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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft stabile,
nicht-wässrige,
polare aprotische Formulierungen von Peptidverbindungen, und noch
bevorzugter Formulierungen von Peptidverbindungen in hohen Konzentrationen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Literaturstellen:
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Die folgenden Literaturstellen sind
im betreffenden Teil der Beschreibung durch Zahlen in eckigen Klammern
([]) gekennzeichnet.
- 1. Zoladex (Goserelinacetat-Implantat),
Physician's Desk
Reference, 50. Auflage, S. 2858–2861
(1996).
- 2. US-Patent Nr. 3 914 412, erteilt am 21. Oktober 1975.
- 3. US-Patent Nr. 4 547 370, erteilt am 15. Oktober 1985.
- 4. US-Patent Nr. 4 661 472, erteilt am 28. April 1987.
- 5. US-Patent Nr. 4 689 396, erteilt am 25. August 1987.
- 6. US-Patent Nr. 4 851 385, erteilt am 25. Juli 1989.
- 7. US-Patent Nr. 5 198 533, erteilt am 30. März 1993.
- 8. US-Patent Nr. 5 480 868, erteilt am 2. Januar 1996.
- 9. WO92/20711, veröffentlicht
am 26. November 1992.
- 10. WO95100168, veröffentlicht
am 5. Januar 1995.
- 11. WO95/04540, veröffentlicht
am 16. Februar 1995.
- 12. "Stability
of Gonadorelin and Triptorelin in Aqueous Solution", V. J. Helm, B.
W. Muller, Pharmaceutical Research, 7/12, S. 1253–1256 (1990).
- 13. "New Degradation
Product of Des-Gly10-NH2-LH-RH-Ethylamide
(Fertirelin) in Aqueous Solution",
J. Okada, T. Seo, F. Kasahara, K. Takeda, S. Kondo, J. of Pharmaceutical
Sciences, 8012, S. 167–170
(1991).
- 14. "Characterization
of the Solution Degradation Product of Histrelin, a Gonadotropin
Releasing Hormone (LHRH) Agonist",
A. R. Oyler, R. E. Naldi, J. R. Lloyd, D. A. Graden, C. J. Shaw,
M. L. Cotter, J. of Pharmaceutical Sciences, 80/3, S. 271–275 (1991).
- 15. "Parenteral
Peptide Formulations: Chemical and Physical Properties of Native
Luteinizing Hormone-Releasing Hormone (LHRH) and Hydrophobic Analogues
in Aqueous Solution",
M. F. Powell, L. M. Sanders, A. Rogerson, V. Si, Pharmaceutical
Research, 8/10, S. 1258–1263
(1991).
- 16. "Degradation
of the LHRH Analog Nafarelin Acetate in Aqueous Solution", D. M. Johnson,
R. A. Pritchard, W. F. Taylor, D. Conley, G. Zuniga, K. G. McGreevy,
Intl. J. of Pharmaceufics, 31, S. 125–129 (1986).
- 17. "Percutaneous
Absorption Enhancement of Leuprolide", M. Y. Fu Lu, D. Lee, G. S. Rao, Pharmaceutical Research,
9/12, S. 1575–1576
(1992).
- 18. Lutrepulse (Gonadorelinacetat zur intravenösen Injektion),
Physician's Desk
Reference, 50. Auflage, S. 980–982
(1996).
- 19. Factrel (Gonadorelin-HCl zur subkutanen oder intravenösen Injektion),
Physician's Desk
Reference, 50. Auflage, S. 2877–2878
(1996).
- 20. Lupron (Leuprolidacetat zur subkutanen Injektion), Physician's Desk Reference,
50. Auflage, S. 2555–2556
(1996).
- 21. Lupron-Depot (Leuprolidacetat zur Depotsuspension), Physician's Desk Reference,
50. Auflage, S. 2556–2562
(1996).
- 22. "Pharmaceutical
Manipulation of Leuprorelin Acetate to Improve Clinical Performance", H. Toguchi, J. of
Intl. Medical Research, 18, S. 35–41 (1990).
- 23. "Long-Term
Stability of Aqueous Solutions of Luteinizing Hormone-Releasing
Hormone Assessed by an In-Vitro Bioassay and Liquid Chromatography", Y. F. Shi, R. J.
Sherins, D. Brightwell, J. F. Gallelli, D. C. Chatterji, J. of Pharmaceutical
Sciences, 73/6, S. 819–821
(1984).
- 24. "Peptide
Liquid Crystals: Inverse Correlation of Kinetic Formation and Thermodynamic
Stability in Aqueous Solution",
M. F. Powell, J. Fleitman, L. M. Sanders, V. C. Si, Pharmaceutical
Research, 11/9, S. 1352–1354
(1994).
- 25. "Solution
Behavior of Leuprolide Acetate, an LHRH Agonist, as Determined by
Circular Dichroism Spectroscopy",
M. E. Powers, A. Adejei, M. Y. Fu Lu, M. C. Manning, Intl. J. of
Pharmaceutics, 108, S. 49–55 (1994).
- 26. "Preparation
of Three-Month Depot Injectable Microspheres of Leuprorelin Acetate
Using Biodegradable Polymers",
Pharmaceutical Research, 11/8, S. 1143–1147 (1994).
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Luteinisierendes Hormon-Releasinghormon
(LHRH), auch bekannt als Gonadotropin-Releasinghormon (GnRH), ist
ein Decapeptid mit der Struktur:
pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-GIy-NH2.
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Es wird vom Hypothalamus abgesondert
und bindet an Rezeptoren auf der Hypophyse, an luteinisierendes
Releasinghormon (LH) und Follikel-stimulierendes Hormon (FSH). LH
und FSH stimulieren die Keimdrüsen,
Steroidhormone zu synthetisieren. Zahlreiche Analoge von LHRH sind
bekannt, einschließlich
Peptiden, die mit LHRH verwandt sind, und die als Agonisten wirken,
und solchen, die als Antagonisten wirken. [1–15] Man weiß, dass
LHRH-Analoge nützlich
sind bei der Behandlung von hormonabhängigen Krankheiten, wie beispielsweise
Prostatakrebs, gutartiger Prostatavergrößerung, Endometriose, Gebärmuttermyom,
Uterusfibrom, Pubertas praecox oder Brustkrebs, sowie als Verhütungsmittel.
[8] Verabreichung mit verzögerter Freisetzung
ist bevorzugt, sowohl für
Agonisten-LHRH-verwandte
Verbindungen, welche nach wiederholter Verabreichung die Zahl verfügbarer Rezeptoren
verringern; so dass die Produktion von Steroidhormonen unterdrückt wird,
als auch für
Antagonisten-LHRH-verwandte Verbindungen, welche zur anhaltenden
Inhibierung von endogenem LHRH kontinuierlich verabreicht werden
müssen.
[8].
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Die verzögerte parenterale Abgabe von
Medikamenten, insbesondere Peptidmedikamenten bietet viele Vorteile.
Die Verwendung von implantierbaren Vor richtungen zur verzögerten Abgabe
einer großen
Vielzahl von Medikamenten oder anderen nützlichen Wirkstoffen ist im
Stand der Technik gut bekannt. Typische Vorrichtungen werden beispielsweise
in den US-Patenten Nrn. 5 034 229; 5 057 318 und 5 110 596 beschrieben.
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Die orale Bioverfügbarkeit von Peptiden, einschließlich LHRH-verwandten
Verbindungen, ist im Allgemeinen gering. [16–17]
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Derzeit auf dem Markt erhältliche
Formulierungen von LHRH, seinen Analogen und verwandten Verbindungen,
die zur parenteralen Injektion verwendet werden, sind wässrige Lösungen,
die relativ niedrige Konzentrationen an LHRH-verwandten Verbindungen
(0,05 bis 5 mg/ml) enthalten, und auch Trägersubstanzen, wie beispielsweise
Mannit oder Lactose enthalten können.
[18–20]
Solche Formulierungen von LHRH-verwandten Verbindungen müssen entweder
tiefgekühlt
aufbewahrt werden oder können über kurze
Zeiträume bei
Raumtemperatur gelagert werden.
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Verfügbare Depotverbindungen von
LHRH-verwandten Verbindungen, die zur verzögerten Freisetzung über einen
Zeitraum von 1–3
Monaten verabreicht werden, enthalten eine Formulierung aus 15% LHRH-verwandter
Verbindung, dispergiert in einer Matrix aus D,L-Milchsäure- und
Glycolsäure-Copolymer, geformt
als Zylinder zur subkutanen Injektion [1], sowie eine Formulierung
aus Mikropartikeln, umfassend einen Kern aus LHRH-verwandter Verbindung
und Gelatine, umgeben von einer Schale aus D,L-Milchsäure- und
Glycolsäure-Copolymer. Diese
Mikropartikel werden in einem Verdünnungsmittel suspendiert, um
entweder subkutan oder intramuskulär injiziert zu werden. [21,
26] Diese Produkte müssen
bei Raumtemperatur oder darunter gelagert werden. Man weiß, dass
wässrige
Formulierungen von LHRH-verwandten Verbindungen sowohl chemische
als auch physikalische Instabilität und auch Abbau nach Bestrahlung
zeigen. [12, 16, 22–25].
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Formulierungen, von denen gezeigt
wurde, dass sie stabil sind (t90 etwa fünf Jahre),
waren sehr niedrig konzentrierte (25 μg/ml) wässrige, gepufferte (10 mM,
Ionenstärke
0,15) Lösungen,
die bei Temperaturen nicht über
Raumtemperatur (25°C)
gelagert werden. [15]
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Es besteht daher ein Bedarf an stabilen
Peptidformulierungen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Gegenstand der Erfindung ist
in den Ansprüchen
definiert.
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Die vorliegende Erfindung stellt
stabile, nicht-wässrige
Formulierungen zur Verfügung,
bei denen es sich um Lösungen
von LHRH-verwandten Peptidverbindungen in polaren, aprotischen Lösungsmitteln
handelt. Insbesondere werden die Peptidverbindungen mit Konzentrationen
von mindestens etwa 10% formuliert. Diese stabilen Formulierungen
können
bei erhöhten
Temperaturen (z. B. 37°C) über lange
Zeiträume
gelagert werden und sind besonders nützlich in implantierbaren Abgabevorrichtungen
zur Langzeitabgabe (z. B. 1–12 Monate
oder länger)
von Arzneimitteln.
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Die Erfindung stellt eine stabile,
nicht-wässrige
Formulierung einer Peptidverbindung zur Verfügung, die eine LHRH-verwandte
Verbindung und mindestens ein polares, aprotisches Lösungsmittel
umfasst, ausgewählt
aus der Gruppe, die aus DMSO und DMF besteht, wobei die Formulierung
mindestens 3 Monate bei 37°C
stabil ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Formulierung mindestens etwa 10% (Gew./Gew.) der Peptidverbindung.
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In einem anderen Aspekt stellt die
Erfindung Verfahren zur Herstellung einer nicht-wässrigen
Formulierung einer LHRH-verwandten Peptidverbindung zur Verfügung, wobei
die Verfahren das Auflösen
mindestens einer Peptidverbindung in mindestens einem polaren, aprotischen
Lösungsmittel
umfassen. Bevorzugte Formulierungen umfassen mindestens etwa 10%
(Gew./Gew.) Peptidverbindung.
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Die Erfindung kann zur Behandlung
eines Patienten verwendet werden, der unter einem Zustand leidet,
der durch Verabreichung der Peptidverbindung erleichtert werden
kann, wobei die Behandlung die Verabreichung einer effektiven Menge
der stabilen, nicht-wässrigen
Formulierung aus mindestens einer Peptidverbindung in mindestens
einem polaren, aprotischen Lösungsmittel
an den Patienten umfasst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
die Stabilität
einer 40%-igen Leuprolidacetatlösung
(Gew./Gew.) in Dimethylsulfoxid (Methylsulfoxid oder DMSO) nach
zwei Monaten bei 80°C,
gemessen durch Umkehrphasen-HPLC (RP-HPLC, = reverse phase HPLC).
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2 zeigt
die gleiche Probe wie 1,
injiziert mittels Ausschlußchromatographie
(SEC, = size exclusion chromatography). Diese Figur zeigt, dass
es sehr wenig Aggregation gibt und dass die vorhandene Aggregation
Dimer- und Trimer-Produkte umfasst, wobei keine Aggregation höherer Ordnung
auftritt.
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3 zeigt
den Arrhenius-Plot, der die Abgabe von Leuprolid aus 40%-igen Lösungen von
Leuprolidacetat in Dimethylsulfoxid (DMSO) zeigt.
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4 veranschaulicht
die chemische und physikalische Stabilität einer 40%-igen Leuprolidlösung in DMSO
nach sechs Monaten bei 80°C.
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5 veranschaulicht
die Abgabe von Leuprolid aus einer 40%-igen Leuprolidacetatlösung in
DMSO über
einen Zeitraum von sechs Monaten bei 37°C, 50°C, 65°C oder 80°C.
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6 veranschaulicht
die chemische Stabilität
einer 40%-igen Leuprolidacetatlösung
in DMSO über einen
Zeitraum von neun Monaten bei 37°C.
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7 veranschaulicht,
dass die Erhöhung
der Konzentration des Peptids Leuprolid in DMSO-Lösung zu
einer erhöhten
Stabilität
bei 80°C
führte.
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8 veranschaulicht,
dass die Erhöhung
des Feuchtigkeitsgehalts von 40%-igen Leuprolid-DMSO-Formulierungen
zu einer verringerten Stabilität
bei 80°C
führte.
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9 veranschaulicht,
dass in den in 8 gezeigten
Formulierungen chemische Abbauprodukte mit zunehmender Feuchtigkeit
zunahmen.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung führt zu der
unerwarteten Feststellung, dass das Auflösen von Peptidverbindungen
in nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln
zu stabilen Formulierungen führt.
Früher bekannte
Formulierungen von Peptidverbindungen, bei denen es sich um verdünnte, gepufferte,
wässrige
Lösungen
handelt, die die Trägersubstanzen,
wie beispielsweise EDTA oder Ascorbinsäure, enthalten und bei niedrigen
Temperaturen (4–25°C) gelagert
werden müssen,
bilden Abbauprodukte durch Abbauwege, wie beispielsweise Säure-/Base-katalysierte
Hydrolyse, Desaminierung, Racemisierung und Oxidation. Im Gegensatz
dazu stabilisieren die hier beanspruchten Formulierungen Peptidver bindungen
bei erhöhten
Temperaturen (z. B. 37°C
bis 80°C)
und hohen Konzentrationen (d. h. mindestens etwa 10%).
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Standard-Peptid- und Proteinformulierungen
bestehen aus verdünnten
wässrigen
Lösungen.
Medikamentenstabilität
erreicht man üblicherweise
durch Variieren eines oder mehrerer der folgenden Faktoren: pH-Wert,
Puffertyp, Ionenstärke,
Trägersubstanzen
(EDTA, Ascorbinsäure,
usw.). Bei diesen Formulierungen können Abbauwege, die Wasser
benötigen
(Hydrolyse, Desaminierung, Racemisierung), nicht vollständig stabilisiert
werden. Im Gegensatz dazu wurde in der vorliegenden Erfindung gezeigt,
dass Peptide, die in nicht-wässrigen
Lösungen,
wie beispielsweise Dimethylsulfoxid (DMSO) und Dimethylformamid
(DMF) formuliert sind, chemisch und physikalisch stabiler sind als
diejenigen, die in Wasser formuliert sind. DMSO und DMF gelten als
polare, aprotische Lösungsmittel.
Man würde
erwarten, dass aprotische Lösungsmittel
die Abbaugeschwindigkeit verringern, da sie nicht die Möglichkeit
haben, Protonen für
die Abbaureaktionen zur Verfügung
zu stellen. Umgekehrt würde
man erwarten, dass Lösungsmittel,
die polarer sind als Wasser (beispielsweise beträgt das Dipolmoment von Wasser
1,85, für
DMF 3,82 und für
DMSO 3,96), die Abbaugeschwindigkeit erhöhen, da sie mithelfen können, den
geschwindigkeitsbestimmenden Schritt zu stabilisieren und die Abbaugeschwindigkeit
zu erhöhen.
Wir haben jedoch festgestellt, dass der Gesamteffekt der polaren,
aprotischen Lösungsmittel
der war, Peptidlösungen
generell zu stabilisieren.
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Die Erfindung besteht aus der Verwendung
von nicht-wässrigen,
aprotischen Lösungsmitteln,
wie beispielsweise DMSO oder DMF, zur Stabilisierung von Formulierungen
LHRH-verwandter Peptide sowohl gegen chemischen als auch physikalischen
Abbau. Die Feststellung besteht aus der Erkenntnis, dass die Verwendung
von DMSO oder DMF die Gesamtstabilität von Peptiden unter einer
großen
Vielzahl von Formulierungsbedingungen, einschließlich hohen Konzentrationen
und erhöhten
Temperaturen, verbessert, was die Abgabe von Peptiden in implantierbaren
Langzeitvorrichtungen möglich
macht und anderenfalls nicht durchführbar wäre.
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A. Definitionen:
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Wie hier verwendet, haben die folgenden
Begriffe die folgenden Bedeutungen:
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Der Begriff "chemische Stabilität" bedeutet, dass ein geeigneter Prozentsatz
an Abbauprodukten, entstanden auf chemischen Wegen, wie beispielsweise
Oxidation oder Hydrolyse, gebildet wird. Eine Verbindung wird insbesondere
als chemisch stabil angesehen, wenn nach zwei Monaten bei 37°C nicht mehr
als etwa 20% Zersetzungsprodukte gebildet werden.
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Der Begriff "physikalische Stabilität" bedeutet, dass ein
geeigneter Prozentsatz an Aggregaten (z. B. Dimere, Trimere und
größere Formen)
gebildet wird. Insbesondere wird eine Formulierung als physikalisch
stabil angesehen, wenn nach zwei Monaten bei 37°C nicht mehr als etwa 15% Aggregate
gebildet werden.
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Der Begriff "stabile Formulierung" bedeutet, dass nach zwei Monaten bei
37°C (oder
gleichartigen Bedingungen bei einer erhöhten Temperatur) mindestens
etwa 65% chemisch und physikalisch stabile Peptidverbindung verbleibt.
Besonders bevorzugte Formulierungen sind solche, die unter diesen
Bedingungen mindestens etwa 80% chemisch und physikalisch stabiles
Peptid behalten. Speziell bevorzugte stabile Formulierungen sind
solche, die nach Sterilisierungsbestrahlung (z. B. Gamma-, Beta-
oder Elektronenstrahl) keinen Abbau zeigen.
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Die Begriffe "Peptid" und "Peptidverbindung" bedeuten Polymere aus bis zu etwa 50
Aminosäureresten,
die durch Amid(CONH)-Bindungen miteinander verbunden sind. Analoge,
Derivate, Agonisten, Antagonisten und pharmazeutisch geeignete Salze
von all diesen sind in diesen Begriffen enthalten. Die Begriffe
umfassen auch Peptide und/oder Peptidverbindungen, die D-Aminosäuren, modifizierte,
derivatisierte oder nicht-natürlich
vorkommende Aminosäuren
in der D- oder L-Konfiguration
und/oder peptomimetische Einheiten als Teil ihrer Struktur enthalten.
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Der Begriff "LHRH-verwandte Verbindung" bedeutet luteinisierendes
Hormon-Releasinghormon (LHRH) und dessen Analoge und pharmazeutisch
geeignete Salze. Der Begriff LHRH-verwandte Verbindungen umfasst
Octa-, Nona- und Decapeptid-LHRH-Agonisten und -antagonisten, sowie
natives LHRH. Besonders bevorzugte LHRH-verwandte Verbindungen umfassen
LHRH, Leuprolid, Goserelin, Nafarelin und andere bekannte aktive
Agonisten und Antagonisten. [1–21]
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Der Begriff "hohe Konzentration" bedeutet mindestens etwa 10% (Gew./Gew.)
und bis zur maximalen Löslichkeit
des betreffenden Peptids.
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Der Begriff "Trägersubstanz" bedeutet eine mehr
oder weniger inerte Substanz in der Formulierung, die als Verdünnungsmittel
oder Träger
zugegeben wird, oder um Farm oder Konsistenz zu verleihen. Trägersubstanzen
sind zu unterscheiden von Lösungsmitteln,
wie beispielsweise EtOH, welche verwendet werden, um Medikamente
in Formulierungen aufzulösen,
und von nicht-ionischen, oberflächenaktiven
Mitteln, wie beispielsweise Tween 20, welche verwendet werden, um
Medikamente in Formulierungen löslich
zu machen, und von Konservierungsstoffen, wie beispielsweise Benzylalkoholen
oder Methyl- oder Propylparabenen, die verwendet werden, um Bakterienwachstum
vorzubeugen oder es zu verhindern.
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Der Begriff "polares, aprotisches Lösungsmittel" bedeutet ein polares
Lösungsmittel,
das keinen sauren Wasserstoff enthält und nicht als Wasserstoffbindungsdonor
wirkt. Beispiele für
polare, aprotische Lösungsmittel
sind Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Hexamethylphosphortriamid
(HMPT) und n-Methylpyrrolidon.
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Der Begriff "nicht-wässriges, protisches Lösungsmittel" bedeutet ein nichtpolares
Lösungsmittel,
welches Wasserstoff an Sauerstoff oder Stickstoff gebunden enthält, so dass
es in der Lage ist, Wasserstoffbindungen zu binden oder ein Proton
abzugeben. Beispiele für
apolare, protische Lösungsmittel
sind Polyethylenglycole (PEGs), Propylenglycol (PG), Polyvinylpyrrolidon
(PVP), Methoxypropylenglycol (MPEG), Glycerin und Glycofurol.
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B. Herstellung der Formulierungen:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
nicht-wässrige
Formulierungen von LHRH-verwandten
Peptidverbindungen in polaren, aprotischen Lösungsmitteln, welche über längere Zeiträume bei
erhöhten
Temperaturen stabil sind. Standardmäßige verdünnte, wässrige Peptid- und Proteinformulierungen
erfordern die Einstellung des Puffertyps, der Ionenstärke, des
pH-Werts und der Trägersubstanzen
(z. B. EDTA und Ascorbinsäure),
um Stabilität
zu erreichen. Im Gegensatz dazu erreichen die beanspruchten Formulierungen
eine Stabilisierung der Peptidverbindungen durch Verwendung von
nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln.
Insbesondere wurde durch die Formulierungen der vorliegenden Verbindungen
Stabilität
bei hohen Konzentrationen (mindestens etwa 10%, Gew./Gew.) an Verbindung
zur Verfügung
gestellt.
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Beispiele für Peptide und Peptidverbindungen,
die auch mit Hilfe der vorliegsnden Erfindung formuliert werden
können,
umfassen solche Peptide, die eine biologische Aktivität haben,
oder die verwendet werden können,
um eine Krankheit oder einen anderen pathologischen Zustand zu behandeln.
Sie umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, adrenokortikotropes
Hormon, Angiotensin I und II, Atriopeptid, Bombesin, Bradykinin,
Calcitonin, Cerebellin, Dynorphin A, Alpha- und Beta-Endorphin, Endothelin, Enkephalin,
epidermalen Wachstumsfaktor, Fertirelin, follikuläres Gonadotropin-Releasingpeptid,
Galanin, Glucagon, Gonadorelin, Gonadotropin, Goserelin, Wachstumhormon-Releasingpeptid,
Histrelin, Insulin, Leuprolid, LHRH, Motilin, Nafarelin, Neurotensin,
Oxytocin, Somatostatin, Substanz P, Tumornekrosefaktor, Triptorelin
und Vasopressin. Analoge, Derivate, Antagonisten, Agonisten und
pharmazeutisch geeignete Salze der oben Genannten können auch
verwendet werden.
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Die Peptidverbindungen, die in den
Formulierungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar
sind, können
in Form eines Salzes, vorzugsweise eines pharmazeutisch geeigneten
Salzes, verwendet werden. Verwendbare Salze sind Fachleuten auf
dem Gebiet bekannt und umfassen Salze mit anorganischen Säuren, organischen
Säuren,
anorganischen Basen oder organischen Basen. Bevorzugte Salze sind Acetatsalze.
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Peptide und Peptidverbindungen, die
in nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln
leicht löslich
sind, sind für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Ein Fachmann
auf dem Gebiet kann auf der Basis ihrer Löslichkeit leicht bestimmen,
welche Verbindungen verwendbar sind, d. h., die Verbindung muss
in dem jeweiligen nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln
wenigstens in einer geeigneten Menge löslich sein. Bevorzugte Löslichkeiten
betragen mindestens etwa 10% (Gew./Gew.). Die Peptidverbindungen,
die in den Formulierungen der vorliegenden Erfindung enthalten sind,
sind LHRH-verwandte Verbindungen, einschließlich Leuprolid und Leuprolidacetat.
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Der Anteil des Peptids variiert in
Abhängigkeit
von der Verbindung, des zu behandelnden Zustands, der Löslichkeit
der Verbindung, der erwarteten Dosis und der Dauer der Verabreichung.
(Siehe beispielsweise The Pharmacological Basis of Therapeutics,
Gilman et al., 7. Aufl., (1985) und Pharmaceutical Sciences, Remington,
18. Aufl. (1990)). Die Peptidkonzentration in hochkonzentrierten
Formulierungen reicht von mindestens etwa 10% (Gew.-/Gew.) bis zur
maximalen Löslichkeit
der Verbindung. Ein bevorzugter Bereich ist etwa 20 bis 60% (Gew./Gew.).
Der derzeit noch bevorzugtere Bereich liegt bei etwa 30 bis 50%
(Gew./Gew.), und der am meisten bevorzugte Bereich ist etwa 35 bis
45% (Gew./Gew.).
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Es wurde unenrwarteterweise festgestellt,
dass eine Erhöhung
der Konzentration des Peptids, das im nicht-wässrigen, polaren, aprotischen
Lösungsmittel
gelöst
ist, die Stabilität
der Peptidformulierung erhöhen kann.
Wenn beispielsweise Lösungen
von 5, 10, 20 und 40% Leuprolid in DMSO 8 Wochen lang bei 80°C gelagert
wurden, wobei regelmäßig Proben
entnommen und analysiert wurden, um den Prozentgehalt an verbleibendem
Leuprolid zu bestimmen, waren, wie in 7 gezeigt,
Formulierungen mit höheren
Konzentrationen an Leuprolid stabiler als Formulierungen mit niedrigeren
Konzentrationen an Leuprolid.
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Allgemein können die stabilen Formulierungen
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden durch einfaches Auflösen der
gewünschten
Menge, beispielsweise einer therapeutisch effektiven Menge, der
gewünschten
LHRH-verwandten Peptidverbindung im ausgewählten nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmittel
hergestellt werden. Bevorzugte polare, aprotische Lösungsmittel
umfassen DMSO und DMF.
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Wie in 8 gezeigt,
führte
eine Zunahme des Wassers, das in den Peptidformulierungen der vorliegenden
Erfindung enthalten war, zu einem erhöhten Peptidabbau. Es scheint,
dass dieser Anstieg hauptsächlich
auf eine Zunahme chemischer Abbauprodukte zurückzuführen ist, während die Aggregation relativ
konstant bleibt (9).
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Es wurde auch festgestellt, dass
nicht-wässrige,
protische Lösungsmittel,
wie beispielsweise PEG, PG und PVP, wahlweise zu den beanspruchten
Formulierungen zugegeben werden können.
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C. Methodik:
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Wir haben festgestellt, dass stabile,
nicht-wässrige
Formulierungen von Peptidverbindungen durch Auflösen der zu formulierenden Peptidverbindungen
in nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln hergestellt
werden können.
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Wir haben diese Peptidverbindungsformulierungen,
insbesondere Formulierungen der LHRH-verwandten Verbindung Leuprolid,
auf ihre Stabilität
getestet, indem wir sie einer beschleunigten Alterung bei erhöhten Temperaturen
ausgesetzt haben und die chemische und physikalische Stabilität der Formulierungen gemessen
haben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen (gezeigt beispielsweise in
Tabelle II und den 1, 2, 4 und 6)
zeigen, dass diese Formulierungen unter Bedingungen stabil waren,
die eine Lagerung über
ein Jahr bei 37°C
erreichen oder überschreiten.
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Wir haben auch Peptidverbindungsformulierungen,
die, wie hier beschrieben, hergestellt wurden, auf ihre Stabilität nach 2,5
Megarad-Gammabestrahung getestet. Die Ergebnisse, gezeigt in Tabelle
III, zeigen, dass diese Formulierungen nach einer solchen Bestrahlung
chemisch und physikalisch stabil blieben.
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, haben wir
die Stabilität
einer großen
Vielzahl von Peptidformulierungen, speziell Leuprolid, Goserelin,
LHRH, Angiotensin 1, Bradykinin, Calcitonin, Enkephalin, Insulin,
Neurotensin, Substanz P, Trypsinogen und Vasopressin, getestet,
indem wir sie im nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmittel
DMSO aufgelöst
haben (oder versucht haben, sie aufzulösen) und dann einer beschleunigten
Alterung bei erhöhten
Temperaturen unterzogen haben. Die Stabilität der Formulierungen wurde
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als Halbwertszeit bei
37°C unter
Annahme von Ea = 22,2 kcal/mol gezeigt.
Eine Vielzahl der getesteten Peptide war löslich in DMSO und blieb unter
den Testbedingungen stabil. Die Löslichkeit eines bestimmten
Peptids in einem bestimmten nicht-wässrigen, polaren, aprotischen
Lösungsmittel
und die Stabilität
der erhaltenen Lösungen
sind von Fachleuten auf dem Gebiet unter Verwendung von Routineverfahren
leicht zu bestimmen.
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Tabelle
1: Stabilität
von in DMSO formulierten Peptiden
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Formulierungen von 40% Peptid in
DMSO, die sechs Monate lang bei 37°C, 50°C, 65°C und 80°C gelagert wurden, zeigten nicht-lineare
Arrhenius-Kinetiken, gemessen als Gesamtverlust von Peptid aus der
Lösung,
was die Stabilität
dieser Formulierungen bei erhöhten
Temperaturen zeigte. Die Analyse der bei 37°C gesammelten Daten ergab ein
t90 von 14,4 Monaten, was zeigte, dass die
Stabilität
bei 37°C
noch sehr gut ist.
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Die Temperatur scheint sowohl die
Abbaugeschwindigkeit als auch das Verhältnis der Abbauprodukte der
Formulierungen der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen. Untersuchungen
an Leuprolid-DMSO-Formulierungen haben gezeigt, dass bei 65°C und 80°C Oxidation
der hauptsächliche
chemische Abbauweg zu sein scheint. Dagegen sind bei 37°C und 50°C Hydrolyse
und Isomerisierung offenbar die vorherrschenden Abbauwege bei diesen
Formulierungen.
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Wir haben auch unerwarteterweise
festgestellt, dass bestimmte Peptidformulierungen der vorliegenden
Erfindung bakteriostatisch sind (d. h., Bakterienwachstum inhibieren),
bakterizid sind (d. h. den Tod von Bakterien hervorrufen) und sporizid
sind (d. h. Sporen abtöten).
Insbesondere zeigten Leuprolidformulierungen mit 50–400 mg/ml
bakteriostatische, bakterizide und sporizide Aktivität. Die Stabilität der Proben
wurde durch Zusatz von Bakterien nicht beeinflusst, was zeigte,
dass die Enzyme, die von den abgetöteten und lysierten Bakterien
freige setzt wurden, die Stabilität
des Produkts nicht nachteilig beeinflussten. Dies zeigte, dass diese Formulierungen
enzymatische Aktivität
nicht förderten.
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Es ist bekannt, dass einige Peptide,
beispielsweise Calcitonin und Leuprolid, physikalisch instabil sind, und
Aggregation, Gelbildung und Fibrillierung zeigen, wenn sie in wässriger
Lösung
formuliert werden. Die Verbesserung der physikalischen Stabilität kann die
Bioverfügbarkeit
erhöhen,
Sensibilisierung und Immunreaktion abmildern, und eine leichtere
parenterale Verabreichung, einschließlich der Verabreichung unter
Verwendung implantierbarer Medikamentenabgabesysteme, ermöglichen.
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Es wurde unerwarteterweise festgestellt,
dass bestimmte Peptide, wie beispielsweise Leuprolid, Goserelin
und Calcitonin, nicht gelieren, wenn sie in den nicht-wässrigen,
polaren, aprotischen Lösungsmitteln der
vorliegenden Erfindung formuliert sind. Sogar nach 12 Monaten bei
37°C wurde
keine Gelbildung festgestellt. Dies liegt offensichtlich daran,
dass nicht-wässrige,
polare, aprotische Lösungsmittel
dazu führen,
dass Peptide eine Zufallsknäuel-/Alpha-Helixkonformation
bilden, die sich nicht wieder zu einer Beta-Blattstruktur faltet
und demzufolge nicht geliert. Somit haben diese Lösungsmittel
einen Antigel-Effekt.
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Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist, dass nicht-wässrige
Lösungen,
die LHRH-verwandte Peptidverbindungen in polaren, aprotischen Lösungsmitteln
enthalten, chemisch und physikalisch über längere Zeiträume bei hohen Temperaturen
stabil sind. Solche Formulierungen sind sogar stabil, wenn hohe Konzentrationen
verwendet werden. Diese Formulierungen sind also dahingehend vorteilhaft,
dass sie versendet werden und über
längere
Zeiträume
bei Temperaturen um oder oberhalb Raumtemperatur gelagert werden können. Sie
sind auch zur Verwendung in implantierbaren Abgabevorrichtungen
geeignet.
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BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
DER ERFINDUNG
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Die Untersuchungen in den folgenden
Beispielen wurden nach folgenden Verfahren durchgeführt.
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1. Herstellung von Leuprolidacetatlösungen
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Leuprolidacetat (erhalten beispielsweise
von Mallinckrodt, St. Louis, Missouri) wurde abgewogen und unter
Rühren
und Zentrifugieren in der geeigneten Konzentration in einem Lösungsmittel
(DMSO, DMF, DMSO/PEG, DMSO/PG oder DMSO/PVP) gelöst. Der Begriff trockenes DMSO
bedeutet QMSO-Formulierungen, die in einer Umgebung mit niedrigem
Feuchtigkeitsgehalt (d. h. trockene N2-Atmosphäre) hergestellt
wurden.
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Wenn nicht anders erwähnt, wurde
der Gehalt an freier Leuprolidbase aus den Potenzwerten des Analysenzertifikats
als freie Base bei 37°C
berechnet. Wenn nicht anders erwähnt,
war dies 40% Leuprolidacetat.
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2. Herstellung von Reservoirs
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Die Reservoirs von implantierbaren
Medikamentenabgabevorrichtungen wurden mit der geeigneten Leuprolidacetatlösung gefüllt. Die
Formulierung wurde in Titan- oder Polymerreservoirs gefüllt, die
an jeder Seite mit einem Polymerstopfen verschlossen waren. Das
gefüllte
Reservoir wurde dann in einem Plastikbeutel versiegelt und für den Stabilitätstest in
einen Ofen gelegt.
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Es sei angemerkt, dass die Formulierungen
in den Reservoirs dieser Vorrichtungen vollständig von der äußeren Umgebung
isoliert sind.
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3. Umkehrphasen-HPLC (RP-HPLC
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Alle Stabilitätsproben wurden auf ihre Leuprolidkonzentration
und prozentuale Peakfläche
analysiert, wobei eine Graduentenelution-Umkehrphasen-HPLC-Apparatur mit einem
gekühlten,
automatischen Probendosiersystem (4°C) verwendet wurde, um den Abbau
der Proben zu minimieren. Die Chromatographiebedingungen sind nachstehend
aufgeführt.
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RP-HPLC-Chromatographiebedingungen
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Leuprolidstandards (in Wasser) bei
4 bis 6 verschiedenen Konzentrationen, üblicherweise 0,1–1,2 mg/mL,
wurden gleichzeitig mit den Stabilitätsproben laufengelassen. Die
Stabilitätsproben
wurden durch die Standardsets zusammengefasst, mit nicht mehr als
40 Proben zwischen den Standardsets. Alle Peaks zwischen dem Hohlraumvolumen
und 45 Minuten Laufzeit wurden integriert. Die integrierten Peakflächen für die Leuprolidstandards
wurden als Funktion der Konzentration aufgetragen. Die Leuprolidkonzentrationen
für die Stabilitätsproben
wurden dann unter Verwendung linearer Regression berechnet. Die
prozentualen Peakflächen
für den
Leuprolidpeak, die Summe aller Peaks, die vor Leuprolid eluierten
(mit "Andere" gekennzeichnet) und
die Summe aller Peaks, die nach Leuprolid eluierten (mit "Aggregate" gekennzeichnet)
wurden auch aufgezeichnet und als Funktion der Probenzeitpunkte
aufgetragen.
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4. Ausschlusschromatographie
(SEC)
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Ausgewählte Stabilitätsproben
wurden mittels einer isokratischen Lösungs-SEC-Apparatur mit einem gekühlten, automatischen
Probendosiersystem (4°C)
auf prozentuale Peakfläche
und Molmassen analysiert. Die Chromatographiebedingungen sind nachstehend
aufgeführt.
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SEC-Chromatographiebedingungen
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Für
die Berechnung der Molmassen benötigte
man das Hohlraumvolumen und das Gesamtvolumen für die Ausschlusschromatographiesäule. Der
BioRad- Standard
für hohe
Molmassen und 0,1% Aceton wurden verwendet, um das Hohlraumvolumen
bzw. das Gesamtvolumen zu bestimmen. Die Retentionszeiten für den ersten
Peak im BioRad-Standard und den Acetonpeak wurden aufgezeichnet
und mit Hilfe der nachstehend gezeigten Gleichungen in Volumeneinheiten
umgewandelt. Da diese Werte für
eine bestimmte SEC-Säule
und ein bestimmtes HPLC-System konstant sind, wurden das Hohlraumvolumen
und das Gesamtvolumen immer dann wieder bestimmt, wenn an der SEC-Säule oder
dem HPLC-System
etwas verändert
wurde. Der Standardlauf wurde durchgeführt, gefolgt von den Stabilitätsproben.
Das Standardgemisch enthielt ungefähr 0,2 mg/ml der folgenden
Peptide: Bursin (MW = 449), WLFR-Peptid (MW = 619), Angiotensin
(MW = 1181), GRF (MW = 5108) und Cytochrom C (MW = 12394). Diese
Standards wurden gewählt,
da sie die Molmasse von Leuprolid einschlossen, und ähnlich wie
Leuprolid alle basische pl-Werte hatten (9,8–11,0).
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Für
alle Peaks wurden die prozentualen Peakflächen aufgezeichnet. Die Molmassen
der abgetrennten Spezies wurden mit Hilfe der folgenden Gleichungen
berechnet.
V
s = Durchlaufgeschwindigkeit
(mL/min) × Probenpeak-Retentionszeit
(min)
V
0 = Durchlaufgeschwindigkeit
(mL/min) × Hohlraumvolumenpeak-Retentionszeit
(min)
V
t = Durchlaufgeschwindigkeit
(mL/min) × Gesamtvolumenpeak-Retentionszeit (min)
worin:
V
s =
Standard- oder Probenvolumen
V
0 = Hohlraumvolumen
V
t = Gesamtvolumen
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Vs wurde
für jeden
Peptid-Standardpeak berechnet. Das Kd für jeden Peptidstandard wurde
dann mit Hilfe der vorher bestimmten Werte von Vt und
V0 berechnet. Die lineare Regressionslinie
aus der Auftragung von logMW gegen Kd–1 verwendet,
um für
jeden Peak in der Stabilitätsprobe
die Molmassen zu bestimmen. Die prozentualen Peakflächen für die Stabilitätsproben
wurden auch aufgezeichnet.
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5. Geräte und Materialien
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Die für die RP-HPLC und SEC verwendeten
Geräte
und Materialien waren folgende:
Waters Millennium HPLC-System,
bestehend aus einem automatischen Probendosiersystem 717, einer
Pumpe 626, einem Regler 6000S, einem Photodioden-Arraydetektor 900
und einem Brechungsindex-Detektor 414 (Waters Chromatography, Milford,
MA)
HPLC-Röhrchen
für 48
und 96 Positionen (Waters Chromatography, Milford, MA)
HaiSil
C18, 120 A, 5 μm
4,6 × 250
mm HPLC-Säule
(Higgins Analytical, Mountain View, CA)
Pharmacia Peptide,
HR 10/30 SEC-Säule
(Pharmacia Biotech, Piscataway, NJ)
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Die folgenden Beispiele sollen diese
Erfindung veranschaulichen und sind nicht dazu angetan, den Umfang
dieser Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken.
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BEISPIEL 1
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Beschleunigte Stabilitätsuntersuchungen
an Leuprolidacetatformulierungen
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Formulierungen von 40% (Gew./Gew.)
Leuprolidacetat (entsprechend etwa 37% freier Leuprolidbase) in
einem Lösungsmittel
wurden, wie oben beschrieben, hergestellt und verwendet, um die
Reservoirs von implantierbaren Medikamentenabgabevorrichtungen zu
füllen,
wie auch oben beschrieben wurde. Alle Reservoirs bestanden aus Titan.
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Die gefüllten Vorrichtungen wurden
einer beschleunigten Alterung unterzogen, indem sie sieben Tage lang
bei erhöhten
Temperaturen (80°C)
in einem Ofen (Precision Scientific oder Thelco) gelagert wurden.
Das entspricht etwa 1,5 Jahren bei 37°C oder etwa vier Jahren bei
Raumtemperatur (25°C).
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Die Proben wurden, wie oben beschrieben,
mittels RP-HPLC und SEC analysiert, um die chemische und physikalische
Stabilität
der gealterten Formulierungen zu bestimmen.
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Die in Tabelle II aufgeführten Ergebnisse
zeigen, dass diese Formulierungen die Stabilität der LHRH-verwandten Verbindung
Leuprolid beibehalten konnten. In jedem Fall wurden mindestens 65%
Leuprolid beibehalten.
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Tabelle
II
Stabilität
von polaren, aprotischen Leuprolidacetat-Formulierungen nach 7 Tagen
bei 80°C
in Titanreservoirs
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BEISPIEL 2
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Stabilitätsuntersuchungen
an bestrahlten Leuprolidacetat-Formulierungen
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Formulierungen von 40% (Gew./Gew.)
Leuprolidacetat in DMSO wurden, wie oben beschrieben, hergestellt
und verwendet, um die Reservoirs von Medikamentenabgabevorrichtungen,
wie oben beschrieben, zu füllen.
Alle Reservoirs bestanden aus Titan.
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Die gefüllten Vorrichtungen wurden
an Sterigenics (Tustin, Kalifornien) geschickt, wo sie unter Verwendung
von Cobalt 60 in einer 3-stufigen "Sichtkasten-Bestrahlung" in der Sterigenics' Tustin Main Cell
einer 2,5 Megarad-Gammabestrahlung unterworfen wurden. Die in Tabelle
III mit "kalt" bezeichneten Proben
wurden auf Trockeneis versandt und bestrahlt. Anschließend wurden
die Proben wie in Beispiel 1 einer beschleunigten Alterung unterzogen.
Am Tag 0 und am Tag 7 wurden Proben entnommen und, wie oben beschrieben,
mittels RP-HPLC und SEC analysiert, um die chemische und physikalische
Stabilität
der bestrahlten Formulierungen zu bestimmen.
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Die in Tabelle III aufgeführten Ergebnisse
zeigen, dass diese Leuprolidacetat-Formulierungen nach Bestrahlung
stabil waren. In jedem Fall wurden mindestens 65% Leuprolid bei
niedrigen Werten von Aggregatbildung beibehalten.
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BEISPIEL 3
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Beschleunigte Langzeitstabilitätsuntersuchungen
an Leuprolidacetat-Formulierungen
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Lösungen
von 40% Leuprolidacetat (Gew./Gew.) in DMSO wurden hergestellt,
in Reservoirs gefüllt, zwei
Monate lang bei 80°C
gelagert und, wie oben beschrieben, analysiert. Die in den 1 (RP-HPLC) und 2 (SEC)
gezeigten Ergebnisse zeigen, dass 81,1% Leuprolid zurückgewonnen
wurden, bei nur 14,6% chemischem Abbau und 5,1% physikalischer Aggregation.
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Leuprolidacetatlösungen wurden hergestellt,
eingefüllt,
bei 80°C
sechs Monate lang gelagert und wie oben beschrieben analysiert. 4 ist eine Auftragung von
Leuprolid und seinen chemischen und physikalischen Abbauprodukten,
die über
den Sechs-Monate-Zeitraum zurückgewonnen
wurden, was zeigt, dass wir alles Peptidmaterial, von dem wir ausgegangen
waren, berücksichtigt
haben, und dass diese Formulierungen bei 80°C eine gute Stabilität zeigten.
Die Summe dieser drei Elemente ist als Massenbilanz ebenfalls gezeigt. 5 ist eine Auftragung des
natürlichen
log dieser Daten und zeigt, dass diese Formulierungen über den
gesamten getesteten Temperaturbereich lineare Kinetiken zeigten.
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Die chemische Stabilität von 40%-igen
Leuprolidacetatlösungen,
die, wie oben beschrieben, hergestellt und analysiert worden waren,
ist in 6 dargestellt.
Nach neun Monaten bei 37°C
waren mehr als 90% (93,5%) Leuprolid vorhanden, wobei sich weniger
als 5% (2,9%) chemische Abbauprodukte (gezeigt als "früh" in der Figur) und
weniger als 5% (2,3%) physikalische Abbauprodukte (gezeigt als "spät", und basierend auf dem
RP-HPLC-Profil, aber in guter Übereinstimmung
mit der SEC) gebildet hatten.
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Lösungen
von 40% Leuprolidacetat (Gew./Gew.) in DMSO wurden hergestellt,
in Reservoirs gefüllt, bei
37°C, 50°C, 65°C oder 80°C gelagert,
und, wie oben beschrieben, mittels RP-HPLC analysiert. Die Ergebnisse
wurden berechnet wie in Physical Pharmacy: Physical Chemical Principles
in the Pharmaceutical Sciences, 3. Aufl., Martin et al., Kapitel
14 (1983), beschrieben, und zeigten, dass der Verlust von Leuprolid
aus DMSO-Formulierungen nicht-linear war. Die Daten sind nachstehend
gezeigt, und ein Arrhenius-Plot ist in 3 dargestellt.
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Da die Arrhenius-Plots von DMSO-Formulierungen,
die bei 80°C
gelagert wurden, zeigten, dass der Verlust von Leuprolid nicht-linear
war, wurden die bei 37°C
gesammelten Stabilitätsdaten
verwendet, um ein t90 für diese Formulierungen von
14,4 Monaten bei 37°C
zu berechnen.
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BEISPIEL 4
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Stabilitätsuntersuchungen
an Leuprolidacetat-Formulierungen in DMSO/Wasser
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Formulierungen von 40% Leuprolidacetat
(Gew./Gew.) in DMSO, DMSOV1lasser (95 : 5, 90 : 10, 70 : 30, 50
: 50 und 30 : 70) und Wasser wurden, wie oben beschrieben, hergestellt
und sieben Tage lang bei 80°C inkubiert.
Am Tag 0 und am Tag 7 wurde eine Fourier Transform-Infrarotspektroskopie(FTIR)-Analyse
durchgeführt.
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Die Ergebnisse zeigten, dass sich
in allen getesteten Formulierungen nach der beschleunigten Alterung
die Strukturkonformation von Leuprolid sehr wenig veränderte.
Im Allgemeinen war die Peptidstruktur vorwiegend Zufallsknäuel- oder α-Helix in
DMSO-Formulierungen, während
die Peptidstruktur in Wasser-Formulierungen vorwiegend β-Blattstruktur
war.
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Modifikationen der oben beschriebenen
Arten, die verschiedenen Ausführungsformen
dieser Erfindung durchzuführen,
werden Fachleuten auf dem Gebiet nach der Beschreibung dieser Erfindung
offensichtlich sein. Die oben beschriebenen Beispiele sind nicht
einschränkend,
sondern nur beispielhaft für
diese Erfindung, deren Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert
ist.