ES2820335T3 - Matrices de microagujas coladas con disolvente que contienen agente activo - Google Patents
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Abstract
Una matriz (60) de microsalientes que comprende: una base aproximadamente plana (68) y una pluralidad de microsalientes (66), en donde la matriz (60) comprende al menos una primera capa (62) y una segunda capa (64) dispuestas aproximadamente paralelas al plano de la base (68), estando la primera y la segunda capa formadas por diferentes polímeros, la primera capa (62) está colocada en un extremo distal de los microsalientes (66) y la primera capa (62) comprende: (i) un polímero biodegradable, (ii) un componente para facilitar la biodegradación seleccionado entre azúcares, alcoholes de azúcar, ciclodextrinas y polímeros hinchables en agua; e (iii) un principio activo; en donde el componente para facilitar la biodegradación solo se encuentra en la primera capa (62).
Description
DESCRIPCIÓN
Matrices de microagujas coladas con disolvente que contienen agente activo
Campo técnico
La presente invención se refiere, en general, al suministro de fármacos usando microagujas u otras
microproyecciones.
Antecedentes
Las matrices de microagujas se propusieron como una forma de administrar fármacos a través de la piel en la década de 1970, por ejemplo, en la patente de EE.UU. n.° 3.964.482. Las matrices de microagujas pueden facilitar el paso de fármacos a través de o a la piel humana y otras membranas biológicas en circunstancias donde la administración transdérmica habitual no es adecuada. Las matrices de microagujas también se pueden usar para tomar muestras de fluidos que se encuentran en las proximidades de una membrana biológica, tales como el líquido intersticial, que luego se analiza para detectar la presencia de biomarcadores.
En los últimos años, se ha vuelto más viable la fabricación de matrices de microagujas de una manera que hace que su uso generalizado resulte rentable. La patente de EE.UU. N.° 6.451.240 desvela algunos métodos de fabricación de matrices de microagujas. Si las matrices son lo suficientemente económicas, por ejemplo, se pueden comercializar como dispositivos desechables. Se puede preferir un dispositivo desechable a uno reutilizable para evitar la cuestión de que la integridad del dispositivo se vea comprometida por el uso anterior y para evitar la posible necesidad de tener que volver a esterilizar el dispositivo tras cada uso y mantenerlo en un almacenamiento controlado.
A pesar de la gran cantidad de trabajo inicial en la fabricación de matrices de microagujas en silicio o metales, las matrices poliméricas tienen ventajas significativas. La patente de EE.UU. n.° 6.451.240 desvela algunos métodos de fabricación de matrices de microagujas poliméricas. Las matrices hechas principalmente de polímeros biodegradables también tienen algunas ventajas. La patente de EE.UU. n.° 6.945.952 y las solicitudes de patente publicadas de EE.UU. n.° 2002/0082543 y 2005/Ol97308 tienen alguna descripción sobre las matrices de microagujas hechas de polímeros biodegradables. Una descripción detallada de la fabricación de una matriz de microagujas hecha de ácido poliglicólico se encuentra en Jung-Hwan Park et al., "Biodegradable polymer rnicroneedles: Fabrication, mechanics, and transdermal drug delivery", J. of Controlled Release, 104:51-66 (2005).
El documento US 2005 065463 (A1) desvela un aplicador para aplicar sustancias funcionales, tales como polvo cosmético, comida, marcaje de color, marcas de efecto de tinta china o fármacos en la piel humana, que tiene una base, una pluralidad de microagujas fijadas a y que se proyectan desde la base a una distancia solo suficiente para penetrar en el estrato córneo o en la dermis, siendo las microagujas de un material capaz de desintegrarse y dispersarse en el estrato córneo o la dermis, tal como de maltosa. Las agujas contienen la sustancia funcional que se suministra en el estrato córneo o la dermis.
A pesar de estos esfuerzos, sigue existiendo la necesidad de encontrar métodos mejores y más simples para la fabricación de matrices poliméricas y, en particular, de matrices hechas de polímeros biodegradables. Un objetivo esencial es un método que funcione a una temperatura relativamente baja, de modo que se puedan suministrar agentes activos sensibles a la temperatura por medio de dichas matrices.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención, se proporciona una matriz (60) de microsalientes que comprende:
una base aproximadamente plana (68) y una pluralidad de microsalientes (66), en donde la matriz (60) comprende al menos una primera capa (62) y una segunda capa (64) dispuestas aproximadamente paralelas al plano de la base, la primera y la segunda capa están formadas por diferentes polímeros, la primera capa (62) está colocada en un extremo distal de los microsalientes (66) y la primera capa (62) comprende: (i) un polímero biodegradable, (ii) un componente para facilitar la biodegradación seleccionado entre azúcares, alcoholes de azúcar, ciclodextrinas y polímeros hinchables en agua e (iii) un principio activo; en donde el componente para facilitar la degradación solo se encuentra en la primera capa (62).
Figuras
La FIG. 1 es un gráfico ilustrativo de la eficacia de penetración en la piel de las matrices descritas en el Ejemplo 11.
La FIG. 2 es una micrografía electrónica de barrido de una microaguja producida mediante los procesos descritos en el presente documento.
La FIG. 3 representa esquemáticamente una cavidad en un molde que se llena mediante gotitas. La figura no está a escala y, en particular, la cavidad y las gotitas se muestran con una escala muy diferente a la del cabezal dispensador y al aparato que mueve el cabezal dispensador.
La FIG. 4 representa esquemáticamente en sección transversal un microsaliente en el que el diámetro del microsaliente disminuye más rápidamente con la distancia desde la base más cercana a la base en comparación con más lejos de la base.
Las FIG. 5A-5C representan esquemáticamente en sección transversal cinco tipos ilustrativos de matrices de microsalientes. La FIG 5A, imagen de la derecha, es un tipo ilustrativo de matriz de microsalientes de acuerdo con la invención.
La FIG. 6 representa esquemáticamente posibles formas de la capa que comprende las puntas de las microagujas tras la colada.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
Antes de describir la presente invención en detalle, también se comprende que la terminología usada en el presente documento es únicamente con el fin de describir realizaciones particulares, y no se pretende que sea limitante. Como se usan en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una", "el/la" incluyen referencias en singular y plural a menos que el contexto indique claramente otra cosa. Por lo tanto, por ejemplo, la referencia a "un principio activo" incluye una pluralidad de principios activos, así como un solo principio activo, la referencia a "una temperatura" incluye una pluralidad de temperaturas, así como una sola temperatura.
Cuando se proporciona un intervalo de valores, se pretende que cada valor intermedio entre el límite superior e inferior de ese intervalo y cualquier otro valor declarado o intermedio en el intervalo indicado esté comprendido dentro de la divulgación. Por ejemplo, si se indica un intervalo de 1 pm a 8 pm, se pretende desvelar también 2 pm, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm y 7 pm, así como el intervalo de valores superiores o iguales a 1 pm y el intervalo de valores inferiores o iguales a 8 pm.
En la presente solicitud se hace referencia a menudo por conveniencia a la "piel" como la membrana biológica a través de la que se administra el agente activo. Los expertos en la materia entenderán que, en la mayoría o en todos los casos, se aplican los mismos principios inventivos a la administración a través de otras membranas biológicas, tales como las que recubren el interior de la boca, el tracto gastrointestinal, la barrera hematoencefálica, u otros tejidos u órganos corporales o membranas biológicas que están expuestos o accesibles durante una cirugía o durante procedimientos tales como laparoscopia o endoscopia.
En la presente solicitud también se hace referencia a "microagujas" como el tipo de microsaliente o microproyección que se está empleando. Los expertos en la materia entenderán que, en muchos casos, se aplican los mismos principios inventivos al uso de otros microsalientes o microproyecciones para penetrar en la piel u otras membranas biológicas. Otras microsalientes o microproyecciones pueden incluir, por ejemplo, microcuchillas como se describe en la patente de EE.UU. n.° 6.219.574 y la solicitud de patente canadiense n.° 2.226.718, y microagujas con bordes como se describe en la patente de EE.UU. n.° 6.652.478.
En general, se prefiere que las microproyecciones tengan una altura de al menos aproximadamente 100 pm, al menos aproximadamente 150 pm, al menos aproximadamente 200 pm, al menos aproximadamente 250 pm o al menos aproximadamente 300 pm. En general, también se prefiere que las microproyecciones tengan una altura de no más de aproximadamente 1 mm, no más de aproximadamente 500 pm, no más de aproximadamente 300 pm o, en algunos casos, no más de aproximadamente 200 pm o 150 pm. Las microproyecciones pueden tener una relación de aspecto de al menos 3:1 (altura a diámetro en la base), al menos aproximadamente 2:1 o al menos aproximadamente 1:1. Una forma particularmente preferida para las microproyecciones es un cono con un fondo poligonal, por ejemplo, hexagonal o en forma de rombo. Se muestran otras posibles formas de las microproyecciones, por ejemplo, en la solicitud de patente publicada en EE. UU. 2004/0087992. En algunos casos, las microproyecciones pueden tener una forma que se vuelve más gruesa hacia la base, por ejemplo, microproyecciones que tienen aproximadamente es aspecto de un embudo, o más generalmente, donde el diámetro de la microproyección crece más rápido que linealmente con la distancia al extremo distal de la microproyección. Dicha forma puede, por ejemplo, facilitar el desmoldeo. La FIG. 4 representa esquemáticamente en sección transversal una microproyección 40 de este tipo. Como puede verse en la figura, el diámetro D de la intersección de la microproyección con un plano paralelo a la base 46 disminuye a medida que el plano se aleja de la base 46. Además, este diámetro disminuye más rápidamente cerca de la base, en la zona 44, que más lejos de la base, en la zona 42.
Cuando las microproyecciones son más gruesas hacia la base, una parte de la microproyección adyacente a la base, que se puede denominar "cimiento", puede estar diseñada para no penetrar en la piel.
El número de microsalientes de la matriz es preferentemente de al menos aproximadamente 100, al menos aproximadamente 500, al menos aproximadamente 1000, al menos aproximadamente 1400, al menos aproximadamente el 1600 o al menos aproximadamente el 2000. La densidad superficial de los microsalientes, dado su pequeño tamaño, puede no ser particularmente alta, sino que, por ejemplo, el número de microsalientes por cm2 puede ser de al menos aproximadamente 50, al menos aproximadamente 250, al menos aproximadamente 500, al
menos aproximadamente 750, al menos aproximadamente el 1000 o al menos aproximadamente el 1500.
Una matriz de microsalientes puede formarse mediante
(a) el suministro de un molde con cavidades correspondientes al negativo de los microsalientes;
(b) la colada sobre el molde de una solución que comprende un material biocompatible y un disolvente;
(c) la retirada del disolvente; (d) el desmoldeo de la matriz resultante del molde. La solución contiene preferentemente un principio activo.
Los moldes usados para formar las microagujas se pueden fabricar usando una variedad de métodos y materiales. A diferencia de otros métodos de fabricación de matrices de microagujas, para los métodos descritos en el presente documento, no se requiere necesariamente un grado particularmente alto de resistencia al calor del molde.
El molde puede, por ejemplo, comprender convenientemente un material cerámico. Como alternativa, por ejemplo, el molde puede comprender un caucho de silicona o un poliuretano. Como alternativa, el molde puede comprender una cera. Un sistema de caucho de silicona particular que se puede usar es el sistema Sylgard® de Dow Corning (Midland, MI), por ejemplo, Sylgard 184. Nusil MED 6215 es un sistema alternativo disponible de NuSil Technology (Carpinteria, CA). El molde puede estar hecho de o comprender convenientemente un material poroso.
Hay varias formas de fabricar los moldes. Los moldes se pueden fabricar, por ejemplo, colando el material del molde líquido sobre una matriz de microagujas maestra y dejando que el material se seque y se endurezca. En algunos casos, el curado del material puede tener lugar durante el proceso de secado. Para algunos materiales, se pueden añadir agentes de curado. Los cauchos de silicona y el poliuretano son dos tipos de materiales que se pueden usar para la fabricación de moldes de esta forma.
Los moldes se pueden fabricar calentando el material del molde hasta que se funda. Luego, se vierte el líquido sobre la matriz de microagujas maestra y se deja que el material se enfríe y se endurezca. Las ceras y los termoplásticos son dos clases de materiales que se pueden usar para la fabricación de moldes de esta forma.
Los moldes se pueden fabricar presionando la matriz de microagujas maestra en el material del molde. Para esta técnica de fabricación, el material del molde es preferentemente mucho más blando que la matriz de microagujas. El material del molde se puede calentar para ablandarlo. Las ceras y los termoplásticos son dos tipos de materiales que se pueden usar para la fabricación de moldes de esta forma.
Los moldes se pueden fabricar chapando metal (tal como níquel, cobre u oro) en una matriz maestra de microagujas. Los moldes se pueden fabricar mecanizando las cavidades en el material del molde. Se puede usar el mecanizado por descarga electrostática (EDM, Electrostatic Discharge Machining) para la fabricación de cavidades en metales. Se puede usar el grabado de iones reactivos (RIE, Reactive Ion Etching) para la creación de las cavidades, por ejemplo, en silicio y otros semiconductores.
La etapa de colada se puede realizar mediante varios métodos conocidos por los expertos en la materia. El Ejemplo 1 describe brevemente una forma de realizar la etapa de moldeo. Los objetivos de la colada incluyen una cobertura aproximadamente uniforme de la superficie del molde en el que se espera que se forme la matriz de microagujas. La solución que se cuela comprenderá el polímero biodegradable en un disolvente y un principio activo. El término "biodegradable" pretende significar que un polímero se degradará en las condiciones esperadas de uso in vivo (por ejemplo, inserción en la piel), independientemente del mecanismo de biodegradación. Los mecanismos ilustrativos de biodegradación incluyen la desintegración, dispersión, disolución, erosión, hidrólisis y degradación enzimática. Por ejemplo, Los polímeros biocompatibles, biodegradables o bioerosionables adecuados incluyen poli(ácido láctico) (PLA), poli(ácido glicólico) (PGA), poli(ácidos lácticos-co-ácidos glicólicos) (PLGA), polianhídridos, poliortoésteres, polieterésteres, policaprolactonas (PCL), poliesteramidas, poli(ácido butírico), poli(ácido valérico), polivinilpirrolidona (PVP), alcohol polivinílico (PVA), polietilenglicol (PEG), copolímeros de bloques de PEG-PLA, PeG-PLA-PeG, PLA-PEG-PLA, PEG-PLGA, PEG-PLGA-PEG, PLGA-PEG-PLGA, PEG-PCL, PEG-PCL-PEG, PCL-PEG-PCL, copolímeros de etilenglicol-propilenglicol-etilenglicol (PEG-PPG-PEG, nombre comercial de Pluronic® o Poloxamer®), dextrano, hetalmidón, tetralmidón, pentalmidón, hidroxietilalmidones, celulosa, hidroxipropilcelulosa (HPC), carboximetilcelulosa de sodio (Na CMC), HPMC sensible a la temperatura (hidroxipropilmetilcelulosa), polifosfaceno, hidroxietilcelulosa (HEC), otros polisacáridos, polialcoholes, gelatina, alginato, quitosano, ácido hialurónico y sus derivados, colágeno y sus derivados, poliuretanos, y copolímeros y mezclas de estos polímeros. Un hidroxietilalmidón preferido puede tener un grado de sustitución en el intervalo de 0-0,9.
Los polímeros usados en la invención pueden tener una variedad de pesos moleculares. Los polímeros pueden, por ejemplo, tener pesos moleculares de al menos aproximadamente 5 kD, al menos aproximadamente 10 kD, al menos aproximadamente 20 kD, al menos aproximadamente 22 kD, al menos aproximadamente 30 kD, al menos aproximadamente 50 kD o al menos aproximadamente 100 kD.
Los disolventes preferidos para la colada incluyen agua, alcoholes (por ejemplo, alcoholes C2 a C8, tales como propanol y butanol) y ésteres de alcohol, o mezclas de estos. Otros posibles disolventes no acuosos incluyen ésteres, éteres, cetonas, nitrilos, lactonas, amidas, hidrocarburos y sus derivados, así como mezclas de los mismos. En la etapa de colada de la solución sobre el molde, comúnmente se desea evitar la presencia de burbujas de aire entre la solución y el molde cuando se cuela. Pueden emplearse varias técnicas dentro de los métodos descritos en el presente documento para evitar estas burbujas.
El propio molde, o partes del mismo, puede someterse a tratamientos superficiales que faciliten que la solución humedezca la superficie del molde. Por ejemplo, la superficie del molde se puede recubrir con un tensioactivo tal como Jet Dry, polisorbato, sal sódica de docusato, cloruro de bencetonio, bromuro de alquiltrimetilamonio o bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB). La humectabilidad de las superficies de los moldes de silicona se puede mejorar cubriéndolas con una solución de hidroxipropilcelulosa (HPC) en un disolvente orgánico.
La superficie del molde se puede recubrir con una sal tal como carbonato de calcio. El carbonato de calcio se puede formar convenientemente in situ a partir de bicarbonato de calcio. La superficie del molde se recubre cubriéndola con una solución que contiene cantidades equivalentes de cloruro de calcio y bicarbonato de sodio para formar una solución de bicarbonato de calcio in situ. A continuación, se aplica energía ultrasónica para hacer precipitar la sal de carbonato de calcio que se forma como producto de descomposición de bicarbonato de calcio en estas condiciones. La humectabilidad de la superficie del molde también se puede mejorar mediante radiofrecuencia (RF) o tratamiento con plasma. Como alternativa, es posible unir a la superficie moléculas pequeñas adecuadas, por ejemplo, en una reacción generada por la luz ultravioleta. Los ejemplos de moléculas pequeñas son monómeros de vinilo que comprenden grupos carboxilo, amina primaria o secundaria o terciaria y/o grupos hidroxilo, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, alil-amina o metilacrilato de hidroxietilo (HEMA).
También se describen tratamientos superficiales adecuados para inducir la hidrofilia en la solicitud de patente publicada de EE.UU. n.° 20060097361.
Se puede añadir un agente humectante, por ejemplo, Dow Corning Q2-5211, al propio molde a medida que se está formando. Q2-5211 es descrito por Dow Corning como un tensioactivo de poliéter de silicona no iónico de bajo peso molecular. Al mezclarse con el molde a medida que se forma, el agente humectante pasa a formar parte del molde. Se puede añadir un tensioactivo tal como bromuro de alquiltrimetilamonio (Cetrimide), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), cloruro de bencetonio, sal sódica de docusato, un tensioactivo de tipo SPAN, polisorbato (Tween), dodecilsulfato de sodio (SDS), cloruro de benzalconio u oleato de glicerilo a la solución.
Se puede añadir un agente antiespumante a la solución. Los ejemplos de agentes antiespumantes incluyen la Emulsión antiespumante FG-10, Emulsión Antiespumante C, 190 líquida y 193C líquida de Dow Corning.
Las cavidades se pueden llenar con un líquido humectante que fluya fácilmente hacia las cavidades y que será absorbido por el molde. El líquido humectante podría ser acetato de etilo o silicona líquida cuando el molde está hecho de caucho de silicona. La solución de fármaco se cuela sobre el líquido humectante y se introduce en las cavidades a medida que el líquido humectante se absorbe.
La solución de fármaco se puede colar en el molde mientras se aplica vacío sobre las cavidades. En las cavidades, se puede formar una burbuja de baja presión cubierta con una película líquida de solución de fármaco. Cuando se retira el vacío, la presión más alta sobre la película líquida encogerá la burbuja en la cavidad y empujará la solución del fármaco detrás de ella.
Como alternativa, el molde se puede diseñar para que posea una porosidad suficiente para permitir que el aire escape de las burbujas que puedan encontrarse entre la solución y el molde, pero no suficiente para que la propia solución entre en los poros del molde.
Otra técnica que puede emplearse para evitar burbujas de aire es colocar el molde bajo compresión antes de la colada. La compresión puede ser, por ejemplo, desde dos lados opuestos. La compresión tenderá a reducir el volumen de las cavidades en las que debe entrar la solución. A continuación, se cuela la solución sobre el molde comprimido. Luego se libera la compresión. Al liberarse la compresión, la solución se introduce en las cavidades a medida que se expanden hasta su volumen normal. Este proceso se puede realizar en todo el molde simultáneamente o en secciones del molde.
Como alternativa, la etapa de colada se puede realizar bajo una atmósfera que atraviese la solución más fácilmente que el aire, por ejemplo, dióxido de carbono u otro gas cuya solubilidad sea mayor que la del nitrógeno u oxígeno, los principales constituyentes del aire.
Si no se evita que se forme una burbuja en una cavidad, se pueden usar varios métodos para retirar la burbuja. Por ejemplo, la burbuja puede desprenderse haciendo vibrar el molde con la solución de fármaco encima.
La presurización de la solución colada y el molde puede ayudar a eliminar las burbujas. En general, se espera que el gas de una burbuja se difunda en el líquido durante un período de tiempo. Cuando esto sucede, se espera que la solución del fármaco fluya hacia la cavidad debido a la atracción gravitacional y a la presión hidrostática. Los procesos de llenado y de difusión se pueden acelerar mediante presurización. Preferentemente, el secado del líquido se ralentiza durante este período, de modo que el líquido pueda fluir hacia la cavidad a medida que el gas de la burbuja se difunde en el líquido. La presurización se puede realizar colocando el molde con la solución de fármaco en un recipiente a presión. La presurización puede implicar una presión de al menos aproximadamente 2,06 x 104 Pa (3 psi), aproximadamente 3,44 x 104 Pa (5 psi), aproximadamente 6,89 x 104 Pa (10 psi), aproximadamente 10,13 x 104 Pa (14,7 psi) o aproximadamente 13,78 x 104 Pa (20 psi) por encima de la presión atmosférica.
La ecuación de Epstein-Plesset para el tiempo hasta la disolución de una burbuja en un líquido proporciona al menos una comprensión cualitativa de la disolución de la burbuja que tiene lugar cuando se presurizan el molde y la solución colada. Sin embargo, en general, las burbujas en las cavidades del molde tendrán una forma aproximadamente cónica, y las burbujas de la hipótesis de Epstein y Plesset eran esféricas.
Por lo tanto, por ejemplo, un método ilustrativo de colada distribuye la solución sobre el molde sobre las cavidades. Se aplica un vacío, haciendo que el aire atrapado en las cavidades se expanda. Las burbujas de aire fluyen hacia la superficie de la solución, que, a su vez, fluye hacia las cavidades. Cuando la presión vuelve a la atmosférica, el aire expandido que queda en las cavidades se comprime.
Otro método ilustrativo de colada distribuye la solución sobre el molde sobre las cavidades. Se aplica una sobrepresión, por ejemplo, de aproximadamente 5,06 x 104 Pa 5(0,5 atmósferas), aproximadamente 10,13 x 104 Pa (1 atmósfera) o aproximadamente 15,19 x 104 Pa (1,5 atmósferas), haciendo que se contraigan las burbujas de aire atrapadas en las cavidades. La presión más alta hace que el aire atrapado en las burbujas se disuelva en el líquido y hace que las burbujas finalmente desaparezcan. Tras un tiempo adecuado, se puede retirar la sobrepresión. Para evitar que la formulación se seque durante este proceso, se puede humedecer el entorno que rodea al moho.
Se puede aplicar un vacío tras colarse la solución del fármaco sobre las cavidades para hacer que las burbujas se expandan, lo que aumenta la fuerza que las empuja hacia arriba a través de la solución del fármaco. Las burbujas luego suben a la superficie del líquido y el líquido llena las cavidades. El secado del líquido preferentemente se ralentiza durante este período para que el líquido pueda fluir hacia la cavidad a medida que sube la burbuja.
Es posible combinar muchos de los métodos de prevención o eliminación de burbujas que se han enumerado anteriormente.
Durante el proceso de eliminación d disolvente, el volumen de la solución de colada disminuirá de manera natural. Con una adecuada elección de los disolventes, es posible que los extremos distales de las microproyecciones, los más alejados de la base, se vuelvan más finos como resultado de la retirada del disolvente. La finura en estas puntas puede ser favorable, en igualdad de condiciones, para una penetración más fácil de la piel y, por lo tanto, puede ser deseable. Se desea un diámetro de la punta de menos de aproximadamente 10 pm, 5 pm o 2 pm. Se desea un diámetro de la punta de menos de aproximadamente 1,5 pm, como lo es un diámetro de la punta de menos de aproximadamente 1 pm.
La retirada del disolvente se puede realizar, por ejemplo, con calor, vacío o convección. La retirada del disolvente puede facilitarse cubriendo la solución colada con un material absorbente.
En particular, cuando el principio activo es macromolecular, se desea evitar el uso extensivo de calor en la etapa de retirada del disolvente debido a la posibilidad de una desnaturalización irreversible del agente activo. Por ejemplo, se prefiere no usar una temperatura superior a aproximadamente 100 °C (excepto quizás durante un breve período), más preferentemente, no se emplea temperatura superior a aproximadamente 90 °C, y más preferentemente, no se emplea temperatura superior a aproximadamente 85 °C u 80 °C. Más preferentemente, no se emplea una temperatura superior a aproximadamente 50 °C, 40 °C o 37 °C.
Las matrices de microproyección coladas se pueden retirar del molde usando una herramienta de desmoldeo que tenga un ángulo de rodadura de aproximadamente 1-90 grados desde el plano. Se coloca un adhesivo de doble cara en la parte posterior de la matriz de microproyecciones con un lado para adherirse a la matriz y el otro lado para adherirse a la herramienta de desmoldeo. Se retira la matriz del molde haciendo rodar suavemente la herramienta de desmoldeo sobre el adhesivo en la parte posterior de la matriz con un ligero ángulo de giro, tal como de aproximadamente 1-90 grados, preferentemente, de aproximadamente 5-75 grados, más preferentemente de aproximadamente 10-45 grados. Luego, se despega suavemente la matriz de microproyecciones de la herramienta de desmoldeo.
En un aspecto de la invención, se proporciona una matriz de microsalientes que comprende una base
aproximadamente plana y una pluralidad de microsalientes, en donde la matriz comprende al menos una primera capa y una segunda capa dispuestas aproximadamente paralelas al plano de la base, en donde la primera y la segunda capa están formadas por diferentes polímeros, la primera capa está colocada en un extremo distal de los microsalientes, y la primera capa comprende un polímero biodegradable, un componente para facilitar la biodegradación seleccionado entre azúcares, alcoholes de azúcar, ciclodextrinas y polímeros hinchables en agua, y un principio activo, en donde el componente que facilita la biodegradación solo se encuentra en la primera capa. Pueden diseñarse matrices de la invención, por ejemplo, de manera que al menos una capa de la matriz se adhiera a la piel humana.
Hay varias razones por las que se pueden desear las matrices con varias capas. Por ejemplo, se suele desear que, en comparación con el volumen total de la matriz de microproyecciones, las propias microproyecciones tengan una mayor concentración de principio activo. Esto es así, por ejemplo, debido a que cabe esperar que las microproyecciones, en muchos casos, se disuelvan más rápidamente, estando más hidratadas que la base de la matriz. Además, en algunos protocolos para la aplicación de matrices, la matriz se puede dejar dentro durante un corto período de tiempo durante el que esencialmente solo se pueden disolver las microproyecciones en una extensión sustancial. La conveniencia de colocar una mayor concentración de agente activo en las propias proyecciones es particularmente aguda cuando el agente activo es costoso. Una forma de alcanzar una mayor concentración de agente activo en las propias proyecciones es tener una primera capa que incluya las microproyecciones o una proporción sustancial de las microproyecciones, y una segunda capa que incluya la base o una proporción sustancial de la base.
La FIG. 5A representa esquemáticamente en sección transversal dos matrices de microproyecciones ilustrativas, siendo la matriz de la derecha (o segunda matriz) de acuerdo con la invención. En la primera matriz 50 de microproyecciones, hay una base 58 y una pluralidad de microproyecciones tal como 56. La matriz de microproyecciones comprende dos capas 52 y 54 (sombreadas). Como se puede observar, las propias microproyecciones caen completamente dentro de la capa 52, de modo que la capa 54 no contiene microproyecciones. En la segunda matriz 60 de microproyecciones, que es de acuerdo con la invención, también hay una pluralidad de microproyecciones tal como 66. La matriz de microproyecciones comprende dos capas 62 y 64 (sombreadas). Sin embargo, en la matriz 60, la capa 62 solo abarca una parte de las microproyecciones que comprende sus puntas o extremos distales. La capa 64 abarca la parte de las microproyecciones no contenidas en la capa 62 y también abarca la totalidad de la base 68.
La FIG. 5B representa dos tipos adicionales de matrices de microproyecciones esquemáticamente en sección transversal. En la matriz 70 de microproyecciones, también hay una pluralidad de microproyecciones tal como 76. La matriz de microproyecciones comprende tres capas 72, 74 y 78. Sin embargo, en la matriz 70, la capa 72 solo abarca una parte de las microproyecciones que comprende sus puntas o extremos distales. La capa 72 puede tener una mayor concentración de sustancia farmacológica que la capa 74. La capa 74 solo abarca una parte de las microproyecciones. La capa 78 abarca la parte de las microproyecciones no contenidas en las capas 72 o 74. Abarca la totalidad de la base. En este tipo de matriz de microproyecciones, la profundidad de la sustancia farmacológica suministrada a través de la matriz de microproyecciones se puede controlar adaptando la longitud de la parte de la punta 72.
En otro tipo de matriz 80 de microproyecciones mostrada esquemáticamente en sección transversal en la FIG. 5B, también hay una pluralidad de microproyecciones tal como 88. La matriz de microproyecciones comprende una capa 82 que incluye los extremos distales de las microproyecciones. Esa capa, sin embargo, encierra depósitos tal como 84 que contienen el agente activo. La capa 82 puede estar hecha de un material que sirva para controlar la velocidad a la que se libera el agente activo de los depósitos 84. Hay dos capas adicionales 86 y 90. La capa 86 puede estar hecha de un material que se erosiona más rápidamente que otras capas, por ejemplo, para permitir la separación de las microproyecciones 88 en uso. La capa 90 abarca la base de la matriz.
El Ejemplo 8 desvela procedimientos de fabricación mediante los que se pueden fabricar matrices de microproyecciones del tipo de la matriz 80. Es necesario seleccionar los materiales para la capa 82 de modo que se pueda lograr el cierre de los depósitos 84. Los polímeros ilustrativos adecuados para su uso en la capa 82 incluyen poli(ácido láctico), poli(ácido glicólico), poli(ácido láctico-co-ácido glicólico), poli(caprolactona), polianhídridos, poliaminas, poliesteramidas, poliortoésteres, polidioxanonas, poliacetales, policetales, policarbonatos, polifosfoésteres, poliortocarbonatos, polifosfacenos, poli(ácido málico), poli(aminoácidos), hidroxicelulosa, polifosfoésteres, polisacáridos, quitina y copolímeros, terpolímeros y mezclas de estos.
En la FIG. 5C, se muestra esquemáticamente en sección transversal un tipo adicional de matriz 100 de microproyecciones de tres capas. En la matriz 100 también hay una pluralidad de microproyecciones tal como 106. La matriz de microproyecciones comprende tres capas 102, 104 y 108. En la matriz 100, la capa intermedia 104 puede estar hecha de un material que se erosiona más rápidamente que otras capas, por ejemplo, para permitir la separación de las microproyecciones 106 en uso. En ese caso, la sustancia farmacológica está contenido preferentemente en la capa 102.
Mientras que las FIG. 5A-5C representan interfaces planas entre las capas que componen las matrices de microproyecciones, en realidad, estas interfaces pueden tener una curvatura. La FIG. 6 representa ciertas formas 110 y 112 posibles que puede adoptar la parte superior de la capa más inferior 114 de una matriz. Cada una de estas formas puede denominarse, en general, "menisco", aunque algunas personas podrían limitar en el sentido estricto de la palabra ese término a la forma de un líquido que llena parcialmente una cavidad, sin aplicarlo a la forma de una composición colada en una cavidad tras la eliminación del disolvente. Se sabe que la forma de menisco de un líquido se ve afectada por su densidad y por los parámetros de tensión superficial, y puede modificarse mediante el uso de agentes tensioactivos. Para la superficie de una formulación colada con disolvente en una cavidad, además, es posible afectar a la forma de la superficie mediante condiciones de secado diferenciales, por ejemplo, haciendo que tenga una curvatura mayor o menor, o que se encuentre a mayor o menor profundidad en la cavidad. El Ejemplo 10 proporciona algunas ilustraciones de los regímenes de secado que pueden afectar a la forma de la superficie de la película colada con disolvente tras la retirada del disolvente.
En un método descrito en el presente documento, las soluciones que comprenden el agente activo se cuelan de modo que llene parcialmente las cavidades de un molde o no llene más que las cavidades. Esta solución se seca. Una solución adicional con una concentración menor o nula de agente activo, que constituye una segunda capa, se cuela a continuación sobre la solución que comprende el agente activo. Preferentemente, los polímeros usados en la primera capa no son solubles en el disolvente usado para la segunda capa. La segunda capa usa preferentemente un polímero o polímeros diferentes de los usados en la primera capa. Este procedimiento puede producir una matriz que tenga dos capas y en la que las microproyecciones estén enriquecidas en agente activo. En dicha matriz, no cabría esperar que el agente activo se difunda sustancialmente en la primera capa.
La segunda capa puede comprender, por ejemplo, butirato acetato de celulosa, acetato de celulosa, propionato acetato de celulosa, etilcelulosa, nitrocelulosa, ftalato de hidroxipropilmetilcelulosa, poliestireno, poliacrilatos (tales como copolímeros de acrilato/octilacrilamida, Dermacryl 97), polimetacrilatos (tales como Eudragits E, RL, RS, L100, S100, L100-55) o poli(hidroxil-alcanoatos). Preferentemente, la segunda capa puede comprender polímero/s biocompatible/s biodegradable/s, tales como PLA, PGA, PLGA, policaprolactona y copolímeros de los mismos. Preferentemente, cuando se cuela la primera capa en un disolvente acuoso, la segunda capa se cuela en un disolvente orgánico. Los disolventes preferidos para la segunda capa incluyen alcoholes, por ejemplo, alcohol isopropílico y etanol, y ésteres, por ejemplo, acetato de etilo, heptano o acetato de propilo u otros disolventes tales como acetonitrilo, dimetilsulfona (DMSO), N-metilpirrolidona (NMP) o glicofurol.
En una matriz de microproyecciones de varias capas, la primera capa, en lugar de colocarse en el molde mediante un método tal como la colada a granel, puede transportarse, como alternativa, a cada cavidad del molde individual en forma de una gotita individual. En las últimas décadas, se han desarrollado sistemas para depositar muchas gotitas automáticamente sobre sustratos en un patrón regular. Dichos sistemas pueden funcionar, por ejemplo, en un principio piezoeléctrico o de chorro de burbujas. Una de las primeras aplicaciones de estas capacidades fue la impresión por chorro de tinta en la que la tinta se impulsaba hacia un sustrato, tal como una hoja de papel, de acuerdo con un patrón controlado por ordenador. También se ha depositado una variedad de otros tipos de líquidos, incluyendo líquidos que contienen biomoléculas, mediante dichas técnicas. Las patentes ilustrativas que analizan este tipo de tecnología incluyen las patentes de EE.UU. n.° 6.713.021, 6.521.187, 6.063.339, 5.807.522 y 5.505.777. Hay disponibles productos comerciales para dichas aplicaciones, por ejemplo, de BioDot, Inc. (Irvine, California), MicroFab Technologies, Inc. (Plano, Texas) y Litrex Corporation (Pleasanton, California).
Una disposición de dispensación típica (véase la FIG. 3) usa un cabezal 10 dispensador que se puede mover en un plano X-Y por medio de un aparato 20 adecuado. El cabezal dispensador comúnmente comprende un depósito de líquido, una zona previa a la dispensación y una abertura en la zona previa a la dispensación. El líquido de la zona previa a la dispensación no atraviesa la abertura debido a la tensión superficial. Se conecta operativamente un transductor, normalmente, piezoeléctrico, a la zona previa a la dispensación. En funcionamiento, una pulsación del transductor reduce el volumen de la zona previa a la dispensación y, de esta manera, confiere suficiente energía al líquido en la zona previa a la dispensación para superar la tensión superficial y dispensar una gota.
Además de los transductores piezoeléctricos, en la bibliografía, se han analizado otras formas de impulsar el líquido desde un cabezal dispensador. Por ejemplo, se puede usar un gas o el movimiento de un miembro impulsado por un campo magnético.
Una consideración importante que favorece la colocación de la primera capa en forma de gotitas en la cavidad del molde es el posible ahorro de sustancia farmacológica que se puede producir si la primera capa es la única capa que contiene fármaco. Esto puede ser particularmente valioso si el fármaco es caro.
Una consideración en la colocación de la primera capa en forma de gotitas es la variabilidad en el tamaño de las gotitas que se coloca en cada cavidad. Se prefiere que los volúmenes de las gotitas tengan un coeficiente de variación no superior a aproximadamente el 25 %, no superior a aproximadamente el 15 %, no superior a aproximadamente el 10 %, no superior a aproximadamente el 5 % o no superior a aproximadamente el 2 %.
También es deseable que las gotitas lleguen con bastante precisión a los centros de las cavidades del molde de
modo que, siguiendo el proceso de llenado, se ubiquen cerca del fondo de las cavidades. Las aberturas de las cavidades normalmente pueden tener diámetros del orden de aproximadamente 100 |jm. Por tanto, se puede desear, por ejemplo, que el centro de la gotita se encuentre dentro de un radio de aproximadamente 15, 25 o 25 jm alrededor del centro de la abertura de la cavidad. Como verá el experto en la materia, hay una serie de factores que determinan si este grado de precisión se puede lograr de forma rutinaria. Por ejemplo, los moldes deben tener una estabilidad dimensional que permita alcanzar este grado de precisión. Su alineación con respecto al dispositivo dispensador también debería poder controlarse con el grado de precisión requerido.
Preferentemente, las gotitas desplazarían el aire en las cavidades del molde de modo que el aire no quedara atrapado dentro de las cavidades del molde debajo de la formulación. Cada gotita entra preferentemente en la cavidad a la que se transporta sin salpicar ni rebotar (es decir, permanece en la cavidad tras ser transportada a ella). Con el fin de lograr esto, puede ser deseable controlar la energía o la velocidad o el momento de las gotitas cuando golpean la cavidad. Se podrían añadir gotitas adicionales de formulación a las cavidades antes o después de que se haya secado la formulación que se dispensó previamente. La FIG. 3 representa tres gotitas 22, 24, 26 en sucesión que se transportan a una cavidad 30 que ya contiene líquido 32.
El diámetro de las gotitas es preferentemente inferior a la abertura de la cavidad de la microaguja en el molde. Por ejemplo, una microaguja típica puede tener 200 jm de largo con una base hexagonal y un calado de 10 ° en cada cara. La base de esta microaguja sería entonces de 71 jm de cara a cara. El volumen de esta microaguja es de aproximadamente 280 pl. La cavidad del molde para hacer esta microaguja tiene aproximadamente las mismas dimensiones. Una gota de fluido usada para llenar la cavidad tiene preferentemente un diámetro inferior a la abertura de la cavidad. Para cumplir con esta restricción, por consiguiente, la gota debe tener un diámetro inferior a 71 jm. Una esfera de 71 jm de diámetro tiene un volumen de 187 pl. Por lo tanto, puede ser deseable dispensar gotitas en el intervalo de aproximadamente 50 pl a aproximadamente 100 pl, aproximadamente 150 pl, aproximadamente 200 pl, aproximadamente 250 pl, aproximadamente 300 pl o aproximadamente 500 pl o aproximadamente 1 nl.
La biodegradabilidad de una matriz de microagujas también puede facilitarse mediante la inclusión de azúcares. Los ejemplos de azúcares que pueden incluirse en una matriz de microagujas incluyen dextrosa, fructosa, galactosa, maltosa, maltulosa, iso-maltulosa, manosa, lactosa, lactulosa, sacarosa y trehalosa. También se pueden emplear alcoholes de azúcar, por ejemplo, lactitol, maltitol, sorbitol y manitol. También se pueden usar ventajosamente ciclodextrinas en las matrices de microagujas, por ejemplo, ciclodextrinas a, p y y, por ejemplo, hidroxipropil-pciclodextrina y metil-p-ciclodextrina. Los azúcares y los alcoholes de azúcar también pueden ser útiles en la estabilización de ciertos agentes activos (por ejemplo, proteínas) y en la modificación de las propiedades mecánicas de las microproyecciones mediante un efecto de tipo plastificante.
La biodegradabilidad de una matriz de microagujas puede facilitarse mediante la inclusión de polímeros hinchables en agua, tales como PVP reticulada, glicolato de almidón de sodio, celulosas, gomas naturales y sintéticas, o alginatos.
En una matriz de varias capas de la invención, los azúcares, los alcoholes de azúcar, las ciclodextrinas y los polímeros hinchables en agua que facilitan la biodegradabilidad se encuentran solo en la primera capa.
Las matrices de microagujas de la invención son adecuadas para una amplia variedad de fármacos. Los agentes activos adecuados que pueden administrarse incluyen las amplias clases de compuestos tales como, a modo de ilustración y no de limitación: agentes analépticos; agentes analgésicos; agentes antiartríticos; agentes contra el cáncer, incluyendo fármacos antineoplásicos; anticolinérgicos; anticonvulsionantes; antidepresivos; agentes antidiabéticos; antidiarreicos; antihelmínticos; antihistamínicos; agentes antihiperlipidémicos; agentes antihipertensivos; agentes antiinfecciosos tales como antibióticos, agentes antifúngicos, agentes antivíricos, y compuestos bacteriostáticos y bactericidas; agentes antiinflamatorios; preparaciones antimigrañas; antinauseantes; fármacos antiparkinsonianos; antipruriginosos; antipsicóticos; antipiréticos; antiespasmódicos; agentes antituberculosis; agentes antiulcerosos; ansiolíticos; supresores del apetito; fármacos para el trastorno por déficit de atención y para el trastorno de hiperactividad con déficit de atención; preparaciones cardiovasculares que incluyen bloqueadores de los canales de calcio, agentes antianginosos, agentes del sistema nervioso central, betabloqueantes y agentes antiarrítmicos; agentes cáusticos; estimulantes del sistema nervioso central; preparaciones para la tos y el resfriado, incluyendo descongestionantes; citocinas; diuréticos; materiales genéticos; remedios de hierbas; hormonolíticos; hipnóticos; agentes hipoglucemiantes; agentes inmunosupresores; agentes queratolíticos; inhibidores de leucotrienos; inhibidores mitóticos; relajantes musculares; antagonistas narcóticos; agentes nutricionales de nicotina, tales como vitaminas, aminoácidos esenciales y ácidos grasos; fármacos oftálmicos tales como agentes antiglaucoma; agentes analgésicos tales como agentes anestésicos; parasimpatolíticos; fármacos peptídicos; enzimas proteolíticas; psicoestimulantes; fármacos respiratorios, incluyendo agentes antiasmáticos; sedantes; esteroides, incluyendo progestágenos, estrógenos, corticoesteroides, andrógenos y agentes anabólicos; agentes para dejar de fumar; simpatomiméticos; agentes potenciadores de la cicatrización de tejidos; tranquilizantes; vasodilatadores incluyendo generales coronarios, periféricos y cerebrales; vasicantes; y combinaciones de los mismos.
En general, ciertas sustancias farmacológicas (por ejemplo, nitroglicerina) se transportan fácilmente a través de la
piel, sin requisitos especiales de formulación. Otras sustancias farmacológicas se transportarán a través de la piel con mayor dificultad y, con un sistema de tamaño práctico para su aplicación solo con la ayuda de potenciadores. Otras sustancias no son adecuadas para la administración transdérmica incluso con potenciadores disponibles y, por tanto, se benefician particularmente de los canales que pueden producir las microagujas. Dichas sustancias incluyen, por ejemplo, sustancias peptídicas u otras sustancias de moléculas grandes para las que la administración oral tampoco es una opción.
Los ejemplos de péptidos y proteínas que pueden usarse con matrices de microagujas son oxitocina, vasopresina, hormona adrenocorticotrópica (ACTH, AdrenoCorticoTropic Hormone), factor de crecimiento epidérmico (EGF, Epidermal Growth Factor), prolactina, hormona luteinizante, hormona estimulante del folículo, luliberina u hormona liberadora de hormona luteinizante (LHRH, Luteinizing Hormone Releasing Hormone), insulina, somatostatina, glucagón, interferón, gastrina, tetragastrina, pentagastrina, urogastrona, secretina, calcitonina, encefalinas, endorfinas, kiotorfina, taftsina, timopoyetina, timosina, timoestimulina, factor humoral tímico, factor tímico sérico, factor de necrosis tumoral, factores estimulantes de colonias, motilina, bombesina, dinorfina, neurotensina, ceruleína, bradiquinina, urocinasa, calicreína, análogos y antagonistas de la sustancia P, angiotensina II, factor de crecimiento nervioso, factores de coagulación sanguínea VII y IX, cloruro de lisozima, renina, bradiquinina, tirocidina, gramicidinas, hormonas de crecimiento, hormona estimulante de melanocitos, hormona liberadora de hormona tiroidea, hormona estimulante tiroidea, hormona paratiroidea, pancreozimina, colecistoquinina, lactógeno placentario humano, gonadotropina coriónica humana, péptido estimulante de la síntesis de proteínas, péptido inhibidor gástrico, péptido intestinal vasoactivo, factor de crecimiento derivado de plaquetas, factor de liberación de la hormona del crecimiento, proteína morfogénica ósea y análogos sintéticos, y modificaciones y fragmentos farmacológicamente activos de la misma. Los fármacos peptidílicos también incluyen análogos sintéticos de LHRH, por ejemplo, buserelina, deslorelina, fertirelina, goserelina, histrelina, leuprolida (leuprorelina), lutrelina, nafarelina, triptorelina y sales farmacológicamente activas de las mismas.
Los agentes activos macromoleculares adecuados para la administración de matrices de microagujas también pueden incluir biomoléculas tales como anticuerpos, ADN, ARN, oligonucleótidos no codificantes, ribosomas y cofactores enzimáticos tales como la biotina, oligonucleótidos, plásmidos y polisacáridos. Los oligonucleótidos incluyen ADN y ARN, otros oligonucleótidos naturales, oligonucleótidos no naturales y cualquier combinación y/o fragmento de los mismos. Los anticuerpos terapéuticos incluyen Orthoclone OKT3 (muromonab CD3), ReoPro (abciximab), Rituxan (rituximab), Zenapax (daclizumab), Remicade (infliximab), Simulect (basiliximab), Synagis (palivizumab), Herceptin (trastuzumab), Mylotarg (gemtuzumab ozogamicin), CroFab, DigiFab, Campath (alemtuzumab) y Zevalin (ibritumomab tiuxetan).
Los agentes activos macromoleculares adecuados para la administración de matrices de microagujas también pueden incluir vacunas tales como, por ejemplo, los aprobadas en Estados Unidos para su uso contra el carbunco, difteria/tétanos/tos ferina, hepatitis A, hepatitis B, Haemophilus influenza de tipo b, virus del papiloma humano, gripe, encefalitis japonesa, paperas/sarampión/rubéola, enfermedades meningocócicas (por ejemplo, vacuna antimeningocócica polisacárida y vacuna antimeningocócica conjugada), enfermedades neumocócicas (por ejemplo, vacuna antineumocócica polisacárida y vacuna antimeningocócica conjugada), polio, rabia, rotavirus, culebrilla, viruela, tétanos/difteria, tétanos/difteria/tos ferina, tifoidea, varicela y fiebre amarilla.
En otro aspecto adicional de la invención, puede ser deseable que las microproyecciones de la matriz se desprendan de la matriz tras la inserción de la matriz en la piel.
Una de las principales ventajas de separar y disolver microproyecciones es la eliminación de los requisitos de eliminación aguda. Otra ventaja de separar y disolver microproyecciones es la eliminación del daño por pinchazo de aguja. Otra ventaja de separar y disolver microproyecciones es la eliminación del mal uso, por ejemplo, compartir agujas, ya que el sustrato sin microproyecciones o con microproyecciones cuyas puntas se hayan vuelto romas por biodegradación no penetrará en la piel. Otra ventaja de separar y disolver las microproyecciones es que se evita el uso indebido del fármaco, porque las puntas enriquecidas en fármaco se disuelven en la piel y no queda nada ni una mínima cantidad de fármaco en la matriz.
Se pueden realizar microproyecciones desmontables mediante varios enfoques. Se puede usar, por ejemplo, un enfoque en capas, en el que la matriz comprende múltiples capas, y una capa que comprende las áreas de unión de las microproyecciones a la matriz es más fácilmente degradable que otras capas. Por ejemplo, la capa que comprende las áreas de unión de las microproyecciones a la matriz puede ser una que se hidrate más rápidamente que las otras capas.
Como alternativa, se puede emplear una matriz hecha de un material homogéneo, en la que el material se degrade más fácilmente a pH más bajos. Las matrices hechas de dicho material tenderán a degradarse más fácilmente cerca de los puntos de unión porque estos, que están más cerca de la superficie de la piel, tienen un pH inferior al de los extremos distales de las microproyecciones. (El pH de la superficie de la piel es generalmente más bajo que el de la piel más hacia el interior, siendo el pH, por ejemplo, de aproximadamente 4,5 en la superficie y de aproximadamente 6,5 a 7,5 en el interior).
Los materiales cuya solubilidad depende del pH pueden ser, por ejemplo, insolubles en agua pura, pero disolverse en un ambiente de pH ácido o básico. Usando dichos materiales o combinación de materiales, las matrices se pueden fabricar para que se biodegraden diferencialmente en la superficie de la piel (pH de aproximadamente 4,5) o dentro de la piel. En el primer caso, se puede biodegradar toda la matriz, mientras que, en el último caso, se biodegradará la parte de las microagujas de la matriz, mientras que el sustrato se puede retirar.
Pueden elaborarse materiales cuya degradabilidad en un medio acuoso dependa del pH, por ejemplo, utilizando los copolímeros de acrilato comercializados por Rohm Pharma con la marca Eudragit, que son ampliamente usados en la formulación farmacéutica. Otro ejemplo de un material con solubilidad variable en función del pH es el ftalato de hidroxipropilcelulosa.
Las matrices de microagujas hechas de materiales con solubilidad dependiente del pH pueden tener ventajas adicionales además de facilitar el desprendimiento y la absorción diferencial. Por ejemplo, pueden simplificar el envasado y la manipulación debido a su resistencia a la humedad y su rápida hidratación, y la bioadhesión en el entorno ácido o básico tamponado de la piel.
También se pueden fabricar matrices de microproyecciones en las que las microproyecciones tengan una biodegradabilidad que varíe con la temperatura en el intervalo de condiciones de uso esperadas, por ejemplo, en el intervalo de -25 °C a -40 °C. Esto se puede lograr, por ejemplo, mediante el uso de polímeros sensibles a la temperatura o termosensibles. Por ejemplo, el PLGA se biodegrada más lentamente a temperaturas más altas. Ciertos polímeros Pluronic pueden solidificarse con el aumento de la temperatura. Un uso para la variación de la degradabilidad con la temperatura es, por ejemplo, debido al hecho de que las microproyecciones, cuando se insertan en la piel, tenderán a tener sus extremos distales a una temperatura superior que las partes más cercanas a la base, incluyendo las partes (si las hay) que no se introducen en la piel y, por tanto, que están a una temperatura más cercana a la temperatura ambiente. El uso de una biodegradabilidad dependiente de la temperatura ofrece, por tanto, una forma más de adaptar la biodegradabilidad a lo largo de las microproyecciones.
En otro aspecto adicional de la invención, puede desearse que la matriz de microagujas o una capa de la matriz comprenda un polímero o una mezcla de polímeros con ciertas características bioadhesivas que, dentro de un cierto intervalo de humedad, tangan mayor fuerza adhesiva cuanto mayor sea la humedad. Se prefiere, particularmente, en una matriz de varias capas, que la capa o capas en las que se encuentran principalmente las microagujas posean características bioadhesivas.
Si bien las microagujas utilizables pueden estar hechas de una serie de polímeros biodegradables como se indica en las patentes y solicitudes de patente citadas en el apartado de antecedentes, un polímero que tiene un carácter bioadhesivo tiene la ventaja de que no hay ningún mecanismo de fijación adicional de la matriz, por ejemplo, puede ser necesario un adhesivo adicional dispuesto a lo largo del perímetro exterior de la matriz de microagujas. El uso de un polímero bioadhesivo también puede facilitar el desprendimiento de las microagujas o microproyecciones, porque tendrán una mayor adherencia al interior de la piel donde hay mayor humedad.
Los polímeros bioadhesivos usados en las matrices de la invención pueden, por ejemplo, aumentar la adhesividad a partir de un contenido de humedad de aproximadamente el 2 %, aproximadamente el 5 % o aproximadamente el 10 % hasta algún límite superior del contenido de humedad. El límite superior de contenido de humedad más allá del cual deja de aumentar la adhesividad es preferentemente de al menos aproximadamente el 20 %, más preferentemente, de al menos aproximadamente el 30 %, 40 %, 50 % o 60 % de contenido de humedad.
Los polímeros ilustrativos con características bioadhesivas incluyen alcohol polivinílico y polivinilpirrolidona plastificados adecuadamente. En la patente de EE.UU. n° 6.576.712 y en las solicitudes de patente publicadas de EE.UU. n° 2003/0170308 y 2005/0215727, se encuentra una descripción extensa de una clase de mezclas de polímeros bioadhesivos. Los polímeros bioadhesivos preferidos son aquellos que poseen reticulaciones con puentes de hidrógeno entre las cadenas de los polímeros primarios. Estas reticulaciones pueden comprender una molécula comparativamente pequeña que forma puentes de hidrógeno con dos cadenas de polímero primarias. Se cree que ciertos azúcares pueden actuar como un reticulante de molécula pequeña de esta manera con polímeros primarios particulares tales como alcohol polivinílico.
El carácter bioadhesivo de un polímero o mezcla se puede determinar probando la adhesión del material a granel (por ejemplo, mediante una prueba de pelado) a diferentes niveles de hidratación. Como alternativa, también se puede ver el carácter bioadhesivo si una matriz de microagujas aplicada a la piel se vuelve más difícil de quitar en minutos o decenas de minutos tras la aplicación, ya que se puede suponer que la matriz se hidrata más durante ese período de tiempo.
La naturaleza bioadhesiva del polímero puede permitir que el polímero forme un canal o tapón en la piel para mantener los poros abiertos durante un período de tiempo prolongado para la difusión del fármaco. Esto es particularmente útil si se usa el sustrato de la matriz como depósito de fármaco, que contiene el mismo principio activo o un principio activo diferente al contenido en las microagujas. La matriz bioadhesiva también se puede usar para tratar previamente la piel y dejar microagujas bioadhesivas dentro de la piel. Esto puede ir seguido de la
aplicación de un depósito sólido o líquido. Debido a la formación del canal, el fármaco puede difundirse libremente a través de los canales bioadhesivos creados y ubicados en la piel.
También se puede usar como biosensor una matriz bioadhesiva incrustada en la piel o en otra membrana. Puede responder, por ejemplo, a biomarcadores, al pH, a la hidratación o la temperatura por sí misma. Como alternativa, puede facilitar el flujo de materia desde el interior de la piel a través del canal bioadhesivo y encima de la base o un depósito colocado en la piel adyacente a la matriz. Por ejemplo, si la velocidad de disolución de las microproyecciones en la piel se correlaciona con alguna propiedad de la piel (por ejemplo, pH), esa propiedad puede medirse incrustando microproyecciones en la piel durante un período de tiempo medido y luego observando el grado en que se han disuelto.
Debido a que las matrices de microproyecciones penetran en la piel humana, puede ser deseable realizar etapas que tiendan a eliminar la presencia de microorganismos en la matriz. Dichas etapas incluyen, por ejemplo, el uso de una formulación con alta concentración de azúcar que actuará como un agente osmótico para deshidratar los microorganismos en la formulación. Una técnica alternativa es el uso de un pH no fisiológico (por ejemplo, por debajo de 6 y por encima de 8) para retardar el crecimiento y destruir la viabilidad microbiana. La formulación se puede preparar con disolventes orgánicos que luego se secan para deshidratar los microorganismos. Aparte del efecto deshidratante, el uso de disolventes orgánicos también es inherentemente bactericida, ya que alteran las membranas celulares bacterianas. Además, las matrices de microproyecciones se pueden empaquetar en un ambiente bajo en oxígeno, a escala, para retardar los microorganismos aeróbicos y, finalmente, destruir su viabilidad. Las matrices también se pueden acondicionar en un entorno de baja humedad para deshidratar microorganismos.
Otra técnica para hacer frente a los microorganismos es incluir un agente antibacteriano farmacéuticamente aceptable en la formulación o el acondicionamiento. Son ejemplos de dichos agentes el cloruro de benzalconio, alcohol bencílico, clorbutanol, meta cresol, ésteres de ácido hidroxilbenzoico, fenol y timerosal.
Como alternativa adicional, se puede añadir un tensioactivo o detergente a la formulación para romper la membrana celular de cualquier microorganismo y destruirlo. Se podría añadir un desecante al acondicionamiento para deshidratar los microorganismos y destruirlos.
Se pueden añadir antioxidantes a la formulación, por ejemplo, para proteger el agente activo de la oxidación. Los antioxidantes ilustrativos incluyen metionina, cisteína, acetato de D-alfa-tocoferol, DL-alfa-tocoferol, palmitato de ascorbilo, ácido ascórbico, hidroxianisol butilado, hidroxiquinona butilada, butilhidroxianisol, hidroxicomarina, hidroxitolueno butilado, cefalina, galato de etilo, galato de propilo, galato de octilo, galato de laurilo, propilhidroxibenzoato, trihidroxibutirofenona, dimetilfenol, di-terc-butilfenol, vitamina E, lecitina y etanolamina.
En la evaluación de la colada con disolvente u otras matrices de microagujas, se pueden emplear diferentes factores de mérito. Un factor visual de mérito sencillo es la integridad de la matriz bajo examen microscópico: ¿alguna de las microagujas tiene una forma inadecuada, por ejemplo, está rota o con puntas demasiado romas o finas? Es deseable que no más de aproximadamente el 20 %, no más de aproximadamente el 10 %, preferentemente, no más de aproximadamente el 5 %, y más preferentemente, no más de aproximadamente el 2 % de las microagujas tenga una forma inadecuada tras el desmoldeo.
Se puede obtener un factor de mérito alternativo estableciendo una prueba consistente para la eficacia de la penetración en la piel. Una prueba ilustrativa requiere la colocación de la matriz de microagujas sobre una muestra de prueba de piel de cadáver, la inserción de la matriz con una fuerza reproducible o estandarizada y la retirada de la matriz tras un período de tiempo. En ese momento, el porcentaje de aberturas en la muestra de piel que se considera que permiten un transporte adecuado de material puede tomarse como un factor de mérito. Un material que se puede usar para probar la idoneidad del transporte es la tinta china. Se desea que al menos el 80 %, preferentemente, al menos el 90 %, y más preferentemente, al menos aproximadamente el 95 % de las aberturas en la piel permitan un transporte adecuado de material.
Otro factor de mérito para las matrices de microagujas es la pérdida de agua transepidérmica (TEWL, TransEpidermal Water Loss) después de la aplicación de la matriz, que se expresa convenientemente en unidades de masa por unidad de área y tiempo. La medición de la TEWL tiene una serie de aplicaciones dermatológicas. Existen instrumentos disponibles en el mercado para la medición de la TEWL, por ejemplo, los de Delfin Technologies Ltd., Kuopio, Finlandia. La TEWL se mide convenientemente antes y después de la aplicación de una matriz de microagujas a un sujeto de prueba humano, siendo la proporción de los dos valores medidos una indicación del grado en el que la matriz de microagujas interrumpe la función de barrera de la piel.
Para las matrices de microagujas, se puede desear que la proporción de TEWL después y antes de la aplicación de las microagujas sea de al menos aproximadamente 1,5, al menos aproximadamente 2,0, más preferentemente, al menos aproximadamente 2,5.
En la práctica, suele ser útil que las microagujas de la invención se apliquen en la piel por medio de algún
mecanismo que ayude a garantizar una mayor uniformidad en la eficacia de penetración en la piel. Dichos mecanismos pueden incluir, por ejemplo, los aplicadores desvelados en la solicitud de patente provisional de EE.UU. n.° 60/881.905.
Los siguientes ejemplos se presentan para proporcionan a los expertos en la materia una divulgación y descripción completas de cómo implementar la invención, y no se pretende que limiten el alcance de lo que los inventores consideran su invención. Se han realizado esfuerzos para asegurar la precisión con respecto a los números (por ejemplo, cantidades, temperatura, etc.), pero deben tenerse en cuenta algunos errores y desviaciones. A menos que se indique lo contrario, las partes son partes en peso, la temperatura está en °C y la presión es igual o cercana a la atmosférica.
Ejemplo 1
PROCESO GENERAL PARA LA COLADA DE MATRICES
Se limpia el molde que se usará para formar una matriz de microagujas con agua u otro disolvente adecuado y se seca en una incubadora. A continuación, se coloca el molde en una placa de Petri. Se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo, 20 pl, sobre el molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 25 % de albúmina de suero bovino (BSA), 20 % de alcohol polivinílico, 27 % de trehalosa y 28 % de maltitol en disolvente acuoso, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 20 % aplicado. La formulación se extiende manualmente sobre el molde con una pipeta de transferencia con punta recortada. A continuación, la formulación se agita con formación de vórtice, por ejemplo, durante cinco segundos, usando un instrumento vibratorio comercial para nivelar la formulación. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión a menos de 10,13 x 104 Pa (1 atm) durante aproximadamente 10 minutos. Luego se retira la presión. Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente 1 hora. A continuación, se puede desmoldear la matriz, por ejemplo, usando cinta adhesiva de doble cara y, opcionalmente, unida a un refuerzo.
Ejemplo 2
PROCESO GENERAL DE COLADA DE MATRICES DE DOS CAPAS
Tras la etapa de secado del Ejemplo 1, se cuela una capa adicional sobre el molde usando procedimientos similares. La capa adicional puede, por ejemplo, consistir en 75 pl de 20 % en peso de Eudragit EPO en una mezcla 3:1 de etanol y alcohol isopropílico. La capa adicional puede extenderse, por ejemplo, usando un portaobjetos de vidrio. El molde se coloca en un recipiente a presión y se presuriza a 10,13 x 104 Pa (1 atm) durante 2 minutos. Se libera la presión y se deja secar el molde en el recipiente a presión durante cinco minutos más, sin perturbaciones. El molde se seca nuevamente en la incubadora durante 1 hora a 32 °C y luego se desmoldea.
Ejemplo 3
MATRICES DE MICROAGUJAS COLADAS CON DISOLVENTE QUE COMPRENDEN ALCOHOL POLIVINÍLICO
Se colaron matrices de microagujas a partir de alcohol polivinílico (PVA) usando albúmina de suero bovino (BSA) como fármaco modelo, agua como disolvente y proporciones de PVA, BSA y otros ingredientes como se indica a continuación. Se siguió el procedimiento general del Ejemplo 1 con algunas variaciones. Cada matriz se evaluó mediante examen microscópico. Los detalles de las matrices y sus evaluaciones se dan en la siguiente tabla.
continuación
En esta tabla, los porcentajes son en peso, el manitol es siempre D-manitol, y HP-p-CD significa hidroxipropil-pciclodextrina.
La siguiente tabla muestra la evaluación de un conjunto adicional de matrices de microagujas.
Se ve en las tablas anteriores que una amplia variedad de composiciones puede dar lugar a matrices de microagujas aceptables.
Ejemplo 4
COLADA DE MATRICES DE DOS CAPAS
Se puede preparar una matriz de microagujas con dos capas mediante las siguientes etapas:
1) Colada de una solución que comprende un agente activo, polímero y, posiblemente, otros componentes en un molde. Se coloca el molde limpio en un soporte de molde. Se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo, 75 pl, como una gotita sobre el molde, colocando un cubreobjetos encima de la gotita para ayudar a extender el líquido por toda la superficie del molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 15 % de fragmento de hormona paratiroidea humana 1-34 (hPTH1-34), 65 % de dextrano 70, 20 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 30 % aplicado. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa
(50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación
con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil). El molde se coloca en una incubadora a una temperatura de 32 °C durante aproximadamente media hora.
2) Colada de una capa adicional sobre la primera capa en el molde. Se retira el molde con la capa colada que contiene el fármaco del horno de secado, y se retira cualquier residuo de formulación seca que quede en la base del molde con una tira de cinta con un adhesivo de una cara 3M 1516. A continuación, se colocan en el molde aproximadamente 150 pl de solución de "base" que comprende poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) con una proporción de L/G de 75/25 en acetonitrilo (encima de la primera solución). Se cuela una película fina usando una escobilla con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,25-0,50 mm (10-20 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104 - 2,1 x 105 Pa (10-30 psi) con ventilación controlada durante aproximadamente 5 min. El molde se seca adicionalmente a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min. A continuación, se puede desmoldear la matriz, por ejemplo, usando cinta adhesiva de doble cara y, opcionalmente, unida a una película de tereftalato de polietileno como refuerzo.
Ejemplo 5
MATRICES DE MICROAGUJAS COLADAS CON DISOLVENTE QUE COMPRENDEN ALCOHOL POLIVINÍLICO, DEXTRANO, TETRALMIDÓN Y OTROS EXCIPIENTES
Se colaron matrices de microagujas a partir de PVA con sacarosa como excipiente de azúcar, o dextrano con sorbitol como excipiente de azúcar, o tetralmidón con sorbitol como excipiente de azúcar, albúmina de suero bovino (BSA) como fármaco modelo y tampón de histidina, pH 5-6, como disolvente. Las proporciones de polímero, azúcar y fármaco se indican a continuación. Se siguió el procedimiento general del Ejemplo 4 con algunas variaciones. Los detalles de las formulaciones usadas para formar las matrices se dan en la siguiente tabla.
La siguiente tabla proporciona los detalles de las formulaciones para formar matrices de microagujas con hPTH (1 34) como sustancia farmacológica.
De las tablas anteriores, se desprende que es posible usar una amplia variedad de composiciones para formar matrices de microagujas de acuerdo con la presente invención.
Ejemplo 6
SOLUCIONES POLIMÉRICAS PARA LA COLADA DE CAPAS DE "BASE" DE MATRICES DE MICROAGUJAS
Se pueden usar diferentes soluciones poliméricas para colar la capa de base para las matrices de microagujas. Las soluciones de polímero se preparan disolviendo los polímeros en un disolvente o una mezcla de disolventes a temperatura ambiente con una concentración de polímero de aproximadamente el 15-30 % en peso. Los detalles de la composición de ciertas soluciones poliméricas usadas para colar la base de matrices de microagujas se resumen en la siguiente tabla.
En esta tabla, se usan las siguientes abreviaturas: Polivinilpirrolidona (PVP); poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) (proporción de L/G de 75/25, 65/35); poli(ácido láctico) (PLA); y alcohol isopropílico (IPA).
Ejemplo 7 (Fuera Del Alcance De La Invención)
COLADA DE MATRICES DE MICROAGUJAS CON TRES CAPAS
Se puede preparar una matriz de microagujas con tres capas mediante las siguientes etapas:
1) Colada de una capa de punta que no contiene fármaco en el molde. Se coloca el molde limpio en un soporte de molde. Se dispensa una pequeña cantidad (20 jl) de solución de formulación sin fármaco, en forma de una gotita en el molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 70 % de dextrano 70, 30 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 30 % aplicado. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora.
2) Colada de capa que contiene el fármaco en el molde. Tras la etapa 1) anterior, se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo, 75 jl, como una gotita sobre el molde, se coloca un cubreobjetos encima de la gotita para ayudar a extender el líquido por toda la superficie del molde.
La formulación puede contener, por ejemplo, 15 % de fragmento de hormona paratiroidea humana 1-34 (hPTH(1-34)), 65 % de dextrano 70, 20 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, 30% de contenido de sólidos como se aplica (por ejemplo, B12 en el Ejemplo 5 anterior). Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora.
3) Colada de la capa de base sobre la capa que contiene el fármaco en el molde. Tras la etapa 2) anterior, se colocan entonces aproximadamente 150 j l de solución de base que comprende poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) con una proporción de L/G de 75/25 en acetonitrilo sobre el molde (encima de la capa que contiene el fármaco). Se cuela una película fina usando una escobilla con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,25-0,50 mm (10-20 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104 - 2,1 x 105 Pa (10-30 psi) con ventilación controlada durante aproximadamente 5 min. El molde se seca adicionalmente a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min. A continuación, se puede desmoldear la matriz, por ejemplo, usando cinta adhesiva de doble cara y, opcionalmente, unida a una película de tereftalato de polietileno como refuerzo.
Ejemplo 8 (Fuera Del Alcance De La Invención)
MATRICES DE COLADA CON UNA CAPA DE CONTROL DE LA VELOCIDAD
Se puede preparar una matriz de microagujas con una capa de control de la velocidad en las siguientes etapas:
1) Colada de una película fina de PLGA en el fondo de cada cavidad del molde. Se coloca el molde limpio en un soporte de molde. Se dispensa una pequeña cantidad (por ejemplo, 20 jl) de solución de PLGA (por ejemplo, la solución C4 del Ejemplo 4) en forma de un a gotita sobre el molde. Se cuela una película fina con una escobilla; con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,1 mm (1 5 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104-2,1x 105 Pa (10-30 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona, con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02 0,25 mm (1-10 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora. Se pueden realizar etapas adicionales para asegurar que la película fina de PLGA se extienda por los lados de la cavidad del molde.
2) Colada de una solución que contiene fármaco. Tras la etapa 1) anterior, se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo; 75 jl, como una gotita sobre el molde, colocando un cubreobjetos encima de la gotita para ayudar a extender el líquido por toda la superficie del molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 15 % de fragmento de hormona paratiroidea humana 1-34 (hPTH(1-34)), 65 % de dextrano 70, 20 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, 30% de contenido de sólidos como se aplica (por ejemplo, B12 en el Ejemplo 5 anterior). Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora.
3) Colada de la capa fina de PLGA sobre la capa que contiene el fármaco en el molde. Se retira el molde con la capa colada que contiene el fármaco del horno de secado. Se retira cualquier residuo de formulación seca que quede en la base del molde con una tira de cinta con un adhesivo de una cara 3M 1516. Luego se coloca en el molde, encima de la capa que contiene el fármaco, aproximadamente 10 j l de solución de polímero que comprende poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) con una proporción de L/G de 75/25 en acetonitrilo. Se cuela una película fina usando una escobilla con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,1 mm (1-5 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104-2,1 x 105 Pa (10-30 psi) con ventilación controlada durante aproximadamente 30 segundos. El molde se seca adicionalmente a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min.
4) Colada de una capa disoluble encima de la capa fina de PLGA. Tras la etapa 3) anterior, se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo, 25 jl, como una gotita en el molde, y se coloca un cubreobjetos encima de la gotita para ayudar a extender el líquido por toda la superficie del molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 70 % de dextrano 70, 30 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 30 % aplicado. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,2 mm (1-8 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora. 5) Colada de una capa de base encima de la capa disoluble en el molde. Tras la etapa 4) anterior, se colocan entonces aproximadamente 150 j l de solución de base que comprende poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) con una proporción de L/G de 75/25 en acetonitrilo sobre el molde (encima de la solución que contiene el fármaco). Se cuela una película fina usando una escobilla, con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,25-0,50 mm (10-20 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104-2,1 x 105 Pa (10-30 psi) con ventilación controlada durante aproximadamente 5 min. Se cree que este tratamiento de presión ayuda a adaptar la profundidad a la que se administra el principio farmacéutico activo (sustancia farmacológica). Se seca el molde adicionalmente a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min. A continuación, se puede desmoldear la matriz, por ejemplo, usando cinta adhesiva de doble cara y, opcionalmente, unida a una película de tereftalato de polietileno como refuerzo.
Ejemplo 9
COLADA DE MATRICES PARA LA LIBERACIÓN SOSTENIDA DE LA SUSTANCIA FARMACOLÓGICA DESDE LA MATRIZ
Se puede preparar una matriz de microagujas para la liberación sostenida de la sustancia farmacológica desde la matriz en las siguientes etapas:
1) Colada de una capa que contiene fármaco para una liberación sostenida de la sustancia farmacológica. Se coloca el molde limpio en un soporte de molde. Se dispensa una pequeña cantidad (por ejemplo, 75 jl) de solución acuosa que comprende hPTH(1-34), una matriz polimérica, tal como el copolímero de polietilenglicol-co-poli(ácido láctico-coácido glicólico) (PEG-PLGA) y excipientes tales como sacarosa o sorbitol. La matriz polimérica es generalmente de naturaleza anfifílica. El/los segmento/s hidrófobo/s del polímero puede/n ayudar a controlar la liberación de la sustancia farmacológica. En la siguiente tabla, se describen ejemplos de dichas formulaciones. Se extiende la formulación líquida manualmente sobre la superficie del molde con un cubreobjetos de vidrio. Se coloca el molde con
la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil). Se coloca el molde en una incubadora a temperatura ambiente durante aproximadamente media hora.
La siguiente tabla proporciona los detalles de las soluciones acuosas para formar matrices de microagujas, que comprenden la sustancia farmacológica hPTH, matriz polimérica y excipientes.
En la tabla anterior, PEG-PLGA denota una mezcla de polietilenglicol y poli(ácido láctico-co-ácido glicólico).
2) Colada de una capa disoluble encima de la capa que contiene fármaco en el molde. Tras la etapa 1) anterior, se dispensa una pequeña cantidad de formulación, por ejemplo, 25 pl, como una gotita sobre el molde, se coloca un cubreobjetos encima de la gotita para ayudar a extender el líquido por toda la superficie del molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 70 % de dextrano 70, 30 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 30 % aplicado. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,2 mm (1-8 mil). Se coloca el molde en una incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente media hora.
3) Colada de una capa de base encima de la capa disoluble en el molde. Tras la etapa 2) anterior, se colocan aproximadamente 150 pl de solución de base que comprende poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) con una proporción de L/G de 75/25 en acetonitrilo sobre el molde (encima de la capa disoluble) y se cuela una película fina usando una escobilla con una holgura entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,25-0,50 mm (10-20 mil). A continuación, se coloca el molde en un recipiente a presión a 6,9 x 104 - 2,1x 105 Pa (10-30 psi) con ventilación controlada durante aproximadamente 5 min. El molde se seca adicionalmente a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min. A continuación, se puede desmoldear la matriz, por ejemplo, usando cinta adhesiva de doble cara y, opcionalmente, unida a una película de tereftalato de polietileno como refuerzo.
Ejemplo 10
COLADA DE MATRICES CON UN MENISCO CONTROLADO
Podría ser necesario controlar el menisco de la capa que contiene fármaco en un proceso de fabricación de la matriz de microagujas colada con disolvente, por ejemplo, para mejorar la uniformidad de la penetración en la piel o mejorar la eficacia. El menisco se puede controlar durante el proceso de colada como se describe a continuación durante el proceso de secado:
Se coloca el molde limpio en un soporte de molde. Se dispensa una pequeña cantidad (20 pl) de solución de formulación sin fármaco, en forma de una gotita en el molde. La formulación puede contener, por ejemplo, 70 % de dextrano 70, 30 % de sorbitol en un disolvente tampón de histidina, de modo que la formulación tenga, por ejemplo, un contenido de sólidos del 30 % aplicado. Se coloca el molde con la formulación que lo cubre en un recipiente a presión bajo aprox. 3,4 x 105 Pa (50 psi) durante aproximadamente 30 segundos. Luego se retira la presión. Se limpia el exceso de formulación con una escobilla de silicona con la interferencia entre el borde de la escobilla y la superficie del molde de aproximadamente 0,02-0,25 mm (1-10 mil).
Un caso de control del menisco de la capa que contiene fármaco es gestionar el secado inicial de la capa que contiene fármaco de la siguiente manera: se vuelve a colocar el molde en el recipiente a presión bajo aprox. 2,1x
105 Pa (30 psi) con ventilación controlada durante 5-10 min, como un secado inicial. Luego se retira la presión. Se seca más el molde en la incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente 20-30 min.
Otro caso de control del menisco de la capa que contiene fármaco es gestionar el secado inicial de la capa que contiene fármaco de la siguiente manera: se vuelve a colocar el molde en una cámara de humedad controlada con una HR del 50-75 % durante 5-10 min, como un secado inicial. Luego se retira la presión. Se seca más el molde en la incubadora a una temperatura de 32 °C, durante aproximadamente 20-30 min.
Ejemplo 11
EFICACIA DE PENETRACIÓN EN LA PIEL DE MATRICES CON ~ 50 % DE CONTENIDO DE AZÚCAR
Se prepararon dos conjuntos de matrices, Eland E2, como se ha descrito anteriormente. Se colaron matrices de tipo E1 a partir de una solución acuosa del 25 % en peso de albúmina de suero bovino (BSA), 25 % de alcohol polivinílico USP y 50 % de trehalosa. La solución acuosa contenía aproximadamente el 16,1 % de contenido de sólidos. (i) Se colaron matrices de tipo E2 a partir de una solución acuosa que contenía aproximadamente el 16,3 % de contenido de sólidos, que consistía en el 25 % de BSA, 20 % de alcohol polivinílico USP, 27 % de trehalosa y 28 % de maltitol, produciendo una capa que comprendía las microagujas y una parte de la base, y luego (ii) se colaron a partir del 20 % en peso de Eudragit EPO en etinol:alcohol isopropílico a 3:1, produciendo una segunda capa que comprendía una parte de la base. Ambos tipos de matrices tenían microagujas de 200 pm de altura con una holgura de 400 pm entre las microagujas. Las matrices tenían 10 mm de diámetro. Se probaron tres matrices de cada tipo.
La eficacia de penetración en la piel se probó usando piel de cadáver. La donante era una mujer blanca de 77 años. Se montó la piel sobre una base de corcho de espuma y se transfirió sobre el lado del estrato córneo para retirar el exceso de humedad y comprobar si había orificios.
Se colocaron las matrices de microagujas con el lado de las agujas hacia abajo directamente sobre la piel, estando las matrices en contacto con la piel durante menos de quince segundos. Se usó un impactador portátil con resorte con una punta de 10 mm para introducir las microagujas en la piel mediante la carga de impacto. El impactador se usó para sujetar las matrices en la piel durante un minuto. A continuación, se extrajeron las matrices de la piel. Se requirió cierto esfuerzo para sacar las matrices de la piel, confirmando que las matrices poseían propiedades bioadhesivas. Se usó tinta china para teñir los sitios y confirmar la penetración.
La FIG. 1 muestra la medición de la eficacia de la penetración en la piel para una matriz E2. Se usan cuadrados pequeños (dos en la figura) para marcar los lugares donde la penetración se consideró insuficiente. Se determinó una eficacia de la penetración en la piel del 99,6 %. La eficacia de la penetración en la piel se estima contando el número de zonas (orificios) teñidas relativamente oscuras en la región de la piel tratada con microagujas en relación con el número de microagujas de la matriz usada para tratar la piel.
Ejemplo 12
TEWL. PRUEBAS DE SPE (Eficacia de penetración en la piel, Skin Penetration Efficiency) Y DISOLUCIÓN DE MATRICES
Los siguientes datos pertenecen a matrices de microagujas de tipo E3, coladas a partir de una solución acuosa (aproximadamente el 20,3 % de contenido de sólidos) que comprende el 5 % en peso de BSA, el 20 % en peso de PVA USP, el 15 % en peso de hidroxipropil-p-ciclodextrina, el 30 % en peso de trehalosa y el 30 % en peso de maltitol. También se ofrecen datos para matrices de tipo E2 del Ejemplo 11 y para matrices de polisulfona (PSF), que no se disuelven.
continuación
En esta tabla, los datos de la TEWL se obtuvieron usando ratas de laboratorio anestesiadas. La SPE (eficacia de penetración en la piel) se mide usando tinta china. El valor del % de disolución de las agujas de la matriz indica el porcentaje de microagujas de la matriz que mostraron algo de disolución, mientras que el % de longitud indica el porcentaje de la longitud total de las microagujas que se disolvieron. La disolución se estimó mediante la observación de las agujas bajo el microscopio después de su uso.
Ejemplo 13
TRATAMIENTO SUPERFICIAL PARA MEJORAR LA HUMECTACIÓN
El elastómero de silicona Sylgard 184 de Dow Corning (Midland, Michigan) recibió un tratamiento superficial para mejorar la humectación de la siguiente manera. Se colocó un anillo de vidrio de cuarzo rodeado por un anillo de poliuretano sobre una hoja de Sylgard 184 de 5 mm de espesor. Estos formaron una cubeta en la que se colocó una solución de monómero. Se colocaron en la cubeta 1,58 g de ácido metacrílico, 14,42 g de agua, 0,14 g de alcohol bencílico y 0,0022 g de NaIO4. Se aplicó una dosis total de 9,98 J/cm2 de radiación ultravioleta usando una bombilla ultravioleta de tipo H aproximadamente 2,5 cm (tres pulgadas) por encima del sustrato. Se usó un transportador para mover el sustrato más allá de la bombilla ultravioleta a aproximadamente 0,020 m/s (4 pies/minuto) durante cuatro pasadas. Para la exposición ultravioleta, se usó un modelo de UV P300M de Fusion Systems.
La humectación se midió colocando gotas de 10 pl de determinados líquidos sobre el elastómero de silicona tratado y sin tratar. Los resultados se dan en la siguiente tabla (desviaciones típicas entre paréntesis, N = 3):
Se llevó a cabo un experimento similar en el que se trató el Sylgard 184 previamente con una solución al 1 % de benzofenona en heptano y se secó durante 15 minutos a 32 °C. Se aplicó una solución que contenía 5 g de ácido acrílico, 0,35 g de alcohol bencílico, 0,035 g de NaIO4 y 45 g de agua a Sylgard 184 previamente tratado. En ambos casos, se aplicaron dosis de aproximadamente 9,6 J/cm2 de luz ultravioleta de manera similar al experimento anterior. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:
Ejemplo 14
PRUEBA DE AGENTE SÚPER HUMEDANTE
Se preparó una mezcla de 10 g de base Sylgard, 1 g de catalizador Sylgard y 0,55 g de Q2-5211, mezclándose la base y el catalizador primero, y añadiéndose el Q2-5211 posteriormente. A continuación, se extendió esta mezcla sobre un revestimiento de PBT con un espesor de 0,60 mm. La mezcla se curó durante un período de horas a 73,9 °C (165 °F). La humectación de la muestra Q2-5211 se estimó registrando la difusión de una sola gota de solución de colada de BSA (albúmina de suero bovino) por vídeo. Se encontró que hubo un aumento de ~260 % en el área de caída en comparación con un control. La solución de colada tenía la composición del Ejemplo 3, fila A14. Ejemplo 15
FABRICACIÓN DE MATRICES DE MICROAGUJAS CON AGENTE SÚPER HUMECTANTE
Para probar el valor de un "agente súper humectante", Dow Corning Q2-5211, con moldes de Sylgard 184, se llevaron a cabo las siguientes pruebas. Se preparó una mezcla de 10 g de base Sylgard, 1 g de catalizador Sylgard y 0,55 g de Q2-5211, mezclándose la base y el catalizador primero, y añadiéndose el Q2-521 posteriormente. Esta mezcla se extendió luego sobre una matriz maestra de microagujas para preparar un molde. Se colocó la mezcla sobre la matriz maestra al vacío durante 20 minutos y luego se curó durante varias horas a 68,3 °C (155 °F). Se mezcló colorante alimentario rojo con una solución de colada de BSA (albúmina de suero bovino) usada en el Ejemplo 3. Se pipetearon diez pl de esta solución sobre la matriz de molde. Se usó una pieza de poliestireno de alto impacto (IDPS) de 1,3 cm (media pulgada) de ancho y 0,76 mm (30 mil) de espesor como espátula, y la formulación se extendió por la matriz varias veces.
La muestra se colocó en una pequeña pieza de Lexan® y se agitó con formación de vórtice durante 5 segundos para homogeneizar la capa líquida y mover el aire atrapado. La muestra se colocó en un recipiente a presión y se presurizó a 1,0x 105 Pa (15 psi) durante 10 minutos. Luego se retiró la muestra y se colocó en una cámara de secado durante una hora. A continuación, se retiró la muestra y se extendieron 75 pl de una segunda capa que no contenía BSA sobre la parte posterior de la matriz usando la espátula. Se colocó la muestra en el recipiente a presión y se presurizó a 1,0x 105 Pa (15 psi) durante 2 minutos. Se retiró la muestra y se volvió a colocar en una cámara de secado durante una hora.
Se retiró la matriz del molde usando un botón de 17 mm de HIPS de 0,76 mm (30 mil) con adhesivo de doble cara en ambos lados del botón. Un lado del botón estaba adherido a una varilla magnética de 17 mm de diámetro. Se bajó el botón sobre la matriz, se comprimió suavemente, luego se retiró lentamente mientras sujetaba el molde de silicona hacia abajo. A continuación, se retiró el botón de la varilla magnética usando una hoja de cuchillo, y se adhirió la muestra a un portaobjetos de vidrio para un mejor manejo.
El examen microscópico de la matriz mostró que la parte coloreada de la matriz estaba confinada predominantemente a las puntas de las microproyecciones. Esto se atribuye a una humectación superior de las soluciones coladas en el molde debido a la inclusión de un agente súper humectante en el molde.
Ejemplo 16
COLADA CON DISOLVENTES DE MICROAGUJAS DE POLISULFONA
Se fabricaron matrices de microagujas a partir de polisulfona disuelta en dimetilformamida (DMF). Se extendieron volúmenes de 150 y 200 pl sobre un molde de silicona al que se unió un borde de PET con adhesivo de PVP-PEG. El % de sólidos en las soluciones de colada fue del 15 o 20 %. Se presurizó el molde con solución de colada a 100 kPa (1 bar) durante 5 minutos. A continuación, se colocó el conjunto en un horno a 60 °C durante períodos que iban desde 1 hora hasta toda la noche. Luego se desmoldeó la polisulfona y se examinaron microscópicamente las agujas. Se observaron burbujas de aire en algunos casos, pero aparte de las burbujas de aire, las microagujas parecían buenas.
Ejemplo 17
COLADA CON DISOLVENTE DE MICROAGUJAS DE POLIESTIRENO
Se fabricaron matrices de microagujas a partir de poliestireno disuelto en tolueno. Se extendieron volúmenes de 75 y 125 pl sobre un molde de silicona al que se unió un borde de PET con adhesivo de PVP-PEG. El % de sólidos en las soluciones de colada fue del 15 %. Se presurizó el molde con solución de colada a 100 kPa (1 bar) durante 5 minutos. A continuación, se colocó el conjunto en un horno a 60 °C durante períodos que variaron de 2 a 3 h. A continuación, se desmoldeó el poliestireno y se examinaron microscópicamente las agujas. En un caso, se vio una pequeña burbuja de aire, pero aparte de la burbuja de aire, las microagujas parecían buenas.
Ejemplo 18
ESTABILIDAD DE hPTH(1-34) EN PELÍCULAS SECAS FABRICADAS CON FORMULACIONES DE COLADA DE MICROAGUJAS
Se prepararon películas secas de formulaciones de colada de microagujas usando condiciones de proceso similares a las de la colada de matrices de microagujas para evaluar la estabilidad de hPTH (fragmento 1-34) en la forma seca. Se colocan aproximadamente 20 pl de formulación líquida en un tubo Eppendorf. La formulación se extiende en una película fina en la pared interior del tubo, luego se seca a 32 °C durante 30 min, y luego se seca adicionalmente al vacío a temperatura ambiente durante la noche. Se empaquetaron las películas secas dentro del tubo Eppendorf en una bolsa de papel de polialuminio, y se almacenaron a diferentes temperaturas durante diferentes períodos de tiempo. Se analizó la pureza del hPTH (1-34) mediante cromatografía de líquidos de alto
rendimiento de fase inversa (rp-HPLC, Reverse Phase-High Performance Liquid Chromatography) y HPLC de exclusión por tamaño (sec-HPLC, Size Exclusión HPLC). Los detalles de las formulaciones se indican en la siguiente tabla.
La siguiente tabla ofrece los detalles de las formulaciones usadas para formar películas secas con hPTH como fármaco.
La siguiente Tabla A ilustra la pureza química determinada mediante rp-HPLC de hPTH(1-34) en diferentes formulaciones en función del tiempo de almacenamiento a tres temperaturas diferentes. La Tabla B que figura más adelante ilustra el contenido de monómero determinado mediante sec-HPLC de hPTH(1-34) en diferentes formulaciones en función del tiempo de almacenamiento a tres temperaturas diferentes. Parece que hPTH (1-34) es estable durante el almacenamiento de hasta un mes a temperatura incluso elevada en todas las formulaciones dadas en este ejemplo. (No se tomaron muestras de la formulación F3 en el punto de tiempo de 1 semana a temperatura ambiente ni a 40 °C).
Tabla A
Tabla B
Claims (16)
1. Una matriz (60) de microsalientes que comprende:
una base aproximadamente plana (68) y una pluralidad de microsalientes (66), en donde la matriz (60) comprende al menos una primera capa (62) y una segunda capa (64) dispuestas aproximadamente paralelas al plano de la base (68), estando la primera y la segunda capa formadas por diferentes polímeros, la primera capa (62) está colocada en un extremo distal de los microsalientes (66) y la primera capa (62) comprende:
(i) un polímero biodegradable,
(ii) un componente para facilitar la biodegradación seleccionado entre azúcares, alcoholes de azúcar, ciclodextrinas y polímeros hinchables en agua; e
(iii) un principio activo;
en donde el componente para facilitar la biodegradación solo se encuentra en la primera capa (62).
2. La matriz de la reivindicación 1, en donde la segunda capa (64) comprende un polímero que es biodegradable.
3. La matriz de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas se adhiere a la piel humana.
4. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde al menos algunos de los microsalientes (66) se desprenden de la base tras la inserción en la piel.
5. La matriz de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un material cuya degradabilidad en un medio acuoso depende del pH.
6. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde una capa comprende al menos un polímero sensible a la temperatura o termosensible.
7. La matriz de la reivindicación 1, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende alcohol polivinílico.
8. La matriz de la reivindicación 1, en donde el principio activo comprende un polipéptido, una proteína o un ácido nucleico.
9. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde la matriz alcanza una eficacia de penetración en la piel de al menos el 80 %.
10. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde la matriz alcanza una eficacia de penetración en la piel de al menos el 90 %.
11. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde al menos un microsaliente (66) tiene un diámetro de sección transversal en un plano paralelo al de la base que disminuye en función de la distancia del plano paralelo a la base, de modo que el diámetro de sección transversal disminuye más rápidamente cerca de la base que más lejos de ella.
12. La matriz de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-4 o 9-11, en donde el principio activo comprende hormona paratiroidea.
13. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda capa (64) contiene la base entera y una parte proximal de los microsalientes.
14. La matriz de la reivindicación 13, en donde la segunda capa (64) comprende un polímero biodegradable seleccionado entre poli(ácido láctico) (PLA), poli(ácido glicólico) (PGA) y poli(ácidos lácticos-co-ácidos glicólicos) (PLGA).
15. La matriz de cualquier reivindicación anterior, en donde la primera capa (62) comprende un azúcar seleccionado entre dextrosa, fructosa, galactosa, maltosa, maltulosa, iso-maltulosa, manosa, lactosa, lactulosa, sacarosa y trehalosa.
16. La matriz de una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en donde la primera capa (62) comprende un alcohol de azúcar seleccionado entre sorbitol, lactitol, maltitol y manitol.
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