吡罗昔康：β-环糊精包合物的制备方法 【发明领域】
本发明涉及吡罗昔康与β-环糊精包合物的制备方法。
更详细地说，根据本发明的制备方法，这两个组分的水溶液在干燥之前以极高的速度进行冷冻处理。得到的产物与根据现有技术的方法获得的产物相比，物理-化学特征以及工艺学和生物制药学性质都更有利。得到的产物适合于制备用于口服给药的药物组合物。
技术背景
吡罗昔康是广泛用于类风湿性关节炎、骨关节炎、肌肉骨骼疾病中的急性疼痛、手术后及创伤后疼痛、以及痛经的非甾体抗炎药类(NSAIDs)化合物。
吡罗昔康在水中难溶(pH5、37℃时为0.003％)，显示出低的表面润湿性(水接触角76°)和高的晶格，正如它的熔点(198-200℃)所证明的那样。
由于所述分子显示出良好的膜渗透特性，它地低溶解度是造成它在胃肠液中溶解速度低的原因，其依次导致吸收缓慢和起效时间的延迟。
缓慢溶解也可能加重与药物有关的局部副作用(例如胃刺激)。
由于其可能的互变异构转换和多晶型现象，吡罗昔康的处理是复杂的。所述分子确实可以以α和β两种多晶型物存在，其具有相同的分子内结构EZE(I)和不同的分子内及分子间氢键相互作用；还可以以假多晶型物存在，其是两性离子形式的水合物ZZZ，它的可能的共振形式之一用式(II)表示(Reck等人Pharmazie 1988，43，477；Bordner等人ActaCrystallogr 1984，C40，989)。
解决与吡罗昔康溶解度低有关的难题的有效方法在于环糊精包合络合物的制备，就像EP 153998中所主张的那样。在下文中，术语“复合物”、“包合络合物”和“包合物”被等同使用。
环糊精(CDs)是由淀粉的酶降解获得的、具有花托样大环形状的天然环状低聚糖。三种主要的环糊精是由6(α)、7(β)或8(γ)(1→4)D-吡喃葡萄糖单元组成的。其中，βCD被证明是复合吡罗昔康最有用的。
临床前研究和临床研究已经证明，吡罗昔康：β-环糊精包合物(以下称为PβCD)是以口服吸收方式比吡罗昔康单独的口服吸收方式更快和更有效为特征的(Deroubaix等人Eur J Clin Pharmacol 1995，47，531)。特别地，活性成分的生物利用度在速度方面以及前两个小时的吸收程度方面得到了极大的增加。至于考虑到化学计量，摩尔比1∶2.5的包合络合物比1∶1或1∶4比例的复合物更佳(Acerbi，Drug Invest1990，2(4)，42)。
包合络合物的形成比迄今为止已知的任何晶形的技术修饰都产生了快得多的吡罗昔康的溶解和吸收速度(Acerbi等人：A pilotpharmacokinetic study after single oral administration of asachet formulation of piroxicam：β-cyclodextrin inclusioncomplex versus a lyotablet formulation of plain piroxicam inhealthy volunteers，Poster presented at the 8th Internationalcyclodextrin Symposium，Budapest，March 30-April 2，1996；WangD等人J Clin Pharmacol 2000，40(11)，1257-1266)。
更快的起效时间使得PβCD作为止痛剂，也就是用于处理疾病例如牙痛、创伤后疼痛、头痛和痛经尤其有效。
由环糊精的使用获得的成功结果依赖于该事实，即通过络合，有可能获得稳定的无定形结构，因为无定形形式具有较大的表面积，它的晶格能比晶体形式的晶格能低得多，吡罗昔康的润湿性和水溶解度都增加了。像这样的无定形吡罗昔康确实是亚稳定的形式，其用不了几个小时就结晶(Redenti等人Int J Pharm 1996，129，289)。
而且，拉曼研究也已经证实，β-环糊精包合物中的吡罗昔康呈现正负变换的两性离子结构，类似于水合假多晶型物(II)的这种结构那样进行电子移位。由于与β-环糊精通过静电和氢键的化学相互作用，这种结构是稳定的。两性离子结构的双极性特征提高了吡罗昔康的溶解性和溶解速度，从而提高了它的吸收速度(Bertoluzza等人J Mol Struct1999，480-481，535)。
因此，为了确保对于镇痛作用十分重要的溶解速度和吸收速度的最佳表现，PβCD的制备过程不仅应该达到包合反应完全，还应该达到整个产物完全无定形。而且，由于溶解方面严格地取决于包合物中的吡罗昔康所呈现出的分子内结构，制备过程应当能够达到吡罗昔康完全转化成两性离子形式。
1∶2.5摩尔比的无定形PβCD包合物，其中吡罗昔康完全是两性离子的形式，可以用它的拉曼光谱、X-射线粉末衍射图谱和热力学行为来表征。
将粉末简单地装入量杯获得的FT-拉曼光谱公布在图1中。它在1650-1000cm-1范围内显示了下列主峰(准确度±1cm-1)：
1613cm-1(sh)，1593(s)，1578(sh)，1561(w)，1525(br)，1519(br)，1464(m)，1436(m)，1394(s)，1331(brm)/1306(sh)，1280(w)，1260(w)，1234(w)，1217(vw)，1186(w)，1158(m)，1119(m)，1083(w)，1053(w)，1036(w)，992(w)，947(brw)。
符号说明：sh＝肩峰；s＝强峰；m＝中峰；w＝弱峰；vw＝很弱的峰；br＝宽峰。
差示扫描量热法(DSC)分析的热力曲线在晶体吡罗昔康典型的190-200℃处并未显示任何的吸热熔融峰。典型的DSC曲线显示在图2中。情况如下：起始温度20℃，扫描速度10℃/分钟，最终温度250℃。
概括地说，环糊精包合络合物可以以组分之间的液态、固态或半固态反应为基础来制备。首先将环糊精和药物溶解在适当的溶剂中，接着通过结晶、蒸发、喷雾干燥(Tokomura等人Yakuzaigaku 1985，45，1)和冻干(Kurozumi等人Chem Pharm Bull 1975，23，3062)分离固态复合物。
在半固体状态下，在少量的适当溶剂的存在下将两个组分捏和在一起，将得到的复合物真空干燥、过筛和均质(Torricelli等人Int JPharm 1991，75，147)。在固体状态方法下，将两个组分随意地过筛成均一颗粒大小，并完全混合，然后将它们放在任选加热的高能磨中研磨，过筛并均一化。
所述方法也用于由吡罗昔康(P)和环糊精(CDs)组成的包合物的制备。
例如，EP 153998公开了摩尔比在1∶1到1∶10之间的P和CDs的复合物可以用不同方法制备：
a)从含有两个组分的水溶液或有机/水溶液中结晶；
b)蒸发水/氨水溶液；
c)冻干或在空气流中雾化(喷雾干燥)水/氨水溶液。
所有的实施例指的都是按照实验室标度(从毫克到克)的1∶2.5 PβCD制剂。
EP 449167公开了制备P：CD复合物的方法，其特征在于将都呈固粉末形式的两个成分混合在一起，然后一同放入研磨室已经用水蒸汽饱和了的高能磨中共研磨。
在这种情况下，具有最佳表现的1∶2.5 PβCD制剂也是按照克标度获得的。
在EP 449167的实施例2中，根据权利要求方法制备的、含有1∶2.5PβCD作为活性成分的片剂的溶解速度与通过不同方法获得的、含有相同活性成分的类似药物组合物、以及商购的胶囊形式的吡罗昔康组合物的溶解速度进行了比较。没有规定溶解试验的条件。
在该实验中，尽管根据专利方法获得的包合络合物的吡罗昔康的溶解速度最高，但所有的制剂包括胶囊都达到了在十分钟内(600″)溶解的吡罗昔康≥90％。
本发明所面临的技术问题是当从实验室改为工业规模时，获得用复合物制备的、在溶解速度方面具有良好表现的片剂，
根据本发明，按照工业规模，1∶2.5 PβCD可以通过冷冻干燥(冻干)获得。冻干是通过升华，也就是在比其共熔温度低的产品温度下，将水从产物中去除的方法。该操作是用冻干设备(冰冻干燥器)进行的，它由装有温度控制架的干燥室、捕获从产物中移除的水的冷凝器、给架子和冷凝器进行制冷的冷却系统、降低室内压力的真空系统和促进干燥过程的冷凝器组成。
在1∶2.5 PβCD的情况下，本发明的冻干过程包括下列步骤：
i.在氢氧化铵的存在下将吡罗昔康和β-环糊精溶于热水中；
ii.为了实现完全冷冻，将溶液调至至少约-10℃的温度；
iii.进一步降低冷冻溶液的温度，也就是降至低于产物共熔温度的温度(-18℃)，也就是至少-20℃，优选-30℃和-40℃之间；
iv.真空干燥冷冻溶液。
已经发现，这也是本发明的第一个方面，为了获得1∶2.5 PβCD，其特征在于：i)包合反应完全；ii)完全无定形；iii)吡罗昔康完全转化成两性离子形式，需要尽可能快地将溶液冷却至发生完全冷冻的温度，无论如何，速度要等于或大于约1℃/分钟。
需要快速的冷却速度来“冷冻”，从而维持固态与溶液中的包合络合物相同的结构，其中，吡罗昔康是两性离子形式。
发明人确实已经发现，如果冷却操作以很低的速度进行的话，在溶液完全冷冻之前，β-环糊精就开始重结晶了，之后吡罗昔康去络合，部分丧失两性离子结构。
溶液的快速冷却可以将溶液分成若干部分，放在盘子里进行，盘子被放在冰冻干燥器的温度控制架上。为了以等于或大于约1℃/分钟的速度冷却溶液，温度控制架应当预冷却至至少-30℃的温度，优选-40℃。
另一实施方案是，为了进一步加速冷却操作，产物溶液可以在冰冻干燥器外被冷冻，例如将其倒在装有液氮的杜瓦瓶中，然后一旦恢复，就将得到的产物放到冰冻干燥器中进行干燥操作。
事实上，已经发现，这也是本发明的又一个方面，液氮冷冻的结果是形成了固体颗粒形式的产物。而固体颗粒比在温度控制架上冷却溶液获得的层形粉末具有增加的升华表面，从而缩短了干燥时间，增加了产率。
没有一篇现有技术文献提到了满足上述要求的获得1∶2.5摩尔比的冻干PβCD的临界冷冻速度，也就是：i)包合反应完全；ii)完全无定形；iii)吡罗昔康完全转化成两性离子形式。然而，提到了将含有复合物的溶液放到液氮中进行预冷冻处理在提高产率方面可以获得的好处。
EP 153998的实施例4指出，通过冻干制备PβCD，将透明溶液倒入预冷却至-20℃的冰冻干燥器中的状态。没有一篇提及溶液冷却速度的重要性，-20℃的温度对于保证热溶液的冷却速度等于或大于1℃/分钟是不够的。
在Acerbi等人(Drug Invest 1990，2，Suppl.4，29-36)的论文中，勾画了显示PβCD的制备过程的流程图。至于所关注的冻干，只提到了干燥前冷冻溶液的温度(-40℃)。
在这篇论文中也没有报道有关冷冻步骤的临界条件，尤其没有报道冷却速度。
发明详述
本发明制备PβCD包合物的方法特征从下面的详细描述中会更显而易见。
本发明的方法在于冻干法。可以使用各种尺寸和构造的冷冻干燥机。第一步，将适当摩尔比的吡罗昔康和β-环糊精以及氢氧化铵加到装有水龙头的、含有温度高于60℃的、优选高于70℃、更优选在70和75℃之间的水的水槽中，然后混和直至溶解。第二步，将热溶液通过水龙头倒在预冷至至少-30℃的温度控制架上，以这样的方式：在不超过90分钟内(速度≈1℃/分钟)、优选少于60分钟内(速度≈1.5℃/分钟)达到完全冷冻的温度(-10℃)。更优选地，架子被预冷却至-40℃，以在约30分钟内达到初始冷冻温度(约-5℃)。第三步，在约120分钟内，温度进一步降至至少-20℃，优选降至-30℃和-40℃之间，也就是降至低于产品共熔温度(-18℃)的温度(总共的冷冻时间：210分钟)。然后将架子的温度调至50-60℃，优选55℃，将冷冻产物进行真空干燥阶段。干燥阶段可以分一步或两步进行，可以将架子温度保持在50-60℃的相同温度，对产品进行二次干燥，以进一步减少复合物的残余水含量。
或者，将热溶液通过水龙头倒入装有液氮的杜瓦瓶中，以这样的方式：几乎立即(速度大于1℃/分钟)达到低于共熔温度(-18℃)的温度。
冷冻产物被复原，在上述冰冻干燥器的架子上进行干燥阶段。
根据本发明，以1∶1和1∶4的摩尔比、优选1∶2.5使用吡罗昔康和-β环糊精。
在操作的第一步中，有利地使用浓缩氢氧化铵，优选28-30％w/w的浓度，相对吡罗昔康1∶1w/w的比例。
用本发明方法获得的PβCD复合物可以有利地用于制备具有镇痛、抗炎和抗风湿活性的口服、直肠和局部给药的药物组合物，优选以片剂、泡腾片或口服囊剂的形式。
有利地，口服片剂每单位剂量含有40mg到200mg的1∶2.5复合物、优选95.6mg或191.2mg(分别相应于10和20mg吡罗昔康)，以及作为赋形剂的乳糖、交聚维酮、淀粉羟乙酸钠、二氧化硅、淀粉和硬脂酸镁。
下列实施例更好地阐述了本发明。
【具体实施方式】
实施例1-冻干法制备1∶2.5 PβCD
将约50升水倒入水槽中，加热至70-73℃的温度。接连加入8.6kg(7.57摩尔)β-环糊精、1kg(3.02摩尔)吡罗昔康和1kg 28％的氢氧化铵，搅拌混合物30分钟。通过水龙头将溶液倒在预冷却至-40℃的冰冻干燥器的温度控制架上。210分钟后，冷冻产物达到-30℃的温度，因此通过将架子的温度调至50-60℃、在真空下进行第一次干燥阶段，然后在相同温度下进行第二次干燥阶段以减少残留水含量。
从盘子上收集层形的1∶2.5 PβCD产物。
得到的产物的拉曼光谱和热力曲线分别显示在图1和2中。粉末X-射线分析显示了无定形产物典型的扩散的衍射图谱。
实施例2-片剂的溶解速度
根据下列组合物单位，用直接压片法制备含有根据实施例1的方法制备的1∶2.5 PβCD作为活性成分的片剂。
成分 质量(mg/片) 1∶2.5 PβCD 191.2 乳糖一水合物 102.8 交聚维酮 50 淀粉羟乙酸钠 20 胶体水合二氧化硅 20 预胶化淀粉 10 硬脂酸镁 6 总共 400
已知用于进行溶解试验的参数是十分严格的，它会极大地影响溶解表现。对于不同包合络合物之间的差别，根据作了下列修正的USP划桨法进行溶解试验：在125r.p.m下于37℃将六个片剂溶解于300ml水中；10分钟后提取等分试样，用分光光度分析法测量吡罗昔康的含量。
为了获得需要的吸收曲线，溶解规范要求10分钟内溶解的吡罗昔康的量≥90％。
含有根据本发明方法(实施例1)获得的1∶2.5 PβCD复合物的片剂满足这样的规范，而含有根据现有技术方法制备的相同复合物的片剂则不满足。