一種胰島素乾粉吸入劑的製備方法
2023-05-31 08:43:01
專利名稱：一種胰島素乾粉吸入劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及胰島素乾粉吸入劑的製備方法。
背景技術：
眾所周知，胰島素是機體最重要的內分泌激素之一，是維持正規糖代謝所必須的調節物質，體內缺乏胰島素將導致血糖升高，因此I型糖尿病患者和部分II糖尿病患者需要使用外源性胰島素進行治療。目前胰島素只能通過皮下或肌肉注射給藥，通常每天劑量分4次，於早、中、晚餐前30分鐘皮下注射，晚睡前再注射一次。雖然現已有精蛋白鋅胰島素等中、長效針劑，有些病人每日仍需注射2-4次。糖尿病需終生用藥，長期反覆注射給患者帶來的疼痛和不便，並可能使注射部位出現炎症、硬結、過敏等副作用，另外皮下注射胰島素，起效相對較慢，患者需餐前30～40分鐘注射，但仍難以模擬餐後體內血糖變化，容易引起低血糖休克。長期以來藥學工作者一直在尋找無須注射且又能快速作用的胰島素非注射給藥製劑，包括口服、口腔黏膜、鼻腔、眼內、肺吸入、直腸、透皮等途徑。
80年代初，胰島素的鼻腔給藥引起了人們極大的興趣，經過近20年的研究，因無合適的吸收促進劑及胰島素對鼻粘損傷的不確定性，而最終放棄了該給藥途徑。胰島素口腔黏膜吸收製劑也有相當多的研究報導，但也存在加入吸收促進劑的問題。胰島素經肺部吸收治療糖尿病的研究報導，最早見於Gansslen(1925)，系將胰島素溶液霧化後經口腔吸入到達肺部，由於肺部具有巨大的表面積和豐富的毛細血管，藥物經肺部毛細血管吸收後通過頸靜脈迅速進入體循環，避免肝臟及胃腸道的首過作用，因此起效較皮下注射快，且符合內源性胰島素的釋放特徵和人體需求。
藥物經肺給藥最早推廣使用的是採用氟裡昂為拋射劑的氣霧劑。90年代以來，隨著粉體工學的研究進展，一種使用更方便和安全的肺部給藥劑型---乾粉吸入劑越來越引起人們的重視，乾粉吸入劑的發展與成熟為胰島素等大分子蛋白類藥物的非注射途徑給藥提供了可能。乾粉吸入劑通常由藥物、載體和吸入裝置組成。根據人體呼吸道和肺部生理結構，藥物(微粒)粒徑需控制在0.5～7微米範圍內，大於7微米藥物不能通過氣管和支氣管進入肺部，小於0.5微米可能被呼出氣流帶出。載體在乾粉吸入劑中起到稀釋劑和增加流動性以及防止藥物顆粒集聚的作用，通常粒徑控制在30～150微米，避免載體隨吸入氣流進入肺部。
乾粉吸入劑的發展和成熟為胰島素經肺給藥提供了可能。目前各大製藥公司都在進行胰島素乾粉吸入劑的研究，有杜拉(Dura)公司，阿拉迪姆(Aradigm)公司，茵海爾(INHALE公司)和輝瑞公司。如中國專利CN1129904A、CN1152867和CN1372973公開的技術。前兩個專利均為胰島素與乳糖等作為載體製成的乾粉吸入劑。在CN1129904A披露的技術中，將胰島素與增強劑以促進胰島素的吸收共同製成粒徑微細的吸入粉末，直接吸入或與載體(優選粒徑為60-80微米)混合後吸入。其增加吸入的原理主要是通過表面活性劑，改變上皮細胞的結構、或增加胰島素的水溶性、或改變肺泡或氣道內粘液的粘度面達到增加胰島素吸收的目的。但是，加入表面活性劑有可能影響肺的正常的生理功能，對人體的毒性較大，長期應用會造成對人體的損害。
在上述公開報導的技術中，無吸收促進劑，將胰島素溶解於緩衝水溶液中，需要時加入載體(糖、有機鹽、胺基酸、多肽、蛋白質)共同溶解，經噴霧乾燥獲得大體無定形的微粉(10微米以下)，直接或與載體(優選粒徑20-100微米)混合後，分散於氣流中形成煙霧劑再將其俘獲在帶有噴嘴的小室中供患者吸入使用。該專利採用噴霧乾燥方法，使藥物形成無定形，易於霧化，增加其吸收。但製備過程中採用噴霧乾燥法，胰島素須溶於緩衝液中，而胰島素具生物活性，溶液狀態下較不穩定，且易粘附於溶器壁上；溶液進口及出口溫度均較高，儘管時間短暫，仍有可能造成藥物的降解；此外，噴霧乾燥的得率較低，易造成昂貴藥物的損失，而且患者用藥不便，需用特製的小室，使含藥處方形成煙霧劑後，再從噴嘴吸入。
在上述專利中，採用將胰島素與甘露醇、胺基酸共同溶解於酸性溶液中，再用鹼調pH至近中性，仍採用噴霧乾燥獲得優選粒徑在0.5-5微米之間的粉末。吸入時，所有粉末均進入氣道，吸入至肺部(除因碰撞而沉積於咽喉部的粉末)，進入肺部的粉末中，藥物僅佔10％左右。大量與治療無關的物質均進入了肺部。儘管該類物質無毒、無副作用，且可以溶解於體液中，但是，至目前為止，市場上上市銷售的吸入乾粉吸入劑均為微粉化藥物與較大粒徑的載體混合物、或為單純的微粉化藥物，經特製的吸入器吸入給藥。吸入至肺部的藥物，除色甘酸鈉(20mg/dose)外，需長期頻繁用藥的乾粉吸入劑均為微克級，尚無乳糖、甘露醇、胺基酸等化合物大量吸入至肺部的毒性研究及安全性研究。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種胰島素乾粉吸入劑的製備方法，以克服現有技術存在的上述不足之處。
本發明的技術構思是這樣的乾粉吸入劑製備關鍵是藥物的微粉化處理，根據人體呼吸道及肺的生理結構特徵，藥物粒徑需控制在為0.5～7微米，且具有良好流動性才能到達肺部。由於胰島素具生物活性，製備過程中應避免溫度、溶劑等對胰島素活性的影響，因此發明人考慮採用氣流粉碎進行胰島素的微粉化處理，優選胰島素與分散助流劑溶液(胺基酸溶液)凍幹後氣流粉碎，獲得粒徑為0.5～7微米的胰島素顆粒。
本發明的方法包括如下步驟將原料通過噴嘴進入粉碎室，與高速氣流接觸粉碎，獲得粒徑為0.5～7微米的粉體，操作壓力為0.5～0.7mpa，溫度為5～30℃；將所獲得的粉體與醫學上可接受的載體混合，收集於膠囊或鋁塑泡罩內或直接分裝於吸入裝置內。
所說的原料包括胰島素與分散助流劑(胺基酸)物理混合物或胰島素與分散助流劑(胺基酸)的凍乾物，優選胰島素重量含量85-98％，胺基酸重量含量2-15％，凍乾物中可含有以胰島素重量計為0-48％的稀釋劑和或0-1％的表面活性劑，以提高凍幹效果和降低容器對藥物的吸附及噴霧時產生的靜電；所述及的胰島素包括動物胰島素和基因重組胰島素；所述及的分散助流劑為胺基酸類物質，優選為亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸或纈氨酸中的一種或一種以上；所述及的稀釋劑優選為甘露醇、乳糖；所述及的表面活性劑為多元醇脂、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚，優選為聚山梨酯、聚氧乙烯氫化蓖麻油、泊洛沙姆等；
所述及的載體包括粒徑為30-150微米的澱粉、乳糖、甘露醇、山梨醇、預膠化澱粉、α，β，γ-環糊精等中的一種或幾種，其休止角為36～42°，以保證機械填充時劑量的準確性，和吸入時藥物粒子的重分散性。載體充當稀釋劑、助流劑和穩定劑，增加藥物劑量的準確性和提高有效藥物量。
胺基酸是常用的具有表面修飾作用的分散劑和助流劑，且長期使用不會對人體產生副作用，發明人將胺基酸與胰島素一起進行氣流粉碎，粉碎性能獲得改善，收率及粉體性能都有較大提高，為進一步獲得良好的顆粒，發明人將胺基酸溶液與胰島素粉末混合後進行冷凍乾燥，使胺基酸均勻分散在胰島素表面，再進行氣流粉碎，獲得的顆粒粒徑80％在0.5-7um範圍之內，且具有良好的粉體性能。
採用本發明製備的胰島素乾粉吸入劑，吸入時，較大的載體粒子不會進入肺部，隨藥物粒子吸入至肺部的胺基酸比例不會超過胰島素的15％，大大減少非治療性物質進入肺部。
本發明的製備方法簡單易行，避免了溫度和溶劑對胰島素生物活性的影響，適合工業化生產。
圖1為氣流粉碎的流程圖。
圖2為胰島素乾粉吸入劑時效曲線。
圖3為胰島素皮下注射的時效曲線。
具體實施例方式
參見圖1，本發明的方法包括如下步驟將需要粉碎的原料通過加料噴射器連續均勻進入氣流粉碎機4的圓形粉碎室，通過壓縮機1送出的壓縮空氣通過貯氣罐2，經過空氣冷凍乾燥器3和空氣淨化裝置，使淨化後的壓縮空氣從另一側進入粉碎室，產生高速氣流，使原料相互劇烈碰撞、摩擦，並以切線方向與粉碎室內腔表面反覆碰撞得到細微的顆粒，然後由旋風分離器5分離，再通過捕集器6捕集粉碎後的物料。通過控制進料速度和調節進氣壓力(衝擊壓力)得到所需粒徑的粉體。
實施例1本實施例採用商業化的QYN-100型氣流粉碎機。
胰島素20g、亮氨酸2g，混合均勻，氣流粉碎進料速度5g/分鐘，振動頻率電流為55mA，進氣壓力(衝擊口壓力)為0.5mpa，進料口壓力0.55mpa，得胰島素微粉化顆粒A；取甘露醇細粉(過200目篩)200g，取其中20g和亮氨酸4g用40ml水加熱溶解後制軟材，過40目篩制粒，置60℃烘箱約20分鐘，過60目篩整粒，烘乾，選取100-360目篩的粉末得載體B。按A∶B(1∶50)混合，裝入膠囊即得胰島素乾粉吸入劑。
實施例2本實施例採用商業化的QYN-100型氣流粉碎機。
亮氨酸2g加水溶解後加入胰島素原料20g，攪拌，凍幹，凍乾粉氣流粉碎，進料速度約5g/分鐘，振動頻率電流為60mA，進氣壓力(衝擊口壓力)為0.6mpa，進料口壓力0.7mpa，得胰島素微粉化顆粒A，載體製備同實施例1，按A∶B(1∶50)混合，裝入膠囊即得胰島素乾粉吸入劑。
實施例3本實施例採用商業化的QYN-100型氣流粉碎機。
亮氨酸2g加水溶解後加入胰島素原料10g、甘露醇8g和泊洛沙姆0.1g攪拌，凍幹，凍乾粉氣流粉碎，進料速度約5g/分鐘，振動頻率電流為60mA，進氣壓力(衝擊口壓力)為0.6mpa，進料口壓力0.7mpa，得胰島素微粉化顆粒A，載體製備同實施例1，按A∶B(1∶50)混合，裝入膠囊即得胰島素乾粉吸入劑。
實施例4有效藥物量測定方法藥物微粉化的目的是經吸入後能在呼吸道深部及肺部沉積，沉積量的多少反映出微粉化藥物的性能。英國藥典，歐洲藥典、美國藥典及中國藥典2000年版二部乾粉吸入劑均規定需進行有效部位藥物量的測定，以確保藥物的療效。故本研究中有效部位藥物量的測定方法及限度均參照2000年版中國藥典二部進行，測定裝置為雙層液體碰撞取樣器(Twin-stage impinger，TI)，具體如下(a)氣體流速的選擇正常健康成人的吸氣量為30-130L/min，哮喘病人的吸氣量較高，為50-400L/min，BP93版，USP23版、EP95版及CP2000版中，進行有效部位藥物量測定時氣體流速均為60L/min，故氣體流速定為60L/min。
(b)接受液的選擇本品主藥胰島素在水、乙醇中幾乎不溶，在無機酸或氫氧化鈉溶液中易溶，本研究以0.01mol/L的鹽酸溶液，為接受液，第一級圓底燒瓶處為7ml，第二級三角燒瓶處為30ml。
(c)操作方法參見中國藥典2000年版二部。
2、實驗結果見表1。
表1微粉化顆粒粒徑及有效藥物量
結論本發明可獲得較好的粉體修飾效果，有效藥物量可達到30％以上。
實施例5胰島素乾粉吸入劑對大鼠肺及氣管的刺激試驗(1)試驗目的確定胰島素乾粉吸入劑單次或多次給藥對大鼠肺臟和氣管組織的影響。
(2)試驗材料受試動物SD大鼠，體重200±20克，雌雄各半，動物來源上海第二醫科大學實驗動物科學部(動物合格證號醫動字第02-23-4號)。
受試藥品實施例1胰島素乾粉吸入劑，規格10IU/膠囊。
(3)試驗方法大鼠經乙醚麻醉後用線套住門齒，用無齒鑷輕輕夾住大鼠舌頭並拉出，將耳鏡插入大鼠口腔，暴露氣管開口，通過額鏡，使光線照射於耳鏡內，將乾粉吸入劑膠囊經特製的吹入器，使膠囊內藥粉隨大鼠吸氣時吹入氣管內。單次給藥組，每組8隻，每隻大鼠給入含主藥20IU的膠囊內容物，24小時後解剖，對照組8隻，不給藥；多次給藥組，每組8隻(對照組8隻)，每天噴藥1次，每次每隻大鼠給入含主藥20IU的膠囊內容物，連續7天，每天觀察動物的一般狀況，第8天時解剖，取出每組每個大鼠的肺臟和氣管，進行大體觀察。比較給藥組和賦形劑組肺表面有無出血點、肺不張或肺氣腫；氣管黏膜有無充血、紅腫等現象。取出的肺臟和氣管，立即固定在Bouin固定液中，石蠟包埋、切片5μ，經脫蠟、逐級酒精水化，他染色，上鏡觀察病理組織學變化
(4)試驗結果單次給藥形態學及症狀觀察1)體重變化
2)症狀變化
多次給藥形態學及症狀觀察1)重量變化
2)症狀變化
形態學單次和多次給藥組均未見肉眼可見的病變。大鼠處死後，解剖，取出氣管和肺，大體觀察，給藥組和賦形劑均未見氣管充血、紅腫；肺不張、肺氣腫和出血點等現象。與對照組比較無明顯可見差異。
病理組織學觀察動物單次給藥(一天)和多次給藥(七天)後，氣管黏膜、黏膜下層及外膜三層結構完整，假復層纖毛柱狀上皮纖毛清晰可見，上皮中夾有杯狀細胞，黏膜下層為疏鬆結締組織，血管、腺體均正常，外膜透明軟骨和平滑肌組織亦未見異常。肺肺組織中見導氣部各級小支氣管和細支氣管，終末性細支氣管，結構正常；呼吸部見呼吸性細支氣管，肺泡管。肺泡管和肺泡呈正常組織學表現，未見血管充血和間質水腫。
(5)結論單次給藥組和多次給藥組大鼠在形態學上均未見肉眼可見病變，各給藥組和賦形劑組大鼠的肺表面也未見明顯的出血點、肺不張及肺氣腫；氣管黏膜也無充血及紅腫現象。與各對照組相比，相應的兩組之間無明顯的可見差異。單次給藥組和多次給藥組大鼠在病理組織學上大鼠的肺及氣管與對照組比較，基本均呈正常結構形態，未見明顯出血、充血、水腫及嚴重的炎症反應。說明胰島素乾粉吸入劑以20IU/膠囊/只大鼠的劑量(按體表面積計約相當於臨床劑量的116倍，按體重計約相當於臨床劑量的699倍)對大鼠進行氣管內單次及多次噴入該藥進行肺及氣管的刺激試驗，在形態學和病理組織學觀察均未見明顯的與藥物相關的刺激反應及症狀。
實施例6胰島素乾粉吸入劑大鼠的生物等效性試驗(1)試驗目的大鼠分別給予胰島素乾粉吸入劑和皮下注射胰島素，測定2種途徑給藥後，大鼠的血糖變化，計算胰島素乾粉吸入劑的相對生物利用度。
(2)試驗材料受試動物SD大鼠，體重200±20克，雌雄各半，動物來源上海第二醫科大學實驗動物科學部(動物合格證號醫動字第02-23-4號)。
受試藥品實施例2胰島素乾粉吸入劑，規格10IU/膠囊；胰島素注射劑精密稱取胰島素標準品適量，按標示效價，用pH值為2.5的0.9％氯化鈉溶液配製成2.5IU/ml。血糖測定儀日本京都GLUCOCARDTM II型自動血糖測定儀。
(3)試驗方法1.動物高血糖模型製作取健康大鼠16隻，禁食(自由飲水)8小時後測血糖值，選用血糖值正常的大鼠。按照《實驗動物學》(人民軍醫出版社)所定方法，尾靜脈注入0.2ml含8mg四氧嘧啶的生理鹽水溶液，24小時(後8小時禁食，自由飲水)後測血糖值，選取血糖值20～30mmol/L的大鼠10隻備用。
2.給藥方案高血糖模型大鼠10隻，隨機分成二組，每組5隻，編號。第一組為皮下注射組，第二組為乾粉吸入劑組給藥。隔天進行交叉試驗，第一組為乾粉吸入劑組，第二組為皮下注射給藥。
3.實驗操作實驗前，動物禁食(自由飲水)8小時，測定給藥前血糖值。乾粉吸入劑組大鼠用「速眠新」(吉林農牧大學獸醫研究所研製)腹腔注射麻醉(劑量為0.2ml/只)。麻醉後的大鼠用線套住門齒，用無齒鑷輕輕夾住大鼠舌頭並拉出，將稱量好的樣品裝入膠囊並放入特製吹入裝置內，然後將裝置口深入大鼠喉部，當大鼠吸氣時將藥吹入。給藥後，注入「甦醒靈3號」(吉林農牧大學獸醫研究所研製)0.6ml使大鼠恢復清醒狀態。皮下注射組的大鼠經腹部皮下注射。給藥後，分別於10、20、30、40、50、60、90、120、150、180分鐘經尾靜脈取血後測血糖值，根據血糖值的變化，計算血糖下降值和時間變化的AUC，計算2種劑型的相對生物利用度。
(4)實驗結果見圖2和圖3。
(5)結論胰島素乾粉吸入劑以2.0IU/只大鼠的劑量對大鼠進行吸入給藥，並與0.5IU/只大鼠的劑量進行皮下注射給藥的降糖效果比較。結果顯示，相對於皮下給藥，乾粉吸入劑的相對生物利用度約為24.6％。
權利要求
1.一種胰島素乾粉吸入劑的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟將胰島素或胰島素分散助流劑的物理混合物或胰島素與分散助流劑的凍乾物通過噴嘴進入粉碎室，與高速氣流接觸粉碎，獲得粉體，並與醫學上可接受的載體混合，收集於膠囊或鋁塑泡罩內或直接分裝於吸入裝置內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，胰島素重量含量(W/W，以下同)85-98％，分散助流劑重量含量2-15％。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，凍乾物還含有以胰島素重量計為0-48％的稀釋劑和/或0-1％的表面活性劑。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述及的胰島素包括動物、基因重組胰島素，粒徑80％在0.5～7.0微米。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述及的分散助流劑為胺基酸類優選為亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸或纈氨酸中的一種或一種以上。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述及的稀釋劑優選為甘露醇、乳糖。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述及的表面活性劑為多元醇脂、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述及的載體包括粒徑為30-150微米的澱粉、乳糖、甘露醇、山梨醇、預膠化澱粉、α，β，γ-環糊精中的一種或幾種。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，載體休止角為36～42°。
10.根據權利要求1～9任一項所述的方法，其特徵在於，粉碎操作壓力為0.5～0.7mpa，溫度為5～30℃。
全文摘要
本發明公開了一種胰島素乾粉吸入劑的製備方法。包括如下步驟將胰島素或胰島素與分散助流劑的物理混合物或胰島素與分散助流劑的凍乾物通過噴嘴進入粉碎室，與高速氣流接觸粉碎，獲得粉體，並與醫學上可接受的載體混合，收集於膠囊或鋁塑泡罩內或直接分裝於吸入裝置內。採用本發明製備的胰島素乾粉吸入劑，吸入時，較大的載體粒子，沉積於咽喉部位，不會進入肺部，胰島素直接進入肺部，迅速吸收，快速起效，隨藥物粒子吸入至肺部的其它成分比例不會超過胰島素的15％，因而不會對機體產生影響。本發明的製備方法簡單易行，療效確切、安全性高且避免了溫度和溶劑對胰島素生物活性的影響，適合工業化生產。
文檔編號A61K38/28GK1565625SQ03129160
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月10日 優先權日2003年6月10日
發明者鄭梁元, 吳志明 申請人:上海興康醫藥研究開發有限公司