Mikronadelsystem zur Applikation eines Hepatitis-Impfstoffes Micro needle system for the application of a hepatitis vaccine
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikronadelsystem (kurz: MNS) zur The present invention relates to a microneedle system (short: MNS) for
intradermalen Applikation eines Hepatitis-Impfstoffes und zwar das Antigen HBsAg. Intradermal application of a hepatitis vaccine and the antigen HBsAg.
Hepatitis-Impfstoffe oder synonym Hepatitis-Vakzine können HBsAg enthalten. HBsAg ist ein Oberflächenprotein in der Virushülle des Hepatitis-B-Virus (HBV, 226 AA, 25,4 kDa, siehe Datenbank-UniProt: Q773S4). HBsAg ist zudem der wirksamste Bestandteil in den zugelassenen Hepatitis-B-Impfstoffen (z.B. Engerix-B, Fendrix, HBVAXPRO u.v.a.). HBsAG ist ein Transmembranprotein mit fünf Hepatitis vaccines or synonymous hepatitis vaccines may contain HBsAg. HBsAg is a surface protein in the viral envelope of the hepatitis B virus (HBV, 226 AA, 25.4 kDa, see database UniProt: Q773S4). HBsAg is also the most effective ingredient in the approved hepatitis B vaccines (e.g., Engerix-B, Fendrix, HBVAXPRO, and the like). HBsAg is a transmembrane protein with five
Membrandurchgängen und drei Disulfidbrücken auf der Membranaußenseite. Membrane passages and three disulfide bridges on the outside of the membrane.
Gleichzeitig ist es ein Antigen, gegen das während einer Hepatitis-Infektion oder nach einer Hepatitis-Impfung neutralisierende Antikörper gebildet werden. HBsAG werden ebenfalls in Form von Virus-like particle (VLP, Viruspartikel) eingesetzt und weisen keine Nukleinsäuren auf (E.V. Grgacic und D.A. Anderson: Virus-like particles: passport to immune recognition. In Methods. 2006 Sep;40(1 ):60-5). At the same time it is an antigen against which neutralizing antibodies are formed during hepatitis infection or after hepatitis vaccination. HBsAg are also used in the form of virus-like particle (VLP) and have no nucleic acids (EV Grgacic and DA Anderson: Virus-like particles: passport to immune recognition.) In Methods., Sep; 40 (1): 60 -5).
Die Haut besteht aus mehreren Schichten. Die äußerste Hautschicht, das Stratum Corneum, weist bekannte Sperreigenschaften auf, um ein Eindringen von The skin consists of several layers. The outermost skin layer, the stratum corneum, has known barrier properties to prevent intrusion
Fremdsubstanzen in den Körper und ein Austreten von Eigensubstanzen aus dem Körper zu verhindern. Das Stratum Corneum, das eine komplexe Struktur aus kompaktierten keratotischen Zellresten mit einer Dicke von ungefähr 10-30 Foreign substances in the body and to prevent leakage of own substances from the body. The stratum corneum, which is a complex structure of compacted keratotic cell debris with a thickness of about 10-30
Mikrometern ist, bildet hierzu eine wasserdichte Membran zum Schutz des Körpers aus. Die natürliche Undurchlässigkeit des Stratum Corneum verhindert das Microns, forms a waterproof membrane to protect the body. The natural impermeability of the stratum corneum prevents that
Verabreichen der meisten pharmazeutischen Mittel und anderer Substanzen durch die Haut im Rahmen einer intradermalen Applikation. Langerhans-Zellen werden durchgehend in der basalen Granulaschicht des Epithels gefunden, die eine wichtige Rolle in der anfänglichen Verteidigung des Immunsystems gegen eindringende Organismen spielen. Diese Schicht der Haut stellt eine geeignete Zielzone für bestimmte Typen von Impfstoffen dar, wie das Hepatitis-Antigen HBsAg.
Mikronadelsysteme (MNS), die aus einem Mikronadelarray (MNA) und gegebenenfalls weiteren Komponenten bestehen, können mittels einer Druckkraft die Mikronadeln (auch: Hautdurchdringungselemente) des Arrays (MNA) gegen die Applikationsstelle auf die Haut pressen, um das Stratum Corneum zu durchdringen und auf diese Weise einen Fluidkanal herzustellen, so dass ein Hepatitis-Impfstoff intradermal appliziert werden kann. Solche Mikronadelarrays (MNA) in Administering most pharmaceuticals and other substances through the skin as part of an intradermal application. Langerhans cells are consistently found in the basal granule layer of the epithelium, which play an important role in the initial defense of the immune system against invading organisms. This layer of skin is an appropriate target zone for certain types of vaccines, such as the hepatitis antigen HBsAg. Micro Needle Systems (MNS), which consist of a microneedle array (MNA) and optionally other components, can press the microneedles (also: skin penetrating elements) of the array (MNA) against the application site on the skin by means of a pressure force to penetrate the stratum corneum and on in this way to produce a fluid channel, so that a hepatitis vaccine can be administered intradermally. Such microneedle arrays (MNA) in
Mikronadelsystemen (MNS) als auch deren Herstellung sind im Stand der Technik beschrieben und werden auch als Mikro(nadel)array-Pflaster (MAP,„Micro Array Patch") beschrieben. Microneedle systems (MNS) as well as their manufacture are described in the prior art and are also described as micro (needle) array patches (MAP, "Micro Array Patch").
Ebenfalls ist bekannt, dass Hepatitis-Impfstoffe über Mikronadeln appliziert werden können (z.B. DE60131688T2, WO200189622A1 , WO200219985A2). It is also known that hepatitis vaccines can be administered via microneedles (e.g., DE60131688T2, WO200189622A1, WO200219985A2).
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine intradermale Applikation zur Impfung mittels einem MNS enthaltend ein MNA auf Basis einer geeigneten Therefore, it is an object of the present invention, an intradermal application for vaccination by means of a MNS containing an MNA based on a suitable
Formulierung zu ermöglichen. To allow formulation.
Überraschender Weise ist Polyvinylpyrrolidon (kurz: PVP) zur Herstellung einer Formulierung für einen MNA zur Hepatitis-Impfung besonders geeignet. Surprisingly, polyvinylpyrrolidone (PVP for short) is particularly suitable for preparing a formulation for a MNA for hepatitis vaccination.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikronadelarray (MNA) nach Anspruch 1 gelöst, umfassend eine Formulierung aus Polyvinylpyrrolidon und HBsAg zur Verwendung in der intradermalen Applikation zur Hepatitis-Impfung. This object is achieved by a microneedle array (MNA) according to claim 1, comprising a formulation of polyvinylpyrrolidone and HBsAg for use in the intradermal administration for hepatitis vaccination.
Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls ein Mikronadelsystem enthaltend ein MNA zur Verwendung in der intradermalen Applikation zur Hepatitis-Impfung, aufweisend eine Formulierung aus Polyvinylpyrrolidon und HBsAg. The invention therefore also relates to a microneedle system comprising an MNA for use in the intradermal administration for hepatitis vaccination, comprising a formulation of polyvinylpyrrolidone and HBsAg.
Daher umfasst die Erfindung ein Mittel aufweisend ein Mikronadelarray umfassend oder bestehend aus einer Formulierung aus im Wesentlichen Polyvinylpyrrolidon und HBsAg. Therefore, the invention comprises a means comprising a microneedle array comprising or consisting of a formulation of substantially polyvinylpyrrolidone and HBsAg.
Ein solches Mittel ist beispielsweise ein Arzneimittel, insbesondere ein Vakzin, umfassend ein vorstehendes Mikronadelarray (MNA) zur Verwendung in der intradermalen Applikation zur Hepatitis-Impfung.
Grundsätzliche Anforderung für eine erfolgreiche Immunisierung gegen Hepatitis-B ist die Erzeugung einer ausreichend hohen Antikörperkonzentration (Titer) im Körper bzw. Blut(plasma) der geimpften Personen. Als serologischer Zielwert wird seitens der WHO ein anti-HBsAg-Titer von > 10 [mLU/mL] als klinisch protektiv anerkannt, siehe Figur 1 . Such agent is, for example, a drug, especially a vaccine, comprising a protruding microneedle array (MNA) for use in intradermal administration for hepatitis vaccination. The fundamental requirement for a successful immunization against hepatitis B is the generation of a sufficiently high antibody concentration (titer) in the body or blood (plasma) of the vaccinated persons. As a serological target value, the WHO recognizes an anti-HBsAg titer of> 10 [mLU / mL] as clinically protective, see Figure 1.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Mikronadelarray der einen HBsAg- Gehalt von 0,1 g bis 100 g pro Mikronadelarray aufweist. Particularly preferred is a microneedle array according to the invention which has an HBsAg content of 0.1 g to 100 g per microneedle array.
Der Begriff„intradermale Applikation (synonym:„intrakutane Applikation") beschreibt erfindungsgemäß die Verabreichung von Impfstoffen, hier: HBsAg aus dem MNA in die Haut und erfordert ein Einstechen der Mikronadeln in die Haut. The term "intradermal administration (synonym:" intracutaneous administration ") describes according to the invention the administration of vaccines, here: HBsAg from the MNA into the skin and requires a piercing of the microneedles into the skin.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Durchführung einer intradermalen Applikation zur Verwendung in der intradermalen Applikation zur Hepatitis-Impfung umfassend a) Fixierung eines erfindungsgemäßen Mikronadelsystems an der Haut, b) Penetration eines Mikronadelarrays umfassend eine Formulierung aus PVP und HBsAg in die Haut. The invention likewise relates to a method for carrying out an intradermal application for use in the intradermal administration for hepatitis vaccination comprising a) fixing a microneedle system according to the invention to the skin, b) penetrating a microneedle array comprising a formulation of PVP and HBsAg into the skin.
Im Rahmen dieser Erfindung ist ein Mikronadelsystem ein solches System, welches eine Vorrichtung enthält, die bewirkt, dass der Mikronadelarray zur Verabreichung der Impfstoffe auf der Haut bereitgestellt und intradermal appliziert wird. In the context of this invention, a microneedle system is one such system that includes a device that causes the microneedle array to be delivered to the skin for administration of the vaccines and administered intradermally.
Das Mikronadelsystem kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen Applikator, wie eine Auslösevorrichtung umfassen, die elektrisch oder mechanisch gesteuert wird. Der Applikator kann beispielsweise einen Kolben aufweisen, der den The microneedle system may, in a preferred embodiment, comprise an applicator, such as a triggering device, which is controlled electrically or mechanically. The applicator can, for example, have a piston which seals the
Mikronadelarray auf die Haut aufsetzt oder aufbringt, so dass die Mikronadeln in die Haut penetrieren. Micro-needle array touches or applies to the skin so that the microneedles penetrate into the skin.
Die Auslösevorrichtung kann beispielweise eine Pumpe, eine Spritze oder eine Feder umfassen, so dass ein Kolbenstoß mit hinreichender Energie erfolgen kann. Der Kolben kann beliebiger Form und Natur sein und soll in erster Linie The triggering device may comprise, for example, a pump, a syringe or a spring, so that a piston stroke can take place with sufficient energy. The piston can be of any shape and nature and should primarily
bewerkstelligen, dass der Mikronadelarray von einer ersten Stellung in eine zweite
Stellung zur Verabreichung der Impfstoffe auf der Haut bereitgestellt wird. Der Applikator kann weiterhin einen Druckknopf oder Gewinde umfassen. accomplish that the microneedle array from a first position to a second Position for administering the vaccines is provided on the skin. The applicator may further comprise a push button or thread.
Der Mikronadelarray kann eine Vielzahl von Mikronadeln aufweisen, um einen Impfstoff über die Haut oder in die Haut eines Patienten abgeben zu können, wobei der Mikronadelarray auf die Haut des Patienten aufgebracht wird. Jede der The microneedle array may have a plurality of microneedles for delivery of a vaccine through the skin or into the skin of a patient, with the microneedle array applied to the skin of the patient. Each of the
Mikronadeln des Mikronadelarrays weist vorzugsweise einen langgestreckten Schaft mit zwei Enden auf, das eine Ende des Schafts ist die Basis der Mikronadel, mit der die Mikronadel an dem flächigen Träger befestigt oder mit der die Mikronadel in den flächigen Träger integriert ist. Das der Basis gegenüberliegende Ende des Schafts ist vorzugsweise spitz zulaufend ausgestaltet, um ein möglichst leichtes Eindringen der Mikronadel in die Haut zu ermöglichen. Jede hohle Mikronadel weist mindestens einen Durchgang beziehungsweise Kanal oder mindestens eine Bohrung auf, der/die sich von der Basis der Mikronadel bis zur Spitze der Mikronadel oder bis annähernd zur Spitze der Mikronadel erstreckt. Die Durchgänge weisen vorzugsweise einen runden Durchmesser auf. Microneedles of the microneedle array preferably have an elongated shaft with two ends, one end of the shaft being the base of the microneedle with which the microneedle is attached to the planar support or with which the microneedle is integrated into the planar support. The base of the opposite end of the shaft is preferably designed tapered to allow the easiest possible penetration of the microneedle into the skin. Each hollow microneedle has at least one passage or channel or at least one bore extending from the base of the microneedle to the tip of the microneedle or approximately to the tip of the microneedle. The passages preferably have a round diameter.
Die Mikronadeln können einen Schaft mit einem runden Querschnitt oder einen nicht runden Querschnitt aufweisen, beispielsweise mit einem dreieckigen, viereckigen oder einem polygonalen Querschnitt. Der Schaft kann einen Durchgang oder mehrere Durchgänge aufweisen, die von der Nadelbasis bis zur Nadelspitze oder annähernd zur Nadelspitze verläuft/verlaufen. Die Mikronadeln können als The microneedles may have a shaft with a round cross-section or a non-round cross-section, for example with a triangular, quadrangular or a polygonal cross-section. The shaft may have one or more passages that extend from the needle base to the needle tip or approximately to the needle tip. The microneedles can as
(Wider-)Haken ausgebildet sein, wobei ein oder mehrere dieser Mikronadeln einen oder mehrere solcher Haken aufweist. Weiterhin können die Mikronadeln (Wider-) hooks may be formed, wherein one or more of these microneedles has one or more such hooks. Furthermore, the microneedles
schraubenförmig gestaltet und drehbar angeordnet sein und dadurch beim be designed helically and rotatably mounted and thereby the
Anwenden einer rotierenden Bewegung das Eindringen in die Haut erleichtern und eine Verankerung in der Haut bewirken (DE 103 53 629 A1 ), insbesondere in der gewünschten Penetrationstiefe in der Epidermis. Applying a rotating movement to facilitate penetration into the skin and cause anchoring in the skin (DE 103 53 629 A1), in particular at the desired depth of penetration in the epidermis.
Der Durchmesser einer Mikronadel beträgt üblicherweise zwischen 1 μιτι und 1000 μιτι, vorzugsweise zwischen 10 μιτι und 100 μιτι. Der Durchmesser eines The diameter of a microneedle is usually between 1 μιτι and 1000 μιτι, preferably between 10 μιτι and 100 μιτι. The diameter of a
Durchgangs beträgt üblicherweise zwischen 3 μιτι und 80 μιτι und ist für das Passage is usually between 3 μιτι and 80 μιτι and is for the
Durchtreten von vorzugsweise flüssigen Stoffen, Lösungen und Stoffzubereitungen
geeignet. Die Länge einer Mikronadel beträgt üblicherweise zwischen 5 μηη und 6.000 μητι, insbesondere zwischen 100 μηη und 700 μηη. Passage of preferably liquid substances, solutions and preparations of substances suitable. The length of a microneedle is usually between 5 μηη and 6,000 μητι, in particular between 100 μηη and 700 μηη.
Die Mikronadeln sind mit ihrer Basis an einem flächigen Träger befestigt oder in einen flächigen Träger integriert. Die Mikronadeln sind vorzugsweise im The microneedles are attached with their base to a flat carrier or integrated into a flat carrier. The microneedles are preferably in
Wesentlichen senkrecht zur Fläche des Trägers stehend angeordnet. Die Substantially arranged perpendicular to the surface of the carrier standing. The
Mikronadeln können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Eine Microneedles can be arranged regularly or irregularly. A
Anordnung von mehreren Mikronadeln kann Mikronadeln mit unterschiedlichen Querschnittformen, unterschiedlich dimensionierten Durchmessern und/oder unterschiedlichen Längen aufweisen. Die Anordnung aus mehreren Mikronadeln kann zum Beispiel ausschließlich hohle Mikronadeln aufweisen. An array of multiple microneedles may comprise microneedles having different cross-sectional shapes, different sized diameters and / or different lengths. For example, the array of multiple microneedles may comprise only hollow microneedles.
Der Mikronadelarray kann einen flächigen Träger aufweisen, wobei der Träger im Wesentlichen eine scheibenförmige, plattenförmige oder folienförm ige Grundform hat. Der Träger kann eine runde, ovale, dreieckige, viereckige oder polygonale Grundfläche haben. Der Träger kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus einem Metall, einem keramischen Werkstoff, einem The microneedle array may comprise a planar carrier, wherein the carrier has a substantially disc-shaped, plate-shaped or foil-like basic shape. The carrier may have a round, oval, triangular, square or polygonal base. The carrier may be made of different materials, for example of a metal, a ceramic material, a
Halbleiter, einem organischen Material, einem Polymer oder einem Komposit. Semiconductor, an organic material, a polymer or a composite.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind folgende Stoffe in einer Formulierung zur Herstellung der Mikronadeln neben PVP bevorzugt, die aus diesen bestehen oder umfassen: Disaccharid, vorzugsweise Trehalose, nichtionische Tenside, vorzugsweise Polysorbat (ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, wie Tween), Polyalkohol, insbesondere Glycerol (Glycerin). In another preferred embodiment, the following are preferred in a formulation for making the microneedles besides PVP consisting of or comprising: disaccharide, preferably trehalose, nonionic surfactants, preferably polysorbate (ethoxylated sorbitan fatty acid esters such as Tween), polyalcohol, especially glycerol (glycerol ).
Tabelle 1 Table 1
Stoff I Bezeichnung Funktion Konzentration / Dosis in Substance I Name Function Concentration / dose in
Gew. % % By weight
HBsAg / Impfantigen Wirkstoff / Impfstoff 0,1 μg bis 100 μg pro HBsAg / vaccine antigen drug / vaccine 0.1 μg to 100 μg per
MNA
Polyvinylpyrrolidon (PVP) Hilfsstoff 1 % bis 95% (m/m) MNA Polyvinylpyrrolidone (PVP) excipient 1% to 95% (m / m)
Trehalose Hilfsstoff 0,1 % bis 50% (m/m) Trehalose excipient 0.1% to 50% (m / m)
Polysorbat Hilfsstoff 0,01 % bis 10% (m/m) Polysorbate excipient 0.01% to 10% (m / m)
Glycerol Hilfsstoff 0,1 % bis 10% (m/m) Glycerol excipient 0.1% to 10% (m / m)
Wasser Lösungsmittel 20% bis 95% (m/m) Water solvent 20% to 95% (m / m)
Nach Trocknung der flüssigen Formulierung, z.B. zu einem Mikronadelarray (MNA) mit 1 -20% (m/m) Restwassergehalt, folgt eine entsprechend um den Wasserverlust veränderte Zusammensetzung des MNA. After drying the liquid formulation, e.g. to a microneedle array (MNA) with 1-20% (m / m) residual water content, followed by a correspondingly changed by the loss of water composition of the MNA.
Daher betrifft die Erfindung einen Mikronadelarray oder Mittel, insbesondere Therefore, the invention relates to a microneedle array or means, in particular
Arzneimittel, zur Verwendung in der intradermalen Applikation zur Hepatitis-Impfung, wobei eine Formulierung bis 95 Gew. % Polyvinylpyrrolidon, insbesondere 0,1 Gew.-% bis 50 Gew.-% Trehalose, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% A pharmaceutical composition for use in the intradermal administration for hepatitis vaccination, wherein a formulation to 95 wt.% Polyvinylpyrrolidone, in particular 0.1 wt .-% to 50 wt .-% trehalose, in particular 0.01 wt .-% to 10 wt .-%
Polysorbat, insbesondere 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Glycerin enthält. Polysorbate, in particular 0.1 wt .-% to 10 wt .-% glycerol contains.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft, dass die erfindungsgemäßen MNA ohne Furthermore, it is particularly advantageous that the MNA according to the invention without
Adjuvantien auskommen können, siehe Figur 1 . Adjuvants can get along, see Figure 1.
Beispiele und Figuren: Examples and figures:
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikronadeln können die bekannten For the preparation of the microneedles according to the invention, the known
Verfahren angestrengt werden, wie McCrudden MT, Alkilani AZ, McCrudden CM, McAlister E, McCarthy HO, Woolfson AD, et al. Design and physicochemical characterisation of novel dissolving Polymerie microneedle arrays for transdermal delivery of high dose, low molecular weight drugs. J Control Release. 2014; 180: 71 - 80. Methods such as McCrudden MT, Alkilani AZ, McCrudden CM, McAlister E, McCarthy HO, Woolfson AD, et al. Design and physicochemical characterization of novel dissolving polymer microneedle arrays for transdermal delivery of high dose, low molecular weight drugs. J Control Release. 2014; 180: 71-80.
Die o.g. Formulierung zeigen im Rahmen einer präklinischen in-vivo Studie The o.g. Formulation show in a preclinical in vivo study
(Meerschweinchen) hervorragende Ergebnisse der resultierenden Antikorpertiter im
Blut der geimpften Tiere nach Applikation der Mikro(nadel)array-Pflaster (MAP), siehe Figur 1 . (Guinea pig) excellent results of the resulting antibody titers in Blood of the vaccinated animals after application of the micro (needle) array patch (MAP), see Figure 1.
Das Studiendesign beinhaltet ein Prime/Boost/Boost (0/1/3 Monate) in 4 Gruppen x 12 Tieren, davon 3 MAP-Gruppen mit (20/40/60Mg HBsAg/MNA) und einer The study design includes a Prime / Boost / Boost (0/1/3 months) in 4 groups x 12 animals, including 3 MAP groups with (20/40 / 60Mg HBsAg / MNA) and one
Referenzgruppe mit intramuskulärer Injektion, i.m. mit 20 g HBsAg/i.m.). der primäre Endpunkt ist 4 Monate mit Folgetitern nach 6 und 12 Monaten. Reference group with intramuscular injection, i.m. with 20 g HBsAg / i.m.). the primary endpoint is 4 months with followers at 6 and 12 months.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass in sämtlichen MNA- und InjektionsGruppen eine ausreichende starke (>rote Line) Bildung der zur Bewertung des Impferfolges serologisch relevanten Anti-HBsAg Antikörper erzielt wurde. The results of the study show that in all MNA and injection groups a sufficient strong (> red line) formation of the anti-HBsAg antibodies serologically relevant for the evaluation of the vaccination success was achieved.
Weiterhin weisen die Versuchsgruppen keine relevanten Unterschiede zwischen adjuvantierten (siehe Figur 1 , schaffriert) und nicht-adjuvantierten Formulierungen (siehe Figur 1 , nicht-schaffriert), sowie intradermaler Verabreichung des Antigens mittels Mikroarray und klassischer Applikation mittels Injektionsnadel auf.
Furthermore, the test groups have no relevant differences between adjuvanted (see FIG. 1, freeze-dried) and non-adjuvanted formulations (see FIG. 1, non-freeze-dried) and intradermal administration of the antigen by means of a microarray and conventional application by means of an injection needle.