專利名稱:應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及的是制備胰島素復合微細顆粒的工藝,具體涉及到應(yīng)用超臨界流體結(jié) 晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝。
背景技術(shù):
胰島素類藥物根據(jù)其來源和化學結(jié)構(gòu),可分為動物胰島素、人胰島素和胰島素類 似物。隨著基因重組技術(shù)的出現(xiàn),半合成和生物合成人胰島素開始應(yīng)用于臨床,這些胰島素 與人胰島素的分子結(jié)構(gòu)相同,故其免疫原性弱,不含雜質(zhì)且效價高,但它在臨床應(yīng)用中仍存 在一定缺陷,即難以模擬人體生理胰島素分泌模式。因此,為使外源性胰島素更好地滿足患 者生理性需要,胰島素類似物應(yīng)運而生。1922年加拿大Frederick G. Banting和Charles Best成功分離出胰島素并用于 糖尿病治療至今,胰島素已成為糖尿病治療中不可或缺的藥物。隨著胰島素的廣泛應(yīng)用,其 制劑也不斷推陳出新,從動物胰島素到人胰島素,再到胰島素類似物。迄今,胰島素類似物 在糖尿病患者中的應(yīng)用也已有數(shù)年,成為胰島素家族中重要的一員。胰島素的生理作用如 下胰島素由β細胞分泌后,直接進入門靜脈,對碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類及核酸的 代謝起調(diào)節(jié)作用。1、對碳水化合物代謝的影響,是其最顯著的生物學作用。胰島素通過增加肝臟、 肌肉和脂肪攝取葡萄糖,從而增加葡萄糖的利用,該作用主要是通過在葡萄糖轉(zhuǎn)運過程中, 增強磷酸化而達到的,并增加葡萄糖攝取后的糖原合成和氧化。胰島素能促進全身組織對 葡萄糖的攝取和利用,并抑制糖原的分解和糖原異生,因此,胰島素有降低血糖的作用。胰 島素分泌過多時,血糖下降迅速,腦組織受影響最大,可出現(xiàn)驚厥、昏迷,甚至引起胰島素休 克。相反,胰島素分泌不足或胰島素受體缺乏常導致血糖升高;若超過腎糖閾,則糖從尿中 排出,引起糖尿;同時由于血液成份中改變(含有過量的葡萄糖),亦導致高血壓、冠心病和 視網(wǎng)膜血管病等病變。胰島素降血糖是多方面作用的結(jié)果(1)促進肌肉、脂肪組織等處的靶細胞細胞膜載體將血液中的葡萄糖轉(zhuǎn)運入細胞。(2)通過共價修飾增強磷酸二酯酶活性、降低cAMP水平、升高cGMP濃度,從而使糖 原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低,加速糖原合成、抑制糖原分解。(3)通過激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活,加速丙酮酸氧化為乙 酰輔酶A,加快糖的有氧氧化。(4)通過抑制PEP羧激酶的合成以及減少糖異生的原料,抑制糖異生。(5)抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性脂肪酶,減緩脂肪動員,使組織利用葡萄糖增 加。2、對脂類代謝的影響。它可抑制脂肪組織的脂肪分解,刺激脂肪細胞內(nèi)游離脂肪 酸的重新酯化,從而抑制脂肪酸向脂肪組織以外轉(zhuǎn)移;抑制血漿游離脂肪酸攝取和氧化; 激活脂蛋白脂肪酶,增加外周組織對脂蛋白中三酰甘油的清除;還可抑制肝內(nèi)酮體合成,增加外周酮體的清除和代謝而降低血循環(huán)中酮體的濃度。因此,胰島素缺乏可造成脂肪代謝 紊亂,脂肪貯存減少,分解加強,血脂升高,久之可引起動脈硬化,進而導致心腦血管的嚴重 疾患;與此同時,由于脂肪分解加強,生成大量酮體,出現(xiàn)酮癥酸中毒。3、對蛋白質(zhì)代謝的影響,它可抑制蛋白質(zhì)的分解,減少氨基酸氧化,促進氨基酸的 轉(zhuǎn)運,增加蛋白質(zhì)的合成,起正氮平衡作用。胰島素的另一個生理作用是對生長的影響。胰島素為一促合成代謝的激素,其對 合成代謝的促進作用為生命存在和生長所必須。胰島素本身也是一個生長促進因子,可與 生長介素(somatomedin),又稱胰島素樣生長因子一 l(insulin like growth factor-1, IGF-1)的受體相互作用,促進生長相關(guān)基因表達而引起細胞增生,并刺激生長介素的產(chǎn)生。4、其他作用胰島素可促進鉀離子和鎂離子穿過細胞膜進入細胞內(nèi);可促進脫氧核糖核酸 (DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。胰島素的上述生理作用中,對糖代謝的調(diào)節(jié)作用是最快發(fā)生的。胰島素可在數(shù)秒 至數(shù)分鐘內(nèi)抑制肝糖原輸出,促進肌肉及脂肪組織掇取和儲存葡萄糖,從而使血糖降至正 常。胰島素的中、長期作用,包括調(diào)節(jié)氫基酸及離子的掇取,蛋白質(zhì)的合成和降解,基因的轉(zhuǎn) 錄,細胞的生長和分化。胰島素一方面促進細胞對氨基酸的攝取和蛋白質(zhì)的合成,一方面抑 制蛋白質(zhì)的分解,因而有利于生長。腺垂體生長激素的促蛋白質(zhì)合成作用,必須有胰島素的 存在才能表現(xiàn)出來。因此,對于生長來說,胰島素也是不可缺少的激素之一。胰島素的作用機制,依順序可分為三個步驟。第一步為胰島素在細胞表面的作用, 包括胰島素與其受體結(jié)合,激活受體酪氨酸激酶,并引起胰島索受體底物的磷酸化。第二步 為通過一系列蛋白質(zhì)磷酸化一去磷酸化的過程,引起細胞內(nèi)與代謝及生長有關(guān)的關(guān)鍵酶的 激活,涉及的酶包括Raf-I激酶,激活有絲分裂的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)、MAPK 激酶(MAPK kinase, MAPKK)及分子量為 70000 和 90000 的核糖體 S6 激酶。第三步為產(chǎn)生信號傳導的最終生物學效應(yīng),包括葡萄糖轉(zhuǎn)運,糖原、脂質(zhì)及蛋白質(zhì)合 成酶的激活,DNA合成及一些基因的轉(zhuǎn)錄?,F(xiàn)有技術(shù)中,藥物顆粒的細化通常采用壓碎法、球磨法、溶液法、超臨界流體結(jié)晶 技術(shù)來實現(xiàn)。但是,前兩種方法得到的顆粒粒徑分布常常較寬,很難滿足現(xiàn)今高新技術(shù)的要 求;溶液法雖然能獲得較窄的顆粒粒徑分布,但所用的有機溶劑時常會殘留在顆粒中而引 起不必要的副作用;超臨界流體結(jié)晶技術(shù)是制備納米微米藥物的新方法,其原理是利用超 臨界流體如二氧化碳等與藥物溶液在超臨界狀態(tài)下混合從噴嘴噴出,在幾十微秒內(nèi)形成納 米微米級微粒。通過調(diào)節(jié)壓力、溫度、流量、濃度等參數(shù),可以控制藥物粒度、晶型甚至從同 素異形體中選擇需要的形態(tài),使藥物與高分子輔料形成復合顆粒,即充分利用藥物和輔料 各自特性制各功能獨特新穎的給藥系統(tǒng)。利用新技術(shù)生產(chǎn)的微米級藥物可以經(jīng)口或鼻腔直接送入肺泡內(nèi)發(fā)揮作用。蛋白質(zhì) 和肽類等極不穩(wěn)定的大分子也能獲得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較長療效。超臨界流體結(jié)晶技術(shù)與傳統(tǒng) 結(jié)晶方法生產(chǎn)的超細粉相比,其結(jié)晶理想,表面光滑,粒度均勻,幾乎無殘留溶劑。新方法是 一步到位生產(chǎn)法,毋須干燥粉碎等后處理,生產(chǎn)過程無一廢,被稱為綠色技術(shù)。因此,超臨界 流體結(jié)晶技術(shù)已經(jīng)成為各種化學藥物及生化藥物超新型制劑的技術(shù)平臺。對藥物結(jié)晶和粒子工程來說,重要的是超臨界流體的可壓縮性高而且容易控制,在臨界點附近,溫度和壓力的微小改變可使溶劑的密度、擴散系數(shù)、粘度、表面張力、溶解度 等產(chǎn)生明顯的變化。當前應(yīng)用最廣泛的超臨界流體是二氧化碳,純度高99. 999%,臨界溫度 和臨界壓力較低(Tc = 37. 3°C,Pc = 7. 15MPa)無臭無毒無污染,化學惰性無腐蝕,不易燃 爆使用安全,廉價易得回收方便,產(chǎn)品質(zhì)量高,生產(chǎn)周期短,而被廣泛應(yīng)用十脫除咖啡因及 食品佐料、保健品等方面的分離和提純。近年來,在藥物、聚合物和催化劑等顆粒的制各上 受到國內(nèi)外廣泛的重視和研究。由于胰島素治療糖尿病的特殊作用,在給藥途徑和方式上需要多種形式,尤其是 近年來研究的新的給藥途徑如肺部給藥和透皮吸收,消化道吸收等。就藥物而言,顆粒的大 小可以直接影響到藥物的被吸收程度和藥效。一般來說,藥物顆粒越小越比較容易溶解在 人體的體液內(nèi),能被人體較完全地吸收,從而起到很好的療效,較大顆粒的藥物則因為溶解 的速度較為緩慢,很難能被完全吸收利用而達到期盼的藥效。目前人們十分渴望出現(xiàn)一種將胰島素藥物制成的顆粒超細化,找出合適載體或輔 料提高該藥物溶出度和療效,降低使用成本和毒副作用的工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于滿足臨床多途徑給藥的需要,應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰 島素復合微細顆粒的工藝。提供一種適合胰島素復合微細顆粒,合適載體或輔料提高該藥 物溶出度和療效。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝,所述工藝在超臨 界流體抗溶劑設(shè)備中按照如下步驟依次進行(1)配置胰島素溶液溶質(zhì)為胰島素,溶劑為能夠溶解胰島素的有機酸,充分攪拌 使胰島素溶液的濃度為0. 10%,溶解溫度為20 80°C,并將胰島素溶液置入容器 (1)中,并與溶液泵(2)連接;(2) 二氧化碳進料將CO2鋼瓶(9)內(nèi)的CO2通過壓力調(diào)節(jié)閥⑶輸入超臨界流體 抗溶劑設(shè)備體系進入結(jié)晶釜(4),流量為5 lOOml/min ;控制啟動溫度20 80°C,控制設(shè) 備體系壓力為2 150MPa ;(3)配置輔料溶液輔料溶液的溶質(zhì)是高分子藥用輔料,所用溶劑是低分子物質(zhì), 輔料溶液濃度控制在10% 90%的范圍之內(nèi);并將輔料溶液置入容器(11)中,并連接溶液 泵(10);(4)胰島素復合微細顆粒析出將上述配置的胰島素溶液和輔料溶液通過溶液泵 經(jīng)超臨界流體結(jié)晶設(shè)備體系以高壓狀態(tài)通過噴嘴(3)急速噴入低壓的結(jié)晶釜(4)內(nèi),操作 時間為40 240min,在結(jié)晶釜(4)底部收集析出的胰島素微晶態(tài)或無定形態(tài)復合微細顆 粒;結(jié)晶釜(4)底部連接有氣液分離釜(5),包括氣體排放口(6)和殘液排放口(7);(5)檢驗采用動態(tài)激光散射方法、X射線多晶衍射分析方法測得胰島素復合微細 顆粒的有效粒徑為IOum士 5um,且無定型特征。所述胰島素溶液濃度為1. 0%;輔料溶液為20%;所述控制設(shè)備體系壓力為15Mpa ; 溶解溫度為40°C ;噴射距離為5cm,噴嘴溫度為50°C。所述步驟(1)的有機酸,包括檸檬酸、鹽酸、乙酸的一種或幾種的混合物。
所述步驟(3)的高分子藥用輔料,包括聚乙二醇類、乙基纖維素、丙烯酸甲酯一甲 基丙烯酸甲酯共聚物、氨基甲基丙烯酸、聚合物帕洛沙姆188、黃原膠、卡拉膠、環(huán)糊精類、殼 聚糖類、乳糖、甘露糖醇、塔格糖、聚乙烯吡咯烷酮等一種或幾種組成。所述步驟(3)的低分子物質(zhì),包括去離子水、甲醇、乙醇、丙酮、DMS0、異丙醇的一 種或幾種組成。所述步驟⑷的操作時間為IOOmin。所述步驟(4)的噴嘴(3)的溫度為20 50°C,其噴射距離為1 50cm。所述溶液泵是高效液相色譜溶液泵。本發(fā)明的工作原理將胰島素溶液和輔料溶液在超臨界流體CO2中通過噴嘴(3), 由高壓狀態(tài)以急速噴到低壓的結(jié)晶釜(4)中,壓力的急速減小使溶液形成極度的過飽和, 所溶解的溶質(zhì)就在極短的時間內(nèi)析出。本發(fā)明的優(yōu)越性本發(fā)明工藝適合胰島素晶型,能制出超細化復合微細顆粒,利于 人體吸收,能提高胰島素溶出度和療效,降低使用成本和毒副作用。經(jīng)本發(fā)明制備的胰島素 復合微細顆粒,在臨床上的突出表現(xiàn)是1)復合微細顆粒穩(wěn)定,在常溫下可保存;2)復合微細顆粒中的溶劑殘留少,符合中國藥典2005版規(guī)定;3)胰島素效價損失彡10% ;4)適合多種給藥途徑,包括口服、肺部給藥、透皮吸收。
附圖為本發(fā)明所涉一種應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工 藝流程示意圖。其中1:胰島素溶液容器2:溶液泵3:噴嘴4:結(jié)晶釜5:氣液分離釜6 氣體 排放口 7:殘夜排放口 8:壓力調(diào)節(jié)閥9:C02鋼瓶10:溶液泵11:輔料溶液容器Pl 設(shè)備體系壓力P2 結(jié)晶釜工作壓力
具體實施例方式實施例一種應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝,所述工藝在超臨 界流體抗溶劑設(shè)備中按照如下步驟依次進行(1)配置胰島素溶液溶質(zhì)為胰島素,溶劑為能夠溶解胰島素的有機酸,充分攪拌 使胰島素溶液的濃度為0. 10%,溶解溫度為20 80°C,并將胰島素溶液置入容器1 中,并與溶液泵2連接;(2) 二氧化碳進料將CO2鋼瓶9內(nèi)的CO2通過壓力調(diào)節(jié)閥8輸入超臨界流體抗溶 劑設(shè)備體系進入結(jié)晶釜4,流量為lOml/min ;控制啟動溫度40°C,控制設(shè)備體系壓力為2 150MPa ;(3)配置輔料溶液輔料溶液的溶質(zhì)是高分子藥用輔料,所用溶劑是低分子物質(zhì), 輔料溶液濃度控制在10% 90%的范圍之內(nèi);并將輔料溶液置入容器11中,并連接溶液泵 10 ;
(4)胰島素復合微細顆粒析出將上述配置的胰島素溶液和輔料溶液通過溶液泵 經(jīng)超臨界流體結(jié)晶設(shè)備體系以高壓狀態(tài)通過噴嘴3急速噴入低壓的結(jié)晶釜4內(nèi),操作時間 為40 240min,在結(jié)晶釜4底部收集析出的胰島素微晶態(tài)或無定形態(tài)復合微細顆粒;結(jié)晶 釜4底部連接有氣液分離釜5,包括氣體排放口 6和殘液排放口 7 ;(5)檢驗用激光動態(tài)光散射粒度儀對超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備后的的粒徑及其 分布進行測定。測定條件為取樣品采用干法測試,測定溫度為25°C,有效粒徑為lOum,制備前后樣品粒徑測定結(jié)果
權(quán)利要求
1.應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝,所述工藝在超臨界流體 抗溶劑設(shè)備中按照如下步驟依次進行(1)配置胰島素溶液溶質(zhì)為胰島素,溶劑為能夠溶解胰島素的有機酸,充分攪拌使胰 島素溶液的濃度為0. 10%,溶解溫度為20 80°C,并將胰島素溶液置入容器(1) 中,并與溶液泵( 連接;(2)二氧化碳進料將0)2鋼瓶(9)內(nèi)的CO2通過壓力調(diào)節(jié)閥(8)輸入超臨界流體抗溶 劑設(shè)備體系進入結(jié)晶釜,流量為5 lOOml/min ;控制啟動溫度20 80°C,控制設(shè)備體 系壓力為2 I5OMPa ;(3)配置輔料溶液輔料溶液的溶質(zhì)是高分子藥用輔料,所用溶劑是低分子物質(zhì),輔料 溶液濃度控制在10% 90%的范圍之內(nèi);并將輔料溶液置入容器(11)中,并連接溶液泵 (10);(4)胰島素復合微細顆粒析出將上述配置的胰島素溶液和輔料溶液通過溶液泵經(jīng)超 臨界流體結(jié)晶設(shè)備體系以高壓狀態(tài)通過噴嘴(3)急速噴入低壓的結(jié)晶釜內(nèi),操作時間 為40 MOmin,在結(jié)晶釜(4)底部收集析出的胰島素微晶態(tài)或無定形態(tài)復合微細顆粒;結(jié) 晶釜(4)底部連接有氣液分離釜(5),包括氣體排放口(6)和殘液排放口(7);(5)檢驗采用動態(tài)激光散射方法、X射線多晶衍射分析方法測得胰島素復合微細顆粒 的有效粒徑為IOum士 5um,且無定型特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工 藝,其特征在于所述胰島素溶液濃度為1.0% ;輔料溶液為20% ;所述控制設(shè)備體系壓力為 15Mpa ;溶解溫度為40°C ;噴射距離為5cm,噴嘴溫度為50°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述步驟(1)的有機酸,包括檸檬酸、鹽酸、乙酸的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述步驟(3)的高分子藥用輔料,包括聚乙二醇類、乙基纖維素、丙烯酸甲酯一 甲基丙烯酸甲酯共聚物、氨基甲基丙烯酸、聚合物帕洛沙姆188、黃原膠、卡拉膠、環(huán)糊精類、 殼聚糖類、乳糖、甘露糖醇、塔格糖、聚乙烯吡咯烷酮等一種或幾種組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述步驟(3)的低分子物質(zhì),包括去離子水、甲醇、乙醇、丙酮、DMS0、異丙醇的 一種或幾種組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述步驟的操作時間為lOOmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述步驟的噴嘴的溫度為20 50°C,其噴射距離為1 50cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝, 其特征在于所述溶液泵是高效液相色譜溶液泵。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應(yīng)用超臨界流體結(jié)晶技術(shù)制備胰島素復合微細顆粒的工藝,將胰島素溶液和輔料溶液經(jīng)超臨界流體結(jié)晶設(shè)備體系中噴嘴急速噴入結(jié)晶釜內(nèi),在結(jié)晶釜底部可以收集到從溶劑中析出的胰島素微晶態(tài)或無定形態(tài)復合微細顆粒,有效粒徑為10μm±5μm。本發(fā)明工藝適合胰島素晶型,能制出超細化復合微細顆粒,利于人體吸收,適用于多種途徑給藥,降低使用成本和毒副作用。經(jīng)本發(fā)明制備的胰島素,在臨床具備獨特的優(yōu)勢。
文檔編號A61K38/28GK102058539SQ201010605300
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張俊, 趙永亮, 郭震, 魏海 申請人:國家納米技術(shù)與工程研究院