DE2954679C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fein verteiltes lyophylisiertes Präparat.

Die Herstellung solcher Präparate aus flüssigen Beschickungen wird besonders häufig nach einem Verfahren durchgeführt, das hier als "Sprühgefrieren" bezeichnet wird. Typische Sprühgefrierverfahren sind z. B. in den US-PS 32 28 838, 37 21 725, 39 28 566 und 39 32 943 beschrieben. Dabei wird die flüssige Beschickung atomisiert oder zu Tröpfchen geformt, bevor sie in das Gefriermittel eintritt. Dieses Verfahren hat sich jedoch dort als unbefriedigend erwiesen, wo die zukünftige Verwendung oder weitere Verarbeitung der lyophilisierten Teilchen einen geringen Anteil an feinen Teilchen notwendig macht.

Dies ist insbesondere der Fall bei lyophilisierten, biologischen, fließbaren Materialien, die als Kontrollen, Standards oder Kalibratoren für verschiedene analytische oder diagnostische Testverfahren verwendet werden sollen, oder für die zur Durchführung solcher Tests verwendeten Instrumente. Diese Produkte werden als Gruppe im folgenden als "Materialien zur Qualitätskontrolle" bezeichnet, und wo sie aus einer Blutfraktion hergeleitet sind, werden sie als "Qualitätskontrollplasma" bezeichnet. Qualitätskontrollplasma soll Serum, Plasma sowie defibriniertes Plasma umfassen. Neben dem Problem der Aerosolbildung potentiell infektiöser fließbarer Materialien leiden die durch Sprühgefrieren hergestellten Materialien zur Qualitätskontrolle an mindestens drei Nachteilen, die weitgehend eine Funktion des hohen Anteils an feinen Teilchen im lyophilisierten Produkt sind. Die Bezeichnung "feine Teilchen" soll hier solche Teilchen bedeuten, die ein Sieb mit einer Sieböffnung von 840 µm passieren können, da die Sieböffnung gewöhnlich zur Bestimmung der Teilchengröße verwendet wird. Anders ausgedrückt haben diese Teilchen mindestens einen Querschnitt, der kleiner als 850 µm ist.

Der erste Nachteil der sprühgefrorenen Produkte besteht darin, daß die feinen Teilchen, insbesondere unter Bedingungen geringer Feuchtigkeit, in denen lyophilisierte Substanzen gelagert werden, eine statische Ladung aufnehmen. Die Teilchen neigen zum Aneinanderhaften und zum Haften an den Behälterwänden, wodurch ihre Handhabung schwierig wird. Diese Schwierigkeit wird während der Herstellung der Materialien zur Qualitätskontrolle besonders deutlich.

Wenn sprühgefrorene, lyophilisierte, biologische Flüssigkeiten als Materialien zur Qualitätskontrolle verwendet werden sollen, müssen sie in Behältern, z. B. Phiolen von 10, 25 oder 50 ml, genau ausgewogen werden; dieses Verfahren wird im folgenden als "Wiege- und Füllvorgang" bezeichnet. Eine geeignete Vorrichtung für diese Wiege- und Füllvorgänge ist in der US-PS 27 01 703 beschrieben, wobei auch andere derartige Vorrichtungen bekannt sind. Die übliche Schwierigkeit bei schnellem und genauem Einwiegen sehr kleiner Mengen in Behälter mit einer automatischen Anlage wird durch elektrostatisch geladene Produkte verstärkt, und feine Teilchen verursachen die größte Schwierigkeit. Die geladenen, feinen Teilchen haften aufgrund ihrer geringen Masse an der Oberfläche der Anlage und aneinander oder an größeren Teilchen, was einen freien Fluß des Materials behindert und wodurch die Behälterfüllgeschwindigkeiten ständig variieren, so daß die Behälter oft über ihre Gewichtstoleranzgrenzen gebracht werden. Diese Grenzen sind im Fall von Materialien zur Qualitätskontrolle sehr eng: wenn variable Mengen der lyophilisierten Kontrolle in Phiolen desselben Ansatzes eingewogen werden, ergibt die Rekonstituierung in konstanten Mengen einer wäßrigen Lösung eine entsprechende Änderung, die direkt proportional zur Veränderung des Kontrollmaterials von Phiole zu Phiole ist. Dies ist bei rekonstituierten Standards besonders unerwünscht.

Standards sind gewöhnlich biologische Flüssigkeiten mit einem Gehalt an angegebenen Konzentrationen der Bestandteile. Sie werden im Laboratorium unter Verwendung ihrer Reagenzien und Instrumente bestimmt, und die Ergebnisse werden gegen die vom Hersteller angegebenen Konzentrationen der bestimmten, d. h. gemessenen Bestandteile aufgetragen. Diese Kurve wird dann für eine vorbestimmte Zeit verwendet, um zu den entsprechenden Werten für alle getesteten Proben zu kommen. Wenn diese Kurve falsch ist, weil die tatsächlichen Werte der Bestandteile von den vom Hersteller angegebenen Konzentrationen verschieden sind, dann sind auch die für jede Probe eines Patienten durch Vergleich mit der Kurve ermittelten Ergebnisse falsch.

Andere flüssige Beschickungen, die zu Teilchen verformt, lyophilisiert und in Behälter gewogen werden sollen, sind ebenfalls anfällig gegen strenge Bestimmungen bei der Qualitätskontrolle. So erfordern z. B. pharmazeutische Dosierungen und diagnostische Reagenzien ebenso enge Toleranzen wie Materialien zur Qualitätskontrolle, wobei wiederum ein großer Anteil an feinen Produktteilchen eine schnelle, einheitliche, automatische Abgabe des Produktes nach Gewicht äußerst schwierig macht.

Die Nachteile sprühgefrorener flüssiger Beschickungen enden nicht bei unterschiedlicher Behälterfüllung und gleichzeitigen hohen Abstoßraten durch den Behälter. Selbst wenn ein Behälter innerhalb der festgesetzten Gewichtstoleranz mit einer Masse eines Materials zur Qualitätskontrolle gefüllt ist, kann dies dennoch vollständig unbefriedigend sein. Dies bringt den zweiten Nachteil der nach üblichen Sprühgefrierverfahren hergestellten Materialien zur Qualitätskontrolle: die Konzentrationen der klinisch entscheidenden Bestandteile sind nicht einheitlich über den gesamten Bereich der Teilchengrößen verteilt. So können z. B. feine Teilchen zur Kontrolle von menschlichem Serum bis zu 10% weniger Kreatinphosphokinaseaktivität enthalten als das lyophilisierte Material als ganzes. Selbst wenn daher ein Behälter auf sein richtiges Gewicht gefüllt ist, kann er einen größeren Anteil einer bestimmten Teilchengröße enthalten als andere Behälter im selben Beschickungsansatz. Feine Teilchen können z. B. während des letzten Abschnittes eines Füllvorganges vorherrschen. In diesem Fall zeigen die letzten Flaschen eines Ansatzes zur Serumkontrolle eine künstlich niedrige Kreatinphosphokinaseaktivität. Änderungen in den Mengen der Bestandteile sind ebenso nachteilig wie unterschiedliche Füllmengen, wobei es jedoch praktisch unmöglich ist, sie festzustellen und derartige mangelhafte Behälter zurückzuweisen. Dazu müßte man alle Behälter eines Ansatzes einzeln untersuchen.

Der dritte Nachteil der Sprühgefrierung liegt in der notwendigen Entfernung und Verwerfung übermäßiger Mengen feiner Teilchen aus den sprühgefrorenen Präparaten. Die Entfernung solcher Teilchen aus sprühgefrorenen Materialien zur Qualitätskontrolle, z. B. durch Sieben, erhöht die elektrostatische Ladung der restlichen feinen Teilchen. Das Sieben verändert auch die Konzentration der Bestandteile im endgültigen Produkt im Vergleich zum Ausgangsmaterial, weil, wie oben erläutert, die Konzentrationen der Bestandteile nicht über den gesamten Bereich von Teilchengrößen konstant sind.

Schließlich sind die aus einem sprühgefrorenen Produkt entfernten, feinen Teilchen entweder Abfall oder müssen erneut durch das Verfahren zurückgeführt werden, wodurch die Verarbeitungskosten für diesen Produktanteil mindestens verdoppelt werden.

Obgleich es zweckmäßig wäre, die Produktion feiner Teilchen von Anfang an zu verringern, ist es ebenso wichtig, die Bildung "großer Teilchen" zu vermeiden, d. h. Teilchen, die auf einem Sieb mit einer Öffnung von 1680 µm zurückgehalten werden, wie es normalerweise zur Bestimmung der Teilchengröße verwendet wird. Anders ausgedrückt haben diese großen Teilchen mindestens eine Querschnittsdimension größer als 1650 µm. Der Nachteil großer Teilchen besteht darin, daß sie dazu neigen zu brechen, wodurch weitere unerwünschte, feine Teilchen sowie gezackte Fragmente entstehen, die den freien Fluß der Teilchenmasse behindern.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines lyophilisierten Produktes, das aus Ansätzen mit großer Masse genau, schnell und zweckmäßig in eine Vielzahl einheitlicher Anteile abgewogen werden kann.

Weiterhin soll erfindungsgemäß ein gefrorenes, fein zerteiltes Präparat geschaffen werden, in welchem der Anteil feiner Teilchen ohne gleichzeitige Erhöhung des Anteils an großen Teilchen entscheidend verringert ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines biologischen, fließbaren Materials, das nach der Lyophilisierung genau und schnell durch automatische Wiege- und Füllvorrichtungen aus Ansätzen mit großer Masse in eine Vielzahl einheitlicher Anteile verteilt werden kann.

Schließlich soll erfindungsgemäß ein Material zur Qualitätskontrolle geschaffen werden, das bezüglich der Konzentration seiner Bestandteile praktisch homogen ist und in Wiege- und Füllsystemen keine übermäßige Zahl von zu verwerfenden, gefüllten Behältern aufgrund von Überfüllen ergibt.

Diese Ziele werden durch die Gegenstände der Ansprüche erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein lyophilisiertes, fein zerteiltes Präparat, das 66,5 bis 92 Gew.-% Teilchen in einem Größenbereich entsprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm, bis zu 6 Gew.-% Teilchen größer als 1680 µm und 7 bis 33,5 Gew.-% Teilchen kleiner als 840 µm umfaßt. Das erfindungsgemäße Präparat ist dadurch erhältlich, daß eine flüssige Beschickung zu einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, der die Konfiguration eines praktisch einheitlichen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschickung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung verwendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen Teilchen lyophilisiert werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die durch die Verwendung eines kontinuierlichen Flüssigkeitsstromes anstelle eines Flüssigkeitssprays erhaltenen Teilchen der gefrorenen flüssigen Beschickung erheblich geringere Konzentrationen an feinen Teilchen ohne gleichzeitige Erhöhung des Anteils an großen Teilchen enthalten. Diese Homogenität der Teilchengröße wird nach Lyophilisierung der gefrorenen Teilchen bewahrt. Sie erleichtert das Füllen von Behältern mit konstanten, reproduzierbaren Menge an lyophilisiertem Produkt und verringert die Wahrscheinlichkeit einer schlechten Verteilung der Serumbestandteile.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein lyophilisiertes, fein zerteiltes Präparat, das 75 bis 100 Gew.-% Teilchen in einem Größenbereich entsprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm umfaßt. Es ist dadurch erhältlich, daß eine flüssige Beschickung zu einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, der die Konfiguration eines praktisch einheitlichen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschreibung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung verwendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen Teilchen lyophilisiert werden.

In eine besonderen Ausführungsform umfaßt dieses Präparat bis 25 Gew.-% Teilchen mit einer anderen Größe als 1680 bis 840 µm.

Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes lyophilisiertes, fein zerteiltes Präparat enthält 87 bis 92 Gew.-% Teilchen von 1680 bis 840 µm und 8-13 Gew.-% Teilchen über 1680 µm und unter 840 µm.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein lyophilisiertes, fein zerteiltes Qualitätskontrollplasma menschlichen Ursprungs, das 75 bis 100 Gew.-% Teilchen enthält, deren größter Querschnitt 850 bis 1650 µm beträgt. Dieses Qualitätskontrollplasma ist dadurch erhältlich, daß eine flüssige Beschickung zu einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, der die Konfiguration eines praktisch einheitlichen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschickung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung verwendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen Teilchen lyophilisiert werden.

In einer besonderen Ausführungsform enthält dieses Qualitätskontrollplasma bis 25 Gew.-% Teilchen, deren größter Querschnitt größer als 1650 µm ist.

Die obigen, lyophilisierten Teilchengrößen sind diejenigen, die man vor irgendeinem Sieben erhält. Obgleich ein Sieben im Hinblick auf die Verringerung feiner, durch Anwendung des kontinuierlichen Stromes erzielter Teilchen unnötig ist, kann das erfindungsgemäße lyophilisierte Produkt selbstverständlich zur noch weiteren Verminderung an feinen und großen Teilchen gesiebt werden. So kann z. B. ein Ansatz eines Materials zur Qualitätskontrolle zuerst durch ein Sieb mit einer Öffnung von 1680 µm geführt werden, um große Teilchen zurückzuhalten. Dann wird ein Anteil der feinen Teilchen durch Sieben des Produktes auf 840 oder 590 µm entfernt. Die mit dem Sieben verbundenen, oben erläuterten Nachteile werden jedoch erheblich verringert, wenn die Ausgangskonzentration an feinen Teilchen schon so sehr gering ist.

Fig. 1 zeigt einen Vergleich der durchschnittlichen Teilchengrößenverteilung aus (1) drei Ansätzen eines lyophilisierten, menschlichen Qualitätskontrollplasmas, hergestellt nach dem bekannten Verfahren der Sprühgefrierung (Kurve B) und (2) drei Ansätzen des durch das oben beschriebene Verfahren mit kontinuierlichem Strom hergestellten, menschlichen Qualitätskontrollplasmas (Kurve A). Die Daten von Kurve (A) beweisen, daß das Verfahren mit kontinuierlichem Strom ein lyophilisiertes Produkt liefert, dessen größter Teilchenanteil im gewünschten Bereich entsprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm liegt, während der größte Teil der Teilchen bei dem nach bekanntem Verfahren sprühgefrorenen Produkt im unerwünschten Bereich feiner Teilchen unter 840 µm liegt.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des obigen Gefrierverfahrens mit kontinuierlichem Strom.

Als flüssiges Gefriermittel für das obige Verfahren kann jedes flüssige Material verwendet werden, das während des Abkühlens auf eine ausreichend niedrige Temperatur zum Gefrieren der fraglichen Beschickung in flüssiger Form bleibt. Das flüssige Gefriermittel ist gewöhnlich mit der gewählten flüssigen Beschickung nicht mischbar, vorzugsweise bezüglich der Produktbestandteile inert, aus dem gefrorenen, flüssigen Produkt ohne Abscheidung eines verschmutzenden Rückstandes leicht entfernbar und vorzugsweise von höherer Dichte als die gefrorene flüssige Beschickung, so daß letztere von der Gefriermitteloberfläche gewonnen werden kann. Die bevorzugten Gefriermittel mit solchen Eigenschaften sind Halogenkohlenstoffe, z. B. Fluor- und Chlorderivate von Kohlenwasserstoffen mit bis zu 5 C- Atomen. Ein besonders bevorzugten Gefriermittel ist Dichlordifluormethan, das als "Freon 12" im Handel ist. Andere flüssige, im Verfahren verwendbare Gefriermittel sind flüssiger Stickstoff, flüssige Luft, Kohlenwasserstoffe, wie Heptan, und Mischungen von Gefriermitteln, wie Heptan und Trichlortrifluormethan, wobei weitere geeignete Gefriermittel dem Fachmann geläufig sind.

Die Temperatur des flüssigen Gefriermittels wird vorzugsweise bei oder nahe seinem Siedepunkt gehalten. Wenn man das Gefriermittel sieden läßt, bewegt die entstehende Wallung das Gefriermittel und verringert dadurch die Neigung der flüssigen Produkttröpfchen zum Agglomerieren, bevor sie gefroren werden können. Weiter sollte das siedende Gefriermittel relativ zum kontinuierlichen Strom der eingeführten, flüssigen Beschickung in Bewegung sein. Es wird vorzugsweise in geordneter Weise in einer Richtung zirkuliert, um gefrorene Teilchen vor dem potentiellen Kontakt mit der ankommenden flüssigen Beschickung zu entfernen und das Sammeln der gefrorenen Teilchen zu erleichtern. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Gefriermittels beträgt 0,75 m/s bis 2,4 m/s relativ zur eingeführten Beschickung und liefert zufriedenstellende Ergebnisse, wobei eine Geschwindigkeit von etwa 1,4 m/s bevorzugt wird.

Obgleich die Bewegungsgeschwindigkeit des Gefriermittels die Teilchengrößenverteilung beeinflußt, besteht das entscheidende Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens darin, daß die flüssige Beschickung das Gefriermittel in einem kontinuierlichen Strom ohne irgendwelchen Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen Mitteln zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung betritt. Eine Änderung der Öffnungsgröße, des Abstandes der Öffnung zum Gefriermittel oder der Anwesenheit von Feststoffen in der Beschickung verringert den Anteil feiner Teilchen nicht wesentlich, soweit nur ein kontinuierlicher flüssiger Beschickungsstrom erzielt wird. Jeder dieser 4 Parameter kann über einen beachtlichen Bereich eingestellt werden, solange die übrigen Faktoren so eingestellt sind, daß ein kontinuierlicher, praktisch integraler oder intakter Beschickungsstrom gewährleistet ist.

Der Feststoffgehalt der Beschickung wird gewöhnlich durch Erhöhung der Proteinkonzentration erhöht. So enthält z. B. menschliches Blutplasma etwa 6 Gew.-% Protein, diese Konzentration kann jedoch durch übliches Ultrafiltrieren leicht auf 12 Gew.-% oder mehr erhöht werden. Dann wird dieses konzentrierte Plasma wie oben beschrieben behandelt. Wenn der Feststoffgehalt der Beschickung jedoch erhöht ist, kann z. B. die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Beschickungsstromes einen verminderten Abstand von der Öffnung zum Gefriermittel und eine Erhöhung von Öffnungsgröße und Beschickungsdruck erfordern. Gewöhnlich ist ein Feststoffgehalt von 4 bis 30 Gew.-% befriedigend, wobei ein solcher von etwa 11 Gew.-% bevorzugt wird.

Der auf die Beschickung angelegte Druck ist ein zweiter Faktor, der bei der Einstellung und Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Beschickungsstromes beachtet werden muß. Unter üblichen Umständen ist ein Druckbereich von 0,12 bis 0,21 MPa annehmbar, wobei 0,15 MPa bevorzugt werden. Ist der Druck zu niedrig, dann wird ein großer Anteil großer Teilchen gebildet. Ist er zu hoch, dann ergibt sich ein unannehmbarer Anteil feiner Teilchen. Wenn der Druck verändert wird, kann es wiederum notwendig sein, einen oder mehrere der übrigen Parameter, nämlich Feststoffgehalt der Beschickung, Öffnungsdurchmesser und Abstand von Öffnung zum Gefriermittel zu verändern. Eine Druckverminderung kann z. B. eine Verminderung des Öffnungsdurchmessers sowie des Abstandes der Öffnung zum Gefriermittel notwendig machen.

Ein dritter, zu beachtender Faktor ist die Strecke, die die Beschickung vor der Berührung mit dem Gefriermittel durchläuft, d. h. der gasförmige Raum, der die Beschickungsöffnung oder eine andere, einen kontinuierlichen Strom bildende Vorrichtung von der Gefriermitteloberfläche trennt. Ist der Abstand zu groß, dann sind Beschickungsviskosität, Öffnungsdurchmesser und Druck auf der Beschickung nicht in der Lage, diesen angemessen zu kompensieren, wodurch der Strom vor Eintritt in der Gefriermittel zu einem Spray zerfällt. Ein einen kontinuierlichen Strom der flüssigen Beschickung bildender Abstand liegt gewöhnlich zwischen dem Zwischenraum, der gerade genügt, die Beschickung vom Gefrieren in der Öffnung zu schützen, d. h. üblicherweise 1 cm, bis zu 5 cm. Der optimale Abstand für eine Beschickung aus menschlichem Blutplasma liegt zwischen 1 bis 3 cm, wobei etwa 2 cm bevorzugt werden.

Ein vierter Faktor sind Öffnungsgröße und -konfiguration. Die Öffnung ist gewöhnlich ringförmig, frei von Widerhaken und anderen Unregelmäßigkeiten und hat einen Ausgang parallel zur Gefriermitteloberfläche.

Der Öffnungsdurchmesser liegt gewöhnlich zwischen 1,37 bis 0,24 mm wobei ein Bereich von 0,39 bis 0,50 mm bevorzugt wird. Es können z. B. Nadeln mit stumpfem Ende zwischen 15 und 26 ga, insbesondere Nadeln von 21 oder 22 ga, verwendet werden. Je kleiner die Öffnung, umso leichter bildet der Strom einen Spray. Wird z. B. der Öffnungsdurchmesser verkleinert, dann kann es notwendig sein, den Feststoffgehalt der Beschickung zu erhöhen, den Abstand zwischen Öffnung und Gefriermitteloberfläche zu verringern oder den Beschickungsdruck zu vermindern.

Der kontinuierliche Beschickungsstrom ist ein praktisch einheitlicher, nicht-unterteilter Flüssigkeitszylinder, der sich senkrecht zur Gefriermitteloberfläche erstreckt. Der Strom kann jedoch auch eine unregelmäßige Form haben und als tröpfelnder Schleier oder Fächer aus fließbarem Material erscheinen. Er kann das Gefriermittel in einem Winkel zu dessen Oberfläche betreten und oszillieren. Weiter kann der Strom relativ kurzlebig sein, d. h. er kann pulsierend zugeführt werden, vorausgesetzt selbstverständlich, er nimmt nicht die Konfiguration eines Sprays oder einer Vielzahl von Tröpfchen an. Die einzige Forderung ist, daß ein praktisch ungebrochener Strom der flüssigen Beschickung mit dem Gefriermittel in Berührung kommt. Vorzugsweise wird die flüssige Beschickung während des Durchgangs durch die gesamte gasförmige Zone als kontinuierlicher Strom aufrechterhalten.

Im oben beschriebenen Verfahren können viele verschiedene, flüssige Beschickungen verwendet werden. Geeignete Substanzen sind z. B. Pharmazeutika, diagnostische Reagenzien, wie Coenzyme, Proteine einschließlich Antigene, Antikörper, Vaccine und Enzyme, Mikroorganismen einschließlich Bakterien und Viren, Körperflüssigkeiten und Arzneimittel, insbesondere Antibiotika mit geringer Wasserlöslichkeit. Die Substanzen können als Lösungen oder Aufschlämmungen in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel vorgesehen werden. Die Beschickung kann gereinigt oder verunreinigt sein, was von der gewünschten Endverwendung abhängt. Die erfindungsgemäß bevorzugte Beschickung ist eine menschliche Blutkomponente, wie Serum oder Plasma. Die Blutkomponente kann ohne weitere Verarbeitung verwendet werden oder zugefügte Reagenzien, wie Enzyme oder anorganische Salze, enthalten.

Eine besonders vorteilhafte Gruppe von Blutkomponenten sind therapeutische Fraktionen von Blutproteinen, wie Faktor VIII, Prothrombinkomplex, Albumin, γ-Globulin und Fibrinogen. Es kann nicht nur zweckmäßig sein, gereinigte Proteinfraktionen nach dem obigen Verfahren zu behandeln, sondern man kann auch das menschliche Blutplasma behandeln, das als Rohmaterial bei der Herstellung dieser Fraktionen verwendet wird. Wird frisch von einem Spender erhaltenes Plasma nach dem obigen und nicht nach den bekannten Verfahren zur Massengefrierung eingefroren, dann wird die Gewinnbarkeit der labilen, aktiven Proteinfraktionen, wie Faktor VIII, verbessert und die in situ-Bildung schädlicher Zersetzungsprodukte verzögert. Das frisch gefrorene Plasma braucht selbstverständlich nicht lyophilisiert zu werden, wenn es anschließend Fraktionierungsverfahren unterworfen werden soll.

Die erfindungsgemäßen Produkte werden am wirksamsten, zweckmäßigsten und sichersten verwendet, wenn sie in wäßrigen Lösungen etwa bei Zimmertemperatur, d. h. 25 bis 30°C, rekonstituiert werden können. Daher sind die am besten geeigneten Beschickungen gewöhnlich wäßrige Lösungen, die praktisch kein koagulierbares, kolloidales Material enthalten. Dies ist der Fall mit niedrig molekularen Pharmazeutika, wie Antibiotika. Proteinhaltige, aktive Proteine enthaltende Beschickungen, wie therapeutische Blutfraktionen und Enzyme, sollen dem Gefriermittel nicht unter Bedingungen ausgesetzt werden, die die Proteine koagulieren, noch soll ein solches Gefriermittel verwendet werden, das das Protein chemisch koagulieren kann. Dies ist wichtig, weil eine Koagulierung die Aktivität der therapeutisch oder analytisch wichtigen Proteine, wie Faktor VIII oder Enzyme, verringert und das erneute Löslichmachen der Proteine zwecks Verwendung in analytischen Instrumenten oder zur Injektion ohne weitere Verminderung der Proteinaktivität, z. B. durch Erhitzen oder durch Zugabe löslichmachender Mittel schwierig macht, die die Bestimmung stören oder physiologisch unerwünscht sein können. Insgesamt besteht das obige Verfahren im Gefrieren des Flüssigkeitsgehaltes einer Beschickung und nicht im Koagulieren der in der Flüssigkeit gelösten oder suspendierten Feststoffe. So soll die verwendete Beschickung kein zusätzliches, koagulierbares Sol enthalten, das die schnelle Rekonstituierung einer gefrorenen und lyophilisierten Beschickung in einer wäßrigen Lösung bei Zimmertemperatur verhindert. Die Beschickungen sollten insbesondere praktisch frei sein von Gelatine, Polyethylenglykol oder Zein.

Die erfindungsgemäßen lyophilisierten Produkte, insbesondere Blutkomponenten, wie Serum, können leicht aus einer Vielzahl von Produktionsansätzen zu einem einzigen Grundansatz kombiniert werden. Obgleich die Produktionsansätze in flüssiger Form vor dem Lyophilisieren kombiniert werden können, wird dies nicht bevorzugt. Produktionsansätze von aus Blutkomponenten hergeleiteten Materialien zur Qualitätskontrolle enthalten gewöhnlich 500 bis 2500 l. Dieses Volumen ist gewöhnlich der maximale Bereich, der in handelsübliche verfügbaren Vorrichtungen zum Lyophilisieren gehandhabt werden kann. Diese Ansätze sind gewöhnlich diskrete Pools aus defibriniertem Plasma, erhalten durch Akkumulierung von Plasmaproben einer großen Anzahl von Spendern. Diese Ansätze oder Pools enthalten selbstverständlich jeweils unterschiedliche Konzentrationen an Bestandteilen, und sie können nach dem Lyophilisieren sogar Variationen innerhalb der verschiedenen Anteile desselben Ansatzes enthalten. Während z. B. der Feuchtigkeitsgehalt in manchen Fällen von Flasche zu Flasche praktisch derselbe sein kann, kann er von einem Lyophilisierungsansatz zum anderen variieren. Diese Variation der Bestandteile von Flasche zu Flasche und Ansatz zu Ansatz kann bei großtechnischen Produktmengen eliminiert werden, indem man die lyophilisierten Produktionsansätze trocken zu einem einzigen Grundansatz einer homogenen Zusammensetzung mischt. Die Herstellung dieser Grundansätze wird durch die verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Produkte wesentlich erleichtert. Weder ist es z. B. notwendig, das Produkt nach der Lyophilisierung vakuumzutrocknen oder anderweitig zu behandeln, noch brauchen die Produktionsansätze vor der Kombination zur Bildung eines Grundansatzes erneut gelöst zu werden. Denn tatsächlich ist das Hindurchführen von Materialien zur Qualitätskontrolle durch viele Zyklen der Rekonstituierung und Lyophilisierung für labile Substanzen, wie Enzyme, schädlich. Dieses einheitliche Trockenmischen der Produktionsansätze wird durch die relativ hohe Verteilung von Teilchen der richtigen Größe in jedem Ansatz (Sieböffnung 1680 bis 840 µm) erleichtert. So können die erfindungsgemäßen Grundansätze trocken in Flaschen eingewogen werden, wobei es gewährleistet wird, daß praktisch keine Variation der Produktqualität oder Bestandteile von Flasche zu Flasche aufgrund von Variationen innerhalb der Produktionsansätze auftritt. Dadurch kann sich der Verwender vertrauensvoll auf die vom Hersteller genannten Analysen der Produktbestandteile verlassen, und die Mengenanalysen der Bestandteile durch den Hersteller werden verringert.

Bevorzugte Mischungen von Präparaten sind solche, bei denen die Komponenten einer Lyophilisierung unterworfen, aber anschließend nicht vakuumgetrocknet wurden; solche, die vor dem Mischen nicht rekonstituiert wurden; solche, deren Komponenten praktisch denselben Feuchtigkeitsgehalt haben und solche, in denen 75 bis 100, vorzugsweise 87 bis 100 Gew.-%, eine Teilchengröße entsprechend einer Sieböffnung zwischen 1680 und 840 µm aufweisen und der Rest eine andere Teilchengröße als 1680 bis 840 µm hat.

Eine geeignete Vorrichtung für die Herstellung der erfindungsgemäßen Präparate umfaßt ein Gefäß zur Aufnahme des flüssigen Gefriermittels auf ein vorbestimmtes Niveau, ein Einführungs- oder Einspritzsystem für die flüssige Beschickung, durch welches diese eingeleitet wird, Druckeinstellungsmittel zum Ausstoßen der Beschickung durch die Einspritzmittel und ein Montage­ system zum Fixieren der Einspritzmittel in einem vorherbestimmten Abstand zur Oberfläche des Gefriermittels. Die Dimension der Öffnung, der durch die Druckeinstellungsmittel angelegte Druck und der vorherbestimmte, durch das Montagesystem fixierte Abstand werden so gewählt, daß die Be­ schickung als kontinuierlicher, intakter Strom auf das Gefriermittel auftrifft.

Eine bevorzugte Vorrichtung wird in Fig. 2 gezeigt. Ein Rahmen 14 trägt das Gefäß 11 und das damit verbundene Lager 15, das Beschickungsreservoir 16, die Düsenhalterung 17, Klammer 27 und den Kompressor 18. Das Gefäß 11 ist mittels dem durch Motor 13 angetriebenen Schaft 19 rotierbar. Das Gefäß 11 ist halbkugelförmig und kann aus irgendeinem Material, wie Aluminiumlegierung oder rostfreier Stahl, konstruiert sein, das zur Ver­ wendung mit dem Gefriermittel niedriger Temperatur 12 geeignet ist. Das Beschickungsreservoir 16 steht durch Druckleitung 28 mit einer üb­ lichen Druckquelle, z. B. einem Tank mit komprimiertem Gas, 10 in Ver­ bindung. Der Beschickungsfluß aus dem Reservoir 16 wird durch Ventil 29 in fließbarer Verbindung mit den Verteilungsleitungen 30 und Düsen 21 kontrolliert. Der Rahmen 14 trägt weiterhin sowohl einen Schöpflöffel aus Maschendraht 26 mittels einer begleitenden Klammer 27 als auch den durch Kompressor 18 getriebenen Wärmeaustau­ scher 22.

Bei der Verwendung wird das Gefäß 11 mit dem Gefriermittel 12 auf das Niveau 20 gefüllt; dieses befindet sich in vorherbestimmten Abstand A zum Ende der Düsen 21. Dann wird das Gefäß 11 auf Schaft 19 um seine Achse rotiert, um dem Gefriermittel 12 Rotation zu verleihen. Die Prallplatten 32 am Boden von Gefäß 11 verbessern die Zirkulation des Gefriermittels 12. Dieses wird sieden gelassen (die besonders zweck­ mäßigen Gefriermittel sieden bei Zimmertemperatur), die Dämpfe werden jedoch durch Wärmeaustauscher 22 in der gasförmigen Zone 23 konden­ siert und das Kondensat 24 in das Gefriermittel 12 zurücktropfen ge­ lassen. Das Beschickungsreservoir 16 wird durch Leitung 28 mittels eines Kanisters mit gasförmigem Stickstoff 10 unter Druck gehalten.

Das Ventil 29 wird geöffnet und die Beschickung dann aus den Düsen 21 in einem kontinuierlichen, praktisch zylindrischen Strom 25 durch die gasförmige Zone 23 und in das Gefriermittel 12 geleitet. Die sich sofort bildenden, gefrorenen Teilchen werden zur Entfernung im Maschen­ drahtschöpfer 26 gesammelt. Dieser kann dann aus dem Rahmen 14 durch Lösen der Klammer 27 freigesetzt werden. Der Schöpfer 26 kann zweckmäßig an der Gefriermitteloberfläche angebracht sein, wenn die Beschickung menschliches Blutplasma und das Gefriermittel Dichlordi­ fluormethan sind, da die gefrorenen Plasmateilchen auf dem Dichlor­ difluormethan schwimmen.

Dann werden die aus Gefäß 11 gewonnenen, gefrorenen Teilchen durch übliche Lyophilisierungsverfahren lyophilisiert, und zwar in üblichen Vorrichtungen. Anschließend werden die lyophilisierten Teilchen trocken in Flaschen oder andere geeignete Behälter eingewogen. Die Flaschen werden zur vollständigen Herstellung hermetisch verschlossen. Es können aber auch zwei oder mehrere getrennte Ansätze der lyophilisier­ ten Teilchen, z. B. in einem Umwälzmischer, bis zur Erzielung eines einheitlichen Grundansatzes trocken gemischt werden. Dann werden die Flaschen aus dem Grundansatz trocken gefüllt und hermetisch ver­ schlossen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die erhebliche Verminderung an gebildeten feinen Teilchen, wenn man einen kontinuierlichen Strom als defibriniertem menschlichen Blutplasma in das Gefriermittel einleitet, und zwar im Vergleich zu den mit einem diskontinuierlichen Strom oder Spray erzielten Ergebnissen. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung mit einem Gefäßdurchmesser von etwa 75 cm wurde bei -30°C mit Dichlordi­ fluormethan ("Freon 12") gefüllt und bei etwa 35 U/min zur Bildung einer durchschnittlichen Gefriermittel-Oberflächengeschwindigkeit von 2,36 m/s an den Punkten der Plasmaeinführung rotiert. Der Plasma­ feststoffgehalt lag bei 6,5 Gew.-%, die Düse war eine 23-ga-Nadel, und es wurde 0,154 ±0,0018 MPa N₂-Druck auf das Plasma angelegt. Die Plasma­ temperatur betrug 4° ±1°C. Der Vergleich zwischen dem kontinuierlichen und diskontinuierlichen Strom erfolgte dann, indem man die Düsenöffnung immer näher an die Gefriermitteloberfläche heranbrachte, bis ein konti­ nuierlicher Strom auf das Gefriermittel auftraf. Wenn der Abstand zwischen Düsen und Gefriermitteloberfläche über 2 cm lag, wurde unweigerlich ein Spray aus Blutplasma vor dessen Berührung mit dem Gefriermittel ge­ bildet. Bei einem Abstand von 2 cm oder weniger war dagegen das Plasma ein kontinuierlicher, intakter, zylindrischer Strom am Punkt der ersten Berührung mit dem Gefriermittel. Es wurden Abstände bis zu nur 0,5 cm untersucht. Die gefrorenen Teilchen wurden getrennt aus den bei jedem Abstand durchgeführten Versuchen gesammelt, lyophilisiert und durch Siebe mit nacheinander immer kleiner werdenden Öffnungen unter Verwendung eines ATM Schallsiebs gemäß den mitgelieferten Anweisungen gesiebt. Die Verteilung der Teilchen wird ausdrücklich als Prozentsatz des gesamten, gesammelten Teilchengewichtes, abgerundet auf das nächste Zehntel-%. Der Teilchengrößenbereich entspricht den Öffnungen gemäß den Angaben auf den mit der obigen Vorrichtung mit­ gelieferten US-Standard-Sieben.

Teilchenverteilung als Funktion des Abstandes von Öffnungen zu Gefriermitteloberfläche

Der Übergang vom Spray zu einem kontinuierlichen Strom änderte die Teil­ chengrößenverteilung wesentlich. Besonders bemerkenswert ist das Vor­ herrschen von Teilchen entsprechend einer Sieböffnung von 1650 bis 850 µm bei einem Abstand von 0,5 bis 2 cm (kontinuierlicher Strom­ abstand), der sich in automatisierten Wiege- und Füllvorrichtungen als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Diese Teilchen machten durchschnittlich nur 22,3% der Gesamtmenge aus, wenn das Plasma das Gefriermittel als Spray betrat, stiegen jedoch auf 66,5%, wenn das Plasma als kontinuierlicher Strom eingeführt wurde. So erreicht man durch Einstellung eines kontinuierlichen Stromes drei Mal soviel Produkt im besonders zweckmäßigen mesh-Bereich von 1680 bis 840 µm. Dies zeigt deutlich die Vorteile einer Einführung der Beschickung als kontinuierlicher, intakter Strom in das Gefriermittel.

Beispiel 2

Die Parameter von Beispiel 1 wurden modifiziert, um die Bildung von Teil­ chen mit 1650 bis 850 µm weiter zu verbessern; es wurden drei ver­ schiedene Ansätze von menschlichem Blutplasma verarbeitet, um die Repro­ duzierbarkeit des Gefrierens mit kontinuierlichem Strom zu bestimmen. Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine 22-ga- Nadel verwendet wurde, der Plasmadruck auf 0,15 ±0,018 MPa gehalten wurde, das Plasma vor Einführung in das Gefriermittel durch Ultrafiltration auf etwa 11 Gew.-% Protein konzentriert worden war und der Abstand von der Düsenöffnung zur Gefriermitteloberfläche auf 3,0 cm erhöht wurde. In allen Versuchen dieses Beispiels traf ein kontinuierlicher, zylindrischer, intak­ ter Plasmastrom auf die Gefriermitteloberfläche auf. Insgesamt wurden 8,8 bis 9,1 l Plasma aus jedem Ansatz in jedem Versuch behandelt. Die im folgenden zusammengefaßten Ergebnisse sind ausgedrückt als Gew.-% des insgesamt gesammelten, lyophilisierten Produktes, abgerundet auf die nächste ganze Zahl.

Die Ergebnisse von Ansatz C sind in Fig. 1 als Kurve A aufgetragen. Der Durchschnitt von 3 in Beispiel 1 für das bekannte Spray-Gefrierverfahren berichteten Versuchen (40 cm, 20 cm und 5 cm) wird in Fig. 1 als Kurve B aufgetragen. Ein Vergleich dieser beiden Kurven zeigt augenfällig das erhebliche Vorherrschen von unerwünschten, feinen Teilchen bei dem bekannten Verfahren gegenüber dem geringen Anteil, der beim Verfahren mit kontinuierlichem Strom erhalten wird. Der Ver­ gleich zeigt weiter den sehr hohen Anteil erwünschter Teilchen entspre­ chend einer Sieböffnung von 1650 bis 850 µm im beschriebenen Verfahren gegenüber dem Anteil bei bekannten Sprüh-Gefrierverfahren.

Claims (13)

1. Lyophilisiertes, fein zerteiltes Präparat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es 66,5 bis 92 Gew.-% Teilchen in einem Größenbereich entsprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm, bis zu 6 Gew.-% Teilchen größer als 1680 µm und 7 bis 33,5 Gew.-% Teilchen kleiner als 840 µm umfaßt und dadurch erhältlich ist, daß eine flüssige Beschickung zu einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, der die Kon­ figuration eines praktisch einheitlichen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschickung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssig­ keitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung verwendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen gefrorenen Teilchen lyophilisiert werden.

2. Präparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine menschliche Blutkomponente aus der Gruppe von Faktor VIII, Prothrombinkomplex, Albumin, γ-Globulin und Fibrinogen umfassen.

3. Lyophilisiertes, fein zerteiltes Präparat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es 75 bis 100 Gew.-% Teilchen in einem Größenbereich entsprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm umfaßt und dadurch erhältlich ist, daß eine flüs­ sige Beschickung zu einem kontinuierlichen Flüssigkeits­ strom, der die Konfiguration eines praktisch einheitli­ chen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschickung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Gefriermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung verwendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen Teilchen lyophilisiert werden.

4. Präparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es bis 25 Gew.-% Teilchen mit einer anderen Größe als 1680 bis 840 µm umfaßt.

5. Präparat nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilchen ein Antibiotikum umfassen.

6. Präparat nach einem der Ansprüche 3 und 4, umfassend 87 bis 92 Gew.-% Teilchen mit einem Größenbereich entspre­ chend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm und 8 bis 13 Gew.-% Teilchen mit einem anderen Größenbereich als 1680 bis 840 µm.

7. Präparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine biologisch aktive Substanz umfassen.

8. Präparat nach einem der Ansprüche 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um menschliches Blut­ plasma handelt.

9. Präparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es 87 bis 100 Gew.-% Teilchen mit einem Größenbereich ent­ sprechend einer Sieböffnung von 1680 bis 840 µm und 0 bis 13 Gew.-% Teilchen mit einem anderen Größenbereich als 1680 bis 840 µm umfaßt.

10. Präparat nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich um Qualitätskontrollplasma handelt und das Präparat weiterhin Kontrollplasma aus mehr als einem Produktionsansatz enthält.

11. Lyophilisiertes, fein zerteiltes Qualitätskontrollplasma menschlichen Ursprungs, dadurch gekennzeichnet, daß es 75 bis 100 Gew.-% Teilchen, deren größter Querschnitt 850 bis 1650 µm beträgt, enthält und dadurch erhältlich ist, daß eine flüssige Beschickung zu einem kontinuierli­ chen Flüssigkeitsstrom, der die Konfiguration eines prak­ tisch einheitlichen Zylinders hat, geformt wird, indem die Beschickung durch eine Öffnung, die vom Gefriermittel durch eine gasförmige Zone getrennt ist, geleitet wird, worauf der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom mit einem flüssigen Gefriermittel ohne Kontakt zwischen dem Ge­ friermittel und der Öffnung oder anderen zur Bildung des kontinuierlichen Stromes der flüssigen Beschickung ver­ wendeten Mitteln in Berührung gebracht wird, und daß die erhaltenen Teilchen lyophilisiert werden.

12. Qualitätskontrollplasma nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es 25 Gew.-% Teilchen, deren größter Quer­ schnitt größer als 1650 µm ist, enthält.

13. Kontrollplasma nach einem der Ansprüche 11 und 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Teilchen von 850 bis 1650 µm 87 bis 100 Gew.-% Teilchen ausmachen und außerdem aus zwei oder mehreren getrennten Produktionsansätzen des Kontrollplasmas stammen.