DE4207922A1

DE4207922A1 - Wasserloesliche einschlussverbindungen und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE4207922A1
Application number: DE4207922A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Pharmatech GmbH
Current assignee: Pharmatech GmbH
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-09-23

Description

Die Überführung schwer löslicher Verbindungen in eine gut wasserlösliche Form, die Stabilisierung (insbesondere der Schutz vor Zersetzung) von in Wasser gelösten Substanzen sowie die Änderung der Aufnahmegeschwindigkeit von Substanzen durch einen Organismus ist für die Verarbeitung von pharmazeutischen Wirk stoffen von großer technischer Bedeutung. Diese Bedeutung hat in den letzten Jahren noch zugenommen, weil viele neuere Wirkstoffe z. B. aus der Gruppe der Virustatika, Antimykotika und Zytosta tika nur sehr wenig löslich oder in wäßriger Lösung instabil sind. Dies gilt besonders für die Prostaglandine und auch viele Peptide und Proteine. Zudem scheiden bekannte Techniken zur Lösung des Problems zunehmend aus, weil die notwendigen Hilfs stoffe (z. B. die Tenside, die zur Lösungsvermittlung eingesetzt werden) als toxikologisch nicht mehr akzeptabel erkannt wurden.

Schon relativ früh wurde der Einschluß von Wirkstoffen in Kom plexen mit nativen Cyclodextrinen betrieben, vergl. W. Sänger, Angew. Chemie 92, 343 (1980)). Der Nachteil dieser neuen Techno logie ist die schlechte Wasserlöslichkeit der Cyclodextrine selbst bzw. die Bildung noch schwerer löslicher Komplexe mit einem Gastmolekül. Dies liegt in erster Linie an der Rekristal lisierbarkeit der Komplexe, da die nativen Cyclodextrine auf grund ihres symmetrischen Aufbaus selbst kristallin sind. Man hat schon bald erkannt, daß die Wasserlöslichkeit der nativen Cyclodextrine unzureichend ist und deshalb versucht, diese durch Hydroxyalkylierung zu verändern (GB-PS 12 44 990 und US-PS 353 259).

Allerdings erkannte man seinerzeit noch nicht, wie die Eigen schaften des Hydroxypropyl-β-cyclodextrins auszunutzen sind. Dies wurde erst 1983 in der DE-OS 33 46 123 beschrieben. Aus gangspunkt war dabei die DE-OS 31 18 218, die den Einsatz eines Dimethyl-β-cyclodextrins zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit schwerlöslicher Arzneistoffe beschreibt. Der durchschnittliche Substitutionsgrad des verwendeten β-Cyclodextrin-Derivates wird dabei mit 14 angegeben, was einem auf eine Glukoseinheit bezoge nenen mittleren Substitutionsgrad DS von 2.0 entspricht. Wesent licher Nachteil der auf diese Weise methyl-substituierten β-Cy clodextrine besteht darin, daß sie aufgrund des hohen Substitu tionsgrades hemolytische Eigenschatten sowie Nephrotoxizität zeigen, was ihrer allgemeinen Anwendbarkeit in der Galenik ent gegensteht.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß

- parallel zur Reduktion des durchschnittlichen Substitutions grades (DS) der methylierten Cyclodextrine deren haemolyti sche Eigenschaften in gleicher Weise abnehmen, so daß sich nur Verbindungen mit niedrigerem DS für die pharmazeutische Anwendung eignen;
- durch randomisierte Alkylierung amorphe Produkte entstehen, die im Gegensatz zum 2,6-Dimethyl-σ-cyclodextrin bei der Aufkonzentration des Primärharns in der Niere, z. B. im Kom plex mit Cholesterol, nicht rekristallisieren, so daß die dadurch sonst induzierte Nephrotoxizität nicht mehr vorhan den ist.

Diese Lehren lassen sich aus der DE-OS 31 18 218 nicht ableiten und sie werden auch nicht durch die DE-OS 33 46 123 nahegelegt, bei der durch die Hydroxylalkylierung ein anderer Weg gefunden wurde. Auch die wissenschaftliche Literatur beschäftigt sich ausschließlich mit den hochalkylierten Derivaten (K. Uekama, "Pharmaceutical application of methylated cyclodextrins", Pharm. lnt. 6, 61 (1985); "Cyclodextrins and their Industrial Uses" Herausgeber D. Duchene, Editions de Sante, Paris (1987)). In der EP-OS 3 49 091 wird zur Lösungsvermittlung von Estradiol und Pro gesteron ebenfalls ausschließlich Dimethyl-β-cyclodextrin einge setzt, also ein Derivat mit einem DS von 2.0.

Wie jetzt gefunden wurde ist es nicht ausreichend, durch par tielle Alkylierung der β-Cyclodextrine deren Wasserlöslichkeit von 1.8% auf über 70% zu erhöhen (siehe dazu auch Carbohydrate Research 76, 60 (1979)), es muß für pharmazeutische Anwendungen vielmehr auch der Alkylierungsgrad entsprechend gewählt werden, da nur er die Eigenschaften des Hilfsstoffes entscheidend be stimmt.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß wasserlösliche Ein schluß-Komplexe von in Wasser schwer löslichen anorganischen oder organischen Substanzen mit randomisiert substituiertem Methyl-β-cyclodextrin, dessen durchschnittlicher Substitutions grad (DS) zwischen 0.2 und 1.4, insbesondere zwischen 0.2 und 1.0 und ganz besonders bevorzugt zwischen 0.4 und 0.9 liegt.

Die Substanzen sind vorzugsweise anorganische oder organische Arzneistoffe.

Die Erfindung betrifft ferner äußerlich oder innerlich anwend bare Arzneimittel mit einem Gehalt an einer Einschlußverbindung mit dem vorstehend genannten Methyl-β-cyclodextrin.

Das Verfahren zur Herstellung der wasserlöslichen Einschluß- Komplexe besteht darin, daß man 1 Mol der zu lösenden Substanz mit bis zu 15 Mol des Methyl-β-cyclodextrins in Wasser löst.

Eine Konzentration des Methyl-β-cyclodextrins bezogen auf die wäßrige Phase von 40% sollte dabei nicht überschritten werden.

Cyclodextrine sind wie Cellulosen Polyglukosen, bei denen es seit mehreren Jahrzehnten an sich bekannt ist, daß eine partiel le Alkylierung oder Hydroxyalkylierung die Substanzen wasser löslich macht. Durch die Alkylierung werden die Wasserstoffbrücken bindungen zu benachbarten Polyglukosemolekülen gestört, so daß die nicht alkylierten OH-Gruppen für eine Hydratation zur Verfügung stehen. Folgerichtig sind die Alkylierungsverfahren für die Cyclodextrine analog denjenigen für die Cellulosen. In folgedessen ist eine gute Wasserlöslichkeit auch schon bei nie drigen Alkylierungsgraden gegeben. Die Alkylierung muß jedoch statistisch verlaufen, damit amorphe Produkte entstehen, die nicht in der Niere rekristallisieren können. In der DE-OS 31 18 218 wird dagegen auf die gezielte Herstellung von Mono-, Di- und Trimethyl-β-cyclodextrin abgehoben, wobei randomisiert herge stellte Derivate nur mit einem Substitutionsgrad von 14 (DS = 2) erhalten wurden. Gerade diese Derivate werden hier aus den oben angegebenen Gründen von der Verwendung ausgeschlossen.

Falls eine Lösung gebildet werden soll, erfolgt die Herstellung der Einschluß-Komplexe mit Wirkstoffen dadurch, daß eine ent sprechende Menge Methyl-β-cyclodextrin in Wasser bei Zimmertem peratur gelöst und dann der Arzneistoff in der gewünschten Menge zugegeben wird. Die maximalen Mengenverhältnisse ergeben sich aus der Lösungsisotherme nach Higuchi und Connors (Advances in Analytical Chem. and Instrumentation 4, 132 (1965)). Höhere Tem peraturen sind in der Regel nicht anwendbar, weil die Wasserlös lichkeit der alkylierten Cyclodextrine mit der Temperatur ab nimmt.

Durch den Einschluß in das Cyclodextrin-Derivat kommt es zu einer chemischen Stabilisierung des Gastmoleküls. Ferner beob achtet man, daß der Komplex vom Organismus häufig anders aufge nommen wird als die jeweilige Substanz allein.

Die Substanzen können einen cytostatisch wirksamen Stoff dar stellen, z. B. Titanocene, Ruthenium-Verbindungen, Alkylphospho lipid-Derivate, Endoxan, Ifosfamid, Cisplatin, N-Nitrosoharn stoff-Derivate, Methotrexat, Cytidin, Actinomycin, Doxorubicin oder Mitomycin.

Die Substanzen können ferner Analgetika und nichtsteroide An tirheumatika sein, z. B. Morphinsalze, Ergot-Alkaloide, Fentanyl, Sulfatanyl, Antranilsäure-Derivate, Essigsäure-Derivate und Propionsäure-Derivate, Piroxicam und Isoxicam.

Erfindungsgemäß verwendbare Antimykotika sind z. B. Clotrimazol, Miconazol, Econazol, Tioconazol, Ketoconazol, Tolnaftat und Naftifin. Als Virustatika und Antibiotika kommen z. B. Tromanta din, Idoxuridin, Cytarabin, Vidarabin, Desoxycytidin, Aciclovir und Zidovudin sowie Cefoxitin und Latamoxef in Betracht.

Geeignete herzwirksame Arzneimittel sind u. a. Calciumantagoni sten und β-Blocker wie Digitalis-Alkaloide, Dihydropyridine, Flunarizin, Verapamil, Diltiazem, Propafenon, Enalapril, Alpre nolol, Bupranolol, Metoprolol, Carazolol, Timolol und Penbuto lol.

Die Substanzen können auch Sexualhormone und Pentide/Proteine darstellen, z. B. Estradiol und dessen Derivate; Antiestrogene: Clomifen und Tamoxifen; Gestagene: Progesteron; Androgene: Te stosteron, Testolacton; LH/RH Antagonisten und Agonisten, Cal citonin, Somatotropin sowie Thyrotropin.

Auch Corticosteroide wie Triamcinolon, Dexamethason, Betametha son, Fluocinolonacetonid, Desoximetason, Fluocortinbutylester, Flumetasonpivalat, Aldosteron und Fludrocontison sind geeignet. Als Prostaglandine sind z. B. PGE1, Prostacyclin, Sulproston und Misoprostol zu nennen.

Je nach Verwendungszweck der Lösung können Stabilisatoren, Kon servierungsmittel, Geschmacksverbesserer oder andere übliche Hilfsstoffe zugesetzt werden. Die Erfindung wird durch die nach stehenden Beispiele verdeutlicht, wobei die Erfindung aber nicht auf den Inhalt dieser Beispiele beschränkt ist.

Beispiel 1

Zur Bestimmung der Haemolyse-Konzentrationsprofile wurden isoto ne Lösungen, die verschiedene Konzentrationen der unterschied lich substituierten Methyl-β-cyclodextrine enthielten, mit einer definierten Menge Human-Erythrozythen versetzt und 15 Minuten lang bei Raumtemperatur unter leichtem Schütteln inkubiert. Nach Abzentrifugieren der noch intakten Erytrozythen und Zellbruck stücke wurden die Lösungen verdünnt und die enthaltene Konzen tration an Haemoglobin wurde spektralphotometrisch bestimmt. Die Konzentration an Cyclodextrin, die eine 50%ige Haemolyse hervor ruft, wurde dann aus den Haemolyse-Konzentrationsprofilen (siehe Abbildung 1) bestimmt. Für 2,6-Dimethyl-β-cyclodextrin gemäß Stand der Technik ergab sich ein Wert von 6.03 mg/ml, während sich der Wert für eine 50%ige Haemolyse für ein Methyl-β-cyclo dextrin mit einem Substitionsgrad von 0.4 auf 25.82 mg/ml erhöh te. Dies zeigt die Abhängigkeit des Ausmaßes der Haemolyse vom Substitutionsgrad in dem Sinne, daß die Haemolyse mit zunehmen dem Substitutionsgrad zunimmt und die Verträglichkeit entspre chend abnimmt.

Beispiel 2

Jeweils zwei Gruppen von 6 Tieren von männlichen SPF Wistar Ratten (Gewicht 250 ± 10 g) erhielten über 14 Tage täglich eine einmalige Dosis von 100 mg Cyclodextrin-Derivat pro kg Körperge wicht in isotoner Lösung intravenös verabreicht. Danach wurden die Tiere getötet und die Nieren mikroskopisch untersucht. In der Gruppe der mit Methyl-β-cyclodextrin DS 0.4 behandelten Gruppe konnten mikroskopisch keine Veränderungen des Nieren parenchyms festgestellt werden. In der Gruppe, die mit 2,6-Di methyl-β-cyclodextrin DS 2.0 behandelt worden war, wurden massi ve Veränderungen festgestellt und sogar kleine "Knötchen" bzw. Abscheidungen gefunden, die auf eine Rekristallisation des Cy clodextrins hindeuten, wahrscheinlich durch Komplexierung mit Cholesterol oder Phospholipiden.

Beispiel 3

1 g des jeweiligen Cyclodextrin-Derivates (CD) wurde in 10 ml Wasser von 21 ± 1°C gelöst, die zu testende Substanz wurde im Überschuß zugegeben und das ganze im Schüttelwasserbad über 24 Stunden äquilibriert. Nach Absetzen des ungelösten Anteils wurde ein Teil des Überstandes filtriert die Konzentration der biolo gisch aktiven Substanz bestimmt. In Tabelle 1 sind diese Resul tate in mg/ml für 10%ige CD-Lösungen wiedergegeben.

Tabelle 1

Sättigungslöslichkeiten in mg/ml für verschiedene Arzneistoffe in 10%igen Methyl-β-cyclodextrin-Lösungen bei 21°C

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 3 wurde unter Verwendung von Progesteron mit aufsteigenden Mengen von Methyl-β-cyclodextrin der Substitu tionsgrade 0.4 und 2.0 sowie Hydroxypropyl-β-cyclodextrin DS 0.42 gearbeitet. Die Lösungsisothermen sind in Abbildung 2 wie dergegeben. Die Cylodextrine zeigen alle erwartungsgemäß einen linearen Verlauf, wobei die Lösungskapazität für den Wirkstoff mit zunehmendem Substitutionsgrad leicht ansteigt. Die Solubili sierungskapazität der Methyl-cyclodextrine ist aber erheblich höher als diejenige des Hydroxypropyl-β-cyclodextrine.

Beispiel 5

Methyl-β-CD mit Estradiol für die nasale Applikation mit einer Sprühdosis von 0.14 ml kann nach folgender Rezeptur zubereitet werden (Mengen in Gramm):

Estradiol
0.1214
Methyl-cyclodextrin DS 0.4	2.2
Benzalkoniumchlorid	0.01
EDTA-Na	0.1
Phosphatpuffer isoton, pH 7.4 ad	100.0

Beispiel 6

Die Rezeptur entsprechend Beispiel 5 läßt sich auch unter Ein beziehung von Progesteron wie folgt formulieren (Sprühdosis 0.31 ml):

Estradiol
0.0548
Progesteron	0.9677
Methylcyclodextrin DS 0.4	15.0
Benzalkoniumchlorid	0.01
EDTA-Na	0.1
Phosphatpuffer, isoton, pH 7.4 ad	100.0

Beispiel 7

Ein β-Blocker für die ophthalmologische Applikation mit Methyl β-CD kann wie folgt formuliert werden:

0.2% Metipranolol werden in einer 10%igen Methyl-β-CD-Lösung gelöst und mit 0.01% Benzalkoniumchlorid sowie 0.1% EDTA-Na versetzt. Anschließend wird durch ein Celluloseacetat-Filter (0.22 µm) steril filtriert.

Beispiel 8

Durch die Auflösung eines Corticoids wie z. B. Triamcinolonace tonid in Wasser und Einarbeiten in eine Creme-Grundlage oder in eine Hydrogel-Grundlage kann man eine schnelle Penetration in das Stratum corneum der Haut erzeugen. Durch die Komplex-Bildung wird der Wirkstoff nur langsam freigegeben. Folgende Formulie rung kann angegeben werden:

I.
Triamcinolonacetonid	0.2
Methyl-β-cyclodetrin DS 0.86	5.0
gereinigtes Wasser ad	51.8
II. @	Cremophor A6	14.1
Lanette C	5.0
Cetiol V	5.4
Miglyol 812	13.1
1,2-Propylenglykol	5.1
Imidazolidinyl-Harnstoff	0.3

Herstellung: Die Lösung von I. wird bei ca. 60°C zu der zusam mengeschmolzenen Masse II schrittweise zugegeben und kaltge rührt.

Beispiel 9

10 g Piroxicam kann mit 150 g Methyl-β-cyclodextrin in 1000 g Wasser gelöst werden. Durch Sprüh- oder Gefriertrocknung kann man den festen Komplex gewinnen und zu Tabletten verarbeiten. Als Richtrezeptur kann angegeben werden:

Prioxicam
10.0
Methyl-β-cyclodextrin DS 0.89	150.0
Tablettose	76.75
Kollidon CL	2.5
Aerosil®	0.5
Magnesiumstearat	0.25

Die Tabletten von 240 mg Gewicht zerfallen rasch und geben den Wirkstoff-Komplex schnell frei. Durch den Einschluß des Wirk stoffmoleküls in das Cyclodextrin-Derivat wird die Verträglich keit der Zubereitung verbessert. Bei schwer löslichen Wirkstof fen führt eine derartige Zubereitung zu einer erhöhten Biover fügbarkeit.

Claims

1. Wasserlösliche Einschluß-Komplexe von in Wasser schwer lös lichen anorganischen oder organischen Substanzen mit ran domisiert substituiertem Methyl-β-cyclodextrin, dessen durchschnittlicher Substitutionsgrad (DS) zwischen 0.2 und 1.4 liegt.

2. Einschluß-Komplexe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen anorganische oder organische Arzneistoffe sind.

3. Äußerlich oder innerlich anwendbares Arzneimittel mit einem Gehalt an einer Einschlußverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2.

4. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Einschluß- Komplexen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol der zu lösenden Substanz mit bis zu 15 Mol Methyl-β-cyclodextrin in Wasser löst, wobei das β-Cyclodex trin randomisiert methyliert ist und einen durchschnittli chen Substitutionsgrad zwischen 0.2 und 1.4 aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Konzentration des Methyl-β-cyclodextrins bezogen auf die wäßrige Phase von 40% nicht überschreitet.