Rozdrobovacie prostriedky pre inhalátory suchého prášku a inhalátor suchého prášku

Vynález sa týka oblasti inhalátorov suchých práškov na privádzanie liečiva alebo zmesí liečiv do dýchacieho traktu.Vynález sa najmä týka rozdrobovacích prostriedkov pre inhalátory suchého prášku, ktoré obsahujú valcovú vzduchovú cirkulačnú komoru.Vynález sa tiež týka inhalátora suchého prášku.Inhalátory suchých práškov sú usporiadané na uloženie a vydávanie práškovej zmesi, obsahujúcej liečivo so správnou veľkosťou častíc najeho účinné uloženie hlboko do pľúc, a obsahujúce dávkovacie zariadenie na opakované vydávanie požadovaného množstva prášku pacientovi, rozdrobovacie zariadenie na uvoľňovanie častice liečiva z práškovej zmesi a náustok.Inhalátory na suchý prášokJe historickou tradíciou rozdeľovať práškové inhalátory na(a) zariadenie na vydávanie jedinej dávky,(b) zariadenie na vydávanie viacnásobnej jednotkovej dávky a(c) zariadenie na vydávanie viacerých dávok.Pri inhalátoroch prvého typu boli jediné dávky odvážené výrobcom do malých nádobiek, ktorými sú prevažne tvrdé želatínové tobolky. Tieto tobolky musia byť odoberané zo samostatných škatuliek alebo nádobiek a vkladané do úložnej oblasti inhalátora. Potom musia byť tobolky otvorené alebo perforované pomocou špendlíkov alebo rezných čepelí na účely umožnenia prúdenia časti vdychovaného vzduchového prúdu cez tobolku na unášanie prášku alebo vypúšťanie prášku z tobolky týmito perforáciami prostredníctvom odstredivej sily počas inhalácíe. Po ukončení inhalácie musí byť vyprázdnená tobolka opäť vybraná z inhalátora.Vo väčšine prípadov je nutné uskutočniť rozobratie inhalátora na účely vloženia a vybrania tobolky, čo predstavuje operáciu, ktoráje pre niektorých pacientov veľmi zložitá.Iné nedostatky, týkajúce sa používania tvrdých želatínových toboliek na inhaláciu práškov, sú(a) nedostatočná ochrana proti pôsobeniu vlhkosti, odoberanej z okolitého vzduchu,(b) problémy pri otváraní alebo perforácii toboliek potom, keď boli tobolky predtým vystavené pôsobeniu mimoriadne vysokej relatívnej vlhkosti, čo spôsobuje rozbitie tobolky na kúsky, a(c) prípadné vdýchnutie kúskov tobolky.Okrem toho pri celom rade inhalálorov na tobolky dochádza k nedostatočnému vyprázdneniu.Niektoré inhalátory na tobolky sú vybavené zásobníkom, z ktorého môžu byť jednotlivé tobolky prevádzané do prijímacej komory, v ktorej dochádza k ich perforácii a vyprázdňovaniu, ako je opísané v patentovom spise W 0 92/03 l 75.Iné inhalátory na tobolky sú vybavené otočnými zásobníkmi s komôrkami na tobolky, ktoré môžu byť uvedené do jedinej priarnky so vzduchovým potrubim na vydávanie dávky, ako je opísané napríklad v patentovom spise DE 39 27 170. Tieto inhalátory zahmujú tiež inhalátory na viacnásobne jednotkové dávky, spoločne s blistrovými inhalátorrni, ktoré majú obmedzený početjednotlivých dávok na podávanie na disku alebo na pásiku.Blistrové inhalátory poskytujú oveľa lepšiu ochranu liečiva pred pôsobením vlhkosti než inhalátory na tobolky. Prístup k prášku je dosiahnutý prostredníctvom perforácie krytu, rovnako ako blistrovej fólie, alebo odlúpnutim krycej fólie. Pokiaľ je používaný blistrový pásik namiesto disku, môže byť počet dávok zvýšený,ale pre pacienta je veľmi nepohodlné nahradzovat prázdny pásik. Preto sú také zariadenia často určené na jedno použitie so zabudovaným dávkovacím zariadením, a to vrátane ústrojenstva, používaného na dopravu pásika a na otváranie blístrových vreciek.Inhalátory na viac dávok neobsahujú vopred odmerane množstvá práškovej zmesi. Tieto inhalátory zostávajú z pomeme veľkej nádobky a ústrojenstva na odmeriavanie dávok, ktoré musi byť ovládané pacientom. Nádobka obsahuje viacnásobné dávky, ktore sú jednotlivo izolované od práškovej náplne prostredníctvom volumetrického premiesťovania.Existujú rôzne princípy odmeriavanía dávok, a to vrátane otočných membrán (pozri napríklad patentový spis EP 0 069 7 l 5) alebo diskov (pozri napríklad patentové spisy FR 2 447 725, EP O 424 790, DE 42 39 402 a US 5 829 434), otočných valcov (pozri napríklad patentové spisy EP 0 i 66 294, GB 2 165 i 59 a W 0 92/09322) a otočných zrezaných kužeľov (pozri napríklad patentový spis US 5 437 270), pričom všetky majú dutiny, ktoré musia byť naplnené práškom z nádobky.Ďalšie zariadenia na viac dávok majú odmeriavacie posúvače (poni napríklad patentové spisy US 2 587 215, US 5 ll 3 855 a US 5 840 279) alebo odmeriavacie plunžerove piesty s miestnym alebo obvodovým za 10hĺbením na premiesťovanie určitého objemu prášku z nádobky do vydávacej komory alebo do vzduchového potrubia (pozri napriklad patentové spisy EP 0 505 32 l, DE 40 27 391 a W 0 92/0492 8).Opakované odmeriavanie dávky je jednou z hlavných úloh zariadenia na inhalovanie viacerých dávok. Prášková zmes musí mať dobré a stabilné vlastnosti z hľadiska prúdenia, pretože plnenie misiek alebo dutín na odmeriavanie dávky je prevažne uskutočňované pôsobením gravitačnej sily. Pacient musí zaobchádzať s inhalátorom správne, pričom musí najmä držať zariadenie v správnej polohe pri ovládání odmeríavania dávky.Je známych iba niekoľko málo príkladov zvláštnych prostriedkov na uľahčenie naplňovania prášku, a to napríklad podľa patentového spisu EP O 424 790 (vibračné prostriedky) a podľa patentového spisu W 0 92/04928 (golierovitá časť na vedenie prášku do zahĺbenia v plunžerovom pieste).Na predbežné naplňovanie inhalátorov na jedinú dávku a inhalátorov s viacero dávkovými jednotkami môže byť presnosť v odmeriavaní dávky a jeho opakovateľnosť zaručená priamo výrobcom. Inhalátory na viacero dávok môžu na jednej strane obsahovať oveľa väčší počet dávok, pričom však počet manipulačných krokov na naplnenie jednej dávky je všeobecne nižší.Pretože vdychovaný prúd vzduchu pri zariadení na viacero dávok je často priamy v priestore dutiny na odmeriavanie dávky, a pretože masívne a tuhé zariadenia na odmeríavanie dávok pri inhalátoroch na viacero dávok nemôžu zaisťovať premiešavanie prostredníctvom tohto vdychovaného prúdu vzduchu, je hmota prášku jednoducho unášaná z dutiny, pričom počas jej vypúšťania dochádza k miememu rozdružovaniu prášku.V dôsledku toho je nutné využívať samostatných rozdrobovacích prostriedkov. Tie však v praxi nie sú vždy súčasťou konštrukcie inhalátora.V dôsledku vysokého počtu dávok pri zariadení na viacero dávok musí byť minimalizované usadzovanie prášku na vnútomých stenách vzduchových kanálov a rozdrobovacích prostriedkov a/alebo musí byť zaisťované pravidelné čistenie týchto časti, a to bez akéhokoľvek ovplyvňovania zostávajúcich dávok v zariadení.Niektoré inhalátory na viacero dávok majú vymeniteľné nádobky na liečivo, ktoré môžu byť vymenenépo odobratí predpísaného počtu dávok (pozri napríklad patentový spis US 5 840 279). Pri takýchto inhalátoroch na viacero dávok s vymeniteľnými nádobkami na liečivo existujú oveľa prísnejšie požiadavky na zabránenie nahromadenia liečiva.Na inhaláciu liečiv bol navrhnutý celý rad rozmedzí veľkostí ako optimálny, a to napríklad od l do 5 m(pozri Davies a ďalšie, 1976) a od 2 do 7 m (pozri Kirk, 1986). Častice, ktoré sú väčšie než 7 m, sa usadzujú najmä v ústnej časti hltanu prostredníctvom odstredivých dopadov. Väčšina častíc s veľkosťou od 0,1 do 1 m je opäť vydychovaná v dôsledku ich nízkej usadzovacej účinnosti v celom dýchacom trakte (pozri Martonen a Katz, 1993).Sú známe rôzne postupy výroby takýchto malých častíc, napríklad veľmi jemné rozdrobovanie väčších kryštálov pomocou dýzového mlyna alebo iného rozdrobovacieho zariadenia, zrážanie z nasýteného alebo presýteného roztoku, rozprašovacie sušenie alebo postupy pre nadkritické tekutiny. Výrobky, získané pomocou rôznych postupov, sa môžu líšiť z hľadiska ich povrchových vlastností, a to najmä z hľadiska ich súdržnosti a/alebo priľnavosti. Stupeň vzájomného pôsobenia medzi časticami má vplyv na proces rozdružovania počas inhalácie.Súdržná povaha veľmi jemne rozdrobených častíc, rovnako ako malé množstvá, v ktorých sú liečivá pri inhalácii poskytované na dosiahnutie požadovaných terapeutických účinkov, všeobecne od 10 do 400 g, s výnimkou profylaktických liečiv (napríklad kromoglykan dvojsodný) a antibiotík (napríklad kolistín sulfát)(oboje rádovo V mg), spôsobujú, že je veľmi ťažké dosiahnuť nevyhnutnú opakovateľnosť pri poskytovaní týchto liečiv pacientovi.Preto je spracovanie liečiv alebo kombinácií rôznych liečiv na vhodné práškové zmesi celkom nevyhnutné. V súčasnosti sú pre inhalátory obvykle využívané dva rôzne typy práškových zmesi guľové pelety a priľnavé zmesi. Priľnave zmesi sú tiež nazývané ako usporiadané zmesí (Hersey, 1975) alebo interaktívne zmesi(Egermann, 1983). Zvláštnymi typmi priľnavých zmesí sú jadrové aglomeráty, ktoré sú tiež nazývané ako presýtené usporiadané zmesi (Schmidt a Benke, 1985) ajadrové aglomeráty (PCT/EP 95/02392).Pri guľových peletách potom veľmi jemne rozdrobené častice liečiva, bud obsahujúce, alebo neobsahujúce jemne rozdrobenú pomocnú látku (laktózu), boli aglomerované a usporiadané do guľôčok na účely vytvorenia oveľa väčších guľových, a tým voľne prúdiacich peliet. Rozmedzie veľkosti takých peliet má približne hodnotu od 100 do 2 000 m. Nebolo použité žiadne spojivo, ale množstvo absorbovanej vody môže byť regulované na zvýšenie súdržnosti. Všeobecne sú pelety, určené na inhaláciu, veľmi slabé a majú veľmi nízke hustoty od 0,28 do 0,38 g/cm 3 (NL Cl 0080 l 9, 1999).Adhezívne zmesi zostávajú z pomerne veľkých kryštálov, všeobecne monchydrátu laktózy alfa, nesúcich veľmi jemne rozdrobené častice liečiva na svojom povrchu. Je možné použiť bežné miešacie postupy na účely dosiahnutia požadovaného stupňa homogenity. Dobrá homogenita a zodpovedajúce vlastnosti pri prúdenínie sú jedinými nevyhnutými predpokladmi pre dobrú reprodukovateľnosť dávky.Počas inhalácie však musia byť častice liečiva oddelené od nosných kryštálov ešte predtým, než vstúpia do spodného dýchacieho traktu. Bolo zistené, že vlastnosti povrchu nosných častíc majú veľmi významnú úlohu pri vzájomnom pôsobení medzi liečivom a nosičom, takže majú veľký vplyv na rozsah uvoľňovania liečiva počas inhalácie, Existuje niekoľko dôvodov, prečo každá z oboch typov práškových zmesí môže byť nezlučiteľná s určitou konštrukciou inhalátora. V dôsledku ich vysokej citlivosti na nárazové sily nebudú výhodne využívané guľové pelety v inhalátoroch, ktoré majú nádobku na voľne sypané látky pre prášok v kombinácii s odmeriavacím princípom, ktorý musí byť ovládaný pacientom na zaistenie oddeleniajedinej dávky.Pokiaľ pacient inhalátor upustí, tak môžu voľne prúdiace pelety byť rozbité a zmiešať sa s práškovou masou, ktorá nie je schopná vyplniť objemové dutiny na odmeriavanie dávky opakovateľným spôsobom.Adhezívne zmesi s nízkou koncentráciou liečiva nebudú výhodne využívané v kombinácii s vopred naplnenými dávkovacími oddíelmi, ktoré majú oveľa väčší objem než prášok. Častice liečiva môžu byť prenášané z nosných kryštálov na vnútomé steny komory v rozsahu väčšom než 30 dávky liečiva. To môže viesť k vysokým stratám emitovaných jemných častíc dávky, pretože častice, ktoré môžu byť ľahko prenášané z nosných častíc na steny komory, sú tiež časticami, pri ktorých sily na ich vyprázdnenie počas inhalácie môžu byť dobre udržateľné.Pri adhezívnych zmesiach na inhaláciu je ako nosná pomocná látka veľmi často využívaný kiyštalický monohydrát laktózy alfa. Distribúcia veľkostí nosnej frakcie sa môže meniť v závislosti od špecifických požiadaviek z hľadiska prúdenia prášku, náplne liečiva, vyprázdňovania dávkovacej komory, oddeľovaniajemných častíc počas inhalácie a fyziologických účinkov usadzovania nosných častíc v dýchacom trakte, atď.Bell a ďalší (1971) zistili najlepšie uvoľňovanie z prepichnutých tvrdých želatínových kapsúl pri inhalátore Fisons Spinhaler pre frakciu 70 - 100 m laktózy BP. Silvasti a ďalšie (1996) opisujú, že veľkosť frakcie laktózy, používaná pri inhalátore Orion Easyhaler, je dostatočne veľká na zabránenie usadzovania materiálu v spodných častiach dýchacieho traktu, bez toho, že by bolo uvedené presné rozmedzie veľkosti.Podczeck (1998) pojednáva oveľa podrobnejšie o hrubých nosných časticiach v rozmedzí veľkosti od 50 do 200 m, ktoré sú fyziologícky inertné. Takmer rovnaké frakcie od 30 do 80 m, respektíve od 30 do 90 m, sú uvádzané v patentovom spise US 5 478 578, a tiež ich uvádm Timsina a ďalší (1994).V patentovom spise W 0 95/ 11666 je nárokované, že nosné častice majú výhodne veľkosť od 50 do 1000 m, pričom ešte výhodnejšie menšie než 355 m (od 26 do 250 m), a najvýhodnejšie od 90 do 250 nm, aby mali tie najlepšie vlastnosti z hľadiska prúdenia.Tiež už bolo opísané používanie zmitých nosných materiálov.V patentovej prihláške W 0 87/05213 je opísaný konglomerát, pozostávajúci z nosiča, rozpustného vo vode, napríklad laktózy, alebo zo zmesi takých nosičov a vhodného maziva, napríklad stearanu horečnatého,v rozmedzí veľkostí od 30 do 150 m ako nových nosných pomocných látok na inhaláciu práškových materiálov.V patentovom spise EP 0 876 814 Al je opisovaná sušená laktóza beta v rozmedzí veľkostí od 50 do 250 m (výhodne od 100 do 160 m) ako vhodná pomocná látka na inhaláciu suchých práškových materiálov. Tento typ laktózy má zmitý vzhľad, pričom je najmä odporúčaná zvrásnenosť od 1,9 do 2,4. V rovnakom patentovom spise sú kryštalický monohydrát laktózy alfa (so zvrásnenosťou 1,75) a rozprášená suchá laktóza (so zvrásnenosťou od 2,4 do 2,8) odmietané ako nevhodné nosiče na inhalovanie liečiv.Účinok vlastnosti nosného povrchu bol podrobnejšie študovaný autormi Podczeck (1966) a Kawashima a ďalší (1998).Podczeck použil desať rôznych na trhu dostupných výrobkov z monohydrátu laktózy alfa na prípravu adhezívnych zmesí so salmeterol xinafoátom. Výsledky jeho štúdií ukazujú, že vzájomný vzťah medzi fyzikálnymi vlastnosťami laktózových nosných častíc a údajmi o nárazovom usadzovaní je veľmi zložitý, a že jednoduchá zámena nosného materiálu materiálom inej značky alebo akosti je nemožná.Bolo zistené, že výrobky z kryštalickej laktózy alfa, dodávanej firmami DMV Intemational a Borculo Whey Products (obe z Holandska), majú zníženú drsnosť povrchu so znižujúcou sa veľkosťou častíc, pričom výrobky od firmy Meggle (Nemecko) majú opačné výsledky.Kawashima a ďalší pripravili zmesi pranlukast hydrátu s obdobne veľkými časticami úplne odlišných typov a modifikáciou laktózy, pričom zistili, že privádzaná dávka z inhalátora Spinhaler (pri 60 l/min.) sa zvyšuje so zvyšujúcou sa memou povrchovou plochou nosnej frakcie, pričom sa množstvo jemných častíc v dávke mižuje. Dospelí tak k záveru, že nie absolútna povrchová drsnosť nosných kryštálov sa javí ako dôležitá, pretože je to skôr veľkosť drsnosti (mikroskopická verzus makroskopická).Pri granulách s takzvanou drsnosťou superčastíc sú spojenia medzi časticami liečiva a nosného materiálu vysoke v dôsledku ich vzájomného prichytenia. V patentovom spise W 0 95/ l l 666 je opísané, že drsnosť a trhliny na povrchu nosnej častice sú často zisťované ako oblasti vysokej povrchovej energie, v dôsledku čohoaktívne častice sa tu usadzujú a sú veľmi silne prichytené.Buckton (1997) vysvetľuje výrazne rozdiely vo fyzikálnych vlastnostiach nosného povrchu pomocou rozdielov tak z hľadiska povrchovej energie, ako aj vlastností v tuhom stave, ako je prítomnosť amorfného materiálu v nosných kryštáloch.Spracovávaníe nosných kryštálov pred ich zmiešavaním s liečivom na účely zlepšenia ich vlastností ako nosného materiálu bolo opísané v patentových spisoch W 0 95/ 1 1666, WO 96/23485 a W 0 97/03649.Spracovávaníe podľa patentového spisu W 0 95/ l 1666 spočíva v jemnom mletí nosných častíc výhodne v guľovom mlyne počas niekoľkých hodín pri nízkej rýchlosti otáčania. Počas tohto spracovania sú drsnosti,ako napriklad malé zrnká, oddelené od nosného povrchu a prichytené k miestam s vysokou energiou v trhlinách, pričom veľkosť nosných častíc zostáva v podstate nezmenená.V patentovom spise W 0 96/23485 je opisované pridávanie malých množstiev materiálu na zníženie priľnavosti a materiálu na zníženie trenia, ako je napriklad stearan horečnatý, oxid leucínu alebo oxid kremičitý,vo forme jemných častíc do nosných kryštálov na obsadenie aktívnych miest.Zvýšenie uvoľňovanej frakcie jemných častíc z adhezívnych zmesí počas inhalovania bolo tiež dosiahnuté prostredníctvom pridaniajemných častíc pomocnej látky (laktózy) do týchto zmesí.Zeng a ďalší (1998) zistili, že pridaním 1,5 laktózy so strednou veľkosťou (MMD 15,9 m) do adhezívnej zmesi sa salbutamol sulfátom a nosnou frakciou od 63 do 90 m zvyšuje frakciajemných častíc liečiva z inhalátora Rotahaler (60 l/mín.) o viac než 60 v porovnaní so zmesou bezjemnej frakcie laktózy. Ďalšie zvýšenie na 9 (w/w) jemnej laktózy v zmesi spôsobuje zvýšenie frakcie jemných častíc liečiva o ďalších 50 .V patentovom spise US 5 478 578 je nárokované, že inhalovateľná časť aktívnej látky v inhalačnom práškovom materiáli môže byť regulovaná v rámci širokých limitov pri udržovaní dobrej presnosti odmeriavania prostrednictvom kombinovania jerrme rozptýlenej aktívnej látky s vhodným množstvom zmesi príjateľných pomocných látok. Jedna zložka zmesi pomocných látok musí mať hlavnú veľkosť častíc menšiu než 10 m,zatiaľ čo druhá zložka musí mať hlavný priemer väčší než 20 m (všeobecne menej než 150 m, a výhodne menej než 80 m).Interakčné sily a rozdružovacie sily medzi časticamiI( prirneranému rozdružovaniu prášku počas inhalácie dochádza vtedy, pokial separačné sily presahujú interakčné sily medzi časticami. Separačné sily môžu byť vyvodzovane rôznymi spôsobmi pomocou bežne na trhu dostupných zariadení, ako napríklad(a) zotrvačnej sily na narážanie častíc vzájomne na seba alebo na steny inhalátorov,(b) trecie alebo šmykové sily, pôsobiace na zhluky, posúvajúce sa pozdĺž steny inhalátora, a(c) disperzné sily V turbulentných vzduchových prúdoch, ako sú unášacie alebo zdvíhacie sily.Pri inhalátoroch na suchý práškový materiál, ktoré sú poháňané dychom, sú separačné sily obvykle vyššie V dôsledku zvýšeného vdychovacíeho ústrojenstva, a to v dôsledku zvyšujúcej sa rýchlosti prúdenia vzduchu. Účinnosť, s ktorou môže byť dostupná energia premieňaná na rozdružovanie alebo oddeľovanie, závisí tiež od celého radu ďalších faktorov, ako je napriklad typ zmesi (pelety alebo adhezívna zmes), ktoráje podrobovaná pôsobením týchto síl, rád alebo veľkosť síl medzi časticami v zmesi, a smer, V ktorom sily pôsobia na práškové zhluky, najmä na častice liečiva, prichytené na nosných povrchoch. Pretože orientácia častíc pri náraze nemôže byť regulovaná, je nutné zaistiť opakované kolízie na dosiahnutie správneho smeru na účely oddelenia takých častíc.Bolo už opísané, že povrchové vlastnosti nosných kiyštálov laktózy môžu mať výrazný účinok na vzájomné pôsobenie medzi liečivom a nosnými časticami v adhezívnych zmesiach. Môžu mať tiež účinok na veľkosť vyprázdňovacích sil. Unášacie a zdvihové sily sú skôr neúčinné na oddeľovanie malých častíc liečiva od väčších nosných kíyštálov. To je najmä prípad, kde povrch nosných kryštálov nie je hladký (ako je to pri granulátoch) ajemné častice môžu byť prilipnuté na nespojitostiach povrchu.Pri nosných časticiach s väčšou povrchovou zvrásnenosťou sú tiež trecie sily celkom neschopné oddeliť prilípnute častice liečiva, a to jednoducho z toho dôvodu, že tieto jemné častice nemajú žiadny styk so stenami inhalátora, pozdĺž ktorých sa nosné častice posúvajú alebo odvaľujú.Na druhej strane zotrvačné sily, ako sú napríklad Spomaľovacie sily pri náraze, môžu byť vysoko účinné v smere pôvodného pohybu častíc pred kolíziou. Moment jemných častíc, a tým účinnosť ich vypúšťania v tomto smere, sa zvyšuje nielen so zvyšujúcou sa rýchlosťou prúdenia vzduchu, ale tiež s vyššou hmotnosťou prilipnutých častíc, ktorými môžu tiež byť malé zhluky jemných častíc. Preto neúplné rozdružovanie jemných častíc liečiva počas miešania sa javí ako výhodné pre tento typ vypúšťacích síl.Spomaľovacie sily môžu byť účinné iba pri oddeľovaní častíc liečiva, pokiaľ je tu voľná dráha pre tieto častice, aby sa mohli pohybovať smerom od nosných kryštálov. Pokiaľ stena inhalátora, na ktorú nosné častice narážajú, predstavuje prekážku, potom častice liečiva medzi nosným materiálom a touto stenou inhalátora môžu byť prichytené dokonca aj oveľa silnejšie k povrchu nosiča než pred kolíziou.To isté platí pre častice, prichytené na protiľahlom nosnom povrchu, alebo pre častice, ktorým prekážajú