Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки N 07/518714, поданной 4 мая 1990.
Изобретение относится к фармацевтической форме для энтерального введения в толстую кишку лекарственного препарата, способу введения лекарственного средства, способу получения матриц для такой формы.
Известно, что специальная доставка лекарственных средств и фармацевтических препаратов в ободочную кишку важна для лечения широкого спектра заболеваний и состояний толстой кишки. Целенаправленная доставка лекарственных средств в ободочную кишку дает возможность лечить заболевания локально, избегая тем самым системного действия лекарственных средств или неприятного и болезненного введения лекарственных средств через ободочную кишку. Более того, необходимость в доставке в ободочную кишку лекарственных средств, таких как стероиды, которые всасываются в ободочную кишку, растет, поскольку это повышает их эффективность и дает возможность снизить величину эффективных доз (см. Godbillon, Jr., et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 19 : 113S (1985); Antonin, K. H. et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 19 : 137S (1985); Fara, J. W. , 3rd International Conference on Drug Absorbtion, Ediburgh (1988); обзор см. Rubinstein, A., Biopharm. Drug Dispos, 11 : 465 - 475 (1990)).
Тем не менее, целенаправленная доставка лекарственных средств в нужные места пищеварительного тракта может быть затруднена. Особенно трудно достигнуть ободочной кишки из-за дистального расположения в пищеварительном тракте. При разработке перорально вводимых систем доставки в ободочную кишку необходимо принимать во внимание такие факторы, как pH пищеварительного тракта и присутствие ферментов в желудке и тонкой кишке.
При современных способах целенаправленной доставки лекарственных средств в ободочную кишку твердые составы из молекул желаемого лекарственного средства покрываются полимерной оболочкой стойкой к pH среды. Такие составы похожи на энтеральные покрытые составы, которые могут использоваться для доставки лекарственных средств в дистальную подвздошную кишку. В число энтеральных покрытий входят биодеградирующие полимеры, такие как шеллак и фталат ацетатцеллюлозы (Levine et al, Gastroenterology 92:1037 - 1044 (1987)).
В отличие от энтеральных покрытых составов, составы для доставки в ободочную кишку разработаны так, чтобы выдерживать как низкие, так и слабощелочные (около семи) величины pH в течение нескольких часов. Считается, что за это время они должны пройти желудок, тонкую кишку и достигнуть толстой кишки, где покрытие разрушается и начинается процесс высвобождения лекарственного средства. Подобным образом в ободочную кишку доставлялись такие лекарственные средства, как 5-амино-салициловая кислота (5-АСК) и некоторые стериоды.
Обычно используемые для этих целей полимеры являются производными акриловой кислоты либо производными целлюлозы, такими как фталат ацетатцеллюлозы или этилцеллюлоза (Rasmussen, S.N., et al., Gastroenterology 83:1062 (1982); Levine D.S., et al., Gastroenterology 92:1037 (1987); Mardini H., et al., Gut 28:1084 - 1089 (1987). Однако существенным ограничением такого способа является неопределенность места и среды, в которых покрытие начинает разрушаться. В зависимости от особенностей желудочно-кишечной перистальтики, которая может меняться в широких пределах от пациента к пациенту, и различных стадий болезни, разрушение покрытия может начинаться глубоко в ободочной кишке либо в тонкой кишке. Присутствие жирных кислот с короткой цепью, диоксида углерода и других продуктов ферментации, а также радикалов желчной кислоты часто понижает pH ободочной кишки примерно до шести (Stevens, C.E., Amer. S. Clin. Nutr. 31: S161 (1978); McNeil. N.I., et al., Gut 28:707 (1987)). Это изменение pH ставит под вопрос использование более высокого значения pH ободочной кишки в качестве "спускового механизма". Патент США N 4627850 (Deters et al. ) раскрывает осмотическую капсулу для доставки с контролируемой скоростью лекарственного средства, состоящую из наружной и внутренней стенок, отформованных из различных полимерных материалов; внутренняя стенка образует пространство, в котором находится лекарственное средство, причем через стенки проходит отверстие, соединяющее внешнее по отношению к наружной стенке пространство с пространством, внутренним по отношению к внутренней стенке. Патент США N 4904474 (Theeuwes et al) раскрывает устройство доставки лекарственного средства в ободочную кишку, включающее средства задержки доставки в лекарственное средство и в тонкую кишку (видимо, в оригинале опечатка и должно быть: средства задержки доставки лекарственного средства в желудок и тонкую кишку - примечание переводчика) и средства доставки лекарственного средства в ободочную кишку. Указанное устройство включает осмотические средства, принуждающие лекарственное средство покинуть полость, в которой оно содержится, через имеющийся в этой полости проход в ободочную кишку. Фактически средствами задержки доставки в желудок или в тонкую кишку являются покрытия, устойчивые к pH среды. Задержка доставки лекарственного средства осуществляется на основе фактора времени: конструкция рассчитана так, чтобы содержимое внутренней полости, заполненной лекарственным средством, не покидало устройство до того момента, когда оно достигнет заранее выбранного участка желудочно-кишечного тракта. Один из недостатков этих устройств заключается в том, что если передвижение устройства по желудочно-кишечному тракту будет задержано в какой-то части тракта, например, по механическим причинам, лекарственное средство все равно будет высвобождено после того, как пройдет установленное время и вне зависимости от того, что нужный участок так и не был достигнут.
В качестве альтернативного способа доставки лекарственных средств в ободочную кишку исследовалась способность флоры ободочной кишки разрушать субстраты, устойчивые к пищеварению в тонкой кишке. Такой принцип использовался для доставки слабительных средств, в основном сеннозида и связанных с ним соединений. Концентрированный экстракт сенны (александрийского листа) содержит производные антрацена, которые существуют в форме гликозидов и могут гидролизоваться до антрахинонов, антранолов и оксантронов. По сравнению с не содержащими сахар аглюконами, сеннозиды гораздо более эффективны в качестве слабительных средств тогда, когда они вводятся в интактном виде, возможно, потому, что сахарная часть молекулы обеспечивает защиту от разрушения в тонкой кишке (Fairbairn, J.W., J. Pharm. Pharmacol. 1:683 (1949)). Хардкастл и Уилкинс (Hardcastle and Wilkins) показали, что при введении сеннозидов непосредственно в ободочную кишку никакого слабительного эффекта не наблюдалось в отличие от случая введения тех же соединений, предварительно инкубированных с фекалиями или E. coli. Утверждалось, что бактерии высвобождают свободные антрахиноны, которые стимулируют перистальтику ободочной кишки за счет локального воздействия на мышечные сплетения кишечника (Hardcastle, J. D., et al., Gut 11:1038 (1970)).
Бактерии могут действовать и на фенольное слабительное сулисатин, в котором два фенола этерифицированы серой. Отсутствие активности арилсульфатазы в слизистой оболочке тонкой кишки дает возможность лекарственному средству в интактном виде достигнуть ободочной кишки, где бактерии превращают его в активные окси- и диокси-производные. Этим он отличается от эфира уксусной кислоты в бисакодиле (производном дифенилметана), который легко расщепляется эстеразой в тонкой кишке до активного метаболита, который в свою очередь стимулирует секрецию воды и электролита из слизистой оболочки ободочной кишки и вызывает перистальтику кишечника (Cummings, J. H., Gut 15:758 (1974); (Moreto, M., et al., Arzneim. Forsch/Drug Res. 29:1561 (1979) Gullikson, G. W., et al., inn Pharmacology of Intestinal Permeation II, Csacy, T. Z. (ed), Springer - Verlag, Heidelberg, p. 419 (1984)).
Симпкинс с соавторами сделал сравнение способности антинаркотических средств налоксона и налмефена и их сопряженных глюкуронидов вызывать диарею у морфинзависимых крыс (у этих животных мозг чувствителен к антинаркотическим средствам, поэтому эти животные полезны при биологических испытаниях антинаркотических средств, предназначенных для локального высвобождения в ободочной кишке). Пероральное введение указанных двух лекарственных средств вызвало диарею, реакцию абстиненции и изменение температуры кожи хвоста в первые 15 мин, а при введении сопряженных глюкуронидов обоих этих антинаркотических средств диарея наступала позже на 1 - 3 ч, что отражает время, необходимое для достижения дистальной подвздошной кишки. Прямое введение в ободочную кишку глюкуронидов налоксона и налмефена вызывало диарею через 5 - 8 мин. Было предложено, что фармакологическая реакция на сопряженные глюкурониды налоксона и налмефена инициировалась бактериальными β-глюкуронидазами в ободочной кишке крыс. Было установлено, что гидролиз глюкуронидов лекарственных средств специфичен к бактериальной активности в ободочной кишке, поскольку глюкурониды были неактивными при подкожном введении (Simpkins, J. W., et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 244:195 (1988)).
Лекарственным средством, традиционно применяемым для лечения воспалительной болезни кишечника, является сульфасалазин. Сульфасалазин состоит из антибактериального сульфапиридина, подсоединенного у противовоспалительной 5-АСК через азосвязь. Когда в 1941 году впервые появилось это лекарственное средство, считалось, что терапевтическое действие сульфасалазина определялось главным образом сульфагруппой. Позднее было установлено, что клинический эффект определяется 5-АСК, а сульфапиридин вызывает большую часть побочных эффектов этого лекарственного средства Khan, A.K., et al., Lancet 2:892 (1977)). Фактически сульфасалазин является пролекарством, которое переносит в ободочную кишку активную 5-АСК, где бактериальное азовосстановление высвобождает молекулы с желаемыми терапевтическими свойствами (Klotz, U., Clin. Pharmacokin 10:285 (1985)).
Основываясь на понимании способа действия сульфасалазина, было разработано второе поколение сульфасалазина: азодисалицилат и салицилазобензойная кислота. Азодисалицилат состоит из двух 5-АСК молекул, причем аминогруппы этих двух молекул соединены через азогруппу. При восстановлении бактериями ободочной кишки азодисалицилат выделяет двойное количество 5-АСК, причем при этом избегается нежелательное побочное действие сульфапиридина (Willoughby, C.P. et al., Gut 23 : 1081 (1982); Bartalsky. A., Lancet 1:960 (1982)).
Пролекарства на основе 5-АСК, включая сульфасалазин, азодисалицилат и салицилазобензойную кислоту, используют несколько иную, чем классическая, концепцию доставки пролекарства в той части, что высвобождению исходного лекарственного вещества способствуют скорее бактериальные ферменты, сосредоточенные в целевом органе, чем бактериальные ферменты целевых тканей. Понимание того, что ферменты, характерные для микроорганизмов, населяющих ободочную кишку, могут превращать пролекарства и другие молекулы в активные терапевтические средства, привело к усилению исследовательской активности в области микробиологически контролируемой доставки лекарственных средств в ободочную кишку.
О модифицированном способе доставки 5-АСК в ободочную кишку сообщили Браун, Паркинсон и их соавторы, которые с целью исключения эффекта от сульфапиридиновой фракции подсоединили сульфасалазин через азогруппу к основной цепи высокомолекулярного полимера. Было показано, что полученный в результате этого воднорастворимый полимер высвобождал 5-АСК в присутствии анаэробных слепокишечных бактерий крыс.
Фармакинетический анализ уровней 5-АСК после перорального введения этого полимерного пролекарства крысам показал схожую доставку 5-АСК и метаболитов в нижние отделы кишечника, кровь и мочу. Фармакодинамический анализ, основанный на количественных гистопатологических данных, показал, что этот полимер также уменьшает неспецифическую язвенную колитоподобную воспалительную реакцию в морских свинках, вызывается каррагеном. Было установлено, что эта фармакодинамическая реакция равна той, которая достигается при прямом введении 5-АСК, и превосходит реакцию на сульфасалазин (Brown, J. P., et al., J. Med. Chem. 26:1300 (1983)).
Френд и Чанг гликозилировали избранные стероидные лекарственные средства, которые повсеместно применяются для лечения воспалительной болезни кишечника (гидрокортизон, преднизолон, дексаметазон и фторкортизон). Гликозилирование осуществляют с использованием галактозы, глюкозы и целлюлозы, о которых известно, что они служат субстратами для бактерий ободочной кишки (Cummings, J. H., et al., Amer. J. Clin. Nutr. 45:1243 (1987)). Пролекарства на основе гликозида инкубируют вместе с гомогенатами содержимого различных отделов пищеварительного тракта крыс. Было обнаружено, что в желудке, проксимальной и дистальной подвздошной кишках скорость гидролиза всех пролекарств относительно небольшая. В гомогенатах содержимого слепой кишки скорость гидролиза была выше.
Авторы пришли к выводу, что доставка пролекарств на основе гликозида в ободочную кишку зависит от различных скоростей гидролиза в разных отделах пищеварительного тракта, различного времени прохождения через эти отделы, а также коэффициента распределения октанола и воды в этих пролекарствах. Так, более быстрое время прохождения верхних отделов желудочно-кишечного тракта в сочетании с меньшей наблюдаемой скоростью деградации и медленное прохождение через слепую кишку, в которой деградация идет относительно быстрее, говорит о потенциальной возможности использования пролекарств на основе гликозида для лечения болезни толстой кишки (Friend, D. R. et al. J. Med. Chem. 28:51 (1985)).
Наличие в азоароматических соединениях ковалентных функциональных групп, подверженных расщеплению бактериями ободочной кишки, недавно было использовано Саффраном с коллегами (Saffran, M., et, al., Science 233:1081 (1986); Saffran, M., ey al., J. Pharm. Sci. 77:33 (1988)). Исходя из предположения, что дистальная часть тонкой кишки и ободочная кишка являются предпочтительными местами кишечного всасывания протеиновых лекарственных средств, твердые лекарственные формы инсулина и лизинвазопрессина (таблетки и желатиновые миникапсулы) были покрыты сополимерами стирола и оксиэтилметакрилата, поперечно связанными с дивинилазобензолом.
Предполагалось, что этот полимер способен защитить заключенные в него лекарственные средства от пищеварительных ферментов желудка и верхнего отдела тонкой кишки, а в ободочной кишке полимер будет расщеплен. Действительно, при инкубации в фекальном содержимом крысы или человека в течение восьми дней микроскопическим исследованием была обнаружена перфорация полимерной оболочки. Кроме того, наблюдалась устойчивая фармакологическая реакция на протеиновые лекарственные средства (антидиурез на лизин-вазопрессин и гипокликемия на инсулин) при пероральном введении покрытых систем доставки крысам, а затем и собакам (Saffran, M., et al., Diabetes 385:81A (1989)).
Известно о системе доставки противоамебного лекарственного средства, основанного на специфическом фагоцитозе носителя со стороны Entamoeba hystolytica, которая локализуется в полости толстой кишки (Mirelman, D., et al., J. Infect. Dis. 159(2):303 (1989)). Для уничтожения паразитов, обитающих в полости больного человека, было решено ковалентно присоединить маленькие частицы двуокиси кремния к лекарственному средству на основе нитроимидазола. Было обнаружено, что в трофозоиты Entamoeba hystolytica активно фагоцитируют эти крошечные частицы и высвобождают связанное лекарственное средство, что приводит к быстрой гибели клеток торфозоитов как ин витро, так и ин виво в хомяках. Несмотря на то, что количество переваренных частиц не превышало 5% их общего числа, утверждалось, что этого оказалось достаточно для того, чтобы большинство трофозоитов погибло в течение 24 ч. В отсутствие амебных трофозоитов высвобождения сколь-нибудь заметного количества ковалентно связанного лекарственного средства не наблюдалось.
Несмотря на то, что имеются свидетельства в пользу того, что на основе определенных протеинов и пептидов, таких как интерлейкин-11, интерферон, фактор стимулирования колоний, фактор некроза опухоли и гормон, стимулирующий меланоциты, могут быть созданы новые эффективные средства для лечения болезней, в настоящее время с трудом поддающихся лечению, использование их в качестве лекарственных средств сдерживается способами доставки. Доставка в ободочную кишку стать предпочтительным путем введения этих и других новых протеиновых и пептидных лекарственных средств.
Таким образом, доставка в ободочную кишку важна для целенаправленного введения лекарственных средств в ободочную кишку, особенно для лечения воспалительной болезни кишечника (ВБК) и неспецифического язвенного колита. Однако существующие в настоящее время лекарственные средства для энтерального введения, предназначенные для доставки в ободочную кишку, не пригодны для длительного применения для человека, частично из-за потенциальной токсичности азосоединений. Таким образом, существует потребность в улучшенной системе доставки в ободочную кишку, которая может использоваться совместно с широким диапазоном лекарственных средств и биологически активных соединений.
Настоящее изобретение касается фармацевтической формы для энтерального введения лекарственного препарата в ободочную кишку; система состоит из лекарственного средства в комбинации с матрицей; указанная матрица состоит из сахаридсодержащего полимера. Фармацевтическая форма лекарственного средства для введения в ободочную кишку по настоящему изобретению основана на способности бактерий ободочной кишки переваривать вещества, которые не были расщеплены в желудке и тонкой кишке, либо были расщеплены лишь в незначительной степени.
Фармацевтическая форма для введения лекарственного средства в ободочную кишку по настоящему изобретению служит средством целенаправленного введения энтеральных лекарственных средств в толстую кишку. Когда состав из лекарственного средства и матрицы находится в толстой кишке или в желудке, его лекарственное содержимое защищено матрицей и не подвергается действию ферментов или pH среды этих органов. После того, как состав из лекарственного средства и матрицы достигнет ободочной кишки, бактериальные ферменты расщепляют матрицу, высвобождая тем самым лекарственное средство.
Соответственно, субъект, нуждающийся в лечении желаемым лекарственным средством (особенно, когда желательно направить это желаемое лекарственное средство в район оболочной кишки указанного субъекта), может с удобством пройти курс лечения путем перорального приема состава по настоящему изобретению. Альтернативно состав по настоящему изобретению может быть выполнен в форме суппозитория. Примерами лекарственных средств, которые могут быть использованы в составе, лекформе и способах по настоящему изобретению, являются пептидные и протеиновые лекарственные средства, такие как анальгетики; пероральные вакцины; пептиды, активирующие плазминоген; контрацептивные пептиды; пептиды, стимулирующие рост; стероидные лекарственные средства, такие как дексаметазон, будезонид, беклометазон, флуктитказон, тиоксокортол и гидрокортизон; протеиновые лекарственные средства, которые могут дольше находиться и лучше всасываться в ободочной кишке, чем в тонкой кишке, такие как LH/RH и инсулин; лекарственные средства, возможность всасывания которых в ободочной кишке доказана, такие как теофиллин, изосорбитдинитрат, инфедипин, оксипренолол; спазмолитические вещества для лечения синдрома раздраженной толстой кишки, такие как циметропбромид; противоопухолевые препараты, такие как метотрексат, тамоксифен, циклофосфамидл, меркаптопурин и этопозид; другие лекарственные средства, такие как циклоспорин; а также моноклональные препараты, содержащие антитела. Кроме того, могут быть предоставлены химиотерапевтические вещества, пригодные для лечения опухолей ободочной кишки, либо применимые в качестве болеуспокаивающего средства при опухолях ободочной кишки.
Терапевтические преимущества такой фармформы для введения в ободочную кишку зависят от ее способности непосредственно доставлять в ободочную кишку эффективные дозы лекарственных средств. Это позволяет осуществлять местное лечение болезней оболочной кишки, таких как непецифический язвенный колит или карцинома ободочной кишки. Непосредственная доставка лекарственных средств в ободочную кишку увеличивает количество лекарственного средства, всасывающегося в ободочной кишке, а также количество лекарственного средства, воздействию которого непосредственно подвергаются клетки ободочной кишки. Непосредственная доставка или целенаправление лекарственных средств уменьшает общее распределение лекарственных средств в организме, снижая тем самым нежелательные и потенциально вредные побочные эффекты. Кроме того, известно, что некоторые лекарственные средства лучше всасываются в толстой кишке, чем в других отделах желудочно-кишечного тракта. Это справедливо, в частности, в отношении стероидов, ксантинов и других веществ. Прямая доставка таких лекарственных средств в толстую кишку существенно снизила бы потребную эффективную дозу.
В известных системах с контролируемым высвобождением лекарственные средства высвобождаются диффузионными механизмами во время прохождения желудочно-кишечного тракта составом, содержащим лекарственное средство. Как только лекарственное средство достигнет нижнего отдела кишки, процесс высвобождения становится ограниченным из-за малого содержания жидкости и высокой вязкости в этой части желудочно-кишечного тракта. Указанное уменьшение скорости высвобождения приводит к снижению всасывания лекарственного средства.
Однако, в соответствии с настоящим изобретением, эти и другие проблемы современных способов доставки лекарственных средств преодолены путем введения лекарственного средства в подходящую матрицу (например, в ядро таблетки), которая подвергается бактериальному расщеплению в среде ободочной кишки и высвобождает содержащееся в ней лекарственное средство по крайней мере в эффективных количествах, что ведет к улучшению биологической доступности лекарственного средства.
Флора, типичная для желудочно-кишечного тракта, в обобщенном виде представлена в таблице. Эта флора может меняться в зависимости от физиологического состояния подвергаемого лечению человека или животного. Система доставки может быть специально приспособлена к той флоре, которая особенно развита в пациенте.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения использованы метакриловые полимеры, поскольку они химически стойки в биологической среде. В частности, эти полимеры не катаболизируются и не всасываются в желудочно-кишечном тракте. Эти полимеры не содержат раздражающих веществ и, как было показано, могут применяться, например, в хирургии, офтальмологии и дерматологии.
Предпочтительно использовать такие ковалентно присоединенные к акриловым полимерам олигосахариды, которые могут перевариваться бактериями ободочной кишки, но не ферментами желудка и тонкой кишки. Примерами таких олигосахаридов являются целлобиоза, (4-O-β-D-глюкопиранозил-D-глюкопираноза), лактулоза (4-O-β-D-галактопиранозил-D-фруктоураноза), трисахаридрафиноза (α-D-Gal-[1_ → 6]-α-D-Glc-β-D-Fru) и стахиоза (α-D-Gal-α-2-D-Gal-α-D-Glc-β-D-Fru).
Могут быть использованы несколько способов присоединения олигосахаридов к акриловым мономерам - часть из них являются прямыми, а другие требуют по меньшей мере двух стадий.
Например, прямым методом (трансэтерификацией метилметакрилата или ацилированием с метакрилоилхлоридом) могут быть получены эфиры метакриловой кислоты и сахаристых спиртов.
Теоретически в олигосахаридах в реакцию могут вступать разные гидроксильные группы. Однако один заместитель вводят в первую очередь в шестую позицию (первичный спирт). Используя избыток метакрилоилхлорида или метилметакрилата по отношению к оглигосахариду, получают эфир двухосновной кислоты, который находит применение в качестве поперечно-связующего звена в процессе полимеризации.
Полимеризация осуществляется для производства гомополимеров синтезированных ранее мономер-олигосахаридов или, предпочтительнее, сополимеров с такими мономерами, как акрилатметакрилат, оксипропилметакрилат, оксиэтилметакрилат.
Такие природные полимеры, как мукополисахариды, также могут расщепляться бактериями ободочной кишки. Ферменты, ответственные за бактериальный катаболизм, варьируют от полимера к полимеру и могут быть ассоциированы с клеткой или быть внеклеточными ферментами.
Однако, большинство из этих природных полимеров в своей немодифицированной форме растворимы в воде и желудочном соке и поэтому без модифицирования непригодны в качестве носителей ободочно-кишечных лекарственных средств. Например, мукополисахарид хондроитинсульфат является весьма растворимым полимером и в твердой лекарственной форме быстро распадается в воде. Сообщалось о том, что хондроитинсульфат служит субстратом для бактероидных обитателей толстой кишки, главным образом для B. thetaiotamicron B. ovatus (Salyers, A. A., Amer. J. Cli. Nutr. 13:158-163 (1979); Salyers, A.A. and O'Brien, M. Bacteriol. 143: 772-780 (1980)). Было высказано предположение, что за распад хондроитина ответственны периплазменные ферменты, возможно посредством внешнего мембранного рецептора, которые связывают хондроитинсульфат и обеспечивают его контакт с такими ферментами, как хондроитинсульфатлиаза.
Для уменьшения гидрофильности этих полимеров и, следовательно, обеспечения возможности их применения в составах и способах по настоящему изобретению в качестве носителей ободочно-кишечных лекарственных средств, которые проходят тонкую кишку и расщепляются в ободочной кишке, могут быть использованы способы поперечного связывания полимеров. Примером предпочтительного способа поперечного связывания является защита амида посредством реакции диамина с указанным полимером. Ряд диаминов, которые можно использовать, включает 1,4-бутандиамин; 1,6-гександиамин; 1,7-гептандиамин и 1,12-додекандиамин.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет способ модифицирования хондроитинсульфата, согласно которому хондроитинсульфат в подходящей среде, в присутствии подходящего катализатора и в течение подходящего промежутка времени вводится в контакт с диаминовым соединением, выбранным из группы, состоящей из 1,4-бутандиамина; 1,6-гександиамина; 1,7-гептандиамина и 1,12-додекандиамина; продукт диализируется в воде, а затем лиофилизируется. Предпочтительным амином являются 1,12-додекандиамин. Указанной средой предпочтительно являются демитилсульфоксид или диметилформамид. Предпочтительным катализатором является дициклогексилкарбодиимид.
Настоящее изобретение предоставляет также способ модифицирования пектина, по которому водный раствор пектина смешивается с раствором хлорида металла, в котором способами, известными из современного уровня развития техники, концентрация соли подобрана в соответствии с желаемой степенью растворимости конечного продукта; для образования геля доводят гидроокисью натрия pH смеси до 8-8,5, затем следует осаждение, центрифугирование и промывка водой. Полученную твердую пектиновую соль металла для перевода в порошок просеивают. Подходящие пектиновые соли металла включают, например, соли кальция, стронция и магния; предпочтительной является соль кальция.
После приготовления олигосахарид-полимерной матрицы она объединяется с лекарственным средством. Способы подбора состава, который дает возможность управлять высвобождением избранного фармацевтического соединения, известны. Используя эти и другие известные методы, можно подобрать состав желаемого фармацевтического соединения, включающий полимеры по настоящему изобретению. Ряд таких способов описан Саффраном и Левиным (Saffran et al., Science 233: 1 081 - 1 084 (1986) and Levine et al., Gastroenterology 92: 1 037 - 1 044 (1987)).
Конкретные варианты приготовленных составов соединений по настоящему изобретению включают, например, таблетки из матрицы и лекарственного средства как в свободном виде, так и помещенные в желатиновые капсулы или любые другие средства, позволяющие осуществлять пероральный прием; микрочастицы из матрицы и лекарственного средства как в свободном виде, так и помещенные в желатиновые капсулы или любые другие средства, позволяющие осуществлять пероральный прием; многослойные таблетки, состоящие из ядра, выполненного из лекарственного средства, и оболочки из биоразлагаемого полимера; полимерный слой может, например, изготавливаться напылением, формованием или двойным прессованием. Все эти способы приготовления подобных составов хорошо известны из современного уровня развития техники.
Для обеспечения эффективной доставки желаемого лекарственного средства и учета возраста, пола, физического состояния пациента, характера болезни и других медицинских факторов количество лекарственного средства по желанию может варьироваться. Кроме того, количество лекарственного средства, доставляемого системой по настоящему изобретению, зависит от относительной эффективности этого лекарственного средства. Количество конкретного лекарственного средства, необходимого для достижения эффективных результатов в применении системы доставки и способов по настоящему изобретению, может быть определено в соответствии со способами, известными из современного уровня развития техники. Например, дозировки, известные из современного уровня (см. , например, the Physician' Desk Reference, 1991 (E.R. Barnhart, hublisher). The Merck Index, 10th Ed., Merck & Co., NJ, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th ed., A.G. Goodman et al., eds., Pergamon Press, NY), дают основу для определения количества лекарственного средства, которое требовалось раньше для обеспечения эффективного уровня активности. Особенно в этом отношении полезны количества желаемого лекарственного средства, ранее вводимого в форме суппозиторных составов, а также характеристики этого лекарственного средства при вводе в форме суппозитория. Поскольку система доставки по настоящему изобретению не зависит от системной (кровью) доставки лекарственного средства в ободочную кишку, можно ожидать, что эффективные дозы ободочно-кишечных лекарственных средств, которые вводятся пациенту системно, будут выше, чем эффективные дозы этих же лекарственных средств при доставке непосредственно в ободочную кишку.
Лекарственные средства, чьи эффективные количества для применения в предложенной фармформе по настоящему изобретению могут быть определены подобным образом, включают противовоспалительные средства, в том числе нестероидные и стероидные противовоспалительные средства, дексаметазон, будезонид, беклометазон, флуктиказон, тиоксокортал и гидрокортизон, циклоспорин, теофиллин, нефедипин, изосорбитдинитрат, оксипренолол, циметропбромид; противоопухолевые препараты, такие как метотрексат, тамоксифен, циклофосфамидл, меркаптопурин, этопозид и индометацин.
Таблетки и капсулы могут быть получены по технологиям, хорошо известным из современного уровня развития техники, описанным, например, в Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co., 16th ed., 1980, особенно в главе 89 - фармацевтические препараты и производство "таблеток, капсул и пилюль". Во всех вариантах настоящего изобретения при желании пациенту в одной матрице может даваться более, чем одно лекарственное средство.
В "таблеточных" вариантах количества лекарственных средств в составах по настоящему изобретению могут варьировать в широком диапазоне, например, количество лекарственного средства может составлять от примерно 5 мас.% до примерно 30 мас.%.
В другом варианте изобретения предложена прессованная таблетка, которая содержит такие же эффективные дозы желаемого лекарственного средства (лекарственных средств), как и в "таблеточном" варианте, и такое количество полимера по настоящему изобретению, которое обеспечивает распад таблетки и высвобождение лекарственного средства (лекарственных средств) после того, как таблетка подвергнется действию одного или нескольких микроорганизмов, присутствующих в ободочной кишке.
Специалистам в данной области должны быть известны и другие приемлемые варианты. Состав, пригодный для энтерального введения, должен содержать лекарственное средство, предназначенное для высвобождения в ободочной кишке, и представлять собой олигосахаридполимерную матрицу по настоящему изобретению. Состав подбирается так, чтобы обеспечивать защиту лекарственного средства от желудочных и кишечных ферментов, но не препятствовать расщеплению олигосахаридсодержащей матрицы и высвобождению лекарственного средства после того, как состав подвергнется действию ободочнокишечных бактерий.
Система доставки и способы по настоящему изобретению не ограничиваются введением лекарственных средств человеку; они особенно пригодны для ветеринарного введения лекарственных средств любым животным, включая домашних, таких как собаки, кошки, лошади, рыбы и птицы, зоопарковых животных, а также для контроля и лечения диких животных и животных, важных для сельского хозяйства, таких как крупный рогатый скот, дойные коровы, свиньи и домашняя птица.
Нижеследующие примеры продолжают описание материалов и способов, использованных для воплощения изобретения. Эти примеры не ограничивают настоящее изобретение.
Пример 1. Получение акриловых олигосахаридных мономеров одностадийным способом
А. Трансэтерификация
В присутствии 20 мг 4-этоксифенола и 10 ммоль карбоната натрия смешивали с 2 ммоль рафинозы с 6 ммоль метилметакрилата в 15 мл диметилформамида. Реакционную смесь нагревали до 70 - 75oC под вакуумом в 100 мм ртутного столба. Для отгонки из системы метанола была установлена 7-тарелочная фракционная колонна. Через 12 ч смесь охлаждалась. Продукт идентифицировали при помощи пластинки для тонкослойной хроматографии, после чего элюировали этилацетатом из колонны с силикагелем 60.
Б. Ацилирование
Два ммоля рафинозы смешивали с 6 ммоль метакрилоилхлорида, 10 ммоль сухого карбоната натрия и 20 мг 4-этоксифенола в 15 мл диметилформамида или диметилсульфоксида. Смесь нагревали под вакуумом (100 мм рт. ст.) в течение 7 ч до 80oC. Идентификация и очистка выполнялась так же, как и в примере 1A.
Пример 2. Получение акриловых олигосахаридных мономеров двухстадийным способом
А. Три ммоля целлобиозы и 3 ммоль цианборгидрида натрия смешивали с 5 мл этилендиамина (75 ммоль) в 25-миллилитровой колбе при температуре 5 - 10oC (ледяная ванна). По завершении реакционного процесса применяли пластинки для тонкослойной хроматографии и бутанол-этанол-водную (5:3:2) систему проявления. Продукты идентифицировали при помощи распыления йода или нингидрина.
Б. 0,3 ммоль целлобиозы растворяли в 8 мл воды, затем добавляли 11 ммоль цианборгидрида натрия и 7,2 ммоль ацетата аммония и перемешивали в ледяной ванне. Затем выполнялись те же действия, что и в примере 1.
С. 3 ммоль целлобиозы растворяли в 11 мл воды, затем добавляли 9 ммоль цианборгидрида натрия; смесь охлаждали до 10oC в ледяной ванне. Затем добавляли 60 ммоль бикарбоната аммония и продолжали реакцию в течение 8 ч при 10oC и 64 ч при комнатной температуре. Далее, как и в примере 3, следовала тонкослойная хроматография, только для идентификации применялся фенолсернокислотный тест. После 8 ч выпаривания смесь осушали, к ней добавляли 10 мл воды и снова высушивали. Разделение и выделение продукта осуществляли в хроматографической колонне со смолой Амберлит IR -120 (H) высотой 23 см и внутренним диаметром 2 см. В смесь (15 мл) ацилированной уксусной кислоты до pH 5,5 затем добавляли 85 мл воды и пропускали через колонну (1,5 мл/мин). Колонна промывалась 250 мл воды, затем 250 мл аммиака (0,7 M) и снова 250 мл воды. После этого водная и аммиачная фракции собирались и выпаривались до осушения.
Пример 3. Присоединение к акриловому мономеру
А. Реакция Шоттен-Баумана
Три моля продукта по примеру 2C растворяли в 2 мл воды; раствор охлаждали в ледяной ванне до 2 - 4oC. В раствор добавляли 3 ммоль NaOH. По охлаждении в раствор по каплям и одновременно добавляли 3 ммоль метакрилоилхлорида и дополнительные 3 ммоль NaOH в 2 мл воды. Реакционная смесь еще час перемешивалась при комнатной температуре. После завершения реакции выполнялась тонкослойная хроматография (силикагелевые пластинки, BuOH/EtOH/H2O в соотношении 5:3:2).
Б. Три моля продукта по примеру 2C перемешивали с 3 ммоль метакриловой кислоты в 5 мл диметилсульфоксида. К реакционной смеси добавляли 3,3 ммоль дициклогексилкарбодиимида, и смесь перемешивали в течение 24 ч при комнатной температуре.
Пример 4. Полимеризация
Поперечно-связанный метакриловый сополимер рафинозы
10 моль продукта по примеру 1 соединяли с 20 ммоль метакриловой кислоты в ацетоне или тетрагидрофуране (3 мл). К смеси в качестве инициатора добавляли 45 мг азо-бис-нитрила изомасляной кислоты и проводили полимеризацию в азотной среде при температуре 55oC.
Через 24 ч в смесь добавляли 5 мл воды и выпаривали раствор при пониженном давлении в течение 1 ч. После этого помещали смесь в резервуар для диализа и диализировали ее в 10 л дистиллированной воды в течение 24 ч. Конечный продукт извлекали и лиофилизировали.
Пример 5. Модификация природных полимеров
А. Модификация хондроитина
1. Один грамм хондроитинсульфата соединяли с 11 ммоль 1,12-додекандиамина и 24,2 ммоль дициклогексилкарбодиимида в 10 мл диметилсульфоксида или диметилформамида. Реакция осуществлялась в течение 12 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь затем помещали в резервуар для диализа и диализировали в 3 л дистиллированной воды в течение 48 ч. Очищенный материал лиофилизировали.
2. Хондроитинсульфат типа A (фирмы "Сигма", Сент-Луис, штат Миссури) обрабатывали 1,12-додекандиамином (фирмы "Сигма", Сент-Луис, штат Миссури) в эквимолярных соотношениях 30, 50 и 60%. Процесс очистки полимера включал промывку ацетоном и диализ в очищенной воде. Полученный продукт высушивали при температуре ниже 0oC в течение ночи; полученный сухой порошок собирали и герметически закрывали до момента последующей обработки.
Постоянство состава продуктов от партии к партии определяли путем анализа их спектра поглощения в 1%-ном (по весу) водно-спиртовом растворе (1 часть воды, 2 части спирта) - см. фиг. 1. Степень обработки определяли, исходя из количества метиленовой сини, абсорбированной на различных продуктах. Хондроитинсульфат и обработанные хондроитиновые продукты помещали в резервуар для диализа (марки Spectra/por 6•30 мм, порог по молекулярной массе 12000 - 14000 дальтон, фирмы "Спектрум", Лос-Анджелес) и погружали в 0,1%-ный (по весу) буферный раствор метиленовой сини в веронале. Метиленовая синь в свою очередь диффундировала в резервуар и абсорбировалась на диспергированном порошке - носителе. Спектрофотометром (Spectronic 1001) в течение 6 ч регистрировали исчезновение хромофора на волне 665 нм. Определяли равновесную абсорбцию и делили ее на величину, определенную в момент помещения хондроитинсульфата в резервуар для диализа. Полученная величина, умноженная на 100, определяла относительное абсорбционное число метиленовой сини (04М). Было установлено, что эта величина для хондроитина со степенью обработки 30% составила 68,6, для хондроитина со степенью обработки 50% - 60,6, для хондроитина со степенью обработки 60% - 54,4. Округленно ОЧМ для этих веществ составило 70, 60 и 55 соответственно.
Б. Модификация пептина
5%-ный (по весу) раствор пептина смешивали с 70%-ным (по весу) раствором CaCl2 в соотношении 1 : 1. Величина pH полученного опалесцирующего раствора составляла 2 - 2,5. Постепенным добавлением 1 N раствора NaOH величину pH доводили до 8 - 8,5. В результате образовывался гель, а за ним осадок, который подвергали центрифугированию при 5000 об/мин и промывке очищенной водой. Указанная процедура повторялась три раза. Полученный шлам высушивали в полочной печи в течение 48 ч до конечного содержания воды в 5%. Твердый пектат кальция для получения порошка измельчали и пропускали через сито 40 меш.
Можно использовать 50, 60, 80 и 90%-ный (по весу) растворы хлорида кальция для получения более растворимых (50, 60%) или менее растворимых (80 и 90%) продуктов.
Для получения пектиновых солей, пригодных в качестве матриц систем доставки в ободочную кишку, могут быть использованы и другие двухвалентные катионы, например магния (Mg++) или стронция (Sr++).
Пример 6.
А.Модифицированный хондроинтин: исследования ин витро
1. Хондроитинсульфат является растворимым мукополисахаридом, и бактерии толстой кишки могут использовать его в качестве субстрата. Из поперечно-связанного хондроитинсульфата, полученного так, как это было описано в примере 5А (I), в форме прессованной таблетки с индометацином готовили твердую систему доставки, пригодную для использования способами по настоящему изобретению. Высвобождение лекарственного средства исследовали при температуре 37oC и при использовании гомогената слепой кишки крысы.
Скорость высвобождения индометацина из поперечно-связанного хондроитина была меньше, чем из контрольного образца обычного хондроитина. При исследовании в присутствии гомогената слепой кишки в течение 60 мин из необработанного носителя высвобождалось 54% лекарственного средства, а из обработанного носителя - только 17,6%. Сравнительные исследования с использованием среды, не содержащей гомогенат, показали другую зависимость для скорости высвобождения. В течение 60 мин из обработанного хондроитина, помещенного в буфер, высвобождалось 32,5% индометацина (по сравнению с 17,6% в присутствии гомогената слепой кишки). В параллельном эксперименте из необработанного хондроитина в том же буфере было высвобождено 67,8% индиметацина (по сравнению с 54% в присутствии гомогената слепой кишки).
2. Сухой порошок модифицированного хондроитина, полученного в примере 5А (2), пропускался через сито и смешивался с индометацином (фирмы "Сигма") в соотношении 9: 1 по весу. На ручном прессе фирмы "Перкин Элмер" прессовали матрицы весом по 200 мг каждая.
Среда содержимого слепой кишки.
Крысам сабра (I. Lutsky, F. Aizer. and N.Mar.Is.J.Med.Sci. 20: 603-612, 1984) массой 200 - 300 г за 24 ч до начала экспериментов по растворимости скармливали хондроитинсульфат (20%-ный водный раствор). За 30 мин до начала экспериментов по растворимости крыс забивали, под атмосферой CO2 собирали содержимое их слепых кишок и помещали его в фосфатно-буферный солевой раствор (ФБР, pH 7) до получения окончательной степени разведения содержимого слепой кишки в 1,25% по весу.
Эксперименты по высвобождению лекарственных средств.
Для каждого состава эксперименты по растворению повторяли по три раза. Каждый эксперимент относился к разным партиям модифицированного хондроитина и выполнялся по два раза в 100-миллиметровых запаянных стеклянных ампулах, которые трясли в водной ванне при 80 об/мин и 37oC в атмосфере CO2. Эксперименты по высвобождению проводили в ФБР с добавлением и без добавления (контрольные эксперименты) содержимого слепой кишки. В заранее определенные интервалы времени для выполнения анализа по индометацину отбирали по три пробы (по 1 мл). Затем в систему добавляли равное количество ФБР. В другой серии экспериментов перед добавлением ФБР суспензию содержимого слепой кишки в течение 3 мин подвергали воздействию ультразвука. Это делали с целью разрушения стенок клеток ободочнокишечных бактерий для того, чтобы эксперимент по растворению мог вестись в присутствии свободных эндоэнзимов (A.Salyers. Amer. J. Clin.Nutr. 32 : 158 - 163 (1979)). Целью этого последнего предварительного эксперимента было сравнение поведения ободочнокишечных носителей в двух различных ферментационных средах.
Выполняли два типа исследований растворимости: "короткосрочные исследования" и "долгосрочные исследования". Продолжительность первых составляла 5 ч, а пробы отбирались в момент времени 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180 и 300 мин. Краткосрочные эксперименты включали исследования растворимости в трех средах: содержимом слепой кишки крысы; содержимом слепой кишки крысы, которое с течение 3 мин подвергали воздействию ультразвука ("ультраозвученные"); и контрольном (ФБР без добавки бактерий). Долгосрочные исследования продолжались в течение 24 - 28 ч, а пробы отбирали в момент времени 0, 3, 6, 9, 12, 14, 21, 24 и 28 ч. В этих исследованиях использовали только бактерии, т.е. содержимое слепой кишки без параллельных экспериментов с ультраозвученными.
Анализ индометацина.
Образцы (1 мл) ацилировали (200 мкл 0,4 N HCl) и экстрагировали 1 мл этилацетата, содержащего 0,2 мг % флуфенаминной кислоты (внутренний стандарт). Смесь завихряли и центрифугировали (3 мин при 3400 об/мин). 500 мкл органической фазы подвергали выпариванию, остаток повторно растворяли в смеси (50 : 50) фосфатного буфера и ацетонитрила с pH 7,5. 20 мкл раствора вводили в жидкостный хроматограф высокого давления (насосная система "Hewlett Packard 1050", детектор "Jasco In-telligent UV/V", анализатор "Hewlett Packard 3365 Chemstation Data" и двухканальный аналого-цифровой интерфейcный конвертер "Hewlett Packard 35900 C"). Длина волны составляла 280 нм, применяемая колонна - 5-микронная, 250 • 4,6 мм марки RP-18) LiChroCART 250-4, E. Merck, Германия).
Статистический анализ.
Значимость различий количеств лекарственного средства в разные моменты времени подвергалась статистическому анализу с использованием одновременного парного t-критерия. Статистически значимым различие считалось в том случае, если величина p была менее 0,05.
На фиг. 2-4 представлены данные тех исследований растворимости, которые продолжались 6 ч (краткосрочные эксперименты). Во всех случаях количество лекарственного средства, высвобожденного в контрольных системах (т.е. без содержимого слепой кишки крысы), было больше, чем количество, высвобожденное в присутствии содержимого слепой кишки или в присутствии содержимого слепой кишки, которое подвергали воздействию ультразвука (в присутствии "ультраозвученного"). Во всех случаях количество лекарственного средства, высвобожденного в присутствии ультраозвученного, было больше, чем в присутствии неразрушенного содержимого слепой кишки. Однако в то время, как график высвобождения индометацина в среде ФБР примерно через 2 ч достигал участка насыщения, график высвобождения лекарственного средства в среде ульраозвученного медленно шел вверх до тех пор, пока не достигал уровня лекарственного средства, высвобожденного в контрольных экспериментах (между 4 и 5 ч). Кумулятивный процент высвобождения индометацина к концу экспериментов составил в растворяющей среде ФБР 29,04; 39,68 и 3,80 для ОЧМ 70 и ОЧМ 60 и ОЧМ 55 соответственно, а в растворительной среде ультраозвученного 32,30; 43,00 и 3,30 для ОЧМ 70, ОЧМ 60 и ОЧМ 55 соответственно. Количество индометацина, высвобожденного в растворяющей среде неразрушенного содержимого слепой кишки, во всех случаях не достигало этих уровней и составило (в кумулятивных процентах) 13,80; 21,43 и 1,25 для ОЧМ 70, ОЧМ 60 и ОЧМ 55 соответственно.
Сходные эксперименты для матрицы из необработанного хондроитинсульфата, которые содержали такое же количество индометацина, завершились в течение 1 ч; к этому моменту наблюдалось полное растворение носителя, что означает полное высвобождение лекарственного средства. В тех экспериментах, в которых носителем был необработанный хондроитин, не наблюдалось существенного различия между графиками высвобождения лекарственного средства в различных растворительных средах.
В экспериментах по растворению, продолжительность которых планировалась в 28 ч, были получены другие результаты (фиг. 5-7). Для состава ОЧМ 70 график высвобождения индометацина в среде содержимого слепой кишки в течение всего эксперимента шел выше, чем в среде ФБР, причем, начиная с 12-го ч - существенно выше (p < 0,05). Для состава ОЧМ 60 после первоначального 12-часового участка подавления высвобождения индометацина график высвобождения в среде содержимого слепой кишки превысил график высвобождения индометацина а контрольной среде ФБР. Существенными различия по данным парного t-анализа стали после 24 ч. Что качается состава ОЧМ 55, то график высвобождения индометацина в среде содержимого слепой кишки превысил график высвобождения индометацина в контрольной среде ФБР через 6 ч. Существенными различия в высвобождении лекарственного средства в этих двух системах стали после 25 ч.
На фиг. 6 показаны различия в общем количестве высвобожденного индометацина в контрольной среде ФБР и в среде содержимого слепой кишки крысы к моменту завершения экспериментов (28 ч). Для ФБР величины высвобождения индометацина составили 30,07 ± 10,01; 19,65 ± 14,96; 9,02 ± 4,13% для ОЧМ 70, ОЧМ 60 и ОЧМ 55 соответственно. Соответствующие величины для среды содержимого слепой кишки составили 70,96 ± 18,93; 48,68 ± 34,99; 22,47 ± 7,90% для ОЧМ 70, ОЧМ 60 и ОЧМ 55 соответственно. Из графически представленных данных видно, что между измеренным содержанием индометацина по истечении 28 ч и степенью обработки носителя (т.е. степенью модификации, выраженной относительным числом метиленовой сини) существует линейная корреляция. Действительно, линейный регрессионный анализ дал результат 0,999.
Модифицированный хондроитин предложен в качестве специфического ободочнокишечного носителя, поскольку он способен расщепляться бактериями содержимого слепой кишки крысы и не расщепляется в физиологическом буфере. Различия в графиках высвобождения индометацина в контрольной среде ФБР и среде содержимого слепой кишки объясняются воздействием ободочнокишечных бактерий крысы на носители из модифицированного хондроитина. На первом этапе данного исследования наблюдалось подавление высвобождения. Это можно объяснить образованием слоя бактерий на поверхности твердых носителей, то ведет к приостановке диффузии лекарственного средства в среду (J. W. Costerton et al., Ann. Rev. Microbiol 41:435 - 464 (1987)). Когда содержимое слепой кишки было ультраозвучено, клетки бактерий оказались разорванными, что привело к высвобождению части эндоэнзимов, способных расщеплять носитель лекарственного средства. Это привело к двум наблюдавшимся результатам: более высоким уровням содержания лекарственного средства в среде растворителя и к подъему на графике до уровней содержания лекарственного средства, сходных с определенными в контрольных (в среде ФБР) экспериментах (фиг. 1). Когда эксперименты по растворению были продолжены за пределы 28 ч, были обнаружены различные факты. В этих экспериментах наблюдалось специфическое высвобождение индометацина за счет действия ферментов, присутствующих в содержимом слепой кишки крыс. Несмотря на то, что нельзя получить четкой картины кинетики высвобождения, из фиг. 5-7 видно, что количество индометацина, высвобожденного в присутствии содержимого слепой кишки крыс, было существенно выше, чем количество, высвобожденное в контрольных экспериментах. Опыт, в котором ультраозвучивание ведет к более высокой скорости расщепления модифицированного хондроитина, показывает, что ободочнокишечные бактерии крыс ответственны за биоэрозию упомянутого ободочнокишечного носителя. Салиерс ранее показал, что хиндороитин служит субстратом для ободочнокишечных анаэробных бактероидов человека (Salyers, A.A., Amer. J. Cli. Nutr, 32 : 158 - 163 (1979)); Salyers, A.A. et al. Bacteriol, 143:772 - 780 (1980)). По сравнению с этим настоящие результаты показывают возможность того, что бактерии способы также переваривать модифицированный хондроитин в твердой форме, хотя и значительно медленнее. Следует отметить, что при анализе процесса расщепления конкретного носителя лекарственного средства весьма большое значение приобретает использование умеренно растворимого модельного лекарственного средства. Использование легко растворимого лекарственного средства сделало бы затрудненным различие того, вызвана ли кинетика высвобождения диффузией или эрозией носителя лекарственного средства.
По истечении 28 ч полное количество высвобожденного в среде содержимого слепой кишки индометацина пропорционально относительному числу метиленовой сини хондроитина, или, другими словами, обратно пропорционально той степени обработки, которой подвергся хондроитин. Это наблюдение указывает, что оптимизация управления высвобождением лекарственного средства может быть достигнута подбором реакционного процесса.
Настоящее исследование показывает, что матрицы из модифицированного хондроитина могут служить специфичной системой доставки в ободочную кишку. Модифицированный хондроитин обладает способностью удерживать лекарственное содержимое более 10 ч при значениях pH среды, соответствующих значению pH физиологической среды тонкой кишки. В дополнение к этому, способ подбора состава, предложенный в настоящем исследовании, позволяет включать в него любое лекарственное средство, пригодное для доставки в толстую кишку. Хорошими примерами могут служить лекарственные средства для лечения воспалительных болезней кишечника, такие как стероиды или производные салицилата, например 5-аминосалициловая кислота. Основываясь на гипотезе о том, что протеиновые лекарственные средства менее подвержены протеолитическому расщеплению в ободочной кишке (M.A. Longer, J.F. Woodley, R. Duncan, Proceed. Int. Symp. Contr. Rev. Bioactive Mater., 16:225 (1989)), модифицированный хондроитин может служить подходящим носителем для этой цели. Лекарственные средства, обладающие повышенной всасываемостью в ободочной кишке (J. W. Fara In: L. F. Prescott and W. S. Nimmo (eds) Novel Drug Delivery, John Willey Sons, Chichester, 1989, pp. 103 - 112), могут предпочтительно включаться в специальные ободочнокишечные носители, такие как модифицированный хондроитин.
Б. Исследования ин витро с модифицированным пектином
Пектиновые соли, полученные так, как в примере 5Б, смешивали с индометацином в пропорции 9 : 1 и в сухой атмосфере прессовали с усилием 21,5 т в таблетки массой 200 мг. Индометацин использовали в качестве модельного лекарственного средство потому, что он относительно слабо растворим в диапазоне pH 6 - 7.
Специфическую расщепляемость индометацинового носителя изучали на основе экспериментов по растворимости в:
а) специфическом пектинолитическом ферменте (Pectinex 3X, фирма "Ново фермент", Швейцария);
б) фосфатно-буферном солевом растворе (ФБР, pH 7), содержавшем содержимое слепой кишки крыс.
В первой серии исследований матрицы на 72 ч погружали в 25 мл буферного фермента (30 тыс. ед.). В заранее определенные моменты времени отбирали по два образца (по 1 мл) и разбавляли их в 10 мл фосфатного буфера (pH 8) для анализа на индометацин. Во второй серии исследований эксперименты по растворению проводили в ФБР при 37oC в атмосфере CO2 и с добавлением собранного содержимого слепой кишки крыс. В заранее определенные моменты времени отбирали по два образца (по 1 мл) для анализа на индометацин. Эксперименты повторяли по крайней мере три раза. Каждое исследование сопровождали параллельным контрольным экспериментом, в котором не использовали ни ферменты, ни содержимое слепой кишки.
Образцы (1 мл) ацилировали (300 мкл 0,4-нормальной HCl) и экстрагировали 1 мл этилацетата, содержащего 0,2 мг % флуфенаминной кислоты (внутренний стандарт). Смесь завихряли и центрифугировали. 500 мкл органической фазы подвергали выпариванию, остаток повторно растворяли в мобильной фазе. 20 мкл раствора вводили в жидкостный хроматограф высокого давления и вели определение на волне 280 нм. Характеристики хроматографа: колонна; RP - 18 (5 мкм, 250•4,6 мм); мобильная фаза: ацетонитрил/фосфатный буфер pH 7,5 (50:50).
Полученные результаты в обобщенном виде представлены на фиг. 9 и 10. Очевидно, что и в случае пектинолитического фермента и в тех экспериментах, где использовали содержимое слепой кишки крыс, индометацин высвобождался специфически и существенно быстрее, чем в контрольных исследованиях. Эти наблюдения были подтверждены взвешиванием сухих остатков матриц в конце каждого эксперимента. В конце контрольных исследований растворимости серии экспериментов с содержимым слепой кишки крыс остаток составлял всего 16,88 ± 0,3% от начальной массы. Исходя из этого, можно предположить, что индометацин продолжает быть связанным с остатками матриц значительно дольше того времени, за которое распадается система доставки. Другими словами, несмотря на увеличение площади поверхности частиц в результате распада таблетки, индометацин не высвобождается так, как это ожидалось, поскольку он не высвобождается из маленьких частиц пектиновой соли. Специфическое расщепление всего носителя предположительно вызывается ферментами, выделяемыми слепокишечными бактериями крыс, на основании чего сделан вывод о том, что пектиновая соль может служить в качестве специфичной системы доставки в ободочную кишку.
Следует отметить, что, используя в качестве матриц различные пектиновые соли кальция (или другого металла) с разной способностью к растворению (см. пример 5Б), можно контролировать и подгонять скорость высвобождения лекарственного средства.
Пример 7. Модифицированный хондроитин: исследования ин виво
Хондроитинсульфат типа A (фирма "Сигма", США) обрабатывали так, как это было описано выше (пример 5A (2)). Определение модифицированного продукта выполняли по его абсорбции метиленовой сини. Продукты помещали в резервуар для диализа и погружали в 0,1%-ный раствор метиленовой сини. Уменьшение интенсивности окраски наблюдали на волне 685 нм. Способность продукта к абсорбции была названа "относительное число метиленовой сини" (ОЧМ). Матрицы готовили, смешивая индометацин и модифицированный хондроитин в пропорции 1:9 и подвергая смесь прессованию на ручном прессе.
Эксперименты по высвобождению ин витро проводили в фосфатном буферном солевом растворе (ФБР) с добавлением и без добавления содержимого слепой кишки крыс. Склянки с раствором трясли в водяной ванне при 80 об/мин и 37oC в атмосфере CO2. В заранее определенные интервалы времени для выполнения анализа по индометацину отбирали по три пробы (по 1 мл). Для каждого состава эксперименты повторялись по три раза.
Одно исследование было выполнено на катетеризованной собаке с использованием состава ОЧМ 60 (A. Rubinstein et al., J. Pharmacol. Methods. 19: 213-217 (1988)). В этом исследовании хондроитиновый состав вводили непосредственно в дистальную часть тонкой кишки собаки. Для контрольного эксперимента использовали водно-спиртовую дисперсию индометацина. Образцы плазмы (по 8 мл) отбирались из головной вены, а из них брались образцы (по 1 мл) для анализа на индометацин.
Анализ на индометацин.
В присутствии флуфенамовой кислоты, как внутреннего стандарта, экстрагировали аликвоты. В качестве экстрагирующего раствора использовали этилацетат (для образцов на растворение) и этиловый эфир (образцы плазмы). После ацилирования 20 мкл органической фазы вводили в жидкостный хроматограф высокого давления и вели определение на волне 280 нм.
Результаты испытаний ин витро приведены на фиг. 8, из которой видно, что после 28 ч кумулятивное высвобождение индометацина было линейно пропорционально степени модифицирования носителя, выраженной ОЧМ. Между растворением в среде содержимого слепой кишки и контрольным растворением в ФБР наблюдалось существенное различие (p < 0,05). Фармакинетические графики содержания индометацина в плазме катетеризированной собаки представлены на фиг. 11. В то время, как индометацин, введенный в виде дисперсии, быстро всасывался на месте введения, индометацин в ободочнокишечной хондроитиновой системе продемонстрировал сходный уровень всасывания с задержкой на 10 ч. В свете вышеописанных экспериментов ин витро, показавших, что в физиологическом буфере растворение данного состава ограничено, результаты исследований ин виво указывают на бактериальное расщепление проявленного ободочнокишечного носителя в толстой кишке собаки. Таким образом, представляется, что модифицированный хондроитин является эффективным носителем для доставки лекарственного средства в ободочную кишку при пероральном приеме.
Фармацевтическая форма для введения в ободочную кишку состоит из лекарственного средства в комбинации с матрицей, которая состоит из полимера, содержащего сахарид; форма устойчива к химическому и ферментационному расщеплению в желудке и в тонкой кишке субъекта, которому вводят указанную систему доставки в ободочную кишку. Фармацевтическая форма лекарственного средства доставляется в ободочную кишку энтеральным способом введения биологически активного соединения в эффективных дозах лекарственных средств, предназначенных для лечения ободочной кишки. Описан способ получения сахародсодержащих полимеров, содержащих олигосахариды и пригодных для использования в качестве матрицы для систем доставки лекарственных средств в ободочную кишку. А также представлены способы модификации природных полимеров, таких как мукополисахариды и, особенно, хондроитин и пектин, пригодных для использования в качестве матрицы для фармацевтической формы лекарственных средств по настоящему изобретению. 4 с. и 43 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.
| SU, 4851231 А2, (ALZA Corporation), 1989, A 61 K 9/50 | |||
| SU, 1535369, А1 (Э дьт Дьедьсерведьесети Дьяр), 1990, A 61 K 9/50. |
