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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
granulierter Polyacrylsäure.
Die Polyacrylpolymere sind in wässrigen
Medien hochgradig aufgequollen. Die durch das Verfahren der vorliegenden
Erfindung hergestellten Polyacrylsäure-Körner sind in Formulierungen
mit geregelter Freisetzung (wie pharmazeutischen Tabletten) brauchbar.
Die pulverige Form von Polyacrylsäure, die zuvor in Anwendungen mit
geregelter Freisetzung verwendet wurde, führte aufgrund ihrer schlechten
Pulverfließmerkmale,
Staub und mit dem Staub zusammenhängenden statischen Ladungen
zu Materialhandhabungsproblemen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Viele
compoundierte Feststoffe entstehen als feine, leichte und/oder lose
Pulver oder werden als solche hergestellt. Solche Pulver haben oft
schlechte Fließmerkmale
und sind aufgrund eines Verklumpens und eines schlechten Benetzens
gegenüber
einem Vermischen und einer Dispersion in Flüssigkeiten resistent. Der mit
den Pulvern zusammenhängende
Staub kann statische Ladungseffekte aufweisen. Zusätzliche
Probleme umfassen eine Schwierigkeit bei der Handhabung und eine
Schwierigkeit bei der Befüllung
durch volumetrische Dosiergeräte.
Viele solcher Pulver sind historisch granuliert worden, um ihre
Teilchengrößenverteilung
zu variieren, damit ihre Merkmale verbessert werden. Bei diesen
Anwendungen stellen die größeren Körner einen temporären Zustand
dar, wobei die Körner
durch Scherung oder Lösungsmit tel
im fertigen Produkt leicht wieder in die kleineren, pulverförmigen Teilchen
zerbrochen werden.
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Polyacrylsäureharze,
die in Anwendungen zu verwenden sind, die ein Quellen mit wässrigen
Elektrolytlösungen
einschließen,
werden üblicherweise
in nichtwässrigen
Polymerisationen polymerisiert, wobei das unlösliche Polymer als Pulver isoliert
werden kann. Diese aus aggregierten oder agglomerierten Polymerketten bestehenden
Pulver sind in Wasser signifikant leichter zu dispergieren und zu
lösen als
das Massepolymer. Diese Polyacrylsäurepulver sind jedoch seit
ihrer Einführung
1958 für
ihre statische elektrische Ladung, ein schlechtes Fließen des
Pulvers und eine ziemliche Schwierigkeit bei der Herstellung von
Dispersionen in Wasser bekannt.
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Obwohl
einige der Schwierigkeiten bei der Verwendung und Dispergierung
von Polyacrylsäuren
durch verschiedene verbesserte Polyacrylsäuren, z.B. U.S.-Patent 5,349,030,
und durch die Zugabe von Komponenten zur Minimierung der Auswirkungen
von ionischen Ladungen (z.B. Gegenionen) angegangen wurden, sind die
Probleme eines Staubens von Produkten und einer schlechten Fließfähigkeit
nach wie vor signifikante Probleme insbesondere bei der Verwendung
sehr reiner Polyacrylsäureharze,
die in der pharmazeutischen Industrie verwendet werden.
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Es
gibt eine Vielzahl von Verfahren, die von Zulieferern und Verwendern
von pulverigen Materialien in einem Versuch angewandt wurden, die
Handhabungsschwierigkeiten von Pulvern zu verringern. Stoß-, Warmwalzenmahl- und Wirbelbett-
oder Nassagglomerationsverfahren sind wohlbekannte Verfahren zur
Umwandlung von Pulvern zu Körnern.
Beim Stoßen
wird das Pulver zu großen
Tabletten komprimiert. Beim Warmwalzenmahlen wird Wärme zusammen
mit Druck zum Pressen des Pulvers zu Flocken oder Bahnen verwendet. In
jedem Fall wird das kompaktierte Material dann wieder zu Teilchen
gemahlen, die größer als
die ursprünglichen
Pulverkörner
sind. Sowohl das Stoßen
als auch das Walzenmahlen sind relativ langsame, energieintensive
Verfahren mit niedriger Kapazität.
Das Walzenmahlen hat die zusätzlichen
Nachteile, dass es der konstanten Beaufsichtigung durch einen Facharbeiter
bedarf.
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Nassagglomerationstechniken
umfassen die Zugabe von Flüssigkeit
zum ursprünglichen
Pulver zur Vergrößerung der
Teilchengröße und dann
das Trocknen der größeren Teilchen
in Wannen oder einem Fließbett.
Die resultierenden Agglomerate können
in diesem Zustand oder für
spezielle Verwendungen zu kleineren Größen gemahlen werden.
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Die
Trockengranulation eliminiert mehrere Probleme, die herkömmlichen
Verfahren zu Eigen sind. Die Trockengranulation von pulverigem Material
ist ein zweistufiges Verfahren, bei dem kein Erwärmen oder Benetzen (in Abhängigkeit
vom Ausgangsstoff) erforderlich ist, wobei das Pulver zuerst zur
festen Form verdichtet (kompaktiert), dann in kleinere Teilchen
aufgebrochen und zu vorbestimmten Größen getrennt wird.
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Zur
Durchführung
dieser Schritte kombiniert ein Granulationssystem mehrere verschiedene
Arten spezialisierter Maschinen (gewöhnlich in einer vertikalen,
schwerkraftunterstützten
Anordnung), wodurch ein Betrieb im geschlossenen Kreislauf erreicht
wird. Systemkomponenten umfassen typischerweise: einen Einfülltrichter,
horizontale und vertikale Schnecken, Kompaktierungswalzen, einen
Vorbrecher, einen Granulator, Sieb-/Sortiersiebe und einen Rückführungselevator.
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WO
93/23457 betrifft die Form, in der Polymere bereitgestellt werden,
wobei die Polymere in Kombination mit einem flüssigen Medium zur Bildung eines
Gels verwendet werden, aus dem Produkte wie flüssige Detergenzien, Kosmetika
und Toilettenartikel hergestellt werden können. Die Erfindung macht das
Polymer verfügbar,
bei dem es sich typischerweise um ein Carbomer oder Quer-Polyacrylat
in granulierter, pelletisierter oder Tablettenform statt in der
herkömmlichen,
fein pulverisierten Form handelt. Es wird gezeigt, dass diese Umwandlung
des Polymers entweder in eine körnige,
pelletisierte oder Tablettenform die Handhabung des trockenen Polymers verbessert
und viele der Probleme mit herkömmlichem
Pulver abschwächt
und weiterhin die Geschwindigkeit des Vermischens des Polymers mit
dem flüssigen
Medium unter Bildung des erforderlichen Gels verbessert.
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Durch
die obigen Verfahren gebildete granulierte Teilchen sind leichter
handhabbar als die Pulverform, in der sie gebildet werden. Die körnigen Teilchen
sind aufgrund der Teilchengrößenverteilung
für ihre
Endverwendung (z.B. in Tablettenbildungsverfahren) möglicherweise
aber zu hart, zu weich, zu zerbrechlich oder nicht besonders geeignet.
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Somit
besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung
einer gekörnten
Polyacrylsäure,
die für
Anwendungen mit geregelter Freisetzung, z.B. pharmazeutische Anwendungen,
aus dem Polyacrylsäurepulver
geeignet ist. Wünschenswerterweise
ergäbe
das Verfahren Körner,
die während
der Formulierung, der Tablettenbildung und der Freisetzung von Wirkstoffen
aus Tabletten Eigenschaften aufweisen, die denjenigen des Pulvers ähnlich sind,
ohne die mit dem Pulver zusammenhängenden Handhabungsprobleme.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft
- (1) ein Verfahren
zur Herstellung einer Tablette mit geregelter Freisetzung, das die
folgenden Schritte umfasst:
die Überführung einer Polyacrylsäure in einer
durch Wasser leicht quellbaren Form aus einem feinen Pulver in eine
granulierte Form, die auch in Wasser leicht quellbar ist, indem
man
(a) ein feines Pulver aus wasserfreier Polyacrylsäure einer
Kompaktierungsvorrichtung zuführt,
(b)
diese Polyacrylsäure
zu größeren Agglomeraten
und/oder Aggregaten kompaktiert,
(c) diese Polyacrylsäure-Agglomerate
und/oder -Aggregate zu dieser granulierten Form zerbricht,
(d)
gegebenenfalls die Polyacrylsäure-Körnchen siebt,
um den erwünschten
Teilchengrößenbereich
zu erhalten, indem man in dem Verfahren zu große und/oder zu kleine Körnchen entfernt
oder recycliert,
(e) eine Tabletten-Formulierung aus den Polyacrylsäure-Körnchen herstellt
und
(f) eine Tablette aus der Tabletten-Formulierung formt,
wobei
die Polyacrylsäure
ein Polymer ist, das aus einem oder mehreren Monomeren polymerisiert
wird, die zu wenigstens 50 mol-% Repetiereinheiten aufweisen, welche
eine Carbonsäuregruppe
und/oder ein Anhydrid einer Dicarbonsäure enthalten, und die Polyacrylsäure wenigstens
500 Centipoise aufweist, wenn sie in Wasser dispergiert ist und
auf einen pH von 7 bei einer Konzentration von 10 g/l neutralisiert
ist;
- (2) ein Verfahren gemäß (1), wobei
die Monomere durch Ausfällungspolymerisation
in einem nichtwässrigen
Medium polymerisiert werden;
- (3) ein Verfahren gemäß (1), wobei
die Tabletten-Formulierung weiterhin ein aktives Material umfasst;
- (4) ein Verfahren gemäß (3), wobei
das aktive Material aus Arzneimitteln, Bioziden, Desinfektionsmitteln, Anregungsmitteln,
Feuchthaltemitteln, Aromen, Riechstoffen, Chemikalien und Proteinen
ausgewählt
ist;
- (5) ein Verfahren gemäß (3), das
weiterhin einen Hilfsstoff umfasst;
- (6) ein Verfahren gemäß (1), wobei
die granulierte Polyacrylsäure
einen Fließexponenten
von 525 und eine Schüttdichte
von wenigstens 0,35 g/cm3 aufweist und weniger
als 5 Gew.-% derselben durch ein Sieb mit 325 US-Standard-Mesh hindurchgehen
können.
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Somit
besteht ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass
Polyacrylsäurepulver
zu einem körnigen
Produkt mit besseren Trockenfließmerkmalen formuliert wird,
wodurch Dosier- und Mischvorgänge erleichtert
werden.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil besteht in der Herstellung einer körnigen Polyacrylsäure mit
einer besseren Regelung der Teilchengröße, einer höheren Schüttdichte zur Minimierung der
Verpackung und einer niedrigeren statischen Haftung im Vergleich
zu unbearbeiteter, pulveriger Polyacrylsäure.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellte körnige
Polyacrylsäure
im Vergleich zur Pulverform von Polyacrylsäure ein relativ geringes Stauben
aufweist.
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Noch
ein weiterer Vorteil der körnigen
Polyacrylsäure
der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie zu einer unerwartet
besseren geregelten Freisetzung verschiedener Wirkstoffe aus Tabletten,
die aus den Körnern
geformt sind, als Tabletten, die aus Körnern geformt sind, die durch
andere Granulierungsverfahren erzeugt sind, führt.
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Der
Begriff Polyacrylsäure
soll verschiedene Homopolymere und Copolymere einschließen, wobei
wenigstens 50 oder 75 mol-% der Repetiereinheiten seitenständige Carbonsäuregruppen
oder Anhydride von Dicarbonsäuregruppen
haben. Obwohl Acrylsäure
das üblichste
Primärmonomer
zur Bildung von Polyacrylsäure ist,
ist der Begriff nicht darauf beschränkt, sondern umfasst allgemein
alle α,β-ungesättigten
Monomere mit seitenständigen
Carboxylgruppen oder Anhydride von Dicarbonsäuren gemäß der Beschreibung in U.S.-5,349,030.
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Andere
Vorteile und Nutzen der Erfindung werden für die Fachleute beim Lesen
und Verstehen der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Figur zeigt ein Beispiel eines Kompaktierungs-/Granulierungssystems
mit einem Rückführmechanismus.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Gemäß der Praxis
der vorliegenden Erfindung wird eine in der Figur veranschaulichte
Trockengranulationsvorrichtung A bereitgestellt. Variablen wie der
Kompaktierungsdruck, die Walzendrehzahlen, die Attritorvorrichtung
und die Betriebsgeschwindigkeit und die Siebungsvorgänge werden
zur Steuerung der Teilchenverdichtung und der Teilchengrößenverteilung
verwendet. Diese Eigenschaften steuern das Auflösungsverhalten der Polyacrylsäure, wenn
Wasser oder Elektrolytlösungen
darauf einwirken, und ihre Wirksamkeit als Additiv in Tablettenformulierungen
und Anwendungen mit geregelter Freisetzung.
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Es
sei jetzt auf die Figur verwiesen, wobei der Trockengranulator A
mit einer ursprünglichen
Pulverzufuhr 10 versehen ist, durch die pulverige Polyacrylsäure einem
unteren Trichter 12 zugeführt wird. Die pulverige Acrylsäure im unteren
Trichter 12 wird dann durch den Zufuhrkanal 14 einem
oberen Trichter 16 zugeführt. Im oberen Trichter 16 sammeln
sich frische pulverisierte Polyacrylsäure und rückgeführtes Pulver, das die Siebungsparameter
der Qualitätskontrolle
nicht erfüllt.
Die pulverisierte Acrylsäure
im oberen Trichter wird dann anfänglich über eine
horizontale Zuführschnecke 18 dem
Granulierungssystem zugeführt.
Die Drehzahl der horizontalen Zuführschnecke 18 kann
dahingehend eingestellt werden, dass ein kontinuierlicher Fluss
der pulverisierten Polyacrylsäure
in das Granulierungssystem gewährleistet
ist, ohne dass Verstopfungen auftreten. Als Nächstes komprimiert eine vertikale Schnecke 20 die
pulverisierte Polyacrylsäure
vor und entlüftet
diese, bevor sie den Kompaktierungswalzen 22 zugeführt wird. Über einen
hydraulischen Betätiger 24 wird
Druck auf die Kompaktierungswalzen ausgeübt. Die Kompaktierungswalzen
drehen sich gegenläufig,
sodass von oben zugeführtes
pulverisiertes Material zwischen die Walzen gezogen, komprimiert
und unten in einen Vorbrechmechanismus 26 fällt. Der
Vorbrechmechanismus 26 ergibt ein anfängliches Aufbrechen der komprimierten Polyacrylsäure in Schnitzel
und Flocken, die in den Attritor 28 fallen. Der Attritor 28 bricht
zusammen mit dem Sieb 30 die komprimierte Polyacrylsäure in die
gewünschten
Teilchengrößen auf.
Granulierte Polyacrylsäure fällt in ein
Siebsystem 32, in dem Teilchen mittels verschiedener Siebe 34 getrennt
werden, wobei das Endprodukt mit den gewünschten Teilchengrößen im Trichter 36 für das fertige
Produkt abgeschieden wird. Die zu großen und die zu kleinen Teilchen 38 werden über einen
Rückführungs-Zufuhrmechanismus 40 in
den Zufuhrkanal 14, 42 zurückgeführt, wo sie vom System erneut
bearbeitet werden.
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Verschiedene
pulverförmige
Polyacrylsäuren
oder Mischungen von Polyacrylsäuren
können
gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung granuliert werden, wobei die resultierende
granulierte Polyacrylsäure
im Vergleich zum Pulver verbesserte Handhabungs- und Gebrauchseigenschaften
hat. Die gemäß dem hier beschriebenen
Verfahren hergestellte granulierte Polyacrylsäure behält, wenn sie als Tabletten
formuliert ist, im Vergleich zu Tabletten, die aus Körnern hergestellt
sind, die mittels anderer bekannter Granulierungsverfahren hergestellt
sind, die Fähigkeit
zur Verlangsamung der Freisetzungsgeschwindigkeit eines Wirkstoffs
bei. Die Körner
behalten auch ihre Fähigkeit
zur Verdickung, Emulgierung und Suspendierung in Formulierungen auf
der Grundlage von Wasser und Formulierungen auf der Grundlage anderer
polarer Lösungsmittel
mehr als Körner
des Standes der Technik bei.
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Polymere
Pulver, die zu Körnern
mit verbesserter Handhabung geformt werden können, obwohl sie ihre Verdickungseigenschaft
und die Eigenschaft der geregelten Freisetzung beibehalten, umfassen
verschiedene Acrylsäure-Homopolymere, -Copolymere
und -Interpolymere mit einer Schüttdichte
von weniger als etwa 0,3 g/cm
3. Der Begriff
Polyacrylsäure
oder Acrylsäure-Polymere wird dahingehend
verwendet, dass er eine Vielzahl von Polymeren mit hohen Prozentwerten
an polymerisierbaren Monomeren mit seitenständigen Carbonsäuregruppen
oder Anhydride einer Polycarbonsäure
einschließt.
Diese sind ausführlicher
in den U.S.-Patenten 2,798,053, 3,915,921, 4,267,103, 5,288,814
und 5,349,030 beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Der Begriff Polyacrylsäure
wird dahingehend verwendet, dass er verschiedene Homopolymere, Copolymere
und Interpolymere einschließt,
wobei wenigstens 50 oder 75 mol-% der Repetiereinheiten seitenständige Carbonsäuregruppen
oder Anhydride von Dicarbonsäuregruppen
haben. Obwohl Acrylsäure das üblichste
Hauptmonomer ist, das zur Bildung von Polyacrylsäure verwendet wird, ist der
Begriff nicht darauf beschränkt,
sondern umfasst allgemein alle α,β-ungesättigten
Monomere mit seitenständigen
Carboxylgruppen oder Anhydride von Dicarbonsäuren gemäß der Beschreibung in
US 5,349,030 . Der Begriff "im Wesentlichen aus
wasserfreier Polyacrylsäure
bestehend" wird
verwendet, um mehr als 3 Gew.-% Wasser auszuschließen und
mehr als 0,2 mol-% mehrwertige Metallkationen, bezogen auf die Mole
der Carbonsäure,
auszuschließen.
Wünschenswerterweise
beträgt
die Wassermenge weniger als 1 oder 2 Gew.-% und vorzugsweise weniger
als 0,01 mol-%.
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Insbesondere
ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Granulieren von
verschiedenen pulverisierten Polyacrylsäuren einschließlich vernetzter
Polyacrylsäuren
brauchbar. Spezielle Typen von vernetzten Polyacrylsäuren umfassen
Carbopol® 971P
(in Ethylacetat polymerisiert und mit Kalium teilweise neutralisiert);
Copolymere von Acrylsäure
und Alkylacrylaten; Copolymere von Acrylsäure und Alkylvinylethern; Copolymere
von Ethylen und Maleinsäureanhydrid
und Copolymere von Maleinsäureanhydrid
und Alkylvinylethern. Eine zugelassene Polyacrylsäure für pharmazeutische
Anwendungen, die in einer Carbomer-Monographie in der U.S. Pharmocopia
23 NR 18 beschrieben ist, ist eine Polyacrylsäure, die Polyalkylenethern
vernetzt ist. Die in der vorliegenden Erfindung brauchbaren polymeren
Mittel werden typischerweise durch eine Ausfällungspolymerisation in einem nichtwässrigen
Medium polymerisiert und anschließend getrocknet, um das Lösungsmittel
abzustreifen. Die Acrylpolymere haben offensichtlich aufgrund ihrer
niedrigen Schüttdichte
und elektrostatischen Ladung typischerweise einen Fließexponenten
von etwa 30.
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Die
Acrylpolymere von Interesse können
gewöhnlich,
wenn sie in Wasser dispergiert und bei einer Konzentration von 10
g/l zu einem pH-Wert von 7 neutralisiert werden, der wässrigen
Lösung
eine Viskosität von
wenigstens 500 cP und noch wünschenswerter
von wenigstens 2000 cP, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter
unter Verwendung von 20 U./min bei 25 °C und unter Auswahl einer Spindel,
die zu einem Drehmomentwert zwischen 10 und 90 % der vollen Skala
führt,
verleihen.
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Die
verbesserten Handhabungseigenschaften der gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Körner
spiegeln sich als Verbesserungen gegenüber der pulverisierten Form
von Polyacrylsäure
in Bereichen wie der Pulverfließgeschwindigkeit,
der Schüttdichte,
dem Prozentwert an Feinstoffen (d.h. Teilchen, die kleiner als 325
US-Standard-Mesh sind), der statischen Haftung und dem Gesamtstauben
wieder.
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Das
granulierte Produkt behält,
wenn es in Wasser dispergiert und bei einer Konzentration von 10
g/l zu einem pH-Wert von 7 neutralisiert wird, vorzugsweise wenigstens
70, 80 oder 90 % der Verdickungskapazität des ursprünglichen feinen Pulvers bei.
Somit beträgt
die Viskosität
einer solchen Lösung
wünschenswerterweise
wenigstens 350, 400 oder 450 cP und noch wünschenswerter wenigstens 1400,
1600 oder 1800 cP.
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In
Bezug auf die Pulverfließgeschwindigkeit
können
die Körner
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Wert des Fließexponenten
von weniger als oder gleich 25, wünschenswerterweise weniger
als oder gleich 20 und vorzugsweise weniger als oder gleich 15 haben.
Der Fließexponent
wird mit der FlodexTM-Vorrichtung gemessen, die ein Rohr mit
einem Durchmesser von 35–45
mm und einer Länge
von etwa 8–10
cm umfasst. Untere Verschlüsse
mit Öffnungen
mit inkrementell größerem Durchmesser
werden in der Vorrichtung eingesetzt, bis eine Öffnung mit einem Durchmesser
gefunden wird, der ausreichend ist, damit der Inhalt des Rohrs sich
im Wesentlichen aus dem Rohr entleert, wenn die Öffnung von der Bedienungsperson
geöffnet
wird. Ein Wert für
den Fließexponenten
in mm wird dem Durchmesser derjenigen verwendeten Öffnung zugeordnet, durch
die das Material leicht fließt.
Wenn die Öffnung
zu klein ist, erfolgt eine Überbrückung, wobei
eine wesentliche Menge des Rohrinhalts im Rohr gehalten wird.
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Die
Schüttdichte
der Körner
wird mit einer typischen Schüttdichtemethode
für Pulver
gemessen. Es wird ein 30- bis 100-ml-Becher verwendet, der nach
dem Befüllen
leicht geklopft werden kann. Das Pulver wird aus einem Pulvertrichter,
der sich etwa 4 bis 8 cm oberhalb des Becherrandes entleert, auslaufen
gelassen. Das überschüssige Material,
das sich oberhalb des Becherrandes ansammelt, kann durch Abziehen
mit einem Spatel entfernt werden, und das Gewicht des Inhalts wird
bestimmt. Die Schüttdichte
ist das Gewicht des Inhalts dividiert durch sein Volumen. Die Klopfdichte
kann auch bestimmt werden, indem ein 100-ml-Messzylinder statt eines
Bechers verwendet wird. Das Pulver wird wie oben angegeben aus der
Unterseite eines Pulvertrichters auslaufen gelassen. Eine Klopfdichtevorrichtung
wie ein J. Engelsmann A-G Tap Density Apparatus wird zum 1000-maligen
Klopfen des Zylinders und des Inhalts verwendet. Das Volumen und
das Gewicht des Pulvers nach dem Klopfen werden aufgezeichnet, und
die Dichte wird als Gewicht dividiert durch das Volumen berechnet.
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Aufgrund
der Neigung sehr kleiner Teilchen, ein Stauben zu verursachen, ist
es wünschenswert,
die Körner
zu sieben, um diejenigen Körner,
die durch ein Sieb mit 325 US-Standard-Mesh gelangen, zu entfernen und
zurückzuführen. Dies
soll nicht heißen,
dass Teilchen, die durch ein Sieb mit 325 mesh gelangen, Staub sind,
sondern stattdessen, dass diese Größenfraktion mehr Staub einschließt und/oder
mehr Staub mit sich in andere Stufen trägt. Wünschenswerterweise beträgt die Menge
an Körnern,
die durch das Sieb mit 325 mesh gelangt, weniger als 10 Gew.-% der
Gesamtkörner,
noch wün schenswerter
weniger als 5 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 2 Gew.-% des gekörnten Produkts
nach dem Sieben. Die Menge der Körner,
die durch ein Sieb mit 325 mesh gelangt, kann bestimmt werden, indem
die Körner
gesiebt werden, bis das Gewicht des durch ein Sieb mit 325 mesh
gelangenden Materials konstant zu sein scheint. Wenn eine Siebanalyse
des Polyacrylpulvers (vor der Granulierung) erwünscht ist, werden aufgrund
der sehr kleinen Teilchen im Pulver und Problemen mit statischen
Ladungen, die während
des Siebens auftreten, kleine Probengrößen oder Luftfiltrationstechniken
empfohlen.
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Eine
statische Aufladung von Polyacrylsäure wird gewöhnlich visuell
bestimmt. Pulverproben in Beuteln weisen eine starke Tendenz dafür auf, dass
Staub am Beutel und an Geräten
und/oder am Arbeiter heften bleibt. Proben von Polyacrylsäure-Pulver
in (gewöhnlich
nichtleitenden) Glas- und Kunststoffbechern weisen große Staubmengen
auf, die durch statische Elektrizität an den Wandungen des Bechers
oberhalb der Proben haften. Statisch aufgeladene Staubteilchen scheinen
aufgrund einer statischen Abstoßung
in Kombination mit der Brownschen Teilchendiffusion als Rauch aus
dem Glasbecher auszutreten.
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Um
eine Erzeugung von Polyacrylsäure-Körnern zu
erreichen, die sowohl gegenüber
dem Pulver verbesserte Handhabungseigenschaften aufweisen als auch
im Vergleich zum Pulver eine annehmbare Tablettenbildung und annehmbare
Eigenschaften einer geregelten Freisetzung beibehalten, muss eine
Reihe von einstellbaren Parametern kontrolliert werden. Diese Parameter
umfassen die Drehzahl der horizontalen Zufuhrschnecke, die Drehzahl
der vertikalen Schnecke, den auf die Kompaktierungswalzen einwirkenden
Druck, die Drehzahl der Kompaktierungswalzen, die Konfiguration
und Drehzahl des Attritors und die Siebgröße.
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Die
Drehzahlen der horizontalen und der vertikalen Schnecken sollten
so eingestellt werden, dass Pulver den Kompaktierungswalzen mit
einer Drehzahl zugeführt
wird, die gerade hoch genug ist, dass zwischen den Walzen eine leichte
Trennung (ein Spalt von 0,254 mm bis 5,08 mm oder 12,7 mm (0,01
bis 0,2 oder 0,5 inch), noch mehr bevorzugt von 0,508 mm bis 1,7788
mm oder 5,08 mm (0,02 bis 0,07 oder 0,2 inch)) bewirkt wird.
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Druck
wird mittels des hydraulischen Betätigers oder eine andere Kompaktierungsvorrichtung
auf die Kompaktierungswalzen einwirken gelassen, wodurch ein kompaktiertes
Material mit einer Dichte von 0,3 g/cm3 bis
1,5 g/cm3 erzeugt wird. Vorzugsweise beträgt die Dichte
des kompaktierten Materials von 0,9 g/cm3 bis
1,1 g/cm3. Diese Dichten bilden Aggregate
und/oder Agglomerate, die so stark sind, dass die Mengen an zu kleinen
Teilchen vermindert werden können,
ohne dass so viele Hohlräume,
Risse und Spalte (Porenvolumen) innerhalb der Aggregate und Agglomerate
entfernt werden, dass ihr gleichförmiges Quellen in Wasser oder
Elektrolytlösungen
verhindert wird. Die Kompaktierungswalzen können Umfangsriffelungen, taschenförmige Einbuchtungen
oder Riffelungen in Axialrichtung über die Breite der Walze haben.
Aufgrund der Komplexität
der Spezifizierung eines von einer gekrümmten Fläche auf ein Pulver ausgeübten Kompaktierungsdrucks
definieren die Anmelder den Druck über das Ergebnis.
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Die
Verdichtung ist offensichtlich das Ergebnis eines Kompaktierens
der im Pulver vorhandenen Aggregate und/oder Agglomerate (Teilchen)
zu größeren Teilchen.
Dadurch wird das Porenvolumen innerhalb der Teilchen vermindert.
Es wird angenommen, dass das Porenvolumen in dem Maße, in dem
es gegen die Oberfläche
der Teilchen geöffnet
ist, ein Weg für
Wasser oder Elektrolytlösungen
ist, um in die Teilchen zu gelangen, wodurch die Polyacrylsäure darin
gleichmäßig quillt.
Somit macht eine Verdichtung das Innere der Teilchen für Wasser
oder Elektrolytlösungen
gewöhnlich
weniger zugänglich.
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Eine
erhöhte
Kompaktierung führt
auch zu einer stärkeren
Interpolymerpenetration zwischen den Oberflächenpolymeren auf Aggregaten
und/oder Agglomeraten, wodurch sich die Auflösungsdauer eines Teilchens
aufgrund der Notwendigkeit für
eine Trennung der interpenetrierten Polymere und aufgrund der Möglichkeit,
dass die interpenetrierten Polymere verknäuelt und möglicherweise zu einer Trennung
nicht fähig
sind, verlängert.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die Polyacrylsäure zu stark
verdichtet ist, die resultierenden Körner mit Wasser oder Elektrolyt
nur auf ihrer Oberfläche
quellen. Dies führt
zu Okklusionen von nicht gequollenem Polymer (okkludiertes Polymer)
innerhalb einiger oder aller Körner.
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Die
okkludierte (nicht quellbare) Polyacrylsäure steht zur Modifizierung
der Viskosität
von flüssigen
Lösungen
nicht zur Verfügung
und steht zur Regelung der Freisetzungsgeschwindigkeiten in einer
Tablette nicht zur Verfügung.
Daher besteht eine inverse Beziehung zwischen der Menge der okkludierten
Polyacrylsäure und
den Verdickungs- und den die Freisetzung regelnden Eigenschaften
der Polyacrylsäure.
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Die
Drehzahl der Kompaktierungswalzen wird so eingestellt, dass die
Produktivität
maximiert wird, ohne dass die Leistungsbegrenzung der Kompaktierungsvorrichtung überschritten
wird. Bei langsameren Walzendrehzahlen kann die Polyacrylsäure langsamer
fließen,
wodurch die Belastungen über
die Dicke der komprimierten Proben gleichmäßiger aufgenommen werden. Höhere Walzendrehzahlen
können
die Polyacrylsäure
in einen direkten Kontakt mit der Walzenoberfläche zwingen, wo der größte Teil
der Aufnahme erfolgt.
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Die
Drehzahl und die Konfiguration des Attritors werden so ausgewählt, dass
für eine
spezielle Anwendung optimale Teilchengrößenverteilungen erhalten werden.
Kleinere Teilchen wie diejenigen, die zwischen der Öffnung eines
Siebs mit 100 und 200 mesh gesiebt werden, sind wünschenswert,
weil sie die Anzahl der Teilchen und die gesamte spezifische Oberfläche maximieren.
Diese Eigenschaften sind wichtig, weil kleinere Polyacrylsäure-Teilchen
die Tendenz haben, eine Tablette mit einer besseren Integrität und langsameren
Freisetzungsgeschwindigkeiten für
einen Wirkstoff zu bilden. Erhöhungen
der Anzahl von kleinen Teilchen verringern die Schüttdichte
und vermindern die Fließmerkmale
von Pulver. In den Auflösungstests
ist auch beobachtet worden, dass kleinere Teilchen Tabletten mit
einer besseren Tablettenintegri tät
bilden. Größere Teilchen, z.B.
diejenigen mit einer Größe zwischen
20 und 80 mesh, maximieren die Schüttdichte und Fließmerkmale, tragen
aber weniger zur Tablettenbildung und langsamen Freisetzungsgeschwindigkeiten
bei. In den meisten Ausführungsformen
ist es wünschenswert,
die Bildung von Körnern,
die kleiner als 325 mesh, noch wünschenswerter
kleiner als 200 mesh (US-Standard) sind, aufgrund ihres Beitrags
zum Staub zu minimieren.
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Die
Siebgröße beträgt 5 mesh
bis 325 mesh (US-Standard), noch mehr bevorzugt 20 bis 250, und
vorzugsweise beträgt
die Siebgröße von 40
mesh bis 200 mesh. Somit werden Körner mit einer Teilchengröße von weniger
als 5 mesh (durch 5 mesh gelangend), aber mehr als 325 mesh (von
325 mesh zurückgehalten) als
Produkt ausgetragen. Teilchen, deren Größen außerhalb dieser Parameter sind
(zu groß und
zu klein (Feinstoffe)) werden, wenn sie in einer signifikanten Menge
vorhanden sind, wünschenswerterweise
in das System zurückgeführt.
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Eine
Vakuumentlüftung
kann vor der Kompaktierung zur Verminderung von im Pulver eingeschlossener
Luft verwendet werden. Das Vakuum kann so eingestellt werden, dass
es von 0,5 inch Hg bis 30 inch Hg, vorzugsweise 5 bis 20 Inch Hg
beträgt.
Wünschenswerterweise
wird dieses Vakuum im Bereich der Kompaktierungswalzen und gegebenenfalls
innerhalb der vertikalen und/oder horizontalen Zufuhrschnecken angelegt. Wenn
alternative Kompaktierungs- oder Pulverfördermittel verwendet werden,
könnten
sie eine Vakuumentlüftung
einschließen.
Mitgeführte
Luft im Material aus der anfänglichen
Kompaktion neigt dazu, sich unkontrollierbar auszudehnen, wenn das
kompaktierte Material aus den Kompaktierungswalzen austritt, und
lässt das kompaktierte
Material zerbrechen.
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Die
Tablettenformulierungen mit geregelter Freisetzung der vorliegenden
Erfindung umfassen eine granulierte Polyacrylsäure, die gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. In den Tablettenformulierungen
verwendete Polyacrylsäuremengen
reichen vorzugsweise von 5 oder 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%. Die Polyacrylsäure unterstützt die
Tablettenbil dung und die Unversehrtheit der Tablette. Bei Anwendungen
mit verzögerter
Freisetzung kann die Polyacrylsäure
quellen, wodurch die Porosität
der Tablette (oder der Verabreichungsvorrichtung) eingeschränkt wird,
indem der Fluss der Elektrolytlösung
in und aus der Tablette beschränkt
wird. Wünschenswerterweise
haben die gemäß dieser
Offenbarung hergestellten Tabletten für pharmazeutische Wirkstoffe
eine Freisetzungsrate von 0,6 bis 24 h oder mehr. Höhere Freisetzungsraten
sind für
nichtpharmazeutische Anwendungen, bei denen die längeren Freisetzungsraten
wünschenswert
sein können,
verfügbar.
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Andere
herkömmliche
Tablettierungshilfsstoffe einschließlich pharmazeutisch annehmbarer
Tablettierungshilfsstoffe können
in den Tablettenformulierungen eingeschlossen sein. Solche Hilfsstoffe
umfassen Füllmittel,
Vehikel, Komprimierungshilfsmittel, Bindemittel, Aromastoffe, Beschichtungsmittel.
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Verschiedene
Wirkstoffe, z.B. Pharmazeutika, können in den Tablettenformulierungen
mit geregelter Freisetzung formuliert werden. Andere Wirkstoffe
umfassen Biozide, Desinfektionsmittel, Stimulanzien, Moisturizer,
Aromen, Duftstoffe, Chemikalien (z.B. Chlor), Proteine, die vorteilhaft
aus einer stabilen oder gelierten oder verdickten flüssigen Formulierung
angewandt werden. Typischerweise sind pharmazeutische Dosen so entworfen,
dass sie zur Vermeidung von Toxizitätsproblemen in speziellen Mengen über einen
weiten Zeitraum verabreicht werden, woraus sich die Notwendigkeit
für Formulierungen
mit geregelter Freisetzung ergibt. Ein Pharmazeutikum kann schmerzstillende
Mittel, Stimulanzien, Muskelrelaxanzien, Antibiotika, Schmerzblocker und
eine Vielzahl von anderen Medikamenten einschließen. Beispielsweise ist Theophyllin
ein solches Mittel, das gewöhnlich
als Tablettenzusammensetzung mit geregelter Freisetzung formuliert
wird. Andere Pharmazeutika, die typischerweise oder wünschenswerterweise
in Form einer geregelten Freisetzung verwendet werden, liegen im
Rahmen derjenigen annehmbaren Pharmazeutika, die in den Formulierungen
der vorliegenden Erfindung brauchbar sind.
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Herstellungsbeispiele
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Verfahren zur Herstellung
von Polyacrylsäure-Körnern, die
die gewünschten
Handhabungseigenschaften und Eigenschaften der geregelten Freisetzung
aufweisen.
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Herstellungsbeispiele
1 und 2
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Bei
den folgenden Beispielen wurden ein Fitzpatrick Model 4L × 10D Chilsonator
und ein DKASO12-FitzMill-System verwendet. Diese Vorrichtung ist
in
1 veranschaulicht. Die Fitzpatrick Company verfügt über eine
Abteilung für
Kompaktierungsvorrichtungen in Elmhurst, IL, die diesen Apparaturtyp
vertreibt. Ein weiterer Lieferant für eine ähnliche Vorrichtung ist das
Alexanderwerk in Deutschland mit einem Verkaufsbüro in New Jersey. Beim Chilsonator
wurden zwei 4 Inch lange Walzen mit einem Durchmesser von 10 inch
eingesetzt. Vakuum wurde im Bereich der vertikalen Schnecke angelegt.
Beim granulierten Material handelte es sich um Carbopol
® 971P,
ein leicht vernetztes Polyacrylsäurepulver. Tabelle
I
Tabelle
Ia
- *SGF = künstlicher Magensaft (pH-Wert
1,2); SIF = künstliche
Darmflüssigkeit
(pH-Wert 6,8); T70 ist die Zeit (in min),
in der 70 % des Wirkstoffs (Theophyllin) in SGF oder SIF freigesetzt
werden.
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Die
Tabellen I und Ia zeigen, dass die Freisetzungsdauer des Medikaments
durch eine Manipulation des Walzenkompaktierungsdrucks eingestellt
werden kann. Die Tablette für
die Tests der Freisetzungsgeschwindigkeit von Tabelle Ia wurde nach
einer ähnlichen
Rezeptur wie in Tabelle III formuliert und mit einem Druck kompaktiert,
der ausreichend war, um eine Tablette mit einer Härte von
9–11 Kilopound
unter Verwendung eines U.S.P.-Zerstoßfestigkeits-Prüfgeräts zu erhalten. Tabelle
Ib Viskositäten von
wässrigen
Dispersionen bei verschiedenen Harzkonzentrationen (mit NaOH zu
einem pH-Wert von etwa 7,5 neutralisiert)
-
Viskositäten wurden
mit einem Brookfield-Viskosimeter, 20 U./min, 25 °C unter Verwendung
einer Spindel gemessen, die zu einem Drehmomentwert zwischen 10
und 90 % der vollen Skala des Drehmomentmessers führt.
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Die
Tabellen I und Ib zeigen, wie die Verdickungsfähigkeit mit steigendem Kompaktierungsdruck
nur leicht abnimmt. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Geloberfläche mit
steigendem Kompaktierungsdruck rauer erscheinen kann.
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Formulierungsbeispiele
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die physikalischen Merkmale
von Körnern,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurden. Die Proben wurden unter Verwendung
eines Chilsonator-Walzenkompaktors IR-520 und eines Fitzmill-Attritors M5A,
jeweils von Fitzpatrick, hergestellt. In den folgenden Beispielen
wurde Carbopol
® 971P
verwendet. Tabelle
II
- * Der kleinste Lochdurchmesser (mm) in
FlodexTM, durch die Material leicht fließt.
- ** Hergestellt durch Fließbett-Nassgranulation
mit Wasser.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen Theophyllin umfassende Formulierungen
für pharmazeutische
Tabletten. Bei den Beispielen 1 und 2 werden Carbopol-Körner aus
der obigen Tabelle II verwendet. Vergleichsbeispiele umfassen pulverisierte
Polyacrylsäure
und durch Fließbett-Granulierung
hergestellte Polyacrylsäure-Körner. Alle
verwendeten Mengen sind in Gew.-%. Tabelle
III
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In
Tabelle IV unten sind Eigenschaften von Pulvermischungen und -Tabletten
aufgeführt,
die aus Körnern
geformt sind, die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurden, im Vergleich zu Pulvermischungen und
-Tabletten, die entweder aus pulverisierter Polyacrylsäure (Beispiel
3) oder Körnern
geformt sind, die mittels der Fließbetttechnik (Beispiel 4) hergestellt
sind. Tabelle
IV
- * Mittels der Fließbetttechnik hergestellte Körner
- ** T70 bzw. T90 ist
die Zeit (in min), in der 70 % bzw. 90 % des Wirkstoffs (Theophyllin)
in SGF oder SIF freizusetzen sind.
- *** SGF (pH-Wert 1,2) = künstlicher
Magensaft; SIF (pH-Wert 6,8) = künstliche
Darmflüssigkeit.
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Tabelle
IV zeigt, dass die Fließfähigkeit
(Fließexponent)
der aus verschiedenen körnigen
Formen von Polyacrylsäure
hergestellten Tablettierungs-Pulvermischung
im Wesentlichen keine Beziehung zum Freisetzungsverhalten der Körner für Medikamente
aufweist. Der Kompressibilitätsindex
ist das 100fache der Differenz zwischen der Klopfdichte und der
Schüttdichte
dividiert durch die Klopfdichte. Bei frei fließenden Pulvern beträgt der Kompressibili tätsindex
weniger als 15 %, während
Werte von mehr als 25 % auf schlechte Fließmerkmale hindeuten.
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Die
folgenden Tabellen V–VII
veranschaulichen die drastische Auswirkung des Kompressionsdrucks während der
Komprimierung der Polyacrylsäure-Körner auf die Eigenschaften
der Tablettenmischungen, wenn Polyacrylsäure als Bestandteil mit 10
Gew.-% verwendet wird. Die Polyacrylsäure von Beispiel 5 wurde mit
einem Druck von 10 bar in einer Granuliermaschine von Alexanderwerk
kompaktiert, Beispiel 6 wurde mit einem Druck von 30 bar kompaktiert,
und Beispiel 7 wurde mit einem Druck von 60 bar kompaktiert. Tabelle
V
Tabelle
VI Eigenschaften
der Tablettenmischung
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Die
Tablettenmischungen in Tabelle V wurden in einem Werkzeug mit einem
Durchmesser von 9,525 mm (0,375 Inch) mit einer Mischungsbeladung
von 300 mg für
jedes der Beispiele 5–7
geformt. Die für
die Beispiele 5 angewandte Kraft betrug 136,2 kg (300 Ibs), diejenige
für Beispiel
6 betrug 165,256 kg (364 Ibs) und diejenige für Beispiel 7 betrug 166,62
kg (367 Ibs). Diese Werte wurden auf der Grundlage des Hausner-Verhältnisses
und des Kompressibiltätsindex
der Tablettenmischung berechnet. Das Hausner-Verhältnis
ist die Klopfdichte dividiert durch die Schüttdichte. Es sei darauf hingewiesen,
dass die Härte
der Tabletten aus den Beispielen 5–7 8,7, 8,8 bzw. 8,4 Ibs betrugen,
was darauf hindeutet, dass die Beispiele 6 und 7 nicht zu härteren Tabletten
als Beispiel 5 komprimiert wurden. Tabelle
VII Tabletteneigenschaften
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Die
obige Tabelle VI veranschaulicht, welche drastische Auswirkung unter
verschiedenen Bedingungen granulierte 10 Gew.-% Polyacrylsäure auf
die Eigenschaften von zur Herstellung von Tabletten verwendete Mischungen
haben kann, und Tabelle VII veranschaulicht die drastische Auswirkung
auf die Freisetzungsrate von Theophyllin. Wie in der pharmazeutischen
Industrie wohlbekannt ist, ist Theophyllin ein sehr wirksames Medikament,
kann aber toxisch sein, wenn es in Konzentrationen freigesetzt wird,
die die pharmazeutisch wirksamen Mengen übersteigen. Daher sind gleichmäßige und
geregelte, sichere Dosierungen von Theophyllin bei der Herstellung
von wirksamen Tabletten von kritischer Bedeutung. In Tabelle VI
führte
die Mischung vor der Tablettenherstellung aus der Polyacrylsäure, die
mit dem niedrigsten Kompaktierungsdruck kompaktiert wurde, zur dichtesten
Mischung mit der höchsten
Komprimierbarkeit (wodurch die Tablettenbildung bei niedrigeren
Drücken
erleichtert wird). Wenn diese Mischungen zu Tabletten komprimiert
wurden, hatten die zur Bildung von Polyacrylsäure-Körnern angewandten Kompaktierungsdrücke eine
geringe Auswirkung auf die Zersetzungsdauern. Die Freisetzungsdauer
von Theophyllin durch die Tabletten wurde durch einen erhöhten Druck
der Kompaktierungswalzen drastisch erniedrigt.
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Ergebnisse
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Wie
aus den obigen Tabellen zu ersehen ist, weisen gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Tabletten im Vergleich zum Kontrollpulver
(Tabelle II) eine verstärkte
Fließfähigkeit
auf. Darüber
hinaus zeigt Tabelle II die Wichtigkeit des Heraussiebens von Feinstoffen,
um eine erhöhte
Fließfähigkeit
zu erhalten.
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Zusätzlich zu
einer erhöhten
Fließfähigkeit
weisen Tabletten, die aus gemäß des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung hergestellten Polyacrylsäure-Körnern hergestellt wurden, gegenüber Polyacrylsäure-Körnern, die
durch andere bekannte Granulierungsverfahren (d.h. Fließbett) hergestellt
wurden, verstärkte
(verlangsamte) Eigenschaften einer geregelten Freisetzung auf. Obwohl
die Eigenschaften der geregelten Freisetzung von Tabletten, die
aus granulierter Polyacrylsäure
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurden, nicht so langsam wie bei Tabletten
sind, die aus pulveriger Polyacrylsäure hergestellt wurden, werden
die unerwünschten
Handhabungseigenschaften von Pulvern des Standes der Technik vermieden,
weil die Körner
im Vergleich zu pulvriger Polyacrylsäure selbst eine verbesserte
Fließfähigkeit,
ein niedrigeres statisches Haften und weniger Staub aufweisen. Diese
Hauptvorteile der Handhabungseigenschaften vor der Tablettierung
sind für
die etwas niedrigere Verdickungswirksamkeit oder die leichten Änderungen
der Eigenschaften der geregelten Freisetzung mehr als ein Ausgleich.
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Obwohl
gemäß der Patentstatuten
der beste Modus und die bevorzugte Ausführungsform aufgeführt worden
sind, ist der Rahmen der Erfindung nicht darauf, sondern stattdessen
auf den Rahmen der anliegenden Patentansprüche beschränkt.