专利名称：用于增加二甲双胍吸收的组合物和剂型的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于释放二甲双胍的组合物和剂型。更详细地讲，本发明涉及二甲双胍和转运部分的络合物，其中络合物提供二甲双胍在胃肠道，更具体地讲在下胃肠道的增加的吸收。
背景技术：
常规药物剂型的发展基于两个方面，一方面为获得稳定剂型，另一方面为获得在上胃肠道有最大吸收的剂型。由于将大部分药物剂型设计用于直接释放药物，剂型被设计成能较好地溶解在上胃肠(G.I.)道中，因为上胃肠道比下胃肠道具有大得多的药物吸收表面积。下胃肠道或结肠缺乏上胃肠道中存在的微绒毛。微绒毛的存在大大增加药物吸收的表面积，上胃肠道的表面积是结肠表面积的480倍。
上胃肠道和下胃肠道细胞特征的差异也造成下胃肠道分子吸收的不足。
图1说明转运化合物通过胃肠道上皮的2种常规途径。由10a、10b、10c表示的个体上皮细胞沿小肠和大肠形成细胞屏障。个体细胞被水通道或紧密连接(例如12a、12b)分隔。通过上皮的转运既可经跨细胞通道也可经旁细胞通道或两者皆可。转运的跨细胞通道(如图1的箭头14)是指化合物通过被动扩散或载体介导的转运移动跨过上皮细胞壁和细胞体。转运的旁细胞通道是指分子移动通过各细胞间的紧密连接，如箭头16所示。旁细胞通道特异性较低但总容量大得多，部分是因为其存在于整个胃肠道。但是，紧密连接沿胃肠道分布不同，从近端至远端紧密连接的有效“紧密度”呈增加趋势。因此，上胃肠道的十二指肠比上胃肠道的回肠更“易漏”，回肠比下胃肠道的结肠更“易漏”(Knauf，H.等，Klin.Wochenschr.，60(19)1191-1200(1982))。
因为药物在上胃肠道的通常停留时间是从约4至6小时，所以结肠吸收差的药物在口服摄入后仅4至6小时时间段通过机体吸收。通常医学上希望的是出现在患者血流中的所给药物全天保持相对恒定浓度。用表现最少结肠吸收的常规药物制剂时为达到这一点，患者将需要每天服药3至4次。这种不便于患者的实践经验上面其并非最佳治疗方案。因此，需要获得这样的全天长期吸收并且每天1次给药的药物。
为提供恒定剂量的治疗，常规药物发展已提出多种控制释放药物系统。这样的系统通过在给药后一段延长时间内释放它们的药物有效负荷发挥作用。但是，在药物结肠吸收最小的情况下这些控制释放系统的常规形式无效。由于药物只在上胃肠道吸收并且由于药物在上胃肠道的停留时间只有4至6小时，所以提出的控制释放剂型在上胃肠道内剂型停留时间后仍可释放其有效负荷的事实不意味经过上胃肠道停留4至6小时后机体将继续吸收控制释放药物。相反，剂型已进入下胃肠道后控制释放剂型释放的药物通常不吸收，而是与下胃肠道的其它物质从机体排出。
已确定二甲双胍为结肠吸收差的化合物(Marathe，P.等，Br.J.Clin.Pharmacol.，50325-332(2000))。盐酸二甲双胍本质上渗透性差且在下胃肠道或结肠中吸收差，导致几乎只在胃肠道的上部(上胃肠道)吸收。
二甲双胍为用于治疗II型糖尿病的双胍类抗高血糖药物。可买到它的盐酸盐即盐酸二甲双胍，且以用于治疗非胰岛素依赖性糖尿病(II型糖尿病)的Glucophage销售。由于通过血流中二甲双胍的相对恒定剂量提供药效学优势，每天一次的二甲双胍治疗对于糖尿病患者将提供便利之外的优点。例如，相对恒定剂量可改善葡萄糖利用和葡萄糖耐受。
实现缓释二甲双胍的先有技术已集中在增加在上胃肠道的停留时间。例如，PCT公布号WO 99/47128描述基于二甲双胍吸收主要仅发生在上胃肠道而不发生在下胃肠道的原理的二甲双胍释放系统。尝试制备每天给药一次的二甲双胍制剂的其他先有技术大多数不成功。例如，提出将Glucophage XR作为每天一次的制剂，但在体外释放90％剂量的时间为约6小时，远不及每天一次剂型所提出的15-20小时。因此，Glucophage XR需要每天给药两次。其他人已提出盐酸二甲双胍的延长释放剂型，在胃中的吸收时间通过增加剂型在胃中的停留时间而延长(美国专利第6,451,808号；美国专利第6,723,340号)。
因此，仍需要一种每天一次的二甲双胍剂量系统，该剂量系统提供二甲双胍在下胃肠道的吸收。
发明概述一方面，本发明包括由二甲双胍和转运部分组成的物质，二甲双胍和转运部分形成络合物。
在一个实施方案中，在络合物形成之前，转运部分为CH3(CnH2n)COOH形式的脂肪酸，其中n为4-16。
在另一个实施方案中，转运部分为癸酸或月桂酸。
另一方面，本发明包括组合物，该组合物包含由二甲双胍和转运部分组成的络合物和药学上可接受的载体，其中组合物在下胃肠道的吸收为盐酸二甲双胍的至少四倍。
另一方面，本发明包括含上述组合物的剂型。
另一方面，本发明包括含上述物质的剂型。
在各实施方案中，剂型为渗透性剂型。
示例性剂型为包括以下几部分的剂型(i)推进层(push layer)；(ii)含二甲双胍-转运部分络合物的药物层；(iii)围绕推进层和药物层提供的半渗透壁；和(iv)出口。
另一个示例性剂型为包括以下几部分的剂型(i)围绕渗透性制剂提供的半渗透壁，所述制剂包含二甲双胍-转运部分络合物、渗透剂(osmagent)和渗透聚合物(osmopolymer)；和(ii)出口。
在一个实施方案中，该剂型提供500-2550mg之间的总日剂量。
另一方面，本发明提供含二甲双胍和二甲双胍盐的改进剂型。该改进包括包含二甲双胍和转运部分的络合物的剂型。
另一方面，本发明包括用于治疗患者高血糖的方法，该方法包括给予上述组合物。
在一个实施方案中，组合物经口给予。
另一方面，本发明包括制备二甲双胍-转运部分络合物的方法，该方法包括提供二甲双胍碱；提供转运部分；在介电常数小于水的介电常数的溶剂存在下，使二甲双胍碱和转运部分结合；通过结合形成二甲双胍碱和转运部分之间的络合物。
在一个实施方案中，在介电常数至少小于水介电常数的二分之一的溶剂中，使二甲双胍和转运部分结合。示例性溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、苯、二氯甲烷和四氯化碳。
另一方面，本发明包括改善二甲双胍的胃肠吸收的方法，该方法包括提供由二甲双胍和转运部分组成的络合物，所述络合物的特征为紧密离子对键(tight-ion pair bond)；并且给予患者该络合物。
在一个实施方案中，改善吸收包括改善下胃肠道的吸收。
在另一个实施方案中，改善吸收包括改善在上胃肠道中的吸收。
另一方面，本发明包括治疗患有II型糖尿病的患者的方法，该方法包括给予由二甲双胍和转运部分组成的络合物；给予第二种治疗剂。
在一个实施方案中，第二种治疗剂的给予包括给予为抗糖尿病药物的第二种治疗剂。
在另一个实施方案中，第二种治疗剂为二肽基肽酶IV抑制剂。
在还另一个实施方案中，二甲双胍和脂肪酸转运部分的络合物包含络合物形成之前的脂肪酸，所述脂肪酸为CH3(CnH2n)COOH形式，其中n为4-16。示例性脂肪酸为癸酸或月桂酸。
在另一个实施方案中，络合物和/或DPP IV抑制剂经口给予。
在又一方面，本发明包括含二甲双胍和转运部分的化合物，该化合物经以下方法制备(i)提供二甲双胍碱；(ii)提供转运部分；(iii)在介电常数小于水的介电常数的溶剂存在下，使二甲双胍碱和转运部分结合，其中结合形成二甲双胍碱和转运部分之间通过紧密离子对键缔合的络合物。
当将本发明的下列详述和附图联合理解时，会更全面地了解本发明的这些和其他目的和特征。
附图详述下列附图不是按比例绘制，列出的目的为阐明本发明的各种实施方案。
图1为胃肠道上皮细胞的曲线，说明通过上皮细胞转运分子的跨细胞通道和旁细胞(paracellular)通道；图2显示二甲双胍的化学结构；图3为辛醇/水分配系数的对数与盐酸二甲双胍的pH函数图；图4A显示用于制备二甲双胍-转运部分络合物的通用合成反应流程；图4B显示用于制备二甲双胍-转运部分络合物的通用合成反应流程，其中转运部分包括羧基；图4C显示用于制备二甲双胍-脂肪酸络合物的合成反应流程；图5A-5D为盐酸二甲双胍(图5A)、月桂酸钠(图5B)、盐酸二甲双胍与月桂酸钠的物理混合物(图5C)以及二甲双胍-月桂酸盐络合物(图5D)的HPLC迹线(traces)图；图6A-6B为以微西门子(microsiemens)/厘米为单位的电导率(μS/cm，图6A)和非离子化药物的百分比(图6B)图，为盐酸二甲双胍(圆形)、与琥珀酸盐(倒三角形形)、癸酸盐(方形)、月桂酸盐(棱形)、棕榈酸盐(三角形)和油酸盐(八角形)的二甲双胍浓度的函数；图7显示将化合物经口管饲给予大鼠后，大鼠中以ng/mL为单位的二甲双胍血浆浓度，为盐酸二甲双胍(圆形)和二甲双胍-月桂酸盐络合物(棱形)以小时为单位的时间函数；图8显示使用冲洗-结扎(flush-ligated)结肠模型，大鼠中以ng/mL为单位的二甲双胍血浆浓度，为盐酸二甲双胍(圆形)、与琥珀酸酯(棱形)、棕榈酸酯(三角形)、油酸酯(倒置三角形)、癸酸酯(方形)和月桂酸酯(八角形)络合的二甲双胍的以小时为单位的时间函数；图9显示使用冲洗-结扎结肠模型，大鼠血浆中百分比生物利用度，为盐酸二甲双胍和月桂酸钠的物理混合物(圆形)以及月桂酸二甲双胍络合物(方形)的以mg碱/kg为单位的二甲双胍剂量函数；图10为使用冲洗结扎结肠模型，静脉内给予2mg/kg盐酸二甲双胍(三角形)之后和给予每只大鼠10mg剂量的盐酸二甲双胍(三角形)或二甲双胍月桂酸络合物(棱形)之后，大鼠中以ng/mL为单位的二甲双胍碱血浆浓度作为以小时为单位的时间函数图；图11说明剖视图中所示的示例性渗透剂型；图12说明适合于每天一次给予二甲双胍的另一种示例性渗透剂型，该剂型包含二甲双胍-转运部分络合物与任选的外部包衣中络合物的填充剂量(loading dose)；图13A说明一种每天一次二甲双胍剂型的实施方案，该剂型包含盐酸二甲双胍和二甲双胍-月桂酸盐络合物，与任选的在包衣中的盐酸二甲双胍填充剂量；图13B为显示以mg/小时为单位的二甲双胍释放速度的条形图，该速度为与图13A剂型的300mg盐酸二甲双胍相当剂量的以小时为单位的时间函数；图14A-14C说明在给予患者且在基质中包含二甲双胍-转运部分络合物之前(图14A)、在摄入胃肠道后的作用中(图14B)以及基质充分侵蚀已引起装置的带状部分分离之后(图14C)的剂量实施方案。
发明详述I.定义参考如下定义、本文提供的附图和示例性公开可最好地理解本发明。
“组合物”指一种或多种二甲双胍-转运部分络合物，任选与其他活性药用成分组合，和/或任选与非活性成分组合，如药学上可接受的载体、赋形剂、混悬剂、表面活性剂、崩解剂、粘合剂、稀释剂、润滑剂、稳定剂、抗氧化剂、渗透剂、着色剂、增塑剂等。
“络合物”指包含通过紧密离子对键结合的药物部分(如二甲双胍)和转运部分的物质。药物部分-转运部分络合物可不同于药物部分和转运部分的松散离子对，其差异在于在辛醇/水中的分配行为，其特征表现为如下关系ΔLogD＝LogD(络合物)-LogD(松散离子对)≥0.15(方程1)其中，D，分配系数(表观分配系数)，是在设定pH(通常约pH＝5.0至约pH＝7.0)和在25℃下所有种类药物部分和转运部分在辛醇中与相同种类在水(去离子水)中的平衡浓度的比率。Log D(络合物)是用来确定根据本文所指制备的药物部分和转运部分的络合物。Log D(松散离子对)是用来确定去离子水中药物部分和转运部分的物理混合物。例如，可确定推定络合物(在去离子水中25℃)的辛醇/水表观分配系数(D＝C辛醇/C水)并与在25℃去离子水中转运部分和药物部分的1∶1(mol/mol)物理混合物比较。如果确定推定络合物(D+T-)的Log D与1∶1(mol/mol)物理混合物(D+‖T-)的Log D之间的差异大于或等于0.15，那么就证实假定络合物是根据本发明的络合物。在优选的实施方案中，ΔLog D≥0.20，且更优选ΔLog D≥0.25，且仍更优选ΔLog D≥0.35。
“剂型”是指在介质、载体、媒介物或适合给药于需要它们的患者的装置中的药用组合物。
“药物”或“药物部分”指当给予患者时提供某些药理作用的药物、化合物或药剂、或这些药物、化合物或药剂的残基。适合于在形成络合物中使用，药物包含酸性、碱性或两性离子结构成分(element)，或酸性、碱性或两性离子残基结构成分。
“脂肪酸”指通式为CH3(CnHx)COOH的任何有机酸基团，其中烃链为饱和的(x＝2n，如棕榈酸，C15H31COOH)或不饱和的(x＝2n-2，如油酸，CH3C16H30COOH)。
“肠道”或“胃肠道”是指从胃的下开口延伸至肛门的消化道部分，包括小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠(升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠和直肠)。
“松散离子对”是指在生理学pH和在水环境中，很容易与可能出现在松散离子对环境中的其它疏松配对或游离的离子相互交换的一对离子。用同位素标记和NMR或质谱分析，通过记录在生理学pH和水环境中松散离子对的成员与另一种离子的互换可在实验中发现松散离子对。也可用反相HPLC，通过记录在生理学pH和水环境中离子对的分离在实验中发现松散离子对。松散离子对也可以称为“物理混合物”，且通过使离子对在介质中一起物理混合形成。
“下胃肠道”或“下G.I.道”指大肠。
二甲双胍指N，N-二甲基亚氨基二甲亚氨酸二酰胺(N，N-dimethylimidodicarbonimidicdiamide)，分子式为C4H11N5，分子量为129.17。该化合物可以以盐酸二甲双胍买到。
“患者”指需要治疗介入的动物，优选哺乳动物，更优选人。
“紧密离子对”指在生理pH和水性环境中，不容易与在紧密离子对环境中可存在的其他松散的自由离子对互换的离子对。紧密离子对可用实验方法检测，即通过使用同位素标记法和NMR或质谱记录生理pH和水性环境中紧密离子对的一个离子与另一个离子没有互换而测得。紧密离子对可用实验方法发现，即通过使用反相HPLC记录生理pH和水性环境中离子对分离的缺少而发现。
“转运部分”指能够与药物形成络合物的化合物或已与药物形成络合物的化合物的残基，其中转运部分与未络合药物的转运相比，改善了药物的跨上皮组织的转运。转运部分包含疏水部分和酸性、碱性或两性离子结构成分或者酸性、碱性或两性离子残基结构成分。在优选实施方案中，疏水部分包含烃链。在一个实施方案中，碱性结构成分或碱性残基结构成分的pKa大于约7.0，优选大于约8.0。
“药用组合物”指适合给予需要该组合物的患者的组合物。
“结构成分”指(i)为大分子部分的化学基团，和(ii)具有可辨别的化学官能团的化学基团。例如，化合物上的酸性基团或碱性基团为结构成分。
“物质”指具有具体特征的化学实体。
“残基结构成分”指通过与另一种化合物、化学基团、离子、原子等的相互作用或反应而修饰的结构成分。例如，羧基结构成分(COOH)与钠相互作用以形成羧酸钠盐，COO-为残基结构成分。
“上胃肠道”或“上G.I.道”指包括胃和小肠的胃肠道部分。
II.二甲双胍络合物的形成和特征如上所述，二甲双胍为用于帮助控制非胰岛素依赖性糖尿病(II型糖尿病)中血糖水平的双胍类抗高血糖药物。如图2中所示，二甲双胍为具有pKa为12.4的阳离子水溶性化合物。药物的电离形式趋向于吸附至带阴电荷的肠上皮细胞，且研究已显示二甲双胍在健康人群的结肠中吸收差(Vidon，N.，等，Diabetes Res.Clin.Pract.，4223-229(1988))。盐酸二甲双胍的亲水性如图3所示，该图绘出了盐酸二甲双胍的辛醇/水分配系数的对数(logP)对pH的函数。当pH值小于7.0，盐酸二甲双胍为亲水的，且logP小于-3.7。胃肠道中的pH梯度范围为从胃中pH约1.2至远端回肠和大肠中pH约7.5(Evans，D.F.等，Gut，291035-1041(1988))，这意味着在胃肠道的整个pH范围内盐酸二甲双胍为亲水性的。此外，盐酸二甲双胍在这些pH值中为高度解离的。亲水性和电荷的联合趋向于严格限制其经跨细胞通道转运的吸收，结果盐酸二甲双胍在下胃肠道中吸收非常差。
因此，一方面，本发明提供包含在下胃肠道中吸收得到显著改善的二甲双胍的物质。该物质为二甲双胍和转运部分的络合物，可根据图4A中所示的通用合成反应流程从二甲双胍盐如盐酸二甲双胍制备。简言之，将二甲双胍与转运部分结合，在图中以T-M+表示。示例性转运部分为上列部分，包括脂肪酸、苯磺酸、苯甲酸、富马酸和水杨酸。如在下面将要讨论的，在介电常数小于水的有机溶剂的存在下，使两种物质接触以形成二甲双胍-转运部分络合物，其中物质通过紧密离子对键结合，在图4A中以二甲双胍+(T)-表示。
图4B说明用于形成二甲双胍-转运部分络合物的更具体的合成反应流程。在该流程中，转运部分具有羧基(COO-)，在图中以T-COO-表示。含羧基的转运部分即T-COO-在介电常数小于水的溶剂中混合以形成通过混合键或紧密离子对缔合的二甲双胍和转运部分的络合物，在图中以二甲双胍+[(T COO)2]-表示。
实施例1中提供用于制备二甲双胍-转运部分络合物的步骤的具体实例，用图4C说明，其中转运部分为脂肪酸。使用离子交换方法从盐酸盐制备二甲双胍碱。在溶剂中脂肪酸溶液与二甲双胍碱接触以重新形成二甲双胍-脂肪酸络合物。
在实施例1中，络合物由作为示例性脂肪酸转运部分的月桂酸形成。应理解月桂酸仅为示例性的，其制备步骤同样适用于适合用作转运部分的其他物质，也适合于任何碳链长度的脂肪酸。例如，二甲双胍与各种脂肪酸或脂肪酸的盐形成络合物，所述脂肪酸具有6-18碳原子，更优选8-16碳原子，甚至更优选10-14碳原子。脂肪酸或其盐可为饱和的或不饱和的。预期在制备络合物中使用的示例性饱和脂肪酸包括丁酸(酪酸，4C)；戊酸(缬草酸，5C)；己酸(己酸，6C)；辛酸(辛酸，8C)；壬酸(壬酸，9C)；癸酸(癸酸，10C)；十二酸(月桂酸，12C)；十四酸(豆蔻酸，14C)；十六酸(棕榈酸，16C)；十七酸(十七烷酸，17C)和十八酸(硬脂酸，18C)，其中系统名之后的园括号内为俗名和脂肪酸中的碳原子数目。不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸和亚麻酸，所有酸具有18个碳原子。亚油酸和亚麻酸为多不饱和酸。
也预期二甲双胍与烷基硫酸酯或烷基硫酸酯的盐形成络合物，其中烷基硫酸酯可为饱和的或不饱和的。示例性烷基硫酸酯或其盐(钠、钾、镁等)具有6-18碳原子，更优选8-16碳原子，且甚至更优选10-14个碳原子。也预期二甲双胍与苯磺酸、苯甲酸、富马酸和水杨酸或这些酸的盐形成络合物。
在一个实施方案中，根据本发明的络合物不包括二甲双胍-硫辛酸(也称α-硫辛酸)的络合物。
继续参考实施例1，由二甲双胍-月桂酸盐组成的络合物从丙酮中制备。丙酮仅为示例性溶剂，脂肪酸可在其中溶解的其他溶剂为合适的溶剂。例如，脂肪酸可溶解在氯仿、苯、环己烷、乙醇(95％)、乙酸和甲醇中。癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸在这些溶剂中的溶解性(g/L)如表1所示。
表1脂肪酸于20℃下的溶解性(g/L)
在一个实施方案中，用于形成络合物所用的溶剂为介电常数小于水的溶剂，优选至少小于水的介电常数的二分之一，更优选至少小于水的介电常数的三分之一的溶剂。介电常数为溶剂极性的测量法，示例性溶剂的介电常数如表2中所示。
表2示例性溶剂的特征
溶剂水、甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇和乙酸为具有连接至带负电荷原子(一般为氧原子)的氢原子极性质子溶剂。溶剂丙酮、乙酸乙酯、甲基乙基酮和乙腈为偶极非质子溶剂，在一个实施方案中，优选在形成二甲双胍络合物中使用。偶极非质子溶剂不包含OH键，但由于碳与氧或氮之间的多重键一般具有大的键的偶极距。大多数偶极非质子溶剂包含C-O双键。在表2中记录的偶极非质子溶剂的介电常数至少小于水的二分之一。
使用了反相HPLC分析如实施例1所述形成的述二甲双胍-月桂酸盐络合物。HPLC的条件在下面的方法部分中描述。为了比较，也产生了盐酸二甲双胍、月桂酸钠，以及盐酸二甲双胍和月桂酸钠的物理混合物的HPLC迹线，其结果如图5A-5D中所示。图5A显示了盐酸二甲双胍的迹线，观察到1.1分钟处的单峰。月桂酸的盐形式，月桂酸钠在约3-4分钟之间以单宽峰形式洗脱(图5B)。盐酸二甲双胍和月桂酸钠的1∶1摩尔物理混合物在水中以两个峰形式洗脱，1.1分钟处的一个峰对应于盐酸二甲双胍，约2.7-4分钟处的第二个峰对应于月桂酸钠(图5C)。图5D显示按实施例2中步骤形成的络合物的HPLC迹线，观察到3.9-4.5分钟处有单洗脱峰。HPLC迹线显示二甲双胍碱和月桂酸形成的络合物不同于该两种成分在水中的物理混合物。该迹线也显示当该络合物置于溶剂系统(水∶乙腈 50∶50 v∶v)中用于HPLC分析时络合物不会解离。
在描述二甲双胍-月桂酸盐络合物特征的另一个研究中，测量了络合物的辛醇/水表观分配系数(D＝C辛醇/C水)，并与盐酸二甲双胍、盐酸二甲双胍∶十二烷基硫酸钠的1∶1(mol/mol)混合物和盐酸二甲双胍∶月桂酸钠的1∶1(mol/mol)混合物的辛醇/水表观分配系数比较。结果如表3中所示。
表3辛醇/水分配系数
*Log[C辛醇/C水]
络合物的LogD为0.44，与盐酸二甲双胍相比显著增加，这表明络合物比二甲双胍的盐形式更利于分配在辛醇中。与盐酸二甲双胍在脂肪酸盐中的物理混合物相比，络合物也具有更高的logD。logD的差异进一步证明二甲双胍-脂肪酸的络合物不是该两种物质的物理混合物，也就是说不是简单的松散离子对而是紧密离子对。
不希望受机制的具体理解束缚，发明人的理由如下。当松散离子对置于极性溶剂环境中时，假定极性溶剂分子本身会插入被离子键占据的空间，从而促使键合的离子分开。在自由离子周围可形成溶剂化壳，溶剂化壳包含静电结合至自由离子上的极性溶剂分子。该溶剂化壳从而防止该自由离子与另一自由离子形成任何形式，但是是松散离子对的离子键。在多种类型相反离子存在于极性溶剂中的条件下，任何特定的松散离子对可能对相反离子竞争相对敏感。
这种作用当极性增强时更明显，极性以溶剂的介电常数表示。基于库仑定律，带电荷(q1)和(q2)并被介电常数(e)介质中的距离(r)隔开的两种离子之间的力为F=-q1q24πϵ0ϵr2]]>(方程式2)其中ε0为空间介电常数。方程式显示介电常数(ε)对溶剂中松散离子对稳定性的重要性。在高介电常数(ε＝80)的水性溶液中，如果水分子进攻离子的结合并分开相反的荷电离子，则静电吸引力被显著减小。
因此，高介电常数溶剂分子一旦存在于离子键附近会进攻离子键并最终破坏该键。于是这种未键合的离子自由地在溶剂中移动。这些性质定义为松散离子对。
紧密离子对的形成与松散离子对不同，从而具有不同于松散离子对的性质。通过减少两个离子间键合空间内极性溶剂分子的数目形成紧密离子对。这使得离子紧密移动到一起，形成比松散离子对键显著更强的键，但仍认为是离子键。本文中更完整地公开，使用极性比水小的溶剂以降低离子间极性溶剂的包埋而获得紧密离子对。
至于松散和紧密离子对的另外的讨论，见D.Quintanar-Guerrero等，Pharm.Res.，14(2)119-127(1997)。
也可使用色谱方法观察松散和紧密离子对之间的差异。使用反相色谱，于不会分离紧密离子对的条件下可容易地分离松散离子对。
根据本发明也可通过选择阳离子和阴离子相对于彼此的浓度制备更强的化学键。例如在溶剂为水的情况下，可选择阳离子(碱)和阴离子(酸)以达到更强的相互吸引。如果需要较弱的键，则可选择较弱的吸引。
为了理解分子跨这类膜的转运，可将生物膜部分模拟成近似脂质双分子层的第一层(first order)。由于不宜分份，跨脂质双分子层部分的转运(与主动转运等相反)不利于离子。各研究者已建议中和这些离子的电荷可增加跨膜转运。
在“离子对”理论中，离子药物部分与转运部分相反离子配对以“隐藏”电荷并使所得离子对更易在脂质双分子层中移动。该方法已引起大量关注和研究，尤其关注提高经口给予药物跨肠上皮细胞的吸收。
尽管离子对已引起许多关注和研究，但一直没有获得许多成功。例如，发现两种抗病毒化合物的离子对引起吸收增加，不是由于离子对跨细胞转运的作用而是由于对单层完整性的作用(J.Van Gelder等，Int.J.of Pharmaceutics，186127-136(1999)。作者推断离子对的形成可能对提高荷电亲水性化合物的跨上皮细胞转运不是非常有效，因为在体内发现的与其他离子的竞争可破坏相反离子的有益作用。其他作者已指出离子对的吸收实验并不总是指向明确的机理(D.Quintanar-Guerrero等，Pharm.Res.，14(2)119-127(1997))。
发明人已意外地发现这些离子对吸收实验的问题为他们使用松散离子对而不是紧密离子对进行实验。确实，在本领域中公开的许多离子对吸收吸收实验甚至没有明确区分松散离子对和紧密离子对之间的差异。技术人员事实上不得不通过回顾制备离子对的公开方法区分所公开的松散离子对，并注明这些公开的制备方法针对松散离子对而非紧密离子对。松散离子对相对容许相反离子的竞争，并容易发生由溶剂介导(如水介导)的结合松散离子对的离子键的开裂。因此，当离子对的药物部分到达肠上皮细胞的膜壁时，可以或不可以与转运部分以自由离子对结合。膜壁附近存在离子对的几率依赖于保持离子在一起的离子键，但更多地依赖于两种离子各自的局部浓度。当它们接近肠上皮细胞膜壁时，如果两部分没有结合，非络合药物部分的吸收速度可能不会受非络合转运部分的影响。所以与单独给予药物部分相比，松散离子对可能对吸收仅有有限影响。
相反，本发明络合物在极性溶剂如水的存在下具有更稳定的键。因此发明人推论，通过形成络合物药物部分和转运部分在靠近膜壁的时候，这些部分将更可能以离子对形式缔合。这种缔合会增加上述部分的电荷被隐蔽(buried)的机会，使所得离子对更容易穿越细胞膜。
在一个实施方案中，络合物在药物部分和转运部分之间包含紧密离子对键。如本文讨论的，紧密离子对比松散离子对更稳定，从而增加药物部分和转运部分在接近膜壁时，所述部分会以离子对形式缔合的可能性。这种缔合会增加上述部分的电荷被隐蔽的机会，使紧密离子对键合的络合物更容易穿越细胞膜。
应注意相对于非络合的药物部分，本发明络合物可改善在整个胃肠道的吸收，而不只是改善下胃肠道的吸收，因为预期该络合物一般改善跨细胞通道转运，而不只是改善下胃肠道的转运。例如，如果药物部分为主要出现于上胃肠道中的活性转运蛋白的基质，则由药物部分形成的络合物仍可用作转运蛋白的基质。因此，总的转运可为由转运蛋白加上本发明所提供的改进的跨细胞所致转运量之和。在一个实施方案中，本发明络合物改善在上胃肠道、下胃肠道，以及上胃肠道与下胃肠道两部位的吸收。
在受本发明支持而进行的研究中，根据实施例1中描述的步骤使用脂肪酸癸酸、月桂酸、棕榈酸和油酸制备了二甲双胍-脂肪酸络合物。也制备了二甲双胍和亚乙基琥珀酸的络合物。这些络合物的特征在于其熔点和溶解性，其数据总结在表4A中。另外，各络合物在水性溶液(pH≅5.8)]]>的电导率用CDM 83电导计(RadiometerCopenhagen)于23℃测定。其值总结在表4B中并在图6A中图示。
表4A
表4B
图6A显示以微西门子/厘米(μS/cm)为单位的电导率，为盐酸二甲双胍(圆形)、与琥珀酸盐(倒三角形)、癸酸盐(方形)、月桂酸盐(棱形)、棕榈酸盐(三角形)和油酸盐(八角形)络合的二甲双胍的浓度函数。在所有浓度下，盐酸二甲双胍具有最高的电导率。与盐酸二甲双胍相比，络合物具有较低的电导率，电导率显然随着脂肪酸碳数目增加而降低。
假设电导率(k)与带电荷离子的浓度成比例且盐酸二甲双胍100％带电荷，则通过下列方程式估计非电离药物(f)的百分比。也假设忽略不同大小脂肪酸分子的扩散作用。
f＝(1-k/kHCL)×100 (方程式3)图6B显示为二甲双胍浓度的函数的各络合物的非电离药物的百分比，由方程式3确定。盐酸二甲双胍(圆形)完全电离，而琥珀酸-二甲双胍(倒三角形)约80％电离。络合物癸酸-二甲双胍(方形)和二甲双胍-月桂酸盐(棱形)约50％电离，棕榈酸-二甲双胍(三角形)和油酸-二甲双胍(八角形)约30％电离。这些数据再次确定离子对盐酸二甲双胍和二甲双胍-脂肪酸络合物之间的差异。
f=(1-kkHCl)×100]]>定义解离因数为100减去非电离药物的百分数(f)，在一个实施方案中，于pH≅5.8]]>的水性环境中，在20毫摩尔二甲双胍/每升的浓度下，本发明络合物显示解离因数为5-90之间，更优选5-85，更优选10-70，甚至更优选20-65。
二甲双胍-月桂酸盐络合物的体内结肠吸收使用经口管饲大鼠模型进行特征鉴定。如实施例2中所描述，用每只大鼠40mg盐酸二甲双胍或二甲双胍-月桂酸盐络合物处理禁食大鼠。抽取血样用于分析二甲双胍的浓度，其结果如图7中所示。在处理后约1小时内经口管饲盐酸二甲双胍(圆形)的大鼠的血浆浓度达到血浆浓度最大值，Cmax为约4080ng/mL。在处理后约1小时内经口管饲二甲双胍-月桂酸盐络合物(棱形)的处理的大鼠血浆浓度达到最大值，Cmax为约5090ng/mL。在所有试验中处理后的1-8小时期间，用络合物处理的大鼠的血浆浓度较高。数据分析显示相对于静脉给予盐酸二甲双胍时二甲双胍的生物利用度(100％生物利用度)而言，以络合物形式给予的二甲双胍的相对生物利用度为151％。
络合物的体内结肠吸收也使用大鼠flush结扎结肠模型进行评价。如实施例3中所描述，经插管给予剂量10mg/大鼠的不同络合物至大鼠的结扎结肠中。对各试验组的大鼠(n＝3)给予盐酸二甲双胍、琥珀酸二甲双胍二聚物、棕榈酸二甲双胍、油酸二甲双胍、癸酸二甲双胍或月桂酸二甲双胍。另一组大鼠静脉给予1mg盐酸二甲双胍。周期性抽取血样用于分析血液中二甲双胍碱的浓度。其数据如图8中所示。
图8显示大鼠中以ng/mL为单位的二甲双胍血浆浓度，其为盐酸二甲双胍(圆形)、与琥珀酸盐(棱形)、棕榈酸盐(三角形)、油酸盐(倒三角形)、癸酸盐(方形)和月桂酸盐(八角形)络合的二甲双胍的以小时为单位的时间函数。由月桂酸(圆形)和癸酸(方形)制备的络合物达到最高血浆浓度。与棕榈酸(三角形)和油酸(倒三角形)的络合物所达到的二甲双胍血浆浓度低于与月桂酸和癸酸的络合物所达到的血浆浓度，但高于由盐酸二甲双胍或琥珀酸二甲双胍提供的血浆浓度。
表5显示相对于静脉给予盐酸二甲双胍的生物利用度(第三列)，经插管给予结扎结肠的盐酸二甲双胍的生物利用度(第四列)进行标准化的相对Cmax(各络合物相对于盐酸二甲双胍血浆浓度的最大二甲双胍碱血浆浓度)和各络合物的相对生物利用度。
表5
1相对于静脉内给予盐酸二甲双胍的AUC标准化的由各络合物所达到的AUC；(ng·h/mL-mg)。
1相对于经插管至结扎结肠给予盐酸二甲双胍的AUC标准化的由各络合物所达到的AUC。
用棕榈酸-二甲双胍络合物达到的生物利用度为盐酸盐的生物利用度的近5倍，由此可见，当二甲双胍以二甲双胍-转运部分络合物形式提供给结肠吸收时，二甲双胍的生物利用度显著提高。相对于盐酸盐，油酸酯络合物的生物利用度得到14倍的改善。相对于盐酸盐，癸酸-二甲双胍络合物提供近18倍的改善生物利用度。相对于盐酸盐，二甲双胍-月桂酸盐络合物的生物利用度得到20倍以上的改善。因此，本发明设计了包含由二甲双胍和转运部分形成的络合物的化合物，或者基本由二甲双胍和转运部分形成形成的络合物组成的化合物，或者由二甲双胍和转运部分形成形成的络合物组成的化合物，其中相对于盐酸二甲双胍的结肠吸收，络合物在结肠的吸收至少为前者的5倍，更优选为至少15倍，且更优选为至少20倍，这由从二甲双胍血浆浓度测定的二甲双胍生物利用度得到证明。因此，当二甲双胍以二甲双胍-转运部分络合物形式给予时，显著提高二甲双胍进入血液的结肠吸收。
使用实施例3中描述的冲洗-结扎结肠模型进行了另一项研究，以便将以络合物形式提供时二甲双胍的生物利用度与以盐酸二甲双胍和月桂酸钠(1∶1摩尔比)的物理混合物形式提供时二甲双胍的生物利用度进行比较。将两种试验制剂(二甲双胍-月桂酸盐络合物和1∶1摩尔比盐酸二甲双胍∶月桂酸钠)和盐酸二甲双胍的不同剂量经插管送入结扎结肠中。分析血浆样品以测定二甲双胍的浓度和相对于静脉给予二甲双胍的生物利用度的生物利用度。其结果如图9中所示。
图9显示百分比生物利用度，为盐酸二甲双胍和月桂酸钠的物理混合物(圆形)和月桂酸二甲双胍络合物(正方形)的以mg碱/kg为单位的二甲双胍剂量的函数。该络合物具有比物理混合物更高的生物利用度和更低的可变性。
图10显示实施例3中表A、F和G的数据，以说明与经插管法给予至结扎结肠的盐酸二甲双胍(圆形)或经静脉给予的盐酸二甲双胍(三角形)比较的该络合物(棱形)的药动学。该络合物提供比药物的盐形式更高的结肠吸收，且具有静脉给予的更持久的血液浓度。
III.示例性剂型和使用方法上述络合物提供在胃肠道特别是下胃肠道中的增加的吸收率。现在将描述使用该络合物的剂型和治疗方法及其增加的结肠吸收。应理解下述剂型仅起示例作用。
许多剂型适合用于二甲双胍-转运部分络合物的使用。如上所述，提供每天一次给药的剂型可达到治疗功效至少约15小时，更优选至少18小时，甚至更优选至少约20小时。根据释放所需剂量二甲双胍的任何设计可构建和配制剂型。一般，该剂型经口给予，其大小和形状类似常规的片剂或胶囊剂。根据各种不同的方法之一可制备可经口给予的剂型。例如，该剂型可制成扩散系统如贮库装置(reservoirdevice)或基质装置、溶解系统如包胶囊的溶解系统(包括如“定时微丸(tiny time pills)”和珠和基质溶解系统及扩散/溶解系统和离子交换树脂系统的联合，如Remington′s Pharmaceutical Sciences，18thEd.，pp.1682-1685(1990)中所述。
适合于二甲双胍-转运部分络合物使用的剂型的具体实例为渗透剂型。通常，渗透剂型利用渗透压产生驱动力，使液体至少部分渗透至由半渗透壁形成的隔室中，所述壁允许液体自由扩散但不允许药物或渗透剂(如果存在)自由扩散。渗透系统的优势为它们的运转不依赖于pH，因而在整个延长时间段，即使当该剂型经过胃肠道并遇到具有显著不同pH值的不同微环境时，继续以渗透决定的速度运转。在Santus和Baker，″Osmotic drug deliverya review of the patentliterature(渗透药物的释放专利文献的回顾)，″Journal of ControlledRelease，351-21(1995)中可发现有关这些剂型的评述。在如下美国专利中也详细介绍了渗透剂型，各文献通过引用结合到本文中Nos.3,845,770、3,916,899、3,995,631、4,008,719、4,111,202、4,160,020、4,327,725、4,519,801、4,578,075、4,681,583、5,019,397和5,156,850。
图11中显示在本技术领域中以初级渗透泵(elementary osmoticpump)剂型提及的示例性剂型。剖面图中所示的剂型20也以初级渗透泵剂型被提及，由环绕和围绕内部隔室24的半渗透壁22组成。内部隔室包含单一的成分层，在本文中称为药物层26，该药物层包含二甲双胍-转运部分络合物28与所选赋形剂的混合物。调整赋形剂以提供渗透活性梯度，该梯度用于从外界吸引液体经壁22进入，一旦浸润液体就形成可释放的二甲双胍-转运部分络合物制剂。赋形剂可包含合适的混悬剂(本文中也称为药物载体30)、粘合剂32、润滑剂34和称为渗透剂36的渗透活性剂。下面提供了这些成分中每一成分的示例性原料。
渗透剂型的半渗透壁22可以透过外部经过的液体，如水和生物流体，但基本上不能透过内部隔室中经过的成分。用于形成壁的原料在剂型使用期间本质上是不可侵蚀的且大体上不溶于生物液。形成半渗透壁的代表性聚合物包括均聚物和共聚物，如纤维素酯、纤维素醚和纤维素酯-醚。通道调节剂可与壁形成原料混合以调节壁的液体渗透性。例如，对液体如水的渗透产生显著增加的试剂常常基本是亲水的，而对水的渗透产生显著降低的那些试剂基本是疏水的。示例性通道调节剂包括多元醇、聚亚烷基二醇(glycol)、聚亚烷基二醇(polyalkylenediols)、亚烷基二醇聚酯等。
在运转中，由于渗透活性剂存在，跨壁22的渗透梯度引起胃液穿过壁被吸收，使药物层溶胀并在内部隔室中形成可释放的二甲双胍-转运部分制剂(如溶液剂、混悬剂、浆液或其它可流动的组合物)。当液体继续进入内部隔室时可释放的二甲双胍-转运部分制剂经出口38释放。甚至当药物制剂从剂型中释放时，液体继续流进内部隔室，从而促进药物继续释放。在这种方式中，二甲双胍-转运部分于延长时间阶段内以稳定、持续的方式释放。
实施例4中描述了类似于图11中所示剂型的制备。
图12为另一种示例性渗透剂型的简图。在美国专利第4,612,008、5,082,668和5,091,190号中详细描述了该剂型，以上专利通过引用结合到本文中。简单地说，截面图显示的剂型40具有界定内部隔室44的半渗透壁42。内部隔室44包含具有药物层46和推进层48的双层压缩芯(core)。下面将会描述，推进层48为置放在剂型中的转移渗漉(displacement)组合物，使用期间推进层膨胀，形成药物层的原料经一个或多个出口如出口50从剂型排出。推进层可置于与药物层接触的排列分层中，如图12中所示，或者推进层可具有隔离推进层和药物层的一个或多个中间层。
药物层46包含二甲双胍-转运部分络合物，该络合物所选赋形剂混合，如上述关于图11所讨论的那些赋形剂。示例性剂型可包括由二甲双胍-月桂酸盐络合物组成的药物层、作为载体的聚环氧乙烷、作为渗透剂的氯化钠、作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素和作为润滑剂的硬脂酸镁。
推进层48包含渗透活性成分，如吸取水液或生物液体并溶胀的一种或多种聚合物，在本领域中称为渗透聚合物。渗透聚合物为可溶胀的亲水聚合物，与水和水性生物液体互相作用、溶胀或扩大至很大程度，通常为其原体积的2-50倍。渗透聚合物可为非交联的或交联的，在优选实施方案中渗透聚合物至少轻度交联以产生聚合物网络，该网络很大并且缠结以便使用期间不容易从剂型中排出。可用作渗透聚合物的聚合物实例在上述详细描述渗透剂型的参考中提供。一般渗透聚合物为聚烯化氧，如聚环氧乙烷和聚羧甲基纤维素碱盐(poly(alkali carboxymethylcellulose))，其中碱为钠、钾或锂。其它赋形剂如粘合剂、润滑剂、抗氧化剂和着色剂也可包括在推进层中。使用中，当液体经半渗透壁吸收时，渗透聚合物溶胀并推动药物层促使药物从剂型中经出口释放。
推进层也可包括以粘合剂提及的成分，一般为纤维素或乙烯基聚合物如聚正乙烯基酰胺、聚正乙烯基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚正乙烯基己内酯(caprolactone)、聚正乙烯基-5-甲基-2-吡咯烷酮等。推进层也可包括润滑剂如硬脂酸钠或硬脂酸镁，以及抑制成分氧化的抗氧化剂。代表性抗氧化剂包括，但不限于抗坏血酸、棕榈酸抗坏血酸酯、丁羟茴醚、2-和3-叔丁基-4-羟基苯甲醚的混合物和丁羟甲苯。
渗透剂也可掺入渗透剂型的药物层和/或推进层酯。渗透剂的存在建立起跨半渗透壁的渗透活性梯度。示例性渗透剂包括盐如氯化钠、氯化钾、氯化锂等，以及糖如棉子糖、蔗糖、葡萄糖、乳糖，及碳水化合物。
继续参照图12，该剂型可任选包括用于根据剂量着色标记剂型或用于提供二甲双胍或另一种药物立即释放的包衣层(未显示)。
使用中，水流通过壁进入推进层和药物层。推进层吸取液体开始溶胀，随后推动药物层44，引起该层中的原料经出口排出，进入胃肠道。在剂型置于胃肠道中的整个期间，推进层48按预定的设计吸取液体并继续溶胀，从而不断地从药物层排出药物。这样，15-20小时期间或该剂型通过胃肠道的大体整个期间，该剂型提供给胃肠道持续供给的二甲双胍-转运部分络合物。由于二甲双胍-转运部分络合物容易在上下胃肠道中被吸收，所以剂型在胃肠道运输的15-20小时期间，该剂型的给予使二甲双胍传递至血流中。
图13A中显示了另一种示例性剂型。渗透剂型60具有三层的芯62，该芯包括三层盐酸二甲双胍的第一层64、二甲双胍-转运部分络合物的第二层66和称为推进层的第三层68。在美国专利第5,545,413、5,858,407、6,368,626和5,236,689号中详细描述了该类型的剂型，这些专利通过引用结合到本文中。如实施例5中指出，制备的三层剂型具有85.0％重量的盐酸二甲双胍、10.0％重量的100,000分子量的聚环氧乙烷、4.5％重量的约35,000-40,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮和0.5％重量硬脂酸镁的第一层。第二层包含93.0％重量的二甲双胍-月桂酸盐络合物(如实施例1中描述制备)、5.0％重量的5,000,000分子量的聚环氧乙烷、1.0％重量的约35,000-40,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮和1.0％重量的硬脂酸镁。
推进层由63.67％重量的聚环氧乙烷、30.00％重量的氯化钠、1.00％重量的氧化铁、5.00％重量的羟丙基甲基纤维素、0.08％重量的丁羟甲苯和0.25％重量的硬脂酸镁组成。半渗透壁由具有39.8％乙酰基含量的80.0％重量的醋酸纤维素和20.0％聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物组成。
二甲双胍从图13A中所示剂型的溶出率根据实施例5中所列步骤决定。其结果如图13B所示，其中二甲双胍的释放速度(mg/小时)表现为时间(小时)的函数。与水性环境接触4小时后的随后12小时，剂型开始释放几乎相同量的药物，与水性环境接触之后大于16小时的时间内，药物释放开始减少。存在于出口附近药物层中的盐酸二甲双胍最先释放。与水性环境接触之后的约8小时内，出现二甲双胍-转运部分络合物的释放，并以充分恒定的速度继续释放8小时。应理解该剂型设计为当在上胃肠道运输时，相应的大约运输的第一个八小时内释放盐酸二甲双胍，如虚线(dashed)柱所示。当剂型通过下胃肠道运输时，相应的大约摄取之后的约8小时长的时间内释放二甲双胍-转运部分络合物，如图13B中点状(dotted)柱所示。该设计利用由络合物提供的增强的结肠吸收。
图14A-14C说明本领域熟知的另一种示例性剂型，美国专利第5,534,263、5,667,804和6,020,000号中描述了该剂型，这些专利通过引用结合到本文中。简而言之，图14A显示在摄入胃肠道之前的剂型80的横切面图。该剂型包括包含二甲双胍-转运部分络合物的圆柱状基质82。基质82的两端84、86优选为圆形凸面形状以便确保轻松摄取。带88、90和92同心地围绕圆柱基质，这些带由相对不溶于水性环境中的材料形成。在上面注明的专利和如下的实施例6中提出了合适材料。
在剂型80摄入之后，带88、90、92之间的基质82区域开始消蚀，如图14B所示。基质的消蚀开始引起二甲双胍-转运部分络合物释放至胃肠道的液体环境中。当剂型继续在胃肠道运输时，基质继续消蚀，如图14C所示。此时，基质的消蚀已发展到剂型破裂成三碎片94、96、98的程度。消蚀继续进行直至各碎片的基质部分已完全被消蚀。其后带94、96、98会从胃肠道排出。
应理解图11-14中描述的渗透剂型仅为许多剂型的示例性剂型，这些剂型被设计为能够达到将二甲双胍-转运部分络合物传递至下胃肠道的目的。制药领域的技术人员能确认合适的其它剂型。
另一方面，本发明通过给予包含二甲双胍和转运部分的络合物的组合物或剂型而提供用来治疗患者高血糖症的方法，该络合物的特征在于二甲双胍和转运部分之间存在杂键(hybrid bond)或紧密离子对键。该方法发现在治疗患有非胰岛素依赖性糖尿病(II型糖尿病)和/或胰岛素依赖性糖尿病(I型糖尿病)的患者中的用途。将包含络合物和药学上可接受的媒介物的组合物给予患者，一般经口给予。
考虑剂型和所需结果，给予的剂量一般根据患者的年龄、体重和病症进行调节。一般来说，二甲双胍-转运部分络合物的剂型和组合物所给予的推荐量参考Physician′s Desk Reference中列出的盐酸二甲双胍(Glucophage，Bristol-Myers Squibb Co.)的用量。例如，基于有效性和耐受性的个性化给予盐酸二甲双胍的口服剂量，且不超过成人2550mg和儿科患者2000mg的最高日推荐剂量。盐酸二甲双胍一般以分剂量与膳食一起给予，通常以低剂量开始，一般为约850mg/天，然后逐渐增加至经确认允许的个体抗高血糖活性所需最小治疗有效量。因此，在一个实施方案中，提供每日供给剂量为500-2550mg的二甲双胍的剂型，其中二甲双胍以二甲双胍-转运部分络合物形式提供。
另一方面，本发明设计联合给予将二甲双胍-转运部分络合物与第二种治疗剂以治疗高血糖症和控制体重，尤其是II型糖尿病患者。优选的第二种治疗剂为用于治疗肥胖、糖尿病尤其是II型糖尿病，和与糖尿病相关的病症的治疗剂。
示例性第二种治疗剂包括但不限于如下化合物，这些化合物分类为α葡萄糖苷酶抑制剂、双胍(不是二甲双胍)、促胰岛素分泌剂、抗糖尿病药物或胰岛素增敏剂。示例性α葡萄糖苷酶抑制剂包括阿卡波糖、乙格列酯、米格列醇、伏格列波糖。合适的抗糖尿病药物为胰岛素。双胍包括丁二胍和苯乙双胍。合适的胰岛素促分泌剂包括磺脲类如格列本脲(glibenclamie)、格列吡嗪、格列齐特、格列美脲、妥拉磺脲、甲苯磺丁脲(tolbutamine)、醋磺己脲、氨磺丁脲、氯磺丙脲、格列波脲、格列喹酮、格列生脲、格列索脲、格列派特、格列吡脲(glyclopyamide)、瑞格列奈、那格列奈和格列环脲。胰岛素增敏剂包括PPAR-γ激动剂胰岛素增敏剂(见WO97/31907)如2-(1-羧基-2-{4-{2-(5-甲基-2-苯基-唑-4-基)-乙氧基]-苯基}-乙氨基)-苯甲酸甲酯和2(S)-(2-苯甲酰基-苯氨基)-3-{4-[2-(5-甲基-2-苯基-唑-4-基)-乙氧基]-苯基}-丙酸。
第二种治疗剂优选为抗糖尿病化合物如胰岛素信号通路调节剂，象蛋白质酪氨酸磷酸酶(PTPases)抑制剂，非小分子模拟(mimetic)化合物和谷酰胺-果糖-6-磷酸酰氨基转移酶(GFAT)抑制剂，影响失调的肝葡萄糖生产的化合物，象葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)抑制剂，果糖-1，6-二磷酸酶(F-1，6-BPase)抑制剂，糖原磷酸化酶(GP)抑制剂，高血糖素受体拮抗剂和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(carboxykinase)(PEPCK)抑制剂，丙酮酸脱氢激酶(PDHK)抑制剂，胰岛素敏感性增强剂，胰岛素分泌增强剂，α-葡萄糖苷酶抑制剂，胃排空抑制剂，胰岛素和α2-肾上腺素能拮抗剂或这些化合物的药学上可接受的盐和任选的至少一种药学上可接受的载体，以便同时、分别或序贯使用，具体用于预防、治疗由DPP-IV调节的病症或延迟病症的进展，尤其是葡萄糖耐量受损(IGT)病症、空腹血糖受损病症、代谢性酸中毒、酮症、关节炎、肥胖和骨质松散症；优选为糖尿病，尤其是2型糖尿病。这些联合优选为组合的制剂或药用组合物。
在联合治疗方法中，以相同或不同的给药途径同时或序贯给予二甲双胍-转运部分络合物和第二种治疗剂。
在优选实施方案中，第二种治疗剂为二肽基肽酶IV(DPP-IV)抑制剂。二肽基肽酶IV为在身体包括肾、肝和肠的各组织中发现的post-脯氨酸/丙氨酸裂解丝氨酸蛋白酶。该蛋白酶从位置2具有脯氨酸或丙氨酸的蛋白质除去两个N-端基氨基酸。DPP-IV可用于控制葡萄糖的代谢，因为其酶作用物包括促胰岛激素高血糖素样肽-1(GLP-1)和抑胃肽(GIP)。GLP-1和GIP仅在其完整的形式中有活性；除去它们的两个N-端基氨基酸则使其灭活(Holst，J.等，Diabetes，471663(1998))。
因此，例如美国专利第6,124,305、6,107,317号和PCT公布号WO99/61431、WO98/19998、WO95/15309、WO98/18736中已描述了DPP-IV抑制剂。该抑制剂可为肽类或非肽类，如1-[2-(5-氰基吡啶-2-基)氨基乙氨基]乙酰基-2-氰基-(S)-吡咯烷和(2S)-1-[(2S)-2-氨基-3，3-二甲基丁酰基]-2-吡咯烷腈。
设计了一种用于治疗患有II糖尿病患者的方法，其中患者用DPP-IV抑制剂与二甲双胍-转移部分络合物联合治疗。该联合药物产生的有利效果比各药物单独所达到的或DPP-IV抑制剂和非络合物形式的二甲双胍联合所达到的效果更强。该二甲双胍-转移部分络合物优选以每天一次剂型经口给予，以充分利用由络合物提供的增强的结肠吸收。DPP-IV抑制剂可由任何适合于化合物和患者使用的途径给予。
在一个实施方案中，联合治疗方案是用于减轻患有II型糖尿病的超重或肥胖患者的体重或预防其体重增加。最近已显示在Zuckerfa/fa大鼠中二甲双胍与DPP-IV抑制剂的联合治疗引起摄食减少和体重增加减少(Yasuda，N.等，J.Pharmacol.Experimental Therap.，310(2)614(2004))。本发明通过给予二甲双胍-转移部分络合物形式的二甲双胍以达到增强结肠吸收而提供改善的联合方案。
从前述内容可见，本发明的各种目的和特征得到了满足。二甲双胍和转运部分通过杂键或紧密离子对键缔合，由二甲双胍和转运部分组成的络合物提供相对于盐酸二甲双胍所观察到的增强的二甲双胍结肠吸收。该络合物由新方法制备，其中碱形式的二甲双胍与溶解在有机溶剂中的转运部分接触，有机溶剂的极性小于水，例如可通过低介电常数可证明其低极性。二甲双胍碱与转运部分-溶剂混合物的接触导致二甲双胍和转运部分之间的络合物形成，其中这两种物质通过键缔合，该键不是离子键也不是共价键而是杂键或紧密离子对键。
IV.实施例以下实施例进一步说明本文描述的本发明，决不打算限制本发明的范围。
方法1.HPLC由配有蒸发光散射检测仪的Hewlett Packard 1100液相色谱并使用C3柱(Agilent Zorbax SB C3，5μm，3.0×75mm)进行反相检测。使用水∶乙腈 50∶50 v∶v的流动相。柱温为40℃，流速为0.5mL/min。
实施例1二甲双胍-转运部分络合物的制备原料盐酸二甲双胍 13.0g月桂酸 16.0g甲醇 675mL丙酮 300mL软化水 14mL阴离子树脂(Amberlyst A-26(OH)) 108g二甲双胍碱的制备1.用阴离子树脂Amberlyst A-26(OH)填充离子交换柱，得到净重。
2.首先用去离子(DI)水(反向(backflush))洗柱，然后用含2％v/v DI水的甲醇洗涤，注意不要让柱子流干。
3.将盐酸二甲双胍溶解在由含2％体积的DI水的365mL甲醇组成的洗脱液中。
4.将步骤3的溶液用分液漏斗逐滴流经柱子并收集洗脱液。计算通过的盐酸二甲双胍总量，使其小于离子交换树脂的平衡点(容量)。用大约等体积的洗脱液洗涤柱子。收集到总量690mL的二甲双胍碱洗脱液。
5.于40℃的外部温度、真空下蒸发合并的洗脱液至干，在浓缩步骤结束时升温至65℃以除去所有残留的水。由于二甲双胍碱不稳定，以最迅速的方式进行该浓缩步骤。
络合物形成6.将16.0g月桂酸溶解在300mL丙酮中以制备月桂酸-丙酮溶液。使用几次丙酮洗液将步骤5中的浓缩二甲双胍碱溶解，在助滤器的存在下立即将这些洗脱液过滤以除去任何未转变的盐酸二甲双胍。将滤液收集在锥形烧瓶中并搅拌，用分液漏斗迅速滴加入月桂酸-丙酮溶液。于环境温度(20-25℃)下继续搅拌过夜。
7.将溶剂和月桂酸二甲双胍沉淀的混合物经布氏漏斗过滤。滤饼用4×200mL丙酮洗涤，然后于真空泵下干燥一小时。从滤纸上刮掉滤饼并称重。在毛细管中测定熔点。于环境温度下，真空炉中最后干燥3小时。
该程序导致月桂酸二甲双胍络合物的形成，其熔点为150-153℃。报道盐酸二甲双胍的熔点为225℃。相对于从所用盐酸二甲双胍和月桂酸化学计量的理论计算量，总产率＝75％。
实施例2使用经口管饲大鼠模型的体内结肠吸收将8只大鼠随意分成两个处理组。禁食12-24小时后，第一组经口管饲与40mg/kg游离碱等当量的盐酸二甲双胍。第二组经口管饲与按实施例1中描述制备的40mg/kg游离碱等当量的月桂酸二甲双胍络合物。经口管饲后15分钟、30分钟、1小时、1.5小时、2小时、3小时、4小时、6小时和8小时从尾静脉采集血样。由LC/MS/MS分析二甲双胍血浆浓度。结果如图7中所示。
研究结束时，处死大鼠，对试验动物的胃肠道进行肉眼评估以寻找刺激作用迹象。观察到用络合物或盐酸二甲双胍处理的大鼠中没有刺激作用。
实施例3在大鼠中使用冲洗结扎结肠模型的体内结肠吸收采用通常已知为“结肠内结扎模型”的动物模型。将禁食后的0.3-0.5kg Sprague-Dawley雄性大鼠麻醉并分离最接近结肠的节段。冲洗结肠的排泄物原料。将该结肠节段的两端结扎，同时将导管放置在腔中并从腹内取出取出置于皮肤上以便传递试验制剂。冲洗干净结肠的内容物并将结肠放回动物的腹腔。根据设定的实验，在节段中灌充1mL/kg pH7.4的20mM磷酸钠缓冲液之后加入试验制剂，更准确地模仿临床情况中的实际结肠环境。
在手术准备之后、暴露于各试验制剂之前，使大鼠保持平衡约1小时。经结肠内推注给予盐酸二甲双胍或二甲双胍-脂肪酸络合物，剂量为10mg盐酸二甲双胍/大鼠或10mg二甲双胍络合物/大鼠。大鼠用如实施例1中描述，用脂肪酸如癸酸、月桂酸、棕榈酸和油酸，以及琥珀酸二聚物制备的二甲双胍-脂肪酸络合物处理。在给予试验制剂之后0、15、30、60、90、120、180和240分钟从颈静脉导管采取血样，分析血液的二甲双胍浓度。如下表A-F所示，在各时间点检测的各络合物和各大鼠血浆中的二甲双胍碱浓度以纳克/毫升测定。
表A
表B
表C
表D
表E
表F
为了比较，将剂量为2mg/kg大鼠体重的盐酸二甲双胍直接静脉注射至三只试验大鼠的血流中。于四小时期间定期采集血样以便分析二甲双胍碱。其结果如表G所示。
表G
在图8中以图解式显示表A-F中的结果。Cmax和相对生物利用度如上表5中所示。
实施例4含二甲双胍-转运部分络合物的剂型的制备按如下制备图11中所示装置。隔室成形组合物包含92.25％(重量百分比)二甲双胍-转运部分络合物、5％羧聚乙烯钾、2％分子量为约5,000,000的聚环氧乙烷和0.5％二氧化硅，将它们混合在一起。接着将混合物过40目不锈刚筛，然后于V-搅拌机中干式混合30分钟以得到均一的混合物。接着将0.25％硬脂酸镁过80目不锈刚筛，再将混合物混合5-8分钟。然后，将均一干式混合的粉末放置在漏斗中并供应给隔室成形压制机，将已知量的混合物压紧为被设计成经口使用的5/8英寸的椭圆形外观。接着在Accela-Cota壁成形涂布机中用壁成形组合物将椭圆形预隔室(precompartments)涂层(coated)，该成形组合物包含具有39.8％乙酰基含量的91％醋酸纤维素和9％聚乙二醇3350。涂层后，将壁涂层的药物隔室从涂布机移走并转移至干燥箱中以除去壁形成过程中使用的残留有机溶剂。接着，将涂层装置转移至50℃鼓风干燥箱中干燥约12小时。然后，使用激光在分配装置各面的长轴上钻出两个通道从而在装置的壁中形成通道。
实施例5含二甲双胍-转运部分络合物的剂型的制备按如下方法制备图13A中所示的包含盐酸二甲双胍层和二甲双胍-月桂酸盐络合物层的剂型。
将10克盐酸二甲双胍、1.18g 100,000分子量的聚环氧乙烷和0.53g具有约38,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮在常规的搅拌机中干式混合20分钟以得到均一的混合物。接着，向三种成分的干混合物中缓缓加入4mL变性的无水乙醇，用搅拌器继续混合。继续再搅拌5-8分钟。将混合的湿组合物过16目筛并于室温干燥过夜。然后，将干颗粒过16目筛并加入0.06g硬脂酸镁，将所有成分干式混合5分钟。准备新鲜的颗粒以制备剂型中的最初制剂层(dosage layer)。这些颗粒由85.0％重量的盐酸二甲双胍、10.0％重量的100,000分子量的聚环氧乙烷、4.5％重量的具有约35,000-40,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮和0.5％重量的硬脂酸镁组成。
按如下制备剂型中的二甲双胍-月桂酸盐层。首先，将按实施例1中描述制备的9.30克月桂酸二甲双胍络合物、0.50g 5,000,000分子量的聚环氧乙烷、0.10g具有约38,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮在常规搅拌器中干式混合20分钟以得到均一的混合物。接着向混合物中缓缓加入变性无水乙醇并继续搅拌5分钟。将混合的湿组合物过16目筛并于室温干燥过夜。然后，将干颗粒过16目筛并加入0.10g硬脂酸镁，将所有干燥成分干式混合5分钟。该组合物由93.0％重量的月桂酸二甲双胍、5.0％重量的5,000,000分子量的聚环氧乙烷、1.0％重量的具有约35,000-40,000分子量的聚乙烯吡咯烷酮和1.0％重量的硬脂酸镁组成。
按如下制备包含渗透聚合物水凝胶组合物的推进层。首先，将58.67g含7,000,000分子量的药学上可接收的聚环氧乙烷、5gCarbopol 974P、30g氯化钠和1g氧化铁分别过40目筛。将过筛的成分与5g 9,200分子量的羟丙基甲基纤维素混合以得到均一的混合物。接着，向混合物中缓缓加入50mL变性无水乙醇并继续搅拌5分钟。然后，加入0.080g丁羟甲苯继续再搅拌。将新鲜制备的颗粒过20目筛并使其于室温(环境温度)干燥20小时。将干燥成分过20目筛并加入0.25g硬脂酸镁，将所有成分混合5分钟。最后的组合物由58.7％重量的聚环氧乙烷、30.0％重量的氯化钠、5.0％重量的Carbopol、5.0％重量的羟丙基甲基纤维素、1.0％重量的氧化铁、0.25％重量的硬脂酸镁和0.08％重量的丁羟甲苯组成。
按如下制备三层剂型。首先，向冲压机和模具中加入118mg盐酸二甲双胍组合物并捣固，然后向模具加入427mg月桂酸二甲双胍组合物作为第二层并再捣固。然后加入272mg水凝胶组合物，于1.0吨(1000kg)的压缩力下压缩这三层至9/32英寸(0.714cm)直径的冲压模具中形成紧密的三层芯(片剂)。
将成分按80∶20wt/wt组分比例溶解在丙酮中制得5.0％固态溶液从而制备半渗透壁成形组合物，该组合物包含80.0％重量的具有39.8％乙酰基含量的醋酸纤维素和20.0％具有7680-9510分子量的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物。将溶液器皿放置在温水浴中，该步骤期间加速成分的溶解。将壁成形组合物喷射至三层芯的周围以提供93mg厚度的半渗透壁。
接着，用激光在半渗透壁的三层片剂中钻出40mil(1.02mm)的出口孔，以提供二甲双胍层与释放装置外部的接触。将该剂型干燥以除去任何残留的溶剂和水。
将剂型放置在金属丝网的样品固定器中测定该剂型的体外溶出率，该固定器附着在置于37℃恒定温度的水浴中的USP VII型浴液测定仪(bath indexer)上。将释放介质的等分试样注射至色谱系统中，确定在各试验间隔时间内药物释放至介质模拟的人造胃液(AGF)中的数量。测试三种剂型，其平均溶出率如图13B所示。
实施例6含二甲双胍-转运部分络合物的剂型的制备按如下制备图14A-14C中所示的剂型。按如下制备用于延长二甲双胍-月桂酸盐络合物释放的单位剂型。将二甲双胍-月桂酸盐络合物形式中需要的二甲双胍剂量过40丝网/英寸的筛子。将20克具有8％重量的羟丙基含量、22％重量的甲氧基含量和数均分子量27,800克/摩尔的羟丙基甲基纤维素过100丝网/英寸的筛子。将一定大小的粉末翻滚混合5分钟。向混合物中加入无水乙醇并搅拌直至形成湿团。将该湿团过20丝网/英寸的筛子。将所得湿颗粒风干过夜，然后再过20目筛。将2克压片润滑剂硬脂酸镁过80丝网/英寸的筛子。将一定大小的硬脂酸镁混合至干颗粒中以形成最后的颗粒。
将705mg份的最后颗粒放置在内径为0.281英寸的模穴中。将该部分于1吨的压头下用深凹面的冲压机压缩以形成纵向胶囊形状的片剂。
将胶囊置于Tait Capsealer Machine(Tait Design and Machine Co.，Manheim，Pa.)中，其中三条带压印在各胶囊上。形成带的原料为50％重量的乙基纤维素分散体(Surelease，Colorcon，West Point，Pa.)和50％重量的丙烯酸乙酯-异丁烯酸甲基酯(EudragitNE 30D，RohmPharma，Weiterstadt，德国)的混合物。这些带用作水性分散体，多余的水在暖空气流中除去。带的直径为2毫米。
尽管本发明参照具体实施方案进行描述，但在不背离本发明情况下的各种改变和修正对本领域技术人员而言应是显而易见的。
权利要求
1.一种由二甲双胍和转运部分组成的物质，所述二甲双胍和所述转运部分形成络合物。
2.权利要求1的物质，其中所述转运部分在络合物形成之前为CH3(CnH2n)COOH形式的脂肪酸，其中n为4-16。
3.权利要求2的物质，其中所述脂肪酸为癸酸或月桂酸。
4.一种组合物，它包含由二甲双胍和转运部分组成的络合物，和药学上可接受的媒介物，其中所述组合物在下胃肠道中的吸收至少为盐酸二甲双胍的4倍。
5.权利要求4的组合物，其中所述转运部分在络合物形成之前为CH3(CnH2n)COOH形式的脂肪酸，其中n为4-16。
6.权利要求5的组合物，其中所述脂肪酸为癸酸或月桂酸。
7.一种剂型，它包含权利要求4的组合物。
8.一种剂型，它包含权利要求1的物质。
9.权利要求8的剂型，其中所述剂型为渗透剂型。
10.权利要求9的剂型，它包括以下部分(i)推进层；(ii)含二甲双胍-转运部分络合物的药物层；(iii)围绕推进层和药物层提供的半渗透壁；和(iv)出口。
11.权利要求9的剂型，它包括以下部分(i)在含二甲双胍-转运部分络合物、渗透剂和渗透聚合物的渗透制剂周围提供的半渗透壁；和(ii)出口。
12.权利要求9的剂型，其中所述剂型提供500-2550mg的总日剂量。
13.一种含二甲双胍或二甲双胍盐的剂型的改进，所述改进包括由二甲双胍和转运部分的络合物组成的剂型。
14.权利要求13的改进剂型，其中所述转运部分在络合物形成之前为CH3(CnH2n)COOH形式的脂肪酸，其中n为4-16。
15.权利要求14的改进剂型，其中所述脂肪酸为癸酸或月桂酸。
16.一种治疗患者的高血糖症的方法，该方法包括给予权利要求4的组合物。
17.权利要求16的方法，其中所述给予为经口给予。
18.一种制备二甲双胍-转运部分络合物的方法，该方法包括提供二甲双胍碱；提供转运部分；在介电常数小于水的溶剂的存在下，使二甲双胍碱和转运部分结合；从而所述结合形成由二甲双胍碱和转运部分组成的络合物。
19.权利要求18的方法，其中所述结合包括在介电常数至少小于水的介电常数的二分之一的溶剂中接触。
20.权利要求19的方法，其中所述溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、苯、二氯甲烷和四氯化碳。
21.一种改善二甲双胍胃肠道吸收的方法，该方法包括提供由二甲双胍和转运部分组成的络合物，所述络合物的特征在于紧密离子对键；和给予患者该络合物。
22.权利要求21的方法，其中所述改善的吸收包括改善的下胃肠道的吸收。
23.权利要求21的方法，其中所述改善的吸收包括改善的上胃肠道的吸收。
24.一种治疗II型糖尿病患者的方法，该方法包括给予由二甲双胍和转运部分组成的络合物；给予第二种治疗剂。
25.权利要求24的方法，其中所述给予第二种治疗剂包括给予抗糖尿病药物的第二种治疗剂。
26.权利要求25的方法，其中所述给予第二种治疗剂包括给予二肽基肽酶IV抑制剂。
27.权利要求24的方法，其中所述给药包括给予二甲双胍和脂肪酸转运部分的络合物，所述脂肪酸在络合物形成之前具有CH3(CnH2n)COOH形式，其中n为4-16。
28.权利要求27的方法，其中所述脂肪酸为癸酸或月桂酸。
29.权利要求24的方法，其中所述络合物的给予包括经口给予络合物。
30.权利要求27的方法，其中所述经口给予通过口服给予渗透剂型中的络合物而完成。
31.权利要求30的方法，它包括以下部分(i)推进层；(ii)含二甲双胍-脂肪酸络合物的药物层；(iii)围绕推进层和药物层提供的半渗透壁；和(iv)出口。
32.权利要求30的方法，它包括(i)围绕含二甲双胍-脂肪酸络合物、渗透剂和渗透聚合物的渗透制剂提供的半渗透壁；和(ii)出口。
33.权利要求29的方法，其中所述剂型提供500-2550mg的总日剂量。
34.权利要求24的方法，其中所述DPP IV抑制剂的给予为经口给予。
35.一种包含二甲双胍和转运部分的化合物，所述化合物按如下方法制备(i)提供二甲双胍碱；(ii)提供转运部分；(iii)在介电常数小于水的介电常数的溶剂存在下，使二甲双胍碱和转运部分结合；其中所述结合在二甲双胍碱和转运部分之间形成通过紧密离子对缔合的络合物。
36.权利要求35的化合物，其中所述转运部分为CH3(CnH2n)COOH形式的脂肪酸，其中n为4-16。
37.权利要求36的化合物，其中所述脂肪酸为癸酸或月桂酸。
全文摘要
本文描述由二甲双胍和转运部分如脂肪酸组成的络合物。该络合物在胃肠道尤其在下胃肠道具有增强的吸收。该络合物和使用络合物制备的组合物和剂型提供药物在10－24小时的一段时间被身体吸收，从而能够使二甲双胍为一日一次的剂型。
文档编号A61K31/185GK1901880SQ200480039304
公开日2007年1月24日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月31日
发明者黄锡礼, 晏东, G·V·圭塔 申请人:阿尔扎公司