供快速吸收的胰岛素制剂的制作方法

专利名称：供快速吸收的胰岛素制剂的制作方法
技术领域：
本发明属于可注射的速效药物递送胰岛素制剂的一般领域。
背景技术：
糖尿病概述葡萄糖是一种单糖，身体的所有细胞都使用其来产生能量和供养生命。人类需要一直保持其血液中葡萄糖的最低含量以维持生命。身体产生血糖的主要方式是通过消化食物。当人未从食物消化中获得葡萄糖时，葡萄糖将由组织中的储备产生并由肝脏释放。身体的葡萄糖含量通过胰岛素来调节。胰岛素是一种胰腺天然分泌的肽激素。其帮助葡萄糖进入身体细胞中，以提供生命能源。当健康的个体开始进餐时，胰腺会释放出达到天然峰值的胰岛素，称为第一时相胰岛素释放。除了提供足够的胰岛素来加工从食物消化进入血液中的葡萄糖以外，第一时相胰岛素释放还充当在正在消化食物时让肝脏停止制造葡萄糖的信号。由于肝脏不产生葡萄糖并且有足够的额外胰岛素来加工从消化获得的葡萄糖，所以健康个体的血糖含量保持相对恒定，而且其血糖含量不会变得过高。糖尿病是一种特征为血糖含量异常升高且胰岛素含量不足的疾病。主要有两种类型糖尿病1型与2型。在1型糖尿病中，身体不产生胰岛素。在2型糖尿病初期，虽然胰腺能产生胰岛素，但身体不是在适当的时候产生胰岛素，或者身体细胞忽略掉所产生的胰岛素(一种称为胰岛素抵抗的病状)。在存在任何其它的症状前，2型糖尿病的首要影响之一是丧失进餐诱发的第一时相胰岛素释放。在缺乏第一时相胰岛素释放的情况下，肝脏不会接收到让其停止制造葡萄糖的信号。结果，肝脏将继续产生葡萄糖，而此时，身体开始通过消化食物产生新的葡萄糖。 因而，糖尿病患者在进食后血糖含量将变得过高，这是一种称为高血糖症的病状。高血糖症会引起葡萄糖非天然地连接于血液中的某些蛋白质上，干扰这些蛋白质执行它们的正常功能，即维持小血管完整性的能力。随着每次进餐后都发生高血糖症，微小的血管最终将破损并渗漏。高血糖症的长期不良影响包括失明、肾功能丧失、神经损伤，以及神经末梢的感觉丧失和循环不良，这可能需要截肢。在进餐后两到三小时，未经治疗的糖尿病患者的血糖将升高，以致胰腺接收到让其分泌极大量胰岛素的信号。在处于2型糖尿病早期的患者中，胰腺仍然可以作出反应并分泌出这么大量的胰岛素。然而，这种情况发生在消化快要结束而且血糖含量应该开始下降的时候。所产生的极大量胰岛素有两方面的不利影响。首先，其使已经受损的胰腺的负担过重，这可能会导致胰腺更迅速地恶化，最终使胰腺无法产生胰岛素。其次，消化后过多的胰岛素导致体重增加，这可能会使疾病状况进一步恶化。当前糖尿病的治疗和其局限性因为1型糖尿病患者不产生胰岛素，所以1型糖尿病的主要疗法是每日强化胰岛素疗法(daily intensive insulin therapy)。2型糖尿病的治疗通常从管理饮食和运动开始。虽然在短期内有帮助，但对于绝大多数2型糖尿病患者来说，单单通过饮食和运动来治疗并不是长期有效的解决方法。当饮食和运动不再足够时，开始用各种非胰岛素口服药物疗法来治疗。这些口服药物疗法是通过增加胰腺产生的胰岛素量、提高胰岛素敏感细胞的敏感性、减少肝脏的葡萄糖输出或者这些机制的一定组合来起作用的。这些治疗的局限性在于，其无法有效地控制疾病，而且一般都会有明显的副作用，例如体重增加和高血压。因为非胰岛素疗法存在这些局限性，所以许多2型糖尿病患者会随着时间推移而恶化，最终需要胰岛素疗法来维持其新陈代谢。胰岛素疗法用于治疗糖尿病已长达八十多年。这种疗法通常包含每天注射胰岛素若干次。这些注射由施用长效的基础注射每天一或两次和进餐时间速效的胰岛素注射组成。虽然这种治疗方案公认为有效的，但其仍然有局限性。首先，由于操作不便且打针疼痛， 所以患者一般不喜欢亲自注射胰岛素。因此，患者往往不能充分遵照所规定的治疗方案，并且常常不当地用药治疗。更重要地是，即使在适当投予时，胰岛素注射也并非复制胰岛素的天然时间-作用型态。尤其是未患糖尿病的人中第一时相胰岛素释放的天然峰值会引起血液胰岛素含量在由进餐产生的葡萄糖进入血液中的若干分钟内上升。而相比之下，注射的胰岛素进入血液缓慢，峰值胰岛素含量出现在常规人类胰岛素注射后的80分钟到100分钟内。一种可能的解决方法为，在快要进餐的时候将胰岛素直接注射到糖尿病患者的静脉中。在有关胰岛素静脉内注射的研究中，患者显示在进餐后的3到6个小时对其血糖的控制较好。然而，鉴于多种医学上的原因，在每次进餐前静脉内注射胰岛素并不是一种实用的疗法。胰岛素疗法的一种关键改良是在20世纪90年代引入速效胰岛素类似物，例如赖脯胰岛素(insulin lispro ;IL)、门冬胰岛素(insulin aspart ;IA)和赖谷胰岛素 (insulin glulisine ;IG)。然而，即使使用这些速效胰岛素类似物，峰值胰岛素含量也通常出现在注射后的50分钟到90分钟内。由于速效胰岛素类似物未能充分模拟第一时相胰岛素释放，所以使用胰岛素疗法的糖尿病患者仍然存在着在进餐开始时胰岛素含量不足而两餐之间胰岛素过多的问题。这种胰岛素递送的滞后可能导致在进餐开始后就发生高血糖症。此外，两餐之间的过量胰岛素可能引起血糖含量异常低，称为低血糖症。低血糖症会引起心智敏锐度丧失、精神混乱、心率增加、饥饿、发汗和晕厥。在极低葡萄糖含量下，低血糖症会引起意识丧失、昏迷，甚至死亡。根据美国糖尿病协会(American Diabetes Association)或ADA，使用胰岛素的糖尿病患者平均每年发生1. 2次严重血糖过低事件，其中的许多事件令患者需要送往医院急救室救治。因为胰岛素递送到血液的时程在整个葡萄糖控制中起到如此重要的作用，所以非常需要胰岛素为一种比速效胰岛素类似物更快地到达血液的可注射胰岛素。因此，本发明的一个目标是提供速效的可注射胰岛素组合物，其稳定性有所提高并且快速起效。

发明内容
本文描述可注射的胰岛素制剂，其稳定性有所提高并且快速起效。所述制剂可以通过皮下、皮内或肌肉内来投予。在优选实施例中，制剂通过皮下注射来投予。制剂含有胰岛素以及螯合剂和溶解剂，以及任选其它赋形剂。在优选实施例中，制剂含有人类胰岛素、 锌螯合剂Gf^BEDTA)和溶解剂(例如柠檬酸或其盐，例如柠檬酸钠)。这些制剂在通过皮下注射投予时，可迅速地吸收到血流中。实例证明，可以使pH值增加到生理pH值，并且仍然可以实现胰岛素的溶解和快速吸收。在一个实施例中，胰岛素以干粉形式提供于无菌小瓶中。在快要投予时或在投予时，可将其与含有医药学上可接受的载剂(例如水)和任选的锌螯合剂(例如EDTA)和/ 或溶解剂(例如柠檬酸)的稀释剂混合。在另一个实施例中，PH值通常为约4的胰岛素以冷冻混合物的形式储存，以备解冻后使用。在优选实施例中，胰岛素以PH 7的水溶液形式提供，其储存在4°C下。


图1是胰岛素的三维示意图，其显示暴露的表面电荷和用适当尺寸的分子(“溶解剂和螯合剂”)覆盖以掩蔽电荷。图2是曲斯维尔(transwell)装置10的示意图，曲斯维尔装置10用以测量胰岛素从供体腔室12，穿过0. 1微米过滤器16上的4-5层永生化口腔上皮细胞14进入到接收腔室18中的吸收。图3a和北是比较存在和不存在0. 45毫克EDTA/毫升的情况下穿过图2曲斯维尔系统中的口腔上皮细胞的试管内胰岛素输送(累积的胰岛素(微单位))随选择作为溶解剂的酸而变化的图。EDTA恒定在0. 45毫克/毫升下，同时酸浓度如下变化图3a，天冬氨酸(0. 47毫克/毫升)、谷氨酸(0. 74毫克/毫升)、丁二酸(0.41毫克/毫升)、己二酸 (0. 73毫克/毫升)和柠檬酸(0. 29毫克/毫升和0. 56毫克/毫升)，pH值范围3. 2-3. 8 ； 图:3b，马来酸(0. 32毫克/毫升)、富马酸(1. 毫克/毫升)和草酸(0. 32毫克/毫升)， PH值范围2-3。选择两个时期(10分钟和30分钟)用于比较分析。结果是平均值士测量的标准误差，η = 4。图如和4b是穿过图2中所示的曲斯维尔系统中的口腔上皮细胞的试管内胰岛素输送(累积的胰岛素(微单位))的图，其比较不同的溶解剂，存在和不存在0. 56毫克EDTA/ 毫升和以下等摩尔浓度(1. 50 X ΙΟ"3摩尔浓度)的酸天冬氨酸(0. 20毫克/毫升)、谷氨酸 (0. 22毫克/毫升)和柠檬酸(0.四毫克/毫升)(图4a)和1. 80毫克/毫升柠檬酸(图 4b)。选择两个时期(10分钟和30分钟)用于比较分析。图5是穿过使用图2曲斯维尔系统的口腔上皮细胞的试管内胰岛素输送以比较不同螯合剂的功效的图。图5是测量穿过口腔上皮细胞的胰岛素(1毫克/毫升)输送的图(累积胰岛素，微摩尔)，胰岛素来自含有谷氨酸、柠檬酸或HCl并且加有相同摩尔浓度 (4.84X10—3摩尔浓度)的不同螯合剂的溶液。螯合剂为无螯合剂(对照)、EDTA、EGTA、 DMSA、CDTA 禾P TSC0图6是与IL(12单位)和RHI (12单位)相比，与柠檬酸和EDTA 一起制备的胰岛素(12单位)在人类个体中活体内药效作用的图，其测量为平均葡萄糖输注速率(GIR)/千克。图7是与RHI相比较，与柠檬酸和EDTA —起制备的胰岛素在人类中活体内药物动力学作用的图，为胰岛素浓度(微单位/毫升)对时间(分钟)。平均值(士SEM，n = 10)。胰岛素剂量是每一个体12单位。图8是与RHI和IL相比较，与柠檬酸和EDTA —起制备的胰岛素在16个2型糖尿病患者中活体内药物动力学的图，为血糖(毫克/分升)对时间(分钟)的曲线图。患者试验中使用的剂量根据具体患者而定，基于各患者当前的胰岛素疗法作调整。图9A是浓度为0. 17,0. 51、1. 68和3. 62毫克/毫升的RHI的沉降系数的图。图9B是浓度为0. 15,0. 56、1. 75和3. 59毫克/毫升的IL的沉降系数的图。图9C是浓度为0. 16,0. 56、1. 66和3. 56毫克/毫升的IA的沉降系数的图。图9D是浓度为0. 15,0. 55、1. 72和3. 48毫克/毫升的CE100-4的沉降系数的图。图IOA是相对于负载浓度正规化的c (s)分布对浓度为0. 18,0. 55和1. 72毫克/ 毫升的RHI的沉降系数的图。图IOB是相对于负载浓度正规化的C(S)分布对浓度为0. 17,0. 57和1. 82毫克/ 毫升的IL的沉降系数的图。图IOC是相对于负载浓度正规化的c (s)分布对浓度为0. 19,0. 54和1. 84毫克/ 毫升的IA的沉降系数的图。图IOD是相对于负载浓度正规化的c (s)分布对浓度为0. 18,0. 40和0. 84毫克/ 毫升的CE100-4的沉降系数的图。图11是相对于负载浓度正规化的C(S)分布对浓度为0. 18,0. 57、1. 74和3. 52毫克/毫升的PH 7对照胰岛素的沉降系数的图。图12是胰岛素平均粒径(纳米)随CE 100-4、CE 100-7和CES 100-7稀释而变化的图。图13是糖尿病模型猪中通过ELISA获得的胰岛素浓度(微单位/毫升)随时间 (分钟)而变化的图。
具体实施例方式本文描述的可注射人类胰岛素的胰岛素制剂在即将进餐时或在进餐结束时投予。 在优选实施例中，制剂将重组人类胰岛素与FDA公认安全的特定成分组合。此制剂设计成能比目前市售的速效胰岛素类似物更快地吸收到血液中。此胰岛素制剂的一个关键特征在于，其允许胰岛素从六分子或六聚体形式的胰岛素解离或分离成单体或二聚体形式的胰岛素，并阻止其再缔合成六聚体形式。相信通过有利于单体或二聚体形式，此制剂可允许胰岛素在吸收到体内产生对其所期望的生物作用前，在人体需要呈单一分子形式的胰岛素时更迅速地递送到血液中。出售用于注射的大部分人类胰岛素都是呈六聚体形式。这令身体更加难以吸收，因为胰岛素六聚体必须首先解离形成二聚体，接着再解离形成单体。I.定义除非另外说明，否则如本文所用，“胰岛素”是指人类或非人类的重组、纯化或合成的胰岛素或胰岛素类似物。如本文所用，“人类胰岛素”是胰腺分泌的人类肽激素，不管是从天然来源分离而得还是通过遗传改变的微生物制造而得。如本文所用，“非人类胰岛素”与人类胰岛素相同， 但是其来自例如猪或母牛等动物来源。如本文所用，胰岛素类似物是经过改变的胰岛素，其虽然不同于胰腺分泌的胰岛素，但仍然可被身体用于执行与天然胰岛素相同的作用。通过对基础DNA进行基因工程改造，可以改变胰岛素的氨基酸序列，从而改变其ADME(吸收、分布、新陈代谢和排泄)特征。 实例包括赖脯胰岛素、甘精胰岛素(insulin glargine)、门冬胰岛素、赖谷胰岛素、地特胰岛素(insulin detemir)。胰岛素也可以例如通过乙酰化进行化学改性。如本文所用，人类胰岛素类似物是经过改变的人类胰岛素，其能够执行与人类胰岛素相同的生物作用。如本文所用，“螯合剂”是指能够与锌离子形成一个或一个以上键的化合物。这些键通常为离子键或配位键。螯合剂可为无机化合物或有机化合物。螯合物(chelate complex)是一种络合物，其中金属离子结合于螯合剂的两个或两个以上原子。如本文所用，“增溶剂”是一种可增加物质在溶剂中(例如胰岛素在水溶液中)的溶解度的化合物。增溶剂的实例包括表面活性剂(吐温(TWEENS) )；溶剂，例如乙醇；胶束形成化合物，例如氧乙烯单硬脂酸酯；和PH值调节剂。如本文所用，“溶解剂”是在加入到胰岛素和EDTA中时增强胰岛素相对于HCl和 EDTA在相同pH值下的输送和吸收的酸或盐，如使用以下实例中所述的上皮细胞曲斯维尔板分析所测量。HCl不是溶解剂，但可能是增溶剂。在此分析中测量时，柠檬酸和柠檬酸钠是溶解剂。相信这至少部分地是通过掩蔽胰岛素上的电荷来实现的，其中一些电荷在从六聚体解离期间暴露。如本文所用，“赋形剂”是除螯合剂或溶解剂以外的非活性物质，其用作胰岛素的载剂或用以辅助制造产物的过程。在这些状况下，活性物质溶解于赋形剂或与其混合。如本文所用，“生理pH值”在6. 8到7. 6之间，优选在7到7. 5之间，最优选为约 7. 4。如本文所用，维杰克(VIAJECT) 是用溶解剂(例如柠檬酸)和螯合剂Gf^BEDTA) 配制的重组人类胰岛素的商标。维杰克25单位/毫升(CE 25-4)含有25单位/毫升常规重组人类胰岛素、1. 8毫克/毫升柠檬酸、1. 8毫克/毫升乙二胺四乙酸二钠、0. 82% NaCl (等渗性)和3毫克/毫升间甲酚。其以冷冻储存的水溶液形式提供，或以由干粉胰岛素与稀释剂(其中至少一者含有柠檬酸和EDTA)组成的两分装部分试剂盒形式提供。复原混合物与冷冻溶液的PH值都为约pH 4。维杰克100单位/毫升(CE 100-4)含有100单位/毫升常规重组人类胰岛素、1. 8毫克/毫升柠檬酸、1. 8毫克/毫升乙二胺四乙酸二钠、22毫克/ 毫升甘油和3毫克/毫升间甲酚。它也以冷冻水溶液形式或由干粉胰岛素与稀释剂组成的两分装部分试剂盒形式提供。复原混合物与冷冻溶液的PH值都为约4。维杰克100单位/ 毫升(CE 100-7)含有100单位/毫升常规重组人类胰岛素、1. 8毫克/毫升柠檬酸、1. 8毫克/毫升乙二胺四乙酸二钠、22毫克/毫升甘油、3毫克/毫升间甲酚。其以约pH 7. 4的水溶液形式提供，可储存在4°C下。通过将1. 8毫克/毫升EDTA与柠檬酸三钠加入水中，接着加入100单位/毫升胰岛素，将pH值降到6，接着将pH值升到7. 4来制造含酸式盐的维杰克(CSE 100-7)。制剂制剂包括胰岛素、螯合剂和溶解剂以及任选一种或一种以上其它赋形剂。在优选实施例中，制剂适于皮下投予并迅速地吸收到皮下脂肪组织中。溶解剂和螯合剂的选择、溶解剂与螯合剂的浓度以及制剂所调到的PH值都对系统的功效具有深远的影响。虽然许多组合都有功效，但是出于包括安全性、稳定性、调节型态和效能在内的许多原因，选择优选实施例。在优选实施例中，选择至少一种制剂成分来掩蔽活性剂上的电荷。这可以促进胰岛素的跨膜输送，从而加快胰岛素起效并提高胰岛素生物利用率。此外，选择这些成分以形成可以在水性介质中迅速溶解的组合物。优选地，胰岛素迅速地吸收并输送到血浆中，从而快速起效(优选在投予后约5分钟内开始并在投予后约15-30分钟达到峰值)。例如EDTA等螯合剂螯合胰岛素中的锌，从而从胰岛素溶液中除去锌。这会引起胰岛素呈现其二聚体和单体形式并延迟其再组装成六聚体状态。实例中所述的研究表明， 解离六聚体的总体尺寸大于锌络合的胰岛素六聚体，锌络合的胰岛素六聚体则形成较小单元。因为六聚体、二聚体和单体以浓度驱动的平衡存在，所以当单体被吸收时，将产生更多的单体。因此，当胰岛素单体通过皮下组织吸收时，其它的二聚体拆解(dissemble)，形成更多的单体。完全解离的单体形式的分子量不足六聚体形式分子量的六分之一，从而显著地提高胰岛素吸收速度和数量。在螯合剂(例如EDTA)和/或溶解剂(例如柠檬酸)与胰岛素形成氢键的程度上，相信其掩蔽胰岛素上的电荷，促进胰岛素的跨膜输送，从而加快胰岛素起效并提高胰岛素生物利用率。胰岛素胰岛素可从天然来源重组或纯化。胰岛素可以是人类胰岛素或非人类胰岛素。优选是人类胰岛素。在最优选实施例中，胰岛素是人类重组胰岛素。重组人类胰岛素可从许多来源获得。胰岛素也可以是基于人类胰岛素的氨基酸序列，但具有一个或一个以上氨基酸差异的胰岛素类似物，或是经化学改性的胰岛素或胰岛素类似物。胰岛素的剂量视其生物利用率和待治疗的患者而定。胰岛素的剂量范围一般为每一人类剂量1. 5-100国际单位、优选3-50国际单位。通常胰岛素以100国际单位小瓶提供。溶解剂某些酸或其盐似乎可掩蔽胰岛素上的电荷，增强吸收和输送，如图1中所示。如以下实例中所述的曲斯维尔分析中所测量，相对于盐酸，那些有效地作为溶解剂的酸包括乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、谷氨酸、天冬氨酸、丁二酸、富马酸、马来酸和己二酸。举例来说，如果活性剂是胰岛素，那么优选溶解剂是柠檬酸。盐酸和氢氧化钠是调节PH值的优选试剂。HCl 可与任何制剂组合，但其并不是溶解剂。酸的盐包括乙酸钠、抗坏血酸钠、柠檬酸钠、谷氨酸钠、天冬氨酸钠、丁二酸钠、富马酸钠、马来酸钠和己二酸钠。有机酸的盐可以使用多种碱来制备，这些碱包括(但不限于)金属氢氧化物、金属氧化物、金属碳酸盐和碳酸氢盐、金属胺以及例如氯化铵、碳酸铵等铵碱。合适的金属包括单价和多价金属离子。例示性的金属离子包括第I族金属，例如锂、钠和钾；第II族金属，例如钡、镁、钙和锶；和类金属，例如铝。多价金属离子对于含有以上羧酸基的有机酸来说是理想的，因为这些离子可以同时络合一个以上羧酸基。溶解剂的范围对应于与胰岛素和EDTA组合的柠檬酸的有效量，在9. 37X 10_4摩尔浓度到9. 37 X ΙΟ"2摩尔浓度柠檬酸之间。螯合剂在优选实施例中，锌螯合剂与胰岛素混合。螯合剂可为离子螯合剂或非离子螯合剂。合适的螯合剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)、EGTA、褐藻酸、α硫辛酸、二巯基丁二酸 (DMSA)、⑶ΤΑ(1，2-二氨基环己烷四乙酸)、柠檬酸三钠(TSC)。盐酸与TSC结合使用来调节pH值，而且在此过程中，形成作为溶解剂的柠檬酸。在优选实施例中，螯合剂是EDTA。螯合剂捕捉胰岛素中的锌，从而促使胰岛素的二聚体形式超过六聚体形式，并促进投予部位周围的组织(例如粘膜或脂肪组织)吸收胰岛素。此外，螯合剂的氢可以键结于活性剂，从而有助于掩蔽胰岛素单体的电荷并促进胰岛素单体的跨膜输送。螯合剂的范围对应于与胰岛素和柠檬酸组合的EDTA的有效量，在2. 42 X 10_4摩尔浓度到9. 68 X 10_2摩尔浓度EDTA之间。赋形剂医药组合物可使用一种或一种以上生理学上可接受的载剂以常规方式来配制， 所述载剂包含赋形剂和助剂，其促进活性化合物加工成可在医药学上使用的制剂。药物的配制论述于例如胡佛(Hoover)，约翰(John Ε.)，雷明登氏制药科学(Remington' s Pharmaceutical Sciences), ^3 ^ ] (Mack Publishing Co. )(Easton), ^ 夕法尼亚州(Pennsylvania) (1975)，和利伯曼(Liberman，H. Α.)和拉克曼(Lachman，L.) 编辑，医药剂型(Pharmaceutical Dosage Forms)，马塞尔 德克尔公司(Marcel Decker), 纽约(New York)，纽约州(N. Y.) (1980)中。在优选实施例中，胰岛素剂包括一种或一种以上增溶剂，以促进胰岛素剂快速溶解于水性介质中。合适的增溶剂包括湿润剂(例如聚山梨醇酯、甘油和泊洛沙姆 (poloxamer))、非离子型和离子型表面活性剂、食用酸和碱(例如碳酸氢钠)和醇，以及用于控制PH值的缓冲盐。稳定剂用以抑制或延迟包括例如氧化反应在内的药物分解反应。可以使用许多稳定剂。合适的稳定剂包括多糖(例如纤维素和纤维素衍生物)和简单的醇(例如甘油)； 抑菌剂，例如苯酚、间甲酚和对羟基苯甲酸甲酯；等渗剂，例如氯化钠、甘油和葡萄糖；卵磷脂，例如天然卵磷脂(例如蛋黄卵磷脂或大豆卵磷脂)和合成或半合成卵磷脂(例如二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱或二硬脂酰磷脂酰胆碱；磷脂酸；磷脂酰乙醇胺； 磷脂酰丝氨酸，例如二硬脂酰磷脂酰丝氨酸、二棕榈酰磷脂酰丝氨酸和二花生酰磷脂酰丝氨酸；磷脂酰甘油；磷脂酰肌醇；心磷脂；神经鞘磷脂)。在一个实例中，稳定剂可以是甘油、 抑菌剂和等渗剂的组合。II.制剂的制造方法可注射制剂含有胰岛素、螯合剂和溶解剂。在一个优选实施例中，可注射制剂含有胰岛素、EDTA、柠檬酸、盐水和/或甘油。在一个实施例中，皮下可注射制剂是通过混合盐水和甘油、柠檬酸和EDTA形成溶液并对溶液灭菌(称为“稀释剂”)来产生。将胰岛素单独加入无菌水中，形成溶液，过滤， 并放置指定量在多个独立的无菌注射瓶每一者中。冻干胰岛素溶液，形成粉末，并且应该与稀释剂分开储存以保持其稳定性。在投予前，将稀释剂加入胰岛素注射瓶中。将预定量的胰岛素皮下注射到患者中后，剩余的胰岛素溶液可以优选通过冷冻来储存。在另一个实施例中，胰岛素与pH 4的稀释剂组合，无菌过滤到多用途注射小瓶或筒中，并在使用前冷冻。在一个优选实施例中，胰岛素制成于小瓶或筒中的pH 7. 0的水溶液并保持在4°C 下。
III.制剂的使用方法制剂可以通过皮下或肌肉内注射投予。制剂设计成能迅速地吸收和输送到血浆中供全身性递送。含有胰岛素作为活性剂的制剂可以在进餐前或进餐期间投予1型或2型糖尿病患者。由于吸收迅速，故组合物可以阻断肝脏中肝糖转化成葡萄糖，从而预防高血糖症(此症是糖尿病并发症的主要原因并且是2型糖尿病的第一症状)。现用的人类胰岛素标准皮下注射液必须在进食前约0. 5小时到1小时投予以提供低于所需的作用，因为胰岛素吸收过于缓慢而无法阻断肝脏中葡萄糖的产生。另外，如果假定疾病的进程尚属极早时期，那么皮下胰岛素组合物也许能减缓或终止2型糖尿病的进展。低pH值制剂的优点在于，其可以与百泌达(BYETTA) (艾塞那肽(exenatide))、 西姆林(SYMLIN) (乙酸普兰林肽(pramlintide acetate))和兰特斯(LANTUS) (长效胰岛素类似物)混合，而这三种物质中，由于不混溶性和沉淀，所以其中无一者可以与其它类型的市售胰岛素混合。较高pH值胰岛素的优点在于，其在储存期间比较低pH值的胰岛素稳定。通过参考以下非限制性的实例进一步地了解本发明。以下胰岛素用于这些实例中。和姆林(HUMULIN) (RHI)是重组人类胰岛素。每毫升含有100单位常规重组人类胰岛素、0.22%间甲酚、1.4%-1.8%甘油，pH 7。它可以从若干来源购得。美国礼来公司(Eli Lilly)的和姆洛(HUMALOG) (IL)赖脯胰岛素注射液是一种重组人类胰岛素类似物，它是胰岛素B链上位置观与四的氨基酸颠倒时所产生的 Lys (B28)、Pro(B29)人类胰岛素类似物。每毫升IL注射液含有100单位赖脯胰岛素、16毫克甘油、1. 88毫克磷酸氢二钠、3. 15毫克间甲酚、含量调到可提供0. 0197毫克锌离子的氧化锌、痕量苯酚和注射用水。赖脯胰岛素的PH值为7.0到7. 8。可以加入10%盐酸和/或 10%氢氧化钠来调节pH值。虽然1单位IL降低葡萄糖的作用与1单位常规人类胰岛素相同，但其作用更迅速且持续时间更短。诺夫洛(N0V0L0G) (IA)是一种可以从诺和诺德公司(Novo Nordisk A/S)获得的重组胰岛素类似物。此类似物的位置B^上的氨基酸脯胺酸经天冬氨酸单取代，并且此类似物通过重组酵母产生。其以无菌水溶液形式提供，此无菌水溶液含有100单位门冬胰岛素/毫升、16毫克/毫升甘油、1. 50毫克苯酚/毫升、1. 72间甲酚/毫升、19. 6毫克锌/ 毫升、1. 25毫克二水合磷酸氢二钠/毫升、0. 58毫克氯化钠/毫升，用10% HCl或NaOH调节PH值为7. 2到7.6。维杰克 是一种与柠檬酸和EDTA —起配制的重组人类胰岛素。维杰克25单位/ 毫升(CE 25-4)含有25单位/毫升常规重组人类胰岛素、1.8毫克/毫升柠檬酸、1.8毫克 /毫升乙二胺四乙酸二钠、0. 82%NaCl (等渗性)和3毫克/毫升间甲酚。其以冷冻储存的水溶液形式提供，或以干粉胰岛素与稀释剂(其中至少一者含有柠檬酸和EDTA)组成的两分装部分试剂盒形式提供。复原混合物与冷冻溶液的PH值都为约pH 4。复原粉末为实例中所用的物质。维杰克100单位/毫升(CE 100-4)含有100单位/毫升常规重组人类胰岛素、1. 8毫克/毫升柠檬酸、1. 8毫克/毫升乙二胺四乙酸二钠、22毫克/毫升甘油、3毫克/毫升间甲酚。它也以冷冻水溶液形式或由干粉胰岛素与稀释剂组成的两分装部分试剂盒形式提供。复原混合物与冷冻溶液的PH值都为约4。仅将冷冻水溶液用于分析离心机数据和马尔文粒度分析仪(malvern)。维杰克100单位/毫升(CE 100-7)含有100单位/ 毫升常规重组人类胰岛素、1. 8毫克/毫升柠檬酸、1. 8毫克/毫升乙二胺四乙酸二钠、22毫克/毫升甘油、3毫克/毫升间甲酚。它以约pH 7. 4的水溶液形式提供，可储存在4°C下。 其用于猪的研究中。通过将1. 8毫克/毫升EDTA与柠檬酸三钠加入水中，以及加入100单位/毫升胰岛素和甘油(22毫克/毫升)来制造含酸式盐的维杰克(CSE 100-7)。用氢氧化钠将最终的PH值调到7. 4。此用于最终实例中以得到马尔文信息。实例1 使用上皮细胞曲斯维尔分析试管内比较随溶解剂而变化的胰岛素的吸收和输送材料与方法口腔上皮细胞生长在曲斯维尔插入物上两周，直到形成多个层)细胞层，如图2中所示。输送研究是通过加入适当溶液到供体孔中并在10分钟后从接收孔中除去样品进行。溶液由水、+/-EDTA(0. 45毫克/毫升)、NaCl (0. 85% w/v) U毫克/毫升胰岛素和足以维持PH值在3. 8下的量的酸组成。使用ELISA来分析接收孔中的胰岛素量。MM图3a和北中显示的结果证明，某些酸更有效地增强胰岛素穿过上皮细胞的吸收和输送。可以容易地测试这些酸，并与使用HCl获得的结果相比较，从而可提供测试任何酸并确定其为溶解剂(即相对于HCl增强吸收和输送)还是非溶解剂的标准。由pH值范围在3. 2-3. 8内的酸得到的结果集合在图3a中。更强的酸(pH < 3) 集合在图北中。结果确定，在相同浓度螯合剂下酸的选择对胰岛素穿过细胞培养物的输送具有实质性影响。优选酸是柠檬酸。实例2 使用上皮细胞曲斯维尔分析试管内比较随溶解剂浓度而变化的胰岛素的吸收和输送材料与方法使用实例1的材料和方法，不过试剂浓度不同。在研究中，加入等摩尔浓度的酸和螯合剂。溶液由水、+/-EDTA(0.56毫克/毫升)、NaCl (0.85% w/v)、l毫克/毫升胰岛素和以下酸组成天冬氨酸(0. 20毫克/毫升)、谷氨酸(0. 22毫克/毫升)或柠檬酸(0. 20 毫克/毫升)。在存在和不存在螯合剂的情况下在1. 8毫克/毫升的较高浓度下测试柠檬酸。此数据在细胞供体腔室给药后10分钟和30分钟两个时期显示。MM由天冬氨酸(0. 20毫克/毫升)、谷氨酸(0. 22毫克/毫升)或柠檬酸(0. 29毫克 /毫升)得到的结果展示于图如中。在这种情况下，加入螯合剂未见显著差异。相比之下，使用1. 80毫克/毫升较高浓度柠檬酸的研究显示在螯合剂加入溶液后显著增加(单侧t检验比较)。参见图4b。这证明，两种组分的浓度对于吸收和输送最佳化来说都很重要。实例3 使用上皮细胞曲斯维尔分析试管内比较随螯合剂而变化的胰岛素的吸收和输送材料与方法
口腔上皮细胞生长在曲斯维尔插入物上两周，直到形成多个层)细胞层。输送研究是通过加入适当溶液到供体孔中并在10分钟、20分钟和30分钟后从接收孔中除去样品进行。在即将进行曲斯维尔实验前依照以下方式制备溶液将1. 8毫克/毫升柠檬酸溶于0. 85% w/v盐水中，接着将所示浓度的一种以下螯合剂加入此溶液中1. 80毫克/毫升 EDTA, 1. 84毫克/毫升EGTA、0. 88毫克/毫升DMSA和1. 42毫克/毫升TSC0因为CDTA以其液体形式使用，所以柠檬酸直接加入CDTA中。在每种这些情况下，螯合剂的浓度恒定在 4. 84Χ1(Γ3 摩尔下。接着加入1毫克/毫升胰岛素，并且在必要时再将ρΗ值调到3. 8。仅仅使用HCl 来调节PH值的一组对照样品包括在内以供比较。通过加入0. 2毫升各溶液到供体孔中来进行曲斯维尔实验。使用ELISA来分析接收孔中的胰岛素量。MM图5中展示30分钟胰岛素数据的图。除了相较于由TSC(柠檬酸三钠)得到的结果外，在使用柠檬酸或谷氨酸时，都有显著更多的胰岛素穿过细胞递送。在TSC的情况下， 使用HCl来调节PH值。调节PH值会产生柠檬酸，可以解释这些结果。如这些结果所证明，吸收和输送的增强视螯合剂的选择而定。实例4 在猪中临床前评估基于柠檬酸的胰岛素制剂中的螯合剂材料与方法与公开的研究(波拉姆(A. Plum)，安格索(H. Agerso)和安徒生(L. Andersen.)， 速效胰岛素类似物门冬胰岛素在大鼠、狗和猪中的药物动力学以及门冬胰岛素在猪中的药 ￠1 力f (Pharmacokinetics of the rapid-acting insulin analog, insulin aspart, in rats, dogs, and pigs, and pharmacodynamics of insulin aspart in pigs). Μ^ Χ 谢作用与处置(Drug Metab.Dispos.),28(2) :155-60(2000)) 一致，已经确定消除半衰期是胰岛素吸收的优良决定因素，因为消除的延迟表明从注射部位吸收较慢。因此，执行模型猪研究的非房室模型分析，以检查1 和PD参数，尤其是消除半衰期。对糖尿病猪皮下注射四种胰岛素制剂中的一种。三种制剂含有螯合剂(EDTA、EGTA 或TSC)，第四对照仅仅含有常规人类胰岛素RHI，不含螯合剂。柠檬酸(1. 8毫克/毫升)用作所有螯合剂制剂中的酸，并且在所有状况下，为达到等渗性和制剂无菌性目的，加入NaCl 和间甲酚。螯合剂都在4. 84X ΙΟ"3摩尔的相同摩尔浓度下。使猪禁食一整夜，并且皮下投予0. 125单位/千克剂量的含有EDTA的人类胰岛素 (n = 3)或0. 08单位/千克剂量的含有EGTA或TSC的人类胰岛素(n = 2)。由于在较高剂量下血糖急剧下降，所以降低剂量。确定所有时间点的血糖和胰岛素含量，直到给药后8 小时。使用具有均勻重量的非房室模型，用威诺林(Win Nonlin)执行药物动力学的计算机模拟。表1中比较消除半衰期表1 比较猪中随螯合剂而变化的血糖
1权利要求
1.一种胰岛素制剂，其包含胰岛素、解离剂和锌螯合剂，其中所述制剂具有生理PH值并且是透明水溶液。
2.根据权利要求1所述的制剂，其中所述螯合剂选自由乙二胺四乙酸(EDTA)、EGTA、柠檬酸三钠(TSC)、褐藻酸、α硫辛酸、二巯基丁二酸(DMSA)、⑶ΤΑ(1，2-二氨基环己烷四乙酸)组成的群组。
3.根据权利要求2所述的制剂，其中所述螯合剂是乙二胺四乙酸(EDTA)。
4.根据权利要求1所述的制剂，其中所述溶解剂是选自由乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、谷氨酸、丁二酸、天冬氨酸、马来酸、富马酸和己二酸组成的群组的酸，或其盐。
5.根据权利要求4所述的制剂，其中所述解离剂是柠檬酸或柠檬酸钠。
6.根据权利要求1所述的制剂，其中所述PH值在7到7.5之间。
7.根据权利要求1所述的制剂，其中所述制剂是通过使胰岛素溶液的PH值从约ρΗ4升到生理PH值来制备。
8.根据权利要求1所述的制剂，其中所述胰岛素选自由人类胰岛素、胰岛素类似物和其组合组成的群组。
9.根据权利要求8所述的制剂，其中所述胰岛素是重组人类胰岛素。
10.一种胰岛素制剂，其包含胰岛素、解离剂和锌螯合剂，其中所述解离剂是盐。
11.根据权利要求10所述的制剂，其中所述螯合剂选自由乙二胺四乙酸(EDTA)、EGTA、 柠檬酸三钠(TSC)、褐藻酸、α硫辛酸、二巯基丁二酸(DMSA)、⑶TA (1，2-二氨基环己烷四乙酸)组成的群组。
12.根据权利要求10所述的制剂，其中所述螯合剂是乙二胺四乙酸(EDTA)。
13.根据权利要求10所述的制剂，其中所述溶解剂是选自由乙酸盐、抗坏血酸盐、柠檬酸盐、谷氨酸盐、天冬氨酸盐、丁二酸盐、富马酸盐、马来酸盐和己二酸盐与第I族金属或第 II族金属组成的群组的盐。
14.根据权利要求13所述的制剂，其中所述溶解剂选自由钠或钾的抗坏血酸盐、柠檬酸盐、谷氨酸盐、天冬氨酸盐、丁二酸盐、富马酸盐、马来酸盐和己二酸盐组成的群组。
15.根据权利要求13所述的制剂，其中所述解离剂是柠檬酸钠。
16.根据权利要求10所述的制剂，其中所述ρΗ值在7到7.5之间。
17.根据权利要求10所述的制剂，其中所述ρΗ值为约4。
18.根据权利要求10所述的制剂，其中所述胰岛素选自由人类胰岛素、胰岛素类似物和其组合组成的群组。
19.根据权利要求10所述的制剂，其中所述胰岛素是重组人类胰岛素。
20.根据权利要求1所述的制剂，其中所述胰岛素以干粉形式提供于第一容器中，并且所述螯合剂与所述溶解剂中的至少一者提供于含有稀释剂的第二容器中。
21.根据权利要求10所述的制剂，其中所述胰岛素以干粉形式提供于第一容器中，并且所述螯合剂与所述溶解剂中的至少一者提供于含有稀释剂的第二容器中。
22.根据权利要求1所述的制剂，其以冷冻的医药学上可接受的制剂形式提供，用于治疗糖尿病患者。
23.根据权利要求10所述的制剂，其以冷冻的医药学上可接受的制剂形式提供，用于治疗糖尿病患者。
24.根据权利要求1所述的制剂，其以4°C的透明水溶液形式提供。
25.根据权利要求10所述的制剂，其以4°C的透明水溶液形式提供。
26.一种治疗糖尿病个体的方法，其包含注射有效量的根据权利要求1所述的可注射胰岛素制剂，所述制剂包含胰岛素和有效量的溶解剂和锌螯合剂，以相较于胰岛素与锌螯合剂和HCl的组合，增强所述胰岛素穿过上皮细胞的吸收和输送。
全文摘要
本文描述可注射的胰岛素制剂，其稳定性有所提高并且快速起效。所述制剂可以通过皮下、皮内或肌肉内来投予。在优选实施例中，制剂通过皮下注射来投予。制剂含有胰岛素以及螯合剂和溶解剂，以及任选其它赋形剂。在优选实施例中，制剂含有人类胰岛素、锌螯合剂(例如EDTA)和溶解剂(例如柠檬酸或柠檬酸钠)。这些制剂在通过皮下注射投予时，可被迅速地吸收到血流中。
文档编号A61K9/00GK102341119SQ201080010430
公开日2012年2月1日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者M·李, 所罗门·S·斯坦纳, 罗伯特·豪泽, 罗德里克·波尔 申请人:百达尔公司