СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧАСТИЦ АКТИВНЫХ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ИНГРЕДИЕНТОВ
METHOD OF PROCESSING PARTICLES OF ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDIENTS

Настоящее изобретение относится к способу обработки частиц и уменьшения размера частиц активных фармацевтических ингредиентов. Этот способ включает мокрое измельчение, в частности, путем кавитации при повышенном давлении и предпочтительно с последующей распылительной сушкой. Этот способ позволяет контролировать размер частиц и распределение частиц по размеру без изменения полиморфной формы активного фармацевтического ингредиента.
Настоящее изобретение относится к новому способу уменьшения размера частиц активных фармацевтических ингредиентов, который включает мокрое измельчение, в частности, путем кавитации при повышенном давлении, где продукт предпочтительно суспендирован в воде или другом растворителе, в котором он не растворяется, а затем предпочтительно выполняется распылительная сушка суспензии для получения продукта в виде сухого порошка.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предоставляется способ уменьшения размера частиц активного фармацевтического ингредиента при сохранении его полиморфной формы, который включает стадию обработки активного фармацевтического ингредиента кавитацией при повышенном давлении. В предпочтительном варианте обработанный активный ингредиент затем подвергается сушке распылением.
Способ по изобретению предпочтительно осуществляется в отношении активного фармацевтического ингредиента в отдельности в отсутствие каких-либо эксципиентов, иных, чем любой растворитель для суспендирования, необходимый для обработки.
Изобретение также охватывает активный фармацевтический ингредиент (API), полученный или получаемый с помощью способа по изобретению.
Изобретение также предоставляет применение кавитации при повышенном давлении для уменьшения размера частиц активного фармацевтического ингредиента с сохранением его полиморфной формы. Предпочтительно кавитация выполняется с последующим выделением активного вещества распылительной сушкой.
Отдельной особенностью этого изобретения является то, что раскрытый здесь способ не изменяет кристаллической или полиморфной формы активного фармацевтического ингредиента. Например, хорошо известно, что уменьшение размера частиц некоторых активных фармацевтических ингредиентов, в частности моногидрата фуроата мометазона, традиционными методами (например, воздушно-струйным измельчением) частично или полностью изменяет кристаллическую форму до безводной формы (форма I) или аморфной формы активного ингредиента. Данное изобретение направлено на решение этой проблемы в отношении этого и других активных фармацевтических ингредиентов, которые изменяют свою кристаллическую форму, когда они подвергаются традиционным способам уменьшения размеров частиц.
После выполнения способа или обработки в соответствии с изобретением частицы API, предпочтительно 95% (по массе) или более, более предпочтительно - 99% (по массе) или более, идентичны частицам API до обработки с точки зрения кристаллической или полиморфной формы кристаллов. Если используется кристаллический исходный материал, то предпочтительно 2% (по массе) частиц или менее, более предпочтительно - 1% (по массе) частиц или менее, после обработки содержат аморфный материал. Иными словами, предпочтительно 98% (по массе) частиц или более, более предпочтительно - 99% частиц или более, после обработки содержат кристаллический материал.
Кроме того, изобретение, описанное здесь, дает точный контроль уменьшения размера частиц с очень узким распределением за счет настройки рабочих параметров, таких как давление, концентрация и количество циклов или продолжительность рециркуляции. Изобретение также обеспечивает высокую воспроизводимость и выделение активного ингредиента в виде сухого порошка. Эта инновационная особенность предлагает существенные преимущества по сравнению с традиционными способами уменьшения размера частиц, что позволяет выделять стабильные частицы активных фармацевтических ингредиентов, которые могут быть использованы в различных препаратах, где размер частиц имеет важное значение, в том числе, но не ограничиваясь перечисленным, порошки или суспензии для доставки в дыхательные пути, суспензии для инъекций или препараты для применения в дерматологии.
Другой частной особенностью настоящего изобретения является продукция порошков, которая характеризуются тем, что они представляют фракцию тонкодисперсных частиц, необходимую для доставки лекарства в дыхательные пути, но без необходимости в стабилизирующих добавках, что делает этот способ особенно подходящим для изготовления препаратов, применяемых для доставки в легкие и нос.
Другим аспектом данного изобретения является то, что описанный здесь способ микронизации и выделения материала в виде порошка легко масштабируется и может быть применен в промышленных масштабах. В частности, может быть использована аппаратура для крупномасштабных производств для кавитации при высоком давлении (например, как поставляемая MFIC или Bee International) и распылительные сушилки (например, как поставляемые Niro), как описано в данном изобретении.
Уменьшение размера частиц активных фармацевтических ингредиентов является ключевым звеном в технологиях фармацевтической промышленности. Конечная цель этого процесса заключается в повышении количества лекарства, доставляемого в легкие и в нос, путем оптимизации аэродинамических свойств частиц лекарственного средства. Наиболее распространенные методы уменьшения размера частиц (например, струйное размельчение, размельчение в шаровой мельнице) связаны с высокими термическими нагрузками на поверхность кристаллов, что может вызывать определенную степень хаотичности получаемой кристаллической структуры и в некоторых случаях - высокие уровни содержания аморфной формы в микронизированном порошке или вызывать изменения полиморфной формы.
Несмотря на то, что кавитация при повышенных давлениях и процессы сушки распылением достаточно хорошо описаны в литературе для многих различных применений, они не описаны как решение проблемы для продуктов, которые подвержены полиморфной трансформации в других способах уменьшения размера частиц. Заявка на патент США US20070178051 описывает способ, включающий распылительную сушку предварительно обработанного препарата, содержащего поверхностный стабилизатор для лучшей дезинтеграции путем смешивания активного ингредиента и эксципиента, и выделение стабильных наночастиц.
Кроме того, для наиболее активных фармацевтических ингредиентов точный контроль уменьшения размера частиц с очень узким распределением, высокая воспроизводимость и выделение активного ингредиента в виде порошка, представляющего тонкодисперсные фракции частиц, для доставки в легкие, без использования стабилизирующих добавок, должны быть также достигнуты в промышленных масштабах.
Например, в случае пропионата флутиказона способ уменьшения размера частиц, описанный в литературе, представляет собой воздушно-струйное измельчение. Однако в этом процессе контроль распределения частиц по размерам является сложным, и конечный продукт характеризуется высоким уровнем содержания активного вещества в аморфном состоянии. Это требует старения микронизированного фармацевтического ингредиента для снижения уровня содержания активного вещества в аморфном состоянии, что является дополнительной стадией процесса, увеличивающей время производственного цикла. В уровне техники нет никаких указаний, что описанный здесь способ может быть использован для уменьшения размера частиц без нежелательных полиморфных изменений.
В случае моногидрата фуроата мометазона традиционные способы уменьшения размера частиц, такие как воздушно-струйное измельчение и помол в шаровой мельнице, как известно, могут привести к потере связанной воды с продуцированием безводных форм или даже аморфных форм. Патент США US 6187765 раскрывает использование микрофлюидизации суспензии моногидрата фуроата мометазона с другими эксципиентами для уменьшения распределения размеров частиц активного фармацевтического ингредиента. Тем не менее, он не описывает какой-либо процесс для получения микронизированного моногидрата фуроата мометазона в виде порошка.
В статье ”Preparation and characterization of spray-dried tobramycin powders containing nanoparticles for pulmonary delivery”, International Journal of Pharmaceuticals, vol. 365, no. 1-2, 5 January 2009, pages 162-169, Pilcer et.al. описывается применение гомогенизации под высоким давлением и способы сушки распылением для разработки композиции, позволяющей получить сухой порошок для ингаляции, состоящей из смеси микро- и наночастиц.
В EP 1 834 624 А1 (Eisai R&D Man. Co. Ltd.) описывается создание суспензии, содержащей мелкие твердые частицы лекарственного средства, включающее получение технологической жидкости, содержащей лекарственное средство, и обработку технологической жидкости с помощью гомогенизатора под высоким давлением.
В предпочтительном аспекте настоящее изобретение предоставляет способ уменьшения размера частиц активных фармацевтических ингредиентов (API), который включает мокрое измельчение, в частности кавитацию при повышенном давлении, где продукт суспендирован в воде или другом растворителе, где он не растворяется, с последующей распылительной сушкой суспензии для получения продукта в виде сухого порошка.
Соединения могут быть суспендированы в любом подходящем растворителе, таком как вода или в любом другом неорганическом или органическом растворителе, в котором соединения нерастворимы. Концентрация суспензии составляет обычно между 2 и 60% мас./об., предпочтительно между 10 и 50% мас./об. Предельная концентрация, которая может быть использована, будет ограничиваться возможностью аппарата для обработки материала кавитацией при повышенном давлении.
Уменьшение размера частиц осуществляется путем кавитации при повышенном давлении суспензии материала в жидкости, в которой он не растворяется. Как будет понятно специалистам в данной области техники, способ состоит в применении высокого давления в отношении суспензии, а затем обеспечивается резкое расширение через сопло, что создает силы кавитации, которые достаточно сильны, чтобы раздробить частицы. Термин "микрофлюидизация" является альтернативным термином, иногда используемым в данной области техники для описания этого процесса. Для целей настоящего изобретения термин "кавитация при повышенном давлении" является по существу синонимом термина "микрофлюидизация". Дополнительной особенностью некоторых устройств для кавитации является стимуляция столкновений "частица-частица" за счет противотока потоков жидкостей для дополнительного уменьшения размера частиц суспендированного материала. Применяемое давление определяется только ограничениями оборудования.
Под понятием "повышенное давление" следует понимать, что подходящим давлением является давление величиной около 300 бар или выше. Как правило, давление будет в диапазоне от 300 до 3100 бар или от 300 до 3500 бар, хотя и более высокие давления (например, вплоть до 5000 бар и выше) могут быть использованы при необходимости, в зависимости от ограничений, накладываемых оборудованием.
V
V
V
V
V
Суспензия может быть пропущена через аппарат для кавитации при повышенном давлении несколько раз, до тех пор, пока не будут достигнуты нужный размер частиц и нужное распределение по размерам. Такая «рециркуляция» является предпочтительным признаком изобретения. Рециркуляция может, например, быть выполнена от 2 до 30 раз (или циклов) в зависимости от API. Предпочтительные диапазоны для количества циклов включают от 5 до 25 и от 15 до 25. Примечательно, что узкое распределение частиц по размерам, которое обеспечивает предложенная технология уменьшения размеров частиц, по сравнению с другими традиционными методами уменьшения размера частиц может быть особенно подходящим для местной доставки лекарственных веществ в легкие или нос. Этот способ позволяет производить частицы, имеющие низкую степень полидисперсности (значение величины span), и соответствующее значение величины span составляет 2,5 или менее. Более предпочтительно значение величины span составляет 2,0 или менее или 1,8 или меньше. Как ясно для специалистов в данной области, значение величины span определяется соотношением ((D90-D10)/D50), где D представляет собой значение диаметра, при котором определенный процент частиц (например, 10%, 50% или 90% в уравнении) имеют диаметр, равный или меньше чем D. Доставка лекарственных средств достигается путем использования устройства, которое в состоянии доставить дозу лекарства, состоящего из частиц, полученных в соответствии со способом настоящего изобретения, и эти устройства будут доставлять дозы либо усилием пациента при вдохе, либо с помощью нагнетания дозы через рот или нос.
В зависимости от давления, используемого в способе кавитации, суспензия может нагреваться до температур, близких к температуре кипения растворителя. На выходе из оборудования, находящегося под давлением, может быть установлена система охлаждения и можно также применять противодавление, чтобы избежать достижения точки кипения растворителя.
Микронизированная суспензия, как описано в данном изобретении, может затем отфильтровываться или предпочтительно она подается в распылительную сушилку для удаления растворителя и получения продукта в виде сухого порошка, принимая во внимание трудности фильтрации суспензий с таким малым размером частиц. Процесс сушки распылением может быть осуществлен с использованием стандартных условий выполнения. Могут быть использованы устройства для атомизации, такие как двухпоточные сопла или сопла под давлением. Температуры сушки, которые зависят от растворителя, используемого в процессе, и целевого остаточного уровня растворителя в конечном продукте, могут быть выбраны соответствующим образом, также как и скорость подачи.
Способ, описанный здесь, может быть выполнен с любым подходящим видом стандартного оборудования для кавитации при повышенном давлении и распылительной сушки из числа доступных на рынке, что делает его особенно подходящим для масштабирования в промышленном производстве. Такое оборудование хорошо известно специалистам, которым адресуется изобретение.
В предпочтительном аспекте стадия распылительной сушки (SD) выполняется сразу же после стадии кавитации. Под понятием "сразу" имеется в виду, что стадия распылительной сушки осуществляется в течение 1 часа, предпочтительно в течение 30 минут, после завершения стадии кавитации.
Примеры активных фармацевтических ингредиентов, в отношении которых, для предотвращения полиморфной трансформации и достижения точного контроля размера частиц, этот способ может быть применен, включают, но не ограничиваются перечисленными, аморфные, кристаллические, гидратированные или сольватированные формы активных фармацевтических ингредиентов и фармацевтически приемлемых солей, склонных к полиморфной трансформации при использовании традиционных технологий уменьшения размеров частиц, таких как большая часть кортикостероидов и других активных фармацевтических ингредиентов. Примерами таких соединений являются: мометазон и его сложные эфиры (например, фуроат мометазона, моногидрат фуроата мометазона), флутиказон и его сложные эфиры (например, пропионат флутиказона, фуроат флутиказона), тиотропий (например, тиотропийбромид, моногидрат тиотропийбромида), циклезонид, будесонид, формотерол, сальметерол, сальбутамол, беклометазон и его сложные эфиры (например, дипропионат беклометазона), бетаметазон и его сложные эфиры (например, ацетат бетаметазона), ипратропий, тербуталин, гидрокортизон и его сложные эфиры (например, 17-пропионат 21-ацетат гидрокортизона) или комбинации двух или более этих активных фармацевтических ингредиентов.
Как будет ясно специалистам, API, полученные в соответствии со способом по изобретению, могут быть включены в терапевтически полезные фармацевтические композиции, которые включают соответствующие эксципиенты, в случаях, когда это необходимо. Например, порошковые препараты могут быть получены путем смешивания частиц порошка API, полученного по изобретению, с подходящим эксципиентом для частиц, таким как лактоза, или с любым другим подходящим эксципиентом (маннит, глюкоза, трегалоза, и т.д.) для доставки в легкие или нос. Частицы изобретения могут быть также приготовлены в виде суспензии для использования в устройстве для доставки, таком как емкость под давлением с клапанным механизмом для отмеривания дозы.
Примеры
Следующие примеры даны как иллюстративные и они не ограничивают объем изобретения.
Пример 1
1) Моногидрат фуроата мометазона (130 г) суспендировали в воде (867 г) и перемешивали в течение 30 минут до образования однородной суспензии и ее подавали в аппарат для кавитации при повышенном давлении (HPC) лабораторного масштаба, работающего при давлении 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм (689 бар) в режиме рециркуляции, то есть с возвращением выходящих продуктов HPC во входной сосуд с мешалкой. После стадии кавитации суспензию переносили в сосуд для хранения с целью использования на следующей стадии. Устройство для HPC промывали водой и промывную воду добавляли к основной части суспензии.
2) Суспензию подавали в распылительную сушилку лабораторного масштаба с перемешиванием и со скоростью подачи 5 мл/мин при температуре сушки 66°C. Продукт собирали в стеклянную колбу, выход продукта составил 72 г.
V
V
V
3) График дифракции рентгеновских лучей на порошке (XRPD) выделенного продукта, по существу такого же, как заявлено в US6180781 B1, представлен на Фиг. 1. Аморфное содержание, определенное динамической сорбцией паров (DVS), было менее 1,1%, а безводная форма не была обнаружена спектроскопией в ближней инфракрасной области. Значение TGA составило 3,0%. Распределение частиц полученного порошка по размеру было следующим: D10=1,91 мкм; D50=3,97 мкм; D90=7,47 мкм; значение величины span=1,4. См. Фиг. 1.
Пример 2
1) Пропионат флутиказона (30 г) суспендировали в воде (100 г) и перемешивали до получения однородной суспензии и ее подавали в аппарат для HPC лабораторного масштаба, работающего при давлении 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм (2758 бар), в режиме 20 циклов. После стадии кавитации суспензию переносили в сосуд для хранения с целью использования на следующей стадии. Устройство для HPC промывали водой и промывную воду добавляли к основной части суспензии.
2) Суспензию подавали в распылительную сушилку лабораторного масштаба с перемешиванием и со скоростью подачи 5 мл/мин при температуре сушки 70°C. Продукт собирали в стеклянную колбу, выход продукта составил 21 г.
V
V
V
3) График XRPD выделенного продукта был по существу таким же, как и у исходного материала, и распределение частиц по размеру было следующим: D10=1,20 мкм; D50=2,45 мкм; D90=4,68 мкм; значение величины span=1,4. См. Фиг. 2.
Пример 3
1) Фуроат флутиказона (9 г) суспендировали в воде (100 г) и перемешивали до получения однородной суспензии и ее подавали в аппарат для HPC лабораторного масштаба, работающего при давлении 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм (2068 бар), в режиме 20 циклов. После стадии кавитации суспензию переносили в сосуд для хранения с целью использования на следующей стадии. Устройство для HPC промывали водой и промывную воду добавляли к основной части суспензии.
2) Суспензию подавали в распылительную сушилку лабораторного масштаба с перемешиванием и со скоростью подачи 5 мл/мин при температуре сушки 50°C. Продукт собирали в стеклянную колбу, выход продукта составил 6,7 г.
V
V
V
3) График XRPD выделенного продукта был по существу таким же, как и у исходного материала, и распределение частиц по размеру было следующим: D10=0,89 мкм; D50=1,95 мкм; D90=3,78 мкм; значение величины span=1,5. См. Фиг. 3.
Пример 4
1) Ксинафоат сальметерола (140 г) суспендировали в гептане (1400 г) и перемешивали до получения однородной суспензии и ее подавали в аппарат для HPC лабораторного масштаба, работающего при давлении 15 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1034 бар), в режиме 7 циклов. После стадии кавитации суспензию переносили в сосуд для хранения с целью использования на следующей стадии. Устройство для HPC промывали гептаном и промывную воду добавляли к основной части суспензии.
2) Суспензию подавали в распылительную сушилку лабораторного масштаба с перемешиванием и со скоростью подачи между 12 мл/мин и 17 мл/мин при температуре сушки 40°C. Продукт собирали в стеклянную колбу, выход продукта составил 104 г.
V
V
V
3) График XRPD выделенного продукта был по существу таким же, как и у исходного материала, и распределение частиц по размеру было следующим: D10=0,33 мкм; D50=1,37 мкм; D90=3,09 мкм; значение величины span=2,0. См. Фиг. 4.
Пример 5
1) Бромид тиотропия (20 г) суспендировали в ацетоне (200 г) и перемешивали до получения однородной суспензии. Затем ее подавали в аппарат для HPC лабораторного масштаба, работающего при давлении 20 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1379 бар), в режиме 21 цикла. После стадии кавитации суспензию переносили в сосуд для хранения.
2) Суспензию подавали в распылительную сушилку лабораторного масштаба с перемешиванием и со скоростью подачи 6 мл/мин при температуре сушки 45°C. Продукт собирали в стеклянную колбу, выход продукта составил 13 г.
V
V
V
3) Выделенный продукт имел следующее распределение частиц по размеру: D10=0,74 мкм; D50=2,90 мкм; D90=5,58 мкм; значение величины span=1,7.