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EP1682089A2 - Verfahren zur herstellung von lagerstabilen multiplen emulsionen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von lagerstabilen multiplen emulsionen

Info

Publication number
EP1682089A2
EP1682089A2 EP04791035A EP04791035A EP1682089A2 EP 1682089 A2 EP1682089 A2 EP 1682089A2 EP 04791035 A EP04791035 A EP 04791035A EP 04791035 A EP04791035 A EP 04791035A EP 1682089 A2 EP1682089 A2 EP 1682089A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase
oil
membrane
aqueous phase
emulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04791035A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Stange
Martina Mutter
Tanja Oswald
Mark Schmitz
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.)
Bayer Intellectual Property GmbH
Original Assignee
Bayer Technology Services GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Technology Services GmbH filed Critical Bayer Technology Services GmbH
Publication of EP1682089A2 publication Critical patent/EP1682089A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10—Dispersions; Emulsions
    • A61K9/107—Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
    • A61K9/113—Multiple emulsions, e.g. oil-in-water-in-oil
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00—Drugs for immunological or allergic disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00—Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00

Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing a stable water / oil / water (WOW) type multiple emulsion wherein the outer and inner aqueous phases may contain a pharmaceutically active agent and the oily phase thereof comprises a nonionic surfactant acts as an emulsifier.
  • This multiple emulsion is prepared by introducing the aqueous phase through a porous membrane into the oil phase and then cooling the water-in-oil (W / O) emulsion to form the above W / O / W double emulsion, especially for veterinary purposes is used.
  • emulsions are emulsions of emulsions that can be present in two main types, namely W / O / W and O / W / O emulsions. These systems are of great interest in many applications. They allow on the one hand the protection of the active substances in the innermost phase, on the other hand, the introduction of two reacting active substances in two phases of the same formulation. In addition, prolonged efficacy of the drugs in the innermost phase following administration to organisms can be observed.
  • vaccines are needed to immunize against one or more pathogens in which the active ingredient is distributed as finely as possible in the vaccine and, in particular, spreads over a prolonged period of time in the animal.
  • emulsions are an interesting emulsion system for use in the vaccine formulation. They are emulsions that contain, in the innermost phase, smaller drops of a liquid that corresponds to the continuous outermost phase.
  • One way of formulating such a vaccine is the multiple W / O / W emulsion.
  • the active ingredient is in the form of a non-soluble protein of a certain particle size in the aqueous innermost phase.
  • the additional oil phase delays absorption into the body, thus prolonging its effectiveness.
  • the oil acts as an adjuvant, possibly enhancing the antigenicity of the vaccine.
  • the formulation in the form of multiple emulsions is also known from the field of cosmetics. In the published patent application DE 196 30 176 AI, the composition of the ingredients and the preparation of such double emulsions using the phase inversion are described.
  • the patent specification US-6251 407 Bl describes a composition of oil, emulsifier, aqueous phase and pharmaceutical active substance, which can be used for the production of a vaccine.
  • the oil used is a so-called self-emulsifying oil, which consists of polyglycolized glycerides.
  • the aqueous phase contains an active ingredient which is an antigen.
  • This double emulsion according to EP-A-489 181 or EP-A-481 982 is prepared by "stirring" the aqueous active ingredient-containing into an oily phase and subsequent phase inversion to form a double emulsion by temperature gradients and subsequent homogenization by stirring.
  • the patent application EP 564 738 AI a membrane process for the preparation of emulsions, in which a first emulsion by membrane emulsification, the generation of the double emulsion by stirring, or both are caused by membrane emulsification.
  • the process serves to produce by steps a low-fat spread in the form of a double emulsion, which is characterized by saving stabilizers and gelling agents.
  • the final emulsion droplets have a mean diameter of 10 to 16 ⁇ m. All these procedures are tailored to one area of application and therefore can not simply be transferred to other areas of use.
  • the invention is based on the object to form a stable double emulsion of the type 1) W / O / W, wherein the outer and / or the inner aqueous phase, a pharmaceutical agent, e.g. in the form of an antigen, and whose oily phase contains a surfactant which acts as an emulsifier.
  • the droplet size of the oil phase should in particular not exceed the mean diameter of 3 .mu.m, that of the inner aqueous phase of 0.3 .mu.m.
  • the method should in particular have a narrower droplet size distribution and, associated therewith, a higher reproducibility than conventional methods.
  • heterogeneous and partially agglomerated drug particles are not limited by their size, e.g. separated by the membrane used or destroyed by shearing.
  • the formation of the simple emulsion occurs e.g. according to the basically known stirring process.
  • the droplet size (number average) is typically between 10 to 30 microns, the said phase inversion temperature usually 60 to 90 ° C.
  • Porous inorganic membranes are preferably used for the process according to the invention.
  • the pore size of the membrane is on average preferably 0.2 ⁇ m to 5 ⁇ m, particularly preferably Suitable ingredients for the continuous phase are, for example, generally oils, for the discontinuous phase, for example, aqueous solutions, in particular with the continuous phase immiscible liquids.
  • the oil phase used is preferably mineral oil, white oil or vegetable oil.
  • emulsifier which, depending on the composition, is initially introduced in the aqueous a) and / or oil-containing phase b); in the preferred process it is present as nonionic emulsifier in the oil phase b).
  • the process is particularly preferably carried out in a temperature range with respect to the emulsification after step a) from 30 ° C to 35 ° C and with respect to the phase inversion a temperature gradient of 3 OK but at least 15K.
  • the active ingredient introduced in the aqueous phase can be, for example, a pharmaceutical active substance, preferably for veterinary purposes, in particular an antigen for a vaccine formulation.
  • the active ingredient is selected from the series:
  • An antigen such as a virus, a microorganism, more specifically a bacterium or parasite, or a preparation containing a peptide chain.
  • This preparation may be a protein or a glycoprotein, especially a protein or a glycoprotein obtained from a microorganism, a synthetic peptide or a rotein or peptides produced by genetic manipulation.
  • the above-mentioned virus and / or microorganism may be completely inactivated, live or attenuated.
  • virus which represents an antigen
  • rabies virus As a virus, which represents an antigen, may be preferably named: rabies virus, Aujeszky viruses, influenza viruses, the virus of foot-and-mouth disease and HTV viruses.
  • microorganism or a bacterial species which is an antigen there may be mentioned preferably E.coli and those of the strains Pasteurella, Furonculosis, Vibriosis, Staphylococcus and Streptococcus.
  • parasites may be mentioned preferably those of the strains Trypanosoma, Plasmodium and Leishmania.
  • the pressure difference over the membrane is preferably 0.5 * 10 5 Pa to 25 * 10 5 Pa, but preferably from 0.5 * 10 5 Pa to 5 * 10 5 Pa tinuous depending on the drug concentration in the aqueous phase discontinuously 5 ,
  • the process can in principle be operated continuously or in batch mode.
  • the process is carried out continuously in all steps.
  • the overflow of the continuous phase is preferably between 0.5 and 5 m / s, more preferably between 1 and 3 m / s.
  • the disperse phase flux of the discontinuous phase through the membrane is in particular from 50 to 1500 L / (m 2 * h), preferably from 800 to 1200 L / (m 2 * h).
  • the discontinuous aqueous phase on which the invention is based preferably consists of an electrolyte, which is preferably a combination of weak acids and weak bases, weak acids and strong bases or strong acids and weak bases.
  • the electrolytes particularly preferably contain one or more of the following compounds:
  • the method can basically be operated sterile.
  • the method can also be modified such that several different discontinuous aqueous phases with different ingredients are added via several different membranes at different points of the oil phase. This is particularly advantageous if the individual active substances have a mutual incompatibility or reactivity with one another.
  • Membrane filtration following membrane emulsification may also serve for product concentration and / or desalination.
  • the described invention is particularly useful in animal health for the formulation of vaccines as described above, as well as for the formulation of pharmaceutical agents in human medicine, which are characterized by a favorable dosage form and adaptable controlled release properties.
  • FIG. 1 Schematic representation of the experimental plant used in the example
  • Fig. 2 Schpma a multi-stage system for carrying out the method.
  • the oil phase 1 containing the TEA and the aqueous phase 2 consisting of HEPES buffer are heated to 33 ° C. After reaching this temperature, the two phases are brought together via a ceramic membrane 6, which is located in a module called housing 5, with a pore diameter of 1.0 micron with each other and so long promoted by the pump 3 and 4 in the circulation the entire amount of aqueous phase is combined with the oil phase.
  • the resulting W / O emulsion is passed through a valve 7 via a heat exchanger 8 and cooled there to 4 ° C, wherein the phase inversion takes place.
  • the cooling rate is 2.5 K / min.
  • the resulting multiple W / O / W emulsion is collected in the product container 9.
  • FIG. 2 shows a modified plant for the introduction of a variety n of active ingredients.
  • a continuous phase 1 is passed through a plurality of membrane modules 5 via a pump 3 in succession.
  • This phase can be tempered.
  • the W / O emulsion formed can be passed through a heat exchanger 12 and tempered there again to induce phase inversion.
  • the resulting emulsion can be collected in product container 13.
  • the aqueous phase consisting of HEPES buffer containing the MKS concentrate and the oil phase containing the TEA are heated to 33 ° C.
  • the two phases Upon reaching the 33 ° C, the two phases are connected via a ceramic membrane with a pore diameter of 1.0 micron with each other and until the entire amount of aqueous phase is combined with the oil phase in the circulation.
  • the resulting W / O emulsion is cooled by a heat exchanger to 4 ° C, wherein the phase inversion takes place.
  • the cooling rate is 2.5 K / min.
  • the resulting multiple W / O / W emulsion has droplets with a droplet diameter of 2.0 microns.
  • Other experimental parameters correspond to Example 1 and Table 1.
  • the aqueous phase consisting of HEPES buffer containing the MKS concentrate and the oil phase containing the TEA are heated to 33 ° C.
  • the two phases Upon reaching 33 ° C, the two phases are connected via a ceramic membrane with a pore diameter of 3 microns with each other and while still circulated until the entire amount of aqueous phase is combined with the oil phase.
  • the resulting W / O emulsion is cooled by a heat exchanger to 4 ° C, wherein the phase inversion takes place.
  • the cooling rate is 2.3 K / min.
  • the resulting multiple W / O / W emulsion has droplets with a droplet diameter of 2.0 microns.
  • the entire experimental unit was previously steam-sterilized at 121 ° C for 30 min, and the experiment was run under absolute sterile conditions. The further course of the experiment corresponds to Example 3.
  • the cooling rate is 1.4 K / min.
  • the membrane used has a pore diameter of 3 microns.
  • the resulting multiple W / O / W emulsion has droplets with a droplet diameter of 2.0 microns. Subsequent injection into the animal gave an efficacy of 100% based on the efficacy of the vaccine prepared by the conventional method.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von lagerstabilen, multiplen Emulsionen vom Typ Wasser/Öl/Wasser (W/O/W), die ein oder mehrere Wirkstoffe enthalten, beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte a) Einrühren des Wirkstoffs in eine wässrige Phase, b) Emulgieren der wässrigen Phase durch Einleiten der wässrigen Phase durch eine grobporige, poröse Membran in eine Ölphase, c) Phaseninversion der Emulsion aus b), durch Abkühlen der Mischung bei einer Kühlerate von mindestens 0,3 K/min, wobei entweder der wässrigen Phase in a) oder der Ölphase in b) oder beiden Phasen ein Emulgator zugesetzt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von lagerstabilen multiplen Emulsionen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen multiplen Emulsion vom Typ Wasser/Öl/Wasser (WOW), wobei die äußere, sowie die innere wässrige Phase einen pharmazeutischen Wirkstoff enthalten kann, und deren ölhaltige Phase ein nicht-ionisches Tensid enthält, das als Emulgator wirkt. Hergestellt wird diese multiple Emulsion durch das Einbringen der wässrigen Phase durch eine poröse Membran in die Olphase und anschließende Abkühlung der Wasser-in-Öl (W/O) Emulsion zur Bildung der oben genannten W/O/W Doppelemulsion, die insbesondere für veterinärmedizinische Zwecke eingesetzt wird.
Multiple Emulsionen sind Emulsionen von Emulsionen, die vornehmlich in zwei Arten vorliegen können, nämlich als W/O/W sowie als O/W/O-Emulsionen. Diese Systeme sind in vielen Anwendungsbereichen von großem Interesse. Sie erlauben zum einen den Schutz der Wirksubstanzen in der innersten Phase, zum anderen das Einbringen von zwei miteinander reagierenden Wirksubstanzen in zwei Phasen der selben Formulierung. Außerdem kann eine verlängerte Wirksamkeit der Wirkstoffe in der innersten Phase nach Verabreichung an Organismen beobachtet werden.
Heutzutage gibt es allerdings nur wenige multiple Emulsionen in Medizin und Kosmetik, da ihre Formulierung und ihre Stabilität immer noch ein Problem darstellen und die Phänomene der Emul- sifϊkation immer noch nicht ganz aufgeklärt sind. Grundlagen sind dargestellt in „Multiple W/O/W emulsions, theoretical study" Terrisse, L; M. Seiller, et al. (1992). Congr. Int. Technol. Pharm., 6*
4: 328-35.
In der Veterinärmedizin werden Impfstoffe zur Immunisierung gegen einen oder mehrere Krankheitserreger benötigt, bei denen der Wirkstoff möglichst fein verteilt im Impfstoff vorliegt und sich insbesondere über einen verlängerten Zeitraum im Tier ausbreitet.
Multiple Emulsionen stellen ein interessantes Emulsionssystem für die Verwendung in der Impfstoffformulierung dar. Sie sind Emulsionen, die in der innersten Phase kleinere Tropfen einer Flüssigkeit enthalten, die der kontinuierlichen äußersten Phase entspricht. Eine Möglichkeit der Formulierung eines solchen Impfstoffes ist die multiple W/O/W Emulsion. Dabei befindet sich z.B. der Wirkstoff in Form eines nicht löslichen Proteins einer bestimmten Partikelgröße in der wässrigen innersten Phase. Durch die zusätzliche Olphase wird die Aufnahme in den Körper verzögert, und somit die Wirksamkeit verlängert. Außerdem wirkt das Öl, gegebenenfalls als Adju- vans, d.h. es kann die antigene Wirkung des Impfstoffs verstärken. Bekannt ist die Formulierung in Form von multiplen Emulsionen auch aus dem Bereich der Kosmetik. In der Offenlegungsschrift DE 196 30 176 AI sind die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe sowie die Herstellung solcher Doppelemulsionen mit Hilfe der Phaseninversion beschrieben.
Die Patentschrift US-6251 407 Bl beschreibt eine Zusammensetzung an Öl, Emulgator, wässriger Phase und pharmazeutischem Wirkstoff, die zur Herstellung eines Impfstoffes herangezogen werden kann. Darin können die einzelnen Bestandteile, wie folgt, näher beschrieben werden: Bei dem verwendeten Öl handelt es sich um ein sogenanntes selbst-emulgierendes Öl, das aus polyglycoli- sierten Glyceriden besteht. Die wässrige Phase enthält einen Wirkstoff, bei dem es sich um ein Antigen handelt.
Diese Doppelemulsion gemäß EP-A-489 181 oder EP-A-481 982 wird durch das „Einrühren" der wässrigen wirkstoffhaltigen in eine ölige Phase und anschließende Phaseninversion zur Bildung einer Doppelemulsion durch Temperaturgradienten und anschließendes Homogenisieren durch Rühren hergestellt.
Der Nachteil der W/O/W-Emulsion, der sich hier wie im oben genannten Fall ergibt, ist die inhomogene, breite Tröpfchenverteilung und die schlechte Reproduzierbarkeit der Tröpfchenverteilung in der fertigen Emulsion bei unterschiedlichen Rührkesselgeometrien. Des weiteren ist dieses Verfahren nur in diskontinuierlichen Betrieb möglich.
Außerdem sind Verfahren, multiple Emulsionen mit Membranen zu erzeugen, bereits bekannt. Die Literaturstelle Joscelyne, S. M. and G. Tragardh (2000). „Membrane emulsification - a literature review". J. Membr. Sei 169 (1): .107-117 beschreibt diese ausführlich. Dabei wird eine z.B. wässrige Phase in eine der Phasen über eine Membran eingebracht. Die Tröpfchengröße entspricht dem 2 bis lOfachen des Porendurchmessers der Membran. Einschränkungen ergeben sich aus der Limitierung der Tröpfchengröße durch den Radius der Membranpore. Es wurde jedoch festgestellt, dass sich der Durchmesser der Membranpore nachteilig auf die Einbringung eines Wirkstoffes in die Emulsion auswirkt, wenn der Wirkstoffpartikel zu groß ist.
Die Patentanmeldung EP 564 738 AI ein Membranverfahren zur Herstellung von Emulsionen, bei dem eine erste Emulsion durch Membranemulsifikation, die Erzeugung der Doppelemulsion durch Rühren, oder beide durch Membranemulsifikation bewirkt werden. Das Verfahren dient dazu, durch Schritte einen fettarmen Brotaufstrich in Form einer Doppelemulsion herzustellen, die sich durch Einsparung von Stabilisatoren und Gelbildnern auszeichnet. Die endgültigen Emulsionstropfen haben dort einen mittleren Durchmesser von 10 bis 16 μm. Alle genannten Verfahren sind nur auf einen Anwendungsbereich zugeschnitten und können deshalb nicht einfach auf weitere Nutzungsgebiete übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine stabile Doppelemulsion des Typs 1) W/O/W zu bilden, wobei die äußere und/oder die innere wässrige Phase einen pharmazeutischen Wirkstoff z.B. in Form eines Antigens enthält, und deren ölhaltige Phase ein Tensid enthält, das als Emul- gator wirkt.
Die Tröpfchengröße der Olphase sollte dabei insbesondere den mittleren Durchmesser von 3μm, die der inneren wässrigen Phase von 0,3 μm nicht überschreiten. Das Verfahren soll zudem insbesondere eine engere Tröpfchengrößenverteilung und damit verbunden eine höhere Reproduzier- barkeit als herkömmliche Verfahren aufweisen.
Außerdem ergibt sich das Problem, dass die heterogen und teilweise agglomeriert vorliegenden Wirkstoffpartikel nicht auf Grund ihrer Größe z.B. durch die verwendete Membran getrennt oder durch Scherung zerstört werden.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, und darin liegt die Lösung der Aufgabe begründet, dass die oben genannten, lagerstabilen multiplen Emulsionen vom Typ W/O/W durch folgendes Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist, gebildet werden können:
a) Einrühren des Wirkstoffs in eine wässrige Phase,
b) Emulgieren der wässrigen Phase durch Einleiten der wässrigen Phase durch eine grobporige, poröse Membran in eine Olphase,
c) Phaseninversion der Emulsion aus b), durch Abkühlen der Mischung bei einer Kühlrate von mindestens 0,3 K/min, bevorzugt mindestens 1 K/min, wobei entweder der wässrigen Phase in a) oder der Olphase in b) oder beiden Phasen ein Emulgator zugesetzt wird.
Die Bildung der einfachen Emulsion geschieht z.B. nach dem grundsätzlich bekannten Einrühr- verfahren. Die Tröpfchengröße (Zahlenmittel) beträgt typischerweise zwischen 10 bis 30 μm, die besagte Phaseninversionstemperatur in der Regel 60 bis 90°C.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden bevorzugt poröse anorganische Membranen, besonders bevorzugt keramische Membranen, insbesondere aus AI2O3, ZrÜ2, Tiθ2 und Mischungen aus diesen Oxiden, besonders bevorzugt aus AI2O3, eingesetzt.
Die Porengröße der Membran beträgt im Mittel bevorzugt 0,2 μm bis 5 μm, besonders bevorzugt Als Inhaltsstoffe für die kontinuierliche Phase kommen z.B. allgemein Öle in Betracht, für die diskontinuierliche Phase z.B. wässrige Lösungen, insbesondere mit der kontinuierlichen Phase nicht mischbaren Flüssigkeiten. Bevorzugt wird als Olphase Mineralöl, Weißöl oder pflanzliches Öl eingesetzt.
Eine weitere wesentliche Komponente ist der Emulgator, der je nach Zusammensetzung in der wässrigen a) und/oder ölhaltigen Phase b) vorgelegt wird, im bevorzugten Verfahren liegt er als nicht-ionischer Emulgator in der Olphase b) vor.
Das Verfahren wird besonders bevorzugt in einem Temperaturbereich bzgl. der Emulsifikation nach Schritt a) von 30°C bis 35°C und bzgl. der Phaseninversion einem Temperaturgradienten von 3 OK mindestens aber von 15K durchgeführt.
Es zeigt sich, dass mit dem Verfahren durch eine entsprechende Auswahl der Einsatzstoffe und Betriebsbedingungen eine extrem enge Tröpfchengrößenverteilung und ein mittlerer Tröpfchendurchmesser (Olphase) von 1 μm bis 3 μm erreicht werden können.
Der in der wässrigen, also insbesondere diskontinuierlichen Phase vorgelegte Wirkstoff kann beispielsweise ein pharmazeutischer Wirkstoff, bevorzugt für tiermedizinische Zwecke, insbesondere ein Antigen für eine Impfstoffformulierung sein.
Bevorzugt ist der Wirkstoff ausgewählt aus der Reihe:
Einem Antigen, wie beispielsweise einem Virus, einem Mikroorganismus, spezieller einem Bak- terium oder Parasit, oder einem Präparat bestehen, das eine Peptidkette enthält. Dieses Präparat kann ein Protein oder ein Glykoprotein, besonders ein Protein oder ein Glykoprotein, das aus einem Mikroorganismus erhalten wurde, ein synthetisches Peptid oder ein rotein oder Peptide, das durch gentechnische Manipulation hergestellt wurde.
Oben genannter Virus und/oder Mikroorganismus kann vollständig inaktiviert, lebend oder abgeschwächt sein.
Als Virus, das ein Antigen darstellt, können bevorzugt genannt werden: Tollwutvirus, Aujeszky Viren, Grippeviren, der Virus der Maul-und-Klauenseuche und HTV Viren.
Als Mikroorganismus oder Bakterienart, die ein Antigen darstellen, können bevorzugt genannt werden: E.Coli und die der Stämme Pasteurella, Furonculosis, Vibriosis, Staphylococcus und Streptococcus. Als Parasiten können bevorzugt genannt werden die der Stämme Trypanosoma, Plasmodium und Leishmania.
Die Druckdifferenz über der Membran (Transmembrandruck) beträgt bevorzugt 0,5*105Pa bis 25*105Pa, bevorzugt aber 0,5*105Pa bis 5*105Pa je nach Wirkstoffkonzentration in der diskon- 5 tinuierlichen wässrigen Phase.
Das Verfahren kann grundsätzlich kontinuierlich oder in Batchfahrweise betrieben werden.
Bevorzugt wird das Verfahren in allen Schritten kontinuierlich durchgeführt.
Die Überströmung der kontinuierlichen Phase liegt bevorzugt zwischen 0,5 und 5 m/s besonders bevorzugt zwischen 1 und 3 m/s. Der Dispersphasenflux der diskontinuierlichen Phase durch die 10 Membran beträgt insbesonderevon 50 bis 1500 L/(m2*h), bevorzugt von 800 bis 1200 L/(m2*h).
Die diskontinuierliche wässrige Phase, die der Erfindung zu Grunde liegt, besteht bevorzugt aus einem Elektrolyten, der bevorzugt eine Kombination aus schwachen Säuren und schwachen Basen, schwachen Säuren und starken Basen oder starken Säuren und schwachen Basen.
Besonders bevorzugt enthalten die Elektrolyte eine oder mehrere der folgenden Verbindungen:
15 Borsäure, Phosphorsäure, N-2-(Acetamido)-2-aminoethansulfonsäure, N-2-(Acetamido)-2-iminodi- essigsäure, Alanin, 2-Amino-2-methyl-l,3-propandiol, Ammoniak, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2- aminoethansulfonsäure, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)glycin, 2,2-Bis(hydroxyethyl)-iminotris(hydroxy- methyl)methan, 2-(Cyclohexylamino)ethansulfonsäure, 3 - [4-(2-Hydroxyethyl) 1 -piperazinyljpro- pansulfonsäure, Histidin, Imidazol, Milchsäure, 2-Mo holinoethansulfonsäure, 2-Morpholinopro-
20 pansulfonsäure, Piperazin-l,4-bis(2-ethansulfonsäure), N-[Tris(hydroxymethyl)-methyl]-2-amino- ethansulfonsäure, N-[Tris(hydroxymethyl)-methyl]glycin, Triethanolamin, Tris(hydroxymethyl)- aminomethan, Zitronensäure.
Das Verfahren kann grundsätzlich steril betrieben werden.
Das Verfahren kann auch dahingehend modifiziert werden, dass mehrere verschiedene diskonti- 25 nuierliche wässrige Phasen mit verschiedenen Inhaltsstoffen über mehrere unterschiedliche Membranen an verschiedenen Stellen der Olphase zudosiert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Wirkstoffe eine gegenseitige Unverträglichkeit oder Reaktivität miteinander aufweisen.
Ein vorteilhafter Nebeneffekt des Verfahrens ist die Nutzung der Membran als Emulgiermembran
^ f\ onf rio * <=»ιn n πnr. Λ fiΗ'ff» ! τιιr T7-ιl-h*«a+ι.*vn on rt^-r onHaron Qo-i+i-* mir Λ ι ι«a >'nπi v -tn-vr* unerwünschten Agglomeraten, Verunreinigungen oder zu großen Wirkstoffpartikeln, die einen größeren Durchmesser als die Poren der Membran aufweisen und die Qualität des gewünschten Produktes beeinträchtigen können.
Die Separation von oben genannten unerwünschten Nebenkomponenten kann in einem Verfah- rensschritt realisiert werden, ebenso wie in einem mehrstufigen Verfahren.
Die Membranfiltration im Anschluss an eine Membranemulsifikation kann außerdem der Produktaufkonzentrierung und/oder -entsalzung dienen.
Die beschriebene Erfindung eignet sich insbesondere in der Tiergesundheit für die Formulierung von Impfstoffen nach oben beschriebenen Herstellungsverfahren, ebenso wie für die Formulierung von pharmazeutischen Wirkstoffen in der Humanmedizin, die sich durch eine günstige Darreichungsform und anpassbare „Controlled release" Eigenschaften auszeichnen.
Die nachfolgenden Beispiele betreffen vorteilhafte erfmdungsgemäße Ausführungsformen. Die Zahlenwerte bedeuten stets Gewichtsprozente, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angemerkt ist.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 Schematische Darstellung der in dem Beispiel verwendeten Versuchsanlage
Fig. 2 Schpma einer mehrstufigen Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Beispiele
Beispiel 1
Material:
A. 50mM HEPES-Puffer pH 8,32 50,00 %
B. Montanide ISA 206 49,95 %
C. Triethylamin (TEA) 0,05 %
Es wurden folgende Geräte benutzt:
2 Glasgefäße 1,2 zu je 2L
Schlauchpumpe 3 Verder SF1500 HPLC Pumpe 4
Membranmodul 5
Membran 6 Inocermic Porengröße 1,0 μm
3-Wege- Ventil 7
Schläuche, Schlauchverbindungen Wärmetauscher 8
Produktbehälter 9, Glasgefäß 2L
Es wurde die folgende Anlage gemäß Schema nach Fig. 1 im Labormaßstab verwendet:
Die Olphase 1, die das TEA enthält und die wässrige Phase 2 bestehend aus HEPES-Puffer, werden auf 33°C erhitzt. Nach Erlangen dieser Temperatur werden die beiden Phasen über eine kera- mische Membran 6, die sich in einem Modul genannten Gehäuse 5 befindet, mit einem Porendurchmesser von 1,0 μm miteinander in Verbindung gebracht und solange von den Pumpen 3 und 4 im Kreislauf gefördert bis die gesamte Menge an wässriger Phase mit der Olphase vereint ist. Nach der sog. Membranemulsifikation wird die entstandene W/O Emulsion mittels eines Ventils 7 über einen Wärmetauscher 8 geleitet und dort auf 4°C abgekühlt, wobei die Phaseninversion statt- findet. Die Abkühlrate beträgt 2,5 K/min. Die entstandene multiple W/O/W Emulsion wird im Produktbehälter 9 aufgefangen.
Sie weist Tröpfchen mit einem Tropfendurchmesser von 2,3 μm auf.
Die vollständigen Versuchsparameter finden sich in Tabelle 1.
Figur 2 zeigt eine modifizierte Anlage für die Einbringung von einer Vielzahl n von Wirkstoffen. Dabei wird eine kontinuierliche Phase 1 über eine Pumpe 3 hintereinander durch mehrere Membranmodule 5 geleitet. Diese Phase kann temperiert werden. Nach Erlangen der gewünschten Temperatur können verschiedene, ebenfalls temperierbare, diskontinuierliche Phasen 2, 7, 9, n mit verschiedenen Wirkstoffen und Elektrolyten durch die Membranen 6, 8, 10, n+1, die sich im Hin- blick auf Material und Porengröße unterscheiden können, emulgiert werden. Über das Ventil 11 kann die gebildete W/O Emulsion über einen Wärmetauscher 12 geleitet und dort noch einmal temperiert werden, um eine Phaseninversion zu induzieren. Die entstandene Emulsion kann in Produktbehälter 13 aufgefangen werden.
Beispiel 2
Material:
A. 50mM HEPES-Puffer pH 8,32 48,50%
B. MKS-Konzentrat (monovalent) 1,50%
C. Montanide ISA 206 49,95%
D. Triethylamin (TEA) 0,05%
Es wurden folgende Geräte benutzt:
Vgl. Beispiel 1
Membran 6 Inocermic Porengröße 1,0 μm
Die wässrige Phase bestehend aus HEPES-Puffer mit dem MKS-Konzentrat und die Olphase, die das TEA enthält werden auf 33°C erhitzt. Bei Erreichen der 33°C werden die beiden Phasen über eine keramische Membran mit einem Porendurchmesser von 1,0 μm miteinander in Verbindung gebracht und solange im Kreislauf gefördert bis die gesamte Menge an wässriger Phase mit der Olphase vereint ist. Die so entstandene W/O Emulsion wird über einen Wärmetauscher auf 4°C abgekühlt, wobei die Phaseninversion stattfindet. Die Kühlrate beträgt 2,5 K/min. Die entstandene multiple W/O/W Emulsion weist Tröpfchen mit einem Tropfendurchmesser von 2,0 μm auf. Sonstige Versuchsparameter entsprechen Beispiel 1 und Tabelle 1.
Beispiel 3
Material:
A. 50mM HEPES-Puffer pH 8,32 45,50%
B. MKS-Konzentrat (trivalent) 4,50%
C. Montanide ISA 206 49,95% Es wurden folgende Geräte benutzt:
Vgl. Beispiel 1
Membran 6 Inocermic Porengröße 3,0 μm
Die wässrige Phase bestehend aus HEPES-Puffer mit dem MKS-Konzentrat und die Olphase, die das TEA enthält werden auf 33°C erhitzt. Bei Erreichen von 33°C werden die beiden Phasen über eine keramische Membran mit einem Porendurchmesser von 3 μm miteinander in Verbindung gebracht und solange im Kreislauf gefördert bis die gesamte Menge an wässriger Phase mit der Olphase vereint ist. Die so entstandene W/O Emulsion wird über einen Wärmetauscher auf 4°C abgekühlt, wobei die Phaseninversion stattfindet. Die Kühlrate beträgt 2,3 K/min. Die entstandene multiple W/O/W Emulsion weist Tröpfchen mit einem Tropfendurchmesser von 2,0μm auf.
Die vollständigen Versuchsparameter finden sich in Tabelle 1.
Beispiel 4
Material:
A. 50mM HEPES-Puffer pH 8,32 45,50% B. MKS-Konzentrat (monovalent) 4,50%
C. Montanide ISA 206 49,95%
D. Triethylamin (TEA) 0,05%
Es wurden folgende Geräte benutzt:
Vgl. Beispiel 1 Membran 6 Inocermic Porengröße 3,0 μm
Die ganze Versuchsanlage wurde zuvor dampfsterilisiert bei 121°C für 30 min, und der Versuch unter absoluten Sterilbedingungen gefahren. Der weitere Versuchsverlauf entspricht Beispiel 3. Die Kühlrate beträgt 1,4 K/min. Die verwendete Membran hat einen Porendurchmesser von 3 μm. Die entstandene multiple W/O/W Emulsion weist Tröpfchen mit einem Tropfendurchmesser von 2,0 μm auf. Die anschließende Injektion ins Tier ergab eine Wirksamkeit von 100% bezogen auf die Wirksamkeit des mit dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Impfstoffs.
Die vollständigen Versuchsparameter finden sich in Tabelle 1. Tabelle 1: Versuchsparameter der Beispiele 1 bis 4

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von lagerstabilen, multiplen Emulsionen vom Typ Wasser/Öl/Wasser (W/O/W), die ein oder mehrere Wirkstoffe enthalten mit den Schritten a) Einrühren des Wirkstoffs in eine wässrige Phase, b) Emulgieren der wässrigen Phase durch Einleiten der wässrigen Phase durch eine grobporige, poröse Membran in eine Olphase, c) Phaseninversion der Emulsion aus b), durch Abkühlen der Mischung bei einer Kühlrate von mindestens 0,3 K/min, wobei entweder der wässrigen Phase in a) oder der Olphase in b) oder beiden Phasen ein Emulgator zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Membran poröse anorganische Membram, bevorzugt keramische Membran, besonders bevorzugt Membranen aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Titanoxid, bevorzugt aus Aluminiumoxid eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porengröße der verwendeten Membran 0,2 bis 5 μm, bevorzugt 0,3 bis 3 μm, beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Öl für die Olphase ein Stoff ausgewählt aus der Reihe Mineralöl, Weißöl oder pflanzlichem Öl verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgator ein nichtionischer Emulgator verwendet wird, der in der Olphase vorgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsifi- kation in Schritt a) bei einer Temperatur von 30 bis 35°C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Phaseninversion gemäß Schritt c) bei einer Kühlrate von mindestens 1 K/min durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz über der Membran 0,5 *105Pa bis 25*105Pa, bevorzugt 0,15*105Pa bis 5*105Pa beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ein pharmazeutischer Wirkstoff, bevorzugt ein pharmazeutischer Wirkstoff für tiermedizinische Zwecke, besonders bevorzugt ein Antigen für eine Impfstoffformulierung ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ausgewählt ist aus der Reihe umfassend ein Antigen, bevorzugt ein Virus oder einen Mikroorganismus, insbesondere ein Bakterium oder Parasit, oder ein Präparat, das eine Peptidkette enthält, bevorzugt ein Protein oder ein Glykoprotein, besonders bevorzugt ein Protein oder ein Glykoprotein, das aus einem Mikroorganismus erhalten wurde, ein synthetisches Peptid oder ein Protein oder Peptide, das durch gentechnische Manipulation hergestellt wurde.
12. Multiple Emulsion des Typs W/O/W erhältlich aus einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung der Emulsion gemäß Anspruch 12 als Impfstoff für human- oder veteritär- medizinische Zwecke.
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