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DE102021127957A1 - Coated drug formulation for controlled in vivo uptake of CO2 - Google Patents

Coated drug formulation for controlled in vivo uptake of CO2 Download PDF

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DE102021127957A1
DE102021127957A1 DE102021127957.7A DE102021127957A DE102021127957A1 DE 102021127957 A1 DE102021127957 A1 DE 102021127957A1 DE 102021127957 A DE102021127957 A DE 102021127957A DE 102021127957 A1 DE102021127957 A1 DE 102021127957A1
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DE
Germany
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active ingredient
coated
shell
formulation according
microspheres
Prior art date
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Pending
Application number
DE102021127957.7A
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German (de)
Inventor
Stefan Jockenhövel
Richard Ramakers
Christian Cornelissen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
O11 Biomedical De GmbH
Original Assignee
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
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Publication date
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Priority to US18/702,835 priority patent/US20240408028A1/en
Priority to EP22809733.3A priority patent/EP4422595A1/en
Priority to PCT/EP2022/079779 priority patent/WO2023072929A1/en
Priority to CA3235110A priority patent/CA3235110A1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine umhüllte Wirkstoffformulierung zu kontrollierten in vivo-Aufnahme von CO2und hierbei insbesondere in Form von Mikrosphärulen. Die Erfindung betrifft zudem eine flüssige medizinische Zusammensetzung, die diese Wirkstoffformulierung enthält und ihre Verwendung zur Behandlung ausgewählter Erkrankungen, vor allem im respiratorischen Bereich. Zuletzt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von kontrolliert CO2-aufnehmenden Mikrosphärulen.The present invention relates to an encapsulated active substance formulation for the controlled in vivo uptake of CO2 and here in particular in the form of microspherules. The invention also relates to a liquid medical composition that contains this active ingredient formulation and its use for the treatment of selected diseases, especially in the respiratory area. Finally, the invention also relates to a method for producing controlled CO2-absorbing microspheres.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine umhüllte Wirkstoffformulierung zur kontrollierten in vivo-Aufnahme von CO2 und hierbei insbesondere in Form von Mikrosphärulen. Die Erfindung betrifft zudem eine flüssige medizinische Zusammensetzung, die diese Wirkstoffformulierung enthält und ihre Verwendung zur Behandlung ausgewählter Erkrankungen, vor allem im respiratorischen Bereich. Zuletzt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von kontrolliert CO2 aufnehmenden Mikrosphärulen.The present invention relates to an encapsulated active substance formulation for the controlled in vivo uptake of CO 2 and here in particular in the form of microspherules. The invention also relates to a liquid medical composition that contains this active ingredient formulation and its use for the treatment of selected diseases, especially in the respiratory area. Finally, the invention also relates to a method for producing controlled CO 2 absorption microspherules.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Es gibt zahlreiche respiratorische Erkrankungen, die mit einem erhöhten Gehalt an CO2 im Blut einhergehen, was auch als Hyperkapnie bezeichnet wird. Ursache einer Hyperkapnie ist meist eine Störung der Lungenventilation (früher respiratorische Globalinsuffizienz genannt), die aufgrund alveolärer Hypoventilation, pulmonaler Diffusionsstörung oder pulmonaler Verteilungsstörung entsteht. Ein hyperkapnisches Atemversagen kann beispielsweise bei einer Verschlechterung der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) auftreten. Die Hyperkapnie entsteht aber auch durch eine metabolische Alkalose oder durch Einatmung stark kohlendioxidhaltiger Luft (ab 8 bis 10 Volumenprozent kommt es zu einer Kohlendioxidvergiftung). Mediziner sprechen auch von einem hyperkapnischen Versagen der Atmung, d.h. einer Kohlendioxid-Vergiftung bei gleichzeitigem Sauerstoffmangel im Blut. Typische Anzeichen einer Hyperkapnie sind Atemnot, Unruhe aber auch Schläfrigkeit, Kopfschmerzen, Verwirrtheit, Blaufärbung der Haut und ein erhöhter Puls.There are numerous respiratory diseases that are associated with an increased level of CO 2 in the blood, which is also known as hypercapnia. The cause of hypercapnia is usually a disturbance in the ventilation of the lungs (formerly known as global respiratory insufficiency) which arises from alveolar hypoventilation, pulmonary diffusion disturbances or pulmonary distribution disturbances. Hypercapnic respiratory failure can occur, for example, with worsening chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, hypercapnia is also caused by metabolic alkalosis or by inhaling air with a high concentration of carbon dioxide (carbon dioxide poisoning occurs from 8 to 10 percent by volume). Doctors also speak of hypercapnic respiratory failure, ie carbon dioxide poisoning with simultaneous lack of oxygen in the blood. Typical signs of hypercapnia are shortness of breath, restlessness, but also drowsiness, headaches, confusion, blue discoloration of the skin and an increased heart rate.

Zur Behandlung eines hyperkapnischen respiratorischen Versagens der Atmung kann zur Unterstützung der Atemarbeit eine maschinelle Beatmung des Patienten erfolgen, etwa mit einer druckunterstützten nichtinvasiven Beatmung. Eine solche Behandlung ist geräte- und kostenintensiv und mit zahlreichen Risiken verbunden, wie beispielsweise Schädigung der Lunge durch Druck, Lungenentzündung, Steigerung des Drucks im Brustraum oder Verschlechterung einer Herzschwäche.To treat hypercapnic respiratory failure, the patient may be given mechanical ventilation, such as pressure-supported noninvasive ventilation, to support the work of breathing. Such a treatment requires a lot of equipment and costs and is associated with numerous risks, such as damage to the lungs due to pressure, pneumonia, increase in pressure in the chest cavity or worsening of cardiac insufficiency.

Die Hyperkapnie kann jedoch auch im Zuge von intensiv medizinischen Behandlungen von Kindern und Erwachsenen auftreten, wenn erhöhte CO2-Partialdrücke zugunsten einer schonenderen Beatmung in Kauf genommen werden (auch als „permissive Hyperkapnie“ bezeichnet).However, hypercapnia can also occur in the course of intensive medical treatment of children and adults if increased CO 2 partial pressures are accepted in favor of more gentle ventilation (also referred to as "permissive hypercapnia").

Daher besteht ein Bedarf nach alternativen Verfahren zur Behandlung der Hyperkapnie. So gibt es experimentelle Ansätze, durch die orale Gabe von CO2-Absorbern unter Ausnutzung der großen inneren Oberfläche des menschlichen Verdauungsapparats den CO2-Gehalt im Blut zu reduzieren.Therefore, there is a need for alternative methods of treating hypercapnia. There are experimental attempts to reduce the CO 2 content in the blood by the oral administration of CO 2 absorbers using the large inner surface of the human digestive system.

Die WO 2020/035163 A1 offenbart hierzu eine Zusammensetzung aus einem CO2 Absorbens oder Adsorbens mit einer polymeren Beschichtung aus einem Silikon-Kautschuk hergestellt aus Flüssig-Silikonkautschuk oder mit einer polymeren Beschichtung aus einem Zellulose-Derivat. Sie lehrt hierzu die Kautschukbeschichtung durch einfache Tauchbeschichtung mit Flüssig-Silikonkautschuk und anschließendem Verpressen zu Tabletten. Dies hat den Nachteil, dass gesundheitsschädliche organische Lösungsmittel verwendet werden müssen und Partikel mit ungleichmäßiger Beschichtung resultieren, so dass die Absorptionskinetik nicht vorhersagbar ist. Weiterhin ist das Verfahren nicht für eine großtechnische Herstellung geeignet. Zudem weisen die Silikon-Kautschuk-Partikel eine klebrige Oberfläche auf, die zur Agglomeration führen und die Herstellung einer dosierbaren Formulierung erschweren.The WO 2020/035163 A1 discloses a composition of a CO 2 absorbent or adsorbent with a polymeric coating of a silicone rubber made from liquid silicone rubber or with a polymeric coating of a cellulose derivative. To this end, it teaches rubber coating by simple dip coating with liquid silicone rubber and subsequent compression to form tablets. This has the disadvantage that harmful organic solvents have to be used and particles with an uneven coating result, so that the absorption kinetics cannot be predicted. Furthermore, the method is not suitable for large-scale production. In addition, the silicone rubber particles have a sticky surface, which leads to agglomeration and makes it difficult to produce a formulation that can be dosed.

Alternativ lehrt die WO'163 die Verkapselung eines pulverförmigen CO2-Absorbers in einer Kapsel aus regenerierter Cellulose. Eine solche Kapsel ist mit mehreren Nachteilen verbunden. Regenerierte Cellulose weist nur eine geringe CO2-Permeabilität auf und führt aufgrund seines hygroskopischen Verhalten bereits in der Flüssigformulierung zum Aufquellen und schlechten Rieselverhalten, was mit geringer Haltbarkeit einhergeht. Entsprechende Kapseln weisen nicht die für den Einschluss stark basischer Absorber-Substanzen benötigte ausreichende Festigkeit auf. Eine kleine Beschädigung der Kapselhülle führt hier sofort zum „Dose dumping“, also der plötzlichen und massiven Freisetzung von CO2-Absorbern in den Organismus. Zudem ist das Herstellungsverfahren schlecht auf die benötigten Mengen skalierbar.Alternatively, WO'163 teaches the encapsulation of a powdered CO 2 absorber in a capsule made of regenerated cellulose. Such a capsule has several disadvantages. Regenerated cellulose has only a low CO 2 permeability and, due to its hygroscopic behavior, leads to swelling and poor flow behavior even in the liquid formulation, which is associated with a short shelf life. Corresponding capsules do not have the strength required to enclose strongly basic absorber substances. A small damage to the capsule shell immediately leads to "dose dumping", ie the sudden and massive release of CO 2 absorbers into the organism. In addition, the manufacturing process is difficult to scale to the required quantities.

Weiterer Stand der Technik kann der WO 2005/097075 A2 , der US 2015/245999 A1 oder der US 2017/319617 A1 entnommen werden.Further prior art can WO 2005/097075 A2 , the U.S. 2015/245999 A1 or the U.S. 2017/319617 A1 be removed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern oder eine Alternative zu bieten.The object of the present invention is to improve the prior art or to offer an alternative.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine umhüllte Wirkstoffformulierung zur kontrollierten in vivo-Aufnahme von CO2, wobei die umhüllte Wirkstoffformulierung Folgendes umfasst:

  • (i) Eine aus einem Wandmaterial bestehende Hülle, wobei die Hülle permeabel für CO2 und optional auch für Wasserdampf ist;
  • (ii) Und einem Kernbereich, der mindestens einem CO2-aufnehmenden Wirkstoff aufweist.
According to a first aspect of the present invention, the task at hand is an encapsulated active substance formulation for the controlled in vivo uptake of CO 2 , the encapsulated active substance formulation comprising the following:
  • (i) An envelope consisting of a wall material, the envelope being permeable to CO 2 and optionally also to water vapour;
  • (ii) And a core region which has at least one CO 2 -scavenging agent.

Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren unabhängigen und abhängigen Ansprüche.Further embodiments are subject of the further independent and dependent claims.

Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:The following is explained conceptually:

Die Erfindung betrifft zunächst eine umhüllte Wirkstoffformulierung. Als Wirkstoff ist in der Formulierung ein CO2-aufnehmender Wirkstoff vorgesehen. Der Wirkmechanismus besteht entsprechend in der in vivo-Aufnahme von Kohlendioxid. Unter der in vivo-Aufnahme von CO2 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Aufnahme von CO2 im lebenden Gesamtorganismus vorgesehen, wobei zu es zu einer extrapulmonalen Reduktion von Kohlendioxid kommt. Entsprechend muss auch die Wirkstoffformulierung für eine in vivo-Applikation geeignet sein.The invention initially relates to an encapsulated active ingredient formulation. A CO 2 -absorbing active substance is provided as the active substance in the formulation. The mechanism of action consists accordingly in the in vivo uptake of carbon dioxide. Within the scope of the present invention, the in vivo uptake of CO 2 means an uptake of CO 2 in the whole living organism, with an extrapulmonary reduction of carbon dioxide occurring. Accordingly, the active ingredient formulation must also be suitable for in vivo application.

Des Weiteren leistet die erfindungsgemäße Wirkstoffformulierung eine kontrollierte Aufnahme von CO2. Dies wird einerseits durch eine Trennung in CO2-aufnehmenden Kernbereich und eine diesen Kern umgebenden Hülle erreicht, und andererseits durch die Ausgestaltung der Hülle als permeabel für CO2.Furthermore, the active substance formulation according to the invention achieves a controlled uptake of CO 2 . This is achieved on the one hand by separating the core area into a CO 2 -absorbing area and a shell surrounding this core, and on the other hand by designing the shell to be permeable to CO 2 .

Im Falle eines basischen CO2-Absorbers wird durch eine Wasserdampf-Permeabilität der Hülle der basische CO2-Absorber erst in Verbindung mit dem daraus resultierenden Anfeuchten aktiviert. Hierbei wird das Kohlendioxid durch die geringe Menge an Wasser in Kohlensäure umgewandelt, die dann mit dem CO2-Absorber unter Bildung einer Carbonatverbindung und Wasser reagiert.In the case of a basic CO 2 absorber, the basic CO 2 absorber is only activated by the water vapor permeability of the shell in connection with the resulting moistening. Here, the carbon dioxide is converted into carbonic acid by the small amount of water, which then reacts with the CO 2 absorber to form a carbonate compound and water.

Die Erfindung weist mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf.The invention has several advantages over the prior art.

Durch das Herstellungsverfahren im Rahmen der Erfindung sind Formulierungen herstellbar, die eine äußerst homogene Partikelgrößenverteilung aufweisen. Dadurch ist eine gezielte Steuerbarkeit der CO2-Aufnahme durch den Wirkstoff gewährleistet.The production process within the scope of the invention makes it possible to produce formulations which have an extremely homogeneous particle size distribution. This ensures that the CO 2 uptake can be controlled in a targeted manner by the active substance.

Zudem ist die umhüllte Wirkstoffformulierung der Erfindung, insbesondere als Mikrosphärul einer großtechnischen Herstellung zugänglich. Durch die disparate Auftrennung in Kernbereich und Hüllbereich kann Absorptionsfähigkeit und/oder die Absorptionskinetik gezielt gesteuert werden.In addition, the coated active ingredient formulation of the invention, in particular as a microsphere, is amenable to large-scale production. Due to the disparate separation into the core area and the envelope area, the absorption capacity and/or the absorption kinetics can be controlled in a targeted manner.

Im Ergebnis können somit Wirkstoffformulierungen hergestellt werden, die gut verteilbar und/oder lagerstabil sind. Ihre in den Endformulierungen angestrebten Eigenschaften sind somit ohne Probleme erreichbar.As a result, active ingredient formulations can be produced which can be easily distributed and/or are stable in storage. The properties you are aiming for in the end formulations can therefore be achieved without any problems.

Die vorliegende umhüllte Wirkstoffformulierung kann aufgrund ihrer enteralen Gabe breit zur Therapie respiratorischer Erkrankungen eingesetzt werden, ohne den respiratorischen Trakt zu beeinträchtigen oder zu belasten.Due to its enteral administration, the present coated active substance formulation can be widely used for the therapy of respiratory diseases without impairing or burdening the respiratory tract.

Es ergibt sich eine innovative und nebenwirkungsarme Therapiemöglichkeit, die gerade bei Neugeborenen, Kindern oder Risikopatienten angewendet werden kann.The result is an innovative therapy option with few side effects, which can be used in newborns, children or patients at risk.

Die Erfindung im EinzelnenThe invention in detail

Vorteilhafterweise kann bei der erfindungsgemäßen umhüllten Wirkstoffformulierung vorgesehen sein, dass die Hülle wasserundurchlässig ist. Dies ist sowohl für die Herstellung der Formulierung (z.B. als wässrige Suspension) als auch bei der in vivo-Anwendung von Vorteil. Die Hülle ist zwar in einer Ausführungsform durchlässig für Wasserdampf und erlaubt somit ein kontrolliertes Anfeuchten des Wirkstoffs, aber ein Eindringen von Wasser in den Kernbereich wird somit verhindert. Durch die Reaktion mit Wasser könnte der Kern aufquellen und die Hülle beschädigen, oder zumindest durch die Reaktion mit dem Wasser seine CO2-aufnehmenden Eigenschaften einbüßen.In the case of the coated active substance formulation according to the invention, it can advantageously be provided that the coating is water-impermeable. This is advantageous both for the preparation of the formulation (eg as an aqueous suspension) and for in vivo use. In one embodiment, the shell is permeable to water vapor and thus allows controlled moistening of the active ingredient, but penetration of water into the core area is thus prevented. By reacting with water, the core could swell and damage the shell, or at least lose its CO 2 -absorbing properties by reacting with the water.

Der Begriff der „Wasserundurchlässigkeit“ ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung synonym mit dem Begriff „Wasserdichte“. Die sogenannte Wasserdichte der Hülle wird anhand der Wassersäule gemessen, unter deren Druck das Material beginnt, Wasser durchzulassen. Ab einem Wert von 1.300 mm aufwärts ist eine Membran laut EN 343 wasserundurchlässig.In the context of the present application, the term “water impermeability” is synonymous with the term “watertightness”. The so-called watertightness of the shell is measured by the water column under the pressure of which the material begins to let water through. According to EN 343, a membrane is impermeable to water from a value of 1,300 mm upwards.

Die umhüllte Wirkstoffformulierung kann in einer der folgenden vier Ausführungsformen bereitgestellt werden:

  • Ausführungsform 1: Flüssiger Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer Membranhülle zur Bildung eines Liposoms oder Niosoms.
The coated drug formulation can be provided in one of the following four embodiments:
  • Embodiment 1: Liquid core containing the CO 2 -scavenging agent with a membrane shell to form a liposome or niosome.

In einer Ausführungsform kann die umhüllte Wirkstoffformulierung als Liposom vorliegen. Der Vorteil bei Liposomen liegt in der hohen Gaspermeabilität der Membranhülle, so dass hüllseitig eine hohe CO2 Aufnahme möglich ist. Niosomen sind den Liposomen ähnliche mikroskopisch kleine Kugeln, bei denen eine Doppelmembran einen Innenraum umschließt. In diesen Innenraum können Wirkstoffe eingearbeitet werden. Niosomen sind den Liposomen analog aufgebaut. Allerdings enthalten Liposomen aus Phospholipiden gebildete Doppelmembranen, wohingegen die Bausteine der Niosom-Doppelmembran sich von Zuckern oder Aminosäuren ableiten.In one embodiment, the encapsulated drug formulation may be in the form of a liposome. The advantage of liposomes lies in the high gas permeability of the membrane shell, so that a high level of CO 2 absorption is possible on the shell side. Niosomes are microscopic spheres similar to liposomes with a double membrane enclosing an interior space. Active ingredients can be incorporated into this interior space. Niosomes are constructed analogously to liposomes. However, liposomes contain double membranes formed from phospholipids, whereas the building blocks of the niosome Double membrane derived from sugars or amino acids.

Ausführungsform 2: Fester Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer einschichtigen Hülle.Embodiment 2: Solid core comprising the CO 2 -scavenging agent with a single-layer shell.

Bei dieser Ausführungsform wird der feste Kern von einer einschichtigen Hülle umhüllt. Es handelt sich entsprechend um eine einfach aufgebaute und günstig herzustellende Formulierung.In this embodiment, the solid core is encased in a single layer shell. Accordingly, it is a simple formulation that is inexpensive to produce.

Ausführungsform 3: Fester Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer mehrschichtigen Hülle.Embodiment 3: Solid core comprising the CO 2 -scavenging agent with a multi-layer shell.

Bei dieser Ausführungsform wird der feste Kern von einer mehrschichtigen Hülle umhüllt. Es handelt sich um eine komplexer aufgebaute Formulierung, bei der die Eigenschaften der Hülle hinsichtlich Permeabilität, Stabilität oder Biokompatibilität gezielt eingestellt oder verteilt werden können. So kann eine innere Hüllschicht der Formulierung die notwendige Festigkeit verleihen, und durch eine äußere Hüllschicht die vorgeschriebene Permeabilität erzielt werden.In this embodiment, the solid core is encased in a multi-layered shell. It is a complex formulation in which the properties of the shell in terms of permeability, stability or biocompatibility can be adjusted or distributed in a targeted manner. An inner shell layer can give the formulation the necessary strength, and an outer shell layer can achieve the prescribed permeability.

Ausführungsform 4: Mikrokapsel.Embodiment 4: Microcapsule.

In dieser Ausführungsform kann die umhüllte Wirkstoffformulierung auch als Mikrokapsel vorliegen.In this embodiment, the coated active substance formulation can also be in the form of a microcapsule.

Mikrokapseln sind rieselfähige Pulver oder Puder mit Partikeldurchmessern im Bereich von ca. 1 µm - 1.000 µm. Sie werden unter Verwendung verschiedener Umhüllungsprozesse feinverteilter fester oder flüssiger Stoffe hergestellt. Als Hüll- bzw. Wandmaterial werden üblicherweise Polymere verwendet. Grundsätzlich bestehen Mikrokapseln also aus zwei disparaten Bereichen, dem Kernbereich und dem Hüllbereich.Microcapsules are free-flowing powders with particle diameters in the range of approx. 1 µm - 1,000 µm. They are manufactured using various coating processes of finely divided solid or liquid materials. Polymers are usually used as the shell or wall material. Basically, microcapsules consist of two disparate areas, the core area and the envelope area.

Damit die Mikrokapseln rieselfähig sind, dürfen zwischen den Partikeln keine Haftkräfte auftreten, die ein Verkleben der Partikel oder sogar eine Agglomeration („Klumpenbildung“) nach sich ziehen. Die Rieselfähigkeit ist anhand der DIN-Norm EN ISO 6186 bestimmbar, wie sie auch in der Europäischen Pharmakopöe, Kapitel 2.9.1 „Flowability“ beschrieben ist. Hierin wird eine Apparatur definiert, die zur Kontrolle und zur Prüfung der Rieselfähigkeit von Feststoffen in Pulver- oder Granulatform eingesetzt wird (bspw. Kunststoffgranulat). Dabei wird das Material durch einen genormten Trichter gegeben und die Ablaufzeit mittels Stoppuhrbestimmt. Man kann Informationen bezüglich der Verarbeitbarkeit und der gleichmäßigen Prozesskontrolle in der Produktion ableiten. Für eine störungsfreie automatische Verarbeitung ist eine gute Rieselfähigkeit wichtig. Die Rieselfähigkeit von Materialen wird im Wesentlichen durch die Oberflächenbeschaffenheit der Körner beeinflusst.In order for the microcapsules to be free-flowing, there must be no adhesive forces between the particles that would result in the particles sticking together or even in agglomeration (“lump formation”). The pourability is based on the DIN standard EN ISO 6186 determinable, as is also described in the European Pharmacopoeia, Chapter 2.9.1 "Flowability". This defines an apparatus that is used to control and test the pourability of solids in powder or granulate form (e.g. plastic granulate). The material is fed through a standardized funnel and the run-off time is determined using a stopwatch. One can derive information regarding workability and steady process control in production. Good pourability is important for trouble-free automatic processing. The pourability of materials is essentially influenced by the surface properties of the grains.

Für die Mikroverkapselung geeignete Herstellungsverfahren sind Phasentrennverfahren (einfache und komplexe Koazervation), Grenzflächenpolymerisationsverfahren (Polykondensation bzw. Polyaddition aus Dispersionen) und mechanisch-physikalische Verfahren (Wirbelschichtverfahren, Sprühtrocknung).Manufacturing processes suitable for microencapsulation are phase separation processes (simple and complex coacervation), interfacial polymerization processes (polycondensation or polyaddition from dispersions) and mechanical-physical processes (fluidized bed process, spray drying).

Grundsätzlicher Nachteil der herkömmlichen Mikroverkapselung ist der relativ hohe Herstellungsaufwand.The fundamental disadvantage of conventional microencapsulation is the relatively high production cost.

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Mikrokapsel ein Mikrosphärul ist, bei dem der CO2-aufnehmende Wirkstoff in fester dispergierter Form oder in gelöster Form in eine polymere Trägermatrix inkorporiert ist.Advantageously, the invention can provide for the microcapsule of the coated active ingredient formulation to be a microspherule in which the CO 2 -absorbing active ingredient is incorporated in a solid, dispersed form or in dissolved form in a polymeric carrier matrix.

Mikrosphärulen sind den Mikrokapseln verwandte Systeme, bei denen eine exakte Trennung in Kern- und Hüllbereich nicht vorliegt. In ihrer Größe von ca. 1 µm - 1.000 µm entsprechen Mikrosphärulen allerdings den Mikrokapseln. In Mikrosphärulen liegt der eingebettete Wirkstoff in fester, d.h. dispergierter, oder gelöster Form in die Trägermatrix inkorporiert vor. Mikrosphärulen sind also eine Sonderform von Mikrokapseln. Die Trägermatrix besteht üblicherweise aus einem Polymer.Microspherules are systems related to microcapsules, in which there is no exact separation of the core and shell areas. In their size of approx. 1 µm - 1,000 µm, however, microspherules correspond to microcapsules. In microspheres, the embedded active ingredient is present in a solid, i.e. dispersed, or dissolved form incorporated into the carrier matrix. Microspherules are a special form of microcapsules. The carrier matrix usually consists of a polymer.

Es kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung der CO2-aufnehmende Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus CO2-absorbierendes Material, CO2-adsorbierendes Material, CO2-lösendes Material und CO2-umsetzendes Enzym, und bevorzugt ein CO2-absorbierendes Material ist.It can be provided in the invention that, in the case of the coated active substance formulation, the CO 2 -absorbing active substance is selected from the group consisting of CO 2 -absorbing material, CO 2 -adsorbing material, CO 2 -dissolving material and CO 2 -converting enzyme, and preferably is a CO 2 absorbing material.

Der Begriff der „Absorption“ beschreibt den Prozess der Aufnahme oder des „Lösens“ des Kohlendioxids in einer anderen Phase. Hierbei handelt es sich nicht um eine Anlagerung an der Oberfläche (Adsorption), sondern um eine Aufnahme in das freie Volumen der absorbierenden Phase. Bei der Absorption unterscheidet man zwischen der physikalischen und der chemischen Absorption. Bei der physikalischen Absorption wird das Kohlendioxid als Gas in einem Lösungsmittel aufgelöst. Es findet eine Vermischung ohne chemische Reaktion statt.The term "absorption" describes the process of absorbing or "dissolving" the carbon dioxide in another phase. This is not an accumulation on the surface (adsorption), but an uptake into the free volume of the absorbent phase. When it comes to absorption, a distinction is made between physical and chemical absorption. In physical absorption, the carbon dioxide is dissolved as a gas in a solvent. Mixing takes place without a chemical reaction.

Bei der chemischen Absorption geht das Kohlendioxid eine chemische Reaktion mit dem „Lösungsmittel“ bzw. Absorbens, sodass sich ein Produktstoff bildet.In chemical absorption, the carbon dioxide undergoes a chemical reaction with the "solvent" or absorbent to form a product substance.

Als „Adsorption“ wird vorliegend die Anreicherung des Kohlendioxids an der Oberfläche eines Festkörpers bezeichnet.In the present case, “adsorption” refers to the accumulation of carbon dioxide on the surface of a solid.

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Hülle eine CO2-Permeabilität von 0,004 bis 2.500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1, bevorzugt von 5 bis 500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1, und besonders bevorzugt von 10 bis 300 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1 aufweist. Die Hülle kann beispielsweise eine CO2-Permeabilitätvon 0,1, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250 oder 275 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1 aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Hülle mit einer derartigen CO2-Permabilität adäquate Profile hinsichtlich der Absorptionskinetik erzielt.Advantageously, it can be provided in the invention that, in the case of the coated active substance formulation, the coating has a CO 2 permeability of 0.004 to 2,500×10 -13 cm 3 cm -2 Pa -1 s -1 , preferably from 5 to 500×10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 , and more preferably from 10 to 300 x 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 . For example, the envelope may have a CO 2 permeability of 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 , 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250 or 275 x 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 . It has been found that a shell with such a CO 2 permeability achieves adequate profiles in terms of absorption kinetics.

Als Wandmaterial wird geeigneterweise ein Material, welches bevorzugt ein Polymer ist, mit hoher Permeabilität für CO2 verwendet. Damit wird eine effiziente CO2-Aufnahme im Rahmen der in vivo-Anwendung ermöglicht. Beispielhaft seien hierzu die folgenden Polymere erwähnt: Low-density Polyethylen (LD-PE), Polylactide (PLA), Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT, EcoFlex) und Polyhydroxyalkanoate wie Poly[(R)-3-hydroxybutyrat] (PHB).A material, which is preferably a polymer, with high permeability for CO 2 is suitably used as the wall material. This enables efficient CO 2 uptake in the context of in vivo application. The following polymers may be mentioned as examples: low-density polyethylene (LD-PE), polylactides (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT, EcoFlex) and polyhydroxyalkanoates such as poly[(R)-3-hydroxybutyrate] (PHB).

Die vorab definierte CO2-permeable Hülle ist bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls.The previously defined CO 2 -permeable shell is preferably the carrier matrix of a microspherule.

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Hülle eine Wasserdampf-Permeabilität von 0,009 bis 32.000 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1, und bevorzugt von 100 bis 1500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1 aufweist. Die Hülle kann beispielsweise eine Wasserdampf-Permeabilität von 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400 oder 1450 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1 aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Hülle mit einer derartigen Wasserdampf-Permeabilität eine Anfeuchtung des Absorbermaterials bis zu ca. 10 Gew.% Feuchte ermöglicht, welches gerade bei basischen Absorbern wie Calciumhydroxid für die effiziente Absorption von CO2 essenziell ist, da erst nach Umsetzung des Kohlendioxids zu Kohlensäure diese Kohlensäure mit dem Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat und Wasser reagieren kann.Advantageously, it can be provided in the invention that in the coated active ingredient formulation, the shell has a water vapor permeability of 0.009 to 32,000 × 10 -13 cm 3 cm -2 Pa -1 s -1 , and preferably from 100 to 1500 × 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 . For example, the shell can have a water vapor permeability of 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150 , 1200, 1250, 1300, 1350, 1400 or 1450 x 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 . It has been found that a shell with such a water vapor permeability enables the absorber material to be moistened by up to approx of the carbon dioxide to form carbonic acid, this carbonic acid can react with the calcium hydroxide to form calcium carbonate and water.

Als Wandmaterial wird geeigneterweise ein Material, welches bevorzugt ein Polymer ist, mit ausreichend hoher Permeabilität für Wasserdampf verwendet. Damit wird eine über intermediär entstehende Kohlensäure verlaufende CO2-Absorption im Rahmen der in vivo-Anwendung ermöglicht. Beispielhaft seien hierzu die folgenden Polymere erwähnt: Low-density Polyethylen (LD-PE), Polylactide (PLA), Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT, EcoFlex) und Polyhydroxyalkanoate wie Poly[(R)-3-hydroxybutyrat] (PHB).A material, which is preferably a polymer, with a sufficiently high permeability for water vapor is suitably used as the wall material. This enables CO 2 absorption, which occurs via intermediate carbonic acid, within the scope of in vivo application. The following polymers may be mentioned as examples: low-density polyethylene (LD-PE), polylactides (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT, EcoFlex) and polyhydroxyalkanoates such as poly[(R)-3-hydroxybutyrate] (PHB).

Die vorab definierte Wasserdampf-permeable Hülle ist bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls.The previously defined water vapor-permeable shell is preferably the carrier matrix of a microspherule.

In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Hülle einen Massenanteil von 10 bis 95 Gew.%, bevorzugt von 40 bis 60 Gew.% und besonders bevorzugt von 55 bis 65 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der umhüllten Wirkstoffformulierung. Der Massenanteil der Hülle kann beispielsweise 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 oder 64 Gew.% betragen. Hierbei ist die Hülle bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls.In a further possibility it can be provided that in the coated active substance formulation the coating has a mass fraction of 10 to 95% by weight, preferably 40 to 60% by weight and particularly preferably 55 to 65% by weight, based on the weight of the coated drug formulation. The mass fraction of the shell can be, for example, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 or 64% by weight. In this case, the shell is preferably the carrier matrix of a microspherule.

Ferner ist denkbar, dass bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Hülle eine mittlere Schichtdicke von 10 bis 500 µm, bevorzugt von 50 bis 250 µm und insbesondere bevorzugt von 100 bis 200 µm aufweist. Wie sich gezeigt hat, erlauben derartige Schichtdicken einerseits noch die ausreichende CO2-Aufnahme, sind aber andererseits stabil genug, um die unerwünschte Freisetzung des Kernmaterials in den Organismus zu verhindern.It is also conceivable that, in the case of the coated active substance formulation, the coating has an average layer thickness of 10 to 500 μm, preferably 50 to 250 μm and particularly preferably 100 to 200 μm. As has been shown, layer thicknesses of this type still allow sufficient CO 2 absorption on the one hand, but are stable enough on the other hand to prevent the undesired release of the core material into the organism.

Bei der umhüllten Wirkstoffformulierung ist das die Hülle aufbauende Wandmaterial bevorzugt ein Polymer und besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(organo)siloxan; Polyolefin; Polyester; Polybutylensuccinat; Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT); Polyethylen wie High-Density-Polyethylen (HDPE) oder Low-Density-Polyethylen (LDPE); Polylactid (PLA), Polyhydroxyessigsäure (PGA) und Poly(lactid-coglycolid) (PLGA); Lipide wie Fettsäuren oder Phospholipide. Hierbei ist das Wandmaterial insbesondere bevorzugt ein Polyester. Die Verwendung eines Polyesters hat den Vorteil, dass eine sehr gute Resistenz gegenüber Basen und Säuren aufweist und in einem besonders breiten Prozeßfenster verarbeitbar ist.In the case of the encapsulated active substance formulation, the wall material making up the encapsulation is preferably a polymer and particularly preferably selected from the group consisting of poly(organo)siloxane; polyolefin; Polyester; polybutylene succinate; polybutylene adipate terephthalate (PBAT); polyethylene such as high-density polyethylene (HDPE) or low-density polyethylene (LDPE); polylactide (PLA), polyhydroxyacetic acid (PGA) and poly(lactide-coglycolide) (PLGA); Lipids such as fatty acids or phospholipids. In this case, the wall material is particularly preferably a polyester. The use of a polyester has the advantage that it has very good resistance to bases and acids and can be processed in a particularly wide process window.

Als Wandmaterial wird geeigneterweise ein pharmazeutisch unbedenkliches Material, welches bevorzugt ein Polymer ist, verwendet. Damit wird eine nebenwirkungsarme bzw. nebenwirkungsfreie in vivo-Anwendung ermöglicht. Beispielhaft seien hierzu die folgenden Polymere erwähnt: Low-density Polyethylen (LD-PE), Polylactide (PLA), Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT; EcoFlex) und Polyhydroxyalkanoate wie Poly[(R)-3-hydroxybutyrat] (PHB).A pharmaceutically acceptable material, which is preferably a polymer, is suitably used as the wall material. This enables an in vivo application with few or no side effects. The following polymers may be mentioned by way of example: low-density polyethylene (LD-PE), polylactides (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT; EcoFlex) and polyhydroxyalkanoates such as poly[(R)-3-hydroxybutyrate] (PHB).

Als Wandmaterial wird geeigneterweise ein Material (bevorzugterweise in Polymer) verwendet, das aufgrund seiner Materialreinheit einen Gehalt an sogenannten „Leachables“ oder „Extractables“ aufweist, der unter den zulässigen Grenzwerten liegt. A material (preferably in polymer) is suitably used as the wall material which, due to its material purity, has a content of so-called “leachables” or “extractables”. which is below the permissible limit values.

Damit wird eine nebenwirkungsarme bzw. nebenwirkungsfreie in vivo-Anwendung ermöglicht.This enables an in vivo application with few or no side effects.

Bei der umhüllten Wirkstoffformulierung ist die Hülle geeigneterweise inert gegenüber dem CO2-aufnehmenden Wirkstoff. Dies heißt, dass bei einem basischen CO2-aufnehmenden Wirkstoff, wie beispielsweise Calciumhydroxid die Hülle basenstabil ist.In the case of the coated drug formulation, the shell is suitably inert to the CO 2 -scavenging drug. This means that with a basic CO 2 -absorbing agent, such as calcium hydroxide, the shell is base-stable.

Der Begriff „stabil“ bedeutet im Kontext der vorliegenden Erfindung, wenn er zur Kennzeichnung der Hülle in Base verwendet wird, dass die Hülle im Großen und Ganzen vollständig intakt bleibt, nachdem eine Lösung von gesättigter Calciumhydroxid-Lösung entweder über einen Tag bei 90 °C oder 30 Tage bei 40 °C einwirkt, die Hülle vorzugsweise im Wesentlichen vollständig unter diesen Bedingungen intakt bleibt und die Hülle besonders bevorzugt praktisch vollständig unter diesen Bedingungen intakt bleibt. Im Kontext der Säurebehandlung bedeuten die Begriffe „im Großen und Ganzen, im Wesentlichen vollständig und praktisch vollständig“, dass die Hüllmatrix wenigstens 90%, wenigstens 95% bzw. wenigstens 99% ihrer chemischen Bindungen im Polymergerüst nach Einwirken dieser Bedingungen bewahrt.The term "stable" in the context of the present invention, when used to characterize the shell in base, means that the shell remains largely intact after a solution of saturated calcium hydroxide solution either at 90 ° C. for one day or 30 days at 40°C, preferably the shell remains substantially completely intact under these conditions, and more preferably the shell remains substantially completely intact under these conditions. In the context of the acid treatment, the terms "broadly, substantially completely and substantially completely" mean that the shell matrix retains at least 90%, at least 95% and at least 99% of its chemical bonds in the polymer backbone after exposure to these conditions, respectively.

Dies heißt weiterhin, dass bei einem sauren CO2-aufnehmenden Wirkstoff die Hülle säurestabil ist. Die Säurestabilität ist auch bei oraler Gabe, bzw. einer Magenpassage zu fordern.This also means that in the case of an acidic CO 2 -absorbing active ingredient, the shell is acid-stable. Acid stability is also required for oral administration or passage through the stomach.

Der Begriff „stabil“ bedeutet im Kontext der vorliegenden Erfindung, wenn er zur Kennzeichnung der Hülle in Säure verwendet wird, dass die Hülle im Großen und Ganzen vollständig intakt bleibt, nachdem eine Lösung von 20%iger Schwefelsäure entweder über einen Tag bei 90°C oder 30 Tage bei 40°C einwirkt, die Hülle vorzugsweise im Wesentlichen vollständig unter diesen Bedingungen intakt bleibt und die Hülle besonders bevorzugt praktisch vollständig unter diesen Bedingungen intakt bleibt. Im Kontext der Säurebehandlung bedeuten die Begriffe „im Großen und Ganzen, im Wesentlichen vollständig und praktisch vollständig“, dass die Hüllmatrix wenigstens 90%, wenigstens 95% bzw. wenigstens 99% ihrer chemischen Bindungen im Polymergerüst nach Einwirken dieser Bedingungen bewahrt.The term "stable" in the context of the present invention when used to characterize the shell in acid means that the shell remains largely intact after either a solution of 20% sulfuric acid at 90°C for one day or 30 days at 40°C, preferably the shell remains substantially completely intact under these conditions, and more preferably the shell remains substantially completely intact under these conditions. In the context of the acid treatment, the terms "broadly, substantially completely and substantially completely" mean that the shell matrix retains at least 90%, at least 95% and at least 99% of its chemical bonds in the polymer backbone after exposure to these conditions, respectively.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei der umhüllten Wirkstoffformulierung die Hülle eine semipermeable Barriere bildet, insofern unpolare Moleküle wie CO2-Gasmoleküle die Hülle passieren können, um so in den Kernbereich zu dem CO2-aufnehmenden Wirkstoff zu gelangen. Diese Hülle ist als semipermeable Barriere aber für geladene Moleküle wie Salzkationen oder Anionen und entsprechend auch Protonen und Hydroxidanionen impermeabel. Damit stellt die Hülle eine selektiv permeable Hülle dar, durch diese selektive Permeabilität kann verhindert werden, dass beispielsweise bei einem stark basischen CO2absorbierendem Material wie Calciumhydroxid es zu einer Abgabe von Hydroxid-Ionen in den Organismus kommt.It is also advantageous if the shell of the coated active ingredient formulation forms a semipermeable barrier so that non-polar molecules such as CO 2 gas molecules can pass through the shell in order to reach the core area of the CO 2 -absorbing active ingredient. However, as a semipermeable barrier, this shell is impermeable to charged molecules such as salt cations or anions and accordingly also to protons and hydroxide anions. The shell thus represents a selectively permeable shell. This selective permeability can prevent hydroxide ions from being released into the organism, for example in the case of a strongly basic CO 2 -absorbing material such as calcium hydroxide.

Wandmaterialien, die den Aufbau einer solchen, vorab beschriebenen, selektiv permeablen Hülle ermöglichen, sind beispielsweise Low-density Polyethylen (LD-PE), Polylactide (PLA), Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT; EcoFlex) und Polyhydroxyalkanoate wie Poly[(R)-3-hydroxybutyrat] (PHB).Wall materials that allow the construction of such a selectively permeable shell as described above are, for example, low-density polyethylene (LD-PE), polylactides (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT; EcoFlex) and polyhydroxyalkanoates such as poly[(R)- 3-hydroxybutyrate] (PHB).

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der CO2-aufnehmende Wirkstoff eines der folgenden Materialien ist:

  1. (a) CO2-absorbierendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganische Hydroxidverbindung, Lithiumperoxid und Mischungen hiervon, wobei Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid und Magnesiumhydroxid, und Mischungen hiervon, bevorzugt sind; oder
  2. (b) CO2-adsorbierendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Molekularsieb wie Zeolith, Silika, metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs); oder
  3. (c) CO2-lösendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus stark eutektischem Lösungsmittel und ionischer Flüssigkeit; oder
  4. (d) CO2-umsetzendes Enzym wie Carboanhydrase (EC 4.2.1.1).
Advantageously, the invention can provide that the CO 2 -absorbing agent is one of the following materials:
  1. (a) CO 2 -absorbing material selected from the group consisting of inorganic hydroxide compound, lithium peroxide, and mixtures thereof, with lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide, and mixtures thereof being preferred; or
  2. (b) CO 2 -adsorbing material selected from the group consisting of activated carbon, molecular sieves such as zeolite, silica, metal-organic frameworks (MOFs); or
  3. (c) CO 2 -dissolving material selected from the group consisting of strong eutectic solvent and ionic liquid; or
  4. (d) CO 2 -converting enzyme such as carbonic anhydrase (EC 4.2.1.1).

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass das CO2-absorbierendes Material Calciumhydroxid umfasst.In the case of the invention, it can advantageously be provided that the CO 2 -absorbing material comprises calcium hydroxide.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das CO2-absorbierende Material im Wesentlichen aus Calciumhydroxid. Das Calciumhydroxid reagiert mit dem Kohlendioxid unter Bildung von pharmazeutisch unbedenklichen Calciumcarbonat. Hierbei bedeutet „im Wesentlichen“, dass das CO2-absorbierende Material höchstens 5 Gew.%, vorzugsweise höchstens 4 Gew.%, bevorzugt höchstens 3 Gew.%, weiter bevorzugt höchstens 1 Gew.% andere Komponenten enthält. Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht das CO2-absorbierende Material aus Calciumhydroxid.According to a further embodiment, the CO 2 -absorbing material consists essentially of calcium hydroxide. The calcium hydroxide reacts with the carbon dioxide to form pharmaceutically acceptable calcium carbonate. Here, “substantially” means that the CO 2 -absorbing material contains at most 5% by weight, preferably at most 4% by weight, preferably at most 3% by weight, more preferably at most 1% by weight of other components. According to another embodiment, the CO 2 -absorbing material consists of calcium hydroxide.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Calciumhydroxidenthaltende, CO2-absorbierende Material im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid. Hierbei bedeutet „im Wesentlichen“, dass das CO2-absorbierende Material höchstens 4 Gew.%, vorzugsweise höchstens 2 Gew.%, bevorzugt höchstens 1 Gew.%, weiter bevorzugt 0,5 Gew.% an Natrium- und Kaliumhydroxid, und insbesondere bevorzugt kein Natrium- und Kaliumhydroxid enthält.In an advantageous embodiment it is provided that the calcium hydroxide-containing, CO 2 -absorbing material is essentially free of sodium and potassium hydroxide. Here means "Substantially" that the CO 2 -absorbing material contains at most 4 wt.%, preferably at most 2 wt.%, preferably at most 1 wt.%, more preferably 0.5 wt.% sodium and potassium hydroxide, and most preferably none Contains sodium and potassium hydroxide.

Die vorab beschriebenen Calciumhydroxid-enthaltenden Zusammensetzungen enthalten in einer Ausführungsform als zusätzlichen optionalen Bestandteil eine zur Absorption von Kohlendioxid fähige wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels.The calcium hydroxide-containing compositions described above contain, in one embodiment, as an additional optional ingredient, an effective amount of a hygroscopic or deliquescent humectant capable of absorbing carbon dioxide.

Bei der umhüllten Wirkstoffformulierung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das CO2-adsorbierende Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, einem Molekularsieb wie Zeolith, Silika und metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs).In the case of the coated active substance formulation, it can advantageously be provided that the CO 2 -adsorbing material is selected from the group consisting of activated carbon, a molecular sieve such as zeolite, silica and metal-organic frameworks (MOFs).

Aktivkohle ist eine feinkörnige Kohle mit großer innerer Oberfläche, die zwischen 300 und 2000 m2/g Kohle betragen kann. Der Begriff „Molekularsieb“ ist vorliegend die funktionelle Bezeichnung für natürliche und synthetische Zeolithe oder andere Stoffe, die eine hohe Adsorptionskapazität für das Kohlendioxid-Gas haben. Neben Zeolithen gibt es beispielsweise auch Kohlenstoffmolekularsiebe (engl. „carbon molecular sieve“ oder „molecular sieving carbon“). Die Molekularsiebe weisen eine große innere Oberfläche (600-700 m2/g) auf und haben einheitliche Porendurchmesser, die in der Größenordnung der Durchmesser von Molekülen liegen. Metallorganische Gerüstverbindungen (englisch metalorganic frameworks, MOFs) sind gemäß der vorliegenden Anmeldung definiert als mikroporöse Materialien, die aus anorganischen Baueinheiten, den sogenannten Inorganic building units (IBUs, englisch für „anorganische Baueinheiten“) und organischen Molekülen als Verbindungselementen (englisch linkers) zwischen den anorganischen Baueinheiten aufgebaut sind. MOFs sind Koordinationsnetzwerke mit einem offenen Gerüst, welches Poren enthält. Die Poren der dreidimensionalen Strukturen sind nach der Synthese meist mit Gastmolekülen (z. B. Lösungsmittel oder nicht umgesetzte Linker) gefüllt. Durch die Entfernung der Gastmoleküle (z. B. durch Ausheizen, im Vakuum oder durch Kombination von beidem) können die Poren wieder für die Aufnahme von Gasen wie CO2 zugänglich gemacht werden.Activated carbon is a fine-grained carbon with a large internal surface area, which can be between 300 and 2000 m 2 /g of carbon. The term "molecular sieve" is the functional designation for natural and synthetic zeolites or other substances that have a high adsorption capacity for carbon dioxide gas. In addition to zeolites, there are also carbon molecular sieves, for example. The molecular sieves have a large internal surface area (600-700 m 2 /g) and have uniform pore diameters that are of the order of the diameters of molecules. According to the present application, metal-organic frameworks (MOFs) are defined as microporous materials consisting of inorganic building units, the so-called inorganic building units (IBUs, English for "inorganic building units") and organic molecules as connecting elements (English linkers) between the inorganic structural units are constructed. MOFs are open-framework coordination networks containing pores. After synthesis, the pores of the three-dimensional structures are usually filled with guest molecules (e.g. solvents or unreacted linkers). By removing the guest molecules (e.g. by heating, in a vacuum or by a combination of both), the pores can be made accessible again for the uptake of gases such as CO 2 .

Als stark eutektische Lösungsmittel (DES von englisch deep eutectic solvents) im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden mehrkomponentige, eutektische Salzschmelzen bezeichnet, deren Schmelzpunkt, wie der von ionischen Flüssigkeiten, nahe oder unter der Raumtemperatur liegt. Beispiele für eutektische Lösungsmittel basieren auf einer Mischung aus quartärer Ammoniumverbindung mit Wasserstoffbrückenbindungsdonoren (z. B. Amine) und Carbonsäure.In the context of the present application, deep eutectic solvents (DES) refer to multi-component, eutectic molten salts whose melting point, like that of ionic liquids, is close to or below room temperature. Examples of eutectic solvents are based on a mixture of quaternary ammonium compound with hydrogen bond donors (e.g. amines) and carboxylic acid.

Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass bei der erfindungsgemäßen Wirkstoffformulierung das CO2-absorbierende Material eine CO2-Aufnahmekapazität von mehr als 10 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung, bevorzugt von mehr als 40 mg CO2/g Wirkstoffformulierung, besonders bevorzugt von mehr als 50 mg CO2/g Wirkstoffformulierung, und insbesondere von mehr als 75 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung aufweist. Je höher die CO2-Aufnahmekapazität, desto geringere Mengen an applizierter Wirkstoffformulierung sind notwendig, um eine therapeutisch relevante Wirkung zu erzielen.According to a further advantage it can be provided that in the active substance formulation according to the invention the CO 2 -absorbing material has a CO 2 absorption capacity of more than 10 mg CO 2 / g active substance formulation, preferably more than 40 mg CO 2 / g active substance formulation, particularly preferably of more than 50 mg CO 2 / g active ingredient formulation, and in particular more than 75 mg CO 2 / g active ingredient formulation. The higher the CO 2 absorption capacity, the smaller the amounts of active ingredient formulation applied are necessary in order to achieve a therapeutically relevant effect.

In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine flüssige medizinische Zusammensetzung, die als Dispersion die erfindungsgemäße umhüllte Wirkstoffformulierung und eine pharmazeutisch unbedenkliche wässrige Trägerflüssigkeit umfasst.In a second aspect, the invention relates to a liquid medical composition which, as a dispersion, comprises the coated active ingredient formulation according to the invention and a pharmaceutically acceptable aqueous carrier liquid.

Eine „medizinische Zusammensetzung“ im Sinne der Erfindung ist eine Zusammensetzung, die zur Prävention, Diagnose, Behandlung oder Linderung von Krankheiten eingesetzt werden kann. Sie umfasst damit sowohl pharmazeutische Zusammensetzungen zur Herstellung eines Medikaments als auch Zusammensetzungen zur Herstellung eines Medizinprodukts.A "medicinal composition" within the meaning of the invention is a composition that can be used for the prevention, diagnosis, treatment or alleviation of diseases. It thus includes both pharmaceutical compositions for the manufacture of a medicament and compositions for the manufacture of a medicinal product.

Eine Dispersion ist im Rahmen der Anmeldung als ein heterogenes Gemisch aus zwei Stoffen definiert, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Dabei liegt die Wirkstoffformulierung als disperse Phase verteilt in der Trägerflüssigkeit als Dispersionsmedium vor.In the context of the application, a dispersion is defined as a heterogeneous mixture of two substances that do not or hardly dissolve in one another or chemically combine with one another. The active ingredient formulation is distributed as a disperse phase in the carrier liquid as the dispersion medium.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der umhüllten Wirkstoffformulierung oder der flüssigen medizinischen Zusammensetzung zur Behandlung von Erkrankungen des respiratorischen Systems wie akuten oder chronischen Atemwegserkrankungen oder Lungenerkrankungen; von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, oder von Infektionserkrankungen oder Störungen der Atmung nach schweren Krankheitsverläufen können diese Erkrankungen sowohl als Haupterkrankungen, als auch als Begleiterkrankungen auftreten.When using the coated active substance formulation or the liquid medical composition according to the invention for the treatment of diseases of the respiratory system such as acute or chronic respiratory diseases or lung diseases; Cardiovascular diseases, or infectious diseases or respiratory disorders after severe disease progression, these diseases can occur both as main diseases and as comorbidities.

Zudem kann die umhüllten Wirkstoffformulierung oder die daraus hergestellte flüssige medizinische Zusammensetzung auch für die Beatmungsentwöhnung (auch als „Weaning“ bezeichnet) eingesetzt werden, also in der Phase der Entwöhnung eines beatmeten Patienten vom Beatmungsgerät.In addition, the coated active ingredient formulation or the liquid medical composition produced from it can also be used for weaning from ventilation (also referred to as “weaning”), i.e. in the phase of weaning a ventilated patient from the ventilator.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die erfindungsgemäße flüssige medizinische Zusammensetzung in ihrer Verwendung bei der intraperitonealen oder enteralen Applikation wie beispielsweise oral, rektal, oder durch eine Sonde.In a further aspect, the invention relates to the use of the liquid medicinal composition according to the invention in intraperitoneal or enteral administration, such as, for example, orally, rectally or through a tube.

Die vorteilhaften Eigenschaften der vorliegenden umhüllten Wirkstoffformulierung hinsichtlich kontrollierter und effizienter CO2-Aufnahme erlauben es, diese Formulierung in einem breiten Spektrum an Applikationsformen einzusetzen.The advantageous properties of the present coated active ingredient formulation with regard to controlled and efficient CO 2 uptake allow this formulation to be used in a wide range of application forms.

Bevorzugt ist hier eine enterale Applikation, also eine Applikation, die die Wirkung über den Verdauungstrakt erzielt. Die enterale Applikation kann hierbei oral erfolgen aber auch peroral wie beispielsweise distal der Mundhöhle über eine Sonde, über ein Stoma, oder rektal. Da je nach Ausmaß der Hyperkapnie teilweise große Mengen an der erfindungsgemäßen Formulierung appliziert werden müssen, ist eine enterale Applikation vorteilhaft, die auch nach erfolgter CO2-Aufnahme durch Spülvorgänge einen einfachen Austausch gegenüber einer neuen Wirkstoffformulierung erlaubt.Enteral application is preferred here, ie an application that achieves the effect via the digestive tract. The enteral administration can take place orally, but also perorally, for example distal to the oral cavity via a probe, via a stoma, or rectally. Since, depending on the extent of the hypercapnia, sometimes large amounts of the formulation according to the invention have to be administered, enteral administration is advantageous, which allows simple replacement for a new active ingredient formulation even after CO 2 absorption has taken place by flushing processes.

Darüber hinaus kann die Wirkstoffformulierung auch als intraperitoneale Applikation angewendet werden.In addition, the active ingredient formulation can also be used as an intraperitoneal application.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die orale Applikation von den Applikationsformen ausgenommen, das Wirkstoffformulierung wird also gerade nicht über den Mund aufgenommen, sondern auf andere Wegen dem Organismus zugeführt (wie beispielsweise durch rektale Applikation).In a preferred embodiment, oral administration is excluded from the forms of administration, ie the active substance formulation is not ingested through the mouth, but rather supplied to the organism in other ways (such as, for example, by rectal administration).

Die Erfindung betrifft ferner die die umhüllte Wirkstoffformulierung oder die damit hergestellte flüssige medizinische Zusammensetzung zur Verwendung in der Prophylaxe oder Behandlung von Erkrankungen des respiratorischen Systems wie akuten oder chronischen Atemwegserkrankungen oder Lungenerkrankungen; von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Stoffwechselentgleisungen, die mit einer Azidose einhergehen (z.B. Ketoazidosen) oder von Infektionserkrankungen oder Störungen der Atmung nach schweren Krankheitsverläufen.The invention further relates to the coated active ingredient formulation or the liquid medical composition produced therewith for use in the prophylaxis or treatment of diseases of the respiratory system such as acute or chronic respiratory diseases or lung diseases; Cardiovascular diseases, metabolic imbalances associated with acidosis (e.g. ketoacidosis) or infectious diseases or respiratory disorders following severe disease progression.

Hierbei ist die die Erkrankung des respiratorischen Systems bevorzugt ausgewählt aus der Liste bestehend aus:

  • (a) Chronische obstruktive Lungenerkrankung;
  • (b) Asthma;
  • (c) Mukoviszidose;
  • (d) Akutes Lungenversagen;
  • (e) Hyperkapnie;
  • (f) Lungenentzündung;
  • (g) Lungencarcinom;
  • (h) Lungenfibrose;
  • (i) Krankheiten der Atemwege nach medizinischen Maßnahmen gemäß ICD-10 J95;
  • (j) Respiratorische Insuffizienz gemäß ICD-10 J96;
  • (k) Sonstige Krankheiten der Atemwege gemäß ICD-10 J97;
  • (l) Krankheiten der Atemwege bei anderenorts klassifizierten Krankheiten gemäß ICD-10, J99;
  • (m) Unreife Lunge.
Here, the disease of the respiratory system is preferably selected from the list consisting of:
  • (a) Chronic obstructive pulmonary disease;
  • (b) asthma;
  • (c) cystic fibrosis;
  • (d) acute respiratory failure;
  • (e) hypercapnia;
  • (f) pneumonia;
  • (g) lung carcinoma;
  • (h) pulmonary fibrosis;
  • (i) post-procedure respiratory diseases as defined in ICD-10 J95;
  • (j) Respiratory failure according to ICD-10 J96;
  • (k) other respiratory diseases as per ICD-10 J97;
  • (l) respiratory diseases in diseases classified elsewhere under ICD-10, J99;
  • (m) Immature lung.

Die Erfindung betrifft weiterhin die umhüllte Wirkstoffformulierung oder die damit hergestellte flüssige medizinische Zusammensetzung zur Verwendung in der Induktion einer Hypokapnie in einem Patienten. Dies beinhaltet Einsatzmöglichkeiten, die einen extrapulmonale Senkung des CO2-Gehalts im Körper erfordern. So kann mit der umhüllten Wirkstoffformulierung der Hirndruck ohne eine Hyperventilation aktiv oder passiv gesenkt werden, da ein reduzierter CO23-Partialdruck eine vasoaktive Wirkung aufweist.The invention further relates to the coated drug formulation or the liquid medicinal composition made therewith for use in inducing hypocapnia in a patient. This includes uses that require extrapulmonary reduction of CO 2 levels in the body. Thus, with the coated active ingredient formulation, the intracranial pressure can be actively or passively reduced without hyperventilation, since a reduced CO 23 partial pressure has a vasoactive effect.

Hierbei ist es bevorzugt, wenn die umhüllte Wirkstoffformulierung in Form von Mikrosphärulen vorliegt.It is preferred here if the coated active ingredient formulation is in the form of microspherules.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen umhüllten Wirkstoffformulierung in Form von Mikrosphärulen, umfassend die folgenden Schritte:

  • (A) Bereitstellen eines CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in fester oder flüssiger Form, wobei der CO2-aufnehmende Wirkstoff vorteilhafterweise ein CO2-absorbierendes Material ist;
  • (B) Bereitstellen von mindestens einem Polymer als Trägerkunstoff;
  • (C) Zuführen des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs, dem mindestens einem Polymer aus Schritt (B) zu einem Extruder und optional von Additiven wie Dispergier-Hilfsmittel zu dem Extruder, der bevorzugt ein Schneckenextruder ist;
  • (D) Dispergieren des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem Polymer durch Aufschmelzen des Polymers im Extruder und intensive Einmischung des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem aufgeschmolzenen Polymerstrom;
  • (E) Extrusion der aufgeschmolzenen Mischung aus (D) durch eine oder mehrere formgebende Öffnungen wie eine Düse oder mehrere Düsen;
  • (F) Abkühlen des extrudierten Kunststoffstrangs;
  • (G) Granulierung des extrudierten Kunststoffstrangs; besonders bevorzugt direkt hinter der formgebenden Öffnung in einem Flüssigkeitsbad;
  • (H) Optional eine Vermahlung der Kunststoffgranulats aus Schritt (G), bevorzugt mittels kryogenem Vermahlen;
  • (l) Oberflächenbehandlung zur pH-Neutralisierung oder Entfernung des an der Partikeloberfläche freiliegenden CO2-aufnehmenden Wirkstoffs.
In a further aspect, the invention relates to a method for producing the coated active substance formulation according to the invention in the form of microspherules, comprising the following steps:
  • (A) providing a CO 2 -scavenging agent in solid or liquid form, wherein the CO 2 -scavenging agent is advantageously a CO 2 -absorbing material;
  • (B) providing at least one polymer as carrier plastic;
  • (C) feeding the CO 2 scavenging agent, the at least one polymer from step (B) to an extruder and optionally additives such as dispersing aids to the extruder, which is preferably a screw extruder;
  • (D) dispersing the CO 2 -absorbing active substance in the polymer by melting the polymer in the extruder and intensive mixing of the CO 2 -absorbing active substance in the molten polymer stream;
  • (E) extrusion of the melted mixture from (D) through one or more shaping orifices such as a die or dies;
  • (F) cooling the extruded plastic strand;
  • (G) granulation of the extruded plastic strand; particularly preferably directly behind the shaping opening in a liquid bath;
  • (H) optional grinding of the plastic granules from step (G), preferably by means of cryogenic grinding;
  • (l) Surface treatment for pH neutralization or removal of the CO 2 scavenging agent exposed on the particle surface.

Im Schritt (A) des Verfahrens wird der CO2-aufnehmende Wirkstoff in fester oder flüssiger Form bereitgestellt. Aus ihm soll der Kernbereich der Wirkstoffformulierung gebildet werden. In bevorzugter Weise ist der CO2-aufnehmende Wirkstoff ein CO2-absorbierendes Material, wie beispielsweise Calciumhydroxid.In step (A) of the method, the CO 2 -scavenging agent is provided in solid or liquid form. The core area of the active ingredient formulation is to be formed from it. Preferably, the CO 2 scavenging agent is a CO 2 absorbing material such as calcium hydroxide.

Im Schritt (B) des Verfahrens wird mindestens ein Polymer als Trägerkunstoff bereitgestellt. Dieses Polymer liegt geeigneterweise als festes Polymer vor, das bevorzugt als Granulat vorliegt. Bei dem Polymer handelt es sich geeigneterweise um ein thermoplastisches Polymer, welches im Extruder aufgeschmolzen wird und so die Einbettung des Wirkstoffs in die polymere Trägermatrix ermöglicht.In step (B) of the method, at least one polymer is provided as the carrier plastic. This polymer is suitably in the form of a solid polymer, which is preferably in the form of granules. The polymer is suitably a thermoplastic polymer which is melted in the extruder and thus enables the active ingredient to be embedded in the polymeric carrier matrix.

Im Schritt (C) werden die gemäß Schritt (A) und Schritt (B) bereitgestellten Komponenten, also der CO2-aufnehmenden Wirkstoffs und das mindestens eine Polymer zu einem Extruder zugeführt. In optionaler Weise können hier zusätzlich ein oder mehrere Additive hinzugegeben werden. Ein Beispiel für ein mögliches Additiv ist ein Dispergier Hilfsmittel. Bei einem Extruder werden plastisch verformbare bis dickflüssige Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung (auch Düse genannt) herausgepresst.In step (C), the components provided according to step (A) and step (B), ie the CO 2 -absorbing active substance and the at least one polymer, are fed to an extruder. One or more additives can optionally be added here. An example of a possible additive is a dispersing aid. With an extruder, plastically deformable to viscous masses are continuously pressed out of a shaping opening (also known as a nozzle) under pressure.

Bei dem Extruder handelt es sich bevorzugt um einen Schneckenextruder, der als Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder ausgestaltet sein kann. Bei dieser Bauform wird der Druck mittels einer Extruderschnecke, auch kurz „Schnecke“ genannt, erzeugt. Sie steckt in dem sogenannten Schneckenzylinder, dessen Nenndurchmesser nahezu gleich dem Außendurchmesser der Schnecke ist. Am vorderen Ende des Schneckenzylinders befindet sich die Düse als formgebende Auslassöffnung. Am hinteren Ende des Zylinders befindet sich der Antrieb, der für die Rotation der Schnecke sorgt. Durch die Exruderschnecke wird das Material durchmischt und das thermoplastische Polymer durch den Druck und optional durch zusätzliche Wärmezufuhr mittels einer beheizten Schnecke und/oder einem beheizten Extrudergehäuse aufgeschmolzen, so dass es zu einer homogenen Verteilung der CO2-aufnehmenden Wirkstoffpartikel in der polymeren Trägermatrix kommt. Durch die Schnecke wird das Material zudem Richtung Düse weiterbefördert.The extruder is preferably a screw extruder, which can be designed as a single-screw or twin-screw extruder. With this design, the pressure is generated by means of an extruder screw, also called "screw" for short. It is in the so-called screw cylinder, whose nominal diameter is almost the same as the outer diameter of the screw. The nozzle is located at the front end of the screw cylinder as a shaping outlet opening. At the rear end of the cylinder is the drive that rotates the auger. The material is mixed by the extruder screw and the thermoplastic polymer is melted by the pressure and optionally by additional heat supply by means of a heated screw and/or a heated extruder housing, so that the CO 2 -absorbing active substance particles are distributed homogeneously in the polymeric carrier matrix. The material is also transported further in the direction of the nozzle by the auger.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Extruder um einen Planetwalzenextruder. Dieser hat den Vorteil, dass er eine besonders homogene Durchmischung der zugeführten Komponenten erlaubt.In a further advantageous embodiment, the extruder is a planetary roller extruder. This has the advantage that it allows a particularly homogeneous mixing of the supplied components.

Durch die Bearbeitung der Komponenten im Extruder erfolgt im Schritt (D) das Dispergieren des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem Polymer durch Aufschmelzen des Polymers im Extruder und intensive Einmischung des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem aufgeschmolzenen Polymerstrom. Dies geschieht vor allem in der sogenannten Kompressionszone des Extruders, in der das Material durch die verringerte Gangtiefe der Schnecke weiterverdichtet wird und damit der für den Austrag im Werkzeug notwendige Druck aufgebaut wird.By processing the components in the extruder, the CO 2 -absorbing active substance is dispersed in the polymer in step (D) by melting the polymer in the extruder and intensive mixing of the CO 2 -absorbing active substance in the molten polymer stream. This happens primarily in the so-called compression zone of the extruder, in which the material is further compressed by the reduced flight depth of the screw and the pressure required for discharge in the tool is built up.

Die Komponenten können im Extruder zweckmäßigerweise einer Entgasung unterzogen werden.The components can expediently be subjected to devolatilization in the extruder.

Abschließend sorgt die Austragszone bzw. Meteringzone für einen homogenen Materialstrom zum Werkzeug hin, so dass im Schritt (E) die aufgeschmolzene Mischung aus (D) durch eine oder mehrere formgebende Öffnungen wie eine Düse oder mehrere Düsen extrudiert wird.Finally, the discharge zone or metering zone ensures a homogeneous flow of material to the tool, so that in step (E) the melted mixture from (D) is extruded through one or more shaping openings such as a nozzle or nozzles.

Das als Kunststoffstrang anfallende Extrudat wird im Schritt (F) abgekühlt, so dass das thermoplastische Polymer entsprechend aushärtet und den CO2-aufnehmenden Wirkstoff damit fest umschließt.The extrudate obtained as a plastic strand is cooled in step (F), so that the thermoplastic polymer hardens accordingly and thus firmly encloses the CO 2 -absorbing active ingredient.

Im Schritt (G) erfolgt die Granulierung des extrudierten Kunststoffstrangs. Dies erfolgt bevorzugt direkt hinter der formgebenden Öffnung und hierbei besonders bevorzugt in einem zur Abkühlung verwendeten Flüssigkeitsbad. Durch eine Trenn- oder Schnittvorrichtung kann hier der Kunststoffstrang in Einzelportionen unterteilt werden.In step (G), the extruded plastic strand is granulated. This preferably takes place directly behind the shaping opening and here particularly preferably in a liquid bath used for cooling. The plastic strand can be divided into individual portions by a separating or cutting device.

Der Schritt (H) ist ein optionaler Schritt und sieht eine Vermahlung des in Schritt (G) generierten Kunststoffgranulats aus Schritt (G) vor. Diese Vermahlung erfolgt bevorzugt mittels kryogenem Vermahlen.Step (H) is an optional step and provides for grinding of the plastic granules generated in step (G) from step (G). This grinding is preferably carried out by means of cryogenic grinding.

Im Schritt (l) erfolgt eine Oberflächenbehandlung des Kunststoffgranulats, das zur pH-Neutralisierung oder Entfernung der an der Partikeloberfläche freiliegenden CO2-aufnehmenden Wirkstoffs dient.In step (l), the surface of the plastic granulate is treated, which serves to neutralize the pH or remove the CO 2 -absorbing active ingredient that is exposed on the particle surface.

Dieser Schritt dient dazu, das CO2-aufnehmende Material, das aufgrund unvollständiger Umhüllung frei an der Oberfläche der Partikel vorliegt und so direkt mit dem umgebenden Milieu interagieren könnte, einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen. In vorteilhafterThis step serves to absorb the CO 2 material due to incomplete Coating is free on the surface of the particles and could thus interact directly with the surrounding environment to undergo a surface treatment. In advantageous

Weise erfolgt diese Oberflächenbehandlung durch einen oder mehreren der folgenden Schritte:

  • (i) Waschen der Mikrosphärulen mit Säure und anschließender pH-Neutralisierung;
  • (ii) temporäres Aufschmelzen der Mikrosphärulen zum Verschluss des an der Oberfläche exponierten, CO2-aufnehmenden Wirkstoffs; oder
  • (iii) Zusätzliche Beschichtung der Mikrosphärulen.
This surface treatment is carried out by one or more of the following steps:
  • (i) washing the microspheres with acid followed by pH neutralization;
  • (ii) temporary melting of the microspheres to occlude the surface-exposed CO 2 -scavenging agent; or
  • (iii) Additional coating of the microspheres.

Im Falle eines basischen CO2-Absorbers, wie beispielsweise Calciumhydroxid, kann gemäß dem Schritt (i) der an der Oberfläche exponierte basische Absorber durch Waschen der Mikrosphärulen mit Säure neutralisiert werden. Durch die Säure-Base-Reaktion wird der Absorber in ein (bevorzugterweise lösliches) Salz umgewandelt, das dann durch optional sich anschließende Waschschritte entfernt werden kann.In the case of a basic CO 2 absorber such as calcium hydroxide, according to step (i) the surface exposed basic absorber can be neutralized by washing the microspheres with acid. The acid-base reaction converts the absorber into a (preferably soluble) salt, which can then be removed by optional subsequent washing steps.

Gemäß Schritt (ii) können die Mikrosphärulen einem temporären Aufschmelzen unterzogen werden. Dies ist insbesondere bei thermoplastischen Polymeren möglich. Wie die Erfinder herausgefunden haben, bewirkt dieses temporäre Aufschmelzen eine Versiegelung der an der Oberfläche freiliegenden CO2-Absorber. Dieser thermische Schritt hat den Vorteil, dass er ohne chemische Behandlung auskommt und die Gesamtmenge der enthaltenen CO2-Absorber erhalten bleibt. Zur Verhinderung einer Partikel-Agglomeration erfolgt das temporäre Aufschmelzen der Mikrosphärulen in flüssiger Suspension und/oder die Mikrosphärulen werden kräftig durchmischt.According to step (ii), the microspheres can be subjected to temporary melting. This is particularly possible with thermoplastic polymers. As the inventors found out, this temporary melting causes the CO 2 absorbers exposed on the surface to be sealed. This thermal step has the advantage that it does not require any chemical treatment and the total amount of CO 2 absorber contained is retained. To prevent particle agglomeration, the microspheres are temporarily melted in a liquid suspension and/or the microspheres are vigorously mixed.

Gemäß Schritt (iii) können die Mikrosphärulen mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen werden. Hierdurch können die an der Oberfläche freiliegenden CO2-Absorber beschichtet und damit versiegelt werden. Durch eine derartige Beschichtung können die Mikrosphärulen zudem bezüglich weiterer Eigenschaften wie Hydrophobizität, Hydrophilie oder Biokompatibilität gezielt modifiziert werden.According to step (iii), the microspheres can be provided with an additional coating. As a result, the CO 2 absorbers exposed on the surface can be coated and thus sealed. Such a coating can also be used to specifically modify the microspheres with regard to other properties such as hydrophobicity, hydrophilicity or biocompatibility.

In einer alternativen Ausführungsform kann zur Beschichtung, das die Trägermatrix aufbauende Polymer verwendet werden, um so einen homogenen Aufbau des Mikrosphäruls zu erzielen.In an alternative embodiment, the polymer building up the carrier matrix can be used for the coating in order to achieve a homogeneous structure of the microspherule.

Es ist auch denkbar, dass den vorab genannten Komponenten in dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich ein Hilfsstoff und/oder ein Zusatzstoff hinzugegeben wird. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, weitere Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxidationsstabilisatoren, Gleit- und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, gegebenenfalls Stabilisatoren, z.B. gegen Hydrolyse, Licht, Hitze oder Verfärbung, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher. Geeignete Hilfs- und Zusatzstoffe können beispielsweise dem Kunststoffhandbuch, Band VIII „Polyester“, Gerhard W. Becker und Dietrich Braun, Carl Hanser Verlag, München, Wien, 1993, entnommen werden.It is also conceivable that an auxiliary substance and/or an additive is additionally added to the aforementioned components in the method according to the invention. Mention may be made, for example, of surface-active substances, fillers, other flame retardants, nucleating agents, oxidation stabilizers, lubricants and mold release aids, dyes and pigments, optionally stabilizers, e.g. against hydrolysis, light, heat or discoloration, inorganic and/or organic fillers, reinforcing agents and plasticizers. Suitable auxiliaries and additives can be found, for example, in the Plastics Handbook, Volume VIII “Polyester”, Gerhard W. Becker and Dietrich Braun, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, 1993.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei dem Extrusionsverfahren eine Bikomponentenfaser erzeugt wird. Eine derartige Bikomponentenfaser besteht aus zwei fest, aber trennbar miteinander verbunden Polymeren mit unterschiedlichem chemischem und/oder physikalischem Aufbau. Es existiert eine Vielzahl geometrischer Anordnungen der Polymere, wobei aber die folgenden vier Faserquerschnitts-Typen besonders vorteilhaft sind: a) Seite-an-Seite (S/S-Typ); b) Mantel/Kern (M/K-Typ); c) Matrix/Fibrillen (M/F-Typ); d) Tortenstücken (auch Orangenstücken-Typ genannt).Furthermore, it can be provided that a bicomponent fiber is produced in the extrusion process. Such a bi-component fiber consists of two polymers which are firmly but separably connected to one another and have a different chemical and/or physical structure. A variety of geometric configurations of the polymers exist, but the following four fiber cross-section types are particularly advantageous: a) side-by-side (S/S type); b) sheath/core (M/K type); c) matrix/fibrils (M/F type); d) Pie slices (also called orange slice type).

Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Mikrosphärulen in einem weiteren Schritt in einer Trägerlösung dispergiert werden.Advantageously, in the method according to the invention, provision can be made for the microspheres to be dispersed in a carrier solution in a further step.

In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung Mikrosphärulen, die durch das vorab beschriebene erfindungsgemäße Extrusionsverfahren herstellbar sind oder hergestellt werden.In a second aspect, the invention relates to microspherules which can be produced or are produced by the extrusion method according to the invention described above.

Durch das Extrusionsverfahren sind Mikrosphärulen herstellbar, die eine äußerst homogene Partikelgrößenverteilung aufweisen. Dadurch ist eine gezielte Steuerbarkeit der CO2-Aufnahme durch den Wirkstoff gewährleistet.The extrusion process can be used to produce microspheres that have an extremely homogeneous particle size distribution. This ensures that the CO 2 uptake can be controlled in a targeted manner by the active substance.

Zudem erlaubt das Extrusionsverfahren eine großtechnische Herstellung der Mikrosphärulen. Durch die intensive Vermischung im Extruder kommt es zu einer homogenen Verteilung des CO2-Absorbers in der Polymermatrix, was mit einer vorteilhaften CO2-Aufnahmekinetik in der in vivo-Anwendung einhergeht.In addition, the extrusion process allows large-scale production of the microspheres. The intensive mixing in the extruder results in a homogeneous distribution of the CO 2 absorber in the polymer matrix, which is associated with advantageous CO 2 uptake kinetics in in vivo use.

Durch das Einbetten in eine Polymermatrix sind die entstandenen Mikrosphärulen gut verteilbar und/oder lagerstabil. Ihre in den Endformulierungen angestrebten Eigenschaften sind somit ohne Probleme erreichbar.By embedding them in a polymer matrix, the resulting microspherules can be easily distributed and/or are stable in storage. The properties you are aiming for in the end formulations can therefore be achieved without any problems.

In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Mikrosphärulen eine runde, ellipsoide, unregelmäßige oder elongierte Form aufweisen.In a further possibility it can be provided that the microspheres have a round, ellipsoidal, irregular or elongated shape.

Ein elongierte Form ist über das Aspektverhältnis definierbar, wobei dieses das Verhältnis der Länge des Mikrosphäruls zur größten lateralen Ausdehnung definiert ist. Eine elongierte Form weist hierbei ein Aspektverhältnis von 4:1, bevorzugt von 3:1 und besonders bevorzugt von 2,5:1 auf.An elongated shape can be defined via the aspect ratio, which is defined as the ratio of the length of the microspherule to the greatest lateral extent. An elongated form has an aspect ratio of 4:1, preferably 3:1 and particularly preferably 2.5:1.

Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäßen Mikrosphärulen eine vollständig aus Polymermaterial bestehende äußere Oberfläche aufweisen.According to a further advantage, it can be provided that the microspheres according to the invention have an outer surface consisting entirely of polymer material.

Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Mikrosphärulen bei einer sphärischen, kugelförmigen Gestalt eine Partikelgröße von zwischen 50 und 1000 µm und bevorzugt von zwischen 100 und 500 µm aufweisen. Die Partikelgröße der Mikrosphärulen kann beispielsweise 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450 oder 475 µm betragen.Advantageously, it can be provided in the invention that the microspherules have a spherical shape with a particle size of between 50 and 1000 μm and preferably of between 100 and 500 μm. The particle size of the microspheres can be, for example, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450 or 475 μm.

Bei elongierten Partikeln, die bevorzugt einen kreisförmigen, trilobalen oder quadratischen Querschnitt haben, ist es bevorzugt, dass die Partikel einen Durchmesser von 50 bis 800 µm und eine Länge von bis 4 mm aufweisen.In the case of elongated particles, which preferably have a circular, trilobal or square cross-section, it is preferred that the particles have a diameter of 50 to 800 μm and a length of up to 4 mm.

Definitionendefinitions

Der Begriff „Polymer“ umfasst im vorliegenden Dokument einerseits ein Kollektiv von chemisch einheitlichen, sich aber in Bezug auf Polymerisationsgrad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidenden Makromolekülen, das durch eine Polyreaktion (Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation) hergestellt wurde. Der Begriff umfasst andererseits auch Derivate eines solchen Kollektivs von Makromolekülen aus Polyreaktionen, Verbindungen also, die durch Umsetzungen, wie beispielsweise Additionen oder Substitutionen, von funktionellen Gruppen an vorgegebenen Makromolekülen erhalten wurden und die chemisch einheitlich oder chemisch uneinheitlich sein können. Der Begriff umfasst weiterhin Copolymere und so genannte Präpolymere, das heißt reaktive oligomere Voraddukte, deren funktionelle Gruppen am Aufbau von Makromolekülen beteiligt sind.In the present document, the term "polymer" includes, on the one hand, a group of macromolecules that are chemically uniform but differ in terms of degree of polymerization, molecular weight and chain length, and which were produced by a polyreaction (polymerization, polyaddition, polycondensation). On the other hand, the term also includes derivatives of such a collective of macromolecules from polyreactions, ie compounds which were obtained by reactions, such as additions or substitutions, of functional groups on given macromolecules and which can be chemically homogeneous or chemically heterogeneous. The term also includes copolymers and so-called prepolymers, ie reactive oligomeric pre-adducts whose functional groups are involved in the construction of macromolecules.

Der Begriff „Copolymer“ bezeichnet im vorliegenden Dokument ein Polymer, das aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt ist. Damit unterscheidet sich das Copolymer von einem Homopolymer, das aus nur einer (realen oder gedachten) Monomerart aufgebaut ist und entsprechend nur eine Wiederholeinheit besitzt. Copolymere können in fünf Klassen unterteilt werden, nämlich

  • 1.) statistische Copolymere, in denen die Verteilung der beiden Monomeren in der Kette einer statistischen Verteilung folgt,
  • 2.) Gradientcopolymere, die prinzipiell den statistischen Copolymeren ähnlich sind, in denen jedoch der Anteil des einen Monomers im Verlauf der Kette zu- und des anderen abnimmt,
  • 3.) Alternierende Copolymere, in denen sich die beiden Monomere abwechseln,
  • 4.) Blockcopolymere und Segmentcopolymere, die aus längeren Sequenzen oder Blöcken jedes Monomers besteht, und
  • 5.) Pfropfcopolymere (engl.: graft copolymers), bei denen Blöcke eines Monomers auf das Gerüst (Rückgrat) eines anderen Monomers aufgepfropft sind.
In the present document, the term “copolymer” refers to a polymer composed of two or more different types of monomer units. This distinguishes the copolymer from a homopolymer, which is made up of only one (real or imaginary) type of monomer and accordingly only has one repeating unit. Copolymers can be divided into five classes viz
  • 1.) statistical copolymers, in which the distribution of the two monomers in the chain follows a statistical distribution,
  • 2.) Gradient copolymers, which in principle are similar to statistical copolymers, but in which the proportion of one monomer increases and the other decreases in the course of the chain,
  • 3.) Alternating copolymers, in which the two monomers alternate,
  • 4.) block copolymers and segmented copolymers consisting of longer sequences or blocks of each monomer, and
  • 5.) Graft copolymers, in which blocks of one monomer are grafted onto the backbone of another monomer.

Unter „Molekulargewicht“ versteht man im vorliegenden Dokument die molare Masse (in Gramm pro Mol oder in Dalton) eines Moleküls. Als „mittleres Molekulargewicht“ versteht man im vorliegenden Dokument stets das Zahlenmittlere der Molekulargewichtsverteilung Mn (Zahlenmittel). Als Synonym für „mittleres Molekulargewicht“ wird hierbei auch der Begriff „zahlenmittlere Molmasse“ verwendet.As used herein, “molecular weight” means the molar mass (in grams per mole or in daltons) of a molecule. In the present document, “average molecular weight” always means the number average of the molecular weight distribution M n (number average). The term “number-average molar mass” is also used here as a synonym for “average molecular weight”.

Unter dem Begriff „Lösungsmittel“ werden im vorliegenden Dokument Verbindungen verstanden, wie sie aufgeführt sind als organische Lösungsmittel in CD Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995. Die erfindungsgemäß verwendeten Polyole werden von dieser Definition nicht erfasst, obwohl sie als Lösungsmittel für die Monomere und auch das durch Radikalpolymerisation entstandene niedrigmolekulare Polymer fungieren.In the present document, the term “solvent” refers to compounds as listed as organic solvents in CD Rompp Chemie Lexikon, 9th edition, version 1.0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995. The polyols used according to the invention are not covered by this definition , although they act as solvents for the monomers and also the low molecular weight polymer formed by radical polymerization.

Als „fest“ werden im vorliegenden Dokument Substanzen verstanden, welche ohne äußere Einwirkung ihre Form nicht verändern oder sich nur schwer verformen lassen, insbesondere sind sie jedoch nicht fließfähig. Als „flüssig“ werden entsprechend Substanzen verstanden, welche sich verformen lassen und fließfähig sind, was auch hochviskose und pastöse Substanzen einschließt.In the present document, "solid" is understood to mean substances which do not change their shape without external influences or which can only be deformed with difficulty, but in particular they are not flowable. “Liquid” means substances that can be deformed and flow, which also includes highly viscous and pasty substances.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...", „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.It is expressly pointed out that in the context of the present patent application, indefinite articles and indefinite numbers such as "one...", "two..." etc. should generally be understood as at least information, i.e. as "at least one ...", "at least two..." etc., unless it follows from the context or the specific text of a specific passage that there is only "exactly one...", "exactly two..." etc. Furthermore, all numerical data and information on process parameters and/or device parameters are to be understood in the technical sense, i.e. as provided with the usual tolerances. Also from the explicit specification of the restriction "at least" or "at least". or similar, it must not be concluded that the simple use of "one", i.e. without the specification of "at least" or similar, means "exactly one".

Sofern nicht anders angegeben, handelt es sich im vorliegenden Dokument bei den %-Angaben um Gewichtsprozent-Angaben.Unless otherwise stated, the percentages given in this document are percentages by weight.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown here only represent examples of the present invention and should therefore not be understood to be limiting. Alternative embodiments contemplated by those skilled in the art are equally encompassed within the scope of the present invention.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

1. Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrosphärulen1. Production of the microspheres according to the invention

In einen Seitenstrom Extruder wird im Hauptstrom 8 g/min LD-PE mit einer Schmelztemperatur von 242 Grad Celsius eingeführt. Die Haupt-Spindeldrehzahl beträgt 175 rpm. Der Extruder umfasst sechs Heizzonen in denen die jeweils die Temperaturen von 220, 230, 240, 250, 250 und 250 Grad Celsius eingestellt werden. Der Seitenstromextruder fügt 7,4 g/min pulverförmiges Ca(OH)2 zu bei einer Drehzahl von 170 rpm hinzu. Über eine 6 mm Düse mit kreisrunden Querschnitt wird der Strang in demineralisiertes Wasser ausgesponnen. Im anschließenden Granulator wird der Strang in Sphärulen von 2 mm Länge geschnitten. Es erfolgt eine weitere Zerkleinerung in einem Cryo-Grinder vom Typ Fritsch Pulverisette 14 mit einer Drehzahl von 20.000 rpm und Mahlscheibe 2.0, unter stetigen Zufuhr von flüssigen Stickstoff, so dass Mikrosphärulen erhalten werden. Mittels einer Siebung wird die Fraktion mit der gewünschte Korngröße von 100 bis 600 µm isoliert.8 g/min of LD-PE with a melting temperature of 242 degrees Celsius are introduced in the main stream into a side stream extruder. The main spindle speed is 175 rpm. The extruder has six heating zones in which the temperatures of 220, 230, 240, 250, 250 and 250 degrees Celsius can be set. The side stream extruder adds 7.4 g/min of powdered Ca(OH) 2 at a speed of 170 rpm. The strand is spun into demineralized water via a 6 mm nozzle with a circular cross-section. In the downstream granulator, the strand is cut into spherules 2 mm in length. A further comminution takes place in a Fritsch Pulverisette 14 cryo-grinder with a speed of 20,000 rpm and grinding disk 2.0, with the constant supply of liquid nitrogen, so that microspherules are obtained. The fraction with the desired grain size of 100 to 600 µm is isolated by sieving.

Die Mikrosphärulen der Korngröße 100 bis 600 µm werden in einer 0,2 Gew.%-igen Agar-Agar Lösung in einer Konzentration von 25 Gew.% suspendiert. Durch Zugabe von 30%iger Salzsäure werden offen liegende Ca(OH)2 Partikel neutralisiert und der pH der Suspension auf 7,40 eingestellt.The microspheres with a particle size of 100 to 600 μm are suspended in a 0.2% by weight agar-agar solution at a concentration of 25% by weight. Exposed Ca(OH) 2 particles are neutralized by adding 30% hydrochloric acid and the pH of the suspension is adjusted to 7.40.

2. In vitro-CO2-Aufnahme durch die erfindungsgemäße Formulierung2. In vitro CO2 uptake by the formulation according to the invention

Zur Analyse der CO2 Aufnahme der hergestellten Suspension werden 1 ml dieser in ein Gefäß von 700 ml Volumen gegeben, welches 9.000 ppm CO2 in N2 enthält. Durch Messung der CO2-Konzentration im Gasgemisch alle 60 Sekunden können die Absorptionskapazität sowie die Absorptionskinetik bestimmt werden.To analyze the CO 2 uptake of the suspension produced, 1 ml of this is placed in a vessel with a volume of 700 ml which contains 9,000 ppm of CO 2 in N 2 . The absorption capacity and the absorption kinetics can be determined by measuring the CO 2 concentration in the gas mixture every 60 seconds.

Die Ergebnisse sind in der 2 A dargestellt. Es zeigt sich eine Sättigung der erfindungsgemäßen Mikrosphärulen nach einen Zeitraum von 90 Minuten, sodass durch die Permeabilitätseigenschaften von LDPE ein Retard Effekt hinsichtlich der CO2-Aufnahme erreicht wird.The results are in the 2 A shown. The microspheres according to the invention are saturated after a period of 90 minutes, so that the permeability properties of LDPE result in a delayed effect in terms of CO 2 uptake.

Für die vorliegende Ausführungsform wurde eine CO2-Aufnahmekapazität von 3 ± 0,82 mg CO2 / g Mikrosphärulen bestimmt.A CO 2 absorption capacity of 3 ± 0.82 mg CO 2 / g microspheres was determined for the present embodiment.

3. In vivo-CO2-Aufnahme durch die erfindungsgemäße Formulierung3. In vivo CO 2 uptake by the formulation according to the invention

Zur Testung der erfindungsgemäßen Formulierung in vivo wurde als Tiermodell das Aachener Mini-Pig eingesetzt. Es erfolgte eine Beatmung der Tiere in tiefer Narkose mit konstanter CO2-Elimination über die Lunge. Nach Applikation von 50 g der Mikrosphärulen, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, mit Hilfe einer Duodenalsonde wurde in Abständen von 15 Minuten der CO2-Gehalt des arteriellen Blutes bestimmt.The Aachen Mini-Pig was used as an animal model to test the formulation according to the invention in vivo. The animals were ventilated under deep anesthesia with constant CO 2 elimination via the lungs. After application of 50 g of the microspheres produced according to Example 1 using a duodenal probe, the CO 2 content of the arterial blood was determined at intervals of 15 minutes.

Der Gehalt an arteriellem CO2 in Abhängigkeit von der Zeit ist in 2B dargestellt. Nach Applikation kam es zu einer Senkung des arteriellen CO2-Gehaltes von 25 mmol / L auf 21 mmol / L für einen Zeitraum von 3 Stunden mit anschließendem langsamen Anstieg des CO2-Gehaltes im arteriellen Blut bis auf den Ausgangswert.The content of arterial CO 2 as a function of time is in 2 B shown. After application, the arterial CO 2 content fell from 25 mmol/L to 21 mmol/L for a period of 3 hours, followed by a slow increase in the CO 2 content in the arterial blood to the initial value.

Durch diesen Tierversuch konnte die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Formulierung in Säugetieren bestätigt werden.The effectiveness of the formulation according to the invention in mammals could be confirmed by this animal experiment.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Abbildungen beschrieben. Es zeigt:

  • 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Mikrosphäruls.
  • 2A Ergebnisse zur in vitro-Aufnahme von CO2 durch die erfindungsgemäßen Mikrosphärulen.
  • 2B Ergebnisse zur in vivo-Aufnahme von CO2 durch die erfindungsgemäßen Mikrosphärulen
Various embodiments of the invention are described below with reference to the figures. It shows:
  • 1 the schematic representation of a microspherule according to the invention.
  • 2A Results of the in vitro uptake of CO 2 by the microspherules according to the invention.
  • 2 B Results of the in vivo uptake of CO 2 by the microspherules according to the invention

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Mikrosphärul 1 in schematischer Darstellung. Das Mikrosphärul 1 nimmt bei dieser Ausführungsform eine kugelförmige Gestalt an, und weist damit ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Volumen zu Oberfläche auf. Es besteht aus einer Polymermatrix 2, in der einzelne Partikel aus CO2-Absorber 3 in homogen verteilter Form eingeschlossen sind. Die auf der Oberfläche gelegenen CO2-Absorber wurden durch Säurebehandlung mit anschließenden Waschschritten entfernt, so dass nur noch Kavitäten 4 verblieben sind und damit kein an der Oberfläche gelegener CO2-Absorber mehr vorliegt. Das Mikrosphärul 1 liegt als Partikel in einem flüssigen Dispersionsmedium 5 vor.The 1 shows a microspherule 1 according to the invention in a schematic representation. In this embodiment, the microsphere 1 assumes a spherical shape and thus has a particularly advantageous ratio of volume to surface area. It consists of a polymer matrix 2 in which individual particles of CO 2 absorber 3 are enclosed in a homogeneously distributed form. The CO 2 absorbers on the surface were removed by acid treatment with subsequent washing steps, so that only cavities 4 remained and thus there is no longer any CO 2 absorber on the surface. The microsphere 1 is in the form of particles in a liquid dispersion medium 5 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Mikrosphärulmicrospherule
22
Polymermatrixpolymer matrix
33
CO2-AbsorberCO 2 absorber
44
Oberflächige Kavität entstanden durch ausgewaschenen CO2-AbsorberSurface cavity created by washed out CO 2 absorber
55
Dispersionsmediumdispersion medium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (25)

Umhüllte Wirkstoffformulierung zur kontrollierten in vivo-Aufnahme von CO2, umfassend: (i) Eine aus einem Wandmaterial bestehende Hülle, wobei die Hülle permeabel für CO2 und optional auch für Wasserdampf ist; (ii) und einem Kernbereich, der mindestens einen CO2-aufnehmenden Wirkstoff aufweist.Coated drug formulation for controlled in vivo uptake of CO 2 , comprising: (i) a shell consisting of a wall material, wherein the shell is permeable to CO 2 and optionally also to water vapour; (ii) and a core region which has at least one CO 2 -scavenging agent. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle wasserundurchlässig ist.Coated drug formulation according to claim 1 , characterized in that the cover is impermeable to water. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllte Wirkstoffformulierung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: • Flüssiger Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer Membranhülle zur Bildung eines Liposoms oder Niosoms; • Fester Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer einschichtigen Hülle; • Fester Kern aufweisend den CO2-aufnehmenden Wirkstoff mit einer mehrschichtigen Hülle; • Mikrokapsel.Coated drug formulation according to claim 1 or 2 , characterized in that the coated drug formulation is selected from the group consisting of: • liquid core containing the CO 2 -scavenging drug with a membrane shell to form a liposome or niosome; • Solid core containing the CO 2 -scavenging agent with a single-layer shell; • Solid core containing the CO 2 -scavenging agent with a multi-layer shell; • Microcapsule. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapsel ein Mikrosphärul ist, bei dem der CO2-aufnehmende Wirkstoff in fester dispergierter Form oder in gelöster Form in eine polymere Trägermatrix inkorporiert ist.Coated drug formulation according to claim 3 , characterized in that the microcapsule is a microspherule in which the CO 2 -scavenging agent is incorporated in a solid, dispersed form or in a dissolved form in a polymeric carrier matrix. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CO2-aufnehmende Wirkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus CO2-absorbierendes Material, CO2-adsorbierendes Material, CO2-lösendes Material und CO2-umsetzendes Enzym, und bevorzugt ein CO2-absorbierendes Material ist.Coated active ingredient formulation according to any one of the preceding claims, characterized in that the CO 2 -absorbing active ingredient is selected from the group consisting of CO 2 -absorbing material, CO 2 -adsorbing material, CO 2 -dissolving material and CO 2 -converting enzyme, and is preferably a CO 2 -absorbing material. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle, die bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls ist, eine CO2-Permeabilität von 0,004 bis 2.500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa s-1, bevorzugt von 5 bis 500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa s-1 und besonders bevorzugt von 10 bis 300 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa-1 s-1 aufweist.Coated active ingredient formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the shell, which is preferably the carrier matrix of a microspherule, has a CO 2 permeability of 0.004 to 2,500 × 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa s -1 , preferably 5 to 500 x 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa s -1 and more preferably from 10 to 300 x 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa -1 s -1 . Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle, die bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls ist, eine Wasserdampf-Permeabilität von 0,009 bis 32.000 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa s-1, und bevorzugt von 100 bis 1500 × 10-13 cm3 cm cm-2 Pa s-1 aufweist.Coated active ingredient formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the shell, which is preferably the carrier matrix of a microspherule, has a water vapor permeability of 0.009 to 32,000 × 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa s -1 , and preferably 100 to 1500 × 10 -13 cm 3 cm cm -2 Pa s -1 . Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle, die bevorzugt die Trägermatrix eines Mikrosphäruls ist, einen Massenanteil von 10 bis 95 Gew.%, bevorzugt von 40 bis 60 Gew.% und besonders bevorzugt von 55 bis 65 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der umhüllten Wirkstoffformulierung, aufweist.Coated active substance formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the coating, which is preferably the carrier matrix of a microspherule, has a mass fraction of 10 to 95% by weight, preferably 40 to 60% by weight and particularly preferably 55 to 65% by weight. %, based on the weight of the coated active ingredient formulation. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle eine mittlere Schichtdicke von 10 bis 500 µm, bevorzugt von 50 bis 250 µm und insbesondere bevorzugt von 100 bis 200 µm aufweist.Coated active ingredient formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the coating has an average layer thickness of 10 to 500 µm, preferably 50 to 250 µm and particularly preferably 100 to 200 µm. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Poly(organo)siloxan; Polyolefin; Polyester; Polybutylensuccinat; Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT); Polyethylen wie High-Density-Polyethylen (HDPE) oder Low-Density-Polyethylen (LDPE); Polylactid (PLA), Polyhydroxyessigsäure (PGA) und Poly(lactid-co-glycolid) (PLGA); Lipide wie Fettsäuren oder Phospholipide, und bevorzugt ein Polyester ist.Coated active ingredient formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the wall material is selected from the group consisting of poly(organo)siloxane; polyolefin; Polyester; polybutylene succinate; polybutylene adipate terephthalate (PBAT); polyethylene such as high-density polyethylene (HDPE) or low-density polyethylene (LDPE); polylactide (PLA), polyhydroxyacetic acid (PGA) and poly(lactide-co-glycolide) (PLGA); lipids such as fatty acids or phospholipids, and preferably a polyester. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CO2-aufnehmende Wirkstoff eines der folgenden Materialien ist: (a) CO2-absorbierendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischer Hydroxidverbindung, Lithiumperoxid und Mischungen hiervon, wobei Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid und Magnesiumhydroxid und Mischungen hiervon, bevorzugt sind; oder (b) CO2-adsorbierendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Molekularsieb wie Zeolith, Silika, metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs); oder (c) CO2-lösendes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus stark eutektischem Lösungsmittel und ionischer Flüssigkeit; oder (d) CO2-umsetzendes Enzym wie Carboanhydrase (EC 4.2.1.1).An encapsulated drug formulation according to any one of the preceding claims, characterized in that the CO 2 -scavenging drug is one of the following materials: (a) CO 2 -absorbing material selected from the group consisting of inorganic hydroxide compound, lithium peroxide and mixtures thereof, wherein lithium hydroxide, sodium hydroxide , potassium hydroxide, calcium hydroxide and magnesium hydroxide and mixtures thereof are preferred; or (b) CO 2 -adsorbing material selected from the group consisting of activated carbon, molecular sieves such as zeolite, silica, metal-organic frameworks (MOFs); or (c) CO 2 -dissolving material selected from the group consisting of strong eutectic solvent and ionic liquid; or (d) CO 2 -converting enzyme such as carbonic anhydrase (EC 4.2.1.1). Umhüllte Wirkstoffformulierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-absorbierende Material Calciumhydroxid und optional eine zu Absorption von Kohlendioxid fähige wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels umfasst, wobei das Calciumhydroxid im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid ist.Coated drug formulation according to claim 11 characterized in that the CO 2 -absorbing material comprises calcium hydroxide and optionally an effective amount of a hygroscopic or deliquescent humectant capable of absorbing carbon dioxide, the calcium hydroxide being substantially free of sodium and potassium hydroxide. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-absorbierende Material eine CO2-Aufnahmekapazität von mehr als 10 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung, bevorzugt von mehr als 40 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung, besonders bevorzugt von mehr als 50 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung, und insbesondere von mehr als 100 mg CO2 / g Wirkstoffformulierung aufweist.Coated active ingredient formulation according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the CO 2 -absorbing material has a CO 2 absorption capacity of more than 10 mg CO 2 / g active ingredient formulation, preferably more than 40 mg CO 2 / g active ingredient formulation, particularly preferably more than 50 mg CO 2 / g active ingredient formulation, and in particular more than 100 mg CO 2 / g active ingredient formulation. Flüssige medizinische Zusammensetzung als Dispersion umfassend eine umhüllte Wirkstoffformulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine pharmazeutisch unbedenkliche wässrige Trägerflüssigkeit.Liquid medicinal composition as a dispersion comprising an encapsulated active ingredient formulation according to one of Claims 1 until 13 and a pharmaceutically acceptable aqueous carrier liquid. Flüssige medizinische Zusammensetzung gemäß Anspruch 14 zur intraperitonealen oder enteralen Applikation wie beispielsweise oral oder rektal, Applikation durch eine Sonde; oder zur peritonealen Applikation.Liquid medicinal composition according to Claim 14 for intraperitoneal or enteral administration such as oral or rectal administration through a tube; or for peritoneal application. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem Ansprüche 1 bis 13 oder eine flüssige medizinische Zusammensetzung nach Anspruch 14 oder 15 zur Verwendung in der Prophylaxe oder Behandlung von Erkrankungen des respiratorischen Systems wie akuten oder chronischen Atemwegserkrankungen oder Lungenerkrankungen; von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, metabolischen Entgleisungen wie beispielsweise Ketoazidose, oder von Infektionserkrankungen oder Störungen der Atmung nach schweren Krankheitsverläufen.Coated drug formulation according to a Claims 1 until 13 or a liquid medicinal composition Claim 14 or 15 for use in the prophylaxis or treatment of diseases of the respiratory system such as acute or chronic respiratory diseases or lung diseases; cardiovascular diseases, metabolic imbalances such as ketoacidosis, or infectious diseases or respiratory disorders following severe disease progression. Umhüllte Wirkstoffformulierung oder flüssige medizinische Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkrankung des respiratorischen Systems ausgewählt ist aus der Liste bestehend aus: (a) Chronische obstruktive Lungenerkrankung; (b) Asthma; (c) Mukoviszidose; (d) Aktutes Lungenversagen; (e) Hyperkapnie; (f) Lungenentzündung; (g) Lungencarcinom; (h) Lungenfibrose; (i) Krankheiten der Atemwege nach medizinischen Maßnahmen gemäß ICD-10 J95; (j) Respiratorische Insuffizienz gemäß ICD-10 J96; (k) Sonstige Krankheiten der Atemwege gemäß ICD-10 J97; (l) Krankheiten der Atemwege bei anderenorts klassifizierten Krankheiten gemäß ICD-10, J99; (m) Unreife Lunge.Coated drug formulation or liquid medical composition Claim 16 characterized in that the respiratory system disease is selected from the list consisting of: (a) chronic obstructive pulmonary disease; (b) asthma; (c) cystic fibrosis; (d) acute respiratory failure; (e) hypercapnia; (f) pneumonia; (g) lung carcinoma; (h) pulmonary fibrosis; (i) post-procedure respiratory diseases as defined in ICD-10 J95; (j) Respiratory failure according to ICD-10 J96; (k) other respiratory diseases as per ICD-10 J97; (l) respiratory diseases in diseases classified elsewhere under ICD-10, J99; (m) Immature lung. Umhüllte Wirkstoffformulierung nach einem Ansprüche 1 bis 13 oder flüssige medizinische Zusammensetzung nach Anspruch 14 oder 15 zur Verwendung in der Induktion einer Hypokapnie in einem Patienten.Coated drug formulation according to a Claims 1 until 13 or liquid medicinal composition Claim 14 or 15 for use in inducing hypocapnia in a patient. Verfahren zur Herstellung von Mikrosphärulen gemäß einem der Ansprüche 4 bis 13, umfassend die folgenden Schritte: (A) Bereitstellen eines CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in fester oder flüssiger Form, wobei der CO2-aufnehmende Wirkstoff bevorzugt ein CO2-absorbierendes Material ist; (B) Bereitstellen von mindestens einem Polymeren als Trägerkunstoff; (C) Zuführen des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs, dem mindestens einem Polymer aus Schritt (B) zu einem Extruder und optional von Additiven wie Dispergier Hilfsmittel zu dem Extruder, der bevorzugt ein Schneckenextruder ist; (D) Dispergieren des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem Polymer durch Aufschmelzen des Polymers im Extruder und intensive Einmischung des CO2-aufnehmenden Wirkstoffs in dem aufgeschmolzenen Polymerstrom; (E) Extrusion der aufgeschmolzenen Mischung aus (D) durch eine oder mehrere formgebende Öffnungen wie eine Düse oder mehrere Düsen; (F) Abkühlen des extrudierten Kunststoffstrangs; (G) Granulierung des extrudierten Kunststoffstrangs; besonders bevorzugt direkt hinter der formgebenden Öffnung in einem Flüssigkeitsbad; (H) Optional eine Vermahlung der Kunststoffgranulats aus Schritt (G), bevorzugt mittels kryogenem Vermahlen; (l) Oberflächenbehandlung zur Neutralisierung oder Entfernung des an der Partikeloberfläche freiliegenden CO2-aufnehmenden Wirkstoffs.Process for the production of microspherules according to one of Claims 4 until 13 , comprising the following steps: (A) providing a CO 2 -scavenging agent in solid or liquid form, wherein the CO 2 -scavenging agent is preferably a CO 2 -absorbing material; (B) providing at least one polymer as carrier plastic; (C) feeding the CO 2 -scavenging agent, the at least one polymer from step (B) to an extruder and optionally additives such as dispersing aids to the extruder, which is preferably a screw extruder; (D) dispersing the CO 2 -absorbing active substance in the polymer by melting the polymer in the extruder and intensive mixing of the CO 2 -absorbing active substance in the molten polymer stream; (E) extrusion of the melted mixture from (D) through one or more shaping orifices such as a die or dies; (F) cooling the extruded plastic strand; (G) granulation of the extruded plastic strand; particularly preferably directly behind the shaping opening in a liquid bath; (H) optional grinding of the plastic granules from step (G), preferably by means of cryogenic grinding; (l) Surface treatment to neutralize or remove the CO 2 scavenging agent exposed on the particle surface. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung der Mikrosphärulen zur pH-Neutralisierung der freiliegenden CO2-Absorber durch einen oder mehreren der folgenden Schritte erfolgt: (i) Waschen der Mikrosphärulen mit Säure und anschließender pH-Neutralisierung; (ii) Temporäres Aufschmelzen der Mikrosphärulen zum Verschluss des an der Oberfläche exponierten, CO2-aufnehmenden Wirkstoffs; (iii) Zusätzliche Beschichtung der Mikrosphärulen.procedure according to claim 19 , characterized in that the surface treatment of the microspheres for pH neutralization of the exposed CO2 absorbers is carried out by one or more of the following steps: (i) washing the microspheres with acid and subsequent pH neutralization; (ii) Temporarily melting the microspheres to seal the surface-exposed CO 2 -scavenging agent; (iii) Additional coating of the microspheres. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosphärulen in einem weiteren Schritt in einer Trägerlösung dispergiert werden.procedure according to claim 19 or 20 , characterized in that the microspherules are dispersed in a carrier solution in a further step. Mikrosphärulen hergestellt durch ein Verfahren gemäß Anspruch 19 bis 21.Microspheres produced by a method according to claim 19 until 21 . Mikrosphärulen gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein runde, ellipsoide, unregelmäßige oder elongierte Form aufweisen.according to microspheres Claim 22 , characterized in that they have a round, ellipsoidal, irregular or elongated shape. Mikrosphärulen gemäß Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine vollständig aus Polymermaterial bestehende äußere Oberfläche aufweisen.according to microspheres Claim 22 or 23 , characterized in that they have a full always have an outer surface made of polymeric material. Mikrosphärulen gemäß Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Partikelgröße von zwischen 50 und 1000 µm und bevorzugt von zwischen 100 und 500 µm aufweisen.according to microspheres Claim 22 until 24 , characterized in that they have a particle size of between 50 and 1000 µm and preferably between 100 and 500 µm.
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