用于调节胰岛素和胰岛素类似物的药物动力学和药效学以及注射位点疼痛的镁组合物的制作方法
【专利摘要】已经针对皮下注射开发了用于调节与速效可注射胰岛素调配物相关联的注射位点疼痛的组合物和方法。所述调配物含有胰岛素与锌螯合剂(例如乙二胺四乙酸(“EDTA”))、溶解/稳定剂(例如柠檬酸)、镁盐以及任选地另外的赋形剂的组合。新演示包括速效浓缩胰岛素调配物和一种增强可商购的速效类似调配物的吸收的方法，所述方法通过将所述可商购的速效类似调配物与含有加速其吸收的干粉赋形剂的小瓶混合来进行。还描述了用于在投药时将赋形剂与胰岛素混合在一起，同时将所述混合物的滞留时间减到最少的装置。
【专利说明】用于调节胰岛素和胰岛素类似物的药物动力学和药效学以 及注射位点疼痛的镁组合物
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案主张2012年9月21日申请的美国临时申请案第61/704,066号、2012 年4月16日申请的第61/624,844号和2013年3月14日申请的美国实用新型申请案第 13/836, 806号的权益，其全部以全文引用的方式并入本文中。
【技术领域】
[0003] 本发明属于可注射的速效药物传递胰岛素调配物和其使用方法以及减少注射时 疼痛的一般领域。
【背景技术】
[0004] 糖尿病概述
[0005] 葡萄糖是由身体全部细胞使用以产生能源并支撑生命的简单糖。人类在其血液中 随时需要最低水平的葡萄糖以保持存活。身体产生血糖的主要方式是通过消化食物。当一 个人不能从食物消化获取葡萄糖时，葡萄糖由组织储备产生并由肝脏释放。身体的葡萄糖 水平由胰岛素调控。胰岛素是由胰腺天然分泌的肽激素。胰岛素帮助葡萄糖进入身体细胞 以提供至关重要的能量来源。
[0006]当健康个体开始用餐时，胰腺释放的胰岛素天然地迅速增加，这称为第一阶段胰 岛素释放。除提供足以处理从食物消化进入血液中的葡萄糖的足够胰岛素之外，第一阶段 胰岛素释放还充当使肝脏在食物消化开始的同时停止制造葡萄糖的信号。因为肝脏不产生 葡萄糖并且存在足够的另外的胰岛素来处理来自消化的葡萄糖，所以健康个体的血糖水平 保持相对恒定并且其血糖水平不会变得太高。
[0007] 糖尿病的疾病特征在于血糖水平异常高和胰岛素水平不足。存在两种主要类型的 糖尿病-1型和2型。在1型糖尿病中，身体不产生胰岛素。在2型糖尿病早期，尽管胰腺 的确产生胰岛素，但身体不在正确的时间产生胰岛素或身体细胞忽略胰岛素，这一病状称 为胰岛素抗性。
[0008]即使在出现任何其它症状之前，2型糖尿病最先影响之一是食物诱导的第一阶段 胰岛素释放缺失。在不存在第一阶段胰岛素释放的情况下，肝脏将不能接收其停止制造葡 萄糖的信号。因此，肝脏将在身体开始通过消化食物而产生新葡萄糖时继续产生葡萄糖。 因此，患有糖尿病的患者的血糖水平在进食之后变得太高，这一病状称为高血糖症。高血糖 症造成葡萄糖非天然地附着到血液中的某些蛋白质上，干扰所述蛋白质进行其维持小血管 完整性的正常功能的能力。随着在每一次用餐之后出现高血糖症，微小血管最终破裂和渗 漏。高血糖症的长期不良作用包括失明、肾脏功能丧失、外周的神经破坏和感觉丧失以及循 环不佳，可能需要截肢。
[0009] 在用餐后两小时与三小时之间，未经治疗的糖尿病患者的血糖变得极高，以至于 胰腺接收信号而分泌过大量胰岛素。在患有早期2型糖尿病的患者中，胰腺仍可以作出响 应并分泌此大量胰岛素。然而，这发生在消化几乎结束并且血糖水平应开始下降的时候。此 过大量的胰岛素具有两种有害影响。第一，其对已经受破坏的胰腺提出了不恰当的极端要 求，这可能导致胰腺更快恶化并且最终使得胰腺不能产生胰岛素。第二，在消化之后的过多 胰岛素导致体重增加，这可能进一步加重疾病病状。
[0010] 用于糖尿病的现行治疗和其限制
[0011] 因为患有1型糖尿病的患者不产生胰岛素，所以对1型糖尿病的主要治疗是每日 强化胰岛素疗法。2型糖尿病的治疗通常以饮食管理和运动开始。尽管在短期内有所帮助， 但仅通过饮食和运动治疗对绝大部分患有2型糖尿病的患者并非有效的长期解决方案。当 饮食和运动不再足够时，开始用各种非胰岛素经口药品治疗。这些经口药品通过增加由胰 腺产生的胰岛素的量，通过增加胰岛素敏感细胞的敏感性，通过减少肝脏的葡萄糖输出或 通过这些机制的一些组合来起作用。这些治疗有效控制所述疾病的能力有限并且一般具有 明显副作用，例如体重增加和高血压。因为非胰岛素治疗的限制，许多患有2型糖尿病的患 者随时间推移恶化并且最终需要胰岛素疗法来支持其代谢。随着患者胰岛素抗性发展，降 低葡萄糖水平所需的胰岛素剂量越来越高。最多U-500(每毫升500单位）的浓缩胰岛素 对这些患者来说是可商购的，但其由于缓慢吸收概况而限于基础使用。
[0012] 胰岛素疗法用于治疗糖尿病已经超过80年。此疗法通常涉及每天投予若干胰岛 素注射。这些注射由每日一次或两次投予长效基础注射和在用餐时间注射速效胰岛素组 成。尽管确定此治疗方案是有效的，但其具有限制。首先，患者一般不愿意用胰岛素对自身 进行注射，归因于针的不便和疼痛。因此，患者倾向于不充分遵守指定治疗方案并且常常不 恰当地用药。
[0013] 更重要的是，即使在适当投予时，胰岛素注射并不复制胰岛素的天然时间-作用 概况。确切地说，第一阶段胰岛素释放在未患有糖尿病的个人中的天然迅速增加使得血液 胰岛素水平在葡萄糖从食物进入血液若干分钟内就上升。相比之下，注射的胰岛素缓慢进 入血液，并且胰岛素水平峰值在注射普通人类胰岛素之后80到100分钟内出现。
[0014] 潜在的解决方案是在用餐之前立即将胰岛素直接注射到糖尿病患者的静脉中。在 静脉内注射胰岛素的研究中，患者在用餐后3到6小时内展现对其血糖的较好控制。然而， 出于多种医学原因，在每一次用餐之前静脉内注射胰岛素并非实用疗法。
[0015] 胰岛素治疗的关键性改良之一是在1990年代引入速效胰岛素类似物，例如 HUMALOG? (赖脯胰岛素）、NOVOLOG? (门冬胰岛素）和APIDRA? (谷赖胰岛素）。 然而，即使用速效胰岛素类似物，胰岛素水平峰值仍通常在注射后50到70分钟内出现。因 为速效胰岛素类似物并不充分模拟第一阶段胰岛素释放，所以使用胰岛素疗法的糖尿病患 者继续在开始用餐时存在胰岛素水平不足并且在用餐之间存在过多胰岛素。胰岛素传递的 此滞后可能在开始用餐后早期导致高血糖症。此外，在用餐之间的过量胰岛素可能导致血 糖水平异常低，称为低血糖症。低血糖症可能导致精神敏度缺失、错乱、心率增加、饥饿、出 汗和晕倒。在葡萄糖水平极低时，低血糖症可能导致意识丧失、昏迷和甚至死亡。根据美国 糖尿病协会（AmericanDiabetesAssociation或ADA),使用胰岛素的糖尿病患者平均出现 1. 2次严重低血糖事件/年，其中许多事件需要患者前往医院急诊室。
[0016] 胰岛素作用的快速性取决于其吸收速度。当以l〇〇IU/ml皮下注射普通人类胰岛 素时，调配物主要由因其尺寸和电荷而不容易吸收的六聚物（大致36kDa)构成。位于六聚 物内的是使分子稳定的两个锌原子。在注射后，在皮下组织中发生浓度驱动的动力学平衡， 使得六聚物解离成二聚物（约12kDa)，随后解离成单体（约6kDa)。历史上，这些普通人类 胰岛素调配物需要大致120分钟来到达最大血浆浓度水平。
[0017]快速起效的胰岛素调配物（例如VlAjcct?)描述于美国专利第7, 279, 457号和 美国公开申请案 2007/0235365、2008/0085298、2008/90753 和 2008/0096800 以及斯坦纳 (Steiner)等人，糖尿病学（Diabetologia), 51:1602-1606(2008)中。速效胰岛素调配物被 设计成用于产生所提供药物动力学概况甚至比胰岛素类似物更快的胰岛素调配物，从而避 免使患者在注射后第一小时中变为高血糖和在之后两到四小时中变为低血糖。VIA.丨ECT? 的快速起始由两种关键性赋形剂的掺杂产生，使胰岛素六聚物快速解离成单体和二聚物的 锌螯合剂（例如EDTA二钠（EDTA)和/或EDTA二钠钙）以及使所解离的单体和二聚物在 被吸收到血液中之前稳定的溶解/稳定剂（例如柠檬酸）（波尔（Pohl)等人，糖尿病科学 和技术杂志（J.DiabetesSci.andTechnology) ,2012. 6 (4) 755-763)。
[0018] 不幸的是，使用此产品的早期临床试验显示注射位点不适。以氯化钙形式和/或 以EDTA的钙盐形式掺杂钙减少注射位点疼痛，并且支持以下理论：疼痛是因在注射位点附 近的细胞外流体中移除钙所引起的。然而，添加钙改变药物动力学。
[0019] 以相同思考观念开发浓缩的胰岛素调配物；然而，这些调配物具有将超速效与作 用持续时间延长一些组合的独特特征。其尤其极适合于需要膳食胰岛素和基础胰岛素注射 的胰岛素抗性个体。在使用此U-400调配物的情况下，因为吸收概况可以满足膳食和中效 胰岛素（即NPH)的需要，所以消除两次注射的需要。另外，这些浓缩胰岛素调配物可以与用 于胰岛素抗性患者的胰岛素泵一起使用。体积减少可以促使将来设计微型泵或双激素泵， 例如为人工胰腺而开发的那些泵。
[0020] 本发明的一个目标是提供注射位点不适减少的超速效可注射胰岛素组合物的组 合物。本发明的一个目标也是提供用于治疗胰岛素抗性糖尿病的具体的浓缩胰岛素调配 物，其通过增加皮下注射位点的吸收速率来调节可注射胰岛素组合物的药物动力学和药效 学。
【发明内容】
[0021] 已经开发了用于调节U-100、超快速类似物和注射位点可容忍性有所改良的 U-400超速效可注射胰岛素调配物的药物动力学和药效学的组合物和方法。所述调配物含 有胰岛素与锌螯合剂（例如乙二胺四乙酸（"EDTA")）、溶解/稳定剂（例如柠檬酸和/或 柠檬酸钠）、一或多种镁化合物以及任选地另外的赋形剂的组合。
[0022] 在一个实施例中，所述调配物含有重组人类胰岛素、EDTA钠、溶解/稳定剂（例 如柠檬酸和/或柠檬酸钠）以及一或多种镁化合物（例如EDTA镁、Mg(0H)2、MgS04或其组 合）。在一个特定实施例中，所述镁化合物是MgS04。镁化合物的浓度是约0. 1到约10mg/ ml，优选地约0. 1到约5mg/ml，更优选地约0. 1到约2mg/ml，最优选地约0. 2到约2mg/ml。 在一些实施例中，所述调配物含有约0. 2-0. 3mg/mlMg(0H)2(例如0. 282)、约1. 7-2. 0mg/ml EDTA镁（例如1. 89)和/或约0? 4-0. 5mg/ml硫酸镁（例如0? 481)。通过优化间甲酚和柠 檬酸根离子浓度来增强稳定性。胰岛素在所述调配物中的浓度在100-500单位/毫升之间 变化。
[0023] 在优选实施例中，调配物通过皮下注射投予。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是胰岛素的三维示意图，其显示暴露表面电荷和由适当尺寸分子（"溶解和螯 合剂"）覆盖以掩蔽所述电荷。
[0025] 图2和图3是在给予MgEDTA胰岛素调配物BI0D123和125后，与HUMALOG? 相比较，平均胰岛素浓度（mU/L)随时间（图2, 0-60分钟；图3,0-480分钟）而变化的图。
[0026] 图4和图5是Mg EDTA胰岛素调配物BI0D 123和125与HUMALOG?相比较的 平均GIR(mg/kg/min)随时间（分钟）而变化的图。
[0027] 图6显示在糖尿病小型猪中，扣除基线的平均胰岛素（实线）和葡萄糖（点线） 与时间的对比。BI0D-530(黑色）和LillyU-500(灰色），土SEM。
[0028]图7是在糖尿病猪中BI0D-530 (深灰色）、BI0D-531 (浅灰色）和HUMALOG? (黑色）的扣除基线的平均胰岛素（实线）和葡萄糖（点线）减少图。n= 9, 土SEM。
[0029]图8显示在小型糖尿病猪中，BI0D-530 (黑色）、BI0D-532 (深灰色）和 BI0D-533(浅灰色）的扣除基线的平均胰岛素浓度与时间的对比。n= 9, 土SEM。
[0030] 图9显示在糖尿病小型猪中，在投予不同胰岛素调配物之后，扣除基线的平均胰 岛素（实线）和葡萄糖（点线）与时间的对比。
【具体实施方式】
[0031] 在用餐之前或在用餐结束时立即投予本文所揭示的胰岛素调配物。调配物被设计 成比目前出售的速效胰岛素或胰岛素类似物更快地吸收到血液中。胰岛素调配物的关键特 征之一是包括锌螯合剂，所述锌螯合剂使胰岛素的六聚形式解离或分离成胰岛素的单体和 /或二聚形式并且在注射后防止再缔合成六聚形式或使之减到最少，从而促进注射后快速 吸收到血流中。已经发现在锌螯合剂（例如EDTA二钠）的浓度与血液的葡萄糖吸收速度 之间存在系统关系。EDTA浓度的变化改变速效胰岛素调配物的药物动力学和药效学。
[0032] 在不受理论束缚的情况下，EDTA-柠檬酸-胰岛素调配物的注射位点不适的可能 解释是细胞外钙与EDTA二钠的螯合。钙以大致ImM的浓度处于细胞外流体中，并且对兴 奋-收缩偶联、肌肉功能、神经传递素释放以及细胞代谢来说是必需的。局部钙缺失可能造 成肌肉痉挛，其是以间歇强直性肌肉收缩为特征并且伴随着肌原纤维性震颤、感觉异常和 肌肉疼痛的病症。为避免此相互作用，不应使用从细胞外流体移除钙的调配物。
[0033] 与相同量的EDTA二钠相比较，用钙螯合形式的EDTA(亦即EDTA二钠钙）取代EDTA 二钠可以减少注射位点疼痛。然而，EDTA二钠钙稍微延迟体内吸收速率。因此，使用镁而 非钙来螯合过量EDTA。向调配物中添加镁增加注射位点可容忍性并且不改变胰岛素吸收速 率。
[0034] 在一个实施例中，所述调配物含有重组人类胰岛素、EDTA钠、溶解/稳定剂（例 如柠檬酸和/或柠檬酸钠）以及一或多种镁化合物（例如EDTA镁、Mg(0H)2、MgS04或其组 合）。在一个特定实施例中，所述镁化合物是MgS04。镁化合物的浓度是约0. 1到约10mg/ ml，优选地约0. 1到约5mg/ml，更优选地约0. 1到约2mg/ml，最优选地约0. 2到约2mg/ml。 在一些实施例中，所述调配物含有约0. 2-0. 3mg/mlMg(OH) 2 (例如0. 282)、约1. 7-2.Omg/ml EDTA镁（例如1. 89)和/或约0? 4-0. 5mg/ml硫酸镁（例如0? 481)。通过优化间甲酚和柠 檬酸根离子浓度来增强稳定性。胰岛素在所述调配物中的浓度在100-500单位/毫升之间 变化。
[0035] I?定义
[0036] 如本文所用，除非另外说明，否则"胰岛素"是指人类或非人类、重组、经纯化或合 成的胰岛素或胰岛素类似物。
[0037] 如本文所用，"人类胰岛素"是由胰腺分泌的人类肽激素，不论其是从天然来源分 离还是通过基因改变微生物制得的。如本文所用，"非人类胰岛素"与人类胰岛素相同但来 自动物来源，例如猪或牛。
[0038] 如本文所用，胰岛素类似物是改变的胰岛素，其不同于由胰腺分泌的胰岛素，但仍 可供身体用于进行与天然胰岛素相同的作用。通过遗传工程改造潜在DNA，胰岛素的氨基酸 序列可以被改变以改变其吸收、分布、代谢和排泄（absorption,distribution,metabolism ，andexcretion;ADME)特征。实例包括赖脯胰岛素、甘精胰岛素、门冬胰岛素、谷赖胰岛素 以及地特胰岛素。胰岛素也可以以化学方式修饰，例如通过乙酰化。如本文所用，人类胰岛 素类似物是改变的人类胰岛素，其能够进行与人类胰岛素相同的作用。
[0039] 如本文所用，"螯合剂（chelator/chelatingagent) "是指能够与锌离子形成一或 多个键的化合物。所述键通常是离子键或配位键。螯合剂可以是无机或有机化合物。螯合 络合物是其中金属离子与螯合剂的两个或两个以上原子结合的络合物。
[0040] 如本文所用，"增溶剂"是增加材料在溶剂中（例如胰岛素在水溶液中）的溶解度 的化合物。增溶剂的实例包括表面活性剂，例如聚山梨醇酯（TWEEN?);溶剂，例如乙醇； 形成胶束的化合物，例如单硬脂酸氧基亚乙酯；以及pH值调节剂。
[0041] 如本文所用，"溶解 / 稳定剂（dissolution/stabilizationagent或 dissolution/stabilizingagent) "是如使用以下实例中所描述的上皮细胞传斯维尔板分 析（transwellplateassay)所测量的，相对于相同pH值下的HC1和EDTA，在添加到胰岛 素和EDTA中时增强胰岛素的输送和吸收的酸或其盐。HC1不是溶解/稳定剂，但可以辅助 溶解。柠檬酸在此分析中测量时是溶解/稳定剂。
[0042] 如本文所用，"无机镁化合物"或"无机镁盐"是指其中阴离子不含一或多个碳原子 的化合物。
[0043] 如本文所用，"有机镁化合物"或"有机镁盐"是指其中阴离子含有一或多个碳原子 的化合物。
[0044] 如本文所用，"赋形剂"是除螯合剂或溶解/稳定剂之外的非活性物质，其用作用于 胰岛素的载剂或用于辅助产物的制造过程。在这些情况下，使活性物质与赋形剂一起溶解 或混合。
[0045] 如本文所用，"生理pH值"在6. 8与7. 6之间，优选地在7与7. 5之间，最优选地是 约 7. 4。
[0046] 如本文所用，"Cmax"是在投药之后观测到的药物最大浓度或峰值浓度。
[0047] 如本文所用，"Tmax"是出现最大浓度（Cmax)的时间。如本文所用，l/2Tmax是在 血液中出现胰岛素半最大浓度（l/2Cmax)的时间。这也可以表示为前期T50%max。
[0048] II.调配物
[0049] 调配物包括胰岛素或胰岛素类似物、锌螯合剂和溶解/稳定剂、镁以及任选地一 或多种其它赋形剂。在优选实施例中，调配物适合于皮下投予并且被快速吸收到皮下组织 中。溶解/稳定剂和螯合剂的选择、所述溶解/稳定剂和所述螯合剂两者的浓度以及调配 物所调节到的pH值全部对系统功效具有深刻影响。虽然许多组合具有功效，但选择优选实 施例是基于包括安全性、舒适性、稳定性、调控概况和性能的原因。
[0050] 在优选实施例中，选择调配物成分中的至少一者以掩蔽胰岛素上的电荷。这被认 为促使胰岛素的跨膜输送并且从而增加所述胰岛素的起效和生物可用性两者。还选择成分 以形成在水性介质中快速溶解的组合物。优选地，胰岛素快速吸收和输送到血浆中，产生快 速起效，优选地在投药之后约5分钟内开始并且在投药之后约15-30分钟时达到峰值。
[0051] 螯合剂（例如EDTA)与胰岛素内的锌螯合，从而从胰岛素分子中移除所述锌。这 造成六聚胰岛素解离成其二聚和单体形式，并且延迟其在注射后重装为六聚物状态。因为 这两种形式以浓度驱动的平衡形式存在，随着单体被吸收，更多单体产生。因此，随着胰岛 素单体通过皮下组织被吸收，另外的二聚物分解以形成更多单体。单体形式的分子量小于 六聚形式分子量的六分之一，从而大大增加胰岛素吸收的速度和量。就螯合剂（例如EDTA) 和/或溶解/稳定剂（例如柠檬酸）与胰岛素的氢键来说，人们相信其掩蔽胰岛素上的电 荷以便于胰岛素跨膜输送，并且从而增加胰岛素的起效和生物可用性两者。
[0052] 已经发现镁盐不明显地改变药物动力学概况，同时减少注射位点疼痛。
[0053] 在优选实施例中，添加间甲酚以利用其抗微生物特性和延长存放期。
[0054] 胰岛素
[0055] 胰岛素或胰岛素类似物可用于此调配物中。优选地，所述胰岛素是重组人类胰岛 素。重组人类胰岛素可从多种来源购得。胰岛素的剂量取决于其生物可用性和待治疗的患 者。取决于个体的胰岛素抗性水平，一般以1.5-200IU的剂量范围包括胰岛素。通常，在 100IU小瓶中提供胰岛素，不过200、400或500U/ml的其它演示也描述于本文中。在最优选 的实施例中，可注射调配物是含有100U胰岛素的lml体积。另外的实施例包括较高浓度胰 岛素调配物，最优选的是U-400。
[0056] 存在若干不同类型的商业胰岛素可供糖尿病患者使用。这些类型的胰岛素根据以 下各者而变化：（1)其到达血流并且开始降低血糖水平所需的时间；（2)胰岛素以最大强度 运行的时间；和（3)胰岛素持续影响血糖的时间。
[0057] 谏效胰岛素
[0058] 速效胰岛素打算对来源于用餐期间碳水化合物摄取的葡萄糖有响应。速效胰岛 素在1到20分钟内开始起作用，约一小时后达到峰值并且持续三到五小时。速效胰岛素 完全吸收到全身循环中需要约两小时。速效胰岛素包括普通重组人类胰岛素（例如由礼 来公司（EliLilly)出售的HUMULIN?和由诺和诺德公司（NovoNordiskA/S)出售的 NOVALIN?)，其在pH7的等渗溶液中投予。牛和猪胰岛素也是速效胰岛素，其与人类胰 岛素存在若干氨基酸差异但在人类中具有生物活性。
[0059] 浓缩胰岛素调配物
[0060] 为胰岛素抗性个体提供较浓缩形式的胰岛素。可商购的调配物优泌林（Humulin) RU-500的作用持续时间极长并且因其缓慢释放概况而仅适合于基础使用。
[0061]谏效胰岛素
[0062]一些糖尿病患者在用餐时使用速效胰岛素，而使用长效胰岛素作为'背景'连续胰 岛素。此群组包括已经修饰或氨基酸位置有所改变以增强吸收速率的胰岛素。
[0063]目前存在三种类型的速效商业胰岛素类似物可供使用：赖脯胰岛素（赖氨酸-脯 氨酸胰岛素，由礼来公司以HUMALOG?出售）、谷赖胰岛素（由赛诺菲安万特公司 (Sanofi-Aventis)以APIDRA?出售）以及门冬胰岛素（由诺和诺德公司以NOVOLOG? 出售）。
[0064]中效胰岛素
[0065]中效胰岛素的寿命比短效胰岛素长，但其开始起作用较慢并且到达其最大强度需 要较长时间。中效胰岛素通常在注射之后2-4小时内开始起作用，在4-14小时之间的某个 时间达到峰值并且保持有效多达24小时。中效胰岛素的类型包括中性鱼精蛋白锌胰岛素 (NeutralProtamineHagedorn;NPH)和LENTE胰岛素。NPH胰岛素含有鱼精蛋白，其减缓 吸收速度以使得所述胰岛素到达血流所需的时间较长但峰值和寿命较长。中效胰岛素可以 在中性pH值下与速效胰岛素组合，以减少每日注射总数。
[0066] 立即起效的胰岛素与中效胰岛素的掺合物：速效胰岛素与NPH胰岛素的掺合物是 可商购的以在单次注射中满足膳食和基础使用需要。这些胰岛素掺合物可以基于普通重组 胰岛素（HUMULIN?70/30(70%人类胰岛素低精蛋白和30%人类胰岛素，礼来公司）或 基于类似物（例如HUMALOG?Mix75/25 (75 %赖脯胰岛素鱼精蛋白悬浮液和25 %赖脯 胰岛素溶液）（礼来公司））并且是l〇〇U-ml。这些掺合物使用鱼精蛋白胰岛素悬浮液（基 于HUMULTN?或HUMALOG?)来延长胰岛素与HUMULTN? R(普通人类胰岛素）或 HUMALOG? I《一起起作用的作用持续时间以覆盖膳食需要。
[0067] 长效胰岛素
[0068] 长效胰岛素的实例是甘精胰岛素（以商品名称LANTUS?出售，赛诺菲安万特公 司）和地特胰岛素（LEVEMIR?,诺和诺德公司）。LANTUS?作用持续时间的延长通常 由皮下注射后pH值从4升高到7来诱导。这改变甘精胰岛素的溶解性，产生微沉淀。此微 沉淀在皮下组织中缓慢溶解，使其葡萄糖降低效果维持多达24小时。其与人类胰岛素的不 同在于在位置21处是甘氨酸而非天冬酰胺并且在3链的羧基端添加有两个精氨酸。
[0069] 溶解/稳定剂
[0070] 如图1所示，某些多元酸似乎掩蔽胰岛素上的电荷，增强摄取和输送。相对于并非 电荷掩蔽剂的盐酸，有效作为溶解/稳定剂的那些酸包括乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、谷氨酸、 天冬氨酸、丁二酸、反丁烯二酸、顺丁烯二酸、己二酸以及其盐。有效的酸全部是二元酸或多 元酸。举例来说，如果活性剂是胰岛素，那么优选的溶解/稳定剂是柠檬酸和/或柠檬酸钠。 盐酸可以与调配物中的任一者组合用于pH值调节，但不是溶解/稳定剂。
[0071] 酸可以直接添加或以于水溶液中解离的盐形式添加。所述酸的盐包括乙酸钠、抗 坏血酸钠、柠檬酸钠、谷氨酸钠、天冬氨酸钠、丁二酸钠、反丁烯二酸钠、顺丁烯二酸钠以及 己二酸钠。有机酸的盐可以使用多种碱来制备，包括（但不限于）：金属氢氧化物、金属氧 化物、金属碳酸盐和碳酸氢盐、金属胺以及铵碱，例如氯化铵、碳酸铵等。合适的金属包括单 价和多价金属离子。例示性金属离子包括第I族金属，例如锂、钠和钾；第II族金属，例如 钡、镁、钙和锶；以及类金属，例如铝。对含有超过一个羧酸基的有机酸来说，可能需要多价 金属离子，因为这些离子可以同时与超过一个羧酸基络合。
[0072] 溶解/稳定剂的范围对应于与胰岛素和EDTA二钠组合的柠檬酸的有效量。举 例来说，如果柠檬酸是摩尔质量为大致192克/摩尔的无水柠檬酸，那么9. 37X10_4M到 9. 37X10_2M的所述柠檬酸范围对应于约0? 18mg/ml到约18mg/ml的重量/体积。在一些实 施例中，无水朽1檬酸的量介于1. 8mg/ml的约50% (0? 9mg/ml)到1. 8mg/ml的约500% (9mg/ ml)的范围内，更优选地 1. 8mg/ml的约 75% (1. 35mg/ml)到 1. 8mg/ml的约 300% (5. 4mg/ ml)。在一个优选实施例中，无水柠檬酸的量可以是约1. 8mg/ml或约2. 7mg/ml或约3. 6mg/ ml或约5. 4mg/ml。在最优选的实施例中，朽1檬酸的量是2. 7mg/ml可注射调配物。如果使 用例如柠檬酸单水合物或柠檬酸三钠或另一种柠檬酸而非无水柠檬酸，那么可以调节重量 /体积。
[0073] 当胰岛素调配物的pH值在生理pH值范围内时，优选的溶解/稳定剂是柠檬酸钠。
[0074] 在一个尤其优选的实施例中，调配物含有EDTA二钠和柠檬酸的混合物。一般来 说，柠檬酸与EDTA二钠的比率介于 300:100、例如 100:120、100:100、200:100、150:100、 300:200以及500:100的范围内。
[0075] 盩合剂
[0076] 在优选实施例中，将锌螯合剂与胰岛素混合。螯合剂可以是离子性或非离子性的。 螯合剂包括乙二胺四乙酸（EDTA)、EGTA、海藻酸、a硫辛酸、二巯基丁二酸（DMSA)、1，2-二 氨基环己烷四乙酸（⑶TA)以及柠檬酸三钠（TSC)。盐酸与TSC结合使用以调节pH值，并且 在过程中形成柠檬酸，所述柠檬酸是溶解/稳定剂。
[0077] 螯合剂捕获来自胰岛素的锌，从而有助于胰岛素的单体或二聚形式超过六聚形 式，并且便于将胰岛素吸收到投药位点周围的组织（例如黏膜或脂肪组织）中。另外，螯合 剂氢可以与胰岛素键结，从而辅助掩蔽胰岛素单体的电荷并且便于跨膜输送胰岛素单体。 [0078] 在优选实施例中，所述螯合剂是EDTA。在最优选实施例中，所述调配物含有胰岛 素、EDTA二钠、氯化钙以及溶解/稳定剂（例如柠檬酸或柠檬酸钠）。
[0079] 如果EDTA是摩尔质量为大致292克/摩尔的乙二胺四乙酸，那么2.42X1(T4M到 9. 68X1(T2M的EDTA范围对应于约0? 07mg/ml到约28mg/ml的重量/体积。EDTA浓度的降 低可以减缓胰岛素吸收速率并且延迟葡萄糖对胰岛素注射的响应。此浓度的进一步增加所 提供的吸收速率增加可忽略。
[0080] 在优选实施例中，EDTA的量介于1. 8mg/ml的约5% (0. 09mg/ml)到1. 8mg/ml的 约 500% (9mg/ml)的范围内，更优选地 1. 8mg/ml的约 15% (0? 27mg/ml)到 1. 8mg/ml的约 200% (3. 6mg/ml)。举例来说，EDTA的量可以是 0?lmg/ml、0. 25mg/ml、l. 0mg/ml、l. 8mg/ml、 2.Omg/ml或 2. 4mg/mlEDTA。
[0081] EDTA浓度的降低可以减缓胰岛素吸收速率并且延迟葡萄糖对胰岛素注射的响应。 在一个优选实施例中，螯合剂是EDTA二钠，其量优选地等于或小于2.Omg/ml。此浓度的进 一步增加所提供的吸收速率增加可忽略。在一些实施例中，EDTA是EDTA二钠与EDTA二钠 钙的组合。举例来说，在一个实施例中，EDTA是约0. 27-0. 3mg/mlEDTA二钠与约1. 8-2.Omg/ mlEDTA二钠钙的组合。在一些实施例中，EDTA是介于约1. 8-2.Omg/ml之间的EDTA二钠 钙或EDTA二钠和CaCl2。
[0082] 镁化合物
[0083] 所述调配物含有一或多种医药学上可接受的镁化合物。如上文所论述，因内源性 钙在投药位点处的络合，EDTA可以在注射位点处造成刺激。虽然EDTA钙的掺杂可以改善 此刺激，但向调配物中添加EDTA钙减缓胰岛素吸收。为了使注射位点刺激减到最少或防止 注射位点刺激并且不改变皮下吸收速率，将一或多种镁化合物并入所述调配物中。
[0084] 镁化合物可以是无机和/或有机镁盐。合适的镁无机盐包括（但不限于）氢氧 化镁（Mg(0H)2);硫酸镁（MgS04);齒化镁，例如氯化镁（MgCl2)、溴化镁（MgBr2)和碘化镁 (Mgl2);焦磷酸镁；七水合硫酸镁；以及氧化镁（Mg02)。
[0085] 合适的镁有机盐包括（但不限于）EDTA镁；乳酸镁；氨基酸螯合物，例如天冬氨酸 镁；乙酸镁；碳酸镁（Mg(C03)2);柠檬酸镁以及葡糖酸镁。
[0086] 在特定实施例中，所述一或多种镁化合物是EDTA镁、Mg(0H)2、MgS04或其组合。在 一个实施例中，所述一或多种镁化合物是MgS04。
[0087] 所述一或多种镁化合物的浓度是约0? 1到约10mg/ml，优选地约0? 1到约5mg/ml， 更优选地约0. 1到约2mg/ml，最优选地约0. 2到约2mg/ml。在一些实施例中，所述调配物 含有约 0? 2-0. 3mg/mlMg(0H)2 (例如 0? 282)、约 1. 7-2.Omg/mlEDTA镁（例如 1. 89)和 / 或约0? 4-0. 5mg/ml硫酸镁（例如0? 481)。
[0088] 赋形剂
[0089] 医药组合物可以以常规方式使用一或多种生理学上可接受的载剂（包含赋形 剂和助剂）来调配，所述载剂促使将活性化合物加工成可以在医药学上使用的制剂。药 物的调配论述于例如约翰E.胡佛（Hoover,JohnE.)，雷明顿的药物科学（Remington's PharmaceuticalSciences),马克出版公司（MackPublishingCo.)，宾夕法尼亚州 伊斯顿（Easton,Pennsylvania) (1975)和H.A.利伯曼（Liberman,H.A.)和L.拉赫曼 (Lachman，L.)编，医药剂型（PharmaceuticalDosageForms),马塞尔?德克尔公司 (MarcelDecker),纽约州纽约（NewYork,N.Y.) (1980)中。
[0090] 在优选实施例中，包括一或多种增溶剂与胰岛素一起以促进在水性介质中的快速 溶解。合适的增溶剂包括润湿剂，例如聚山梨醇酯、甘油和泊洛沙姆（poloxamer);非离子 和离子型表面活性剂；食物酸和碱（例如碳酸氢钠）；和醇；以及用于pH值控制的缓冲盐。 在一个优选实施例中，使用盐酸（HC1)或氢氧化钠（NaOH)来调节pH值。可注射调配物的 pH值通常在约6. 8-7. 8之间，优选地是约7. 1。
[0091] 使用稳定剂来抑制或延迟药物分解反应，其包括例如氧化性反应。可以使用多种 稳定剂。合适的稳定剂包括缓冲剂，例如柠檬酸盐、磷酸盐和乙酸盐；多糖，例如纤维素和 纤维素衍生物；硫酸化多糖复合物和简单醇，例如甘油（glycerol/glycerin/glycerine); 抑菌剂，例如苯酚、苯甲醇、间甲酚（meta-cresol/m-cresol)、2_苯氧基乙醇和对轻基苯甲 酸甲/丙酯；等渗剂，例如氯化钠、甘油、环氨基酸、氨基酸和葡萄糖；卵磷脂，例如实例天然 卵磷脂（例如蛋黃卵磷脂或大豆卵磷脂）和合成或半合成卵磷脂（例如二肉豆蘧酰基磷 脂酰胆碱、二棕榈酰基磷脂酰胆碱或二硬脂酰基磷脂酰胆碱；磷脂酸；磷脂酰乙醇胺；磷脂 酰丝氨酸，例如二硬脂酰基磷脂酰丝氨酸、二棕榈酰基磷脂酰丝氨酸和二花生酰基磷脂酰 丝氨酸；磷脂酰甘油；磷脂酰肌醇；心肌磷脂；鞘磷脂）。另外，溶剂或共溶剂系统（乙醇、 PEG-300、甘油、丙二醇）和增溶剂，例如聚山梨醇酯20/80 ;泊洛沙姆188和山梨糖醇。在 一个实例中，所述稳定剂可以是甘油、抑菌剂和等渗剂的组合。最优选的调配物包括甘油和 间甲酚。甘油的范围是约l-35mg/ml，优选地约l〇-25mg/ml，最优选地约19. 5-22. 5mg/ml。 间甲酚的范围是约0. 75-6mg/ml，优选地约1. 8-3. 2mg/ml，最优选地约2或3mg/ml。可以 向调配物中添加氯化钙以"中和"任何游离EDTA，并且添加柠檬酸钠和/或柠檬酸以使解 离的单体稳定。当螯合剂是EDTA二钠时，更通常向调配物中添加氯化钙。以匹配的大致等 摩尔浓度向EDTA二钠中进行添加。举例来说，如果EDTA二钠是5mM，那么应使用5mM氯化 钙。有效范围是EDTA二钠的80%-120%。用于此的另一个可能的候选者是以类似量添加 的镁。氯化钙的范围是约〇.l-l〇mM，优选地，更优选地约2. 5-7. 5mM，最优选地约5mM。
[0092] 在一些实施例中，胰岛素和胰岛素类似物制剂的商业制剂可以用作本文所揭示调 配物的胰岛素。因此，最终调配物可以包括通常见于胰岛素和胰岛素类似物商业制剂中的 另外的赋形剂，包括（但不限于）锌、氯化锌、苯酚、磷酸钠、氧化锌、磷酸氢二钠、氯化钠、缓 血酸胺以及聚山梨醇酯20。这些物质也可以在添加本文所描述的螯合剂和解离/稳定剂之 前从这些可商购的制剂中移除。
[0093] 调配物的实例详细地描述于以下实例中。钙-EDTA-柠檬酸调配物含有：100U/ml 胰岛素、1. 8mg/mlEDTA二钠f丐、2. 7mg/ml朽1檬酸、20. 08mg/ml甘油以及3.Omg/ml间甲酚 ("BI0D-105"）或100U/ml胰岛素或胰岛素类似物、1. 8mg/mlEDTA二钠、2. 7mg/ml柠檬酸、 18.lmg/ml甘油、2.Omg/ml间甲酚以及 5mM氯化钙（"BI0D-107"）。
[0094] 如表1中所描述来制备含有一或多种镁化合物的胰岛素调配物。
[0095] 表1?镁-EDTA-胰岛素调配物组合物
【权利要求】
1. 一种可注射胰岛素调配物，其包含有效量的溶解/稳定剂和有效量的螯合剂和一或 多种镁化合物以与胰岛素中的锌螯合，以使得注射位点不适与在不存在所述一或多种镁化 合物的情况下使用EDTA钠的调配物相比较少。
2. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述胰岛素是人类重组胰岛素。
3. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述胰岛素是胰岛素类似物。
4. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述胰岛素浓度是100、200、400或500U/mL。
5. 根据权利要求1或2所述的调配物，其中所述一或多种镁化合物选自由以下各者组 成的群组：无机镁盐、有机镁盐以及其组合。
6. 根据权利要求4所述的调配物，其中所述无机镁盐选自由以下各者组成的群组：氢 氧化镁（Mg(OH)2);硫酸镁（Mg(S04)2)化镁，例如氯化镁（MgCl 2)、溴化镁（MgBr2)和碘化 镁（Mgl2);焦磷酸镁；七水合硫酸镁；氧化镁（Mg02)以及其组合。
7. 根据权利要求4所述的调配物，其中所述有机镁盐选自由以下各者组成的群组：EDTA镁；乳酸镁；氨基酸螯合物，例如天冬氨酸镁；乙酸镁；碳酸镁（Mg(C03)2);柠檬酸镁以 及葡糖酸镁。
8. 根据权利要求1到6中任一权利要求所述的调配物，其中所述一或多种镁化合物是 Mg (0H) 2、MgS04、EDTA 镁或其组合。
9. 根据权利要求1到7中任一权利要求所述的调配物，其中所述一或镁化合物的浓度 是约〇? 1到约l〇mg/ml，优选地约0? 1到约5mg/ml，更优选地约0? 1到约2mg/ml，最优选地 约 0. 2 到约 2mg/ml。
10. 根据权利要求1到7中任一权利要求所述的调配物，其中所述调配物含有约 0? 2-0. 3mg/ml Mg(0H)2、约 1. 7-2. Omg/ml EDTA 镁、约 0? 4-0. 5mg/ml 硫酸镁或其组合。
11. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂选自由以下各者组成的群 组：乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、谷氨酸、丁二酸、天冬氨酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、己二酸以 及其盐。
12. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂形成柠檬酸离子并且pH值 是约7。
13. 根据权利要求11所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂是柠檬酸或柠檬酸钠。
14. 根据权利要求11所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂是介于2. 0X1(T4M到 4. 5X1(T3M范围内的柠檬酸或柠檬酸钠。
15. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂是介于7 X 1(T3M到2 X 1(T2M 范围内的柠檬酸或柠檬酸钠。
16. 根据权利要求1所述的调配物，其中所述溶解/稳定剂是约9. 37X10,或约 1. 4X 10_2M的柠檬酸或柠檬酸钠。
17. 根据权利要求1所述的调配物，其进一步包含氯化钙。
18. 根据权利要求1所述的调配物，其进一步包含甘油和间甲酚。
19. 根据权利要求1到18中任一权利要求所述的调配物，其中所述螯合剂是EDTA钠。
20. -种胰岛素调配物，其包含100U/ml人类重组胰岛素、约1. 5mg/ml无水柠檬酸、约 1. 5mg/ml EDTA钠、约 18mg/ml 甘油、约 0? 481mg/ml MgS04 以及约 3. Omg/ml 间甲酚，并且pH 值是约7.0。 21?-种胰岛素调配物，其包含400U/ml人类重组胰岛素、3.6mg/ml EDTA、1.8mg/ml朽1檬酸三钠、2mg/ml 间甲酚、16mg/ml 甘油、12.12mg/ml 胰岛素（400U/mL)以及 0.481mg/ml MgS04。
22. -种治疗糖尿病个体的方法，其包含向所述个体注射有效量的根据权利要求1到 21中任一权利要求所述的调配物。
23. -种减少糖尿病个体中注射位点疼痛的方法，其包含向所述个体注射有效量的根 据权利要求1所述的调配物。
【文档编号】A61K38/28GK104394847SQ201380029323
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年4月16日
【发明者】罗德里克·波尔, 罗伯特·豪泽, M·李, B·R·威尔逊 申请人:百达尔公司