用于透皮应用活性物质的制剂和离子导入设备的制作方法

专利名称：用于透皮应用活性物质的制剂和离子导入设备的制作方法
用于透皮应用活性物质的制剂和离子导入设备描述本发明涉及用于透皮释放活性物质的离子导入设备和制剂，特别是人胰岛素。胰岛素是降低血糖、抑制糖原降解的胰腺激素，是治疗糖尿病最重要的药物，糖尿 病是由于相对或绝对的缺乏胰岛素的糖利用紊乱，其伴随脂肪和蛋白质代谢紊乱以及肝 脏、血管系统和神经系统损伤。基于其化学性质，胰岛素是肽，并且因此仅可以经肠胃外途径施用，其中不发生必 然导致胰岛素降解的蛋白质水解过程。经胃肠道的给药是不适用的。作为用于胰岛素优选 的施用途径，从其采用开始就实施经皮下注射，也因为其相对价格低廉，并且可以良好地由 患者自行实施。除了注射危险以外，对于具有所谓恐针症的患者也有问题。因此近十年针 对胰岛素寻找其它肠胃外给药的可能。最后在2003年，介绍了用于肺部呼吸道的胰岛素吸 入系统，然而这种系统在其采用之后，很快地又从市场上撤销了。另外一种在近些年中一直 是许多研究工作主题的途径，是透皮的吸收路径。因为胰岛素分子基于其物理化学性质不 能通过皮肤渗透屏障，其以5700道尔顿具有例如过大的分子量，已经尝试，借助脂质体的
制剂以所谓Transfer somen 的形式将胰岛素通过皮肤带入血液循环。[1]Transfersomen 是特定的脂质囊泡，即，纳米范围的封闭的空心球，由 一层或多层脂双层构成，其中高纯度的卵磷脂作为磷脂形成球状膜的基材或基础支 架。Transfersomen 显示相对其结构相似的脂质体高的膜流动性，和因此强 的脂质体可变形性，其使它甚至通过比它本身小的多的孔成为可能。因此不仅球形 Transfersomen 的内腔，而且膜内腔本身也可以携带药物，使Transfer somen 作为一种“运输工具”成为用于皮肤或透皮转运途径的令人关注的盖伦氏制剂的剂型。相对于常规的盖伦氏制剂，脂质体或Transfersomen 是否确实地导致加强 的皮肤活性物质渗透，是在专业文献中很有争议的，并且部分地还证以相反的实例。例 如[2]中的作者显示，恰好大的亲水分子，如蛋白质胰岛素、生长激素或环孢素不能借助 Transfersomen 向皮肤内渗透。一些包囊在类似运输体(transfersomShnlich )的制剂的胰岛素的体外渗透研究不能提供“运输工具”作用的证明。既不能在皮肤下接 受体部分(Franz渗透细胞)也不能在皮肤本身中找到可测量到的胰岛素痕迹(质谱法)。 [1]中作者的见解也因此受到怀疑，因为本申请人实施的用于透皮施用的脂质体制备的胰 岛素的人临床研究显示了阴性的结果。[3]本发明的任务是克服现有技术的缺点，并且使肽或者蛋白质，特别是大的亲水分 子，例如生长激素或环孢素和特别是胰岛素蛋白质能够以适合的方式有效地，但也低成本 地用于透皮给药。所述任务通过包含离子导入设备和含有活性物质的制剂的试剂盒完成，其中所述 含有活性物质的制剂包含闭合的空心体，其以脂质体或胶束存在并且含有选自肽或蛋白质 的活性物质。在本发明中可以更令人惊讶地显示，例如使脂质体包囊的胰岛素在透皮吸收路径的制剂中可供使用，通过将脂质体包囊的胰岛素经“电流推动”的方法，例如通过离子导入， 使其渗入皮肤或者渗透皮肤，尽管所述离子导入作为提高带电荷药物透皮渗透最有效的方 法恰好不能应用于胰岛素。[4]胰岛素的等电点(等电点=PH值，在其存在电荷平衡，S卩，两性电解质的阴离子和 阳离子浓度相等)处于PH值5. 4 ； S卩，在PH值< 5. 4时胰岛素分子带正电(=阳离子)，而 在？!1值> 5. 4时胰岛素分子带负电(=阴离子)。因为在皮肤中存在pH梯度，在皮肤表面 PH值处于5. 2，越向身体内部或血管方向深入皮肤，越靠近生理pH值7. 4，这使胰岛素分子 在透皮渗透途径中不可避免地更换带电状态。由此导致的结果是透皮通路的运输停止；其 中胰岛素甚至向皮肤面使用活性物质的部位回流。假定，如果将胰岛素的pH值调节至4.0，那么胰岛素将以阳离子存在，并且首先渗 入皮肤，前提是，胰岛素的活性电极是作为阳极(=正极)接通的。但是通过在皮肤中的pH梯度，胰岛素分子将首先呈中性，所述等电点处于pH 5. 4，以便接着甚至携带增多的负电荷。经此所述离子导入的电推动力在通过皮肤渗透意义 上不再起作用；相反，所述现在带负电荷的胰岛素必须按照电荷移动定律重新向阳极移动， 并且由此向活性物质贮库返回。在相反的情况中，S卩，通过胰岛素的活性电极作为阴极(=负极)接通，并且胰岛 素制剂的PH值等于或者稍稍大于7 (从pH值> 8. 5起引起皮肤刺激)，从而胰岛素带负电 荷，那么所述移动或运输情况相似；所述胰岛素分子将在最外层的皮肤，角质层或茧皮作为 中性的分子存在，并且不能继续渗透。对于借助离子导入的物质运输，待运输的活性物质带 电是必要的。在肽的情况适用，只有那些等电点处于PH < 4. 0或> 8. 0的作为透皮的备选 对象适用于离子导入。[4]在本发明的情况下将如下克服所述问题，即一方面获得在透皮渗透路径中不改变 其带电性的脂质体包囊的胰岛素(它是包囊的并且因此电屏蔽的)和另一方面就原本的运 输机理而言估计不利用离子导入的电荷迁移(带电电荷向与之相反带电的电极移动)，而 是形成所谓的电渗，一个作为在皮肤上设置电场的伴随现象或副作用的过程。通过在各皮 肤层中不同的水含量形成在电场设置下的电势梯度，其提高皮肤的渗透性，并且引起形成 穿过皮肤的液体流。该液体流可以再度使离子导入过程中连不带电的、电荷中性的分子例 如使脂质体胰岛素也加强地渗入。[5]因为通过在皮肤中存在的蛋白酶，蛋白质水解的分解反应具有重要作用，胰岛素 或胰岛素类似物的透皮路径单独借助离子导入因此是非常困难的并且没有重大治疗意义 [6]。在附图2中显示了，例如在借助Ultra-Turrax处理捣碎的人皮肤样品中在皮肤本身 的蛋白酶的作用下胰岛素的降解。在8小时后实际上不能再检测到胰岛素。因此绝对必要 的是，在其透皮吸收路径中保护胰岛素还特别免于分解肽的蛋白酶的攻击。作为脂质体理 解的是由具有水性内腔的一个或多个同心的脂双层形成的球形或者卵形的构成物，所谓脂 质囊泡。所述脂质体的形状对于本发明的主题最终是不相关的，并且可以明显偏离球形。 在本发明的意义中，脂质体和胶束理解为能够借助离子导入渗入皮肤或者通过皮肤渗透的 空心体。所述空心体的直径一般处于25nm至Ιμπι的范围。由于其稳定性，优选使用具有 100至300nm直径的那些。
在前文所述的Transf ersomen 在本发明意义上也是作为特殊的含有活性成 分的制剂适合用于透皮施用的，并且以术语脂质体并入本申请。例如Transfer somen 的制备描述于DE 44 47 287 Cl，其公开内容是本说明书的组成部分。通常脂质体是通过在 水性溶液中悬浮适合的脂类制备的。对此例如使用磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺或 磷脂酰丝氨酸(脑磷脂)。通过用超声波处理该混合物产生大约相同大小闭合的脂质体分 散液。这种脂质体例如也通过用水迅速混合乙醇/脂质溶液制得。如果将所述脂质通过细 针注射到水性溶液中，产生直径大约50nm的圆脂质体。另一种方法(薄膜方法)是通过借助旋转蒸发器在圆底烧瓶内壁制成均勻、透明 的脂质膜。在所述薄膜于适合的缓冲液中溶解之后，将自动产生不同大小的多层脂质体。当 合成的多层脂质体分散液多次在压力下通过例如具有定义孔大小的聚碳酸酯膜挤出时，获 得以均勻大小分布表征的单层或多层脂质体。基本上这些方法是专业人员熟知的。进一步可以令人惊讶地确定的是，此外通过用离子型或还有非离子型表面活性剂 形成胶束将其包囊，能够经离子导入的透皮吸收路径获得胰岛素或胰岛素类似物。胶束被 理解为由于分子间作用力从单一分子至大多数胶体量级(组合胶体)的具有有序结构的更 大联合的排列。作为形成胶束的分子特别考虑表面活性剂分子例如脂肪酸、胆酸、烷基硫酸酯盐、 脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇醚硫酸酯盐、磺基丁二酸酯盐、α -烯烃磺酸盐、羟乙基磺酸盐、烷 基磺酸盐和烷基苯磺酸盐、皂苷、季铵盐、特别优选十二烷基硫酸钠或者胆酸钠。作为非离子型表面活性剂的实例考虑聚乙二醇醚、苯酚乙氧基化物和烷基醇酰 胺，特别优选辛基苯酚聚十(乙二醇醚)。形成胶束的分子的特征在于，其在分子中含有疏 水的烃和亲水的基团。在形成球形或杆形胶束的情况下，在所形成的组合内部可以由于选 择性吸附贮存其它分子，其在例如肥皂的实例中，作为小油滴(亲脂相)对于水(亲水相) 是可润湿的，并且因此可以使之在水中可混合。对于有效的胶束形成，所选的表面活性剂必须至少以这样的量应用，其相应于所 谓的临界胶束形成。在胰岛素或胰岛素类似物的情况下，一次性将分子中的电荷覆盖或掩 盖，从而隔离其对通过人皮肤的离子导入运输过程不利的等电点，并且此外通过将其围绕 的表面活性剂分子的外保护壳保护所述胰岛素分子免于通过皮肤本身的蛋白酶的蛋白质 水解降解。所述含有活性物质的制剂例如是溶液、软膏、糊剂、泡沫或者凝胶。其除了含有活 性物质的空心体外还可以含有助剂如脂质、水、醇、成凝胶的乳化剂、稳定剂和增强剂。所述 制剂也可以含有具有不同活性物质的含活性物质空心体的份额。因此可以例如短效的胰岛 素或胰岛素类似物和具有长期效果的胰岛素或胰岛素类似物在一个应用中施用。首次通过离子导入以及脂质体的和/或形成胶束的盖伦氏制剂的组合，成功地使 展现激素或激素相似效果的肽或者蛋白质(特别是胰岛素或胰岛素类似物)透皮可提供用 于足够的治疗应用。优选根据本发明至少10国际单位或者至少350μ g的胰岛素是可生物 利用的。含量确定或者在体外通过渗透后在皮肤中的剩余含量(HPLC)进行或者直接在体 内通过血清测定或血糖含量的测定进行。所述制剂理想地在其5小时的时间段的透皮过程 期间还显示有至少50%的活性物质的最初含量。所述含量测定此处再次通过前置萃取后皮 肤中的剩余含量(HPLC)进行，其中体外作为用于体内的模型。
除了透皮施用胰岛素或胰岛素类似物以外，本发明同样适用于施用展现激素或激 素相似效果的生理高活性的肽(肽激素)，包括其衍生物或具有平均分子量Mw从300至 1，000, 000 (道尔顿)的缀合物。一般而言肽激素涉及寡肽，经常还涉及多肽(具有100氨 基酸以内)，有时也涉及更高分子的蛋白质(蛋白质激素)。所述肽或蛋白质活性物质可以 作为自由酸或碱使用。所述活性物质可以具有小于3，OOODa的平均分子量。对于这样的活性物质的实 例特别是阿巴瑞克、血管紧张素II、阿尼芬净、安肽、精氨酸升压素、Azalin和halin B、铃 蟾肽拮抗剂、缓激肽、布舍瑞林、西曲瑞克、环孢素A、去氨加压素、地肽瑞里、脑啡肽、(Leu-、 Met-)加尼瑞克、戈那瑞林、戈舍瑞林、生长激素促泌素、米卡芬净、那法瑞林、亮丙瑞林、利 普安、奥曲肽、Orntide、催产素、雷莫克瑞、胰泌素、垂体生长激素、特利加压素、替可克肽、 替维瑞克、曲普瑞林、促甲状腺释放素、促甲状腺素、加压素。所述活性物质可以具有从3，000至10，OOODa的平均分子量。对于这样的活性物 质的实例特别是降钙素、促肾上腺皮质激素、内啡肽、上皮生长因子、高血糖素、胰岛素、诺 和灵、副甲状腺激素、松弛素、前生长抑素、鲑胰泌素。所述活性物质可以具有大于10，OOODa的平均分子量。对于这样的活性物质的实 例特别是干扰素(α、β、Y)、白细胞介素(IL1、IL2)、垂体生长激素、红细胞生成素、肿瘤 坏死因子(TNFa、β)、松弛素、内啡肽、脱氧核糖核酸酶α、促卵泡激素(FSH)、人绒毛膜促 性腺激素(HCG)、人生长激素释放因子(hGRF)、黄体化激素(LH)或上皮生长因子。下面将借助表1、附

图1-4和实施例0-4进一步阐述本发明。表1包含所有体外渗透结果的总结。根据本发明的系统的体外渗透测量将借助作为用于实施离子导入而构造的经改 造的Franz扩散池在体外皮肤模型人全皮肤中(附图Ia和lb)进行。作为受体介质在所 有情况下使用0. 025摩尔HEPES缓冲液(HEPES :2_ [4- (2-羟乙基)-1-哌嗪基]-乙磺酸)， 调节PH值至7. 4且温度调节至32 °C。附图Ia显示了借助离子导入和脂质体或胶束的盖伦制剂联合应用用于透皮施用 人胰岛素的体外实验安排。附图Ib显示了在应用时电渗引起的效果。其中(l)Ag/AgCl-电极作为阴极和阳极(活性电极和对应电极)。O) Verum-分隔室阴极或阳极，作为脂质体或作为胶束存在。(3)电解质分隔室阳极或阴极，无活性物质。(4)电解质层，作为用于在阴极或阳极中的Verum-部分的导电性改善物。(5)用于吸收活性物质的具有纤维网覆盖层的自粘性贴附环(Haftring)。(6)人皮肤的上部(具有未预先损伤的角质层的上皮)(7)脂质体或胶束，电中性或带负电荷，含有人胰岛素。(8)通过电渗，离子导入的副作用形成的液体流，借助它的帮助含有胰岛素的脂质 体才可以穿透移动或渗透。(9)具有毛细血管的真皮用于透皮施用的活性物质的系统运出。作为电源通常使用直流电发电机(Hameg HM 7042-5，Fa. Hameg自Mainhausen， 德国)，将其调节到恒定电流输出500 μ A/cm2皮肤吸收面积。使用Fa. NAImco,CN 102131497 A Chattanooga(USA)的全表面Ag/AgCl电极作为电极材料。对应电极(阳极或者同样阴极) 的蓄电池由具有另外0. 9重量％的NaCl的2%的羟丙基纤维素溶液组成，其以3g/30cm2的 面重量涂覆在由未经纺织的聚酯纤维网(Paramol N 260-300P, Fa. Lohmann & Rauscher， Neuwied，德国)构成的纤维网上。在阴极或阳极的蓄电池中，作为阴极或阳极的设置取决 于相应空心体的电荷，将约200mg相应的胰岛素制剂涂覆到与对应电极相同的纤维网上。 为了固定在皮肤上，边缘由聚烯烃(3M，Typ 1779)的自粘性泡沫环构成。渗透时间或离子 导入处理在所有试验中各为5小时；在Transfersomen情况下，电极分别在2. 5小时后换 向。池之间的接触通过银线作为桥梁建立。在渗透结束之后，将皮肤进行胰岛素剩余含量的测定，其中首先借助剪刀将它 剪成很多小部分，然后在70%的盐酸乙醇溶液中摇动下提取5小时，以便随即借助特 殊的HPLC方法检测胰岛素。为了显示，胰岛素确实通过了人皮肤的主要渗透屏障(角 质层)，为了剩余含量测定将如下准备皮肤，所述角质层将借助所谓的“层层剥离法 (tapestrippings) ” [7]在提取胰岛素之前从皮肤样品上剥离。此外为了强调所使用的分 析方法的选择性和经测定的胰岛素的真实度，将所述体外实验分别用Verum和安慰剂样品 (不含活性物质的同样的盖伦制剂)进行。附图2显示经分离的胰岛素的蛋白质水解的降解过程，S卩，所述胰岛素既不是脂 质体包囊的，也不是胶束包囊的，并且与之相比，通过脂质体或胶束形成保护于蛋白酶的胰 岛素的降解明显更低微。附图3和4示例性显示用于胰岛素制剂的渗透研究的Verum和安慰剂样品的HPLC 色谱，对此是发明实施例1。在安慰剂样品中胰岛素的滞留时间范围没有可辨认的峰；因此 作为胰岛素可辨认的峰确实涉及胰岛素，这通过在附图4中的色谱(相应的胰岛素标准样 品的HPLC色谱)和UV光谱对比标准样品和Verum样品(此处不以附图显示)另外地得以 证明。同样地可以对其它的发明实施例显示，因此仅示例性地进行一次。附图3显示人全皮肤的剩余含量胰岛素-脂质体-色谱(发射)，溶于70 %、0. Olm 的盐酸乙醇溶液，其中显示Verum(I)和安慰剂O)。附图4显示胰岛素-标准-色谱和人全皮肤剩余含量胰岛素-脂质体-色谱(发 射)，溶于70%、0.01m的盐酸乙醇溶液，其中显示胰岛素标准稀释液SV3，c = ll.Olyg/ ml(l)禾口 VerunK2)。表1 用不同盖伦制剂的胰岛素-离子导入-实验的结果概要，胰岛素的本身电荷 在每种情况下均被覆盖或掩盖
权利要求
1.试剂盒，其包含离子导入设备和含有活性物质的制剂，其中所述含有活性物质的制 剂包含闭合的空心体，其以脂质体或胶束存在并且含有选自肽或蛋白质的活性物质。
2.根据权利要求1的试剂盒，其中所述含有活性物质的制剂作为溶液、软膏、糊剂、泡 沫或凝胶存在。
3.根据权利要求1或2的试剂盒，其中在制剂中的活性物质是肽激素或蛋白激素，特别 是胰岛素或胰岛素类似物。
4.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中至少10国际单位或至少350μg的胰岛素是 可生物利用的。
5.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中在制剂中的活性物质的含量，在5小时时间 段的透皮过程中显示最初含量的至少50%。
6.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中将所述含有活性物质的制剂置入离子导入设 备的阳极或阴极部分中。
7.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中在离子导入持续时间过半后转换电极。
8.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中所述活性电极和对应电极分别由箔构成，所 述箔是用银和氯化银的混合物镀层的。
9.根据上述权利要求之一的试剂盒，其中所述活性电极和对应电极都是作为自粘性系 统设置的。
10.根据权利要求1至9的试剂盒，其中所述胶束是由离子型表面活性剂形成的。
11.根据权利要求10的试剂盒，其中离子型表面活性剂选自包括以下物质的组脂肪 酸、胆酸、烷基硫酸酯盐、脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇醚硫酸酯盐、磺基丁二酸酯盐、α -烯烃磺 酸盐、羟乙基磺酸盐、烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐和皂苷。
12.根据权利要求11的试剂盒，其中所述离子型表面活性剂是十二烷基硫酸钠或胆酸钠。
13.根据权利要求1至9的试剂盒，其中所述胶束是由非离子型表面活性剂形成的。
14.根据上述权利要求13的试剂盒，其中所应用的非离子型表面活性剂选自包括聚乙 二醇醚、苯酚乙氧基化物和烷基醇酰胺的组。
15.根据上述权利要求14的试剂盒，其中所述非离子型表面活性剂是辛基苯酚聚十 (乙二醇醚)。
16.根据权利要求1至9的试剂盒，其中所述脂质体由脂类形成，所述脂类选自包括磷 脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺或磷脂酰丝氨酸的组。
17.用于胰岛素或者胰岛素类似物的透皮施用的方法，其历经下述步骤a.制备在闭合空心体中包含胰岛素或胰岛素类似物的含有活性物质的制剂，其中所述 空心体以脂质体或胶束存在，b.将所述制剂与离子导入设备一起施加于皮肤上，c.进行离子导入。
18.根据权利要求17用于胰岛素或胰岛素类似物透皮施用的方法，其中在离子导入持 续时间过半后转换电极。
19.根据权利要求1至16的试剂盒的用途，其用于治疗慢性代谢紊乱(糖尿病)，所述 代谢紊乱涉及胰岛素缺乏或者胰岛素功效降低。
全文摘要
本发明涉及用于透皮释放活性物质特别是人胰岛素的离子导入设备和含有活性物质的制剂。例如由此使胰岛素，一种降低血糖、抑制糖原降解的胰腺激素，作为用于治疗糖尿病最重要药物，对于透皮吸收路径而言是可供使用的。
文档编号A61K38/28GK102131497SQ200980113765
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年7月21日
发明者A·科什, C·施密茨, R·普拉特 申请人:Lts勒曼治疗系统股份公司