高效输送大量治疗性气雾剂的制作方法

专利名称：高效输送大量治疗性气雾剂的制作方法
背景技术：
Adjei A和Garren在1990年的《药物研究杂志》以及ZanenP和Lamm J在《国际药物杂志》上都对将治疗性药剂输送到呼吸道中的气雾剂进行了论述。呼吸道包括上部呼吸道和下部呼吸道。上部呼吸道包括咽部和喉部，接下来是下部呼吸道；下部呼吸道包括气管以及随后分叉的支气管和细支气管。上部呼吸道和下部呼吸道被称为导通气道。末梢细支气管再分成呼吸细支气管，呼吸细支气管再伸向最终呼吸区域肺泡或肺部深处。Gonda I.1990年在《治疗性药物载体系统重要回顾》上发表的题为“将治疗性及诊断性药剂输送到呼吸道上的气雾剂”的文章对此有所论述。在内吸收给药法中，肺部深处或肺泡是所吸入的治疗性气雾剂的首要去向目标。
所吸入的气雾剂用于治疗局部肺部异常，其中包括哮喘和肺囊纤维化病变；气雾剂可用于肽以及蛋白质的内吸收输送。
包括巨分子在内的许多分子的相对较高生物效力可通过呼吸过程实现。Wall D.d在《给药法》(1995)、Patton J和PlatzR在《先进给药法回顾》(1992)以及Byron P在《先进给药法回顾》(1990)上发表的文章对此有所讨述。因此，某些治疗性药物的几种气雾剂型配方正在使用之中或正在对肺部给药进行测试。Patton J.S等人在《受控给药》(1994)、Damms B和BainsW在《自然生物技术》(1996)、Niven R W等人在《药物研究》(1995)以及Kobayashi S等人在《药物研究》(1996)上发表的文章对此有所论述。
然而，肺部给药方法却存在着诸多难点，巨分子药物的情况尤其如此。这些难点包括蛋白质在气雾化过程中发生变性、所吸入药物在咽腔中的过度损失(损失率通常超过80％)、药物沉积位置的控制不准确、由于呼吸方式的变化而导致的治疗效果重复性低下、药物经常出现吸收过快从而导致潜在的局部中毒效应以及由肺巨噬菌体引发的吞噬作用。
此外，目前许多用于吸入疗法的器械存在着药物损失问题。人们对治疗性气雾剂吸入器械的结构投入了很大精力，借此来改善吸入疗法的功效。Timsina等人在《国际药物杂志》(1995)以及Tansey IP在《喷雾技术市场》(1994)上所发表的文章对此有所论述。人们还对干粉气雾剂表面特性的结构给予了关注，尤其关注的是避免颗粒集结；干粉颗粒的集结会大大降低吸入疗法的功效。French D L、Edwards D A和Niven R W在《气雾剂科学杂志》(1996)所发表的文章对此有所论述。
干粉剂型做为肺部给药的气雾剂型正引起越来越广泛的兴趣。Damms B和W.Bains在《自然药物》(1996)、Kobayashi S等人在《药物研究》、以及Timsina M等人要《国际药物杂志》(1994)所发表的文章对此有所论述。吸入疗法所用干粉气雾剂平均几何直径基本上在5微米以下。Ganderton D在《生物制药科学杂志》(1992)所发表的文章以及在《制药科学课题》上发表的题为“气雾剂给药法中的物理-化学原理”的文章对此有所论述。大型“载体”颗粒(不含药物)随治疗气雾剂一同输送以达到有效的气雾化效果。French D.L、Edwards D.A和Niven R.W在《气雾剂科学杂志》(1996)上所发表的文章对此有所论述。
干粉剂型的缺陷是细小的粉末颗粒通常流动性较差、气雾化性能差，这会造成气雾剂的可吸入部分相对较少，这里所述的可吸入部分是指除沉积在口腔和喉部外可沉积在肺部的气雾剂部分。Gonda I在《制药科学课题》是所发表的文章对此有所论述。流动性和气雾化性能差通常是由颗粒的集结造成的，而颗粒的集结又是由于颗粒间的相互作用造成的，比如颗粒间的疏水相互作用、静电相互作用以及毛细相互作用。干粉剂型已经取得一些进展。例如，大颗粒干粉剂型在流动性上已有所改善，比如集结程度更小、气雾化更容易、吞噬作用趋势更小。RudtS和RH Muller在《受控给药》(1992)上所发表的文章以及Tabata Y和Y.Ikada在《J.Biomes.Mater..Res.》上所发表的文章对此有所论述。对于长期及短期给药而言，无论是局部给药还是系统给药，有效的干粉吸入疗法需要一种能够将干粉剂型有效地送入肺部的方法；而且从治疗的角度讲，这种方法不需要消耗过多的能量。
在肺部给药过程中还使用了Cipolla等人所说明的喷雾器(在2000年5月14～18日所举行的有关会议上，Cipolla等人发表的文章对该喷雾器进行了论述，文章题目为“与气雾剂优化给药法相关的生物、制药、临床及管理问题”，该文章的内容在此通过引证被并入本文)。
将干粉剂型药物输送到肺部的吸入器械包括非呼吸触发器械或“多步”器械。1999年12月7日授予Patton等人的5,997,848号美国专利对此类器械有所论述，该专利的内容在此通过引证被并入本文。在这些器械中，药物成份首先由不是来自患者呼吸的能量进行分散，然后被患者吸入。
使用“单次呼吸触发步骤”的吸入器械以单一步骤将干粉分散，例如使用简易干粉吸入器(见美国4,995,385和4,069,819号专利)对干粉进行分散，分散后的干粉立即被患者吸入。
其他种类的吸入器械还包括Spinhaler吸入器(Fisons，Loughboroagh U.K.)和Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，Research Triangle Park，N.C.)，但其他种类的吸入器械并不局限于这二种。
与“单一步骤”吸入器相比，现有的“多步吸入器”操作起来更复杂且操作费用更高，因为将药物输送到肺部需要额外的能量。所需的能量随用药量的增加而增加。另一方面，在“高效率”给药情况下，呼吸触发的多步吸入器械通常只能将药物容器最初含药量(额定剂量)的约50％输送到呼吸道中。因此，患者直至目前还需在给药的费用/复杂性之间进行选择。对此进行权衡的原因是现行的吸入方法和器械存在着固有的形式缺陷以及固有的器械结构限制。这些缺陷造成了不必要的药物损失及整体治疗费用的上升。此外，现行吸入器械和方法所造成的结果是通常不能在一次呼吸中将有效剂量(即治疗剂量)的药物输送到肺部。目前，通过液体吸入器或干粉吸入器一次吸入肺部的药剂量通常超不过5毫克(见Cipolla等人在《呼吸给药法》(2000)发表的文章)。
因此，现在存在一种需求，即通过单一步骤吸入系统能至少将额定剂量的约50％输送到肺部组织中。另外还需要将相对大量的药剂输送到肺部组织中，例如将治疗性、预防性、诊断性或预测性药剂输送到肺部组织中。还需要将相对大量的生物活性药剂，尤其是大量的可吸入干粉药剂输送到肺部组织中。再者，还需要将大剂量药物从简易呼吸触发的器械中以单一步骤输送到肺部组织的方法；例如将生物活性药剂输送到肺部组织中的方法。
发明概述本发明与将药剂(例如治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂、预测性药剂)输送到肺部组织的方法有关。本发明还涉及到将生物活性药剂输送到肺部组织的方法。
在某一实施方案中，本发明涉及使用单次呼吸触发的步骤将药剂输送到肺部组织的方法，该步骤包括a)提供含有药剂成份的颗粒；b)将这些颗粒从含有大量此类颗粒的容器中引入患者的呼吸道，其中至少将输送约50％的颗粒。
在另一实施方案中，本发明涉及使用单向呼吸将药剂输送到肺部组织的方法，该步骤包括a)提供含有药剂成份的颗粒；b)将这些颗粒从含有大量此类颗粒的容器中引入患者的呼吸道，其中颗粒至少将输送约5毫克的药剂。在其他实施方案中，至少将输送约7毫克的药剂，或至少将输送约10毫克的药剂，或至少将输送约15毫克的药剂，或至少将输送约20毫克的药剂或至少将输送约25毫克的药剂。还可输送更多的药剂量。例如，颗粒可以至少输送约35毫克的药剂量、或至少输送约40毫克的药剂量或至少输送约50毫克的药剂量。
在另一实施方案中，本发明涉及将药剂输送到肺部组织的方法，该方法包括a)提供载体颗粒，载体颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米；b)提供某种组分，该组分至少由一种药剂构成；c)将a)中的载体颗粒和b)中的组分进行混合以制成可吸入的组分；d)将c)中的组分送入患者的呼吸道。正如本文所用的，“可吸入组分”指适于送入患者呼吸道的组分。
本发明还涉及能被送入肺部组织的可吸入组分。本发明中的可吸入组分在优选的情况下由载体颗粒和某种组分构成；其中载体颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米，某种组分由某种药剂构成。在某一实施方案中，可吸入组分中包含的载体颗粒可在没有药剂存在的情况下单独制备，然后再与含有药剂的组分进行混合。
在某一实施方案中，本发明中的颗粒是从带有、含有或封装有大量此类颗粒的容器中引出的。在本发明可使用容积至少为0.37立方厘米的容器。也可以使用容积至少约为0.48立方厘米、0.67立方厘米或0.95立方厘米这些更大一些的容器。容器在结构上最好适合用于干粉吸入器。
在另一实施方案中，在正常的生理吸气气流速度范围内，患者的呼吸足以克服使干粉颗粒处于集结状态的能量并吹散容器中所含的干粉，使之成为可吸入的颗粒。弥散的颗粒通过患者的呼吸高效渗透并沉积在患者的气道和/或肺部深处。
在本发明的优选实施方案中，颗粒的摇实密度小于约0.4克/立方厘米，优选的情况是约为0.1克/立方厘米或更低。在另一实施方案中，颗粒的堆平均几何直经大于5微米，优选的情况是约为10微米或者更大。在另一实施方案中，颗粒的堆平均空气动力学直经位于约1微米至约5微米之间。
在某一实施方案中，载体颗粒的直径约约为10微米，密度约为0.001克/立方厘米；空气动力学直径约为0.3微米，优选的情况是约为0.001微米至约0.03微米(约10至约300纳米)或是约为0.001微米至约0.2微米。在这一范围内的载体颗粒不被认为是可吸入的。亚微米级颗粒具有足够的密度，可以将非吸入载体颗粒转化成可吸入的范围之内。例如，在某一实施方案中，亚微米级颗粒的密度可以约为1克/立方厘米。选用这样的载体颗粒是为了确保当能达到治疗效果的纳米级药剂量附着在载体颗粒的表面、吸附在载体颗粒表面或者同载体颗粒形成化学结合时不致于对载体颗粒的空气动力学性能造成负面影响。举例而言，要解决这一问题，载体颗粒被设计成具有10微米的直径，并且具有极低的密度(约为0.001克/立方厘米)，这样颗粒自身可以形成空气动力学尺寸很小(比如0.3微米)的颗粒，这些颗粒在可吸入范围之内。然而，纳米级颗粒(如约为10～200纳米的颗粒)具有更高的密度(比如约为1克/立方厘米)并且含有药剂成份，由于含有足够多的这些亚微米颗粒，所以最终得到的颗粒位于所需的大小及孔隙率范围之内。这样可容纳大量的药剂。虽然不局限于一种解释，但一般认为，微米级中较小尺寸的颗粒在给定的体积内，颗粒之间的接触点数量大于较大尺寸颗粒之间的接触点数量。由较小颗粒构成的干粉在分散成气雾剂时需要的能量更多。能量需求大所造成的结果是器械的体积更大、药剂量更小。
本发明具有诸多优点。例如，通过干粉吸入器可以高效地将大剂量药剂(例如治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂、预测性药剂)一次输送到肺部组织中。本发明使用简便的、低费用的肺部给药器械，该器械提高了给药效率并将药剂的浪费降到了最低程度。由于本发明的给药方法可以降低给药频率，因此患者会更乐于接受治疗和预防措施。肺部给药的优点消除了注射给药的不便。例如，糖尿病人可不必再每天注射胰岛素。同样，增强颗粒本身的性能还可取得用药剂量上的优势，这样实际上可以降低达到治疗、预防、诊断或预测效果所需的药剂量。本文中的实例5～9对这一效果进行了论述。这种用药剂量上的优势同其他类型的给药方式相比，尤其与口服给药方式相比，在生物活性(例如，原生质水平上的生物活性)以及治疗优势上至少高出2倍。再者，这种高效给药方式与剂量优势结合在一起使药剂的效力超过目前已知的水平。同样，作为载体的颗粒可以携带各种药剂，这拓宽了本发明的应用性。
图示简介

图1表明的是微米级硫酸舒喘宁、喷射干燥型硫酸舒喘宁和喷射干燥型人体生长激素的堆平均几何直径随压力的变化图。
图2A是对比棒图，它表明的是微米级硫酸舒喘宁和喷射干燥型硫酸舒喘宁和喷射干燥型人体生长激素做为基本颗粒(每对棒组的左边一个)由RODOS测量出的平均几何直径与IHA测量出的平均几何直径(每对棒的右侧一个)的对比情况。IHA的测量对象是吸入器以30升/分钟速度工作时所释放出的颗粒。
图2B也是对比棒图，它表明的是微米级硫酸舒喘宁和喷射干燥型硫酸舒喘宁做为基本颗粒(左边的棒)，由AeroDispenser测出的平均几何直径与AeroBreather测得的平均几何直径(右边的棒)的对比情况。AeroBreather测量的对象是吸入器以30升/分钟速度下操作时所释放出的颗粒。
图3是棒图，它表明的是干粉吸入器在60升/分钟速度下工作时，所释放的剂量中＞4.0微米的细微颗粒分率。
图4是棒图，它表明的是放射性同位素示踪颗粒的堆团颗粒(左边的棒)与γ射线计量颗粒在大小分布上的对比情况。
图5是棒图，它表明的是沉积在肺部的药量与额定剂量的对比。10个人体的平均沉积率为59％。
图6是棒图，它表明的是装填重量为6毫克和50毫克情况下，所得到的质量分率分布对比情况。
图7是棒图，它表明的是在健康志愿者的呼吸速度范围内本发明中的颗粒在肺部的沉积情况。在相同呼吸速度范围内，这一沉积情况与干粉吸入器的肺部沉积进行比较。从与干粉吸入器的比较看，本发明中颗粒的沉积效率在归整后平均为1.0。在除以额定剂量后，本发明中颗粒在肺部沉积的平均效率为59％，如图5所示。
图8表明的是在口服或肺部给药(标准为8毫克剂量)后，左旋多巴的原生质浓度随时间的变化情况。
图9表明的是口服组和肺部给药组中凯特普罗芬的原生质浓度随时间的变化情况。
图10表明的是口服组中凯特普罗芬的原生质浓度随时间的变化情况。
图11表明的是肺部给药组中凯特普罗芬的原生质浓度随时间的变化情况。
图12表明的是含有左旋多巴不同粉末剂型的RODOS曲线。
图13A和图13B是高压液相色谱仪色谱图，它表明了与空白样品(图13B)相比，左旋多巴从粉剂(图13A)回收的情况。
图14A表明的是在肺部给药和日常口服后左旋多巴原生质的浓度。
图14B表明的是在肺部给药、口服及静脉注射后左旋多巴原生质的浓度。
图15A和图15B分别表明了在口服和肺部给药情况下，左旋多巴对患帕金森疾病老鼠的功能性“放置任务”的作用结果。
图16A和16B，分别表明了在口服和肺部给药情况下，左旋多巴对患帕金森疾病老鼠的功能性“支撑任务”的作用结果。
图17A和17B，分别表明了在口服和肺部给药情况下，左旋多巴对患帕金森疾病老鼠功能性“运动失能任务”的作用结果。
图18表明了口服左旋多巴和肺部左旋多巴给药对患帕金森疾病老鼠功能性旋转的作用结果。
图19表明的是在使用沙美特罗制剂[F-1(0.5)(实心菱型)；F-1(1.0)(实心正方形)；F-1(2.0)(实心三角形)]治疗后24小时内乙酰甲基胆碱对豚鼠的疗效与使用Serevent制剂[SX-1(0.5)用“X”表示，SX-2(1.0)用空心圆表示]进行治疗的对比。
图20表明的是在使用沙美特罗制剂[F-2(0.5)(实心菱型)；F-2(1.0)(实心正方形)；F-2(2.0)(实心三角形)]治疗后24小时内乙酰甲基胆碱对豚鼠的疗效与使用Serevent制剂[SX-1(0.5)用“X”表示，SX-2(1.0)用空心圆表示]进行治疗的对比。
本发明的详细说明本发明的特点和其余细节即是本发明的步骤也是本发明各部分的组合，下面将结合所附图形以及权利要求所指出的内容对本发明进行更具体的说明。应该理解，本发明中的具体实施方案只起到示范性作用，并不对本发明构成任何限制。在不脱离本发明范围的情况下，本发明的原理特点可被用于各种实施方案中。本申请与09/665,252号美国专利申请(代理案卷号为2685.1009-000)有关，该申请于2000年9月19日提交，其题目为“治疗中枢神经系统疾病的肺部给药法”；本申请还与具有相同题目和发明人的延续申请有关，延续申请于同一申请的提交的第二天提交。所述的申请内容在此通过引证被并入正文。
本发明涉及将目标颗粒输送到肺部组织的方法。本发明还涉及可吸入组分，可吸入组分由载体颗粒以及可输送到肺部组织的组分组成。
在某一实施方案中，本发明中的颗粒由某种药剂组成。正如本文下面所使用的，“药剂”一词包括治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂和预测性药剂，但并不局限于这些药剂。本发明还涉及构成本发明方法所输送颗粒的药剂。根据所设计的用途，药剂可以是干粉剂型(例如，颗粒粉末)、颗粒剂型(例如，微米级颗粒、亚微米级颗粒、纳米级颗粒、脂质体、微球体、微粒体、微胞体和珠体，但并不局限于此)、结晶剂型、液体溶液剂型、悬浮液剂型以及乳液剂型，但药剂并不局限于这些剂型。“药剂”包括生物活性药剂。正如本文所使用的“生物活性”一词是指对有生命生物，例如哺乳动物尤其是人体有作用。颗粒形式或颗粒粉末形式的药剂可通过研磨、过滤、蒸发、萃取、喷射干燥以及本领域所知的其他技术进行制备。在某一实施方案中，药剂例如是非晶体，药剂不具有晶态结构，或者不含有晶粒。
某些适合的生物活性药剂包括药物(例如，疏水性药物、亲水性药物)、制药成份、维生素、制药辅药、蛋白质、肽、聚肽、激素、氨基酸、核酸、疫苗成份、失活病毒、磷脂、表面活性剂以及这些物质的混合物。其他的药剂包括合成化合物、无机化合物以及有机化合物。
本发明还涉及通过喷射干燥过程来制备特殊的颗粒。这些颗粒独特的性质使它们具备优良的可吸入性、流动性和分散性。无论药剂1)是喷射干燥预先混合物的一部分，并由此与颗粒结为一体；2)添加到单独制备好的颗粒中以附着在颗粒上或同颗粒形成化学结合；或者3)同颗粒混合起来，并一同被释放出去，颗粒的这些独特性能都将保持不变。其中化学结合方式包括离子相互作用、带电颗粒和/或介质的吸引、偶极-偶极相互作用、范德瓦尔斯力、共价相互作用、吸收作用以及氢键结合。
与本领域已知的颗粒不同，本发明中的干燥颗粒具有挥发性。例如，本发明中的颗粒能与药剂结合、携带药剂或者与药剂一同输送。在某一实施方案中，被共同输送的颗粒被称为伴随物，它至少伴随一种药剂到达肺部所希望的沉积位置。例如，乳糖就是一种经过验证的、经济上可行的载体。然而，乳糖不能有效地送达肺部深处。本发明中的颗粒确实有能力伴随、陪伴和/或同所用的药剂一起被输送到所要求的沉积位置。本文将提供几个这样的实例，在这一方面，本发明中的颗粒被用作载体时，具备包括乳糖在内的其他载体所不具备的优势，并能提供其他载体所不能提供的功能。
本发明中的颗粒有能力携带非常大量的药剂。本发明中的颗粒还具有很高的分散性，并且有能力到达呼吸系统中的多个部位。本发明中方法所用的组分包括能携带非常大量药剂的干燥颗粒，这些颗粒还能够到达呼吸系统的特定区域，例如到达上部呼吸道、中部呼吸道和/或肺部深处。
通过考虑本发明颗粒的单独性质以及药剂的单独性质，组分可以进行优化以便实现有效的肺部给药。作为一种选择，由高分散性颗粒构成的组分可以包括其他的颗粒和/或药剂。可以理解的是，由本发明中颗粒构成的组分包括带有或不带有药剂的颗粒。如果带有药剂，则药剂可以1)与颗粒结合在一起；2)吸附、附着在颗粒上，或者与颗粒形成化学结合；3)与颗粒混合在一起，并同颗粒一同被输送出去。
正如本文所描述的，由本发明中颗粒构成的组分，尤其是本文所定义的高分散性颗粒还含有某种药剂。在某一实施方案中，由本发明中颗粒构成的组分至少含有一种其他药剂。正如所说明的，由本发明中颗粒所构成的组分可以将药剂结合到颗粒中，也可以用颗粒携带药剂和/或将颗粒和药剂共同释放出去，或使用任何的组合方式。药剂包括治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂和预测性药剂，但药剂种类并不局限于这些。适合的药剂还包括生物活性药剂。某些适合的生物活性药剂包括多种药品(如疏水性药品、亲水性药品)、制药成份、维生素、制药辅料、蛋白质、肽、聚肽、激素、氨基酸、核酸、疫苗成份、失活病毒、肺表面活化剂以及这些物质的任意组合，但适合的生物活性药剂并不局限于上述这些种类。其他的药剂包括合成化合物、无机化合物和有机化合物、蛋白质和肽、多糖和其他糖类、脂质体、具有治疗、预防、诊断和/或预测功能的脱氧核糖核酸以及核糖核酸系列物质。核酸系列物质又包括基因、反义的分子和核糖酶；其中反义的分子与互补脱氧核糖核酸形成结合以防止发生转录作用。药物包括疏水性药物以及亲水性药物。
药剂可以与本发明中颗粒相结合、附着在颗粒上、与颗粒形成化学方式的结合和/或与颗粒混合在一起并共同被输送出去；这些药剂可以具有各种生物活性。这些药剂包括血管作用药剂、神经作用药剂、激素、抗凝血剂、免疫调节药剂、细胞毒素药剂、预防性药剂、抗生素、抗病毒剂、反义的药剂、抗原以及抗体，例如单克隆抗体，例如palivizumab(Medimmune，Gaithersberg，MD)。在某些情况下，蛋白质可以是抗体或抗原，这些抗体或抗原原本是要通过注射进行给药来引起相应的反应。分子量范围很宽的化合物可以制成胶囊，例如可以制成100～500,000道尔顿的胶囊。本文中蛋白质被定义为含有100个或更多氨基酸余项，肽含有100个以下的氨基酸余项。除非另有说明，“蛋白质”一词即指蛋白质，也指肽。具体实例包括胰岛素和其他激素。多糖也可被输送，例如可以输送肝素。
这些颗粒，尤其是本文所述的高分散性颗粒可以含有生物活性药剂，该生物活性药剂适用于系统疗法。另外，这些颗粒还可含有适合在肺部进行局部释放的生物活性药剂，例如治疗哮喘、肺气肿、肺囊纤维化病变或适合于系统治疗的药剂。举例而言，正如β兴奋剂用于治疗哮喘一样，治疗像肺囊纤维化病变这样的疾病可以通过释放基因来实现。其他的专用生物活性药剂包括生长激素(例如哺乳动物生长激素，尤其是人类生物激素)、白细胞间介素、胰岛素、降血钙素、释放黄体化激素的激素、释放促性腺激素的激素以及类似激素、粒性白细胞菌落刺激因子、与副甲状腺激素有关的肽、生长激素抑制素、睾丸激素、黄体酮、强力求偶素、尼古丁、芬太奴、诺塞甾酮、氯压定、东莨菪碱、水杨酸盐、色甘酸钠、沙美特罗、佛米特罗、药薯溴化物、舒喘宁(包括硫酸舒喘宁)、弗路地凯松、安定、阿普唑仑以及左旋多巴。但专用生物活性药剂并不局限于上述这些物质。其他适合的治疗性和/或预防性药剂包括5,875,776号美国专利以及2000年9月19提交的09/665,252号美国专利申请(代理案卷号为2685.1009-000)中所例出的药剂，但治疗性和/或预防性药剂并不局限于上述两专利所列出的药剂，这两项专利的内容在此通过引证被并入本文。这些治疗性药剂带有电荷，像包括胰岛素在内的大多数蛋白质一样，这些治疗性药剂可以做为带电药剂和带有与其相反电荷分子之间的络合物加以给药。优选的情况是，带有相反电荷的分子是带电的类脂化合物或带有相反电荷的蛋白质。颗粒可以同这些类脂化合类相结合，类脂化合物可以持续释放出小分子和大分子。络合物或类脂化合物可以加入到任何尺寸及形状的颗粒中去，加入络合物或类脂化合物对于改变被吸入颗粒释放治疗性药剂的速度特别有效。
高分散性颗粒可含有任何种类的诊断性和/或预测性药剂。在向患着给药后，这些颗粒可在局部释放所含的药剂，或系统地释放所含的药剂。另一方面，诊断性和/或预测性药剂可以附着在颗粒上、或与颗粒形成化学结合、或与高分散性颗粒一同输送出去。使用本领域现有的技术和商业上可行的设备可对含有诊断性药剂的颗粒进行检测。
在某一实施方案中，由本发明中颗粒构成的组分还包括诊断性和/或预测性药剂。诊断性和/或预测性药剂可含有示踪剂，其中示踪剂包括放射性同位素、抗原决定基示踪剂、亲和力示踪剂、旋转示踪剂、酶示踪剂、荧光簇和化学发光簇示踪剂，但示踪剂并不局限于这些种类。例如，在某一实施方案中，示踪剂是放射性同位素锝99m。可以理解的是，本领域还有其他熟知的示踪剂，这些示踪剂也包括在本发明之中。
例如，使用本领域技术人员所知的技术可将生物适合气体或可接受的生理气体结合到颗粒中或者将这些气体限制在颗粒的孔隙中。“气体”一词是指气态化合物或者在进行成像的温度下能够转化为气态的化合物。在某一实施方案中，气体在颗粒中的停留情况可通过在颗粒周围形成气闭屏障加以改善。本领域的技术人员对这类屏障十分了解。
其他可用的成像药剂包括商业上可行的药剂，这些药剂用于正电子辐射析层成像法、计算机辅助析层成像法、单光子辐射计算机析层成像法、X射线成像、荧光成像和磁共振成像。
在磁共振成像中适合作为对比药剂的材料包括钆螯合物以及铁、镁、锰、铜或铬；钆螯合物例如可以是二亚乙基三胺五乙酸以及二乙酰三胺五醋酸钆。
用于计算机辅助析层成像和X射线成像的材料包括通过静脉注射的碘基物质、非离子化单体、非离子化二聚物和离子化二聚物；其中碘基物质例如可以是以泛影葡胺和脑影酸盐为代表的离子化单体，非离子化单体例如可以是碘异酞醇、异己醇和碘佛醇，非离子化二聚物例如可以是碘曲仑以及碘克沙醇，离子化二聚物例如可以是ioxagalte。
药剂还包括定向分子，定向分子通过颗粒上的反应官能团而附着在颗粒上。定向分子可使颗粒与特定受体位置发生键合相互作用，例如与肺部组织中的受体发生键合相互作用。这些颗粒通过附着在配体上来瞄准目标，而配体与特定的目标可形成特定键合或不形成特定键合。典型的定向分子包括抗体(例如多克隆血清、单克隆、嵌合物等等)以及抗体断片，还包括抗体变异区域、外源凝集素、激素或其他能够进行特定键联的有机分子。
药剂，尤其是生物活性药剂还包括表面活性剂，例如对肺是内源代激的表面活性剂。天然及合成的肺组织表面活性剂均在本发明范围之内。
本发明中的方法还涉及向患者呼吸道输送颗粒和/或含有本发明颗粒的组分，这些颗粒和/或组分封装在容器中。正如本文所描述的，在某些实施方案中，本发明与输送本发明中颗粒的方法有关，而在另一些实施方案中，本发明又与输送由本发明中颗粒组成的可吸入组分的方法有关。正如本文所使用的，“容器”包括胶囊、发泡器、薄膜覆盖的容器、腔室以及其他适合的储存器具；这些适合的储存器具可储存颗粒、粉末或者吸入器械中的可吸入组分，本领域的技术人员对这些器具十分熟悉，但“容器”并不局限于所列的这些种类。
在优选实施方案中，容器用于干粉吸入器。本发明方法所使用的干粉吸入器包括4,995,385和4,069,819号美国专利所展示的吸入器、Spinhaler吸入器(Fisons，Loughboroh，U.K.)、Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，Research Triangle TechnologyPark，North Carolina)、Flowcaps吸入器(Hovione，Loures，Portugal)、Inhalator吸入器(Boehringer-Ingelheim，Germany)、Aerolizer吸入器(Novartis，Switzerland)、Diskhaler吸入器(Glaxo-Wellcom，RTP.NC)以及其他本领域技术人员所熟知的吸入器，但干粉吸入器并不局限于所列出的这些类种。在某一实施方案中，所用的吸入器是某一美国专利申请所描述的吸入器，该专利申请的题目是“吸入装置和方法”，该专利申请由David A.Edwards等人于2002年4月16日提交，该申请的代理案号为00166.0109.US00。该专利申请的全文在此通过引证被并入本文。
在某一实施方案中，容器的体积至少约为0.37立方厘米。在另一实施方案中，容器的体积至少约为0.48立方厘米。在其他实施方案中，容器的体积至少约为0.67立方厘米或0.95立方厘米。本发明还与容器有关，容器可以是胶囊。例如胶囊可以具有特定的尺码，如2号、1号、00号或000号胶囊。适合的胶囊例如可以从Shionogi公司(Rockville，MD)购得。发泡器可以从Hueck Foils公司(Wall，NJ)购得，本领域的技术人员对于其他的容器以及其他适用于本发明的容器的体积十分清楚。
容器将颗粒和/或由颗粒构成的组分封装或储存起来。在某一实施方案中，颗粒和/或由颗粒构成的可吸入组分是以干粉形式存在的。正如本领域所共知的，容器中填充有颗粒和/或由颗粒构成的组分。例如，可使用真空填充或填实技术。一般而言，用本领域共知的方法可将粉末颗粒填充到容器中去。在本发明的某一实施方案中，封装或储存在容器中的颗粒、粉末或可吸入组分至少重约5毫克。在优选情况下，封装或储存在容器中的颗粒或可吸入组分至少在10毫克左右。
在本发明某一实施方案中，容器中装有一堆颗粒，尤其是装有本文所述的高分散性颗粒。颗粒中包括额定剂量的药剂。正如本文所使用的，“额定剂量”意思是指容器中这堆颗粒中所含药剂的总量，这一总量同时也是一次呼吸中所能摄取的最大药剂量。
颗粒和/或由颗粒构成的组分储存或封装在容器中，并被输送到人体的呼吸道中。正如本文所使用的，颗粒和/或可吸放组分的“输送”或“输送到”是指将颗粒引入人体的呼吸道。
正如本文所描述的，在某一实施方案中，本发明与由载体颗粒和某种药剂组成的组分有关。在另一实施方案中，本发明又与输送由载体颗粒和某种药剂组成的组分的方法有关。正如本文所使用的，“载体颗粒”是指含有药剂的颗粒，这些颗粒帮助将某种药剂释放到人体的呼吸系统中，例如通过提高药剂的稳定性、分散性、气雾性能、相容性和/或膨胀特性来帮助药剂的释放。很明显，在某些实施方案中，本发明中的颗粒是可以被输送到人体呼吸道中的载体颗粒。
在某一实施方案中，本发明与可吸入组分有关，该可吸入组分由载体颗粒(不含药剂)与由药剂组成的组分混合而成。这种可吸入组分然后被送入人体的呼吸道中。在另一实施方案中，可吸入组分例如是通过使用干粉吸入器械而被送入人体呼吸道的。在某一实施方案中，可吸入组分由含有药剂的组分组成，其中的药剂是以微米级颗粒的形式存在的(例如是亚微颗粒)。
在本发明中的颗粒做为载体颗粒同药剂一起输送出去的实施方案中，在优选情况下载体颗粒会促进药剂进入人体的呼吸道(例如进入上呼吸道、下呼吸道、肺部深处)。在某一实施方案中，本发明的颗粒做为载体颗粒与药剂一同被输送，并促进药剂均匀地输送到人体呼吸系统的特定区域(例如上呼吸道、中部呼吸道；优选的区域是肺部深处)。载体颗粒与药剂共同输送还可帮助降低由巨噬细胞(例如肺泡巨噬细胞)造成的吞噬作用和/或提高药剂的分散性以及气雾化性能(例如，通过降低颗粒的集结和结块来提高颗粒的分散性和气雾化性能)。
正如本文所说明的，颗粒和由本发明颗粒构成的可吸入组分还可含有表面活性剂，比如含有内源代谢表面活性剂。在优选情况下，本文所述的颗粒以及由本发明颗粒构成的可吸入组分是可生物降解的，并且具有生物适合性。可以选择的是，本文所述的颗粒以及由本发明颗粒构成的可吸入组分可以影响同时输送的药剂的生物降解性能和/或药剂的释放速度。
正如本文所说明的，包括本文所述的可吸入组分所含的载体颗粒在内，优选的颗粒“在空气动力学上是很轻的”。正如下面所文明的，本文中所用的“在空气动力学上是轻的”是指颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米。在某一实施方案中，载体颗粒的摇实密度接近或小于0.1克/立方厘米。下面将对载体颗粒的摇实密度和测定摇实密度的方法做进一步更详细的说明。
在某一实施方案中，包括本文所述可吸入组分所含的载体颗粒要内，在优选情况下，这些颗粒的堆平均几何直径大于约5微米，在其他实施方案中，颗粒的堆平均几何直径约为5微米到约30微米之间，或者堆平均几何直径在约10微米到约30微米之间。堆平均几何直径以及颗粒堆平均几何直径的计算方法将在下面进行更详细的说明。
可以理解的是，颗粒和/或由本发明颗粒构成的可吸入组分可以送入人体的呼吸道。正如本领域所共知的，做为某种选择，这些颗粒和/或可吸入组分还可含有在药理上可接受的载体。正如本文所使用的，“在药理上可接受的载体”是指可送入人体呼吸道但不会造成严重负面毒副作用的颗粒。在药理上可接受的合适载体包括那些通常用于吸入疗法的载体(例如乳糖)，还包括液体形式(如生理盐水)以及粉末(如颗粒状粉末)形式的载体。在某一实施方案中，在药理上可接受的载体包括平均直径范围在约50微米到约200微米的载体颗粒，在这一范围内的乳糖颗粒尤其适合做为载体。可以理解的是，本领域中的技术人员可以容易地找到输送、伴随本发明颗粒或者同本发明颗粒一同输送的且在药理上可接受的载体。
在本发明的某一实施方案中，颗粒/或由颗粒构成的可吸入组分在一次性、呼吸触发的步骤中被引入人体。正如本文所使用的，“呼吸触发的”和“呼吸起动的”可互换使用。正如本文使用的，“一次性、呼吸触发的步骤”是指颗粒在一个步骤中被分散并被吸入人体。举例而言，在一次性、呼吸触发的吸入器械中，人体呼吸的能量将颗粒分散并将颗粒吸入口腔或鼻咽腔。本发明方法所用的一步性、呼吸触发的适合吸入器包括4,995,385号和4,069,819号美国专利所说明的简易干粉吸入器、Spinhaler吸入器(Fisons，Loughborough，U.K.)、Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，Research Technology Park，North Carolina)、FlowCape吸入器(Hovione，Loures，Portugal)、Inhalator吸入器(Borhringer-Ingelhim，Germany)、Aerolizer吸入器(Novagtis，Switzerland)、Diskhaler吸入器(Glaxo-Wellcome，RTP.NC)以及其他类型的吸入器，但吸入器并不局限于上述这些种类。本领域的技术人员对吸入器非常了解。在某一实施方案中，所用的吸入器在由DavidA.Edwards等人于2001年4月26日提交的题为“吸入装置和方法”的美国专利申请中有所论述，该美国专利申请的代理案卷号是00166.0109.US00。该申请的全文在此通过引证被并入本文。
“单次呼吸”输送过程即包括一步性、呼吸触发的输送过程，也包括颗粒以及可吸入组分或粉末先被分散，然后分散的颗粒以及可吸入组分或粉末再被吸入的过程。在后一种输送方式中，人体呼吸所供能量之外的外部能量将颗粒分散开来。不使用人体呼吸所供能量的一步性吸入器的一个实例就是5,997,848号美国专利所说明的装置，该专利于1999年12月7日被授于Patton等人，该专利的全文在此通过引证被并入本文。
在优选实施方案中，含有颗粒、由颗粒构成的可吸入组分或粉末的容器在一步性、呼吸触发的步骤中被清空。在另一优选实施方案中，含有颗粒的容器被一次性吸空。正如本文所使用的，“清空”的意思是指容器中至少50％的颗粒在颗粒被送入人体呼吸系统的过程中从吸入器中喷射出来。
在本发明的优选实施方案中，所输送的颗粒具有高分散性。正如本文所使用的，“高分散性”颗粒或粉末是指以下颗粒或粉末，这些颗粒或粉末可被RODOS干粉分散器(或同等技术)所分散，且在1巴压力下，由RODOS缝隙喷射出的干粉颗粒经HRLOS或其他激光衍射系统测量出的几何直径小于在4巴压力下所测得颗粒几何尺寸的1.5倍。高分散性粉末的结块、集结或聚拢的趋势较低；即使发生结块、集结或聚拢，高分散性粉末在从吸入器喷出以及被吸入人体时也容易被分散或被拆散。一般而言，与普通微米级粉末相比，适用于本发明方法的高分散性颗粒具有较低的集结程度，并具有相近的空气动力学直径，且适于送入肺部组织中。增强分散性的因素例如包括颗粒电荷量、表面粗糙度、表面化学性质以及较大的对比几何直径。在某一实施方案中，由于粉末颗粒之间的吸引与几何直径的平方成反比，而颗粒的剪应力随几何直径的平方而增加；因此，粉末的分散性与颗粒几何直径的4次幂成反比。增大颗粒的尺寸会减小颗粒之间的附着力。(见Visser J.在《粉末技术》(1989)所发表的文章)。因此，在其他因素相同的情况下，较大尺寸的颗粒由于具有较低的堆积密度而会具有较高的气雾化效率。增加颗粒表面的不规则度以及粗糙度也可以提高颗粒的分散性。表面粗糙度可以用凸凹度来表示。
在优选情况下，颗粒是可生物降解的，并且具有生物适合性。可选择的是，在治疗性、预防性、诊断性或预测性药剂受控的给药速度下，颗粒有能力发生生物降解。生物活性药剂是优选药剂，但除此以外，颗粒还可包含多种物质，其中可以使用的物质包括有机材料以及无机材料。例如，可以使用陶瓷材料。还可以利用脂肪酸来形成具有很轻空气动力学性质的颗粒。其他适用的材料包括氨基酸、明胶、聚乙二醇、海藻糖以及葡聚糖。但其他适用的材料并不局限于这些物质。优选的颗粒组分将在下面做进一步的说明。在某一实施方案中，本发明中的颗粒是非聚合物质。在另一实施方案中，可吸入组分包括由非聚合物质构成的载体颗粒。
在本发明的某一实施方案中，送入人体呼吸道颗粒的摇实密度小于约0.4克/立方厘米。在本文中，摇实密度小于约0.4克/立方厘米的颗粒被认为“在空气动力学上是轻的”。在优选实施方案中，颗粒的摇实密度接近或小于约0.1克/立方厘米。摇实密度是代表颗粒特征的封装堆积密度。在统计学上为均质形态的颗粒的封装堆积密度被定义为颗粒的质量与封装颗粒所用的最小球形体积之比。使颗粒具有较低摇实密度的因素包括颗粒不规则的表面特征以及有空隙或有孔隙的颗粒结构。
摇实密度可以使用本领域技术人员所熟知的仪器进行测定，例如使用双平台微处理器控制的摇实密度测试仪(Vankel，NC)来测定摇实密度。摇实密度是封装堆积密度的标准测量值。使用USP堆积密度和摇实密度测定方法可以确定摇实密度。在另一实施方案中，颗粒的堆平均几何直径大于约5微米，优选的情况是接近或大于约10微米，在某一实施方案中，颗粒的堆平均几何直径在约5微米到约30微米之间。在另一实施方案中，颗粒的堆平均几何直径在约10微米至约30微米之间。
在某一实施方案中，由本发明颗粒构成的组分的动力学堆积密度为0.1克/立方厘米或者大于0.1克/立方厘米，但摇实密度小于约0.4克/立方厘米。在优选实施方案中，颗粒的动力学堆积密度大于0.1克/立方厘米，摇实密度接近或小于约0.1克/立方厘米。
使用诸如Coulter Multisizer IIe(Coulter Electronics，Luton，Beds，England)这样的带电区域传感仪或激光衍射仪器(例如Helos Sympatec，Inc生产的仪器)可以测定颗粒的堆平均几何直径。样品颗粒的直径所处的范围取决于诸如颗粒组成以及合成方法这些因素。可以对颗粒尺寸的分布进行选择以便使颗粒在呼吸道中的目标位置形成最佳的沉积效果。
本发明中所用的颗粒具有很轻的空气动力学性质，这些颗粒可以通过诸如过滤或离心过程进行制造或分离，这样可以得到具有预定大小分布的颗粒样品。例如，在样品中直径大于5微米的颗粒可占30％、50％、70％或80％以上。举例而言，选定的范围可以在约5到30微米之间，或者可选择位于5微米至15微米之间，某一百分比的颗粒必须位于这一范围之内。在某一实施方案中，至少一部分颗粒的直径在约9微米至11微米之间。可选择的情况是，颗粒样品可以有至少90％或者至少有95％或99％位于所选定的直径范围之内。直径大(至少约为5微米)、动力学性质轻的颗粒比率愈高，则愈能促进治疗性、预防性、诊断性或预测性药剂到达人体肺部的深处，这些药剂或与颗粒结合为一体或附着在颗粒表面，或为颗粒表面所吸附，或随颗粒一同被输送。
在某一实施方案中，颗粒样品的四分位数的间距范围是2微米，平均直径在约7.5微米到13.5微米之间。因此，至少30％和40％颗粒的直径在选定范围之内。在优选情况下，所述百分比的颗粒的直径变化范围为1微米；举例而言，颗粒的直径或位于6.0～7.0微米之间，或位于10.0～11.0微米之间，或位于13.0～14.0微米之间。
在另一实施方案中，颗粒的空气动力学直径位于约1微米至约5微米之间。空气动力学直径daer通过下面方程计算daer＝dg√ρtap其中dg是几何直径，例如是堆平均几何直径；ρ是粉末的密度。从实验方法上讲，空气动力学直径可使用重力沉降法加以测定，其中全部颗粒在一定距离内的沉降时间被直接用来推算出颗粒的空气动力学直径。测量堆平均空气动力学直径的间接方法可使用多级液态冲击取样法。
在某一实施方案中，本发明颗粒的动力学堆积密度大于0.1克/立方厘米。
在本发明某一实施方案中，容器中所含颗粒的至少50％在单次、由呼吸触发的步骤中被输送到患者的呼吸道中。在优选情况下，至少55％的颗粒被送入患者的呼吸道。
在本发明另一实施方案中，在一次呼吸将容器中所含颗粒送入患者呼吸道的过程中，至少有5毫克的药剂被送入患者体中；更佳的情况是至少输送7毫克或至少输送10毫克的药剂，其中优选的药剂是生物活性药剂。在优选情况下，至少可以输送20毫克的药剂；在更优选的情况下，至少可输送25、30、35、40以及50毫克的药剂。在优选实施方案中，至少将输送35毫克的药剂量。在另一优选实施方案中，至少将输送50毫克的药剂量。
送入患者呼吸道的颗粒被输往肺部组织。适用于本发明方法的颗粒可穿越上呼吸道(咽部和喉部)和下呼吸道，并能穿过末梢支气管。其中下呼吸道包括气管以及后面的分支气管和细支气管；末梢细支气管又分成呼吸细支气管，呼吸细支气管通向最终呼吸区域，即胞泡或肺部深处。在本发明某一实施方案中，大部分颗粒沉积在肺部深处。在本发明另一实施方案中，给药目标主要是中部呼吸道。在本发明另一实施方案中，给药目标主要是上呼吸道。
适用于本发明的颗粒可以用适当的材料制成，颗粒具有合适的表面粗糙度、直径以及摇实密度，这样颗粒可被输送到呼吸道中所选定的区域，例如输送到肺部深处、中部呼吸道或上呼吸道。例如，尺寸较大、密度较高的颗粒可用于上呼吸道给药，在一次给药过程中，由不同尺寸颗粒组成的混合颗粒可带有相同种类或不同种类的药剂，混合颗粒可对肺部区域中的不同目标进行给药。颗粒的降解时间和释药时间从几秒钟至几个月不等，这两个时间的长短取决于诸如颗粒的材质等因素。
在单次、呼吸触发的过程中，使用相对较低的能量来分散颗粒可以促进颗粒进行肺部组织的效果；将颗粒分散的能量通常来自患者的呼吸。这样的能量在本文中被认为是“较低的”。正如本文所使用的，“低能量给药”是指在给药过程中，分散和吸入颗粒所需的能量通常是由患者的呼吸所提供。
在本发明的某一实施方案中，进入患者体内的高分散性颗粒含有生物活性药剂以及具有生物适合性的聚合物、共聚物或它们的混合物；这些聚合物、共聚物或它们的混合物最好同时具备生物降解功能。可对聚合物进行特殊处理以便对颗粒的不同特性进行优化；这些特性包括i)所输送的药剂与聚合物之间的相互作用，在药剂输送过程中这种作用会保持药剂的稳定性及活性；ii)聚合物的降解速度以及药剂的释放速度；iii)由化学变换造成的表面特性和定向能力；iv)颗粒的孔隙度。
诸如聚酐类物质这类侵蚀表面的聚合物可用来制造颗粒。举例而言，可以使用聚对羧基苯氧基己酐这样的聚酐类物质。4,857,311号美国专利对可生物降解的聚酐类物质有所论述。由包括聚醇酸在内的聚酯类物质所构成的堆侵蚀聚合物也可以被使用。例如，制备颗粒可以使用聚乙二醇酸、聚乳酸或这二者的共聚物。聚酯物质还可带有电荷或像氨基酸这样的官能团。在优选实施方案中，具有可控释放性质的颗粒可由聚乳酸以及乳酸乙二醇酸共聚物制成，聚合物和共聚物与二棕榈酰卵磷脂这样的表面活性剂结合为一体。
其他聚合物包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚亚烷基物质、聚乙烯类化合物、丙烯酸聚合物以及甲基丙烯酸聚合物、纤维素以及其他多糖、肽或蛋白质、共聚物或这些物合的混合物；其中聚亚烷基化合物例如是聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯；聚乙烯类化合物例如是聚乙烯醇、聚乙烯醚以及聚乙烯酯。可以对聚合物进行选择和改性，以便在各种受控给药应用中聚合物可具备相应的稳定性以及在人体内适当的降解速度。
正如Hrkach等人在《巨型分子》以及Hrkach等人在题为“乳酸氨基酸接触共聚物一类功能性生物降解生物材料”的文章中所述的，高分散性颗粒可由功能性聚酯类接融共聚物制成。Hrkach等人的文章发表于由Raphael M.Ottenbrite等人编辑的美国化学协会627号专题论文集《适用于生物用途的水凝胶和生物降解聚合物》。
在本发明的优选实施方案中，含有生物活性药剂和磷脂的高分散性颗粒被送入患者体内。适用的磷脂包括上述09/665,252号美国专利申请中所列出的磷脂类物质。其他适用的磷脂包括卵磷脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇以及这些物质的混合物。专用磷脂包括卵磷脂类二棕榈酰卵磷脂、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、二硬脂酰卵磷脂、二棕榈酰磷脂甘油或者这些物质的任意组合；但专用磷脂并不局限于这些物质。本领域的技术人员对其他种类的磷脂也十分了解。在优选实施方案中，磷脂对肺部组织而言是内源代谢的。
磷脂在颗粒中所占的重量可以从约0～90％。一般情况下，磷脂在颗粒中所占的重量比例范围为约10％～约60％。
在本发明的另一个实施方案中，磷脂类物质或它们的混合物被用来使高分散性颗粒具备受控释放性能。专用磷脂的相变温度可以低于、高于患者的生理体温，或者在患者生理体温的周围。优选的相变温度范围为30℃～50℃(即在患者正常体温的正负10℃之内)。通过根据相变温度来选择磷脂类化合物或它们的混合物，可以对颗粒进行特别处理以使颗粒具有受控释药功能。例如，当含有磷脂或磷脂混合物的颗粒的相变温度高于患者体温时，则多巴胺先驱物、兴奋剂、先驱物和/或兴奋剂混合物的释放速度可以减缓下去。另一方面，在颗粒中使用相变温度较低的磷脂可以获得快速释放效果。60/150,752号美国临时专利对具有受控释药性能的颗粒以及调节生物活性药剂释放的方法进行了说明；该临时申请的标题为“通过控制基体变化来调节干粉药剂的释放”，该临时专利申请于1999年8月25日提交，其内容在此通过引证被并入本文。
在本发明的另一实施方案中，颗粒可以包括表面活性剂。正如本文所使用的，“表面活性剂”被认为是在两个不相溶物相界面间优先起到吸收作用的介质，例如在水/有机聚合物溶液界间、水/空气界面或有机溶剂/空气界面间的表面活性剂。表面活性剂通常带有亲水基和亲脂基，这样在与微小颗粒结合后，表面活性剂暴露给外部环境的部分就不能再吸引外层相似的颗粒，从而降低了颗粒的结块程度。
除了上述讨论的诸如磷脂类物质这样的肺用表面活化剂外，适用的表面活化剂包括十六烷醇、诸如聚乙二醇这样的脂肪醇、聚氧化乙烯十二烷基醚、表面活性脂肪酸，例如棕榈酸或油酸、甘胆酸盐、surfactin、poloxomer、脱水山梨醇脂肪酸酯，例如脱水山梨醇三油酸酯(山梨糖醇酯85)、tyloxapol。但适用的表面活性剂并不局限于上述列出的这些物质。
表面活性剂在颗粒中所占的重量百分比可从约0％～90％。优选情况下，颗粒中表面活性剂的重量百分比在约10％至约60％之间。
1999年1月5日授予Hanes等人的5,855,913号美国专利以及1999年11月6日授予Edwards等人的5,985,309号美国专利对含有表面活性剂，尤其是含有磷酯且具有较轻空气动力学性质的颗粒制备方法以及输送方法进行了说明。这二项专利的内容在此通过引证被并入本文。将颗粒输入急症患者体内的方法也有说明。当其他常规给药方法不能发挥作用时，本发明中的高分散性颗粒有能力被送达肺部并被肺部组织所吸收。
在另一实施方案中，所输送的高分散性颗粒只含有生物活性药剂和表面活性剂。高分散性颗粒可由表面活性剂制成，并含有治疗性、预防性或诊断性药剂；这样可通过降低颗粒表面相互作用来改善颗粒的气雾化效率，并且可以降低潜在的由肺泡巨噬细胞的吞噬作用所造成的药剂损失。
在本发明另一实施方案中，所输送的高分散性颗粒含有氨基酸。优选的氨基酸是疏水性氨基酸。适用的氨基酸包括自然产生的疏水性氨基酸以及非自然产生的疏水性氨基酸。某些自然产生的疏水性氨基酸以及非自然产生的氨基酸包括β氨基酸，但并不局限于这类氨基酸。可以使用D，L结构以及消旋结构的疏水性氨基酸。适用的疏水性氨基酸还包括氨基酸类似物质。正如本文所使用的，氨基酸类似物质包括D或L结构的氨基酸，其分子式为-NH-CHR-CO-，其中R是脂肪基、可替代的脂肪基、苯甲基基团、可替代的苯甲基基团、芳香基基团或可替代的芳香基官能团，R与自然产生的氨基酸中的侧链不相一致。正如本文所使用的，脂肪基官能团含有碳原子数从1～8的直链烷烃、支链烷烃或环烷烃，这些烃都是完全饱和的。脂肪基官能团还包括一个或两个异质原子和/或一个或多个不饱和单位；例如异质原子可以是氮原子、氧原子或硫原子。芳香基官能团包括碳环芳香官能团，如苯基、萘基；芳香基官能团还包括异质环芳香基官能团，如咪唑基、吲哚基、噻吩基、呋喃基、吡啶基、吡喃基、唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、喹啉基、异喹啉基以及吖啶基。
适合的脂肪基、芳香基或苯甲基官能团替代物包括-OH、卤基(-Br、-Cl、-I以及-F)、-O(脂肪基、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)、-CN、-NO2、-COOH、-NH2、-NH(脂肪基官能、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)、-N(脂肪基官能团、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)2、-COO(脂肪基官能团、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)、-CONH2、-CONH(脂肪基官能团、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)、-SH、-S(脂肪基官能团、可替代的脂肪基、苯甲基、可替代的苯甲基、芳香基或可替代的芳香基官能团)以及-NH-C(＝NH)-NH2。可替代的苯甲基或芳香基官能团还可带有脂肪基官能团或做为可替代组分的可替换脂肪基官能团。可替换的脂肪基官能团也可带有做为可替换组分的苯甲基、可替换的苯甲基、芳香基或可替换的芳香基官能团。可替换的脂肪基官能团、可替换的芳香基官能团或可替换的苯甲基官能团可以带有一个或多个可替换组分。例如，改变氨基酸的替换组分可以增加疏水性天然氨基酸的亲脂性或疏水性。
本文提到的多种适用的氨基酸、氨基酸类似物质以及盐类物质可通过商业渠道获得。其余的种类可用本领域共知的方法加以合成。例如，在Green和Wuts所著的《有机合成中的保护性官能团》一书中的第五章和第七章对合成技术进行了说明，该书由John Wiley父子出版社于1991出版。
疏水性一般是针对氨基酸在非极性溶剂与水之间的偏向性而定义的。疏水性氨基酸是那些对非极性溶剂表现出亲和力的氨基酸。氨基酸的相对疏水度可用疏水度单位来表示，在这一单位中甘氨酸的疏水度值为0.5。根据这一单位，亲水性氨基酸的值低于0.5，而疏水性氨基酸的值大于0.5。正如本文所使用的，“疏水性氨基酸是指在疏水性单位中刻度值小于或等于0.5的氨基酸”；换句话说就是，疏水性氨基酸偏向非极性酸的程度至少与甘氨酸的程度相等。
可用的氨基酸包括甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸、巯基丙氨酸、蛋氨酸、α-氨基异戊酸、亮氨酸、络氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸，但可用的氨基酸并不局限于这些酸。优选的疏水性氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、α-氨基异戊酸、苯丙氨酸以及甘氨酸。疏水性氨基酸的混合物也可以使用。此外，总体上偏向疏水性的疏水性氨基酸和亲水性(优先与水亲和)氨基酸也可以使用。
氨基酸在本发明颗粒中所占的重量比至少为10％。在优选情况下，氨基酸在颗粒中所占的重量比在约20％至约80％这一范围内。疏水性氨基酸盐在本发明颗粒中所占的重量比至少为10％。在优选情况下，氨基酸盐在颗粒中所占的重量比在约20％至约80％这一范围内。在优选实施方案中，颗粒的摇实密度小于约0.4克立方厘米。
制备和输送含有氨基酸的颗粒的方法在09/382,959号美国专利申请中有所说明，该专利申请的题为“在喷雾干燥过程中使用简单的氨基酸制备多孔性颗粒”。该专利申请于1999年8月25日提交；其内容在此通过引证被并入本文。
本发明中的颗粒还含有如下的一种或多种赋形剂糖，例如乳糖、蛋白质，例如白蛋白、胆固醇和/或表面活性剂。
如果所要输送的药剂带有负电荷(例如胰岛素)，则可以加入鱼精蛋白或其他带有正电荷的分子，这样可以形成亲脂性络合物，而亲脂性络合物会持续地释放出带有负电荷的药剂。带有负电荷的分子可用来转化难溶性带正电的药剂。
适用于本发明方法的高分散性颗粒可使用一次和双次乳化溶剂蒸发法、喷雾干燥法、溶剂萃取法、溶剂蒸发法、相分离法、简单和复杂凝聚法、层间聚合法、超临界二氧化碳法或其他本领域所熟知的方法进行制备。颗粒可使用本领域已知的用于制备微球体或微形胶囊的方法进行制备，只是需要对制备条件进行优化以便形成具备所需动力学性能(如空气动力学直径)的颗粒；或者再执行附加的步骤以便将空气动力学直径在1到5微米之间的颗粒，优选的是1到3微米的颗粒挑选出来。
对于某些聚合系统而言，使用单级或双重乳化技术制备的颗粒在尺寸上的变化取决于液滴的大小。如果水—油乳液中的液滴不小到合适的尺寸以便形成具有所需大小范围的颗粒，则可以通过诸如对乳液进行声波振荡或均质化处理、或通过加入表面活性剂来制备更小的液滴。
如果使用上述任何方法所制备出的颗粒超出了所要求的尺寸范围，则可通过诸如筛选法以及本领域技术人员所共知的基于密度的技术对制备出的颗粒进行进一步的分离。
制备颗粒的优选方法是喷雾干燥法。
下面的设备和药剂与本文有关。为方便起见，将这些设备和药剂一次性列出并带有相关的信息。除非另有指明，否则所有的设备均按制造商的说明进行操作。同样，除非另有指明，否则本领域技术人员所熟知的其他类似设备也可使用。
(1)RODOS干粉分散器(Sympatec Inc.，Princeton.N.J.)(2)HELOS激光衍射仪(Sympatec Inc.，N.J.)(3)单级Andersen冲击器(Andersen Inst.，Sunyrna，GA)(4)AeroDisperser(TSI Inc.，Amherst，MA)(5)Aerosizer(TSI Inc.，Amherst，MA)(6)发泡器Fantasy Blister Machine(Schaefer Tech，Inc.，Indianapolis，IN)(7)折叠式Andersen串级冲击器(由制造商所定义的0级组成)以及过滤器段(Anderson Inst.，Sunyra，GA)(8)肺活量计(Spirometrics，USA，Auburn，ME)(9)多级液相冲击器(Erweka，USA，Milford CT)(10)荧光分光光度计(Hitachi Instruments，San Jose，CA)(11)γ摄像机(通用型)
药剂硫酸舒喘宁颗粒(Profarmco Inc.，Italy)人体生长激素(Elililly，Indianapolis，IN)2号甲基纤维素(shionogi，Japan)发泡剂(Heuck Foils，Well，N.J.)二棕榈酰卵磷脂(Avanti，Alabaster，Alabama)正如在下面章节中更详细讨论的，本发明中的方法要求来自简易吸入装置的粉末具有良好的气雾化性能。为了确定粉末是否具有适当的气雾化性能，需要对粉末的分散性能和喷射性能进行测试。虽然本领域中的技术人员知道测定这些性能的同等方法，但仍进行了针对冲击器的玻璃试管试验，该试验表明了粉末堆的输送过程。所要测试的粉末在不同剪切力下被引入粉末分散器的，例如引入到RODOS干粉分散器中。这一过程通过调节吹散颗粒的空气压力来实现。通过对颗粒的几何尺寸进行测量可以确定在各种条件下颗粒是否被有效地分散。除分散性能外，还可对颗粒从简易的、呼吸触发的吸入器中喷射出来的能力进行测定。适用于本发明颗粒的吸入器有Spinhaler吸入器(Fisons，Loughborough，U.K.)、Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，Research Triangle Park，North Carolina)、FlowCaps吸入器(Hovione，Loures，Portugal)、Inhaler吸入器(Boehringer-Ingelheim，Germany)和Aerolizer(Novartis，Switzerland)吸入器。要理解的是，诸如Diskhaler吸入器(Glaxo-Wellcome，RTP，N.C.)这些其他类型的吸入器也可使用。特别适用的吸入器是简易干粉吸入器(4,995,385和4,069,819号美国专利中对此有说明)。本文将对确定三种不同粉末的分散性能和喷射性能的实验实例进行更详细的说明，这些实例不对本发明构成任何限制。简单而言，就是对具有不同分散性能的三种粉末进行了特性测定。第一种颗粒是微米级硫酸舒喘宁颗粒。第二种和第三种颗粒是通过将赋形剂和生物活性药剂的混合物溶解在乙醇/水溶剂中然后再进行喷雾干燥所制得的颗粒。通过实验对这三种粉末的几何直径、摇实密度和空气动力学直径进行了确定。
颗粒通过孔隙被引入RODOS干粉分散器中，通过调节吹散颗粒所用气流的压力来使颗粒在不同的剪切力下进行分散。实验人员使用HELOS激光衍射仪对离开的颗粒进行确定从而得到颗粒几何直径的分布，并将平均值记录下来。数据经过汇总后，实验人员绘出堆平均几何直径与压力的关系图。
实验人员假定并通过本文所述的实验发现在高压下，例如在3或4巴压力下，所有这三种粉末都有是以基本(不结块的)颗粒的形式离开分散器的。这一发现证明相对较高的能量可将这三种粉末有效地分散开。然而，在低于2巴这一更接近于人体生理呼吸速度的压力时，微米级粉末(表1中的粉末1)以结块的状态离开孔隙，其证据是离开孔隙的颗粒平均直径大于粉末基本颗粒直径。对于喷雾干燥的粉末(表1中的粉末2和粉末3)而言，情况则不是如此，喷雾干燥的粉末基本上是以基本颗粒的形式从孔隙中喷出的。这些粉末是高分散性粉末。
为了进一步评价这三种粉末从简易的、呼吸触发的吸入器中喷射出来的能力，实验人员在2号甲基纤维素胶囊中放入每种粉末各5毫克，并将胶囊插入呼吸触发的吸入器中。本领域技术人员将理解的是，盛放颗粒所用的容器将视所选用的吸入器而定。在本文下面的实例中将对结果进行讨论。实验人员通常发现，当吸入器使用相对较低的能量吹散粉末时，即使RODOS所测出的基本颗粒直径级别在2微米，微米级硫酸舒喘宁粉末仍以几何直径大于30微米的结块状态从吸入器中喷出。另一方面，通过喷雾干燥法制备的硫酸舒喘宁高分散性颗粒或人体生长激素都以非常接近于基本颗粒直径的状态喷出。使用本发明中的方法，本领域中的技术人员可通过在简易的、呼吸触发的吸入器中加载入高分散性粉末来实现高效给药。
本发明的另一特点是，在低能耗下不仅能将大部分额定剂量的药剂从单剂量、呼吸触发的吸入器喷出，而且能将大部分额定剂量的药剂从各种呼吸触发的干粉吸入器中喷出。
为了表明高分散性粉末能从多种呼吸触发的干粉吸入器中高效地喷射出来并渗透到肺部，实验人员制备了由柠檬酸钠、二棕榈酰卵磷脂、氯化钙缓冲剂以及若丹明荧光示踪剂组成的喷雾干燥型粉末。例2将对此进行详尽说明。该粉末的平均空气动力学直径为2.1微米(由AeroDispenser和Aerosizer测出)，几何直径为11.0微米(使用上述的RODOS/HRLOS组合测出)。实验人员发现被测试的粉末表现出了优良的分散性能。
实验人员特别使用半自动化胶囊装料装置将5毫克受测粉末装入下列吸入器的容器中由本发明申请人开发的呼吸触发的吸入器、Spinhaler吸入器(Fisons，Loughborough.U.K.)、Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，Research Triangle Park，NorthCarolina)、FlowCaps吸入器(Hovione，Loures，Portugal)、Inhaler吸入器(Boehringer-Ingelheim，Germany)以及Aerolizer吸入器(Novartis，Switzerland)。实验人员还对Diskhaler吸入器(Glaxo-Wellcome，RTP，NC)进行了测试，在该测试中使用机械装料方式将3毫克的粉末加入到发泡器中。实验人员将每个吸入器与折叠式Andersen串级冲击器(由0级和1级组成)连接起来，并在装置起动2秒后以60升/分钟的速度抽出空气。使用荧光分光光度汁对0级以下小于4.0微米的细微颗粒部分进行测定。
实验人员发现，在每种情况中喷射出剂量的约50％或50％以上具有的平均空气动力学直径小于4微米，这表明尽管这些呼吸触发的装置结构简单，但在生理呼吸速度下粉末能够有效地进入患者的肺部。
为了对高分散性粉末进行人体试验，本发明申请人进行了例3所述的人体沉积研究以确定从简易呼吸触发的吸入器中喷出的高分散性粉末是否能够高效地送达人体的肺部器官(＞50％的额定剂量)。这一点特别重要，因为许多装置依靠患者的呼吸来提供能量以便将干燥物料吹散成自由流动的粉末。这类装置对于呼吸能力较弱的患者而言是无效的，例如对于小患者、老年患者、虚弱患者、哮喘患者或有其他呼吸困难的病人而言，这类装置就无效了。本发明方法的优势在于本发明可以独立于气流速度而实现高效输送。因此，使用本发明的方法，即使微弱的呼吸也足以输送所需的剂量。就标准干粉吸入器的应有功能而言，这是非常出色的。正如在图7中所见的，使用本文所述的方法，即便呼吸速度在约25升/分钟～约75升/分钟这一较低范围内仍可达到很理想的给药效果。当呼吸速度至少在约20升/分钟至约90升/分钟时，本发明的方法可达到最佳效果。
使用锝99m对具有下列性质的粉末进行示踪Dg＝6.7微米，P＝0.06克/毫升，Da＝1.6微米。所得到的堆积颗粒直径分布和γ辐射颗粒直径分布相同，这一点在下面的例3中将详细讨论。在2号胶囊中加入了约5毫克的粉末。胶囊被放置到呼吸触发的吸入器中并被开启。10个健康的受试者以约60升/分钟的速度通过吸入器进行呼吸。使用γ摄像机拍摄沉积图像。图5表明了粉末在10个受试者肺部沉积的百分比(相对于额定剂量)。相对额定剂量而言，颗粒在肺部的平均沉积率为59％。本领域的技术人员会认识到，这一沉积程度证实使用单次呼吸触发的吸入器可以将高分散性药剂粉末高效地吸入肺中。
此外，申请人发现，用相同方法制备的高分散性粉末从单次吸入器出来时具有优良的气雾化程度，这些高分散性粉末可用于通过单次呼吸中释放大剂量的药物。高分散性粉末即可携带大量预先称量过的药剂量(50毫克)，也可携带少量预先称量过的药剂(6毫克)。粉末颗粒的性质如下Dg＝10.6微米，P＝0.11克/毫升，Da＝3.5微米。本领域中的技术人员将会理解如前面所述的、适用于本发明的颗粒的特性范围。
颗粒的空气动力学直径分布特征使用在60升/分钟速度下操作的多级液相冲击器进行测定。6毫克药剂使用2号胶囊，50毫克药剂使用000号胶囊。本发明申请人对6毫克和50毫克两种剂量下所得到的颗粒直径分布情况进行了比较。6毫克和50毫克剂量下直径小于6.8微米的细微颗粒部分(相对于总剂量而言)分别为74.4％和75.0％。因此，本发明申请人已经证明通过将高分散性粉末的性能组合在一起，对肺部进行大剂量给药与小剂量给药具有相同的效率。实例和数据表例证除非另有说明，否则例证中的仪器设备和药剂从本文前面所列出的供应者处获得。
实例1适用于本发明方法的颗粒从简易吸入器出来时需要具备良好的气雾化程度。为了确定这些性质，本发明的申请人对三种被认为具有不同分散性能的干燥粉末进行了特性测定。所测试的第一种粉末是从Spectrum Labs(Laguna Hills，CA)获得的亚微级硫酸舒喘宁颗粒。第二种和第三种粉末是通过将赋形剂和生物活性药剂的混合物溶解于乙醇/水溶剂中再经过喷雾干燥所制备出的颗粒。
微粒的制备安慰剂颗粒由70％的二棕榈酰卵磷脂、20％的柠檬酸钠和10％的氯化钙组成。0.2克柠檬酸钠和0.1克氯化钙容于0.11升水中。将0.7克二棕榈酰卵磷脂(DL-α-二棕榈酰卵磷脂，AlantiPolag Lipids，Alabster，AL)溶于0.89升95％的乙醇中制备成二棕榈酰卵磷脂的乙醇溶液。然后，再将柠檬酸钠/氯化钙溶液和二棕榈酰卵磷脂/乙醇溶液混合起来。最终的总溶质浓度为1.0克/升，其中二棕榈酰卵磷脂的浓度为0.7克/升、柠檬酸钠的浓度为0.2克/升、氯化钙的浓度为0.1克/升、乙醇所占的体积为85％、水所占的体积为15％。
人体生成激素颗粒的组成为58/38.5/3.5的人体生长激素/二棕榈酰卵磷脂/磷酸钠。1.16克的人体生长激素(Lilly，Insianapolis，IN)溶解于300毫升磷酸钠缓冲液(10mM，PH7.4)中。0.77克的二棕榈酰卵磷脂溶于700毫升乙醇中。然后将这二种溶液混合，最终得到的溶质浓度为2克/升，其中乙醇所占的体积为70％，水所占的体积为30％。
硫酸舒喘宁颗粒的组成为76/20/4的二硬脂酰卵磷脂/亮氨酸/舒喘宁。2.28克二硬脂酰卵磷脂(Avanti Polar Labs)和0.6克亮氨酸(Spectrum Labs，Laguna Hills，CA)溶解于700毫升的乙醇中。0.12克的硫酸舒喘宁(Profarmco，Italy)溶解于300毫升水中。然后，将二种溶液混合起来，形成最终溶质为3克/升的溶液，其中乙醇的体积占70％，水的体积占30％。
喷雾干燥Nitro Atomizer便携式喷雾干燥器(Nitro Inc，Columbus，MD)被用来制备干燥粉末。位于干燥器上方的旋转式喷雾器(2000～3000转/分钟)由压力为1～5巴的压缩空气驱动。电子计量泵(LMI，model#A151-192s，Acton，MA)将不同流率(20～66毫升/分钟)的液体进料连续地输送到喷雾器中。对液体的进出口温度进行测量。入口温度用手动控制，其变化范围在100℃至400℃之间，入口温度维持在100℃、110℃、150℃、175℃、或200℃，控制精度在5℃之内。出口温度由入口温度以及诸如气体和液体进料流率这些因素所决定。出口温度在50℃至130℃之间变化。一个容器与旋风集尘器紧密相接以便收集粉末产物。
结果表1中列出了三种粉末的几何直径和摇实密度。
表1
为了评价这三种粉末的分散性，本发明申请人将粉末引入ROPOS干粉分散器中，并通过调节气流的压力来改变吹散颗粒的剪应力。然后按照制造商提供的使用说明，使用HELOS激光衍射仪测得颗粒的几何直径分布，并记录下平均值。得到的数据经汇总后被绘成堆平均几何直径随压力的变化图。
图1表明了这一实验的结果。本发明申请人发现，在大于2巴尤其是在约3～4巴的高压下，所有这三种粉末都以基本(分散的)颗粒的形式离开分散器。这就证明，在相对较高的压力下这三种粉末不会结块。然而，在压力低于2巴时，微米级的粉末(粉末1)离开喷孔时出现了结块。其证据是离开喷孔的平均颗粒直径大于粉末基本颗粒的直径。但对于喷雾干燥的粉末而言，情况不是这样，喷雾干燥的粉末(粉末2和粉末3)以近似于基本颗粒的直径离开喷孔。粉末2和粉末3是高分散性粉末。
本发明中颗粒的特点还可通过下列技术体现。使用RODOS干粉分散器(Sympatec，Princeton，NJ)结合HELOS激光衍射仪(Sympatec)来测定颗粒的基本直径。粉末被引入RODOS入口，并由压力为4巴的压缩空气所产生的剪切力进行气雾化。气雾化云团随后被抽入HELOS激光衍射仪的测量区；在测量内区气雾化颗粒团将激光散射并产生佛朗荷费衍射图像，利用该图像可推算出颗粒的直径分布。
使用带有HELOS激光衍射仪的IHA辅助设备可以测量离开呼吸触发的吸入器的颗粒几何直径。IHA连接器将干粉吸入器定位在测量区的前方，并将粉末气雾化所用的空气引入到干粉分散器中。AIR吸入器以30升/分钟的速度抽取空气以便将粉末分散，并利用佛朗荷费衍射作用测量颗粒的几何直径。
颗粒的基本空气动力学直径由AeroDisperseg/Aerosizer(TSIInc，Amherst，MA)测量。粉末样品由压力为1psi的入口气流在AeroDisperser中气雾化，然后加速到声速并进入Aerosizer。Aerosizer测量每个颗粒穿越两个固定激光束之间距离所用的时间，这一时间与颗粒的惯量无关。然后使用Stokes定理将穿越时间测量值转化成空气动学直径。
使用AeroBreather(TSI Inc，Amherst，MA)结合Aerosizer(TSI，Inc.)对AIR吸入器射出颗粒的空气动力学直径进行测定。粉末在以30升/分钟速度操作的吸入器中被气雾化，并进入AeroBreather的腔室，然后沉降在Aerosizer中。
使用这些技术，本发明申请人将4巴压力下从干粉分散器喷出颗粒的基本直径与30升/分钟速度下操作的AIR吸入器中喷出颗粒的直径进行比较(图2A)。正如可以看到的，喷雾干燥型人体生长激素(粉末2)和喷雾干燥型硫酸舒喘宁(粉末3)的喷出颗粒直径几乎与它们的基本颗粒直径测量值相等，而微米级硫酸舒喘宁(粉末1)的情况则不是如此。此外，本发明申请人测量了喷雾干燥型硫酸舒喘宁的基本空气动力学直径，并与微米级硫酸舒喘宁进行了比较(图2B)。再者，喷雾干燥型硫酸舒喘宁喷出时的空气动力学直径与其基本颗粒的空气动力学直径几乎相同，而微米级硫酸舒喘宁喷出时的空气动力学直径远远大于其基本颗粒的空气动力学直径。这进一步证明本发明中喷雾干燥型粉末可以分散成可吸入的颗粒，而微米级药剂即使其基本颗粒是可吸入的但仍不能分散成可吸入颗粒。
这一实例的结果表明，使用本发明中的方法可通过在简易的、呼吸触发的装置中加载高分散性粉末来实现高效给药。
实例2为了表明高分散性粉末可以从多种呼吸触发的干粉吸入器中喷射出来并渗透到肺部组织中，本发明申请人制备了由柠檬酸钠、二棕榈酰卵磷脂、氯化钙缓冲剂和极少量若丹明荧光示踪剂组成的喷雾干燥型粉末。粉末的平均空气动力学直径为2.1微米(使用Aerodisperser和Aerosizer测得)，几何直径为11.0微米(使用本文所述的RODOS干粉分散器和HELOS激光衍射仪测得)；该粉末表现出了与例1中喷雾干燥型粉末相似的优良分散性能。
本发明申请人使用半自动装填装置将5毫克粉末装入到下列吸入器中由本发明申请人开发出的呼吸触发的吸入器(AIRTM吸入器)、Spinhaler吸入器(Fisons，Loughborough，U.K.)、Rotahaler吸入器(Glaxo-Wellcome，RTP，NC)、FlowCaps吸入器(Hovione，Loures，Portugal)、Inhalor吸入器(Borhringer-Ingelheim，Germany)、以及Aerolizer吸入器(Novartis，Switzerland)。本发明申请人还对Diskhaler吸入器(Glaxo-Wellcome，RTP，NC)进行了测试，在该测试中，使用装填机在发泡器中加入了3毫克的粉末。本发明申请人将每种吸入器与折叠式Andersen串级冲击器(由0级和过滤级组成)，并在该填装置起动后2秒以60升/分钟的速度抽取空气。使用荧光分光光度计对0级以下且最大直径不到4.0微米的精细颗粒部分进行测定。
测试的结果如图3所示。本发明申请人发现，在每种情况中，喷出剂量中的约50％或以上具有小于4微米的平均空气动力学直径。这表明尽管这些呼吸触发的吸入器结构简单，但在生理呼吸速率下粉末可以有效地进入人体的肺部。本发明申请人还发现，在低能耗下使用本发明中的方法不仅可以从单次剂量、呼吸触发的吸入器中喷出大部分的额定剂量，而且能从多种呼吸触发的干粉吸入器中喷出大部分的额定剂量。
实例3为了确定简易呼吸触发的吸入器所喷出的高分散性粉末是否能有效地到达人体的肺部(＞额定剂量的50％)，还进行了颗粒在人体中的沉积研究。所使用的颗粒具有如下性质Dg＝6.7微米，p＝0.06克/毫升，Da＝1.6微米。
使用锝99m纳米级颗粒对粉末进行示踪。
在人体中的沉积测试研究γ闪烁扫描术是确定所吸入颗粒在人体中沉积模式的常规方法。要本实例中，使用少量InAMed实验室(Gauting，Germany)生产的锝99m放射性同位素来对受测物质进行示踪。通过实施氪81m排气扫描来确定肺部组织的边界。在测试过程中对吸气流速进行监测以确保在沉积研究过程中受测试者保持深入流畅的吸气。在测试研究前，对通过呼吸触发的吸入器的最高吸气流速进行测定。超出特定范围的最高吸气流速重复出现。
本测试对10个正常人体进行了研究。基线排气扫描被用来确定肺部组织的边界。在每次吸入试验的前后都对肺功能进行了测定。在颗粒被吸入后使用γ闪烁扫描仪来测定沉积情况。在沉积过程中使用肺活量计对通过呼吸触发的吸入器的吸气流速进行监测。
受测人员接受训练以便通过呼吸触发的吸入器进行流畅的深呼吸。受测人员还接受进一步的训练，以便在通过呼吸触发的吸入器进行吸气时达到特定范围的最高吸气流速，这一范围代表着流畅的深呼吸。在沉积研究过程中，呼吸触发的吸入器与肺活量计相连，并由监测吸气流速的肺活量驱动。受测人员在临使用前根据预定的随机方案从相应的盒中取出一个胶囊，并将胶囊放入吸入器/肺活量装置中。
正常呼气结束时将吸入器的吸嘴放入他/她的口中之前，每个受测人员均处于放松状态并进行正常的呼吸(至少5次呼吸)。受测人员通过吸嘴进行流畅的深呼吸直至肺部达到吸满状态。然后受测人员至少屏住呼吸约5秒钟(漫数到5)。在呼气后立刻用γ摄像仪对沉积情况进行测定。然后使用Jaeger人体体积扫描仪(Jaeger，Wurzburg，Germany)对肺功能进行进一步的测试。
材料和方法安慰剂粉末由重量比为70/20/10的二棕榈酰卵磷脂、柠檬酸钠和氯化钙组成，其性质如下Dg＝6.7微米，p＝0.06克/毫升，Da＝1.6微米。根据飞行时间(AeroSizer/AeroDisperser)推算出基本颗粒空气动力学直径的特征，使用在1巴和2巴压力下操作的激光衍射仪(使用本文所述的RODOS干粉分散器和HELOS激光衍射仪测量)得到颗粒的几何直径特征。在总空气量为2升情况下，使用以28.3升/分钟速度操作的Andersen串级冲击法(重力分析法)得到喷出颗粒的空气动力学直径特征。使用以60升/分钟操作的激光衍射法(IHA/HELOS，Sympatec，NJ)得到颗粒几何直径的特征。
粉末的放射性示踪将安慰药剂粉末装入容器，容器用0.2微米过滤器封住。锝99m溶液(0.5毫升锝99m的等渗盐水加入到100毫升去离子水中)被装入Pari Jet喷雾器中，该喷雾器置于干燥室内。Pari Jet喷雾器工作3分钟，将1.5毫升的锝99m溶液雾化。锝99m颗粒在干燥室中被干燥，然后被引入含有粉末的容器。对示踪室的湿度进行控制，并使相对湿度决对控制在30％之内。
由于锝99m的半衰期较短，所以在颗粒吸入前2～4个小时实施示踪。为了确定吸入开始时粉末的实际活性，粉末的活性对锝的自然衰变进行了校正。
为了证实放射性示踪过程不会影响颗粒直径分布，使用8级Andersen串级冲击器(重力分析法)测量加入示踪剂后喷出颗粒的空气动力学直径分布情况。
在2号大小的胶囊中手工加入5(±1)毫克放射性示踪粉末。对每个胶囊进行编号并记录下胶囊内装入粉末的重量以及放射性水平。受测人员在临使用前取一粒胶囊并将其放入到吸入器/肺活量计中。
确定肺部区域中粉末情况的方法受测人员在背对γ摄像机坐正的情况下吸入示踪性多孔颗粒。在吸入颗粒后，受测人员坐直，背对摄像机，然后拍取γ闪烁扫描图像。记录下吸入时间和屏气时间长度。使用氪扫描技术确定肺的尺寸。
受测人员进行氪排气扫描确定出肺的轮廓。由于受测人员在氪气扫描期间及粉末吸入测试期间坐在同一位置上，所以需要注意的区域有4个，这些区域是左肺、右肺、胃和咽喉(包括上部气管)。
这4个需要注意的区域被拷贝到粉末吸入的γ摄像图片上。在受测人员肺部以外的区域中，对背景活性加以确定并按像素逐一将其从整幅图像中去除。然后确定每个需要注意区域的放射性数量。每个区域的放射数量对衰减因子进行校正。经过校正后，确定出颗粒在胸腔内及胸腔外的沉积情况。
颗粒的堆积直径分布情况与γ辐射直径分布情况相近，如图4所示。在2号胶囊中加入约5毫克的粉末，将胶囊置于本发明申请人发明的呼吸触发的吸入器(AIR吸入器)中，并启动吸入器。然后10个健康的受测试人员以大约60升/分钟的吸气速度通过吸入器进行呼吸(受测人员的实际吸气速度在20升/分钟至90升/分钟之间变化，这与人体的正常吸气速度是一致的)。60升/分钟是一个理想的平均速度，这一速度在实验中被用来模仿吸气速度。正如用肺活量计测量吸气速度一样，使用γ摄像机来拍摄颗粒的沉积图像。10个受测试者的肺部沉积百分比(相对于额定剂量而言)如图5所示。相对于额定剂量的肺部平均沉积率为59％。
通过这一实验，本发明申请人证实，使用简易呼吸触发的吸入器可以使含有药剂的高分散性粉末被高效地吸入肺中。
实例4为了表明经简易吸入器后具有优良气雾化性能的同一高分散性粉末可用于在单次吸入中释放很大剂量的药剂，本发明申请人制备了高分散性粉末，并将粉末制成预称过的大剂量(50毫克)或预称过的小剂量(6毫克)。粉末的颗粒直径特征如下Dg＝10.6微米，p＝0.11克/毫升，Da＝3.5微米。
使用以60升/分钟速度工作的多级液相冲击器来测定颗粒的空气动力学直径分布。6毫克剂量使用2号胶囊，50毫克剂量使用000号胶囊。图6表明了50毫克剂量和6毫克剂量间颗粒直径分布的对比结果。在6毫克和50毫克剂量中直径小于6.8微米的细微颗粒部分分别为74.4％和75.0％。
这一实验表明，使用本发明中的方法，通过将高分散性粉末的多种性能组合起来，特大剂量的给药可以达到与小剂量给药相同的效率。
实例5按如下述所述制备由左旋多巴和适于吸入的组分构成的颗粒。将2.00123克二棕榈酰卵磷脂(Avanti Polar L腹膜内的ids，批号G160PC-25)加入到2.80升乙醇中，并进行搅拌使二棕榈酰卵磷脂溶解。将0.0817克左旋多巴(Spectrum，批号0Q0128，Laguna Hills，CA)、0.9125克柠檬酸钠(无水)(Spectrum批号NX0195)以及0.5283克氯化钙(无水)(Spectrum批号NT0183)加入到1.2升水中进行溶解。将水溶液和乙醇溶液混合起来，并对混合溶解进行搅拌直至混合溶液变得清彻。混合溶液组分的重量百分比约为20％的左旋多巴、50％的二棕榈酰卵磷脂、20％的柠檬酸钠、10％氯化钙。
然后按照制造商的说明使用旋转式喷雾器和氮气干燥气将最终的混合溶液在Nitoo干燥器(Nitoo公司，Columbus，MD)中进行喷雾干燥；喷雾干燥条件如下T入口＝120℃，T出口＝54℃，进料速度＝65毫升/分钟，热氮气压力＝38毫米水柱，喷雾器速度＝20,000转/分钟(使用V24型喷雾器)。
所得到的颗粒性质如下推平均空气动力学直径＝2.141Mm，体积平均几何直径＝10.51Mm。
在使用克他命麻醉剂后，六只老鼠接受了上述组成(20/50/20/10的左旋多巴、二棕榈酰卵磷脂、柠檬酸钠、氯化钙)的肺部给药。
结果如图8所示，该图表明了口腔强制给药或将药剂直接吹入肺部后血液中左旋多巴的浓度。左旋多巴的浓度用高压液相色谱仪进行测定。在左旋多巴给药前1小时，试验动物接受末梢脱羧酶抑制剂卡比多巴(200毫克/公斤)的腹膜内注射。在使用过强力麻醉剂克他命后，试验动物被分成两组。在第一组中，不对动物进行夜间喂食；左旋多巴(8毫克)与含有1％甲基纤维素的盐水溶液形成悬浮液，并通过口腔进行强制给药。在第二组中，左旋多巴通过呼吸被直接送入肺部。然后通过预先放置的股动脉插管在下述时间抽取血样(200毫升)0分钟(临左旋多巴给药前)、左旋多巴给药后2分钟、5分钟、15分钟、30分钟。口服给药后血液中左旋多巴的浓度随时间增长比较平缓。相比之下，肺部给药使左旋多巴的浓度产生了强烈快速的增长。肺部给药组中左旋多巴的浓度在用药后30分钟依然高于口服组所具有的左旋多巴浓度。数据按8毫升/公斤剂量(强制口服点剂量)归一。数据以平均值±电子扫描显微镜测两值毫微克左旋多巴/毫升血液浓度的方式表示。
实例6制备凯特普罗芬/二棕榈酰卵磷脂/麦芽糖糊精颗粒，并进行体内给药。
凯特普罗芬(99.5％)从Sigma公司获得(St.Louis，Mo)，二棕榈酰卵磷脂从Avanti Polari Polar Lids公司(Alabaster，AL)获得，麦芽糖糊精为谷物加工公司(Musiatine，IA)的M100型麦芽糖糊精。
为了制备凯特普罗芬/二棕榈酰卵磷脂/麦芽糖糊精溶液，将麦芽糖糊精(0.598克)加入到0.6升USP水中。将二棕榈酰卵磷脂(0.901克)加入到1.40升乙醇中并搅拌至溶解。每次试验取500毫升基础溶液。表2中列出了向二棕榈酰卵磷脂/麦芽糖糊精基础溶液中所加入的凯特普罗芬量。
Nitrlo便携式喷雾干燥器(Niro，Inc，Columbus，MD)被用来制备干燥粉末。可变压力(1～5巴)的压缩空气驱动位于干燥器上方的旋转喷雾器(2,000～30,000转/分钟)。凯特普罗芬/二棕榈酰卵磷脂/麦芽糖糊精溶液由电子计量泵(LMI，A151～192S型)以可变流量(20～60毫升/分钟)连续输送至喷雾器。对溶液的入口温度及出口温度进行测量。入口温度在100℃～400℃之间变化，由手动控制，控制精度为5℃。出口温度的变化范围为50℃～130℃。表了中列出了每一溶液的喷雾条件，表3中的数据表明在整个测试过程中喷雾条件几乎维持恒定。表4列出了每种溶液的总产率。
按制造商提供的操作说明使用Aerosizer(TSI，Inc，Amherst，MA)和RODOS干粉分散器(Sympatec Inc，Princeton，NJ)对颗粒的性质进行测定。颗粒的几何直径在2巴压力下由RODOS测定。同时，还使用折叠式重力Andersen串级冲击器(ACI，2级，Andenson Inst，Sungra，GA)对第5次试验中的材料性质进行了测定。试验样品用电子扫描显微镜进行检验。
表4中的数据表明，增加凯特普罗芬的重量百分比会导致产率下降。向基础溶液中加入凯特普罗芬的量与产率的降低成线性关系。这是由于二棕榈酰卵磷脂与凯特普罗芬混合时融化温度的降低导致了产率的下降。
表5列出了直径从8.8～10.2毫米(体积平均几何直径)和直径从2.65～3.11(空气动力学平均直径)的颗粒。所用材料中堆平均几何直径比例最低的是8.4％(第五次试验)。
表6表明了Andersen折叠式冲击器对第五次试验所用物质的测试结果。直径小于5.6微半和直径小于3.4微米的细微颗粒部分与可吸入粉末是一致的。
表2
表3
表4
表5
表6
按上面所述制备出350毫升凯特普罗芬浓度为8％的溶液，其中二棕榈酰卵磷脂/麦芽糖糊精的比例为60/40，并给20只Spragne Dawley鼠服入。8只鼠通过呼吸吸入7毫克粉末，7只老鼠口服7毫克粉末溶于50％乙醇的溶液。时间点定为0、5、15、30、60、120、240、360和480分钟。当时间为0分钟时，对4只没有给药的鼠进行试验。在此后的每一时间点分别从3或4只鼠上采样。每只鼠用于4个时间点，3或4只鼠组成一组，一共四组。试验用鼠按如下分配3只鼠在5、30、120、360分钟时间点进行口服，4只鼠在15、60、240、480分钟时进行吸入。在每一时间点要抽取足够的血样进行凯特普罗芬血浆分析。血样经过离心分离处理，所收集到的血浆被冷冻到-20℃，然后运去相应的实验室进行分析。本试测中所用分析法的检测底限为1.0毫克/毫升。试验用鼠通过口服或肺部给药摄入凯特普罗芬，由此来确定肺部给药途径是否会改变达到最大血浆浓度所需的时间。试验结果表明，肺部给药途径会在给药后10分钟内导致浓度极速上升。口服凯特普罗芬的鼠却表现出了一定程度的药物动力学异常行为，相对生物效力只是经肺部给药试验鼠所表现出生物效力的一半左右。这一结果出乎意料，因为人体口服凯特普罗芬的生物活性为90％。然而，口服给药试验鼠的异常结果并不能否定经肺部给药途径试验鼠早期所表现出的重要结果。
表7中列出了这些结果。根据标准偏差和P值计算出了平均值。这些结果还在图9～11中以图形的形式表现出来，其中图9表明了两种给药方式的数据组，图10表明的是口服给药的结果，图11表明的是吸入给药的结果。在图9中，P值小于0.05的点用“*”标记，P值小于0.0 1的点用“**”标记。在图10和图11中，曲线之下的面积是通过平滑曲线内插数值积分得到的。
在t＝0时，所有试验鼠的凯特普罗芬浓度都低于分析的检测极限值。从t＝5分钟至t＝60分钟，吸入给药试验鼠的凯特普罗芬浓度从统计数字上看是相等的。当t＝360分钟和t＝480分钟时，两组鼠血浆中的凯特普罗芬浓度接近于分析的检测极限值。
吸入给药试验鼠的曲线下方面积与口服给药试验鼠的曲线下方面积之比约为2。在早期时间点上，凯特普罗芬在血浆中的浓度具有重要的统计意义。
对于吸入给药的试验鼠而言，在给药后15分钟内出现明显的效果，而口服给药的试验鼠在给药后15～60分钟内才出现明显的效果。由于这一组的标准偏差较大以及血浆浓度相对较低，所以无法精确确定所需要的时间。
与口服给药方式的响应(t＝15～60分钟)相比，肺部给药方式会导致非常快的响应(小于15分钟)。
与口服给药的试验鼠相比，吸入给药试验鼠表现出了更高的生物效力。这一点出乎意料，因为以前的人体试验研究表明，无论是口服给药、皮下给药还是直肠给药，凯特普罗芬都表现出了同样高的生物效力(大于90％)。由于口服凯特普罗芬后的药物动力学行为众所周知，所以口服给药组试验鼠所表现出的异常结果并不能否定吸入给药组所表现出的结果。
表7
口服给药组和肺部给药组中凯特普罗芬在血浆中的平均浓度实例7使用下述实验方法和仪器对含有左旋多巴和适于肺部释放组分的颗粒的物理性质加以确定。
使用APL AeroDisperser和Aerosizer(TSI，Inc，St.Paul，MN)按照标准程序(Alkermes SOP#Ms-034-005)对空气动力学直径进行测定。粉末样品被引入AeroDisperser并被分散，然后加速通过Aerosizer的喷嘴。直接对Aerosizer中每个颗粒的飞行时间进行测量，这一时间的长短取决于颗粒的惯量。然后使用基于Stokes定理的力平衡法则将飞行时间分布转化成基于质量的空气动力学直径分布。
使用激光衍射技术(Alkermes SOP#MS-021-005)来确定颗粒的几何直径。所用仪器包括HELOS衍射仪和RODOS分散器(Sympstec，Inc，Princeton，NJ)。RODOS分散器向颗粒样品施加剪切力，该剪切力通过调节进入分散器的压缩空气压力来控制。分散后的颗粒穿越激光束，所产生的衍射光由一系列的检测器进行收集。然后使用佛朗荷费衍射模型将整体衍射模式转化成基于体积的颗粒直径分布。根据这一模型，颗粒越小则衍射光的角度越大。
使用MK Anderson串级冲击器(Anderson仪器公司，Smyrna，GA)对吸入装置所分散的粉末的空气动力学性质进行测定。该冲击器由两级组成，它根据颗粒的空气动力学直径来分离气雾化颗粒。在每一级中，气雾化物流穿过一组喷嘴并撞击相应的冲击板。惯量足够小的颗粒将随气雾化物流进入到下一级，剩下的颗粒将撞击这块板。在每个相连的级中，气雾化物流将以更高的速度穿过喷嘴，因此在冲击板上会收集到空气动力学直径更小的颗粒。在气雾化物流通过最后一级后，过滤器将负责收集所剩余的最小颗粒。
在测定AIR粉末中的药剂量之前，首先要将药剂与粉末中的赋形剂分离开。人们开发出了将左旋多巴与赋形剂二棕榈酰卵磷脂分离的萃取技术。颗粒首先溶解在50％氯仿50％甲醇的液体中。不溶性的左旋多巴被压成球状并由同一溶剂进行洗涤，然后溶解于0.5M的盐酸中。使用左旋多巴抑制二棕榈酰卵磷脂以确定萃取量。将样品注射到反相高压液相色谱仪中进行分析。
使用Waters Symmetry C185-微米色谱柱(高150-mm，内径4.6-mm)进行分离过程。柱温保持在30℃，样品温度保持在25℃。样品注射量为10微升。移动相由2.5％的甲醇和97.5％的水溶液(10.5克/升的柠檬酸、20毫克/升乙二胺四乙酸、20毫克/升辛烷磺酸钠单水合盐)组成。移动相被连续搅拌，并由Waters在线除气系统进行除气。左旋多巴进行等度洗脱。使用波长为254纳米的紫外线检测器进行检测。
由于左旋多巴一次的口服量通常在100～150毫克之间，所以对制备适于吸入的、含有大量左旋多巴的颗粒进行了实验。对左旋多巴载药量为20％和40％的配方进行了研究。脱羧酶抑制剂卡比多巴随左旋多巴一起使用以防止发生末梢脱羧作用；在某些配方中该脱羧酶抑制剂与左旋多巴的重量比为4∶1。左旋多巴和左旋多巴与卡比多巴混合剂与二棕榈酰卵磷脂组分被成功地一起喷雾。最佳配方的组成为左旋多巴和/或卡比多巴、20％(重量/重量)柠檬酸钠、10％(重量/重量)氯化钙、其余为二棕榈酰卵磷脂。
表8汇总了配方的详细信息以及所得到颗粒的物理性质。空气动力学直径或堆平均空气动力学直径由Aerosizer测定；几何直径或体积平均几何直径由激光衍射仪测定；细微颗粒部分由2级Andersen串级冲击器测定。如图12以及表8中的体积平均几何直径比率所示，粉末的流率是不受影响的。颗粒由电子扫描显微镜进行观测。
表8
左旋多巴在连续过程中的完整性似乎在溶液配制和喷雾干燥过程中保持了下来。左旋多巴被从左旋多巴粉末中提取出来，并用反相高压液相色谱仪进行分析。在左旋多巴粉末没有检测到杂质(图13A)，在试样注射到色谱仪后1～2分钟出现的早期峰值是溶剂的峰值，如图13B所示。溶剂是不含左旋多巴的空白试样。从加载量为20％和40％的颗粒中回收的左旋多巴的浓度分别为99.8％和99.9％。
为了测定粉末中左旋多巴的加载量，首先将左旋多巴与赋形剂分离开，然后用反相高压液相色谱仪对左旋多巴进行分析。表9中给出了从粉末中回收左旋多巴的结果以及最终加载量的计算结果。萃取回收和加载量的测量均达到了满意的效果。测定的药剂加载量约为额定加载量的87％。正如本文所用的，“额定加载量”是指用于给药颗粒量中所希望含有的生物活性药剂总量；它代表可用于给药的生物活性药剂的最大量。正如本文所使用的，“额定剂量”是指用于给药的颗料中所含的生物活性药剂总量；它代表可用于给药的生物活性药剂的最大量。
表9
实例8在静脉注射、强制口服给药或肺部给药后，对血浆中的左旋多巴浓度进行测定。给药过程通常加入卡比多巴，这样可确保末梢脱羧酶活性被完全抑制。在本实例中，试验用动物在摄入左旋多巴前1小时接受末梢脱羧酶抑制剂卡比多巴(200毫克/公斤)的腹膜内注射。在使用强力麻醉剂克他命后，试验用动物被分成3组。对第一组试验动物而言，将2毫克左旋多巴放入含有1％甲基纤维素和1％抗坏血酸的盐水中制在成悬浮液，并使第一组动物口服下去。对第二组动物通过肺部给药法使动物吸入载有左旋多巴(加载密度为20％)的颗粒。使用喉镜来观察试验用鼠的会厌部位，并将钝头吸入装置(Penn Century吸入粉末传输装置)插入到鼠的气管中。使用吸入装置所附带注射器中的空气(3毫升)将吸入装置中预先加载上药剂的粉末输送到试验用鼠的肺部。所输送的粉末总量为10毫克(2毫克左旋多巴)。对于第三组动物，使用先前插入动物体内的股动脉插管来释放左旋多巴(2毫克，2～3秒)。从每只试验用鼠体内的股动脉插管采取血样(200微升)，血样采集时间如下0分钟(临左旋多巴给药前)、左旋多巴给药后2分钟、5分钟、15分钟、30分钟、60分钟、120分钟、240分钟。所有血样在使用高压液相色谱仪检测左旋多巴的浓度前均需进行处理。
表14A和表14B给出了使用本文所述程序进行药物动力学研究的结果。图14A表明了左旋多巴肺部给药和口服给药的对比结果。在吸入给药后，血浆中左旋多巴的峰值浓度最早出现时间为2分钟，并在给药后15分钟内开始下降。但与口服给药后120分钟的情况相比，吸入给药情况下左旋多巴的浓度依然高于口服给药的浓度。相比之下，口服左旋多巴会使左旋多巴在血浆中的浓度逐步升高，这一浓度在服药后15～30分钟达到最大，并在此后的1～2小时内逐渐降低。
静脉给药、口服给药和肺部给药的效果也进行了对比。对比结果如图14B所示。图14B表明的数据与图14A相同，只是加入了静脉给药的结果。图14B给出了三种给药方式(肺部给药、口服给药以及静脉给药)后血浆中左旋多巴浓度的直接对比情况。图14B中的数据是平均值±电子扫描显微镜测得的微克值。在静脉约药后，左旋多巴在血浆中的浓度迅速上升。左旋多巴的最大浓度出现在静脉给药后2分钟，但此后左旋多巴的浓度迅速下降。
通过计算曲线下方的面积来评定生物效力，在整个试验研究期间(0～240分钟)，左旋多巴肺部给药的相对生物效力(与静脉给药相比)约为75％，而左旋多巴口服给药的相对生物效力为33％。在给药后15分钟和60分钟时左旋多巴肺部给药的相对生物效力分别为38％和62％，而口服给药的生物效力分别为9％和24％。
实例9对摄入左旋多巴的试验用鼠还进行了药效学评价。试验用鼠接受了神经毒素6-OHDA对中前脑神经束的单侧注射。然后对试验用鼠进行筛选以确保使用标准阿朴吗啡诱导调节范例时纹状体多巴胺有效地耗尽。在手术后两星期，对试验鼠进行每周一次共三周的阿朴吗啡诱导的旋转动作测试。在这一测试中，试验用鼠接受阿朴吗啡的腹膜内注射(第一次测试注射量为0.25毫克/公斤，后二次测试的注射量为0.1毫克/公斤)，并将试验用鼠放入有机玻璃桶中。对试验用鼠在30分钟内所做的360°转圈进行计数，只有在30分钟内转圈次数大于200的试验鼠(12/30受损伤)才能用于行为测试。
受损伤的试验用鼠被用于左旋多巴给药后的几项运动神经测试。这些测试研究(放置测试、支撑测试、运动失能测试)的数据进一步表明了肺部给药比口服给药所具有的优越性。
在一次测试中，通过阿朴吗啡测试的试验用鼠接受“放置任务”测试。在每天测试前，试验鼠接受如前面所述的末梢脱羧酶抑制剂卡比多巴(200毫克/公斤)的腹膜内注射。试验用鼠然后口服左旋多巴(0、20或30毫克/公斤)或进行肺部给药(0、0.5、1.0或2.0毫克左旋多巴)，并在给药后15、30、60以及120分钟时对实验用鼠进行测试。在口服左旋多巴以及肺部给药实验过程中，每只实验用鼠以随机方式接受每种可能的给药方式。
在药效学中“放置任务”需要动物根据感官刺激定向移动前肢。将实验用鼠吊起，使它们的四肢悬在空中。将实验用鼠提升到桌子的边缘，记录下实验用鼠将前肢放置在桌子顶面上的总次数。
图15A和图15B表明了“放置任务”的结果。在基准测试中(t＝0，在临使用左旋多巴之前)，实验鼠用未受影响的前肢很出色地完成了“放置任务”，做到了9/10以上的正确反应。相比之下，当实验用鼠用受损伤的前肢执行同一任务时，它们的能力明显受到了影响，在10次测试中只有约一次做出了正确的响应。
口服左旋多巴使实验用鼠用受损伤的肢体执行动作情况出现了改善(图15a)，改善的程度服药量有关。与盐水调节剂相比，在最大用药量(30毫克/公斤)情况下，动作执行情况在用药30分钟后出现改善，并在给药后1～2小时达到最大改善效果。在较低给药量(20毫克/公斤)情况下，情况也稍有改善。最大效果出现在给药后60分钟，此后动物的表现保持稳定。在实验用鼠服用盐水调节剂后，实验用鼠的动作执行情况没有发生变化。
与口服给药相比，在肺部给药后“放置任务”的执行情况得到了迅速改善，如图15B所示。在最大剂量情况下，给药后10分钟出现了明显的改善，在15～30分钟期间出现了最大程度的改善(相比之下，口服给药是在1～2小时期间出现了最大程度的改善)。改善的效果与给药量有关，当左旋多巴给药量低到0.5毫克时仍可观察到明显的改善。与口服给药情况下观察到的改善相比，肺部给药可在更低剂量的条件下使动物的动作执行情况得到改善。例如，口服30毫克/公斤所取得的效果与1毫克肺部给药的效果相当(注假定动物的体重约为300克，则1毫克左旋多巴肺部给药相当于约3毫克/公斤的剂量)。因此，在左旋多巴用量对体重进行归一化处理后，则产生相同效果所用的药量相差约10倍。在口服和肺部给药二种方式下，动作改善的持续情况大致相同。
图16A和图16B表明了支撑任务测试的结果。支撑任务测试使用相同的实验用鼠在进行“放置任务”测试的同时进行。实验用鼠被放置在光滑的不锈钢表面上，将老鼠以20厘米/秒的速度向一侧推出90厘米。将实验用鼠移动方向一侧的肢体所行走的步数记录下来。在每次测试中将实验用鼠向前向后推动各2次。
实验用鼠用受损伤的肢体执行这一任务的能力受到了很大的影响，只做出约3次反应；而肢体没有受损伤的老鼠做出了大约7次反应，如图16A所示。口服给药改善了任务的执行情况，但改善程度与服药量有关。在给药剂量为30毫克/公斤(约10毫克左旋多巴)的情况下，任务执行情况的改善出现在给药30分钟内。在给药后60分钟达到了最大改善效果，此后的任务执行情况维持稳定。口服剂量较低(20毫克/公斤或约7毫克左旋多巴)时，任务执行情况稍有好转。服用盐水调节剂对任务的执行情况没有影响。
与口服给药相比，在进行左旋多巴肺部给药后，这一任务的执行情况得到了迅速改善，如图16B所示。肺部给药后10分钟就出现了明显的改善，在15～30分钟(口服给药在30～60分钟)内达到了最大改善效果。这些改善效果与给药的剂量有关，在给药量低到0.5毫克(相当于约1.5毫克/公斤)时仍在统计数字上出现了明显的改善。与其他官能性测试相同，在达到一定改善效果的条件下，通过肺部给药所用的药剂量远远低于口服给药达到相同程度改善效果所需的药剂量，二种给药途径下任务执行情况改善的保持趋势大致相同。
另外，还进行了官能性运动失能药效学测试。测试研究结果如图17A和图17B所示。该项测试是使用相同老鼠在进行前面二项任务测试的同时进行的。在该测试任务中，将老鼠吊起，使其只能靠一个前肢站立，并允许老鼠自行移动。将支撑老鼠站立的前肢在30秒钟内所行走的步数记录下来。
正如在进行放置测试和支撑测试时所看到的，老鼠用受损伤的肢体执行运动失能任务的能力受到了很大的影响。正常的老鼠用正常的肢体可行走17步左右，而受损伤的肢体还达不到这一数字的一半(步数范围＝0～10步)。口服给药(图17A)可以改善这一任务的执行情况，但改善的程度与服药量有关。在给药剂量为30毫克/公斤(约10毫克左旋多巴)情况下，给药后30分钟情况出现了改善，在给药后60分钟内达到了最大改善效果。口服较低剂量的左旋多巴(20毫克/公斤或约6.8毫克左旋多巴)也会使任务执行情况得到相同方式的改善，但改善的绝对程度稍低于更高剂量左旋多巴所达到的效果。对于口服给药以及肺部给药二种给药途径而言，在给药后60～120分钟期间任务的执行情况维持稳定状态。服用盐水调节剂对任务的执行情况没有影响。
与口服给药相比，在进行左旋多巴肺部给药后，这一任务的执行情况得到了迅速改善，如图17B所示。肺部给药后10分钟就出现了明显的改善，在15～30分钟(口服给药在30～60分钟)内达到了最大改善效果。这些改善效果与给药的剂量有关，在给药量低到1.0毫克时仍在统计数字上出现了明显的改善(p＜0.05)。与其他官能性测试相同，在达到一定改善效果的条件下，通过肺部给药所用的药剂量远远低于口服给药达到相同程度改善效果所需的药剂量，二种给药途径下任务执行情况改善的保持趋势大致相同。
动物还接受了药效学标准转动测试，该测试被认为是对多巴胺在脑组织中活性的灵敏度及可靠度测定。在这一测试中，对动物进行左旋多巴口服给药(30毫克/公斤或共约10毫克)或肺部给药(共2毫克)。选择这两个剂量进行此项测试是因为在前面的官能性测试中这两种剂量达到了最大功效。服药后，动物被放入有机玻璃瓶中。在120分钟的测试期内，对360°的旋转进行计数，并分组成5个小仓室。接受转动测试的动物有一部分用卡比多巴进行了预处理，有一部分没有用卡比多巴进行预处理。
6-OHDA是专门作用于脑组织中多巴胺神经原的神经毒素，所有接受测试的动物均接受了6-OHDA单侧注射。因为多巴胺的消耗是单侧的，未注射多巴胺的一侧仍保持原有状态并仍然能够对多巴胺活性的变化做出响应。当动物被注射多巴胺兴奋剂(如左旋多巴)时，在未注射一侧的脑组织多巴胺活性优先受到刺激。这会导致运动神经活动处于不对称的兴奋状态，这种状态表现为旋转或转圈行为。转圈行为的发作和旋转次数可以测定多巴胺活性增强的程度和持续时间的长度。
结果如图18所示。口服左旋多巴会产明显的顺时针转圈作为，在服药后10～15分钟内这种动作处于中等程度(小于5圈/动物)。在接下来的20分钟内，转圈的次数明显上升，在服用左旋多巴后30分钟时转圈行为达到了最高程度，这表明在脑组织未注射的纹状体中多巴胺的活性已经增强。在接下来的90分钟内，转圈次数逐渐减少，但这一减少相对最高程度而言不具备统计意义(P＞0.05)。
与口服给药相比，左旋多巴的肺部给药迅速增强了旋转行为。这表明肺部给药更迅速地将左旋多巴转化成了未接受注射脑纹体中的多巴胺。肺部给药组动物在头10～15分钟内的旋转次数比口服给药组动物多3次。旋转次数会逐渐增加，在25～30分钟达到最大次数，此后会保稳相对稳定。虽然口服给药后也出现了转圈次数增加的趋势，但这一趋势是在服药120分钟后出现的，这不具统计意义(P＞0.05)。在没有接受卡比多巴预处理的动物中，实际上没有出现转圈行为(数据未给出)。
实例10下列实验的目的是测试各种组分的相对生物效力，这些组分至少由载体颗粒组成；做为一种选择，组分中还可包括某种药剂。除非另有说明，否则这里所用的喷雾干燥型颗粒是遵循前面实例中的步骤而制备的。所制备颗粒的性质均在前面所述的范围之内。下面的表10列出了这些组分。
测试是使用各种沙美特罗配方进行的。除非另有说明，否则微米级沙美特罗xinafoafe被用于制备颗粒。表10列出了二种这样的组分F1和F2。F1由69％和二棕榈酰卵磷脂、20％的柠檬酸钠、10％的氯化钙和1％的沙美特罗组成。F2由29.5％和二棕榈酰卵磷脂、29.5％的二棕榈酰卵磷脂乙醇胺、20％的乳糖、20％的柠檬酸钠和1％的沙美特罗组成。为进行对比，还制备了不含沙美特罗的F1和F1组分。在对F1和F2分别进行测试时，使用了二种含沙美特罗的调节剂SX1和SX2。
表10
为了制备喷雾干燥前的F1溶液，将200毫克的柠檬酸钠和100毫克的氯化钙溶于300毫升水中。将690毫克的二棕榈酰卵磷脂、和10毫克沙美特罗溶于700毫升乙醇中。将以上两种溶液混合形成体积为1升的溶液，其中乙醇体积占70％，水体积占30％，固体含量为1克/升。
为了制备喷雾干燥前的F2溶液，将200毫克的柠檬酸钠和200毫克的乳糖溶于300毫升水中。将295毫克的二棕榈酰卵磷脂、295毫克的二棕榈酰卵磷脂乙醇胺和10毫克沙美特罗溶于700毫升乙醇中。将以上两种溶液混合形成体积为1升的溶液，其中乙醇体积占70％，水体积占30％，固体含量为1克按前面所述的过程将喷雾干燥前的溶液进行喷雾干燥，制成干燥的颗粒。这些干燥颗粒被用于下述实验。
实例11上面所制备的干燥颗粒(AIR颗粒)被用于给药。不含有沙美特罗的F1和F2喷雾干燥颗粒被放置一胶囊中并被称量。然后将所需的活性组分(F1、F2)放置在AIR颗粒的顶部并记录下重量。特别要注意的是，将F-1组分放在不含沙美特罗的F1上面，将F-2放在不含沙美特罗的F2上面。胶囊中的最终总重为1.0毫克。将胶囊封闭起来并反复翻转胶囊以便胶囊内的组分混合。这一过程使胶囊内部生成一种“混合物”，该“混合物”被用于实验中的给药过程。
Serevent是Glaxo Wellcome公司注册的商标。在测试试验中制备了活性组分Serevent1和Serevent。Serevent是沙美特罗xinafoate的一种类型，它是外消旋类型的沙美特罗的1-羟基-2-荼甲酸盐。这一组成中的活性成份是沙美特罗基，该基是选择性很高的β2肾上腺素支气管扩张剂。沙美特罗xinafoate的化学名称是4-羟基-2-[[[6-(4-苯丁氧基)乙基]氨基]甲基]-1，3-苯二甲醇、1-羟基-2-荼甲酸酯。
在上述胶囊中的装药过程按常规进行。然而，在含有Serevent1和Serevent2的试验配方中不使用AIR颗粒。相反的是，在胶囊中先装入微米级乳糖粉末并记录重量。然后在乳糖粉末上加入Serevent。然后将胶囊封闭起来，并反复翻转胶囊使其中的组分混合。最后在实验中使用二种含沙美特罗的调节剂SX1和SX2，在这二种调节剂中Serevent与不含沙美特罗的AIR颗粒(载体)相混合。在不含沙美特罗的F-1情况中，AIR颗粒先被放入胶囊中并记录下重量。然后将Serevent放置在AIR颗粒上面。与前面相同，胶囊中的总量为1.0毫克。将胶囊封闭起来并反复翻转胶囊使其中的组分相混合。这一过程在胶囊内产生一种“混合物”，这一混合物被用于这些实验。
实例12在对quinea猪的肺功能进行评价时，使用的是全身体积扫描成像法，试验组分通过气管吸入法输入到麻醉的动物体中。这一系统可使每头quinea猪通过喷雾法反复接受乙酰甲基胆碱的测试。根据气流参数、PenH(增强的间歇)来计算气管的阻力，该阻力被专门用做避免由乙酰甲基胆碱引发的支气管收缩发生的标志值。
具体而言，所使用的系统是BUXCO全身无限制体积扫描仪系统，该系统配有BUXCOXA肺功能软件(BUXCO Electronics，Inc.，Sharon，CT)。该系统在Silbaugh和Mauderly在美国生理协会的“对清醒的quinea猪进行非插入式气管收缩检测”的文章中以及Chong等人所写的“使用全身体积扫描仪测定支气管收缩对受约束quinea猪进行自由移动的比较”文章中有所论述。在进行实验步骤之前对基本肺功能(气管过度反应)值进行测定。然后在沙美特罗给药后的各个时间点(2-3、16、24以及24小时)测定气管过度反应对盐水和乙酰甲基胆碱的响应程度。根据施用盐水或乙酰甲基胆碱后4～9分钟间所收集到的数据计算出PenH的平均值。对每个实验动物计算出每个时间点的基本PenH的百分率。对摄入相同组分的动物的值进行平均以确定在每一时间点一组动物的平均响应值(±标准偏差)。
雄性Hartley quinea猪是从Elm Hill Breeding Labs(Chelmsford，MA)获得的。用于quinea猪的粉末(1毫克装于胶囊中)被送入吸入装置中，吸入器的输送管通过口腔插入到气管中，并向里推入直至管前端推进到距隆线(第一分叉处)1厘米为止。输送吸入器中粉末所用的空气量为3毫升，这些空气是从一个10毫升的注射器中释放出来的。为了将最大量的粉末送入quinea猪体内，该注射器还要再进行二次充气和放气，这样在每份粉末的输送过程中共有三次放气操作。在粉末吸入后2-3、16和24小时进行乙酰甲基胆碱测试。
使用该配方成份重复进行测试，表11列出了用量。
表11
实例13在某一实验中，实验按例12中的过程进行。表11中所列出的组分F-1(0.5)、F-1(1.0)、F-1(2.0)、SX1(0.5)和SX2(1.0)被用于实验动物。F-1系列组分中含有沙美特罗、二棕榈酰卵磷脂、柠檬酸钠和氯化钙。根据气流参数计算出每只动物的PenH(增强的间歇或者气管阻力的测定值)并将其记录下来。对动物进行25小时的试验及观察。试验结果如图19所示。SX组分中含有SereventTM，这是沙美特罗的商品形式。当同不含沙美特罗的AIR颗粒(有时被称为空白颗粒或安慰剂颗粒)相混合时，含沙美特罗的AIR颗粒(表10和表11列出的F-1系列组分)可合适地被比作表11中列出的含Serevent的组分(SX1(0.5)SX2(1.0))。F-1组分遇到的气管阻力通常小于SX组分所遇到的气管阻力。此外，所有F-1组分所遇到的气管阻力都小于SX1(0.5)所遇到的气管阻力。从给药后10小时开始，与SX1或SX2相比，所有F-1组分都表现出了持续的、明显低的气管阻力。
实例14在另一实验中，按照例12中的步骤将表11中列出的F-2(0.5)、F-2(1.0)、F-2(2.0)、SX1(0.5)和SX2(1.0)施用给动物。F-2系列组分含有沙美特罗、二棕榈酰卵磷脂、二棕榈酰卵磷脂乙醇胺、柠檬酸钠和乳糖。根据气流参数计算出每只动物的PenH(增强的间歇或者气管阻力的测定值)并将其记录下来。对动物进行25小时的试验及观察。试验结果如图20所示。SX组分中含有SereventTM，这是沙美特罗的商品形式。当同不含沙美特罗的AIR颗粒(有时被称为空白颗粒或安慰剂颗粒)相混合时，含沙美特罗的AIR颗粒(表10和表11列出的F-2系列组分)可合适地被比作表11中列出的含Serevent的组分(SX1(0.5)SX2(1.0))。F-2组分遇到的气管阻力通常小于SX组分所遇到的气管阻力。此外，所有F-2组分所遇到的气管阻力都小于SX1(0.5)所遇到的气管阻力。
实例15在另一实验中，按照上面的步骤进行试验。将表11中列出的F-1(0.5)、F-1(1.0)、F-1(2.0)、Serevent1(0.5)和Serevent2(1.0)施用给动物。，Serevent组分与F-1系列(未给出数据)的比较结果与SX组分与F-1系列的比较结果是一致的。重要的是，这些结果表明当AIR颗粒(空白颗粒或安慰颗粒)作为载体使用时，虽然效果不一定好于乳糖，但可以达到同等的效果。乳糖是美国食品和药品管理局批准的载体，乳糖可通过商业渠道获得。然而，乳糖不能达到肺部深处。如例3所示，AIR颗粒的确能够到达肺部深处，并可随同或陪伴所用的药剂到达药剂的沉积位置，例如随同本实验中的沙美特罗到达沉积位置。
实例16在另一实验中，执行与上述相同的过程。表11中所列出的F-2(0.5)、F-2(2.0)、Serevent(0.5)和Serevent(1.0)被用于实验动物。在该实验再次观察到Serevent组分与F-2系列的比较结果是一致的。这些结果支持例15所得出的结论。
虽然本发明是结合优选实施方案进行具体说明和描述的，但本领域中的技术人员应该理解，在不脱离本文所附权利要求书所定义的本发明范围的情况下可以在形式和细节上对本发明进行各种改动。
权利要求
1.以单次呼吸触发的步骤进行肺部给药的方法，该方法包括a)提供含有药剂的颗粒；b)将颗粒从储有一定量颗粒的容器中输送到患者的呼吸道中，至少50％的颗粒被送达目的地。
2.如权利要求1中的方法，其中的药剂选自治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂以及预测性药剂。
3.如权利要求1中的方法，其中颗粒的摇实密度约小于0.1克/立方厘米。
4.如权利要求1中的方法，其中颗粒的几何直径大于5微米。
5.如权利要求1中的方法，其中容器的容积至少约为0.37立方厘米。
6.如权利要求1中的方法，其中容器的容积至少约为0.48立方厘米。
7.如权利要求1中的方法，其中容器的容积至少约为0.67立方厘米。
8.如权利要求1中的方法，其中容器的容积至少约为0.95立方厘米。
9.如权利要求1中的方法，其中的给药基本上到达肺部深处。
10.如权利要求1中的方法，其中的给药基本上到达气管中部。
11.如权利要求1中的方法，其中的药剂是生物活性药剂。
12.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是硫酸舒喘宁。
13.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是胰岛素。
14.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是生长激素。
15.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是药薯溴化物。
16.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是弗路地凯松。
17.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是沙美特罗。
18.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是左旋多巴。
19.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是疏水性药物。
20.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是亲水性药物。
21.如权利要求11中的方法，其中的生物活性药剂是单克隆抗体。
22.如权利要求1中的方法，其中的颗粒是喷雾干燥型颗粒。
23.如权利要求1中的方法，其中的颗粒是干燥粉末。
24.如权利要求1中的方法，其中对呼吸道的给药是通过干粉吸入器实现的。
25.如权利要求1中的方法，其中的颗粒是非聚合物颗粒。
26.如权利要求1中的方法，其中颗粒的动务学堆积密度大于0.1克/立方厘米。
27.如权利要求1中的方法，其中的药剂是非晶体药剂。
28.如权利要求2中的方法，其中的药剂是诊断性药剂或预测性药剂。
29.如权利要求28中的方法，其中的诊断性药剂或预测性药剂中含有示踪剂。
30.如权利要求29中的方法，其中示踪剂选自放射性同位素、抗原决定基示踪剂、亲和力示踪剂、酶示踪剂、荧光族示踪剂以及化学发光族示踪剂。
31.如权利要求30中的方法，其中的示踪剂是放射性同位素。
32.如权利要求31中的方法，其中的放射性同位素是锝99m。
33.如权利要求1中的方法，其中的药剂与颗粒结为一体。
34.如权利要求33中的方法，其中的药剂在喷雾干燥过程中与颗粒结为一体。
35.如权利要求1中的方法，其中的药剂附着在颗粒的表面。
36.如权利要求1中的方法，其中的药剂吸附在颗粒的表面。
37.如权利要求1中的方法，其中至少一种其他药剂随颗粒一起被输送。
38.如权利要求37中的方法，其中至少一种其他的药剂与颗粒结为一体、附着在颗粒的表面或吸附在颗粒的表面。
39.在单次呼吸中将药剂输送到肺部组织的方法，该方法包括a)提供含有药剂的颗粒；b)将颗粒从含有一定量颗粒的容器中输送到患者的呼吸道中，其中颗粒至少输送约5毫克的药剂。
40.如权利要求39中的方法，其中的药剂选自治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂以及预测性药剂。
41.如权利要求39中的方法，其中颗粒的摇实密度约小于0.1克/立方厘米。
42.如权利要求39中的方法，其中颗粒的几何直径大于5微米。
43.如权利要求39中的方法，其中容器的容积至少约为0.37立方厘米。
44.如权利要求39中的方法，其中容器的容积至少约为0.48立方厘米。
45.如权利要求39中的方法，其中容器的容积至少约为0.67立方厘米。
46.如权利要求39中的方法，其中容器的容积至少约为0.95立方厘米。
47.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送7毫克的药剂。
48.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送10毫克的药剂。
49.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送15毫克的药剂。
50.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送20毫克的药剂。
51.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送30毫克的药剂。
52.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送35毫克的药剂。
53.如权利要求39中的方法，其中颗粒至少输送50毫克的药剂。
54.如权利要求39中的方法，其中的给药基本上到达肺部深处。
55.如权利要求39中的方法，其中的给药基本上到达气管中部。
56.如权利要求39中的方法，其中的药剂是生物活性药剂。
57.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是硫酸舒喘宁。
58.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是胰岛素。
59.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是生长激素。
60.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是药薯溴化物。
61.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是弗路地凯松。
62.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是沙美特罗。
63.如权利要求56中的方法，其中的生物活性药剂是左旋多巴。
64.如权利要求39中的方法，其中的生物活性药剂是疏水性药物。
65.如权利要求39中的方法，其中的生物活性药剂是亲水性药物。
66.如权利要求39中的方法，其中的生物活性药剂是单克隆抗体。
67.如权利要求39中的方法，其中的颗粒是喷雾干燥型颗粒。
68.如权利要求39中的方法，其中的颗粒是干燥粉末。
69.如权利要求39中的方法，其中对呼吸道的给药是通过干粉吸入器实现的。
70.如权利要求39中的方法，其中的颗粒是非聚合物颗粒。
71.如权利要求39中的方法，其中颗粒的动务学堆积密度大于0.39克/立方厘米。
72.如权利要求39中的方法，其中的药剂是非晶体药剂。
73.如权利要求40中的方法，其中的药剂是诊断性药剂或预测性药剂。
74.如权利要求73中的方法，其中的诊断性药剂或预测性药剂中含有示踪剂。
75.如权利要求74中的方法，其中示踪剂选自放射性同位素、抗原决定基示踪剂、亲和力示踪剂、酶示踪剂、荧光族示踪剂以及化学发光族示踪剂。
76.如权利要求75中的方法，其中的示踪剂是放射性同位素。
77.如权利要求76中的方法，其中的放射性同位素是锝99m。
78.如权利要求39中的方法，其中的药剂与颗粒结为一体。
79.如权利要求78中的方法，其中的药剂在喷雾干燥过程中与颗粒结为一体。
80.如权利要求39中的方法，其中的药剂附着在颗粒的表面。
81.如权利要求39中的方法，其中的药剂吸附在颗粒的表面。
82.如权利要求39中的方法，其中至少一种其他药剂随颗粒一起被输送。
83.如权利要求82中的方法，其中至少一种其他的药剂与颗粒结为一体、附着在颗粒的表面或吸附在颗粒的表面。
84.将药剂输送到肺部组织的方法，该方法包括a)提供摇实密度小于0.4克/立方厘米的载体颗粒；b)提供至少含有一种药剂的组分；c)将a)中的载体颗粒与b)中的组分相混合，形成可吸入的组分；d)将c)中的可吸入组分输送到者的呼吸道中。
85.如权利要求84中的方法，其中b)中的组分由干燥粉末组成。
86.如权利要求85中的方法，其中干燥粉含有微米级颗粒。
87.如权利要求86中的方法，其中微米级颗粒由亚微颗粒组成。
88.如权利要求84中的方法，其中b)中的组分包括液相溶液，溶液中含有药剂。
89.如权利要求84中的方法，其中d)中的可吸入组分是通过单次呼吸触发的步骤输送到患者的呼吸道中。
90.如权利要求84中的方法，其中d)中的可吸入组分从容器输送到患者的呼吸道中。
91.如权利要求90中的方法，其中容器的容积至少约为0.37立方厘米。
92.如权利要求90中的方法，其中容器的容积至少约为0.48立方厘米。
93.如权利要求90中的方法，其中容器的容积至少约为0.67立方厘米。
94.如权利要求90中的方法，其中容器的容积至少约为0.95立方厘米。
95.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的摇实密度约小于0.1克/立方厘米。
96.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的几何直径大于5微米。
97.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的几何直径大于50微米。
98.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的几何直径大于100微米。
99.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的几何直径约在5～300微米之间。
100.如权利要求84中的方法，其中药剂基本上送达肺部深处。
101.如权利要求84中的方法，其中药剂基本上送达气管中部。
102.如权利要求84中的方法，其中的药剂选自治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂以及预测性药剂。
103.如权利要求84中的方法，其中药剂是生物活性药剂。
104.如权利要求103中的方法，其中生物活性药剂选自硫酸舒喘宁、胰岛素、生长激素、药薯溴化物、弗路地凯松、沙美特罗以及左旋多巴。
105.如权利要求104中的方法，其中生物活性药剂是沙美特罗。
106.如权利要求102中的方法，其中的药剂是诊断性药剂或预测性药剂。
107.如权利要求106中的方法，其中的诊断性药剂或预测性药剂中含有示踪剂。
108.如权利要求107中的方法，其中示踪剂选自放射性同位素、抗原决定基示踪剂、亲和力示踪剂、酶示踪剂、荧光族示踪剂以及化学发光族示踪剂。
109.如权利要求108中的方法，其中的示踪剂是放射性同位素。
110.如权利要求109中的方法，其中的放射性同位素是锝99m。
111.如权利要求84中的方法，其中的载体颗粒是喷雾干燥型颗粒。
112.如权利要求84中的方法，其中的载体颗粒是非聚合物颗粒。
113.如权利要求84中的方法，其中载体颗粒的动力学堆积密度大于0.1克/立方厘米。
114.如权利要求84中的方法，其中的药剂是非晶体药剂。
115.如权利要求84中的方法，其中组分含有附着在颗粒的表面或吸附在颗粒的表面上的某种药剂。
116.如权利要求84中的方法，其中至少一种其他药剂随可吸入组分一起被输送。
117.可被输送到肺部组织的可吸入组合物，该组合物由摇实密度小于0.4克/立方厘米的载体颗粒和含有某种药剂的组分组成。
118.如权利要求117中的可吸入组合物，其中含有药剂的组合物是干燥的粉末。
119.如权利要求118中的可吸入组合物，其中干燥粉末由微米级颗粒组成。
120.如权利要求119中的可吸入组合物，其中干燥粉末由亚微颗粒组成。
121.如权利要求117中的可吸入组合物，其中含有药剂的组合物还可是液相溶液。
122.如权利要求117中的可吸入组合物，其中可吸入组合物是在单次呼吸触发的步骤中被送入患者的呼吸道中。
123.如权利要求117中的可吸入组合物，其中可吸入组合物是从容器被输送到患者的呼吸道中。
124.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的摇实密度小于约0.1克/立方厘米。
125.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的几何直径大于5微米。
126.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的几何直径大于50微米。
127.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的几何直径大于100微米。
128.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的几何直径约在5～300微米之间。
129.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的可吸入组合物给药到达肺部深处。
130.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的可吸入组合物给药到达气管中部。
131.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的药剂选自治疗性药剂、预防性药剂、诊断性药剂以及预测性药剂。
132.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的药剂是生物活性药剂。
133.如权利要求132中的可吸入组合物，其中生物活性药剂选自硫酸舒喘宁、胰岛素、生长激素、药薯溴化物、弗路地凯松、沙美特罗以及左旋多巴。
134.如权利要求133中的可吸入组合物，其中生物活性药剂是沙美特罗。
135.如权利要求131中的可吸入组合物，其中的药剂是诊断性药剂或预测性药剂。
136.如权利要求135中的可吸入组合物，其中的诊断性药剂或预测性药剂中含有示踪剂。
137.如权利要求136中的可吸入组合物，其中示踪剂选自放射性同位素、抗原决定基示踪剂、亲和力示踪剂、酶示踪剂、荧光族示踪剂以及化学发光族示踪剂。
138.如权利要求137中的可吸入组合物，其中的示踪剂是放射性同位素。
139.如权利要求138中的可吸入组合物，其中的放射性同位素是锝99m。
140.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的载体颗粒是喷雾干燥型颗粒。
141.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的载体颗粒是非聚合物颗粒。
142.如权利要求117中的可吸入组合物，其中载体颗粒的动务学堆积密度大于0.1克/立方厘米。
143.如权利要求117中的可吸入组合物，其中的药剂是非晶体药剂。
144.如权利要求117中的可吸入组合物，其中组分含有吸附在颗粒表面上的药剂。
145.如权利要求117中的可吸入组合物，其中至少一种其他药剂随可吸入组分一起被输送。
146.如权利要求1中的方法，其中颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米。
147.如权利要求39中的方法，其中输送发生在单次呼吸触发的步骤中。
148.如权利要求39中的方法，其中颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米。
149.如权利要求84中的方法，其中可吸入组分在一起呼吸中可输送至少约5毫克的药剂。
150.如权利要求116中的方法，其中至少一种其他的药剂与颗粒结为一体、附着在颗粒的表面或吸附在颗粒的表面。
151.如权利要求117中的可吸入组分，其中可吸入组分在一起呼吸中可输送至少约5毫克的药剂。
全文摘要
本文涉及以单次呼吸触发的方式或以单次呼吸方式向肺部组织输送某种药剂的方法。该方法将含有大量颗粒容器中的颗粒引入患者的呼吸道。该方法至少将约50％的颗粒输送到患者肺部组织中；颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米。这些颗粒可以携带多种药剂。药剂为1)喷射干燥预混合物的一部分，并通过喷射干燥过程与颗粒结为一体；2)加入到单独制备好的颗粒上，药剂由此与颗粒形成化学结合；3)与颗粒进行混合，并同颗粒一起被输送。本文还对可吸入组分以及由药剂组成的组分进行了说明。可吸入组分包括载体颗粒，颗粒的摇实密度小于0.4克/立方厘米。本文还包括输送这些可吸入组分的方法。
文档编号A61K31/137GK1441670SQ01812533
公开日2003年9月10日 申请日期2001年6月8日 优先权日2000年6月9日
发明者戴维·A·爱德华兹, 理查德·P·巴泰基, 劳埃德·庄斯顿 申请人:先进吸入药剂研究公司