Композиция, содержащая стабилизированные природные каннабиноиды
Настоящее изобретение относится к медицине и описывает фармацевтическую композицию, содержащую природное каннабиноидное соединение, например Δ9-тетрагидроканнабинол, и стекло из сахара или сахарного спирта, смеси сахаров или сахарных спиртов, отличающуюся тем, что природное каннабиноидное соединение включено в сахарное стекло посредством мономолекулярного инкапсулирования, не образуя при этом комплекса гость-хозяин. Описан также способ получения указанной фармацевтической композиции в виде сахарного стекла путем лиофильной сушки, сушки распылением, вакуумной сушки или критической сушки стабильной смеси, содержащей природное каннабиноидное соединение и сахар или смесь сахаров. Данное изобретение приводит к уменьшению температуры стеклования сахарного стекла, исчезновению температуры стеклования каннабиноидного соединения и увеличению скорости его растворения. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 табл., 8 ил.
Настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, стабилизирующей природные каннабиноидные соединения, особенно Δ9-тетрагидроканнабинол (THC). Кроме того, данное изобретение относится к способу получения упомянутых композиций.
Природные каннабиноидные соединения, которые обычно получают из Cannabis Sativa, хотя они могут быть получены из других природных источников, можно использовать как терапевтические средства для лечения широкого ряда заболеваний. В качестве обзора по природным каннабиноидным соединениям смотрите David T. Brown ed., Cannabis, Harwood Academic Publishers 1998, ISBN 90-5702-291-5. Примером природного каннабиноидного соединения является THC, известный на рынке как Marinol® (тривиальное название дронабинол). В настоящее время на основе THC получают мягкие желатиновые капсулы для перорального введения, где лекарственное средство растворено в масле. Недостаток заключается в том, что ТНС в указанной композиции не является стабильным. Поэтому ее надо хранить при низких температурах (4°C). Очевидно, что низкая стабильность соединения и необходимость хранения фармацевтической композиции в холодильнике является серьезным недостатком для фармацевтического продукта.
Целью настоящего изобретения является предоставление композиции для нестабильных природных каннабиноидных соединений, подобных THC, которая увеличивает стабильность соединений таким образом, что их можно хранить в условиях окружающей среды в течение продолжительного времени. Другой целью является предоставление способа получения лекарственного вещества в сухом порошкообразном состоянии. Из сухого вещества можно получать другие лекарственные формы, например сухие порошкообразные композиции для доставки в легкие и таблетки для перорального или подъязычного введения.
WO 9932107 раскрывает применение циклодекстринов для солюбилизации THC в двухфазной системе доставки или в системе доставки микросфер. Солюбилизирующее действие циклодекстринов обусловлено образованием так называемых комплексов включения или комплексов гость-хозяин. Основным предметом рассмотрения в WO 9932107 является солюбилизация THC для обеспечения абсорбции в носовой полости. В данной заявке ничего не говорится о стабильности композиции на основе THC. Заранее нельзя сделать вывод о стабилизирующем действии комплекса гость-хозяин, так как специалисту в данной области известно, что упомянутые комплексы иногда обладают стабилизирующим действием, а иногда приводят к деградации активного соединения вследствие каталитических эффектов. Кроме того, циклодекстрины имеют недостаток, заключающийся в том, что они вызывают раздражение слизистой оболочки при применении в составе назальной или легочной композиции. Ткани слизистой оболочки в особенности раздражают производные циклодекстрина с поверхностно-активными свойствами.
WO 9736577 описывает применение сухих твердых липидных композиций для пероральной доставки липофильных соединений, таких как природные каннабиноиды; помимо активного вещества указанные твердые липидные композиции включают твердый жир и фосфолипид. Данные композиции были разработаны с целью увеличения биодоступности при пероральном применении, но не для повышения стабильности активного вещества.
WO 0078817 раскрывает стабилизацию щелочной фосфатазы путем высушивания белка из чистого водного раствора в присутствии олигосахарида инулина. В процессе высушивания происходит мономолекулярное инкапсулирование белка в матрицу, состоящую из аморфного инулина, который находится в стеклообразном состоянии. Стабилизация достигается, в числе прочего, в результате превращения белка в стекловидное вещество и ограждения его от окружающей среды. Однако щелочная фосфатаза является гидрофильным соединением, хорошо растворимым в воде, и может использоваться для получения композиций непосредственно из водного раствора. Далее, стабилизация в особенности связана с сохранением третичной и четвертичной структуры белка, имеющей большое значение для обеспечения ферментативной активности.
WO 9118091 описывает применение молекул невосстанавливающих сахаров, особенно моногликозидов, таких как мальтитол, лактитол и палатинит, для сохранения стабильности ферментов, таких как эндонуклеаза рестрикции Pst I, а также антител, которые являются гидрофильными соединениями. Согласно данной патентной заявке стабилизированные ферменты могут быть получены путем смешивания фермента с сахаром и патентованным буфером с последующим высушиванием на воздухе. Упомянутый способ нельзя использовать для липофильных соединений, так как они не растворяются в достаточном количестве в полярной системе. Температура стеклования мальтита и лактита составляет соответственно 44°C (Y. Roos, Carbohydrate Research 1993, 238, 39-48) и 33°C в сухих условиях.
Неожиданно было обнаружено, что высоко липофильные соединения, подобные природным каннабиноидным соединениям, тоже можно стабилизировать, предотвратив окисление и полимеризацию, путем включения в сахарные стекла или в стекла из сахарного спирта по описанному выше механизму. Кроме того, было обнаружено, что технология сахарных стекол также приводит к повышению биодоступности. Так как происходит мономолекулярное включение природных каннабиноидных соединений, скорость их растворения определяется скоростью растворения сахарного стекла. Так как скорость растворения сахарного стекла значительно выше скорости растворения природного каннабиноидного соединения, лекарственное средство будет доставляться к абсорбирующей мембране гораздо быстрее.
В первом варианте настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей природное каннабиноидное соединение и стекло из сахара или сахарного спирта, или смеси сахаров или сахарных спиртов, отличающейся тем, что природное каннабиноидное соединение включено в сахарное стекло посредством мономолекулярного инкапсулирования, не образуя при этом комплекса гость-хозяин. Соединение включается в сахарное стекло, если имеет место мономолекулярное внедрение по существу каждой молекулы каннабиноида в сахарную матрицу. Следовательно, систему доставки, полученную в соответствии с данным воплощением изобретения, можно считать монофазной системой доставки. Природные каннабиноидные молекулы в сахарном стекле ориентированы случайным образом. В противоположность комплексам гость-хозяин, таким как комплексы с циклодекстринами, после растворения взаимодействие между каннабиноидными соединениями и растворенными молекулами сахаров не сохраняется.
Включение каннабиноидного соединения в сахарное стекло приводит к уменьшению температуры стеклования (Tg) сахарного стекла, исчезновению Tg каннабиноидного соединения и увеличению скорости растворения каннабиноидного соединения. Кроме того, включение каннабиноидного соединения можно подтвердить с помощью сканирующей электронной микроскопии. Наиболее предпочтительным природным каннабиноидным соединением является THC.
Для получения максимальной стабильности сахарное стекло предпочтительно должно иметь температуру стеклования (Tg) выше 50°C при нормальных условиях и низкую тенденцию к кристаллизации. Нормальными условиями считаются температура от 20 до 25°C и относительная влажность не выше 40%.
В рамках настоящего изобретения выражение «природное каннабиноидное соединение» включает неприродные производные каннабиноидов, которые могут быть получены путем дериватизации природных каннабиноидов, и которые, как и природные каннабиноиды, являются нестабильными.
В рамках настоящего изобретения выражение сахар включает в себя полисахара, а выражение сахарные спирты включает в себя поли(сахарные спирты). Предпочтительными сахарами в настоящем изобретении являются невосстанавливающие сахара. Невосстанавливающий сахар представляет собой сахар, не содержащий реакционноспособных альдегидных или кетоновых групп, или не способный к образованию таких групп. Примерами невосстанавливающих сахаров являются трегалоза и фруктаны, такие как инулины.
Предпочтительными невосстанавливающими сахарами для применения в данном изобретении являются фруктаны или смеси фруктанов. Подразумевается, что фруктаном может быть любой олиго- или полисахарид, который содержит совокупность ангидрофруктановых элементов. Фруктаны могут иметь полидисперсное распределение по длине цепи, а их цепь может быть линейной или разветвленной. Предпочтительно фруктаны, главным образом, содержат связи β-1,2, как в инулине, но они также могут содержать связи β-2,6, как в леване. Подходящие фруктаны можно получить непосредственно из природного источника или путем модификации. Примерами модификаций могут служить реакции, приводящие к удлинению или к укорачиванию цепи. Кроме встречающихся в природе полисахаридов для настоящего изобретения также подходят полисахариды, которые получают промышленным способом, например продукты гидролиза, которые имеют укороченные цепи, а также продукты фракционирования с измененной длиной цепи. Для получения фруктана с уменьшенной длиной цепи можно использовать ферментативный гидролиз (например, в присутствии эндоинулазы), химический гидролиз (например, в присутствии водного раствора кислоты), физический гидролиз (например, термический), или гидролиз с применением гетерогенного катализа (например, с использованием кислого ионообменного вещества). Фракционирование фруктанов, таких как инулин, можно осуществлять, используя в числе прочего кристаллизацию при низкой температуре, разделение с помощью колоночной хроматографии, фильтрацию через мембрану и избирательное осаждение спиртом. Другие фруктаны, такие как длинноцепочечные фруктаны, могут быть получены, например, путем кристаллизации из фруктанов, из которых удалены моно- и дисахариды. Фруктаны, у которых длина цепи была увеличена с помощью ферментативной реакции, также могут использоваться в настоящем изобретении. Также можно использовать восстановленные фруктаны, у которых восстанавливающие концевые группы, как правило, фруктозные группы, восстановлены, например, борогидридом натрия или водородом в присутствии переходных металлов как катализаторов. Также можно использовать химически модифицированные фруктаны, такие как поперечно-сшитые и гидроксиалкилированные фруктаны. Среднюю длину цепи во всех указанных фруктанах выражают как среднечисловую степень полимеризации (DP). Аббревиатура DP определяется как среднее число сахарных элементарных звеньев в олиго- или полимере.
Еще более предпочтительными восстанавливающими сахарами в настоящем изобретении являются инулины или смеси инулинов. Инулины представляют собой олиго- и полисахариды, состоящие из мономерных звеньев фруктозы, соединенных β-1,2 связью, и мономерных звеньев α-D-глюкопиранозы на восстанавливающем конце молекулы, которые могут иметь разные степени полимеризации (DP). Предпочтительными инулинами являются инулины, у которых DP выше 6, или смеси инулинов, где каждый инулин имеет DP выше 6. Еще более предпочтительными являются инулины или смеси инулинов, у которых DP находится в интервале от 10 до 30. Наиболее предпочтительными являются инулины, или смеси инулинов, у которых DP находится в интервале от 15 до 25. Инулин встречается в числе прочего в корнях и клубнях растений семейств Liliaceae и Composite. Наиболее важными источниками инулина являются артишок иерусалимский, георгин и корень цикория. При промышленном получении, как правило, используют корень цикория. Основное различие между инулинами, полученными из разных источников, заключается в степени полимеризации (DP), которая варьирует от приблизительно 6 в артишоке иерусалимском до 10-14 в корнях цикория, а в георгине она выше 20. Инулин представляет собой олиго- или полисахарид, который в аморфном состоянии обладает физико-химическими свойствами, которые делают его подходящим для применения в качестве вспомогательного вещества в фармацевтических композициях. Данными физико-химическими свойствами являются (регулируемая) высокая температура стеклования, отсутствие восстанавливающих альдегидных групп и, как правило, низкая скорость кристаллизации. Кроме того, инулин является нетоксичным и недорогим.
Массовое соотношение природного каннабиноидного соединения и сахара или сахарного спирта, как правило, находится в интервале от 1:5 до 1:100, более предпочтительно в интервале от 1:10 до 1:50 и наиболее предпочтительно в интервале от 1:12 до 1:25.
Фармацевтическую композицию настоящего изобретения можно далее обработать с получением таблетки, такой как обычная таблетка для перорального применения, подъязычная таблетка, таблетка для растворения в щечном кармане или таблетка, распадающаяся или растворяющаяся во рту, капсулы, пастилки, клизмы, свечи, продукта для чрезкожного введения, порошка для легочного введения или палочки или суспензии для подкожного или внутримышечного введения. Упомянутые способы введения известны в данной области, и специалист может обработать композицию настоящего изобретения с получением форм, подходящих для желательного способа введения. Предпочтительными являются композиции для перорального или легочного введения.
Подходящим способом получения сахарных стекол в соответствии с настоящим изобретением является лиофильная сушка. Можно также использовать другие способы сушки, такие как сушка распылением, вакуумная сушка и суперкритическая сушка. При получении сахарных стекол со включенными в них природными каннабиноидными соединениями первой стадией является получение раствора, содержащего оба вещества. Однако вследствие гидрофильной природы сахаров и липофильного характера природных каннабиноидных соединений упомянутые соединения трудно растворить в одном растворителе. Было обнаружено, что данную проблему можно решить путем применения смесей растворителей. Вода является хорошим растворителем для сахаров и сахарных спиртов, тогда как природные каннабиноидные соединения хорошо растворяются в различных органических растворителях, таких как спирты. Так как вода и спирты очень хорошо смешиваются, вероятно, что при определенном соотношении вода/спирт оба вещества растворятся в некоторой степени.
Следовательно, настоящее изобретение также относится к способу получения фармацевтической композиции, содержащей природное каннабиноидное соединение и стекло из сахара или смеси сахаров, где природное каннабиноидное соединение включено в сахарное стекло посредством мономолекулярного инкапсулирования без образования комплекса гость-хозяин, характеризующемуся тем, что a) указанное природное каннабиноидное соединение растворяют в органическом растворителе, который растворим в воде; b) растворенное каннабиноидное соединение и растворенный сахар или растворенную смесь сахаров смешивают так, чтобы получить достаточно стабильную смесь; c) указанную смесь подвергают лиофильной сушке, сушке распылением, вакуумной сушке или суперкритической сушке.
Органическими растворителями, подходящими для получения стабильной смеси с сахаром, водой и природным каннабиноидным соединением, являются смешиваемые с водой растворители, такие как диметилсульфоксид (DMSO), N,N-диметилформамид (DMF), ацетонитрил, этилацетат и низшие смеси. Так как растворители должны удаляться при сушке распылением, или при лиофильной сушке, предпочтительно они должны иметь приемлемое давление насыщенного пара при температуре сушки. Следовательно, предпочтительными являются низшие спирты, определенные как C1-C6 спирты, алкильная цепь которых может быть разветвленной или неразветвленной. Более предпочтительными спиртами являются С2-C4 спирты, такие как этанол, н-пропиловый спирт и трет-бутиловый спирт. Наиболее предпочтительным растворителем является трет-бутиловый спирт.
Соотношения каннабиноидного соединения, рстворителя, воды и сахара или смеси сахаров следует выбирать так, чтобы в результате получить достаточно стабильный раствор. Для повышения стабильности необязательно можно добавить поверхностно-активное вещество. Раствор оценивается как достаточно стабильный, если во время обработки, например, в течение 120 минут, 60 минут, 30 минут или 10 минут он не мутнеет. Продолжительность сушки распылением обычно составляет 30 минут. При лиофильной сушке раствор должен оставаться прозрачным, пока он находится в замороженном состоянии. Как правило, продолжительность обработки составляет 10 минут.
Содержание воды после сушки предпочтительно составляет менее 3%. Содержание растворителя предпочтительно менее 3%. Для специалиста в данной области ясно, что время, необходимое для сушки, зависит от таких параметров, как толщина образца, температура образца, давление и температура конденсатора.
Хотя применение сушки распылением для получения каннабиноидных соединений в сахарном стекле приводит к значительному увеличению стабильности данных соединений, наилучшие результаты получаются при применении лиофильной сушки. Следовательно, наиболее предпочтительным методом сушки в настоящем изобретении является лиофильная сушка.
На первой стадии лиофильной сушки раствор замораживают. Данную стадию следует проводить быстро, а температуру образца следует снизить ниже Tg', температуры замороженной концентрированной фракции (см. D. L. Teagarden, Eur. J. Pharm. Sci., 15, 115-133, 2002). Лиофильная сушка при температуре ниже Tg' приводит к получению пористого брикета, тогда как сушка при температуре выше Tg' приводит к образованию разваливающейся массы. Пористый брикет является предпочтительным, так как его легче обрабатывать с получением, например, порошка для таблетирования или композиций для легочной доставки. Более того, лиофильная сушка при температуре выше Tg' может приводить к кристаллизации сахара. Это препятствует включению лекарственного средства в стекло и в результате достигается более низкая стабилизация.
Нижеследующий пример предназначен только для дополнительной, более подробной, иллюстрации настоящего изобретения, и, следовательно, его не следует понимать, как ограничивающий каким-либо образом объем настоящего изобретения.
Пример 1. Получение и свойства Δ9-тетрагидроканнабинола в инулиновых стеклах
Материалы
Инулин, тип TEX!803, получен от Sensus, Roosendaal, The Netherlands. Очищенный Δ9-тетрагидроканнабинол подарен Unimed. Все другие химические реагенты являются чистыми для анализа, получены от коммерческих поставщиков.
Методы
Физико-химическая характеристика инулина
Определение степени полимеризации инулина
Среднюю степень полимеризации инулина (DP) определяют следующим образом: раствор инулина подкисляют до рН 1,45 с помощью 3 н. HCl. Затем температуру повышают до 80°С, при этом инулин разрушается до фруктозы и глюкозы. После охлаждения до комнатной температуры рН доводят до 6-8, добавляя 1,5 M NaOH. Отношение фруктоза/глюкоза определяют с помощью ВЭЖХ. Используют колонку Aminex HPX-87C. Для измерения количеств фруктозы и глюкозы используют ИК-детектор. DP рассчитывают как отношение содержания фруктозы к содержанию глюкозы плюс один.
Определение числа восстанавливающих групп
Число восстанавливающих групп определяют с помощью анализа Самнера по следующему методу. Готовят раствор 20 г тетрагидрата тартрата NaK, 1 г динитросалициловой кислоты, 1 г NaOH и 200 мг фенола в 100 мл воды. К 1,5 мл данного раствора добавляют 1,0 мл анализируемого водного раствора, содержащего сахар. Затем к данной смеси добавляют 100 мкл свежеприготовленного 0,24 M раствора Na2SO3 в воде. Полученную смесь энергично перемешивают и затем помещают в водяную баню при температуре 95°C. Через 15 мин образцы удаляют из водяной бани и оставляют охлаждаться до комнатной температуры. Экстинкцию в образцах измеряют при 620 нм. Калибровочную кривую получают, используя растворы глюкозы с концентрацией 0,10-1,00 мг/мл. Измерения проводят с тройными повторами.
Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC)
Температуру стеклования (Tg) лиофилизированного инулина, уравновешенного при 0%, 45% и 60% относительной влажности (RH), определяют путем модуляции DSC (дифференциальный сканирующий калориметр DSC 2920, TA instruments, Gent, Belgium). Используют амплитуду модуляции ±0,318°C каждые 60 сек и скорость нагрева 2°C/мин. В процессе измерения опытную ячейку продувают азотом со скоростью потока 35 мл/мин. Среднюю точку отклонения на кривой зависимости реверсивного потока тепла от температуры принимают за Tg. Tg определяют в двух повторах.
Температуру стеклования замороженной концентрированной фракции (Tg') 9,6% (мас./об.) раствора инулина в смеси вода/трет-бутиловый спирт 60/40 об./об. измеряют с помощью традиционной DSC. Растворы охлаждают до -70°C со скоростью 10°C/мин. Затем образцы нагревают до 40°C со скоростью 2°C/мин. В процессе данных измерений опытную ячейку продувают гелием со скоростью потока 35 мл/мин. Среднюю точку отклонения на кривой зависимости реверсивного потока тепла от температуры принимают за Tg'. Tg' определяют в двух повторах.
Физическая стабильность аморфного инулина
Для оценки физической стабильности аморфного инулина пористые брикеты аморфного инулина, полученные путем лиофильной сушки, увлажняют при 20°С, перенося их в климатические камеры, установленные на 45% или 60% RH соответственно. После уравновешивания проверяют, остались ли образцы неизмененными или они разваливаются.
Динамическая сорбция воды
Изотерму сорбции воды для лиофилизированного инулина определяют при давлении окружающей среды и 25°C, используя гравиметрический сорбционный анализатор (DVS-1000 Water Sorption Instrument, Surface Measurement Systems Limited, London, UK). Поглощение воды инулином измеряют от 0% до 90% RH с шагом 10% RH. Начальная масса образца составляет приблизительно 10 мг. Считают, что равновесие достигается, когда изменение массы составляет менее 0,9 мкг в течение десяти минут.
Физико-химическая характеристика THC
Растворимость в воде
К избытку THC добавляют чистую воду. Полученную дисперсию перемешивают при 20°C, используя магнитную мешалку. Через 3 дня дисперсию центрифугируют и спектрофотометрически определяют концентрацию THC в супернатанте при длине волны 210 нм. Образец разбавляют этанолом. Калибровочную кривую получают, используя растворы THC в этаноле с известными концентрациями (1,244-12,44 мкг/мл).
Динамическая сорбция пара
Сорбцию воды для THC определяют по методу, описанному выше для инулина. Перед помещением THC в прибор DVS-1000 его растворяют в метаноле. В процессе начального контакта с потоком сухого азота метанол упаривается. Когда упарится приблизительно 90% растворителя, в опытную кювету добавляют очередную порцию раствора THC. Данную процедуру повторяют до тех пор, пока в опытной кювете не накопится 15 мг THC. После упаривания последнего метанола относительную влажность увеличивают от 0% до 90% с шагом 10%.
Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC)
Поведение ТНС при нагревании определяют путем mDSC. Используют амплитуду модуляции ±0,318°C каждые 60 сек и скорость нагрева 2°C/мин. В процессе измерения опытную ячейку продувают азотом со скоростью потока 35 мл/мин. Каплю чистого THC помещают в опытную кювету. Образец охлаждают и затем проводят первое сканирование при температуре до 50°C. При этом капля распределяется по всему дну кюветы, вследствие чего увеличивается поверхность, доступная для теплообмена в процессе второго сканирования. Затем образец охлаждают до -40°C и нагревают до 350°C.
Получение образцов, содержащих THC
Получение растворов для сушки распылением или лиофильной сушки
Три разные композиции получают для сушки распылением и одну для лиофильной сушки (таблица 2). Композиции 5, 6, 9 и 12 получают путем раздельного растворения инулина в воде и THC в соответствующем спирте.
Подходящее объемное соотношение вода/спирт подбирают, анализируя стабильность 10% мас./об. растворов инулина с разными соотношениями вода/спирт. Инулин растворяют в разных количествах воды (от 3 до 7 мл). Затем добавляют разные количества спирта до получения общего объема 10 мл. Данную процедуру повторяют для THC, но воду добавляют к спиртовому раствору THC. Раствор считают достаточно стабильным, если он не мутнеет в процессе обработки. Для сушки распылением получают партии, которые требуют до получаса распыления. Следовательно, раствор должен оставаться прозрачным в течение, по меньшей мере, данного периода времени. При лиофильной сушке раствор должен оставаться прозрачным, пока он находится в замороженном состоянии. В данном случае достаточно десяти минут. Кроме того, определяют, нужно ли водный раствор инулина добавлять медленно или его следует сразу смешать.
| Таблица 2 | ||||
| Композиции для сушки распылением и лиофильной сушки | ||||
| Композиция | Способ сушки | Растворитель | Инулин (мг/мл) | ТНС/Инулин (m%) |
| 9 | Сушка распылением | H2O/EtOH=50/50 (об./об.) | 47,73 | 4,00% |
| 5 | Сушка распылением | H2O/1-PrOH=60/40 (об./об.) | 49,00 | 3,34% |
| 6 | Сушка распылением | H2O/1-PrOH=60/40 (об./об.) | 46,17 | 7,77% |
| 12 | Лиофильная сушка | H2O/t-BuOH=60/40 (об./об.) | 96,00 | 4,00% |
Сушка распылением
Сушку распылением проводят с помощью распылительной минисушилки Buchi 190 (Buchi, Flawil, Switzerland). Как правило, используют следующий режим работы: температура газообразного азота на входе 148°C, она обуславливает температуру на выходе 87°C, скорость потока осушающего воздуха 525 л/ч. После сушки распылением полученный порошок собирают во флакон объемом 50 мл и продувают азотом в течение приблизительно 15 минут. Продукт хранят при -18°C.
Лиофильная сушка
Сушку распылением проводят, используя лиофилизатор Christ, модель Alpha 2-4 (Salm en Kipp, Breukelen, The Netherlands). В стандартном эксперименте в стеклянные флаконы объемом 20 мл загружают 2-5 мл раствора. Растворы замораживают в жидком азоте и затем лиофилизируют при температуре полки -30°C, температуре конденсатора -53°C и давлении 0,220 мбар в течение 1-3 дней. Затем температуру полки постепенно повышают до 20°C, а давление постепенно уменьшают до 0,05 мбар в течение 6 часов. Образцы хранят в вакуумном эксикаторе по меньшей мере один день.
Определение стабильности образцов, содержащих THC
Образцы хранят в пяти разных условиях, приведенных в таблице 3. Через разные промежутки времени отбирают пробы и методом ВЭЖХ определяют в них количество неразложившегося THC. В качестве контролей используют чистый ТНС и физическую смесь ТНС и инулина. Образцы чистого THC получают следующим образом. 720,5 мг THC растворяют в 20,00 мл метанола. 70 мкл полученного раствора переносят в стеклянный флакон диаметром 24 мм. Затем растворитель упаривают в токе сухого азота, после чего во флаконе остается 2,52 мг чистого THC. Физическую смесь получают следующим образом: во флакон диаметром 24 мм отвешивают 192 мг инулина, затем добавляют 200 мкл метанольного раствора ТНС с концентрацией 36,025 мг/мл, получая смесь, содержащую 4,0% THC по массе.
| Таблица 3 | ||
| Условия хранения образцов, содержащих ТНС | ||
| Температура (°С) | Относительная влажность (%) | Атмосфера |
| 20 | 0 | Низкий [O2] |
| 20 | 45 | Воздух |
| 20 | 60 | Воздух |
| 47 | 0 | Низкий [O2] |
| 47 | 5 | Воздух |
Анализ THC
Образцы анализируют методом ВЭЖХ. Их получают следующим образом. К образцам добавляют метанол. Продукт диспергируют в метаноле с помощью ультразвуковой обработки в течение десяти минут. Полученную суспензию встряхивают вручную. После двух дней экстракции берут образец. Образец центрифугируют и супернатант разбавляют метанолом. В контрольном эксперименте было показано, что ультразвуковая обработка не вызывает разложения THC. В течение двух дней экстракции существенного разложения THC не наблюдают. Используют систему ISCO, модель 2350, оборудованную детектором Photodiode Array UV-VIS (Shimadzu SPD-M6A model) и колонкой Chrompack Nucleosil 100 C18 (4,6x250 мм). Образцы (20 мкл) вводят с помощью автосэмплера Kontron Instruments HPLC 360 и элюируют смесью метанол/вода = 86/14 (об./об.). Скорость потока составляет 1,5 мл/мин. Поглощение измеряют при 214 нм. Полученные данные анализируют, используя программное обеспечение SPD-MXA. На хроматограмме необработанного THC наблюдают большой пик со временем удерживания 7,5 мин. На хроматограмме THC, который специально подвергают частичному разложению, размер пика со временем удерживания 7,5 мин уменьшается и появляются новые пики с меньшим временем удерживания. Пик со временем удерживания 7,5 мин относят к Δ9-THC. Другие пики относят к продуктам разложения. Содержание (неразложившегося) THC в обработанных образцах рассчитывают по площади под пиком, соответствующим времени элюирования 7,5 мин. Калибровочную кривую получают, используя метанольные растворы THC с известными концентрациями (0-122 мкг/мл). В каждый сеанс ВЭЖХ включают несколько калибровочных точек. В используемых для данной цели растворах существенного разложения не наблюдается в течение 2 недель при 4°С. Измерения проводят, по меньшей мере, с двойными повторами.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Физико-химическая характеристика инулина
Используемые физико-химические характеристики инулина приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |
| Физико-химические характеристики инулиновых стекол | |
| Средняя степень полимеризации | 23 |
| % сахарных мономеров, содержащих восстанавливающие группы | 5,9±0,1 |
| Tg | 155,4±0,1°С |
| Tg' | -24°С |
| Физическая стабильность при 20°С | Стабильны при RH ≤ 45%; распадаются при RH ≥ 60% |
| Гигроскопичность | Изменение массы = 0,22*RH(%)+0,61 |
Обнаружено, что DP инулина равна 23. По некоторым причинам данное значение следует считать признаком. Инулин состоит из линейных олигомеров фруктозы, где мономеры соединены связью β-D-(2→1), оканчивающихся глюкопиранозным циклом α-D-(1→2). Следовательно, DP рассчитывается из соотношения треглюкоза/фруктоза, как указано в данном описании. Однако коммерчески доступные инулины могут содержать разновидности инулина с отсутствующей концевой глюкозной группой. Присутствие данных разновидностей приводит к завышению значения DP. С другой стороны, коммерчески доступные инулины могут также содержать небольшие количества глюкозы. Присутствие данных разновидностей приводит к занижению значения DP.
Благодаря наличию специфических связей между моносахаридными циклами инулин не содержит восстанавливающих групп. Однако анализ Самнера показывает, что 5,9±0,1% сахарных мономеров инулина, используемого в данном исследовании, содержат восстанавливающие группы. Присутствие восстанавливающих групп преимущественно может объясняться наличием разновидностей инулина, не содержащих концевых глюкозных групп, хотя присутствие моносахаридов тоже может вносить свой вклад. Указанными моносахаридами могут быть глюкоза и фруктоза. Фруктоза является невосстанавливающим сахаром. Однако в процессе анализа Самнера сахар подвергают воздействию высокой температуры, в результате чего фруктоза может легко превращаться в глюкозу (перегруппировка Lobry de Bruyn van Ekenstein). Действительно, в контрольных экспериментах было обнаружено, что фруктоза в данном анализе имеет одну восстанавливающую группу на молекулу (данные не приведены). Следовательно, измеренное количество восстанавливающих групп, возможно, является завышенным.
Обнаружено, что температура стеклования (Tg) инулина составляет 155,4±0,1°C. Данное значение значительно превышает Tg трегалозы (120°C) и сахарозы (76°C), сахаров, которые часто используются для стабилизации нестабильных лекарственных средств. Высокая Tg имеет большое значение, так как при температуре выше Tg вещество переходит в резиноподобное состояние. В резиноподобном состоянии подвижность молекул сильно увеличивается по сравнению со стеклоподобным состоянием, в результате чего скорость разложения закапсулированного лекарственного вещества значительно возрастает. Помимо этого, в резиноподобном состоянии также может происходить кристаллизация. В процессе кристаллизации закапсулированное лекарственное вещество выталкивается из стабилизирующей матрицы и защита полностью утрачивается. Tg могут казаться очень высокими. Однако сахарные стекла при контакте с влажным воздухом абсорбируют воду (см. ниже). Вода действует как пластификатор для сахарных стекол и сильно уменьшает Tg. Следовательно, инулиновые стекла могут абсорбировать гораздо больше воды, чем трегалозные или сахарозные стекла, перед тем как Tg уменьшится до комнатной температуры.
Обнаружено, что Tg' инулина составляет -24°C. Данное значение также выше, чем Tg' трегалозы (-36°C) и сахарозы (-39°C). Если в качестве сушки выбирают лиофилизацию, предпочтительно, чтобы Tg' была относительно высокой, так как температура образца должна оставаться ниже Tg'. Если температура образца выше Tg', замороженная концентрированная фракция находится в резиноподобном состоянии и, как упомянуто выше, молекулы имеют относительно высокую подвижность. Поскольку концентрация лекарственного вещества в замороженной концентрированной фракции очень высока, скорость разложения может увеличиться по сравнению с исходным раствором. Кроме того, в данном случае может легко происходить кристаллизация сахара, которая оказывает неблагоприятное воздействие на лекарственное вещество. Более того, лиофильная сушка при температуре ниже Tg' приводит к образованию пористого брикета, а лиофильная сушка при температуре выше Tg' приводит к образованию рассыпающейся массы. Пористый брикет является предпочтительным, так как его легче обрабатывать с получением, например, порошка для таблетирования или композиций для легочной доставки.
Физическую стабильность инулинового стекла при 20°C оценивают, подвергая стекло воздействию воздуха с различной относительной влажностью. Было обнаружено, что пористые брикеты инулина, полученные лиофильной сушкой, остаются неизменными до 45% RH. Однако если RH составляет 60%, пористый брикет разваливается. Это означает, что если RH находится в интервале от 45 до 60%, образец адсорбирует воду в такой степени, что превышается Tg. Краткое воздействие 60% RH может применяться для частичного разрушения лиофилизированного брикета. Из данного частично разрушенного вещества можно получать подходящие быстро растворяющиеся таблетки с достаточной эффективностью. Tg лиофилизированного инулина после уравновешивания при 0,45% и 60% RH приведены на фиг. 1.
Поглощение влаги лиофилизированным инулином при контакте с воздухом, имеющим относительную влажность в интервале от 0 до 90% при 25°C, измеряют с помощью гравиметрического сорбционного анализатора. На протяжении всего интервала относительной влажности поглощение воды и RH, воздействию которой подвергается образец, находятся в линейной зависимости (таблица 5, фиг. 2). Как обнаружено ранее, Tg превышается в интервале RH от 45 до 60%. Линейная зависимость указывает, что во время эксперимента (часы) инулин не кристаллизуется. Если происходит кристаллизация и образуются безводные кристаллы, содержание воды в образце уменьшается почти до нуля. С другой стороны, если образуются кристаллы, которые заключают в себе молекулы воды, содержание воды в образце остается более или менее постоянным при увеличении RH. Данное явление наблюдают в экспериментах по адсорбции воды аморфными сахарами, такими, как трегалоза, сахароза и лактоза. Следовательно, полученные результаты показывают, что аморфный инулин кристаллизуется не так легко, как аморфная трегалоза, сахароза и лактоза.
Физико-химическая характеристика THC
Растворимость
Обнаружено, что растворимость THC ниже 1 мкг/мл (приблизительно 0,5 мкг/мл).
Динамическая сорбция пара
Обнаружено, что чистый THC адсорбирует только 0,3% воды после воздействия 90% RH. Данная степень поглощения воды ТНС, возможно, обусловлена в большей степени поверхностной адсорбцией, чем внутренней.
Дифференциальная сканирующая калориметрия
Из термограммы THC найдено, что Tg составляет 10°C. Кроме того, обнаружен эндотермический пик, начинающийся при 200°C. С термодинамической точки зрения кристаллизация предположительно происходит только при температуре, превышающей Tg. Однако известно, что THC кристаллизуется с трудом. Следовательно, при температуре окружающей среды THC находится в резиноподобном или жидком состоянии. Эндотермический пик появляется в результате упаривания.
Получение образцов, содержащих THC
Водно-алканольные растворы для сушки распылением или лиофильной сушки
К раствору инулина в воде добавляют три соответствующих спирта. Определяют, как долго полученный раствор остается прозрачным. После растворения 1 г инулина в 4 мл воды добавляют воду и/или спирт до общего объема 10 мл, получая 10% (мас./об.) раствор. Так получают максимальную концентрацию спирта. THC растворяют в нужном спирте. Затем добавляют воду до получения 0,4% (мас./об.) растворов. Композиции, обеспечивающие получение стабильного раствора (определенного в Материалах и методах), приведены в таблице 6.
| Таблица 6 | ||
| Соотношения воды и спирта в растворах инулина и ТНС | ||
| % воды (об./об.) | Спирт | |
| ТНС | 53% максимум | EtOH (этанол) |
| 62% максимум | n-PrOH (н-пропанол) | |
| 63% максимум | ТВА (трет-бутанол) | |
| Инулин | 50% минимум | EtOH |
| 60% минимум | n-PrOH | |
| 60% минимум | ТВА |
Растворы для сушки распылением получают путем добавления водного раствора инулина к раствору THC. Оказывается, это нужно делать очень быстро, чтобы предохранить инулин от помутнения смеси. Растворы остаются прозрачными в течение времени, необходимого для распыления раствора. Раствор THC, подлежащий лиофилизации, получают путем растворения 690 мг THC в 20 мл TBA. В каждый из стеклянных флаконов объемом 20 мл вносят 0,23 мл раствора THC. Затем растворы разбавляют 0,57 мл чистого TBA. Добавляют 1,2 мл водного раствора инулина (160 мг/мл), флаконы встряхивают вручную и сразу после этого замораживают.
Выделение THC после сушки
Количество THC в высушенных распылением образцах сразу после сушки ниже ожидаемого. Первоначально выход составлял приблизительно 50%. После замены как распыляющего газа, так и газа, выходящего из нагревателя, на азот, выход увеличился до 75%. После лиофильной сушки в образцах было обнаружено 100% от ожидаемого количества THC.
Характеристика образцов, содержащих THC
Сканирующая электронная микроскопия
Фотографии высушенных распылением продуктов, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), демонстрируют наличие скоплений маленьких частиц. Данные частицы с диаметром от 1 до 5 мкм являются полыми. Благодаря маленькому размеру и пониженной плотности высушенные распылением частицы превосходно подходят для получения сухих порошкообразных композиций для ингаляции. На фотографии SEM контрольного продукта (инулин без THC, высушенный распылением в таких же условиях, в присутствии таких же растворителей) различия не наблюдаются. Пятна THC не обнаруживаются на поверхностях частиц THC-содержащих образцов, показывая, что THC включен в инулиновую матрицу.
Стабильность образцов, содержащих THC
Образцы подвергают воздействию условий с О2, или с низким содержанием О2, (на фиг. отмечено как азот), при 20 и 47°C соответственно. Кроме того, их подвергают воздействию влажности с двумя разными значениями при 20°C, как указано ранее. У высушенных распылением продуктов после извлечения из распылительной сушилки наблюдается небольшое изменение цвета.
На фиг. 3-6 приведены результаты, полученные для партий 12, 5, 6 и 9. Определяют количество THC. На фиг. приведены кривые для Δ9-THC, присутствующего в образцах после нескольких экспонирований, полученные для пяти разных видов климата.
На фиг. 3 изображен лиофилизированный образец (партия 12). В добавление к пяти видам климата, описанным ранее, некоторые образцы из данной партии подвергают воздействию 60°C при 0% RH. На фиг.4 приведены данные по стабильности для партии, которую подвергают сушке распылением из 3,34% раствора THC в смеси 1-PrOH и воды, на фиг. 5 приведена партия с более высоким содержанием THC, 7,77%, но тоже высушенная распылением из водного 1-пропанольного раствора. На фиг. 6 приведены данные по стабильности для партии, которую подвергают сушке распылением из 4,00% раствора THC в смеси этанола и воды.
Результаты, полученные для высушенных распылением партий, демонстрируют, что композиция увеличивает стабильность THC. Самое большое влияние на скорость разложения оказывает температура. Влажность и содержание кислорода не так важны. Однако следует отметить, что образцы, хранящиеся в атмосфере азота, в некоторой степени могли быть загрязнены кислородом.
Разные чертежи отчетливо демонстрируют, что стабильность лиофилизированного продукта превосходит стабильность физической смеси и чистого THC (см. фиг. 7 и 8). Очевидно, что способ получения сахарных стекол сильно влияет на стабильность продукта.
Как можно видеть из фиг. 5, разложение в лиофилизированном продукте является минимальным для всех тестируемых условий, за исключением 60% RH. Однако некоторое снижение концентрации в данном случае может быть вызвано тем, что в данных условиях вещество распадается, что делает экстракцию менее эффективной.
Контрольные партии
Для анализа стабилизирующей способности инулина приведенные выше данные следует сравнить с данными, полученными для партии, имеющей такую же химическую и физическую структуру, но не содержащую инулина. Это означает, что контрольная партия должна состоять из отдельных молекул инулина, фактически, пара THC. Так как это не практично, получают две другие партии: физическую смесь, содержащую приблизительно 4% THC и 96% необработанного инулина, и чистый THC. Результаты представлены на фиг. 7 и 8 соответственно.
Следует отметить, что в процессе получения физической смеси раствор THC в метаноле в некоторой степени смягчает порошкообразный инулин. После упаривания метанола на дне флакона появляется более или менее твердая пленка из инулина и THC. Низкая пористость пленки обеспечивает дополнительную защиту указанного контрольного вещества. Кроме того, возможно, что смешивание метанольного раствора THC с сахаром уже приводит к включению части THC.
Следует подчеркнуть, что самозащита также характерна для образцов чистого THC, так как они тоже образуют экранирующую пленку.
1. Фармацевтическая композиция, содержащая природное каннабиноидное соединение и стекло из сахара или сахарного спирта, смеси сахаров или сахарных спиртов, отличающаяся тем, что природное каннабиноидное соединение включено в сахарное стекло посредством мономолекулярного инкапсулирования, не образуя при этом комплекса гость-хозяин.
2. Фармацевтическая композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанный сахар или смесь сахаров представляет собой невосстанавливающий сахар или смесь невосстанавливающих сахаров.
3. Фармацевтическая композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что указанное природное каннабиноидное соединение представляет собой Δ9-тетрагидроканнабинол.
4. Фармацевтическая композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что температура стеклования указанного сахарного стекла выше 50°С при нормальных условиях окружающей среды.
5. Фармацевтическая композиция по п.4, отличающаяся тем, что указанный сахар или смесь сахаров представляет собой фруктан или смесь фруктанов.
6. Фармацевтическая композиция по п.5, отличающаяся тем, что указанный фруктан или смесь фруктанов представляет собой инулин или смесь инулинов, предпочтительно инулин, имеющий DP выше 6, или смесь инулинов, где каждый инулин имеет DP выше 6.
7. Фармацевтическая композиция по п.6, отличающаяся тем, что указанный инулин, или каждый инулин в смеси, имеет DP от 10 до 30, предпочтительно от 15 до 25.
8. Фармацевтическая композиция по пп.1 и 2 в виде таблетки, такой как обычная таблетка для перорального применения, подъязычная таблетка, таблетка для растворения в щечном кармане, или таблетка, распадающаяся или растворяющаяся во рту, капсулы, пастилки, клизмы, свечи, продукта для чрезкожного введения, порошка для легочного введения, или палочки или суспензии для подкожного или внутримышечного введения.
9. Фармацевтическая композиция по п.3 в виде таблетки, такой как обычная таблетка для перорального применения, подъязычная таблетка, таблетка для растворения в щечном кармане, или таблетка, распадающаяся или растворяющаяся во рту, капсулы, пастилки, клизмы, свечи, продукта для чрезкожного введения, порошка для легочного введения, или палочки или суспензии для подкожного или внутримышечного введения.
10. Фармацевтическая композиция по п.8 в виде обычной таблетки, капсулы или пастилки, предназначенная для перорального введения.
11. Фармацевтическая композиция по п.8 в виде порошка, предназначенная для легочного введения.
12. Способ получения фармацевтической композиции, содержащей природное каннабиноидное соединение и стекло из сахара, сахарного спирта, смеси сахаров или смеси сахарных спиртов, где природное каннабиноидное соединение включено в сахарное стекло посредством мономолекулярного инкапсулирования без образования комплекса гость-хозяин, отличающийся тем, что
а) указанное природное каннабиноидное соединение растворяют в органическом растворителе, который растворим в воде, и указанный сахар, сахарный спирт, смесь сахаров или смесь сахарных спиртов растворяют в воде;
b) растворенное каннабиноидное соединение и растворенный сахар, сахарный спирт, растворенную смесь сахаров или смесь сахарных спиртов смешивают, чтобы получить достаточно стабильную смесь;
c) указанную смесь подвергают лиофильной сушке, сушке распылением, вакуумной сушке или суперкритической сушке.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанный сахар или смесь сахаров представляет собой невосстанавливающий сахар или смесь невосстанавливающих сахаров.
14. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанное природное каннабиноидное соединение представляет собой Δ9-тетрагидроканнабинол.
15. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанный сахар или смесь сахаров представляет собой фруктан или смесь фруктанов.
16. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанный сахар или смесь сахаров представляет собой фруктан или смесь фруктанов.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанный фруктан или смесь фруктанов представляет собой инулин или смесь инулинов, предпочтительно инулин, имеющий DP выше 6, или смесь инулинов, где каждый инулин имеет DP выше 6.
18. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанный органический растворитель представляет собой C1-С6 спирт, предпочтительно С2-С4 спирт.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанный спирт выбран из группы, состоящей из этанола, н-пропанола и трет-бутилового спирта, и предпочтительно представляет собой трет-бутиловый спирт.
20. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанную фармацевтическую композицию получают лиофильной сушкой.
21. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанную фармацевтическую композицию получают лиофильной сушкой.
22. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что указанную фармацевтическую композицию дополнительно обрабатывают с получением таблетки, такой как обычная таблетка для перорального применения, подъязычная таблетка, таблетка для растворения в щечном кармане, или таблетка, распадающаяся или растворяющаяся во рту, капсулы, пастилки, клизмы, свечи, продукта для чрезкожного введения, порошка для легочного введения, или палочки или суспензии для подкожного или внутримышечного введения.
23. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанную фармацевтическую композицию дополнительно обрабатывают с получением таблетки, такой как обычная таблетка для перорального применения, подъязычная таблетка, таблетка для растворения в щечном кармане, или таблетка, распадающаяся или растворяющаяся во рту, капсулы, пастилки, клизмы, свечи, продукта для чрезкожного введения, порошка для легочного введения, или палочки или суспензии для подкожного или внутримышечного введения.
