法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-04-06
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):A61B17/20 授权公告日:20091209 终止日期:20170318 申请日:20050318
专利权的终止
2009-12-09
授权
授权
2007-09-05
实质审查的生效
实质审查的生效
2007-07-11
公开
公开
相关申请的交叉参考
本申请要求于2004年5月13日递交的美国临时申请No.60/571,304；2004年7月1日递交的美国临时申请No.60/585,276；2005年1月12日递交的美国临时申请No.60/643,660的权益。
发明领域
本发明总体涉及透皮药物释放系统和方法。更特别是，本发明涉及甲状旁腺激素药物的透皮释放装置和方法。
发明背景
最通常通过口服或注射给予活性剂(或药物)。遗憾的是，当口服时，许多活性剂完全无效或疗效大幅降低，因为它们在进入血流前没有被吸收或受到不利影响，因而不具有理想的活性。在另一方面，直接静脉注射或皮下注射药物，虽然可保证给药期间药物不发生变化，但却是困难、不方便、疼痛和不舒适的过程，它有时导致患者依从性差。
因此，原则上，透皮释药提供无需通过皮下注射或静脉输注给予活性剂的方法。本文中使用的通用术语“透皮”是指使活性剂(例如治疗剂例如药物，或免疫活性剂例如疫苗)穿过皮肤释放至局部组织或全身循环系统，基本上不需要切割或刺穿皮肤，例如用手术刀切割或用皮下针刺入皮肤。透皮药物释放包括通过被动扩散的释放，和基于例如电(例如离子电渗疗法)和超声(例如超声导入法)的外界能源的释放。
被动透皮药物释放系统更常见，通常包括含有高浓度活性药物的药物储库。该储库适合与皮肤接触，从而使药物能通过皮肤扩散，并进入患者的身体组织或血流。
正如本领域众所周知的那样，透皮药物通量取决于皮肤条件、药物分子的大小和物理/化学性质、通过皮肤的浓度梯度。由于许多药物对皮肤渗透性低，透皮释药的应用受到限制。该低渗透性主要归因于角质层即最外皮肤层，它由脂双层包围的平坦、充满角蛋白纤维的死细胞(即角质细胞)组成。脂双层的高度条理结构给角质层提供相对不渗透的特性。
促进被动透皮扩散药物通量的一个常见方法，涉及用皮肤渗透促进剂预处理皮肤或与该促进剂共释放。当施用至药物经其释放的体表面时，渗透促进剂促进药物通过的通量。但是，这些方法促进蛋白透皮通量的效果有限，至少对于较大的蛋白而言，因其分子较大是这样。
还开发出许多技术和装置，它们机械刺穿或破坏最外面皮肤层，从而开辟出进入皮肤的通路，以便促进透皮释放的药物量。例证有美国专利No.3,964,482中公开的药物释放装置。
其他采用微小皮肤刺穿元件，来提高透皮药物释放的系统和装置在美国专利No.5,879,326、3,814,097、5,250,023、3,964,482、再版No.25,637及PCT公布No.WO 96/37155、WO 96/37256、WO 96/17648、WO 97/03718、WO 98/11937、WO 98/00193、WO 97/48440、WO97/48441、WO 97/48442、WO 98/00193、WO 99/64580、WO 98/28037、WO 98/29298及WO 98/29365中公开；所有文献全部通过引用结合到本文中。
公开的系统和装置使用各种形状和大小的刺入元件刺穿皮肤的最外层(即角质层)。在这些参考文献中公开的刺入元件通常由薄、平元件，例如垫或片垂直展开。在某些此类装置中的刺入元件极其微小，有些具有的微喷射体长度仅为约25-400μm，微喷射体厚度仅约5-50μm。这些微小刺入/切割元件在角质层制备相应的小的微裂隙/微切口，用于促进透皮药物释放穿过。
公开的系统还典型地包括储存药物的储库，和例如通过装置本身的中空齿从储库通过角质层转运药物的释药系统。这种装置的一个实例在WO 93/17754中公开，它具有液体药物储库。但是，必须给储库加压，迫使液体药物通过微管状元件和进入皮肤。此类装置的劣势包括加入加压液体储库增加复杂性和费用，以及由于存在压力驱动释药系统的复杂性。
如美国专利申请号10/045,842所公开的那样，该文献通过引用结合到本文中，也可以将待释放的活性药物涂覆在微喷射体上，而非包含在物理储库。这就省略分离物理储库和开发储库专用药物制剂或组合物的必要性。
如本领域所熟知，骨质疏松症是特征为进行性骨质损失使个体骨折危险增加的骨病，一般发生在臀部、脊柱和腕。进行性骨质损失一般自30-40岁年龄开始，大多数无症状直至发生骨折，导致高的患者发病率和死亡率。骨质疏松症患者中80％是女性，基于最近研究，在绝经发生后6年期间，女性的骨量损失三分之一。
同样，如本领域所熟知，甲状旁腺激素(PTH)为甲状旁腺分泌的调节体内钙和磷酸盐代谢的激素。由于其促进骨形成的能力，PTH在治疗骨质疏松症中产生很大的作用，因此显著降低骨折发生。大规模临床试验已显示PTH有效并安全的降低骨质疏松症女性的椎骨和非椎骨骨折发生百分率。
由于它们加速骨愈合的能力，基于PTH药物在治疗骨折(男性和女性)中也产生作用。
至今，已开发基于PTH药物的各种稳定化制剂，可再组成用于皮下注射，如下所讨论，皮下注射为常规释放方法。示例参见美国专利号5,563,122(稳定化甲状旁腺激素组合物)和美国专利申请公布号2002/0107200(稳定化特立帕肽溶液剂)公开的制剂，它们通过引用结合至本文中。
目前批准的基于PTH药物注射剂是FORTEOTM(rDNA衍生的特立帕肽注射剂)，其含重组人甲状旁腺激素(1-34)(rhPTH(1-34))。FORTEOTM一般用于具有骨质疏松骨折史的女性处方，所述女性具有多种骨折危险因素，或基于医生的评价，其先前的骨质疏松症治疗失败或不耐受。在绝经后骨质疏松症女性中，FORTEOTM发现增加了骨矿物质密度(BMP)，减少了椎骨和非椎骨骨折的危险。
在处于高骨折危险的初期或性腺机能减退骨质疏松症男性中，FORTEOTM也发现增加骨量。这些包括具有骨质疏松性骨折史的男性，或具有多种骨折危险的男性，或对先前的骨质疏松症治疗失败或不耐受。在初期或性腺机能减退骨质疏松症男性中，发现FORTEOTM同样增加了BMD。除皮下注射外，也研究了其他释放基于PTH药物的方法。例如，在以下文献中讨论了肺部释放(即吸入)方法：“用于骨病的药物肺部释放”，Advanced Drug Delivery Reviews，Vol 42，Issue 3，pp239-248(2000年8月31日)，Patton“肺部释放肽和蛋白：-干扰素、降钙素和甲状旁腺激素的生物利用度”，Journal of Controlled Release，Vol 28，Issue 1-3，pp.79-85(1994年1月)，Patton等，“肺部释放制剂和方法对大鼠肺吸收甲状旁腺激素(1-34)的影响”，Journal ofPharmaceutical Sciences Vol 93，Issue 5，pp 1241-1252(2004年5月)，Codrons等，“在大鼠中用吸入干粉全身释放甲状旁腺激素(1-34)”，Journal of Pharmaceutical Sciences Vol 92，Issue 5，pp 938-950(2003年5月)和Pfützner，A等，“试研究Technosphere/PTH(1-34)-有效肺部释放甲状旁腺激素(1-34)的新方法”，Horm.Metab.Res.，Vol 35(5)，pp 319-23。
在以下文献中也讨论了活性透皮释放基于PTH药物的各种方法：“电穿孔对Eontophoretic透皮释放钙调节激素的的影响”，Journalof Controlled Release，Vol 66，Issues 2-3，pp.127-133(2000年5月15日)和Chang等，“通过脉冲透皮离子电渗疗法给予人PTH(1-34)预防切除卵巢的大鼠的骨病”，Journal of Pharmaceutical Sciences Vol 91，Issue 2，pp 350-361(2002年2月)。
尽管PTH在治疗疾病如骨质疏松症中有效，但是公开的PTH释放方法现有技术存在一些缺点和劣势，特别是经皮下注射。皮下注射的主要缺点是困难和不适的过程，这通常导致患者的依从性差。
先前已有文献记载用微喷射系统皮内给予药物，例如hGH，提供hGH与皮下给药后观察到类似的药代动力学曲线。见，Cormier等，美国专利申请公布号2002/0128599，标题“具有涂覆微突起体的透皮药物释放装置”。
将基于PTH药物连续输注至体内导致活性骨重吸收。因此，以脉冲方式给予基于PTH药物非常重要。基于每天一次皮下注射产生的效力，任何PTH释放的替代途径提供的PTH血浓度均不应比皮下注射PTH的慢。
因此，期望提供有助于最小侵入性给予基于PTH药物的药物释放系统。进一步期望提供药物释放系统，该系统提供的基于PTH药物药代动力学曲线与皮下给药后观察到的类似。
因此，本发明的目的是提供透皮药物释放装置和方法，向患者提供基于PTH药物的皮内释放。
本发明的另一个目的是提供透皮药物释放装置和方法，提供比皮下给药后观察到的类似或快的基于PTH药物的药代动力学曲线。
本发明的另一个目的是提供透皮药物释放装置和方法，提供长达8小时的基于PTH药物的药理活性血浓度。
本发明的另一个目的是提供用于皮内释放给患者的基于PTH药物制剂。
本发明的另一个目的是提供透皮药物释放装置和方法，其包括用生物相容涂层涂覆的微喷射体，该涂层包括至少一种生物活性药物，优选基于PTH药物。
发明概述
根据以上目的和以下将会提及和显而易见的那些目的，本发明透皮释放基于PTH药物的装置和方法通常包含具有微喷射元件(或系统)的释放系统，该微喷射元件包括许多适用于刺穿角质层进入表皮下层或表皮和真皮层的微喷射体(或其阵列)。在优选的实施方案中，该微喷射元件包括具有置于其中的至少一种基于PTH药物的生物相容涂层。
在本发明的一个实施方案中，微喷射元件的微喷射体密度至少为约10个微喷射体/cm2，更优选在至少约200-2000个微喷射体/cm2的范围内。
在一个实施方案中，微喷射元件由不锈钢、钛、镍钛合金或类似的生物相容材料构成。
在另一个实施方案中，微喷射元件由非传导性材料，例如聚合物材料构成。或者，微喷射元件可用非传导性材料，例如Parylene，或疏水性材料，例如Teflon、硅或其他低能量材料涂覆。
涂覆到微喷射元件以形成固体生物相容涂层的涂层制剂，可包含水和非水制剂。优选涂层制剂包括至少一种基于PTH药物，所述药物可溶解在生物相容载体中或可悬浮于该载体中。
在优选的实施方案中，基于PTH药物选自hPTH(1-34)、hPTH盐和类似物、特立帕肽和相关肽。在本申请中，术语“基于PTH药物”和“hPTH(1-34)药物”包括但不限于重组hPTH(1-34)、合成hPTH(1-34)、PTH(1-34)、特立帕肽、hPTH(1-34)盐；hPTH(1-34)的简单衍生物，例如hPTH(1-34)酰胺和密切相关的分子，例如hPTH(1-33)或hPTH(1-31)酰胺；或任何其他密切相关的成骨肽。合成hPTH(1-34)是最优选的PTH药物。
药学上可接受的hPTH盐实例包括但不限于乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、己酸盐、庚酸盐、乙酰丙酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、马来酸盐、羟乙酸盐、葡萄糖酸盐、葡糖醛酸盐、3-羟基异丁酸盐、丙三羧酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、柠康酸盐、戊二酸盐、衣康酸盐、中康酸盐、柠苹酸盐、二羟甲基丙酸盐(dimethylolpropinate)、惕各酸盐、甘油酸盐、异丁烯酸盐、异巴豆酸盐、β-羟基丁酸盐、巴豆酸盐、当归酸盐、羟基丙酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、2-羟基异丁酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、丙酮酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、硝酸盐、磷酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、硫酸盐和磺酸盐。
优选，存在于涂层制剂中的基于PTH药物浓度为约1-30％重量。
更优选，在固体生物相容涂层(即微喷射元件或产品)中所含基于PTH药物的量为约1μg-1000μg，还更优选约10μg-100μg。
也优选涂层制剂的pH在约pH 6以下。更优选涂层制剂的pH在约pH 2-6的范围内。还更优选涂层制剂的pH在约pH 3-6的范围内。
在本发明的某些实施方案中，通过加入低挥发性的反荷离子来提高涂覆微喷射体所采用涂层制剂的粘度。在一个实施方案中，基于PTH药物在制剂pH下带正电荷，而提高粘度的反荷离子包括具有至少两个酸性pKa的酸。合适的酸包括马来酸、苹果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、柠康酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、羟甲戊二酸、中康酸、琥珀酸、柠苹酸、丙醇二酸、柠檬酸、丙三羧酸、乙二胺四乙酸、天冬氨酸、谷氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一个优选的实施方案涉及提高粘度的反荷离子混合物，其中基于PTH药物在制剂pH下带正电荷，且至少一种反荷离子包含具有至少两个酸性pKa的酸。其他反荷离子包含具有一个或多个pKa的酸。合适酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸、甲磺酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富马酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、乙酰丙酸、戊二酸、衣康酸、羟甲戊二酸、中康酸、柠苹酸、柠檬酸、天冬氨酸、谷氨酸、丙三羧酸及乙二胺四乙酸。
在本发明所提到的实施方案中，优选反荷离子的量足以中和PTH的电荷。在此类实施方案中，优选反荷离子或反荷离子混合物的量在制剂pH下足以中和药物的所带电荷。在另外的实施方案中，可向肽中加入过量的反荷离子(为游离酸或为盐)以控制pH并提供适当的缓冲容量。
在另一个优选的实施方案中，药物包含hPTH(1-34)，而反荷离子包含选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、盐酸、乙醇酸和乙酸的反荷离子的提高粘度混合物。优选，向制剂中加入反荷离子以使粘度在约20-200cp的范围内。
在一个优选的实施方案中，提高粘度的反荷离子包含酸性反荷离子，例如低挥发性弱酸，该低挥发性弱酸反荷离子具有至少一个酸性pKa并且熔点高于约50℃，或沸点在大气压下高于约170℃。此类酸的实例包括柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸及富马酸。
在另一个优选的实施方案中，反荷离子包含强酸，该强酸具有至少一个低于约2的pKa。此类酸的实例包括盐酸、氢溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸及甲磺酸。
另一个优选的实施方案涉及反荷离子混合物，其中至少一种反荷离子包含强酸，至少一种反荷离子包含低挥发性弱酸。
另一个优选的实施方案涉及反荷离子混合物，其中至少一种反荷离子包含强酸，至少一种反荷离子包含弱酸，该弱酸具有高挥发性，并具有至少一个高于约2的pKa及低于约50℃的熔点，或在大气压下低于约170℃的沸点。此类酸的实例包括乙酸、丙酸、戊酸等。
优选，酸性反荷离子以在制剂pH下足以中和基于PTH药物上正电荷的量存在。在另外的实施方案中，可加入过量的反荷离子(为游离酸或为盐)以控制pH并提供适当的缓冲容量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种缓冲剂。此类缓冲剂的实例包括但不限于抗坏血酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、羟基丙二酸、富马酸、马来酸、磷酸、丙三羧酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、戊二酸(glutaratic acid)、衣康酸、中康酸、柠苹酸、二羟甲基丙酸、惕各酸、甘油酸、异丁烯酸、异巴豆酸、β-羟基丁酸、巴豆酸、当归酸、羟基丙酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸或其混合物。
在本发明的一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种抗氧化剂，该抗氧化剂可包括螯合剂例如柠檬酸钠、柠檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除剂例如抗坏血酸、蛋氨酸、抗坏血酸钠等。目前优选的抗氧化剂包括EDTA和蛋氨酸。
在所提及的本发明实施方案中，优选以涂层制剂计，抗氧化剂的浓度为约0.01-20％重量。更优选以涂层制剂计，抗氧化剂的浓度为约0.03-10％重量。
在本发明的一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种表面活性剂，该表面活性剂可为两性离子、两性、阳离子、阴离子或非离子型表面活性剂，包括但不限于月桂酰两性乙酸钠、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵(benzalkonium，chloride)、聚山梨醇酯如吐温20和吐温80、其他脱水山梨醇衍生物例如脱水山梨醇月桂酸酯烷氧基化醇，例如聚乙二醇单十二醚4(laureth-4)，和聚氧乙烯蓖麻油衍生物，如CremophorEL。
在所提及的本发明实施方案中，优选以涂层制剂计，表面活性剂的浓度为大约0.01-20％重量。优选以涂层制剂计，表面活性剂的浓度为大约0.05-1％重量。
在本发明的再一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种具有两亲性质的聚合物材料或聚合物，其可包括但不限于纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)或乙基羟基-乙基纤维素(EHEC)以及泊洛沙姆。
在本发明的一个实施方案中，以涂层制剂计，在涂层制剂中提供两亲性质的聚合物浓度优选为约0.01-20％重量，更优选为约0.03-10％重量。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括选自以下的亲水性聚合物：羟乙基淀粉、羧甲基纤维素及其盐、葡聚糖、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(异丁烯酸2-羟基乙基酯)、聚(n-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇及其混合物及相似的聚合物。
在优选的实施方案中，以涂层制剂计，涂层制剂中亲水性聚合物的浓度为约1-30％重量，更优选约1-20％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括生物相容载体，该载体可包括但不限于人白蛋白、生物工程人白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖多硫酸酯、聚氨基酸、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖及水苏糖。
以涂层制剂计，优选涂层制剂中生物相容载体的浓度为约2-70％重量，更优选约5-50％重量。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括稳定剂，该稳定剂可包括但不限于非还原糖、多糖或还原糖。
用于本发明方法和组合物中的合适非还原糖包括，例如蔗糖、海藻糖、水苏糖或棉子糖。
用于本发明方法和组合物中的合适多糖包括，例如葡聚糖、可溶性淀粉、糊精和胰岛素(insulin)。
用于本发明方法和组合物中的合适还原糖包括，例如单糖例如芹菜糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、木糖、毛地黄毒糖、岩藻糖、栎醇、异鼠李糖、鼠李糖、阿洛糖、阿卓糖、果糖、半乳糖、葡萄糖、古洛糖、金缕梅糖、伊杜糖、甘露糖、塔格糖等；及二糖例如樱草糖、蚕豆糖、芸香糖、绵枣儿二糖、纤维素二糖、龙胆二糖、乳糖、乳果糖、麦芽糖、蜜二糖、槐糖及土冉糖等。
优选，涂层制剂中稳定剂的浓度相对于基于PTH药物的比率为约0.1-2.0∶1，更优选相对于基于PTH药物的比率为约0.25-1.0∶1。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括血管收缩剂，该血管收缩剂可包括但不限于阿米福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、羟甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素、赛洛唑啉及其混合物。最优选的血管收缩剂包括肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉和赛洛唑啉。
如果采用，以涂层制剂计，血管收缩剂的浓度优选为约0.1-10％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种“通路开放调节剂”，该调节剂可包括但不限于渗透剂(例如氯化钠)、两性离子化合物(例如氨基酸)及抗炎药，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲泼尼龙21-磷酸二钠盐、甲泼尼龙21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠和泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，及抗凝血药例如柠檬酸、柠檬酸盐(例如柠檬酸钠)、右旋糖酐硫酸钠、阿司匹林和EDTA。
在本发明的还另一个实施方案中，涂层制剂包括增溶/络合剂，该增溶/络合剂可包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、葡萄糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡萄糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精及磺基丁基醚-γ-环糊精。最优选的增溶/络合剂为β-环糊精、羟丙基β-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精和磺基丁基醚7β-环糊精。
如果采用，以涂层制剂计，增溶/络合剂的浓度优选为约1-20％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种非水溶剂，例如乙醇、异丙醇、甲醇、丙醇、丁醇、丙二醇、二甲基亚砜、甘油、N，N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇400。以涂层制剂计，优选非水溶剂在涂层制剂中的量为约1-50％重量。
优选涂层制剂的粘度小于约500厘泊，并大于3厘泊。
在本发明的一个实施方案中，从微喷射体表面测量的生物相容涂层厚度小于25微米，更优选小于10微米。
按照本发明的一个实施方案，将基于PTH药物释放给患者的方法包括：(i)提供微喷射元件，该元件具有许多刺穿角质层的微喷射体，该微喷射元件具有置于其上的生物相容涂层，该涂层包括至少一种基于PTH药物；(ii)将所述微喷射元件施用到患者皮肤部位，所述微喷射体由此刺入角质层，并将基于PTH药物释放给所述患者。
优选经冲击涂药器，将涂覆的微喷射元件施用到皮肤部位。
也优选将涂覆的微喷射元件置于皮肤部位上，持续5秒-24小时。达到所期望的使用时间后，取下微喷射元件。在某些实施方案中，生物相容涂层中基于PTH药物为约1μg-1000μg。
此外，优选基于PTH药物透皮释放的药代动力学曲线至少与皮下释放后观察到的药代动力学曲线相似。
在一个优选的实施方案中，基于PTH药物选自hPTH(1-34)、hPTH盐和类似物、特立帕肽和相关肽。也优选hPTH盐选自乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、己酸盐、庚酸盐、乙酰丙酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、马来酸盐、羟乙酸盐、葡萄糖酸盐、葡糖醛酸盐、3-羟基异丁酸盐、丙三羧酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、柠康酸盐、戊二酸盐、衣康酸盐、中康酸盐、柠苹酸盐、二羟甲基丙酸盐、惕各酸盐、甘油酸盐、异丁烯酸盐、异巴豆酸盐、β-羟基丁酸盐、巴豆酸盐、当归酸盐、羟基丙酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、2-羟基异丁酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、丙酮酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、硝酸盐、磷酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、硫酸盐和磺酸盐。
在本发明方法中，透皮释放的基于PTH药物优选具有迅速起效的生物作用。也优选透皮释放的基于PTH药物具有长达8小时的持续生物作用。
在一个实施方案中，透皮释放的基于PTH药物包含特立帕肽(hPTH(1-34))，生物相容涂层包含基于PTH药物的剂量为约10-100μg剂量，其中一次施用后，基于PTH药物的释放产生至少50pg/ml的血浆Cmax。
本发明也包含改善透皮释放的基于PTH药物的药代动力学的方法，该方法包括：提供微喷射元件，该元件具有许多刺穿角质层的微喷射体，该微喷射元件具有置于其上的生物相容涂层，该涂层包括至少一种基于PTH药物；将所述微喷射元件施用到患者皮肤部位，所述微喷射体由此刺入角质层，并将基于PTH药物释放给所述患者，从而与皮下释放的药代动力学特征相比，基于PTH药物释放具有改善的药代动力学。
在所提及的实施方案中，改善的药代动力学可包括基于PTH药物的生物利用度提高。改善的药代动力学也可包括Cmax提高。此外，改善的药代动力学可包括Tmax下降。改善的药代动力学还可包括基于PTH药物的吸收速率提高。
因此，在骨质疏松症和骨折的治疗中，可安全和有效地使用本发明的装置和方法。
附图简述
按附图说明，通过以下和对本发明优选的实施方案更具体描述，进一步特征和优势将会显而易见，其中如引用的字符通常是指整个视图的相同部分或元件，和其中：
图1为本发明脉冲浓度曲线的示意图；
图2为本发明一个微喷射元件实施例的部分透视图；
图3为图2中所示本发明微喷射元件的透视图，该微喷射元件具有沉积在微喷射体上的涂层；
图4为本发明具有粘性被衬的微喷射元件侧视图；
图5为本发明定位器的侧视图，该定位器中置放微喷射元件；
图6为图4所示定位器的透视图；
图7为本发明涂药器和定位器的分解透视图；
图8为显示根据本发明基于PTH药物的电荷曲线示意图；
图9为显示根据本发明带净电荷类基于PTH药物的摩尔比示意图；
图10为显示根据本发明乙酸和中性形式基于PTH药物的摩尔比示意图；
图11为根据本发明基于PTH药物透皮和皮下释放后的血浆浓度比较图；
图12为根据本发明基于PTH药物含和不含蔗糖稳定剂的聚集物百分率示意图；
图13为根据本发明基于PTH药物含和不含抗氧化剂随时间氧化的示意图；
图14为根据本发明基于PTH药物透皮释放后的血浆浓度图；
图15为根据本发明反映基于PTH药物生物利用度的cAMP尿浓度图；
图16为根据本发明基于PTH药物透皮释放和皮下释放后血浆浓度比较的另一个图。
发明详述
在详细描述本发明前，应理解本发明不限于具体例举物质、方法或结构，因此它们当然可改变。因此，尽管在实施本发明时可使用与本文中所述那些相似或等同的许多物质和方法，但本文描述的是优选的物质和方法。
也应理解本文中所用的术语仅用于描述本发明具体的实施方案目的，并非用于限定。
除另有定义外，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明有关领域中的普通技术人员通常理解的相同含义。
另外，本文中引用的所有出版物、专利和专利申请，无论上文或下文均通过引用整体结合到本文中。
最后，除另有明确规定外，在本说明书和权利要求书中使用的单数形式“一”和“该”包括复数指示物。因此，例如涉及的“一种活性药物”包括两种或多种此类药物；涉及的“一种微喷射体”包括两种或多种此类微喷射体等。
定义
本文中所使用术语“透皮”指为局部或全身治疗目的而将药物释放进入和/或通过皮肤。
本文中所使用术语“透皮通量”指透皮释放的速率。
本文中使用的术语“脉冲释放曲线”和“脉冲浓度曲线”表示给药后，在1分钟至4小时内，基于PTH药物的血浆浓度从基础浓度升至约50-1000pg/ml的浓度，其中达到Cmax，并在Cmax达到后1-8小时内，血浆浓度从Cmax降至基础浓度。如图1所示，所标明的浓度(或药代动力学)曲线一般反映给药后血浆浓度迅速升高(即第一区域)，和Cmax达到后相对于第一区域下降略微缓慢(即第二区域)，Cmax通常由浓度曲线的尖峰来反映。
产生脉冲释放的其他浓度曲线也有可能产生期望的有益效果，该脉冲释放包括在给药后12小时内，基于PTH药物的血浓度升至50-1000pg/ml的Cmax，因此在本发明范围内。
如本文中详细讨论，在本发明的一个实施方案中，所说明的“脉冲释放曲线”由基于PTH药物的宿主血浆浓度-时间曲线反映(或证明)，对于通常含有30μg PTH(1-34)的微喷射元件，该曲线的曲线下面积(AUC)为约0.014-5.24hng/ml，Cmax为约0.13-0.72ng/ml。
本文中使用的术语“共释放”表示在释放基于PTH药物前，在基于PTH药物透皮流入前和期间、基于PTH药物透皮流入期间、基于PTH药物透皮流入期间和之后和/或基于PTH药物透皮流入之后，透皮给予一种或多种补充剂。此外，可将两种或多种基于PTH药物配制成涂层和/或制剂，导致基于PTH药物共释放。
本文中使用的术语“基于PTH药物”和“hPTH(1-34)药物”包括但不限于hPTH(1-34)、hPTH盐、hPTH类似物、特立帕肽、密切相关肽和具有与84-氨基酸人甲状旁腺激素中34 N-端氨基酸(生物活性区)序列相同的方式起作用的肽序列的药物。因此术语“基于PTH药物”和“hPTH(1-34)药物”包括但不限于重组hPTH(1-34)、合成hPTH(1-34)、PTH(1-34)、hPTH(1-34)盐、特立帕肽；hPTH(1-34)的简单衍生物，例如hPTH(1-34)酰胺和密切相关的分子，例如hPTH(1-33)或hPTH(1-31)酰胺；和密切相关的成骨肽。
合适的hPTH盐的实例包括但不限于乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、己酸盐、庚酸盐、乙酰丙酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、马来酸盐、羟乙酸盐、葡萄糖酸盐、葡糖醛酸盐、3-羟基异丁酸盐、丙三羧酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、柠康酸盐、戊二酸盐、衣康酸盐、中康酸盐、柠苹酸盐、二羟甲基丙酸盐、惕各酸盐、甘油酸盐、异丁烯酸盐、异巴豆酸盐、β-羟基丁酸盐、巴豆酸盐、当归酸盐、羟基丙酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、2-羟基异丁酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、丙酮酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、硝酸盐、磷酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、硫酸盐和磺酸盐。
所描述的基于PTH药物也可为各种形式，如游离碱、酸、带电荷或不带电荷的分子、分子络合物的成分或非刺激性药学上可接受的盐。
应理解：可向本发明药物源、储库和/或涂层中加入多于一种基于PTH药物，使用术语“基于PTH药物”决不排除使用两种或多种此类药物。
本文中使用的术语“微喷射体”是指适宜刺入或切穿活动物，尤其哺乳动物和更尤其人皮肤的角质层，进入表皮下层或表皮和真皮层的刺入元件。
在本发明的一个实施方案中，刺入元件的喷射体长度小于1000微米。再一个实施方案中，刺入元件的喷射体长度小于500微米，更优选小于250微米。微喷射体还具有在约25-500微米范围内的宽度(在图1中标为“W”)，和在约10-100微米范围内的厚度。微喷射体可制成不同形状，例如针、刀片、钉、钻孔器及其组合。
本文中使用的术语“微喷射元件”一般是指包含用于刺入角质层的排成阵列的许多微喷射体的微喷射体阵列。可通过在许多微喷射体薄片上蚀刻或打孔，并折叠或弯曲微喷射体使其离开片平面，形成例如图2所示的结构，从而形成微喷射元件。还可用其它已知方法，例如按美国专利号6,050,988(通过引用整体结合到本文中)中公开，通过沿每条边缘形成具有微喷射体的一个或多个条，而形成微喷射元件。
本文中使用的术语“涂层制剂”是指并包括用于涂覆微喷射体和/或其阵列的自由流动组合物或混合物。优选涂层制剂包括至少一种基于PTH药物，在制剂中基于PTH药物可为溶液或混悬液。
本文中使用的术语“生物相容涂层”和“固体涂层”是指并包括基本上固体状态的“涂层制剂”。
如上所说明，本发明通常包括释放系统，该释放系统包括具有许多微喷射体(或其阵列)的微喷射元件(或系统)，该微喷射体(或其阵列)适用于刺穿角质层进入表皮下层或表皮和真皮层。
如本文详细讨论，本发明的关键优势在于将基于PTH药物释放至哺乳动物宿主，特别是人患者的释放系统，其中给药后患者血浆中的基于PTH药物显示优选的脉冲浓度曲线。该释放系统还适于每天至少1次自身给予20μg弹丸(bolus)剂量的基于PTH药物。
现在来看图2，该图显示本发明使用微喷射元件30的一个实施方案。如图2所示，微喷射元件30包括具有许多微喷射体34的微喷射体阵列32。微喷射体34优选以基本上90度角从该片延伸，在所说明实施方案中包括孔38。
根据本发明，片36可结合至释放贴剂，包括片36的背衬40，并另外可包括使贴剂与皮肤粘着的粘结层16(见图4)。在该实施方案中，微喷射体34通过在薄金属片36上蚀刻或打孔出许多微喷射体34，并将微喷射体34从片36的平面外弯曲而形成。
在本发明的一个实施方案中，微喷射元件30的微喷射体密度至少为约10个微喷射体/cm2，更优选在至少约200-2000个微喷射体/cm2的范围内。优选每单位面积药物通过的孔数至少为约10孔/cm2，并且少于约2000孔/cm2。
如说明，微喷射体34的喷射体长度优选小于1000微米。在一个实施方案中，微喷射体34的喷射体长度小于500微米，更优选小于250微米。优选微喷射体34的宽度为约25-500微米，厚度为约10-100微米。
在本发明的再一个实施方案中，可改善微喷射元件30的生物相容性来将施用至患者皮肤后的出血和刺激最小化或消除。特别是，微喷射体34的长度可小于145微米，更优选为约50-145微米，还更优选为约70-140微米。也优选微喷射元件30包含的阵列具有大于100个微喷射体/cm2的微喷射体密度，更优选为约200-3000个微喷射体/cm2。关于具有改善生物相容性的微喷射元件的更多细节见2005年2月1 5日提交的美国专利申请顺序号60/＿＿＿＿[ALZ5174 PSP]，其通过引用整体结合至本文中。
微喷射元件30可由各种金属，例如不锈钢、钛、镍钛合金或类似的生物相容材料制备。
根据本发明，微喷射元件30也可由非传导性材料例如聚合物材料构成。或者，微喷射元件可用非传导性材料例如Parylene，或疏水性材料例如Teflon、硅或其他低能量材料涂覆。熟知的疏水性材料及相关基质(例如photoreist)层在美国临时申请No.60/484,142中提出，该临时申请通过引用结合到本文中。
可由本发明采用的微喷射元件包括但不限于美国专利No.6,083,196、6,050,988和6,091,975中公开的元件，这些专利通过引用而整体结合到本文中。
可由本发明采用的其他微喷射元件包括通过用硅片蚀刻技术蚀刻硅或用蚀刻微模模塑塑料形成的元件，例如在美国专利号5,879,326中公开的元件，该文献通过引用整体结合到本文中。
在某些本发明的实施方案中，优选微喷射体34被构造成降低所涂覆涂层35的可变性。合适的微喷射体一般包含具有横截纵轴的最大宽度的特定区域，位于距离微喷射体末端约25％-75％长度范围内的位置。接近最大宽度的特定位置，微喷射体的宽度逐渐减小至最小宽度。关于所述微喷射体结构的更多细节见2005年1月31日提交的美国申请顺序号60/649,888，该文献通过引用整体结合到本文中。
现在，来看图3，图3显示微喷射元件30，其具有包括生物相容涂层35的微喷射体34，生物相容涂层35包括基于PTH药物。根据本发明，涂层35可部分或全部覆盖各微喷射体34。例如，涂层35可以为在微喷射体34上的干图案(pattern)涂层。涂层35也可在微喷射体34形成之前或之后涂覆。
根据本发明，涂层35可通过各种已知方法涂覆到微喷射体34。优选，涂层仅涂覆到微喷射元件30或微喷射体34刺入皮肤的那些部分(例如尖端39)。
一种这样的涂布方法包括侵涂。侵涂可被描述为通过将微喷射体34部分或全部浸在涂层溶液中来涂覆微喷射体的方法。通过使用部分浸入技术，可限制涂层35仅涂覆于微喷射体34的尖端39上。
再一种涂布方法包括辊涂，该方法采用辊涂机理，同样地限制涂层35仅涂覆于微喷射体34的尖端39上。辊涂方法在美国申请号10/099,604(公布号2002/0132054)中公开，该申请通过引用整体结合到本文中。正如在所提到的申请中详细讨论的那样，所公开的辊涂方法提供了在刺入皮肤时不容易从微喷射体34上脱落的平滑涂层。
根据本发明，微喷射体34还可包括适用于接受和/或增加涂层35体积的手段，例如孔(未显示)、槽(未显示)、表面不规则性(未显示)或类似的改进，其中这些手段提供增加的表面积，在之上可沉积更大量的涂层。
可在本发明范围内使用的再一种涂布方法包括喷涂。根据本发明，喷涂可包括涂层组合物的雾状悬浮液的形成。在一个实施方案中，将具有约10-200微微升液滴大小的雾状悬浮液喷在微喷射体10上，然后干燥。
也可使用图案涂布法涂覆微喷射体34。可采用图案涂布法，使用分配系统将沉积的液体定位在微喷射体表面上。优选沉积液体的量为0.1-20毫微升/微喷射体。适宜准确定量的液体分配器的实例在美国专利号5,916,524；5,743,960；5,741,554；和5,738,728中公开；这些专利均通过引用结合到本文中。
也可用使用已知螺线管阀分配器的喷墨技术涂布微喷射体涂层制剂或溶液，任选通过通常使用电场控制的流体流动方法和定位方法。其它印刷工业的液体分配技术或本领域中已知类似液体分配技术可用于涂布本发明的图案涂层。
现在来看图5和6，为存储和应用，微喷射元件30优选通过粘性拉环(tabs)6悬挂在环定位器40上，如美国申请No.09/976,762(公布号2002/0091357)中详细描述的那样，该申请通过引用而整体结合到本文中。
微喷射元件30置于环定位器40后，将微喷射元件30施用至患者皮肤。优选用冲击涂药器45将微喷射元件30施用于患者皮肤，例如图7所示，和共同待审美国申请号09/976,978中所描述，该申请通过引用整体结合到本文中。
正如说明，根据本发明的一个实施方案，涂覆到微喷射元件30以形成固体生物相容涂层的涂层制剂，可包含具有至少一种基于PTH药物的水性和非水性制剂。根据本发明，基于PTH药物可溶解在生物相容载体中或悬浮于该载体中。
现在看图8，图中显示所预测的hPTH(1-34)，即显示11个酸性pKa和6个碱性pKa的肽的电荷曲线。如图8所示，该肽在pH 9时提供零净电荷。该点也称为等电点或pI。
现在看图9，该图显示所预测的净电荷类hPTH(1-34)药物的摩尔比。如图8所示，中性类药物仅在pH 6.5-11.5范围内大量存在。在该pH范围内，肽的水溶性降低，并可从溶液中析出。hPTH及其密切相关类似物表现出与hPTH(1-34)类似的特征和行为。
因此，反映hPTH(1-34)溶解性的数据可在低于约pH 6或高于pH11.5的pH下获得，所述溶解性与本发明微喷射体阵列上涂层可接受的制剂相容。因此，在优选的实施方案中，涂层制剂的pH在约pH 2-6的范围内。
现在来看图10，该图显示hPTH(1-34)乙酸和中性形式的摩尔比叠加。如图8所示，六乙酸PTH(摩尔比1∶6)溶液的pH为约pH 5。在pH 5，可忽略量的PTH以PTH零净电荷(PTH 0)存在。在超过20％的浓度下PTH非常易溶于水。在干燥和随后的储存期间，游离的乙酸将内在性蒸发，导致水不溶性PTH 0形成。随后在水中再组成将不允许所有PTH溶解。因此，使用低挥发性反荷离子提供PTH的固体溶解性制剂，只要pH维持在低于PTH的PI至少2.5pH单位，优选3pH单位。优选，这可通过为每分子PTH提供至少约2分子低挥发性反荷离子来实现。
因此，在本发明的一个实施方案中，涂层制剂包括反荷离子或反荷离子混合物。此外，在优选的pH 3-6的pH范围，基于PTH药物将带正电荷。
在优选的实施方案中，基于PTH药物选自hPTH(1-34)、hPTH盐和类似物、特立帕肽和相关肽，包括重组hPTH(1-34)、合成hPTH(1-34)、PTH(1-34)、特立帕肽、hPTH(1-34)盐；hPTH(1-34)的简单衍生物，例如hPTH(1-34)酰胺和密切相关的分子，例如hPTH(1-33)或hPTH(1-31)酰胺；和任何其他密切相关的成骨肽。合成hPTH(1-34)是最优选的基于PTH药物。
合适的hPTH盐实例包括但不限于乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、己酸盐、庚酸盐、乙酰丙酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、马来酸盐、羟乙酸盐、葡萄糖酸盐、葡糖醛酸盐、3-羟基异丁酸盐、丙三羧酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、柠康酸盐、戊二酸盐、衣康酸盐、中康酸盐、柠苹酸盐、二羟甲基丙酸盐、惕各酸盐、甘油酸盐、异丁烯酸盐、异巴豆酸盐、β-羟基丁酸盐、巴豆酸盐、当归酸盐、羟基丙酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、2-羟基异丁酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、丙酮酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、硝酸盐、磷酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、硫酸盐和磺酸盐。
优选，存在于涂层制剂中的基于PTH药物浓度为约1-30％重量。
更优选，在微喷射元件上生物相容涂层中所含基于PTH药物的量为1μg-1000μg，还更优选10μg-100μg。
优选涂层制剂的pH在约pH 6以下。更优选涂层制剂的pH在pH2-6的范围内。还更优选涂层制剂的pH在约pH 3-6的范围内。
在本发明的某些实施方案中，通过加入低挥发性的反荷离子来提高涂层制剂的粘度。在一个实施方案中，基于PTH药物在制剂pH下带正电荷，而提高粘度的反荷离子包括具有至少两个酸性pKa的酸。合适的酸包括但不限于马来酸、苹果酸、丙二酸、酒石酸、己二酸、柠康酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、羟甲戊二酸、中康酸、琥珀酸、柠苹酸、丙醇二酸、柠檬酸、丙三羧酸、乙二胺四乙酸、天冬氨酸、谷氨酸、碳酸、硫酸和磷酸。
另一个优选的实施方案涉及提高粘度的反荷离子混合物，其中基于PTH药物在制剂pH下带正电荷，且至少一种反荷离子包含具有至少两个酸性pKa的酸。其他反荷离子为具有一个或多个pKa的酸。合适酸的实例包括但不限于盐酸、氢溴酸、硝酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸、甲磺酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸、富马酸、乙酸、丙酸、戊酸、碳酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、乙酰丙酸、戊二酸、衣康酸、羟甲戊二酸、中康酸、柠苹酸、柠檬酸、天冬氨酸、谷氨酸、丙三羧酸及乙二胺四乙酸。
在本发明所提到的实施方案中，优选反荷离子的量足以中和PTH的电荷。在此类实施方案中，优选反荷离子或反荷离子混合物在制剂pH下足以中和药物的所带电荷。在另外的实施方案中，可向肽中加入过量的反荷离子(为游离酸或为盐)以控制pH并提供适当的缓冲容量。
在一个优选的实施方案中，药物包含hPTH(1-34)，而反荷离子包含选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、盐酸、乙醇酸和乙酸的反荷离子的提高粘度混合物。优选，向制剂中加入反荷离子以获得在约20-200cp范围内的粘度。
在一个优选的实施方案中，提高粘度的反荷离子包含酸性反荷离子，例如低挥发性弱酸。优选该低挥发性弱酸反荷离子具有至少一个酸性pKa并且熔点高于约50℃，或沸点在大气压下高于约170℃。此类酸的实例包括但不限于柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、丙醇二酸及富马酸。
在另一个实施方案中，反荷离子包含强酸。优选该强酸具有至少一个低于约2的pKa。此类酸的实例包括但不限于盐酸、氢溴酸、硝酸、磺酸、硫酸、马来酸、磷酸、苯磺酸及甲磺酸。
另一个优选的实施方案涉及反荷离子混合物，其中至少一种反荷离子包含强酸，至少一种反荷离子包含低挥发性弱酸。
另一个优选的实施方案涉及反荷离子混合物，其中至少一种反荷离子包含强酸，至少一种反荷离子包含具有高挥发性的弱酸。优选该挥发性弱酸反荷离子具有至少一个高于约2的pKa及低于约50℃的熔点，或在大气压下低于约170℃的沸点。此类酸的实例包括但不限于乙酸、丙酸、戊酸等。
优选，酸性反荷离子以在制剂pH下足以中和基于PTH药物上正电荷的量存在。在另外的实施方案中，可加入过量的反荷离子(为游离酸或为盐)以控制pH并提供适当的缓冲容量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种缓冲剂。此类缓冲剂的实例包括但不限于抗坏血酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、乳酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸、羟基丙二酸、富马酸、马来酸、磷酸、丙三羧酸、丙二酸、己二酸、柠康酸、戊二酸、衣康酸、中康酸、柠苹酸、二羟甲基丙酸、惕各酸、甘油酸、异丁烯酸、异巴豆酸、β-羟基丁酸、巴豆酸、当归酸、羟基丙酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸及其混合物。
在本发明的一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种抗氧化剂，该抗氧化剂可为螯合剂，例如柠檬酸钠、柠檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)或自由基清除剂例如抗坏血酸、蛋氨酸、抗坏血酸钠等。目前优选的抗氧化剂包括EDTA和蛋氨酸。
在所提及的本发明实施方案中，以涂层制剂计，抗氧化剂的浓度为约0.01-20％重量。优选以涂层制剂计，抗氧化剂占约0.03-10％重量。
在本发明的一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种表面活性剂，该表面活性剂可为两性离子、两性、阳离子、阴离子或非离子型表面活性剂，包括但不限于月桂酰两性乙酸钠、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、十二烷基三甲基氯化铵(TMAC)、苯扎氯铵、聚山梨醇酯如吐温20和吐温80、其他脱水山梨醇衍生物例如脱水山梨醇月桂酸酯、烷氧基化醇，例如聚乙二醇单十二醚4，和聚氧乙烯蓖麻油衍生物，如Cremophor EL。
在本发明的一个实施方案中，以涂层制剂计，表面活性剂的浓度为大约0.01-20％重量。优选表面活性剂占涂层制剂约0.05-1％重量。
在本发明的再一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种具有两亲性质的聚合物材料或聚合物，其可包括但不限于纤维素衍生物，例如羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)或乙基羟基-乙基纤维素(EHEC)以及泊洛沙姆。
在本发明的一个实施方案中，以涂层制剂计，在涂层制剂中提供两亲性质的聚合物浓度优选为约0.01-20％重量，更优选为约0.03-10％重量。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括选自以下的亲水性聚合物：羟乙基淀粉、羧甲基纤维素及其盐、葡聚糖、聚(乙烯醇)、聚(环氧乙烷)、聚(异丁烯酸2-羟基乙基酯)、聚(n-乙烯基吡咯烷酮)、聚乙二醇及其混合物及相似的聚合物。
在优选的实施方案中，以涂层制剂计，涂层制剂中亲水性聚合物的浓度为约1-30％重量，更优选约1-20％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括生物相容载体，该载体可包括但不限于人白蛋白、生物工程人白蛋白、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚组氨酸、戊聚糖多硫酸酯、聚氨基酸、蔗糖、海藻糖、松三糖、棉子糖、水苏糖、甘露糖醇和其他糖醇。
以涂层制剂计，优选涂层制剂中生物相容载体的浓度为约2-70％重量，更优选约5-50％重量。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括稳定剂，该稳定剂可包括但不限于非还原糖、多糖或还原糖。
用于本发明方法和组合物中的合适非还原糖包括，例如蔗糖、海藻糖、水苏糖或棉子糖。
用于本发明方法和组合物中的合适多糖包括，例如葡聚糖、可溶性淀粉、糊精和胰岛素。
用于本发明方法和组合物中的合适还原糖包括，例如单糖例如芹菜糖、阿拉伯糖、来苏糖、核糖、木糖、毛地黄毒糖、岩藻糖、栎醇、异鼠李糖、鼠李糖、阿洛糖、阿卓糖、果糖、半乳糖、葡萄糖、古洛糖、金缕梅糖、伊杜糖、甘露糖、塔格糖等；及二糖例如樱草糖、蚕豆糖、芸香糖、绵枣儿二糖、纤维素二糖、龙胆二糖、乳糖、乳果糖、麦芽糖、蜜二糖、槐糖及土冉糖等。
优选，涂层制剂中稳定剂的浓度相对于基于PTH药物的比率为约0.1-2.0∶1，更优选相对于基于PTH药物的比率为约0.25-1.0∶1。
在另一个实施方案中，涂层制剂包括血管收缩剂，该血管收缩剂可包括但不限于阿米福林、咖啡氨醇、环喷他明、去氧肾上腺素、肾上腺素、苯赖加压素、茚唑啉、美替唑啉、米多君、萘甲唑啉、异肾上腺素、奥托君、鸟氨加压素、羟甲唑啉、去氧肾上腺素、苯乙醇胺、苯丙醇胺、丙己君、伪麻黄碱、四氢唑啉、曲马唑啉、异庚胺、泰马唑啉、加压素、赛洛唑啉及其混合物。最优选的血管收缩剂包括肾上腺素、萘甲唑啉、四氢唑啉茚唑啉、美替唑啉、曲马唑啉、泰马唑啉、羟甲唑啉和赛洛唑啉。
因此，如本领域普通技术人员认识到的那样，向本发明涂层制剂和固体生物相容涂层中加入血管收缩剂，对防止在施用微喷射元件或阵列后可能出现的出血特别有用，并且通过减少施用部位的血流及减少从皮肤部位进入系统循环的吸收速率，延长基于PTH药物的药代动力学。
如果采用，以涂层制剂计，血管收缩剂的浓度优选为约0.1-10％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种“通路开放调节剂”，该调节剂可包括但不限于渗透剂(例如氯化钠)、两性离子化合物(例如氨基酸)及抗炎药，例如倍他米松21-磷酸二钠盐、曲安奈德21-磷酸二钠、盐酸氢可他酯、氢化可的松21-磷酸二钠盐、甲泼尼龙21-磷酸二钠盐、甲泼尼龙21-琥珀酸钠盐、帕拉米松磷酸二钠和泼尼松龙21-琥珀酸钠盐，及抗凝血药例如柠檬酸、柠檬酸盐(例如柠檬酸钠)、右旋糖酐硫酸钠、阿司匹林和EDTA。
在本发明的还另一个实施方案中，涂层制剂包括增溶/络合剂，该增溶/络合剂可包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、葡萄糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡萄糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精及磺基丁基醚-γ-环糊精。最优选的增溶/络合剂为β-环糊精、羟丙基β-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精和磺基丁基醚7β-环糊精。
如果采用，以涂层制剂计，增溶/络合剂的浓度优选为约1-20％重量。
在本发明的另一个实施方案中，涂层制剂包括至少一种非水溶剂，例如乙醇、异丙醇、甲醇、丙醇、丁醇、丙二醇、二甲基亚砜、甘油、N，N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇400。以涂层制剂计，优选非水溶剂在涂层制剂中的量为约1-50％重量。
其他已知的制剂助剂也可加入到涂层制剂中，只要它们不对涂层制剂需要的溶解度和粘度特性以及干涂层的物理完整性造成不利影响。
优选涂层制剂的粘度小于约500厘泊，并大于3厘泊。
在本发明的一个实施方案中，涂层厚度从微喷射体表面测量小于25微米，更优选小于10微米。
理想的涂层厚度取决于几个因素，包括所要求的剂量及因此释放该剂量所必需的涂层厚度、每单位面积片上微喷射体的密度、涂层组合物的粘度和浓度以及所选择的涂布方法。
按照本发明的一个实施方案，微喷射元件上生物相容涂层中所含基于PTH药物的释放方法包括以下步骤：首先将涂覆的微喷射元件通过驱动器施用至患者皮肤，其中微喷射体刺穿角质层。优选将涂覆的微喷射元件置于皮肤上，持续5秒-24小时。达到所期望的使用时间后，取下微喷射元件。
优选生物相容涂层中所含基于PTH药物的量(即剂量)为每剂量单位约1μg-1000μg，更优选约10μg-200μg。还更优选生物相容涂层中所含基于PTH药物的量为每剂量单位约10μg-100μg。
如所述，根据本发明，以脉冲方式将基于PTH药物释放至患者，因此表现出产生脉冲浓度曲线的药代动力学。在本发明的一个实施方案中，脉冲浓度曲线由基于PTH药物的宿主血浆浓度-时间曲线反映(或证明)，对于通常含有30μg PTH(1-34)的微喷射元件，该曲线的曲线下面积(AUC)为约0.014-5.24h ng/ml，Cmax为约0.13-0.72ng/ml。
在本发明的再一个实施方案中，脉冲浓度曲线由基于PTH药物的宿主血浆浓度-时间曲线反映(或证明)，对于通常含有30μg PTH(1-34)的微喷射元件，该曲线的曲线下面积(AUC)为约0.014-5.24hng/ml，Cmax为约0.13-0.72ng/ml，Tmax为5-15min。
在目前优选的实施方案中，通过将微喷射元件置于适当的位置，保持15分钟或更少时间，以脉冲方式释放20μg弹丸剂量的基于PTH药物。
在所提及的脉冲浓度曲线优选经每天0.5(即每隔一天一次)-2个脉冲的PTH释放方案来获得，更优选每天一个全脉冲(或剂量)。然而，如本领域普通技术人员所认识，PTH也可经过各种其他给药方案释放。
在所有情况中，涂覆涂层后，用各种方法干燥在微喷射体34上的涂层制剂。在本发明优选的实施方案中，涂覆的微喷射元件30在室温条件下干燥。然而，干燥微喷射体上的涂层制剂可使用各种温度和湿度水平。另外，所涂覆的元件可采用加热、冷冻干燥、冻干或类似技术除去涂层中的水分。
本领域普通技术人员将认识到：为了促进药物穿过皮肤屏障传递，本发明也可与各种离子电渗疗法或电传递系统组合应用，因为在这方面，本发明不限于任何方式。示例性电传递药物释放系统在美国专利No.5,147,296、5,080,646、5,169,382和5,169,383中公开，其公开内容通过引用而整体结合到本文中。
通常，术语“电传递”指有益药物，例如药物或药物前体经过身体表面，例如皮肤、粘膜、指甲等的通过。药物的传递通过施加电势来诱导或提高，该电势导致电流的应用，该电流释放或促进药物的释放，或者，对“逆向”电传递而言，取样或者促进药物的取样。将药物电传递入人体或传递出人体可以各种方式获得。
一种广泛使用的电传递方法—离子电渗疗法，涉及带电荷离子的电诱导传递。电渗透—涉及不带电荷或电中性分子透皮传递的另一种类型的电传递方法(例如，葡萄糖的透皮取样)，涉及在电场的影响下，溶剂与药物通过膜的运动。电穿孔—电传递的再一种类型，涉及药物穿过孔的通过，该孔通过将电脉冲、高电压脉冲施加到膜上形成。
在许多情况中，多于一种所述方法可同时存在不同的范围。因此，本文中的术语“电传递”赋予其可能的最广义解释，包括至少一种带电荷或不带电荷药物，或其混合物的电诱导或促进的传递，不管该药物实际上被传递的具体机理。
另外，其他传递促进方法例如超声导入法(sonophoresis)或压电装置可与本发明组合使用。
实施例
给出下列实施例，使本领域技术人员能更清楚地理解和实施本发明。它们不应被认为是限制本发明的范围，而仅仅作为其代表进行举例说明。
实施例1
用无毛豚鼠(HGP)模型评价hPTH(1-34)从涂覆的微喷射体阵列的释放。使用光/化学蚀刻并成型制备微喷射体阵列。该研究使用的微喷射体阵列面积2cm2，320个微喷射体/cm2，喷射体长度200μm。微喷射体阵列用hPTH(1-34)的25％水溶液按每2cm2阵列40±10μg涂覆，固体涂层限于微喷射体的最初100μm。每个涂覆的微喷射体阵列安装柔性聚合物粘性背衬。将所得贴剂置于环定位器上，并在施用至HGP时装到可重复使用的冲击涂药器上。
每只麻醉的HGP接受贴剂，该贴剂施用至清洁的皮肤区域，使用时间1小时。在施用贴剂后的各个时间间隔，采取血样。用酶免疫分析法(Peninsula Lab)测定hPTH(1-34)血浆水平。
将接受微喷射体阵列贴剂(用40μg hPTH(1-34)涂覆)的HGP血浆水平，与皮下(SC)给予20μg hPTH(1-34)进行比较(见图11)。
在另一组5只动物中也进行静脉内(IV)注射23μg hPTH(1-34)，使用曲线下面积(AUC)作为参照，来计算SC或微针阵列给药后所有吸收/释放的量。IV、SC和微针阵列给药后hPTH(1-34)的药代动力学参数见表1所示。
SC和微喷射体阵列释放两者的免疫活性hPTH(1-34)药代动力学(PK)曲线相似；tmax(SC：10min对20min)，Cmax(SC：4.6±1.5ng/ml对3.4±1.0ng/ml)；AUC240min(SC：8.2±2.9μg对6.6±1.8μg)(n＝10/组，平均值±SD)。
数据表明hPTH(1-34)透皮释放的PK曲线可与皮下注射的类似，并说明用微喷射体阵列技术透皮释放hPTH(1-34)的实用性，它可以成为骨质疏松症患者更方便的替代方法。
表1
实施例2
实施例2证明hPTH(1-34)药物使用弱酸提高了粘度。弱酸阴离子与带正电荷的hPTH(1-34)药物相互作用导致形成第二键，如氢键，这导致溶液粘度增加。酸性基团的数目越多，阴离子与hPTH(1-34)药物之间形成的第二键数目越多，因此粘度增加的越多。因此，当比较一元酸、二元酸、三元酸和四元酸时，理论粘度提高能力增加。
该试验中，hPTH(1-34)制剂中加入各种弱酸缓冲剂。也制备包括乙酸PTH(1-34)和蔗糖的对照制剂。该试验研究了hPTH(1-34)与一元酸、二元酸和三元酸的各种混合物提供的物理化学特性，以及溶液制剂在48小时，2-8℃下的稳定性。将PTH(1-34)制剂缓冲至pH 5.2。
现在，参见表2，表2显示了制剂的粘度结果。与对照制剂(批号7528069A)相比，柠檬酸和苹果酸缓冲的制剂表现出最大的粘度提高。三元酸的柠檬酸得到最高粘度的制剂。
表2的数据证明：与20％PTH、20％蔗糖、0.2％吐温20的对照制剂相比，柠檬酸/乙酸、苹果酸/乙酸、酒石酸/乙酸和盐酸/乙酸的反荷离子混合物提高了hPTH(1-34)的粘度。根据表2的结果，加入弱酸缓冲剂后粘度提高的趋势优选为三元酸至二元酸至一元酸。
表2
实施例3
实施例3证明hPTH(1-34)药物用反荷离子混合物提高基于hPTH药物的体内溶出度。
在微喷射体阵列上固体涂层中，药物一般以每单位剂量小于约1mg的量存在。加入赋形剂和反荷离子后，固体涂层的总质量每单位剂量可小于3mg。
阵列通常存在于粘性背衬上，该粘性背衬粘附在一次性聚合物环定位器上。该组合一般用小袋或聚合物外壳单独包装。除该组合外，该包装含有提供至少3ml体积的气氛(通常惰性)。该大体积(与涂层体积相比)用作任何挥发性组分的吸收器。例如，20℃时，由于其蒸气压约为0.15mg，3ml气氛中存在乙酸的量。如果使用乙酸作为反荷离子，该量一般为固体涂层中存在的量。另外，该组合的组件，例如粘结物可能用作挥发性组分另外的吸收池。结果，在长期储存过程中，涂层中存在的任何挥发性组分的浓度可能剧烈变化。在包装其中通常存在大量赋形剂的药用化合物时，这些情况是典型地。即便对于冻干用作注射剂的活性很强生物技术化合物，大量的缓冲剂和赋形剂以干饼形式存在。
在溶液或在固态，反荷离子的挥发发生在溶液或固体与气氛之间的界面。高扩散性的溶质通常使界面和整个溶液之间的浓度差异最小化。因此，在固态，扩散性非常低，在界面和整个溶液之间获得较大的挥发性反荷离子浓度梯度。最后，与初始干燥状态相比，涂层外层的反荷离子减少，而固体涂层整体的反荷离子相对不变。如果反荷离子与其中性净电荷状态基本不溶的药物缔合，该情况可导致极不溶的外部涂层。的确，反荷离子的挥发导致水不溶性中性类物质的形成。当暴露于生物液时，这又危害药物从固体涂层的溶出。因此，该试验研究加入低挥发性反荷离子提高涂层溶解性的作用。
制备几种含hPTH(1-34)的水性制剂，见表3描述。这些制剂含挥发性反荷离子乙酸。某些制剂含另外的低挥发性反荷离子盐酸、乙醇酸或酒石酸。微喷射体阵列(微喷射体长度200mm，595个微喷射体/阵列)的皮肤接触面积为约2cm2。用美国专利申请顺序号10/099,604公开的装置和方法(该申请通过引用而结合至本文中)，通过将阵列经过载有PTH制剂的旋转，用描述的制剂涂覆微喷射体的尖端。
在2-8℃，在每个微喷射体阵列上进行4次连续涂覆。通过用紫外分光光度法，于275nm波长，评价涂覆在阵列上的肽的量。电子扫描显微镜检查表明固体涂层具有非常光滑的表面，无裂纹证据。此外，观察到微喷射体涂层之间有良好的均匀性，涂层限于微喷射体尖端最初100μm。
然后，将按照这种方法制备的尖端涂覆的阵列在无毛豚鼠(HPG)中进行药物释放研究。通过肌内注射赛拉嗪(8mg/kg)和盐酸氯胺酮(44mg/kg)将HPG麻醉。将麻醉的HPG经颈动脉插入导管。导管用肝素化盐水(20IU/ml)冲洗以防止凝结。通过将戊巴比妥钠(32mg/ml)直接注射入导管(0.1ml/注射)，使HPG在整个试验过程中保持在麻醉状态。应用前，将血样置于肝素化瓶中(肝素终浓度为15IU/ml)，将其用作0样品或基准样品。
用弹性驱动的冲击涂药器(总能量＝0.4焦耳，释放时间小于10毫秒)将涂覆的微喷射体阵列施用至麻醉动物的胁腹，所述冲击涂药器为美国专利申请顺序号09/976,798公开的类型，该申请通过引用而整体结合至本文中。所施用的系统包括涂覆的微喷射体阵列装置，该装置用粘结物(7cm，2盘)粘结至LDPE背衬的中心。贴剂在皮肤上保持1小时(n＝4-5)。对照组动物(n＝5)接受静脉注射22μg hPTH。
贴剂施用后，在各个时间间隔通过颈动脉导管收集血样。将所有血样立即离心，收集血浆，然后将后者于-80℃储存待分析时用。用EIA测定血浆hPTH，EIA为Peninsula Lab(San Carlos，CA)的hPTH用酶免疫分析试剂盒商品。根据与hPTH IV给药相比的曲线下面积(AUC)计算，推算经微喷射体阵列释放的hPTH剂量。
如表3所示，各固体制剂释放的PTH量不同。仅含乙酸PTH的固体制剂平均释放少于2mg，向乙酸PTH中加入低挥发性反荷离子显著提高释放，加入低挥发性反荷离子乙醇酸后提高最多至11.2mg。测试的两种其他非反荷离子，即酒石酸和盐酸也增加了PTH释放。特别是，与21.2％PTH、3.8％乙酸的对照制剂相比，乙醇酸/乙酸、酒石酸/乙酸和盐酸/乙酸的反荷离子混合物增加了hPTH(1-34)释放的量。
表3
实施例4
实施例4证明hPTH(1-34)药物使用稳定剂提高hPTH(1-34)药物的稳定性。
将表4所示的10个制剂涂覆在钛上，并于40℃观察60天的化学稳定性。含弱酸缓冲剂制剂的pH约为pH 5.2，而含氯化物制剂的pH约为pH 5.4。通过反相高效液相色谱(RPHPLC)和尺寸排阻色谱法(SEC)，分别检测纯度、PTH(1-34)的氧化产物和可溶性聚集物，为时间的函数。各制剂的结果见表5-14总结。
产生的稳定性数据表明固态PTH降解的主要机制通过聚集过程。此外，稳定性数据表明加入蔗糖防止hPTH(1-34)的聚集。图12显示加和不加蔗糖的hPTH(1-34)制剂在60天时间点的聚集物百分率。
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表10
表11
表12
表13
表14
实施例5
实施例5证明使用抗氧化剂延缓hPTH(1-34)药物的氧化。表15列出制备用于稳定性研究的7种制剂。
表15
表16说明3个月稳定性研究的结果。RPHPLC在相对保留时间0.36、0.53和0.68检测到的三个峰归于hPTH(1-34)的氧化物，并分别标为氧化物1、2和3。在所有情况中，氧化物3为主要的氧化产物。
表16
总之，无抗氧化剂的制剂产生的总氧化产物百分率最高，而加入蛋氨酸或EDTA延缓了氧化。结果表明蛋氨酸以浓度依赖性方式延缓氧化。但是，EDTA没有表现出这种现象。向制剂中加入0.5mM EDTA在延缓氧化方面与3mM一样有效。而且，结果表明EDTA比蛋氨酸更有效地阻止氧化。这些结果如图13所示，该图提供hPTH(1-34)的总氧化物。
实施例6
在该实施例中，将用涂覆的微喷射元件透皮释放基于PTH药物，与常规皮下释放特立帕肽PTH(ForteoTM)进行比较。用10位健康、年轻女性进行剂量-发现研究，所述女性接受至少5天，按照随机分组的两组独立治疗：皮下释放20μg ForteoTM和用涂覆的微喷射体透皮释放30μg基于PTH药物。在20位健康、年轻女性中测定透皮释放PTH的生物利用度，所述女性被给予至少5天，按照随机分组的两组独立治疗：皮下释放40μg ForteoTM和用涂覆的微喷射体透皮释放30μg基于PTH药物。
在该剂量-发现研究中，有两位参加者退出，11位受试者参加研究，有8位产生有用数据。经测定，有3位受试者在皮下注射后具有可测量的PTH血浆水平，8位受试者透皮释放后具有可测量的PTH血浆水平。在生物利用度研究中，20位受试者完成了研究，15位受试者在皮下释放后测得可测量的PTH血浆水平，20位受试者在透皮释放后测得可测量的PTH血浆水平。
如图14所示，基于PTH药物透皮释放后被有效的吸收进入血流。图12还反映出PTH药物的优选脉冲浓度曲线，即迅速起效并在达到Cmax后迅速偏移(off-set)。此外，如图15所示，透皮释放后PTH的生物活性与皮下释放后相当，这通过尿cAMP排泄物水平提高来证明。
图16比较了皮下释放与透皮释放后PTH的血浆浓度，其进一步证明透皮释放后迅速吸收。图16同样反映了基于PTH药物的优选脉冲浓度曲线，即迅速起效并在达到Cmax后迅速偏移。
表17还提供皮下释放和透皮释放的PK/PD结果，其表明类似的PTH生物利用度。
表17
*标准化至30μg剂量
该试验期间也评价了透皮释放的安全性。一般而言，经涂覆的微喷射体透皮释放优于常规皮下释放，并且报告的受试者不良反应比率类似，但无一是严重的。恶心和呕吐在皮下释放中更常见。
本领域普通技术人员可认识到，本发明提供许多优势。例如，基于微喷射体的装置和方法具有透皮释放基于PTH药物，该基于PTH药物的药代动力学曲线与皮下给药后观察的相似的优势。基于PTH药物透皮释放的另一个优势是迅速起效的生物作用。基于PTH药物透皮释放的还另一个优势是具有长达8小时的持续生物作用。此外，一次施用后，用10-100μg剂量特立帕肽(hPTH(1-34))涂覆的微喷射体阵列透皮释放，产生至少50pg/ml的血浆Cmax。
普通技术人员可对本发明进行各种变化和修改，以使之适用于各种用途和条件，而不背离本发明的宗旨和范围。因此，这些变化和修改合适、公平并将在权利要求书等同权利要求的全部范围内。
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