Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Kristallisation von Pulver, insbesondere von sprühgetrocknetem Pulver. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung, Erhalt oder verminderter Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers insbesondere unter Beibehalt der Stabilität der Substanz, ein Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eines Pulvers sowie ein Verfahren zur besseren Abfüllbarkeit eines Pulvers, insbesondere eines sprühgetrockneten Pulvers.

Zur Optimierung der Fließfähigkeit von Pulver werden verschiedene Strategien eingesetzt. Zum einen kann die Rauhigkeit der Partikeloberfläche erhöht werden. Zum anderen besteht aber auch die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung der Oberfläche zu modifizieren. Sowohl durch eine erhöhte Rauhigkeit als auch durch die chemische Modifizierung der Partikeloberfläche können interpartikuläre Wechselwirkungen reduziert werden, wodurch sich die Fließfähigkeit der Pulver und auch die Dispergierbarkeit der Partikel in Luft und damit das aerodynamische Verhalten verbessert.

Die Erhöhung der Rauhigkeit kann zum Beispiel durch das Beschichten der Partikel mit nanoskaligen Partikeln erhöht werden. (G. Huber, Powder Technology 134 (2003), 181–192, Electrostatically supported surface coating of a solid particle in liquid nitrogen for the use in Dry-Powder-Inhalers). Herkömmliche Verfahren zum Aufziehen von Nanopartikeln auf Pulver (ohne Fokus auf sprühgetrocknetem Material) sind beispielsweise mechanische Verfahren wie z.B. das Beschichten in einer Strahlenmühle oder in einem Hybridizer (Firma Nara). Des Weiteren kommen auch Freifallmischer zum Einsatz (M. Eber, 2004, Dissertation Uni Erlangen, Titel: Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit von Nanoskaligen Flussregulierungsmitteln). Beim Vermischen von sprühgetrocknetem Material mit Carriersystemen werden überlicherweise Siebe bzw. Freifallmischer eingesetzt.

Neben der Strategie, die Oberflächenrauhigkeit zu modifizieren, kann auch durch eine Hydropobisierung der Partikeloberfläche die Pulvereigenschaften optimiert werden. Bei der Herstellung von sprühgetrockneten Pulvern können hydrophobe Substanzen direkt in die Sprühlösung gegeben werden. Sowohl durch die Zerstäubung der Sprühlösung in kleinste Tröpfchen als auch beim Eindampfen des Tropfens im Trocknungsturm des Sprühtrockners bedingt durch eine geringere Löslichkeit des Hilfsstoffes verglichen zum Wirkstoff und weiteren Hilfsstoffen reichern sich die hydrophoben Substanzen an der Oberfläche an. Außerdem besteht die Möglichkeit, die sprühgetrockneten Partikel in einem separaten Prozessschritt mit einem hydrophoben Film zu beschichten.

In der Regel ist es bei Pulvern, insbesondere bei proteinhaltigen Pulvern und ganz besonders bei sprühgetrockneten Pulvern, das Ziel, die Partikel in amorpher Form zu erhalten, da unkontrollierte Kristallisationsvorgänge den Wirkstoff schädigen können. Üblicherweise sind amorphe Pulver hygroskopisch und neigen zur Ausbildung von Pulveragglomeraten. Beide Effekte sind im Wesen unerwünscht und erhöhen die Anforderungen hinsichtlich der Lagerung der Pulver und der Ausbringung bei beispielsweise pulmonaler Anwendung.

Bei hohen Proteinanteilen im sprühgetrockneten Pulver neigen diese ebenfalls zur Agglomeratbildung. Je nach Protein bilden sich mehr oder minder starke Verklebung der Einzelpartikel aus. Während beispielsweise humanes Serum Albumin sich noch bei Massenanteilen größer 70% gut sprühtrocknen lässt, bricht die Produktqualität bei monoklonalen Antikörpern oftmals ein. Die resultierenden Pulver zeigen eine schlechte Fließfähigkeit und lassen sich nur schwer durch einen Inhalator dispergieren.

Hieraus ergibt sich für den Produktentwickler die Herausforderung, sowohl die Stabilität zu erhalten, insbesondere die Proteinstabilität nach Sprühtocknung, als auch ein Pulver herzustellen, dass sowohl gut fließfähig als auch für die Inhalation gut geeignet ist.

Stand der Technik zur Lösung dieses Problems ist die Nachschaltung weiterer Prozess-Schritte. In der Literatur beschrieben ist das Beschichten sprühgetrockneter Partikel mit so genannten Filmbildnern oder auch das Vermischen von sprühgetrockneten Partikeln mit weiteren Hilfsstoffen, beispielsweise mit nanoskaligen aber auch mit wesentlich gröberen Partikeln in der Größe von ca. 50–100 &mgr;m.

Beim Beschichten von Materialien, insbesondere sprühgetrockneten Materialien, mit Nanopartikeln bzw. mit Filmbildner, wie z.B. Mg-Stearat, ist ein hoher apparativer Aufwand notwendig. Der Einsatz von Mühlen verursacht außerdem einen thermischen Stress auf die Partikel, so dass unerwünschte morphologische Änderungen sowie Schädigungen der Substanz, insbesondere des Proteins, die Folge sein können.

Sämtliche Prozesse, die Mischvorgänge beinhalten, sind im besonderen bezüglich der Homogenität des Wirkstoffes im Pulver und damit hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Dosis kritisch. Inhomogenitäten können sich direkt bei der Herstellung aber auch während der anschließenden Lagerung durch Segregation einstellen. Beispielsweise kann sich über die Lagerung ein Wirkstoff im Primärpackmittel wie Kapseln oder Blister anreichern. Beim Vermischen von Partikeln unterschiedlicher Dichte können durch die Gravitation Entmischungsprozesse auftreten. Bei der Verarbeitung von amorphen Pulvern ist es bei Mehrstufenprozessen notwendig, die Prozesskette durchweg bei reduzierten Luftfeuchten zu fahren, da ansonsten ebenfalls unkontrollierte Kristiallisationsvorgänge auftreten können. Hierdurch kann sich der Aufwand bei der Prozessentwicklung aber auch bei der Herstellung eines Produktes erhöhen.

Es ergibt sich somit die Aufgabe, die aufgeführten Probleme mit reduziertem technischen Aufwand zu lösen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die nachfolgenden Ausführungen sowie durch die in den Patentansprüchen dargestellten Gegenstände und Verfahren gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung, Erhalt oder verminderten Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers, ein Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eines Pulvers und ein Verfahren zur Verringerung der Elektrostatik eines Pulvers enthaltend einen Wirkstoff, insbesondere ein Protein, und mindestens einen Hilfsstoff dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittel-haltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt erfindungsgemäße Verfahren bei welchen der Expositionszeitraum so gewählt wird, dass der Hilfsstoff vor dem Wirkstoff kristallisiert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das vorliegende Pulver ein sprühgetrocknetes Pulver.

Diese Vorgehensweise bzw. dieses Verfahren wird im Weiteren auch als „Tempern" bezeichnet. Durch das Tempern wird eine thermodynamisch stabile Partikeloberfläche geschaffen. Hierdurch verringert sich das Ausmaß von unverwünschten Temperatur- und Feuchte-induzierten Veränderungen der Pulver während der Lagerung.

Die Homogenität des Wirkstoffes im Pulver ist in sofern unkritisch, da diese sich aus der Zusammensetzung des Sprühtropfens ergibt. Entmischungsvorgänge sind bei rein sprühgetrockneten Pulvern nicht möglich bzw. unbekannt Durch das Tempern kann neben der Lagerstabilität auch das Fließ- und Dispergierverhalten der Pulver optimiert werden. Durch die thermodynamische Stabilisierung der Partikeloberfläche kann eine Lagerung auch bei höheren Luftfeuchten erfolgen. Dieses verbessert die Produktsicherheit im besonderen beim Patienten. Durch das Erzeugen von einer nanoskaligen Oberflächenrauigkeit verbessert sich die Fließfähigkeit sowie die Aerodynamik. Dies drückt sich wiederum in eine besseren Abfüllbarkeit/Prozessierbarkeit und Inhalierbarkeit aus.

Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung finden sich z.B. in der Entwicklung pulverhaltiger Darreichungsformen von Arzneimitteln z.B. für die Inhalation.

Durch das Tempern wird eine thermodynamisch stabile Partikeloberfläche geschaffen. Hierdurch verringert sich das Ausmaß von unverwünschten Temperatur- und Feuchte-induzierten Veränderungen der Pulver während der Lagerung. Die Homogenität des Wirkstoffes im Pulver ist in sofern unkritisch, da diese sich aus der Zusammensetzung des Sprühtropfens ergibt. Entmischungsvorgänge sind bei rein sprühgetrockneten Pulvern nicht möglich bzw. unbekannt

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung insbesondere Proteinhaltiger Pulver werden unkontrollierte Kristallisationseffekte vermieden, da sie das Pulver bzw. das Protein schädigen können. Überraschenderweise konnte jedoch festgestellt werden, dass bei bestimmten Rezepturen, eine Oberflächenkristallisation induziert werden kann, ohne Schädigung der Substanz bzw. des Wirkstoffs, und insbesondere des Proteins.

Das Auftreten der Oberflächenkristallisation ist mit einigen Voraussetzungen verbunden: Im Pulver, insbesondere im sprühgetrockneten Pulver, sind proteinarme und proteinreiche Bereiche vorhanden. Diese Zonenbildung kann durch den Einsatz unterschiedlich hydrophober Substanzen in der Sprühlösung erzeugt werden. Die proteinarmen Bereiche sollten Substanzen enthalten, die leicht kristallisierbar sind. Die proteinreichen Bereiche sollten dagegen wesentlich schwerer kristallisierbar sein und enthalten in der Regel neben dem Protein eine weitere, dritte Komponente, z.B. Zucker. Die leicht kristallisierbaren Substanzen sollten sich bevorzugt an der Partikeloberfläche befinden; die schwer kristallisierbaren Substanzen dagegen im Kern. Das gewünschte Kristallisieren der Partikel sollte durch Luftfeuchte, Temperatur und Zeit steuerbar sein und erfolgt in einem separaten Schritt, insbesondere nach Sprühtrocknung.

Die Erfindung ergibt sich nicht aus dem Stand der Technik.

Herkömmliche Verfahren wie das Verfahren zum Aufziehen von Nanopartikeln auf Pulver (ohne Fokus auf sprühgetrocknetem Material) sind beispielsweise mechanische Verfahren wie z.B. das Beschichten in einer Strahlenmühle oder in einem Hybridizer (Fa. Nara). Des Weiteren kommen auch Freifallmischer zum Einsatz (M. Eber, 2004, Disseratation Uni Erlangen, Titel: Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit von Nanoskaligen Flussregulierungsmitteln). Beim Vermischen von sprühgetrocknetem Material mit Carriersystemen werden überlicherweise Siebe bzw. Freifallmischer eingesetzt.

In einer Patentanmeldung (WO20040/3848) wurden Pulver (auch sprühgetrocknetes Pulver) nach Herstellung mit einer Aminosäure, mit Mg-Stearat sowie mit einem Phospholipid in einer Mühle (Strahlenmühle/Kugelmühle) vermischt. Auf ein Verfahren zur kontrollierten Kristallisation findet sich darin jedoch kein Hinweis. Die in dieser Patentanmeldung beschriebenen Verfahren beziehen sich auf eine Hydrophobisierung der Partikeloberfläche. So wurde beschrieben, dass durch diese Hydrophobisierung interpartikluläre Wechselwirkungen reduziert werden konnten und dadurch die Fließfähigkeit und die aerodynamischen Eigenschaften der Pulver optimiert wurde. Eine Hydrophobisierung der Partikeloberfläche ist jedoch nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung, sondern die thermodynamische Stabilisierung der Oberfläche durch eine kontrollierte Kristallisation. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist außerdem die Reduktion der elektrostatischen Wechselwirkungen im Pulver. Speziell hydrophobisierte Pulver neigen zu starken elektrostatischen Ausladungen. So konnte beispielsweise bei Phenylalanin-haltigen Pulvern gezeigt werden, dass nach dem Tempervorgang die Elektrostatik abgebaut wurde.

In einer weiteren Patentanmeldung WO03/037303 wird ebenfalls ein Verfahren, bei dem direkt im Sprühtrockner hydrophobe Substanzen auf Partikel aufgezogen werden, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird über eine Mehrfachdüse 2 Sprühlösungen unabhängig voneinander in den Trocknungsturm eingespeist. In einem Beispiel der Veröffentlichung der Patentanmeldung werden sowohl Raffinose- als auch Leucin- Partikel hergestellt. Die Partikel mischen sich direkt im Sprühtrockner. Die resultierende Mischung zeigte ein verbessertes Dispergierverhalten verglichen zur sprühgetrockneten Raffinose.

WO03/037303 ist nicht relevant, da es sich bei diesem Verfahren um ein Vermischen zweier sprühgetrockneter Partikelpopulationen handelt. Dieses Verfahren ist jedoch nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Erfindung geht es vielmehr um eine Modifizierung der vorhandenen Partikel ohne Zugabe weiterer Substanzen in einem zusätzlichen Prozessschritt.

In einer weiteren Patentanmeldung (WO0030614) wird ein Prozess beschrieben, bei dem amorphe Anteile kristallisiert werden. Das Pulver wird mit einem superkritischen bzw. subkritischen Gas beaufschlagt. Das Gas enthält zusätzlich noch Wasser oder ein organisches Lösungsmittel. Das superkritische bzw. subkritische Gas penetriert in das Partikel ein und verursacht bedingt durch den Lösungsmitteldampf eine Kristallisation amorpher Anteile.

WO0030614 ist nicht relevant, da die Veröffentlichungsschrift ausschließlich superkritische Verfahren beschreibt. Die vorliegende Patentanmeldung schließt jedoch in ihrer bevorzugten Ausführungsform superkritische Verfahren aus. Das Tempern von sprühgetrockneten Partikeln beinhaltet im Wesen außerdem ein kontrolliertes Kristallisieren von Oberflächen unter Beibehaltung der amorphen Anteile im Inneren des Partikels. Durch eine amorphe Umgebung kann das Protein stabilisiert werden. Dieser wesentliche verfahrenstechnische Schritt ist nicht Bestandteil der Patentanmeldung WO0030614.

Die Patente US556293, US5709884, US5874063 beschreiben ebenfalls Prozesse, bei denen Pulver mit Lösungsmitteldampf konditioniert werden. Der Dampf kann sowohl aus Wasser als auch aus einem organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Ethanol bestehen.

Das Patent US5562923 beschreibt ein Verfahren, bei dem mechanisch mikronisierte Partikel mit Lösungmitteldampf, bestehend aus einem niederkettigen Alkohol beziehungsweise Keton oder Ethylazetat, versetzt werden. Das Patent US556293 ist jedoch nicht relevant, da Proteine nicht Bestandteil des US-Patentes sind. Außerdem wird entsprechend der genannten Patentschrift ausschließlich mechanisch mikronisiertes Pulver konditioniert. Sprühgetrocknete Pulver sind ebenfalls nicht Bestandteil von US5562923.

Das Patent US570984 ist nicht relevant, da Proteine nicht Bestandteil des US-Patents sind. Außerdem werden ausschließlich Pulvermischungen bestehend aus verschiedenen separat hergestellten Substanzen beziehungsweise Partikeln konditioniert und nicht sprühgetrocketes Pulver.

Das Patent US5874063 ist nicht relevant, da Proteine nicht Bestandteil des US-Patents sind. Außerdem ist das Ziel dieses Verfahren die annähernd komplette Reduktion von amorphen Anteil auf kristalline Partikel. Beim Tempern von sprühgetrocknetem Pulver ist das Partikel im wesentlichen amorph. Das heißt, die Kristallinität ist kleiner 50%. Nach dem Tempern sind weiterhin amorphe Anteile für die Proteinstabilisierung notwendig. Dieser Tatbestand grenzt die vorliegende Anmeldung/Erfindung eindeutig vom US-Patent US5874063 ab.

In der Literatur sind des weiteren Sprühtrocknungsverfahren beschrieben, die durch eine geschickte Auswahl der Sprühflüssigkeit kristalline Partikel erzeugen. Kambiz Gilani et al. (Journal of Pharmaceutical Science, Vol 94, No 5. 2005, Seite 1048-1059) zeigte, dass durch Zugabe von Ethanol zu einer wässrigen Sprühlösung die Kristallinität getrockneter, Natrium cromoglicat-haltiger, Partikel erhöht werden kann. Durch eine Erhöhung der kristallinen Anteile im sprühgetrockneten Partikel konnten des weiteren die aerodynamischen Eigenschaften verbessert werden.

Harjunen et al. (Drug Development and Industrial Pharmacy, Vol 28, No. 8, 2002, Seite 949–955) zeigte, dass es durch eine Variation des Mischungsverhältnisses von Wasser und Ethanol in einer laktosehaltigen Sprühlösung möglich ist, Partikel mit amorphen Anteilen zwischen 0% und 100% herzustellen.

Diese Verfahren sind jedoch nicht mit einem kontrolliertem Kristallisieren von Oberflächen vergleichbar. Beispielsweise liegt, wie von Harjunen et al. beschrieben, die Laktose bei 15% Gewichtsanteil in Ethanol als kristalline Suspension vor. Die Sprühtrocknung wird hier zur fest/flüssig Separation genutzt und nicht zur Generierung neuer Partikel.

Sämtlich in den Beschreibungen aufgeführten Prozentangaben beziehen sich auf Konzentrationsangaben und Zusammensetzungen der trockenen Feststoffe insbesondere in einem durch Sprühtrocknung erzielten Pulver (w/w).

DVS (Dyanmic Vapor Sorption) – Aufnahmen zur Bestimmung der Hygroskopizität des sprühgetrockneten Pulvers enthaltend 80% Phenylalanin, 10% LS90P und 10% IgG1

Die Abbildung zeigt die Hygroskopizität eines sprühgetrockneten Pulvers. Die Messung wurde mit einem DVS (Firma Porotec) durchgeführt. Die DVS-Methode beinhaltet die Einwaage der Probe und dem kontrollierten Aussetzen der Probe mit Wasserdampf. Detektiert wird die Massenänderung. Bei der vorliegenden Abbildung wurden 2 Zyklen mit jeweils einer Wasserdampfadsorption und einer entsprechenden Desorption gefahren. Die maximale relativen Feuchte (rF) lag bei 80%. Durch den Vergleich der beiden Zyklen können Feuchte-induzierte irreversible Ergebnisse detektiert werden. Bei der vorliegenden Messung kann sowohl bei 50% rF als auch bei 60% rF ein Absinken der Masse detektiert werden. Dieser Abfall ergibt sich aus dem Kollabieren der Oberfläche bedingt durch ein Kristallisieren des Pulvers. Durch das Kollabieren befindet sich auf der Oberfläche schlagartig eine Übersättigung von kondensiertem Wasserdampf. Hieraus folgt ein Abdampfen dieses Wassers und dementsprechend eine Massenreduktion.

Hygroskopizität eines sprühgetrockneten Pulvers enthaltend 80% Phenylalanin, 10% LS90P und 10% IgG1 bei 50% relativer Feuchte (rF) () und 60%rF ()

Die Messung wurde analog wie in der Beschreibung zur dargestellt durchgeführt.

Rasterkraftmessungen Aufnahmen (AFM) eines sprühgetrockneten Pulvers enthaltend 80% Phenylalanin, 10% LS90P und 10% IgG1 bei Lagerung unter 50%rF Probenvorbereitung: Das Pulver wurde mit Hilfe eines Spatel auf den AFM Probenhalter (sample disc) aufgebracht. Ein Kleber (STKY-Dot) stellte die adhäsive Bindung zwischen Probenhalter und der untersten Pulverschicht her. Die darüber liegenden Pulver-Schichten hafteten durch die Partikel-Adhäsion. Lose Partikel wurden mit Hilfe eines trockenen Stickstoffstrahls abgeblasen.

Durchführung: Direkt nach der Probenvorbereitung wurde das Pulver in den AFM-Kopf eingelegt und der AFM-LASER justiert. Nach der Justierung wurde das AFM mit Hilfe einer Haube (Atmospheric hood) hermetisch verschlossen und die eingeschlossene Luft auf 0% relativer Feuchte entfeuchtet. Nach der Entfeuchtung wurde eine geeignete Pulverpartikel-Oberfläche kontinuierlich an einer Stelle gescannt. Nachdem sich ein stabiler Scannzustand eingestellt hatte, wurde die Luftfeuchte innerhalb weniger Minuten auf 50% relative Feuchte erhöht.

• AFM MultiMode^TM SPM von Veeco
• E-Scanner von Veeco
• TIP: MPP-11200 von Veeco
• Atmospheric hood von Veeco
• Sample disc von Veeco
• STKY-Dot von Veeco
• Software Version V5.12b48
• Luftfeuchte-Regelgerät UH-LFR von Boehringer Ingelheim

• TappingMode
• Scan-Rate: 1–2 Hz
• Scan-Auflösung: 512 × 512 Pixel
• Tip-Frequenz: 250–300 kHz
• Luffeuchte: ca. 0% RH, 50 ± 4% RH, 70 ± 3% RH (Relative Humidity)
• Temperatur der Probe während des Scannens: T_S = 22–28°C

• a) Anfangswert, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• b) nach 12 Minuten Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• c) Inkubationszeit bei 50%rF nach 53 Minuten Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• d) nach 8 Stunden Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• e) nach 20 Stunden Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1

Rasterkraftmessungen Aufnahmen (AFM) eines sprühgetrockneten Pulvers enthaltend 80% Phenylalanin, 10% LS90P und 10% IgG1 bei Lagerung unter 60%rF

Die Messung wurde analog wie in der Beschreibung zur

• a) Anfangswert, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• b) nach 12 Minuten Inkubationszeit bei 60%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• c) Inkubationszeit bei 50%rF nach 44 Minuten Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• d) nach 8 Stunden Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1
• e) nach 17 Stunden Inkubationszeit bei 50%rF, sprühgetrocknetes Pulver: 80% Phenylalanin/10% LS90P/10% IgG1

Im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung verwendete Begriffe und Bezeichnungen haben folgende im Anschluss definierte Bedeutungen. Die Gewichts- und Gewichtsprozentangaben beziehen sich, sofern nichts anderes erwähnt wird, jeweils auf die Trockenmasse der Zusammensetzungen oder den Feststoffgehalt der Lösungen/Suspensionen. Die allgemeinen Ausführungsformen „enthaltend" oder „enthält" schließt die speziellere Ausführungsform „bestehend aus" mit ein. Ferner werden „Einzahl" und „Mehrzahl" nicht begrenzend verwendet.

„Pulver" bezeichnet einen sehr feinen, zerkleinerten Stoff. „Sprühgetrocknete Pulver" meint ein Pulver, welches mittels Sprühtrocknung hergestellt wurde.

„Partikel" bezeichnet ein Teilchen von einem Stoff. In der vorliegenden Erfindung sind mit Partikeln die Partikel in den erfindungsgemäßen Pulvern gemeint. Die Begriffe Partikel und Pulver werden in der vorliegenden Erfindung zeitweise austauschbar verwendet. Mit einem Pulver sind auch dessen Bestandteile, die Partikel, umfasst. Partikel weisen auch auf die Gesamtmenge von Partikeln also das Pulver hin.

Der Begriff „Gemisch" oder "Gemische" im Sinne dieser Erfindung meint sowohl solche Gemische, die sich aus einer echten Lösung aller Komponenten generieren oder aus einer Lösung in der eine oder mehrere der Komponenten suspendiert wurde(n). Der Begriff „Gemische" im Sinne dieser Erfindung meint aber auch solche Gemische, die durch einen physikalischen Mischprozess aus festen Partikeln dieser Komponenten entstanden sind oder die durch Aufbringen einer Lösung oder Suspension dieser Komponenten auf eine oder mehrere feste Komponenten entstanden sind.

Der Ausdruck „Zusammensetzung", meint flüssige, halbfeste oder feste Gemische aus zumindest zwei Ausgangsstoffen.

Der Begriff „pharmazeutische Zusammensetzung" meint eine Zusammensetzung zur Applikation im Patienten.

Der Begriff „pharmazeutisch akzeptable Hilfsstoffe" bezieht sich auf Hilfsstoffe, die optional im Rahmen der Erfindung in der Formulierung enthalten sein können. Die Hilfsstoffe können beispielsweise pulmonal appliziert werden ohne hierbei signifikant ungünstige toxikologische Effekte auf den Probanden oder die Probandenlunge zu haben.

Der Ausdruck „pharmazeutisch akzeptable Salze" umfasst beispielsweise folgende Salze, ist aber nicht begrenzt auf diese: Salze aus anorganischen Säuren, wie Chlorid, Sulfat, Phosphat, Diphosphat, Bromid und Nitratsalze. Des weiteren Salze aus organischen Säuren, wie Malst, Malest, Fumarat, Tartrat, Succinat, Ethylsuccinat, Citrat, Acetat, Lactat, Methansulfonat, Benzoat, Ascorbat, Para-Toluolsulfonat, Palmost, Salicylat und Stearat, ebenso wie Estolat, Gluceptat und Lactobionat Salze.

Mit dem Begriff „Wirkstoffe" sind Substanzen gemeint, die in einem Organismus eine Wirkung bzw. eine Reaktion hervorrufen. Wird ein Wirkstoff zu therapeutischen Zwecken am Menschen oder am tierischen Körper angewandt so bezeichnet man ihn als Arzneimittel oder Medikament.

Unter einem „Proteinwirkstoff" bzw. „Protein-Wirkstoff" wird in der vorliegenden Erfindung ein Wirkstoff verstanden, der strukturell als Protein vorliegt bzw. strukturell ein Protein, Polypeptid oder Peptid darstellt.

Beispiele für Wirkstoffe sind Insulin, Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor, humanes Wachstumshormon (hGH) und andere Wachstumsfaktoren, Gewebeplasminogenaktivator (tPA), Erythropoetin (EPO), Cytokine, beispielsweise Interleukine (IL) wie IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, I1-12, I1-13, I1-14, IL-15, I1-16, I1-17, I1-18, Interferon (IFN)-alpha, beta, gamma, Omega oder tau, Tumornekrosefaktor (TNF) wie z.B. TNF-alpha, beta oder gamma, TRAIL, G-CSF, GM-CSF, M-CSF, MCP-1 und VEGF. Weitere Beispiele sind monoklonale, polyklonale, multispezifische und einzelkettige (single chain) Antikörper und Fragmente davon, wie z.B. Fab, Fab', F(ab')₂, Fc und Fc'-Fragmente, leichte (L) und schwere (H) Immunglobulinketten und deren konstante, variable oder hypervariable Regionen sowie Fv- und Fd-Fragmente (Chamov et al., 1999). Die Antikörper können humanen oder nichthumanen Ursprungs sein. Auch humanisierte und chimäre Antikörper kommen in Frage. Ebenso betrifft dies konjugierte Proteine und Antikörper, welche beispielsweise mit einer radioaktiven Substanz oder einem chemisch-definierten Arzneistoff verbunden sind.

Fab-Fragmente (Fragment antigen-binding = Fab) bestehen aus den variablen Regionen beider Ketten, die durch die angrenzenden konstanten Regionen zusammengehalten werden. Sie können z.B. durch Behandlung mit einer Protease, wie beispielsweise Papain, aus konventionellen Antikörpern erzeugt werden oder aber auch durch DNA-Klonierung. Weitere Antikörperfragmente sind F(ab')₂-Fragmente, die durch proteolytischen Verdau mit Pepsin hergestellt werden können.

Durch Genklonierung können auch verkürzte Antikörperfragmente hergestellt werden, die nur aus den variablen Region der schweren (VH) und der leichten Kette (VL) bestehen. Diese werden als Fv-Fragmente (Fragment variable = Fragment des variablen Teils) bezeichnet. Da bei diesen Fv-Fragmenten die kovalente Verbindung über die Cysteinreste der konstanten Ketten nicht möglich ist, werden diese Fv-Fragmente oft anderweitig stabilisiert. Dazu werden die variablen Region der schweren und leichten Kette häufig mittels eines kurzen Peptidfragments von ca. 10–30 Aminosäuren, besonders bevorzugt 15 Aminosäuren, miteinander verknüpft. Auf diese Weise entsteht eine einzelne Polypeptidkette, in der VH und VL durch einen Peptidlinker miteinander verbunden sind. Solche Antikörperfragmente werden auch als single-chain Fv-Fragment (scFv) bezeichnet. Beispiele von scFv-Antikörpern sind bekannt und beschrieben, siehe z.B. Huston et al. (1988).

In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Strategien entwickelt um multimere scFv-Derivate herzustellen. Die Intention besteht in der Erzeugung von rekombinanten Antikörpern mit verbesserten pharmakokinetischen Eigenschaften und verstärkter Bindungsavidität. Zur Erreichung der Multimerisierung der scFv-Fragmente werden diese als Fusionsproteine mit Multimerisierungsdomänen hergestellt. Als Multimerisierungsdomänen können dabei z.B. die CH3-Region eines IgGs oder Helixstrukturen („coiled coil structure") wie die Leucin-Zipper-Domänen fungieren. In anderen Strategien wird die Interaktion zwischen den VH- und VL-Regionen des scFv-Fragments für eine Multimerisierung genutzt (z.B. Dia- , Tri- und Pentabodies).

Als „Diabody" bezeichnet ein Fachmann ein bivalentes homodimeres scFv-Derivat. Die Verkürzung des Peptidlinkers im scFv-Moleküle auf 5–10 Aminosäuren resultiert in der Bildung von Homodimeren durch Überlagerung von VHNL-Ketten. Die Diabodies können zusätzlich durch eingeführte Disulfidbrücken stabilisiert werden. Beispiele von Diabodies finden sich in der Literatur, z.B. bei Perisic et al. (1994).

Als „Minibody" bezeichnet der Fachmann ein bivalentes, homodimeres scFv-Derivat. Es besteht aus einem Fusionsprotein, das die CH3-Region eines Immunglobulins, vorzugsweise IgG, besonders bevorzugt IgG1, als Dimerisierungsregion enthält. Diese verbindet die scFv-Fragmente über eine Hinge-Region, ebenfalls von IgG, und eine Linker-Region. Beispiele solcher Minibodies sind bei Hu et al. (1996) beschrieben.

Mit „Triabody" bezeichnet der Fachmann ein trivalentes homotrimeres scFv-Derivat (Kortt et al., 1997). Die direkte Fusion von VH-VL ohne Verwendung einer Linkersequenz führt zur Ausbildung von Trimeren.

Bei den vom Fachmann als Mini-Antikörper bezeichneten Fragmenten, die eine bi- , tri- oder tetravalente Struktur haben, handelt es sich ebenfalls um Derivate von scFv-Fragmenten. Die Multimerisierung wird dabei über di-, tri- oder tetramere „coiled coil"-Strukturen erzielt (Pack et al., 1993 und 1995; Lovejoy et al., 1993).

Mit dem Begriff „Hilfsstoffe" sind Stoffe gemeint, die einer Formulierung, in der vorliegenden Erfindung einem Pulver, insbesondere einem sprühgetrockneten Pulver, zugefügt werden. Hilfsstoffe haben üblicherweise selbst keine Wirkung, insbesondere keine pharmazeutische Wirkung, und dienen dazu, die Formulierung des eigentlichen Inhaltsstoffs, z.B. eines Wirkstoffs, zu verbessern oder bezüglich eines bestimmten Aspekts (z.B. Lagerstabilität) zu optimieren.

Ein pharmazeutischer „Hilfsstoff" meint einen Teil eines Arzneimittels oder einer pharmazeutischen Zusammensetzung, und sorgt unter anderem dafür, dass der Wirkstoff an den Wirkort gelangt und dort freigesetzt wird. Hilfsstoffe haben drei Grundaufgaben: Trägerfunktion, Steuerung der Wirkstoff-Freigabe und Stabilitätserhöhung. Hilfsstoffe dienen auch der Herstellung von Arzneiformen, die sich dadurch in Wirkungsdauer oder -geschwindigkeit verändern.

Der Ausdruck „Aminosäure" meint Verbindungen, welche mindestens eine Amino- und mindestens eine Carboxylgruppe enthalten. Obwohl die Aminogruppe üblicherweise in &agr;-Position zur Carboxylgruppe steht ist auch jede andere Anordnung im Molekül denkbar. Die Aminoäure kann auch weitere funktionelle Gruppen, wie z.B. Amino-, Carboxamid-, Carboxyl-, Imidazol-, Thiogruppen und andere Gruppen, enthalten. Verwendung finden Aminosäuren natürlichen oder synthetischen Ursprungs, razemisch oder optisch aktiv (D-, oder L-) inklusive verschiedener stereoisomerer Verhältnisse. Beispielsweise umfasst der Begriff Isoleucin sowohl D-Isoleucin, L-Isoleucin, razemisches Isoleucin und verschiedene Verhältnisse der beiden Enantiomere.

Mit dem Begriff „Peptid", „Polypeptid" oder „Protein" sind Polymere von Aminosäuren bestehend aus mehr als zwei Aminosäureresten gemeint. Weiterhin sind mit dem Begriff „Peptid", „Polypeptid" oder „Protein" Polymere von Aminosäuren bestehend aus mehr als 10 Aminosäureresten gemeint. Der Begriff Peptid, Polypeptid oder Protein wird als pseudonym verwendet und umfasst sowohl Homo- als auch Heteropeptide, also Polymere von Aminosäuren bestehend aus identischen oder verschiedenen Aminosäureresten. Ein „Di-Peptid" ist somit aus zwei peptidisch verknüpften Aminosäuren, ein „Tri-Peptid" aus drei peptidisch verknüpften Aminosäuren aufgebaut.

Der hier verwendete Begriff „Protein" meint Polymere von Aminosäuren mit mehr als 20 und insbesondere von mehr als 100 Aminosäureresten.

Der Begriff „kleines Protein" bezeichnet Proteine unter 50kD bzw. unter 30kD bzw. zwischen 5–50kD. Der Begriff „kleines Protein" bezeichnet weiterhin Polymere von Aminosäureresten mit weniger als 500 Aminosäureresten bzw. von weniger als 300 Aminosäureresten bzw. von Polymeren mit 50–500 Aminosäureresten. Bevorzugte kleine Proteine sind z.B. Wachstumsfaktoren wie „human growth hormone/factor", Insulin, Calcitonin oder Ähnliches.

Der Begriff „Proteinstabilität" bedeutet Monomerengehalt über 90%, bevorzugt über 95%.

Der Ausdruck „Oligosaccharid" oder „Polysaccharid" meint Mehrfachzucker die zumindest aus drei monomeren Zuckermolekülen aufgebaut sind.

Der Ausdruck „% (w/w)" meint den prozentualen, auf die Masse bezogenen Anteil eines Wirkstoffes bzw. eines Hilfsstoffes im sprühgetrockneten Pulver. Hierbei wird der angegebene Anteil auf die Trockensubstanz des Pulvers bezogen. Die Restfeuchte im Pulver wird demnach nicht mit berücksichtigt.

Der Begriff „amorph" meint, dass die pulverförmigen Formulierung weniger als 10% kristalline Anteile enthalten, vorzugsweise weniger als 7%, weiter bevorzugt weniger als 5%, insbesondere weniger als 4, 3, 2, oder 1%.

Der Begriff „inhalierbar" meint, dass die Pulver zur pulmonalen Applikation geeignet sind. Inhalierbare Pulver lassen sich mit Hilfe eines Inhalationsgerätes dispergieren und inhalieren, so dass die Partikel die Lunge erreichen und gegebenenfalls über die Alveolen systemische Wirkung entfalten können. Inhalierbare Partikel weisen beispielsweise eine mittlere Teilchengröße zwischen 0,4–30 &mgr;m (MMD = Mass median diameter), meistens zwischen 0,5–20 &mgr;m, bevorzugt zwischen 1–10 &mgr;m und/oder einen mittleren aerodynamischen Teilchendurchmesser (MMAD = Mass median aerodynamic diameter) zwischen 0,5–10 &mgr;m, vorzugsweise zwischen 0,5–7,5 &mgr;m, weiter bevorzugt zwischen 0,5–5,5 &mgr;m, noch weiter bevorzugt 1–5 &mgr;m und in besonders bevorzugter Weise zwischen 1–4,5 &mgr;m bzw. 3–10 &mgr;m auf.

„Mass Median Diameter" oder „MMD" ist eine Messgröße für die durchschnittliche Partikelgrößenverteilung. Die Ergebnisse werden ausgedrückt als Durchmesser der Volumensummenverteilung bei 50% Durchgangssumme. Die MMD-Werte lassen sich beispielhaft mittels Laserdiffraktometrie bestimmen, wobei natürlich auch jede andere übliche Methode verwendet werden kann (z.B. Elektronenmikroskopie, Zentrifugalsedimentation).

Der Begriff „mittlerer aerodynamischer Teilchendurchmesser" (= mass median aerodynamic diameter (MMAD)) gibt die aerodynamische Teilchengröße an, bei der normalerweise 50% der Teilchen des Pulvers einen kleineren aerodynamischen Durchmesser aufweisen. Als Referenzmethode zur Bestimmung des MMAD dient im Zweifel die in dieser Patentschrift angegebene Methode (vgl. hierzu: Kapitel BEISPIELE, Methode).

MMD und MMAD können voneinander abweichen, z.B. kann eine durch Sprühtrocknung entstandene Hohlkugel einen im Vergleich zum MMAD grösseren MMD aufweisen.

Der Begriff „Feinpartikelfraktion" (FPF) beschreibt den inhalierbaren Teil eines Pulvers bestehend aus Teilchen mit einer Teilchengröße von ≤ 5 &mgr;m MMAD. In gut dispergierbaren Pulvern beträgt die FPF mehr als 20%, vorzugsweise mehr als 30%, besonders bevorzugt mehr als 40%, noch weiter bevorzugt mehr als 50%, noch weiter bevorzugt mehr als 55%. Der in diesem Zusammenhang verwendete Begriff „Cut Off Diamenter" gibt an, welche Partikel bei der Bestimmung der FPF berücksichtigt werden. Eine FPF von 30% bei einem Cut Off Diameter von 5 &mgr;m (FPF ₅) meint, dass zumindest 30% aller Partikel im Pulver einen mittleren aerodynamischen Teilchendurchmesser von kleiner 5 &mgr;m aufweisen.

Der Begriff „relative FPF" beschreibt die FPF bezogen auf einen Anfangs- oder Ausgangswert. Beispielsweise bezieht sich die relative FPF nach Lagerung auf die FPF vor der Lagerung.

Der Begriff "time of flight" ist die Bezeichnung für eine Standardmessmethode wie im Kapitel BEISPIELE näher beschrieben. Bei einer time of flight Messung wird der MMAD über die Bestimmung der Flugzeit eines Partikels für eine definierte Messstrecke ermittelt. Der MMAD korreliert mit der Flugzeit. Das heißt, dass Partikel mit einem großen MMAD eine größere Flugzeit benötigen als entsprechend kleinere Partikel. (vgl. hierzu: Kapitel BEISPIELE, Methode).

„Dispergierbar" meint flugtauglich. Grundvoraussetzung für eine Flugtauglichkeit eines Pulvers ist das Deagglomerieren des Pulvers in Einzelpartikel und das Verteilen der Einzelpartikel in Luft. Partikelagglomerate sind zu groß, um in die Lunge zu gelangen und sind demnach nicht geeignet für eine Inhalationstherapie.

Der Begriff „ausgebrachte Masse" gibt die Pulvermenge an, die bei Anwendung eines Inhalators ausgebracht wird. Die Ausbringung wird in diesem Fall zum Beispiel anhand einer Kapsel bestimmt, indem die Kapsel vor und nach Ausbringung gewogen wird. Die ausgebrachte Masse entspricht der Massendifferenz der Kapsel vor und nach Ausbringung.

Der Begriff „tempern" bedeutet die Durchführung einer Zustandsveränderung. Das Tempern beinhaltet die kontrollierte Exposition eines amorphen Pulvers mit Feuchte bzw. mit einem wasserhaltigen oder lösungsmittelhaltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur über einen ebenfalls definierte Expositionszeitraum. Ein wesentliches Kennzeichen des Temperns ist das kontrollierte Kristallisieren der Partikel durch Feuchtigkeit. Durch das Temperns soll die Oberflächenstruktur dahingehend modifiziert werden, dass es hauptsächlich an der Oberfläche zu Kristallbildungen kommt. Der Kern des Partikels ist weiterhin amorph. Dieses Verfahren ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Oberfläche des Partikels hauptsächlich die zu kristallisierende Substanz befindet. Hierbei handelt es sich in der Regel um einen oder mehrere Hilfsstoffe. Der positive Effekt des Temperns ist die Verbesserung der physikochemischen Eigenschaften. Durch die Begrenzung der Kristallisation auf die Partikeloberfläche wird die Substanz bzw. der Wirkstoff oder insbesondere das Protein weiterhin durch eine amorphe Umgebung im Kern des Partikels stabilisiert. Ein Kristallisieren des gesamten Partikels ist dagegen zu vermeiden. Die Tempervorgänge finden bevorzugt bei relativen Feuchten größer 30% statt. Idealerweise jedoch bei 50–60% relative Feuchte. Die Expositionszeit ist abhängig von der Kristallisationsgeschwindigkeit des Hilfsstoffes.

Der Begriff „Kristall" meint einen Stoff, deren kleinste Bestandteile wie Ione, Moleküle und Atome aus Kristallstrukuren aufgebaut ist. Substanzen und Substanzverbindungungen sind dann „kristallin", wenn mit geeigneten Verfahren „Kristallinität" bzw. „Kristallisation" detektiert wird. Beispiele für geeignete analytische Verfahren sind Röntgenbeugung, Lösungskalorimetrie sowie Verfahren zur Bestimmung der Hygroskopizität (zum Beispiel mit einem DVS, Firma Porotec). Bei der Röntgenbeugung wird ein Röntgenstrahl an einem Kristallgitter gebeugt. Aus der Anordnung des Beugungsspektrum kann die Kristallstruktur ermittelt werden. Ein quantitative Aussage der Kristallinität bzw. Kristallisation ergibt sich aus den Intensitäten der Reflexionsspecks. Eine Quantifizierung der Kristallinität ist auch mit der Lösungskalorimetrie und Hygroskopizitätsbestimmung möglich. Bei der Lösungskalorimetrie werden die unterschiedlichen Wärmetönungen von amorphen und kristallinen Modifikationsformen eines Feststoffe für die Quantifizierung herangezogen. Bei der Bestimmung der Hygroskopizität nutzt man die Eigenschaft aus, dass die amorphe Modifikation weniger hygrokopisch ist als die kristalline Modifikation.

Bei den genannten analytischen Verfahren muss vor Quantifizierung der Kristallinität eine Kalibriergerade mit Proben bekannter Kristallinität aufgenommen werden.

Der Begriff „relative Feuchte" (rF) meint die Aufnahmefähigkeit von Luft oder Stickstoff oder Ähnlichem für einen Dampf. Der Dampf kann aus Wasser oder einem anderen organischen Lösungsmittel bestehen. Unter der relativen Feuchte versteht man das Verhältnis der tatsächlichen erhaltenen zur maximal möglichen Masse des Dampfes in Luft oder Stickstoff oder Ähnlichem.

Der Begriff „Dampf" meint den gasförmigen Aggregatzustand eines Stoffes, in den dieser durch Sieden beziehungsweise durch Sublimation gelangt. Der Dampf kann sowohl aus Wasser als auch aus einem organischen Lösungsmittel bestehen. Bei den organischen Lösungsmitten werden pharmazeutisch akzeptierte Stoffe bevorzugt wie zum Beispiel Ethanol oder Isopropanol. Weiterhin können in besonderen Fällen folgende organische Lösungsmittel, eingesetzt werden wie Glucofurol, Ethyllactat, N-Methyl-2-pyrollidon, Dimethyl Sulfoxid, Ethylenglykol oder niederkettige gesättigte Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Pentan, Hexan, Heptan. Die Anwendung ist jedoch nicht beschränkt auf diese Beispiele.

Die Begriffe „Dampf" und „Gas", „wasserhaltiges Gas" und „wasserhaltiger Dampf" bzw. „lösungsmittelhaltiges Gas" und „lösungsmittelhaltiger Dampf" werden äquivalent benutzt. Die Bedeutung dieser Begriffe erklärt sich aus der Definition für Dampf.

Der Begriff „Raumtemperatur" bezeichnet eine Temperatur von ca. 20–25°C (+/– 10%). Der Begriff Raumtemperatur bezeichnet insbesondere eine Temperatur von 25°C.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Modifikation von Oberflächen bei Pulvern, insbesondere sprühgetrockneter Pulver, durch ein kontrolliertes Aussetzen der Pulver mit Feuchte/Temperatur. Hierdurch entstehen an der Oberfläche Kristalle. Dieser Vorgang wird im Folgenden als Tempern bezeichnet.

Das Wesen der Erfindung zielt auf eine Optimierung der Fließfähigkeit sowie der Verbesserung der aerodynamischen und elektrostatischen Eigenschaften der Pulver hin.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung, Erhalt oder verminderter Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers enthaltend einen Wirkstoff, insbesondere ein Protein, und mindestens einen Hilfsstoff dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittelhaltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren bei welchem der Expositionszeitraum so gewählt wird, dass der Hilfsstoff vor dem Wirkstoff kristallisiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren bei welchem die relativen Feuchte des wasserhaltigen bzw. lösungsmittelhaltigen Gases größer 30% (w/w) ist, bevorzugt zwischen 50–60% (w/w).

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren unter Beibehalt der Stabilität der Substanz. Die Stabilität der Substanz wird beibehalten bzw. verbessert, insbesondere die Lagerstabilität und insbesondere unter erhöhten Luftfeuchtebedingungen.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die FPF des Pulvers nach dreimonatiger Lagerung bei Luftfeuchten von 60% (w/w) relativer Feuchte nach dem Verfahren (es handelt sich dann um eine relative FPF = rFPF, also bezogen auf den Anfangswert) größer 60%, 70%, 80%, 90%, 95% des Anfangswertes (vor dem Verfahren).

In einer weiteren speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Verfahren wird die Stabilität der Substanz beibehalten bzw. verbessert, insbesondere die Lagerstabilität und insbesondere bei erhöhter relativer Feuchte. Die Lagerung erfolgt z.B. über 3 Monate bzw. 6 Monate.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Temperatur bei kleiner 60°C.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das vorliegende Pulver ein sprühgetrocknetes Pulver.

In einer speziellen Ausführungsform betrifft die Erfindung Pulver enthaltend ein Protein oder einen Protein-Wirkstoff und Phenylalanin als Hilfsstoff sowie optional einen Zucker, wobei das Pulver dadurch gekennzeichnet ist, dass es mindestens 40% (w/w) Phenylalanin enthält. Optional können auch weitere Substanzen insbesondere weitere Hilfsstoffe im Pulver enthalten sein. Weiterhin betrifft diese spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche ein Pulver, bestehend aus einen Protein oder einem Protein-Wirkstoff und Phenylalanin als Hilfsstoff sowie optional einem Zucker, enthält, wobei das Pulver zu mindestens 40% (w/w) aus Phenylalanin besteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um ein Verfahren zur Erhöhung der FPF, wobei die FPF insbesondere um mindestens 6%, bevorzugt um 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14% oder mehr als 14%.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eines Pulvers enthaltend einen Wirkstoff, insbesondere ein Protein, und mindestens einen Hilfsstoff dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittelhaltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird.

Die Stabilität des Pulvers bleibt bevorzugt beibehalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eines Pulvers bei welchem der Expositionszeitraum so gewählt wird, dass der Hilfsstoff vor dem Wirkstoff kristallisiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eines Pulvers bei welchem die relativen Feuchte des wasserhaltigen bzw. lösungsmittelhaltigen Gases größer 30% (w/w) ist, bevorzugt zwischen 50–60% (w/w).

Die Temperatur liegt bevorzugt bei kleiner 60°C.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verringerung der Elektrostatik eines Pulvers enthaltend einen Wirkstoff, insbesondere ein Protein, und mindestens einen Hilfsstoff dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittelhaltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verringerung der Elektrostatik eines Pulvers bei welchem der Expositionszeitraum so gewählt wird, dass der Hilfsstoff vor dem Wirkstoff kristallisiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verringerung der Elektrostatik eines Pulvers bei welchem die relativen Feuchte des wasserhaltigen bzw. lösungsmittelhaltigen Gases größer 30% (w/w) ist, bevorzugt zwischen 50–60% (w/w).

Die Temperatur liegt bevorzugt bei kleiner 60°C,

In einer speziellen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abfüllung von Pulvern dadurch gekennzeichnet, dass die Pulver gemäß der beschrieben Verfahren behandelt wurden.

Das vorliegende Verfahren betrifft die volumetrische und massenabhängige Abfüllung, z.B. mit einem Stechheber, einer Abfüllwalze oder einem Freifalldispenser. Die verbesserte Abfüllbarkeit durch einen zusätzlichen Temper-Schritt ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die daraus resultierende Verbesserung der Fließfähigkeit und einer Reduktion der elektrostatischen Aufladung der Pulver die Abfüllzeiten reduziert und die Abfüllpräzisionen verbessert werden.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Expositionszeit mindestens 8 Stunden oder mehr, mindestens 12 Stunden oder mehr, mindestens 20 Stunden oder mehr beträgt, bevorzugt 20 Stunden und besonders bevorzugt 20 Stunden.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Temperatur während des Expositionszeitraumes kleiner 60°C, insbesondere zwischen –10°C bis 60°C, bevorzugt 4°C bis 40°C und besonders bevorzugt zwischen 16°C und 35°C beträgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Temperatur während des Expositionszeitraumes 4°C, 10°C, Raumtemperatur oder 37°C, bevorzugt Raumtemperatur.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Wirkstoff in dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Protein wie beispielsweise Insulin, Insulinähnlicher Wachstumsfaktor, humanes Wachstumshormon (hGH) und andere Wachstumsfaktoren, Gewebeplasminogenaktivator (tPA), Erythropoetin (EPO), Cytokine, beispielsweise Interleukine (IL) wie IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13, IL-14, IL-15, I1-16, IL-17, IL-18, Interferon (IFN)-alpha, beta, gamma, Omega oder tau, Tumornekrosefaktor (TNF) wie z.B. TNF-alpha, beta oder gamma, TRAIL, G-CSF, GM-CSF, M-CSF, MCP-1 und VEGF. Weitere Beispiele sind monoklonale, polyklonale, multispezifische und einzelkettige (single chain) Antikörper und Fragmente davon, wie z.B. Fab, Fab', F(ab')₂, Fc und Fc'-Fragmente, leichte (L) und schwere (H) Immunglobulinketten und deren konstante, variable oder hypervariable Regionen sowie Fv- und Fd-Fragmente (Chamov et al., 1999). Die Antikörper können humanen oder nichthumanen Ursprungs sein. Auch humanisierte und chimäre Antikörper kommen in Frage.

Die Erfindung betrifft weiterhin Pulver mit erhöhter, erhaltener oder vermindert reduzierter Fließfähigkeit (FPF) oder verbesserten aerodynamischen oder elektrostatischen Eigenschaften herstellbar nach den erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Erfindung betrifft insbesondere Pulver mit erhöhter Fließfähigkeit oder erhöhter Nanorauigkeit, die nach einem der dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens zur Erhöhung, Erhalt oder verminderter Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers oder zur Verbesserung der aerodynamischen oder elektrostatischen Eigenschaften eines Pulvers enthält das Pulver eine Substanz 1 und mindestens eine weitere Substanz 2, wobei Substanz 2 vor Substanz 1 kristallisiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft also weiterhin ein Verfahren zur Erhöhung, Erhalt oder verminderten Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers enthaltend eine Substanz 1, insbesondere ein Protein, und mindestens eine Substanz 2 dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittel-haltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird,
• – wobei Substanz 2 vor Substanz 1 kristallisiert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Verfahren, die ein weiteres Beschichten mit weiteren Partikeln ausschließen, z.B. Ausschluß eines Coating mit Mg-Stearat oder Phospholipiden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Verfahren, die ein Vermischen mit Partikeln wie kleinsten Leucin-Partikeln oder allgemein mit nanoskaligen Partikeln aber auch mit wesentlich größeren Trägerstoffen ausschliessen. Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens bezieht sich also auf Verfahren unter Ausschluß eines Vermischens mit anderen Partikeln.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das ohne die Verwendung superkritischer oder subkritischer Medien amorphe oder teilkristalline Pulver konditioniert. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die vorliegende Erfindung damit superkritische Verfahren aus bzw. die Anwendung von superkritischen oder subkritischen Medien.

Die vorliegende Erfindung betrifft also weiterhin ein Verfahren zur Erhöhung, Erhalt oder verminderter Reduktion der Fließfähigkeit (FPF) eines Pulvers oder zur Verbesserung der aerodynamischen oder elektrostatischen Eigenschaften eines Pulvers enthaltend einen Wirkstoff, insbesondere ein Protein, und mindestens einen Hilfsstoff dadurch gekennzeichnet, dass

• – ein amorphes Pulver
• – über einen definierten Expositionszeitraum
• – kontrolliert einem wasserhaltigen Gas oder einem lösungsmittelhaltigen Gas mit definierter relativer Feuchte bei einer definierten Temperatur ausgesetzt wird,
• – wobei die An- bzw. Verwendung superkritischen oder subkritischen Medien ausgeschlossen ist.

Aus den nachfolgenden Experimenten wird ersichtlich, dass das erfinderische Pulver durch eine kontrollierte Feuchteexposition hinsichtlich dem aerodynamischen Verhaltens oder der Fließfähigkeit optimiert wird unter Beibehalt der Proteinstabilität. Die Optimierung der Pulvereigenschaften geht einher mit einer Oberflächenkristallisation der Partikeloberfläche.

Besonders hervorzuheben ist die Zugabe von hydrophoben beziehungsweise schwer löslichen Substanzen in die Sprühlösung, wobei diese Substanz nach Trocknung unter Feuchteeinfluss gut und kontrollierbar kristallisierbar ist. So zeigt beispielsweise das Phenylalanin diese Eigenschaft. Diese Aminosäure reichert sich aufgrund der Hydrophobizität im Sprühtropfen an der Tröpfchenoberfläche an. Aufgrund der im Vergleich zu Antikörpern und den üblich eingesetzten Zuckern oder Polyolen, wie z.B. Sachcharose, Mannitol, geringeren Löslichkeit bildet sich beim Eindampfen des Tropfens zuerst eine Feststoffschicht hauptsächlich bestehend aus Phenylalanin aus. Aufgrund der Hydrophobizität und der geringen Löslichkeit ist das Phenylalanin im getrockneten Partikel an der Partikeloberfläche angereichert. Es kommt zu einer mindestens teilweisen Trennung zwischen einer Phenylalanin-reichen Phase an der Partikeloberfläche und einer Phenylalaninarmen Phase im Kern des Partikels. Im Kern des Partikels ist dagegen der Wirkstoff sowie optional weitere gut lösliche Hilfsstoffe angereichert.

Durch die Neigung des Phenylalanins leicht zu kristallisieren, kann durch den Schichtenaufbau des Partikels kontrolliert die Partikeloberfläche kristallisiert werden ohne das Protein im Kern zu schädigen.

Es wurde eine Sprühlösung hergestellt bestehend aus Phenylalanin, LS90P und IgG1 in einem Verhältnis 80/10/10. Der Feststoffanteil der Sprühlösung lag bei 3,83% (w/v).

Die Lösung wurde unter folgenden Bedingungen getrocknet: Sprühtrockner: SD-Micro (Fa. Niro) Engangstemperatur: 120°C Ausgangstemperatur: 90°C Zerstäubergasrate: 4kg/h Trocknungsgasrate: 28kg/h

Das sprühgetrocknete Pulver wurde im DVS verschiedenen Luftfeuchten ausgesetzt. Es wurde bei der Messung die Wasserdampfsorption/-desorption in Abhängigkeit zur relativen Luftfeuchte bestimmt. Es kann festgestellt werden, dass das vorliegende Pulver bei einer kritischen Luftfeuchte von 50% einen Massenverlust erfährt (). Dieser Massenverlust geht einher mit einem Rekristallisieren des Pulvers. Es ist außerdem zu erkennen, dass der Massenverlust sehr gering ausfällt, was darauf hindeutet, dass das Pulver lediglich partiell kristallisiert.

Die Kinetik sowie das Ausmaß der Kristallisation ist ebenfalls von der Luftfeuchte abhängig.

Es zeigte sich, dass bei 50% rF die Kristallisationsgeschwindigkeit wesentlich langsamer ist als bei 60%rF (, ). Bei 60%rF ist außerdem die Restfeuchte des Pulvers nach dem Kristallisieren signifikant kleiner als nach dem Kristallisieren bei 50%rF. Dieses deutet darauf hin, dass bei 60%rF der Kristallisationsgrad höher ist.

Im Rasterkraftmikroskop wurde das Pulver kontrolliert Feuchten ausgesetzt und morphologische Änderungen in Abhängigkeit zur Expositionszeit in der Feuchte ermittelt.

Hierzu wurde das Pulver zuerst runtergetrocknet und anschließend der Zielfeuchte ausgesetzt. In regelmäßigen Abständen wurde das Pulver abgescannt. Die Zielfeuchten waren 50%rF und 60%rF.

Durch die AFM-Aufnahmen (

In diesem Beispiel wurden verschiedene sprühgetrocknete Pulver bestehend aus Phenylalanin, LS90P und IgG1 hergestellt. (siehe Tabelle 1 und 2). Tabelle 1: Zusammensetzung Sprühlösung Lösung 1 (w/v) Lösung 2 (w/v) Lösung 3 (w/v) Phenylalanin: 2,29 g/100 mL 3,06 g/100 mL 2,29 g/100mL IgG1: 1,15 g/100 mL 338 g/100 mL 383 mg/100 mL LS90P: 383 mg/100 mL 383 mg/100 mL 1,15 g/100 mL Feststoffanteil: 3,82% 3,82% 3,82% Protein/Zucker Verhältnis 3:1 1:1 1:3

Das Phenylalanin wurde unter Erhitzen (80°C) in Lösung gebracht. Nach Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur wurde das Protein und der Zucker zugegeben.

Die Lösungen wurden unter folgenden Sprühbedingungen sprühgetrocknet: Sprühtrockner: SD-Micro (Fa. Niro) Eingangstemperatur: 150°C Ausgangstemperatur: 90°C Zerstäubergasrate: 4 kg/h Trocknungsgasrate: 28 kg/h Tabelle 2: Zusammensetzung sprühgetrocknete Pulver (bezogen auf die Trockensubstanz) Pulver 1 Pulver 2 Pulver 3 Phenylalanin: 60% w/w 80% w/w 60% w/w IgG 1: 30% w/w 10% w/w 10% w/w LS90P: 10% w/w 10% w/w 30% w/w Protein/Zucker Verhältnis 3:1 1:1 1:3

Die hergestellten Pulver wurden bei 50% relativer Feuchte über 20 Stunden getempert. Tabelle 3: Aerodynamische Eigenschaften ohne Tempern Pulver nach Sprühtrocknung ohne Tempern, (Ph/LS90P/IgG1) 60/10/30 80/10/10 60/30/10 MMAD [&mgr;m] 4,25 3,77 3,73 FPF [%] 59,63 51,20 42,78 EM [%] 89,93 91,83 73,27 Mon. [%] 97,00 92,00 96,30 Aggr.[%] 2,70 7,60 3,30 Tabelle 4: Aerodynamische Eigenschaften mit Tempern getempertes, sprühgetrocknetes Pulver (50% rF/20 Std), (Ph/LS90P/IgG1) 60/10/30 80/10/10 60/30/10 MMAD [&mgr;m] 4,03 3,40 3,56 FPF [%] 65,13 58,57 56,73 EM [%] 95,27 90,23 93,20 Mon. [%] 97,10 89,80 96,00 Aggr. [%] 2,50 9,60 3,50

Durch den Tempervorgang konnte das aerodynamische Verhalten bei den getesteten Pulvern verbessert werden. Insbesondere die Feinpartikelfraktion erhöhte sich durch das Tempern. Das Protein wurde über den Temperprozess stabilisiert werden, so dass keine Feuchte induzierte Schädigung vorliegt. Wie in obiger Tabelle ersichtlich, ist der Monomer-Gehalt nach dem Tempern annähernd unverändert.

Die Verbesserung der Aerodynamik beim Phenylalanin kann vermutlich auf 2 Effekte zurück geführt werden. Wie in Beispiel 1 dargestellt, entstehen beim Phenylalanin-haltigen Pulver durch den Feuchteeinfluß auf der Partikeloberfläche kleine Kristalle. Diese fungieren zum einen als Abstandshalter. Zum anderen sind die kristallinen Oberflächen weit weniger hygroskopisch, so dass weniger Kapillarkräfte durch Wasserdampfkondensation auftreten.