toxizität oder physiologische oder pharmakologische Auswirkungen.
Im Wesentlichen Ethanol-frei: Eine Zusammensetzung, deren Ethanolkonzentration weniger als etwa 1,0 % (Gew./Vol.) Ethanol beträgt.
Emulsion: Eine kolloide Dispersion von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten in Form von Tröpfchen, deren Durchmesser im Allgemeinen zwischen 0,1 und 3,0 μm liegt, wobei die Dispersion typischerweise trüb ist, es sei denn, die Brechungsindices der dispergierten und kontinuierlichen Phase stimmen überein. Solche Systeme weisen eine begrenzte Stabilität auf, die im Allgemeinen durch die Anwendung oder ein relevantes Bezugssystem bestimmt wird und durch den Zusatz von amphiphilen Molekülen oder Viskositätsverbesserern gesteigert werden kann.
Mikroemulsion: Eine thermodynamisch stabile, isotrop klare Dispersion von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, wie z.B. Öl und Wasser, die durch einen Zwischenschichtfilm aus Tensidmolekülen stabilisiert wird. Die Mikroemulsion weist einen mittleren Tröpfchendurchmesser von weniger als 200 nm auf, im Allgemeinen zwischen 10–50 nm. Bei fehlendem Wasser bilden Gemische aus Öl(en) und einem nicht ionischen Tensid/nicht ionischen Tensiden klare und isotrope Lösungen, die als selbstemulgierende Arzneimittelzufuhrsysteme (SEDDS) bekannt sind und erfolgreich eingesetzt wurden, um die Lösung von lipophilen Arzneimitteln und deren orale Absorption zu verbessern.
Wässriges Medium: Eine wasserhältige Flüssigkeit, die pharmazeutisch annehmbare Additive, wie z.B. Säuerungsmittel, Alkalisierungsmittel, Puffer, Chelatbildner, Komplexbildner und Solubilisierungsmittel, Antioxidationsmittel und antimikrobielle Konservierungsstoffe, Feuchthaltemittel, Suspensions- und/oder viskositätsverändernde Mittel, Tonizitäts- und Netzmittel oder andere bioverträgliche Materialien, enthalten kann.
Therapeutischer Wirkstoff: Eine beliebige, natürliche oder synthetische, Verbindung, die eine biologische Aktivität aufweist, in der Ölphase löslich ist oder einen Octanol-Puffer-Verteilungskoeffizienten (Log P) von zumindest 2 aufweist, um sicherzustellen, dass der therapeutische Wirkstoff vorzugsweise in der Ölphase und nicht in der wässrigen Phase gelöst ist. Dies umfasst Peptide, Nicht-Peptide und Nucleotide. Lipidkonjugate/Prodrugs aus wasserlöslichen Molekülen sind ebenfalls von der Definition des therapeutischen Wirkstoffs gedeckt.
Chemotherapeutikum: Ein beliebiges natürliches oder synthetisches Molekül, das gegen eine oder mehrere Krebsformen wirksam ist, insbesondere jene Moleküle, die leicht oder vollständig lipophil sind oder die so modifiziert werden können, dass sie lipophil sind. Diese Definition umfasst Moleküle, die aufgrund ihrer Wirkmechanismen cytotoxisch sind (Antikrebswirkstoffe), jene, die das Immunsystem stimulieren (Immunstimulatoren), und Angiogenese-Modulatoren. Das Ergebnis ist in jedem Fall eine Verlangsamung des Wachstums von Krebszellen.
Chemotherapeutika umfassen Taxol (Paclitaxel) und verwandte Moleküle, die kollektiv als Taxoide, Taxine oder Taxane bezeichnet werden. Die Struktur von Paclitaxel ist untenstehend angeführt (Schema III):
Verschiedene Modifikationen und Bindungen an die Grundringstruktur (Taxoidkern), die sich für die Verlangsamung des Krebszellenwachstums als wirksam erweisen können, sich in das Öl (Lipidphase) verteilen und durch Verfahren der organischen Chemie, die Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind, hergestellt werden können, sind durch die Definition von "Taxoiden" gedeckt. Die Struktur des Taxoidkerns ist in Schema IV dargestellt.
Chemotherapeutika umfassen Podophyllotoxine und deren Derivate und Analoga. Die Kernringstruktur dieser Moleküle ist in der untenstehenden Abbildung dargestellt (Schema V):
Eine weitere wichtige Klasse von Chemotherapeutika, die in der vorliegenden Erfindung zweckdienlich sind, sind Camptothecine, deren Grundringstruktur in der folgenden Abbildung dargestellt ist, umfasst aber auch alle Derivate und Modifikationen der Grundstruktur, die die Wirksamkeit beibehalten und weiterhin die lipophile Eigenschaft des untenstehend dargestellten Moleküls aufweisen (Schema VI):
Eine weitere bevorzugte Klasse von Chemotherapeutika, die für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind lipophile Anthracycline, deren Grundringstruktur in der folgenden Abbildung dargestellt ist (Schema VII):
Geeignete lipophile Modifikationen von Schema VII umfassen Substitutionen an der Ringhydroxylgruppe oder der Zuckeraminogruppe.
Eine weitere bedeutende Klasse von Chemotherapeutika umfasst Verbindungen, die lipophil sind oder durch molekulare chemosynthetische Modifikationen, die Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind, lipophil gemacht werden können, beispielsweise durch kombinatorische Chemie und durch molekulares Modellieren, und der folgenden Liste angehören: Taxotere, Amonafide, Illudin S, 6-Hydroxymethylacylfulven-Bryostatin 1, 26-Succinylbryostatin 1, Palmitoyl-Rhizoxin, DUP 941, Mitomycin B, Mitomycin C, Penclomedin, Interferon α2b, Angiogenesehemmer-Verbindungen, hydrophobe Cisplatin-Komplexe, wie z.B. 2-Hydrazino-4,5-dihydro-1H-pyrrol mit Platinchlorid, Vitamin A, Vitamin E und seine Derivate, insbesondere Tocopherolsuccinat.
Weitere Verbindungen, die in der vorliegenden Erfindung zweckdienlich sind, umfassen: 1,3-Bis(2-chlorethyl)-1-nitrosoharnstoff ("Carmustin" oder "BCNU"), 5-Fluoruracil, Doxorubicin ("Adriamycin"), Epirubicin, Aclarubicin, Bisantren-(bis(2-imidazolen-2-ylhydrazon)-9,10-anthracendicarboxaldehyd, Mitoxantron, Methotrexat, Edatrexat, Muramyltripeptid, Muramyldipeptid, Lipopolysaccharide, 9-b-d-Arabinofuranosyladenin ("Vidarabin") und sein 2-Fluor-Derivat, Resveratrol, Retinsäure und Retinol, Carotenoide und Tamoxifen.
Weitere Verbindungen, die für die Anwendung der vorliegenden Erfindung wirksam sind, umfassen: Palmitoyl-Rhizoxin, DUP 941, Mitomycin B, Mitomycin C, Penclomedin, Interferon α2b, Decarbazin, Lonidamin, Piroxantron, Anthrapyrazole, Etoposid, Camptothecin, 9-Aminocamptothecin, 9-Nitrocamptothecin, Camptothecin-11 ("Irinotecan"), Topotecan, Bleomycin, die Vinca-Alkaloide und deren Analoga (Vincristin, Vinorelbin, Vindesin, Vintripol, Vinxaltin, Ancitabin), 6-Aminochrysen und Navelbin.
Weitere Verbindungen, die für die Anwendung der vorliegenden Erfindung wirksam sind, umfassen die Mimetika von Taxol, Eleutherobine, Sarcodictyine, Discodermolide und Epothiolone.
In Anbetracht dieser Definitionen betrifft die vorliegende Erfindung pharmazeutische Zusammensetzungen in Form von Emulsionen, mizellaren Lösungen oder selbstemulgierenden Arzneimittelzufuhrsystemen, die im Wesentlichen frei von Ethanollösungsmittel sind.
Die therapeutischen Wirkstoffe der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können anfangs in Ethanol solubilisiert werden. Das Ethanol wird jedoch entfernt, um eine im Wesentlichen Ethanol-freie Zusammensetzung zu bilden. Die Ethanolkonzentration beträgt weniger als 1 % (Gew./Vol.), vorzugsweise weniger als 0,5 % und besonders bevorzugt weniger als 0,3 %. Die therapeutischen Wirkstoffe können ebenfalls in Methanol, Propanol, Chloroform, Isopropanol, Butanol und Pentanol solubilisiert werden. Diese Lösungsmittel werden auch vor der Verwendung entfernt.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen α-Tocopherol als Träger für therapeutische Arzneimittel, die Tieren oder Menschen auf intravaskulärem, oralem, intramuskulärem, kutanem oder subkutanem Weg verabreicht werden können. Die Emulsionen können spezifisch auf einem beliebigen der folgenden Wege verabreicht werden, unter anderem: intraabdominal, intraarteriell, intraartikulär, intrakapsulär, intracervikal, intrakraniell, intraduktal, intradural, intraläsional, intralokular, intralumbar, intramural, intraokular, intraoperativ, intraparietal, intraperitoneal, intrapleural, intrapulmonar, intraspinal, intrathorakal, intratracheal, intratympanisch, intrauterin und intraventrikulär. Die Emulsionen der vorliegenden Erfindung können unter Einsatz geeigneter Aerosoltreibgase, die auf dem Gebiet für die pulmonare Zufuhr von lipophilen Verbindungen bekannt sind, aerosoliert werden.
In ihrem ersten Aspekt betrifft die Erfindung den Einsatz von α-Tocopherol als hydrophobe dispergierte Phase der Emulsionen, die nicht oder schlecht wasserlösliche therapeutische Wirkstoffe, wasserlösliche therapeutische Wirkstoffe, die modifiziert wurden, um weniger wasserlöslich zu sein, oder Gemische davon umfassen. α-Tocopherol, das auch als Vitamin E bezeichnet wird, ist kein typisches Lipidöl. Es weist eine höhere Polarität auf als die meisten Lipidöle, insbesondere als Triglyceride, und ist nicht verseifbar. Es ist in Wasser praktisch nicht löslich.
Im zweiten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um eine α-Tocopherol-Emulsion in Form eines selbstemulgierenden Systems, wobei das System für die orale Verabreichung von nicht wasserlöslichen (oder schlecht wasserlöslichen oder wasserlöslichen Wirkstoffen, die modifiziert wurden, um weniger wasserlöslich zu sein, oder Gemische davon) Arzneimitteln in den entsprechenden Fällen einzusetzen ist. In dieser Ausführungsform wird eine ölige Phase mit einem Tensid und einem Arzneimittel oder einem Arzneimittelgemisch in einer weichen oder harten Gelatinekapsel eingeschlossen. Geeignete Verfestigungsmittel mit Schmelzpunkten im Bereich von 40 bis 60 °C, wie z.B. hochmolekulare Polyethylenglykole (Molekulargewicht > 1000) und Glyceride, wie z.B. die unter dem Handelnamen Gellucires (Gattefose Corp., Saint Priest, Frankreich) erhältlichen, können zugesetzt werden, um zu ermöglichen, dass die Formulierung bei hoher Temperatur in eine harte Gelatinekapsel gefüllt wird. Halbfeste Formulierungen werden bei Raumtemperaturäquilibrierung gebildet. Bei der Lösung der Gelatine im Magen und Zwölffingerdarm wird das Öl freigesetzt und bildet spontan eine feine Emulsion mit einem mittleren Tröpfchendurchmesser von zwischen 2 und 5 μm. Die Emulsion wird dann durch die Mikrovilli des Darms aufgenommen und in den Blutstrom abgegeben.
In einem dritten Aspekt umfasst die Erfindung Mikroemulsionen, die α-Tocopherol umfassen. Mikroemulsionen sind eine Unterklasse von Emulsionen, wobei die Emulsionssuspension im Wesentlichen klar und aufgrund der extrem geringen Größe der Öl/Arzneimittel-Mikroaggregate, die darin dispergiert sind, unbegrenzt stabil ist.
In einem vierten Aspekt der Erfindung wird PEGyliertes Vitamin E (TPGS) als primäres Tensid in Vitamin-E-Emulsionen eingesetzt. PEGyliertes Vitamin E wird in Vitamin-E-Emulsionen als primäres Tensid, als Stabilisator und als ergänzendes Lösungsmittel eingesetzt. Polyethylenglykol (PEG) ist auch als sekundäres Lösungsmittel in den Emulsionen der vorliegenden Erfindung wirksam.
Die α-Tocopherolkonzentration der erfindungsgemäßen Emulsionen kann etwa 2 bis etwa 10 % (Gew./Vol.) betragen. Das Gewichtsverhältnis von α-Tocopherol zu TPGS beträgt optimalerweise etwa 1:1 bis etwa 10:1.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können außerdem Tenside umfassen, wie z.B. Ascorbyl-6-palmitat, Stearylamin, Saccharosefettsäureester und verschiedene Vitamin-E-Derivate, wie z.B. α-Tocophoerolnicotinat, Tocopherolphosphat, und nicht ionische synthetische Tensidgemische, die ein fluorhältiges Tensid, wie z.B. die Zonyl-Serie, umfassen, und ein nichtionisches Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymer.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können ein wässriges Medium umfassen. Die wässrige Phase weist eine Osmolalität von etwa 300 mOsm auf und kann Kalium- oder Natriumchlorid, Sorbit, Mannit, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Albumin, Polypep und Gemische davon umfassen. Dieses Medium kann auch verschiedene Additive umfassen, um die Stabilisierung der Emulsion zu unterstützen oder die Formulierung bioverträglich zu machen. Annehmbare Additive umfassen Säuerungsmittel, Alkalisierungsmittel, antimikrobielle Konservierungsmittel, Antioxidationsmittel, Puffer, Chelatbildner, Suspensions- und/oder viskositätssteigernde Mittel und Tonizitätsmittel. Vorzugsweise sind Mittel zur Steuerung des pH-Werts, der Tonizität und zur Stei gerung der Viskosität enthalten. Im Idealfall wird eine Tonizität von zumindest 250 mOsm mit einem Mittel erzielt, das auch die Viskosität steigert, wie z.B. Sorbit oder Saccharose.
Die Emulsionen der vorliegenden Erfindung für intravenöse Injektion weisen eine Teilchengröße von 10 bis 500 nm, vorzugsweise von 10 bis 200 nm und besonders bevorzugt von 10 bis 100 nm, auf. Bei intravenösen Emulsionen eliminieren die Milz und die Leber Teilchen, die größer sind als 500 nm, durch das RES.
Eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung umfasst Paclitaxel, ein äußerst wasserunlösliches Cytotoxin, das für die Behandlung von Gebärmutterkrebs und anderen Karzinomen eingesetzt wird. Eine Emulsionszusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vitamin-E-Lösung, die Paclitaxel in einer Konzentration von bis zu 20 mg/ml umfasst, viermal mehr als derzeit auf Rezept verfügbar ist, und ein bioverträgliches Tensid, so dass die Emulsionsmikrotröpfchen weniger als 0,2 μm groß und durch Filtration vollständig sterilisierbar sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um die Behandlung von Karzinomen, die die parenterale Verabreichung einer Bolusdosis Paclitaxel in einer Vitamin-E-Emulsion mit PEGyliertem Vitamin E mittels intravenöser Injektion ein Mal pro Tag oder ein Mal jeden zweiten Tag bei einer mehrwöchigen Therapiedauer umfasst. Es kann sich um die Behandlung von Brust-, Lungen-, Haut- und Gebärmutterkarzinomen handeln.
Die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf die folgenden nicht-einschränkenden Beispiele vollständig erfasst werden.
BEISPIELE
Beispiel 1.
Lösung von Paclitaxel in α-Tocopherol
α-Tocopherol wurde von Sigma Chemical Company (St. Louis, Mo.) in Form eines synthetischen dl-α-Tocopherol mit 95 % Reinheit, hergestellt aus Phytol, bezogen. Das Öl war bernsteinfarben und sehr viskös. Paclitaxel wurde von Hauser Chemical Research (Boulder, Colo.) bezogen und wies 99,9 % Reinheit nach HPLC auf. 200 mg Paclitaxel wurden in 6 ml trockenem absolutem Ethanol (Spectrum Chemical Manufacturing Corp., Gardenia, Calif.) gelöst und dann zu 1 g α-Tocopherol zugesetzt. Das Ethanol wurde dann mittels Vakuum bei 42 °C entfernt, bis der Rückstand ein konstantes Gewicht aufwies. Unabhängige Untersuchungen haben gezeigt, dass der Ethanolgehalt weniger als 0,3 % (Gew./Vol.) betrug.
Die resultierende Lösung war klar, bernsteinfarben und sehr viskös mit einer nominalen Konzentration von 200 mg/g (Gew.) Paclitaxel in α-Tocopherol. Höhere Konzentrationen von Paclitaxel (bis zu 400 mg/g Gew.) können in α-Tocopherol solubilisiert werden.
Beispiel 2.
Einsatz eines anionischen Tensids zur Herstellung von α-Tocopherol-Emulsionen
2 g Paclitaxel in 10 g α-Tocopherol, wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wurden mit Ascorbyl-Palmitat als Triethanolaminsalz durch folgendes Verfahren emulgiert. Eine Lösung aus 20 mM Ascorbinsäure wurde mit Triethanolamin als freie Base auf pH 6,8 gepuffert, um den 2×-Puffer zu bilden. 50 ml des 2×-Puffers wurden in einen Waring-Mischer gefüllt. 0,5 g Ascorbyl-6-Palmitat (Roche Vitamins and Fine Chemicals, Nutley, NJ), ein anionisches Tensid, wurden zugesetzt, und die Lösung wurde bei hoher Geschwindigkeit 2 min lang bei 40 °C unter Argon gemischt. Das Paclita xel-hältige α-Tocopherol wurde dann in den Mischer mit dem Tensid und dem Puffer zugesetzt. Das Mischen wurde unter Argon fortgesetzt, bis eine grobe, milchige Voremulsion erhalten wurde, etwa nach 1 min bei 40 °C. Wasser wurde für die Injektion zugesetzt, um ein Endvolumen von 100 ml zu erhalten.
Die Voremulsion wurde in das Zufuhrgefäß eines Microfluidizer Modell 110Y (Microfluidics Inc., Newton, Mass.) übertragen. Die Einheit wurde in ein Bad getaucht, um die Verfahrenstemperatur während der Homogenisierung auf etwa 60 °C zu halten, und wurde vor dem Einsatz mit Argon gespült. Nach dem Primen wurde die Emulsion in kontinuierlichen Zyklen 10 min lang bei einem Druckgradienten von etwa 124 kPa (18 kpsi) über den Wechselwirkungskopf durch den Homogenisierer geleitet. Die Durchflussgeschwindigkeit betrug etwa 300 ml/min, was etwa 25 Durchläufe durch den Homogenisierer lieferte.
Die resultierende Paclitaxel-Emulsion in einem α-Tocopherolträger wurde unter Argon in bernsteinfarbene Phiolen gefüllt und unter Kühlung bei 7 °C und 25 °C gelagert. Proben wurden in getrennten Zeitintervallen für Teilchengrößenbestimmung und chemische Analyse entnommen.
Die Daten wurden mit einem "Nicomp Model 370 Submicron Particle Sizer" (Particle Sizing Systems Inc., Santa Barbara, Calif.) ermittelt und zeigten, dass die Emulsion einen mittleren Teilchendurchmesser von 280 nm aufwies.
Beispiel 3.
Einsatz von PEGyliertem Vitamin E (TPGS)
Ein ternäres Phasendiagramm wurde für α-Tocopherol, PEGyliertes Vitamin E (TPGS, Vitamin-E-Polyxoyethylenglykol-1000-succinat, bezogen von Eastman Chemical Co., Kingsport, Tenn.) und Wasser konstruiert. TPGS wurde zunächst bei 42 °C geschmolzen und gravimetrisch mit α-Tocopherol in verschiedenen Anteilen von 1 bis 100 % TPGS gemischt, wobei der Rest jeweils α-Tocopherol war. Die Gemische waren in allen Konzentrationen mischbar. Dann wurde zu jedem Gemisch Wasser so zugesetzt, dass die endgültige Wasserkonzentration schrittweise von 0 auf 97,5 % gesteigert wurde. Bei jedem Schritt wurde das Phasenverhalten des Gemischs beobachtet. Das Mischen erfolgte auf angemessene Weise durch Verwirbeln oder Beschallung, und das Gemisch wurde erhitzt oder zentrifugiert, um die Phasenzusammensetzung zu ermitteln.
Eine Vielzahl von Zwei-Phasen-Ö1/Wasser-Emulsionen, die für parenterale Verabreichung geeignet sind, wurde bei Wasserkonzentrationen über 80 % gefunden. Die gebildeten Emulsionen waren milchig weiße, freifließende Flüssigkeiten, die dispergierte α-Tocopherol-Mikroteilchen, die durch ein nicht ionisches Tensid stabilisiert wurden, umfassten. In diesem Bereich wurden bei TPGS-zu-Öl-Verhältnissen von mehr als etwa 1:1 Mikroemulsionen beobachtet, die potentiell als Arzneimittelträger geeignet sind. Bei einem geringeren Wassergehalt wurden zahlreiche verschiedene Emulsionen beobachtet, die transparente Gele umfassten (Umkehremulsionen). Die beiden Bereiche (hoher und geringer Wassergehalt) werden durch einen Bereich getrennt, der aus trüben, seifenartigen Flüssigkristallen besteht.
Phasendiagramme von α-Tocopherol mit Tensidkombinationen, beispielsweise TPGS mit einem nichtionischen, anionischen oder kationischen Co-Tensid (beispielsweise Glutamylstearat, Ascorbylpalmitat oder Pluronic F-68), oder einem Arzneimittel können auf ähnliche Weise erstellt werden.
Beispiel 4.
α-Tocopherol-Emulsion für intravenöse Zufuhr von Paclitaxel
Eine Formulierung mit folgender Zusammensetzung wurde hergestellt:

Paclitaxel 1,0 g (gm)%

α-Tocopherol 3,0 g (gm)%

TPGS 2,0 g (gm)%

Ascorbyl-6-palmitat 0,25 g (gm)%

Sorbit 5,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 6,8

Wasser qs auf 100 ml
Das Herstellungsverfahren sah wie folgt aus: Synthetisches α-Tocopherol (Roche Vitamins, Nutley, NJ), Paclitaxel (Hauser, Boulder, Colo.), Acorbyl-6-palmitat (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) und TPGS wurden in 10 Volumina wasserfreiem, nicht denaturiertem Ethanol (Spectrum Quality Products, Gardenia, Calif.) unter Erhitzen auf 40–45 °C gelöst. Das Ethanol wurde dann durch Vakuum abgezogen, bis nicht mehr als 0,3 Gew.-% verblieben.
Eine vorgewärmte wässrige Lösung, die einen bioverträglichen Osmolyt und einen Puffer umfasste, wurde unter vorsichtigem Rühen zugesetzt, und es bildete sich unmittelbar eine weiße Milch. Dieses Gemisch wurde weiters durch sanftes zehnminütiges Rühren unter kontinuierlichem Erhitzen auf 40–45 °C verbessert. Dieses Vorgemisch wurde bei einem pH-Wert von etwa 7 dann, wie untenstehend beschrieben, weiter emulgiert.
Das Vorgemisch mit 40–45 °C wurde in einem Avestin-C5-Homogenisierer (Avestin, Ottawa, Kanada) bei 179 kPa (26 kpsi) 12 min lang bei 44 °C homogenisiert. Das resultierende Gemisch umfasste α-Tocopherol-Mikroteilchen mit einer mittleren Größe von etwa 200 nm. Weitere pH-Anpassungen erfolgten mit einer alkalischen 1 M Triethanolaminlösung (Spectrum Quality Products).
Um das Gelieren von TPGS während der frühen Phase der Emulgierung zu vermeiden, erfolgten alle Verfahren bei mehr als 40 °C, und es wurde darauf geachtet, dass die Lösungen keiner kalten Luft ausgesetzt werden, indem alle Gefäße, die das Gemisch enthielten, abgedeckt wurden. Zweitens sollten im Allgemeinen vor dem Voremulgieren weniger als 2 % TPGS in α-Tocopherol-Öl gelöst werden, wobei der Rest des TPGS zunächst in dem wässrigen Puffer gelöst wird, bevor die Voremulsion hergestellt wird. Die Lösung erstarrt bei einer TPGS-Konzentration von mehr als 2 %.
Die physikalische Stabilität der Emulsion wurde dann untersucht, indem mehrere Phiolen bei 4 °C und 25 °C gelagert wurden. Im Verlauf von mehreren Monaten wurden die Phiolen regelmäßig zur Größenbestimmung der Teilchen herangezogen. Die mittlere Teilchengröße für die beiden Lagerungstemperaturen ist, wie durch Nicomp Modell 370 (Particle Sizing Systems, Santa Barbara, Calif.) bestimmt, in 1 angeführt. Die Teilchengrößenverteilung war bimodal.
Beispiel 5.
Chemische Stabilität von Paclitaxel in einer α-Tocopherol-Emulsion
Nach dem Emulgieren wurde die Formulierung aus Beispiel 4 in Bezug auf Paclitaxel auf einer Phenosphere-CN-Säule (5 μm, 150 × 4,6 mm) analysiert. Die mobile Phase bestand aus einem Methanol/Wassergradienten mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 1,0 ml/min. Ein auf 230 nm eingestellter UV-Detektor wurde eingesetzt, um Paclitaxel nachzuweisen und dessen Menge zu bestimmen. Ein einziger Peak wurde nachgewiesen (2), wobei dieser eine Retentionszeit und ein Massenspektrogramm aufwies, das mit nativem Bezugspaclitaxel, bezogen von Hauser Chemical (Boulder, Colo.), übereinstimmte.
Die chemische Stabilität der Emulsion aus Beispiel 4 wurde mittels HPLC während der Lagerung untersucht. Die Daten aus 3 zeigen, dass Paclitaxel in der Emulsion zumindest 3 Monate lang stabil bleibt, unabhängig von der Lagerungstemperatur. Zusammengenommen zeigen die Daten aus 2 und 3, dass bei einer Lagerung bei 4 °C Arzneimittelwirksamkeit und Emulsionsstabilität für zumindest 3 Monate erfolgreich aufrechterhalten werden können.
Beispiel 6.
Paclitaxel-Emulsionsformulierung QWA
Eine Emulsion von 10 mg/ml Paclitaxel für intravenöse Arzneimittelzufuhr mit der folgenden Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt:

Paclitaxel 1,0 g (gm)%

α-Tocopherol 3,0 g (gm)%

TPGS 1,5 g (gm)%

Ascorbyl-6-palmitat 0,25 g (gm)%

Sorbit 4,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 6,8

Wasser qs auf 100 ml
Beispiel 7.
Paclitaxel-Emulsionsformulierung QWB
Eine Emulsion von 10 mg/ml Paclitaxel für intravenöse Arzneimittelzufuhr mit der folgenden Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt:

Paclitaxel 1,0 g (gm)%

α-Tocopherol 3,0 g (gm)%

TPGS 1,5 g (gm)%

Solutol HS-15 1,0 g (gm)%

Sorbit 4,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 6,8

Wasser qs auf 100 ml

Solutol HS-15 ist ein Produkt der BASF Corp., Mount Olive, NJ.
Beispiel 8.
10-mg/ml-Paclitaxel-Emulsionsformulierung QWC
Eine dritte Emulsionsformulierung von 10 mg/ml Paclitaxel wurde wie folgt unter Einsatz von Poloxamer 407 (BASF Corp., Parsippany, NJ) als Co-Tensid hergestellt:

Paclitaxel 1,0 g (gm)%

α-Tocopherol 6,0 g (gm)%

TPGS 3,0 g (gm)%

Poloxamer 407 1,0 g (gm)%

Sorbit 4,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 6,8

Wasser qs auf 100 ml
In diesem Beispiel wurden 1,0 g Poloxamer 407 und 1,0 g Paclitaxel in 6,0 g α-Tocopherol mit 10 Volumina Ethanol unter sanftem Erhitzen gelöst. Das Ethanol wurde unter Vakuum entfernt. Getrennt davon wurde ein wässriger Puffer hergestellt, indem 3,0 g TPGS und 4,0 g Sorbit in einem Endvolumen von 90 ml Wasser zur Injektion gelöst wurden. Die Öl- und Wasserlösung wurden auf 45 °C erhitzt und durch Beschallung gemischt, um eine Voremulsion herzustellen. Ein Vakuum wurde eingesetzt, um überschüssige Luft aus der Voremulsion vor der Homogenisierung zu entfernen.
Die Homogenisierung erfolgte in einem Avestin C5, der bereits beschrieben wurde. Der Druckunterschied in dem Homogenisierungsventil betrug 172 kPa (25 kpsi), und die Temperatur des Zufuhrmaterials betrug 42–45 °C. Ein Kühler wurde eingesetzt, um sicherzustellen, dass das Produkt beim Verlassen des Homogenisierers nicht mehr als 50 °C hatte. Während der Homogenisierung wurde eine Durchflussgeschwindigkeit von 50 ml/min erhalten. Nach etwa 20 Durchgängen in einem Rückführmodus wurde die Emulsion durchsichtiger. Die Homogenisierung wurde 20 min lang fortgesetzt. Proben wurden entnommen und, wie zuvor beschrieben, in Phiolen versiegelt. Eine feine α-Tocopherol-Emulsion für die intravenöse Zufuhr von Paclitaxel wurde erhalten. Der mittlere Teilchendurchmesser der Emulsion betrug 77 nm. Nach einer 0,22-μm-Sterilfiltration durch einen 0,22-μm-Duraporefilter (Millipore Corp., Bedford, Mass.) wurde die Emulsion in Phiolen gefüllt und bei 4 °C gelagert, bis sie für intravenöse Injektion eingesetzt wurde.
Beispiel 9.
5-mg/ml-Paclitaxel-Emulsionsformulierung QWC
Eine zusätzliche Emulsion von Paclitaxel wurde, wie in Beispiel 8 beschrieben, unter Einsatz von 5 statt 10 mg/ml des Arzneimittels hergestellt. Die Zusammensetzung dieser Emulsion sah wie folgt aus:

Paclitaxel 0,5 g (gm)%

α-Tocopherol 6,0 g (gm)%

TPGS 3,0 g (gm)%

Poloxamer 407 1,0 g (gm)%

Sorbit 4,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 6,8

Wasser qs auf 100 ml
Nach der Homogenisierung wie in Beispiel 8 beschrieben wurde eine auf gewisse Weise durchsichtige Emulsion von α-Tocopherol und Paclitaxel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 52 nm erhalten. Nach einer 0,22-μm-Sterilfiltration durch einen 0,22-μm-Duraporefilter (Millipore Corp., Bedford, Mass.) wurde die Emulsion in Phiolen gefüllt und bei 4 °C gelagert, bis sie für intravenöse Injektion eingesetzt wurde. Die Arzneimittelverluste durch die Filtration betrugen weniger als 1 %.
Beispiel 10.
Paclitaxel-Emulsionsformulierung QWD

Eine fünfte Emulsion aus α-Tocopherol für die intravenöse Verabreichung von Paclitaxel wurde wie folgt hergestellt:

Paclitaxel	0,5 g (gm)%
α-Tocopherol	6,0 g (gm)%
TPGS	3,0 g (gm)%
Poloxamer 407	1,0 g (gm)%
Polyethylenglykol 200	0,7 g (gm)%
Sorbit	4,0 g (gm)%
Triethanolamin	auf pH 6,8
Wasser	qs auf 100 ml

In dieser Formulierung wurde ein synthetisches α-Tocopherol USP-FCC von Roche Vitamins (Nutley, NJ) eingesetzt. Polyethylenglykol 200 (PEG-200) wurde von Sigma Chemical Co. bezogen.
Nach der Homogenisierung wurde eine auf gewisse Weise durchsichtige Emulsion mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 60 nm erhalten. Nach einer 0,22-μm-Sterilfiltration durch einen 0,22-μm-Duraporefilter (Millipore Corp., Bedford, Mass.) wurde die Emulsion in Phiolen gefüllt und bei 4 °C gelagert, bis sie für intravenöse Injektion eingesetzt wurde. Die Arzneimittelverluste durch die Filtration betrugen weniger als 1 %.
Beispiel 11.
Lösung von Paclitaxel in TPGS und Herstellung von mizellaren Lösungen
Die Erfinder haben beobachtet, dass Paclitaxel in TPGS gut löslich ist, etwa 100 mg Arzneimittel pro 1,0 g TPGS. Mizellare Lösungen aus TPGS, die Paclitaxel umfas sen, wurden wie folgt hergestellt. Eine Stammlösung aus Paclitaxel in TPGS wurde hergestellt, indem 90 mg Paclitaxel bei 45 °C in 1,0 g TPGS mit Ethanol gelöst wurden, welches dann unter Vakuum entfernt wurde. Dann wurden Reihenverdünnungen hergestellt, indem die Paclitaxel-Stammlösung mit zusätzlichem TPGS verdünnt wurde, um Paclitaxel in TPGS mit Konzentrationen von 0,1, 1, 5, 10, 25, 50, 75 und 90 mg/ml zu erhalten. Unter Einsatz von frischen Teströhrchen wurden 100 mg jeder Paclitaxel-Konzentration in TPGS in 0,9 ml Wasser gelöst. Alle Teströhrchen wurden durch Verwirbeln und Beschallung bei 45 °C vermischt. Klare mizellare Lösungen in Wasser wurden erhalten und entsprachen folgenden Paclitaxel-Endkonzentrationen: 0,01; 0,1; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 und 9,0 mg/ml.
Ein Laser-Teilchengrößenbestimmer Nicomp Modell 370 (Particle Sizing Systems, Santa Barbara, Calif.) wurde eingesetzt, um die Lösungen zu untersuchen. Es wurden Teilchengrößen in der Größenordnung von 10 nm erhalten, was mit der Gegenwart von TPGS- und Paclitaxel-Mizellen übereinstimmte.
Mizellare Lösungen von Paclitaxel in TPGS, die bis zu 2,5 mg/ml Paclitaxel umfassten, waren zumindest 24 h lang stabil, währen die mit 5,0, 7,5 und 9,0 mg/ml instabil waren und schnell und irreversibel Arzneimittelkristalle bildeten. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass Paclitaxel nur in der Gegenwart eines α-Tocopherolreichen Bereichs innerhalb der Emulsionsteilchen gelöst bleibt. Demnach ist ein optimales Verhältnis von α-Tocopherol zu TPGS erforderlich, um Emulsionen herzustellen, in denen höhere Paclitaxel-Konzentrationen stabilisiert werden können.
Wenn mizellare Lösungen auf die richtige Tonizität und den richtigen pH-Wert angepasst werden, eignen sie sich für langsame IV-Tropfverabreichung von Paclitaxel an Krebspatienten, wenngleich erwartet wird, dass der AUC niedrig ist.
Die Nützlichkeit von TPGS in α-Tocopherol-Emulsionen besteht darin, dass es mehrere erwünschte Eigenschaften vereint. Zunächst weist es eine eigene Affinität in Bezug auf Paclitaxel auf, möglicherweise aufgrund des α-Tocopherols, das den hydro phoben Teil seiner Molekulstruktur bildet. Zweitens beträgt die Grenzflächenspannung von TPGS in Wasser mit α-Tocopherol etwa 10 Dyn/cm, was ausreicht, um freies α-Tocopherol zu emulgieren, insbesondere wenn es mit einem Co-Tensid eingesetzt wird. Drittens wiesen polyoxyethylierte Tenside, wie z.B. TPGS, festbegründete, hochwertige Eigenschaften als "heimliche Hülle" für injizierbare Teilchen auf, indem sie das Ausmaß, zu dem Teilchen in der Leber und der Milz aufgefangen werden, drastisch reduzieren, wie auf dem Gebiet der Erfindung bekannt ist. Aber die unerwartete und einzigartige Erkenntnis in Bezug auf TPGS als Tensid für α-Tocopherol-Emulsionen bestand darin, dass alle drei wünschenswerten Eigenschaften in einem einzigen Molekül vorgefunden wurden. Ein zusätzlicher Vorteil von TPGS besteht darin, dass es stabile selbstemulgierende Systeme als Gemisch mit Ölen und Lösungsmitteln, wie z.B. Propylenglykol und Polyethylenglykol, bildet, was auf eine Synergie beim gemeinsamen Einsatz mit α-Tocopherol für orale Arzneimittelzufuhr hindeutet.
Wenn mizellare Lösungen auf die richtige Tonizität und den richtigen pH-Wert angepasst werden, eignen sie sich für langsame IV-Tropfverabreichung von Paclitaxel an Krebspatienten, wenngleich erwartet wird, dass der AUC niedrig ist.
Beispiel 12.
20-mg/ml-Paclitaxel-Emulsionsformulierung
Eine grobe Emulsion, die 20 mg/ml Paclitaxel in α-Tocopherol umfasste, wurde mit 5 % α-Tocopherol und 5 % TPGS durch die in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren erhalten, wobei einfach die Konzentrationen erhöht wurden. Es wurde kein Versuch unternommen, höhere Konzentrationen zu testen, weil für klinisch wirksame intravenöse Emulsionen keine weitere Steigerung erforderlich ist.
Beispiel 13.
Verwendung von anderen PEG-Tensiden in α-Tocopherol-Emulsionen
Verschiedene andere PEGylierte Tenside, beispielsweise Triton X-100, PEG-25-Propylenglykolstearat, Brij 35 (Sigma Chemical Co.), Myrj 45, 52 und 100, Tween 80 (Spectrum Quality Products), PEG-25-Glyceryltrioleat (Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell Va.), sind für das Emulgieren von α-Tocopherol nützlich.
Bei Experimenten mit anderen PEGylierten Tensiden gelang es jedoch nicht, Paclitaxel in einer α-Tocopherol-Emulsion überzeugend zu stabilisieren. Um die einzigartige Wirksamkeit von TPGS zu demonstrieren, wurden drei Emulsionen wie in Beispiel 9 beschrieben hergestellt, jedoch wurden Tween 80 und Myrj 52 statt TPGS als primäres Tensid in getrennten Emulsionen eingesetzt. Diese beiden Tenside wurden ausgewählt, weil Tween 80 und Myrj 52 HLB-Werte aufweisen, die im Wesentlichen jenen von TPGS entsprechen, und angemessene Emulsionen von α-Tocopherol bilden. Als jedoch 5 mg/ml Paclitaxel in die Formulierung integriert wurden, wurde Arzneimittelkristallisierung sehr rasch nach der Herstellung der Voremulsion festgestellt, und die verarbeiteten Emulsionen aus Tween 80 und Myrj 52 wurden als grob charakterisiert und enthielten stäbchenförmige Teilchen mit einer Länge von bis zu mehreren μm, die mit Paclitaxel-Kristallen übereinstimmten. Anders als die TPGS-Emulsionen, die leicht durch einen 0,22-μm-Filter mit einem Arzneimittelverlust von weniger als 1 % hindurchtraten, konnten die Tween- und Myrj-Emulsionen nicht filtriert werden, da dieses kristalline Arzneimittelmaterial vorhanden war.
Es gibt verschiedene mögliche Erklärungen für die unerwartete Verbesserung der α-Tocopherol-Paclitaxel-Emulsionen durch TPGS. Das Arzneimittel weist eine gute Löslichkeit in TPGS auf, bis zu 100 mg/ml. Es ist sehr wahrscheinlich, dass der Arzneimittel-Träger-Komplex durch die starke Affinität der Paclitaxel-Benzylseitenketten mit der planaren Struktur des α-Tocopherol-Phenolrings in dem TPGS-Molekül stabilisiert wird. Zusätzlich dazu ist der Succinat-Linker zwischen dem α-Tocopherol und dem PEG-Schwanz ein neues Merkmal dieses Molekül, das es in Bezug auf seine Struktur von anderen getesteten PEGylierten Tensiden unterscheidet. Beispiel 14. Poloxamer-basierte α-Tocopherol-Emulsion

α-Tocopherol 6,0 g (gm)%

Poloxamer 407 2,5 g (gm)%

Ascorbylpalmitat 0,3 g (gm)%

Sorbit 6,0 g (gm)%

Triethanolamin auf pH 7,4

Wasser qs auf 100 ml
Eine α-Tocopherol-Emulsion wurde unter Einsatz von Poloxamer 407 (BASF) als primäres Tensid hergestellt. Das weiße, milchige Vorgemisch wurde unter fortlaufendem Rücklauf 10 min lang bei 172 kPa (25 kpsi) in einem C5-Homogenisierer (Avestin, Ottawa, Kanada) mit einer Zufuhrtemperatur von 45 °C und einer auf 15 °C eingestellten Kühlschleife für das Produkt homogenisiert. Eine feine, sterilfiltrierbare Emulsion aus α-Tocopherol-Mikroteilchen war das Ergebnis. Als diese Formulierung jedoch mit Paclitaxel hergestellt wurde, wurde nach der Lagerung über Nacht in einem Kühlschrank die Ausfällung von Paclitaxel festgestellt, was wiederum die herausragende Nützlichkeit von TPGS als Haupttensid unterstreicht.
Beispiel 15.
Lyophilisierte Emulsionsformulierung
Maltrin M100 (Grain Processing Corporation, Muscatine, Iowa) wurde als 2×-Stammlösung in Wasser zu der Emulsion aus Beispiel 14 zugesetzt. Aliquoten wurden dann in einem Hüllengefrierapparat gefroren und unter Vakuum lyophilisiert. Bei der Wiederherstellung mit Wasser wurde erneut eine feine Emulsion erhalten.
Lyophilisierte Formulierungen sind dann von Nutzen, wenn die unbegrenzte Lagerungsfähigkeit von lyophilisierten Präparaten bevorzugt wird. Lyophilisierbare Formulierungen, die andere Saccharide umfassen, wie z.B. Mannit, Albumin oder PolyPep von Sigma Chemicals, St. Louis, Mo., können ebenfalls hergestellt werden.
Beispiel 16.
In-vitro-Freisetzung von Paclitaxel durch α-Tocopherol-Emulsionen
Eine der erwünschten Eigenschaften eines Arzneimittelzufuhrträgers besteht darin, dass er das integrierte Arzneimittel kontrolliert freisetzt, eine Eigenschaft, die oft mit einer verbesserten Pharmakokinetik und Wirksamkeit einhergeht. Insbesondere Paclitaxel-Emulsionen, die lange im Blutkreislauf zirkulieren, können die Zufuhr eines Arzneimittels zu den Krebsstellen im Körper verbessern. Die Erfinder haben überraschenderweise herausgefunden, dass die erfindungsgemäßen Emulsionen, im Vergleich mit der derzeit einzigen von der FDA (Food and Drug Administration; Amerikanische Arzneimittelbehörde) zugelassenen Paclitaxel-Formulierung (Taxol^®, Bristol Myers Squibb (BMS), Princeton, NJ) die kontrollierte Freisetzung von Paclitaxel bereitstellt. Emulsionen wurden mit einer Paclitaxel-Konzentration von 6 mg/ml (QWA) und 7 mg/ml (QWB) hergestellt. Zum Vergleich: Toxal umfasst 6 mg/ml Paclitaxel gelöst in Ethanol:Cremophor EL 1:1 (Vol./Vol.). Die Freisetzung in vitro von Paclitaxel aus verschiedenen Formulierungen in eine Lösung aus Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) bei 37 °C wurde unter Einsatz einer Dialysemembran, die für Paclitaxel frei durchlässig ist (Molekulargewicht-Cutoff von 10 kD), beobachtet. Die mengenmäßige Bestimmung des Arzneimittels erfolgte in Proben vor und nach der Dialyse mittels HPLC. Arzneimittelfreisetzungsprofile in Bezug auf den freigesetzten Prozentsatz und die Konzentration des freigesetzten Paclitaxels im Verlauf der Zeit wurden erstellt. Wie aus den Daten in 4 hervorgeht, wurden weniger als 5 % Paclitaxel aus den Emulsionen im Verlauf von 24 h dialysiert, während etwa 12 % der käuflichen BMS-Formulierung außerhalb der Dialysebeutel vorgefunden wurden. Das deutet darauf hin, dass die Arzneimittelfreisetzung aus der Emulsion im Vergleich mit der im Handel erhältlichen Lösung deutlich verlangsamt wurde.
Beispiel 17.
Bioverträglichkeit von α-Tocopherol-Emulsionen, die Paclitaxel umfassen
Es wurde eine akute Einfach-Dosis-Toxizitätsuntersuchung durchgeführt. Mäuse mit einem Gewicht von 20–25 g wurden käuflich erworben und in einer anerkannten Tiereinrichtung eingewöhnt. Gruppen von Mäusen (n = 3) erhielten Dosen der Formulierung, die 30 bis 90 mg/kg Paclitaxel in der wie in Beispiel 6 hergestellten α-Tocopherol-Emulsion erhielten. Alle Injektionen wurden intravenös über die Schwanzvene verabreicht.
Wenngleich alle Injektionen mittels Bolus-IV-Druck verabreicht wurden, wurden selbst bei 90 mg/kg keine unmittelbaren Todesfälle oder Toxizitätsfälle beobachtet. Die Ergebnisse in Bezug auf das Körpergewicht sind in Tabelle 1 angeführt. Der Gewichtsverlust betrug 17 % in der höchsten Gruppe, aber alle Gruppen, auch jene, der 90 mg/kg verabreicht wurden, erholten sich oder nahmen in einem Zeitraum von 10 Tagen nach der Injektion wieder Körpergewicht zu.
Es wurde ebenfalls eine Trägertoxizitätsuntersuchung durchgeführt. Tiere, die eine Arzneimittel-freie Emulsion erhielten, wuchsen schnell und nahmen etwas mehr Körpergewicht zu als Tiere, die Salzlösung erhielten oder denen nichts injiziert wurde. Das wurde auf den Vitamin- und Kaloriengehalt der Formulierung zurückgeführt.
Die Erfinder beobachteten eine maximal tolerierbare Dosis (MTD) für Paclitaxel von mehr als 90 mg/kg (Tabelle 1), wobei keine Nebenwirkungen festgestellt wurden. Das entspricht mehr als dem Doppelten der besten Werte, über die in der Literatur berichtet wurde, wobei dabei schon bei deutlich geringeren Dosen Todesfälle auftraten. Taxol, die von der FDA zugelassene BMS-Formulierung, verursacht bei intravenösen Bolus-Dosen von 10 mg/kg Todesfälle bei Mäusen Tod, ein Ergebnis, das die Erfinder bei selbst durchgeführten Versuchen wiederholen konnten. Bei der Ratte war BMS-Taxol in allen Verdünnungen und Dosisregimen, die die Erfinder getestet haben, einheitlich tödlich. Im Gegensatz dazu wurde die Zusammensetzung aus Bei spiel 6 von Ratten gut vertragen und weist sogar Verbesserungen gegenüber Taxotere auf, ein weniger toxisches Analogon, das von Rhone-Poulenc Rorer vermarktet wird.
Eine mögliche Erklärung für die hohe Arzneimitteltoleranz ist, dass die Emulsion sich als ein Depot verhält, das das Arzneimittel langsam freisetzt, wie von den In-vitro-Freisetzungsdaten aus Beispiel 16 angedeutet.
TABELLE 1 Mittlere Körpergewichtsveränderung bei mit Paclitaxel-Emulsion behandelten Mäusen
Beispiel 18.
Bewertung der Wirksamkeit der Paclitaxel-Emulsion
Die Paclitaxel-Emulsion aus Beispiel 6 wurde ebenfalls in Bezug auf ihre Wirksamkeit im Einsatz gegen fortgeschrittene B16-Melanome bei Nacktmäusen bewertet, und die Daten sind in Tabelle 2 angeführt. Das vermarktete Produkt BMS-Taxol diente erneut als Bezugsformulierung. Die Tumorzellen wurden subkutan verabreicht, und die Therapie begann mit einer Injektion in die Schwanzvene an Tag 4 nach der Tumorverabreichung unter Anwendung des angegebenen Dosierungsplans. Die Wirksamkeit wurde als prozentueller Anstieg der Lebensdauer (% ILS) ausgedrückt.
Die folgenden Schlussfolgerungen können aus den Daten aus Tabelle 2 gezogen werden: a) durch die Verabreichung von BMS-Taxol mit 10 mg/kg Q2D×4 wurde eine um etwa 10 % verlängerte Lebensdauer erzielt; b) die %-ILS-Werte wurden durch die Verabreichung einer α-Tocopherol-Emulsion von Paclitaxel mit 30, 40 oder 50 mg/kg Q2D×4 um 30–50 % verbessert, wobei die Dosen durch die höhere MTD ermöglicht wurden; c) wenn die Emulsion bei 30, 50 und 70 mg/kg Q4D×3 verabreicht wurde, wurde eine gute Dosis-Wirkungsreaktion beobachtet, wobei bei 70 mg/kg etwa 80 % ILS beobachtet wurden; und d) selbst bei einer ein Mal an Tag 4 verabreichten Dosis von 90 mg/kg kam es zu etwa 36 % ILS. Diese Daten zeigen deutlich das Potenzial der Emulsionen der vorliegenden Erfindung zur wesentlichen Verbesserung der Wirksamkeit von Paclitaxel.
Beispiel 19.
Bewertung der Wirksamkeit von Paclitaxel-Emulsionen
Die Emulsionen der Beispiele 6, 7 und 8 (QWA, QWB bzw. QWC) wurden in Bezug auf ihre Wirksamkeit im Einsatz gegen B16-Melanome in Mäusen verglichen; BMS-Taxol wurde erneut als Bezugsformulierung herangezogen. Dabei wurden im Wesentlichen dieselben Verfahren wie in Beispiel 18 eingesetzt. Die Daten von dieser Untersuchung sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Die Wirksamkeit wurde ausgedrückt als: a) Prozentsatz der Tumorwachstumshemmung (% T/C, wobei T und C für behandelte bzw. Kontrolltiere stehen); b) Tumorwachstumsverzögerungswert (T-C); und c) log Zellabtötung, was als Verhältnis des T-C-Werts zu 3,32 × Tumorverdoppelungszeit definiert ist. Letzterer Parameter wurde für dieses bestimmte Tumormodell mit 1,75 Tagen berechnet. Wie aus den Ergebnissen in Tabelle 3 hervorgeht, weisen alle Maße für die Wirksamkeit – Tumorwachstumshemmung, Tumorwachstumsverzögerungswert und log Zellabtötung – eine höhere Wirksamkeit bei α-Tocopherol- Emulsionen als Arzneimittelzufuhrträger als bei BMS-Taxol auf, insbesondere wenn die Emulsionen jeden vierten Tag mit 70 mg/kg dosiert wurden. Wie in Beispiel 16 erklärt wurde, ist diese gesteigerte Wirksamkeit wahrscheinlich auf eine verbesserte Bioverträglichkeit und/oder kontrollierte Freisetzung zurückzuführen. TABELLE 2 Überleben von Mäusen mit B16-Tumoren, die mit QWA bzw. BMS-Taxol behandelt wurden

^a S.E.M. = Standardabweichung
^b ILS = % Anstieg der Lebensdauer = [(T-C)/C] × 100, wobei:
T = mittlere Überlebensdauer der behandelten Mäuse
C = mittlere Überlebensdauer der Kontrollmäuse

Gemäß den NCI-Standards deutet ein ILS-Wert von mehr als 50 % auf eine signifikante Antitumor-Aktivität hin. TABELLE 3 Vergleich von 3 Paclitaxel-Emulsionen und BMS-Taxol im Einsatz gegen B16-Melanome im frühen Stadium

Tumorverdoppelungszeit mit 1,75 Tagen berechnet.
% T/C = Tumorwachstumshemmung (Tag 15) = (mittleres Tumorgewicht der behandelten Gruppe/mittleres Tumorgewicht der Kontrollgruppe) × 100
T-C = Tumorwachstumsverzögerungswert = mittlere Zeit, die die Tumoren der behandelten Gruppe (T) und der Kontrollgruppe (C) brauchen, um eine vorbestimmte Größe (gewöhnlicherweise 750–1000 mg) zu erreichen.
log Zellabtötung = (T-C Wert)/(3,32 × Tumorverdoppelungszeit)

Beispiel 20.
Selbstemulgierung eines α-Tocopherol/Tagat-TO-Gemischs
2,0 g α-Tocopherol und 800 mg Tagat-TO (Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, Va.) wurden gelöst. Etwa 80 mg des öligen Gemischs wurden in ein Teströhrchen übertragen, und Wasser wurde zugesetzt. Unter sanftem händischem Rühren entwickelte sich unmittelbar eine reiche milchige Emulsion, die den als Arzneimittelzufuhrsystemen vorgeschlagenen "selbstemulgierenden Systemen" entsprach, worin Tensid-Öl-Gemische spontan eine Emulsion bilden, wenn sie wässrigen Medien ausgesetzt werden.
Beispiel 21.
Selbstemulgierende Formulierung, die Paclitaxel umfasst
50 mg/ml Paclitaxel wurde in α-Tocopherol durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren hergestellt. 20 Gew.-% Tagat-TO wurden zugesetzt. Das resultierende Gemisch war klar, viskos und bernsteinfarben. Eine Menge von 100 mg des öligen Gemischs wurde in ein Teströhrchen übertragen. Bei der Zugabe von 1 ml Wasser entstand unter Wirbelmischen eine feine Emulsion.
Beispiel 22.
Selbstemulgierende Paclitaxel-Formulierung
50 mg/ml Paclitaxel wurden in α-Tocopherol durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren hergestellt. Nach der Entfernung des Ethanols unter Vakuum wurden 20 Gew.-% TPGS und 10 Gew.-% Polyoxyethylenglykol 200 (Sigma Chemical Co.) zugesetzt. Dann wurde die Fähigkeit dieses Systems zur Selbstemulgierung durch den Zusatz von 20 ml entionisiertem Wasser zu 100 mg des öligen Gemischs bei 37 °C unter Beweis gestellt. Unter sanftem Rühren bildete sich eine weiße, dünnflüssige Emulsion aus feinen Emulsionsteilchen, deren mittlere Größe und kumulative Verteilung mittels des Malvern-Mastersizers (Malvern Instruments, Worcester, Mass.) ermittelt wurden, wobei die mittlere Teilchengröße 2 μm betrug und die Emulsionsteilchen eine kumulative Verteilung von 90 % mit weniger als 10 μm aufwiesen.
Beispiel 23.
Etoposid-Emulsionsformulierung in α-Tocopherol
4 mg Etoposid (Sigma Chemical Co.) wurden in dem folgenden Tensid-Öl-Gemisch gelöst:

Etoposid 4 mg

α-Tocopherol 300 mg

TPGS 50 mg

Poloxamer 407 50 mg
Ethanol und sanftes Erwärmen wurden eingesetzt, um eine klare, bernsteinfarbene Lösung des Arzneimittels in Öl zu bilden. Das Ethanol wurde dann unter Vakuum entfernt.
Eine Voremulsion wurde durch den Zusatz von 4,5 ml Wasser, das 4 % Sorbit und 100 mg TPGS umfasste, bei 45 °C unter Beschallung gebildet. Die Teilchengröße wurde durch die Verarbeitung in einem Emulsiflex 1000 (Avestin, Ottawa, Kanada) weiter reduziert. Das Gehäuse des Emulsiflex 1000 wurde mit einem Paar 5-ml-Spritzen ausgestattet, und der gesamte Apparat wurde vor der Verwendung auf 45 °C erhitzt. Die 5 ml Emulsion wurden dann händisch etwa 10-mal durch den Apparat geleitet. Man erhielt eine frei fließende, praktische Emulsion von Epoposid in einem α-Tocopherol-Träger.
Es ist anzumerken, dass die solubilisierte Form von Etoposid in α-Tocopherol durch eine Anpassung der Verfahren der vorhergehenden Beispiele auch als orale Dosierungsform eingesetzt werden kann.
Beispiel 24.
Lösung von Ibuprofen oder Griseofulvin in α-Tocopherol
Ibuprofen ist ein Schmerzmittel und kann bei Bedarf, wenn die Gefahr besteht, dass durch das Arzneimittel Magenirritationen hervorgerufen werden, durch Injektion verabreicht werden. Die folgende Ibuprofenlösung in α-Tocopherol kann für die intravenöse Verabreichung emulgiert werden.
12 mg kristallines Ibuprofen (Sigma Chemicals) wurde durch sanftes Erhitzen ohne Lösungsmittel in 120 mg α-Tocopherol gelöst. Die resultierende 10%ige Ibuprofenlösung in Vitamin E kann durch die in den Beispielen 4, 6, 7, 8 oder 22 beschriebenen Verfahren emulgiert werden.
12 mg einer antifungalen Verbindung, Griseofulvin, wurden zunächst in 3 ml wasserfreiem Ethanol gelöst; dann wurden 180 mg α-Tocopherol zugesetzt, und das Ethanol wurde durch sanftes Erhitzen unter Vakuum entfernt. Die resultierende Griseofulvin-Lösung in α-Tocopherol ist klar und kann durch die in den Beispielen 4, 6, 7, 8 oder 22 beschriebenen Verfahren emulgiert werden.
Beispiel 25.
Vitamin-E-Succinat-Emulsionsformulierung
Vitamin-E-Succinat wurde als Therapeutikum für die Behandlung von Lymphomen und Leukämien sowie für die Chemoprävention von Krebs vorgeschlagen. Im Folgenden werden eine Zusammensetzung und ein Verfahren für die Emulgierung von Vitamin-E-Succinat in α-Tocopherol vorgestellt. Saccharoseester S1170 ist ein Produkt von Mitsubishi Kagaku Foods Corp., Tokyo, Japan. Vitamin-E-Succinat wurde, als freie Säure, als weißliches Pulver von ICN Biomedicals, Aurora, Ohio, bezogen. Emulsionen, die andere Tenside, wie z.B. Pluronics, und TPGS gemeinsam mit α-Tocopherol und α-Tocopherol-Succinat umfassen, können mit und ohne therapeutischen Wirkstoff auf ähnliche Weise hergestellt werden.
8 g α-Tocopherol und 0,8 g Vitamin-E-Succinat wurden gemeinsam in einem Rundkolben gelöst. Nach der Entfernung des Lösungsmittels wurden 100 ml wässriger Puffer zugesetzt. Der alkalische Puffer bestand aus 2 % Glycerin, 10 mM Triethanolamin und 0,5 g (gm)% Saccharoseester S1170. Nach zweiminütigem Mischen wurde die Voremulsion in einen Homogenisierer Avestin Modell C-5 übertragen, und die Homogenisierung wurde etwa 12 min lang bei einer Verfahrenszufuhrtemperatur von 58 °C fortgesetzt. Der Druckunterschied über den Wechselwirkungskopf betrug 172 bis 179 kPa (25 bis 26 kpsi). Während der Homogenisierung wurde der pH-Wert sorgfältig überwacht und nach Bedarf auf pH 7,0 eingestellt. Es wurde darauf geachtet, Sauerstoff während des Verfahrens auszuschließen. Das Ergebnis war eine feine, weiße Emulsion.
Beispiel 26.
α-Tocopherol-Mengen in Estern
Die α-Tocopherol-Mengen in handelsüblichen Estern-Tocopherolacetat, -succinat, -nicotinat, -phosphat und TPGS – wurden entweder durch den Verkäufer bereitgestellt oder mittels HPLC ermittelt. Die Konzentration von freiem α-Tocopherol in diesen Lösungen beträgt weniger als 1,0 %, im Allgemeinen weniger als 0,5 %.
Beispiel 27.
Resveratrol-Emulsionsformulierung
Resveratrol ist ein Krebschemopräventionsmittel, das zunächst als Extrakt von Traubenhaut entdeckt wurde. Es wurde als Nahrungsergänzungsmittel vorgeschlagen.
Resveratrol wurde von Sigma Chemical Co. bezogen. Während es in Ethanol nur schlecht löslich war, bildete sich bei der Zugabe von 10 mg Resveratrol, 100 mg α-Tocopherol, 100 mg TPGS und Ethanol rasch eine klare Lösung. Nach der Entfernung von Ethanol blieb ein klares, bernsteinfarbenes Öl zurück.
Die ölige Resveratrol-Lösung kann durch die verschiedenen Verfahren der vorhergehenden Beispiele als selbstemulgierendes System für orale Zufuhr formuliert werden.
Beispiel 28.
Muramyldipeptid-Formulierung
Muramyldipeptide stammen von Mycobakterien und sein potente Immunostimulationsmittel, die zu der Klasse gehören, die Muramlypeptide, Mycolsäure und Lipopolysaccharide umfasst. Sie finden beispielsweise bei der Behandlung von Krebs Anwendung, wobei sie das Immunsystem stimulieren, um auf den Krebs abzuzielen und diesen zu entfernen. Kürzlich wurde Muroctasin, ein synthetisches Analogon, vorgeschlagen, um die nicht-spezifischen Nebenwirkungen der Bakterienwandextrakte zu senken.
N-Acetylmuramyl-6-O-steroyl-1-alanyl-d-isoglutamin wurde von Sigma Chemical Co. bezogen, und 10 mg wurden in 100 mg α-Tocopherol und 80 mg TPGS gelöst. Ethanol wurde als Co-Lösungsmittel eingesetzt, um die Lösung des Dipeptids zu unterstützen, wurde jedoch durch Abdampfen unter Vakuum entfernt, wodurch man eine klare Lösung in α-Tocopherol und Tensid erhielt.
Diese Öllösung des Arzneimittels kann für die parenterale Verabreichung durch die verschiedenen Verfahren der vorhergehenden Beispiele emulgiert werden.
Beispiel 29.
Alkoholhältige Emulsion
Im Zuge des Versuchs, die Lehren von PCT WO 95/11039 auf die orale Verabreichung von Paclitaxel anzuwenden, wurde die folgende Formulierung hergestellt:

Paclitaxel 0,125 g

α-Tocopherol 0,325 g

TPGS 0,425 g

Ethanol 0,125 g
Wie zuvor wurde Paclitaxel mit Ethanol in α-Tocopherol und TPGS gelöst, wobei das Ethanol dann unter Vakuum entfernt wurde. Das verbleibende Ethanol wies ein Trockengewicht von weniger als 3 mg (0,3 Gew.-%) auf. 0,125 g frisches wasserfreies Ethanol wurden dann erneut zu der Formulierung zugesetzt. Nach dem Mischen wurde die Eignung der Formulierung für die orale Verabreichung, wie z.B. in einer Gelatinekapsel, durch folgendes Experiment simuliert. Eine Aliquote von 100 mg freifließendem Öl wurde bei 37 °C zu 20 ml Wasser zugesetzt und mit einem Wirbelmischer vorsichtig gemischt. Das Ergebnis war eine feine Emulsion. Nach 20 min zeigte die Betrachtung durch ein Mikroskop jedoch, dass sich eine große Zahl von Kristallen in Rosettenform gebildet hatte, was für die Ausfällung von Paclitaxel charakteristisch ist. Daraus wurde geschlossen, dass diese Formulierung nicht für die orale Verabreichung von Paclitaxel geeignet war, da große Mengen des Arzneimittels beim Eintritt in den Zwölffingerdarm in Kristallform vorliegen würden, wo die Aufnahme aufgrund der physikalischen Form verhindert werden würde. Die Erfinder vermuten, dass der Überschuss an Ethanol in Kombination mit dem hohen Verhältnis von TPGS zu α-Tocopherol für die beobachtete Kristallisierung des Arzneimittels in dieser Formulierung verantwortlich ist.
Beispiel 30.
Alkoholhältige α-Tocopherol-Emulsion
Im Zuge des Versuchs, die Lehren von PCT WO 95/11039 auf die orale Verabreichung von Paclitaxel anzuwenden, wurde die folgende Formulierung hergestellt:

Paclitaxel 0,050 g

α-Tocopherol 0,100 g

Lecithin 0,200 g

Ethanol 0,100 g

Butanol 0,500 g
Wie zuvor wurde Paclitaxel mit Ethanol in α-Tocopherol und TPGS gelöst, wobei das Ethanol dann unter Vakuum entfernt wurde. Das verbleibende Ethanol wies ein Trockengewicht von weniger als 2 mg (0,5 Gew.-%) auf. 0,100 g frisches wasserfreies Ethanol und 0,500 g n-Butanol wurden dann erneut zu der Formulierung zugesetzt. Das Ergebnis war ein klares Öl. Das Injektionskonzentrat wurde durch die herkömmliche pharmazeutische Praxis von Beimischen und Salzlösung in Bezug auf Bioverträglichkeit bei der Verabreichung getestet. Etwa 200 mg des Öls wurden in 20 ml Salzlösung getropft und vermischt. Es entstanden unmittelbar große Flocken nicht-löslichen Materials, und das meiste Material bildete dichte Ablagerungen an den Wänden des Teströhrchens. Das Gemisch war deutlich für die parenterale Verabreichung auf allen Wegen nicht geeignet, und die Erfinder vermuten, dass dies nicht von dem in der Formulierung enthaltenen Arzneimittel abhängt. Durch Versuch und Irrtum haben die Erfinder festgestellt, dass Lecithin aufgrund seines niedrigen HLB-Werts (etwa 4) eine schlechte Wahl als Tensid für α-Tocopherol ist. Andere erfolgreiche Beispiele, die hierin für feine Emulsionen, die für parenterale Verabreichung geeignet sind, beschrieben wurden, wurden alle mit Tensiden mit hohem HLB-Werten hergestellt. Diese Tenside umfassen TPGS (HLB etwa 17), Poloxamer 407 (HLB etwa 22) und Tagat-TO (HLB etwa 14,0). Im Allgemeinen haben die Erfinder festgestellt, dass Emulgierung von α-Tocopherol am besten mit Tensiden mit HLB > 10, vorzugsweise > 12, durchgeführt werden kann. Lecithin gehört nicht zu dieser Klasse, wenngleich es als Co-Tensid eingesetzt werden könnte. Im Vergleich dazu werden typische Öl/Wasser-Emulsionen aus Triglyceriden mit Tensiden mit einem HLB-Wert zwischen 7 und 12 hergestellt, was zeigt, dass α-Tocopherol-Emulsionen aufgrund der Polarität und der extremen Hydrophobie von α-Tocopherol – Faktoren, die auch die Löslichkeit von lipophilen und leicht polaren lipophilen Arzneimitteln in α-Tocopherol begünstigen – einzigartig sind. Siehe Emulsions: Theory and Practice (2. Auflage), 248 (1985).

Claims

Pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend: α-Tocopherol, α-Tocopherolpolyethylenglykolsuccinat und eine Taxoidverbindung, worin die Zusammensetzung in Form einer Emulsion, einer mizellaren Lösung oder eines selbstemulgierenden Arzneimittelzufuhrsystems vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiters ein Tensid umfassend.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung außerdem eine wässrige Phase umfasst und in Form einer Emulsion oder mizellaren Lösung vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiters Polyethylenglykol umfassend.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin das Polyethylenglykol ein mittleres Molekulargewicht von 200 aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Teilchengröße der Emulsion 10 bis 500 nm beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin die Teilchengröße der Emulsion 10 bis 200 nm beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das α-Tocopherolpolyethylenglykolsuccinat D-α-Tocopherolpolyethylenglykol-1000-succinat ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, worin das Verhältnis zwischen α-Tocopherol und D-α-Tocopherolpolyethylenglykol-1000-succinat 1:1 bis 10:1 (Gew./Gew.) beträgt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2–9, worin das Tensid aus der aus anionischen, kationischen, nichtionischen und zwitterionischen Tensiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, worin das Tensid aus der aus nichtionischen Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymeren, Ascorbyl-6-palmitat, Vitamin-E-polyglutamat, Stearylamin und Saccharosefettsäureestern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, worin das nichtionische Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymer die Struktur HO(C₂H₄O)_a(C₃H₆O)_b(C₂H₄O)_aH aufweist, worin a = 101 und b = 56 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, worin das Tensid einen HLB-Wert von zumindest 10 aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Taxoidverbindung Paclitaxel ist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Verwendung in einem Verfahren zur Behandlung eines menschlichen oder tierischen Individuums.
Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, umfassend: a) das Herstellen einer Öl-Phase, die ein Taxoid und α-Tocopherol umfasst; und b) das Kombinieren der Öl-Phase mit einer wässrigen Phase, um eine Emulsion zu bilden, worin die Öl-Phase oder die wässrige Phase außerdem α-Tocopherolpolyethylenglykolsuccinat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, worin die Ö1-Phase weiters ein Tensid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, worin ein Tensid aus der aus anionischen, kationischen, nichtionischen und zwitterionischen Tensiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, worin das Tensid aus der aus nichtionischen Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymeren, Ascorbyl-6-palmitat, Vitamin-E-polyglutamat, Stearylamin und Saccharosefettsäureestern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, worin das nichtionische Polyoxypropylen-Polyoxyethylenglykol-Blockcopolymer die Struktur HO(C₂H₄O)_a(C₃H₆O)_b(C₂H₄O)_aH aufweist, worin a = 101 und b = 56 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, worin das Taxoid Paclitaxel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, worin die Teilchengröße der Emulsion 10 bis 500 nm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 22, worin die Teilchengröße der Emulsion 10 bis 200 nm beträgt.