BRPI0312669B1 - Processo para preparo de uma formulação farmacêutica aquosa estéril pronta para uso - Google Patents

Description

“PROCESSO PARA PREPARO DE UMA FORMULAÇÃO FARMACÊUTICA AQUOSA ESTÉRIL PRONTA PARA USO” A presente invenção refere-se a um processo para preparação de um sal de ácido hialurônico (HA) de alto peso molecular como uma formulação final para uso farmacêutico. r Acido hialurônico em sua forma de sal pode, por exemplo, incluir hialuronato de sódio, hialuronato de potássio, hialuronato de magnésio, hialuronato de cálcio ou outros. Ácido hialurônico é um polissacarídeo mucóide de origem biológica amplamente distribuído na natureza. Sabe-se, por exemplo, que ácido hialurônico está presente em vários tecidos animais como cordão umbilical, fluido sinovial, humor vítreo, crista de galo e vários tecidos conjuntivos como pele e cartilagem.

Quimicamente ácido hialurônico é um membro de glicosaminoglicanos e é constituído de unidades alternadas e repetitivas de ácido D-glicurônico e N-acetil-D-glicosamina, para formar uma cadeia linear tendo um peso molecular de até 13 x 106 Daltons.

No significado da presente invenção, ácido hialurônico de alto peso molecular é ácido hialurônico tendo um peso molecular médio de não menos que 0,5 x 106 Daltons.

Uso farmacêutico de ácido hialurônico ou de um sal do mesmo é largamente descrito na literatura. Já que ácido hialurônico é uma substância não imunogênica e possui propriedades viscoelásticas e hidrofílicas, ele é usado há vários anos como substituto de humor vítreo do olho ou de fluido de junta ou como um meio auxiliar em cirurgia oftálmica, como divulgado, por exemplo, em US-A- 4 141 973 de Balazs.

Em fluidos de juntas, a solução viscosa de ácido hialurônico serve como lubrificante para proporcionar um ambiente protetor para as células, e por esta razão, é usada no tratamento de juntas de joelho inflamadas. EP-A-0 781 547 divulga um hialuronato de sódio baseado em formulação oftálmica para uso em cirurgia de olho. EP 0 719 559 divulga soluções viscosas de hialuronato de sódio para uso como fluido de mascaramento em fotoceratectomia por meio de laser excimer. EP-A-0 875 248 divulga o uso de ácido hialurônico ou de um de seus sais farmaceuticamente aceitáveis para a preparação de uma solução aquosa útil como líquido de lavagem intra-articular. EP-A-0 698 388 de Chemedica S.A. divulga uma preparação oftálmica para uso como lágrimas artificiais contendo hialuronato como espessante de viscosidade. O uso farmacêutico de ácido hialurônico ou de um de seus sais exige um produto altamente puro e estéril. r Acido hialurônico pode ser extraído e purificado de fontes animais ou microbiais como cordões umbilicais, cristas de galo ou Streptococci do grupo A e C como divulgado, por exemplo, em US-A-141973 de Balazs, US-A-5 559 104 de Romeo et al. e WO 00 / 4925.

Extração industrial e processos de purificação de ácido hialurônico tipicamente produzem sais de ácido hialurônico, como hialuronato de sódio, na forma de um pó seco. O pó seco de grau farmacêutico purificado pode ser usado para preparar, por exemplo, formulações farmacêuticas aquosas para os vários usos farmacêuticos como injeção interarticular, colírios ou substitutos de humor vítreo.

Um processo industrial comum para preparação de formulações farmacêuticas prontas para uso consiste na mistura de uma quantidade definida em peso de hialuronato de sódio com um volume preciso de água e, conforme o caso, sal, como cloreto de sódio e tampões como fosfatos e outros excipientes. Como a concentração e composição da formulação para uso farmacêutico devem permanecer numa faixa precisamente definida, os vários componentes da formulação são cuidadosamente medidos. A formulação é então colocada em recipientes como seringas e pequenos frascos de dosagem definida prontos para uso.

Depois do enchimento dos recipientes, a formulação é esterilizada por autoclave tipicamente numa temperatura de cerca de 121°C por 15 minutos ou mais.

Um dos problemas do uso do calor para esterilizar ácido hialurônico é o efeito conhecido de quebra das cadeias moleculares que formam o HA, reduzindo, assim, o peso molecular médio do HA. O alto peso molecular de ácido hialurônico é uma propriedade farmacológica importante.

Em muitas aplicações farmacêuticas é indesejável ter ácido hialurônico com baixo peso molecular na formulação, por exemplo, dado os efeitos inflamatórios do HA de baixo peso molecular, como reportado em US 4 141 973 e a perda de propriedades reológicas benéficas de HA de alto peso molecular. Para compensar a degradação do HA em uma formulação de concentração dada, nos métodos de esterilização acima mencionados, o ácido hialurônico ou seus sais inicialmente usados na preparação da formulação possuem um peso molecular médio que é superior ao peso molecular mínimo médio desejado para o peso molecular da formulação final.. Isto, no entanto não é econômico já que o rendimento do ácido hialurônico formado do material de partida diminui à medida que o peso molecular médio necessário aumenta.

Outro método conhecido de esterilização de ácido hialurônico é por filtração. Esta técnica é usada em processos industriais convencionais para preparação de sais de ácido hialurônico purificados em forma concentrada, usualmente na forma de pó seco, onde uma solução aquosa de baixa concentração é passada através do filtro e depois seca.

Tais etapas de esterilização são, por exemplo, descritas no pedido de patente européia EP 867453e no pedido PCT WO 00/44925. Nestes pedidos, um filtro com tamanho de poro tão pequeno quanto 0,22 pm é também divulgado para esterilização. Filtros tendo tamanho de poro de 0,22 pm atendem a um desafio bacteriológico de 1 por 107 bactérias, com base na menor bactéria conhecida, Pseudomonas diminuta, enquanto filtros tendo um tamanho de poro de 0,45 pm atendem a um desafio bacteriológico de 1 por 104 bactérias (sempre com base em Pseudomonas diminuta). Por esta razão, filtros com tamanho de poro inferior a 0,45 pm são considerados esterilizantes.

Em processos industriais convencionais, não se tem conhecimento de utilização de método de esterilização por filtração para preparo de formulações farmacêuticas de alta viscosidade prontas para uso, já que na concentração necessária de HA em formulações farmacêuticas aquosas de alta viscosidade, tipicamente na faixa de 1 a 2% p/v, o ácido hialurônico não passa todo através do filtro de 0,22 pm. Como isto resulta em uma modificação na concentração e/ou perda de ácido hialurônico, a esterilização por filtração para preparo de formulações farmacêuticas de alta viscosidade prontas para uso é problemática.

Em US 5 093 487, é descrita a preparação de uma formulação farmacêutica aquosa contendo hialuronato de sódio de alto peso molecular pronto para uso e esterilizado através de um filtro de 0,22 pm. O método de esterilização descrito nesta patente, no entanto, se baseia em várias passagens da formulação aquosa de ácido hialurônico através do filtro de 0,22 pm, de modo a reduzir irreversivelmente a viscosidade do ácido hialurônico. A esterilização de uma formulação farmacêutica aquosa contendo HA em uma concentração de 1% ou mais é possível, de acordo com esta publicação, dada a redução da viscosidade do ácido hialurônico que resulta das múltiplas r passagens através do filtro. E demonstrado adicionalmente neste pedido que a viscosidade é reduzida sem redução do peso molecular de HA. Sem desejar tomar posição quanto à validade das verificações reportadas na publicação acima, para muitas aplicações farmacêuticas, como aplicações intra- articulares, o abaixamento da viscosidade de HA é indesejável.

Um objetivo da presente invenção é obter uma formulação aquosa estéril pronta para uso contendo sal de ácido hialurônico, que seja estéril e de produção econômica, particularmente em condições industriais. É vantajoso prover tal formulação com uma estreita tolerância na concentração dos ingredientes da formulação.

Objetivos desta invenção foram alcançados por um processo para preparação de uma formulação estéril de ácido hialurônico de alto peso molecular para uso farmacêutico de acordo com a reivindicação 1. r E divulgado aqui um processo para preparação de uma formulação farmacêutica aquosa estéril pronta para uso contendo um sal de ácido hialurônico (HA) de alto peso molecular em uma concentração final especificada incluindo as etapas de : prover uma formulação aquosa incluindo HA de alto peso molecular em uma concentração menor do que a concentração final especificada; passar a referida formulação aquosa através de um filtro tendo um tamanho de poro menor do que 0,45 pm; concentrar a referida formulação aquosa por aplicação de vácuo e evaporação da água até atingir a referida concentração final especificada.

Vantajosamente, a concentração reduzida da formulação aquosa antes da filtração, em função do peso molecular, reduz a viscosidade e permite que o HA total passe através do filtro e possa ser esterilizado, a subseqüente evaporação em vácuo assegurando a não ocorrência de nenhuma degradação dependente do calor. O processo é bem adaptado a um ambiente industrial e é particularmente econômico, permitindo que dosagens prontas para uso de formulação farmacêutica contendo HA sejam colocadas em recipientes estéreis sem esterilização adicional.

Uma outra vantagem é que a formulação seja microbiologicamente estável e possa ser mantida por semanas antes de ser usada como preparação farmacêutica.

Viscosidade de HA em solução aquosa é uma propriedade que depende de vários parâmetros como peso molecular, concentração, temperatura, concentração e qualidade de sais, pH e taxa de cisalhamento aplicada à solução. Peso molecular mais alto e concentração aumentam a viscosidade, enquanto taxa de cisalhamento mais alta e sais diminuem a viscosidade. Quanto a temperatura, HA possui um comportamento histerético como reportado por M. Cardones et al. "Hysteresis Behavior of Sodium Hyaluronate Solutions during Heating and Cooling", Clear Solutions Biotech, Inc., Technical Rep 01. Viscosidade aumenta e diminui de maneira irregular pelo aumento ou diminuição de temperatura. Entre 60°C e 70°C é possível se obter a viscosidade mínima da solução. Assim, esta propriedade histerética pode ser usada para diminuir ou aumentar a viscosidade da solução, mas deve-se considerar que a degradação das cadeias de HA é proporcional à temperatura e à duração da manutenção desta temperatura.

Durante a etapa de concentração após filtração, a concentração de HA pode ser monitorada em tempo real para interromper a ebulição sob vácuo quando for atingida a concentração para a formulação farmacêutica pronta para uso. O processo de monitoração ou medição pode ser vantajosamente realizado com um espectrofotômetro com um feixe sensor colocado na formulação, a absorção de radiação na faixa ultravioleta (UV) sendo proporcional à concentração de HA. Uma característica particularmente vantajosa desta invenção é que ela evita a necessidade de se misturar quantidades exatas de água e ácido hialurônico para obtenção da concentração especificada assegurando que essa concentração seja mantida através do processo. Ao invés disso, a mistura inicial de HA e água possui uma concentração aproximada mais baixa do que a da formulação final, simplificando, assim, o processo. O vácuo aplicado durante o processo de concentração é preferivelmente menor que 200 milibar de pressão absoluta, em particular fica na faixa de 30 a 60 milibar, por exemplo, 40 milibar, a temperatura de ebulição ficando ao redor de 26 a 28°C. Equipamento industrial é econômico para operar confiavelmente nessas pressões e a temperatura baixa evita qualquer redução significativa ou mensurável do peso molecular de ácido hialurônico. O tamanho de poro do filtro fica vantajosamente ao redor de 0,22 pm ou menos, assegurando, assim, a preparação de uma formulação altamente estéril. Formulação farmacêutica de alta viscosidade pronta para uso com concentração de HA na faixa de 1 a 3% pode, assim, ser vantajosamente preparada de maneira estéril e econômica de acordo com esta invenção.

Outros aspectos vantajosos desta invenção ficarão aparentes das reivindicações e da seguinte descrição detalhada de um exemplo de processo e desenho anexo em que : A figura 1 representa um fluxograma ilustrando etapas em um modo de realização do processo de acordo com a invenção;

As Figuras 2 e 3 são gráficos que representam a porcentagem de HA de peso molecular de 1,1 milhões e 2,2 milhões de Daltons, respectivamente, que passa através de um filtro de 0,22 pm em função da concentração em % p/v em uma solução aquosa, a 20°C e pH neutro; A Figura 4 é um gráfico que representa a densidade óptica (OD) em 230 nm da formulação em função do tempo durante o processo de concentração, medida por um espectrofotômetro.

Com referência à Figura 1, é mostrado um processo para preparação de uma formulação farmacêutica aquosa pronta para uso incluindo um sal de ácido hialurônico de alto peso molecular em uma concentração farmacêutica especificada. Antes do preparo da formulação o equipamento da planta de processo é limpo com água purificada (etapa 1), esterilizado com vapor limpo (etapa 2) e lavado com água destilada estéril para injeção (WFI) (etapa 3).

Uma preparação de formulação aquosa de HA, por exemplo, uma solução de hialuronato de sódio diluída em uma concentração menor que a concentração especificada para a formulação farmacêutica final, é introduzida em um reator de mistura para preparo da formulação pré-filtrada (etapa 4). A solução aquosa de HA pode ser preparada a partir do sal de HA seco ou a partir da solução preparada de acordo com o pedido PCT WO 00/44925, antes do processo de secagem. r E realizada a adição de uma solução salina concentrada (25x), dosada por uma bomba peristáltica, para adição da quantidade correta de sais correspondente à quantidade de HA adicionado (etapa 5). A solução salina normalmente contém NaCl, tampões e outros excipientes especificados para a formulação farmacêutica final, que são adicionados para trazer o pH para um pH fisiológico, como 7,4, e para proporcionar à formulação final osmolaridade fisiológica, como 300 mOsm/1. A solução salina, tampões e outros excipientes podem também ser adicionados assepticamente após a etapa de filtração 7 diretamente na câmara de reação. Isto é particularmente vantajoso para HA de peso molecular muito alto, tendo em vista o fato de que sais diminuem a filtrabilidade de HA exigindo, assim, maior diluição da solução pré-filtrada. A quantidade de excipientes adicionados pode ser monitorada em tempo real por um sensor de condutividade elétrica (sonda) na câmara de reação. A condutividade da formulação de HA é relacionada à quantidade de excipiente da formulação e pode ser determinada empiricamente. Assim, medindo-se a condutividade da formulação de HA à medida que o excipiente é adicionado na câmara de reação até que a concentração requerida seja alcançada, a quantidade necessária de excipiente da formulação pode ser adicionado de uma maneira simples, confiável e precisa. O procedimento acima, em particular, evita a necessidade de calcular e medir dosagens com antecedência e, em particular, remove o problema de ter que se levar em conta e compensar uma certa quantidade, ainda que pequena, retida pelo filtro durante a etapa de filtração 7.

Por exemplo, a formulação pode ser preparada a partir de 45 gramas de hialuronato de sódio seco com um peso molecular médio de 2,2 milhões de Daltons misturados com 15 litros de WFI. Neste caso, devido ao alto peso molecular de HA, os sais e solução tampão são adicionados após a filtração para evitar uma maior diluição da solução, pré-filtrada que a necessária, como mencionado acima.

Um equipamento de agitação no reator mistura a solução pré- filtrada (etapa 6), por exemplo, por cerca de 120 minutos, até que esteja homogênea. Neste exemplo particular, a solução pré-filtrada tem uma concentração de HA de 0,3% p/v. Nesta concentração, ácido hialurônico com um peso molecular de 2,2 milhões de Daltons, na temperatura ambiente e pH fisiológico tem uma viscosidade baixa que permite que ele passe inteiramente através de um filtro com tamanho de poro de 0,22 pm. A viscosidade máxima na qual toda a formulação de HA passa através de um filtro tendo tamanho de poro de 0,22 pm é de aproximadamente 5 Pa.s medida em uma taxa de cisalhamento de 0,1 s’1 a 20°C. Esta viscosidade máxima, no entanto, vai depender do tamanho de poro do filtro : um tamanho de poro menor, como 0,1 pm abaixaria esta viscosidade máxima na qual todo o HA passaria através do filtro.

Como discutido acima, a concentração máxima de HA em uma solução aquosa na qual substancialmente todo o HA passará através de um filtro esterilizante, por exemplo um filtro de 0,22 pm, vai depender do peso molecular do ácido hialurônico. Isto pode ser mostrado nos gráficos das Figuras 2 e 3, em que a Figura 2 mostra a porcentagem de hialuronato de sódio em um peso molecular médio de cerca de 1,1 milhões de daltons passando através de um filtro de 0,22 pm de tamanho de poro em temperatura substancialmente ambiente (por volta de 20°C) e pH substancialmente neutro (ao redor de 7) em função da concentração (gramas de hialuronato de sódio por decilitro de água = % p/v). A Figura 3 mostra um gráfico similar nas mesmas condições exceto pelo fato de que hialuronato de sódio tem um peso molecular médio de cerca de 2,2 milhões de Daltons. Pode ser visto do gráfico da Fig. 2 que todo o hialuronato de sódio com peso molecular de 1,1 milhões de Daltons passa através do filtro até uma concentração de cerca de 0,92% p/v (ou g/dl), enquanto que para hialuronato de sódio com peso molecular de 2,2 milhões de Daltons, a concentração máxima é de aproximadamente 0,32% p/v. Assim, à medida que o peso molecular do sal de ácido hialurônico aumenta de 1,1 para 2,2 milhões de Daltons, a concentração máxima de HA em uma solução aquosa para que ele passe 100% através de um filtro com 0,22 pm diminuirá de cerca de 0,94% p/v para cerca de 0,32% p/v.

Em um processo industrial, considerando que após a filtração a solução é concentrada, é preferível se ter uma concentração um pouco menor do que o limite superior para assegurar que o processo de filtração seja completo e confiável com uma certa margem de erro ou variações de batelada para batelada no peso molecular do hialuronato de sódio, na temperatura e nas concentrações de mistura. A solução pode ser forçada através do filtro esterilizante (etapa 7) por introdução de um gás sob pressão, como nitrogênio, por exemplo com cerca de 3 bar de pressão, no reator de mistura, ou por meio de uma bomba. O filtro esterilizante preferivelmente possui um tamanho de poro de 0,22 pm, mas filtros tendo outros tamanhos de poro com menos de 0,45 pm e mais de cerca de 0,1 pm podem também ser usados na medida em que tais filtros sejam ou se tomem comercialmente disponíveis.

Quando toda a solução passou através do filtro para um destilador, o destilador é isolado do filtro e do reator de mistura com uma válvula, e uma bomba de vácuo é ativada regulando a pressão do destilador por meio de uma válvula reguladora (etapas 8, 9 e 10). A pressão é inferior a 200 milibar para trazer a temperatura de ebulição para menos que 60°C, mas preferivelmente a pressão fica na faixa de 30 a 60 milibar, por exemplo de 40 milibar, ficando temperatura de ebulição da água na faixa de 26 a 28°C, próxima à temperatura ambiente.

Em vez do destilador, um evaporador de película ou quaisquer outros concentradores sob vácuo podem ser úteis para uma concentração da formulação de HA em processo de batelada, batelada alimentada ou contínuo.

Uma camisa de aquecimento ao redor do destilador supre energia térmica durante o processo de aquecimento. Vantajosamente, a temperatura de ebulição de menos que 30°C assegura que não haja essencialmente nenhuma degradação do ácido hialurônico, de modo que o peso molecular do ácido hialurônico não seja reduzido.

Pode ser fornecido um sensor de concentração de HA, vantajosamente na forma de um espectrofotômetro tendo uma fibra óptica imersa na formulação, para medir em tempo real a concentração de ácido hialurônico (etapa 11) que para automaticamente o processo de ebulição quando a concentração especificada é atingida. O espectrofotômetro pode, por exemplo, se basear na absorção de um feixe de luz ultravioleta (por exemplo, de comprimento de onda de 230 nm) posicionado dentro da solução do destilador. A Fig. 4 mostra a densidade óptica a 230 nm medida ao longo do tempo durante todo o processo de concentração (por exemplo, até 2% p/v). A medição em tempo real da concentração de HA evita a necessidade de se misturar quantidades muito precisas durante a preparação da solução pré- filtrada diluída, simplificando assim o processo. A evaporação a vácuo também possui a importante vantagem de desgaseificar a formulação que, dado o processo de mistura e aplicação de nitrogênio a alta pressão no processo de filtragem, inclui bolhas, microbolhas e gás dissolvido que não são aceitáveis na formulação farmacêutica final.

Quando o sensor de concentração de HA do destilador sinaliza que a concentração especificada foi atingida, a pressão no destilador é rapidamente aumentada por introdução de gás, por exemplo nitrogênio, no mesmo (etapa 13) e a camisa de aquecimento ao redor do destilador é resfriada a temperatura ambiente ou menos, parando imediatamente o processo de concentração da formulação (etapa 12).

Pode-se notar que com um processo de acordo com a invenção a concentração de ácido hialurônico na formulação pode ficar na faixa de até 3% dependendo do uso farmacêutico especificado, A formulação pode então ser bombeada ou empurrada por um gás (por exemplo nitrogênio) sob pressão para tanques estéreis (etapas 28, 30) para enchimento em outro local e/ou em um estágio subseqüente diretamente em recipientes estéreis, como seringas (etapa 16), prontas para uso. A formulação farmacêutica pode também ser diretamente adicionada em recipientes estéreis para uso farmacêutico sem estocagem intermediária em um tanque estéril.

Claims (6)

1. Processo para preparo de uma formulação farmacêutica aquosa estéril pronta para uso contendo um sal de ácido hialurônico (HA) de alto peso molecular de não menos que 0,5 x 106 Daltons em uma concentração especificada, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: prover uma formulação aquosa incluindo HA de alto peso molecular em uma concentração menor do que a concentração especificada; passar a referida formulação aquosa através de um filtro tendo um tamanho de poro menor do que 0,45 μιη e maior que 0,1 μιη; concentrar a referida formulação aquosa por aplicação de vácuo em uma pressão absoluta inferior a 200 milibar e evaporação da água, enquanto se mede a concentração de HA em tempo real; interromper o processo de ebulição sob vácuo quando a dita concentração especificada de HA for atingida.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após a etapa de concentração, a formulação farmacêutica é colocada em recipientes estéreis prontos para uso, ou esvaziada para dentro de tanques estéreis e subsequentemente colocada em recipientes estéreis prontos para uso.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o peso molecular médio de HA está na faixa de 800.000 a 5.000.000 Daltons.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato que o filtro tem um tamanho de poro de 0,22 μιη ou menos.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato que a concentração de HA é medida com um espectrofotômetro que detecta a absorção de radiação de onda na formulação.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que são adicionados excipientes à formulação após a etapa de filtração, em que a condutividade da formulação de HA é medida em tempo real até que a quantidade de excipientes atinja o valor desejado.