Осмотический имплантат с мембраной и средство для удерживания мембраны
Изобретение относится к медицине и используется для регулируемой доставки лекарственных препаратов. Система доставки содержит имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки активного агента и конец для всасывания жидкости. Резервуар для активного агента расположен в капсуле для доставки. Мембранный материал расположен в конце капсулы, предназначенном для всасывания жидкости, и обеспечивает проницаемый для жидкости барьер между внутренней и внешней средой капсулы. Один или множество внутренних выступов расположены по окружности у конца для всасывания жидкости и предназначены для плотного захвата внешней поверхности мембранного материала. Средство для удерживания мембранного материала расположено на конце для всасывания жидкости и содержит отверстие для прохождения жидкости, предохраняющее мембранный материал от выталкивания из конца для всасывания жидкости. Раскрыты варианты системы и способы ее изготовления. Технический результат состоит в обеспечении надежного удержания мембранного материала внутри капсулы под высоким давлением. 7 н. и 24 з.п. ф-лы, 12 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к осмотически регулируемым имплантируемым устройствам доставки, в частности к системе доставки, имеющей мембранный материал, который регулирует показатель доставки целебного агента (лекарственного средства) из системы доставки, причем мембранный материал является литым, каландрированным или экструдированным и затем подвергнутым механической обработке (то есть штампованным, обработанным при помощи высекательной машины или другим образом для придания формы), и данный мембранный материал удерживается в устройстве доставки средством для удерживания.
Предшествующий уровень техники
Управление доставкой целебных агентов, таких как лекарственные средства, в медицине и ветеринарии выполняют различными способами, включая имплантируемые устройства доставки, такие как имплантируемые осмотические устройства доставки и имплантируемые устройства доставки с регулируемой диффузией. Осмотические устройства доставки являются очень надежными в отношении доставки целебного агента в течение продолжительного периода времени, называемого периодом введения. Как правило, осмотические устройства доставки действуют путем поглощения жидкости из внешней окружающей среды и высвобождения соответствующих количеств целебного агента (лекарственного средства) из системы доставки.
Примеры различных типов устройств доставки раскрыты в патентах США №3732865; 3987790; 4865845; 5059423; 5112614; 5137727; 5213809; 5234692; 5234693; 5308348; 5413572; 5540665; 5728396 и 5985305. Указанные патенты обычно раскрывают вид капсулы, содержащей по меньшей мере часть стенки, которая избирательно пропускает воду внутрь капсулы, содержащей агент, притягивающий воду (также называемый изменяющим осмотическое давление крови веществом, осмополимером или осмотическим агентом). Абсорбция (всасывание) воды притягивающим воду агентом, находящимся внутри капсулы, создает осмотическое давление в капсуле, что способствует доставке лекарственного средства, находящегося внутри капсулы. Всасывающий воду агент может быть лекарственным средством, доставляемым пациенту. Однако в большинстве случаев используют специальные агенты из-за их способности втягивать воду в капсулу.
Когда используется специальный осмотический агент, он может быть отделен от лекарственного средства в капсуле при помощи подвижного разделяющего элемента, такого как поршень. Структура капсулы обычно является жесткой, так что, когда осмотический агент поглощает воду и увеличивается в объеме, капсула не увеличивается в объеме. При увеличении в объеме осмотический агент вызывает перемещение подвижного разделяющего элемента, способствуя выделению лекарственного средства через отверстие или выходной канал капсулы. Лекарственный препарат высвобождается через выходной канал с тем же объемным расходом, с которым вода проникает в осмотический агент через полупроницаемую часть стенки капсулы.
Показатель, с которым лекарственный препарат вытекает из устройства доставки, определяется многими факторами, включая тип агента, втягивающего воду, или осмотического агента, проницаемость полупроницаемой мембраны стенки, размера и формы выходного канала. Одним из способов, посредством которого осуществляется регулирование обратной диффузии жидкости из окружающей среды в резервуар лекарственного препарата, является использование регулятора потока в выходном канале капсулы, причем регулятор потока обычно состоит из трубчатого канала, имеющего определенную площадь поперечного сечения и длину.
В известных осмотических системах доставки осмотические таблетки, такие как соль, помещают внутрь капсулы, а мембранную пробку размещают в открытом конце капсулы для обеспечения полупроницаемого барьера. Мембранная пробка герметически закрывает (изолирует) внутреннее пространство капсулы от внешнего окружения, позволяя только определенным молекулам жидкости из окружающей среды проникать через мембранную пробку внутрь капсулы. Мембранная пробка является непроницаемой для компонентов, находящихся внутри капсулы, включая осмотический агент и лекарственный препарат. Степень проникновения жидкости через мембранную пробку и поступления в капсулу различается в зависимости от типа мембранного материала и размера и формы мембранной пробки. Более того, степень проникновения жидкости через мембранную пробку управляет степенью, с которой осмотический агент увеличивается в размерах, подавая лекарственный препарат из системы доставки через выходной канал. Соответственно степень подачи лекарственного препарата из осмотической системы регулируется путем изменения коэффициента проницаемости мембранной пробки и/или размера мембранной пробки.
В некоторых известных осмотических системах доставки используются изготовленные литьем под давлением мембранные пробки, имеющие выступающие по окружности уплотняющие ребра, которые заходят в соответствующие желобки, размещенные по окружности на внутренней поверхности капсулы (Патент США №6113938). Мембранная пробка удерживается в капсуле при помощи уплотняющих ребер, при этом необходимо, чтобы мембрана была вставлена с мембранного конца резервуара. Полупроницаемые мембраны, изготовленные литьем под давлением, имеют внутреннее напряжение, следовательно, рабочие характеристики могут слегка варьироваться от пробки к пробке. Дополнительным недостатком известных осмотических систем доставки является то, что мембранная пробка сама по себе должна противостоять давлению, создаваемому при расширении осмотического устройства. В других известных осмотических системах доставки используются мембранные пробки с выступающими по окружности уплотняющими ребрами, но без соответствующих желобков на внутренней поверхности капсулы. В еще одном типе осмотических систем доставки используются мембранные пробки без уплотняющих ребер по окружности, которые подгоняют к капсуле при помощи трения. В других известных осмотических системах доставки используются мембранные пробки без уплотняющих ребер по окружности, но с отверстиями в капсуле, куда может расширяться мембранная пробка (WO 99/33446). В известных системах доставки нет возможности использовать капсулу, имеющую предварительно установленное удерживающее устройство, закрывающее или частично закрывающее конец капсулы с мембранной пробкой для удержания мембранной пробки. Следовательно, в этих системах, если должно быть использовано удерживающее устройство, не имеющее желобков на капсуле и соответствующих ребер на мембранной пробке, оно должно быть вмонтировано в основной корпус капсулы, после введения мембранной пробки. Это требование приводит к повышению затрат и сложности осмотической системы доставки высокого давления.
Краткое изложение существа изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства доставки, имеющего улучшенную прочность и функционирование мембранного материала, а также создания устройства для удержания мембранного материала внутри капсулы под высоким давлением.
В соответствии с настоящим изобретением поставленная задача решена путем создания системы для регулируемой доставки целебного агента (лекарственного препарата), которая содержит имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки целебного агента и конец для всасывания жидкости. Капсула также содержит резервуар для целебного агента, расположенный внутри капсулы и предназначенный для размещения целебного агента. Мембранный материал размещен на конце для всасывания жидкости и обеспечивает проницаемый для жидкости барьер между внутренней полостью и внешней стороной капсулы. Средство для удерживания мембранного материала размещено на конце для всасывания жидкости и содержит по меньшей мере одно отверстие для прохождения жидкости. Средство для удерживания мембранного материала предназначено также для предохранения мембранного материала от выталкивания из конца для всасывания жидкости.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к системе доставки для управления доставкой целебного агента, в которой средство для удерживания мембранного материала содержит удерживающий фланец, расположенный вдоль проксимального конца для всасывания жидкости.
В соответствии с другим аспектом изобретение относится к системе доставки, в которой средство для удерживания мембранного материала содержит сетчатый фильтр, сетку, перфорированный диск, фритту (стеклокристаллический припой) или структуру из агломерированного металлического порошка, включающую пористые капилляры. Если устройство, удерживающее мембранный материал, включает пористые капилляры, они могут иметь диаметр в пределах от около 0,5 до около 10 микрон. Устройство, удерживающее мембранный материал, может быть плоским или иметь округлую или контурную поверхность на по меньшей мере одной его поверхности.
Согласно следующему аспекту настоящее изобретение относится к системе для регулируемой доставки лекарственного препарата, в которой мембранный материал имеет обычно гладкую цилиндрическую или дискообразную форму.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе для регулируемой доставки лекарственного препарата, в которой мембранный материал является экструдированным, литым или каландрированным, а затем подвергнутым механической обработке, то есть, обработанный с помощью высекательной машины, штампованный или обработанный другим способом для придания формы.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе для регулируемой доставки целебного агента, в которой капсула содержит один или множество внутренних выступов, которые прочно захватывают внешнюю поверхность мембранного материала. Термин "выступы" в данном описании может обозначать один или более выступов. Кроме того, выступающий внутрь выступ или множество выступов предназначены для ввода мембранного материала в конце подачи лекарственного препарата из капсулы и при этом предотвращения удаления мембранного материала в конце подачи лекарственного препарата из капсулы.
Согласно следующему аспекту настоящее изобретение относится к системе для регулируемой доставки лекарственного препарата, в которой осмотическое устройство расположено между концом капсулы и мембранным материалом.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе для регулируемой доставки лекарственного препарата и содержит поршень, расположенный между концом капсулы и осмотическим устройством для передачи выталкивающей силы, создаваемой осмотическим устройством на лекарственный препарат.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предложен способ формирования устройства доставки лекарственного препарата, который содержит стадии получения имплантируемой капсулы, имеющей открытый конец для доставки, открытый конец для ввода жидкости и средство для удерживания мембранного материала. Мембранный материал вставляют в открытый конец капсулы для доставки лекарственного препарата и располагают так, чтобы конец поверхности контактировал с внутренней поверхностью средства для удерживания мембранного материала. Осмотический агент помещают в капсулу вслед за подвижным средством разделения или поршнем. Затем капсулу заполняют лекарственным препаратом и закрывают конец, при этом обеспечивая регулируемое отверстие для выхода лекарственного препарата при прикладывании к лекарственному препарату достаточного давления.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к осмотической системе для регулируемой доставки лекарственного препарата, которая содержит имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки лекарственного препарата и конец для ввода жидкости. Капсула содержит резервуар для лекарственного препарата, расположенный рядом с концом для доставки лекарственного препарата. Поршень расположен между резервуаром для лекарственного препарата и концом для ввода жидкости. Осмотическое устройство расположено между поршнем и концом для ввода жидкости. Осмотическое устройство имеет регулируемую степень растяжения и при расширении создает выталкивающую силу, прилагаемую к поршню, который передает выталкивающую силу лекарственному препарату для высвобождения через конец для доставки с заданной скоростью. Мембранный материал помещают в конец резервуара, и он обеспечивает проницаемый барьер для жидкости между внутренней и внешней средой капсулы. Средство для удерживания мембранного материала расположено в конце капсулы, причем это средство содержит по меньшей мере одно отверстие для прохождения жидкости. Указанное средство также предотвращает выталкивание мембранного материала из конца капсулы под действием осмотического давления.
Настоящее изобретение обеспечивает постоянную и предсказуемую скорость доставки лекарственного препарата путем использования экструдированных, литых или каландрированных, а затем подвергнутых механической обработке с помощью высекательной машины, штампованных или обработанных другим способом для придания формы мембранных материалов, имеющих более однородную структуру по сравнению с прочностью изготовленных литьем под давлением мембранных пробок.
Настоящее изобретение также позволяет обеспечить закрытие капсулы литым, каландрированным или экструдированным мембранным материалом, который подвергнут обработке, то есть обработан с помощью высекательной машины, штампован или обработан другим способом для придания формы в имплантируемом осмотическом устройстве доставки, а также обеспечить уменьшение выталкивания мембраны из имплантируемого устройства под воздействием высокого давления, больше чем 1000 фунт/дюйм2, которое имеет место при блокированном выходном канале.
Кроме того, настоящее изобретение позволяет удерживать мембрану за одно целое с имплантируемой капсулой или присоединять эту мембрану во время сборки устройства.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает устройство доставки лекарственного средства, включающее капсулу, клапан, осмотическое устройство, мембрану и выходной канал (поперечный разрез), согласно изобретению;
Фиг.2 - поперечный разрез части имплантируемой капсулы согласно изобретению;
Фиг.3 - вид по стрелкам III-III на Фиг.2 имплантируемой капсулы согласно изобретению;
Фиг.4 - мембранную пробку (вид сбоку) согласно изобретению;
Фиг.5 - мембранную пробку, вид по стрелкам V-V на Фиг.4, согласно изобретению;
Фиг.6 - часть имплантируемой капсулы (поперечный разрез) согласно второму варианту воплощения изобретения;
Фиг.7 - имплантируемую капсулу, вид по стрелкам VII-VII на Фиг.6, согласно изобретению;
Фиг.8 - часть имплантируемой капсулы (поперечный разрез) согласно третьему варианту воплощения изобретения;
Фиг.9 - имплантируемую капсулу, вид по стрелкам IX-IX на Фиг.8, согласно изобретению;
Фиг.10 - увеличенный вид узла А на Фиг.1 согласно изобретению;
Фиг.11 - часть имплантируемой капсулы (поперечный разрез) согласно четвертому варианту воплощения изобретения;
Фиг.12 - часть имплантируемой капсулы (поперечный разрез) согласно пятому варианту воплощения изобретения.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Определения
Термин "целебный агент" (лекарственный препарат) обозначает активный агент(ы), в некоторых случаях в комбинации с фармацевтически приемлемыми носителями и дополнительными ингредиентами, такими как антиоксиданты, стабилизирующие агенты, усилители проницаемости и др.
Термин "непроницаемый" обозначает, что материал является достаточно непроницаемым для жидкостей из окружающей среды, а также для ингредиентов, содержащихся в дозирующем устройстве таким образом, что перемещение веществ внутрь или из устройства через непроницаемое приспособление является настолько низким, что не оказывает существенного неблагоприятного влияния на функционирование устройства в течение периода доставки.
Термин "полупроницаемый" обозначает, что материал является проницаемым для внешних жидкостей, но существенно непроницаемым для других ингредиентов, содержащихся в дозирующем устройстве и окружающей среде применения.
Термин "мембранный материал" обозначает, что полупроницаемая мембрана представлена в форме листа или пробки. Мембранный материал предпочтительно имеет диаметр от 0,040" до 0,250" и предпочтительно имеет длину или толщину от около 0,010" до около 0,350". Диаметр и толщина мембранного материала определяются в соответствии с требуемой скоростью доставки лекарственного препарата, требуемой длительностью доставки лекарственного препарата, размером устройства и материалом полупроницаемой мембраны, средством для удерживания полупроницаемой мембраны, композицией целебного агента и/или осмотическим давлением, имеющим место во время работы устройства.
Осмотическая система 10 доставки (Фиг.1) содержит первую камеру 50, которая содержит целебный агент (лекарственный препарат), поршень 54 и вторую камеру 40, содержащую осмотический агент, которые заключены в вытянутую цилиндрическую капсулу 12.
Капсула 12 должна быть достаточно прочной, чтобы она не давала утечки, не трескалась, не ломалась, не искривлялась, выделяя содержащийся в ней лекарственный препарат под воздействием давления, прилагаемого во время работы. В частности, она должна выдерживать максимальное осмотическое давление, которое может создавать осмотический агент в камере 40. Капсула 12 должна быть химически инертной, биосовместимой и непроницаемой, то есть не реагировать с композицией активного ингредиента, а также тканями тела, и должна изолировать лекарственный препарат в течение процесса доставки. Подходящие материалы обычно включают инертный полимер или биосовместимый металл или сплав. Полимеры включают акрилонитрильные полимеры, такие как акрилонитрил-бутадиен-стироловый тример и подобные; галогенизированные полимеры, такие как политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен, сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена; полиимид; полисульфон; поликарбонат; полиэтилен; полипропилен; сополимер поливинилхлорид-акриловый; поликарбонат-акрилнитрил-бутадиен-стирен; полистирен; полиэфирэфиркетон (РЕЕК); жидкокристаллический полимер (LCP) и подобные. Степень проницаемости для паров воды через композиции, применяемые для получения резервуара, описана в J. Pharm. Sci., Vol 29, pp.1634-37 (1970); Ind. Eng. Chem., Vol.45, pp.2296-2306 (1953); Materials Engineering, Vol 5, pp.38-45 (1972); Ann. Book of ASTM Stds., Vol 8.02, pp 208-211 and 584-587 (1984); and Ind. and Eng. Chem., Vol 49, pp.1933-1936 (1957). Металлические материалы, используемые в данном изобретении, включают нержавеющую сталь, титан, платину, тантал, золото и их сплавы, так же как позолоченные железистые сплавы, покрытые платиной железистые сплавы, сплавы кобальта и хрома и покрытая нитридом титана нержавеющая сталь. Особенно предпочтительным является резервуар, выполненный из титана или титанового сплава, содержащего более 60%, часто более 85% титана.
Капсула 12 имеет конец 70 доставки с выходным каналом 72 для подачи и отверстием 62 на конце для ввода жидкости капсулы 12. Выходной канал 72 может иметь любую форму - прямую, закругленную, спиральную и др. Выходной канал 72 выполнен из инертного и биосовместимого материала, выбранного из группы, но не ограниченного, состоящей из металлов - титана, нержавеющей стали, платины и их сплавов и кобальтохромовых сплавов, а также полимеров - полиэтилена, полипропилена, поликарбоната и полиметилметакрилата.
Конец 60 для ввода жидкости капсулы 12 закрыт мембранным материалом 30 (Фиг.2), который имеет форму пробки. Материалы, которые используются в качестве мембранных материалов, являются полупроницаемыми и могут соответствовать форме капсулы 12 при увлажнении и закупоривании жесткой поверхности капсулы. Полупроницаемый мембранный материал увеличивается в размере при его гидратации при помещении в жидкую среду, так что образуется уплотнение между стыкующимися поверхностями мембранного материала и капсулы. Диаметр мембраны подобран так, что мембрана герметично закрывает резервуар до гидратации в результате плотного контакта по одной или более окружностям или осевым зонам, причем мембрана увеличивается в размере после намокания с образованием еще более герметичного контакта с капсулой. Мембранный материал способен поглощать от около 0,1 до 200 мас.% воды. Полимерные материалы, которые используются в качестве полупроницаемого мембранного материала, подбираются на основании производительности и требований к конфигурации устройства и включают, но не ограничены, пластифицированные целлюлозные материалы, усиленные полиметилакрилатом, таким как гидроксиэтилметакрилат (НЕМА), и эластомерные материалы, такие как полиуретаны и полиамиды, сополимеры полиэфира-полиамида, термопластичные сложные сополиэфиры.
Мембранный материал 30 закрывает конец 60 для ввода жидкости от второй камеры 40, содержащей осмотический агент.
Осмотический агент может включать, например, нелетучий водорастворимый осмоагент, осмополимер, который увеличивается в объеме при контакте с водой, или их смесь. Осмотические агенты, такие как NaCl с соответствующими таблетирующими агентами (увлажняющие агенты и связывающие агенты) и агентами, модифицирующими вязкость, такими как натрий карбоксиметилцеллюлоза или натрий полиакрилат, являются предпочтительными агентами, разбухающими при впитывании воды. Другие осмотические агенты, применяемые в качестве водопоглощающих агентов, включают осмополимеры и осмоагенты и описаны, например, в патенте США №5413572. В качестве водопоглощающего агента может использоваться взвесь, таблетка, формованный или экструдированный материал или другая форма, известная в данной области техники. Жидкие или гелеобразные добавки или наполнители могут вводиться в камеру 40 для вытеснения воздуха из пространства вокруг осмотического агента.
Жидкость, находящаяся вне капсулы 12, проходит через мембранный материал 30 в камеру 40, в то время как мембранный материал 30 предотвращает выход из капсулы композиций, находящихся в ней.
Первая камера 50 (Фиг.1), содержащая лекарственное средство, отделена от второй камеры 40, содержащей осмотический агент, разделяющим элементом, таким как подвижный поршень 54. Подвижный поршень 54 является в основном цилиндрическим элементом, форма которого соответствует внутреннему диаметру капсулы 12, обеспечивая скольжение вдоль продольной оси внутри капсулы. Поршень 54 обеспечивает непроницаемый барьер между лекарственным препаратом, содержащимся в первой камере 50, и осмотическим агентом, содержащимся во второй камере 40. В качестве материалов, из которых выполнен поршень, используют эластомерные материалы, которые являются непроницаемыми и содержат, но не ограничены, полипропилен, каучук EPDM (каучук на основе этилена, пропилена и диенового мономера), силиконовый каучук, бутиловый каучук, перфторэластомеры, такие как Kalrez® и Chemrez®, фторуглероды, такие как Viton®, термопластичные эластомеры, такие как пластифицированный поливинилхлорид, полиуретаны, Santoprene®, C-Flex® TPE, сополимер стирена-этилена-бутилена-стирена (Consolidated Polymer Technologies Inc.).
Капсула 12 (Фиг.2 и 3) имеет гладкую цилиндрическую форму с внутренней полостью. Капсула 12 содержит средство для удерживания мембраны, имеющее удерживающий фланец 20, расположенный по наружному краю конца 60 для ввода жидкости, и отверстие 62 для обеспечения входа жидкости в капсулу. Фланец 20, удерживающий мембрану, с внешней стороны может иметь плоскую, округлую или контурированную поверхность. Удерживающий фланец 20 должен быть достаточно длинным для удерживания мембранного материала при воздействии полного осмотического давления, при этом отверстие 62 должно обеспечивать максимальную поверхность мембранного материала. Капсула 12 также имеет одно или множество внутренних выступающих кольцевых ребер или выступов 14, которые обеспечивают изолирование жидкости между внутренней поверхностью капсулы 12 и внешней поверхностью мембранного материала 30 и предотвращают просачивание жидкости внутрь вокруг мембранного материала. Ребра или выступы 14 сформированы так, чтобы плотно стыковаться с внешней поверхностью мембранного материала 30, и предотвращать движение мембранного материала 30 в боковом направлении к концу 70. Поэтому диаметр мембранного материала 30 равен внутреннему диаметру капсулы 12. Более того, диаметр мембранного материала 30 несколько больше внутреннего диаметра ребер или выступов 14. Капсула может иметь 1-8 ребер или выступов, но предпочтительно имеет 1-4 ребра или выступа.
На Фиг.2 представлен удерживающий фланец 20, сформированный за одно целое с капсулой 12, но удерживающий фланец может в качестве альтернативы быть отдельным элементом, присоединяемым к капсуле. Например, фланец средства для удерживания мембраны может быть сплавленным, спрессованным, свинченным или другим образом соединенным с концом капсулы 12.
Отверстие 62 должно быть достаточно малым, чтобы мембранный материал 30 не мог искривиться или пройти через отверстие при воздействии высокого рабочего давления, например около 5000 фунт/дюйм2.
Мембранный материал 30 (Фиг.4 и 5) имеет цилиндрическую форму и не имеет выступов, ребер или дефектов отливки. Следовательно, мембранный материал 30 проще изготовить, чем известные мембранные пробки. Мембранный материал 30 может быть получен путем литья, каландрирования или экструзии, а впоследствии подвергнут обработке, то есть обработан при помощи высекательной машины, штампован или обработан другим способом для придания формы, посредством этого достигается получение мембраны большей плотности по сравнению с изготовленными литьем под давлением мембранными материалами. Мембранный материал 30 может быть выполнен из любого биосовместимого материала.
Внутренние выступающие выступы 14 (Фиг.10) имеют наклонную стенку 16 и вертикальную стенку 18. Выступы 14 располагаются на внутренней стенке 22 капсулы 12 по всей окружности внутренней стенки. Высота h вертикальной стенки 18 предпочтительно составляет около 0,002"-0,020". Кроме того, наклонная стенка 16 имеет угол α с внутренней стенкой 22. Угол наклонной стенки выбран из условия, чтобы мембранный материал 30 мог быть легко вставлен в выступы 14. Вертикальная стенка 18 выступов 14 предохраняет мембранный материал от смещения вбок в направлении конца капсулы. Во время работы выступы 14 и фланец 20 средства для удерживания мембраны действуют совместно для ограничения любого бокового перемещения мембранного материала 30.
На Фиг.10 не показаны зазоры между мембранным материалом и выступами 14, но в рамках настоящего изобретения может иметь место факт существования щелей между ними и между внутренней стенкой 22 капсулы 12 и мембранным материалом 30.
На Фиг.6 и 7 показана часть второго предпочтительного варианта воплощения изобретения осмотической системы доставки 150. В этом варианте воплощения изобретения устройство, удерживающее мембранный материал, содержит перфорированный диск 120. Перфорированный диск 120 имеет множество отверстий 122, которые позволяют жидкости проходить через него и затем через мембранный материал 30 в полость капсулы. Перфорированный диск 120 взаимодействует с выступами 114, ограничивая боковое движение мембранного материала 30 в капсуле 112. Следовательно, выступы 114 функционируют таким же образом, как и выступы 14 первого варианта воплощения изобретения. В данном варианте воплощения изобретения перфорированный диск 120 прикреплен при помощи сварки, прессования, завинчивания или подобных способов, к концу для всасывания воды.
На Фиг.8 и 9 представлена часть третьего предпочтительного варианта воплощения изобретения. В этом варианте воплощения изобретения сетчатый фильтр или решетка 220, имеющая множество отверстий 222, прикреплена к концу 60 для всасывания жидкости (Фиг.2). Как в предыдущем варианте сетчатый фильтр или решетка 220 может быть сварной, прессованной, завинченной или прикрепленной другим способом к концу 60 для всасывания жидкости (Фиг.2). Сетчатый фильтр или решетка 220 может быть зафиксирована в капсуле 212 до или после вставки мембранного материала 230. Кроме сетчатого фильтра или решетки 220 также можно использовать другие конструктивные элементы, которые позволяют пропускать воду, предохраняют мембранный материал 230 от выталкивания.
Капсула 212 (Фиг.8) имеет множество внутренних выступающих, расположенных по окружности, уплотняющих ребер или выступов 214, имеющих меньший внутренний диаметр, чем внутренний диаметр капсулы 212. Выступы 214 имеют наклонные стенки 16 и вертикальные стенки 18 (Фиг.10). Наклонные стенки 16 обеспечивают легкое вставление мембранного материала 230 в капсулу 212, в то время как вертикальные стенки 18 предотвращают поперечное перемещение мембранного материала 30 в направлении конца дозирования лекарственного средства 70 (Фиг.7).
На Фиг.11 показан четвертый предпочтительный вариант воплощения изобретения, т.е. осмотическая система 350 доставки. Конец 160 содержит устройство для удерживания мембранного материала 120 и фритту 320. Фритта 320 имеет множество капилляров диаметром от около 0,5 до 10 микрон, которые позволяют жидкости проникать через нее и впоследствии через мембранный материал 30 во внутреннюю полость капсулы. Мембранный материал 30 (фиг.11) имеет длину, достаточную для того, чтобы взаимодействовать по меньшей мере с одним ребром или выступом 314. Фритта 320 действует совместно с выступами 314 для ограничения бокового перемещения мембранного материала 30 в капсуле 112. Таким образом, выступы 314 функционируют таким же образом, как и выступы в первом варианте воплощения изобретения. В описываемом варианте фритта 320 зафиксирована путем сварки, прессования, завинчивания на средстве для удерживания мембранного материала 120 капсулы 112.
На Фиг.12 показан пятый предпочтительный вариант воплощения изобретения, т.е. осмотическая система 350 доставки. Этот вариант аналогичен показанному на Фиг.11, но мембранный материал 30 расположен между первым ребром или выступом 314 и средством для удерживания мембранного материала 120. Движение мембранного материала 30 ограничено в пределах капсулы выступом 114 и средством для удерживания мембранного материала 120.
Мембранный материал может быть изготовлен путем литья, каландрирования или экструзии. Литье включает выливание мембранного материала на плоскую поверхность. Каландрирование включает формирование листа мембранного материала путем прессования и раскатывания. Экструзия включает проталкивание мембранного материала через форму для экструзии для образования стержня. После изготовления листа или стержня пробку или дискообразную форму получают путем вырезания или обработки листа или стержня. Вырезание или обработка может выполняться, например, с помощью высекательной машины или штамповки.
Устройства согласно изобретению могут использоваться для доставки различных активных агентов. Эти агенты включают, но не ограничены, фармакологически активные пептиды и белки, гены и генные продукты, другие агенты генной терапии и другие мелкие молекулы. Полипептиды могут включать, но не ограничены, гормоны роста, аналоги соматотропина, соматомедин С, гонадотропин-рилизинг гормон, фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, ЛГРГ, аналог ЛГРГ, такие как лейпролид, нафарелин и госерелин, агонисты и антагонисты ЛГРГ, рилизинг-фактор гормона роста, кальцитонин, колхицин, гонадотропины, такие как хорионический гонадотропин, окситоцин, октреотид, соматотропин плюс аминокислота, вазопрессин, адренокортикотропный гормон, эпидермальный фактор роста, пролактин, соматостатин, соматотропин плюс белок, козинтропин, липрессин, полипептиды, такие как тиреотропин-рилизинг-гормон, тиреотропный гормон, секретин, панкреозимин, энкефалин, глюкагон, эндокринные агенты, секретируемые внутрь и распределяемые с помощью кровотока. Другие агенты, которые могут доставляться, включают α1 антитрипсин, фактор VIII, фактор IX и другие факторы коагуляции, инсулин и другие пептидные гормоны, адренокортикотропный гормон, тиреотропный гормон и другие гормоны гипофиза, интерферон (например, альфа, бета, гамма и омега), эритропоэтин, факторы роста, такие как GCSF, GMCSF, инсулиноподобный фактор роста 1, тканевой активатор плазминогена, CD 4, dDAVP, антагонист рецептора интерлейкина-1, фактор некроза опухолей, панкреатические ферменты, лактаза, цитокины, антагонист рецептора интерлейкина-1, интерлейкин-2, рецептор фактора некроза опухолей, белки, подавляющие опухолевый рост, цитотоксические белки и рекомбинантные антитела, и фрагменты антител, и подобные.
Вышеуказанные агенты являются полезными для лечения множества состояний, включающих, но неограниченных, гемофилию и другие заболевания крови, нарушения роста, диабет, лейкемию, гепатит, почечную недостаточность, ВИЧ-инфекцию, наследственные заболевания, такие как дефицит цереброзидазы и дефицит аденозиндеаминазы, гипертензию, септический шок, аутоиммунные заболевания, такие как рассеянный склероз, болезнь Грейвса, системная красная волчанка и ревматоидный артрит, шок и изнурительные расстройства, кистозный фиброз, нарушенную толерантность к лактозе, болезнь Крона, воспалительные заболевания кишечника, желудочно-кишечные и другие онкологические заболевания.
Активный или целебный агент (лекарственный препарат) может представлять собой безводный или водный раствор, суспензию или комплексы с фармацевтически приемлемыми растворителями или носителями, чтобы получить текучую форму препарата, которая может храниться в течение долгого времени в шкафу или в охлажденном состоянии, а также храниться в имплантированной системе доставки. Эти препаративные формы могут включать фармацевтически приемлемые носители и дополнительные инертные ингредиенты. Активные агенты могут быть представлены в различных формах, таких как незаряженные молекулы, компоненты молекулярных комплексов или фармакологически приемлемые соли. Также можно применять простые производные этих агентов, такие как пропрепараты, эфиры, сложные эфиры, амиды, которые легко гидролизуются при рН тела и при воздействии ферментов.
Очевидно, что более чем один активный агент может быть включен в препаративную форму активного агента в устройстве по данному изобретению, а термин "агент" не исключает использование двух или более агентов. Устройства доставки согласно изобретению используют для людей и животных. Внешней средой является жидкая среда, устройство может быть размещено подкожно или в полости тела, такой как брюшная полость или матка. Основной доставкой может быть системная или направленная, и может быть осуществлено системное поступление целебного агента. Единичное устройство доставки или несколько устройств доставки можно вводить пациенту при терапевтическом лечении. Данные устройства разработаны таким образом, чтобы оставаться имплантированными в течение заранее установленного периода введения. Если устройства не удаляют после введения, то они противостоят максимальному осмотическому давлению водопоглощающего агента или могут уменьшать давление, образующееся в устройстве.
Устройства согласно изобретению предпочтительно изготавливают для применения в стерильном виде, особенно при имплантации. Данное условие может быть выполнено путем раздельной стерилизации каждого элемента, например, при помощи гамма-излучения, лучевой стерилизации или стерильной фильтрации, затем асептической сборки окончательной системы. В качестве альтернативы данные устройства могут быть собраны, затем окончательно стерилизованы с применением любого соответствующего метода.
Сборка осмотического устройства доставки будет описана ниже со ссылкой на вариант воплощения по Фиг.1-3, однако понятно, что варианты воплощения изобретения по Фиг.6-9 и 11 и 12 могут быть собраны похожим образом.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения капсулу монтируют с фланцем средства для удерживания мембраны 20, фиксируя его к капсуле. Мембранный материал 30 предпочтительно помещают в конце капсулы 12. Затем мембранный материал 30 скользит вдоль капсулы 12 в направлении конца поглощения жидкости до упора в средство для удерживания мембранного материала 30. Мембранный материал 30 можно вставлять при помощи сжатого газа. Кроме того, после того, как мембранный материал 30 (Фиг.1) полностью размещен, осмотический агент может быть помещен в камеру 40 через конец для доставки лекарственного препарата 70. После того, как осмотическое устройство вставлено, в капсулу помещают поршень 54. После вставки поршня 54 целебный агент помещают в резервуар 50. Наконец, выходной регулятор диффузии помещают в конец для доставки лекарственного препарата 70.
В альтернативном варианте средство для удерживания мембраны 20 может быть помещено в капсулу после того, как мембранный материал 30 или осмотическое устройство 42, или поршень 54, или лекарственный препарат будут помещены в капсулу 12.
Если сетчатый фильтр, решетка или фритта размещены в отверстии 62, они могут быть помещены в капсулу 12 до или после того, как мембранный материал 30 помещен в капсулу 12.
Когда все элементы осмотической системы 10 доставки собраны, конец для доставки лекарственного препарата 70 может быть закрыт известным способом крышкой с дозирующим отверстием 72. Например, конец для доставки лекарственного препарата может быть закрыт способом, описанным в патенте США №5728396.
Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает более постоянную и предсказуемую скорость доставки лекарственного препарата путем применения литых, каландрированных или экструдированных мембранных материалов, которые подвергнуты механической обработке, то есть обработанных при помощи высекательной машины, штамповки или обработанных другим образом для придания формы, в которых проницаемость мембранных материалов является более однородной, так как они получены с помощью высококонтролируемой экструзии или конвейерной обработки, по сравнению с изготовленными литьем под давлением пробками.
В соответствии с другими вариантами воплощения настоящего изобретения система доставки может иметь различные формы. Например, поршень может быть заменен гибким элементом, таким как диафрагма, перегородка, прокладка, плоский лист, сфероид или жесткий сплав металлов, и может быть выполнен из любого количества других материалов. Более того, осмотическое устройство может функционировать без поршня, обладая просто границей раздела между осмотическим агентом/добавочной жидкостью и лекарственным препаратом, или осмотический агент может быть включен в лекарственный препарат. Кроме того, капсула согласно изобретению может иметь более округлую форму краев для обеспечения более легкого введения капсулы пациенту.
1. Система для регулируемой доставки целебного агента, содержащая имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки целебного агента и конец для всасывания жидкости, резервуар для целебного агента, расположенный в капсуле для доставки целебного агента с заданной скоростью доставки, мембранный материал, расположенный в конце капсулы, предназначенном для всасывания жидкости, и обеспечивающий проницаемый для жидкости барьер между внутренней и внешней средой капсулы, один или множество внутренних выступов, расположенных по окружности у конца для всасывания жидкости и предназначенных для плотного захвата внешней поверхности мембранного материала, средство для удерживания мембранного материала, расположенное на конце для всасывания жидкости и содержащее по меньшей мере одно отверстие для прохождения жидкости, и предохраняющее мембранный материал от выталкивания из конца для всасывания жидкости.
2. Система для регулируемой доставки целебного агента, содержащая имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки целебного агента и конец для всасывания жидкости, резервуар для целебного агента, расположенный в капсуле для доставки целебного агента с заданной скоростью доставки, мембранный материал, расположенный в конце капсулы, предназначенном для всасывания жидкости, и обеспечивающий проницаемый для жидкости барьер между внутренней и внешней средой капсулы, один или множество внутренних выступов, расположенных по окружности у конца для всасывания жидкости и предназначенных для плотного захвата внешней поверхности мембранного материала, средство для удерживания мембранного материала, расположенное на конце для всасывания жидкости и содержащее фланец с фриттой или агломерированной структурой из металлического порошка, имеющей пористые капилляры, и предназначенное для предохранения мембранного материала от выталкивания из конца для всасывания жидкости.
3. Система доставки по п.2, отличающаяся тем, что содержит осмотическое средство, расположенное между концом для доставки лекарственного препарата и мембранным материалом.
4. Система доставки по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит поршень, расположенный между концом для доставки лекарственного препарата и осмотическим средством для передачи выталкивающей силы, создаваемой осмотическим средством на лекарственный препарат.
5. Осмотическая система для регулируемой доставки целебного агента, содержащая имплантируемую капсулу, имеющую конец для доставки целебного агента и конец для всасывания жидкости, резервуар для целебного агента, расположенный рядом с концом для доставки целебного агента и предназначенный для размещения целебного агента, поршень, расположенный между указанным резервуаром для целебного агента и концом для всасывания жидкости, осмотическое средство, расположенное между поршнем и концом для всасывания жидкости, мембранный материал, расположенный в конце для всасывания жидкости и обеспечивающий проницаемый для жидкости барьер между внутренней и внешней средой капсулы, один или множество внутренних выступов, расположенных по окружности у конца для всасывания жидкости и предназначенных для плотного захвата внешней поверхности мембранного материала, и средство для удерживания мембранного материала, расположенное на конце для всасывания жидкости, содержащее по меньшей мере одно отверстие для прохождения жидкости, предохраняющее мембранный материал от выталкивания из конца для всасывания жидкости, причем осмотическое средство имеет возможность увеличиваться в объеме с регулируемой скоростью и при этом оказывает давление на поршень, который передает эту силу целебному агенту, так что целебный агент высвобождается через конец для доставки целебного агента с заданной скоростью.
6. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит удерживающий фланец, расположенный по внешнему краю у конца для всасывания жидкости.
7. Система доставки по п.6, отличающаяся тем, что удерживающий фланец и капсула выполнены за одно целое.
8. Система доставки по п.6, отличающаяся тем, что удерживающий фланец является отдельным элементом, присоединенным к капсуле.
9. Система доставки по п.8, отличающаяся тем, что фланец присоединен к капсуле при помощи сварки.
10. Система доставки по п.8, отличающаяся тем, что фланец присоединен к капсуле по прессовой посадке.
11. Система доставки по п.8, отличающаяся тем, что фланец присоединен к капсуле при помощи винтового устройства.
12. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит сетчатый фильтр или решетку.
13. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит перфорированный диск, фритту или агломерированную структуру из металлического порошка, имеющую пористые капилляры.
14. Система доставки по п.13, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит фритту.
15. Система доставки по п.13, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит перфорированный диск.
16. Система доставки по п.13, отличающаяся тем, что средство для удерживания мембранного материала содержит агломерированную структуру из металлического порошка, имеющую пористые капилляры.
17. Система доставки по п.16, отличающаяся тем, что диаметр указанных пористых капилляров агломерированной структуры из металлического порошка находится в пределах от около 0,5 до около 10 мкм.
18. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что средство для удерживания имеет плоскую или скругленную поверхность.
19. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что мембранный материал имеет гладкую цилиндрическую форму.
20. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что мембранный материал имеет диаметр в пределах от около 0,01 м (0,040 дюйма) до около 0,00635 м (0,250 дюйма).
21. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что мембранный материал имеет длину или толщину в пределах от около 0,000254 м (0,010 дюйма) до около 0,00889 м (0,350 дюйма).
22. Система доставки по п.5, отличающаяся тем, что мембранный материал является экструдированным, литым или каландрированным.
23. Система доставки по п.22, отличающаяся тем, что мембранный материал обработан с помощью высекательной машины.
24. Способ изготовления системы для доставки целебного агента, заключающийся в том, что используют имплантируемую капсулу, имеющую открытый конец для доставки и конец для всасывания жидкости, и средство для удерживания мембранного материала, размещают мембранный материал в капсуле через открытый конец для доставки целебного агента, располагают мембранный материал таким образом, чтобы конечная поверхность находилась в контакте с внутренней поверхностью средства для удерживания мембранного материала, заполняют камеру капсулы целебным агентом, закрывают конец для доставки целебного агента, при этом обеспечивают регулируемое выходное отверстие для выхода целебного агента при воздействии давления на целебный агент.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что мембранный материал получают путем экструзии.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что мембранный материал обрабатывают при помощи высекательной машины.
27. Способ по п.25, отличающийся тем, что мембранный материал имеет гладкую цилиндрическую форму.
28. Способ по п.25, отличающийся тем, что используют капсулу, которая содержит множество выступающих внутрь выступов, и на стадии расположения мембранный материал располагают так, чтобы его конечная поверхность находилась в контакте с внутренней поверхностью средства для удерживания мембранного материала, при этом множество выступающих внутрь выступов тесно удерживает мембранный материал в капсуле.
29. Способ изготовления системы для доставки целебного агента, заключающийся в том, что используют имплантируемую капсулу, имеющую открытый конец для доставки агента и конец для всасывания жидкости, один или более выступающих внутрь выступов у конца для всасывания жидкости и средство для удерживания мембранного материала на конце для всасывания жидкости, размещают мембранный материал в капсуле через открытый конец для доставки целебного агента таким образом, чтобы конечная поверхность находилась в контакте с внутренней поверхностью средства для удерживания мембранного материала, располагают мембранный материал над множеством выступающих внутрь выступов, чтобы они удерживали мембранный материал в капсуле, заполняют камеру капсулы целебным агентом, закрывают конец для доставки агента, причем обеспечивают регулирование выходного отверстия для выхода целевого агента при воздействии достаточного давления на целебный агент.
30. Способ изготовления системы для доставки целебного агента, заключающийся в том, что используют имплантируемую капсулу, имеющую открытый конец для доставки агента и конец для всасывания жидкости, и средство для удерживания мембранного материала с одним или более выступающим внутрь выступом(ами) у конца для всасывания жидкости, размещают мембранный материал в капсуле через открытый конец для доставки целебного агента, располагают мембранный материал таким образом, чтобы его конечная поверхность находилась в контакте с внутренней поверхностью средства для удержания мембранного материала, располагают мембранный материал над множеством выступающих внутрь выступов, чтобы они тесно удерживали мембранный материал в капсуле, размещают осмотическое средство в капсуле, размещают поршень в капсуле, заполняют камеру капсулы целебным агентом, закрывают конец для доставки агента, при этом обеспечивают регулируемое выходное отверстие для выхода целевого агента при воздействии достаточного давления на целебный агент.
31. Способ изготовления системы для доставки целебного агента, заключающийся в том, что используют имплантируемую капсулу, имеющую открытый конец для доставки целебного агента и конец для всасывания жидкости и один или более выступающих внутрь выступов, выполняют по меньшей мере одну операцию из следующих:
(a) помещают мембранный материал в капсуле через открытый конец для доставки целебного агента, чтобы его конечная поверхность находилась в контакте с поверхностью средства для удерживания мембранного материала, располагают мембранный материал над множеством выступающих внутрь выступов, чтобы они тесно удерживали мембранный материал в капсуле,
(b) помещают осмотическое средство в капсулу,
(c) помещают поршень в капсулу,
(d) заполняют камеру капсулы целебным агентом,
присоединяют средство, удерживающее мембрану, выполняют любые из операций (а), (b), (с), (d), которые не были выполнены до присоединения средства для удерживания мембраны, закрывают конец для доставки агента, при этом обеспечивают регулируемое выходное отверстие для выхода целевого агента при воздействии достаточного давления на целебный агент.
