一种用于生产基于乳化的微观粒子的方法

专利名称：一种用于生产基于乳化的微观粒子的方法
技术领域：
本发明的设备及使用这种设备的方法涉及制造领域。更具体地说，所 化的含有生物或化学药剂的微观粒子的方法。
背景技术：
几种通过基于乳化制造技术生产含有生物或化学药剂的微观粒子技 术已有报道。 一般而言，这些方法具有第一相，所述的第一相由有机溶剂、 聚合物和i^解或者^:于该第 一溶剂中的生物或化学药剂组成。第二相包 括水、稳定剂和任选地第一溶剂。将第一相和第二相乳化，在乳液形成后， 从该乳液中除掉第一溶剂，以生产;f更化的^:观粒子。
另一种方法包括"双乳液"的形成。在这种方法中，生产通过被称作 "内相，，的第一相，其一般由水、生物或者化学药剂以及可能情况下的稳 定剂组成。第二相一般由有机溶剂和聚合物组成。将第一相和第二相乳化 以形成油包水的"内乳液"。第三相通常由水、表面活性剂和任选的第二 溶剂组成。然后，将该内乳液和第三相再一次乳化以形成水包油的"外乳 液，，。在外乳液形成后，从该乳液中除掉有机溶剂，以生产硬化的微观粒 子。
可以通过多种技术形成乳液。 一种这样的技术是使用了批量设备， 如在美国专利号5，407，609中所乂>开的，用于在湍流的条件下，例如使用搅拌器，混合第一和第二相。其它的批量工艺可利用均化器或近程声波定
位器。在另一技术中，如美国专利号5，654，008中描述的，通过在管内 (in-line)连续地混合第一相和第二相，，并利用湍流条件，例如使用管 内动态混合器或者管内静态混合器，形成乳液。
当通过湍流混合设备如静态和动态混合器制造乳液时，湍流区3或存 在于两相混合之处，并形成乳液。这种混合技术存在问题，因为湍流混合 器产生了不同湍流度的区域，在该混合器内的一些区域产生了争支高的湍流 度(尤其是更接近浆叶和壁的区域)，而其他地区则产生较低的湍流度(离 浆叶和壁较远的区域)。在混合器内不同的湍流度导致了樣i粒大小的范围 宽泛，这种情况是不期望发生的。
使用湍流混合设备用于生产微观粒子的另一个问题是，决定在该设备 内湍流度的水平的参数很多，如流速、粘度、密度、表面张力和温度。湍 流工艺对流速和其他物理特性的敏感性使得很难生产特性相同的一致成 品。对于多数的微观粒子产品而言，批与批产品间的变异是不能接受的。
使用湍流混合工艺用于生产微观粒子的另 一个问题是，某些活性剂， 例如蛋白质，对高剪切力是敏感的，而这种高剪切力是湍流混合固有的一 部分。因此，这些工艺不用来制造含有一些常见的生物或者化学药剂的凝: 观粒子。
使用湍流混合工艺的另外一个难题涉及规模化的问题。当生产身￡#改 变时，不能准确地预测湍流及导致的微观粒子特性。这意p未着，任何时候 只要湍流乳化设备发生变化，就必须进行一系列新的实验，以制定新的设 备操作指南来制造理想的微观粒子产品。只要扩大生产规模就需要重复实 验，这就增加了成本并耗费时间。
基于湍流的乳化设备也有物理上的局限性，尤其是其应用的流体动力 学定律。当使用湍流混合设备时，特定混合器的动力学与特定孩^见粒子的 大小和微观粒子大小的分布相关。
当扩大或者减小生产规模时，为了得到大小相同、分布相同的微观粒 子，在较大或者较小的混合器中应当产生相同的混合湍流度。当扩大规模 包括在混合器大小方面的变化情况下，为了补偿在混合器直径(D)方面的改变就必须实现在粘度(V)方面的变化。因此，应用基于湍流工艺来
形成微观粒子变得非常的困难，并且最终不可行，因为当需要4艮低流速时 难以获得想要的湍流度。
在上述的生产工艺中，最终得到的粒子大小是当混合时两相经受的剪 切力的函数。在这些方法中剪切力随被混合的容积而改变，结果是导致了 较宽的粒子大小的分布范围。对于生产工艺依赖于湍流的情况，难以实现 用于低流速(如在有限容积的探索实验过程可能用到)的湍流条件，而且 从用小型设备得到的结果难于预测较大型设备的实施情况。因此，应用基
于湍流的生产工艺，在实验室中小规厲得到的结果与随后制造M^莫生产中 得到的结果之间相关性较小。
另外一种用于生产乳液的方法利用了如在美国专利号4,183,681('681) 中所描述的填充床乳化器。该专利描述了使用填充床乳化器以形成水包油 的乳液。遗憾的是，公开的乳液没有形成微观粒子，被指导应用油/水相容 体积比等于或大于1:1，并且还发现有效的填充材料不符合对含有治疗性 的化学或生物药剂微观粒子的对设备的洁净和无菌的要求。
其他的乳液形成技术可利用过滤膜或者将流体通过如在美国专利号 6,281,254中所描述的微孔设备。这些方法需要精密加工而且对于扩大规模 的生产容量而言M烦的。
因此，需要一种用于形成基于乳液的微观粒子的方法，该方法可提供 较窄范围的粒子大小分布且可重复生产，而且可用于大的和小的容积，并 且在提供了可预计的乳化性质后可便于扩大生产规才莫。最为理想的是，这 种方法利用了非湍流乳化器，以使其能利用所有的化学或生物药剂。
发明概述
与已知的基于湍流生产微观粒子的方法，例如使用静态或者动态混合 器不同，本发明的设备和方法利用层流条件以生产乳液，在除掉溶剂后得 到含有生物或者化学药剂的《效观粒子。在本发明的广泛性方面，本发明提供了一种用于制备乳液的方法，在 除掉溶剂后该乳液产生含有生物或者化学药剂的微观粒子。
在一种实施方案中，将含有溶剂、活性剂和聚合物的第一相和含有溶 剂的第二相，在层流条件下，通过填充床乳化器，以生产乳液，经除掉溶 剂后得到微观粒子。
在第二种实施方案中，将含有溶剂和活性剂的第一相和含有溶剂和聚 合物的第二相组合，以制造乳液。在特定的实施方案中，乳液在填充床设
备、混合器、近程声波定位器(sonicator)、旋涡器、均化器等类似设备 内制造出。然后，将这种乳液与含有溶剂的第三相在层流条件下通过填充 床设备，以生产乳液，经除掉溶剂后得到微观粒子。
在第三个实施方案中，本发明提供了通过在层流条件下在填充床设备 内生产乳液来生产含有生物或者化学药剂的孩"见粒子的方法，其中，这种 乳液经除掉溶剂能够生产纟敬观粒子。在特定的实施方案中，由第一和第二 相混合物生产乳液。这种第一和第二相可以是相互不溶混的。
第一相溶剂可以是任何的有机溶剂或者水。在特定的实施方案中，该 有机溶剂选自二氯曱烷、氯仿、乙酸乙酯、千醇、碳酸二乙酯和曱乙酮。 第 一相可进一步包括乳化稳定剂。
第二相溶剂可以是任何有机溶剂或者水。第二相可以进一 步包括乳化 稳定剂。
本发明可利用任何的乳化稳定剂。在特定的实施方案中，该稳定剂选 自聚乙烯醇、聚山梨酸酯、蛋白质、聚乙烯吡咯烷酮)等。
第二相可进一步包括另外的溶剂，所述的溶剂选自有机溶剂或者水。
第三相溶剂可以是任何的有机溶剂或者水。
本发明的活性剂可以是任何的生物或者^f匕学药剂。在特定的实施方案 中，该活性剂选自抗氧化剂、多孔增强剂、溶剂、盐类、化妆品、食品添 加剂、纺织化学品、农用化学品、增塑剂、稳定剂、颜料、遮光剂、粘合 剂、杀虫剂、香料、防污剂、染料、盐类、油墨、化妆品、催化剂、洗涤 剂、固化剂、调味剂、食品、燃料、除草剂、金属、油漆、照相药剂、生物杀伤剂、颜料、增塑剂、推进剂、溶剂、稳定剂、聚合物添加剂、有机 分子、无机分子、抗感染药、细胞毒性药、抗高血压药、抗真菌剂、精神 抑制药、抗体、蛋白质、肽、抗糖尿病药、免疫刺激剂、免疫抑制剂、抗 体、抗病毒药、抗惊厥药、抗组胺药、心血管药、抗凝血剂、激素、抗疾 药、止痛药、麻醉剂、核酸、甾族化合物、适体、激素、甾族化合物、凝 血因子、造血因子、细月包因子、白介素、集落刺激因子、生长因子、生长 因子类似物、它们的片断等。
本发明的聚合物可以是任何的聚合物。在特定的实施方案中，该聚合 物选自聚(d，l-乳酸)、聚(l-乳酸)、聚乙醇酸、包括聚(d,l-丙交酯-共-
乙交酯)(PLGA)的上述的共聚物、聚己酸内酯、聚原酸酯、聚缩醛、 聚羟基丁酸酯等。
在本发明的另一个广泛性方面，本发明提供了能生产乳液的设备，该 乳液在除掉溶剂后最终得到含有生物或者化学药剂的微观粒子。该设备包 括容器和填充材料。
本发明的填充材料可选自金属、陶瓷、塑料、玻璃等。在特定的实施 方案中，该填充材料是玻璃或者不锈钢。其形状可以是以选自球体、珠粒、 小丸、碎片、纤维、海绵状物、枕状物等。在特定的实施方案中，该珠粒 是球形的。在另一个特定的实施方案中，球形珠粒的直径范围是20至1000 微米。
附图简要说明
下面的附图形成本发明说明书的一部分，并且被包括以便进一步说明 某些实施方案。通过参考一个和多个这样的附图并结合本文提供的特定实 施方案的详细描述，可以更好地理解这些实施方案。


图1.说明，才艮据本发明的实施方案，具有多种成分的典型的填充床设备。
图2.说明，根据本发明的实施方案，包括填充层设备的用于制造含有生 物或者化学药剂的微观粒子的典型乳化系统。发明的详细描述
本发明提供了一种设备以及使用这种设备通过基于乳化技术用于生产 微观粒子的方法。与以前已知的用于生产基于乳化的《鼓观粒子的方法不 同，本发明提供了非湍流或者层流，用于生产具有较窄的可重复生产的粒 子大小分布的微观粒子，能够使用具有按比例扩大规才莫能力的大的和小的 容积，同时在得到的较大批量中提供一致的可预测的特性。通过本发明的 方法，可以生产含有多种生物或者化学药剂的微观粒子。
通过使用非湍流或者层流、填充床系统而不是混合器，本发明克服了 以前微观粒子生产方法的缺点。无论是静态的还是动态的混合器都产生湍 流条件，伴随很大变化的微观粒子大小分布。使用制造乳液的填充床系统， 提供了均匀液滴并且得到的微观粒子大小分布和条件均适合于许多化学 或者生物药剂。另外，本发明的设备和方法能容易地产生可规才莫化的结果。 仅通过利用在较大直径的容器中相同的填充材料，在实验室内小规模生产 的所需批量的《鼓观粒子，可在较大的制造身见模中容易地重复生产出来。一 旦在实验室中小规模地生产出所需的微观粒子，该方法^_为该生产方法的 便宜和高效规模化创造条件。
在某个实施方案中，本发明的方法提供了连续的工艺，用于在宽范围 的流速和容积情况下制造微观粒子生产所用的乳液。在一些实施方案中， 该方法包括用于制造具有预先确定大小分布的樣t观粒子的工艺。在另外的 实施方案中，该方法提供了用于在非常低流速的情况下制造纟鼓观粒子的连 续工艺。
通过本技术领域中已知的任何乳化技术，可制造本发明的微观粒子。 在一种实施方案中，用于微观粒子制造生产乳液的方法包括(1)制备典 型地含有有机溶剂、聚合物以及一种或多种生物活性剂和/或化学品的第一
相；(2)制备典型地含有作为第二溶剂的水、乳化稳定剂以及任选溶剂 的第二相；(3)将第一和第二相通过填充床设备，以形成"水包油，，类 型的乳液。
在另一个实施方案中，用于生产乳液的方法包括(1 )制备典型地含有 有机溶剂和乳化稳定剂的第一相；(2)制备典型地含有作为第二溶剂的水、 一种或多种生物活性剂和/或化学品以及水溶性聚合物的第二相；(3) 将第一和第二相通过填充床设备，以形成"油包水"类型的乳液。
在第三个实施方案中，本发明提供了用于生产乳液的方法，通过(l) 制备含有有机溶剂和，任选的，乳化稳定剂的第一相；(2)制备含有第 二种有机溶剂、 一种或多种生物活性剂和/或化学品以及聚合物的第二相； (3)将第一和第二相通过填充床设备，以形成有机乳液。
在另外一个实施方案中，本发明提供了用于生产乳液的方法，通过(l) 制备典型地含有水、 一种或多种生物活性剂和/或化学品以及乳化稳定剂的 第一相；(2)制备典型地含有有机溶剂和聚合物的第二相；(3 )制备典 型地含有水和任选地含有稳定剂的第三相；(4)将第一和第二相通过填 充床设备，以形成"油包水"类型的乳液；(5)将第一乳液和第三相通 过第二个填充床设备，以形成"水包油"类型的乳液。
本发
度下进行的。在本发明中，可生产具有较窄的和可重复的精确颗粒大小的 微观粒子。此外，可既在小规模地生产，也可仅改变容器的直径就可容易 地按比例扩大制造量的规模。对于在先的湍流方法而言，这是不可能实现 的。令人惊奇的是，在层流状态中制造乳液解决了与如前所述的湍流乳液 形成工艺相关的许多问题。
填充床设备
本发明的设备是填充床设备，其用于通过基于乳化的技术生产微观粒 子。这种设备可以是任何形状的容器，其能够用允许液体在其中流过的填 充材料来填充(见图1)。本发明的设备可进一步提供一种材料，该材料 能够插入两端以封闭这种设备中的材料。图l说明了才艮据本发明一种实施 方案的典型设备。在这一实施方案中，将管(1)用作为填充材料(2)的 珠粒填充。本发明的设备用材料填充，该材料迫使液体流过填充材料之间的空隙， 以便通过该设备。在该设备内部的填充材料之间的空隙可以被^L作许多通
道，当流体流过该床时，该通道重复地交叉4皮此路径。
在本发明中，随着两种流体或者相(典型为油和水)流过填充物内的 空隙就制成了乳液。当该两相流过固体床时，它们重复地交叉彼此的路径， 并且连续相(通常是水)将不连续相(通常是油)分成了液滴，因此产生 了乳液。将不连续相液滴的大小重复地减小，直至获^f寻最终的液滴大小。 一旦不连续相液滴达到了某一尺寸，它们就不被进一步地任意减小，即使 它们连续流过该填充物。这种乳液制造机理允许在层流条件下形成精确尺 寸的乳液。
填充床的非常独特的动力学性质允许以非常低的流速连续地生产微观 粒子，用混合设备是不可能实现的。这种低流速使得以成批地，如0.1克 那么小， 一致地生产高质量的微观粒子，并保持一致的粒子大小分布。此 外，这些非常独特地流体动力学性质也提供了从实验室到按粒子大小进行 批量生产。
微观粒子，该工艺在层流区域内对流速不壽丈感。与基于湍流混合器工艺不 同，当在层流区域内操作时，本发明的方法对流速的改变不敏感。在本发 明中使用的流速可以是任何的层流流速。在特定的实施方案中，该流速为 0.0001/分钟至100升/分钟。
从实验室到按粒子大小进行批量生产可易规模化的微观粒子。 一般的批量
可扩大至10,000倍的规才莫。在特定的批量中，批量的大小可选自，(但不 限于此)0.1克、l克、10克、50克、100克、250克、0.5千克、1千克、 2千克、5千克、IO千克、15千克、20千克、25千克、30千克等。 一种 提高微观粒子批量失见模的方法是增加该容器的直径。这种增加将发挥作用 以增加通过该容器的乳液容积，如此直接地提高了生产批次的规模。
所述的设备和使用这种设备的方法提供了基于乳化的工艺，用于制造 微观粒子，该工艺^是供了严纟各控制的粒子大小分布。可通过改变填充材料的大小、形状和类型；重新安排入口或者出口密封；改变第一、第二或者 第三相的物理特性；改变该容器地长度或者宽度等等，来操控微观粒子大 小的分布。例如，成品微观粒子的大小可通过填充材料的大小，如玻璃珠 粒的直径，来确定。此外，容器的长度可直接地影响粒子大小的分布。
本发明的容器可以是以能容纳填充材料的任何形态。在特定实施方案 中，该设备是以管的形态。其横截面可以是任何适合的形状，包括矩形、 方形和圆形。在特定的实施方案中，该横截面为近似的圆形。该容器可以 是任何长度的。在特定的实施方案中，容器的长度可以是,人lcm到100米 的范围。在另一个实施方案中，这种容器为10到15cm。
在本发明中使用的填充材料可以是能包容在设备内的任何物质。在特 定的实施方案中，这种填充材料可(但不限于此)球体、珠粒、小丸、碎 片、纤维、海绵状物、枕状物等的任何的形状或形态。在特定的实施方案 中，填充物为近似的球形。用于填充的材料可以是金属、陶瓷、塑料、玻 璃等。在一种实施方案中，该填充材料是玻璃或者非活性金属。在特定的 实施方案中，填充材料是硼-硅酸盐玻璃珠粒或者不锈钢珠粒。珠粒的直径 可以是从20至2000微米的范围。在特定的实施方案中，该珠粒可以是在 50至IOO(H敫米的范围内。
微观粒子的大小部分地是由各个填充材料粒子的大小和形状决定的。 大的且不吻合的填充材料一般比较小的填充材料粒子填充得更不紧密，并 且产生较大的空隙，便于流体流过。在填充材料中较大的空隙产生较大的 微观粒子，而在填充材料中较小的空隙产生较小的微观粒子。流速不影响 从特定设备中生产的微观粒子大小。微观粒子在大小方面可以变化，范围 是从亚微米至毫米的直径。在一种实施方案中，微观粒子是1-200微米， 目的为便于通过标准规格针头对患者给药。在特定的实施方案中，该微观 粒子为10-100微观粒子之间。
可以通过任何方法将所述的相导入填充床乳化器。在一种实施方案中， 该相是通过管道(pipe)或管子(tube)导入的，也可以泵送，通过气体或 者其它类型压力源加压，通过重力流入或者在填充床乳化器的出料端抽真 空。所述的液相可通过管道承载，该管道含有与所用的溶剂和温度可适宜的不锈钢、玻璃或者塑料。所述的流体相可以是于室温或者对于特定流体 而言要求在大约冻结与大约沸腾之间的任何温度。应用本发明的设备和方 法可以利用任何与设备相适宜的压力。可以将压力调节至需要克服填充床 阻力和在层流区域中提供一定流速的任何压力。
含有生物或者化学药剂的微观粒子可以通过溶剂萃取从填充床设备生 产的溶液中收集。这种技术在本领域是已知的。
本发明的第一和第二相是可彼此不混溶的任何两种流体。如果在生产 微观粒子中应用第三相，那么将从第 一和第二相得到的产物与第三相结 合。这样，从第一和第二相与第三相的结合中得到的产物是彼此不混溶的 任何的两种流体。
用于第一相的溶剂可以是任何有机的或者水溶剂。溶剂的例子(但不 限于此)水、二氯曱烷、氯仿、乙酸乙酯、千醇、爿暖酸二乙酯、曱乙酮和 上述物质的混合物。在特定的实施方案中，该溶剂为乙酸乙酯或者二氯甲 烷。
第一相可以含有能生物降解的聚合物和生物或化学药剂的溶液，该溶 液作为溶液或悬浮液。另 一种选择是将该生物或者化学药剂溶解或悬浮于 第二相中。
用于第二相的溶剂可以是任何的与第 一相不混溶的、有机或者含水流 体。这些溶剂的例子包括(但不限于此)水、水基溶液、有机溶剂等。在 特定的实施方案中，第二相含有水、乳化稳定剂和任选的溶剂。在另一特 定实施方案中，第二相含有水、 一种或多种生物或者化学药剂和任选的水 溶性聚合物。在另一特定实施方案中，第二相含有第二种有机溶剂、 一种 或多种生物或者化学药剂和聚合物。
在本发明中可以使用储料罐或进料容器，以储存第一或者第二相(参
见图2)。储料罐或进料容器可以是装有夹套或者其它装配，以控制内容 物的温度。管可以自一个罐通过一个泵来铺设，然后与自另一个罐的管汇 合进入填充床设备。所述的汇合也可发生在填充床设备的入口或者填充床 设备自身内。此外，所述的填充床设备可包括泵或者将所述的相移动进入 并通过该填充床设备的其它设备。所述的相可以在没有泵的情况下通过简单的重力、通过压力或者通过来自填充床设备另 一端抽真空等方法而自储 料罐或进料容器流入填充床设备。所述的管可进一步包括添加的流量计、 反馈控制、通过编程逻辑控制的流速程序等等。
在本发明中使用的乳化稳定剂可(但不限于此)聚乙烯醇、聚山梨酸 酯、蛋白质如白蛋白、聚乙烯吡咯烷酮。在特定的实施方案中，使用了聚
乙烯醇。乳化剂的浓度可以在0%至20%的范围，优选为0.5%至5%。
在本发明中使用的可生物降解聚合物(但不限于此)，聚(d，l-乳酸)、 聚(l-乳酸)、聚乙醇酸、包括聚(d,l-丙交酉旨-共-乙交酯)(PLGA)的上 述的共聚物、聚己酸内酯、聚原酸酯、聚缩醛、聚羟基丁酸酯。在特定的 实施方案中，该可生物降解聚合物为PLGA。 PLGA可具有丙交酯:乙交酯 的单体比率在大约40:60至100:0的范围内或者/人大约45:55至100:0的范 围内。
在某一实施方案中，可生物降解聚合物的比浓对数粘度可以是在O.l 至2.0dL/g的范围内，优选地，在大约O.l至大约1.0dL/g范围内。将可生 物降解聚合物包括于浓度在1%至40% w/w的范围内，优选地在5%-20% w/w的范围内。
在本发明中使用的生物药剂可以是当对动物或者人给药时能产生作用 的任何药剂。在特定的实施方案中，它们包括(但不限于此)有机分子、 无机分子、抗感染药、细胞毒性药、抗高血压药、抗真菌剂、精神抑制药、 抗体、蛋白质、肽、抗糖尿病药、免疫刺激剂、免疫抑制剂、抗体、抗病 毒药、抗惊厥药、抗组胺药、心血管药、抗凝血剂、激素、抗疟药、止痛 药、麻醉剂、核酸、甾族化合物、适体、激素、甾族化合物、凝血因子、 造血因子、细胞因子、白介素、集落刺激因子、生长因子和其类似物、它 们的片断等等。
在本发明中使用的化学药剂可以是任何合成的或者天然的药剂。在特 定的实施方案中，它们包括(但不限于此)，抗氧化剂、多孔增强剂、溶 剂、盐类、化妆品、食品添加剂、织物化学品、农用化学品、增塑剂、稳 定剂、颜料、遮光剂、粘合剂、杀虫剂、香料、防污剂、染料、盐类、油、 油墨、化妆品、催化剂、洗涤剂、固化剂、调味剂、食品、燃料、除草剂、金属、油漆、照相药剂、生物杀伤剂、颜料、增塑剂、推进剂、溶剂、稳 定剂、聚合物添加剂等等。
本发明的方法在该设备、溶剂和活性药剂的操作范围内的任何温度下 都是起作用的。决定用于特定工艺的适合温度的因素包括使两相能被泵送 通过填充床设备的最佳温度，。如果使用第三相，用于第一填充床设备的 温度可能相同于或者不同于第二填充床设备的温度。该温度应当是使两相 保持为理想的粘度。此外，聚合物和活性分子的溶解度可能会要求提高温 度以产生完全的溶解。另外，温度还可能被生物或化学药剂的稳定性限制
所影响。典型的操作温度可以是在18至22。C、 15至30。C、 10至70。C， 0 至96。C等的范围。 一般而言，温度可以是从-273。C至150。C的范围。
可将本发明的微观粒子用于任何目的。在特定的实施方案中，将它们 给予患者。它们可以单一或者多次剂量对患者用药。也可以单剂量的形式 给予所述的微观粒子，以发挥作用进一步超过延长时间地释放生物或者化 学药剂，免除了多次给药的需要。
本发明的微观粒子可作为干的材料储存。在给患者用药时，可以在使 用之前将所述的干微观粒子悬浮于可接受的药用液体载体中，如2.5% (重 量)的羧甲基纤维素水溶液。悬浮后，再将微观粒子给患者注射或者以其 它途径来利用。
定义
对于本发明的目的而言，下列术语应具有如下含义
此外，就本发明的目的而言，术语"一种"实体是指一个或多个的实 体；例如"一种蛋白"或"一种雌二醇代谢物分子"是指一种或多种那些 化合物或者至少一种化合物。同样，术语"一种"、"一种或多种"和 "至少一种"在本文可以互换使用。需要注明的是术语"总括"、"含有"、 "具有"也可以互换使用。而且， 一种化合物"选自"是指随后列出的一 种或多种化合物，包括两种或多种该化合物的混合物(例如组合)。就本发明的目的而言，术语"可生物降解的"是指在特定治疗情况下 在一段可接受的时间内聚合物自然条件下溶解或者降解。在曝露于生理的
pH和温度之后，例如pH从6到9的范围和温度从25°C到38。C的范围， 该时间典型地少于5年，和通常少于l年。
就本发明的目的而言，术语"填充床设备，，是指任何含有填充材料的 容器，该填充材料能够通过用两种不混溶流体在接触时产生乳液。
就本发明的目的而言，术语"活性剂"是指任何的生物或者化学药剂。
已经广泛地描述了本发明，通过参考本文仅用于说明发明目的而提供 的某些特定实施例可以获得进一步的理解，除特别规定之外，而不企图限 制本发明。
实施例
下面所包括的实施例说明本发明特定的实施方案。本领域的技术人员
在实施本发明中4艮好地发挥作用，因此，可以净皮认为构成了优选的实施方 式。尽管如此，本领域的技术人员应当认识到，才艮据本发明公开的内容， 已公开的特定实施方案在没有背离本发明的精神和范围内，是可以做许多 变化的，并且可以得到类似或者相近的结果。
实施例l:制备可生物降解的聚合物微球体
含有10% PLGA的第一相通过将10g 85:15的PLGA ( Medisorb 8515DLC01， Alkermes公司，6960 Cornell Rd.， Cincinnati,OH 45242 )溶解 于90克乙酸乙酯来制备。第二相通过将2g聚乙烯醇(PVA)和16克乙 酸乙酯溶解于198克水中来制备。将两种溶液于20。C分别置于可控温度 的进料容器内(图2)。
将第二相，以lml/分的速度泵送通过本发明的填充床设备(长度为 150mm、用500ili玻璃珠粒填充的6mm聚四氟乙烯(PTFE)管)。同时，将第一相以lml/分的流速泵送通过该相同的填充床设备。在过量体积的水 中收集该乳液，除掉溶剂并分离硬化的微观粒子。
通过激光扫描分析该樣i观粒子的大'J、分布，结果如下
平均直径=46|im (体积统计数)
D10 = 35|im
D50 = 46,
D90 = 58,
实施例2:制备2-甲氧基雌二醇(2ME)的聚合物微球体
第 一相通过将200mg 2ME和400mg 50:50的PLGA溶解于7ml乙酸乙 酯中来制备。第二相通过将2g聚乙烯醇(PVA)溶解于198克水中来制 备。然后将两相置于65°C下的可控温度的水浴池内。
将第二相以1.5ml/分的速度泵送通过本发明的填充床设备(长度为 150mm、用500p玻璃珠粒填充的6mmPTFE管)。同时，将第一相以lml/ 分的流速泵送通过该相同的填充床设备。在玻璃烧杯中收集该乳液，其中 从该乳液的液滴中除掉溶剂。
将该碩/f匕的微观粒子离心，并且用水洗涤该孩么观粒子3次。分析该撰t 观粒子的粒径分布，结果如下
平均直径=40pm (体积统计数)
D10 = 27pm
D50 = 40pm
D90 = 53,
实施例3:制备PEG化(PEGylated)的胰岛素微球体
第一相通过将213mgPEG化胰岛素(美国临时申请号60/462,364，发 明名称"用于制备特异性位点蛋白质轭合物的方法")和748mg45:55的PLGA溶解于10ml二氯曱烷中来制备。然后，第二相通过将2g聚乙烯醇 (PVA)溶解于198克水中来制备。
将第一相以1.7ml/分的速度泵送通过本发明的填充床设备(长度为 150mm、用500in玻璃珠粒填满的6mmPTFE管)。同时，将第二相以 0.7ml/min的流速泵送通过该相同的填充床设备。在玻璃烧杯中收集乳液， 其中通过蒸发除掉溶剂。
将最终得到的^^求体过滤并用水洗涤，然后在大气压下敞开，干燥过 夜。分析该干燥微球体的粒径分布，结果如下
平均直径=61|um (体积统计数)
D10 = 42fam
D50 = 60|um
D90 = 79pm
实施例4:制备双乳液微球体
第一相通过将4.5mg 65:35的PLGA溶解于40.5克乙酸乙酯中来制备。 其次，第二相通过将225mg卯白蛋白溶解于7.5g水中来制备。然后，将 2g聚乙烯醇(PVA)和5g乙酸乙酯溶解于192克水中，以制备第三相。
将第一相以5.0ml/min的流速泵送通过该相同的填充床设备。同时将 第二相以l.Oml/分的速度泵送通过本发明的填充床设备(长度为200mm、 用500|1玻璃珠粒填充的1英寸不锈钢管)。然后将从第一个填充床设备出 来的作为第 一和第二相混合物结果的内乳液导入本发明的第二个填充床 设备(长度为200mm、用500p玻璃珠粒填充的1/2英寸不锈钢管)。同时， 将第三相以13ml/分的速度泵送通过该第二个填充床设备。在玻璃烧瓶中 收集从第二个填充床设备中出来的得到除掉其中溶剂的乳液产品。。
将最终得到的微球体过滤并用水洗涤，然后冻干过夜。分析该干燥的 微球体的粒径分布，结果如下
平均值=35|um (体积统计数)中位数=35,(体积统计数) 标准偏差=13.5|im
实施例5:填充床设备的制备和按比例扩大规模
用于生产含有雌二醇苯曱酸酯、粒径分布在25-60微米范围内微观粒 子的设备是由直径为l英寸、长度为200mm的不锈钢管制成的。用平均 直径为375微米的玻璃珠粒填充该管。
含有15%PLGA的第一相溶液通过将150g 85:15的PLGA ( Medisorb 8515DLC01， Alkermes公司，6960 Cornell Rd.， Cincinnati,OH 45242 )溶解 于850克乙酸乙酯中制备。将75克雌二醇苯曱酸酯加入该溶液并于60。C 搅拌至完全溶解，然后将20g聚乙烯醇(PVA)和IOO克乙酸乙酯溶解于 1880克水中，以形成第二相。将两种溶液分别置于可控温度为60。C的进 料容器内(图2)。
将第二相以30ml/分的速度泵送通过上述的填充床设备。同时，将第 一相以30ml/分的流速泵送通过该相同的填充床设备。在罐内收集其中除 掉溶剂的乳液。
将最终得到的樣i球体过滤并用水洗涤，然后真空干燥。分析该千燥的 微球体的粒径分布，结果如下
平均值=38pm (体积统计数)
中位数=38,(体积统计数)
标准偏差- 8.4|am
实施例6:制造雌二醇苯曱酸酯微球体的批量按比例扩大
为了证明填充床设备和工艺的可规模化能力，制备了 lkg批量的具有 预计的35-100微米的分布范围的含有雌二醇苯曱酸酯的微观粒子。以长度 为200mm的1英寸不锈钢管制造填充床设备，并用平均直径为500微米 的玻璃玉朱粒填充。含有16.7% PLGA的第一相溶液是通过将800g 85:15的PLGA (Medisorb 8515DLC01, Alkermes公司，6960 Cornell Rd., Cincinnati,OH "242)溶解于3990克乙酸乙酯中来制备。加入200克雌二醇苯曱酸酯并 于60。C搅拌至完全溶解。然后将lOOg聚乙烯醇(PVA)和500克乙酸乙 酯溶解于9400克水中，以形成第二相。将两种溶液分别置于可控温度为 60。C的储料罐内(图2)。
将第二相以50ml/分的速度泵送通过该填充床设备。同时，将第一相 以50ml/分的流速泵送通过该相同的填充床设备。在罐内收集其中除掉溶 剂的乳液。
将最终得到的微球体过滤，并用水洗涤，然后真空干燥。分析该干燥 孩O求体的粒径分布，结果如下
平均值=66pm (体积统计凄t)
中位数=66|am (体积统计数)
标准偏差=21,
实施例7:填充床设备和流速的按比例扩大
本实施例证明了应用填充床设备用于以更高的流速制造微球体。以长 度为200mm、直径为2英寸的不锈钢管制造新的填充床设备，并用平均直 径为465微米的玻璃珠粒填充。
含有10%PLGA的第一相溶液通过将130g 85:15的PLGA (Medisorb 8515DLC01, Alkermes 乂>司，6960 Cornell Rd.， Cinci皿ati,OH 45242 )溶解 于1170克乙酸乙酯中来制备。加入200克苯曱酸雌二醇并于60。C搅拌至 完全溶解。其次，将30g聚乙烯醇(PVA)和210克乙酸乙酯溶解于2760 克水中，以形成第二相。将两种溶液分别置于可控温度为50。C的进料供 应罐内(图2)。
将第二相以300ml/分的速度泵送通过上述的填充床设备。同时，将第 一相以300ml/分的流速泵送通过该相同的填充床设备。在罐内收集其中除 掉溶剂的乳液。分析最终得到的微球体的粒径分布，结果如下 平均值=28|um (体积统计数) 中位数=30pm (体积统计数) 标准偏差=9.8|iim根据本发明，无需进行其它实验即可制造和实施本文公开和要求保护 的所有方法和设备。尽管该方法以特定的实施方案来描述，然而对本文描 述的方法、设备和方法的步骤或步骤顺序进行改变，都没有背离本发明的 概念、精神和范围，这对于本领域的技术人员而言是显而易见的。更明确 地说，很显然本文描述的药剂可以被与化学和生理学上都相关的某些药剂 替代，而达到相同或相近结果。所有这些相似的替代和变化，对于本领域 技术人员是显而易见的，都视为在所附的权利要求书所定义的本发明的精 神、范围和概念之内。
权利要求
1、一种制备微观粒子的方法，包括(a)制备第一相，所述的第一相含有溶剂、活性剂和聚合物；(b)制备含溶剂的第二相；(c)在层流条件下将所述第一相和第二相通过填充床设备，其中所述的方法导致微观粒子的形成；和(d)收集含有所述活性剂的所述微观粒子。
2、 权利要求l的方法，其中所述的填充床设备包含选自包括金属、 陶瓷、塑料和玻璃。
3、 权利要求2的方法，其中所述的填充材料选自玻璃和不锈钢。
4、 权利要求2的方法，其中所述的填充材料是球体、珠粒、小丸、 碎片、纤维、海绵状物和枕状物的形式。
5、 权利要求1的方法，其中所述的含有溶剂的第一相是选自有机溶 剂和水。
6、 权利要求5的方法，其中所述的有机溶剂选自二氯曱烷、氯仿、 乙酸乙酯、千醇、碳酸二乙酯和曱乙酮。
7、 权利要求1所述的方法，其中所述的含有溶剂的第二相选自有机 溶剂和水。
8、 权利要求7的方法，其中所述的溶剂是水。
9、 权利要求l的方法，其中所述的第二相进一步包括乳化稳定剂。
10、 权利要求9的方法，其中所述的乳化稳定剂选自聚乙烯醇、聚山 梨酸酯、蛋白质和聚乙烯吡咯烷酮。
11、 权利要求10的方法，其中所述的蛋白质是白蛋白。
12、 权利要求l的方法，其中所述的第二相进一步包括第二种溶剂。
13、 权利要求12的方法，其中所述的溶剂选自有机溶剂和水。
14、 权利要求l的方法，其中所述的活性剂选自抗氧化剂、多孔增强 剂、溶剂、盐类、化妆品、食品添加剂、织物化学品、农用化学品、增塑 剂、稳定剂、颜料、遮光剂、粘合剂、杀虫剂、香料、防污剂、染料、盐 类、油、油墨、化妆品、催化剂、洗涤剂、固化剂、调味剂、食品、燃料、 除草剂、金属、油漆、照相药剂、生物杀伤剂、颜料、增塑剂、推进剂、 溶剂、稳定剂、聚合物添加剂、有机分子、无机分子、抗感染药、细胞毒 性药、抗高血压药、抗真菌剂、精神抑制药、抗体、蛋白质、肽、抗糖尿 病药、免疫刺激剂、免疫抑制剂、抗体、抗病毒药、抗惊厥药、抗组胺药、 心血管药、抗凝血剂、激素、抗痴药、止痛药、麻醉剂、核酸、甾族化合 物、适体、、激素、甾族化合物、凝血因子、造血因子、细胞因子、白介 素、集落刺激因子、生长因子和生长因子类似物以及它们的片断。
15、 权利要求1的方法，其中所述的聚合物是选自聚(d,l-乳酸)、聚 (l-乳酸)、聚乙醇酸，包括聚(d，l-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)的上述的共聚物、聚己酸内酯、聚原酸酯、聚缩醛、聚羟基丁酸酯。
16、 一种制备微观粒子的方法，其包括(a) 制备第一相，所迷的第一相含有溶剂和活性剂；(b) 制备含溶剂和聚合物的第二相；(c) 制备含溶剂的第三相；(d) 将所述的第一相和第二相组合，以制造乳液；(e) 在层流条件下将所述的乳液通过填充床i殳备，同时将第三相通 过该填充设备，其中所述的方法导致微观粒子的形成；和(f) 收集含有所述活性剂的所述微观粒子。
17、 权利要求16的方法，其中所述的填充床设备装有的填充材料选 自金属、陶瓷、塑料和玻璃。
18、 权利要求17的方法，其中所述的填充材料是以球体、珠粒、小 丸、碎片、纤维、海绵状物、枕状物的形式。
19、 权利要求18的方法，其中所述的填充材料选自玻璃和不锈钢。
20、 权利要求16的方法，其中所述的含有溶剂的第一相选自有机溶 剂和水。
21、 权利要求20的方法，其中所述的第一相包括水基的溶液。
22、 权利要求16方法，其中所述的第二相含有的溶液选自有机溶剂 和水。
23、 权利要求22的方法，其中所述的溶剂是有机溶剂。
24、 权利要求16的方法，其中所述的第一相进一步包括乳化稳定剂。
25、 权利要求24的方法，其中所述的乳化稳定剂选自聚乙烯醇、聚 山梨酸酯、蛋白质和聚乙烯吡咯烷酮。
26、 权利要求25的方法，其中所述的蛋白质是白蛋白。
27、 权利要求16的方法，其中所述的第二相进一步包括第二种溶剂。
28、 权利要求27的方法，其中所述的溶剂选自有机溶剂和水。
29、 权利要求16的方法，其中所述的活性剂是选自抗氧化剂、多孔 增强剂、溶剂、盐类、化妆品、食品添加剂、织物化学品、农用化学品、 增塑剂、稳定剂、颜料、遮光剂、粘合剂、杀虫剂、香料、防污剂、染料、 盐类、油、油墨、化妆品、催化剂、洗涤剂、固化剂、调味剂、食品、燃 料、除草剂、金属、油漆、照相药剂、生物杀伤剂、颜料、增塑剂、推进 剂、溶剂、稳定剂、聚合物添加剂、有机分子、无机分子、抗感染药、细 胞毒性药、抗高血压药、抗真菌剂、精神抑制、抗体、蛋白质、肽、抗糖 尿病药、免疫刺激剂、免疫抑制剂、抗生素、抗病毒药、抗惊厥药、抗组 胺药、心血管药、抗凝血剂、激素、抗痴药、止痛药、麻醉剂、核酸、甾 族化合物、适体、激素、甾族化合物、凝血因子、造血因子、细胞因子、 白介素、集落刺激因子、生长因子和生长因子类似物以及它们的片断。
30、 权利要求16的方法，其中所述的聚合物选自聚(d,l-乳酸)、聚 (l-乳酸)、聚乙醇酸、包括聚(d,l-丙交酉旨-共-乙交酯)(PLGA)的上述的共聚物、聚、己酸内酯、聚、原酸酯、聚缩醛和聚、鋒基丁酸酯。
31、 权利要求16的方法，其中所述的第一相所述的第二相在产生乳 液的设备选自填充床设备、混合器、近程声波定位器、旋涡器和均化器。
32、 一种制备含有生物或者化学药剂微观粒子的方法，其包括(a)在层流条件下，在填充床设备内制备乳液，其中所述的方法 导致樣史观粒子的形成；和(b)收集所述的微观粒子。
33、 权利要求32的方法，其中所述的乳液是产生自第一和第二相的 混合物，其中所述的第 一相和第二相是彼此不混溶的。
34、 权利要求33的方法，其中所述的第一相含有的溶剂选自包括有 机溶剂和水溶剂这样的组合的溶剂。
35、 权利要求33的方法，其中所述的第二相包括一种选自包括有机 溶剂和水溶剂。
36、 一种用于制备基于乳化的含有生物或者化学药剂的微观粒子的设 备，其包括容器(1);和置于其内的填充材料(2)。
37、 权利要求36的设备，其中所述的填充材料选自金属、陶瓷、塑 料和玻璃。
38、 权利要求37的设备，其中所述的填充材料是玻璃或者不锈钢。
39、 权利要求36的设备，其进一步包括能将所述的填充材料密封于 所述的容器中的材料。
40、 权利要求38的设备，其中所述的填充材料是球形的珠粒。
41、 权利要求40的设备，其中所述的球形珠粒的大小为从直径20至 IOOO微米直径的范围。
全文摘要
本发明的设备和方法是用于生产基于乳化的含有生物或者化学药剂物质的微观粒子。特别是，该设备提供了容器、置于该容器内的填充材料，并可进一步提供能插入所述容器两端以密封该填充材料的材料。在特定的实施方案中，该设备是填充床设备。该方法包括生产基于乳化的含有生物或者化学药剂的微观粒子。本发明的有益效果是本发明的设备和方法提供了低剪切力、非湍流的生产基于乳化的微观粒子，且该方法提供了较窄的可重复生产的微观粒子大小分布，能够使用具有能便于按比例扩大的大和小的容积，同时提供的乳化特性可预测。
文档编号C08FGK101410174SQ200480008408
公开日2009年4月15日 申请日期2004年4月12日 优先权日2003年4月10日
发明者艾胡德·杰格森 申请人:Pr药品有限公司