АЭРОЗОЛЬНЫЕ ФТОРХИНОЛОНЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
AEROSOLIZED FLUOROQUINOLONES AND USES THEREOF

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США 60/682530, зарегистрированной 05/18/2005, предварительной заявки на патент США 60/696160, зарегистрированной 07/01/2005 и предварительной заявки на патент США 60/773300, зарегистрированной 02/13/2006, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описание предшествующего уровня техники
В течение последнего полувека антибиотики являлись эффективными средствами для лечения инфекционных заболеваний. Со времени создания противомикробной терапии до конца 1980-х, большинство бактериальных инфекций у пациентов в развивающихся странах можно было контролировать, за исключением случаев, когда инфекция имела место в органе или в среде, куда антибиотики было сложно доставить или они были неэффективны, таких как бактериальные инфекции кровеносной системы у пациентов с сепсисом или бактериальные инфекции в легких при кистозном фиброзе. Однако, даже в случае обычных инфекций, в ответ на усиленное применение противомикробных средств получили широкое распространение множественные механизмы устойчивости, которые представляют опасность при клиническом применении даже наиболее агрессивной антибактериальной терапии. Увеличение числа штаммов, устойчивых к противомикробным средствам, стало весьма обычным делом в большинстве больниц и центров медико-санитарной помощи. Последствия роста числа устойчивых штаммов включают повышенную заболеваемость и смертность, более продолжительный период госпитализации пациентов и увеличение стоимости лечения.
Бактерии выработали различные механизмы для преодоления действия противомикробных средств. Данные механизмы устойчивости могут быть специфическими по отношению к молекуле или семейству противомикробных средств или могут быть неспецифическими и лежать в основе устойчивости к неродственным противомикробным средствам. У одного бактериального штамма могут существовать несколько механизмов устойчивости, и данные механизмы могут действовать независимо или они могут действовать синергично для преодоления действия противомикробного средства или сочетания противомикробных средств. Специфические механизмы включают разрушение лекарственного средства, инактивацию лекарственного средства посредством ферментативной модификации и изменение мишени для лекарственного средства. Существуют, однако, более общие механизмы лекарственной устойчивости, при которых доступ противомикробного средства к мишени предотвращается или снижается путем уменьшения переноса противомикробного средства в клетку или путем увеличения выведения лекарственного средства из клетки в окружающую среду. Оба механизма способны снижать концентрацию лекарственного средства в участке-мишени и позволяют бактериям выживать в присутствии одного или большего количества противомикробных средств, которые иначе бы ингибировали или лизировали бактериальные клетки. Некоторые бактерии используют оба механизма, сочетая низкую проницаемость клеточной стенки (включая мембраны) с активным выведением противомикробных средств.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Различные варианты осуществления изобретения относятся к композициям и способам для оптимальной противомикробной активности для лечения инфекций дыхательных путей и легких у людей и субъектов ветеринарной помощи с применением кратковременного быстрого аэрозольного введения и посредством доставки лекарственного средства в высокой концентрации непосредственно к пораженной ткани. В частности, в некоторых вариантах осуществления концентрированные дозы веществ из фторхинолонового класса антибиотиков доставляют, для получения максимальных концентраций активного лекарственного средства, к дыхательным, легочным и другим не-пероральным локальным участкам, включая, но не ограничиваясь, следующими: кожа, прямая кишка, влагалище, уретра, мочевой пузырь, глаз и ухо. Поскольку, как известно, различные лекарственные средства проявляют различные противомикробные эффекты в зависимости от дозы, формы, концентрации и схемы доставки, некоторые варианты осуществления относятся к конкретным препаратам и параметрам доставки, которые обеспечивают противомикробные эффекты, являющиеся терапевтически значимыми. Настоящее изобретение включает, не ограничиваясь ими, конкретные фторхинолоновые антибиотики, такие как левофлоксацин, полученные в форме, допускающей аэрозольное введение, соответствущее конкретным концентрациям и критериям противомикробного средства, необходимым для лечения пациентов с разными бактериальными инфекциями. Данные препараты и способы применимы с коммерчески доступными ингаляторами для одной или более товарно-рыночных возможностей для аэрозольных терапевтических средств.
Аэрозольное введение непосредственно в носовую полость, дыхательные пути и легочные отделы путем интраназальной или пероральной ингаляции позволяет осуществлять доставку лекарственного средства в высокой концентрации к очагу респираторной инфекции с меньшим риском вне-респираторной токсичности, связанной с не-респираторным способом доставки лекарственного средства. Более того, прямое введение в очаг инфекции допускает очень высокие локальные уровни лекарственного средства, свойство, делающее возможным поражающий эффект по принципу «быстрое введение, высокая концентрация, локальное воздействие», специфичный для данного класса антибиотиков. Соответственно, поскольку противомикробный эффект конкретного соединения антибиотика и терапевтической композиции варьирует в зависимости от препарата и параметров доставки, можно разработать новые композиции и способы доставки для существующих лекарственных соединений, для которых меняют рецептуру и вводят при помощи новых методов доставки. Благодаря данному открытию, способы лечения других местных инфекций могут также получить преимущества в виде высокой концентрации, прямого воздействия фторхинолона на инфицированную кожу, прямую кишку, влагалище, уретру, мочевой пузырь, глаз и ухо.
Члены фторхинолонового класса лекарственных средств обладают уникальными фармакологическими свойствами, включая биодоступность (F), среднее время абсорбции (MAT) из легких, максимальные концентрации лекарственного средства в жидкости эпителиальной выстилки, жидкости бронхиального лаважа, мокроте и/или легочной ткани (Cmax) после аэрозольного введения, время удержания в легких, площадь под кривой (AUC), минимальные ингибирующие концентрации (MIC) антибиотика, необходимые для проявления антибактериальной активности, соотношение AUC/MIC, а также местную и системную безопасность. Особенностью настоящего изобретения является применение кратковременного быстрого аэрозольного введения, доставляющего лекарственное средство в высокой концентрации непосредственно к пораженной ткани (ELF, мокрота, BAL, ткань) аэрозольным способом доставки для лечения бактериальной инфекции у животных и людей.
Кроме клинических и фармакологических требований, предъявляемых к любой композиции, предназначенной для терапевтического введения, следует также учитывать многие физико-химические особенности, уникальные для лекарственного соединения. Они включают, но не ограничиваются следующими: растворимость в воде, вязкость, коэффициент распределения (LogP), предполагаемую стабильность в составе различных препаратов, осмоляльность, поверхностное натяжение, pH, pKa, pKb, скорость разложения, просачиваемость в мокроту, связывание с мокротой/инактивацию, вкус, раздражающее действие на горло и острую переносимость.
Другие факторы, которые следует учитывать при разработке формы продукта, включают физико-химические свойства и антибактериальную активность фторхинолона, симптомы болезни, клиническую приемлемость и приверженность пациента к лечению. В качестве неограничивающего примера, при желании аэрозольный фторхинолоновый продукт может существовать в форме простой жидкости (например, растворимый фторхинолон с не-инкапсулирующими растворимыми наполнителями/солями), сложной жидкости (например, фторхинолон, инкапсулированный или образующий комплексы с растворимыми наполнителями, такими как липиды, липосомы, циклодекстрины, микроинкапсуляции и эмульсии), сложной суспензии (например, фторхинолон сам по себе как малорастворимая устойчивая наносуспензия, комплексы со-кристаллов/со-преципитатов и смеси с малорастворимыми липидами, такие, как твердолипидные наночастицы), или сухого порошка (сухой порошок фторхинолона сам по себе или в высушенном распылением комплексе со-кристаллов/со-преципитатов или смеси с малорастворимыми наполнителями/солями или легкорастворимыми смесями, такими как лактоза).
Наряду с формой продукта следует учитывать и упаковку. В качестве неограничивающего примера, принципы для упаковки включают свойственную продукту стабильность, необходимость лиофилизации для обеспечения стабильности, выбор устройства (например, жидкостной распылитель, порошковый ингалятор, ингалятор-дозатор), и форму упаковки (например, простой жидкий или сложный жидкий препарат во флаконе в виде жидкости или лиофилизата, который следует растворять предварительно или во время внесения в устройство; сложные суспензионные препараты во флаконе в виде жидкости или лиофилизата с растворимым компонентом солью/наполнителем или без него, которые следует растворять предварительно или во время внесения в устройство, или раздельная упаковка жидких и твердых компонентов; порошковые препараты во флаконе, капсуле или блистерной упаковке; и другие препараты, упакованные как легкорастворимые или малорастворимые твердые вещества в отдельных контейнерах сами по себе или вместе с легкорастворимыми или малорастворимыми твердыми веществами. Каждое отдельно упакованное вещество будет изготовлено так, чтобы смешивать его предварительно или во время внесения в устройство доставки.
В некоторых аспектах, настоящее изобретение относится к аэрозольной или местной доставке фторхинолоновых противомикробных средств, таких как левофлоксацин. Левофлоксацин обладает подходящими характеристиками растворимости, позволяющими вводить клинически необходимые количества фторхинолона в виде аэрозоля (например, путем жидкостного распыления, порошкового распыления или дозаторного введения) или местно (например, водная суспензия, масляный препарат и тому подобное или как капельное вливание, опрыскивание, суппозиторий, мазь или протирание или тому подобное) и может быть использован в способах для экстренной или профилактической медицинской помощи инфицированным позвоночным животным, например, с бактериальной инфекцией, или субъектам при риске заражения.
Другие включают: офлоксацин, ломефлоксацин, пефлоксацин, ципрофлоксацин, гатифлоксацин, гемифлоксацин, моксифлоксацин, тосуфлоксацин, пазуфлоксацин, руфлоксацин, флероксацин, балофлоксацин, спарфлоксацин, тровафлоксацин, эноксацин, норфлоксацин, клинафлоксацин, грепафлоксацин, ситафлоксацин, марбофлоксацин, орбифлоксацин, сарафлоксацин, данофлоксацин, дифлоксацин, энрофлоксацин, гареноксацин, прулифлоксацин, оламуфлоксацин, DX-619, TG-873870 и DW-276.
В предпочтительном варианте осуществления данным способом лечат бактериальную инфекцию у субъекта, применяя концентрированный аэрозольный левофлоксацина, введенный субъекту, инфицированному патогенными бактериями в легких.
Терапевтический способ может также включать диагностический этап, такой как выявление пациента, инфицированного определенными патогенными бактериями или устойчивыми бактериями. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает выявление пациента, зараженного бактериями, которые способны развивать устойчивость к фторхинолоновым противомикробным средствам. В некоторых вариантах осуществления доставленного количества аэрозольного левофлоксацина достаточно для того, чтобы преодолеть устойчивость или предотвратить развитие устойчивости к левофлоксацину. В одном варианте осуществления MIC фторхинолонового антибактериального соединения для микробов больше, чем примерно 2 мкг/мл.
В другом варианте осуществления доставленного количества аэрозольного левофлоксацина достаточно для того, чтобы преодолеть устойчивость или предотвратить дальнейшую устойчивость организма, для которого MIC фторхинолонового антибактериального соединения больше, чем примерно 4 мкг/мл.
В другом варианте осуществления доставленного количества аэрозольного фторхинолона достаточно для того, чтобы преодолеть устойчивость или предотвратить дальнейшую устойчивость организма, для которого MIC фторхинолонового антибактериального соединения больше, чем примерно 8 мкг/мл.
В другом варианте осуществления доставленного количества аэрозольного фторхинолона достаточно для того, чтобы преодолеть устойчивость или предотвратить дальнейшую устойчивость организма, для которого MIC фторхинолонового антибактериального соединения больше, чем примерно 16 мкг/мл.
В другом варианте осуществления доставленного количества аэрозольного фторхинолона достаточно для того, чтобы преодолеть устойчивость или предотвратить дальнейшую устойчивость организма, для которого MIC фторхинолонового антибактериального соединения больше, чем примерно 32 мкг/мл.
В другом варианте осуществления предлагают способ профилактической медицинской помощи субъекту, включающий введение субъекту, подверженному микробной инфекции или хроническому переносчику бессимптомной или слабовыраженной микробной инфекции фторхинолонового противомикробного средства для достижения минимальной ингибирующей концентрации противомикробного средства в очаге потенциальной или текущей инфекции. В одном варианте осуществления способ дополнительно включает выявление субъекта, как субъекта, для которого есть риск получить бактериальную инфекцию или есть риск обострения инфекции.
В другом варианте осуществления предлагают способ экстренной или профилактической медицинской помощи пациенту путем аэрозольного введения фторхинолона, чтобы достичь и поддерживать пороговую концентрацию лекарственного средства в легких, которую можно измерить как уровни лекарственного средства в жидкости эпителиальной выстилки (ELF), мокроте, легочной ткани или жидкости бронхиального лаважа (BAL). Один вариант осуществления включает применение кратковременного быстрого аэрозольного введения, доставляющего лекарственное средство в высокой концентрации непосредственно к пораженной ткани для лечения бактериальной инфекции у животных и людей.
В другом варианте осуществления предлагают способ лечения микробной инфекции у субъекта, включающий введение субъекту, инфицированному микробами, фторхинолонового противомикробного средства для достижения минимальной ингибирующей концентрации противомикробного средства в очаге инфекции. В одном варианте осуществления способ дополнительно включает выявление субъекта, инфицированного микробами, которые устойчивы к противомикробному веществу.
В другом варианте осуществления предлагают способ экстренной или профилактической медицинской помощи пациенту посредством не-перорального или не-назального местного введения фторхинолона, чтобы достичь и поддерживать пороговую концентрацию лекарственного средства в очаге инфекции или при риске инфицирования. Один вариант осуществления включает применение кратковременного быстрого аэрозольного введения, доставляющего лекарственное средство в высокой концентрации непосредственно к пораженной ткани для лечения или профилактики бактериальной инфекции в коже, тканях прямой кишки, влагалища, уретры, глаза и ушной раковины.
В другом варианте осуществления предлагают способ введения фторхинолонового противомикробного средства ингаляцией, где вдыхаемый жидкий или порошковый аэрозоль имеет средний размер частиц от примерно 1 микрона до 10 микрон в массовом среднем аэродинамическом диаметре и геометрическое стандартное отклонение размера частиц меньше или равное примерно 3 микрона. В другом варианте осуществления размер частиц составляет от 2 микрон до примерно 5 микрон в массовом среднем аэродинамическом диаметре и геометрическое стандартное отклонение размера частиц меньше или равное примерно 2 микрона. В одном варианте осуществления геометрическое стандартное отклонение размера частиц меньше или равно примерно 1,8 микрон.
В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, минимальная ингибирующая концентрация фторхинолонового противомикробного средства сохраняется в очаге инфекции в течение, по меньшей мере, примерно 5-минутного периода, по меньшей мере, примерно 10-минутного периода, по меньшей мере, примерно 20-минутного периода, по меньшей мере, примерно 30-минутного периода, по меньшей мере, примерно 1-часового периода, 2-часового периода, по меньшей мере, примерно 4-часового периода или других временных значений с интервалом в четверть часа. Эффективная минимальная ингибирующая концентрация (MIC) фторхинолонового противомикробного средства является достаточной для того, чтобы вызвать терапевтический эффект и данный эффект можно локализовать в очаге инфекции. В некоторых вариантах осуществления одно или больше введений левофлоксацина позволяют достичь концентрации фторхинолона в ELF, BAL и/или мокроте, по меньшей мере, от 1 до 5000-кратно превышающей MIC для инфицирующих или потенциально инфицирующих организмов, включая все интегральные значения внутри диапазона, такие как 2-кратно, 4-кратно, 8-кратно, 16-кратно, 32-кратно, 64-кратно, 128-кратно, 256-кратно, 512-кратно, 1028-кратно, 2056-кратно и 4112-кратно превышающей MIC для микробов.
В некоторых вариантах осуществления, таких как применительно к легочной зоне, фторхинолоновое противомикробное средство вводят одним или большим количеством введений, так, чтобы достичь значения респираторно доставляемой суточной дозы, по меньшей мере, от примерно 5 мг до примерно 50 мг, включая все интегральные значения в диапазоне, такие как 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 и 45 миллиграмм. Аналогично, фторхинолоновое противомикробное средство вводят одним или большим количеством введений, так, чтобы достичь значения респираторно доставляемой суточной дозы, по меньшей мере, от примерно 50 до примерно 100 мг, включая все интегральные значения в диапазоне, такие как 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, и 95 мг. В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, фторхинолоновое противомикробное средство вводят одним или большим количеством введений, так, чтобы достичь значения респираторно доставляемой суточной дозы вплоть до 150 мг, включая все интегральные значения в диапазоне, такие как 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140 и 145 мг. Фторхинолоновое противомикробное средство вводят в желаемой респираторно доставляемой дозе в течение менее, чем 20 минут, менее, чем 10 минут, менее, чем 7 минут, менее, чем 5 минут, менее, чем 3 минуты и менее, чем 2 минуты. В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, противомикробное средство выбирают из группы, состоящей из офлоксацина, ломефлоксацина, пефлоксацина, ципрофлоксацина, гатифлоксацина, гемифлоксацина, моксифлоксацина, тосуфлоксацина, пазуфлоксацина, руфлоксацина, флероксацина, балофлоксацина, спарфлоксацина, тровафлоксацина, эноксацина, норфлоксацина, клинафлоксацина, грепафлоксацина, ситафлоксацина, марбофлоксацина, орбифлоксацина, сарафлоксацина, данофлоксацина, дифлоксацина, энрофлоксацина, гареноксацина, прулифлоксацина, оламуфлоксацина, DX-619, TG-873870 и DW-276, хотя предпочтительным является левофлоксацин.
Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas acidovorans, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas putida, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia, Aeromonas hydrophilia, Escherichia coli, Citrobacter freundii, Salmonella typhimurium, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Salmonella enteritidis, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei, Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Serratia marcescens, Francisella tularensis, Morganella morganii, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Providencia alcalifaciens, Providencia rettgeri, Providencia stuartii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolyticus, Yersinia enterocolitica, Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia intermedia, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, Bordetella bronchiseptica, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Haemophilus haemolyticus, Haemophilus parahemolyticus, Haemophilus ducreyi, Pasteurella multocida, Pasteurella haemolytica, Branhamella catarrhalis, Helicobacter pylori, Campylobacter fetus, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Borrelia burgdorferi, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Kingella, Moraxella, Gardnerella vaginalis, Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis,
Bacteroides 3452A, Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii
Bacteroides splanchnicus.
Bacteroides fragilis, Bacteroides distasonis,
Bacteroides 3452A
Bacteroides vulgatus, Bacteroides ovalus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, Bacteroides eggerthii
Bacteroides splanchnicus.
Corynebacterium diphtheriae, Corynebacterium ulcerans, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes, Streptococcus milleri ; Streptococcus
Streptococcus
Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus intermedius, Staphylococcus hyicus subsp. hyicus, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis
Staphylococcus saccharolyticus.
Clostridium difficile, Clostridium perfringens, Clostridium tetini
Clostridium botulinum.
Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, Mycobacterium intracellulare
Mycobacterium leprae.
Chlamydia pneumoniae
Mycoplasma pneumoniae
В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются грамотрицательными бактериями, такими как гомологичная группаиВ некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются грамотрицательными анаэробными бактериями, в качестве неограничивающего примера они включают гомологичную группу , и В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются грамположительными бактериями, в качестве неограничивающего примера они включают: (группа G); (группа C/F); и В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются грамположительными анаэробными бактериями, в качестве неограничивающего примера они включают и В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются кислотоустойчивыми бактериями, в качестве неограничивающего примера они включают и В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, бактерии являются атипичными бактериями, в качестве неограничивающего примера они включают и.
В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, субъектом является человек. В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, субъектом является человек, страдающий кистозным фиброзом. В некоторых вариантах осуществления способов, описанных выше, субъектом является человек страдающий пневмонией, хроническим обструктивным заболеванием легких или синуситом, или человек, которому проводят механическую вентиляцию легких.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает простой жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат (например, растворимый фторхинолон с не-инкапсулирующими водорастворимыми наполнителями), как описано выше, обладающий осмоляльностью от примерно 200 мосмоль/кг до примерно 1250 мосмоль/кг. В одном таком варианте осуществления раствор обладает концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ. В одном варианте осуществления осмоляльность находится в пределах от примерно 250 мосмоль/кг до примерно 1050 мосмоль/кг. В одном варианте осуществления осмоляльность предпочтительно соответствует от примерно 350 мосмоль/кг до примерно 750 мосмоль/кг и, наиболее предпочтительно, примерно 300 мосмоль/кг.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает простой жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат, обладающий концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ и, предпочтительно, от примерно 50 мМ до 200 мМ. В одном таком варианте осуществления один или больше проникающих ионов в композиции выбирают из группы, состоящей из хлорида и бромида.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат (например, фторхинолон, инкапсулированный или образующий комплексы с водорастворимыми наполнителями, такими как липиды, липосомы, циклодекстрины, микроинкапсуляции и эмульсии), как описано выше, обладающий осмоляльностью раствора от примерно 200 мосмоль/кг до примерно 1250 мосмоль/кг. В одном таком варианте осуществления раствор обладает концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ. В одном варианте осуществления осмоляльность соответствует от примерно 250 мосмоль/кг до примерно 1050 мосмоль/кг. В одном варианте осуществления осмоляльность предпочтительно соответствует от примерно 350 мосмоль/кг до примерно 750 мосмоль/кг и, наиболее предпочтительно, приблизительно 300 мосмоль/кг.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат, обладающий концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ. В одном таком варианте осуществления один или больше проникающих ионов в композиции выбирают из группы, состоящей из хлорида и бромида.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат, обладающий концентрацией проникающих ионов от примерно 50 мМ до примерно 200 мМ. В одном таком варианте осуществления один или больше проникающих ионов в композиции выбирают из группы, состоящей из хлорида и бромида.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный жидкий фторхинолоновый противомикробный препарат (например, фторхинолон сам по себе как малорастворимая в воде устойчивая наносуспензия или комплексы со-кристаллов/со-преципитатов, или смеси с малорастворимыми липидами, такими, как липидные наносуспензии), как описано выше, обладающий осмоляльностью раствора от примерно 200 мосмоль/кг до примерно 1250 мосмоль/кг. В одном таком варианте осуществления раствор обладает концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ. В одном варианте осуществления осмоляльность находится в пределах от примерно 250 мосмоль/кг до примерно 1050 мосмоль/кг. В одном варианте осуществления осмоляльность предпочтительно соответствует от примерно 350 мосмоль/кг и примерно 750 мосмоль/кг и, наиболее предпочтительно, приблизительно 300 мосмоль/кг.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный суспензионный фторхинолоновый противомикробный препарат, обладающий концентрацией проникающих ионов от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ. В одном таком варианте осуществления один или больше проникающих ионов в композиции выбирают из группы, состоящей из хлорида и бромида.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает сложный суспензионный фторхинолоновый противомикробный препарат, обладающий концентрацией проникающих ионов от примерно 50 мМ до примерно 200 мМ. В одном таком варианте осуществления один или больше проникающих ионов в композиции выбирают из группы, состоящей из хлорида и бромида.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает вещество, маскирующее вкус лекарственного средства. В качестве неограничивающего примера, вещество, маскирующее вкус лекарственного средства может включать сахар, двухвалентный или трехвалентный катион, который образует комплекс с фторхинолоном, оптимизирует осмоляльность и оптимизирует концентрацию проникающих ионов.
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает простое порошковое фторхинолоновое противомикробное соединение (например, фторхинолон сам по себе в форме сухого порошка с компонентом смеси, таким как лактоза, или без него).
В другом варианте осуществления предлагают фармацевтическую композицию, которая включает комплексный порошковый фторхинолоновый противомикробный препарат (например, фторхинолон в высушенном распылением комплексе со-кристаллов/со-преципитатов или смеси с малорастворимыми в воде наполнителями/солями в форме сухого порошка с компонентом смеси, таким как лактоза, или без него).
В другом варианте осуществления предлагают систему для введения фторхинолонового противомикробного средства, которая включает контейнер, содержащий раствор фторхинолонового противомикробного средства и распылитель, физически соединенный или упакованный вместе с контейнером и приспособленный для превращения раствора в аэрозоль, обладающий размером частиц от примерно 2 микрон до примерно 5 микрон в массовом среднем аэродинамическом диаметре и геометрическим стандартным отклонением размера частиц меньшим или равным примерно 2,5 микрона в массовом среднем аэродинамическом диаметре. В одном варианте осуществления геометрическое стандартное отклонение размера частиц является меньшим или равным примерно 2,0 микрона. В одном варианте осуществления геометрическое стандартное отклонение размера частиц является меньшим или равным примерно 1,8 микрона.
В другом варианте осуществления предлагают систему для введения фторхинолонового противомикробного средства, которая включает контейнер, содержащий сухой порошок фторхинолонового противомикробного средства и порошковый ингалятор, соединенный с контейнером и приспособленный для получения дисперсного порошкового аэрозоля, обладающего размером частиц от примерно 2 микрон до примерно 5 микрон в массовом среднем аэродинамическом диаметре и стандартным отклонением размера частиц меньшим или равным примерно 3 микрона. В одном варианте осуществления стандартное отклонение размера частиц является меньшим или равным примерно 2,5 микрона. В одном варианте осуществления стандартное отклонение размера частиц является меньшим или равным примерно 2,0 микрона.
В другом варианте осуществления предлагают набор, который включает контейнер, содержащий фармацевтический препарат, содержащий хинолоновое противомикробное вещество и аэрозольный распылитель, приспособленный для превращения в аэрозоль фармацевтического препарата и доставки его в нижние дыхательные пути и легочный отдел после введения в ротовую полость. Препарат можно также доставлять в виде сухого порошка или посредством ингалятора-дозатора.
В другом варианте осуществления предлагают набор, который включает контейнер, содержащий фармацевтический препарат, содержащий хинолоновое противомикробное вещество и аэрозольный распылитель, приспособленный для превращения в аэрозоль фармацевтического препарата и доставки его в носовую полость после интраназального введения. Препарат можно также доставлять в виде сухого порошка или посредством ингалятора-дозатора.
Следует понимать, что как вышеприведенное общее описание, так и последующее подробное описание приведены только для примера и разъяснения и не являются ограничивающими изобретение, как заявлено.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1 представляет собой график, иллюстрирующий отношение доза:MIC для фторхинолонов и других антибиотиков для лизиса бактерий.
Фиг.2 представляет собой график, иллюстрирующий концентрации ципрофлоксацина в сыворотке после перорального приема у КФ пациентов относительно здоровых контролей.
Фиг.3 представляет собой график, иллюстрирующий концентрации ципрофлоксацина в мокроте и сыворотке после перорального приема.
Фиг.4A представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на логарифмические клетки PAM 1020.
Фиг.4В представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на логарифмические клетки PAM 1032.
Фиг.5A представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на клетки PAM l020 в стационарной фазе.
Фиг.5В представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на клетки PAM l032 в стационарной фазе.
Фиг.6A представляет собой график, иллюстрирующий возобновление роста PAM 1020 после 10-минутного воздействия левофлоксацина.
Фиг.6В представляет собой график, иллюстрирующий возобновление роста PAM 1020 после 160-минутного воздействия левофлоксацина.
Фиг.6C представляет собой график, иллюстрирующий возобновление роста PAM 1032 после 10-минутного воздействия левофлоксацина.
Фиг.6D представляет собой график, иллюстрирующий возобновление роста PAM 1032 после 160-минутного воздействия левофлоксацина.
Фиг.7A представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на поздне-логарифмические клетки PAM l020 в условиях недостатка кислорода.
Фиг.7B представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина во времени на поздне-логарифмические клетки PAM l032 в условиях недостатка кислорода.
Фиг.8A представляет собой график, иллюстрирующий кинетику лизиса левофлоксацином PAM 1032 в булоне Meuller-Hinton (MHB).
Фиг.8B представляет собой график, иллюстрирующий кинетику лизиса левофлоксацином PAM 1032 в мокроте при кистозном фиброзе.
Pseudomonas
Фиг.9 представляет собой график, иллюстрирующий лизирующее действие левофлоксацина на биопленки .
Фиг.10 представляет собой график, иллюстрирующий бактерицидное действие левофлоксацина с Cmax 1000 мкг/мл и временем полу-жизни 10 минут на модели полых волокон.
Фиг.11 представляет собой график, иллюстрирующий бактерицидное действие левофлоксацина с Cmax 600 мкг/мл и временем полу-жизни 10 минут на модели полых волокон.
Фиг.12 представляет собой график, иллюстрирующий взаимосвязь между давлением микронизации, примененном для микронизации сухого порошка левофлоксацина, и средним размером частиц сухого порошка левофлоксацина.
Фиг.13 представляет собой график, иллюстрирующий DSC профиль пре-микронизированного и микронизированного сухого порошка левофлоксацина.
Фиг.14A представляет собой изображение, иллюстрирующее SEM микрофотографии пре-микронизированного сухого порошка левофлоксацина.
Фиг.14B представляет собой изображение, иллюстрирующее SEM микрофотографии микронизированного сухого порошка левофлоксацина.
Фиг.15 представляет собой изображение, иллюстрирующее дифракцию рентгеновских лучей пре-микронизированного и микронизированного сухого порошка левофлоксацина.
Фиг.16 представляет собой график, иллюстрирующий профиль pH-растворимости левофлоксацина при кислотном титровании.
Фиг.17 представляет собой график измерения pH при титровании левофлоксацина HCl.
Фиг.18 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость Vt[OH] от Vt левофлоксацина.
Фиг.19 представляет собой график измерения pH при титровании левофлоксацина NaOH.
Фиг.20 представляет собой график измерения dpH/dV в зависимости от объема титрующего раствора NaOH (Vt) для титрования левофлоксацина.
Фиг.21 представляет собой график измерения поглощения раствора левофлоксацина при 257 нм в зависимости от pH.
Фиг.22 представляет собой изображения, иллюстрирующие DSC сканограммы памовой кислоты, левофлоксацина, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-памовая кислота, и физической смеси левофлоксацина и памовой кислоты.
Фиг.23 представляет собой изображения, иллюстрирующие FTIR спектры памовой кислоты, левофлоксацина, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-памовая кислота, и физической смеси левофлоксацина и памовой кислоты.
Фиг.24 представляет собой изображения, иллюстрирующие DSC сканограммы ксинафоевой кислоты и со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-ксинафоевая кислота.
Фиг.25 представляет собой изображения, иллюстрирующие FTIR спектры ксинафоевой кислоты и со-кристаллов ксинафоата левофлоксацина.
Фиг.26 представляет собой изображения, иллюстрирующие DSC сканограммы стеариновой кислоты, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-стеариновая кислота, и физической смеси левофлоксацина и стеариновой кислоты.
Фиг.27 представляет собой изображения, иллюстрирующие FTIR спектры стеариновой кислоты, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-стеариновой кислоты, и физической смеси левофлоксацина и стеариновой кислоты.
Фиг.28 представляет собой изображения, иллюстрирующие DSC сканограммы олеиновой кислоты, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-олеиновая кислота, физической смеси левофлоксацина и олеиновой кислоты (50:50), физической смеси левофлоксацина и олеиновой кислоты (10:90) и физической смеси левофлоксацина и олеиновой кислоты (90:10).
Фиг.29 представляет собой изображения, иллюстрирующие FTIR спектры олеиновой кислоты, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-олеиновая кислота, олеиновой кислоты, со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-олеиновая кислота по сравнению с эквимолярной физической смесью левофлоксацина и олеиновой кислоты.
Фиг.30 представляет собой график, иллюстрирующий кинетическую растворимость со-кристаллизованного преципитата левофлоксацина с олеиновой кислотой при комнатной температуре, 40°C и эквимолярной физической смеси при 40°C.
Фиг.31 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости ксинафоата левофлоксацина.
Фиг.32 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости ксинафоата левофлоксацина, с фокусом на период между двумя и десятью минутами.
Фиг.33 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости ксинафоата левофлоксацина, с фокусом на период между десятью и тридцатью минутами.
Фиг.34 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости основания левофлоксацина.
Фиг.35 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости памоата левофлоксацина.
Фиг.36 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости памоата левофлоксацина, с фокусом на период между двумя и десятью минутами.
Фиг.37 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости памоата левофлоксацина, с фокусом на период между десятью и шестьюдесятью минутами.
Фиг.38 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости стеарата левофлоксацина.
Фиг.39 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости стеарата левофлоксацина, с фокусом на период между двумя и десятью минутами.
Фиг.40 представляет собой график, иллюстрирующий профиль растворимости стеарата левофлоксацина, с фокусом на период между десятью и тридцатью минутами.
Фиг.41 представляет собой график, иллюстрирующий комплексообразование левофлоксацина с двухвалентными и трехвалентными катионами.
Фиг.42 представляет собой график, иллюстрирующий двойное титрование комплексообразования левофлоксацина с Mg2+.
Фиг.43 представляет собой график, иллюстрирующий двойное титрование комплексообразования левофлоксацина с Fe2+.
Фиг.44 представляет собой график, иллюстрирующий двойное титрование комплексообразования левофлоксацина с Ca2+.
Фиг.45 представляет собой график, иллюстрирующий двойное титрование комплексообразования левофлоксацина с Zn2+.
Фиг.46 представляет собой график, иллюстрирующий левофлоксацин в комплексе с Ca2+ против свободного левофлоксацина.
Фиг.47 представляет собой график, иллюстрирующий левофлоксацин в комплексе с Mg2+ против свободного левофлоксацина.
Фиг.48 представляет собой график, иллюстрирующий левофлоксацин в комплексе с Fe2+ против свободного левофлоксацина.
Фиг.49 представляет собой график, иллюстрирующий левофлоксацин в комплексе с Zn2+ против свободного левофлоксацина.
Фиг.50 представляет собой график, иллюстрирующий растворимость левофлоксацина в присутствии с Mg2+.
Фиг.51 представляет собой график, иллюстрирующий растворимость левофлоксацина в присутствии с Mg2+ при постоянной ионной силе.
Фиг.52 представляет собой график, иллюстрирующий комплексообразование левофлоксацина с Fe2+, измеренное спектрофлюориметрически.
Фиг.53 представляет собой график, иллюстрирующий комплексообразование левофлоксацина с Zn2+, измеренное спектрофлюориметрически.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Многие проблемы, связанные с патогенами, устойчивыми к противомикробным средствам, можно уменьшить, если суметь безопасно увеличить концентрацию противомикробного средства в очаге инфекции. Например, легочные инфекции можно лечить прямым введением противомикробного средства в высоких концентрациях непосредственно в очаг инфекции, без того, чтобы вызывать высокие системные концентрации противомикробного средства. Соответственно, некоторые варианты осуществления, описанные здесь, представляют собой усовершенствованные способы доставки лекарственных композиций для лечения бактериальных инфекций в легких. Более конкретно, как описано здесь, сделано открытие, что аэрозольный левофлоксацин и другие фторхинолоны можно безопасно доставлять посредством ингаляции в количествах, достаточных для уничтожения восприимчивых бактериальных инфекций, уменьшения частоты возникновения устойчивости к противомикробным средствам и повышения эффективности в отношении устойчивых легочных инфекций.
Определения
Термин «введение» или «ввод» относится к способу подачи дозы противомикробной фармацевтической композиции позвоночному. Предпочтительный способ введения может варьировать в зависимости от разных факторов, например, компонентов фармацевтической композиции, очага потенциальной или текущей бактериальной инфекции, вовлеченного микроорганизма, и степени тяжести текущей микробной инфекции.
Goodman and Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th Ed., Pergamon Press.
«Носитель» или «наполнитель» представляет собой соединение или материал, применяемый для облегчения введения соединения, например, для повышения растворимости соединения. Твердые носители включают, например, крахмал, лактозу, дикальцийфосфат, сахарозу и каолин. Жидкие носители включают, например, стерильную воду, физиологический раствор, буферы, неионные сурфактанты, и съедобные масла, такие как растительное масло, арахисовое и кунжутное масла. Кроме того, можно включать различные адъюванты, такие как те, что обычно применяют в данной области. Эти и другие подобные соединения описаны в литературе, например, в Merck Index, Merck & Company, Rahway, NJ. Принципы включения различных компонентов в фармацевтические композиции описаны, например, в Gilman et al. (Eds.) (1990);
«Диагностикум», как используют здесь, представляет собой соединение, способ, систему или устройство, которое способствует распознаванию и характеристике состояния здоровья или болезни. Диагностикум можно применять в стандартных анализах, известных в данной области.
Термин «млекопитающее» используют в его обычном биологическом смысле. Так, он, в частности, включает людей, крупный рогатый скот, лошадей, собак и кошек, но также включает и многие другие виды.
Термин «микробная инфекция» относится к нежелательному распространению или наличию инвазии патогенных микробов в организме хозяина. Он включает чрезмерный рост микробов, которые обычно присутствуют в или на теле млекопитающего или другого организма. В более общем смысле, микробной инфекцией может являться любая ситуация, при которой присутствие популяции(ий) микробов приносит вред млекопитающему-хозяину. Таким образом, микробная инфекция имеет место, когда в или на теле млекопитающего присутствуют избыточные количества популяции микробов, или когда эффекты от присутствия популяции(ий) микробов являются вредоносными для клеток или другой ткани млекопитающего.
Термин «фармацевтически приемлемый носитель» или «фармацевтически приемлемый наполнитель» включает любой из или все растворители, диспергенты, покрытия, антибактериальные и противогрибковые вещества, изотонические или замедляющие абсорбцию вещества и тому подобное. Применение подобных сред и веществ для фармацевтически активных веществ хорошо известно в данной области. Предусмотрено применение любой общепринятой среды или вещества в терапевтических композициях, за исключением тех случаев, когда оно является несовместимым с активным компонентом. Дополнительные активные компоненты можно также включать в композиции.
Термин «фармацевтически приемлемая соль» относится к солям, которые сохраняют биологическую эффективность и свойства соединений по данному изобретению, и которые не являются биологически или иным образом нежелательными. Во многих случаях соединения по данному изобретению способны образовывать кислотные и/или основные соли благодаря наличию амино и/или карбоксильных групп или групп, им подобных. Фармацевтически приемлемые кислотно-аддитивные соли можно получать с использованием неорганических кислот и органических кислот. Неорганические кислоты, из которых можно получать соли, включают, например, соляную кислоту, бромистоводородную кислоту, серную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту и тому подобное. Органические кислоты, из которых можно получать соли, включают, например, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, нафтоевую кислоту, олеиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, памовую (эмбоевую) кислоту, стеариновую кислоту, гликолевую кислоту, пировиноградную кислоту, щавелевую кислоту, малеиновую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, винную кислоту, лимонную кислоту, аскорбиновую кислоту, глюкогептоновую кислоту, глюкуроновую кислоту, молочную кислоту, лактобиоевую кислоту, винную кислоту, бензойную кислоту, коричную кислоту, миндальную кислоту, метансульфоновую кислоту, этансульфоновую кислоту, p-толуолсульфоновую кислоту, салициловую кислоту и тому подобное. Фармацевтически приемлемые основно-аддитивные соли можно образовывать с использованием неорганических и органических оснований. Неорганические основания, из которых можно получать соли, включают, например, натрий, калий, литий, аммоний, кальций, магний, железо, цинк, медь, марганец, алюминий и тому подобное; особенно предпочтительными являются соли аммония, калия, натрия, кальция и магния. Органические основания, из которых можно получать соли, включают, например, первичные, вторичные и третичные амины, замещенные амины, включая природные замещенные амины, циклические амины, основные ионообменные смолы и тому подобное, особенно такие, как изопропиламин, триметиламин, диэтиламин, триэтиламин, трипропиламин, гистидин, аргинин, лизин, бенетамин, N-метилглюкамин и этаноламин. Другие кислоты включают додецилсерную кислоту, нафталин-1,5-дисульфокислоту, нафталин-2-сульфокислоту и сахарин.
«Сольват» относится к соединению, образованному взаимодействием растворителя и фторхинолонового противомикробного средства, метаболита или их соли. Подходящими сольватами являются фармацевтически приемлемые сольваты, включая гидраты.
В контексте ответной реакции микроба, такого как бактерия, на противомикробное вещество, термином «восприимчивость» называют чувствительность микроба к присутствию противомикробного вещества. Таким образом, повышение восприимчивости означает, что более низкие концентрации противомикробного вещества будут ингибировать микробы в среде, окружающей микробные клетки. Это эквивалентно утверждению, что микробы более чувствительны к противомикробному веществу. В большинстве случаев минимальная ингибирующая концентрация (MIC) такого противомикробного вещества будет снижена.
Под «терапевтически эффективным количеством» или «фармацевтически эффективным количеством» подразумевают фторхинолоновое противомикробное вещество, как описано в данном изобретении, которое обладает терапевтическим эффектом. Дозы фторхинолонового противомикробного вещества, которые пригодны для лечения, являются терапевтически эффективными количествами. Таким образом, как используют здесь, терапевтически эффективное количество означает такие количества фторхинолонового противомикробного вещества, которые обеспечивают желаемый терапевтический эффект, исходя из результатов клинических испытаний и/или исследований на животных моделях инфекций. В конкретных вариантах осуществления фторхинолоновое противомикробное вещество вводят в заранее определенной дозе и, таким образом, терапевтически эффективным количеством было бы количество введенной дозы. Данное количество и количество фторхинолонового противомикробного вещества могут без труда определить специалисты в данной области, и оно будет варьировать в зависимости от различных факторов, таких как конкретный вовлеченный микробный штамм. Данное количество может дополнительно зависеть от роста, веса, половой принадлежности, возраста и медицинской истории пациента. Для профилактических процедур терапевтически эффективное количество представляет собой такое количество, которое было бы эффективным для предотвращения микробной инфекции.
«Терапевтический эффект» заключается в облегчении, до определенной степени, одного или больше симптомов инфекции, и включает излечение от инфекции. «Излечение» означает, что симптомы активной инфекции ликвидированы, включая полную или существенную ликвидацию избыточного количества живых микробов из тех, что вовлечены в инфекцию до или ниже порогового значения для выявления традиционными способами. Однако, определенные долговременные или постоянные эффекты инфекции могут существовать даже после того, как достигнуто излечение (такие как обширное поражение тканей). Как используют здесь, «терапевтический эффект» определяют как статистически значимое уменьшение избытка бактерий в хозяине, возникновение устойчивости или улучшение симптомов инфекции, определяемое на основании клинических показателей у людей или исследований на животных.
«Лечить», «лечение» или «процедура», как используют здесь, относится к введению фармацевтической композиции с профилактическими и/или терапевтическими целями. Термин «профилактическая процедура» относится к процедуре для пациента, который еще не инфицирован, но который подвержен или иным образом рискует получить конкретную инфекцию. Термин «терапевтическая процедура» относится к проведению лечения пациента, который уже страдает от инфекции. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления процедура представляет собой введение млекопитающему (либо с терапевтическими, либо с профилактическими целями) терапевтически эффективных количеств фторхинолонового противомикробного вещества.
in vivo
Фармакокинетика (PK) изучает изменения во времени концентрации противомикробного средства в организме. Фармакодинамика (PD) изучает взаимосвязь между фармакокинетикой и эффективностью противомикробного средства . Параметры PK/PD устанавливают соотношение между воздействием противомикробного средства и активностью противомикробного средства. Степень лизиса противомикробным средством зависит от способа действия противомикробного средства и определяется либо продолжительностью времени, необходимого для лизиса (зависимые от времени), либо эффектом увеличения концентраций (зависимые от концентрации). Соответственно, чтобы предсказать терапевтическую эффективность противомикробных средств с различными механизмами действия можно использовать различные параметры PK/PD.
in vivo
in vitro
«Отношение AUC/MIC» представляет собой один из примеров параметра PK/PD. AUC определяют как площадь под кривой зависимости концентрации противомикробного средства в плазме или в очаге инфекции от времени  (у животного или человека). Отношение AUC/MIC определяют путем деления AUC за 24 часа для отдельного противомикробного средства на MIC для того же самого противомикробного средства, определенную . Активность противомикробных средств с зависимым от дозы лизированием (таких как фторхинолоны) хорошо предсказуема на основании величины отношения AUC/MIC.
Отношение «Cmax:MIC» представляет собой другой параметр PK:PD. Оно характеризует максимальную концентрацию лекарственного средства в плазме или ткани относительно MIC. Фторхинолоны и аминогликозиды являются примерами того, когда Cmax:MIC может помочь предсказать лизис бактерий in vivo, где сопротивляемость может быть подавлена.
«Время, превышающее MIC» (T>MIC) представляет собой другой параметр PK/PD. Его выражают как процент от интервала дозирования, во время которого уровень в плазме или очаге инфекции превышает MIC. Активность противомикробных средств с зависимым от времени лизированием (таких как β-лактамы или оксазолидиноны) хорошо предсказуема на основании величины отношения T>MIC.
Термин «интервал дозирования» относится ко времени между введением двух последовательных доз фармацевтических препаратов в режимах многократного введения доз. Например, в случае ципрофлоксацина, который вводят дважды в сутки (традиционный режим 400 мг дважды в сутки) и левофлоксацина, который вводят один раз в сутки (500 мг или 750 мг раз в сутки.), интервалы дозирования составляют 12 часов и 24 часа, соответственно.
in vivo
Как используют здесь, «пиковый период» концентрации фармацевтических препаратов определяют как такое время интервала дозирования фармацевтического препарата, когда концентрация фармацевтического препарата составляет не меньше, чем 50% от его максимальной концентрации в плазме или очаге инфекции. В некоторых вариантах осуществления «пиковый период» используют для характеристики интервала дозирования противомикробного средства.
«Респираторно доставляемая доза» представляет собой количество лекарственного средства, вдыхаемого во время фазы вдоха симулятора дыхания, что равно или меньше, чем 5 микрон, при использовании симулятора, запрограммированного в соответствии с европейским стандартом на 15 вдохов в минуту, с соотношением вдохов и выдохов 1 : 1.
Преимущества ингалируемого аэрозоля и местной (не-пероральной) доставки фторхинолона
Степень лизиса антибиотиком зависит от способа действия антибиотика и определяется либо продолжительностью времени, необходимого антибиотику для лизиса (зависимые от времени), либо эффектом увеличения концентрации антибиотика (зависимые от концентрации). Фторхинолоны характеризуются концентрационно-зависимой лизирующей активностью во времени, когда для терапевтического эффекта необходим высокий местный пик концентрации выше MIC инфицирующего патогена.
in vitro
in vitro,
in vitro
Эффективность фторхинолона для людей, животных и модельных инфекций  связана с отношением AUC:MIC и отношением Cmax:MIC. Принимая во внимание априорную неопределенность фармакокинетики фторхинолонов в легочной ткани, было проведено множество исследований чтобы определить, приведут ли высокие дозы левофлоксацина с чрезвычайно короткими временами полу-выведения (как предсказано на основании PK модели у крыс и человека) к более эффективному лизису бактерий по сравнению с тем, что имеет место в условиях более продолжительного времени удержания. В данных исследованиях оценивали концентрации левофлоксацина, которые были в 0,018-1024 раз выше, чем MIC, с помощью стандартной кривой лизиса и  анализа с применением полых волокон. В обоих данных анализах высокие концентрации левофлоксацина быстро проявляли бактерицидный эффект и максимальная степень лизиса была достигнута через 10-20 минут. Данный уровень лизиса поддерживался, как при поддержании левофлоксацина на том же уровне, так и при времени полу-выведения 10 минут. Соответственно, высокие дозы и быстрая доставка левофлоксацина в определенной форме, такой как быстро доставляемая доза 20-50 мг вдыхаемого осаждающегося аэрозоля левофлоксацина (что обеспечит исходные концентрации в ELF 800-1600 мкг/мл) быстро проявляют бактерицидный эффект в отношении восприимчивых организмов и устойчивых организмов с MIC вплоть до 32 мкг/мл. Ожидают, что данные уникальные противомикробные свойства фторхинолонов будут иметь место и при местных применениях, включая борьбу с инфекцией или профилактику применительно к коже, глазу, уху, прямой кишке, влагалищу или мочевыводящим путям, но не ограничиваясь этим.
in vivo
Чтобы измерить эффективность различных способов доставки, получали препараты левофлоксацина, улучшающие конфигурацию AUC и проводили измерения  в сравнении с препаратами левофлоксацина, не улучшающими конфигурацию AUC и другими антибиотиками, используя как PK для крысы, так и эффективность для мыши после интратрахеального введения. Как показано ранее для крысиной системы, существуют различия между лекарственными средствами по фармакокинетике в легких, при этом некоторые вещества обладают более низкими AUC (например, левофлоксацин), тогда как другие, такие как гемифлоксацин или тобрамицин обладают более высокими концентрациями, что происходит в результате замедленного легочного клиренса. Исследования на мышиной модели инфекции с единичной дозой при аэрозольном дозировании показали, что соединения обладают различной эффективностью. Как показано на Фиг.1, анализ данных путем разделения аэрозольных доз в соответствии с MIC указывает на строгую корреляцию между отношением доза:MIC и бактерицидной активностью (R2=0,89). Эти данные свидетельствуют о том, что исходная бактерицидная активность в данной модели не зависит от легочного клиренса лекарственного средства. Хотя у мышей не оценивали легочный клиренс, перевод дозы в AUC с использованием значений шкалы для крыс, предположительно ослабляет эту взаимосвязь. Следовательно, эти данные свидетельствуют о том, что оптимизация конфигурации AUC для левофлоксацина может не являться необходимой для эффективности аэрозольного левофлоксацина при лечении инфекций дыхательных путей или легких.
in vitro
in vivo
P. aeruginosa (Pa)
S. pneumonia.
Недавние исследования фторхинолонов привели к развитию концепции «окна селекции мутантов» (MSW) для бактериальной устойчивости, возникающей вследствие лечения. Данная концепция помогает определить диапазон концентраций, при которых наиболее часто происходит селекция мутантов  и . Нижняя граница окна представляет собой наименьшую концентрацию, при которой происходит лизис большинства инфицирующих клеток (примерно соответствующую MIC), тогда как верхняя граница окна представляет собой концентрацию лекарственного средства, которая блокирует рост наименее восприимчивых мутантов первой ступени. Выше верхней границы концентрации для роста инфицирующих бактерий необходимо наличие, по меньшей мере, двух мутаций устойчивости. Данную верхнюю границу называют концентрацией профилактики мутаций (MPC). Значения MPC варьируют в зависимости от бактерий и фторхинолона и могут от 10 до 20 раз превышать MIC. Различные моделирующие исследования показали, что чем больше концентрация лекарственного средства превосходит MPC в очаге инфекции, тем более эффективно лечение будет предотвращать развитие устойчивости. И наоборот, чем дольше концентрация антибиотика остается в пределах MSW, тем выше вероятность селекции устойчивых мутантов. Важно, что принятый в настоящее время режим дозирования для перорального и внутривенного введения левофлоксацина способствует нахождению данного антибиотика в пределах MSW в течение более, чем 20% от интервала дозирования для таких патогенов как  и  Соответственно, сообщают о высоком уровне устойчивости к левофлоксацину для обоих данных патогенов.
Вследствие этого, в одном варианте осуществления концентрацию левофлоксацина в очаге инфекции увеличивают путем доставки его непосредственно в легкие с применением ингаляционной терапии, тем самым сокращая период времени, в течение которого левофлоксацин находится в MSW. Подобный терапевтический подход позволяет расширить охват патогенов (включая штаммы, устойчивые к левофлоксацину), предотвращает дальнейшее развитие устойчивости и приводит к сокращению курса левофлоксациновой терапии.
Фармакокинетика введенных перорально фторхинолонов в группах без КФ и с КФ
Концентрации в мокроте пациентов с КФ
Фармакокинетику ципрофлоксацина тщательно изучали у пациентов с КФ после перорального введения. Действительно, было показано, что PK профили ципрофлоксацина в сыворотке очень схожи у пациентов с КФ и здоровых добровольцев (фиг.2).
Более того, профиль ципрофлоксацина в зависимости от времени в мокроте был очень схож с его профилем в сыворотке после перорального введения (фиг.3). После пероральной дозы 750 мг пиковые концентрации составили ~4,2 мкг/мл и ~3,5 мкг/мл в сыворотке и мокроте, соответственно. Концентрации лекарственного средства в сыворотке и мокроте достигали пиковых значений через 1,5 и 4 часа, соответственно. В то время, как общее количество ципрофлоксацина в мокроте было высоким относительно концентраций в сыворотке, абсолютные концентрации были низкими относительно значений MIC намеченных организмов, таких как Pa. Эти данные согласуются с низким клиническим результатом вследствие развития устойчивости к данным низким концентрациям лекарственного средства.
Хотя данные по внутрилегочной фармакокинетике левофлоксацина при кистозном фиброзе отсутствуют, данные по близкородственному офлоксацину опубликованы в 1980-х и 1990-х годах. Офлоксацин состоит из рацемической смеси право- (микробиологически неактивных) и левовращающих изомеров (левофлоксацин - микробиологически активный). Исследования показали, что фармакокинетические свойства 2 компонентов аналогичны. В сравнительных исследованиях с ципрофлоксацином офлоксацин обладал более длительным периодом полу-выведения и большим распространением в мокроте (79% против 21%), чем ципрофлоксацин.
Жидкость эпителиальной выстилки легких
В последнее время интерес к применению и усовершенствованию фторхинолонов в обществе, страдающем от грамположительных инфекций, направлен на исследования внутрилегочной факрмакокинетики в жидкости эпителиальной выстилки легких (ELF). Хотя значимость распределения лекарственного средства в данной жидкости не очевидна для ситуации с кистозным фиброзом, данные исследования могут способствовать лучшему пониманию фармакологии лекарственных средств. Левофлоксантин легко проникает в легочную ткань. Как правило, концентрации в легочной ткани от 2 до 5 раз выше, чем концентрации в плазме. Результаты некоторых недавних исследований (представленные в таблице 1) свидетельствуют о том, что концентрации левофлоксацина в ELF здоровых субъектов после перорального введения дозы 750 мг достигают максимальной концентрации примерно 20 мкг/мл. Ожидают, что аналогичные пиковые концентрации будут в мокроте пациентов с КФ после перорального или внутривенного введения 750 мг левофлоксацина. Напротив, ципрофлоксацин проникает в легочные ткани намного менее эффективно, чем левофлоксацин. На основании изучения окна селекции мутантов (MSW), данные уровни лекарственного средства фторхинолона в ELF не являются существенными для достижения необходимой для профилактики мутантов концентрации в 10-20 раз превышающей MIC для инфицирующих организмов.
Хинолоны
Неограничивающие примеры хинолонов для применения как описано здесь включают амифлоксацин, циноксацин, ципрофлоксацин, эноксацин, флероксацин, флумекин, ломефлоксацин, налидиксовую кислоту, норфлоксацин, офлоксацин, левофлоксацин, ломефлоксацин, оксолиновую кислоту, пефлоксацин, розоксацин, темафлоксацин, тосуфлоксацин, спарфлоксацин, клинафлоксацин, гатифлоксацин, моксифлоксацин; гемифлоксацин; гареноксацин; оламуфлоксацин, клинофлоксацин, тровафлоксацин, балофлоксацин, прулифлоксацин, моксифлоксацин, гемифлоксацин, руфлоксацин, ситафлоксацин (Sato, K, et al., 1992, Antimicrob Agents Chemother. 37:1491-98, полное содержание которого включено сюда в качестве ссылки), марбофлоксацин, орбифлоксацин, сарафлоксацин, данофлоксацин, дифлоксацин, энрофлоксацин, TG-873870, DX-619, DW-276, ABT-492, DV-7751a (Tanaka, M, et al., 1992, Antimicrob. Agents Chemother. 37:2212-18), и F-1061 (Kurosaka et al., Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2003, 43rd: Chicago, полное содержание которого включено сюда в качестве ссылки).
Способы лечения или профилактики
В некоторых вариантах осуществления предлагают способ лечения микробной инфекции у животного, в частности, у млекопитающего включительно, путем лечения животного, страдающего от такой инфекции, фторхинолоновым противомикробным средством. В некоторых вариантах осуществления фторхинолоновые противомикробные средства можно вводить после образования аэрозоля и ингаляции. Так, данный способ лечения особенно подходит для лечения легочных инфекций, вызываемых микробными штаммами, которые сложно лечить, применяя противомикробное средство, доставляемое парентерально из-за необходимости высоких парентеральных уровней доз (которые могут вызывать нежелательные побочные эффекты), или из-за отсутствия каких-либо клинически эффективных противомикробных веществ. В одном таком варианте осуществления данный способ можно применять для введения фторхинолонового противомикробного средства непосредственно в очаг инфекции. Подобный способ может уменьшить системное воздействие и максимально увеличивает количество противомикробного вещества в очаге микробной инфекции. Данный способ также подходит для лечения инфекций, вызываемых микробами, которые восприимчивы к фторхинолоновым противомикробным средствам, в качестве способа уменьшения частоты селекции устойчивых микробов. Данный способ также подходит для лечения инфекций, вызываемых микробами, которые в ином случае устойчивы к фторхинолоновым противомикробным средствам, в качестве способа увеличения количества противомикробного средства в очаге микробной инфекции. Субъекта можно определить как инфицированного бактериями, которые способны развивать устойчивость, посредством диагностирования субъекта как имеющего симптомы, которые характерны для бактериальной инфекции штаммами бактерий, которые, как известно, имеют устойчивые штаммы, или бактериями, являющимися членами группы, которая, как известно, имеет устойчивые штаммы. Альтернативно, бактерии можно культивировать и определять как виды, которые, как известно, имеют устойчивые штаммы, или бактерии, являющиеся членами группы, которая, как известно, имеет устойчивые штаммы.
В некоторых вариантах осуществления аэрозольное фторхинолоновое противомикробное вещество вводят в количестве, достаточном для преодоления возникновения устойчивости у бактерий или увеличения эффективности лизирования так, что отсутствует возможность для развития устойчивости.
В некоторых вариантах осуществления терапию аэрозольным фторхинолоном можно применять в качестве лечения или профилактики в сочетании или чередуя последовательность лечения с другими аэрозольными, пероральными или парентеральными антибиотиками. В качестве неограничивающего примера они могут включать аэрозольный тобрамицин и/или другой аминогликозид, аэрозольный азтреонам и/или другой β или моно-бактам, аэрозольный ципрофлоксацин и/или другие фторхинолоны, аэрозольный азитромицин и/или другие макролиды или кетолиды, тетрациклин и/или другие тетрациклины, кинупристин и/или другие стрептограмины, линезолид и/или другие оксазолидиноны, ванкомицин и/или другие гликопептиды, а также хлорамфеникол и/или другие фениколы и колиситин и/или другие полимиксины.
Фармацевтические композиции
Для целей способа, описанного здесь, фторхинолоновое противомикробное вещество можно вводить, применяя ингалятор. В некоторых вариантах осуществления фторхинолоновое противомикробное средство, описанное здесь, получают как фармацевтическую композицию, подходящую для образования аэрозоля, обладающую хорошим вкусом, стабильностью при хранении, а также безопасную и переносимую пациентом.
В некоторых вариантах осуществления содержание изоформ производимого фторхинолона можно оптимизировать для переносимости, противомикробной активности и стабильности.
Введение
Фторхинолоновые противомикробные средства, описанные здесь, можно вводить в терапевтически эффективных дозах, например, в дозе, достаточной для обеспечения лечения состояний болезни, описанных ранее. Хотя оптимальные уровни доз для человека при аэрозольной доставке еще предстоит определить, обычно суточная аэрозольная доза левофлоксацина (и для большинства фторхинолоновых противомикробных веществ, описанных здесь) составляет от примерно 0,1 до 10 мг/кг массы тела, предпочтительно от примерно 0,20 до 5,0 мг/кг массы тела, и наиболее предпочтительно от примерно 0,4 до 4,0 мг/кг массы тела. Таким образом, для введения человеку массой 70 кг диапазон доз должен быть от примерно 7,0 до 700,0 мг в сутки, предпочтительно от примерно 14,0 до 350,0 мг в сутки, и наиболее предпочтительно от примерно 28,0 до 280,0 мг в сутки. Количество введенного активного соединения будет, разумеется, зависеть от субъекта и состояния болезни, которую лечат, степени тяжести недуга, способа и режима введения и решения лечащего врача; например, вероятный диапазон доз для аэрозольного введения левофлоксацина был бы от примерно 20 до 400 мг в сутки.
Введение фторхинолоновых противомикробных веществ, описанных здесь, или их фармацевтически приемлемых солей может происходить любым общепринятым способом введения для веществ, которые служат аналогичным целям, включая, но не ограничиваясь аэрозольной ингаляцией.
Фармацевтически приемлемые композиции включают твердые, полутвердые, жидкие и аэрозольные лекарственные формы, такие как, например, порошки, жидкости, суспензии, комплексоны, липосомы, микрочастицы и тому подобное. Предпочтительно, композиции предлагают в стандартных лекарственных формах, подходящих для однократного введения точной дозы. Стандартные лекарственные дозы можно также объединять и упаковывать вместе для того, чтобы обеспечить пациента недельным или месячным запасом, и можно также включать другие соединения, такие как физиологический раствор, вещества, маскирующие вкус лекарственного средства, фармацевтические наполнители и другие активные компоненты или носители.
Фторхинолоновое противомикробное вещество можно вводить либо само по себе, либо более обычно в сочетании с общепринятым фармацевтическим носителем, наполнителем или тому подобное (например, маннит, лактоза, крахмал, стеарат магния, сахариновый натрий, тальк, целлюлоза, кросскармеллоза натрия, глюкоза, желатин, сахароза, карбонат магния, хлорид магния, сульфат магния, хлорид кальция, лактоза, сахароза, глюкоза и тому подобное). При желании, фармацевтическая композиция может также содержать незначительные количества нетоксичных вспомогательных веществ, таких как смачивающие вещества, эмульгирующие вещества, солюбилизирующие вещества, pH буферные вещества и тому подобное (например, ацетат натрия, цитрат натрия, производные циклодекстрина, сорбитанмонолаурат, триэтаноламинацетат, триэтаноламинолеат и тому подобное). Обычно, в зависимости от запланированного способа введения фармацевтический препарат будет содержать от примерно 0,005% до 95%, предпочтительно от примерно 0,5% до 50% по весу соединения по данному изобретению. Современные способы получения подобных лекарственных форм известны или будут очевидны специалистам в данной области; например, смотри Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania.
В одном предпочтительном варианте осуществления композиции примут форму стандартной лекарственной формы, такую как флакон, содержащий жидкость, твердое вещество, которое будет суспендировано, сухой порошок, лиофилизат или другую композицию, и таким образом композиция может содержать, наряду с активным компонентом, разбавитель, такой как лактоза, сахароза, дикальцийфосфат или тому подобное; смазывающее вещество, такое как стеарат магния и тому подобное; и связывающее вещество, такое как крахмал, гуммиарабик, поливинилпирролидон, желатин, целлюлозу, производные целлюлозы или тому подобное.
Жидкие фармацевтически вводимые композиции можно, например, получать растворением, диспергированием и так далее активного вещества, как определено выше, и фармацевтических адъювантов по выбору в носителе (например, воде, физиологическом растворе, жидкой декстрозе, глицерине, гликоле, этаноле и тому подобном) для получения раствора или суспензии. Растворы, которые будут переведены в аэрозоль, можно получать в общепринятых формах, либо как жидкие растворы или суспензии, такие как эмульсии, либо в твердых формах, пригодных для растворения или суспендирования в жидкости перед получением аэрозоля и ингаляцией. Процентное содержание активного соединения в таких аэрозольных композициях сильно зависит от его специфической природы, а также от активности соединения и потребностей субъекта. Однако, процентное содержание активного компонента в растворе может составлять от 0,01% до 90%, и будет выше, если композиция представляет собой твердое вещество, которое будет впоследствии растворено до вышеуказанного процентного содержания. В некоторых вариантах осуществления композиция будет содержать 1,0%-50,0% активного вещества в растворе.
Фторхинолоновые препараты можно разделить на две группы; те, что обладают простым составом и сложные препараты, обладающие исправленными вкусовыми качествами, лучшей переносимостью и/или составом, совершенствующим конфигурацию AUC. Простые препараты можно дополнительно разделить на три группы. 1. Простые препараты могут включать жидкие препараты на водной основе для распыления. В качестве неограничивающего примера, жидкие препараты на водной основе могут состоять из фторхинолона самого по себе или с не-инкапсулирующими водорастворимыми наполнителями. 2. Простые препараты могут также включать жидкие препараты на органической основе для распыления или ингалятора-дозатора. В качестве неограничивающего примера жидкие препараты на органической основе могут состоять из фторхинолона самого по себе или с не-инкапсулирующими наполнителями, растворимыми в органических растворителях. 3. Простые препараты могут также включать сухие порошковые препараты для введения с помощью порошкового ингалятора. В качестве неограничивающего примера, сухие порошковые препараты могут состоять из фторхинолона самого по себе или с либо водорастворимыми, либо растворимыми в органических растворителях не-инкапсулирующими наполнителями с таким компонентом смеси, как лактоза, или без него. Сложные препараты можно дополнительно разделить на пять групп. 1. Сложные препараты могут включать жидкие препараты на водной основе для распыления. В качестве неограничивающего примера, жидкие сложные препараты на водной основе могут состоять из фторхинолона, инкапсулированного или образующего комплексы с водорастворимыми наполнителями, такими как липиды, липосомы, циклодекстрины, микроинкапсуляции и эмульсии 2. Сложные препараты могут также включать жидкие препараты на органической основе для распыления или ингалятора-дозатора. В качестве неограничивающего примера жидкие сложные препараты на органической основе могут состоять из фторхинолона, инкапсулированного или образующего комплексы с растворимыми в органических растворителях наполнителями, такими как липиды, микроинкапсуляции и обращено-фазовые эмульсии на водной основе. 3. Сложные препараты могут также включать малорастворимые жидкие препараты на водной основе для распыления. В качестве неограничивающего примера малорастворимые жидкие сложные препараты на водной основе могут состоять из фторхинолона самого по себе как малорастворимой в воде устойчивой наносуспензии, или в комплексах со-кристаллов/со-преципитатов с наполнителем, или смесях с малорастворимыми липидами, такими как липидные наносуспензии. 4. Сложные препараты могут также включать малорастворимые жидкие препараты на органической основе для распыления или ингалятора-дозатора. В качестве неограничивающего примера малорастворимые жидкие сложные препараты на органической основе могут состоять из фторхинолона самого по себе как малорастворимой в органических растворителях устойчивой наносуспензии, или в комплексах со-кристаллов/со-преципитатов с наполнителем, или смесях с малорастворимыми липидами, такими как липидные наносуспензии. 5. Сложные препараты могут также включать сухие порошковые препараты для введения с помощью порошкового ингалятора. В качестве неограничивающего примера, сложные сухие порошковые препараты могут состоять из фторхинолона в высушенном распылением комплексе со-кристаллов/со-преципитатов или смеси с малорастворимыми в воде наполнителями/солями в форме сухого порошка с таким компонентом смеси, как лактоза, или без него. Конкретные способы получения простых и сложных препаратов описаны здесь.
Аэрозольная доставка
Фторхинолоновые противомикробные вещества, как описано здесь, предпочтительно вводят непосредственно в виде аэрозоля в очаг инфекции в дыхательных путях. В некоторых вариантах осуществления аэрозольную доставку применяют для лечения инфекции в легких, такую как легочная инфекция Pseudomonas.
Существуют различные инструментальные технологии для доставки либо сухого порошка, либо жидких аэрозольных продуктов. Препараты в виде сухого порошка обычно требуют меньше времени для введения лекарственного средства, хотя и более длительных и дорогих усилий для разработки. Напротив, жидкие препараты исторически имели недостаток в виде более длительного времени введения, хотя обладали преимуществом менее длительных и дорогих усилий для разработки. Фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, обладают диапазоном растворимости, обычно стабильны и обладают диапазоном вкусов. В одном таком варианте осуществления фторхинолоновое противомикробное средство левофлоксацин растворим в воде при нейтральном pH, стабилен в водном растворе и имеет слабый вкус или никакого.
Соответственно, в одном варианте осуществления конкретный препарат фторхинолонового противомикробного вещества, описанный здесь, представлен в сочетании с конкретным аэрозолизирующим устройством для получения аэрозоля для ингаляции, который оптимизирован для максимального отложения лекарственного средства в очаге инфекции и максимальной переносимости. Факторы, которые можно оптимизировать, включают препарат из раствора или твердых частиц, скорость доставки, а также размер частиц и распространение, получаемое при помощи аэрозолизирующего устройства.
Размер частиц и распространение
Обычно отложение вдыхаемых частиц происходит по одному из двух механизмов: осаждение, которое обычно преобладает в случае более крупных частиц, и седиментация, которая обычно преобладает в случае более мелких частиц. Осаждение происходит в том случае, когда инерция вдыхаемой частицы велика настолько, что частица не следует в потоке воздуха и наталкивается на физиологическую поверхность. Напротив, седиментация происходит в основном глубоко в легких, когда очень мелкие частицы, которые совершили путь в потоке вдыхаемого воздуха, наталкиваются на физиологические поверхности в результате беспорядочной диффузии в воздушном потоке.
Для легочного введения верхние дыхательные пути минуют ради средних и нижних дыхательных путей. Легочную доставку лекарственного средства можно осуществить ингаляцией аэрозоля через рот и горло. Частицы, обладающие массовым средним аэродинамическим диаметром (MMAD) большим, чем примерно 5 микрон, обычно не достигают легких; вместо этого они имеют тенденцию осаждаться на задней поверхности горла и бывают проглочены и, возможно, абсорбированы перорально. Частицы, обладающие диаметром от примерно 2 до примерно 5 микрон, достаточно малы для того, чтобы достигать от верхнего до среднего легочного участка (проводящие воздушные пути), но слишком велики для того, чтобы достигать альвеол. Более мелкие частицы, то есть, от примерно 0,5 до примерно 2 микрон, способны достигать альвеолярной зоны. Частицы, обладающие диаметром меньшим, чем примерно 0,5 микрон, могут также откладываться в альвеолярной зоне путем седиментации, хотя очень мелкие частицы могут быть выдохнуты. Величину размера частиц можно определять как объемный средний диаметр (VMD), массовый средний диаметр (MMD), или MMAD. Данные измерения можно проводить посредством осаждения (MMD и MMAD) или с помощью лазера (VMD). Для жидких частиц VMD, MMD и MMAD могут быть одинаковыми, если поддерживать условия окружающей среды, например, стандартную влажность. Однако, если влажность не поддерживать, то определения MMD и MMAD будут меньше, чем VMD из-за дегидратации в процессе импакторных измерений. Для целей данного описания считают, что измерения VMD, MMD и MMAD проводят при стандартных условиях, так что значения VMD, MMD и MMAD будут сопоставимы. Аналогично, определения размеров MMD и MMAD частиц сухого порошка также считают сопоставимыми.
В некоторых вариантах осуществления размеры частиц аэрозоля оптимизированы для того, чтобы максимально увеличить отложение фторхинолонового противомикробного вещества в очаге инфекции и максимально увеличить переносимость. Размер частиц аэрозоля можно выразить как массовый средний аэродинамический диаметр (MMAD). Крупные частицы (например, MMAD >5 мкм) могут откладываться в верхних дыхательных путях, так как они слишком велики для того, чтобы перемещаться, следуя изгибам верхних дыхательных путей. Мелкие частицы (например, MMAD < 2 мкм) могут плохо откладываться в нижних дыхательных путях и, таким образом, выводятся на выдохе, повышая вероятность отложения в верхних дыхательных путях. Таким образом, непереносимость (например, кашель и бронхоспазм) может происходить в результате отложения в верхних дыхательных путях как осаждающихся крупных вдыхаемых частиц, так и седиментирующих мелких частиц в процессе повторяющихся вдохов и выдохов. Таким образом, в одном варианте осуществления используют частицы оптимального размера (например, MMAD = 2-5 мкм) для того, чтобы максимально увеличить отложение в срединно-легочном очаге инфекции и свести к минимуму непереносимость, связанную с отложением в верхних дыхательных путях. Более того, получение частиц определенного размера с ограниченным геометрическим стандартным отклонением (GSD) позволит оптимизировать отложение и переносимость. Узкие границы GSD лимитируют число частиц за пределами желаемого диапазона размера MMAD. В одном варианте осуществления предлагают аэрозоль, содержащий одно или больше соединений, описанных здесь, обладающий MMAD от примерно 2 микрон до примерно 5 микрон с GSD меньшим или равным примерно 2,5 микрон. В другом варианте осуществления предлагают аэрозоль, обладающий MMAD от примерно 2,8 микрон до примерно 4,3 микрон с GSD меньшим или равным 2 микрона. В другом варианте осуществления предлагают аэрозоль, обладающий MMAD от примерно 2,5 микрон до примерно 4,5 микрон с GSD меньшим или равным 1,8 микрон.
Фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, предназначенные для респираторной доставки (либо для системного, либо для местного распределения) можно вводить как водные препараты, как суспензии или растворы в галогенированных углеводородных пропеллентах, либо как сухие порошки. Водные препараты можно переводить в аэрозоль при помощи жидкостных распылителей, где применяют либо гидравлическую, либо ультразвуковую пульверизацию. В системах на основе пропеллентов можно применять соответствующие ингаляторы-дозаторы под давлением (pMDIs). Для сухих порошков можно применять порошковые ингаляционные устройства (DPIs), которые способны эффективно диспергировать лекарственное вещество. Желаемый размер частиц и распределение можно получить, выбрав соответствующее устройство.
Жидкостной распылитель
В одном варианте осуществления распылитель выбирают на основании способности образовывать аэрозоль фторхинолонового противомикробного вещества, описанного здесь, который обладает величиной MMAD преимущественно от примерно 2 до примерно 5 микрон. В одном варианте осуществления доставляемое количество фторхинолонового противомикробного вещества обеспечивает терапевтический эффект при респираторных инфекциях.
Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Enterobacter species, Klebsiella pneumoniae, K. oxytoca, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Haemophilus influenzae, Burkholderia cepacia, Stenotrophomonas maltophilia, Alcaligenes xylosoxidans,
Pseudomonas aeruginosa.
Ранее было показано, что два типа распылителей, струйный и ультразвуковой, способны образовывать и доставлять аэрозольные частицы, имеющие размер частиц от 2 до 4 мкм. Было показано, что частицы такого размера являются оптимальными для лечения бактериальных легочных инфекций, вызываемых грамотрицательными бактериями, такими как  и обладающая множественной лекарственной устойчивостью  Однако, если только не используют раствор специального состава, для данных распылителей обычно требуются большие объемы для введения достаточного для получения терапевтического эффекта количества лекарственного средства. В струйном распылителе используют давление воздуха для разбивки водного раствора на аэрозольные капли. В ультразвуковом распылителе используют рассечение водного раствора пьезоэлектрическим кристаллом. Обычно, однако, струйные распылители обладают эффективностью в клинических условиях только примерно 10%, тогда как ультразвуковой распылитель обладает эффективностью только примерно 5%. Количество отложенного и абсорбированного в легких фармацевтического средства составляет, таким образом, часть от 10%, невзирая на большое его количество, помещенное в распылитель.
Соответственно, в одном варианте осуществления применяют вибрирующий ячеистый распылитель для доставки аэрозоля фторхинолонового противомикробного вещества, описанного здесь. Вибрирующий ячеистый распылитель состоит из контейнера для хранения жидкости при контакте жидкости с диафрагмой, а также клапанов вдоха и выдоха. В одном варианте осуществления от примерно 1 до примерно 5 мл фторхинолонового противомикробного вещества помещают в контейнер и запускают аэрозольный генератор, создающий распыленный аэрозоль с размером частиц избирательно от примерно 1 до примерно 5 мкм.
В качестве неограничивающего примера фторхинолоновое противомикробное вещество, описанное здесь, помещают в жидкостной распыляющий ингалятор и готовят в дозах для доставки от примерно 7 до примерно 700 мг из дозирующего раствора от примерно 1 до примерно 5 мл, предпочтительно от примерно 14 до примерно 350 мг в от примерно 1 до примерно 5 мл, и наиболее предпочтительно от примерно 28 до примерно 280 мг в от примерно 1 до примерно 5 мл с полученным MMAD размером частиц от примерно 2 до примерно 5 мкм.
В качестве неограничивающего примера распыленное фторхинолоновое противомикробное средство можно вводить в описанной респираторно доставляемой дозе в течение меньше, чем примерно 20 мин, предпочтительно меньше, чем примерно 10 мин, более предпочтительно меньше, чем примерно 7 мин, более предпочтительно меньше, чем примерно 5 мин, более предпочтительно меньше, чем примерно 3 мин и в некоторых случаях более предпочтительно меньше, чем примерно 2 мин.
В качестве неограничивающего примера, при других обстоятельствах распыленное фторхинолоновое противомикробное средство может обладать улучшенной переносимостью и/или проявлять совершествующее конфигурацию AUC свойство при введении в течение длительных периодов времени. В данных условиях описанная ресрираторно доставляемая доза в течение более, чем примерно 2 мин, предпочтительно более, чем примерно 3 мин, предпочтительно более, чем примерно 5 мин, более предпочтительно более, чем примерно 7 мин, более предпочтительно более, чем примерно 10 мин, и в некоторых случаях более предпочтительно от примерно 10 до примерно 20 мин.
TM
TM
7m
Для водных и других не находящихся под давлением жидкостных систем существует множество распылителей (включая распылители малого объема) для превращения препаратов в аэрозоль. В компрессорных распылителях задействована струйная технология и применяется сжатый воздух для получения жидкого аэрозоля. Подобные устройства можно приобрести, например, у Healthdyne Technologies, Inc.; Invacare, Inc.; Mountain Medical Equipment, Inc.; Pari Respiratory, Inc.; Mada Medical, Inc.; Puritan-Bennet; Schuco, Inc., DeVilbiss Health Care, Inc.; и Hospitak, Inc. В основе ультразвуковых распылителей лежит использование механической энергии в форме вибрации пьезоэлектрического кристалла для получения вдыхаемых жидких капель и их можно приобрести, например, у Omron Heathcare, Inc. и DeVilbiss Health Care, Inc. Вибрирующие ячеистые распылители основаны на использовании или пьезоэлектрических или механических импульсов для получения вдыхаемых жидких капель. Другие примеры распылителей для применения с фторхинолоновыми противомикробными веществами, описанными здесь, описаны в патентах США за номерами 4268460; 4253468; 4046146; 3826255; 4649911; 4510929; 4624251; 5164740; 5586550; 5758637; 6644304; 6338443; 5906202; 5934272; 5960792; 5971951; 6070575; 6192876; 6230706; 6349719; 6367470; 6543442; 6584971; 6601581; 4263907; 5709202; 5823179; 6192876; 6644304; 5549102; 6083922; 6161536; 6264922; 6557549; и 6612303, полное содержание их всех включено сюда в качестве ссылки. Примеры коммерческих распылителей, которые можно применять с фторхинолоновыми противомикробными веществами, описанными здесь, включают Respirgard II, Aeroneb, Aeroneb Pro, и Aeroneb Go, производимые Aerogen; AERx и AERx Essence, производимые Aradigm; Porta-Neb, Freeway Freedom, Sidestream, Ventstream и I-neb, производимые Respironics, Inc.; и PARI LC-Plus, PARI LC-Star, и e-Flow, производимые PARI, GmbH. В качестве дополнительного неограничивающего примера патент США номер 6196219, полное содержание которого включено сюда в качестве ссылки.
В некоторых вариантах осуществления раствор лекарственного средства получают до того, как пациент применяет распылитель. В других вариантах осуществления лекарственное средство хранят в распылителе в твердой форме. В данном случае раствор смешивают при активации распылителя, как описано в патенте США номер 6427682 и в PCT публикации номер WO 03/035030, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. В данных распылителях твердое лекарственное средство, по желанию объединенное с наполнителями для получения твердой композиции, хранят в отдельном от жидкого растворителя отсеке.
Жидкий растворитель способен растворять твердую композицию для образования жидкой композиции, которую можно превращать в аэрозоль и ингалировать. Подобная способность, среди прочих факторов, зависит от выбранного количества и, потенциально, от композиции жидкости. Для легкости обращения и воспроизводимости дозирования стерильная водная жидкость может быть способна растворять твердую композицию в течение короткого периода времени, возможно, при слабом встряхивании. В некоторых вариантах осуществления конечная жидкость готова к употреблению спустя не более, чем примерно 30 секунд. В некоторых случаях твердая композиция растворяется в течение примерно 20 секунд, и, преимущественно, в течение примерно 10 секунд. Как используют здесь, термины «растворять(ли)», «растворение» и «разведение» относятся к разобщению твердой композиции и высвобождению, то есть, растворению активного соединения. В результате растворения твердой композиции жидким растворителем образуется жидкая композиция, которая содержит активное соединение в растворенном состоянии. Как используют здесь, активное соединение находится в растворенном состоянии, когда, по меньшей мере, примерно 90 % вес. являются растворенными, и более предпочтительно когда, по меньшей мере, примерно 95 % вес. являются растворенными.
Что касается базовой конструкции распылителя с раздельными отсеками, она главным образом зависит от особенностей применения, будет ли более удобно размещать жидкий раствор и твердую композицию в отдельных камерах одного и того же контейнера или внутренней упаковки, или их следует поставлять в отдельных контейнерах. В случае использования отдельных контейнеров, их поставляют как комплект внутри одной и той же внешней упаковки. Использование отдельных контейнеров особенно предпочтительно в случае распылителей, содержащих две или больше доз активного соединения. Не существует ограничений по общему количеству контейнеров, поставляемых в многодозовом комплекте. В одном варианте осуществления твердую композицию поставляют как стандартные дозы внутри множественных контейнеров или внутри множественных камер контейнера, тогда как жидкий растворитель поставляют внутри одной камеры или контейнера. В данном случае в предпочтительном дизайне поставляют жидкость в дозиметре-распылителе, который может состоять из стеклянного или пластикового флакона, закрытого распыляющим устройством, таким как механический пульверизатор для отмеривания жидкости. Например, одно срабатывание пульверизаторного механизма может распылять точное количество жидкости для растворения одной стандартной дозы твердой композиции.
В другом варианте осуществления для многодозовых распылителей с раздельными отсеками, как твердая композиция, так и жидкий растворитель поставляют как сопряженные стандартные дозы внутри множественных контейнеров или внутри множественных камер контейнера. Например, можно использовать двухкамерные контейнеры для хранения одной единицы твердой композиции в одной из камер и одной единицы жидкости в другой. Как используют здесь, одна единица обозначает количество лекарственного средства, присутствующее в твердой композиции, что представляет собой одну стандартную дозу. Подобные двухкамерные контейнеры можно, однако, также использовать преимущественно для распылителей, содержащих только одну единственную дозу лекарственного средства.
В одном варианте осуществления для распылителей с раздельными отсеками используют блистерную упаковку с двумя блистерами, где блистеры представляют собой комеры для содержания твердой композиции и жидкого растворителя в сопряженных количествах для получения единицы дозы конечной жидкой композиции. Как используют здесь, блистерная упаковка представляет собой образованную при помощи температуры или давления внутреннюю порционную упаковку, наиболее вероятно состоящую из полимерного упаковочного материала, который по выбору включает металлическую фольгу, такую как алюминиевую. Блистерной упаковке может быть придана такая форма, чтобы способствовать легкому распылению содержимого. Например, одна сторона упаковки может быть заужена или иметь зауженную часть или участок, через который содержимое распыляется в другой сосуд при открывании блистерной упаковки с зауженного конца. Зауженный конец может представлять собой наконечник.
В некоторых вариантах осуществления две камеры блистерной упаковки связывает канал, канал приспособлен для того, чтобы направлять жидкость из блистера, содержащего жидкий растворитель к блистеру, содержащему твердую композицию. При хранении канал герметично закрыт перегородкой. В данном смысле перегородка представляет собой любую структуру, которая предохраняет жидкий растворитель от контакта с твердой композицией. Перегородка предпочтительно является разрушаемой или удаляемой; разрушение или удаление перегородки при применении распылителя позволит жидкому растворителю проникнуть в другую камеру и растворить твердую композицию. Процесс растворения можно улучшить, встряхивая блистерную упаковку. Таким образом, получают конечную жидкую композицию для ингаляции, при этом жидкость присутствует в одной или обеих камерах упаковки, соединенных каналом, в зависимости от того, как держать упаковку.
По следующему варианту осуществления одна из камер, предпочтительно та, которая ближе к зауженной части блистерной упаковки, сообщается со вторым каналом, канал тянется от камеры до отдаленной точки зауженной части. В процессе хранения второй канал не сообщается с внешней стороной упаковки, но закрыт воздухонепроницаемым образом. По желанию отдаленный конец второго канала закрывают разрушаемым или удаляемым колпачком или заглушкой, который может, например, представлять собой отворачивающийся колпачок, отламывающийся колпачок или отрезаемый колпачок.
В одном варианте осуществления используют флакон или контейнер, имеющий два отсека, где отсек представляет собой камеры для содержания твердой композиции и жидкого растворителя в сопряженных количествах для получения стандартной дозы конечной жидкой композиции. Жидкую композицию и второй жидкий растворитель можно содержать в сопряженных количествах для получения стандартной дозы конечной жидкой композиции (в качестве неограничивающего примера, в случаях, когда два растворимых наполнителя или фторхинолон и наполнитель нестабильны при хранении, хотя предназначены для одной смеси для введения.
В некоторых вариантах осуществления два отсека физически разделены, но с жидкостным контактом, таким, что в этом случае флакон или контейнер соединены каналом или разрушаемой перегородкой, канал или разрушаемая перегородка приспособлены для направления жидкости между двумя отсеками, что обеспечивает смешивание перед введением. Во время хранения канал закрыт перегородкой или неповрежденным разрушаемым барьером. В данном смысле перегородка представляет собой любую структуру, которая предохраняет от смешивания содержимого двух отсеков. Перегородка предпочтительно является разрушаемой или удаляемой; разрушение или удаление перегородки при применении распылителя позволит жидкому растворителю проникнуть в другую камеру и растворить твердую композицию или в случае двух жидкостей допустит смешивание. Процесс растворения или смешивания можно улучшить, встряхивая контейнер. Таким образом, получают конечную жидкую композицию для ингаляции, при этом жидкость присутствует в одной или обеих камерах упаковки, соединенных каналом или разрушаемым барьером, в зависимости от того, как держать упаковку.
Твердую композицию саму можно поставлять в различных типах лекарственных форм, в зависимости от физико-химических свойств лекарственного средства, желаемой скорости растворения, соображений цены и других критериев. В одном из вариантов осуществления твердая композиция представляет собой отдельную единицу. Это подразумевает, что одна стандартная доза лекарственного средства выполнена в виде единичной физически оформленной твердой формы или изделия. Другими словами, твердая композиция представляет собой одно целое, в противоположность множественной форме стандартной дозы, в которой дозы разобщены.
Примеры отдельных единиц, которые можно использовать как лекарственные формы для твердой композиции, включают таблетки, такие как спрессованные таблетки, единицы в виде пленки, единицы в виде фольги, капсулы, лиофилизованные матричные единицы и тому подобное. В предпочтительном варианте осуществления твердая композиция представляет собой сильнопористую лиофилизованную форму. Такие лиофилизаты, иногда также называемые капсулами или лиофилизованными таблетками, особенно подходят для их быстрой дезинтеграции, что также делает возможным быстрое растворение активного соединения.
С другой стороны, для некоторых применений твердую композицию можно также получать в виде множественной формы стандартных доз, как определено выше. Примерами множественных форм являются порошки, гранулы, микрочастицы, драже, гранулы, лиофилизованные порошки и тому подобное. В одном варианте осуществления твердая композиция представляет собой лиофилизованный порошок. Подобная дисперсная лиофилизованная система содержит множество частиц порошка, и вследствие процесса лиофилизации, применяемого при получении порошка, каждая частица обладает нерегулярной пористой микроструктурой, благодаря которой порошок способен абсорбировать воду очень быстро, что приводит к быстрому растворению.
Другой тип мультикорпускулярной системы, которая также способна обеспечивать быстрое растворение лекарственного средства, представляют собой такие порошки, гранулы или драже из водорастворимых наполнителей, которые покрыты лекарственным средством, так что лекарственное средство расположено на поверхности отдельных частиц. В данном типе системы, водорастворимый низкомолекулярный намолнитель применим для получения ядер подобных покрытых частиц, которые впоследствии могут быть покрыты покрывающей композицией, содержащей лекарственное средство и, предпочтительно, один или больше дополнительных наполнителей, таких как связывающее вещество, порообразователь, сахарид, спирт из сахара, пленкообразующий полимер, смягчитель или другие наполнители, применяемые в фармацевтических покрывающих композициях.
В другом варианте осуществления твердая композиция представляет собой покрывающий слой, который покрывает множественные единицы, полученные из нерастворимого материала. Примеры нерастворимых единиц включают гранулы, полученные из стекла, полимеров, металлов и минеральных солей. Опять-таки желаемым эффектом является главным образом быстрая дезинтеграция покрывающего слоя и быстрое растворение лекарственного средства, что достигают получением твердой композиции в физической форме, которая обладает особенно высоким отношением поверхности к объему. Обычно покрывающая композиция будет, в дополнение к лекарственному средству и водорастворимому низкомолекулярному наполнителю, содержать один или больше наполнителей, таких как те, что упомянуты выше для покрытия растворимых частиц, или любой другой наполнитель, известный для применения в фармацевтических покрывающих композициях.
Чтобы достичь желаемых эффектов, может быть полезным включать более одного водорастворимого низкомолекулярного наполнителя в твердую композицию. Например, один наполнитель можно выбирать из-за его способности быть носителем и растворителем лекарственного средства, тогда как другой наполнитель можно выбирать для подведения pH. Если конечная жидкая композиция должна быть забуференной, можно выбрать два наполнителя, которые вместе образуют буферную систему.
В одном варианте осуществления жидкость, которая будет использована в распылителе с раздельными отсеками, представляет собой водную жидкость, которую здесь определяют как жидкость, основным компонентом которой является вода. Жидкость не обязательно состоит только из воды; однако, в одном варианте осуществления она представляет собой очищенную воду. В другом варианте осуществления жидкость содержит другие компоненты или вещества, предпочтительно другие жидкие компоненты, но возможно также растворенные твердые вещества. Жидкие компоненты, отличные от воды, которые можно применять, включают пропиленгликоль, глицерин и полиэтиленгликоль. Одной из причин включать растворенное твердое соединение является та, что присутствие подобного соединения желательно в конечной жидкой композиции, но оно несовместимо с твердой композицией или с ее компонентом, таким как активный ингредиент.
Другой желательной характеристикой для жидкого растворителя является его стерильность. Водная жидкость может подвергаться риску значительного микробиологического загрязнения и пророста, если не будут приняты меры обеспечения стерильности. Чтобы обеспечить существенную стерильность жидкости, можно ввести в состав эффективное количество приемлемого противомикробного вещества или консерванта, или жидкость можно стерилизовать предварительно и герметично закрывать ее воздухонепроницаемой перегородкой. В одном варианте осуществления жидкость представляет собой стериллизованную жидкость без консервантов и ее поставляют в соответствующем воздухонепроницаемом контейнере. Однако, по другому варианту осуществления, в котором распылитель содержит множественные дозы активного соединения, жидкость можно поставлять в многодозовом контейнере, таком как дозатор-распылитель, и может потребоваться консервант для предотвращения микробного загрязнения после первого применения.
Ингалятор-дозатор (MDI)
Ингалятор, приводимый в действие пропеллентом (pMDI) высвобождает отмеренную дозу лекарственного средства при каждом срабатывании. Лекарственное средство получено в виде суспензии или раствора лекарственного вещества в подходящем пропелленте, таком как галогенированный углеводород. pMDIs описаны например, в Newman, S. P., Aerosols and the Lung, Clarke et al., eds., pp. 197-224 (Butterworths, London, England, 1984).
В некоторых вариантах осуществления размер частиц лекарственного вещества в MDI можно выбирать оптимально. В некоторых вариантах осуществления частицы активного ингредиента обладают диаметром меньшим, чем примерно 50 микрон. В некоторых вариантах осуществления частицы обладают диаметром меньшим, чем примерно 10 микрон. В некоторых вариантах осуществления частицы обладают диаметром от примерно 1 микрона до примерно 5 микрон. В некоторых вариантах осуществления частицы обладают диаметром меньшим, чем примерно 1 микрон. В одном предпочтительном варианте осуществления частицы обладают диаметром от примерно 2 микрон до примерно 5 микрон.
Пропелленты для применения с MDI могут являться любыми пропеллентами, известными в данной области. Примеры пропеллентов включают хлорфторуглероды (CFC), такие как дихлордифторметан, трихлорфторметан и дихлортетрафторэтан; гидрофторалканы (HFA); и двуокись углерода. Может быть предпочтительным применение HFA вместо CFC из-за озабоченности состоянием окружающей среды, связанной с применением CFC. Примеры медицинских аэрозольных препаратов, содержащих HFA, представлены в патентах США за номерами 6585958; 2868691 и 3014844, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. В некоторых вариантах осуществления со-растворитель смешивают с пропеллентом для облегчения растворения или суспендирования лекарственного вещества.
В некоторых вариантах осуществления пропеллент и активный ингредиент находятся в раздельных контейнерах, так, как описано в патенте США номер 4534345, полное содержание которого включено сюда в качестве ссылки.
В некоторых вариантах осуществления MDI, применяемый здесь, пациент активирует, нажимая на рычаг, кнопку или другой активатор. В других вариантах осуществления высвобождение аэрозоля активируют дыханием, так что после начального взведения устройства аэрозоль активного соединения высвобождается, как только пациент начинает вдыхать, так как описано в патентах США за номерами 6672304; 5404871; 5347998; 5284133; 5217004; 5119806; 5060643; 4664107; 4648393; 3789843; 3732864; 3636949; 3598294; 3565070; 3456646; 3456645; и 3456644, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Такая система способствует попаданию большего количества активного соединения в легкие пациента. Другой механизм, помогающий пациенту получить соответствующую дозу с активным ингредиентом, может включать клапанный механизм, который позволяет пациенту вдыхать лекарственное средство более, чем за один вдох, так как описано в патентах США за номерами 4470412 и 5385140, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
Дополнительные примеры MDI, известные в данной области и подходящие для применения здесь, включают патенты США за номерами 6435177; 6585958; 5642730; 6223746; 4955371; 5404871; 5364838; и 6523536, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
Порошковый ингалятор (DPI)
Существует две основных конструкции порошковых ингаляторов. Одна конструкция представляет собой отмеряющее устройство, в котором резервуар для лекарственного средства помещают внутрь устройства и пациент добавляет дозу лекарственного средства в камеру ингалятора. Вторая представляет собой заводское отмеряющее устройство, в котором каждая отдельная доза изготовлена в отдельном контейнере. Для обеих систем важно, чтобы препарат был получен в виде мелких частиц с массовыми средними диаметрами от примерно 1 до примерно 5 мкм, и обычно препарат составляют вместе с более крупными частицами наполнителя (обычно частицы лактозы с диаметром 100 мкм). Порошок лекарственного средства помещают в камеру ингалятора (либо отмеряя в устройство, либо вскрывая заводскую упаковку дозы) и вдыхаемый пациентом поток воздуха ускоряет выход порошка из устройства в ротовую полость. Особенности неламинарного потока по пути следования порошка вызывают распад агрегатов наполнитель-лекарственное средство, и масса более крупных частиц наполнителя способствует их оседанию на задней стенке горла, тогда как более мелкие частицы лекарственного средства откладываются глубоко в легких.
Как и в случае с жидкостным распылением и MDI, размер частиц аэрозольного препарата фторхинолонового противомикробного вещества можно оптимизировать. Если размер частиц больше, чем примерно 5 мкм MMAD, тогда частицы откладываются в верхних дыхательных путях. Если размер частицы аэрозоля меньше, чем примерно 1 мкм, тогда она достигает альвеол и может поступать в кровеносную систему.
В качестве неограничивающего примера в порошковых ингаляторах фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, получают в дозах для доставки от примерно 7 до примерно 700 мг в дозируемом растворе объемом от примерно 1 до примерно 5 мл, предпочтительно от примерно 14 до примерно 350 мг в от примерно 1 до примерно 5 мл, и наиболее предпочтительно от примерно 28 до примерно 280 мг в от примерно 1 до примерно 5 мл с полученным размером частиц MMAD от примерно 2 до примерно 5 мкм.
В некоторых вариантах осуществления порошковый ингалятор (DPI) применяют для распыления фторхинолоновых противомикробных веществ, описанных здесь. DPI содержат лекарственное вещество в форме мелких сухих частиц. Обычно при вдыхании пациентом сухие частицы образуют аэрозольное облако, которое поступает в легкие пациента. Мелкие сухие частицы лекарственного средства можно получать любым способом, известным в данной области. Некоторые хорошо известные методы включают применение струйной мельницы или другого измельчающего оборудования, осаждение из насыщенных или перенасыщенных растворов, сушку распылением, микронизацию в момент образования (Hovione) или способы надкритических жидкостей. Обычные порошковые препараты включают получение сферических гранул или клеевых смесей. В клеевых смесях частицы лекарственного средства прикрепляют к более крупным частицам носителя, такого как моногидрат лактозы, обладающим размерами от примерно 50 до примерно 100 микрон в диаметре. Более крупный размер частиц увеличивает аэродинамическую силу на агломератах носитель/лекарственное средство для усовершенствования получения аэрозоля. Вихревые и/или механические устройства разрушают агломераты на составные части. Более мелкие частицы лекарственного средства затем поступают в легкие, тогда как более крупные частицы носителя откладываются во рту или в горле. Некоторые примеры адгезивных смесей описаны в патенте США номер 5478578 и PCT публикациях за номерами WO 95/11666, WO 87/05213, WO 96/23485, и WO 97/03649, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Вместе с лекарственным веществом можно также включать дополнительные наполнители.
Существует три обычных типа DPIs, всех их можно применять с фторхинолоновыми противомикробными веществами, описанными здесь. В однодозовом DPI, капсулу, содержащую одну дозу сухого лекарственного вещества/наполнителей, помещают в ингалятор. При активации капсулу разрывают, что позволяет распылить сухой порошок и вдохнуть его, используя порошковый ингалятор. Чтобы распылить следующие дозы, старую капсулу нужно удалить и вставить дополнительную капсулу. Примеры однодозовых DPI описаны в патентах США за номерами 3807400; 3906950; 3991761; и 4013075, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. В DPI для множественных стандартных доз предоставляют упаковку, содержащую отсеки для множества единичных доз. Например, упаковка может быть выполнена в виде блистерной упаковки, где каждый блистерный отсек содержит одну дозу. Каждую дозу можно распылять при разрыве блистерного отсека. Можно применять любой из множества способов расположения отсеков в упаковке. Например, общепринятыми являются вращающийся и полосковый способы расположения. Примеры DPI для множественных стандартных доз описаны в патентных заявках EPO, номера публикации 0211595A2, 0455463A1, и 0467172Al, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. В мультидозовом DPI используют один резервуар для сухого порошка. Предусмотрены механизмы, которые отмеряют из резервуара отдельные дозы для переведения в аэрозоль и ингаляции, такие как описаны в патентах США за номерами 5829434; 5437270; 2587215; 5113855; 5840279; 4688218; 4667668; 5033463; 4805811 и PCT публикации номер WO 92/09322, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
В некоторых вариантах осуществления можно применять дополнительно вспомогательную или иную, чем при вдыхании пациента, энергию для облегчения работы DPI. Например, для облегчения деагломерации порошка можно применять сжатый воздух, так, как описано в патентах США за номерами 3906950; 5113855; 5388572; 6029662 и PCT публикациях за номерами WO 93/12831, WO 90/07351, и WO 99/62495, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Можно также применять импеллеры с электроприводом, так, как описано в патентах США за номерами 3948264; 3971377; 4147166; 6006747 и PCT публикации номер WO 98/03217, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Другой механизм представляет собой прокалывающий поршень с электроприводом, так, как описано в PCT публикации номер WO 90/13327, полное содержание которой включено сюда в качестве ссылки. В других DPI используют вибратор, так, как описано в патентах США за номерами 5694920 и 6026809, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Наконец, можно применять систему скрепера, так, как описано в PCT публикации номер WO 93/24165, полное содержание которой включено сюда в качестве ссылки.
Дополнительные примеры DPI для применения здесь, описаны в патентах США за номерами 4811731; 5113855; 5840279; 3507277; 3669113; 3635219; 3991761; 4353365; 4889144, 4907538; 5829434; 6681768; 6561186; 5918594; 6003512; 5775320; 5740794 и 6626173, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
В некоторых вариантах осуществления можно применять промежуточную прокладку или камеру с любым из ингаляторов, описанных здесь, для увеличения количества лекарственного вещества, которое абсорбирует пациент, так, как описано в патентах США за номерами 4470412; 4790305; 4926852; 5012803; 5040527; 5024467; 5816240; 5027806 и 6026807, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки. Например, промежуточная прокладка может увеличивать время от образования аэрозоля до момента, когда аэрозоль поступает в рот пациента. Такая задержка может улучшить синхронизацию между вдохом пациента и образованием аэрозоля. Можно включать маску для детей или других пациентов, которые имеют трудности с применением традиционных загубников, так, как описано в патентах США за номерами 4809692; 4832015; 5012804; 5427089; 5645049 и 5988160, полное содержание которых включено сюда в качестве ссылки.
Порошковые ингаляторы (DPI), в которых происходит дезагрегация и превращение в аэрозоль сухих порошков, обычно зависят от выброса вдыхаемого воздуха, который проходит через прибор, доставляя дозу лекарственного средства. Такие устройства описаны, например, в патенте США номер 4807814, который посвящен пневматическому порошковому эжектору, который имеет стадию всасывания и стадию впрыскивания; SU 628930 (Резюме), описывающем портативный распылитель порошка, обладающий продольной воздуховодной трубкой; Fox et al., Powder and Bulk Engineering, pages 33-36 (март 1988), описывающем эжектор Вентури, обладающий продольной воздушной впускной трубкой выше по потоку от сужения Вентури; EP 347 779, описывающем портативный распылитель порошка, обладающий раскладной камерой расширения и патент США номер 5785049, который посвящен порошковым устройствам доставки для лекарственных средств.
Препараты растворов/дисперсных систем
Один вариант осуществления относится к водным препаратам, содержащим растворимые или в форме наночастиц частицы лекарственного средства. Для водных аэрозольных препаратов лекарственное средство может присутствовать в концентрации от примерно 1 мг/мл вплоть до примерно 700 мг/мл. Такие препараты обеспечивают эффективную доставку к соответствующим зонам легких, причем более концентрированные аэрозольные препараты обладают дополнительным преимуществом, делая возможной доставку больших количеств лекарственного вещества в легкие за очень короткий период времени. В одном варианте осуществления препарат оптимизирован для получения хорошо переносимого препарата. Соотвественно, в одном варианте осуществления фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, составлены так, чтобы обладать приятным вкусом, pH от примерно 5,5 до примерно 7, осмоляльность от примерно 200 до примерно 1250 мосмоль/кг, концентрацию проникающих ионов от примерно 30 до примерно 300 мМ.
В одном варианте осуществления раствор или растворитель, применяемые для получения аэрозольных препаратов, обладают диапазоном pH от примерно 4,5 до примерно 7,5, предпочтительно от примерно 5,5 до примерно 7,0. Данный диапазон pH улучшает переносимость. Если аэрозоль является либо кислым, либо щелочным, он может вызвать бронхоспазм и кашель. Хотя безопасный диапазон pH является относительным, и некоторые пациенты могут переносить слегка кислый аэрозоль, у других произойдет бронхоспазм. Любой аэрозоль с pH меньшим, чем примерно 4,5 обычно вызывает бронхоспазм. Аэрозоли с pH от примерно 4,5 до примерно 5,5 будут время от времени вызывать бронхоспазм. Любой аэрозоль с pH выше, чем примерно 7,5 может обладать низкой переносимостью, так как ткани тела обычно не способны забуферивать щелочные аэрозоли. Аэрозоли с контролируемым pH ниже, чем примерно 4,5 и выше, чем примерно 7,5 обычно приводят к раздражению в легких, сопровождающемуся тяжелым бронхоспастическим кашлем и воспалительными реакциями. По этим причинам, а также для того, чтобы избежать бронхоспазма, кашля или воспаления у пациентов, оптимальный pH для аэрозольного препарата определен на уровне от примерно pH 5,5 до примерно pH 7,0. Вследствие этого, в одном варианте осуществления у аэрозольных препаратов для применения, как описано здесь, доводят pH до уровня от примерно 4,5 до примерно 7,5 с предпочтительным диапазоном pH от примерно 5,5 до примерно 7,5. Наиболее предпочтительный диапазон pH представляет собой от примерно 5,5 до примерно 7,5.
В качестве неограничивающего примера, композиции могут также включать буфер или pH-доводящее вещество, обычно соль, полученную из органической кислоты или основания. Примеры буферов включают соли органических кислот лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты, глюконовой кислоты, угольной кислоты, винной кислоты, янтарной кислоты, уксусной кислоты или фталевой кислоты, Трис, трометамин, гидрохлорид или фосфатные буферы.
Многие пациенты обладают повышенной чувствительностью к различным химическим вкусам, включая ощущения горечи, солености, сладости, металлический привкус. Для получения хорошо переносимых лекарственных продуктов, в качестве неограничивающего примера, вкус можно исправить добавлением улучшающих вкус наполнителей, доведением осмоляльности или с помощью подсластителей.
Многие пациенты обладают повышенной чувствительностью к различным химическим веществам и у них часто случаются приступы бронхоспастического, астматического и других видов кашля. Их дыхательные пути особенно чувствительны к гипотоническим или гипертоническим и кислым или щелочным условиям, а также к присутствию любого проникающего иона, такого как хлорид. Любое нарушение равновесия данных условий или присутствие хлорида выше определенныого значения приводит к бронхоспастическим или воспалительным явлениям и/или кашлю, что сильно вредит лечению с помощью ингаляционных препаратов. Оба эти условия мешают эффективной доставке аэрозольных лекарственных средств в эндобронхиальное пространство.
В некоторых вариантах осуществления осмоляльность водных растворов фторхинолонового противомикробного вещества, описанного здесь, доводят посредством добавления наполнителей. В некоторых случаях определенное количество хлорида или другого аниона необходимо для успешной и эффективной доставки аэрозольного антибиотика. Однако обнаружено, что такие количества меньше, чем количества, предложенные и обычно применяемые для аэрозолей других соединений.
Бронхоспазм или кашельные рефлексы не реагируют на ту же самую осмоляльность растворителя для аэрозолизации. Однако их можно в достаточной степени контролировать и/или подавлять, когда осмоляльность растворителя находится в определенном диапазоне. Предпочтительный раствор для аэрозолизации терапевтических соединений, который является безопасным и переносимым, обладает общей осмоляльностью от примерно 200 до примерно 1250 мосмоль/кг с диапазоном концентраций хлорида от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ и, предпочтительно, от примерно 50 мМ до примерно 150 мМ. Данная осмоляльность контролирует бронхоспазм, концентрация хлорида, как проникающего аниона, контролирует кашель. Будучи оба проникающими ионами, анионы как брома, так и иода можно использовать вместо хлорида. Кроме того, бикарбонат можно использовать вместо иона хлорида.
В качестве неограничивающего примера, препарат для аэрозольного фторхинолонового противомикробного вещества может содержать от примерно 7 до примерно 700 мг, предпочтительно от примерно 14 до примерно 300 мг или наиболее предпочтительно от примерно 28 до примерно 280 мг фторхинолонового противомикробного вещества в от примерно 1 до примерно 5 мл разбавленного физиологического раствора (от 1/10 до 1/1 нормального физиологического раствора). Соответственно, концентрация раствора левофлоксацина может быть выше, чем примерно 25 мг/мл, выше, чем примерно 35 мг/мл и, предпочтительно, является выше, чем примерно 40 мг/мл и является такой высокой как 50 мг/мл или выше.
В одном варианте осуществления осмоляльность раствора представляет собой величину от примерно 100 мосмоль/кг до примерно 600 мосмоль/кг. В различных других вариантах осуществления осмоляльность раствора представляет собой величину от примерно 2000 мосмоль/кг до примерно 1250 мосмоль/кг; от примерно 250 мосмоль/кг до примерно 1050 мосмоль/кг; и от примерно 350 мосмоль/кг до примерно 750 мосмоль/кг.
В одном варианте осуществления концентрация проникающего иона представляет собой величину от примерно 25 мМ до примерно 400 мМ. В различных других вариантах осуществления концентрация проникающего иона представляет собой величину от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ; от примерно 40 мМ до примерно 200 мМ и от примерно 50 мМ до примерно 150 мМ.
Препараты из твердых частиц
Некоторые варианты осуществления относятся к применению наночастиц твердого лекарственного средства для получения сухих аэрозолей или для получения наночастиц в жидкой суспензии. Порошки, содержащие лекарственное средство в виде наночастиц, можно получить посредством сушки распылением водных дисперсных систем из лекарственного средства в виде наночастиц и модификаторов поверхности для получения сухого порошка, который состоит из агрегированных наночастиц лекарственного средства. В одном варианте осуществления агрегаты могут обладать размером от примерно 1 до примерно 2 микрон, что подходит для доставки глубоко в легкие. Размеры частиц агрегатов можно увеличить для направления их в другие участки доставки, такие как верхняя бронхиальная зона или слизистая оболочка носовой полости, увеличивая концентрацию лекарственного средства в высушенной распылением дисперсной системе или увеличивая размер капель, полученных при сушке распылением.
Альтернативно, водная дисперсная система лекарственного средства и модификатор поверхности может содержать растворенный разбавитель, такой как лактоза или маннит, который при сушке распылением образует пригодные для вдыхания частицы разбавителя, каждая из которых содержит, по меньшей мере, одну вкрапленную наночастицу лекарственного средства и модификатор поверхности. Частицы разбавителя с вкрапленным лекарственным средством могут обладать размером частиц от примерно 1 до примерно 2 микрон, подходящим для доставки глубоко в легкие. Кроме того, размер частиц разбавителя можно увеличить для направления их в другие участки доставки, такие как верхняя бронхиальная зона или слизистая оболочка носовой полости, увеличивая концентрацию растворенного разбавителя в водной дисперсной системе до сушки распылением или увеличивая размер капель, полученных при сушке распылением.
Порошки, высушенные распылением, можно применять в DPI или pMDI, либо сами по себе, либо в сочетании с лиофилизированным порошком в виде наночастиц. Кроме того, порошки, высушенные распылением, содержащие наночастицы лекарственного средства, можно восстанавливать и применять либо в струйных, либо в ультразвуковых распылителях для получения водных дисперсных систем, обладающих пригодными для вдыхания размерами частиц, где каждая капля содержит, по меньшей мере, одну наночастицу лекарственного средства. Концентрированные дисперсные системы в виде наночастиц можно также применять в данных аспектах изобретения.
Дисперсные системы лекарственного средства в виде наночастиц можно также лиофилизировать для получения порошков, подходящих для назальной или легочной доставки. Такие порошки могут содержать агрегированные частицы лекарственного средства в виде наночастиц, обладающие модификатором поверхности. Такие агрегаты могут обладать размерами в диапазоне, пригодном для вдыхания, например, от примерно 2 до примерно 5 микрон MMAD.
Лиофилизированные порошки с соответствующим размером частиц можно также получать лиофилизированием водных дисперсных систем лекарственного средства и модификатора поверхности, который дополнительно содержит растворенный разбавитель, такой как лактоза или маннит. В данных слечаях лиофилизированные порошки состоят из пригодных для вдыхания частиц разбавителя, каждая из которых содержит, по меньшей мере, одну вкрапленную наночастицу лекарственного средства.
Лиофилизированные порошки можно применять в DPI или pMDI, либо сами по себе, либо в сочетании с высушенным распылением порошком в виде наночастиц. Кроме того, лиофилизированные порошки, содержащие наночастицы лекарственного средства, можно восстанавливать и применять либо в струйных, либо в ультразвуковых распылителях для получения водных дисперсных систем, обладающих пригодными для вдыхания размерами частиц, где каждая капля содержит, по меньшей мере, одну наночастицу лекарственного средства.
Один вариант осуществления изобретения относится к процессу и композиции для систем на основе пропеллентов, содержащих частицы лекарственного средства в виде наночастиц и модификатор поверхности. Подобные препараты можно получать посредством мокрого помола грубого лекарственного вещества и модофикатора поверхности в жидком пропелленте, либо при атмосферном давлении, либо в условиях повышенного давления. Альтернативно, сухие порошки, содержащие наночастицы лекарственного средства, можно получать сушкой распылением или лиофилизированием водных дисперсных систем наночастиц лекарственного средства и полученные порошки диспергировать в подходящие пропелленты для применения в общепринятых pMDI. Подобные препараты pMDI в виде наночастиц можно применять или для назальной или для легочной доставки. Для легочного введения такие препараты позволяют увеличить доставку в глубокие зоны легких благодаря небольшому (например, от примерно 1 до примерно 2 микрон MMAD) размеру частиц, получаемых с помощью данных способов. Концентрированные аэрозольные препараты можно также применять в pMDI.
Другой вариант осуществления относится к сухим порошкам, которые содержат композиции в виде наночастиц для легочной или назальной доставки. Порошки могут состоять из пригодных для вдыхания агрегатов частиц лекарственного средства в виде наночастиц или пригодных для вдыхания частиц разбавителя, который содержит, по меньшей мере, одну вкрапленную наночастицу лекарственного средства. Порошки, содержащие частицы лекарственного средства в виде наночастиц, можно получать из водных дисперсных систем наночастиц, удаляя воду посредством сушки распылением или лиофилизирования (сушки сублимацией). Сушка распылением занимает меньше времени и обходится дешевле, чем лиофилизирование, и поэтому более рентабельна. Однако, определенные лекарственные средства, такие как биологические препараты, выигрывают от лиофилизирования по сравнению с сушкой распылением при получении порошковых препаратов.
Общепринятые микронизированные частицы лекарственного средства, применяемые при аэрозольной доставке сухого порошка, обладающие диаметрами частиц от примерно 2 до примерно 5 микрон MMAD, часто трудно дозировать и распределять в малых количествах из-за электростатических сил сцепления, присущих таким порошкам. Такие трудности могут приводить к потерям лекарственного вещества в устройстве доставки, а также неполному распределению порошка и недостаточной доставке в легкие. Многие лекарственные соединения, особенно белки и пептиды, предназначены для глубокой доставки в легкие и системной абсорбции. Поскольку средние размеры частиц получаемых традиционным способом сухих порошков обычно находятся в пределах от примерно 2 до примерно 5 микрон MMAD, часть материала, которая действительно достигает альвеолярной зоны, может быть крайне мала. Таким образом, доставка микронизированных сухих порошков в легкие, особенно в альвеолярную зону, является обычно очень неэффективной вследствие свойств самих порошков.
Порошковые аэрозоли, которые содержат лекарственные средства в виде наночастиц, можно получить меньшего размера, чем сравнимое микронизированное лекарственное вещество и, вследствие этого являются подходящими для эффективной доставки глубоко в легкие. Более того, агрегаты лекарственного средства в виде наночастиц являются сферическими по форме и обладают хорошими характеристиками текучести, таким образом, облегчая дозирование и отложение введенной композиции в легких или носовой полости.
Сухие композиции в виде наночастиц можно применять как в DPI, так и в pMDI. Как используют здесь, «сухая» относится к композиции, содержащей меньше, чем примерно 5% воды.
Один вариант осуществления относится к композициям, содержащим наночастицы, которые обладают эффективным средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм, более предпочтительно меньшим, чем примерно 400 нм, меньшим, чем примерно 300 нм, меньшим, чем примерно 250 нм или меньшим, чем примерно 200 нм, как определено способами светорассеяния. Под «эффективным средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм» подразумевают, что, по меньшей мере, 50% частиц лекарственного средства обладают весовым средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм, при измерении методами светорассеяния. Предпочтительно, по меньшей мере, 70% частиц лекарственного средства обладают средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм, более предпочтительно, по меньшей мере, 90% частиц лекарственного средства обладают средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм, и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 95% частиц обладают весовым средним размером частиц меньшим, чем примерно 1000 нм.
Для препаратов водных аэрозолей вещество в виде наночастиц может присутствовать в концентрации от примерно 5,0 мг/мл вплоть до примерно 700 мг/мл. Для препаратов порошковых аэрозолей, вещество в виде наночастиц может присутствовать в концентрации примерно 5,0 мг/г вплоть до примерно 1000 мг/г, в зависимости от желаемой дозы лекарственного средства. Концентрированные аэрозоли в виде наночастиц, определяемые как содержащие лекарственное средство в виде наночастиц в концентрации примерно 5,0 мг/мл вплоть до примерно 700 мг/мл для препаратов водных аэрозолей, и примерно 5,0 мг/г вплоть до примерно 1000 мг/г для препаратов порошковых аэрозолей, предлагают особенно. Такие препараты обеспечивают эффективную доставку к соответствующим зонам легких или носовой полости за короткое время введения, то есть, меньшее, чем примерно 3-15 секунд на дозу, по сравнению со временем введения вплоть до от 4 до 20 минут, как установлено для общепринятых легочных видов распылительной терапии.
Композиции лекарственных средств в виде наночастиц для аэрозольного введения можно получать, например, (1) распыляя дисперсную систему лекарственного средства в виде наночастиц, полученную либо измельчением, либо преципитацией; (2) превращая в аэрозоль сухой порошок агрегатов лекарственного средства в виде наночастиц и модификатора поверхности (превращенная в аэрозоль композиция может дополнительно содержать разбавитель); или (3) превращая в аэрозоль суспензию лекарственного средства в виде наночастиц или агрегатов лекарственного средства в неводном пропелленте. Агрегаты лекарственного средства в виде наночастиц и модификатор поверхности, которые могут дополнительно содержать разбавитель, можно получать в неводной системе, не находящейся или находящейся под давлением. Концентрированные аэрозольные препараты можно также получать подобными способами.
Измельчение водного лекарственного средства для получения лекарственного средства в виде наночастиц можно осуществлять, диспергируя частицы лекарственного средства в жидкой дисперсионной среде и применяя механические средства в присутствии абразивных материалов для уменьшения размера частиц лекарственного средства до желаемого эффективного среднего размера частиц. Частицы можно уменьшить в размерах в присутствии одного или больше модификаторов поверхности. Альтернативно, частицы могут контактировать с одним или большим количеством модификаторов поверхности после измельчения. Другие соединения, такие как разбавитель, можно добавлять к композиции лекарственное средство/модификатор поверхности в процессе уменьшения размера. Дисперсные системы можно изготавливать непрерывно или порционно.
Другим способом получения дисперсной системы наночастиц является микропреципитация. Она представляет собой способ получения устойчивых дисперсных систем лекарственных средств в присутствии одного или больше модификаторов поверхности и одного или больше поверхностно активных веществ, повышающих устойчивость коллоидных систем, свободных от любых следов токсичных растворителей или солюбилизированных примесей тяжелых металлов. Подобный способ включает, например, (1) растворение лекарственного средства в подходящем растворителе при перемешивании; (2) добавление препарата со стадии (1) при перемешивании к раствору, содержащему, по меньшей мере, один модификатор поверхности для получения прозрачного раствора; и (3) преципитацию препарата со стадии (2) при перемешивании, используя подходящий осадитель. После применения данного способа можно далее удалить любую образованную соль, при ее наличии, диализом или диафильтрацией и концентрировать дисперсную систему общепринятыми способами.
Полученную дисперсную систему лекарственного средства в виде наночастиц можно применять в жидкостных распылителях или перерабатывать для получения сухого порошка для использования в DPI или pMDI.
В неводной не находящейся под давлением измельчающей системе можно применять неводную жидкость, обладающую давлением пара примерно 1 атм или меньше при комнатной температуре, и в которой лекарственное вещество в основном нерастворимо, в качестве влажной среды измельчения для получения композиции лекарственного средства в виде наночастиц. При этом процессе густую суспензию лекарственного средства и модификатора поверхности можно измельчать в неводной среде для получения частиц лекарственного средства в виде наночастиц. Примеры подходящих неводных сред включают этанол, трихлормонофторметан, (CFC-11), и дихлортетрафторэтан (CFC-114). Преимущество использования CFC-11 заключается в том, что его можно применять при более или менее прохладных комнатных температурах, тогда как CFC-114 требует более контролируемых условий, чтобы избежать испарения. По завершении измельчения, жидкую среду можно удалить и восстановить под вакуумом или при нагревании, получая в результате сухую композицию в виде наночастиц. Сухую композицию можно затем поместить в подходящий контейнер и добавить конечный пропеллент. Примеры пропеллентов конечного продукта, которые в идеале не содержат хлорированных углеводородов, включают HFA-134a (тетрафторэтан) и HFA-227 (гептафторпропан). Хотя нехлорированные пропелленты можно предпочесть из-за соображений экологической безопасности, хлорированные пропелленты можно также использовать в данном аспекте изобретения.
В неводной находящейся под давлением измельчающей системе можно применять неводную жидкость, обладающую давлением пара существенно выше, чем 1 атм при комнатной температуре в процессе измельчения для получения композиций лекарственного средства в виде наночастиц. Если среда измельчения представляет собой подходящий галогенизированный углеводородный пропеллент, полученную дисперсную систему можно сразу помещать в подходящий контейнер pMDI. Альтернативно, среду для измельчения можно удалить и восстановить под вакуумом или при нагревании для получения сухой композиции в виде наночастиц. Данную композицию можно затем поместить в подходящий контейнер и добавить конечный пропеллент для применения в pMDI.
Сушка распылением представляет собой процесс, применяемый для получения порошка, содержащего частицы лекарственного средства в виде наночастиц после уменьшения размеров частиц лекарственного средства в жидкой среде. В основном, сушку распылением можно использовать, когда жидкая среда обладает давлением пара меньшим, чем примерно 1 атм при комнатной температуре. Распылительная сушка представляет собой устройство, которое делает возможным испарение жидкости и сбор порошка лекарственного средства. Жидкий образец, либо раствор, либо суспензию, помещают в распылительную насадку. Насадка создает капли образца в диапазоне от примерно 20 до примерно 100 мкм в диаметре, которые затем транспортируются газом-носителем в сушильную камеру. Температура газа-носителя обычно составляет от примерно 80 до примерно 200°C. Капли жидкости подвергаются быстрому испарению, оставляя после себя сухие частицы, которые собирают в специальный резервуар под циклонным аппаратом.
Если жидкий образец состоит из водной дисперсной системы наночастиц и модификатора поверхности, собранный продукт будет состоять из сферических агрегатов частиц лекарственного средства в виде наночастиц. Если жидкий образец состоит из водной дисперсной системы наночастиц, в которой растворен инертный разбавляющий материал (такой, как лактоза или маннит), собранный продукт будет состоять из частиц разбавителя (например, лактозы или маннита), которые содержат вкрапленные частицы лекарственного средства в виде наночастиц. Конечный размер собранного продукта можно контролировать, и он зависит от концентрации лекарственного средства в виде наночастиц и/или разбавителя в жидком образце, а также от размера капель, создаваемых распылительной насадкой распылительной сушки. Собранные продукты можно применять в обычных DPI для легочной или назальной доставки, диспергировать в пропеллентах для применения в pMDI или частицы можно восстанавливать в воде для применения в распылителях.
В некоторых случаях может быть желательным добавлять инертный носитель к высушенному распылением материалу для улучшения дозируемых свойств конечного продукта. Это может особенно относиться к случаям, когда высушенный распылением порошок является очень мелким (меньше, чем примерно 5 мкм) или когда намеченная доза чрезвычайно мала, в результате чего дозирование становится трудным. В основном, частицы такого носителя (также известные как вещества-наполнители) являются слишком крупными, чтобы быть доставленными в легкие, и просто прилипают к ротовой полости и горлу и проглатываются. Такие носители обычно состоят из сахаров, таких как лактоза, маннит, или трегалоза. Другие инертные материалы, включая полисахариды и целлюлозные полимеры, можно также применять в качестве носителей.
Высушенные распылением порошки, содержащие частицы лекарственного средства в виде наночастиц, можно применять в обычных DPI, диспергировать в пропеллентах для применения в pMDI или восстанавливать в жидкой среде для применения в распылителях.
Для соединений, которые являются денатурированными или дестабилизированными нагреванием, такие как соединения, обладающие низкой температурой плавления (то есть, от примерно 70 до примерно 150°C), или, например, биологические препараты, для получения порошковой композиции лекарственного средства в виде наночастиц сублимация предпочтительнее, чем испарение. Причина заключается в том, что при сублимации не применяют высокие температуры процесса, связанные с сушкой распылением. Кроме того, сублимация, также известная как сушка сублимацией или лиофилизация, может увеличивать стабильность при хранении, особенно для биологических продуктов. Частицы, высушенные сублимацией, также можно восстанавливать и применять в распылителях. Агрегаты высушенных сублимацией частиц лекарственного средства в виде наночастиц можно смешивать либо порошковым промежуточным продуктом, либо использовать без добавок в DPI и pMDI для назальной или легочной доставки.
Сублимация включает замораживание продукта и помещение образца в условия глубокого вакуума. Это делает возможным прямое превращение образовавшегося льда из твердого состояния в парообразное состояние. Подобный процесс высокоэффективен и, вследствие этого обеспечивает больший выход, по сравнению с сушкой распылением. Полученный сублимированный продукт содержит лекарственное средство и модификатор(ы). Лекарственное средство обычно присутствует в агрегированном состоянии и его можно применять для ингаляции (легочной или назальной) либо само по себе, либо в сочетании с материалами-разбавителями (лактоза, маннит, и так далее), в DPI или pMDI, либо восстанавливать для применения в распылителях.
Липосомные композиции
В некоторых вариантах осуществления фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, можно получать в виде липосомных частиц, которые можно затем переводить в аэрозоль для ингаляционной доставки. Липиды, применяемые по настоящему изобретению, могут быть любыми из множества липидов, включая как нейтральные, так и заряженные липиды. Системы носителей, обладающие желаемыми свойствами, можно получать, применяя соответствующие сочетания липидов, направляющие группы и усилители циркуляции. Кроме того, композиции, предложенные здесь, могут быть в форме липосом или липидных частиц, предпочтительно липидных частиц. Как используют здесь, термин «липидная частица» относится к липидному двухслойному носителю, который «покрывает» нуклеиновую кислоту и содержит внутри мало, или вовсе не содержит воды. Более конкретно, термин используют для описания самособирающегося липидного двухслойного носителя, в котором внутренний слой представляет собой катионные липиды, которые образуют ионные связи или ионные пары с отрицательными зарядами нуклеиновой кислоты (например, фосфодиэфирный скелет плазмиды). Внутренний слой может также представлять собой нейтральные или фузогенные липиды и, в некоторых вариантах осуществления, отрицательно заряженные липиды. Внешний слой частицы будет обычно содержать смеси липидов, ориентированные «хвост в хвост» (как в липосомах) с гидрофобными хвостами внутреннего слоя. Полярные головные группы, присутствующие на липидах внешнего слоя, будут образовывать внешнюю поверхность частицы.
Липосомные биоактивные вещества можно разработать таким образом, чтобы они обладали длительным терапевтическим эффектом или пониженной токсичностью, делающими возможным менее частое введение и повышенный терапевтический индекс. Липосомы составлены из двух слоев, которые удерживают желаемый фармацевтический препарат. Им можно придать форму многослойных пузырьков из концентрических двойных слоев, с фармацевтическим препаратом, удерживаемым либо в липидах различных слоев, либо в водном пространстве между слоями.
В качестве неограничивающего примера липиды, применяемые в композициях, могут быть синтетическими, полусинтетическими или природными липидами, включая фосфолипиды, токоферолы, стероиды, жирные кислоты, гликопротеины, такие как альбумин, отрицательно заряженные липиды и катионные липиды. Фосфолипиды включают яичный фосфатидилхолин (EPC), яичный фосфатидилглицерин (EPG), яичный фосфатидилинозитол (EPI), яичный фосфатидилсерин (EPS), фосфатидилэтаноламин (EPE), и яичную фосфатидную кислоту (EPA); соевые эквиваленты, соевый фосфатидилхолин (SPC); SPG, SPS, SPI, SPE, и SPA; гидрогенизированные яичные и соевые эквиваленты (например, HEPC, HSPC), другие фосфолипиды, полученные за счет сложноэфирных связей жирных кислот в позициях 2 и 3 глицерина, содержащих цепи из 12 до 26 атомов углерода и различные концевые группы в позиции 1 глицерина, которые включают холин, глицерин, инозитол, серин, этаноламин, а также соответствующие фосфатидные кислоты. Цепи на данных жирных кислотах могут быть насыщены или ненасыщены и фосфолипид может быть образован из жирных кислот с различными длинами цепей и различными степенями ненасыщенности. В частности, композиции препаратов могут включать дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC), основное составляющее природного легочного сурфактанта, а также диолеоилфосфатидилхолин (DOPC) и диолеоилфосфатидилглицерин (DOPG). Другие примеры включают димиристоилфосфатидилхолин (DMPC) и димиристоилфосфатидилглицерин (DMPG) дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC) и дипальмитоилфосфатидилглицерин (DPPG) дистеароилфосфатидилхолин (DSPC) и дистеароилфосфатидилглицерин (DSPG), диолеилфосфатидилэтаноламин (DOPE) и смешанные фосфолипиды, такие как пальмитоилстеароилфосфатидилхолин (PSPC) и пальмитоилстеароилфосфатидилглицерин (PSPG), и одиночные ацилированные фосфолипиды, такие как моноолеоилфосфатидилэтаноламин (MOPE).
20
14
8
8
14
20
В предпочтительном варианте осуществления модифицированные PEG липиды входят в состав композиций по настоящему изобретению в качестве предохраняющего от агрегации вещества. Использование модифицированного PEG липида способствует позиционированию объемных PEG-групп на поверхности липосомы или липидного носителя и предотвращает связывание ДНК с внешней поверхностью носителя (тем самым ингибируя образование поперечных связей и агрегацию липидного носителя). Применение PEG-церамида часто является предпочтительным и обладает дополнительными преимуществами стабилизации мембранных двухслойных структур и продления времени жизни при циркуляции. Кроме того, PEG-церамиды можно получать с липидными хвостами различной длины, чтобы контролировать время жизни PEG-церамида в липидном двойном слое. Таким способом можно осуществлять «программируемое» высвобождение, и, в результате, контролировать слияние липидных носителей. Например, PEG-церамиды, имеющие C -ацильные группы, связанные с церамидным фрагментом, будут диффундировать из липидного двухслойного носителя с временем полу-выведения 22 часа. PEG-церамиды, имеющие C- и C-ацильные группы будут диффундировать из того же носителя с временем полу-выведения 10 минут и меньше, чем 1 минута, соответственно. В результате, выбор длины липидного хвоста создает композицию, в которой двойной слой становится дестабилизированным (и, следовательно, фузогенным) с известной скоростью. Хотя и менее предпочтительно, другие PEG-липиды или конъюгаты липид-полиоксиэтилен применимы в настоящих композициях. Примеры подходящих PEG-модифицированных липидов включают PEG-модифицированные фосфатидилэтаноламин и фосфатидную кислоту, PEG-модифицированные диацилглицерины и диалкилглицерины, PEG-модифицированные диалкиламины и PEG-модифицированные l,2-диацилоксипропан-3-амины. Особенно предпочтительными являются конъюгаты PEG-церамидов (например, PEG-Cer-C, PEG-Cer-C или PEG-Cer-C) которые описаны в патенте США номер 5820873, включенном сюда в качестве ссылки.
Можно получать композиции по настоящему изобретению, чтобы обеспечить липосомные композиции, которые обладают диаметром примерно 50 нм до примерно 400 нм. Специалист в данной области поймет, что размер композиций может быть больше или меньше в зависимости от объема, который инкапсулируют. Так, для больших объемов, распределение размеров обычно составит от примерно 80 нм до примерно 300 нм.
Модификаторы поверхности
Фторхинолоновые противомикробные вещества, описанные здесь, можно получать в фармацевтической композиции с соответствующими модификаторами поверхности, которые можно выбирать из известных органических и неорганических фармацевтических наполнителей. Подобные наполнители включают низкомолекулярные олигомеры, полимеры, сурфактанты и натуральные продукты. Предпочтительные модификаторы поверхности включают неионные и ионные сурфактанты. Два или больше модификаторов поверхности можно применять в сочетании.
Репрезентативные примеры модификаторов поверхности включают цетилпиридинхлорид, желатин, казеин, лецитин (фосфатиды), декстран, глицерин, гуммиарабик, холестерин, трагакант, стеариновую кислоту, хлорид бензалкония, стеарат кальция, моностеарат глицерина, цетостеариловый спирт, цетомакрогол-эмульгирующий воск, сложные эфиры сорбитана, полиоксиэтиленовые алкиловые эфиры (например, эфиры макрогола, такие как цетомакрогол 1000), полиоксиэтиленовые производные касторового масла, полиоксиэтиленовые сложные эфиры сорбитановой жирной кислоты (например, коммерчески доступные Tweens.RTM, такие как, например, Tween 20.RTM, и Tween 80.RTM, (ICI Specialty Chemicals)); полиэтиленгликоли (например, Carbowaxs 3350.RTM, и 1450.RTM., и Carbopol 934.RTM, (Union Carbide)), додецилтриметиламмонийбромид, полиоксиэтиленстеараты, коллоидный диоксид кремния, фосфаты, додецилсульфат натрия, карбоксиметилцеллюлозный кальций, гидроксипропилцеллюлоза (HPC, HPC-SL, и HPC-L), гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), карбоксиметилцеллюлозный натрий, метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлозный фталат, некристаллическая целлюлоза, алюмосиликат магния, триэтаноламин, поливиниловый спирт (PVA), поливинилпирролидон (PVP), 4-(l,l,3,3-тетраметилбутил)феноловый полимер с этиленоксидом и формальдегидом (также известный как тилоксапол, суперион и тритон), полоксамеры, (например, Pluronics F68.RTM, и F108. RTM., которые представляют собой блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида); полоксамины (например, Tetronic 908. RTM., также известный как Poloxamine 908.RTM., который представляет собой тетрафункциональный блок-сополимер, полученный от последовательного добавления пропиленоксида и этиленоксида к этилендиамину (BASF Wyandotte Corporation, Parsippany, NJ.)); заряженный фосфолипид, такой как димиристоилфосфатидилглицерин, диоктилсульфосукцинат (DOSS); Tetronic 1508.RTM; (T-1508) (BASF Wyandotte Corporation), сложные диалкилэфиры натрийсульфосукциновой кислоты (например, Aerosol OT.RTM., который представляет собой сложный диоктилэфир натрийсульфосукциновой кислоты (American Cyanamid)); Duponol P.RTM., который представляет собой лаурилсульфат натрия (DuPont); Tritons X-200.RTM, который представляет собой алкиларилполиэфирсульфонат (Rohm and Haas); Crodestas F-110.RTM., который представляет собой смесь стеарата сахарозы и дистеарата сахарозы (Croda Inc.); p-изононилфеноксиполи-(глицидол), также известный как Olin-log.RTM, или Surfactant 10-G.RTM, (Olin Chemicals, Stamford, Conn.); Crodestas SL-40.RTM, (Croda, Inc.); и SA9OHCO, который представляет собой C.sub.18 H.sub.37 CH.sub.2 (CON(CH.sub.3)-CH.sub.2 (CHOH).sub.4 (CH.sub.2 OH).sub.2 (Eastman Kodak Co.); деканоил-N-метилглюкамид; n-децил β-D-глюкопиранозид; n-децил β-D-мальтопиранозид; n-додецид β-D-глюкопиранозид; n-додецид β-D-мальтозид; гептаноил-N-метилглюкамид; n-гептил-β-D-глюкопиранозид; n-гептил β-D-тиоглюкозид; n-гексил β-D-глюкопиранозид; нонаноил-N-метилглюкамид; n-ноил β-D-глюкопиранозид; октаноил-N-метилглюкармид; n-октил-β-D-глюкопиранозид; октил β-D-тиоглюкопиранозид; и тому подобное. Тилоксапол представляет собой особенно предпочтительный модификатор поверхности для легочной или интраназальной доставки стероидов, и еще больше для распылительной терапии.
Примеры сурфактантов для применения в растворах, описанных здесь, включают, но не ограничиваются следующими: лаурет сульфат аммония, оксид цетамина, хлорид цетримония, цетиловый спирт, цетилмиристат, цетилпальмитат, кокамид DEA, кокамидопропилбетаин, оксид кокамидопропиламина, кокамид MEA, DEA лаурилсульфат, амид дистеарилфталевой кислоты, дицетилдиметиламмонийхлорид, дипальмитоилэтилгидроксиэтиламмоний, двунатриевый лауретсульфосукцинат, ди(гидрогенизированная) твердожировая фталевая кислота, глицерилдилаурат, глицерилдистеарат, глицерилолеат, глицерилстеарат, изопропилмиристат nf, изопропилпальмитат nf, лаурамид DEA, лаурамид MEA, оксид лаурамида, оксид миристамина, октилизононаноат, октилпальмитат, октилдодецилнеопентаноат, олеалконийхлорид, PEG-2 стеарат, PEG-32 глицерилкаприлат/капрат, PEG-32 глицерилстеарат, PEG-4 и PEG-150 стеарат и дистеарат, PEG-4 до PEG-150 лаурат и дилаурат, PEG-4 до PEG-150 олеат и диолеат, PEG-7 глицерилкокоат, PEG-8 пчелиный воск, пропиленгликольстеарат, C 14-16 олефинсульфонат натрия, лаурилсульфоацетат натрия, лаурилсульфат натрия, тридецилсульфат натрия, стеаралконийхлорид, оксид стеарамида, TEA-додецилбензолсульфонат, TEA лаурилсульфат.
Большинство из данных модификаторов поверхности являются известными фармацевтическими наполнителями и подробно описаны в Handbook of Pharmaceutical Excipients, опубликованном совместно Американской фармацевтической ассоциацией и Фармацевтическим обществом Великобритании (The Pharmaceutical Press, 1986), специально включенном в качестве ссылки. Модификаторы поверхности коммерчески доступны и/или могут быть получены методами, известными в данной области. Относительное количество лекарственного средства и модификатора поверхности может варьировать в широких пределах и оптимальное количество модификатора поверхности может зависеть от, например, выбранных конкретных лекарственного средства и модификатора поверхности, критической концентрации мицелл модификатора поверхности, если он образует мицеллы, гидрофильно-липофильного баланса (HLB) модификатора поверхности, температуры плавления модификатора поверхности, растворимости в воде модификатора поверхности и/или лекарственного средства, поверхностного натяжения водных растворов модификатора поверхности и так далее.
По настоящему изобретению, оптимальное отношение лекарственного средства к модификатору поверхности составляет от ~0,1% до ~99,9% фторхинолонового противомикробного вещества, более предпочтительно от примерно 10% до примерно 90%.
Микросферы
Микросферы можно применять для легочной доставки фторхинолонов, добавляя сначала соответствующее количество лекарственного соединения, которое нужно солюбилизировать, в воде. Например, водный раствор левофлоксацина можно диспергировать в метиленхлориде, содержащем заранее определенное количество (0,1-1% в/о) поли(DL-лактидкогликолида) (PLGA), обрабатывая пробу ультразвуком в течение 1-3 мин на ледяной бане. Отдельно, левофлоксацин солюбилизируют в метиленхлориде, содержащем PLGA (0,1-1% в/о). Полученная первичная эмульсия вода в масле или раствор полимер/лекарственное средство диспергируют в водной однородной фазе, состоящей из 1-2% поливинилового спирта (предварительно охлажденного до 4°C), обрабатывая пробу ультразвуком в течение 3-5 мин на ледяной бане. Полученную эмульсия непрерывно помешивают в течение 2-4 часов при комнатной температуре, чтобы выпарить метиленхлорид. Полученные таким образом микрочастицы отделяют от однородной фазы центрифугированием при 8000-10000 об/мин в течение 5-10 мин. Осажденные частицы дважды промывают дистиллированной водой и лиофилизируют. Лиофилизированные микрочастицы левофлоксацина хранят при -20°C.
В качестве неограничивающего примера, для получения микросфер левофлоксацина применяют подход с сушкой распылением. Соответствующее количество левофлоксацина солюбилизируют в метиленхлориде, содержащем PLGA (0,1-1%). Данный раствор сушат распылением для получения микросфер.
В качестве неограничивающего примера, микрочастицы левофлоксацина характеризуют по распределению частиц по размерам (требование: 90% <5 мкм, 95% <10 мкм), форме, степени нагрузки лекарственным средством и высвобождению лекарственного средства, применяя соответствующие методы и способы.
В качестве неограничивающего примера, данный подход можно также применять, чтобы отделять и улучшать растворимость в воде твердых препаратов, совершенствующих конфигурацию AUC, таких как плохо растворимые солевые формы левофлоксацина для препаратов на основе наночастиц.
3
Определенное количество фторхинолона можно сначала растворить в минимальном количестве 96% этанола, необходимого для поддержания фторхинолона в растворе при разбавлении водой с 96 до 75%. Данный раствор затем можно разводить водой до 75% этанольного раствора, и затем можно добавить определенное количество парацетамола для получения следующих соотношений в/в лекарственное средство/полимер: 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 6:1, 9:1, и 19:1. Данные конечные растворы высушивают распылением при следующих условиях: скорость подачи, 15 мл/мин; температура ввода, 110°C; температура выброса, 85°C; давление 4 бар и пропускная способность высушивающего воздуха 35 м/час. Порошок затем собирают и хранят под вакуумом в эксикаторе.
Твердые липидные частицы
Получение твердых липидных частиц фторхинолона может включать растворение лекарственного средства в липидном расплаве (фосфолипиды, такие как фосфатидилхолин и фосфатидилсерин), поддерживаемом при, по меньшей мере, температуре плавления липида, с последующим диспергированием содержащего лекарственное средство расплава в горячем водном растворе сурфактанта (обычно 1-5% в/о), поддерживаемом при, по меньшей мере, температуре плавления липида. Грубую дисперсную систему гомогенизируют в течение 1-10 мин, используя Microfluidizer для получения наноэмульсии. При охлаждении наноэмульсии до температуры в пределах 4-25ºC липиды затвердевают, что приводит к образованию твердых липидных наночастиц. Параметры получения препарата (тип липидной матрицы, концентрацию сурфактанта и параметры изготовления) оптимизируют так, чтобы достичь пролонгированной доставки лекарственного средства. В качестве неограничивающего примера, данный подход можно также применять, чтобы отделять и улучшать растворимость в воде твердых препаратов, совершенствующих конфигурацию AUC, таких как плохорастворимые солевые формы левофлоксацина для препаратов на основе наночастиц.
Экструдируемые из расплава совершенствующие конфигурацию AUC препараты
Экструдируемые из расплава совершенствующие конфигурацию AUC препараты фторхинолона можно получать, растворяя лекарственные средства в мицеллах посредством добавления сурфактантов или получая микроэмульсию, получая комплексы включения с другими молекулами, такими как циклодекстрины, получая наночастицы лекарственных средств или заключая аморфные лекарственные средства в полимерную матрицу. Заключая лекарственное средство однородно в полимерную матрицу, получают твердую дисперсионную систему. Твердые дисперсионные системы можно получать двумя путями: способом растворения и способом расплава. При способе растворения используют органический растворитель, в котором растворяют лекарственное средство и соответствующий полимер, а затем высушивают (распылением). Основными недостатками данного способа являются применение органических растворителей и порционный режим способа производства. При способе расплава используют нагрев для того, чтобы диспергировать или растворить лекарственное средство в соответствующем полимере. Способ экструзии из расплава представляет собой оптимизированную версию способа расплава. Преимуществом подхода экструзии из расплава является отсутствие органического растворителя и непрерывный способ производства. Поскольку экструзия из расплава представляет собой новый фармацевтический метод, литературы по данному вопросу немного. Техническая схема включает смесь и экструзию фторхинолона, гидроксипропил-b-циклодекстрин (HP-b-CD) и гидроксипропилметилцеллюлозу (HPMC) для того, чтобы, в качестве неограничивающего примера, получить совершенствующий конфигурацию AUC препарат левофлоксацина или другого фторхинолона. Циклодекстрин представляет собой молекулу тороидальной формы с гидроксильными группами на внешней поверхности и полостью в центре. Циклодекстрин захватывает лекарственное средство, образуя комплекс включения. Образование комплекса циклодекстрина с лекарственным средством тщательно изучали. Известно, что водорастворимый полимер взаимодействует с циклодекстрином и лекарственным средством в процессе образования комплекса с получением стабилизированного комплекса лекарственного средства и циклодекстрина в комплексе с полимером. Такой комплекс более стабилен, чем классический комплекс циклодекстрин-лекарственное средство. В качестве примера, HPMC является водорастворимым; следовательно, применение данного полимера с HP-b- CD в расплаве, как ожидают, приведет к получению водорастворимого совершенствующего конфигурацию AUC препарата. В качестве неограничивающего примера, данный подход можно также применять, чтобы отделять и улучшать растворимость в воде твердых препаратов, совершенствующих конфигурацию AUC, таких как плохорастворимые солевые формы левофлоксацина для препаратов на основе наночастиц.
Со-преципитаты
in vitro
in vivo
Со-преципитат фторхинолоновых препаратов можно получить образованием со-преципитатов с фармакологически неактивными полимерными материалами. Было показано, что образование молекулярных твердых дисперсных систем или со-преципитатов для получения совершенствующих конфигурацию AUC препаратов с различными водорастворимыми полимерами может существенно замедлить скорости их растворения  и/или абсорбции . При получении порошковых продуктов обычно используют измельчение для уменьшения размера частиц, так как скорость растворения сильно зависит от размера частиц. Более того, сильное взаимодействие (такое как измельчение) может увеличить поверхностную энергию и вызвать деформацию кристаллической решетки, а также уменьшение размера частиц. Совместное измельчение лекарственного средства с гидроксипропилметилцеллюлозой, b-циклодекстрином, хитином и хитозаном, кристаллической целлюлозой и желатином может повысить способность к растворению так, что получают совершенствование конфигурации AUC для иначе легко биодоступных фторхинолонов. В качестве неограничивающего примера, данный подход можно также применять, чтобы отделять и улучшать растворимость в воде твердых препаратов, совершенствующих конфигурацию AUC, таких как плохорастворимые солевые формы левофлоксацина для препаратов на основе наночастиц.
Улучшающие дисперсию пептиды
Композиции могут включать один или больше ди- или трипептидов, содержащих два или больше остатков лейцина. В качестве дополнительного неограничивающего примера, полное содержание патента США номер 6835372, описывающего улучшающие дисперсию пептиды, включено сюда в качестве ссылки. В данном патенте описывают открытие, что дилейцил-содержащие дипептиды (например, дилейцин) и трипептиды являются лучшими по своей способности повышать способность диспергироваться порошковой композиции.
В другом варианте осуществления вводят хорошо диспергируемые частицы, включая аминокислоту. Гидрофобные аминокислоты являются предпочтительными. Подходящие аминокислоты включают природные и не встречающиеся в природе гидрофобные аминокислоты. Некоторые природные гидрофобные аминокислоты, включая, но не ограничиваясь следующими, не встречающиеся в природе аминокислоты включают, например, β-аминокислоты. Можно применять гидрофобные аминокислоты как D, L так и рацемических конфигураций. Подходящие гидрофобные аминокислоты могут также включать аминокислотные аналоги. Как используют здесь, аминокислотный аналог включает аминокислоту в D или L конфигурации, обладающую следующей формулой: --NH--CHR--CO--, где R представляет собой алифатическую группу, замещенную алифатическую группу, бензильную группу, замещенную бензильную группу, ароматическую группу или замещенную ароматическую группу и где R не соответствует боковой цепи природной аминокислоты. Как используют здесь, алифатические группы включают C1-C8 углеводороды с прямой цепью, разветвленные или циклические, которые являются полностью насыщенными, которые содержат один или два гетероатома, таких как азот, кислород или сера и/или которые содержат одну или больше единиц ненасыщенности. Ароматические группы включают карбоциклические ароматические группы, такие как фенил и нафтил и гетероциклические ароматические группы, такие как имидазолил, индолил, тиенил, фуранил, пиридил, пиранил, оксазолил, бензотиенил, бензофуранил, хинолинил, изохинолинил и акридинтил.
2
2
2
2
2
Подходящие замещающие группы на алифатические, ароматические или бензильные группы включают --OH, галоген (--Br,--Cl,--I и --F)--O(алифатическая, замещенная алифатическая, бензильная, замещенная бензильная, арильная или замещенная арильная группа),--CN, --NO, --COOH, --NH, --NH(алифатическая группа, замещенная алифатическая, бензильная, замещенная бензильная, арильная или замещенная арильная группа), --N(алифатическая группа, замещенная алифатическая, бензильная, замещенная бензильная, арильная или замещенная арильная группа), --COO(алифатическая группа, замещенная алифатическая, бензильная, замещенная бензильная, арильная или замещенная арильная группа), --CONH, --CONH(алифатическая, замещенная алифатическая группа, бензильная, замещенная бензильная, арильная или замещенная арильная группа), --SH,--S(алифатическая, замещенная алифатическая, бензильная, замещенная бензильная, ароматическая или замещенная ароматическая группа) и --NH--C(=NH)--NH. Замещенная бензильная или ароматическая группа может также обладать алифатической или замещенной алифатической группой в качестве замещающей группы. Замещенная алифатическая группа может также обладать бензильной, замещенной бензильной, арильной или замещенной арильной группой в качестве замещающей группы. Замещенная алифатическая, замещенная ароматическая или замещенная бензильная группа может обладать одной или большим количеством замещающих групп. Модифицируя аминокислотную замещающую группу, можно увеличить, например, липофильность или гидрофобность природных аминокислот, которые являются гидрофильными.
Множество подходящих аминокислот, аминокислотных аналогов и их солей являются коммерчески доступными. Другие можно синтезировать способами, известными в данной области.
Гидрофобность обычно определяют, принимая во внимание распределение аминокислоты между неполярным растворителем и водой. Гидрофобные аминокислоты представляют собой такие кислоты, которые обладают сродством к неполярным растворителям. Относительную гидрофобность аминокислот можно выразить по шкале гидрофобности, на которой глицин имеет величину 0,5. По такой шкале аминокислоты, которые обладают сродством к воде, имеют величины ниже 0,5, а те, которые обладают сродством к неполярным растворителям, имеют величину выше 0,5. Как используют здесь, термин гидрофобная аминокислота относится к аминокислоте, которая по шкале гидрофобности имеют величину выше или равную 0,5, другими словами, имеет тенденцию распределяться в неполярной кислоте, которая, по меньшей мере, меньше или равна таковой для глицина.
Примеры аминокислот, которые можно применять, включают, но не ограничиваются следующими: глицин, пролин, аланин, цистеин, метионин, валин, лейцин, тирозин, изолейцин, фенилаланин, триптофан. Предпочтительные гидрофобные аминокислоты включают лейцин, изолейцин, аланин, валин, фенилаланин и глицин. Сочетания гидрофобных аминокислот также можно применять. Более того, сочетания гидрофобных и гидрофильных (преимущественно распределяющихся в воде) аминокислот, где итоговое сочетание является гидрофобным, также можно применять.
Аминокислоты могут присутствовать в частицах по данному изобретению в количестве, по меньшей мере, 10 % вес. Предпочтительно аминокислота может присутствовать в частицах в количестве, от примерно 20 до примерно 80 % вес. Соль гидрофобной аминокислоты может присутствовать в частицах по данному изобретению в количестве, по меньшей мере, 10 % вес.. Предпочтительно, соль аминокислоты присутствует в частицах в количестве, от примерно 20 до примерно 80 % вес. В предпочтительных вариантах осуществления частицы обладают плотностью утряски меньшей, чем примерно 0,4 г/см.sup.3.
Способы получения и доставки частиц, которые содержат аминокислоту, описаны в патенте США номер 6586008, озаглавленном Use of Simple Amino Acids to Form Porous Particles During Spray Drying, идеи которого полностью включены сюда в качестве ссылки.
Белки/Аминокислоты
Белковые наполнители могут включать альбумины, такие как человеческий сывороточный альбумин (HSA), рекомбинантный человеческий альбумин (rHA), желатин, казеин, гемоглобин, и тому подобное. Подходящие аминокислоты (кроме дилейцилпептидов по данному изобретению), которые могут также служить для придания буферной емкости, включают аланин, глицин, аргинин, бетаин, гистидин, глютаминовую кислоту, аспарагиновую кислоту, цистеин, лизин, лейцин, изолейцин, валин, метионин, фенилаланин, аспартам, тирозин, триптофан и тому подобное. Предпочтительными являются аминокислоты и полипептиды, которые действуют как диспергирующие вещества. Аминокислоты, попадающие в эту категорию, включают гидрофобные аминокислоты, такие как лейцин, валин, изолейцин, триптофан, аланин, метионин, фенилаланин, тирозин, гистидин и пролин. Усиливающие способность к диспергированию пептидные наполнители включают димеры, тримеры, тетрамеры и пентамеры, содержащие одну или больше гидрофобных аминокислотных компонентов, таких как описано выше.
Углеводы
В качестве неограничивающего примера, углеводные наполнители могут включать моносахариды, такие как фруктоза, мальтоза, галактоза, глюкоза, D-манноза, сорбоза и тому подобное; дисахариды, такие как лактоза, сахароза, трегалоза, целлобиоза и тому подобное; полисахариды, такие как рафиноза, мелезитоза, мальтодекстрины, декстраны, крахмалы и тому подобное; а также многоатомные спирты, такие как маннит, ксилит, мальтитол, лактитол, ксилитолсорбит (глюцит), пиранозилсорбит, миоинозит, изомальт, трегалоза и тому подобное.
Полимеры
В качестве неограничивающего примера, композиции могут также включать полимерные наполнители/добавки, например, поливинилпирролидоны, производные целлюлозы, такие как гидроксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза, фиколлы (полимерные сахара), гидроксиэтилкрахмал, декстраты (в качестве неограничивающего примера, циклодекстрины могут включать 2-гидроксипропил-β-циклодекстрин, 2-гидроксипропил-γ-циклодекстрин, случайным образом метилированный β-циклодекстрин, диметил-α-циклодекстрин, диметил-β-циклодекстрин, мальтозил-α-циклодекстрин, глюкозил-1-α-циклодекстрин, глюкозил-2-α-циклодекстрин, α-циклодекстрин, β-циклодекстрин, γ-циклодекстрин и сульфобутилэфир-β-циклодекстрин), полиэтиленгликоли и пектины также можно использовать.
Вводимые высокодисперсные частицы содержат биоактивное вещество и биосовместимый, и предпочтительно биодеградируемый полимер, сополимер или смесь. Полимеры можно сшить так, чтобы оптимизировать различные характеристики частиц, включая: i) взаимодействия между доставляемым веществом и полимером для обеспечения стабилизации вещества и сохранения активности в процессе доставки; ii) скорость расщепления полимера и, в связи с этим, скорость профилей высвобождения лекарственного средства; iii) поверхностные характеристики и направляющие способности путем химической модификации; и iv) пористость частиц.
Для получения частиц можно применять разрушающие поверхность полимеры, такие как полиангидриды. Например, можно применять такие полиангидриды, как поли[(p-карбоксифенокси)гексановый ангидрид] (PCHP). Биодеградируемые полиангидриды описаны в патенте США номер 4857311. Также можно применять разрушающие основную массу полимеры, такие как созданные на основе сложных полиэфиров, включая полиоксикислоты. Например, для получения частиц можно применять полигликолевую кислоту (PGA), полимолочную кислоту (PLA) или их сополимеры. Сложный полиэфир также может обладать заряженной или функционализируемой группой, такой как аминокислота. В предпочтительном варианте осуществления частицы со свойствами контролируемого высвобождения можно получать из поли(D,L-молочной кислоты) и/или поли(DL-молочной-со-гликолевой кислоты) («PLGA»), которая заключает в себе поверхностно-активное соединение, такое как дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC).
in vivo
Другие полимеры включают полиамиды, поликарбонаты, полиалкилены, такие как полиэтилен, полипропилен, поли(этиленгликоль), поли(этиленоксид), поли(этилентерефталат), поливиниловые соединения, такие как поливиниловые спирты, поливиниловые простые эфиры и поливиниловые сложные эфиры, полимеры акриловой и метакриловой кислот, целлюлозы и другие полисахариды, а также пептиды или белки, или их сополимеры либо смеси. Полимеры можно выбирать или модифицировать так, чтобы они обладали подходящей стабильностью и скоростью деградации  для различных применений для контролируемой доставки лекарственных средств.
Высокодисперсные частицы можно получать из функционализированных привитых сополимеров сложных полиэфиров, как описано в Hrkach et al., Macromolecules, 28: 4736-4739 (1995); и Hrkach et al., "Poly(L-Lactic acid-co-amino acid) Graft Copolymers: A Class of Functional Biodegradable Biomaterials" in Hydrogels and Biodegradable Polymers for Bioapplications, ACS Symposium Series No. 627, Raphael M, Ottenbrite et al., Eds., American Chemical Society, Chapter 8, pp. 93-101, 1996.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вводят высокодисперсные частицы, содержащие биоактивное вещество и фосфолипид. Примеры подходящих фосфолипидов, в числе прочих, включают фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилглицерины, фосфатидилсерины, фосфатидилинозитолы и их сочетания. Конкретные примеры фосфолипидов включают, но не ограничиваются, фосфатидилхолинами: дипальмитоилфосфатидилхолином (DPPC), дипальмитоилфосфатидилэтаноламином (DPPE), дистеароилфосфатидилхолином (DSPC), дипальмитоилфосфатидилглицерином (DPPG), или любыми их сочетаниями. Другие фосфолипиды известны специалистам в данной области. В предпочтительном варианте осуществления фосфолипиды являются эндогенными для легких.
Фосфолипид может присутствовать в частицах в количествах, ограниченных пределами от 0 до примерно 90% по весу. Чаще он может присутствовать в частицах в количествах, ограниченных пределами от примерно 10 до примерно 60% по весу.
В другом варианте осуществления изобретения фосфолипиды или их сочетания выбирают так, чтобы придать высокодисперсным частицам свойства контролируемого высвобождения. Температура фазового перехода конкретного фосфолипида может являться ниже, около или выше физиологической температуры тела пациента. Предпочтительные температуры фазового перехода находятся в пределах от 30 градусов C до 50 градусов C (например, в пределах ±10 градусов от нормальной температуры тела пациента). Выбирая фосфолипиды или сочетания фосфолипидов по их температуре фазового перехода, можно сшить частицы так, чтобы получить свойства контролируемого высвобождения. Например, вводя частицы, которые содержат фосфолипид или сочетание фосфолипидов, которые обладают температурой фазового перехода большей, чем температура тела пациента, можно замедлить высвобождение предшественника допамина, агониста или любого сочетания предшественников и/или агонистов. С другой стороны, быстрое высвобождение можно получить, включая в частицы фосфолипиды, обладающие более низкими температурами перехода.
Исправление вкуса, ароматизаторы, другое.
В качестве неограничивающего примера, композиции могут дополнительно включать ароматизирующие вещества, маскирующие вкус вещества, неорганические соли (например, хлорид натрия), противомикробные вещества (например, хлорид бензалкония), подсластители, антиоксиданты, антистатические вещества, сурфактанты (например, полисорбаты, такие как «TWEEN 20» и «TWEEN 80»), сложные эфиры сорбитана, сахарин, циклодекстрины, липиды (например, фосфолипиды, такие как лецитин и другие фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины), жирные кислоты и сложные жирные эфиры, стероиды (например, холестерин) и хелатирующие вещества (например, EDTA, цинк и другие подходящие катионы). Другие фармацевтические наполнители и/или добавки, пригодные для применения в композициях по настоящему изобретению, перечислены в "Remington: The Science & Practice of Pharmacy", 19.sup.th ed., Williams & Williams, (1995), а также в "Physician's Desk Reference", 52.sup.nd ed., Medical Economics, Montvale, N.J. (1998).
В качестве неограничивающего примера, множество маскирующих вкус веществ для фторхинолоновых препаратов включает добавление ароматизаторов, подсластителей, и другие разнообразные методики покрытия. В качестве неограничивающих примеров, их можно выбирать из сахаров, таких как сахароза, декстроза и лактоза, карбоновых кислот, солей, таких как магниевые и кальциевые (неспецифическое или основанное на хелатировании исправление вкуса фторхинолонов), ментола, аминокислот или производных аминокислот, таких как аргинин, лизин и глютамат натрия, а также синтетических ароматических масел и ароматизирующих душистых веществ и/или природных масел, экстрактов из растений, листьев, цветов, плодов и так далее, и их сочетаний. Они могут включать коричные масла, масло грушанки, масла из мяты перечной, клеверное масло, лавровое масло, анисовое масло, эвкалипт, ваниль, цитрусовое масло, такое как лимонное масло, апельсиновое масло, виноградное и грейпфрутовое масло, фруктовые эссенции, включая яблочную, персиковую, грушевую, клубничную, малиновую, вишневую, сливовую, ананасовую, абрикосовую и так далее. Дополнительные подсластители включают сахарозу, декстрозу, аспартам (Nutrasweet), ацесульфам-К, сукролозу и сахарин, органические кислоты (в качестве неограничивающего примера, лимонную кислоту и аспарагиновую кислоту). Такие ароматизаторы могут составлять от примерно 0,05 до примерно 4 процентов. Другим способом улучшить или замаскировать вкус неприятных ингаляционных лекарственных средств является снижение растворимости лекарственных средств, например, для того, чтобы взаимодействовать со вкусовыми рецепторами, лекарственные средства должны растворяться. Следовательно, доставляя лекарственное средство в твердых формах, можно избежать вкусового ответа и добиться желаемого эффекта исправления вкуса. Неограничивающие способы снижения растворимости фторхинолонов описаны в данном документе, например солевые формы левофлоксацина или гемифлоксацина с ксинафоевой кислотой, олеиновой кислотой, стеариновой кислотой и памовой кислотой. Дополнительные со-осаждающие вещества включают дигидропиридины и полимер, такой как поливинилпирролидон. Кроме того, исправления вкуса можно достигнуть, получая липофильные везикулы. Дополнительные покрывающие или оболочковые средства включают декстраты (в качестве неограничивающего примера, циклодекстрины могут включать 2-гидроксипропил-β-циклодекстрин, 2-гидроксипропил-γ-циклодекстрин, случайным образом метилированный β-циклодекстрин, диметил-αциклодекстрин, диметил-β-циклодекстрин, мальтозил-α-циклодекстрин, глюкозил-1-α-циклодекстрин, глюкозил-2-α-циклодекстрин, α-циклодекстрин, β-циклодекстрин, γ-циклодекстрин и сульфобутилэфир-β-циклодекстрин), модифицированные целлюлозы, такие как этилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксилпропилметилцеллюлоза, полиалкиленгликоли, полиалкиленоксиды, сахара и сахарные спирты, воски, шеллаки, акрилы и их смеси. В качестве неограничивающего примера, другими способами доставки нерастворенных форм фторхинолонов служат введение лекарственного средства в чистом виде, либо в составе простого, не влияющего на растворимость препарата, такого как кристаллический микронизированный сухой порошок, высушенный распылением и препарат в виде наносуспензии. Однако альтернативным способом является включение маскирующих вкус веществ. Они включают маскирующее вкус вещество, которое смешано с, покрывает сверху, либо иначе скомбинировано с фторхинолоновым активным лекарственным средством. Однако такая добавка может также служить для улучшения вкуса иной выбранной добавки к лекарственному продукту, например, муколитического вещества. Неограничивающие примеры таких веществ включают кислые фосфолипиды, лизофосфолипид, токоферол полиэтиленгликоль сукцинат и эмбоновую кислоту (памоат). Многие из этих веществ можно применять самостоятельно, или в сочетании с фторхинолонами для аэрозольного введения.
Муколитические вещества
Способы получения препаратов, которые сочетают вещества для снижения вязкости мокроты во время аэрозольного лечения с фторхинолонами, включают следующие. Такие вещества можно получать в фиксированных сочетаниях, или вводить вслед за воздействием аэрозольным фторхинолоном.
Самым распространенным предписанным веществом является N-ацетилцистеин (NAC), который деполимеризует слизистые выделения in vitro путем разрушения дисульфидных мостов между макромолекулами. Предполагают, что такое снижение клейкости мокроты облегчает ее удаление из дыхательных путей. Кроме того, NAC может действовать как акцептор кислородных радикалов. NAC можно принимать внутрь либо перорально, либо посредством ингаляции. Различия между данными двумя способами введения официально не изучали. После перорального введения NAC восстанавливается в печени и кишечнике до цистеина, предшественника антиоксиданта глютатиона. Антиоксидантные свойства могут быть полезны для предотвращения снижения легочной функции при кистозном фиброзе (КФ). Распыляемую форму NAC обычно прописывают пациентам с КФ, особенно в континентальной Европе, для улучшения отхаркивания мокроты путем снижения ее клейкости. Конечной целью этого является замедление снижения легочной функции при КФ.
L-лизин-N-ацетилцистеинат (ACC) или нацистелин (NAL) является новым мукоактивным веществом, обладающим муколитическим, антиоксидантным и противовоспалительным свойствами. Химически он является солью ACC. Данное лекарственное средство, по-видимому, обладает активностью, превосходящей таковую родительской молекулы ACC, благодаря синергической муколитической активности L-лизина и ACC. Более того, его почти нейтральный pH (6,2) позволяет вводить его в легкие с очень малым риском бронхоспазма, в отличие от кислого ACC (pH 2,2). NAL трудно получить в ингалируемой форме, потому что необходимая легочная доза очень велика (примерно 2 мг), и микронизированное лекарственное средство является вязким и слипающимся, и, таким образом, проблематично получить распыляемый препарат. Первоначально NAL разработали в виде хлорфторуглерод (CFC)-содержащего ингалятора-дозатора (MDI), так как данную форму проще и быстрее всего было разработать для начала доклинических и первых клинических испытаний. NAL MDI доставлял 2 мг за один впрыск, из которых примерно 10% могли достигнуть легких у здоровых добровольцев. Одним основным неудобством данного препарата являлась приверженность к лечению пациента, поскольку вплоть до 12 впрысков было необходимо, чтобы получить требуемую дозу. Кроме того, нарастающее удаление газов CFC из медицинских продуктов, сопряженное с проблемами координации, встречающимися у значительной доли пациентов (12), привело к разработке новой галеновой формы NAL. Препарат для порошкового ингалятора (DPI) был выбран для решения проблем приверженности к лечению в случаях MDI, и для совмещения его с оптимальным, воспроизводимым и комфортным путем введения лекарственного средства возможно более широкому кругу пациентов, включая детей раннего возраста.
Препарат NAL для DPI включает использование нетрадиционной лактозы (обычно применяемой для прямого прессования таблеток), а именно, высушенной в роллере (RD) безводной β-лактозы. При испытаниях in vitro разовой дозы из устройства DPI, данный порошковый препарат образует тонкодисперсную фракцию (FPF), составляющую, по меньшей мере, 30% номинальной дозы, а именно в три раза выше, чем в случаях MDI. Такой подход можно применять в сочетании с фторхинолоновым антибиотиком, как для совместного введения, так и для введения фиксированных сочетаний при терапии антибиотиками.
В дополнение к муколитической активности, избыточная активность эластазы нейтрофилов в дыхательных путях у пациентов с кистозным фиброзом (КФ) приводит к прогрессирующему повреждению легких. Разрушение дисульфидных мостов у эластазы восстанавливающими веществами может изменять ее ферментативную активность. Три системы восстановления дитиолов природного происхождения изучали с точки зрения их влияния на эластазную активность: 1) систему тиоредоксина (Trx) из Escherichia coli, 2) систему рекомбинантного тиоредоксина человека (rhTrx) и 3) дигидролипоевую кислоту (DHLA). Системы Trx состояли из Trx, Trx-редуктазы и NADPH. Как показал спектрофотометрический анализ активности эластазы, две Trx-системы и DHLA ингибировали как очищенную эластазу человеческих нейтрофилов, так и эластолитическую активность, присутствующую в растворимой фазе (раст) КФ мокроты. Удаление любой из трех составляющих Trx-системы предотвращало ингибирование. По сравнению с монотиолами N-ацетилцистеином и восстановленным глютатионом, дитиолы демонстрировали большее ингибирование эластазы. Для совершенствования Trx в качестве инструмента исследования синтезировали и применяли в качестве единственного компонента стабильную восстановленную форму rhTrx. Восстановленный rhTrx ингибировал очищенную эластазу и раст эластазу из КФ мокроты в отсутствие NADPH или Trx-редуктазы. Поскольку Trx и DHLA обладают муколитическим действием, авторы исследовали изменения активности эластазы после муколитического воздействия. Необработанную КФ мокроту напрямую обрабатывали восстановленным rhTrx, Trx-системой, DHLA или ДНКазой. Trx-система и DHLA не увеличивали активность эластазы, тогда как обработка восстановленным rhTrx увеличивала активность раст эластазы на 60%. Напротив, активность эластазы после обработки ДНКазой возрастала на 190%. Способность Trx и DHLA ограничивать активность эластазы в сочетании с их муколитическим действием делает данные соединения потенциальными терапевтическими средствами при КФ.
Кроме того, сгустки F-актина и ДНК, присутствующие в мокроте пациентов с кистозным фиброзом (КФ), но отсутствующие в жидких выделениях в нормальных дыхательных путях, вносят свой вклад в измененные вязкостно-эластические свойства мокроты, что замедляет выведение инфицированных жидких выделений дыхательных путей и обостряет патологию КФ. Одним из способов изменить такие вредные свойства является удаление этих нитевидных скоплений при помощи ДНКазы, чтобы ферментативно деполимеризовать ДНК до составляющих мономеров, и гельсолина, чтобы разъединить F-актин до малых фрагментов. Высокие плотности отрицательного поверхностного заряда на ДНК и F-актине предполагают, что сгустки таких филаментов, которые в отдельности проявляют сильное электростатическое отталкивание, могут стабилизироваться поливалентными катионами, такими как гистоны, противомикробными пептидами и другими положительно заряженными молекулами, преобладающими в жидких выделениях дыхательных путей. Кроме того, действительно наблюдали, что сгустки ДНК и F-актина, образовавшиеся после добавления гистона Hl или лизоцима, эффективно растворяются растворимыми поливалентными анионами, такими как полимерный аспартат или глютамат. Добавление полиаспартата или полиглютамата также разлагает ДНК- и актин-содержащие сгустки в КФ мокроте и снижает коэффициенты упругости этих образцов до уровней, сравнимых с таковыми, полученными после обработки ДНКазой I или гельсолином. Добавление полиаспарагиновой кислоты также увеличивает ДНКазную активность при добавлении к образцам, содержащим сгустки ДНК, образованные при помощи гистона Hl. При добавлении к КФ мокроте, полиаспарагиновая кислота значительно снижала рост бактерий, что предполагает активацию эндогенных антибактериальных факторов. Эти данные наводят на мысль о том, что растворимые поливалентные анионы потенциально способны сами по себе и в сочетании с другими муколитическими веществами избирательно расщеплять большие сгустки заряженных биополимеров, образующихся в КФ мокроте.
Следовательно, NAC, нефракционированный гепарин, восстановленный глютатион, дитиолы, Trx, DHLA, другие монотиолы, ДНКаза, дорназа альфа, гипертонические препараты (например, при осмоляльности большей, чем примерно 350 мОсмол/кг), поливалентные анионы, такие как полимерный аспартат или глютамат, гликозидазы и другие вышеперечисленные образцы, можно сочетать с фторхинолиновыми антибиотиками и другими муколитическими веществами для аэрозольного введения, чтобы улучшить антибактериальную активность путем лучшего распределения из-за пониженной вязкости мокроты, а также для улучшения клинического результата путем улучшения функции легких (из-за улучшенной подвижности мокроты и очищения мерцательного эпителия), а также уменьшения повреждения легочной ткани из-за иммунного воспалительного ответа.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры служат для того, чтобы более полно описать способ применения вышеописанного изобретения, а также для того, чтобы сформулировать наилучшие варианты, предусмотренные для осуществления различных аспектов настоящего изобретения. Очевидно, что данные примеры никоим образом не служат для ограничения истинного объема настоящего изобретения, а скорее представлены для иллюстративных целей. Полное содержание всех литературных источников, цитированных здесь, включено сюда в качестве ссылок.
Пример 1 - Высокая локальная концентрация при кратковременном воздействии аэрозольным фторхинолоном
Аэрозольное введение фторхинолонов, таких как левофлоксацин, приводит к высоким концентрациям в жидкости эпителиальной выстилки (ELF) у крыс и людей. Однако, согласно наблюдениям, эта доза быстро снижается после введения.
P. aeruginosa
P. aeruginosa
Для того чтобы определить, могут ли кратковременные высокие концентрации левофлоксацина быть эффективными при лечении  (PA), проводили исследования для измерения их бактерицидной активности в отношении различных штаммов данного организма, которые выращивали при различных условиях. Их выбирали на основании того, что известно об условиях и росте PA в легком при кистозном фиброзе (КФ). Для данных экспериментов использовали четыре изогенных штамма  (таблица 2).
nalB
PAM 1020 - исходный штамм дикого типа, PAM l032 содержит мутацию , которая приводит к повышенной устойчивости к левофлоксацину в связи с повышенной экспрессией MexAB-OprM, кодирующего выкачивающий насос, который способен выводить левофлоксацин из клеток.
Эксперимент 1. Активность левофлоксацина против экспоненциально растущих клеток
Методы
Приготовление инокулята
600
8
Штаммы выращивали аэробно в течение ночи в бульоне Mueller-Hinton (MHB) при 35ºC. Затем, культуры разбавляли 1:1000 в 100 мл свежего MHB и выращивали до OD~0,3 до достижения КОЕ/мл ~10. 10 мл данной культуры переносили во флаконы на 50 мл, каждый из которых содержал по 10 мл предварительно нагретого бульона MHB с левофлоксацином в соответствующих концентрациях (2Х по сравнению с концентрациями воздействия).
Воздействие
Все штаммы обрабатывали в течение 10 мин, 20 мин, 40 мин, 80 мин и 160 мин. Применяли следующие концентрации левофлоксацина (мкг/мл) для воздействия на PAM1020 и PAM1032: 16, 32, 64, 128 и 256. Все штаммы обрабатывали при каждой концентрации в течение 10 мин, 20 мин, 40 мин, 80 мин и 160 мин.
Подсчет жизнеспособных клеток
В соответствующие временные точки, по 1 мл каждой подвергшейся воздействию культуры центрифугировали в течение 2 минут, осадок дважды промывали 1 мл свободного от лекарственного средства MHB и ресуспендировали в 1 мл MHB. Количество жизнеспособных клеток подсчитывали путем посева серийно разбавленных образцов (в двойном повторе) на чашки Петри с MHB способом капельного (10 мкл) посева. Предел детекции составлял 100 КОЕ/мл. Лизис клеток представлен в виде логарифма уменьшения, рассчитанного по отношению к количеству клеток в момент начала воздействия антибиотиком. Использовали относительные концентрации антибиотика (по отношению к MIC соответствующих штаммов). Количества клеток в момент начала воздействия антибиотиком представлены в таблице 3.
Результаты
P. aeruginosa
Для наиболее чувствительного штамма PAMl020 максимальный лизис (уменьшения количества жизнеспособных клеток 5,5 логарифмических единиц) был достигнут после инкубации в течение 10 минут при концентрации левофлоксацина, соответствующей 256-кратной MIC (проверенная 64 мкг/мл). Логарифмы лизиса 5 были достигнуты уже при самых низких проверенных концентрациях (16 мкг/мл или 64-кратная MIC) (фиг.4А). Для штамма PAM1032 до тех пор, пока достигали концентрации большей, чем 128-кратная MIC (128 мкг/мл), 10-минутного воздействия было достаточно, чтобы привести к максимальному лизису (более 5 логарифмических единиц). При краткосрочном воздействии (10 или 20 минут) наблюдали меньший лизис при концентрациях ниже 128-кратных MIC. При более длительных временах воздействия, концентрации, соответствующие 16-кратной MIC и выше, приводили к сходному максимуму лизиса (фиг.4B). Данные результаты показывают, что логарифмические клетки  эффективно лизируются после кратковременного воздействия левофлоксацина в высоких концентрациях.
Эксперимент 2. Активность левофлоксацина против клеток в стационарной фазе.
Методы
Приготовление инокулята
Штаммы выращивали аэробно в течение ночи в бульоне Mueller-Hinton (MHB) при 35°C (всего 350 мл). Истощенную среду получали после центрифугирования ночных культур и фильтрования супернатанта. Культуры разбавляли до OD=0,3 истощенной средой. Ту же среду также использовали для получения антибиотика в различных концентрациях (так же как в эксперименте 1).
Воздействие
Концентрации антибиотика, время воздействия и определение количества жизнеспособных клеток были такими же, как в эксперименте 1.
Результаты
Количества клеток в момент начала воздействия антибиотиком представлены в таблице 4.
Для клеток PAM l020 в стационарной фазе максимальный лизис наблюдали при наименьшей концентрации, соответствующей 64-кратной MIC (16 мкг/мл) и самом краткосрочном воздействии 10 мин (фиг.5A). Однако в случае с PAM 1032 наблюдали явный, зависимый от дозы лизис с максимумом лизиса (4 логарифмические единицы) при концентрациях 64 MIC при кратковременном воздействии. Увеличение времени воздействия не приводило к более высокой степени лизиса. Однако требовались более низкие концентрации лекарственного средства, чтобы достигнуть такого же лизиса при более продолжительных воздействиях (фиг.5B).
660
Далее, авторы сравнивали возобновление роста PAM 1020 и PAM 1032 после обработки в течение либо 10, либо 160 минут левофлоксацином в различных концентрациях. После соответствующих обработок клетки дважды промывали средой без антибиотика. 150 мкл клеток помещали в 96-луночный планшет и непрерывно следили за ростом, измеряя A с помощью SpectraMax (Molecular Devices). Результаты представлены на фиг.6A-6D.
Данные результаты показывают, что возобновление роста обоих штаммов наблюдали примерно в одинаковое время, обрабатывались ли клетки левофлоксацином в высоких концентрациях в течение 10 минут или 160 минут. Данные результаты дополнительно свидетельствуют в пользу эффективности краткосрочной обработки левофлоксацином в высоких концентрациях.
Эксперимент 3. Активность левофлоксацина против клеток, выращенных в условиях недостатка кислорода
Методы
Приготовление инокулята
Ночные культуры выращивали аэробно в течение ночи в бульоне Mueller-Hinton и затем разводили 1:10000 в MBH, который заполнял ростовые колбы доверху. Культуры выращивали без встряхивания до OD~0,3 при 37ºC. В этих условиях требовалось в среднем ~20 часов, чтобы достичь OD=0,3 по сравнению с ~5 часами в условиях аэрации (50 мл среды в 250 мл колбах, энергичное встряхивание). При анализе выяснили, что OD=0,3 соответствовало поздней логарифмической фазе роста. За исключением пониженной аэрации, концентрация антибиотика, время воздействия и определение количеств жизнеспособных клеток были такими же, что и в экспериментах 1 и 2.
Результаты
Количества клеток в момент начала воздействия антибиотиком представлены в таблице 5.
В случае PAM 1020, лизис, близкий к максимуму (4 логарифмические единицы против 4,5 логарифмических единиц, наблюдавшихся при нормальной аэрации), был достигнут после воздействия левофлоксацином в наименьшей концентрации в течение самой кратковременной продолжительности (10 мин) (фиг.7A). В случае PAM 1032, зависимый от дозы лизис наблюдали при 10 минутах или 20 минутах воздействия, при этом самый высокий лизис наблюдали при концентрациях, соответствующих от 128 до 256-кратной MIC. Несколько более сильный (разница менее, чем на 1 логарифмическую единицу) лизис наблюдали для более продолжительных интервалов экспозиции (фиг.7B). Данные результаты показывают, что в условиях недостатка кислорода клетки, находящиеся в поздней логарифмической фазе роста, эффективно лизируются после кратковременного воздействия левофлоксацином в высоких концентрациях.
Эксперимент 4. Активность левофлоксацина против PAM 1032 в КФ мокроте
Методы
4
Клетки штамма PAM 1032 (MIC=1 мкг/мл) выращивали до OD=1 (поздняя экспоненциальная/ ранняя стационарная фаза роста) в MHB и затем концентрировали 10-кратно в 10-кратном концентрированном MHB. 10 мкл клеток затем добавляли к 90 мкл мокроты или воды в 96-луночные круглодонные планшеты, восстанавливая MHB до исходной концентрации. Планшеты для количественного анализа заранее прогревали в течение 5 мин при 37ºC, и добавляли левофлоксацин в различных концентрациях (512 мкг/мл, 128 мкг/мл, 32 мкг/мл, 8 мкг/мл, 2 мкг/мл и 0,5 мкг/мл). В соответствующие временные точки, по 10 мкл каждой обработанной культуры разбавляли в 100 раз в MHB для минимизации примеси левофлоксацина. Количество жизнеспособных клеток подсчитывали путем посева на чашки Петри с MHB серийно разбавленных образцов способом капельного (10 мкл) посева. Предел детекции составлял 10 КОЕ/мл. Лизис клеток представляли в виде процента исходного инокулята, выжившего после обработки левофлоксацином. Результаты представлены на фигурах 8A и 8B.
Результаты
Результаты показывают, что хотя мокрота немного влияла на уровень лизиса левофлоксацином, все же наблюдали быстрый и экстенсивный (вплоть до пяти порядков по величине) лизис левофлоксацином в мокроте после кратковременной обработки при высоких концентрациях антибиотика.
Эксперимент 4. Активность левофлоксацина против колониальных биопленок PAM1032
Методы
Получение биопленок
Колониальные биопленки выращивали на поликарбонатных мембранных фильтрах (диаметр 25 мм; Poretics, Livermore, CA), помещенных на чашки Петри с MBH. Ночную культуру PAM 1032 разводили до OD=0,3 и затем разбавляли 1:100 в свежем MBH. 5 мкл данной культуры наносили каплей на мембранный фильтр. Бактерии инкубировали при 37°C в течение 48 часов (зрелые биопленки).
Воздействие
После проращивания, фильтры помещали в пробирки, содержащие 3 мл физиологического раствора или физиологического раствора с левофлоксацином при 128 мкг/мл и 1024 мкг/мл. Каждую пробирку инкубировали 10 минут и 80 минут. Примерно за 5 мин до истечения времени инкубации пробирки энергично встряхивали (A) или обрабатывали ультразвуком и встряхивали (B) для отделения клеток. 1 мл каждой культуры, подвергнутой воздействию, центрифугировали в течение 2 минут, осадок дважды промывали 1 мл MHB без лекарственного средства и ресуспендировали в 1 мл MHB. Количество жизнеспособных клеток подсчитывали путем посева на чашки Петри с MHB серийно разбавленных образцов (в двойном повторе) способом капельного (10 мкл) посева. Результаты представлены на Фиг.9.
Результаты
Данные показывают, что максимальный лизис (~2 логарифмические единицы) достигается после 10 мин при самой низкой из испытанных концентрации левофлоксацина (128-кратная MIC). Не наблюдали дополнительного лизиса при более высокой концентрации левофлоксацина. Эти данные показывают, что колониальные биопленки более устойчивы к лизису по сравнению с клетками в логарифмической и стационарной фазе. Однако максимума наблюдаемой бактерицидной активности против биопленок (99% при данных условиях) достигали после 10 мин воздействия левофлоксацином.
Эксперимент 5. Модельное краткосрочное, быстрое аэрозольное введение, обеспечивающее воздействие высококонцентрированного лекарственного средства на фармакодинамической модели in vitro
Фармакодинамические модели инфекции in vitro позволяют подвергать растущий бактериальный инокулят воздействию лекарственного средства в изменяющихся концентрациях, как это могло бы происходить in vivo. Достоинством данного подхода является то, что профиль зависимости концентрации лекарственного средства в сыворотке от времени в организме человека можно симулировать in vitro в лаборатории для определения оптимального профиля воздействия (то есть, дозы и интервала дозирования) для лекарственного средства и намеченного патогена.
max
Следующий отчет описывает эксперименты, разработанные для определения C и AUC, которые обеспечивают максимальные бактерицидные эффекты после аэрозольной дозы фторхинолона.
Материалы и методы
Фармакодинамическая модель инфекции in vitro
Фармакодинамическая модель in vitro состоит из центрального (аналог «сывороточного») отсека и периферического («внесосудистого») отсека. Периферические отсеки состоят из искусственных капиллярных единиц (Unisyn, Hopkinton, МА), соединенных последовательно с центральным отсеком. Каждая капиллярная единица имеет пучок малых полупроницаемых волокон с пределом удержания молекулярных размеров 10000 MW для того, чтобы обеспечить прохождение питательных веществ, но не бактерий. Вся система размещается в инкубаторе сухого нагрева, настроенного на 37°C.
Как центральный, так и периферические отсеки заполняли бульоном Mueller-Hinton. Каждый периферический отсек (капиллярная единица и трубки) содержал 23 мл ростовой среды.
Бактерии вносили внутрь периферической камеры модели и оставляли для роста на 2 часа перед первой «дозой» лекарственного средства. Дозы лекарственного средства вводили в центральный отсек и перекачивали перистальтическим насосом к периферическим камерам. Концентрации в модели уменьшали по закону исключения первого порядка (период полувыведения) разведением центрального отсека средой, не содержащей лекарственного средства, которую добавляли дополнительным перистальтическим насосом, настроенным на желаемую скорость клиренса.
Образцы (0,3 мл) собирали из периферических отсеков через различные интервалы времени для определения концентраций лекарственного средства и бактерий. Образцы собирали из периферических отсеков и анализировали на концентрации лекарственного средства с помощью ВЭЖХ.
Испытуемые штаммы бактерий
Pseudomonas aeruginosa PAM 1032 и PAM 1582. MIC для левофлоксацина у данных штаммов составляли 1,0 и 32 мкг/мл, соответственно.
Приготовление инокулята
6
Штаммы выращивали аэробно в течение ночи в бульоне Mueller-Hinton (MHB) при 35°C, пересевали в свежий MHB и повторно инкубировали при 35°C в течение 2 часов. Через 2 часа инокулят дополнительно разбавляли 1:1000 до конечной концентрации примерно 1,0×10 КОЕ/мл. Из конечного разведения по 2,3 мл вводили в каждую периферическую камеру половолоконных биореакторов (Unisyn, Hopkinton, МА).
Фармакокинетика
max
Период полувыведения левофлоксацина настраивали так, чтобы он составил 10 мин, что эквивалентно наблюдаемому после аэрозольной доставки левофлоксацина в легочный отдел человека. Целевая C составляла 1000 и 600 мкг/мл в двух экспериментах.
Результаты
max
max
Как было намечено, модель демонстрировала период полувыведения левофлоксацина 10 минут и C 1000 мкг/мл в эксперименте 5. Для сравнения, эксперимент 6 модифицировали так, чтобы достигнуть того же периода полувыведения, что и в эксперименте 5, но с целевой C 600 мкг/мл.
max
max
max
Бактерицидные эффекты этих двух режимов коррелировали с C. В эксперименте 5 с C 1000 мкг/мл максимальный бактерицидный эффект наблюдали как снижение бактериального счета на 5 логарифмических единиц за 10 минут в случае PAM 1032 и снижение бактериального счета на 4 логарифмические единицы за 20 минут в случае PAM 1582; и не наблюдали никакого возобновления роста в течение оставшихся 2 часов эксперимента (фиг.10). Напротив, в то время как C 600 мкг/мл, примененная в эксперименте 6, сохраняла снижение бактериального счета на 5 логарифмических единиц в случае PAM 1032, хотя это заняло 30 мин по сравнению с 10 мин, наблюдаемыми в эксперименте 1, только снижение бактериального счета на 3 логарифмические единицы наблюдали для PAM 1582 через 45 мин (фиг.11). Более того, PAM 1582 демонстрировал исходное возобновление роста перед окончанием 2-х часового экспериментального окна.
Выводы
max
max
max
max
Левофлоксацин может приводить к уменьшению числа бактерий вплоть до 99,9999% при C как 600, так и 1000 мкг/мл в случае штамма с MIC равной 1 мкг/мл. Однако максимальная бактерицидная активность требует в 3 раза больше времени при C 600 мкг/мл. Левофлоксацин также может приводить к уменьшению числа бактерий вплоть до 99,99% при C 600 мкг/мл в случае штамма с MIC равной 32 мкг/мл. Однако время достижения максимального эффекта составляет 45 минут. Напротив, левофлоксацин может приводить к уменьшению числа бактерий вплоть до 99,999% у этого резистентного штамма при C 1000 мкг/мл, и время максимального эффекта снижается до 20 мин. Исходя из этих результатов, крайне высокие, но краткосрочные воздействия левофлоксацина приводят к быстрому и непрерывному бактериальному лизису как в колбе, так и на половолоконной модели. В совокупности, приведенные выше результаты свидетельствуют, что достижение начальной концентрации 800 мкг/мл левофлоксацина или другого фторхинолона в ELF или мокроте человека достаточно для достижения вышеуказанных антибиотических эффектов для популяции MIC99, как показал PAM 1582 (MIC 32 мкг/мл).
Пример 2 - Определение аэрозольных свойств антибактериальных фторхинолонов.
Введение
Цель
. Целью данных исследований являлось оценить возможность получения препарата и доставки путем распыления ряда фторхинолонов для лечения легочных бактериальных инфекций аэрозольным введением. Оцениваемые фторхинолоны приведены в таблице 6.
Pseudomonas aeruginosa
Staphylococcus aureus
Streptocossus pneumonia
90
Данные фторхинолоны были выбраны на основании их доступности, официального статуса и противомикробных свойств. Все испытанные фторхинолоны либо в настоящее время разрешены к применению в Соединенных Штатах, либо были разрешены ранее, но позднее были запрещены из-за различных вредных реакций. Кроме того, также оценивали некоторые фторхинолоны, применяемые в ветеринарии. Среди патогенных бактерий, ответственных за инфекции дыхательных путей, наиболее невосприимчивыми к лечению фторхинолонами являются  (Pa) и метициллин-устойчивая  (MRSA).  (Sp), вероятно, является самым важным патогеном, ответственным за инфекции дыхательных путей, и множество сообщений указывают на высокую степень устойчивости к фторхинолонам у данных бактерий. MIC для Pa находится в пределах от 4 мкг/мл до 32 мкг/мл и от 2 мкг/мл до >32 мкг/мл для Pa и MRSA, соответственно. Ципрофлоксацин, левофлоксацин, гемифлоксацин и гатифлоксацин наиболее действенны против Pa, тогда как против MRSA - гемифлоксацин и моксифлоксацин.
Таблица 7 содержит список дополнительных фторхинолонов для потенциальной оценки. Наиболее микробиологически интересными соединениями в списке являются клинафлоксацин и оламуфлоксацин, которые были сняты с производства из-за вредных реакций, и ситофлоксацин, который находится в фазе III клинических испытаний.
Фторхинолоны в данных двух таблицах представляют одно из множеств вариантов для выбора кандидата для аэрозольного фторхинолона. Некоторые действенные фторхинолоны, такие как DX-619 и DW-286, находящиеся на ранних стадиях клинической разработки, вероятно, также могли бы представлять интерес для будущих исследований.
Специфические физико-химические учитываемые факторы для распыления включают растворимость в воде, вязкость и поверхностное натяжение. Растворимость лекарственного средства в воде должна преимущественно быть достаточной, чтобы соответствовать или превышать минимальную дозирующую потребность. Загружаемая концентрация лекарственного средства также влияет на время доставки. Более длительные времена доставки могут быть коммерчески неприемлемыми или приводить к плохой приверженности к лечению у пациентов. Хотя более длительные времена доставки могут в действительности изменять конфигурацию AUC, в качестве неограничивающего примера, устройство PARI eFlow было разработано для введения 4 мл водного левофлоксацина менее чем за 5 мин. Более того, при применении столь эффективного устройства, высокие концентрации левофлоксацина позволят доставлять описанные здесь эффективные дозы в интервале времени, далее делающем возможным быстрое введение лекарственного средства в требуемых высоких концентрациях, необходимых для оптимальной фторхинолоновой терапии.
В случае фторхинолонов pH напрямую влияет на растворимость. Как правило, растворимость значительно уменьшается при повышении pH в пределах от 1,5 до 6,5. Поскольку pH также влияет на переносимость пациентом (смотри ниже), оптимальный выбор фторхинолона для доставки в легкие аэрозольным способом имеет в виду определенные уровни растворимости и pH.
Для целей данного изучения технической применимости целевая растворимость была установлена от 10 мг/мл или выше при pH от 4,5 или выше, что основано на расчетах терапевтической дозы и параметрах доставки доступных распылителей. Чтобы превысить концентрацию, предотвращающую мутации (MPC), пиковая концентрация фторхинолона после аэрозольного введения преимущественно достигает от примерно 100 мкг/мл до примерно 1000 мкг/мл в очаге инфекции, приближаясь к MIC инфицирующего организма. На основании этих соображений, минимальная доза, находящаяся в данном терапевтически подходящем диапазоне, была предложена такая, которая составила, по меньшей мере, примерно 30-40 мг респираторно доставляемая доза (RDD). Принимая во внимание относительный период полувыведения левофлоксацина в легких человека, практическое достижение такой дозы распылением можно получить при загружаемой дозе, по меньшей мере, примерно 100 мг в объеме примерно 2 мл (примерно 50 мг/мл) в высокоэффективном вибрационном ячеистом устройстве, работающем при своем максимально эффективном режиме и доставляющем данную дозу менее чем за 4 мин. Для стандартного ультразвукового либо струйного распылителя может потребоваться загружаемая доза, по меньшей мере, примерно 400 мг в объеме примерно 5 мл (примерно 80 мг/мл). Однако скорость введения такими менее эффективными устройствами может быть недостаточной для достижения высоких локальных концентраций с коротким временем воздействия. Подобные эффективные дозы также можно достигать введением левофлоксацина в виде сухого порошка, когда свойство быстрой растворимости левофлоксацина может позволить быстрое растворение, приводящее к желаемым концентрациям растворенного лекарственного средства. Однако могут быть желательны и другие концентрации, либо изменения конфигурации AUC фторхинолонов.
Альтернативно, хотя растворимость в воде важна, имеет смысл предусмотреть препарат, использующий метод диспергирования или комплексообразования, чтобы сделать возможным распыление менее растворимых фторхинолонов. К сожалению, более сложные препараты увеличивают как сложность, так и стоимость разработки лекарственного средства, а в случае струйных и ультразвуковых распылителей значительно снижают эффективность доставки и ограничивают возможность ввести другие графические элементы в конечный лекарственный продукт.
Вдобавок к растворимости лекарственного средства, в вибрационных ячеистых устройствах распыление также чувствительно к поверхностному натяжению лекарственного препарата. По этой причине в одном из вариантов осуществления поверхностное натяжение регулируют во время создания препарата, модифицируя концентрацию лекарственного средства, концентрацию наполнителя и/или добавляя сурфактант.
В дополнение к факторам, влияющим на эффективность распыления, можно рассмотреть другие факторы, влияющие на переносимость и приверженность к лечению у пациентов. В качестве неограничивающего примера, такие факторы могут включать осмоляльность, pH и вкус. Осмоляльность влияет на острую переносимость в дыхательных путях и может быть оптимизирована для большинства лекарственных средств при составлении препаратов. Аналогично, pH аэрозоля также влияет на переносимость, скорее только отрицательно, когда pH препарата меньше, чем 4,5. По этой причине, поскольку pH вносит прямой вклад в растворимость фторхинолона, фторхинолоны, которым для растворимости необходим pH менее 4,5, видимо, являются плохо переносимыми. Наконец, вкус фторхинолонов может влиять на приверженность к лечению пациента. Как известно, фторхинолоны обычно обладают неприятным, иногда очень интенсивным вкусом. Хотя и существуют доступные методы, маскирующие плохой вкус лекарственного средства, такие методы увеличивают сложность разработки и стоимость, а в случае фторхинолонов могут быть не полностью эффективными. Таким образом, аналогично pH, вкус также можно принимать во внимание при выявлении подходящих для распыления фторхинолонов.
Получение и характеристика тестовых растворов
Антибиотики были получены из одного из нескольких источников, представленных в таблице 8.
a. LKT: LKT Laboratories. LG: LG Chem. NA. Источник не удовлетворяет требованиям.
b. Проверена чистота материала. Охарактеризован по GMP или в процентах API.
c. Раствор 25 мг/мл.
От 2 до 20 мг образца каждого антибиотика взвешивали в стерильные пластиковые пробирки и добавляли объемы стерильной воды, чтобы получить растворы или суспензии антибиотика 10 мг/мл. Перед дальнейшими операциями образцы инкубировали приблизительно 10 минут при комнатной температуре и перемешивании время от времени.
Вслед за периодом инкубации, растворы антибиотиков осматривали на предмет их внешнего вида, и результаты представлены в таблице 9.
Пять из проверенных фторхинолонов были растворимы на вид, и были либо бесцветны, либо желтоватого оттенка. Восемь были на вид нерастворимы, являясь либо замутненными (тонкодисперсными), либо опаковыми (дисперсность от тонкой до средней плотности), либо мутными (густая грубодисперсная суспензия), и во всех случаях с видимым осадком. Определяли pH этих исходных растворов, и он находился в пределах от 3,5 до 7,0. Нерастворимые растворы титровали 1 н. HCl до точки видимой растворимости и определяли pH солюбилизированных растворов. В трех случаях, марбофлоксацина, спарфлоксацина и тосуфлоксацина, даже при pH 1,5 не удалось достигнуть растворимости, и дальнейшее добавление кислоты прекратили. За исключением офлоксацина, pH этих титрованных растворов находился в пределах от 1,5 до 3,0.
a.НТ: Доведение pH не требуется. Фторхинолон был растворим при pH ≥ 4 в исходном растворе.
После доведения pH и вслед за последующей инкубацией в течение 10 минут с перемешиванием время от времени, определяли конечный внешний вид растворов, непосредственно перед тестами на переносимость аэрозоля и его вкус. Результаты представлены в таблице 10.
Ж = желтый; СЖ= светло-желтый; ОСЖ = очень светло-желтый; ТЖ = темно-желтый; БЦ = бесцветный; Б = белый.
Соединениями, проявляющими предпочтительную растворимость для растворов, пригодных для доставки ингаляцией (10 мг/мл при pH от 4,5 и выше), являлись левофлоксацин, гемифлоксацин, моксифлоксацин, офлоксацин и пефлоксацин. Левофлоксацин, офлоксацин и моксифлоксацин проявляли наилучшие характеристики по растворимости/pH.
Оценка вкуса и переносимости
Чтобы определить, насколько подходящими являются растворы фторхинолонов с точки зрения вкуса и переносимости, были проведены две оценки.
Первая, при тестировании на вкус, вкус порции 20 мкл испытуемого образца определял один здоровый доброволец, которому материал помещали непосредственно в центр передней части языка. Вкус определяли по истечении 1 минуты. Этот тест проводили как на приготовленных исходных растворах, так и на конечных растворах, после доведения pH. Данные представлены в таблице 11.
Понижение pH обычно обладало эффектом усиления вкусовых свойств раствора. Гатифлоксацин, гемифлоксацин, ципрофлоксацин, орбифлоксацин и тровафлоксацин при вкусовом тестировании были наименее приятными. Из испытанных фторхинолонов левофлоксацин был единственным фторхинолоном, который был переносим, с точки зрения вкуса, при испытанных концентрациях. Ломефлоксацин обладал умеренно сильным миндальным вкусом, и вкус был слегка неприятным.
Во втором тесте, переносимость и вкус малых аэрозольных образцов из аликвоты 0,5 мл испытуемого препарата определял один здоровый доброволец после распыления устройством PARI eFlow (таблица 12).
В случае орбифлоксацина, марбофлоксацина и тровафлоксацина испытывали меньшие порции, ввиду ограниченной растворимости. В калибровочном эксперименте ингалятор производил на выходе аэрозоль с VMD 4,1 микрон и с геометрическим стандартным отклонением (GSD) 1,64 микрон VMD. В дополнение к этим измерениям, ингалятор производил долю тонких частиц (FPD), равную 54,9% (процент испущенной дозы в виде частиц меньше 5 микрон). Проверяли переносимость и вкус лекарственного средства в течение очень короткого периода введения и в течение периода, равного 10 минутам после введения. Параметры переносимости были следующих типов: (i) кашель, позыв к кашлю или чихание; (ii) раздражение, жжение или онемение в горле; (ii) раздражение или жидкие выделения в носовых протоках или глазах; (iii) раздражение, жжение или онемение в легких или одышка и (iv) головокружение, головная боль, тошнота или другие системные эффекты.
Марбофлоксацин, спарфлоксацин и тосуфлоксацин были слишком плохо растворимы, чтобы быть оцененными в этом тесте. Для остальных испытанных фторхинолонов никаких эффектов непереносимости не наблюдалось ни во время, ни после аэрозольной экспозиции по категориям ii, iii или iv (см. выше). Гатифлоксацин, моксифлоксацин, ципрофлоксацин, орбифлоксацин и пефлоксацин все вызывали кашель. В случаях ципрофлоксацина и орбифлоксацина это могло быть связано с низким pH раствора. Из испытанных фторхинолонов левофлоксацин при 10 мг/мл обладал наилучшими вкусовыми характеристиками. Офлоксацин, ломефлоксацин и пефлоксацин обладали более различимым вкусом, чем левофлоксацин, что было также приемлемо во время краткого срока введения.
Итоги и выводы из вкусового теста фторхинолонов
in vivo,
Из тринадцати проверенных в данном исследовании фторхинолонов, левофлоксацин обладал предпочтительными физико-химическими свойствами для аэрозольного введения и демонстрировал наилучшую острую переносимость из испытанных фторхинолонов (таблица 13). Также признано, что левофлоксацин обладает одним из лучших противомикробных профилей для респираторных патогенов и имеет наивысшую эффективность  сравнимую с ципрофлоксацином, для лечения инфекций Pseudomonas aeruginosa.
Офлоксацин, ломефлоксацин и пефлоксацин демонстрировали более низкую растворимость и более сильный вкус при 10 мг/мл, чем левофлоксацин. Офлоксацин является в 2 раза менее эффективным, чем левофлоксацин, а ломефлоксацин и пефлоксацин являются в 4 раза менее эффективными. Более высокие концентрации данных антибиотиков обладают предпочтительной эффективностью и временем введения меньше 15 минут.
В отдельном исследовании, проведенном похожим образом, испытывали норфлоксацин, и обнаружили, что он обладает растворимостью, вкусом и профилем эффективности, очень похожими на таковые у гатифлоксацина, за исключением значительно меньшей активности против грамположительных патогенов.
Вкусовые испытания аэрозольных солевых препаратов левофлоксацина и гемифлоксацина.
На основании результатов вышеуказанных исследований, левофлоксацин и его рацемат, офлоксацин, а также гемифлоксацин и, в меньшей степени, гатифлоксацин и норфлоксацин, являются пригодными для аэрозольного введения при противомикробной обработке легких. Для дальнейших испытаний свойств вкуса и острой переносимости (позывы к кашлю и кашель) левофлоксацина и гемифлоксацина получали несколько препаратов с различными органическими и неорганическими кислотами, и проверяли их способом, описанным ранее. Растворы получали, сначала добавляя 500 мг левофлоксацина к 10 мл воды, либо добавляя 500 мг гемифлоксацина к 20 мл физиологического раствора (из-за ограниченной растворимости), титруя HCl или органической кислотой до pH~6,5, затем доводя осмоляльность растворов, содержащих левофлоксацин, до ~300 мосмоль/кг хлоридом натрия. Испытанные препараты представлены в таблице 14.
Данные препараты испытывали на троих здоровых добровольцах таким же образом, как описано выше, при концентрации левофлоксацина 50 мг/мл, и концентрации гемифлоксацина 25 мг/мл, в тщательно контролируемом, очном, полностью слепом тесте. Результаты представлены в таблицах 15 и 16.
Данные результаты демонстрируют, что препараты левофлоксацина на основе соляной кислоты, лимонной кислоты и аскорбиновой кислоты обладают превосходным вкусом и переносимостью, по сравнению с препаратами левофлоксацина на основе уксусной кислоты, молочной кислоты и винной кислоты. Более того, данные препараты левофлоксацина обладают превосходным вкусом и переносимостью, по сравнению с аналогичными препаратами гемифлоксацина. Относительно гемифлоксацина, препарат на основе лимонной кислоты обладал превосходным вкусом и переносимостью, по сравнению с препаратами гемофлоксацина на основе HCl и аскорбиновой кислоты, и при дальнейшем усовершенствовании препарата, мог бы быть использован для аэрозольного введения.
Испытания вкуса дополнительных аэрозольных препаратов левофлоксацина
Для дальнейшего испытания систематическим образом свойств вкуса и переносимости дополнительных сочетаний наполнителей к левофлоксацину, получали и испытывали ряд препаратов. Препараты приведены в таблице 17. Они включали сахара, соли, подсластители и другие наполнители, полученные смешиванием левофлоксацина с водой, добавлением наполнителей, приведенных в таблице 17, и титрованием, при необходимости, до желательных pH разбавленной HCl. Для данных исследований осмоляльность не оптимизировали. Однако осмоляльность определяли осмометром Advanced Instruments Model 3250. Данное измерение, проведенное на образцах 250 мкл, основано на определении осмоляльности по понижению температуры замерзания.
Данные препараты испытывали, в общей сложности, на троих здоровых добровольцах в серии тестов (A-G) таким же образом, как описано выше, тщательно проверяемым, очным, полностью слепым способом. Все тесты проводили полностью слепым образом. Результаты тестов (таблицы 19-25) приведены ниже. Применяли следующую систему баллов (таблица 18).
Тест A: Испытания вкусов подсластителей. Соли двухвалентных металлов и поверхностно-активные вещества.
2
2
Данный тест включал подсластители, соли кальция и магния, а также поверхностно-активные вещества (то есть глицерин и PS-80). Как показано в таблице 17, препараты, содержащие указанные подсластители, обладали мягким горьким и металлическим вкусом. Искусственные подсластители, по-видимому, придают горький вкус, который отличен от горечи, наблюдаемой в других случаях. Наиболее важно, что препарат, содержащий CaCl, обладал наиболее улучшенным вкусом, по сравнению с контролем (MgCl в данных экспериментах не проверяли) (таблица 19).
Тест B: Испытания вкусов моно- и дисахаридов в присутствии хлорида кальция.
2
Все препараты, проверенные в данном эксперименте, являлись хорошо переносимыми и имели вкус лучше, чем контрольный образец. Препараты, содержащие одновременно и соль кальция, и сахар, были лучше, чем содержащие что-либо в отдельности, что свидетельствует о том, что данные соединения улучшают вкус по разным механизмам. Из данных препаратов наилучшим являлся 5% CaCl+7,5% глюкоза. Следует заметить, что лактоза присутствует в концентрациях меньших, чем другие сахара (таблица 20).
Тест C: Испытания вкусов моно- и дисахаридов в присутствии хлорида магния.
Как и указанные выше, все препараты, проверенные в данном эксперименте, были хорошо переносимы и имели вкус лучше, чем контрольный образец. Препараты, содержащие соль магния и лактозу, по-видимому, были несколько лучше, чем содержащие что-либо в отдельности. Данный эксперимент подтверждает, что сочетание солей двухвалентных металлов и простых сахаров являются эффективными для исправления вкуса (таблица 21).
Тест D: Испытания вкусов моно- и дисахаридов в присутствии сульфата магния.
Как и в случаях с хлоридами кальция и магния, препараты, содержащие сульфат магния и глюкозу, сахарозу или лактозу, обладали лучшим вкусом, чем контрольный образец. Данный эксперимент повторно подтверждает, что сочетание солей двухвалентных металлов и простых сахаров маскирует вкус (таблица 22).
Тест E: Испытания вкусов солей двухвалентных металлов в присутствии глюкозы при низких и высоких pH.
В данном эксперименте проверяли на вкус и переносимость действие глюкозы в сочетании с каждой из трех солей двухвалентных катионов при низких (≤5,5) и высоких (≥6,0) pH. Небольшие, но значимые исправления вкусов были отмечены при более высоких pH (таблица 23).
Тест F. Испытания вкусов моно- и дисахаридов.
Все препараты, проверенные в данном эксперименте, были хорошо переносимы и обладали лучшим вкусом, чем контрольный образец. Все три сахара при 5% были лучше контроля, лактоза при 2,5% обладала вкусом лучшим, чем у контроля, но не настолько хорошим, как при 5%. Данный эксперимент вновь подтверждает, что простые сахара маскируют вкус (таблица 24).
Тест G. Вкус и переносимость препаратов левофлоксацина с CaCl
в присутствии лактозы.
2
В данном эксперименте левофлоксацин сочетали с хлоридом кальция и лактозой в различных концентрациях (таблица 25). Как отмечено в данной серии экспериментов, все препараты, содержащие соли двухвалентных металлов и сахар были более совершенны в отношении вкуса и переносимости по сравнению с контрольным препаратом. Наиболее важно, что 5% хлорид кальция или 2,5% хлорид кальция в присутствии 5% лактозы были наиболее эффективными для снижения горечи левофлоксацина. Дальнейшее снижение концентраций этих наполнителей было менее эффективным.
Пример 3 - Характеристики аэрозольного левофлоксацина в струйном распылителе PARI LC Plus.
Следующие исследования описывают возможность аэрозольной доставки левофлоксацина при введении его пациенту с помощью струйного распылителя. Для выполнения данной задачи получали простой препарат левофлоксацина, и аэрозоль характеризовали в струйном распылителе. Результаты данных исследований приведены ниже в кратком изложении.
in vitro
Ингаляционный раствор левофлоксацина (55 мг/мл) оценивали, применяя воздушный струйный распылитель PARI LC Plus с компрессором ProNeb. Испускаемую дозу, распределение размеров частиц и фракцию тонких частиц измеряли каскадным сжатием, используя импактор Марпл-Миллера. Вышеуказанные параметры использовали для оценки производительности  аэрозольных лекарственных средств.
Исследования методом Марпл-Миллера.
Цель.
Определить распределение размеров частиц и оценить количество лекарственного средства, которое способен вдохнуть пациент (вдыхаемая фракция). Вторичной целью являлась оценка испускаемой дозы, которая представляет собой количество левофлоксацина, выходящего из распылителя.
Методы.
Препарат: 55 мг/мл левофлоксацина, 120 мМ хлорид, 70 мМ натрий, pH=6,7. Препарат составлен, исходя из максимальной растворимости, позволяющей получить 300 мг дозу в 6 мл при нейтральном pH. В воздушно-струйный распылитель PARI LC Plus с компрессором ProNeb добавляли 5,5 мл препарата левофлоксацина. Стакан распылителя содержал в общей сложности 302 мг левофлоксацина. Распылитель последовательно соединяли с импактором Марпл-Миллера (MMI), который работал при скорости воздушного потока 60 л/мин. Каждый распылитель (n=2) вырабатывали досуха (никакого аэрозоля не производилось, что подтверждали визуальной инспекцией в течение 15 мин). После аэрозолизации, MMI отсоединяли и левофлоксацин количественно экстрагировали подвижной фазой (90/10 ACN:вода) из входного отверстия USP, каждого из собирательных стаканов импактора (ступени) и стекловолоконного фильтра. Любое количество препарата, оставшегося в распылителе после аэрозолизации (в стакане и загубнике), также оценивали количественно.
Результаты
Как показано в таблице 26, общее среднее количество, извлеченное после MMI экспериментов, составило 170,2 мг. Ожидаемый извлечение составляло 302 мг. Это соответствует общему извлечению ~57%, что не соответствует общепринятым спецификациям для исследований с помощью импакторов (85% - 115% общего извлечения). Было обнаружено, что данное различие происходит из-за неспецифического налипания левофлоксацина на распылительное устройство LC Plus. Средний процент лекарственного средства, выпускаемого из распылителя в виде тонких частиц, составлял ~72%. Таким образом, вдыхаемая испущенная доза составляла 89,7 мг. Предполагая, что ~50% не вдыхается во время обычного перемежающегося дыхания, всего ~40 мг откладывается в легких из 300 мг дозы. Однако, принимая во внимание медленные времена введения для данного устройства, конкуренция с клиренсом легких скорее будет препятствовать накоплению достаточного количества левофлоксацина, соответствующего требованию минимальной концентрации для дозировки по принципу «быстрое введение, высокая концентрация», которая требуется для максимальной противомикробной активности фторхинолонов и предотвращения устойчивости.
Пример 4 - Животные модели и оценка фторхинолонов и препаратов фторхинолонов.
Фармакокинетическая модель
Шести крысам в каждом исследовании вводили единичной медленной болюсной внутривенной инъекцией дозу 10 мг/кг через латеральную хвостовую вену, либо вводили единичную микро-разбрызгиваемую аэрозольную дозу 10 мг/кг, используя микро-разбрызгивающее устройство для генерации аэрозоля (PennCentury, Philadelphia, РА). Образцы крови забирали через различные интервалы времени в течение 3 часов для определения фармакокинетических параметров плазмы. Две крысы забивали через 0,5, 1,5 и 3 часа после введения дозы для определения уровней в легких, бронхо-альвеолярном лаваже (BAL), и жидкости эпителиальной выстилки (ELF). Концентрации в плазме и тканях определяли способом ВЭЖХ, а затем данные компоновали с помощью программы WinNonlin. Данные представлены в таблице 27.
Модель эффективности
P. aeruginosa
6
, штамм PAM 1723 выращивали в бульоне Mueller-Hinton (MHB) при 35°C при постоянной аэрации, через 16 часов инокулят перекультивировали в свежий MHB и повторно выращивали при 35°C при постоянной аэрации в течение 4 часов. Инокулят подводили примерно до 5×10 КОЕ/мл, коррелируя поглощение при 600 нм с заранее просчитанными чашками Петри. Самцов мышей линии CFW (в возрасте 4-6 недель, N=4/группу) делали нейтропенными путем инъекции в брюшную полость 150 мг/кг циклофосфамида (Cytoxan, Mead Johnson, Princeton, NJ) в 1-й и 4-й дни. На 5-й день мышь инфицировали интратрахеальным закапыванием 0,05 мл инокулята под анестезией изофлураном (5% изофлуран в потоке кислорода 4 л/мин). Через два часа после инфицирования мышам вводили либо внутрибрюшинно, либо интратрахеально дозы каждого фторхинолона при дозировке 25 мг/кг. Мышей забивали через 1 и 4 часа после обработки, удаляли их легкие, гомогенизировали, и помещали на чашки Петри для подсчета колоний. Данные приведены в таблице 28.
В фармакокинетических исследованиях на крысах, аэрозольное введение фторхинолонов приводит к повышенным ELF AUC в промежутке от 0,5 до 3 часов для всех испытанных фторхинолонов, а также тобрамицина, свидетельствуя о том, что аэрозольный способ введения обладает повышенной эффективностью против легочных инфекций.
В мышиных моделях легочных инфекций была подтверждена повышенная эффективность, предполагаемая, исходя из фармакокинетических исследований крыс. Для всех испытанных фторхинолонов аэрозольный способ введения (интратрахеальный, или и/т) приводил к большему снижению числа бактерий, чем внутрибрюшинный (в/б) способ введения, свидетельствуя о том, что наблюдаемая повышенная эффективность происходит из-за высоких локальных концентраций, полученных в результате прямого аэрозольного введения.
Пример 5 - Характеристика аэрозольного левофлоксацина в распылителе PARI eFIow.
Лазерное измерение распределения размеров частиц.
го
го
Производительность устройства характеризовали измерениями размеров испущенных частиц. В качестве неограничивающего примера, измерение распределения размеров частиц испущенного раствора левофлоксацина можно проводить с помощью измерителя размера частиц Malvern Spraytec в следующих условиях. Внешние условия контролировали так, чтобы поддерживать комнатную температуру между 23°C и 24°C, а относительную влажность - от 42% до 45%. Левофлоксацин при 25 мг/мл загружали в два распылителя PARI eFlow, оснащенных распылительными головками «40». Программное обеспечение для измерителя размера частиц Malvern Spraytec применяли для подсчета следующей информации: A) объемный средний диаметр (VMD), - средний объем частиц, пересекающих луч лазера; B) геометрическое стандартное отклонение (GSD), - диаметр 84 процентиля/диаметр 50 процентиля; C) % частиц ≤5 микрон, процент количества частиц меньших, чем 5 микрон или % частиц >1 микрона и <7 микрон, процент от количества частиц между 1 и 7 микронами.
Устройство загружали 2 мл левофлоксацина при 25 мг/мл. Загубник устройства помещали так, чтобы наконечник загубника находился в 2 см от центра луча по оси X и как можно ближе к оптическим линзам лазера по оси Y. При кондиционировании внешней среды, обеспечивали косой поток через распылитель в количестве, достаточном для получения общего распыляемого потока 20 л/мин. Включали распылитель и позволяли ему работать непрерывно в течение 1 минуты до измерения. Последовательность измерения начинали после 1 минуты, и измерения проводили непрерывно в течение 1 минуты с интервалами в 1 секунду. По завершении фазы измерений, данные 60 записей усредняли по VMD, GSD и по % ≤5 микрон, а также % >1 и <7 микрон. По окончании распылитель взвешивали для определения степени выхода.
Исследования путем симуляции дыхания.
Производительность устройства измеряли в условиях, похожих на естественное дыхание, с помощью дыхательного симулятора PARI Compas Breath Simulator, запрограммированного в соответствии с Европейским стандартом на частоту 15 дыханий в минуту с соотношением вдох/выдох 1:1. Такие измерения проводили при внешних условиях, которые можно контролировать, чтобы поддерживать комнатную температуру от 23°C до 24°C, и относительную влажность от 42% до 45%. Для данного эксперимента устройство PARI eFlow загружали 4 мл раствора левофлоксацина при 25 мг/мл.
2
Начинали симуляцию дыхания и включали распылители. Устройствам позволяли работать непрерывно, пока распыление не прекращалось. Продолжительность измеряли от времени начала распыления. После распыления, вдыхательный и выдыхательный фильтры индивидуально промывали известным количеством растворителя (дистиллированной HO). Стакан распылителя также промывали отдельно. Для количественной оценки индивидуальные смывы анализировали спектрофотометрически при длине волны 290 нм, и конечную концентрацию пересчитывали на содержание. С помощью этих количественных данных проводили следующий анализ. A) вдыхаемая доза (ID), общее количество лекарственного средства, обнаруженного на вдыхательном фильтре. B) остаточная доза (RD), количество лекарственного средства, обнаруженного в распылителе после окончания распыления. C) доза тонких частиц (FPD), ID, помноженная на вдыхаемую фракцию (например, % частиц ≤5 микрон VMD, в зависимости от способа, использованного для определения размеров частиц, испущенных выбранным устройством). D) продолжительность, время от начала до конца распыления. E) респираторно доставленная доза (RDD), % ID, что представляет собой, например, ≤5 микрон VMD.
Результаты в таблице 29 показывают, что из 100 мг дозы левофлоксацина, судя по всему, ~34 мг фторхинолона осаждается в легочном отделе за ~4 мин при использовании устройства PARI eFlow (таблица 29), по сравнению с 300 мг дозой из устройства PARI LC Plus, доставляющего эквивалентную дозу за >15 мин. Исходя из принципа дозировки «быстрое введение, высокая концентрация» и описанной здесь модели доставки, поскольку время доставки за 15 мин прибором LC Plus, похоже, не годится, 4-х минутное время доставки 35-40 мг левофлоксацина может удовлетворять критериям максимальной активности фторхинолона. Однако увеличение концентрации лекарственного средства, чтобы сделать возможным более быстрое введение (например, 50 мг/мл в дозировке 2 мл доставляющее 35-40 мг левофлоксацина за ~2 мин), еще более удовлетворяет данным минимальным требованиям. Кроме того, более короткие времена введения улучшают приверженность пациентов к дозированию. Кроме того, следует отметить, что гипотонические растворы левофлоксацина при концентрациях больших, чем 10 мг/мл, плохо переносимы при ингаляции.
Пример 6 - Переносимость аэрозоля левофлоксацина здоровым человеком. Методы.
На одном человеке, здоровом добровольце, была установлена применимость доставки левофлоксацина в виде аэрозоля либо с помощью вибрационного ячеистого устройства Aerogen Clinical, которое создавало частицы с объемным средним диаметром (VMD) 3,4 микрон, или с MMAD ~2 микрон (в дальнейшем именуемый «Малый Aerogen»), либо с помощью распылителя PARI eFlow, производящего частицы с VMD ~4,7 микрон (в дальнейшем именуемый «Большой PARI»). Левофлоксацин испытывали при концентрациях 4,25 мг/мл или 18,75 мг/мл в дозах 10 мг, 35 мг и 55 мг в изотоническом растворе.
Результаты
В первом испытании 6 мл раствора 4,25 мг/мл ингалировали с помощью распылителя «Малый Aerogen». Ожидаемая RDD, на основании отдельных in vitro исследований по характеристике устройства с применением симулятора дыхания, по оценке составила 10 мг. Время доставки составило 22 минуты. Никаких различимых вредных эффектов не наблюдали ни в горле, ни в дыхательных путях, или легких во время и после введения, включая позывы к кашлю и кашель, и только слабый химический вкус был отмечен во время и после введения. Никаких вредных эффектов или вкуса не отмечали во время 30-ти минутного наблюдения вслед за введением лекарственного средства. При данных низких концентрациях и дозах, и медленных скоростях введения левофлоксацин был хорошо переносим.
Во втором испытании 4 мл раствора 18,75 мг/мл ингалировали с помощью распылителя «Малый Aerogen». Ожидаемая RDD, на основании отдельных in vitro исследований по характеристике устройства с применением симулятора дыхания, по оценке составила 35 мг. Время доставки для введения лекарственного средства составило 14 минут. Несмотря на увеличенную дозу, острая переносимость была сравнима с первым испытанием, как во время, так и после введения. Вкус, который был сильнее, был отмечен, раствор обладал более горьким/металлическим вкусом, характерным для левофлоксацина. Вкус был наиболее различим в течение нескольких минут после окончания введения, что опять-таки характерно для левофлоксацина.
В третьем испытании 4 мл раствора 18,75 мг/мл ингалировали с помощью устройства «Большой PARI». Ожидаемая RDD, на основании отдельных in vitro исследований по характеристике устройства с применением симулятора дыхания, составила ~55 мг (применяя определение FPD <5 микрон). Время доставки для введения лекарственного средства составило ~5 мин. Несмотря на значительно увеличенные размеры частиц и скорость доставки лекарственного средства по сравнению с испытанием 2, никаких вредных эффектов не наблюдали ни в горле, ни в дыхательных путях, или легких, за исключением острого вкусового эффекта, отмеченного ранее, включая позывы к кашлю и кашель, на протяжении периода дозирования и в течение 30-ти минутного периода наблюдения после доставки дозы. Выведение лекарства с мочой, которое является точной мерой воздействия, подтверждает, что запланированная вдыхаемая доза приблизительно 55 мг была успешно доставлена.
Данные результаты демонстрируют применимость аэрозольной доставки левофлоксацина для человека при средних испытанных концентрациях, и предполагают, что достижимы более высокие концентрации и дозы, должным образом составленные для переносимости и вкуса.
Пример 7 - Микронизация левофлоксацина
Микронизация левофлоксацина
Сухой порошок основания левофлоксацина можно микронизировать для терапии с воздействием высокими локальными концентрациями, исправления вкуса, или доставки левофлоксацина при улучшенной конфигурации AUC с помощью легочного введения сухого порошка. Другие, исследуемые в настоящее время способы, включают методы сушки распылением и микронизации in situ. Данный способ можно также применять с другими фторхинолоновыми антибиотиками, включая без ограничений, офлоксацин, ломефлоксацин, пефлоксацин, ципрофлоксацин, гатифлоксацин, гемифлоксацин, моксифлоксацин, тосуфлоксацин, пазуфлоксацин, руфлоксацин, флероксацин, балофлоксацин, спарфлоксацин, тровафлоксацин, эноксацин, норфлоксацин, клинафлоксацин, грепафлоксацин, ситафлоксацин, марбофлоксацин, орбифлоксацин, сарафлоксацин, данофлоксацин, дифлоксацин, энрофлоксацин, гареноксацин, прулифлоксацин, оламуфлоксацин, DX-619, TG-873870 и DW- 276.
Описание
Чтобы охарактеризовать применимость микронизованного основания левофлоксацина, были проведены следующие исследования.
Микронизация
Порошок лекарственного средства левофлоксацина микронизировали с помощью вихревой мельницы. После микронизации, порошок лекарственного средства собирали в двух фракциях, одна между 5-6 микронами, и более тонкая фракция.
Характеристика порошка
Лекарственное средство характеризовали по размеру частиц и распределению размеров частиц до и после помола, с помощью метода лазерной дифракции. Любые изменения физической формы лекарственного средства оценивали дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC) и дифракцией рентгеновских лучей (XRD). Морфологию частиц изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). Равновесное содержание влаги в порошке лекарственного средства до и после микронизации определяли термогравиметрическим анализом (TGA) или методом Карла Фишера. Любой распад лекарственного вещества в процессе микронизации оценивали с помощью ВЭЖХ. Условия разделения подбирали так, чтобы определить, появляются ли новые пики после микронизации.
Микронизация
Экспериментальная методология
Две партии левофлоксацина микронизировали с помощью вихревой мельницы (Glen Mills). Разработку метода проводили для определения давления микронизации, необходимого для достижения фракций требуемых размеров между a) 5-6 микрон и b) 2-3 микрона. Размеры частиц левофлоксацина определяли с помощью лазерно-дифракционного анализатора размеров частиц Sympatec HELOS.
Результаты
На Фиг.12 представлен график зависимости среднего диаметра частиц (Х50) от давления микронизации. Первая партия левофлоксацина обладала средним диаметром частиц 10,6 микрон до микронизации. Из графика видно, что с ростом давления микронизации уменьшался размер частиц. Для достижения размера в 2,5 микрон требовалось давление примерно 120 фунтов/кв. дюйм. Со второй партией левофлоксацина, обладавшей средним размером частиц 12,99 микрон до микронизации, потребовалось давление 30 фунтов/кв. дюйм, чтобы достигнуть размеров частиц 5,2 микрон.
Характеристика порошка
Дифференциальная сканирующая калориметрия
Экспериментальная методология
Дифференциальную сканирующую калориметрию пре-микронизированного, а также микронизированного левофлоксацина (средний размер частиц 2,5 микрон) проводили с помощью TA Instrument DSC Q1000. 1-2 мг каждого образца отвешивали в кристаллизатор, герметично закрывали и нагревали со скоростью 10ºC/мин от 25ºC до 300ºC в атмосфере азота.
Результаты
Профили DSC пре-микронизированного и микронизированного левофлоксацина представлены на Фиг.13. Никакой разницы не наблюдали в профилях DSC у микронизированного левофлоксацина по сравнению с пре-микронизированным.
Экспериментальная методология
Порошки (микронизированный и пре-микронизированный) прикрепляли к двухсторонним углеродным пластинкам на алюминиевых стойках, которые затем покрывали золото-палладиевым сплавом. Микрофотографии снимали из нескольких различных зон порошка на стойке с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Результаты
Сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа репрезентативные микрофотографии пре-микронизированного и микронизированного левофлоксацина представлены на Фиг.14A и 14B. Кристаллы левофлоксацина до микронизации пластинчатые. Эта форма остается после микронизации.
Экспериментальная методология
Тонкий слой образца порошка размещали на пластине нулевого фона в держателе образца XRD. Каждый образец анализировали с помощью дифрактометра Scintag XDS 2000 при следующих условиях:
α
Источник возбуждения: Медные K рентгеновские лучи; Скорость сканирования = 1º в минуту.
Напряжение: 40 КВ; Сила тока: 35 мА.
Результаты
Графики дифракции рентгеновских лучей пре-микронизированного и микронизированного левофлоксацина представлены на Фиг.15. Интенсивность дифракционного пика при 9° снижена после микронизации. Данные результаты согласуются с литературными данными для микронизации оланзапина (Stephenson G.A. The Rigaku Journal, 22 (2005): 2-15). Снижение относительных интенсивностей дифракционных пиков могло происходить из-за образования новых поверхностных граней кристалла. Наиболее обработанной после микронизации гранью будет та, для которой интенсивность снижена максимально.
Экспериментальная методология
Образцы микронизированного и пре-микронизированного левофлоксацина по 15-25 мг растворяли в метаноле (с заранее определенной влажностью) и влажность образцов определяли кулонометрическим титратором Карла Фишера Aquastar 3000.
Результаты
Результаты анализа Карла Фишера представлены в таблице 30.
Пример 8 - Предварительное исследование основания левофлоксацина.
Задачей данного исследования было охарактеризовать основание левофлоксацина, чтобы понять физико-химические возможности и ограничения основания левофлоксацина для различных способов составления препарата. Конечной целью данного исследования была характеристика физико-химических свойств основания левофлоксацина.
Предварительное исследование
Исследования зависимости растворимости от pH
Определяли зависимость растворимости левофлоксацина от pH. Сначала готовили буферные растворы в диапазоне pH 2-10. Малые аликвоты каждого буфера (~200-250 мкл) насыщали лекарственным средством и встряхивали до достижения равновесной растворимости. Затем образцы центрифугировали, и содержание растворенного лекарственного средства в супернатанте анализировали УФ-спектрофотометрией или ВЭЖХ. Было показано, что использованные в данном исследовании буферные растворы влияют на результат растворимости (поскольку различные буферные противоионы могут образовывать разные солевые формы лево в растворе). Следовательно, зависимость растворимости от pH следует оценивать в отсутствии буферных растворов (путем титрования).
Определение pKa
pKa левофлоксацина определяли титриметрией. Полученные значения pKa подтверждали УФ-спектрофотометрией. Данную информацию использовали для выбора солевой формы левофлоксацина и для определения заряженности левофлоксацина при условиях pH в легких.
Предварительное исследование жидкой системы
Изучали применимость жидкого препарата, используя: (a) растворимость и (b) поверхностное натяжение в качестве основных параметров для препарата без каких-либо добавок в физиологическом растворе.
Предварительное исследование левофлоксацина
Передача способа ВЭЖХ
Экспериментальная методология
Применяли способ ВЭЖХ для оценки линейности, надежности и точности анализа левофлоксацина. Использовали колонку 50×4,6 мм, Onyx Monolithic C18 (Phenomenex) при 30°C. Подвижная фаза состояла из 85% раствора 0,1% ТФУ в воде и 15% раствора 0,1% ТФУ в ацетонитриле. Скорость потока доводили до 3 мл/мин. Образцы инжектировали в хроматографическую систему и выходной поток контролировали при 277 нм.
Результаты
Время удержания для левофлоксацина составляло примерно 0,82 мин. Было обнаружено, что анализ является линейным в пределах от 5 до 15 мкг/мл с коэффициентом корреляции 1000. Относительное стандартное отклонение (RSD) составляло менее 0,5% и надежность находилась в пределах от 98 до 102%
Исследования зависимости растворимости от pH
Титрованием
Экспериментальная методология
Насыщенный раствор левофлоксацина в 0,1 н HCl титровали NaOH. После каждого добавления щелочи, раствор встряхивали на вихревой мешалке. Отбирали аликвоту образца раствора, центрифугировали и супернатант анализировали УФ-спектроскопией при 288 нм. Тот же раствор титровали в обратную сторону HCl.
Результаты
Профиль pH-растворимости левофлоксацина представлен на Фиг.16. При титриметрии левофлоксацин обладал растворимостью 25,4 мг/мл при pH 7,3. Однако, в противоположность результатам экспериментов со встряхиванием, растворимость при титриметрии снижалась при значении pH ниже 6,5, что может быть связано с обычным ионным эффектом. Поскольку раствор левофлоксацина готовили в HCl, в растворе должна была образовываться соль соляной кислоты и левофлоксацина. Дальнейшее добавление ионов хлорида в форме соляной кислоты должно подавлять растворимость соли соляной кислоты.
Определение pKa
Титриметрией
Экспериментальная методология
Раствор левофлоксацина (18 мг/г) готовили в воде (18,45 мг/г). Исходный pH раствора составлял 7,36. Данный раствор титровали 1 н HCl. Добавляли отмеренные аликвоты HCl и регистрировали pH после каждого добавления. Титрование продолжали до pH 1.
Для определения кислотной pKa раствор левофлоксацина (18,38 мг/г) готовили в 0,1 н HCl. Исходный pH раствора составлял 1,32. Раствор титровали 1 н NaOH. Титрование продолжали до pH 6,55.
Результаты
На Фиг.17 представлен график зависимости pH от объема добавленного титранта при титровании левофлоксацина HCl. Эти данные подставляли в следующее уравнение:
t
b
ep
b
t
-
V[OH]=K.V-K.V
где,
t
V = объем добавленного титранта
ep
V= объем титранта, добавленного до точки равновесия
-
+
[OH] = концентрация ионов гидроксида = Kw/ [H]
+
-pH
[H] = концентрация ионов гидроксония = 10
t
s
t
-
График зависимости V [OH] от V V представляет собой прямую линию (фиг.18). Представлены данные из предравновесной области. Исходя из наклона, получают:
b
-8
наклон: K=2,09×10
b
b
pK=-log K=7,7
a
b
pK=14-pK=6,3
s
t
t
На Фиг.19 представлен график зависимости pH V от объема титранта, добавленного при титровании левофлоксацина NaOH. Кислотную pKa было сложно подсчитать, потому что она была довольно низка (<2,0). Однако грубую приблизительную оценку pKa можно определить как pH в точке полуравновесия. Из графика зависимости dpH/dV от объема титранта (V) (фиг.20) точка равновесия достигается при 250 мкл. pH в точке полуравновесия (то есть когда V=125 мкл) составляет 1,6. Таким образом, кислотная pKa ~1,6.
УФ-спектроскопией
Экспериментальная методология
Разбавленные растворы левофлоксацина (0,013 мг/мл) готовили в нескольких буферных растворах. Были использованы буферные растворы с HCl (pH 1,2), ацетатные (pH 4,5), фосфатные (pH 6,7,8) и боратные (9,10). Растворы левофлоксацина анализировали с помощью УФ-спектроскопии при 257 нм.
Результаты
График зависимости pH от поглощения раствора левофлоксацина при 257 нм представлен на Фиг.21. Эти данные подставляли в модифицированное уравнение Хендерсона-Хассельбаха:
Abs<sub>observed</sub> =
Abs<sub>HA</sub>[H<sup>+</sup>]+
Abs<sub>A-</sub>[H<sup>+</sup>]
Ka+[H<sup>+</sup>]
Ka+[H<sup>+</sup>],
где
observed
Abs - поглощение раствора левофлоксацина;
HA
Abs = поглощение раствора левофлоксацина при pH=1,2;
A-
Abs = поглощение раствора левофлоксацина при pH=7,8;
+
-pH
[H] = концентрация ионов гидроксония = 10
Подстановка в уравнение дает оценочное значение pKa = 5,91.
Пример 9 - Получение солей левофлоксацина
Целью данного исследования было получение различных солевых форм левофлоксацина, которые могут приобретать новые, совершенствующие конфигурацию AUC свойства, посредством пониженной растворимости и/или разложения. Данные преимущества могут изменять фармакодинамические свойства левофлоксацина после легочного введения в форме суспензии наночастиц или порошковой ингаляции. Данные препараты можно оптимизировать, чтобы продлить высвобождение левофлоксацина из солевых форм с пониженной растворимостью. Данные свойства могут быть приданы другим фторхинолоновым антибиотикам, включая без ограничений гемифлоксацин, гатифлоксацин, норфлоксацин, тосуфлоксацин, ситафлоксацин, сарафлоксацин, прулифлоксацин и пазуфлоксацин. В настоящее время проводят исследования по характеризации различных солевых форм и со-преципитатов гемифлоксацина для исправления вкуса, совершенствования конфигурации AUC, а также введения в форме суспензии наночастиц и порошковой ингаляции. Другие подходы, изучаемые в настоящее время, включают методы сушки распылением и микронизации in situ.
Для суспензионных и порошковых препаратов конкретные солевые формы могут обеспечить важные физические и химические характеристики, которые могут вносить свой вклад в действенность продукта. Для совершенствующего конфигурацию AUC препарата задачей выбора соли являлось уменьшение растворимости и/или снижение скорости разложения левофлоксацина. Кислотные противоионы можно выбрать путем:
изменения точки плавления: повышение точки плавления обычно сопровождается снижением растворимости соли. Соли, образованные плоскими, высокоплавкими ароматическими кислотами, обычно представляют собой кристаллические соли с высокой точкой плавления.
изменения гидрофобности: соли, образованные кислотами с гидрофобным конъюгатом, являются гидрофобными и плохо намокающими, и это неотвратимо приводит к более длительному разложению. Примеры кислот, выбранных для приготовления солей, перечислены далее:
a) памовая кислота (эмбоевая кислота);
b) 2-нафталинсульфоновая кислота (напсиловая кислота);
c) олеиновая кислота;
d) ксинафоевая кислота;
e) стеариновая кислота;
f) лаурилсульфонат (эстолат).
Другие факторы, принимаемые во внимание, включают поверхностные свойства, полиморфные модификации и химическую стабильность.
Описание
Задачей исследования было получение солевых форм левофлоксацина, чтобы уменьшить его растворимость и/или скорость разложения. Целью было:
(a) сделать левофлоксацин менее растворимым путем образования соли с подходящим(и) наполнителем(лями),
(b) получить солевые формы левофлоксацина, которые будут иметь более низкую растворимость и/или скорость разложения, чем свободное основание.
Для выполнения этих задач усилия были сконцентрированы на получении солей по щелочному участку молекулы (pKa ~6.8).
ой
Памовая кислота (т.п.=280°C) и напсиловая кислота (т.п.=125°C) обладают плоскими гидрофобными структурами, которые, как ожидалось, придадут соли гидрофобный характер. Высокая точка плавления памовой кислоты может приводить к получению высокоплавкой кристаллической солевой формы. Олеиновую кислоту изначально выбирали, поскольку она утверждена для целей доставки в легкие. Она обладает низкой точкой плавления (4°C), что может не соответствовать первому условию, однако оставалась надежда, что длинная алифатическая цепь может придать гидрофобность, достаточную для уменьшения растворимости. Ксинафоевую кислоту (т.п.=195°C) также выбирали для получения соли, поскольку она также обладает плоскими гидрофобными структурами, которые, как ожидают, придадут соли гидрофобный характер. Основная причина выбора стеариновой кислоты и лаурилсульфоната (эстолата) была аналогична той же, что и для олеиновой кислоты, только их токсичность для легких неизвестна. Эстолат утвержден для пероральной доставки (эстолат эритромицина обладает примерно 1/12 растворимости свободного основания и является препаратом в форме пероральной суспензии).
Получение соли
Обычно основание левофлоксацина и кислоту растворяли в подходящем летучем органическом растворителе (молярное соотношение 1:1) и перемешивали при комнатной температуре. Любой полученный кристаллический продукт фильтровали, высушивали и характеризовали. Характеристика состояла из DSC, FTIR и элементного анализа.
Получение и характеристика со-кристаллов левофлоксацина с памовой кислотой.
Экспериментальная методология
Получение со-кристаллов левофлоксацина с памовой кислотой.
0,31 г (0,8 мМ) памовой кислоты растворяли при перемешивании в 100 мл тетрагидрофурана (THF). К этому добавляли 0,30 г (0,8 мМ) левофлоксацина, растворяли перемешиванием и конечный раствор кипятили с обратным холодильником в течение 2,5 часов. Полученную суспензию охлаждали до комнатной температуры, фильтровали и полученный преципитат высушивали в вакууме при примерно 70ºC в течение 3 часов.
Характеристика
Термический анализ. Термический анализ (a) памовой кислоты; (b) левофлоксацина; (c) со-кристаллизованного преципитата памоата левофлоксацина; (d) физической смеси памовой кислоты и левофлоксацина проводили с помощью дифференциального сканирующего калориметра (TA Instrument DSC Q1000). Отвешивали 2-5 мг каждого образца в кристаллизатор, герметично закрывали и нагревали при 10°C /мин от 25°C до 300°C в атмосфере азота.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR). FT-IR спектроскопию (a) памовой кислоты; (b) левофлоксацина; (c) со-кристаллизованного преципитата памоата левофлоксацина; (d) физической смеси памовой кислоты и левофлоксацина проводили с помощью FTIR-спектрофотометра Model IRPrestige-21, Shimadzu).
Насыщающая растворимость. Насыщающую растворимость левофлоксацина и со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-памовая кислота определяли, уравновешивая избыточное количество твердого вещества водой. pH суспензий доводили HCl до 4, 5, 6 и 7, встряхивали, центрифугировали и супернатант анализировали УФ-спектроскопией при 288 нм.
Результаты
Термический анализ. DSC профили (a) памовой кислоты; (b) левофлоксацина; (c) со-кристаллизованного преципитата памоата левофлоксацина; (d) физической смеси памовой кислоты и левофлоксацина представлены на Фиг.22. Памовая кислота и левофлоксацин обладают острыми эндотермами при 330°C и 239°C, соответственно, что, скорее всего, происходит вследствие плавления памовой кислоты и левофлоксацина, соответственно. DSC профиль со-кристаллов памоата левофлоксацина обладает одной основной эндотермой при 210°C, тогда как 1:1 молярная смесь левофлоксацина и памовой кислоты обладала широкими эндотермами при 129°C и 220°C.
-1
FTIR. FTIR спектры, полученные для (a) памовой кислоты; (b) левофлоксацина; (c) со-кристаллизованного преципитата памоата левофлоксацина; (d) физической смеси памовой кислоты и левофлоксацина представлены на Фиг.23. Высокоинтенсивные полосы поглощения при 1650 см на FTIR спектрах памовой кислоты, которые являются следствием валентных колебаний группы C=O, являются сильно уменьшенными в со-кристаллах.
Насыщающая растворимость. В таблице 31 представлены данные насыщающей растворимости для левофлоксацина и памоата левофлоксацина при различных pH. Растворимость определяли в воде, поскольку буферные кислоты влияли на растворимость левофлоксацина. Однако, после встряхивания левофлоксацина или растворов соли в воде происходило смещение pH, особенно у раствора левофлоксацина с pH 5 происходило смещение до pH 1,6. Поскольку pH 5 раствора находится между двумя pKa левофлоксацина (~1,6 и ~6), подобный раствор будет обладать пониженной буферной емкостью и, следовательно, сдвигом pH. Растворы с pH возле pKa лекарственного средства обладают высокой буферной емкостью и противостоят изменениям pH. Растворимость памоата левофлоксацина являлась значительно меньшей, чем у левофлоксацина при всех pH.
Интерпретация
Поскольку со-кристаллизованный преципитат памоата левофлоксацина обладает температурой плавления и FTIR спектрами отличными от таковых для левофлоксацина, памовой кислоты или их физической смеси, возможно, что эквимолярный комплекс левофлоксацина с памовой кислотой может являться солью памоатом левофлоксацина, обладающей гораздо меньшей растворимостью по сравнению с левофлоксацином.
Получение и характеристика со-кристаллов левофлоксацина с ксинафоевой кислотой
Экспериментальная методология
Получение со-кристаллов левофлоксацина с ксинафоевой кислотой
1,004 г (2,7 мМ) левофлоксацина растворяли путем нагревания с обратным холодильником в 80 мл этилацетата. К этому добавляли 0,51 г (2,7 мМ) ксинафоевой кислоты, растворенной в 35 мл этилацетата и раствор охлаждали в течение ночи в условиях перемешивания до комнатной температуры. Полученную суспензию фильтровали и преципитат высушивали в вакууме при 75°C в течение примерно 3,5 часов.
Характеристика
Термический анализ. Термический анализ (a) ксинафоевой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата ксинафоата левофлоксацина проводили с использованием дифференциального сканирующего калориметра (TA Instrument DSC Q1000). 2-5 мг каждого образца отвешивали в кристаллизатор, герметично закрывали и нагревали на 10ºC/мин с 25ºC до 300ºC в атмосфере азота.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR). FT-IR спектроскопию (a) ксинафоевой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата ксинафоата левофлоксацина проводили с использованием FTIR спектрометра (Model IRPrestige-21, Shimadzu).
Насыщающая растворимость. Насыщающую растворимость со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-ксинафоевая кислота определяли, уравновешивая избыточное количество твердого вещества водой. Суспензии доводили до pH 4, 5, 6 и 7 с помощью HCl, встряхивали, центрифугировали и супернатант анализировали УФ-спектроскопией при 288 нм.
Результаты
Термический анализ. DSC профили (a) ксинафоевой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата ксинафоата левофлоксацина представлены на Фиг.24. Со-кристаллизованный преципитат ксинафоата левофлоксацина обладает эндотермой плавления при 196°C, что отличается от таковой для ксинафоевой кислоты (216°C) и левофлоксацина (239°C).
FTIR. FTIR спектры, полученные для a) ксинафоевой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата ксинафоата левофлоксацина представлены на Фиг.25. FTIR спектр со-кристалла обладает минимальными значениями коэффициента пропускания при длинах волн иных, нежели для ксинафоевой кислоты и левофлоксацина.
Насыщающая растворимость. В таблице 32 представлены данные насыщающей растворимости ксинафоата левофлоксацина при различных pH. Растворимость соли ксинафоата являлась промежуточной между таковыми для основания левофлоксацина и со-кристалла памоата левофлоксацина.
Интерпретация
Со-кристаллизованный преципитат памоата левофлоксацина обладает температурой плавления и FTIR спектрами отличными от таковых для левофлоксацина и ксинафоевой кислоты, что дает основания предполагать возможное образование соли ксинафоата левофлоксацина. Данная соль обладает промежуточной растворимостью между левофлоксацином и памоатом левофлоксацина.
Получение и характеристика со-кристаллов левофлоксацина со стеариновой кислотой
Экспериментальная методология
Получение со-кристаллов левофлоксацина со стеариновой кислотой
0,77 г (2,07 мМ) стеариновой кислоты растворяли путем нагревания и обработки ультразвуком в 40 мл метанола. К этому добавляли 1,00 г (2,07 мМ) левофлоксацина, растворенного в 60 мл метанола. Полученный раствор нагревали при 55°C в течение примерно 15 минут с последующим охлаждением до комнатной температуры, а затем до -20°C. Полученную суспензию фильтровали.
Характеристика
Термический анализ. Термический анализ (a) стеариновой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата стеарата левофлоксацина (c) физической смеси стеариновой кислоты и левофлоксацина проводили с использованием дифференциального сканирующего калориметра (TA Instrument DSC Q1000). 2-5 мг каждого образца отвешивали в кристаллизатор, герметично закрывали и нагревали на 10°C/мин с 25°C до 250°C в атмосфере азота.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR). FT-IR спектроскопию (a) стеариновой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-стеариновая кислота (d) физической смеси стеариновой кислоты и левофлоксацина проводили с использованием FTIR спектрометра (Model IRPrestige-21, Shimadzu).
Насыщающая растворимость. Насыщающую растворимость левофлоксацина и со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-стеариновая кислота определяли, уравновешивая избыточное количество твердого вещества водой. Суспензии доводили до pH 4, 5, 6 и 7 с помощью HCl, встряхивали, центрифугировали и супернатант анализировали УФ-спектроскопией при 288 нм.
Результаты
Термический анализ. DSC профили (a) стеариновой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата стеарата левофлоксацина (d) физической смеси стеариновой кислоты и левофлоксацина представлены на Фиг.26. Стеариновая кислота и левофлоксацин обладают острыми эндотермами при 76,4°C и 239°C, соответственно, что, наиболее вероятно, является следствием плавления стеариновой кислоты и левофлоксацина, соотвественно. DSC профиль со-кристаллов левофлоксацин-стеариновая кислота обладали двумя острыми эндотермами при 88,03°C и 138,54°C и незначительными эндотермами при 231°C и 242,72°C. Незначительные эндотермы могут являться следствием плавления следовых количеств остаточного левофлоксацина в исходном образце. Молярная смесь 1:1 левофлоксацина и стеариновой кислоты обладала эндотермами при 68,87°C, 134,43°C и 240,74°C и незначительными эндотермами при 79,73°C и 86,74°C.
-1
FTIR. FTIR спектры, полученные для (a) стеариновой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-стеариновая кислота (c) физической смеси стеариновой кислоты и левофлоксацина представлены на Фиг.27. Полоса валентных колебаний C=O видна при 1700, 1705 и 1721 см в стеариновой кислоте, со-кристаллизованном преципитате и физической смеси, соотвественно.
Насыщающая растворимость. В таблице 33 представлены данные насыщающей растворимости со-кристаллов левофлоксацин-стеариновая кислота при различных pH.
Интерпретация
DSC профиль преципитата со-кристаллов левофлоксацин-стеариновая кислота обладает двумя эндотермами. Одна из данных эндотерм может являться следствием плавления со-кристаллов. Природу второй эндотермы еще предстоит исследовать. Поскольку преципитат со-кристаллов левофлоксацин-стеариновая кислота обладает величинами растворимости меньшими, чем таковые для левофлоксацина, возможно, что преципитаты могут представлять собой соль, соль стеарат левофлоксацина.
Получение и характеристика со-кристаллов левофлоксацина с олеиновой кислотой.
Экспериментальная методология
Получение со-кристаллов левофлоксацина с олеиновой кислотой.
0,78 г (2,76 мМ) олеиновой кислоты растворяли в 10 мл хлороформа. К этому добавляли 1,025 (2,76 мМ) левофлоксацина, растворенного в 10 мл хлороформа. Полученный раствор тщательно перемешивали и выпаривали при 40°C.
Характеристика
Термический анализ. Термический анализ (a) олеиновой кислоты (b) преципитата со-кристаллов олеата левофлоксацина (c) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (50:50) (d) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (10:90) и (e) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (90:10) проводили с использованием дифференциального сканирующего калориметра (TA Instrument DSC Q1000). 2-5 мг каждого образца отвешивали в кристаллизатор, герметично закрывали и нагревали на 1°C/мин или 10°C/мин с 25°C до 250°C в атмосфере азота.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR). FT-IR спектроскопию (a) олеиновой кислоты (b) со-кристаллизованного преципитата левофлоксацин-олеиновая кислота (d) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина проводили с использованием FTIR спектрометра (Model IRPrestige-21, Shimadzu).
Определение кинетической растворимости. Со-кристаллизованный преципитат олеата левофлоксацина (50 мг) суспендировали в 2 мл воды. Суспензию доводили до pH 7 с помощью HCl и встряхивали. Растворимость данных со-кристаллов определяли в различных временных интервалах. Данное исследование проводили при комнатной температуре и при 40°С. Также определяли кинетическую растворимость эквимолярной физической смеси левофлоксацина и олеиновой кислоты и сравнивали ее с таковой для со-кристаллов при 40°C.
Результаты
Термический анализ. DSC профили (a) олеиновой кислоты (b) преципитата со-кристаллов олеата левофлоксацина (c) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (50:50) (d) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (10:90) и (e) физической смеси олеиновой кислоты и левофлоксацина (90:10) представлены на Фиг.28. Термограмма олеиновой кислоты обладает эндотермами при -6,15°C и 13,05°C. Эндотерма при -6,15°C соответствует γ-α фазовому переходу олеиновой кислоты (Crowley KJ, 1999). Со-кристаллизованный преципитат олеата левофлоксацина обладает эндотермой при 127,69°C, тогда как эквимолярная физическая смесь левофлоксацина с олеиновой кислотой обладает эндотермами при 123,69°C, 179,35°C и 224°C. Эквимолярная физическая смесь обладает эндотермой, которая близка к температуре плавления со-кристаллов, на основании чего можно предположить возможную реакцию между олеиновой кислотой и левофлоксацином в твердом состоянии. Чтобы исследовать данный феномен, проводили DSC физических смесей левофлоксацина и олеиновой кислоты (90:10) и (10:90). Физическая смесь левофлоксацина и олеиновой кислоты (10:90) обладает основной изотермой при 10,33°C (возможное плавление олеиновой кислоты) и при 281°C. Эндотерма возле температуры плавления со-кристаллов отсутствует. Физическая смесь левофлоксацин-олеиновая кислота (90:10) не обладает эндотермой плавления при 10°C для олеиновой кислоты. Она обладает эндотермами при 79,77°C и при 128°C (близко к температуре плавления со-кристаллов), на основании чего можно предположить возможную реакцию левофлоксацина и олеиновой кислоты в присутствии больших количеств левофлоксацина.
-1
-1
FTIR. FTIR спектры олеиновой кислоты обладают интенсивным пиком валентных колебаний C=O при 1710 см и плоскостными и внеплоскостными полосами O-H при 1462 и 937 см, соответственно.
-1
-1
Высокоинтенсивные полосы поглощения при 1710 см в FTIR спектрах олеиновой кислоты, которые являются следствием валентных колебаний C=O группы, слегка уменьшены в со-кристаллах. Плоскостные и внеплоскостные полосы O-H при 1462 и 937 смв олеиновой кислоте отсутствуют в со-кристаллах. Также FTIR спектр физической смеси отличается от такового для соли (фиг.29).
Определение кинетической растворимости
На Фиг.30 представлены данные экспериментов по определению кинетической растворимости, проведенных с со-кристаллизованным преципитатом при комнатной температуре и при 40°C. Растворимость со-кристаллов при комнатной температуре составляет примерно 0,9 мг/мл и остается неизменной на протяжении периода исследования. При 40°C, растворимость увеличивается от 1,17 мг/мл через 15 минут до 1,86 мг/мл через 4 часа и остается почти неизменной до 24 час. Профиль растворимости эквимолярной физической смеси при 40°C отличается от такового для со-кристаллов. Физическая смесь обладает большей растворимостью (9,16 мг/мл через 24 час) по сравнению с со-кристаллами (1,89 мг/мл через 24 час).
Интерпретация
DSC данные эквимолярной физической смеси демонстрируют наличие эндотермы возле эндотермы плавления со-кристаллизованного преципитата. Однако данные FTIR и растворимости со-кристаллов отличаются от таковых для физической смеси, при этом со-кристаллы обладают меньшей насыщающей растворимостью. Насыщающая растворимость со-кристаллов составляет 0,9 мг/мл температуре, в отличие от 25 мг/мл для основания левофлоксацина.
Однако соль олеат левофлоксацина является восковидной по своей природе, что может создавать трудности при растирании/микронизации и, вследствие этого, при получении препарата. Сообщают, что свойства клейкости и способности деформироваться восковидной лекарственной соли жирной кислоты олеата пропранолола делали уменьшение размера частиц затруднительным (Crowley. J., et al, International journal of Pharmaceutics, 2000, 211 (1-2): 9-17.
Изучение скорости растворения
Ксинафоат левофлоксацина
Экспериментальная методология
50 мг соли ксиноата левофлоксацина суспендировали в бане для растворения, содержащей 500 мл Трис буфера pH 7,4 при 37°C с перемешиванием лопастной мешалкой со скоростью 100 об/мин. 5 мл образцов отбирали через периодические интервалы времени и заменяли таким же объемом простого буфера.
Результаты
Профиль растворения ксинафоата левофлоксацина представлен на Фиг.31. Видно, что скорость растворения ксинафоата левофлоксацина на ранних стадиях 2-10 минут выше, чем та, что имеет место через 10-30 минут. Когда ксинафоат левофлоксацина добавляют к растворяющей среде, он диспергирует как тонкий порошок, и растворение таких мелких частиц происходит быстрее, примерно 1,24 мг/мин (Фиг.32). Со временем порошок слипается и движется в вихре, создаваемом лопастью мешалки, таким образом уменьшая скорость растворения до 0,28 мг/мин (Фиг.33).
Левофлоксацин
Экспериментальная методология
200 мг левофлоксацина суспендировали в бане для растворения, содержащей 500 мл Трис буфера pH 7,4 при 37°C с перемешиванием лопастной мешалкой со скоростью 100 об/мин. 5 мл образцов отбирали через периодичекие интервалы времени и заменяли таким же объемом простого буфера.
Результаты
Профиль растворения левофлоксацина представлен на Фиг.34. Поскольку левофлоксацин обладает более хорошей растворимостью, чем его соли, скорость его растворения является очень высокой. В случае с левофлоксацином тоже начальное растворение происходило с тонко диспергированных частиц и, таким образом, скорость была более высокой. На более поздних стадиях частицы слипались и снижали его скорость растворения.
Памоат левофлоксацина
Экспериментальная методология
10 мг соли памоата левофлоксацина суспендировали в бане для растворения, содержащей 500 мл Трис буфера pH 7,4 при 37ºC с перемешиванием лопастной мешалкой со скоростью 100 об/мин. 5 мл образцов отбирали через периодичекие интервалы времени (2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 120, 240, 1320 и 1440 минут) и заменяли таким же объемом простого буфера. Исследование выполняли в двух повторностях.
Результаты
Профиль растворения памоата левофлоксацина представлен на Фиг.35. Видно, что скорость растворения памоата левофлоксацина на ранних стадиях 2-10 минут выше, чем та, что имеет место через 10-60 минут. Когда памоат левофлоксацина добавляют к растворяющей среде, он диспергирует как тонкий порошок, и растворение таких мелких частиц происходит быстрее, примерно 0,146 мг/мин (фиг.36). Со временем порошок слипается и движется в вихре, создаваемом лопастью мешалки, таким образом уменьшая скорость растворения до 0,0331 мг/мин (фиг.37).
Стеарат левофлоксацина
Экспериментальная методология
25 мг соли стеарата левофлоксацина суспендировали в бане для растворения, содержащей 500 мл Трис буфера pH 7,4 при 37ºC с перемешиванием лопастной мешалкой со скоростью 100 об/мин. 5 мл образцов отбирали через периодичекие интервалы времени (2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 120, 240, 1320 и 1440 минут) и заменяли таким же объемом простого буфера.
Результаты
Профиль растворения стеарата левофлоксацина представлен на Фиг.38. Видно, что скорость растворения стеарата левофлоксацина на ранних стадиях 2-10 минут составляет 0,499 мг/мин (Фиг.39), что выше, чем таковая через 10-30 минут (0,161 мг/мин) (Фиг.40).
Растворение левофлоксацина и солей проводили в таких концентрациях, что концентрация раствора в бане для растворения никогда не достигала больше, чем 10% от величины его насыщающей растворимости. Это делали в попытке поддержать условия впитывания.
Рассматривая скорость растворения этих и других солевых форм и со-преципитатов, эти совершенствующие конфигурацию AUC формы левофлоксацина, гемифлоксацина и других фторхинолоновых антибиотиков данные формы могут наилучшим образом подходить для суспензии наночастиц (растворимости <100 мкг/мл, низкие скорости растворения) или микронизированных сухих порошков (растворимости >100 мкг/мл, более высокая скорость растворения, чем данные, наиболее подходят для наносуспензии. Суспензии наночастиц можно вводить распылением с применением струйных, ультразвуковых или вибрационных ячеистых технологий, тогда как порошковые препараты можно вводить с применением или активного или пассивного порошковых ингаляторов.
Пример 11 - твердые липидные наночастицы левофлоксацина
Целью данного исследования было получение твердых липидных наночастиц левофлоксацина, чтобы достичь свойств усовершенствования конфигурации AUC посредством уменьшения растворимости и разложения. Данные преимущества могут усовершенствовать фармакодинамические свойства левофлоксацина после легочного введения с применением суспензии наночастиц или порошковых ингаляционных препаратов. Данные препараты оптимизируют, чтобы продлить высвобождение левофлоксацина из солевых форм пониженной растворимости. Данные свойства можно также придать другим фторхинолоновым антибиотикам, включая без ограничений гемифлоксацин, гатифлоксацин, норфлоксацин, тосуфлоксацин, ситафлоксацин, сарафлоксацин, прулифлоксацин и пазуфлоксацин. В настоящее время также проводят исследования по характеризации различных форм липидных наночастиц гемифлоксацина для исправления вкуса, совершенствования конфигурации AUC, а также введения в форме суспензии наночастиц и порошковой ингаляции. Другие исследуемые в настоящее время подходы для твердых липидных наночастиц включают методы сушки распылением и измельчения in situ.
Предварительные исследования
Распределение каждого соединения (включая соли левофлоксацина и комплексы с катионами металла) в 1-октанол определяли при различных подходящих значениях pH. Можно также оценить распределение в зависимости от времени, чтобы определить имеет ли место диссоциация левофлоксацина (как из солей, так и из комплексов), и в случае солей, также определить, имеет ли место селективное распределение жирно-кислотного компонента с течением времени. Соединение(я) со значительным распределением (log P>2.0) оценивали с точки зрения их растворимости в различных липидных расплавах. Кроме того, также изучают распределение липофильных фторохинолонов (при наличии), и их растворимость в различных липидных расплавах будет оценена. Липид, в котором лекарственное средство относительно растворимо, будет выбран для препарата твердых липидных наночастиц. Необходимым условием достижения достаточной несущей способности лекарственного средства в твердых липидных наночастицах являлась хорошая растворимость лекарственного средства в липидном расплаве.
Получение твердых липидных наночастиц
Получение твердых липидных наночастиц обычно включает растворение лекарственного средства в липидном расплаве с последующей дисперсией содержащего лекарственное средство расплава в горячем водном растворе сурфактанта. Грубую дисперсную систему гомогенизируют, используя Microfluidizer, для получения наноэмульсии. Охлаждение наноэмульсии до комнатной температуры вызовет застывание липида, что приведет к образованию твердых липидных наночастиц. Будет проведена оптимизация параметров получения (тип липидной матрицы, концентрация сурфактанта и параметры изготовления), так чтобы достичь продолжительной доставки лекарственного средства.
Характеристика твердых липидных наночастиц
Наночастицы характеризуют на основании размера и зета потенциала, используя прибор для динамического рассеяния света, тогда как лазерную дифракцию применяют для выявления крупных микрочастиц.
После завершения синтеза проводят исследования с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии для изучения любых возможных модификаций, индуцированных в физической форме липида.
in vitro
Тестирование высвобождения лекарственного средства  проводят, применяя соответствующую методологию.
Пример 10 - Комплексы левофлоксацина с ионами металлов
Целью данного исследования являлось получение левофлоксацина в различных хелатных солевых формах, чтобы достичь приобретения свойств исправления вкуса, усовершенствования конфигурации AUC посредством изменения растворимости, разложения и/или биодоступности. Данные преимущества могут усовершенствовать фармакодинамические свойства левофлоксацина после легочного введения с применением суспензии наночастиц, порошковых ингаляционных препаратов или простых жидких препаратов. Данные препараты можно оптимизировать для создания усовершенствующих конфигурацию AUC препаратов левофлоксацина из хелатов с измененной растворимостью или медленным высвобождением или низкой биодоступностью. Данные свойства можно также придать другим фторхинолоновым антибиотикам, включая без ограничений гемифлоксацин, гатифлоксацин, норфлоксацин, тосуфлоксацин, ситафлоксацин, сарафлоксацин, прулифлоксацин и пазуфлоксацин. Также продолжают исследования, чтобы охарактеризовать различные и хелатные формы гемифлоксацина для улучшения вкуса, усовершенствования конфигурации AUC, введения суспензией наночастиц и порошковой ингаляцией.
Получение комплексов левофлоксацин-ион металла
Предварительные исследования
Смесь левофлоксацина и соли данного катиона солюбилизировали в деионизованной воде и титровали гидроксидом натрия. Кривую титрования сравнивали с таковой, полученной для одного левофлоксацина, чтобы определить образование комплекса левофлоксацин-металл как описано в Physical Pharmacy (4th Edition) by Alfred Martin (pp 261-263). Затем соли различных катионов металлов (например Ca2+, Mg2+ и так далее) оценивали, чтобы выявить подходящего кандидата(ов) для дальнейшей оценки. Были также оценены различные молярные соотношения катионов и левофлоксацина.
Получение комплексов
Растворы левофлоксацина титровали против водных растворов солей выбранных металлов. Титрования проводили при постоянном pH. Образование комплексов отслеживали различными способами, включая титриметрию, спектрофлюориметрию, растворимость и так далее в зависимости от обстоятельств. Конечная точка реакции комплексообразования зависела от принятого способа.
Характеристика комплексов левофлоксацина
Комплексы левофлоксацин-катион металла характеризовали с точки зрения стехиометрии, констант образования и кинетики диссоциации, применяя соответствующую методологию.
Цели
Получить и охарактеризовать комплексы левофлоксацина с катионами металлов (двух- и трехвалентными).
Оценка комплексообразования
Предварительные исследования свидетельствовали о том, что левофлоксацин образует растворимые комплексы с катионами металлов. Как следствие, не было возможности оценить процесс комплексообразования посредством преципитации. Другие подходы, которые пытались применить, описаны ниже.
Титриметрия
th
Данный подход основан на предположении, что карбоксильный фрагмент левофлоксацина принимает участие в образовании комплекса с катионом данного металла и что образование комплекса приводит к высвобождению протона из левофлоксацина. Таким образом, концентрация высвобожденных протонов была бы пропорциональна степени комплексообразования (в зависимости от константы связывания) и стехиометрии комплекса (Physical Pharmacy: 4 Edition by Alfred Martin; pp-261-263).
Экспериментальная методология
Примерно 0,35 ммоль левофлоксацина (в 16 мл деионизованной воды) титровали 6 н NaOH в присутствии и в отсутствие соли катиона металла (эквимолярной). Растворы левофлоксацина подкисляли до значений pH меньших, чем 2,0 с помощью 6 н HCl перед титрованием NaOH. Используемые соли катионов металлов включали хлорид кальция, хлорид магния, хлорид железа, хлорид цинка, сульфат алюминия и хлорид алюминия.
Результаты
Как показано на Фиг.41, титрование, проведенное в присутствии катионов металлов, приводило к положительному сдвигу кривых титрования по сравнению с таковыми, полученными для одного левофлоксацина, свидетельствуя о том, что необходимо дополнительное количество NaOH (титрующего раствора) чтобы получить определенное значение pH раствора в присутствии катиона металла. Величина сдвига кривой титрования в любой точке представляет собой моли протонов, высвобожденных в результате комплексообразования и, следовательно, моли образованного комплекса левофлоксацина.
+
2+
2+
2+
3+
Степень комплексообразования (связывание и/или стехиометрия), судя по всему, возрастает в следующем порядке Ca<Mg<Zn=Fe<Al, что вполне логично согласуется с существующими литературными данными.
Примечание:
3
2
4
3
Из литературных данных следовало, что хлорид алюминия и сульфат алюминия обладают кислото-подобными свойствами и могут понижать pH водных растворов. Следовательно, на основании кривых тирования, полученных с A1C1 and A1(SO) нельзя получить неоспоримую информацию о комплексообразовании с левофлоксацином.
Двойное титрование
В данном подходе раствор левофлоксацина титровали раствором данного катиона металла для получения падения pH, предположительно, вследствие высвобождения протонов при комплексообразовании. Вслед за этим добавляли NaOH для возвращения к исходному pH раствора левофлоксацина (до добавления раствора катиона). Это позволяет определять фракцию левофлоксацина в форме комплекса при данном pH.
Экспериментальная методология
2+
2+
2+
2+
Примерно 1,55-1,72 ммолей левофлоксацина солюбилизировали в деионизованной воде и полученный раствор подкисляли с помощью 6 н HCl до желаемого исходного pH. Данный подкисленный раствор левофлоксацина титровали известным объемом концентрированного раствора данного катиона металла (Ca, Mg, Fe и Zn). Изменение pH нейтрализовали (до исходного pH) добавлением 6 н NaOH и добавленный объем раствора NaOH записывали. Добавление раствора катиона металла с последующей нейтрализацией NaOH продолжали до тех пор, пока дальнейшее добавление раствора катиона металла не переставало вызывать изменение pH раствора левофлоксацина, что указывало бы на конечную точку комплексообразования. Строили график зависимости совокупных количеств добавленного катиона металла от совокупных количеств NaOH, необходимого, чтобы нейтрализовать изменения pH (фигуры 42-45).
Результаты
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
На основании фиг.42-45 экстраполировали участки плато, чтобы получить общее количество NaOH, необходимого, чтобы нейтрализовать изменения pH вследствие комплексообразования. Данные значения также представляли количество левофлоксацина в форме комплекса (предполагая, что комплексообразование левофлоксацина приводит к эквимолярному высвобождению протонов). Количества левофлоксацина в форме комплекса с Ca, Mg, Fe и Znсоставляют 0,8; 1,0; 1,3 и 1,1 ммоль, соответственно. Это соответствует 46,5; 64,5; 77,8 и 64,5% комплексообразования для Ca, Mg, Fe и Zn, соответственно. Следует отметить, что % комплексообразования будет зависеть от общей концентрации левофлоксацина.
Константы связывания, а также стехиометрию комплексообразования для комплексов левофлоксацина с катионами металла определяли следующим образом:
M+nA⇔MA<sub>n</sub>
K<sub>b</sub>
n
b
Где M, A и MA представляют собой катион металла, левофлоксацин и комплекс, соответственно. K является константой равновесного связывания. Предполагают, что в вышеприведенной реакции «n» молей левофлоксацина вступают в реакцию с одним молем металла, что приводит к образованию одного моля комплекса.
K<sub>b</sub>=[MA<sub>n</sub>]/{[M][A]<sup>n</sup> (единицы M<sup>-n</sup>)
Ур.1
n
[MA] представляет собой концентрацию образованного комплекса;
[M] и [A] представляют собой концентрации несвязанного металла и несвязанного левофлоксацина, соответственно.
Преобразуя Ур.1,
[MA<sub>n</sub>]/[A]<sup>n</sup>=K<sub>b</sub>*[M]
Ур.2
общее
связанное
общее
использованное
[A]=[A]-[A]=[A]-[NaOH]
общее
связанное
общее
использованное
[M]=[M]-[M]=[M]-[NaOH]/n
n
связанное
использованное
[MA]=[A]/n=[NaOH]/n
Примечание
использованное
[NaOH] представляет собой концентрацию гидроксида натрия, использованного в любой данной точке для нейтрализации изменения pH, вызванного добавлением катиона металла (предположительно, вследствие комплексообразования).
Ур.2 можно преобразовать, чтобы получить
[A]<sub>связанное</sub>/[A]<sup>n</sup>=nK<sub>b</sub>*[M]
Ур.3
связанное
b,
n
Из Ур.3 можно заключить, что график зависимости [M] от [A]/[A] будет представлять собой прямую линию с наклоном nK когда
n=1 для комплекса 1:1
n=2 для комплекса 2:1
n=3 для комплекса 3:1 и так далее
2+
2+
2+
2+
Ниже, на Фиг.46-49 представлены такие графики для Ca, Mg, Fe и Zn, соответственно.
связанное
b
n
2+
2+
2+
2+
2+
Как показано на Фиг.46-49, для каждого из изучаемых катионов график зависимости [A]/[A] от nK*[M] являлся линейным при n=2 (для Ca n=2 соответствие было лучшим, чем при n=1). На основании данных результатов можно предположить, что комплексы левофлоксацина с Ca, Mg, Fe и Znобразуются со стехиометрией 2 моля лекарственного средства на моль катиона (2:1).
При n=2, константы связывания вышеуказанных комплексов можно определить на основании наклонов соответствующих линейных графиков.
b
2+
2+
2+
2+
Константы связывания для комплексов 2:1, представленные как log (K), являются следующими: Ca=2,75, Mg=3,69, Zn=4,44, Fe=4,54.
Растворимость
th
Данный способ позволяет определить относительно простым образом стехиометрию комплексообразования. Подход включает оценку растворимости лекарственного средства (левофлоксацина) в присутствии комплексообразующего вещества (данного катиона металла) в возрастающих концентрациях. Ожидают, что общая растворимость лекарственного средства (в составе комплекса и не в составе комплекса) будет возрастать линейно вследствие комплексообразования и достигнет плато, соответствующего насыщающей растворимости как лекарственного средства, так и комплекса. Определение стехиометрии на основании такой кривой растворимости подробно описано в других источниках (Physical Pharmacy: 4 Edition by Alfred Martin; pp 265).
Экспериментальная методология
2
Избыточные количества левофлоксацина (количества записывали) перемешивали в присутствии MgClв возрастающих концентрациях с 25 мМ MES буфером (pH 5,99), используя вихревую мешалку. Затем образцы фильтровали, и фильтрат разбавляли соответственно и анализировали спектрофотометрически для определения концентраций левофлоксацина (фиг.50).
Результаты
2
Как показано на Фиг.50, растворимость левофлоксацина действительно увеличивалась с возрастанием концентраций MgCl. Однако, за пределами плато растворимости (~65O мМ левофлоксацин), наблюдали дальнейшее увеличение растворимости, что не совпадало с ожидаемым профилем. Это было отнесено за счет влияния ионной силы на растворимость левофлоксацина. Важно отметить, что конечные pH всех растворов были неизменны, хотя и больше, чем 5,99 (конечные pH~7.0).
Впоследствии эксперимент повторяли при постоянной ионной силе ~1,0M (доведенной с помощью NaCl) и с 0,5M MES буфером (pH 5,99) для увеличения буферной емкости раствора (фиг.51).
Спектрофлюориметрия
Данный подход применяли для оценки комплексообразования левофлоксацина, основываясь на существующих литературных данных о том, что процесс комплексообразования связан с изменением флюоресцентных свойств фторхинолона. Контролируя изменения флюоресценции левофлоксацина в присутствии данного катиона металла в различных концентрациях, можно определить константу связывания комплексообразования, а также стехиометрию.
Экспериментальная методология
2
2
2
2
2
4
3
Флюоресценцию левофлоксацина оценивали при длинах волн возбуждения и эмиссии 298 нм и 498 нм, соответственно. Исследования проводили при двух различных значениях pH, а именно, 5,0 (ацетат) и 9,0 (гистидин). Серию растворов, обладающих постоянной концентрацией левофлоксацина, но возрастающими концентрациями данного катиона анализировали в отношении флюоресценции левофлоксацина. Изучаемые соли металлов включали CaC1, MgC1, FeC1, ZnC1 и A1(SO).
Результаты
2+
2+
Как показано в таблице 34, значимые данные были получены только для Fe и Zn. Для остальных катионов относительные концентрации левофлоксацина и катиона необходимо дополнительно оптимизировать, чтобы наблюдать специфическую тенденцию в изменении флюоресценции левофлоксацина.
2+
2+
Влияние возрастающих концентраций Fe и Zn на флюоресценцию левофлоксацина представлено на фигурах 52 и 53, соответственно.
2+
2+
Как описано выше, как Fe, так и Zn, очевидно, образуют комплексы 2:1 с левофлоксацином; однако их влияния на флюоресценции левофлоксацина различаются (фиг.52 и 53). В настоящий момент точная причина этого неясна.
Образцы комплексов левофлоксацина
in vivo.
Эффективность и фармакокинетику семи образцов комплексов левофлоксацина оценивали  Информация о тестированных образцах приведена в нижеследующей таблице 35.
Выводы и дальнейшие шаги
b
2+
2+
2+
2+
Результаты, полученные в исследованиях авторов с двойным титрованием, свидетельствуют о том, что левофлоксацин образует комплексы 2:1 со всеми двухвалентными катионами металлов. Константы связывания (log K) для комплексообразования с Ca, Mg, Fe и Znсоставляют 2,75, 3,69, 4,44 и 4,54, соответственно.
Пример 11 - Препараты левофлоксацина и гемифлоксацина с органическими кислотами
Экспериментальная методология
Раствор левофлоксацина получали растворением либо 50, либо 100 мг основания левофлоксацина в 15-20 мл воды. Исходный pH раствора левофлоксацина в воде составлял примерно 7,3. pH раствора доводили с помощью примерно 10% раствора кислоты в воде. Для доведения pH раствора левофлоксацина применяли следующие кислоты: ускусную кислоту, аскорбиновую кислоту, лимонную, молочную, винную и пропионовую кислоты. После доведения объема раствора до примерно 90% конечного объема, осмоляльность раствора измеряли и доводили до 300 мосм/ кг с помощью примерно 20% раствора хлорида натрия в воде. После доведения pH и осмоляльности объем раствора доводили до примерно 25 мл водой и измеряли его поверхностное натяжение. После доведения объема измеряли pH и осмоляльность, и результаты измерений представлены в таблице 36. (Точные количества взвешенного левофлоксацина, кислоты, необходимой для доведения pH, хлорида натрия, необходимого для доведения осмоляльности и конечный объем растворов представлены в таблице 36). Содержание левофлоксацина в растворах определяли ВЭЖХ.
Результаты
Детальная информация о препаратах левофлоксацина с органическими кислотами представлена в таблице 36. Результаты ВЭЖХ представлены в таблице 37.
Когда применяли винную кислоту для доведения pH раствора левофлоксацина 100 мг/мл, образовывался преципитат.
Примечание: Растворы с уксусной кислотой, лимонной кислотой и аскорбиновой кислотой были приготовлены заново для анализа ВЭЖХ, и поэтому теоретические концентрации для данных растворов в таблице 36 и таблице 37 являются различными.
Препараты гемифлоксацина с органическими основаниями
Экспериментальная методология и результаты
Препарат гемифлоксацина с аскорбатом натрия
50,30 мг мезилата гемифлоксацина (эквивалент 40,37 мг гемифлоксацина) добавляли к 1,5 мл воды. Полученный раствор являлся мутным. Его фильтровали через 0,45 микронный фильтр. После фильтрования получали 1,3 мл раствора, обладающего pH 4,28. pH данного раствора доводили до 5,48 с помощью 400 мкл 10% раствора аскорбата натрия в воде (Количество основания, необходимое для доведения pH=0,04 г). Осмоляльность данного раствора составляла 308 мосм/кг, и поэтому хлорид натрия не применяли для доведения осмоляльности. Конечный объем раствора составлял 1,7 мл. *Теоретическая концентрация гемифлоксацина в данном препарате составила бы 20,59 мг/мл.
Таблица 36
Препараты левофлоксацина с органическими кислотами
*Теоретическая концентрация = теоретическое количество гемифлоксацина в фильтрованном растворе (в данном случае 35 мг гемифлоксацина в фильтрованных 1,3 мл)/ конечный объем раствора (в данном случае 1,7 мл).
Примечание: Растворы с уксусной кислотой, лимонной кислотой и аскорбиновой кислотой были приготовлены заново для анализа ВЭЖХ, и поэтому теоретические концентрации для данных растворов в таблице 36 и таблице 37 являются различными.
Препарат гемифлоксацина с лактатом натрия
50,05 мг мезилата гемифлоксацина (эквивалент 40,17 мг гемифлоксацина) добавляли к 1,8 мл воды. Полученный раствор являлся мутным. Его фильтровали через 0,45 микронный фильтр. После фильтрования получали 1,52 мл раствора, обладающего pH 4,21. pH данного раствора доводили до 5,42 с помощью 180 мкл 20% раствора лактата натрия в воде. (Количество основания, необходимое для доведения pH=0,036 г). Осмоляльность данного раствора составляла 478 мосм/кг. Конечный объем раствора составлял 1,7 мл. Теоретическая концентрация гемифлоксацина в данном препарате составила бы 19,95 мг/мл.
Препарат гемифлоксацина с ацетатом натрия
50,47 мг мезилата гемифлоксацина (эквивалент 40,50 мг гемифлоксацина) добавляли к 2,0 мл воды. Полученный раствор являлся мутным. Его фильтровали через 0,45 микронный фильтр. После фильтрования получали 1,77 мл раствора, обладающего pH 4,40. pH данного раствора доводили до 5,40 с помощью 50 мкл 10% раствора ацетата натрия в воде (Количество основания, необходимое для доведения pH=0,005 г). Осмоляльность данного раствора составляла 192 мосм/кг. Осмоляльность данного раствора доводили до 295 мосм/кг с помощью 28 мкл 20 % раствора хлорида натрия в воде.
Препарат гемифлоксацина с пропионатом натрия
50,00 мг мезилата гемифлоксацина (эквивалент 40,13 мг гемифлоксацина) добавляли к 1,9 мл воды. Полученный раствор являлся мутным. Его фильтровали через 0,45 микронный фильтр. После фильтрования получали 1,39 мл раствора, обладающего pH 4,32. pH данного раствора доводили до 5,50 с помощью 30 мкл 20% раствора пропионата натрия в воде (Количество основания, необходимое для доведения pH=0,006 г). Осмоляльность данного раствора составляла 183 мосм/кг. Осмоляльность данного раствора доводили до 296 мосм/кг с помощью 25 мкл 22 % раствора хлорида натрия в воде. Данный раствор был приготовлен заново с доведением осмоляльности до 237 мосм/кг.
Препарат гемифлоксацина с цитратом натрия
49,92 мг мезилата гемифлоксацина (эквивалент 40,06 мг гемифлоксацина) добавляли к 1,9 мл воды. Полученный раствор являлся мутным. Его фильтровали через 0,45 микронный фильтр. После фильтрования получали 1,63 мл раствора, обладающего pH 4,20. pH данного раствора доводили до 5,39 с помощью 15 мкл 20% раствора цитрата натрия в воде (Количество основания, необходимое для доведения pH=0,003 г).
Пример 12 - Микросферы левофлоксацина
Целью данного исследования являлось получение левофлоксацина в различных формах микросфер, которые могут приобретать свойства улучшения вкуса и усовершенствования конфигурации AUC посредством уменьшения растворимости и/или разложения. Данные преимущества могут усовершенствовать фармакодинамические свойства левофлоксацина после легочного введения с применением либо суспензии наночастиц, либо порошковых ингаляционных препаратов. Данные препараты оптимизируют для увеличения продолжительности высвобождения левофлоксацина из форм с меньшей растворимостью или разложением. Данные свойства можно также придать другим фторхинолоновым антибиотикам, включая без ограничений гемифлоксацин, гатифлоксацин, норфлоксацин, тосуфлоксацин, ситафлоксацин, сарафлоксацин, прулифлоксацин и пазуфлоксацин. В настоящее время проводят исследования по характеризации микросфер гемифлоксацина для исправления вкуса, совершенствования конфигурации AUC, а также введения в форме суспензии наночастиц и порошковой ингаляции. Другие подходы для порошкового введения, изучаемые в настоящее время, включают методы сушки распылением и микронизации in situ.
Подготовка к получению препарата левофлоксацина
Предварительные исследования
Предварительные исследования проводили для определения растворимости левофлоксацина и полимеров в различных растворителях, которые предполагают для применения в процессе обработки.
Получение микросфер
in vitro
Для получения полимерных микрочастиц, нагруженных левофлоксацином, применяют метод сушки распылением. Получение микросфер обычно включает растворение лекарственного средства и полимера в подходящем растворителе. Раствор высушивают распылением с помощью распылительной сушки, чтобы выпарить растворитель, улавливая таким образом лекарственное средство в полимерную матрицу. Оптимизацию параметров получения (соотношения лекарственное средство: полимер, концентрации раствора полимера и параметров изготовления) проводят для достижения желаемого размера микрочастиц, оптимальной нагрузки лекарственного средства и высвобождения лекарственного средства .
Характеристика микросфер
Микрочастицы характеризуют в отношении их морфологии с применением SEM микроскопии или используют соответствующий метод (лазерную дифракцию) для оценки их размера.
Нагрузку лекарственным средством определяют, экстрагируя лекарственное средство из микросфер в соответствующем растворителе и анализируя экстракт с помощью УФ/ВЭЖХ.
Высвобождение лекарственного средства из микросфер проводят с применением устройства для USP растворения.
Пример 13 - Ингаляционная токсикология на крысах
В 4-дневном не-GLP исследовании влияния возрастающих доз аэрозольного левофлоксацина на самцов и самок крыс Sprague-Dawley, раствор левофлоксацина 25 мг/мл вводили в течение одного часа в первые сутки, и раствор левофлоксацина 50 мг/мл вводили в течение двух часов в сутки в дни со 2 по 4. В период применения процедур не обнаружили никаких клинических признаков токсичности. Некропсия через 24 часа после введения не выявила никаких отклонений.
В GLP-исследовании влияния аэрозольного левофлоксацина на самцов и самок крыс Sprague-Dawley, аэрозольный левофлоксацин вводили ежесуточно в средней дозе 6,92 мг/кг/сутки самцам и 10,04 мг/кг/сутки самкам в течение 4 суток, применяя устройство для аэрозольной доставки только через нос. Суммарное воздействие составило 29 и 42 мг/кг для самцов и самок, соответственно, за период исследования. Каждую дозу вводили в течение 2 часов ежесуточно. Дозу для данного исследования выбирали на основании максимальной растворимости левофлоксацина, который можно вводить в устройстве в течение 2 часов. Никаких клинических признаков токсичности не наблюдали, и все животные выживали в течение 4-дневного периода проведения процедур. Некропсия животных после введения последней дозы не выявила никаких отклонений.
В 28-дневном GLP-исследовании на крысах Sprague-Dawley, составляли рандомизированные группы животных для 3 уровней доз аэрозольного левофлоксацина или физиологического раствора. Дополнительным группам на восстановление также вводили контрольную среду-носитель и наивысшую дозу, и наблюдали в течение 14-дневного восстановительного периода после введения последней дозы. Средние дозы аэрозольного левофлоксацина составили 1,49; 3,63 и 7,29 мг/кг/сутки для самцов, и 2,20; 5,35 и 11,01 мг/кг/сутки для самок. Суммарные воздействия за 28-дневный период проведения процедур находились в диапазоне от 41,7 до 204,1 мг/кг для самцов и от 61,6 до 308,3 мг/кг для самок. Каждую дозу вводили в течение 2 часов ежесуточно. Никаких признаков токсичности, связанных с введенными дозами, не наблюдали, и все животные выживали в течение 28-дневного периода проведения процедур. Некропсия животных после введения последней дозы выявила связанную с введенными дозами гиперплазию плоских клеток дыхательного горла, тяжесть которой снижалась в течение 14-дневного периода восстановления.