ES2203792T3 - Composiciones estables en polvo en estado vitreo. - Google Patents

Abstract

Un proceso para el mantenimiento de la dispersibilidad de una composición pulverulenta a lo largo del tiempo,comprendiendo dicho proceso:(a) la eliminación del solvente de una solución que comprende un solvente, un formador vítreo y un materialfarmacológicamente activo, el cual no es una macromolécula, o es una macromolécula seleccionada de entre el grupoconsistente en péptidos, polipéptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos, y proteínas, bajo condicionesefectivas para la formación de una composición de matriz vítrea adecuada para la administración pulmonar, teniendodicha composición (i) el material farmacológicamente activo dentro de la matriz, (ii) una temperatura de transiciónvítrea (Tg), y (iii) un MMAD de 1 a 5 mum (micrones), y(b) el almacenamiento de la composición a una temperatura de almacenamiento (Ts) que es, al menos, 10ºC inferiorque dicha Tg, de tal forma que la composición mantiene un MMAD de entre 1 a 5 mum (micrones) cuando es almacenadaa dicha Ts durante un período mínimo de, al menos, un mes.

Description

Composiciones estables en polvo en estado vítreo.

Antecedentes Campo de la invención

Esta invención está relacionada con composiciones farmacéuticas pulverulentas que muestran una mejorada estabilidad de dispersibilidad a lo largo del tiempo para la terapia de inhalación, con procesos para la preparación de dichas composiciones, y con métodos para el tratamiento de ciertos estados de enfermedad utilizando tales composiciones. La invención se encuentra basada en el descubrimiento de que la dispersibilidad de una composición farmacéutica pulverulenta puede ser mantenida a lo largo del tiempo si la composición es preparada en un estado vítreo. Aunque es sabido que la estabilidad química de un compuesto farmacéutico puede ser mantenida en el estado vítreo, esta es la primera vez que se reconoce que una composición en estado vítreo puede ser utilizada para mantener la dispersibilidad de una composición pulverulenta a lo largo del tiempo.

Antecedentes de la invención

A lo largo de los años, ciertos fármacos han sido vendidos en composiciones adecuadas para la formación de un fármaco en dispersión para la inhalación oral y la consiguiente absorción pulmonar, con el fin de tratar diversas enfermedades en humanos. Tales composiciones para la administración pulmonar del fármaco están diseñadas para ser administradas por medio de la inhalación por el paciente de un fármaco en dispersión, de tal forma que el fármaco activo que se encuentra dentro de la dispersión pueda alcanzar el pulmón. Se ha descubierto que ciertos fármacos administrados al pulmón son absorbidos de forma inmediata, a través de la región alveolar, directamente por el torrente sanguíneo. De esta forma, la administración pulmonar puede ser efectiva tanto en la administración sistémica para el tratamiento de diversas enfermedades, como para la administración localizada con el fin de tratar enfermedades pulmonares.

Son utilizados distintos métodos para la administración de fármacos por medio de la absorción pulmonar. Éstos incluyen nebulizadores líquidos, inhaladores dosificadores con base de un propelente (MDIs), e inhaladores de polvo seco activados por la respiración o ayudados por aire (DPIs). Los inhaladores de polvo seco en aerosol proporcionan un método particularmente prometedor para la administración pulmonar de fármacos. Por ejemplo, en WO 95/31479 es descrita una composición de polvo seco comprendiendo interferón beta para la administración pulmonar. Por lo general, los DPIs contienen el fármaco pulverulento en un receptáculo desecado o paquete blíster. El aire inhalado o comprimido dispersa el polvo fuera del dispositivo, bien directamente en la boca del paciente (DPI activado por respiración), o en una cámara espaciadora (DPI ayudado por aire). (Ver, por ejemplo, la Solicitud de Patente americana SN 08/423.568, presentada el 14 de abril de 1995, la cual es aquí incorpora como referencia). Los MDIs con base de propelente pueden emplear también un fármaco pulverulento seco, que es suspendido en un propelente de gas licuado. Para administrar el fármaco, el gas presurizado es liberado bruscamente por medio de una válvula y, en el spray resultante, el propelente se evapora de forma casi inmediata, dejando un polvo seco fino. Los polvos en aerosol son útiles para la administración de distintos productos farmacéuticos, incluyendo pequeñas moléculas, como los esteroides; péptidos, como los agonistas de hormonas; y proteínas, como la insulina.

Sin embargo, son evidentes algunas desventajas en los sistemas de polvo seco en aerosol. Si las partículas de polvo se aglomeran con el tiempo unas con otras, o se adhieren a las paredes del contenedor o del envoltorio, cambiarán la concentración y, de esta forma, la dosis del producto administrado. Además, las partículas de polvo pueden aglomerarse y formar pastas endurecidas. Con los sistemas propelentes puede tener lugar la obstrucción de una válvula si el polvo se aglomera o si la concentración de polvo es demasiado alta. Además, el polvo puede depositarse dentro de la válvula y evitar que la válvula se cierre correctamente. Esto lleva a pérdidas de propelente. La aglomeración también reduce la cantidad de fármaco que puede ser depositada en el pulmón, ya que las partículas deben ser, usualmente, muy por debajo de alrededor de 5 \mum para su depósito en los bronquiolos respiratorios, y por debajo de alrededor de 2 \mum para su depósito a través de los conductos alveolares y alvéolos. Como un polvo seco en aerosol es almacenado antes de su venta durante un periodo de tiempo, la aglomeración puede volverse más pronunciada. La acumulación de humedad, en particular, puede acelerar el porcentaje de aglomeración. Esta degradación del estado sólido de la formulación con el paso del tiempo hace difícil el asegurar la administración de una dosis constante y precisa del fármaco activo durante el tiempo de durabilidad del producto en aerosol antes de la venta. Con los polvos en aerosol el tiempo de durabilidad antes de la venta depende tanto de la estabilidad química del fármaco activo como de la estabilidad física del sistema de administración del estado sólido. Cuando el fármaco activo posee una buena estabilidad química, el tiempo de durabilidad del producto antes de la venta se ve dictado más por la estabilidad física de la forma de dosificación. Cuando el fármaco activo es un compuesto lábil, como la proteína \alpha-1 antitripsina, el tiempo de durabilidad antes de la venta se ve dictado tanto por la estabilidad química del fármaco activo en la forma de dosificación, como por la estabilidad física de la forma de dosificación propiamente dicha. Esto ha hecho particularmente difícil el desarrollo de sistemas de administración para la administración por inhalación oral de péptidos lábiles y proteínas. Además, al ser absorbidas pobremente las proteínas y otras macromoléculas por medio de otras rutas de administración no invasivas, es generalmente preferida la absorción pulmonar.

Es de sobra conocida la pobre estabilidad química de las proteínas en formas de dosificación acuosas, siendo generalmente preferidas las formas de dosificación sólidas para las proteínas, es decir, proteínas desecadas. Sin embargo, aún en formas de dosificación sólidas, algunas proteínas pueden ser relativamente inestables. Esta pobreza en la estabilidad puede ser producto tanto del método de preparación de las formas de dosificación sólidas -en donde el fármaco activo es una proteína-, como del ambiente de almacenamiento alrededor de la proteína dentro de la forma de dosificación.

Un método usual utilizado para preparar polvos secos relativamente estables conteniendo proteínas es la liofilización (congelación-secado). Sin embargo, la liofilización y su posterior procesado pueden forzar a una proteína a experimentar cambios químicos y físicos significativos. Los sucesos en el procesamiento que pueden causar pérdida de actividad incluyen la concentración de sales, precipitación, cristalización, reacciones químicas, disgregación, pH, cantidad de humedad residual que permanece después de la congelación-secado, y similares. La pérdida de actividad es causada, en parte, por cambios físicos en la estructura terciaria de la proteína, es decir, por el desdoblamiento.

En la literatura existente al respecto han sido propuestas numerosas soluciones al problema de la estabilidad proteínica en la forma seca. Para optimizar la estabilidad proteínica durante la liofilización (estabilidad del proceso), por ejemplo, ha sido sugerida la utilización de ligandos estabilizadores con pH específico y de aditivos estabilizadores no específicos. Para estabilizar la proteína después de la liofilización, se ha sugerido que los excipientes puedan formar un vidrio amorfo con la proteína. Por medio del superenfriamiento de una solución conteniendo una proteína y excipientes, es evitada la congelación -en donde pueden formarse formas dominantes cristalográficas-, y la solución forma un resina, seguido de una goma viscoelástica y, finalmente, una substancia vítrea. El resultado es un sólido amorfo, en donde el material excipiente vítreo -por ejemplo, la sucrosa- se encuentra en una forma vítrea amorfa y reviste a la proteína, previniendo de esta forma cualquier desdoblamiento, y retardando cualquier interacción molecular o reactividad cruzada hasta un punto casi inexistente, debido a la movilidad muy reducida de la proteína y de otras moléculas dentro de la composición vítrea. Este proceso ha sido postulado para que suceda bien por vía de inmovilización mecánica de la proteína por medio del vidrio amorfo, o por vía de unión de hidrógeno con grupos polares y cargados en la proteína -es decir, por medio de reposición de agua-, previniendo de esta forma la desnaturalización inducida por desecamiento e inhibiendo posteriores interacciones degradadoras. Siempre que el sólido vítreo sea almacenado a una temperatura por debajo de su temperatura de transición vítrea, y la humedad residual y, en algunos casos, el oxígeno sobrante en el producto seco sea relativamente bajo, la proteína lábil puede permanecer relativamente estable. Son descritos en EP-A-0520748, WO 96/03978 y por Franks et al en Biopharm 4 (9) pág. 38 a 42 (1991) métodos de almacenamiento de materiales lábiles o, si no, químicamente inestables, por medio de su incorporación a una matriz vítrea.

Sin embargo, el mantener la actividad química y biológica de la proteína activa es sólo la mitad del desafío cuando el sistema de administración comprende una forma de dosificación en aerosol de polvo seco. Conforme es comentado con anterioridad, debe ser mantenida la estabilidad del estado sólido de la forma de dosificación propiamente dicha, durante el tiempo de durabilidad del producto antes de la venta. Es decir, debe ser mantenida la dispersibilidad del polvo en aerosol a lo largo del tiempo. La importancia de la estabilidad física constante de la forma de dosificación del polvo en aerosol es evidente, dada la necesidad de administrar de forma precisa dosis relativamente bajas de proteínas y péptidos altamente activos, que son eficaces en rangos terapéuticos muy estrechos. El alto coste de muchas proteínas y péptidos hace también muy importante el asegurar que una parte substancial del fármaco activo disponible, disperso dentro una forma de dosificación, es administrada al epitelio pulmonar. Además, para las proteínas, péptidos, y formulaciones farmacéuticas de moléculas pequeñas para la administración pulmonar por medio de inhalación oral, la U.S. Food and Drug Administration (FDA) exige que un sistema de administración de un fármaco dado administre el fármaco activo en una concentración constante dentro del 85% al 115% de la dosis marcada para el activo, es decir, una dosis administrada de \pm 15% de la dosis marcada. Aunque en los conocimientos previos en este campo se han estudiado, al menos en parte, los problemas de la estabilidad química y física de los fármacos proteínicos activos, no se ha estudiado adecuadamente el problema de la estabilidad del estado sólido de un polvo seco en aerosol, es decir, la dispersibilidad a la hora de administrar proteínas. Tampoco se ha estudiado hasta ahora la estabilidad del estado sólido de formulaciones inhalables de polvo seco amorfo para la administración de fármacos de pequeñas moléculas o péptidos.

De esta manera, existe una necesidad de encontrar un medio de administrar fármacos por medio de la absorción pulmonar, que asegure la estabilidad física a lo largo del tiempo de la forma de dosificación en estado sólido. Es decir, hay una necesidad de una forma de dosificación de polvo seco en aerosol, o de una forma de dosificación similar, que tenga una dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

Objetivos de la invención

Es un objetivo de esta invención el proporcionar una composición farmacéutica, en particular en una forma de dosificación unitaria, para la administración pulmonar, que tenga dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

Es un objetivo adicional de esta invención el proporcionar un proceso para la fabricación de una composición farmacéutica para la administración pulmonar que tenga dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

Otro objetivo adicional de esta invención es el proporcionar un proceso para la administración de una composición farmacéutica para la administración pulmonar que tenga dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

Otro objetivo adicional de esta invención es el proporcionar un nuevo sistema de administración del fármaco que sea capaz de mantener un nivel estable de dispersibilidad a lo largo del tiempo.

Resumen de la invención

Un primer aspecto de esta invención es un proceso para el mantenimiento a lo largo del tiempo de la dispersibilidad de una composición pulverulenta, comprendiendo dicho proceso:

(a) Eliminación del solvente de una solución comprendiendo un solvente, un formador vítreo y un material farmacológicamente activo, el cual no es una macromolécula, o es una macromolécula seleccionada dentro del grupo consistente en péptidos, polipéptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos y proteínas, bajo condiciones efectivas para la formación de una composición de matriz vítrea, adecuada para la administración pulmonar, teniendo dicha composición (i) el material farmacológicamente activo dentro de la matriz, (ii) una temperatura de transición vítrea (T_{g}), y (iii) un MMAD de 1 a 5 \mum (micrones), y

(b) almacenamiento de la composición a una temperatura de almacenamiento (T_{s}) que es, al menos, 10ºC inferior que dicha T_{g}, de tal forma que la composición mantiene un MMAD de 1 a 5 \mum (micrones) cuando es almacenada a dicha T_{s} durante un período mínimo de, al menos, un mes.

Otro aspecto de la invención es un proceso para el mantenimiento de la dispersibilidad de una composición pulverulenta a lo largo del tiempo, comprendiendo:

la formación de una solución comprendiendo un solvente, un formador vítreo capaz de formar una matriz vítrea, y un material farmacológicamente activo, el cual no es una macromolécula, o es una macromolécula seleccionada dentro del grupo consistente en péptidos, polipéptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos y proteínas,

la eliminación del solvente de dicha solución bajo condiciones efectivas para la formación de una composición pulverulenta apropiada para inhalación, comprendiendo dicha composición una matriz vítrea conteniendo el material farmacológicamente activo, y en la que los cristales del formador vítreo no tienden a formarse, y que tiene una temperatura de transición vítrea T_{g}, y

el almacenamiento de la composición durante un período de tiempo de, al menos, un mes, a una temperatura de almacenamiento, T_{s}, que es, al menos, 10ºC inferior que el valor de T_{g} de dicha composición.

La invención, por lo tanto, proporciona una composición dispersable pulverulenta que tiene dispersibilidad estable a lo largo del tiempo, una temperatura de transición vítrea característica (T_{g}) y una de almacenamiento recomendada (T_{s}), en donde la diferencia entre T_{g} y T_{s} es de, al menos, 10ºC (es decir, T_{g} - T_{s} es mayor que 10ºC), cuya composición comprende una mezcla de una matriz vítrea farmacéuticamente aceptable y, al menos, un material farmacológicamente activo dentro de la matriz vítrea.

Otro aspecto la invención proporciona una composición dispersable pulverulenta en forma de dosificación unitaria, teniendo dispersibilidad estable a lo largo del tiempo, y una temperatura de transición vítrea característica (T_{g}), en combinación con instrucciones de etiquetado, para el tratamiento de una enfermedad pulmonar o sistémica en un sujeto mamífero, que incluye una temperatura de almacenamiento recomendada (T_{s}), en donde la diferencia entre T_{g} y T_{s} es de, al menos, alrededor de 10ºC. La composición comprende una matriz vítrea farmacéuticamente aceptable y, al menos, un material farmacéuticamente activo dentro de la matriz vítrea amorfa.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A es un termograma DSC de una formulación recién preparada del Ejemplo 1, con un índice de calentamiento de 1ºC por minuto.

La Figura 1B es un termograma DSC de la misma formulación mostrada en la Figura 1A, después de dos semanas bajo un ciclo de temperatura de 2ºC a 37ºC cada 24 horas.

La Figura 2 muestra un termograma DSC de una composición de insulina del Ejemplo 2, con un índice de calentamiento de 1ºC por minuto.

La Figura 3 muestra un perfil de humedad T_{g} de una composición de esta invención mostrada en el Ejemplo 2.

La Figura 4 muestra un gráfico de isoterma de sorción/desorción de humedad para una formulación de esta invención mostrada en el Ejemplo 2.

La Figura 5 muestra un modelo de difracción de rayos X para una composición de esta invención mostrada en el Ejemplo 2.

La Figura 6 muestra una fotografía de un microscopio electrónico de barrido de las partículas del Ejemplo 2.

La Figura 7 muestra el efecto de la humedad en la T_{g} de una composición del Ejemplo 3.

La Figura 8 muestra un termograma DER de la composición de esta invención mostrado en el Ejemplo 11.

La Figura 9A proporciona una distribución por tamaño de partícula de un impactor en cascada para una composición de esta invención mostrada en el Ejemplo 11.

La Figura 9B muestra una distribución por tamaño de partícula de un impactor en cascada en una composición de esta invención después de un cierto tiempo.

La Figura 10 muestra un termograma DER de la composición del Ejemplo 14.

La Figura 11 muestra un termograma DSC de una composición del Ejemplo 15, con un índice de calentamiento de 1ºC por minuto.

La Figura 12 es un modelo de difracción de rayos X de una composición del Ejemplo 15.

La Figura 13 muestra una isoterma de sorción/desorción de humedad de una composición del Ejemplo 15.

La Figura 14 muestra un termograma DSC de una composición del Ejemplo 10, con un índice de calentamiento de 1ºC por minuto.

Descripción detallada de las realizaciones actualmente preferidas Definiciones

Las siguientes definiciones de términos son proporcionadas para ayudar a interpretar el alcance y extensión de las reivindicaciones adjuntas.

Dosis Administrada: La frase "dosis administrada", según es utilizada aquí, se refiere al porcentaje de fármaco en una forma de dosificación farmacéutica, empleando un sistema de administración con base de aerosol, que es administrado desde la boquilla del dispositivo. Por ejemplo, una dosis administrada del 70% indica que fue administrado el 70% de la cantidad total del fármaco en la forma de dosificación desde la boquilla del dispositivo.

Dispersibilidad: El término "dispersibilidad" significa el grado al que la composición pulverulenta puede ser dispersada (es decir, suspendida o aerosolizada) en una corriente de aire, de tal forma que las partículas dispersadas puedan ser respiradas o inhaladas en los pulmones de un sujeto. Por ejemplo, una composición pulverulenta que sea solo dispersable al 10% significa que solo puede ser suspendido el 10% de la masa de partículas finamente divididas constituyentes de la composición, para inhalación oral en los pulmones; el 50% de dispersibilidad significa que puede ser suspendido el 50% de la masa. Es descrita más adelante una medición estándar de dispersibilidad.

Vidrio: El término "vidrio" o "estado vítreo" o "matriz vítrea", según es utilizado aquí, se refiere a un líquido que ha perdido su capacidad para fluir, es decir, es un líquido con una viscosidad muy alta, en donde la viscosidad varía entre 10^{10} y 10^{14} pascales-segundo. Puede ser considerado como un sistema amorfo metaestable, en el cual las moléculas tienen movimiento vibracional y un reducido movimiento rotacional, pero tienen movimiento translacional muy lento (casi inmensurable conforme a las técnicas actuales) cuando se compara con el estado líquido. Como un sistema metaestable, es estable durante largos períodos de tiempo cuando es almacenado muy por debajo de la temperatura de transición vítrea. Debido a que los vidrios no se encuentran en un estado de equilibrio termodinámico, los vidrios almacenados a temperaturas de transición vítrea -o cerca de esta temperatura- descansan en equilibrio al almacenarse, y pierden su alta viscosidad. El líquido fluido resinoso o gomoso resultante puede llevar a la inestabilidad física del producto. El proceso utilizado para obtener una matriz vítrea para los propósitos de esta invención es, por lo general, una técnica de evaporación del solvente, aunque otros procesos podrían producir una matriz vítrea con una T_{g} aceptable, por ejemplo, la congelación-secado seguida de molienda para la micronización.

Temperatura de Transición Vítrea: El comienzo de la temperatura de transición vítrea está representado aquí con el símbolo T_{g}. La temperatura de transición vítrea es el rango de temperatura, al cual una composición cambia de un estado vítreo o vidrioso a un estado de resina o gomoso. Por lo general la T_{g} es determinada utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC), y es tomada como valor estándar como la temperatura a la cual tiene lugar el comienzo del cambio de la capacidad calorífica (Cp) de la composición, al ser escaneada a lo largo de la transición. La definición de T_{g} es siempre arbitraria y no hay actualmente acuerdo internacional. La T_{g} puede ser definida como el comienzo, punto medio y punto final de la transición: para los propósitos de esta invención utilizaremos el comienzo de los cambios en Cp cuando se utilice DSC y DER. Ver el artículo titulado "Formation of Glasses from Liquids and Biopolymers", por C.A. Angell: Science, 267, 1924-1935 (31 MAR '95) y el artículo titulado "Differential Scanning Calorimetry Analysis of Glass Transitions" por Jan P. Wolanczyk: Cryo- Letters, 10, 73-76 (1989). Para un tratamiento matemático detallado ver "Nature of the Glass Transition and the Glassy State", por Gibbs y DiMarzio: Journal of Chemical Physics, 28, NO. 3, 373-383 (March, 1958).

MMAD: La abreviatura "MMAD" significa diámetro aerodinámico de la masa media. Se refiere a la distribución por tamaño de partícula de las partículas de un polvo dispersable cuando son dispersadas como un aerosol. La determinación se realiza, por lo general, utilizando un impactor en cascada. Para un estudio, ver Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Edition at p.p. 1620-22.

MMD: La abreviatura MMD significa diámetro de la masa media. Se refiere a la distribución por tamaño de partícula del polvo a granel, conforme es generalmente medido por medio de técnicas de sedimentación centrífuga (por ejemplo, es útil el Analizador por Tamaño de Partícula Horiba - Modelo CAPA700).

Polvo: El término "polvo", según es utilizado aquí, se refiere a una composición que consiste en partículas sólidas dispersadas finamente, que substancialmente fluyen libremente y son capaces de ser fácilmente dispersadas en un dispositivo de inhalación y, posteriormente, inhaladas por un sujeto, de tal forma que las partículas alcancen los pulmones, con el fin de permitir la penetración en los alvéolos.

Temperatura de almacenamiento recomendada: Según es utilizada aquí, la "temperatura de almacenamiento recomendada" para una composición es la temperatura (T_{s}), a la cual va a ser almacenada la composición del fármaco pulverulento para mantener la estabilidad del producto farmacológico durante el tiempo de durabilidad de la composición antes de la venta, con el fin de asegurar una dosis administrada constante. Esta temperatura es determinada inicialmente por el fabricante de la composición y aprobada por la agencia gubernamental responsable de la aprobación de la composición para su márketing (por ejemplo, the Food and Drug Administration [FDA] en Estados Unidos). Esta temperatura variará para cada producto farmacológico aprobado dependiendo de la sensibilidad térmica del fármaco activo y de otros materiales existentes en el producto. La temperatura de almacenamiento recomendada variará entre alrededor de 0º a alrededor de 40ºC, pero, por lo general, será la temperatura ambiente, es decir, alrededor de 25ºC. Usualmente, un producto farmacológico será mantenido a una temperatura que es la temperatura de almacenamiento recomendada o por debajo de ésta.

Composición de la invención

Conforme se ha comentado con anterioridad, es difícil asegurar la dispersibilidad constante a lo largo del tiempo -es decir, la estabilidad del estado sólido- de polvos dispersables. La dispersibilidad anómala de un polvo en aerosol a lo largo del tiempo lleva a un número de consecuencias indeseables, incluyendo la dosificación anómala del fármaco activo, y la administración anómala e insuficiente de una cantidad terapéuticamente efectiva del fármaco activo. De esta forma, es altamente deseable un polvo dispersable que tenga dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

La presente invención está basada, al menos en parte, en el descubrimiento inesperado de que la dispersibilidad de un polvo farmacéutico para la administración pulmonar puede ser mantenida a lo largo del tiempo si la forma de dosificación del polvo es preparada en un estado vítreo, y la diferencia entre la T_{g} y la T_{s} de la composición es mayor de alrededor de 10ºC y, preferiblemente, si excede de alrededor de 20ºC. Aunque no se pretende estar limitado a una teoría determinada, se cree que la dispersibilidad de un polvo puede ser, en parte, resultado de las superficies convolutas de las partículas pulverulentas que surgen cuando las partículas se encuentran en un estado vítreo amorfo. El fenómeno de la estabilidad de la dispersibilidad a lo largo del tiempo es resultado de la superficie vítrea, que parece reducir la probabilidad de que partículas individuales se aglomeren unas con otras al ser almacenadas. Una realización especialmente preferida de la presente invención es una en donde, al menos las regiones más externas -incluida la superficie externa- de las partículas pulverulentas se encuentran en un estado vítreo amorfo. Se piensa que cuando las partículas tienen un material con una T_{g} alta sobre sus superficies o en ellas (por ejemplo, una proteína usualmente tiene una T_{g} por encima de los 100ºC), el polvo será capaz de captar cantidades considerables de humedad antes de reducir la T_{g} al punto de inestabilidad (T_{g}-T_{s} de menos de alrededor de 10ºC). Por otra parte, son deseables las proteínas para la superficie vítrea de la partícula, porque los vidrios fuertes son más resistentes a los efectos térmicos sobre la viscosidad, aún a temperaturas por encima de la T_{g}. Las proteínas son consideradas vidrios "fuertes", en comparación con los vidrios "frágiles", como es definido por C.A. Angell en el artículo mencionado con anterioridad. Ver también el artículo por C.A. Angell, J. Phys. Chem. 98:137-80 (1994).

Un aspecto de la presente invención es una composición dispersable pulverulenta para la inhalación pulmonar, que muestra dispersibilidad estable a lo largo del tiempo. La composición tiene unas T_{g} y T_{s} características, en donde la diferencia entre T_{g} y T_{s} es, al menos, de alrededor de 10ºC y, preferiblemente, es mayor de alrededor de 20ºC. La composición comprende una matriz vítrea farmacéuticamente aceptable y, al menos, un material farmacológicamente activo dentro de la matriz vítrea amorfa. Preferiblemente, la composición comprenderá un polvo dispersable que tenga partículas, donde cada partícula dispersada muestre, al menos, una región externa que tenga una fase vítrea, en donde la temperatura de transición vítrea media sea mayor de alrededor de 35ºC para el almacenamiento a temperatura ambiente del polvo. Al asegurar que la composición se encuentra substancialmente en el estado vítreo, la estabilidad del estado sólido -es decir, la dispersibilidad a lo largo del tiempo- del polvo dispersable se ve mejorada de forma significativa si se compara con una composición amorfa o una amorfo/cristalina que no se encuentre en estado vítreo.

El tener dispersibilidad estable a lo largo del tiempo significa que la dispersibilidad de la composición pulverulenta de esta invención, una vez almacenada como una forma de dosificación unitaria (por ejemplo, como un "paquete blister") no cambia de forma apreciable bajo condiciones de almacenamiento normales durante el tiempo de durabilidad de la composición antes de la venta. El tiempo de durabilidad de una composición antes de su venta variará dependiendo de un numero de factores: la estabilidad del material activo, la interacción del material activo con los excipientes, las condiciones de almacenamiento con las que se cuenta, y similares. El tiempo de durabilidad antes de la venta puede variar entre un mes y 3 años o más, pero, por lo general, será de alrededor de seis meses a alrededor de 2 años. La medición de la dispersibilidad es tratada con mayor detalle a continuación. El término dispersable es considerado, por lo general, como sinónimo de poder de aerosolización. Por lo general, la dispersibilidad es tal que la dosis administrada obtenible será, al menos, de alrededor del 30%, usualmente, al menos, de alrededor del 40%, preferiblemente, al menos, de alrededor del 50% y, más preferiblemente, al menos, de alrededor del 60%. Para conseguir tal cantidad de dosis administrada, la composición de esta invención es un polvo cuyo tamaño de partícula mayor es inferior a alrededor de 10 micrones (\mum) de diámetro, con una forma que podría ser esferoidal o "en forma de pasa", con convoluciones en su superficie. La composición pulverulenta de esta invención estará compuesta de partículas que tengan un diámetro de masa media (MMD) de alrededor de 1 \mum a alrededor de 5 \mum, usualmente alrededor de 1 a 4 \mum de MMD y, preferiblemente, de 1 a 3 \mum de MMD. La distribución por tamaño de partícula del aerosol es de alrededor de 1 a 5 \mum de diámetro aerodinámico de la masa media (MMAD), usualmente entre 1 y 4 \mum de MMAD y, preferiblemente, de entre 1 y 3 \mum de MMAD. Preferiblemente la composición muestra menos de alrededor del 10% en peso (%w) de agua, usualmente, por debajo de alrededor de un 5%w y, preferiblemente, menos de alrededor del 3%w. Más preferiblemente, la composición contendrá menos del 2%w de agua. Se prefiere que haya menos agua, porque la T_{g} tiende a disminuir cuanto más agua haya presente. Por lo general se prefiere un valor mayor de T_{g} en la composición que un valor menor de T_{g}. Un valor mayor da como resultado, por lo general, una mayor estabilidad de la dispersibilidad a lo largo del tiempo. Preferiblemente, la composición muestra un perfil de captación de humedad que permite la absorción de hasta alrededor del 5% de humedad sin un cambio de fase de una forma amorfa a una cristalina, o una reducción de la T_{g} hasta un punto que haga que la T_{g}-T_{s} sea inferior a alrededor de 10ºC. Preferiblemente, la T_{g}-T_{s} será de más de 20ºC. Sin embargo, debe ser entendido que las composiciones higroscópicas deben ser protegidas de una humedad significativa para que sean estables. De esta forma, las composiciones higroscópicas de esta invención deben ser manejadas, empaquetadas y almacenadas bajo condiciones que minimicen el contacto directo con agua después de que las composiciones hayan sido preparadas. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que los productos en aerosol vítreos no son necesariamente higroscópicos.

De esta forma, al manejar y empaquetar el polvo es importante emplear condiciones que minimicen la presencia de agua en el medio ambiente en el cual tengan lugar las operaciones. Por lo general, siguiendo los procedimientos indicados en la PCT/US97/04994, presentada el 27 de marzo de 1997, y en la PCT/IS9707779, presentada el 7 de mayo de 1997, co-pendientes, se pueden minimizar los problemas inherentes a la presencia de demasiada humedad.

Materiales farmacológicamente activos

Las substancias farmacológicas activas que son preferidas son aquéllas utilizadas para la administración vía inhalación pulmonar. Tales substancias incluyen las farmacéuticas que no son macromoléculas, y las farmacéuticas que son macromoléculas, incluyendo pequeñas moléculas, péptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos, proteínas, genes y vectores génicos. La cantidad terapéuticamente efectiva del fármaco (es decir, la cantidad que se necesita para conseguir el efecto terapéutico deseado) variará en la composición dependiendo de la actividad biológica del fármaco empleado y de la cantidad necesitada en una forma de dosificación unitaria. Debido a que los compuestos de la presente invención son dispensables, es altamente preferible que sean preparados en una forma de dosificación unitaria de una manera que permita una manipulación fácil por el formulador y por el consumidor. De esta forma, la dosificación unitaria será, usualmente, de entre alrededor de 0,25 mg y 15 mg del material total en la composición pulverulenta seca, preferiblemente, entre alrededor de 1 mg y 10 mg. Por lo general, la cantidad de fármaco activo en la composición variará desde alrededor de 0,05%w a alrededor de 99,0%w. Más preferiblemente, la composición será de alrededor del 0,2% a alrededor del 97,0%w de fármaco activo.

Los materiales farmacológicamente activos útiles para la preparación de la composición de esta invención incluyen cualquier fármaco activo administrado para conseguir el efecto fisiológico deseado cuando es administrado por medio de inhalación, generalmente a través de administración pulmonar. En el estado seco, el fármaco -o fase de la composición conteniendo el fármaco activo- puede encontrarse en forma cristalina o amorfa, dependiendo en parte de si el fármaco activo es una macromolécula -como un vector génico, una proteína, un péptido o un polipéptido-, o no es una macromolécula, como una sal o una molécula orgánica pequeña. Sin embargo, en todos los casos, la porción externa que comprende la superficie de la partícula de la forma de dosificación se encuentra, preferiblemente, en una forma vítrea. Puede ser deseable la preparación del material farmacológicamente activo en una forma de sal, que forme una matriz vítrea por sí misma, por ejemplo, una sal del citrato.

Moléculas pequeñas activas para aplicaciones pulmonares sistémicas y locales, para su uso con la composición de la presente invención son, por lo general, fármacos de una naturaleza no peptídica e incluyen: esteroides, incluyendo estrógeno, progesterona, testosterona, dexametasona, triamcinolona, beclometasona, dipropionato de beclometasona, fluocinolona, fluocinonida, flunisolida, hemihidrato de flunisolida, triamcinolona acetamida y budesonida acetonida; broncodilatadores, incluyendo adrenalina, isoproterenol, metaproterenol, terbutalina y sus sales, isoetarina, albuterol y sus sales, pirbuterol y sus sales, bitolterol y bromuro de ipratropio; productos e inhibidores del metabolismo del ácido araquidónico, tales como analgésicos, morfina, fentanilo y sumatriptano; inhibidores de mastocitos, tales como el cromolín sódico; antibióticos, como el isetionato de pentamidina; bloqueadores alfa y retinoides, como el ácido retinoico.

Macromoléculas adecuadas, es decir, péptidos, polipéptidos, proteínas (incluyendo proteínas y citoquinas glicosiladas y no glicosiladas) y vectores génicos incluyen, pero sin verse limitados a los mismos: calcitonina, eritropoyetina (EPO), factor IX, factor VIII, 5-lipoxigenasa y productos e inhibidores de ciclooxigenasa, factor estimulador de colonias de granulocito (G-CSF), factor estimulador de colonias de granulocito macrófago (GM-CSF), factor estimulador de colonias de macrófago (M-CSF), factor de crecimiento nervioso (NGF), factor neurotrófico ciliar (CNF), defensinas, quemoquinas, factor liberador de la hormona del crecimiento (GRF), factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1), hormona del crecimiento, heparinas (peso molecular regular y bajo), ciclosporina, insulina, leptina y sus análogos, y los inhibidores interferón-\alpha, interferón-\beta, interferón-\gamma, interleucinas (por ejemplo, interleucina-2 (IL-2), interleucina-3 (IL-3), interleucina-4 (IL-4), interleucina-6 (IL-6), interleucina-11, interleucina-12), antagonista del receptor de la interleucina-1, receptor de la interleucina-1 (IL-1R), agonistas y antagonistas de la hormona liberadora de hormona luteinizante (LHRH), nafarelina, goserelina, leuprolida, endotelinas, análogos de la somatostatina (por ejemplo, octreotida), análogos de la vasopresina, amalina y análogos, insulinotropina, hormona paratiroidea (PTH), péptido Y, gastrinas, péptidos CCK, timosín-\alpha-1, inhibidores IIb/IIIa, \alpha-1 antitripsina, anticuerpo anti-RSV, gen regulador de la transmembrana de la fibrosis cística (CFTR), integrinas, selectivas, gen regulador (FTR), desoxiribonucleasa (DNasa), FSH, proteína bactericida/incrementadora de la permeabilidad (BPI), y anticuerpos tales como el anticuerpo anti-CMV.

Substancias farmacológicas activas útiles para su utilización con la composición de la presente invención para la administración pulmonar incluyen también vectores génicos apropiados, tales como los complejos de ácido nucleico, secuencias de ARN o ADN, que son utilizados para la terapia génica. Por lo general, el complejo de ácido nucleico es un ADN asociado con un virus apropiado recombinante deficiente para replicado, que promueve la transfección a nivel celular. Plásmidos representativos de ADN incluyen pCMV\beta, pCMV-\beta-gal (un promotor de CMV unido al gen E. coli Lac-Z, el cual codifica la enzima \beta-galactosidasa). Lípidos representativos que promueven la transfección incluyen el dimiristiloxipropil-3-dimetil-hydroxietil amonio (DMRIE), el dioleoilfosfatidiletanolamina (DOPE), N-[1-(2,3-dioleiloxi)Propil[-N,N,N-cloruro de trimetilamonio (DOTMA), y similares. Tales lípidos pueden ser utilizados solos o en combinación, por ejemplo, combinaciones de DOTMA con DOPE, o DMRIE con DOPE. Virus de transfección deficiente para replicado representativos incluyen el adenovirus Ad2-CMV-LacZ-2.

Enfermedades a ser tratadas por medio de las composiciones de esta invención

Las enfermedades sistémicas que son blancos apropiados para el tratamiento con compuestos farmacéuticos diseñados para la administración pulmonar, tales como las composiciones de la presente invención, incluyen la profilaxis y tratamiento de la osteoporosis, la enfermedad de Paget, hipercalcemia, anemia, hemofilia B, neutropenia, fallo de transplante, talla baja, fallo renal, coágulos sanguíneos, diabetes tipo I y tipo II, hepatitis B y C, esclerosis múltiple, enfermedad granulomatosa crónica, cáncer renal, cáncer de próstata, endometriosis, dolor, envejecimiento, obesidad, cánceres gastrointestinales, diabetes melitus, diabetes insípida, eneuresis nocturna, hipertensión, esclerosis lateral amiotrófica (ALS), artritis reumatoide, cáncer, enfermedad de inmunodeficiencia, síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), trombocitopenia, enfermedad por hongos, ansiedad, hipercolesterolemia, neuropatías periféricas, diarreas refractarias, angina, fibrosis cística, citomegalovirus, sarcoma de Kaposi, leucemia de células pilosas, migrañas, terapia de reposición hormonal, y transplantes pulmonares.

Las enfermedades pulmonares que son blancos apropiados para el tratamiento con compuestos farmacológicos diseñados para la administración pulmonar, como las composiciones de la presente invención, incluyen, pero sin estar limitados a ellos: virus respiratorio sincitial, CMV, gripe y sarampión, bronquitis crónica, asma, síndrome de sufrimiento respiratorio del adulto (ARDS), enfermedad por hongos, tuberculosis, enfisema, neumonía por neumocistis carinii, broncoespasmo, fiebre del heno, asma bronquial, hipertensión pulmonar, tratamiento y prevención del cáncer de pulmón, fibrosis pulmonar, sarcoidosis y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD).

Al tratar estas enfermedades, será administrada una cantidad terapéuticamente efectiva del agente activo, es decir, una cantidad suficiente para obtener el efecto curativo, preventivo o paliativo deseado. Esta cantidad es fácilmente determinada para cada agente activo por medio de la consulta en textos como el de Goodman y Gilman "The Pharmacological Basis of Therapeutics" Eighth Edition (1993); The Physician's Desk Reference (1996); y The Merck Manual, Sixteenth Edition (1992).

La matriz vítrea

La matriz farmacéuticamente aceptable utilizada para la composición de esta invención puede ser un fármaco activo sólo, o puede ser un fármaco activo en combinación con un único excipiente farmacológicamente aceptable, o puede ser una mezcla de tales excipientes. La matriz proporcionará a la composición una T_{g} característica, que puede variar desde alrededor de 35ºC a alrededor de 200ºC. Preferiblemente, el material será escogido de tal forma que la T_{g} de la composición sea de, al menos, alrededor de 45ºC y, más preferiblemente, de al menos, alrededor de 55ºC. El material farmacológicamente activo puede estar en un estado cristalino o vítreo en la composición, siempre que la T_{g} medida de la composición sea tal que la diferencia entre T_{g} y T_{s} sea de, al menos, alrededor de 10ºC, preferiblemente de más de alrededor de 20ºC, y más preferiblemente, de más de 30ºC. Donde el fármaco por sí mismo no es un buen "formador vítreo", un importante aspecto de la composición es el incluir un excipiente que sea un buen "formador vítreo", y que sea farmacéuticamente aceptable. Para un formador vítreo, la probabilidad de germinar un cristal en lugar de formar un sólido vítreo durante la preparación de la matriz vítrea es tan pequeña, que los cristales simplemente tienden a no formarse. Aunque un excipiente puede ser un buen formador vítreo, puede también tener otras características útiles para la composición. Además del excipiente formador vítreo, pueden ser incluidos otros aditivos con el fin de ayudar a la estabilidad del activo, ajustar el pH (por ejemplo, un agente tamponador), mejorar la dispersibilidad, ayudar a la hora de proporcionar uniformidad en la administración, y otros propósitos.

La combinación de materiales utilizados en la composición de esta invención ayudará a la hora de proporcionar estabilidad a la dispersibilidad del fármaco de la composición, consistencia en la composición y la administración pulmonar uniforme de la composición. La cantidad total de formadores vítreos y aditivos que son necesitados variará dependiendo de la naturaleza del fármaco, es decir, su estructura, potencia y actividad. Estos excipientes son escogidos, por lo general, para ser sólidos particulados que fluyan libremente de forma realtiva, que no se espesan o polimerizan al ponerse en contacto con agua, son toxicológicamente inocuos cuando son inhalados como un polvo dispersado, y no interaccionan de forma significativa con el agente activo de una manera que afecte de adversamente a la acción fisiológica deseada del fármaco. La cantidad de materiales no farmacológicos útiles para la preparación de la composición de la presente invención servirá para la distribución uniforme del fármaco por toda la composición, de tal manera que pueda ser dispersada uniformemente cuando vaya a ser administrada en el pulmón. También servirá, preferiblemente, para diluir el agente activo hasta una concentración en la cual el agente activo pueda proporcionar los resultados beneficiosos paliativos o curativos deseados, mientras que, al mismo tiempo, minimiza cualquier efecto adverso secundario que pueda resultar de una concentración demasiado elevada. De esta forma, serán empleados más excipientes para un fármaco activo que tenga una alta actividad fisiológica. Será empleada una menor cantidad de excipientes para un agente activo que muestre una actividad fisiológica más baja. El formador vítreo puede ser utilizado sólo o en combinación con los aditivos, los cuales pueden ser cristalinos o amorfos.

Aunque un número de aditivos farmacéuticamente aceptables son aceptables para su utilización con la composición de la presente invención, por lo general la composición se encontrará substancialmente libre de cualquier "intensificador de penetración", los cuales no son deseables para formas de dosificación dirigidas a la absorción pulmonar. Los intensificadores de penetración son compuestos surfactivos, los cuales fomentan la penetración del fármaco a través de una membrana mucosa o revestimiento, y es propuesta su utilización en formulaciones farmacológicas intranasales, intrarectales, e intravaginales. Tipos de intensificadores de penetración incluyen: sales biliares, por ejemplo, taurocolato, glicocolato, y desoxicolato; fusidatos, por ejemplo, taurodehidrofusidato; y detergentes biocompatibles, por ejemplo, tweens, Laureth-9 y similares. La utilización de intensificadores de penetración en formulaciones para los pulmones no es, por lo general, deseable, debido a que la barrera epitelial sanguínea en el pulmón puede verse afectada de forma adversa por tales compuestos surfactivos. Las composiciones pulverulentas de la presente invención son absorbidas fácilmente en los pulmones sin necesidad de la utilización de intensificadores de penetración.

Algunos aditivos que son útiles como estabilizadores para fármacos de proteínas, tales como los interferones, incluyen polipéptidos de un peso molecular de alrededor de 1.000 a alrededor de 100.000. Particularmente valiosa es la albúmina sérica humana (HSA), la cual no solo estabiliza los fármacos proteínicos activos, sino que también incrementa la dispersibilidad de una composición. Ver la Solicitud de Patente americana Serie nº PCT/US96/05265, presentada el 14 de abril de 1996, la cual es incorporada aquí como referencia. Otros estabilizadores incluyen ciertos carbohidratos, tales como los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Se cree que éstos ayudan a proteger la estructura de la proteína. Algunos de estos materiales puede actuar también como agentes abultantes y como formadores vítreos, conforme se explica más adelante.

Aditivos apropiados para su utilización en la composición de la presente invención incluyen, pero sin estar limitados a ellos: carbohidratos compatibles, polipéptidos naturales y sintéticos, aminoácidos, polímeros, o combinaciones de los mismos. Carbohidratos apropiados incluyen a los monosacáridos, tales como la galactosa, la D-manosa, la sorbosa y la dextrosa. Los monosacáridos estarán presentes en pequeñas cantidades para minimizar la disminución de la T_{g}. Los disacáridos, como la lactosa, trehalosa, maltosa y sucrosa, son también útiles. Otros excipientes incluyen ciclodextrinas, como la 2-hidroxipropil-\beta-ciclodextrina; y polisacáridos, como la rafinosa, maltodextrinas, dextranos y similares; y alditoles, como el manitol, xilitol y sorbitol. Un grupo preferido de carbohidratos incluye la lactosa, trehalosa, rafinosa, maltodextrinas, y manitol. Polipéptidos adecuados incluyen el dipéptido aspartamo. Aminoácidos adecuados incluyen cualquiera de los aminoácidos naturales que forman un polvo bajo técnicas de procesado farmacéutico estándar, e incluyen los aminoácidos no polares (hidrofóbicos) y los aminoácidos polares (sin carga, con carga positiva y con carga negativa). Tales aminoácidos son de grado farmacéutico y, por lo general, son considerados como seguros (GRAS) por la FDA. Ejemplos representativos de aminoácidos no polares incluyen la alanina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina, triptófano y valina. Ejemplos representativos de aminoácidos polares sin carga incluyen la cisteina, glutamina, serina, treonina y tirosina. Ejemplos representativos de aminoácidos polares con carga positiva incluyen la arginina, histidina y lisina. Ejemplos representativos de aminoácidos con carga negativa incluyen el ácido aspártico y el ácido glutámico. La glicina es uno de los aminoácidos preferidos. Polímeros orgánicos sintéticos adecuados incluyen el poli[1-(2-oxo-1-pirrolidinil)etileno, es decir providona o PVP.

Ajustadores de pH o tampones adecuados incluyen ácidos inorgánicos y orgánicos, y bases y sus sales. Estos incluyen el ácido cítrico, el citrato sódico, el gluconato sódico, el ascorbato sódico, y similares. El citrato sódico es el preferido para un pH de alrededor de 2 a 7, y el citrato sódico/glicina para un pH de alrededor de 7 a 9.

Los formadores vítreos adecuados para su utilización con las composiciones de la presente invención serán, por lo general, substancias que tendrán una temperatura de transición vítrea (T_{g}) relativamente alta, de tal forma que la T_{g} de la forma de dosificación al completo -es decir, la temperatura de transición vítrea media- será lo suficientemente alta como para permanecer por encima de las temperaturas a las que la composición estará sujeta durante el almacenamiento. La selección de un formador vítreo adecuado dependerá en gran medida de la naturaleza del fármaco activo. Los formadores vítreos preferibles tendrán temperaturas de transición vítrea que proporcionarán composiciones con temperaturas medias de transición vítrea por encima de alrededor de 35ºC y, preferiblemente, por encima de alrededor de 45ºC. De esta forma, en la mayoría de los casos, serán determinadas en primer lugar las proporciones de excipientes necesitados para acompañar al fármaco activo para cualquiera de los propósitos mencionados con anterioridad. Por consiguiente, será escogido un formador vítreo adecuado, así como el porcentaje apropiado de la composición que éste debe comprender, con el fin de obtener una temperatura de transición vítrea aceptable. En muchos casos será conocida la temperatura de transición vítrea de cada uno de los excipientes, del fármaco activo y del formador vítreo, y puede ser fácilmente estimada una proporción entre el formador vítreo y los excipientes, y con posterioridad testada. La clave es el producir una composición que: 1) estará en un estado vítreo, al menos en la superficie externa de una partícula dada del polvo en aerosol, y 2) tendrá una T_{g} lo suficientemente por encima de la T_{s}, de tal modo que no sea probable que la composición sea degradada físicamente y, por el contrario, mantendrá una estructura morfológica relativamente estable para asegurar la dispersibilidad constante a lo largo del tiempo. Las formas de dosificación unitarias preferidas tendrán perfiles de captación de humedad que permitan al vidrio captar humedad durante el tiempo de durabilidad del producto antes de la venta, de tal forma que la T_{g}- la T_{s} no caiga por debajo de los 10ºC.

Formadores vítreos adecuados para su utilización con las composiciones de la presente invención incluyen ciertos materiales que son también agentes abultantes. Éstos son materiales que tienen grado farmacéutico y que son considerados, por lo general, como seguros (GRAS) por la FDA. Éstos incluyen, pero no están limitados a ellos: carbohidratos, derivados de carbohidratos, polímeros de carbohidratos, polímeros orgánicos sintéticos, sales carboxílicas orgánicas, proteínas, polipéptidos, péptidos, y polisacáridos de peso molecular alto. Aunque los carbohidratos, como los monosacáridos (por ejemplo, la galactosa, D-manosa, sorbosa, dextrosa y similares) son útiles en pequeñas cantidades como aditivos y pueden actuar para estabilizar la conformación de proteínas grandes, por lo general no son buenos formadores vítreos. Sus valores de T_{g} son demasiado bajos, a menudo inferiores a alrededor de 25ºC. Por lo general, la T_{g} va en función del peso molecular, teniendo los materiales de peso molecular mayor una mayor T_{g}. Sin embargo, una vez que el peso molecular de un formador vítreo es de más de alrededor de 3000, no parece que la T_{g} se incremente en la misma proporción, si es que lo hace. Algunos excipientes pueden no ser buenos formadores vítreos por separado, pero pueden ser útiles cuando se combinan con otros excipientes que tienden a mantener la combinación en el estado vítreo. Por ejemplo, el manitol por sí solo no es un buen formador vítreo, pero cuando se combina con la glicina (por ejemplo, una proporción de alrededor de 1:1 w/w), la combinación puede ser útil como una formadora vítrea. Carbohidratos, polímeros de carbohidratos y derivados de carbohidratos adecuados incluyen -pero no están limitados a ellos- compuestos que, por lo general, tienen, al menos, 11 carbonos o más, con un peso molecular de hasta alrededor de 100.000 o superior. Algunos ejemplos incluyen a los disacáridos, como la lactosa, trehalosa, maltosa y sucrosa; polisacáridos, como la rafinosa, maltotriosa, estachiosa, maltodextrinas, almidón de hidroxietilo y dextranos; glucopiranosil-alditoles, como el glucopiranosil-manitol y el glucopirasonil-sorbitol. Son también útiles los polisacáridos de muy alto peso molecular que tienen una estructura modificada. Estos excipientes incluyen la heparina (un polisacárido sulfatado) y el ácido hialurónico (un muco- polisacárido). Un grupo preferido de carbohidratos incluye la lactosa, rafinosa, trehalosa, maltodextrina, sucrosa, maltosa, estachiosa, polidextrosa, ciclodextrina, glucopiranosil-manitol, almidón de hidroxietilo y glucopiranosil-sorbitol. Formadores vítreos particularmente útiles incluyen las sales de ácidos orgánicos, como el ácido láctico, ácido ascórbico, ácido maleico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido málico, ácido sucínico, ácido cítrico, ácido glucónico y ácido glutámico. Por lo general, son preferidos aniones con una alta basicidad. Los aniones multivalentes tienden a formar vidrios con una mayor T_{g} que los aniones monovalentes. Las sales pueden incluir cationes como el sodio, potasio, calcio y magnesio. Algunos ejemplos incluyen el citrato sódico, el lactato sódico, el maleato sódico, el gluconato de magnesio y el ascorbato sódico. Las sales de sodio son preferidas a las sales de potasio. Los cationes divalentes forman vidrios más fácilmente. La sal preferida tendrá una T_{g} alta y la suficiente solubilidad para inhibir la cristalización y, de este modo, formar la matriz vítrea. En algunos casos las mezclas de cationes pueden ser útiles (por ejemplo, la sales de calcio y de sodio).

Otros formadores vítreos útiles incluyen proteínas y polipéptidos. Éstos incluyen HSA, poliaminoácidos (por ejemplo, la polialanina, la poliarginina, la poliglicina, el ácido poliglutámico y similares), la caseina, el colágeno, la gelatina, y algunos compuestos farmacológicamente activos (por ejemplo, la insulina). En algunos casos (por ejemplo, la insulina) el mismo activo es un formador vítreo y ayuda a la hora de formar la matriz vítrea. Otros excipientes formadores vítreos adecuados incluyen la hidroxipropil-\beta-ciclodextrina (HP-\beta-CD), la albúmina, la povidona, la pectina y el polímero Ficoll® (ver Patente americana 3.300.474). Los formadores vítreos más preferibles son el citrato sódico, el tartrato sódico, la trehalosa, la povidona, la sucrosa, la lactosa, la maltodextrina y la rafinosa. En el mejor de los casos, son preferidos los compuestos que son compuestos GRAS sobre los que no son GRAS. Sin embargo, compuestos que no son GRAS, pero que son particularmente apropiados, no deberían ser eliminados si pueden convertirse en compuestos GRAS en un futuro.

Debe tomarse en cuenta que, aunque un formador vítreo preferido puede ser ya parte de la formulación con otros propósitos, puede que no se encuentre en el porcentaje adecuado para proporcionar las características deseadas para la presente invención de estabilización de la dispersibilidad del estado sólido de la composición a lo largo del tiempo. La determinación de la cantidad apropiada de formador vítreo debería ser realizada después de que la formulación inicial sea escogida. Por ejemplo, la rafinosa puede ser utilizada para mejorar la estabilidad química en una formulación de una proteína lábil mientras que es secada o almacenada, como el Receptor II-1. Puede ser también preferido que el formador vítreo contenga rafinosa para obtener el beneficio añadido de estabilizar la dispersibilidad a lo largo del tiempo. Sin embargo, la cantidad requerida para estabilizar la dispersibilidad puede diferir de manera significativa de la cantidad necesitada para mejorar la estabilidad química del fármaco activo proteínico. De forma alternativa, puede darse el caso de que sea más preferida en la composición una combinación de rafinosa con otro formador vítreo, como el citrato sódico, en donde solo se necesite a la rafinosa para mejorar la estabilidad química del fármaco activo proteínico lábil. Además, puede ser aconsejable el cambiar el estabilizador utilizado previamente para una formulación dada en donde se desee conseguir el beneficio añadido de estabilizar la dispersibilidad a lo largo del tiempo. Si el formador vítreo preferido puede mejorar también de forma adecuada la estabilidad química del fármaco activo proteínico lábil, ello podría simplificar y minimizar el coste de la formulación al utilizar el mismo carbohidrato, por ejemplo, tanto para mejorar la estabilidad química de la proteína lábil como para proporcionar la estabilización de la dispersibilidad, en donde la concentración del carbohidrato escogido sea la adecuada para ambas funciones. Desde luego, para pequeñas moléculas no se necesita usualmente estabilizador para el fármaco activo, siendo así más sencilla la selección de un formador vítreo.

En una de las realizaciones preferidas de la presente invención un fármaco activo proteínico, como la insulina, es combinado y secado por aspersión con un aditivo estabilizador proteínico adecuado, como el manitol; con un tampón formador vítreo, como el citrato sódico; y con glicina. Conforme a lo indicado con anterioridad, la elección de los componentes de una formulación pulverulenta en aerosol depende de la naturaleza del fármaco activo. En el caso de una proteína, su estabilidad química y física es crítica, así como su dispersibilidad dentro de la forma de dosificación. En el caso de una realización preferida de la presente invención, se preferirá que la proteína sea secada por aspersión en lugar de liofilizada. De esta forma, la estabilidad de la proteína durante el proceso de secado por aspersión no es tan débil como durante el proceso de liofilización. Una vez que se encuentra en la forma de dosificación, la estabilidad química y física de la proteína puede ser mantenida por medio de la utilización de métodos y excipientes de sobra conocidos en este campo y previamente mencionados.

La misma dispersibilidad puede ser mejorada a través de un número de métodos, incluyendo la utilización de agentes abultantes. Se ha descubierto, por ejemplo, que la albúmina sérica humana es un excelente mejorador de la dispersibilidad, además de actuar como formadora vítrea para estabilizar la dispersibilidad a lo largo del tiempo.

La selección del formador vítreo para el mantenimiento de la dispersibilidad estable a lo largo del tiempo dependerá de la naturaleza de la composición descrita más arriba. Será escogido un formador vítreo que proporcionará una temperatura de transición vítrea para toda la composición lo suficientemente alta como para asegurar que la temperatura máxima para las condiciones de almacenaje marcadas para la composición sea esencialmente inferior a la temperatura de transición vítrea, es decir, alrededor de menos de 10ºC. Cuanto más baja se encuentra la composición por debajo de su temperatura de transición vítrea, más estable es. La temperatura de transición vítrea de una composición dependerá de la naturaleza del formador vítreo, de otros excipientes, del fármaco activo, y de la cantidad de humedad residual o solvente en la composición. Por regla general, la presencia de humedad en la composición descenderá su temperatura de transición vítrea. Además, por lo general una composición absorberá algo de humedad a lo largo del tiempo. De esta forma, los formadores vítreos indicados más arriba como preferidos poseen temperaturas de transición vítreas que son lo suficientemente altas para la mayoría de las formulaciones.

Otro aspecto de esta invención es la combinación de la composición pulverulenta de esta invención con un portador farmacéuticamente aceptable que tenga un tamaño de partícula que no sea respirable, es decir, que sea de tamaño tal que no llegue ninguna cantidad significativa a los pulmones. Puede ser visto como una mezcla uniforme de partículas más pequeñas de la matriz vítrea (por ejemplo, menos de 10 \mum, preferiblemente entre 1 y 5 \mum de MMD y MMAD) con partículas mayores del portador (por ejemplo, alrededor de 15 a 100 \mum, preferiblemente alrededor de 25 a 27 \mum). Tal mezcla mejora las características de flujo de la mezcla a la hora de rellenar los paquetes blíster de una forma de dosificación unitaria. Al ser dispersadas, las partículas más pequeñas son respiradas a continuación por los pulmones, mientras que las partículas mayores son retenidas, por lo general, en la boca. Portadores adecuados para las mezclas incluyen excipientes vítreos amorfos o cristalinos que tengan un gusto aceptable y que sean toxicológicamente inocuos, tanto si son inhalados como si se toman de forma oral. Son preferidos los portadores cristalinos e incluyen, por ejemplo, los sacáridos, disacáridos, y polisacáridos. Ejemplos representativos incluyen la lactosa, el manitol, la sucrosa y el xilitol.

La tabla I enumera las temperaturas de transición vítrea para formadores vítreos adecuados y para los formadores vítreos preferidos. Estos valores fueron obtenidos en principio de Franks et al "Materials Science and the Production of Shelf-Stable Biologicals" Pharmaceutical Technology, marzo 1992, 32-50 y pueden variar de alguna forma de otros valores que se encuentran en la literatura existente al respecto, dependiendo del contenido de humedad.

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A la hora de preparar las composiciones de esta invención, el material farmacológicamente activo se encontrará presente en una cantidad que variará entre alrededor de un 0,05%w para un fármaco que sea muy activo, a alrededor de un 99%w para un fármaco que no sea muy activo y que sea por sí mismo un formador vítreo. Por lo general, la banda del fármaco activo variará desde alrededor de un 0,2%w a alrededor de un 97,0%w, preferiblemente desde alrededor de un 0,5%w a alrededor de un 90%w. El resto de la composición puede comprender un formador vítreo excipiente, con aditivos incluidos según se necesiten. Para la mayoría de las composiciones los aditivos estarán presentes en la matriz en un nivel de menos de alrededor de un 20%w.

Determinación de la T_{g}

Preferiblemente, la T_{g} para una composición es determinada utilizando calorimetría diferencial de barrido (DSC). Conforme lo estudiado aquí con anterioridad, al utilizar técnicas de DSC puede ser utilizado el comienzo, punto medio y término del cambio en Cp, siempre que la técnica utilice el punto de manera constante. En las mediciones de DSC de esta solicitud, el comienzo del cambio en calor específico, Cp, es la temperatura de transición vítrea comunicada. La teoría y práctica del análisis termal, como las técnicas DSC útiles para la medición de la T_{g}, son de sobra conocidas en este campo y pueden ser encontradas en el libro titulado "Thermal Analysis" por Bernard Wunderlich, Academic Press, 1990. Pueden ser hechos ajustes para reflejar las condiciones y equipo de una determinada instalación.

Otra técnica para la determinación de la T_{g} es el análisis térmico mecánico (TMA), el cual mide la expansión o contracción de un sólido al ser calendado o enfriado. Esta es una técnica menos cara, pero es menos valiosa para composiciones pulverulentas debido a problemas de compactado en los polvos.

Una tercera técnica para la determinación de la T_{g} es el análisis de relajación dieléctrica (DER). La transición vítrea, utilizando el DER, es representada por un cambio de fase en la permitividad de la muestra. Las transiciones vítreas son fácilmente identificadas en un escáner de calentamiento DER, debido a que esas transiciones muestran un cambio en la temperatura de comienzo (mostrada como T_{g}) con la frecuencia, mientras que las transiciones de primer orden no lo muestran. Fue utilizada una frecuencia de 1 Hertzio (Hz) para los ejemplos de esta invención utilizando el DER. Por lo general, esta técnica es particularmente útil para matrices vítreas con base de proteínas. El análisis DER es descrito en los libros titulados "Disorder Effects of Relaxational Processes, Glass, Polymer, Proteins" por R. Richert y A. Blumen, 1994; "Dielectric and Electronic Properties of Biological Materials" por R. Pethig, 1979; y "Dielectric Analysis of Pharmaceutical Systems", por Duncan Q.M. Craig, Taylor y Francis, 1995.

Composición en combinación con instrucciones de etiquetado

Otro aspecto de esta invención es una composición en aerosol pulverulenta en forma de dosificación unitaria, que tiene dispersibilidad estable a lo largo del tiempo, en combinación con instrucciones de etiquetado, para el tratamiento de una enfermedad pulmonar o sistémica en un sujeto mamífero. La composición muestra una T_{g} característica y una temperatura de almacenamiento (T_{s}) que es recomendada en su etiquetado aprobado, siendo la diferencia entre T_{g} y T_{s} de, al menos, 10ºC. Según es estudiado aquí, la composición es un material farmacológicamente activo dentro de una matriz vítrea. Conforme se menciona con anterioridad, la FDA exige que un producto farmacológico sea administrado en un lugar de acción, en una cantidad dentro de una banda adecuada de su dosis de administración indicada. Esta banda adecuada se encuentra caracterizada por una dosis de administración del 85% al 115% de la dosis marcada. Formas de dosificación preparadas con las composiciones de la presente invención proporcionarán, por lo general, una formulación que se ajusta a estos requisitos de la FDA. Lo que es más importante, las composiciones de la presente invención proporcionarán una forma de dosificación que mantiene la dispersibilidad durante más tiempo y, de esta forma, tiene un tiempo de durabilidad antes de la venta mayor. Este es un aspecto crucial de la invención, ya que antes de que un compuesto pueda ser aprobado para cualquier uso en particular, debe ser aprobado para su comercialización por la FDA. Parte de ese proceso incluye proporcionar un etiquetaje -conforme es definido en: 21 Code of Federal Regulations (CFR) nº 201- que acompañará a la composición farmacéutica que es finalmente vendida. Aunque el etiquetado incluirá una definición de la composición y otros detalles, tales como la farmacología clínica, mecanismo de acción, resistencia del fármaco, farmacocinética, absorción, biodisponibilidad, contraindicaciones, y similares, también proporcionará, por regla general, la dosificación, administración, utilización y temperatura de almacenamiento necesarias. Por ejemplo, 21 CFR nº 341.76(c)(2) estipula que el etiquetado de productos farmacológicos broncodilatadores para su inhalación pulmonar por medio de un contenedor aerosol dosificador presurizado, sea marcado para indicar que cada inhalación (dosis) contiene el equivalente de 0,16 a 0,25 mg de epinefrina. Con el fin de que se cumpla este requisito, el fármaco debe ser capaz de estar lo suficientemente disperso en la formulación, y debe ser mantenida la estabilidad de la dispersibilidad a lo largo del tiempo, de tal forma que administre de forma constante una dosis dentro de la banda especificada más arriba. De este modo, es importante la combinación del fármaco con instrucciones de etiquetado adecuadas para la correcta utilización del fármaco una vez que llega al mercado.

Proceso para la preparación de las composiciones de la invención

Otro aspecto de esta invención es un proceso para la producción de una composición dispersable pulverulenta que tenga dispersibilidad estable a lo largo del tiempo, por medio de la eliminación del solvente de una solución de la composición bajo condiciones suficientes para mantener la composición en una forma amorfa hasta que es eliminado el solvente suficiente como para formar un estado vítreo.

A la hora de preparar la composición de esta invención son utilizadas las condiciones y materiales que proporcionen una composición que muestre una T_{g} que sea, al menos, alrededor de 10ºC mayor que las temperaturas de almacenamiento recomendadas (T_{s}). Por regla general, esta temperatura de almacenamiento es la temperatura ambiente, de alrededor de 25ºC. Para tener una diferencia entre T_{g} y T_{s} de 10ºC, la T_{g} es de alrededor de 35ºC. Para una diferencia de alrededor de 20ºC más que la temperatura ambiente, la T_{g} es de alrededor de 45ºC, y para una diferencia de, al menos, alrededor de 30ºC, la T_{g} es de alrededor de 55ºC. Las composiciones tienen, preferiblemente, valores mayores de T_{g}, con el fin de obtener un mejor mantenimiento de la dispersibilidad a lo largo del tiempo bajo condiciones adversas, como temperaturas más altas y mayor humedad relativa (RH). Preferiblemente, las técnicas de procesado proporcionan una composición pulverulenta que tiene partículas con un material (por ejemplo, una proteína) en la superficie, que muestran una T_{g} especialmente alta. El tener partículas con la mayor parte del material en estado vítreo en la superficie es importante por, al menos, dos razones: (1) esto proporciona una composición con una T_{g} mayor, lo cual permite que se añada una mayor cantidad de agua sin reducir la T_{g} por debajo del nivel deseado; y (2) esto proporciona una mayor resistencia a los cambios de viscosidad con el incremento de temperatura. Esto da como resultado una composición que mantiene su dispersibilidad a lo largo del tiempo a pesar de la alta RH o de cambios de temperatura.

Por lo general, las técnicas del proceso de eliminación del solvente que son útiles incluyen secado por aspersión; liofilización seguida de molienda para la micronización del polvo; atomización en una superficie fría, seguida de sublimación y recogida del polvo micronizado; secado por evaporación de una solución no congelada en un horno al vacío o evaporador centrífugo, manteniéndola a temperaturas a las que la solución no se congele (5 a 50ºC), seguido de molienda; atomización de una solución farmacológica acuosa, helada o no helada, en un medio en suspensión orgánico que contenga una proteína solubilizada, siendo evaporado después el medio orgánico y siendo el polvo molido hasta un tamaño de partícula respirable. Las partículas de polvo resultantes son internamente vítreas o cristalinas, con una mayor parte de la matriz vítrea recubriendo la superficie. De forma similar, pueden ser utilizadas técnicas de precipitación cosolventes y de evaporación/molienda para producir partículas similares.

El método preferido para la preparación de una composición pulverulenta dispersable de esta invención comprende el secado por aspersión de una mezcla acuosa homogénea que incluye agua, con o sin un solvente orgánico; una excipiente formador vítreo; y un agente activo adecuado para el tratamiento de una enfermedad por medio de inhalación bajo condiciones suficientes para proporcionar una composición farmacéutica pulverulenta dispersable, que tenga un tamaño de partícula inferior a alrededor de diez micrones, en las bandas de MMD y MMAD aquí estudiadas.

El método de secado por aspersión consiste, por lo general, en reunir un líquido altamente disperso -que es la composición acuosa definida más arriba- y un volumen suficiente de aire caliente para producir la evaporación y secado de las gotas de líquido. El líquido base puede ser una solución, una suspensión coloidal o emulsión, siempre que el líquido base sea capaz de ser atomizado. Preferiblemente se emplea una solución. Por lo general, el líquido base es atomizado en una corriente de aire caliente filtrado que evapora el agua y lleva el producto desecado a un colector. El aire gastado es expulsado a continuación con la humedad. Aunque, por lo general, las partículas pulverulentas resultantes del secado por aspersión son homogéneas, de forma aproximadamente esferoidal, y casi uniformes en tamaño, la mejora de esta invención es que proporciona partículas que están compuestas de una matriz vítrea y que son de forma irregular. Un estudio adicional del secado por aspersión puede ser encontrado en el Capítulo 89 de Remington's en las páginas 1646-47. Se ha descubierto que el proceso de esta invención funciona particularmente bien utilizando un Buchi Modelo 190, o el secador por aspersión Niro Mobile Minor, modificado para trabajar con proporciones altas de flujo de aire. Por lo general, la temperatura de entrada y la temperatura de salida no son críticas, pero serán tan importantes como para que den como resultado una composición que tenga la T_{g} deseada. La temperatura de entrada, la composición de la solución de la formulación, y el índice de entrada son parámetros, los cuales son ajustados para conseguir una temperatura de salida dada (la cual da como resultado un polvo con el contenido de humedad deseado). La atomización por flujo de aire, la composición de la solución de la formulación, y el índice de entrada son ajustados para conseguir el tamaño deseado de partícula. De esta forma, las temperaturas de entrada del secador por aspersión pueden estar entre temperaturas de alrededor de 80ºC a alrededor de 200ºC, con la temperatura de salida estando entre temperaturas de alrededor de 50ºC a 100ºC. Preferiblemente, estas temperaturas serán de 90ºC a 180ºC para la entrada, y de 50ºC a 90ºC para la salida. Las condiciones de procesado del polvo son ajustadas, según es descrito más arriba, para ambas escalas de producción (por ejemplo, el índice de flujo de entrada para el Buchi fue de 3 a 6 mL/minuto, y alrededor de 10 veces de ese índice de flujo para la escala por lotes del Niro; y el índice de flujo de aire del atomizador fue de 700 a 800 LPH (litros por hora) para el Buchi, y de 12 scfm de 43 a 47 psig para el Niro). El tamaño de partícula puede ser ajustado de manera más precisa por medio del ajuste de la disminución de presión entre la entrada al cliclón y la salida del ciclón. Esto se lleva a cabo ajustando el tamaño de las aberturas de acuerdo con directrices de ingeniería estándar. Puede ser utilizado el secado secundario o secado al vacío, pero no se necesita.

Siguiendo las indicaciones generales anteriores sobre el proceso se obtiene una composición que posee el deseado tamaño de partícula, la T_{g} y las características de dispersibilidad deseadas para ser respirable y adecuada para la administración pulmonar a un sujeto con necesidad de la misma.

Determinación de la dispersibilidad

Para determinar la dispersibilidad de una composición de esta invención comparándola con otras composiciones, se puede utilizar un test estándar para la cuantificación de la dosis administrable de una forma de dosificación unitaria por medio de la aerosolización de una composición pulverulenta, recogiendo la composición aerosolizada y midiendo el material administrado utilizando el equipo y procedimiento que se describe a continuación.

Un alto nivel de dispersibilidad lleva a un alto porcentaje de dosis administrada en una composición de esta invención. La dosis administrada es un parámetro primordial en el éxito de una composición pulverulenta. Es una medida de la eficiencia, por la cual una composición es administrada por medio de un dispositivo inhalador pulmonar de polvo seco: (1) para extraer el polvo testado de un receptáculo de dosificación, como un paquete blíster; (2) para aerolizar ese polvo en una "nube en suspensión" de partículas finas en una cámara de aerosol; (3) para administrar esas partículas finas a través de la boquilla del dispositivo durante una prueba de inhalación. La dosis administrada con cada formulación analizada es generalmente determinada como sigue. Un paquete blíster individual -lleno con aproximadamente 5 mg del polvo- es cargado en el dispositivo. Se pone en funcionamiento el dispositivo, suspendiendo el polvo en la cámara de aerosol del dispositivo. La "nube en suspensión" de partículas finas es sacada a continuación de la cámara, con un índice de flujo de aire de 30L/minuto durante 2,5 segundos (1,25 L de volumen inspirado), y la muestra es recogida en un filtro adecuado. Es particularmente útil un filtro de membrana de fluoruro de polivinilidino, con un tamaño de poro de 0,65 \mum. El modelo de flujo de aire de la muestra es controlado por medio de un temporizador automático y puesto en funcionamiento para estimular la inspiración profunda lenta de un paciente. La eficacia general (dosis administrada) y el porcentaje de polvo que permanece en el paquete blíster después de su utilización es determinado gravimétricamente al pesar el polvo en el filtro y la cantidad de polvo sobrante en el paquete blíster. Este proceso puede ser visualizado como sigue:

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El cálculo de dispersibilidad es como sigue:

1. Masa total de la composición pulverulenta en una dosificación unitaria (por ejemplo, un paquete blíster de 5 mg).

2. Masa total de la composición pulverulenta aerosolizada en una dosificación unitaria y recogida en un filtro (por ejemplo, 2,5 mg).

3. La dispersibilidad es definida como la masa de polvo recogida en el filtro dividida por la masa del polvo en el blíster, expresada como un porcentaje (por ejemplo, 2,5 : 5 = 50%). La desviación estándar relativa (RSD) es calculada por medio de la división de la desviación estándar por la media y multiplicándola por 100.

El equipo adecuado (con modificaciones menores) para su utilización en la determinación de la dispersibilidad es descrito en la solicitud PCT publicada como la Patente Internacional Número WO 93/00951, publicada el 21 de enero de 1993, titulada Method and Device For Aerosolized Medicaments, por John S. Patton.

Determinación del tamaño de partícula

El tamaño de partícula puede ser medido por cualquiera de los variados métodos conocidos por los expertos en la materia. Por ejemplo, la distribución por tamaño de partícula del polvo a granel es medida por medio de la sedimentación centrífuga líquida en un analizador de tamaño de partícula. El tamaño de partícula puede ser caracterizado también utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM). Utilizando el SEM puede ser también examinada la morfología de la superficie. Sin embargo, sólo unas pocas partículas pueden ser examinadas por el SEM, necesitándose otros métodos a ser utilizados para determinar cuantitativamente la distribución por tamaño de partícula.

La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue obtenida utilizando un impactor en cascada (California Measurements, Sierra Madre, CA) de 6 etapas (tamaños de corte de 16, 8, 4, 2, 1, 0,5 \mum), o un impactor en cascada (Graseby Andersen, Smyrna, GA) de 8 etapas (tamaños de corte de 9,0, 5,8, 4,7, 3,3, 2,1, 1,1, 0,7, 0,4 \mum). Para cada medición, de 1 a 5 paquetes blíster -rellenos con aproximadamente 5 mg de polvo- fueron dispersados desde el inhalador (de 5 a 15 mg en total de polvo para el impactor de California Measurements, y de 15 a 25 mg en total de polvo para el de Andersen). El aerosol resultante fue llevado de la cámara del inhalador al impactor en cascada, con proporciones de flujo de aire dispuestas en 12,5 L/minuto o 28,3 L/minuto para los impactores de California Measurements y Graseby Andersen, respectivamente. La distribución por tamaño de partícula fue determinada por medio del pesado del polvo existente en los filtros del impactor, y evaluando los resultados en un gráfico logarítmico de probabilidad. Fueron determinados por el gráfico logarítmico de probabilidad tanto el diámetro aerodinámico de la masa media (MMAD) como la fracción de masa inferior a 5 \mum.

Ejemplos Ejemplo 1

Este ejemplo describe una formulación con un 20% de insulina, para la cual la diferencia entre T_{g} y T_{s} es de menos de 10ºC. Esto dio como resultado una formulación que, aunque químicamente estable, no tenía dispersibilidad estable a lo largo del tiempo deseado de durabilidad del producto antes de la venta, a una temperatura de almacenamiento recomendada estándar (T_{s}) en condiciones de prueba.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 20% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, manitol, citrato sódico deshidratado, y ácido cítrico monohidrato. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 1,5 mg de insulina, 4,96 mg de manitol, 1,04 mg de tampón citrato (citrato sódico y ácido cítrico) por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 7,5 mg/mL con un pH de 6,7. Fue preparado un polvo seco por medio de secado por aspersión de una solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, Modelo 190, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	123ºC
Temperatura de salida	81ºC
Índice de entrada	5,3 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 85ºC durante 10 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

La formulación en aerosol de polvo seco resultante contenía el siguiente contenido de sólidos: 20,0% de insulina, 66,2% de manitol, 13,1% de citrato sódico, 0,7% de ácido cítrico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron empaquetados en paquetes de bolsas barrera de aluminio con desecante. Las bolsas fueron almacenadas a 30ºC, 40ºC, y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido y pureza de la insulina -utilizando HPLC en fase reversa-, el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Los análisis de HPLC en fase reversa, utilizando un método indicativo de estabilidad para la insulina, no mostraron cambios en el contenido o pureza de la insulina en ninguna de las condiciones de almacenamiento testadas. Después de su almacenamiento, el contenido de insulina era de un 99% de la insulina prevista. Para una bolsa del polvo de citrato/manitol almacenada durante 22 meses a temperatura ambiente, la pureza de la insulina fue del 99% de la inicial, con rastros de cantidades de productos de degradación apareciendo en el cromatógrafo.

El contenido de humedad fue medido por un método columétrico Karl Fisher, utilizando un Metro de Humedad Mitsubishi CA-06. Los aerosoles de polvo seco preparados utilizando estas condiciones de proceso dieron como resultado composiciones conteniendo de un 0,5% a un 1,5% de humedad.

Fue llevado a cabo el análisis termal por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC), utilizando un calorímetro Seiko calibrado que usa como referencia estándar el gas de purga nitrógeno e indio. Las muestras de polvo (de 10 a 20 mg) fueron selladas herméticamente en recipientes de aluminio, enfriadas a < -50ºC y, después, calentadas a 1ºC por minuto. Fueron generados termogramas cuando las muestras fueron calentadas. Las temperaturas de transición vítreas de formulaciones pulverulentas recién preparadas, se encontraron en la banda de entre 28 y 34ºC (con una humedad de entre 0,4 y 1,4%). Los análisis por difracción de rayos X y los microscópicos mostraron que los polvos eran parcialmente cristalinos, y fue observado por DSC un endotermo de fusión para el manitol a alrededor de los 150ºC. Lo que es más importante, los análisis por DSC mostraron una pérdida del estado vítreo para estos polvos después de un almacenamiento durante unas pocas semanas a 30ºC, 40ºC, o con un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC. Se muestran los termogramas de la formulación inicial y una vez pasado el tiempo en las Figuras 1A y 1B. En el termograma de la muestra inicial (Figura 1A), se observa una temperatura de transición vítrea con un comienzo de alrededor de 32ºC, seguido de una relajación entálpica del vidrio a 33ºC. En contraste (Figura 1B), el polvo con 2 semanas de antigüedad, bajo un ciclo de temperatura de 2 a 37ºC, mostró un amplio endotermo a 41ºC, es decir, la pérdida de la transición vítrea. Resultados similares fueron obtenidos en todas las condiciones de almacenamiento.

La dosis administrada de las composiciones pulverulentas de insulina fue medida por medio de la recogida del polvo en aerosol producido por un dispositivo de dispersión de polvo seco en un filtro colocado sobre la boquilla del dispositivo. Esta medición es similar a los dispositivos descritos en la Patente americana Nº 5.458.135 y Números de Serie de la Solicitud PCT/US95/11655 y PCT/US92/05621, cuyas revelaciones son aquí incorporadas como referencia. La dosis administrada de la composición pulverulenta de insulina fue determinada como el porcentaje de masa de la cantidad total de polvo (5,0 mg) cargada en el dispositivo. Es presentada más abajo información del aerosol y de la DSC. La dosis administrada del aerosol para estas composiciones pulverulentas disminuyó de forma significativa al ser almacenada. Análisis por DSC concurrentes mostraron que los polvos inicialmente vítreos pasaron rápidamente (< de 1 mes) a un estado no vítreo.

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Ejemplo 2

Este ejemplo muestra una composición con un 20% de insulina de esta invención que mantuvo la integridad proteínica y la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a 30ºC, 40ºC, 50ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 20% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, manitol, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 2,0 mg de insulina, 1,82 mg de manitol, 5,91 mg de citrato sódico, 0,006 mg de ácido cítrico, y 0,26 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 10,0 mg/mL con un pH de 7,3. Fueron preparados polvos secos por medio de secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	128-130ºC
Temperatura de salida	85-88ºC
Índice de flujo de entrada	5,0 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30-31ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 85ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

Fueron preparadas bolsas más grandes de polvo por medio de secado por aspersión de una solución conteniendo 2,5 mg de insulina, 2,28 mg de manitol, 7,39 mg de citrato sódico, 0,007 mg de ácido cítrico, y 0,32 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 12,5 mg/mL con un pH de 7,3. Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	143-147ºC
Temperatura de salida	79-81ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 280,8 kPa - 322,0 kPa (41-47 psig)
Índice de flujo	50 mL/minuto

Ambos polvos secos (I-004), el de Buchi y el de Niro, contenían el siguiente contenido de sólidos:

20,0% de insulina, 2,6% de glicina, 59,1% de citrato sódico, 18,2% de manitol, 0,1% de ácido cítrico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa (a menos que se indique de otra manera) a 30ºC, 40ºC, 50ºC y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad; el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-; y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fue llevado a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para polvos diversos de esta composición preparados en ambos secadores por aspersión, el Buchi y el Niro, se encuentra resumida más abajo en la Tabla I. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento. La Figura 2 muestra un termograma DSC de esta formulación de insulina, almacenada a 40ºC, en el punto de la 3ª-4ª semana, e indicando una T_{g} de 89ºC. Apareció en todos los termogramas el pequeño endotermo que precede a la transición vítrea. Ello puede ser debido a la desorción de agua o a una desnaturalización de una pequeña cantidad de insulina que no se encuentra en la fase vítrea. Es mostrado en la Figura 3 un gráfico de contenido de humedad como una función de la temperatura de transición vítrea. Esta formulación fue notable en cuanto al hecho de que el polvo pudo captar > 5% de humedad sin pérdida en el funcionamiento del aerosol.

El efecto de la humedad en T_{g} es específico para el material y debe ser conocido con el fin de conseguir un buen producto en aerosol. Aun para un material vítreo con una alta T_{g}, el potencial de cristalización y relajación vítrea hacia la fase gomosa aumenta cuando se incrementa el contenido de humedad. El diagrama de fase composicional para esta formulación fue caracterizado por medio del análisis de polvos preparados por dos métodos: 1) exposición del polvo a condiciones de almacenamiento húmedas y, 2) preparación de polvos con distintos contenidos de humedad por medio de la alteración de las condiciones de secado sencundario. Los resultados de DSC y del análisis de humedad son mostrados en el perfil de T_{g}-humedad de la Figura 3, mostrando que la T_{g} debería estar por encima de los 40ºC si hay contenidos de humedad de hasta alrededor de un 4,5 a un 5%. El efecto de la humedad en el polvo fue testado adicionalmente por medio del análisis de sorción de humedad sobre una banda de un 10 a un 90% de RH, a 25ºC (Figura 4). Todo el agua que es absorbida puede ser también desorbida, indicando que el polvo no experimenta cambios de fase amorfa a cristalina cuando es expuesto a una humedad relativa alta. La ausencia de cualquier cambio importante desde un nivel de humedad bajo a uno moderado es evidencia adicional de la estabilidad de esta formulación de insulina.

Los polvos permanecieron amorfos según el análisis por difracción de rayos X (Figura 5) y la microscopía de luz polarizada. El área de superficie del polvo, medida por adsorción de nitrógeno, varió desde 7 a 10 m^{2}/g para estos polvos. Las partículas presentan más una estructura convolucionada "de pasa" que una superficie esférica lisa, según análisis de microscopía de barrido electrónico (SEM) (Figura 6). Análisis de química de superficie (ESCA) indicaron que las partículas contenían una mayor parte de insulina en la superficie de las partículas. Es decir, los análisis ESCA indicaron que la composición de la superficie era de un 52% de insulina, un 11% de glicina, un 16% de manitol, y un 21% de citrato, mientras que la composición de toda la formulación fue de un 20% de insulina, un 2,6% de glicina, un 18% de manitol y un 59% de citrato.

TABLA I

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Ejemplo 3

Este ejemplo muestra una composición con un 60% de insulina que mantuvo la integridad proteínica y la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a 30ºC, 40ºC, 50ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 60% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, manitol, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 7,50 mg de insulina, 1,27 mg de manitol, 3,38 mg de citrato sódico, 0,026 mg de hidróxido sódico, y 0,32 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 12,5 mg/mL con un pH de 7,3.

Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	143-147ºC
Temperatura de salida	79-81ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 280,8 kPa - 322,0 kPa (41-47 psig)
Índice de flujo	50 mL/minuto

El polvo seco (I-016) contenía el siguiente contenido de sólidos: 60,0% de insulina, 2,6% de glicina, 27,1% de citrato sódico, 10,1% de manitol, 0,2% de ión sodio del hidróxido sódico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa (a menos que se indique de otra manera) a 30ºC, 40ºC, 50ºC y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fue llevado a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para polvos diversos de esta composición se encuentra resumida más abajo en la Tabla II. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento en condiciones secas. Esta formulación fue notable en cuanto al hecho de que el polvo pudo captar hasta un 4,6% de humedad sin un deterioro en el funcionamiento del aerosol. El efecto de la humedad en la T_{g} se presenta en la Figura 7, mostrando que la T_{g} es > 40ºC hasta alrededor de un 5% de humedad.

Los polvos se mostraron amorfos según el análisis por difracción de rayos X. El área de superficie del polvo, medida por adsorción de nitrógeno, varió desde 7 a 10 m^{2}/g para estos polvos. Las partículas presentan más una estructura convolucionada "de pasa" (análisis SEM) que una superficie esférica lisa.

TABLA II

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Ejemplo 4

Este ejemplo muestra una composición con un 60% de insulina que mantuvo la integridad proteínica y la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a 30ºC, 40ºC, 50ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 60% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, manitol, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 7,50 mg de insulina, 2,28 mg de manitol, 2,37 mg de citrato sódico, 0,023 mg de hidróxido sódico, y 0,32 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 12,5 mg/mL con un pH de 7,3. Fueron preparados polvos secos por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	128-130ºC
Temperatura de salida	85-88ºC
Índice de entrada	5,0 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30-31ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 85ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

También fue utilizado un Secador por Aspersión Niro con el fin de preparar polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	143-147ºC
Temperatura de salida	79-81ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 280,8 kPa - 322,0 kPa (41-47 psig)
Índice de flujo	50 mL/minuto

El polvo seco (I-005) contenía el siguiente contenido de sólidos: 60,0% de insulina, 2,6% de glicina, 19,0% de citrato sódico, 18,3% de manitol, 0,2% de ión sodio del hidróxido sódico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa (a menos que se indique de otra manera) a 30ºC, 40ºC, 50ºC y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fue llevado a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para polvos diversos de esta composición se encuentra resumida más abajo. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento.

Los polvos se mostraron amorfos según el análisis por difracción de rayos X. El área de superficie del polvo, medida por adsorción de nitrógeno, varió desde 7 a 10 m^{2}/g para estos polvos. Las partículas presentan más una estructura convolucionada "de pasa" (análisis SEM) que una superficie esférica lisa.

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Ejemplo 5

Este ejemplo muestra una composición con un 20% de insulina que mantuvo la integridad proteínica y la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a 30ºC, 40ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 20% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, glicina, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 2,0 mg de insulina, 7,73 mg de citrato sódico, 0,01 mg de ácido cítrico, y 0,26 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 10,0 mg/mL con un pH de 7,3. Fueron preparados polvos secos por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	130ºC
Temperatura de salida	77ºC
Índice de flujo	5,2 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30-31ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 80ºC durante 1 minuto por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

Fueron preparadas bolsas más grandes de polvo por medio de secado por aspersión de una solución conteniendo 2,5 mg de insulina, 9,663 mg de citrato sódico, 0,012 mg de ácido cítrico, y 0,325 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 12,5 mg/mL con un pH de 7,3. Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	130ºC
Temperatura de salida	70ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 280,8 kPa - 322,0 kPa (41-47 psig)
Índice de entrada	50 mL/minuto

Ambos polvos secos (I-006), el de Buchi y el de Niro, contenían el siguiente contenido de sólidos:

20,0% de insulina, 2,6% de glicina, 77,3% de citrato sódico, 0,1% de ácido cítrico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa a 30ºC, 40ºC, y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fueron llevados a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para un polvo de esta composición preparado en ambos secadores por aspersión, el Buchi y el Niro, se encuentra resumida más abajo. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento. Los polvos se mostraron amorfos según el análisis por difracción de rayos X y la microscopía de luz polarizada. Los polvos muestran una T_{g} muy elevada (> 100ºC) aún en contenidos de humedad que varían entre un 3 y un 5%.

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Ejemplo 6

Este ejemplo muestra una composición con un 60% de insulina que mantuvo la integridad proteínica y la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a 30ºC, 40ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 60% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, glicina, dihidrato de citrato sódico, e hidróxido sódico. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 6,0 mg de insulina, 3,71 mg de citrato sódico, 0,026 mg de hidróxido sódico, y 0,26 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 10,0 mg/mL con un pH de 7,3. Fueron preparados polvos secos por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	128-130ºC
Temperatura de salida	78ºC
Índice de entrada	5,2 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30-31ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 78ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

Los polvos secos (I-007) contenían el siguiente contenido de sólidos:

60,0% de insulina, 2,6% de glicina, 37,1% de citrato sódico, 0,3% de ión sodio del hidróxido sódico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa a 30ºC, 40ºC, y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fueron llevados a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y el análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para un polvo de esta composición preparado en ambos secadores por aspersión, el Buchi y el Niro, se encuentra resumida más abajo. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento. Los polvos se mostraron amorfos según el análisis por difracción de rayos X y la microscopía de luz polarizada. Los polvos muestran una T_{g} muy elevada (> 100ºC). El citrato es un excelente formador vítreo.

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Ejemplo 7

Este ejemplo muestra una composición con un 20% de insulina de esta invención (un polvo parcialmente vítreo y parcialmente cristalino), que mostró una buena estabilidad del aerosol a 30ºC, 40ºC, y 50ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 20% de insulina por medio de la preparación de una solución de insulina zinc humana, sucrosa, dihidrato de citrato sódico, glicina, e hidróxido sódico. Fueron utilizados insulina zinc humana cristalina a granel, obtenida de Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN., y excipientes de grado U.S.P. La solución contenía 2,0 mg de insulina, 4,74 mg de sucrosa, 3,00 mg de citrato sódico, y 0,26 mg de glicina por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 10,0 mg/mL con un pH de 7,3. Fueron preparados polvos secos por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	125ºC
Temperatura de salida	75ºC
Índice de entrada	5,2 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30-31ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 78ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

El polvo seco (I-029) contenía el siguiente contenido de sólidos:

20,0% de insulina, 2,6% de glicina, 30,0% de citrato sódico, 47,2% de sucrosa, 0,2% de ión sodio del hidróxido sódico.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de insulina fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa (a menos que se indique de otra manera) a 30ºC, 40ºC, 50ºC, y a condiciones de temperatura cíclica de 2 a 37ºC cada 24 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fueron llevados a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y el análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

La información sobre estabilidad para distintos polvos de esta composición se encuentra resumida más abajo. Salvo error de medición, el comportamiento del aerosol se mantuvo inalterable durante el almacenamiento. Los polvos se mostraron predominantemente vítreos (T_{g} de 98ºC), observándose alguna cristalinidad por medio de microscopía de luz polarizada.

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Ejemplo 8

Este ejemplo muestra una composición con un 0,7% de Receptor de la Interleucina 1, que mantuvo la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a temperatura ambiente durante 13 meses.

Las formulaciones en aerosol del Receptor de la Interleucina 1 fueron obtenidas por medio de la preparación de soluciones de receptor humano recombinante de la Interleucina 1 (rhu IL-1R), trometamina clorhidrato (TRIS HCl), trometamina (TRIS), y rafinosa pentahidrato. Fueron utilizados Recombinante humano IL-1R, obtenido de Inmunex Corporation, Seattle, WA, trometamina de grado U.S.P., trometamina clorhidrato de grado A.C.S. y rafinosa pentahidrato de calificación GMP (Pfanstiehl, Waukegan, IL). La formulación con un 0,7% de rhu IL-1R fue conseguida mediante la combinación de 0,053 mg de rhu IL-1R, por 1,0 mL de agua desionizada, con 7,07 mg/mL de rafinosa y 0,373 mg/mL de tampón Tris con un pH de 7,18.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	135-137ºC
Temperatura de salida	92-93ºC
Índice de entrada	4,9 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 90ºC durante 15 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 0,7% de rhu IL-1R, 94,3% de rafinosa, y 5,0% de tampón Tris.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de rhu IL-1R fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa a 30ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada y la distribución por tamaño de partícula en impactor de cascada-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fueron llevados a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y el análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada, y mostró un comportamiento estable del aerosol.

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Ejemplo 9

Este ejemplo muestra una composición con un 5,0% de Receptor de la Interleucina 1, que mantuvo la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a temperatura ambiente durante 3 meses.

Las formulaciones en aerosol del Receptor de la Interleucina 1 fueron obtenidas por medio de la preparación de soluciones de receptor humano recombinante de la Interleucina 1 (rhu IL-1R), trometamina clorhidrato (TRIS HCl), trometamina (TRIS), y rafinosa pentahidrato. Fueron utilizados Recombinante humano IL-1R, obtenido de Inmunex Corporation, Seattle, WA, trometamina de grado U.S.P., trometamina clorhidrato de grado A.C.S. y rafinosa pentahidrato de calificación GMP (Pfanstiehl, Waukegan, IL). La formulación con un 5,0% de rhu IL-1R fue conseguida mediante la combinación de 0,375 mg de rhu IL-1R por 1,0 mL de agua desionizada, con 6,77 mg/mL de rafinosa y 0,351 mg/mL de tampón Tris con un pH de 7,35.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	138ºC
Temperatura de salida	91ºC
Índice de entrada	4,9 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 90ºC durante 15 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 5,0% de rhu IL-1R, 90,3% de rafinosa, y 4,7% de tampón Tris.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de rhu IL-1R fueron almacenados desecados con < 10% de humedad relativa a 30ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada y la distribución por tamaño de partícula en impactor de cascada-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fueron llevados a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) y el análisis de dosis administrada en aerosol, según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada.

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Ejemplo 10

Este ejemplo muestra una composición con un 1,0% de Receptor de la Interleucina 1, que mantuvo la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a temperatura ambiente durante 2,5 años, a 30ºC y con un 47% de RH.

Las formulaciones en aerosol del Receptor de la Interleucina 1 fueron obtenidas por medio de la preparación de soluciones de receptor humano recombinante de la Interleucina 1 (rhu IL-1R), trometamina clorhidrato (TRIS HCl), trometamina (TRIS), y rafinosa pentahidrato. Fueron utilizados Recombinante humano IL-1R, obtenido de Inmunex Corporation, Seattle, WA, trometamina de grado U.S.P., trometamina clorhidrato de grado A.C.S. y rafinosa pentahidrato de calificación GMP (Pfanstiehl, Waukegan, IL). La formulación con un 1,0% de rhu IL-1R fue conseguida mediante la combinación de 0,375 mg de rhu IL-1R por 1,0 mL de agua desionizada, con 6,77 mg/mL de rafinosa y 0,351 mg/mL de tampón Tris con un pH de 7,1.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	140ºC
Temperatura de salida	90-92ºC
Índice de entrada	5,3 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 90ºC durante 15 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 1,0% de rhu IL-1R, 94,3% de rafinosa, y 4,7% de tampón Tris.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de rhu IL-1R fueron almacenados desecados con, aproximadamente, un 47% de humedad relativa (utilizando una cámara conteniendo una solución saturada de tiocianato potásico) a 30ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada y la distribución por tamaño de partícula en impactor de cascada-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados a cabo según es descrito previamente. Un escáner DSC mostró una T_{g} de 71ºC para la medición inicial (ver Figura 14). La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. La información del aerosol fue recogida utilizando una versión anterior del dispositivo. La variabilidad en los datos sobre el tamaño de partícula no es debida, probablemente, a diferencias en la estabilidad, sino a comportamientos variables de este polvo en la versión anterior de este dispositivo. La similaridad en los datos de almacenamiento a las 2 semanas y a los 2 años y medio apoya esta conclusión, así como los datos de estabilidad para un polvo similar, presentados en el Ejemplo 8.

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Ejemplo 11

Este ejemplo muestra una composición con un 8,0% de Receptor de la Interleucina 1, que mantuvo la estabilidad del aerosol después del almacenamiento a temperatura ambiente durante 2,5 años, a 30ºC y con un 47% de RH.

Las formulaciones en aerosol del Receptor de la Interleucina 1 fueron obtenidas por medio de la preparación de soluciones de receptor humano recombinante de la Interleucina 1 (rhu IL-1R), trometamina clorhidrato (TRIS HCl), trometamina (TRIS), y rafinosa pentahidrato. Fueron utilizados Recombinante humano IL-1R, obtenido de Inmunex Corporation, Seattle, WA, trometamina de grado U.S.P., trometamina clorhidrato de grado A.C.S. y rafinosa pentahidrato de calificación GMP (Pfanstiehl, Waukegan, IL). La formulación con un 8,0% de rhu IL-1R fue conseguida mediante la combinación de 0,600 mg de rhu IL-1R por 1,0 mL de agua desionizada, con 6,55 mg/mL de rafinosa y 0,351 mg/mL de tampón Tris con un pH de 7,30.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	142ºC
Temperatura de salida	91-92ºC
Índice de entrada	5,3 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 90-92ºC durante 15 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 8,0% de rhu IL-1R, 87,3% de rafinosa, y 4,7% de tampón Tris.

Caracterización y estabilidad

Los polvos de rhu IL-1R fueron almacenados desecados con, aproximadamente, un 47% de humedad relativa (utilizando una cámara conteniendo una solución saturada de tiocianato potásico a 30ºC). Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada y la distribución por tamaño de partícula en impactor de cascada-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial o análisis termal de relajación dieléctrica (DER).

El análisis termal fue llevado a cabo empleando el DER utilizando un analizador termal dieléctrico (Thermal Analysis Instruments) colocado en una caja desecada con < 5% de humedad relativa. La Figura 8 muestra un escáner DER desde 0ºC a alrededor de 100ºC, a 1ºC/minuto, que fue realizado en la formulación después de 2,5 años. Aquí, al igual que con los otros análisis DER, es utilizada la medición inicial. La muestra fue superenfriada a -70ºC y, a continuación, escaneada y los datos recogidos cuando la muestra fue calentada. El análisis de dosis administrada en aerosol fue realizado según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. Los resultados después de 2,5 años de almacenamiento para la dosis administrada fueron notables, debido a que el polvo había ganado un 3,3% de humedad. El porcentaje de la masa de partícula < 5 \mum puede haber descendido ligeramente o, más probablemente, fue resultado de la variabilidad del comportamiento de este polvo en la versión anterior del dispositivo utilizado para el análisis. La distribución por tamaño de partícula es mostrada en la Figura 9A -el punto de tiempo inicial-, y en la Figura 9B -después de 2 semanas-, a 30ºC y con un 47% de RH, y muestra una dispersibilidad estable a lo largo del tiempo.

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Ejemplo 12

Este ejemplo muestra una composición que mantuvo la estabilidad del aerosol después del almacenamiento durante 11 meses, a 30ºC.

La formulación fue obtenida por medio de la preparación de soluciones de trometamina clorhidrato (TRIS HCl), trometamina (TRIS), y rafinosa pentahidrato (Pfanstiehl, Waukegan, IL). La formulación de rafinosa/Tris fue conseguida mediante la combinación de 7,15 mg/mL de rafinosa y 0,351 mg/mL de tampón Tris con un pH de 7,1.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	118-120ºC
Temperatura de salida	81ºC
Índice de entrada	5,8 mL/minuto

El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 95,3% de rafinosa, y 4,7% de tampón Tris.

Caracterización y estabilidad

El polvo de rafinosa/Tris fue almacenado desecado a 30ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada y la distribución por tamaño de partícula en impactor de cascada-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial. El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados a cabo según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. Aunque inicialmente el polvo era un aerosol pobre, sólo con un 26% de dosis administrada y una alta desviación estándar relativa, el polvo fue estable durante 11 meses.

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Ejemplo 13

Este ejemplo expone una composición con un 90% de Antitripsina Alfa-1, que muestra estabilidad durante 13 meses a temperatura ambiente.

La formulación en aerosol con un 90% de Antitripsina Alfa-1 fue obtenida por medio de la preparación de una solución de Antitripsina Alfa-1 humana purificada, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. La solución a granel de Antitripsina Alfa-1 humana purificada, en un tampón de citrato sódico con pH 6,0, fue obtenida de Armour Pharmaceutical, Kankakee, IL. Fueron utilizados excipientes de grado U.S.P/A.C.S. La solución contenía 4,99 mg de Antitripsina Alfa-1 humana, 0,455 mg de citrato sódico, 0,082 mg de ácido cítrico por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 5,5 mg/mL con un pH de 6,0.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	98-100ºC
Temperatura de salida	63-66ºC
Índice de entrada	5,3 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 71-73ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco fue preparado para contener el siguiente contenido de sólidos: 90,3% de Antitripsina Alfa-1 Humana rhu , y 9,7% de tampón citrato.

Caracterización y estabilidad

El polvo de Antitripsina Alfa-1 Humana fue almacenado desecado con < 10% de humedad relativa (a menos que se indique de otra manera) a temperatura ambiente. El ensayo inicial espectrofotométrico UV del polvo mostró que el polvo contenía un 82% de antitripsina alfa-1 en sólido, en lugar de la concentración esperada del 90% basada en la concentración proteínica a granel. El polvo de antitripsina alfa-1 humana fue reconstituido en agua y fue analizada la integridad proteínica por medio de la exclusión por tamaño y cromatografía en fase reversa, electrofóresis SDS-PAGE, y bioensayo cromogénico de la tripsina. No fue detectada degradación proteínica por ninguno de los métodos. Fueron evaluadas muestras de estabilidad del polvo para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol -basado en la dosis administrada de insulina-, y la temperatura de transición vítrea, utilizando análisis termal dieléctrico.

El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados a cabo según es descrito previamente. Inicialmente fue observada en esta formulación -por medio de análisis DSC- una única T_{g} a 40ºC, seguido de un ablandamiento o endotermo desnaturalizado a alrededor de 160ºC. Al final del estudio, se llevó a cabo el análisis termal por medio del DER. El DER mostró un pequeño cambio en la constante dieléctrica a 39ºC, y otra T_{g} -con un pronunciado cambio en la movilidad dieléctrica- a 93ºC. La dosis administrada se mantuvo sin cambios después de 13 meses de almacenamiento.

Los datos sobre estabilidad para distintos polvos de esta composición se encuentran resumidos más abajo.

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Ejemplo 14

Este ejemplo expone una composición con un 5% de Albúmina Sérica Humana que muestra la estabilidad del aerosol durante 6 meses a 30ºC, 40ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 37ºC.

Fue obtenida una formulación en aerosol con un 5% de albúmina sérica humana por medio de la preparación de una solución de albúmina sérica humana recombinante, manitol, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. La solución a granel de albúmina sérica humana fue obtenida de Miles Inc., Kankakee, IL. (Pentex Fr V, Low Endotoxin, Fatty Acid Free). Fueron utilizados excipientes de grado U.S.P./A.C.S.. La solución contenía 1,25 mg de albúmina sérica humana, 20,30 mg de manitol, 3,28 mg de citrato sódico, 0,17 mg de ácido cítrico por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 25,0 mg/mL con un pH de 6,6.

Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	120ºC
Temperatura de salida	60,5-62,8ºC
Flujo de aire del Atomizador	11-12 scfm a 294,5 kPa (43 psig)
Índice de entrada de la solución	50 mL/minuto

El polvo seco fue preparado para contener el siguiente contenido de sólidos: 5,0% de albúmina sérica humana, 81,1% de manitol, y 13,8% de tampón citrato.

Caracterización y estabilidad

El polvo de albúmina sérica humana fue almacenado desecado con < 10% de humedad relativa a 30ºC y 40ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad del polvo para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol basado en la dosis administrada, microscopía de luz polarizada, y la temperatura de transición vítrea, utilizando DER.

El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados a cabo según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (modelo Andersen) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. El polvo contenía una cantidad significativa de cristalinidad según la microscopía de luz polarizada (estimándose, al menos, en la mitad de la masa de partículas). El análisis termal mostró que la fase amorfa tuvo una temperatura de transición vítrea de 73ºC (ver Figura 10). El comportamiento del aerosol fue constante durante los 6 meses de almacenamiento.

Los datos sobre estabilidad para un polvo de esta composición se encuentran resumidos más abajo.

19

Ejemplo 15

Este ejemplo expone una composición con un 2% de albuterol (lote AS024), que muestra la estabilidad del aerosol durante 6 semanas a 30ºC, 40ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 40ºC.

Fue obtenida una formulación con un 2,3% de sulfato de albuterol (es decir, un 2% de albuterol) por medio de la preparación de una solución de sulfato de albuterol y lactosa. El sulfato de albuterol a granel fue obtenido de Profarmaco (Milán, Italia). Fue utilizada lactosa de grado U.S.P.. La solución contenía 0,60 mg de sulfato de albuterol y 25,68 mg de lactosa por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 26,28 mg/mL con un pH de 4,6.

Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	120ºC
Temperatura de salida	64,7-67,2ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 294,5 kPa (43 psig)
Índie de entrada de la solución	50 mL/minuto

El polvo seco fue preparado para contener el siguiente contenido de sólidos: 2,3% de sulfato de albuterol y 97,7% de lactosa. El polvo fue filtrado a través de un tamiz de 35 mm de malla después del secado por aspersión y antes de meterlo en paquetes blíster, a razón de 5 mg por paquete.

Caracterización y estabilidad

El polvo de albuterol fue almacenado desecado con < 10% de humedad relativa a 30ºC, 40ºC, y a un ciclo de temperaturas de 2 a 40ºC, a intervalos cíclicos de 12 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad del polvo para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol basado en la dosis administrada, microscopía de luz polarizada, análisis isotermo de la humedad y la temperatura de transición vítrea, utilizando DSC.

El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados cabo según es descrito previamente, con un índice de escaneo del DSC de 2,5ºC/minuto en lugar de 1ºC/minuto. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. El polvo se mostró amorfo a través de microscopía de luz polarizada. El análisis termal mostró una T_{g} de 83ºC. El comportamiento del aerosol fue constante durante un almacenamiento de 6 semanas.

El polvo con un 2% de albuterol lactosa se mostró amorfo a través de microscopía de luz polarizada, DSC y análisis por difracción de rayos X. En la Figura 11 se da un gráfico DSC que muestra la temperatura de transición vítrea de 83ºC. El modelo de difracción de rayos X, mostrado en la Figura 12, tiene un dibujo con un gran halo, el cual corresponde a un orden de ángulo bajo en el material y es característico de un material amorfo vítreo.

Cuando se aumenta la plasticidad de un material por medio del incremento del contenido de humedad, la T_{g} disminuye (así como la T_{g}-T_{s}) y aumenta el potencial de cristalización. Esto se ve demostrado por la isoterma de sorción de humedad a 25ºC, mostrada en la Figura 13. Para la formulación de un 2% de albuterol/lactosa, la captación de humedad se ve incrementada por la humedad hasta que se alcanza un 60% de humedad relativa, en donde existe una drástica disminución en el aumento de peso cuando se forma el cristal de monohidrato de lactosa. En este punto, el polvo pasó de amorfo a cristalino, lo cual fue confirmado por medio de microscopía de luz polarizada antes y después del experimento de sorción de humedad. Los cambios en el estado sólido de este polvo tuvieron lugar a humedades relativas que son significativamente mayores que la condición de almacenamiento desecado para el polvo.

Los datos sobre estabilidad para un polvo de esta composición se encuentran resumidos más abajo.

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Ejemplo 16

Este ejemplo expone una composición con un 5% de albuterol, que muestra la estabilidad del aerosol durante 6 semanas a 30ºC, 40ºC, y un ciclo de temperaturas de 2 a 40ºC, a intervalos cíclicos de 12 horas.

Fue obtenida una formulación con un 5,7% de sulfato de albuterol (un 5% de albuterol) por medio de la preparación de una solución de sulfato de albuterol y lactosa. El sulfato de albuterol a granel fue obtenido de Profarmaco (Milán, Italia). Fue utilizada lactosa de grado U.S.P.. La solución contenía 1,50 mg de sulfato de albuterol y 24,74 mg de lactosa por milímetro de agua desionizada, para una concentración total de sólidos de 26,24 mg/mL con un pH de 4,7.

Fue utilizado un Secador por Aspersión Niro para preparar el polvo seco, utilizando las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Retorno de agua helada del Atomizador	2-6ºC
Temperatura de entrada	115ºC
Temperatura de salida	62ºC
Flujo de aire del Atomizador	12 scfm a 294,5 kPa (43 psig)
Índice de entrada de la solución	55 mL/minuto

El polvo seco fue preparado para contener el siguiente contenido de sólidos: 5,7% de sulfato de albuterol y 94,3% de lactosa. El polvo fue filtrado a través de un tamiz de 35 mm de malla después del secado por aspersión y antes de meterlo en paquetes blíster, a razón de 5 mg por paquete.

Caracterización y estabilidad

El polvo de albuterol fue almacenado desecado con < 10% de humedad relativa a 30ºC, 40ºC, y a un ciclo de temperaturas de 2 a 40ºC, a intervalos cíclicos de 12 horas. Fueron evaluadas muestras de estabilidad del polvo para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol basado en la dosis administrada, microscopía de luz polarizada, análisis isotermo de la humedad y la temperatura de transición vítrea, utilizando DSC.

El análisis termal y el análisis de dosis administrada en aerosol fueron llevados a cabo según es descrito previamente. La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. El polvo se mostró amorfo a través de microscopía de luz polarizada. El análisis termal mostró una T_{g} de 95ºC. El comportamiento del aerosol fue constante durante un almacenamiento de 12 semanas.

Los datos sobre estabilidad para distintos polvos de esta composición se encuentran resumidos más abajo.

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Ejemplo 17

Este ejemplo muestra una composición con un 3,0% de calcitonina de salmón que mantuvo la estabilidad del aerosol después de su almacenamiento a temperatura ambiente durante 8 semanas.

Fueron obtenidas formulaciones en aerosol de calcitonina de salmón (MW 3431) por medio de la preparación de soluciones de calcitonina de salmón, manitol, dihidrato de citrato sódico, y ácido cítrico monohidrato. La calcitonina de salmón fue obtenida de Bachem, Torrance, CA. Fueron utilizados excipientes de grado U.S.P.. La solución de 3,0% de calcitonina de salmón fue conseguida por medio de la combinación de 0,225 mg de calcitonina de salmón por cada 1,0 mL de agua desionizada, con 0,75 mg/mL de manitol, 3,88 mg/mL de citrato sódico y 2,64 mg/mL de ácido cítrico, con un pH de 4,5.

Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	130ºC
Temperatura de salida	76ºC
Índice de entrada	5,0 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 75-77ºC durante 10 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario. El polvo seco contenía el siguiente contenido de sólidos: 3,0% de calcitonina de salmón, 10,0% de manitol, 51,7% de citrato sódico, y 35,3% de ácido cítrico.

Caracterización y estabilidad

El polvo de calcitonina de salmón fue almacenado desecado con < 10% de humedad relativa a temperatura ambiente, 30ºC, 40ºC y 80ºC. Fueron evaluadas muestras de estabilidad del polvo para establecer el contenido de humedad, el comportamiento del aerosol basado en la dosis administrada y en la distribución por tamaño de partícula en impactor en cascada, y la temperatura de transición vítrea, utilizando calorimetría de barrido diferencial.

Fue llevado a cabo el análisis termal utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC), según es descrito previamente (a excepción de que se utilizó un índice de escaneo de 2,5ºC/minuto). La distribución por tamaño de partícula del aerosol fue medida utilizando un impactor en cascada (California Measurements IMPAQ-6) conectado al dispositivo descrito para el análisis de la dosis administrada. Los datos del aerosol y de la DSC son mostrados más abajo. Los resultados de la temperatura de transición vítrea, del contenido de humedad y del aerosol fueron constantes durante el periodo de 8 semanas, a 40ºC. El polvo mostró un comportamiento estable del aerosol cuando fue almacenado por debajo de la T_{g}, y aún cuando lo fue por encima de la T_{g} durante 4 horas a 80ºC. Sin embargo, después de estar el polvo durante 8 horas a 80ºC, la eficiencia en la dosis administrada disminuyó, como sería de esperar para un almacenamiento a 10ºC por encima de la temperatura de transición vítrea. La estabilidad química de la calcitonina de salmón en el polvo, por contra, fue estable después de 8 horas a 80ºC. La HPLC en fase reversa no mostró cambios en la pureza del fármaco, mientras que la estabilidad física fue más sensible en cuanto a la diferencia entre la temperatura de almacenamiento y la T_{g}.

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Ejemplo 18

Este ejemplo muestra composiciones con un 0,34% de elcatonina. Fueron preparadas tres formulaciones de elcatonina por medio de secado por aspersión.

Fueron obtenidas formulaciones de polvo de elcatonina por medio de la preparación de soluciones de elcatonina y formadores vítreos, y aditivos. La elcatonina fue obtenida de Ashai Chemical Industry Company, Ltd. (Tokio, Japón). Fueron utilizados povidona (PVP K-15 de ISP Technologies, Wayne, NJ) y citrato sódico de grado U.S.P.. La pectina (Sigma) fue el reactivo de grado.

La solución de 0,34% de elcatonina / 70% de povidona / 30% de citrato fue conseguida por medio de la combinación de 25,5 \mug de elcatonina por cada 1,0 mL de agua desionizada, con 5,25 mg/mL de PVP K-15, y 2,25 mg/mL de tampón de citrato sódico, con un pH de 5,5. La solución de 0,34% de elcatonina/ 90% de povidona / 10% de citrato fue conseguida por medio de la combinación de 25,5 \mug de elcatonina por cada 1,0 mL de agua desionizada, con 6,75 mg/mL de PVP K-15, y 0,75 mg/mL de tampón de citrato sódico, con un pH de 5,5. Los polvos secos fueron preparados por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

\newpage

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	140ºC
Temperatura de salida	88ºC
Índice de entrada	5,0 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Después de que toda la solución acuosa fuera bombeada al secador por aspersión, la temperatura de salida fue mantenida a 88ºC durante 5 minutos por medio de la disminución paulatina de la temperatura de entrada, con el fin de proporcionar un secado secundario.

La solución de 0,34% de elcatonina/ 50% de povidona / 50% de citrato fue conseguida por medio de la combinación de 25,5 \mug de elcatonina por cada 1,0 mL de agua desionizada, con 3,75 mg/mL de pectina, y 3,75 mg/mL de tampón de citrato sódico, con un pH de 5,5. Fue preparado un polvo seco por medio del secado por aspersión de la solución acuosa, utilizando un Secador por Aspersión de Laboratorios Buchi, bajo las siguientes condiciones:

Temperatura de la solución acuosa	2-8ºC
Temperatura de entrada	125ºC
Temperatura de salida	76ºC
Índice de entrada	5,0 mL/minuto
Temperatura del ciclón revestido	30ºC

Caracterización

Los polvos de elcatonina fueron analizados por análisis de aerosol, análisis termal dieléctrico, y contenido de humedad, según es descrito previamente. Los polvos fueron suspendidos y dispersados en una mezcla de hexano (Sedisperse, Micromeritics) y analizados por distribución primaria por tamaño de partícula por medio de sedimentación centrífuga, utilizando un Analizador para la Distribución de Tamaño de Partícula Horiba.

Los polvos parecen prometedores, con una T_{g} adecuadamente alta para la estabilidad del polvo y una dosis inicial administrada en aerosol mayor del 50%. Los resultados son mostrados en la tabla.

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Ejemplo 19

Este ejemplo muestra información adicional en relación con una composición con un 20% de insulina, idéntica a la presentada en el Ejemplo 2.

El polvo de insulina (I-004, lote 96313) fue empaquetado en una sobreenvoltura metalizada con desecante, y almacenado a 30ºC, 50ºC, 70ºC, y 90ºC. El contenido de humedad residual, la temperatura de transición vítrea y el comportamiento del aerosol fueron observados por medio de los métodos descritos en el ejemplo 2. Los resultados de estabilidad aparecen resumidos en la tabla que se encuentra más abajo. El contenido de humedad permaneció constante durante el tiempo que duró el estudio. No se encontró diferencia estadística entre la dosis inicial administrada y la dosis administrada después de seis semanas de almacenamiento a 30ºC, 50ºC, y 70ºC. Después de seis semanas a 90ºC, el rendimiento del aerosol disminuyó en aproximadamente un 30%. La dispersibilidad de esta composición se volvió inestable después de su almacenamiento a una temperatura de T_{g}-T_{s} < 10ºC. N/A indica que la medición en este punto no fue realizada.

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Ejemplo 20

Este ejemplo muestra información adicional en relación con una composición con un 60% de insulina, idéntica a la presentada en el Ejemplo 3.

El polvo de insulina (I-016, lote 96317) fue empaquetado en una sobreenvoltura metalizada con desecante, y almacenado a 30ºC, 50ºC, 70ºC, y 90ºC. El contenido de humedad residual, la temperatura de transición vítrea y el comportamiento del aerosol fueron observados por medio de los métodos descritos en el ejemplo 3. Los resultados de estabilidad aparecen resumidos en la tabla que se encuentra más abajo. El contenido de humedad permaneció constante durante el tiempo que duró el estudio. No se encontró diferencia estadística entre la dosis inicial administrada y la dosis administrada después de seis semanas de almacenamiento a 30ºC y 50ºC. Después de seis semanas a 70ºC y 90ºC, el rendimiento del aerosol disminuyó en aproximadamente un 10% y un 30%, respectivamente. La dispersibilidad de esta composición se volvió inestable después de su almacenamiento a una temperatura de T_{g}-T_{s} < 10ºC. N/A indica que la medición en este punto no fue realizada.

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Claims (16)

1. Un proceso para el mantenimiento de la dispersibilidad de una composición pulverulenta a lo largo del tiempo, comprendiendo dicho proceso:

(a) la eliminación del solvente de una solución que comprende un solvente, un formador vítreo y un material farmacológicamente activo, el cual no es una macromolécula, o es una macromolécula seleccionada de entre el grupo consistente en péptidos, polipéptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos, y proteínas, bajo condiciones efectivas para la formación de una composición de matriz vítrea adecuada para la administración pulmonar, teniendo dicha composición (i) el material farmacológicamente activo dentro de la matriz, (ii) una temperatura de transición vítrea (T_{g}), y (iii) un MMAD de 1 a 5 \mum (micrones), y

(b) el almacenamiento de la composición a una temperatura de almacenamiento (T_{s}) que es, al menos, 10ºC inferior que dicha T_{g}, de tal forma que la composición mantiene un MMAD de entre 1 a 5 \mum (micrones) cuando es almacenada a dicha T_{s} durante un período mínimo de, al menos, un mes.

2. Un proceso para el mantenimiento de la dispersibilidad de una composición pulverulenta a lo largo del tiempo, comprendiendo:

la formación de una solución que comprende un solvente, un formador vítreo capaz de formar una matriz vítrea, y un material farmacológicamente activo, el cual no es una macromolécula, o es una macromolécula seleccionada del grupo consistente en péptidos, polipéptidos, glicoproteínas, polisacáridos, proteoglicanos, y proteínas,

la eliminación del solvente de dicha solución bajo condiciones efectivas para la formación de una composición pulverulenta adecuada para inhalación, comprendiendo dicha composición una matriz vítrea que contiene el material farmacológicamente activo y, en la cual, los cristales del formador vítreo tienden a no formarse, y que tiene una temperatura de transición vítrea T_{g}, y

el almacenamiento de la composición durante un periodo de tiempo de, al menos, un mes, a una temperatura de almacenamiento, T_{s}, que es, al menos, 10ºC inferior que el valor de T_{g} de dicha composición.

3. El proceso de la reivindicación 2, efectivo para la formación de una composición pulverulenta, la cual, después de dicho almacenamiento, se caracteriza por una eficiencia de dosis administrada de, al menos, un 30 por ciento.

4. El proceso de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el solvente es eliminado por medio de un método seleccionado de entre el grupo consistente en secado por aspersión, secado por evaporación y precipitado químico.

5. El proceso de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el solvente es seleccionado de entre el grupo consistente en agua y etanol.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la diferencia entre T_{g} y T_{s} (T_{g}-T_{s}) es, al menos, de 20ºC.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la diferencia entre T_{g} y T_{s} (T_{g}-T_{s}) es, al menos, de 30ºC.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde el valor de la T_{g} de dicha composición es mayor de 45ºC.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde el valor de la T_{g} de dicha composición es mayor de 55ºC.

10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde dichas fases de almacenamiento comprenden el almacenamiento de la composición a una temperatura de almacenamiento, T_{s}, que varía desde 2ºC a 30ºC.

11. El proceso de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicha temperatura de almacenamiento es la temperatura ambiente.

12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10, en donde dicha composición comprende un aminoácido hidrofóbico.

13. El proceso de la reivindicación 12, en donde dicho aminoácido hidrofóbico es seleccionado de entre el grupo consistente en alanina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina, triptófano y valina.

14. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10, en donde la matriz vítrea comprende un formador vítreo seleccionado de entre el grupo consistente en carbohidratos, derivados de carbohidratos, polímeros de carbohidratos, sales ácidas carboxílicas orgánicas, polímeros orgánicos sintéticos, proteínas, péptidos, aminoácidos y poliaminoácidos.

15. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10, en donde la matriz vítrea comprende un formador vítreo seleccionado de entre el grupo consistente en citrato sódico, rafinosa, lactosa, trehalosa, maltotriosa, maltodextrina, maltosa, glucopiranosil-sorbitol, glucopiranosil-manitol, polidextrosa, sucrosa, ciclodextrina, caseina, HSA, almidón de hidroxietilo, estachiosa, gluconato de magnesio, y celobiosa.

16. La utilización de una matriz vítrea para mantener la dispersibilidad de un polvo farmacéutico adecuado para la administración pulmonar durante el almacenamiento de dicho polvo, durante, al menos, un mes a una temperatura de almacenamiento T_{s} de, al menos, 10ºC menos que la temperatura de transición vítrea T_{g} de dicho polvo.