КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ МЕЛАТОНИНА ДЛЯ ПАРЕНТЕРАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ
MELATONIN-BASED FORMULATIONS FOR PARENTERAL ADMINISTRATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к содержащей мелатонин композиции, подходящей для парентерального введения.
В частности, настоящее изобретение относится к композиции, содержащей мелатониновые наночастицы, для применения для лечения неонатального поражения головного мозга.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Новорожденные, особенно если они родились преждевременно, очень восприимчивы к окислительному повреждению под действием свободных радикалов. По сути, младенцы при рождении: а) естественным образом подвергаются гипероксическому испытанию в связи с переходом из гипоксической внутриутробной среды к внеутробной жизни, и это различие становится еще более значимым для новорожденных, которым необходим дополнительный кислород в ходе реанимационных мероприятий в родильном зале; б) они более восприимчивы к инфекции, особенно, если родились преждевременно; в) у них снижена антиоксидантная защита; г) они имеют высокие уровни свободного железа, что усиливает реакцию Фентона, приводящую к образованию высокотоксичных радикалов. Вполне вероятно, что оислительный стресс также способствует усилению тяжести ряда заболеваний у новорожденных, поскольку он может воздействовать на различные органы, часто одновременно, давая толчок к развитию разных проявлений в зависимости от наиболее поврежденного органа. Указанные заболевания включают бронхолегочную дисплазию/хроническое заболевание легких (BDP/CLD), ретинопатию недоношенных (ROP) и некротизирующий энтероколит (NEC). Не так давно выяснилось, что свободные радикалы вовлечены в перинатальное поражение головного мозга, а также в воздействие на артериальный проток и легочный круг кровообращения.
Чтобы противодействовать наносимому свободными радикалами повреждению, предложены многочисленные стратегии для повышения антиоксидантных возможностей у доношенных и недоношенных младенцев, и апробированы различные лекарственные средства с получением противоречивых результатов.
N-[2-(5-Метокси-1Н-индол-3-ил)этил]ацетамид, известный как мелатонин, представляет собой эндогенное вещество, синтезируемое главным образом в шишковидной железе из нейромедиатора серотонина. Мелатонин играет ключевую роль в ряде важных физиологических функций, включая регуляцию циркадных ритмов, а также зрительное, репродуктивное, цереброваскулярное, нейроэндокринное и нейроиммунологическое действия. Мелатонин представляет собой высокоэффективную ловушку свободных радикалов, которая также усиливает антиоксидантный потенциал клетки, стимулируя синтез антиоксидантных ферментов и повышая уровни глутатиона. Также известно, что мелатонин препятствует истощению энергетических запасов клетки, сохраняя митохондриальный гомеостаз, и защищает синтез АТФ (аденозинтрифосфата) в митохондриях путем стимулирования активности комплексов I и IV. Кроме того, показано, что мелатонин ослабляет микроглиальную активацию и нейровоспалительные реакции, которые обычно ассоциированы с гипоксически-ишемическими поражениями. Помимо своей документально засвидетельствованной нейропротекторной эффективности мелатонин представляет интерес как лекарственное средство благодаря своему профилю безопасности и своей способности проходить через все физиологические барьеры и достигать внутриклеточных компартментов.
С учетом этих свойств, в течение последнего десятилетия мелатонин начали рассматривать в качестве привлекательного нейропротекторного агента при перинатальной асфиксии.
С другой стороны, пероральная биодоступность мелатонина является низкой и очень вариабельной. Помимо этого, мелатонин слабо растворим в воде и быстро в ней разлагается. В сообщениях предшествующего уровня техники приводились данные, указывающие на то, что мелатонин в водном растворе постепенно утрачивает эффективность при всех значениях рН и является нестабильным при попадании света или в присутствии кислорода. При этом также хорошо известно, что некоторые стабилизаторы и/или консерванты потенциально способны вызывать токсикологические проблемы, особенно у младенцев.
Кроме того, фармакокинетический профиль мелатонина у младенцев отличается от такового у взрослых; поэтому дозировка мелатонина для доношенных или недоношенных младенцев не может быть получена путем экстраполяции данных из исследований на взрослых. Недавно Robertson N. и др. (Brain, 136(1), 2013, 90-105) показали, что мелатонин, введенный внутривенно новорожденным поросятам в очень высоких дозах (5 мг/кг/ч), усиливает гипотермическую нейропротекцию. Тем не менее, композиция, использованная в этом исследовании, не подходит для введения новорожденным людям.
Ввиду вышеизложенного, было бы очень выгодно разработать физически и химически стабильную безопасную композицию, подходящую для доставки новорожденным высокой дозы мелатонина парентеральным путем, для эффективного лечения неонатального заболевания, предпочтительно неонатального поражения головного мозга.
Вопрос безопасной и эффективной парентеральной доставки терапевтических доз мелатонина новорожденным решается с помощью композиции по настоящему изобретению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту изобретение относится к фармацевтической композиции в форме порошка для диспергирования в водном разбавителе, содержащей:
1) наночастицы, состоящие из мелатонина в качестве активного ингредиента в смеси с одним или более фосфолипидами, выбранными из фосфатидилхолинов, фосфатидилглицеринов, фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилсеринов, фосфатидилинозита, лецитинов, и возможно со стабилизирующим агентом, где по меньшей мере один из указанных фосфолипидов адсорбирован на поверхности мелатонина;
2) криопротектор, выбранный из маннита, глицерина, пропиленгликоля, глицина, сахарозы, лактозы и трегалозы и их смесей.
Предпочтительно, чтобы после диспергирования в водном разбавителе концентрация мелатонина составляла от 1,0 до 20 мг/мл.
Более предпочтительно, фосфолипид имеет чистоту выше 80%.
Согласно второму аспекту изобретение относится к способу приготовления вышеупомянутой фармацевтической композиции, включающему стадии: 1) растворения мелатонина и одного или более чем одного эксципиента в органическом растворителе; 2) формирования наночастиц посредством регулируемого осаждения против воды в качестве антирастворителя с использованием технологии на основе струйного микрореактора; 3) добавления криопротектора и 4) удаления оставшегося органического растворителя и воды.
Согласно третьему аспекту изобретение относится к мелатониновым наночастицам, к способу их получения и к их применению в качестве лекарственного средства.
Согласно четвертому аспекту изобретение относится к вышеупомянутым мелатониновым наночастицам для применения для профилактики и/или лечения неонатального заболевания, предпочтительно для лечения неонатального поражения головного мозга.
Согласно пятому аспекту изобретение относится к применению вышеупомянутых мелатониновых наночастиц в изготовлении лекарственного средства для профилактики и/или лечения неонатального заболевания, предпочтительно для лечения неонатального поражения головного мозга.
Согласно шестому аспекту данного изобретения предложен способ предупреждения и/или лечения неонатального заболевания у пациента, включающий введение терапевтически эффективного количества вышеупомянутых мелатониновых наночастиц.
Согласно седьмому аспекту изобретение относится к набору для экстемпорального приготовления, содержащему: а) вышеупомянутую фармацевтическую композицию; б) фармацевтически приемлемый водный разбавитель; в) контейнеры для размещения фармацевтической композиции и водного разбавителя.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В отношении мелатонина термины «лекарственное средство», «активный ингредиент» и «активное вещество» используются взаимозаменяемо.
Используемый термин «эксципиент» охватывает, не делая различий, и фосфолипиды, и стабилизирующие агенты.
Термин «наночастицы» означает частицы, размер которых в диаметре составляет от 1 до 1000 нанометров. Указанный диаметр может быть определен методами, известными специалисту в данной области техники, например с использованием динамического светорассеяния (DLS) и трансмиссионной электронной микроскопии (ТЕМ).
Выражение «адсорбированный на поверхности» означает адгезию эксципиента к поверхности лекарственного средства. В результате этого процесса образуется пленка эксципиента на поверхности. Адсорбция эксципиента может быть определена с использованием FT-IR спектроскопии (инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье) или дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) согласно методикам, известным специалисту в данной области техники. Обычно в случае FT-IR анализа: 1) необходимо записать исходные спектры эксципиента и мелатонина; 2) чтобы подтвердить, что адсорбция произошла, в FT-IR спектре высушенных наночастиц должны присутствовать только пики эксципиента. Что касается DSC анализа, то термограмма высушенных наночастиц не должна показывать эндотермального пика плавления лекарственного средства.
Термин «антирастворитель» означает жидкость, обладающую незначительной или не обладающую никакой способностью к сольватации лекарственного средства.
Термин «безопасная» означает подходящую для инъекции фармацевтическую композицию, способную удовлетворять критериям пригодности для инъекции, хорошо переносимую новорожденными и не содержащую эксципиентов, которые могли бы быть опасными, антигенными или токсичными для этой группы пациентов.
Выражение «нерастворимый в воде или слабо растворимый в воде» используется со ссылкой на растворимость в воде, которая определена в Европейской фармакопее, 4-ое изд., 2003, страница 2891.
14
22
Термин «фосфолипиды» относится к классу липидов, состоящих из глицерина, фосфатной группы, нейтральной или цвиттер-ионной группировки в качестве отличительной части (холина, серина, инозита и т.д.); группировка глицерина может быть этерифицирована жирными кислотами с длинной цепью (С-С), которые в свою очередь могут быть насыщенными (например, миристиновая, пальмитиновая и стеариновая кислота), мононенасыщенными (например, олеиновая кислота) или полиненасыщенными (например, линолевая и арахидоновая кислота).
Каждый класс фосфолипидов представляет собой смесь разных видов, отличающихся этерифицирующими жирными кислотами.
Например, в зависимости от источника фосфатидилхолины могут содержать в различных соотношениях: 1,2-дилаурил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как дилаурил-фосфатидилхолин; 1,2-миристоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как димиристоил-фосфатидилхолин; 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как дипальмитоил-фосфатидилхолин; 1-пальмитоил-2-олеоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как пальмитоил-олеоил-фосфатидилхолин; 1-пальмитоил-2-линолеоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как пальмитоил-линолеоил-фосфатидилхолин; 1-стеароил-2-олеоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как стеароил-олеоил-фосфатидилхолин; 1-стеароил-2-линолеоил-sn-глицеро-3-фосфохолин, обычно известный как стеароил-линолеоил-фосфатидилхолин.
Выражение «нагрузка наночастиц лекарственным средством» означает отношение лекарственного средства, которое было загружено в наночастицы, к общему содержанию его дозы. Нагрузку наночастиц лекарственным средством можно определить известными методами, например путем фильтрования с последующим определением остаточного содержания лекарственного средства в супернатанте. Чем меньше содержание лекарственного средства в супернатанте, тем с большей эффективностью осуществлена нагрузка лекарственным средством. Нагрузку лекарственным средством можно определить иным образом, проводя анализ лекарственного средства с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC), после растворения наночастиц в этаноле.
Термин «экстемпоральное приготовление» используется для обозначения всех тех случаев, когда фармацевтическую композицию не выпускают в готовой к применению форме, чтобы вместо этого она была приготовлена в момент времени после изготовления порошка, обычно в момент времени, близкий к введению пациенту.
В случае композиции в форме для экстемпорального приготовления выражение «химически стабильная» относится к композиции, которая после хранения при комнатной температуре (25°С±2°С) в течение по меньшей мере одних суток, предпочтительно трех суток, более предпочтительно одной недели, демонстрирует отсутствие потери лекарственного средства из наночастиц и отсутствие какого-либо разложения лекарственного средства.
В случае готовой к применению композиции выражение «химически стабильная» относится к композиции, которая после хранения при комнатной температуре (25°С±2°С) в течение по меньшей мере трех суток, предпочтительно одной недели, более предпочтительно одного месяца, еще более предпочтительно трех месяцев, демонстрирует отсутствие потери лекарственного средства из наночастиц и отсутствие какого-либо разложения лекарственного средства.
В случае композиции в форме для экстемпорального приготовления выражение «физически стабильная» относится к композиции, которая при комнатной температуре (25°С±2°С) по существу не демонстрирует никакого увеличения размера частиц в процессе хранения в течение по меньшей мере одних суток, предпочтительно трех суток, легко претерпевает повторное диспергирование, и после повторного диспергирования не наблюдается ни присутствия агломератов, ни быстрого отделения от водного разбавителя, что избавляет от необходимости повторного дозирования активного ингредиента.
В случае готовой к применению композиции выражение «физически стабильная» относится к композиции, которая при комнатной температуре (25°С±2°С) по существу не демонстрирует никакого увеличения размера частиц в процессе хранения в течение по меньшей мере трех суток, предпочтительно одной недели, легко претерпевает повторное диспергирование, и после повторного диспергирования не наблюдается ни присутствия агломератов, ни быстрого отделения от водного разбавителя, что избавляет от необходимости повторного введения активного ингредиента.
Термин «терапевтически эффективное количество» означает количество активного ингредиента, которое при доставке новорожденным обеспечивает получение желаемого биологического эффекта.
Термин «профилактика» относится к терапевтическому применению для снижения частоты возникновения заболевания.
Термин «лечение» относится к терапевтическому применению для паллиативной, излечивающей, облегчающей симптомы, ослабляющей симптомы, индуцирующей регрессию заболеваний терапии.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Благодаря своей антиоксидантной активности и другим своим фармакологическим свойствам мелатонин может быть успешно использован при профилактике и/или лечении некоторых неонатальных заболеваний.
Однако необходимость введения достаточно высоких доз делает разработку жидкой композиции затруднительной.
Таким образом, настоящее изобретение решает задачу создания физически и химически стабильной безопасной фармацевтической композиции, подходящей для парентерального пути введения новорожденным, в которой концентрация мелатонина предпочтительно составляет от 1,0 до 20 мг/мл.
Более предпочтительно, концентрация должна составлять от 1,2 до 15 мг/мл, еще более предпочтительно от 3 до 12 мг/мл, предпочтительно от 5 до 10 мг/мл.
В конкретном воплощении изобретения концентрация мелатонина должна составлять 5 мг/мл.
Мелатонин можно использовать в виде свободного основания или в форме любой его фармацевтически приемлемой соли и/или любого его сольвата.
Фармацевтическая композиция содержит мелатониновые наночастицы и криопротектор для ресуспендирования в водном разбавителе.
Предпочтительно, указанные наночастицы имеют диаметр, составляющий от 20 до 1000 нанометров, более предпочтительно от 30 до 500 нанометров, еще более предпочтительно от 40 до 350 нанометров, предпочтительно от 60 до 250 нанометров.
В предпочтительном воплощении диаметр может составлять от 100 до 200 нанометров, поскольку указанный размер подходит для стерилизации посредством фильтрования.
Диаметр наночастиц определен методом динамического светорассеяния (DLS) в экспериментальных условиях, известных специалисту в данной области техники.
В указанных наночастицах по меньшей мере один фосфолипид адсорбирован на поверхности мелатониновых наночастиц, таким образом можно избежать агломерации и/или увеличения размера частиц после ресуспендирования в водном разбавителе.
Кроме того, хорошо известно, что низкая нагрузка лекарственным средством может привести к проблемам с гомогенностью.
Неожиданным образом обнаружено, что при правильном выборе фосфолипида можно достичь высокой нагрузки наночастиц лекарственным средством, предпочтительно равной или превышающей 65% по массе, предпочтительно превышающей 80%, более предпочтительно превышающей 90%.
Наконец, можно гарантировать стабильность такого фармацевтического препарата во время манипуляций с ним и его хранения без необходимости поддержания наночастиц в условиях с регулированием температуры и/или относительной влажности.
Фосфолипиды являются биоразлагаемыми, нетоксичными, неантигенными веществами, что делает их подходящими кандидатами для парентерального применения.
Фосфолипид выбирают из группы, состоящей из фосфатидилхолинов, фосфатидилглицеринов, фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилсеринов, фосфатидилинозита, лецитинов и их смесей, и возможно его используют в смеси с агентами, которые могли бы способствовать стабилизации наночастиц.
Предпочтительно, чтобы фосфолипид имел чистоту, приемлемую для парентерального введения новорожденным, предпочтительно выше 80%, более предпочтительно выше 90%, еще более предпочтительно, равную 99% или выше 99%.
В одном из воплощений изобретения, если предполагается использовать смесь фосфолипидов, могут быть использованы лецитины из разных источников, например экстрагированные из соевого масла, подсолнечного масла или яичного желтка. Например, лецитины с разной степенью чистоты поставляет Sigma Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA), или Lipoid AG (Steinhausen, Switzerland), или AppliChem GmbH (Darmstadt, Germany).
В других воплощениях могут быть использованы отдельные фосфолипиды с чистотой и качеством, приемлемыми для парентерального применения, например поставляемые Lipoid AG.
В конкретном воплощении можно использовать фосфатидилхолин или гидрогенизированный фосфатидилхолин, поставляемые Lipoid AG, такие как Lipoid S 100 или Phospholipon 80 Н, соответственно.
В более предпочтительном воплощении используют фосфатидилхолин с чистотой 90%, поставляемый Lipoid AG под названием Lipoid S 100.
В предпочтительном воплощении изобретения применяют смесь фосфатидилхолина и лецитина, предпочтительно в соотношении от 70:30 до 99:1 по массе, более предпочтительно в соотношении от 80:20 до 98:2 по массе.
В композицию могут возможно быть добавлены дополнительные агенты, которые могли бы способствовать стабилизации наночастиц (далее стабилизирующие агенты), для дополнительного повышения физической стабильности мелатониновых наночастиц и модулирования размера наночастиц. С другой стороны, количество указанного стабилизирующего агента необходимо соответствующим образом регулировать, чтобы избежать образования мицелл.
Предпочтительно, указанным стабилизирующим агентом может быть токоферол, предпочтительно D.L-альфа-токоферол, также известный как витамин Е. В другом воплощении указанным агентом может быть дезоксихолевая кислота или ее фармацевтически приемлемая соль, предпочтительно натриевая соль. Указанные стабилизирующие агенты можно использовать по отдельности или в виде их смеси.
Указанные агенты с чистотой и качеством, подходящими для парентерального применения у новорожденных, поставляет Sigma Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA) или Alfa Aesar GmbH (Karlsruhe, Germany).
В конкретном воплощении изобретения указанный стабилизирующий агент представляет собой насыщенную или ненасыщенную С12-С24-жирную кислоту, предпочтительно насыщенную или ненасыщенную С14-С18-жирную кислоту, более предпочтительно пальмитиновую кислоту или олеиновую кислоту, или их фармацевтически приемлемую соль.
В еще более предпочтительном воплощении стабилизирующий агент представляет собой олеат натрия с чистотой выше 99%, поставляемый Lipoid AG.
Фармацевтическая композиция по изобретению дополнительно содержит криопротектор, выбранный из маннита, глицерина, пропиленгликоля, глицина, сахарозы, лактозы и трегалозы и их смесей в любом соотношении по массе, предпочтительно маннита, трегалозы и глицина, более предпочтительно маннита или трегалозы либо их смеси в любом массовом соотношении.
В одном из предпочтительных воплощений изобретения криопротектор представляет собой смесь маннита и трегалозы в соотношении от 6:4 до 4:6 по массе, более предпочтительно, в соотношении 1:1 по массе.
Фактически обнаружено, что указанная смесь криопротекторов значительно улучшает повторную диспергируемость наночастиц в форме порошка в водном разбавителе. Кроме того, фармацевтическая композиция, содержащая указанную смесь криопротекторов, оказалась особенно химически и физически стабильной.
Предпочтительно, чтобы криопротектор мог присутствовать в количестве, способном давать концентрацию 5-100 мг/мл, предпочтительно от 20 до 80 мг/мл, более предпочтительно от 25 до 50 мг/мл. Более предпочтительно, следует использовать криопротектор с чистотой, подходящей для парентерального введения новорожденным, например поставляемый Sigma Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA) или BDH Middle East LLC (Qatar).
Предпочтительно, в фармацевтической композиции, описанной в данном изобретении, мелатонин может присутствовать в количестве, изменяющемся в диапазоне от 2 до 85% по массе, при этом остальную часть составляет один или более чем один фосфолипид в количестве от 5 до 50% по массе, либо возможно его смесь со стабилизирующим агентом, и криопротектор в количестве от 10 до 93% по массе.
В конкретном воплощении изобретения мелатонин может присутствовать в количестве, изменяющемся в диапазоне от 5 до 15%, фосфолипид, возможно в смеси со стабилизирующим агентом, в количестве от 15 до 60% по массе, и криопротектор в количестве от 25 до 80% по массе.
Предпочтительно, если мелатонин в наночастицах используют в комбинации только с одним или более чем одним фосфолипидом без стабилизирующих агентов, то соотношение между мелатонином и фосфолипидом может находиться в диапазоне от 0,1:99,9 до 90:10 по массе.
В некоторых воплощениях это соотношение может варьировать от 90:10 до 20:80 по массе.
В других воплощениях, например когда используют один фосфатидилхолин или его смесь с лецитином, это соотношение может варьировать от 2:98 до 25:75 по массе.
Если мелатонин в наночастицах используют в комбинации с фосфолипидом и стабилизирующим агентом, то соотношение может находиться в диапазоне от 98:1:1 до 30:40:30 по массе.
Например, если мелатонин используют в комбинации с фосфатидилхолином и дезоксихолевой кислотой или ее солью, то соотношение может находиться в диапазоне от 5:90:5 до 30:55:15 по массе. Более предпочтительно, это соотношение составляет 10:80:10 по массе.
Если мелатонин используют в комбинации с фосфатидилхолином и натриевой солью олеиновой кислоты, то соотношение предпочтительно может находиться в диапазоне от 10:89,999:0,001 до 30:40:30 по массе. В конкретном воплощении это соотношение может составлять от 10:89,999:0,001 до 15:84,9:0,1 по массе.
При этом в некоторых типичных воплощениях данное соотношение может составлять: 14,3:85,67:0,03 или 14,3:85,685:0,015 или 14,3:85,693:0,007 или 14,3:85,697:0,003 по массе.
В другом конкретном воплощении это соотношение может находиться в диапазоне от 30:40:30 до 20:60:20 по массе.
При этом в некоторых типичных воплощениях данное соотношение может составлять 26:47:27 или 23:55:22 по массе.
Если мелатонин используют в комбинации с лецитином и витамином Е, то соотношение может находиться в диапазоне от 45:50:5 до 96:3:1 по массе, соответственно. Типичные соотношения могут составлять 55:43:3 или 76:20:4 или 85:10:5 по массе.
Наночастицы, описанные в данном изобретении, можно хранить в сухой твердой форме, и соответствующую фармацевтическую композицию в форме дисперсии готовят экстемпорально перед применением.
Альтернативно, готовую к применению фармацевтическую композицию можно приготовить путем диспергирования мелатониновых наночастиц и криопротектора в подходящем водном разбавителе.
Можно использовать любой фармацевтически приемлемый водный разбавитель, подходящий для парентерального введения новорожденным, например воду для инъекций. В иных случаях может быть применен водный физиологический раствор или раствор глюкозы в надлежащей концентрации, которая должна быть откорректирована специалистом в данной области техники. В некоторых воплощениях водный физиологический раствор (0,9%-ный (масс/об.) раствор хлорида натрия) может быть предпочтительным.
В других воплощениях предпочтительно может быть использован водный раствор глюкозы в концентрации 5% или 10% масс/об.
Фармацевтическая композиция по изобретению может содержать другие эксципиенты, например буферы для поддержания рН, такие как ацетатный, фосфатный или цитратный буферы, предпочтительно фосфатный буфер, и консерванты.
Предпочтительно, рН фармацевтической композиции составляет от 4,5 до 8,0, предпочтительно от 5,5 до 7,5.
В конкретном воплощении фармацевтическая композиция по изобретению содержит наночастицы из: мелатонина в количестве 5-15% по массе, смеси фосфатидилхолина и олеата натрия в количестве 40-60% по массе и маннита в количестве 35-45% по массе в качестве криопротектора, для диспергирования в фармацевтически приемлемом водном разбавителе, где, предпочтительно, после диспергирования концентрация мелатонина составляет 5 мг/мл.
В другом особенно предпочтительном воплощении фармацевтическая композиция по изобретению содержит наночастицы, состоящие из мелатонина в количестве 5-15% по массе вместе со смесью фосфатидилхолина и лецитина в количестве 15-25% по массе и смеси маннита и трегалозы в количестве 60-80% по массе в качестве криопротектора, для диспергирования в фармацевтически приемлемом водном разбавителе. Предпочтительно, после диспергирования в указанном разбавителе концентрация мелатонина составляет 5 мг/мл.
Поскольку фармацевтическая композиция по изобретению должна быть пригодна для парентерального введения, ее осмотичность имеет особое значение. Соответственно, композиция по изобретению будет иметь осмоляльность менее 600 мОсм/кг, предпочтительно от 180 мОсм/кг до 500 мОсм/кг, более предпочтительно от 200 до 400 мОсм/кг, предпочтительно от 250 до 350 мОсм/кг.
В предпочтительном воплощении изобретения фармацевтическая композиция по изобретению может быть введена посредством внутривенной инъекции или посредством инфузии.
При введении посредством инфузии фармацевтическая композиция может быть повторно диспергирована непосредственно перед применением в физиологическом растворе или водном растворе глюкозы и доставлена с использованием подходящего инфузионного насоса.
Ввиду имеющихся в литературе сообщений относительно прохождения мелатонина через плаценту, в альтернативном воплощении фармацевтическая композиция по изобретению может быть введена антенатально беременным женщинам (Miller SL et al., J. Pineal. Res., 2014, Jan 23; Alers NO et al., BMJ Open. 2013, Dec 23; 3(12)).
Обычно концентрация мелатонина в композиции и, следовательно, его дозировка будут варьировать в зависимости от пола, массы и возраста пациента, а также от тяжести состояния здоровья пациента. Специалисты в данной области техники способны легко определить эти факторы и соответственно откорректировать концентрацию.
В качестве примера, фармацевтическая композиция по изобретению может быть введена один или более раз в сутки для достижения дозировки 1-40 мг/кг/сутки, предпочтительно от 5 до 35 мг/кг/сутки, предпочтительно 30 м г/кг/сутки.
В одном из предпочтительных воплощений композицию вводят посредством инфузии в дозе 5 мг/кг/час в течение шести часов для достижения в общей сложности дозировки 30 мг/кг/сутки.
Согласно изобретению также предложен способ приготовления фармацевтической композиции по изобретению, включающий стадии:
1) растворения мелатонина и одного или более чем одного эксципиента в органическом растворителе;
2) формирования наночастиц посредством регулируемого осаждения против воды в качестве антирастворителя с использованием технологии на основе струйного микрореактора;
3) добавления криопротектора и
4) удаления оставшегося органического растворителя и воды.
В зависимости от типа фосфолипида и/или стабилизирующих агентов подходящие органические растворители могут быть выбраны из группы, содержащей, без ограничения, DMSO (диметилсульфоксид), метанол, изопропанол или этанол, предпочтительно DMSO или этанол, более предпочтительно этанол.
Однако, поскольку было обнаружено, что остаточные органические растворители значительно ухудшают физическую стабильность наночастиц по изобретению, их следует удалить в соответствии с методиками, опубликованными в данной области техники.
Предпочтительно их удаляют, подвергая суспензию, полученную в конце стадии (3), стадии лиофилизации согласно методам, известным специалисту в данной области техники.
После лиофилизации фармацевтическую композицию собирают, получая порошок, подлежащий перед применением восстановлению или ресуспендированию в подходящем водном разбавителе для получения готовой к применению фармацевтической композиции.
Подробности и рабочие параметры технологии на основе струйного микрореактора изложены в заявке US 2011/0294770, содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.
Для оптимизации стадии осаждения специалист в данной области техники должен, в соответствии со своими знаниями, надлежащим образом корректировать все параметры, в частности, скорости потоков органического раствора и воды и их соотношение в смеси.
При необходимости, наночастицы по изобретению и/или фармацевтическая композиция на их основе являются стерильными.
Стерилизации можно достичь известными методами. Например, наночастицы можно стерилизовать посредством гамма-облучения, в то время как фармацевтическую композицию, готовую к применению, можно стерилизовать посредством фильтрования или автоклавирования.
Мелатониновые наночастицы по изобретению и фармацевтические композиции на их основе могут быть использованы для профилактики и/или лечения любого неонатального заболевания, в которое вносит вклад окислительный стресс. Эти заболевания включают, без ограничения, бронхолегочную дисплазию/хроническое заболевание легких (BDP/CLD), ретинопатию недоношенных (ROP), некротизирующий энтероколит (NEC) и поражение головного мозга, обусловленное перинатальной асфиксией и гипоксически-ишемической энцефалопатией (HIE).
В частности, мелатониновые наночастицы по изобретению могут быть использованы для профилактики и/или лечения патологии, характеризующейся гибелью клеток, в частности при HIE.
Мелатониновые наночастицы по изобретению также могут быть использованы для профилактики и/или лечения других гипоксически-ишемических неонатальных поражений головного мозга, включая перинатальный артериальный инсульт (PAS) и перивентрикулярную лейкомаляцию (PVL).
В настоящее время в качестве эффективной методики лечения перинатальной асфиксии и HIE признана гипотермия. Соответственно, применение мелатониновых наночастиц по изобретению в сочетании с гипотермией может оказать большее нейропротективное действие в отношении головного мозга, чем гипотермия в отдельности, улучшая тем самым непосредственный и долгосрочный клинический результат.
Поскольку новорожденные и особенно те, которые родились преждевременно, менее защищены от окисления и очень восприимчивы к опосредованному свободными радикалами окислительному поражению, наночастицы по изобретению также могут быть полезны для снижения окислительного стресса у новорожденных с сепсисом, респираторным дистресс-синдромом или хирургическим стрессом.
Кроме того, мелатониновые наночастицы по изобретению можно вводить для профилактики и/или лечения любого заболевания, при котором мелатонин может быть до некоторой степени полезен, с расчетом на его известный очень хороший профиль безопасности. Например, их можно использовать в качестве коадъюванта для многих применений, включая состояния, которые обычно связаны с детским возрастом, такие как:
- диссомнии и трудности наступления и поддержания сна. Среди них синдром отсроченного наступления фазы сна (DSPS) и синдром раннего наступления фазы сна (ASPS);
- неврологические нарушения, которые приводят к нерегулярному режиму сна-бодрствования, такие как: слабоумие или умственная отсталость, задержка психического развития, нарушение обучаемости, расстройства аутистического спектра, синдром Ретта, туберозный склероз, нарушения развития и синдром Ангельмана;
- нарушения сна, включая задержку наступления сна, нежелание ложиться спать или сопротивление при укладывании спать, продолжительная усталость после пробуждения и сонливость в дневное время, а также синдром дефицита внимания с гиперактивностью (ADHD), синдром Смит-Магенис (SMS) и синдром Санфилиппо (SFS).
Изобретение также относится к набору для экстемпорального приготовления, содержащему: (а) фармацевтическую композицию по изобретению; (б) фармацевтически приемлемый водный разбавитель; (в) контейнеры для размещения фармацевтической композиции и водного разбавителя.
В предпочтительном воплощении в качестве фармацевтически приемлемого водного разбавителя можно использовать воду для инъекций.
В другом воплощении может быть использован водный физиологический раствор (0,9%-ный (масс/об.) раствор хлорида натрия).
Изобретение проиллюстрировано ссылкой на следующие далее примеры.
Пример 1. Получение мелатониновых наночастиц в присутствии фосфатидилхолина
Чтобы получить наночастицы, мелатонин растворяли в этаноле в концентрации 25 или 50 мг/мл в присутствии фосфатидилхолина (Lipoid S 100, Lipoid AG) в концентрациях в диапазоне от 5 до 300 мг/мл.
Проводили осаждение из этих растворов, добавляя воду с использованием технологии на основе струйного микрореактора. Во время процесса осаждения скорость потока раствора мелатонина регулировали до 1-4 мл/мин, а скорость потока воды регулировали до 10 мл/мин. Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,1 или 0,2 бар (10 или 20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Оставшийся органический растворитель удаляли под вакуумом при 30°С.
Чтобы определить нагрузку лекарственным средством, концентрацию свободного мелатонина в наночастицах водной фазы фильтровали через шприцевые фильтры (0,02 мкм) и центрифугировали при 16000 об./мин. в течение 90 мин.
Мелатониновые наночастицы также характеризовали в терминах размера частиц посредством измерения их диаметра с использованием динамического светорассеяния (DLS).
Результаты представлены в таблице 1.
Как можно понять, могут быть получены мелатониновые наночастицы с содержанием свободного мелатонина меньше, чем примерно 15%. Некоторые из образцов имеют размер частиц меньше 200 нанометров, который подходит для стерилизации посредством фильтрования.
Пример 2. Получение мелатониновых наночастиц в присутствии фосфатидилхолина и дезоксихолата натрия
Мелатонин растворяли в этаноле в концентрации 25 или 50 мг/мл в присутствии фосфатидилхолина (Lipoid S 100, Lipoid AG) в диапазоне концентраций от 5 до 200 мг/мл и дезоксихолата натрия в концентрациях 15 или 25 мг/мл. Во время процесса осаждения скорость потока раствора мелатонина регулировали до 3-4 мл/мин, а скорость потока воды регулировали до 10 мл/мин. Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,2 бар (20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Оставшийся органический растворитель выпаривали при 30°С под вакуумом.
Кроме того, объем суспензии наночастиц повторно доводили до такого значения, чтобы изменить концентрацию активного ингредиента до примерно 5 мг/мл во всех препаратах.
Полученные мелатониновые наночастицы характеризовали в терминах размера частиц, как представлено в примере 1.
Кроме того, с использованием HPLC определяли общее содержание мелатонина в наночастицах после их растворения в этаноле.
Результаты представлены в таблице 2.
Как можно понять, в пределах экспериментальной ошибки, концентрация мелатонина согласуется с нагрузкой лекарственным средством, превышающей 95%.
Размер частиц составляет от 100 до 200 нм.
Пример 3. Стабильность мелатониновых наночастиц
Образец 5 из примера 2, где мелатонин, фосфатидилхолин и натриевую соль дезоксихолевой кислоты используют в соотношении 10:80:10 по массе, помещали во флакон и хранили при комнатной температуре. После одной недели хранения суспензию наночастиц характеризовали на предмет содержания мелатонина и размера частиц, как представлено в примере 2.
Результаты представлены в таблице 3.
Как показано выше, указанная композиция оказалась стабильной по меньшей мере в течение одной недели.
Пример 4. Лиофилизированная композиция
Образцы 1 и 5 из примера 2 лиофилизировали с добавлением маннита в качестве криопротектора в соответствии со следующей программой:
Полученные лиофилизированные наночастицы диспергировали в воде для инъекций, получая раличные концентрации мелатонина и маннита.
Полученные образцы анализировали на предмет содержания и размера частиц, как представлено в примере 2.
Результаты представлены в таблице 4.
Композиции оказались хорошо диспергируемыми. В частности, добавление маннита в концентрации 25 или 50 мг/мл привело к полной диспергируемое™ наночастиц после лиофилизации.
Пример 5. Получение мелатониновых наночастиц в присутствии лецитина и витамина Е
Чтобы получить наночастицы, мелатонин растворяли в DMSO в концентрации 150 или 200 мг/мл в присутствии лецитина (Lipoid AG) в концентрации 0,7 мг/мл и витамина Е в концентрации 0,5 и 1,2 мг/мл.
Во время процесса осаждения скорость потоков раствора мелатонина и воды регулировали так, чтобы иметь соотношение при смешивании 1:1 (об./об.).
Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,2 бар (20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Оставшийся органический растворитель выпаривали при 30°С под вакуумом.
Затем объем суспензии наночастиц повторно доводили до такого значения, чтобы изменить концентрацию активного ингредиента до примерно 5 мг/мл во всех препаратах.
Композиции представлены в таблице 5.
Пример 6. Получение мелатониновых наночастиц в присутствии фосфатидилхолина и олеата натрия
Мелатонин растворяли в этаноле в концентрации 25 мг/мл в присутствии фосфатидилхолина (Lipoid S 100, Lipoid AG) в концентрации 150 мг/мл и олеата натрия (Lipoid Natriumoleat В, Lipoid AG) в концентрации 0,05 мг/мл. Во время процесса осаждения скорость потока раствора мелатонина регулировали до 3-4 мл/мин, в то время как скорость потока воды регулировали до 10 мл/мин. Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,2 бар (20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Затем объем суспензии наночастиц повторно доводили до такого значения, чтобы изменить концентрацию активного ингредиента до примерно 5 мг/мл во всех препаратах.
Полученные наночастицы характеризовали в терминах размера частиц, как представлено в примере 1.
Результаты представлены в таблице 6.
Затем образцы лиофилизировали после добавления глицина или маннита, как представлено в примере 4, получая конечную концентрацию криопротектора 25 мг/мл.
Пример 7. Получение мелатониновых наночастиц в присутствии фосфатидилхолина и лецитина
Мелатонин (50 мг/мл) растворяли в этаноле в присутствии фосфатидилхолина (Lipoid S 100, Lipoid AG) и соевого лецитина (Lipoid S РС-3, Lipoid AG) в разных соотношениях. Во время процесса осаждения скорость потока раствора мелатонина регулировали до 2 мл/мин, а скорость потока воды регулировали до 10 мл/мин. Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,2 бар (20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Образцы 1 лиофилизировали с добавлением в качестве криопротектора смеси маннита и трегалозы в соотношении 1:1 по массе, в соответствии с условиями примера 4.
Полученные лиофилизированные порошки диспергировали в воде для инъекций, получая концентрацию мелатонина примерно 5 мг/мл для всех препаратов.
Составы полученных композиций и размер мелатониновых наночастиц приведены в Таблице 7.
Полученные образцы анализировали на предмет нагрузки лекарственным средством и размера частиц, как представлено в примере 1.
Все композиции оказались хорошо диспергируемыми с нагрузкой лекарственным средством больше 80%.
Пример 8. Стабильность лиофилизированной фармацевтической композиции
Образцы лиофилизированной композиции 1, приготовленные как в примере 7, хранили при 25°С и 40°С для оценки стабильности композиции.
В каждый момент времени лиофилизаты ресуспендировали в воде и оценивали непосредственно после ресуспендирования (0 ч), а также через 8 часов (8 ч) и 24 часа (24 ч) хранения при комнатной температуре (примерно 25°С).
Химическую стабильность проверяли с использованием HPLC, в то время как физическую стабильность оценивали визуально. Размер частиц определяли, как представлено в примере 1. Также оценивали значение рН.
Результаты показаны в Таблице 8.
Композиция оказалась химически и физически стабильной в течение по меньшей мере трех месяцев. Она также оказалась стабильной в течение по меньшей мере 24 часов в виде восстановленной суспензии.
Пример 9. Приготовление фармацевтической композиции, содержащей мелатониновые наночастицы в присутствии лецитина и витамина Е
Чтобы получить наночастицы, мелатонин растворяли в этаноле в концентрации 25 или 50 мг/мл в присутствии лецитина (Lipoid AG) в концентрации 50 мг/мл и витамина Е в концентрации 0,5, 1, 2 или 4 мг/мл.
Во время процесса осаждения скорость потоков раствора мелатонина и воды регулировали так, чтобы иметь соотношение при смешивании 1:2,5 (об./об.).
Для обеспечения получения гомогенных наночастиц использовали давление газа 0,2 бар (20 кПа). Температуру струйного микрореактора во время процесса осаждения регулировали до 25-40°С.
Затем образцы лиофилизировали после добавления глицина или маннита, как представлено в примере 4, для достижения конечной концентрации криопротектора 50-100 мг/мл.