CZ11898A3 - Transkorneální systém pro uvolňování účinných látek a mikrojehla - Google Patents

Description

Transkorneální systém pro uvolňování účinných látek a mikrojehla

Oblast techniky

Vynález se týká transkorneálního systému pro řízené uvolňování účinných látek v průběhu delšího časového období a mikro-jehly pro tento systém.

Dosavadní stav techniky

Často je zapotřebí dosáhnout řízeného uvolňování účinných látek v průběhu delšího časového období. Při tom by v řadě případů bylo výhodné obejít zažívací soustavu, z níž se při řadě onemocnění nevstřebávají účinné látky požadovaným způsobem. Jsou již známé prostředky pro vstřebávání pokožkou, v některých případech je však nelze použít z toho důvodu, že vstřebávání určitých látek brání horní vrstva kůže a hlavně její horní část, označovaná jako stratům corneum. Vynález si klade za úkol překonat tento nedostatek.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří transkorneální systém pro uvolňování účinných látek, který je v podstatě tvořen zásobníkem pro léčivo a nejméně jednou, v typických případech větším počtem mikrojehel, opatřených kapilárními otvory a majícími spojení se zásobníkem tak, aby léčivo mohlo procházet ve formě roztoku ze zásobníku do mikrojehel. Při uložení transkorneálního systému podle vynálezu na pokožku dochází k průniku stratům corneum a popřípadě celé epidermis mikrojehlami, takže se mikrojehly dostávají do přímého styku s nervově zásobenou vrstvou pokožky. Tímto způsobem se léčivo může dostat ze zásobníku kapilárními otvory v mikrojehlách • · · · • · až do vaskularizovaných úseků pokožky, kde je léčivo přijímáno kapilárním oběhovým systémem do krevního oběhu. Místo mikrojehel je možno použít také mikronožů, které vytvoří při použití systému v pokožce nepatrné zářezy.

Podstatnou výhodou systému podle vynálezu je skutečnost, že je možno obejít barieru, kterou tvoří stratům corneum při transdermálně podávaných léčivech. Právě vlastnosti uvedené tvrdé vrstvy pokožky jsou příčinou, že při transdermálním podání účinných látek dochází k problémům, například k nedostatečné biologické dostupnosti a k alergiím. Výhodou transkorneálního podání je skutečnost, že tento způsob podání není omezen pouze na účinné látky, schopné procházet pokožkou, jako je tomu při transdermálním podání. Vhodnými účinnými látkami pro tento způsob podání jsou například prostředky pro tlumení bolesti, jako morfin, naltrexon, fentanyl nebo oxymorfon, dále antiparkinsonika, jako L-dopa, premipexol, dále prostředky pro léčení oběhových chorob a srdečních chorob, jako nitroglycerin, léky, snižující zvýšený krevní tlak a další látky k léčení cévních chorob, jako jsou clonidin, nifedipin, verapamil, diltiazem, látky, snižující krevní srážlivost, jako heparin nebo hirudin, prostředky k dlouhodobému léčení zhoubných nádorů a onemocnění imunitního systému, prostředky k dlouhodobému léčení závislostí, peptidy, ACE-blokátory, látky, antagonizující neurokinin a hormony, například estradiol.

Vhodné je použití účinných látek ve formě roztoku tak, aby byl umožněn transport přes kapilární otvory mikrojehel transkorneálního systému. Zásadně je možno použít všechna fyziologicky přijatelná rozpouštědla nebo směsi rozpouštědel, v nichž je účinná látka dostatečně rozpustná. Pod dostatečnou rozpustností se rozumí takové koncentrace účinné látky • · • · · v rozpouštědle, při nichž je možno podat tímto způsobem léčebně účinnou dávku účinné látky.

Výhodnými rozpouštědly jsou voda a ethanol. V případě potřeby je možno ke zvýšení rozpustnosti účinné látky ve zvoleném rozpouštědle přidat pomocné rozpouštědlo a komplexotvornou látku. K citlivým účinným látkám je možno přidávat různé přísady ke zvýšení jejich skladovatelnosti.

Transkorneální systém podle vynálezu obsahuje zásobník pro uložení roztoku účinné látky, který je spojen s mikrojehlami tak, aby léčivo mohlo procházet ze zásobníku kapilárními otvory mikrojehel až pod stratům corneum a tak se dostávalo při obejití zevních vrstev pokožky přímo do krevního oběhu.

Transport léčiva, například ve formě vodného roztoku může probíhat pasivně, to znamená na základě rozdílu v koncentraci účinné látky v zásobníku a v krevním oběhu, nebo aktivně, například při použití přetlaku v zásobníku, elektrostatických nebo kapilárních sil nebo mikročerpadla, integrovaného do systému. Výhodný je aktivní transport roztoku léčiva, například při použití čerpadla nebo piezoelektrické membrány. Množství roztoku v průběhu času v ml za jednotku času je možno nastavit nebo řídit jedním nebo větším počtem přídatných ventilů nebo zúžením části úseku mezi zásobníkem a mikrojehlami.

V závislosti na velikosti zásobníku, na koncentraci účinné látky a na požadované léčebné dávce je možno transkorneální systém podle vynálezu využít pro podávání léčiva v průběhu několika dnů až 4 týdnů, s výhodou po dobu v rozmezí 7 až 14 dnů.

• · · · • · • · · ·· » · · · · • ·· ·« · · * * • · · » « * · ř · · · · · ···«···· «·«

- 4 V jednom z možných provedení celého systému je možno rozměry i hmotnost celého systému zmenšit natolik, že je možno systém upevnit na pokožku na delší časové období bez jakýchkoliv obtíží, například pomocí náplasti nebo pod náramkovými hodinkami. K upevnění transkorneálního systému je možno použít také jednoduchého náramku, lepidla, nedráždícího kůži nebo je možno upravit mikrojehly tak, aby samy přidržovaly systém na pokožce.

Systém podle vynálezu je nutno vyrobit a naplnit za řízených podmínek a připravený systém je nutno až do použití uchovat ve sterilním stavu za nepřístupu vzduchu, například v zataveném obalu.

Zásobník a mikrojehly transkorneálního systému podle vynálezu mohou tvořit homogenní jednotku nebo se tato jednotka může skládat z několika částí. Je možné provedení, v němž je zásobník a mikrojehly konstrukčně odděleny a spojeny tenkou hadičkou nebo kapilárou. Toto provedení je zvláště výhodné v těch případech, že je zapotřebí podávat větší množství léčiva v průběhu delšího časového období.

Zásadní význam pro funkci transkorneálního systému podle vynálezu má technické a konstrukční provedení mikrojehel a jejich kapilárních otvorů, které slouží pro přívod roztoku účinné látky.

K průniku stratům corneum je zapotřebí, aby mikrojehly měly délku nejméně 10, s výhodou 50 až 100 mikrometrů a zvláště až 1 mm. Mikrojehly podle vynálezu jsou konické nebo válcové, přičemž zakončení špiček jehel je v oblasti mikrometru, poloměr zakřivení špičky mikrojehly má být menší než 10 mikrometrů. Tímto způsobem je možno také snížit na co nejmenší míru poškození pokožky a tím i bolestivost podání.

• · · · • · * ·

- ·5 Aby bylo možno zajistit přívod dostatečného množství roztoku účinné látky do kapilárního krevního oběhu nemocného, jsou mikrojehly podle vynálezu opatřeny kapilárními otvory, například kruhovými nebo štěrbinovými otvory nebo kombinací takových otvorů. Mikrojehly, vyrobené z materiálu s definovanou porézností mohou rovněž zajistit požadovaný přívod roztoku účinné látky.

Zvláštní provedení mikrojehel podle vynálezu mohou být opatřena například kapilárními otvory, které jsou kombinací středového kanálu se štěrbinami, ústícími na povrchu mikrojehly.

Transport roztoku účinné látky je možno v závislosti na viskozitě roztoku zvýšit nebo řídit mechanickými, elektrickými, chemickými a/nebo povrchovými silami. Velmi výhodné je použití většího počtu mikrojehel, zejména pokud jde o snadnost nastavení objemového množství za jednotku času a také pro překonání odporu. S výhodou jsou mikrojehly uloženy na ploše, kterou tvoří strana transkorneálního systému, přivrácená k pokožce. Tato plocha může mít velikost v rozmezí několika mm až několika cm čtverečných. Typický počet mikrojehel v jednom prostředku je 10 až 100, přičemž tímto údajem nemá být systém podle vynálezu nijak omezen.

Materiál, z něhož jsou mikrojehly vyrobeny, musí být biologicky kompatibilní a musí být snášen pokožkou. Z hlediska hospodárnosti jsou vhodné keramické materiály, sklo a některé kovy, například titan. Velmi výhodné jsou snadno zpracovatelné plastické hmoty. Biologicky odbouratelné polymery, například polylaktidy a další látky, mají tu výhodu, že části materiálu, případně zachycené v pokožce, mohou být přímo v pokožce odbourány. Biologicky odbouratelné polymery jsou známé a užívané například jako chirurgické šicí materiály a kostní spojky.

• · • · · · • · « · · · · · *··· * • · · » · · · * · · ·

- 6 Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněno jednoduché provedení transkorneálního systému podle vynálezu.

Na obr. 2 je znázorněno další možné provedení systému podle vynálezu.

Na obr. 3 jsou znázorněna různá provedení mikrojehel pro systém podle vynálezu.

Na obr. 4 je znázorněno další možné provedení systému podle vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněn řez dalším provedením systému podle vynálezu s krytem pro mikrojehly.

Na obr. 6 je znázorněno několik možných provedení mikrojehel podle vynálezu a otvorů v těchto mikrojehlách.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno jednoduché provedení transkorneálního systému 20 v axiálním řezu. Systém 20 sestává ze zásobníku 21 s mikro jehlami 23, upravenými na dně 22. Vnitřní prostor zásobníku 21 je tvořen nádržkou 24 pro roztok 25 účinné látky. V závislosti na své viskositě je roztok účinné látky přímo uložen do nádržky 24 nebo je použito matrice, například ze savého materiálu nebo z polymeru .

Zásobník 21 a mikrojehly 23 mají kapalinotěsnou zevní stěnu 26, která je mechanicky tak pevná, že je možno • · • ·

- 7 systém uložit na pokožku a k uvolnění léčiva mírným tlakem zatlačit mikrojehly 23 do pokožky. Zevní stěna 26 je v oblasti špiček 27 mikrojehel 23 přerušena a vytváří výstupní otvory 28, jimiž může roztok účinné látky v důsledku kapilárních sil pronikat do kapilárního oběhového systému pod stratům corneum, čímž je možno dosáhnout systemického účinku. Nádržka 24 může být opatřena otvorem 29 pro vyrovnání tlakových rozdílů. Otvor 29 je s výhodou opatřen filtrem, aby bylo možno zabránit znečištění transkorneálního systému 20. K urychlení proudu roztoku účinné látky je možno zařadit pomůcky pro zavedení zvýšeného tlaku. Transkorneální systém 20 je například možno naplnit tak, že se roztok účinné látky vstřikne injekční stříkačkou, nebo se celý transkorneální systém 20 ponoří do roztoku účinné látky nebo se do transkorneálního systému 20 uloží matrice, do níž byl uložen uvedený roztok. Je samozřejmé, že v tomto posledním případě musí být transkorneální systém 20 vytvořen ze dvou částí, například ze spodní části, která nese mikrojehly 23 a horní části, jíž je celý transkorneální systém uzavřen po uložení matrice s účinnou látkou. Podle povahy účinné látky se může tato látka nacházet v roztoku ve vodě, v organickém, fyziologicky přijatelném rozpouštědle nebo ve směsi takových rozpouštědel. Vhodnými rozpouštědly jsou například voda, ethanol, propanol a jejich směsi. Účinnou látku je také možno uložit do matrice z gelu, vytvořeného například z polymerního materiálu.

Z materiálů pro výrobu zásobníku 21 a mikrojehel 23 padají v první řadě do úvahy termoplasty, které mohou být vytvořeny z jemně práškového granulátu. Vhodnou volbou tlaku, teploty, typicky pod teplotou tání materiálu a času je možno požadovaným a reprodukovatelným způsobem upravit poréznost, která je v typických případech 50 %. Konečným cíleným natavením povrchové plochy pak dochází k uzavření, takže vzniká porézní útvar s nepropustnou zevní stěnou 26.

• · · · • · · · • · • · · » · · ·· ···· · ···· ···· ···

- 8 Oblasti stěny, které mají zůstat propustné, například otvor 29 nebo špičky 27 mikrojehel 23 je možno uchránit před natavenim chlazením těchto úseků v průběhu zpracování. K utěsnění porézních stěn je na tyto stěny také možno uložit ochranné vrstvy nebo je možno použít svařování, jde však již o postupy, které jsou nákladné vzhledem ke zvýšeným nárokům na čas i zařízení. Stupeň poréznosti a průřez špiček 27 mikrojehel 23 je možno, v určitém rozmezí měnit a tak nastavit podávanou dávku. Dalšími vhodnými materiály jsou například polyethylen, polypropylen nebo polysulfony.

Další možné provedení je znázorněno na obr. 2. Transkorneální systém 30 je v tomto případě tvořen spodní částí 31a a horní částí 31b. Spodní část 31a je na své straně, přivrácené k pokožce opatřen mikrojehlami 32 s kapilárními otvory 33, z nichž jsou na výkresu znázorněny pouze tři ve zvětšeném měřítku pro snadnější znázornění. Nádržka 34 pro roztok účinné látky je vytvořena jako posuvný píst 37 a je utěsněna pomocí vlnovce 38. Utěsnění je samozřejmě možno uskutečnit také jiným způsobem, například těsným uložením pístu 37 ve spodní části 31a. Horní část 31b obsahuje mikročerpadlo 39 , které při své činnosti vyvíjí na píst 37 definovaný tlak, čímž dochází k aplikaci účinné látky do kapilárního oběhového systému. Na vnitřní straně spodní částí 31a mohou být před kapilárními otvory uloženy mikroventily 39a k zábraně předčasného uvolnění účinné látky. Tlak na píst 37 může být mikročerpadlem 39 vykonáván pneumaticky, je však možno také zařadit miniaturizovaný elektromotor a přiřazený pohon čistě mechanickým způsobem.

Ke zlepšení nastavitelnosti a upravitelnosti dávky účinné látky může být transkorneální systém 30 opatřen mikročidly 39c, mikroovládacími prvky 39e, například pro nastavení neznázorněných mikroventilů, elektronickým spínacím

• · • · · otvorem 39b se spínačem 39d pro zapnutí a vypnutí a podobně. Mikročidla 39c slouží v první řadě ke zjištění řídících a poruchových veličin a k jejich sledování. Jde například o koncentraci účinné látky v krevním oběhu, teplotu nebo aktivitu nemocného a také ke zjištění a sledování systémových veličin, jako jsou čas, průtok, tlak a teplota. Pamětová oblast elektronického spínacího obvodu může být výrobcem nebo lékařem vybavena požadovanými údaji a parametry a vhodným způsobem programovatelná. Hodnoty, naměřené mikročidly 39c se převádějí na elektronické přístroje a dále zpracovávají. Podle předem určené nastavovací a řídící funkce se pak odvodí signály pro mikroovládací prvky 39e.

Podstatnou částí transkorneálního systému podle vynále zu je konstrukce mikrojehel.

Na obr. 3 jsou znázorněna různá provedení mikrojehel. Na obr. 3a je znázorněna jehla 41, která má porézní hrot, kterým může procházet roztok účinné látky. Na obr. 3b je znázorněna jehla 42 s nepropustnou zevní stěnou. Hrot má prodlouženou část 44, která se po vpichu odlomí v místě 43 lomu a tím dojde k otevření hrotu. Další možnost otevření je znázorněna na obr. 3c. V tomto případě mohou být hroty překryty navařenou fólií 45, která po odtržení odkryje hroty K zakotvení v pokožce mohou být jehly 41 opatřeny zpětnými háčky, jak je znázorněno na obr. 3d. Jehly 41 jsou obecně zhotoveny z biologicky přijatelného materiálu, například z kovu, keramiky nebo polymerů, například z biologicky odbouratelných polymerů na bázi glykolidu a/nebo laktidu, obvykle ve formě kopolymeru s biologicky odbouratelnými polymery. Jehly 41 mohou být vyrobeny také z porézního, pro účinnou látku propustného materiálu, jako termoplastické hmoty tak, aby účinná látka byla uvolňována celou plochou jehly 41.

- 10 Na obr. 4 je znázorněna nádržka 50 ve tvaru vaničky, v níž je roztok 51 účinné látky uzavřen pomocí elastické membrány 54. Podle jednotlivých provedení mohou nádržka 50 a mikrojehly 53 pro průnik do pokožky tvořit konstrukční jednotku. Stěna 55 nádržky 50 a mikrojehly 53 jsou, jak je popsáno svrchu, vyrobeny z porézního materiálu, jehož povrch je nepropustný. Roztok účinné látky je možno aplikovat lehkým.přetlakem na matrici 52 s obsahem účinné látky. Přetlak je udržován elastickou membránou 54 a tím je možno zaručit stálý průtok roztoku účinné látky. Tento průtok je možno také tlakem z vnějšku na membránu krátkodobě zvýšit, například samotným nemocným tak, aby byla aplikována přídatná dávka. Na obr. 4a je celý systém znázorněn na počátku s elastickou membránou 54 v napjatém stavu, takže roztok účinné látky v matrici 52. Účinná látka pak prochází mikrojehlami 53 pod stratům corneum k dosažení systemického účinku. Na obr. 4b je systém znázorněn poté, co převážný podíl roztoku účinné látky byl již spotřebován.

Na obr. 5 je znázorněn řez transkorneálním systémem 1_. Kryt 10 obsahuje nádržku 2 pro roztok účinné látky, uzavřenou na horní straně vlnovcem 3. V nádržce 2 je uložen roztok 4 účinné látky, který je na spodní straně nádržky 2. přes vstupní kanálek 5 spojen s komorou 6 čerpadla. Přes výstupní kanálek 7 se pak roztok 4 dostává k mikrojehlám 8 na spodní straně krytu 10 a jejich kapilárními otvory 9 směrem ven. Horní část 10a krytu a spodní část 10b krytu tvoří spolu s mikrojehlami _8 konstrukční jednotku, s výhodou vyrobenou z termoplastické hmoty. Víko krytu 10 obsahuje baterii 11 jako zdroj elektrického proudu a elektronickou řídící jednotku 12, otvor 13 pro vzduch umožňuje úpravu vlnovce 3 při aplikaci roztoku účinné látky v závislosti na sníženém objemu. Roztok 4 účinné látky je vytlačován piezoelektrickou membránou 14, vykonávající elektricky řízené pohyby čerpadla. Vstupní kanálek _5 je upraven • · · · · * · · ···· ·· • · · ·· · ··· • * · · · · · · · · « · * * · · · · » · ·· tak, aby roztok 4 účinné látky byl piezoelektrickou membránou 14 čerpán do mikrojehel 8. To je možno zajistit zařazením ventilu nebo tak, že průměr vstupního kanálku 5. je menší než průměr výstupního kanálku Ί_. Před použitím transkorneálního systému _1 jsou mikrojehly 8 opatřeny ochranným krytem 15, například ve formě nástavce.

Na obr. 6 jsou znázorněna některá provedení mikrojehel podle vynálezu v řezu a při pohledu shora.

Na obr. 6a je znázorněna mikrojehla se středovým otvorem 9 tvaru válce 8 s konickým hrotem 10.

Na obr. 6b je znázorněna mikrojehla s otvorem ve tvaru štěrbiny 9 a se zevním tvarem, odpovídajícím válci

Na obr. 6c je znázorněna mikrojehla se zploštěnou zevní stěnou 8, přičemž otvor má tvar štěrbiny .9.

Ns obr. 6d je znázorněna mikrojehla válcového tvaru se skoseným hrotem 10.

Na obr. 6e je znázorněn mikronůž, který je možno použít místo mikrojehly. Tento mikronůž je znázorněn rovněž v řezu a při pohledu shora.

Otvory £ pro roztok účinné látky jsou vhodně uloženy těsně vedle řezné hrany 8a na spodní straně 10b systému z obr. 5, takže roztok účinné látky se dostává k naříznutému povrchu pokožky, čímž může dojít k systemickému účinku.

Na obr. 6f je znázorněno možné další provedení mikronože ve tvaru zrna s hranami 8b k proříznutí pokožky. Otvory 9 se nacházejí v bezprostřední blízkosti mikronože.

Rozměry mikronožů jsou řádově přibližně stejné jako rozměry svrchu popsaných mikrojehel.

Jednotlivé mikroJehly, popřípadě mikronože jsou typicky uloženy na spodní straně transkorneálního systému podle vynálezu a tvoří konstrukční jednotku. Počet těchto útvarů se pohybuje v rozmezí 10 až 100.

Dávkování léčiva je možno řídit úpravou množství aplikovaného roztoku za jednotku času, tuto hodnotu je pak možno upravovat také volbou příčného průřezu otvorů všech mikrojehel, použitých v transkorneálním systému podle vynálezu.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Transkorneální systém pro uvolňování účinných látek řízeným způsobem, vyznačující se tím, že sestává ze zásobníku účinné látky a ze zařízení s mikrojehlami nebo mikronoži pro aplikaci účinné látky.
2. 2. Transkorneální systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že mikrojehly nebo mikronože mají délku, která odpovídá nejméně tlouštce stratům corneum.
3. 3. Transkorneální systém pro řízené uvolňování účinných látek, vyznačující se tím, že sestává ze zásobníku účinné látky a ze zařízení s mikrojehlami, jimiž je možno aplikovat účinnou látku ve formě roztoku.
4. 4. Transkorneální systém podle některého z nároků 1,

   2 nebo 3,vyznačující se tím, že na straně, přivrácené k pokožce je upraveno větší množství mikrojehel.
5. 5. Transkorneální systém podle některého z nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že obsahuje zařízení, umožňující aplikaci účinné látky ze zásobníku přes otvory mikrojehel do pokožky.
6. 6. Transkorneální systém podle některého z nároků 1 až 5,vyznačující se tím, že obsahuje zařízení pro zásobení systému energií.
7. 7. Transkorneální systém podle některého z nároků 1 až 6,vyznačující se tím, že obsahuje zařízení pro kontrolu a řízení uvolňování účinné látky.

   • · · · ·
8. 8. Transkorneální systém podle některého z nároků 1 až 7,vyznačující se tím, že nejméně jedna plocha, ohraničující zásobník pro účinnou látku je upravena pohyblivě.
9. 9. Mikrojehla pro aplikaci roztoku účinné látky, vyznačující se tím, že její délka je nejméně
10. 10 mikrometrů.

    10. Mikrojehla podle některého nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že je opatřena nejméně jedním kapilárním otvorem ve formě kanálku a/nebo štěrbiny.
11. 11. Mikrojehla podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že tvoří integrální součást zásobníku účinné látky.
12. 12. Mikrojehla podle některého z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že je vyrobena z termoplastického materiálu.
13. 13. Mikrojehla podle některého z nároků 9 až 12, vyznačující se tím, že její špička má poloměr zakřivení méně než 10 mikrometrů.
14. 14. Mikrojehla podle některého z nároků 9 až 13, vyznačující se tím, že je vyrobena z porézního materiálu, propustného pro kapalinu.
15. 15. Použití transkorneálníhosystému podle nároků 1 až 8 k řízenému uvolnění systemicky působících léčiv.