專利名稱：處理膠囊及干燥粉狀的藥物制劑的方法
技術領域：
本發明是有關萃取膠囊中所含不要物質的方法，該膠囊是用于存儲并保持粉狀藥物制劑。特別是，本發明是有關一種處理用于存儲這種粉狀藥物制劑的膠囊的方法，以減少膠囊中可能含有的不要物質(如鑄模潤滑劑或雜質)的含量。鑄模潤滑劑可能滯留粉狀制劑，并造成活性藥物劑量的不一致。本發明也關于從藥物粉末或從形成膠囊的材料中排除不要物質的方法。膠囊中的不要物質可以是水份或經過一段時間后可能會與膠囊內容物接觸的雜質。最后，本發明也涉及根據本發明處理的膠囊。
膠囊經常用作微細分碎的藥物粉末的存儲裝置，該藥物粉末中含有可通過吸入法傳送給患者的活性藥物。例如為避免使用一些有害環境(破壞大氣中臭氧層)的推進劑氣體(氯-氟-碳或CFCs)，將含藥物的干燥粉末置入利用干燥粉末吸入器(DPI)給藥的膠囊中。通常這種裝置在給藥前先切開或刺破含干燥粉末的膠囊，然后由患者吸入粉末。
膠囊通常由兩個各半部分組成，一般由膠囊制造商以呈組合(密合)但非鎖合狀態供應。填裝膠囊期間，分開這兩半部分，用含活性藥物的藥物粉末制劑進行填裝，然后密合并鎖合。鎖合的膠囊再嵌入DPI中。
通常，膠囊是硬質明膠囊。也可使用適于存儲藥物粉末的硬質纖維素和塑料膠囊。這種膠囊可購自卡蘇膠公司(Capsugel)(比利時)，蘇申公司(Su-Heung)(南韓)及伊蘭可公司(Elanco)(美國)，等等的制造商。
若粉狀藥物制劑中的活性藥物要傳送到上呼吸道(即經鼻內給藥)時，活性藥物的粒子應約20至約100微米大小。若活性藥物要投藥至下呼吸道(即經肺內投藥)時，則活性藥物粒子最好小于約5微米大小。
這種大小存在操作問題(即在制造期間填裝膠囊)，因此活性藥物通常與較粗顆粒的載體混合。典型載體通常是葡萄糖、乳糖或甘露糖醇。此外，用于吸入方式治療中的許多藥物都以小劑量投藥，即低于約250微克，因此該載體也可作為這種藥物的增量劑。參見例如美國專利5,254,335。此外，該載體也可用于改善制劑的氣體動態流動性，以便吸入期間分散粒子。
溴化異丙托品(Ipratropium bromide)(I.B.)是一種主要經由吸入投藥的活性藥物，且由貝林格爾.因格海姆公司(Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals,Inc.)以ATROVENT的商標名稱上市。由于I.B.的投藥量極低(＜50微克)，因此DPIs的使用會有問題。因此I.B.必須與如乳糖或葡萄糖的增量劑混合，以便經由DPIs投藥。
制造明膠囊期間，這種膠囊的內表面會覆有一層釋模潤滑劑。這是因為這種膠囊的制造過程中涉及模栓浸入已熔化的膠囊成形材料中，由膠囊成形材料槽中取出模栓，然后使膠囊成形材料在模栓上硬化。然后再自模栓上取下硬膠囊殼。為了在不損壞下取出膠囊殼，必須先潤滑模栓。就是這種潤滑劑會覆在膠囊的內表面上。而且這種潤滑劑可能會把藥物制劑“粘”在膠囊壁上，致使活性藥物滯留在膠囊內而未被吸入。
藥物滯留在膠囊內的問題更因為膠囊內的潤滑劑含量不僅隨每批次膠囊而不同，而且也隨每批次中各膠囊而不同的復雜化，到達肺部的藥物量(即可吸入量)缺乏再現性時，不但可歸因于含有潤滑劑，而且也由于膠囊中潤滑劑含量有相當大的差異。已知制造膠囊期間尚無法輕易控制這些因素。
此外，可認為除了粉狀藥物制劑或膠囊的水份含量外，大氣濕度也可能影響活性藥物劑量的一致性。這一點可能導致粉狀制劑滯留在膠囊壁及表面上。
已表明潤滑劑是使粉末滯留在硬明膠囊內的最主要原因。Brown S.(百靈藥廠，未公開的結果，1994年)及后來的Clark A.R.及GondaⅠ.(美國專利5,641,510)曾說明該問題，它使用有機液體溶劑，自膠囊中萃取潤滑劑物質。Brown清楚地證實，使用有機溶劑洗除膠囊上的潤滑劑時，會明顯減少其滯留量。然而，使用這種溶劑卻可能引進新的雜質和溶劑污染，且無法由膠囊在其密合狀態下加工。另一種可能的解決方法為限制膠囊制造商的用油量，以使膠囊內表面對粉末吸附量降至最低。但這一點已經證實不實際。
因此，本發明的一個目的是發展一種減少膠囊中干燥粉狀藥物制劑殘留量的方法。
本發明的另一個目的是降低DPI所提供劑量中活性藥物含量的差異。
本發明再一個目的是排除膠囊及粉末活性藥物制劑中的水份或雜質。本發明的其他目的及優點則對相關技術人員將是明顯的。
本發明以簡單及非侵入性方式提出膠囊中粉狀制劑的殘留問題。它提供一種新的且新穎的方法，使吸入后膠囊中粉末殘留量降至最低，從而提高到達患者肺部的活性藥物量，同時改善其再現性。本發明也提供一種控制膠囊水份的方法。
以超臨界液體(SCFs)萃取膠囊中潤滑劑物質對加工過程提供很大彈性。留在膠囊中的潤滑劑物質的未萃出部分的含量與性質可因改變萃取時間、壓力、溫度及/或純SCF流速來影響，或可添加少量有機溶劑至純SCF中，以提高或降低SCF混合物的溶劑強度。與液體溶劑萃取法相反，本方法也可萃取其呈開口、密合或鎖合狀態的膠囊，且沒有明顯的物理變化。萃取密合式膠囊的能力很重要，因為膠囊制造商提供的膠囊呈密合狀態，并以密合狀態送入膠囊填裝機中，因此最好是在這種狀態下萃取，同時又不需打開膠囊。
現已意外地發現，使用SCFs代替有機溶劑、水性溶劑、或固體物質來處理膠囊，以降低吸入后膠囊中藥物與載體的殘留性，并同時使DPIs傳送的藥物量更高且更一致。已發現SCFs可自開口、密合或鎖合的膠囊中選擇性萃取主要造成藥物滯留的潤滑劑物質。此外，還發現SCFs也可用于排除膠囊、藥物及載體粒子中的微量雜質及水份，以達到更一致的表面性質，同時對膠囊或制劑沒有觀察到的傷害。已發現選擇性萃取潤滑劑物質，在測定粉末的氣體動態粒子大小分布并從而估計到達肺部的藥物量所用的階式沖擊機中膠囊中藥物滯留性及微細粒子質量(粒子＜5.8微米)具有驚人的正面效果。已發現以SCFs萃取可提供一種排除大部分粘附的潤滑劑物質的方法，使膠囊內表面只留下幾近固體至完全固體的殘留物。因此這種新方法提供一種排除主要造成膠囊中藥物滯留的潤滑劑物質成份的方法，在膠囊內表面留下基本上呈固體的殘留物，使膠囊表面更均勻且更一致，已發現相同的技術可提供一種降低膠囊水份含量的裝置，以降至類似在將填充DPI之前所需含量的程度。


圖1是用于實施本發明方法的單元示意圖。
圖2表示在典型動態超臨界液體萃取(SFE)實驗期間壓力隨時間的變化圖。
圖3表示膠囊的典型壓力擺動SFE實驗中壓力隨時間的變化圖。
圖4是裝有預分離器與吸入器的安德森(Andersen)粒子大小取樣器Ⅱ型(MarkⅡ)的示意圖。
圖5是相當于人類呼吸系統的Andersen取樣器階段的示意圖。
圖6是SFE萃取的潤滑劑量對時間的曲線圖。
圖7是二小時動態SFE萃取的潤滑劑量對壓力的曲線圖。
圖8為混合淋洗溶劑系統的HPLC色譜圖。
圖9是膠囊中潤滑劑的HPLC色譜圖。
圖10是本發明膠囊在SFE后，膠囊中潤滑劑殘留物的HPLC色譜圖。
圖11是對照組膠囊內表面的掃描式電子顯微鏡(SEM)顯微照相圖。
圖12是根據本發明經SFE處理的膠囊的內表面的SEM顯微照相圖。
圖13表示對照組膠囊中藥物殘留量和根據本發明經SFE處理的膠囊中的藥物殘留量間的差異圖。
圖14表示對照組膠囊產生的藥物細粒質量(FPM)和根據本發明經SFE處理的膠囊產生的藥物FPM間的差異圖。
圖15表示對照組膠囊中載體殘留量和根據本發明經SFE處理的膠囊中載體殘留量間的差異圖。
圖16表示對照組膠囊產生的載體FPM和根據本發明經SFE處理的膠囊產生的載體FPM間的差異圖。
圖17是說明對照組膠囊中藥物殘留量再現性的圖解。
圖18是說明根據本發明經SFE處理的膠囊中藥物殘留量的再現性圖解。
圖19是說明對照組膠囊產生的藥物FPM再現性的圖解。
圖20是說明根據本發明經SFE處理的膠囊產生的藥物FPM再現性的圖解。
圖21表示對照組膠囊中藥物殘留量和根據本發明以大規模萃取的膠囊中藥物殘留量間的差異圖。
圖22表示對照組膠囊產生的藥物FPM和根據本發明經大規模萃取的膠囊產生的FPM間的差異圖。
圖23是說明對照組膠囊中藥物殘留量再現性的圖解。
圖24為說明根據本發明經大規模SFE處理的膠囊中藥物殘留量再現性的圖解。
“膠囊”一詞在本文中，是指由下列兩部分組成的套管式膠囊一個主體及一個直徑稍大，恰好套住其開口端的套蓋。含活性藥物的粉狀藥物制劑置入由主體內壁和套蓋形式的空間內。該膠囊通常適于存放以氣溶膠形式投藥患者的藥物化合物。“硬性”膠囊表示其硬度足以使藥物粉末存放在其內，且仍可在使用前切開或刺穿，以對患者投藥藥物粉末。
合適膠囊的實例包括硬性明膠、纖維素與塑料膠囊，其主要由明膠分別摻合纖維素與塑料物質制造，但也可包含例如染料、不透明劑、增塑劑和防腐劑。
膠囊通常由膜成形溶液中進行浸漬模塑法而形成。在制造這種膠囊時，使用釋模潤滑劑以促進由形成膠囊的芯分離模栓，因而潤滑劑則留在各半部分膠囊的內表面上。
“潤滑劑”是指可減少模栓和所成型膠囊內表面之間的磨擦性的物質。潤滑劑可與膠囊相容(也就是應不會分解膠囊)，促進膠囊與模栓分開，且為醫藥上可接受的(也就是無毒性)。雖然潤滑劑可以是單一潤滑劑化合物，但它也可以是一種含有一種或多種潤滑劑化合物的“潤滑劑組合物”，且可視需要含有其他添加物或稀釋劑。
許多合適的潤滑劑是易得的并可用于制造膠囊中。可用的潤滑劑實例包括硅酮油；月桂基硫酸鈉或鎂；脂肪酸(例如硬脂酸與月桂酸)；硬脂酸鹽(例如硬脂酸鎂、-鋁或-鈣)；硼酸；植物油；礦物油(例如石蠟)；磷脂(例如卵磷脂)；聚乙二醇；苯甲酸鈉；及其混合物。通常潤滑劑中也常含有其他成份。例如鈣皂可分散在油潤滑劑中。有時候，潤滑劑溶于例如石油中。這種潤滑劑組合物在現有技術中是熟知的，因此包括在“潤滑劑”一詞中。
“藥物粉末”當用于本申請案中時，是指包含至少一種活性藥物及必要時所選用的醫藥上可接受的載體或賦形劑的粉末。藥物粉末通常通過吸入而投藥到患者的呼吸道。本發明特別適用于低劑量藥物。含醫療制劑的藥物粉末的平均粒子大小優選在0.1至20微米之間范圍內，以1至6微米更佳。通常地，至少50％粒子的大小落在這范圍內。
可投藥到患者呼吸道的活性藥物實例包括具有抗組胺作用及抗過敏作用的藥劑，如色甘酸鈉、β-激動劑、抗膽堿藥如；溴化異丙托品、溴化硫托品(tiotropium bromide)、溴化氧托品(oxytropium bromide)與噻嗪酰胺氯，擬交感神經的胺類如叔丁喘寧(terbutaline)、舒喘寧(albuterol)、雙氯醇胺(clenbuterol)、吡丁醇(pirbuterol)、茶丙喘寧(reproterol)、異丙喹喘寧(procaterol)和酚丙喘寧(fenoterol)，類甾醇，尤指皮質類甾醇，如氯地米松(beclomethasone)二丙酸鹽，及溶粘蛋白劑如溴環己胺醇(ambroxol)。多肽也可以是活性藥物，如生長激素、甲狀旁腺激素、甲狀腺刺激激素、抗凝血因子及肺部表面活性劑，等等。通常多肽是含有約10個以上氨基酸的肽或蛋白質。
其他可能適用于加至硬性明膠囊中的活性藥物實例包括安眠藥、鎮靜藥、安定藥、消炎藥、抗組胺藥、止咳藥、抗驚厥藥、肌肉松弛劑、解痙藥、心血管藥劑、抗細菌劑如戊烷脒，抗生素及降血糖劑。
通常由于涉及上文曾討論的操作法與劑量，因此藥物粉末包括醫藥上可接受的載體或賦形劑。例如可由活性藥物與載體形成的物理混合物，使微細活性藥物粒子附著在相當大的載體粒子上。或者，可由活性藥物粒子與賦形劑的均勻混合物形成藥物粉末。醫藥上可接受的載體或賦形劑實例包括(但不限于)鹽化合物(例如氯化鈉)或糖化合物(例如葡萄糖、果糖、乳糖、甘露糖醇、海藻糖、與蔗糖)。糖化合物可以是結晶、無定形物或其混合物。
若有必要或需要時，可在藥物粉末中包含其他化合物。例如支氣管擴張藥(例如喘息定(isoprenaline)、哌喘寧(rimiterol)、麻黃素(ephedrine)、三丁喘寧(ibuterol)、乙基異丙腎上腺素(isoetharine)、酚丙喘寧(fenoterol)、脲喘寧(carbuterol)、雙氯醇胺(clenbuterol)或其醫藥上可接受的鹽)或著色劑或香料或防腐劑，如常用于加入到干燥粉末吸入劑組合物中的那些，都可含于藥物粉末中。
“超臨界液體”(SCF)是超過其臨界溫度和臨界壓力的物質或物質混合物。“超臨界液體”一詞也用于指大氣條件下呈氣體且具有中等臨界溫度(即低于200℃)的液體。如二氧化碳的SCF在超過其臨界溫度與壓力(31℃,1,070psig)時，其表現如同壓縮氣體。SCF的密度及通常SCF的溶劑能力隨壓力提高而增加達到許多有機溶劑的溶劑能力。然而，由于SCF的氣體性質，使其具有高于液體的擴散系數的特性，且因此具有從基質(如膠囊)更快輸送萃取的物質至主體CO2相的能力。與液體的萃取法相反，SCF也容易自萃取器中排出，而不會在經萃取的基質(亦即膠囊)上留下殘留物，且不需要進一步干燥。許多有關SCFs性質的資料，包括類似用于制造膠囊時潤滑劑的脂類物質在SCFs中的溶解度，可從技術文獻中取得(McHugh M.與Krukonis,V，的“超臨界液體萃取液、原性及操作法(Supercritical FluidExtraction,Principles and Practice)，第2版，Butterworths,1993年)。
如CO2的SCF對用于如膠囊脫模的潤滑劑的脂類物質具有特別親合性，因此特別適合這種用途。然而如CO2的SCFs比大多數有機溶劑更具萃取選擇性。因此不溶于CO2的潤滑劑成份通常為干燥固體，而不被萃取，并留在膠囊內表面上。這方法與使用有機溶劑萃取潤滑劑物質的方法相比較，后者幾乎可萃取所有潤滑劑，但在膠囊中留下殘留的溶劑污染物。本發明也可用于萃取完全溶于所選用SCF中的潤滑劑或在可以萃取所有潤滑劑的溫度、壓力、流速、萃取時間及SCF改性劑等操作條件下進行萃取，不會留下任何殘質。應注意，根據本發明也可設計一種潤滑劑物質的組合物，使得膠囊經SFE處理后，任何殘留物都呈最適當組合物和結構組織，而在膠囊中產生所期望的最低殘留量。該殘質也可作為阻擋水份擴散進入膠囊的內容物(即活性藥物與賦形劑或載體物質)中的屏障。本發明也可用于萃取配制藥物產品時所使用的溶劑或其他可溶性物質，在膠囊中留下干燥產物。
本發明另一項明顯特征是不同于液體溶劑，SCFs可用于從空的開口膠囊、空的密合膠囊或已填充的鎖合膠囊中萃取潤滑劑，而不會留下任何溶劑污染物。
如CO2的SCF不會改變膠囊的顏色、外觀或物理性質。特別是，在某些條件下，CO2不會萃取任何大量活性藥物或增量劑(如乳糖)，因此可在不改變制劑下，從粒子表面萃取微量雜質。此外，已發現CO2可提供一種干燥膠囊至足以降低水份對藥物殘留的影響至最低程度的方法。
本發明更進一步確定某些潤滑劑化合物的選擇性萃取作用以提供一種比任何其他已知方法更簡單、更有效、更少侵入性且更方便的方法，以降低潤滑劑物質的影響至最低程度。已發現SCF萃取法(SFE)產生的膠囊與藥物及載體粒子之間的相互作用強度低于未經萃取的膠囊。此外，這方法可使膠囊與藥物及載體粒子干燥至所需程度，且可從藥物及載體粒子表面上排除微量污染物。
本發明在加工中具有較大的靈活性。留在膠囊中的未萃取的潤滑劑物質部分的含量與性質可受萃取時間、壓力、溫度、或SCF流速等改變的影響，或在SCF中添加少量有機溶劑，以提高或降低SCF混合物的溶劑強度。或者，也可使用呈超臨界形式(氣體或液體)的CO2來萃取潤滑劑物質。
因此本發明是一種新穎方法，用于1．自膠囊中萃取潤滑劑物質；2．自膠囊及其內容物中萃取不要物質；3．使膠囊干燥到所需水份含量及脆度；及4．自藥物及載體粒子中除去雜質或不要物質。
這技術不同于前述技術，是非侵入性(不引入任何新固體物質、液體物質或雜質)，不留下任何可測得含量的殘質，且不需要任何進一步的干燥過程。該方法容易設計及擴大規模，且可在數小時內完成。它使膠囊在外觀或顏色上基本上沒有損害且沒有改變。
本發明使用非侵入性SCFs以處理膠囊表面的方式可大大減少吸入后膠囊中殘留的藥物或載體量，同時顯著增加DPI投藥量及劑量的再現性。本發明比過去的技術(如有機溶劑萃取法)更容易操作，且可用于處理(1)開口膠囊，用于萃取在患者吸入藥物后的膠囊中部分導致高藥物殘留量的潤滑劑部分，(2)空的密合膠囊，用于不需打開膠囊即可排除潤滑劑油，(3)填充的膠囊，用于萃取潤滑劑油(若膠囊在填充粉末混合物之前未預先經SCF萃取時)、調配藥物時所使用的溶劑、或來自載體或藥物粒子的微量雜質，(4)尚未置入膠囊中的藥物或載體粒子的雜質，(5)膠囊、載體或藥物粒子，使其在產品包裝之前就能達到所需水份含量，或(6)這些處理作用的任何組合。本發明的所有用途中，由CO2或任何其他適當SCF與待處理的物質接觸，以實施萃取膠囊、載體粒子或藥物粒子中的潤滑劑、水份或雜質。本發明可用于所有用于醫學目的的膠囊，包括DPI及經口投藥的膠囊，且不受所涉及藥物的影響。
進行研究探討原始潤滑劑物質及來自硬明膠囊的潤滑劑的可萃取性。采用原始潤滑劑物質的萃取結果來確定可從開口膠囊中定量萃取潤滑劑的條件。膠囊是呈其開口、密合或鎖合狀態，按實驗規模進行萃取。呈密合狀態的膠囊也按大規模進行萃取，以探討該方法放大規模至較大量膠囊的可行性。大規模萃取作用結果示于另一節中。藥物及載體對殘留量及FPM的影響亦示于另一節中。
潤滑劑萃取物及殘質使用HPLC分析。測定萃取前與萃取后的膠囊脆度，并采用SEM分析SFE法對膠囊表面上造成的變化。采用安德森階式沖擊器(C.I.)分析SFE-處理的膠囊與未萃取的膠囊所產生的藥物殘留量和FPM。設備與方法采用自行建造的SFE單元進行實驗性萃取實驗。萃取方法及分析方法都自行開發。證實該方法的放大規模實施可由SFE專業公司按比例放大進行。下列章節說明實驗性SFE單元。較大規模的SFE單元在類似原則下操作。實驗性SFE設備如上所述，本發明涉及使用SCFs。圖1表示可用于為膠囊或藥物制劑進行SFE的實驗性單元的流程圖，它是本發明的主題。
設計SFE單元及流程控制和監視系統，并組合來自各種不同供應商的元件與設備。然而，SFE單元亦可購自ISCO公司(Lincoln,NE)及應用分離公司(Applied Separations)(Allentown,PA)。該單元由三個區組成進料區1-15，萃取區，它包括流程參數監視與控制16-22，及流動測量與萃出物回收區23-25。采用裝有數據收集及控制系統以及微定量閥控制系統的電腦26以監視及控制萃取容器19中的壓力，并監視萃取容器中的溫度及流經質量流動計25的流速。采用另外連接到水槽20的單元來監視及控制其溫度。SFE單元例如可用于萃取藥物和/或載體、原始潤滑劑、來自開口膠囊、空的密合膠囊或填充的鎖合膠囊中的潤滑劑。這些用法的基本過程都相似。藥物粉末、原始潤滑劑或開口膠囊的實驗性SFE藥物粉末、原始潤滑劑或開口膠囊的一般萃取過程如下。圖1中，添加已知量待萃取物質至350毫升高壓容器19中(高壓設備(HPE)，Erie,PA,#GC-9型)。然后緊緊閉合容器19，并置入恒溫水槽20(Polyscience Niles,IL)中。然后使容器19與水槽20達到熱平衡數分鐘。
采用各種不同純度的二氧化碳進行萃取，包括食品級CO2(最低純度99.2％)、用于本實驗室研究的SCF色譜級CO2(最低純度99.9995％)或SFE級CO2(其雜質含量可低達一百億(1012)分的100。然后使在裝有噴射器或虹吸管2及壓力表3的氣瓶1中的CO2流進容器中，直到壓力達約900psig為止。然后使用正向置換的高壓泵4(熱分離產品公司)(Thermo SeparationProducts,Riviera Beach,FL,Model#396-89型)，按恒定速率泵送CO2，直到萃取容器中的壓力達到所需程度。使泵4頭部冷卻，例如，使用循環水槽，泵送-10℃的乙二醇溶液進行冷卻。或者使用壓縮機泵送氣態CO2流經該單元。
從氣瓶1中泵送的CO2則流經檢查閥5(諾瓦克閥門與裝配公司(Norwalk Valve & Fitting(NV & F)，Shelton,CT))，以避免CO2回流至泵4中，若單元中產生過高壓力時，有一個破裂圓盤16(HPE)供安全排放該單元的內容物至通風槽中，有一個或多個解壓閥7(NV & F)來控制首先加至容器19中的CO2流速，且在進入高壓容器19之前有一個關閉閥8(NV & F)和外徑1/8″的不銹鋼熱交換管線15。流出物關閉閥21最初保持關閉，直到容器19內壓力到達所需萃取壓力為止。當達到所需壓力時，打開流出物關閉閥21，并流經微定量閥22(高壓釜工程公司(Autoclave Engineers(AE))，30VRMM型)采用數字化控制系統、壓力轉換器17(歐米加公司(Omega,Stamford,CT)PX605型)及配合有50/1齒輪比例的轉矩加強器(都來自米拿里克公司(Minarik CO,Bristol,CT))的分段式馬達(#M061-LE08型)來控制壓力。壓力通常使用比例式-積分-導數控制圖控制在±20psi范圍內。采用5000psig壓力表16(AE)及插入高壓容器19蓋的加熱孔中的1/16″熱電偶18(歐美加公司)分別監視容器19中的溫度和壓力。
含有萃取物的CO2則膨脹通過微定量閥22進入冷的指形阱24進行萃取，且由幾近純的CO2流經電子式質量流動計25(歐米加(Omega)公司，FMA1700型)而送至大氣中。圖2說明SFE實驗中壓力隨時間的典型變化。動態萃取期是指當壓力控制在2500psig時，同時保持CO2持續流經微定量閥的時間期。
采用10psig解壓閥23排放流出的CO2，并當流出物管線中產生過高壓力時，可藉以保護質量流動計25。當動態萃取期結束時，壓力緩緩降至大氣壓，然后自容器中排出未萃取的殘留物，稱重并分析。在流出物管線中截獲的萃出物經60％乙醇/40％THF溶液沖洗排出，與冷的指式肼24中回收的萃出物合并，然后存放在冷凍庫中的琥珀色瓶子中，直到進行HPLC分析為止。經萃取的膠囊則存放在小鋁袋中，密封，直到用于分析脆度、粉末殘留量及細粒質量為止。自容器中排出后立即測定重量流失量。密合膠囊的SFE萃取的目的為有效排除膠囊內所含溶于CO2中的潤滑劑物質。由于密合膠囊內部與主體CO2相之間有質量轉移抗性，依傳統SFE(即與開口膠囊一樣，于常壓下進行)萃取密合膠囊時，無法在合理的短期萃取時間內完全排除膠囊中可萃取的潤滑劑。由我們的計算表明，在2小時內，膠囊CO2相內含物中約20％潤滑劑移至主體CO2相中。于5小時動態萃取中，約55％膠囊CO2相中的潤滑劑內含物排出膠囊外。
雖然有多種技術可用于改善自密合膠囊中萃取潤滑劑的作用，包括增加萃取時間、壓力、溫度或CO2流速及使用CO2使膠囊床流化，壓力擺動法似乎可有效克服質量轉移屏障，它是當每次壓力降低時即部分排空膠囊內含物。因此發展一種壓力擺動法，當每次壓力降低時即部分排空膠囊內含物，以改善萃取效率。因此密合膠囊的萃取法包括在萃取期間使壓力出現相當大的擺動變化。進行這種壓力擺動萃取法時，使容器升至高壓(例如2,500psig)，在膠囊內分批萃取5分鐘，然后緩緩降壓至較低壓(1,500psig)。后來的壓力使CO2密度比2,500psig時的CO2密度幾乎低10％，但仍然夠高，足使萃出的物質仍溶在膠囊CO2相中。密度下降10％表示每次壓力擺動循環中均有10％膠囊CO2相中的潤滑劑排出。然后提高壓力至2,500psig，并重復操作約20次。當20次壓力擺動循環結束時，膠囊CO2相中的潤滑劑物質濃度低(＜初始濃度的7％)，最后降低壓力至大氣壓，確使所有可萃取的潤滑劑都排出膠囊外，且基本上沒有潤滑劑物質再沉淀在膠囊內部。這方法在壓力重建期間促進膠囊中的CO2相混合，由此提高潤滑劑由膠囊表面移至膠囊CO2相的質量轉移速率，并促使萃出的物質排出膠囊進入主體CO2相。在這種條件下，我們的計算表明所有可萃取物質中幾乎100％排出膠囊外。圖3說明典型的壓力擺動SFE實驗期間發生的壓力變化。
應當注意，壓力上限可按需要升高，但最好低于10,000psig，且其下限可按需要降低。根據膠囊中潤滑劑濃度及萃取條件與方法而定，亦可改變萃取相當多量潤滑劑時所需的壓力擺動次數。膠囊脆度采用經設計可測定刺穿膠囊所需的撞擊能量的儀器來測定萃取前與萃取后的膠囊脆度。該儀器基本上由一個連接在旋桿底部的針組成，該旋桿會從升高的高度擺動并撞擊膠囊上。被撞擊針刺穿膠囊時的最低高度決定刺穿膠囊所需的能量。刺穿膠囊所需能量愈高時，膠囊脆度愈低。膠囊的粉末填裝法制備含乳糖與溴化異丙托品(I.B.)的粉末混合物。再由分析藥物與載體的HPLC法確認粉末混合物的均勻度。5.5毫克由5.454毫克乳糖及0.046毫克I.B組成的粉末混合物。將粉末混合物加到經SFE處理的膠囊及對照組膠囊中。為了確使大部分乳糖不被吸入肺內，粉末粒子大小分布應使大部分乳糖質量的粒子大小大于5.8微米。另一方面，為了確使大部分藥物有潛力到達患者肺部，I.B.的粒子大小分布應使大部分I.B.質量的粒子大小小于5.8微米。依實驗規模萃取的膠囊是用人工填裝相同一批粉末，并與人工填裝相同粉末的對照組膠囊比較。大規模萃取的膠囊則利用工業級膠囊填裝機填裝不同批號的相同粉末混合物，并與利用相同機器填裝的對照組膠囊比較。階式撞擊器的組裝階式撞擊器(C.I.)為模擬人類呼吸系統的標準儀器。它是用來估算患者吸入藥物時可能到達下呼吸道(肺部)的氣體動態藥物細粒比例。圖4與5是安德森(Andersen)C.I.圖解，并說明C.I.中粒子大小分布，及其分別對應人類呼吸系統的各個不同部分。本研究使用的C.I.(安德森8階段1ACFM無活力粒子大小取樣機Ⅱ(MarkⅡ)，美國安德森取樣器公司(Andersen Sampler,Inc.,Atlanta,Georgia,USA)裝有前分離器和吸入器，它包括接口及已填裝的膠囊，且經過校正，使每階段的大小范圍都如圖5所示，它包括一系列前分離器階段及八個金屬階段，其中小孔的大小由上往下遞減，中間由收集金屬板分隔。
操作時，首先以二支叉尖刺穿膠囊，關閉吸入器。然后放出刺穿的鈕，采用真空泵吸出膠囊中的樣品經過一連串階段。粒子愈小時，留在氣流中的時間愈長，且可到達較低階段。為了防止粒子跳過分階板而進入氣流中，因此在收集板及前分離器上涂布粘著性材料(含Brij35的甘油)BroadheadJ.,Edmond Rouan S.K.及Rhodes C.T.的“干燥粉末吸入器試驗法的評估與吸入器設計的效果(Dry Powder Inhalers:Evaluation of Testing Methodologyand Effect of Inhaler Design)”Pharmaceutica Acta Helvetiae,70,1995,pp.125-131)。每次操作后，清理板子，并再涂布一次。每操作6次后，再涂布前分離器一次。
在C.I.上裝置控制系統，以通過吸入器吸進的空氣達一段時間。空氣流速與取樣時間分別定在28.3升/分鐘及15秒。在這種條件下，當流速為2.35米3/小時且空氣壓力為1000hPa時，因流動阻力而損失的壓力為31cm水柱。再在接口使用穿刺的膠囊進行試驗前。采用支管先確定損失的壓力仍在可耐受的范圍內。
測定膠囊中I.B.乳糖藥物粉末混合物(如前述)殘留量及C.I.第2至7階段中的細粒質量(FPM，即大于＜5.8微米的粒子質量)，它約等于送入患者肺部的藥物量。于第0至1階段中收集的粒子大于5.8微米，并無法到達細支氣管或肺部的肺泡區。自分階板2-7收集的粒子(它代表可吸入的部分(大小＜5.8微米)則使用20毫升0.01N HCl共同萃出。該溶液再經0.45微米吉曼(Gelman)PTFE濾紙過濾。然后采用HPLC測定分階板2至7中的物質量，亦即FPM。
膠囊中的粉末殘留量的測定通過首先打開膠囊，將主體及套蓋連同殘留粉末一起轉入20毫升有螺旋蓋的閃爍計數瓶中，添加10毫升0.01NHCl，于冰浴中聲處理1分鐘，溶液經0.45微米吉曼(German)PTFE濾紙過濾，然后利用HPLC分析I.B.及乳糖。對每批次囊膠無論經萃取的或對照組膠囊都重復測定其殘留量及FPM至少6次。并對實驗性規模萃取的膠囊個別測定其殘留量與FPM。對大規模萃取的膠囊，個別測定藥物與載體殘留量，用10個膠囊的合并的淀積物在撞擊器板子上，測定撞擊器各階段的FPM。此種作法可克服HPLC分析法檢測敏感度的極限。潤滑劑油的HPLC分析制造本研究所采用膠囊時所使用的潤滑劑種類經HPLC色譜法發現，主要為卵磷酯的游離亞油酸成份。因此選用亞油酸作為評估吸入用膠囊中的潤滑劑含量的參考成份。為了測定原始潤滑劑中亞油酸含量，注射五種不同量(4至12微克)的純亞油酸至HPLC系統中，并由峰區面積對亞油酸注射量得到校正曲線。采用4.6×250毫米，5微米Zorbax SB-苯基柱(phenylcolumn)及70/30(v/v)乙腈/0.1％磷酸的流動相，按1.0毫升/分進行分析。柱溫定于35℃，注射體積為25微升，UV檢測器波長為210nm，操作時間45分鐘。
膠囊中潤滑劑含量的測定如下首先，打開100粒明膠囊，混合約80毫升乙醇/四氫呋喃(60∶40,v/v)，然后于水浴中聲波處理約5分鐘。然后小心地將萃取溶液移至250毫升Pyrex玻璃瓶中。以約40毫升混合溶劑萃取膠囊殼2次，萃取溶液再于Pyrex玻璃瓶中合并。萃出液于N2氣流下蒸發至干。殘質溶于5毫升混合溶劑溶液中。溶液經Acrodisc CR PTFE濾器過濾，以HPLC分析濾液。根據萃取膠囊所得的亞油酸量評估膠囊內壁上潤滑劑量，根據測得特定潤滑劑中的亞油酸百分比，將亞油酸量換算成潤滑劑量。藥物與載體的HPLC分析I.B.的分析法是采用4.6×150毫米Zorbax SB-C18反相柱及以0.008M1-戊烷磺酸鈉鹽/乙腈82∶18(v/v)為流動相，按1.5毫升/分的流速進行。柱溫為35℃，注射體積為100微升，UV檢測波長為210nm，操作時間為至少10分鐘。
乳糖的分析法是采用7.8×300毫米Bio-Rad Aminex HPX-87H離子排斥柱及以0.012N硫酸為流動相，按1.0毫升/分的流速進行。柱溫為40℃，注射體積為100微升，于折光系數下進行檢測，操作時間至少15分鐘。膠囊的掃描式電子顯微鏡(SEM)顯微照相圖采用掃描式電子顯微鏡(SEM，日立S-4000)來檢測SFE方法對膠囊內表面造成的變化。利用加熱金屬絲切割膠囊，并使用雙面膠粘性銀膠帶將膠囊粘在鋁棒上。然后在內表面上濺鍍一薄層鉑。原始潤滑劑物質的SFE本實驗性研究是萃取制造商A于制造膠囊時所采用的原始潤滑劑物質。采用這些研究來判斷有效萃取膠囊中的潤滑劑物質的條件。
本研究中，首先將已知量的潤滑劑油倒至預先稱重的小玻璃燒杯中。然后共同稱取燒杯和油的重量，并加至萃取容器中。所有實驗中，水浴溫度都保持在35℃,CO2泵的流速為約1.6SLM。在這流速下47±2分鐘后，壓力到達2,500psig，隨后于2,500psig下的2小時動態萃取可交換350毫升容器的約1倍體積。所有操作都選用35℃溫度，因為該溫度略高于CO2的臨界溫度同時該溫也夠低，足以使CO2在合理壓力下仍保持相當高的密度，且不會使潤滑劑或明膠物質產生熱降解。所有操作的潤滑劑用量為0.37±0.01克，但于2,500psig下的操作除外，其在2小時動態萃取下的潤滑劑油用量為0.33克。萃取后，由萃取前的油量對留在玻璃燒杯中的殘留油量的相對差異計算收率。
圖6與7說明在不同壓力條件和動態萃取時間下，以CO2萃取潤滑劑的結果。圖6與7說明時間及壓力二者都影響收率。圖6表明隨動態萃取時間而增加的萃取收率；然而，在2,500psig下超過2小時的動態萃取時，萃取收率沒有顯著增加。在2,500psig及35℃時，以CO2萃取潤滑劑的最大值為73.7％。圖7表明壓力由2,500psig提高4,000psig時，收率沒有顯著增加。
僅當不在動態萃取期間操作時(也就是當一旦壓力達到2,500psig時即緩緩排除容器CO2相時的操作)，會在壓力下降期間觀察到明顯的潤滑劑沉淀。圖6說明當壓力首先到達2,500psig時，主要由較輕的潤滑劑部分組成的25.6％潤滑劑物質(也就是94毫克潤滑劑物質)溶于CO2相中。因此達到0.26毫克/毫升的最大潤滑劑濃度，該值高于膠囊CO2相中可能達到的最大潤滑劑濃度(以40微克膠囊內含物及0.3毫升膠囊體積為基計算為0.13毫克/毫升)。這表示在萃取膠囊期間，若對膠囊沒有特別限制質量轉移時，一旦壓力到達2,500psig時，大多數較可溶的潤滑劑部分將出現在膠囊CO2相中。
在2,500psig及動態萃取時間≥2小時的實驗中得到的油殘渣為類似固體的玻璃狀物質，而來自其他實驗的殘渣則仍呈類似液體狀，但比純的潤滑劑油粘性更大。因此，于2,500psig下2小時動態萃取基本上應為最恰當地回收膠囊中可萃取的潤滑劑，且幾乎萃取潤滑劑中所有液體部分，這部分被推斷為造成膠囊中藥物殘留的主因。
亦探討了在CO2中添加有機溶劑對萃取更多潤滑劑的影響。該研究中，首先取30.8毫升乙醇倒至容器中，然后添加0.38克潤滑劑油至玻璃燒杯中，這種添加改性劑的方法不同于在加至萃取容器前的分開泵送改性劑并使之與CO2混合的方法，前者更簡單，且可用于確保接觸潤滑劑的CO2/乙醇相是未飽和或幾近飽和并超臨界。該萃取法于2,500psig下進行8小時，以確保在動態萃取結束時，幾乎所有乙醇均已完全排出容器。于冷阱中回收的萃出物的HPLC分析表示乙醇的存在提高潤滑劑油化合物(如亞油酸)的回收率，但總的回收率仍類似于使用純CO2于2,500psig下萃取4小時所得到的回收率(73.7％)。因此本研究表明，于2,500psig下操作2小時后，應該可以從膠囊中得到最大回收率的可萃取油，并幾乎完全萃取潤滑劑油中的所有液體部分。
膠囊萃取法是同時在實驗室規模(實驗性規模，112粒膠囊)、中間工廠規模(9,000粒膠囊)及大規模(250,000粒膠囊)進行。以下的章節說明放大至9,000粒膠囊規模時的膠囊萃取結果。
膠囊中潤滑劑物質的實驗室萃取法對膠囊失重、脆度、內表面及藥物及載體殘留量及FPM的影響萃取后，測定膠囊的失重、脆度及藥物和載體的殘留量以及FPM。此等結果再與對照組膠囊各性質進行比較。加工條件上述原始潤滑劑的萃取法研究及分析表明，若采用這指定潤滑劑和上述萃取溫度與CO2流速時，為了達到幾乎完全排除潤滑劑中的可溶性部分時，優選是應在≥2,500psig壓力和動態萃取時間≥2小時下進行萃取開口膠囊，而且對密合膠囊應采用壓力擺動法萃取。的確，我們的研究表明，于2,500psig及1小時的動態萃取時間下萃取開口膠囊時，與對照組(亦即未萃取)膠囊相比較，具有類似的總膠囊失重(亦就是水份+潤滑劑+其他可能雜質的流失量)及較低的殘留量，但比在相同壓力下萃取2小時的膠囊則具有較高的殘留量。這表明1小時的動態萃取時間不足以完全排除可萃取的潤滑劑，而2小時的萃取則足以達到最適當的膠囊性能的加強。同樣地，于2,500psig的恒壓及2小時的動態萃取時間下萃取密合膠囊時，所產生的膠囊也具有與對照組膠囊類似的總的失重量及低于對照組的殘留量，但其藥物與載體殘留量卻遠高于壓力擺動法所萃取的膠囊。我們的結論是萃取水份及除了潤滑劑以外一些少量的其他可萃取物質時，并不能按任何明顯方式降低藥物與載體殘留量，且必須由膠囊CO2相內含物(即CO2+潤滑劑)轉移至主體CO2相(幾近純CO2)，以使大量降低藥物殘留量。于幾乎最適當條件下萃取膠囊時(即以2,500psig的壓力與2小時的動態萃取時間萃取開口膠囊及采用壓力擺動法萃取密合膠囊)，對藥物及載體的殘留量與FPM的影響結果如下。
表1說明來自兩家不同制造商的膠囊的萃取條件。單一數字膠囊批號(1至4)是指對照組批次。本研究使用四批來自不同制造商且具有不同粉末殘留特性的硬質有色的明膠囊。膠囊批號后面的“E”字表示是表1所示條件的萃取膠囊。膠囊批號1至3是來自制造商A的一般(即市購)明膠囊。膠囊批號4則由制造商B的一般明膠囊組成。除了膠囊批號1是按中間廠規模(約9,000粒膠囊)萃取外，所有其他批號膠囊都是按實驗室規模萃取。在這C.I.研究中采用的所有膠囊都經人工填裝相同批次的I.B./乳糖粉末混合物(如上述)。表1．于2,500psig,35℃,2小時動態SFE下萃取開口膠囊及在壓力擺動條件下(2,500-1,500psig,35℃)萃取密合膠囊的參考條件
-未測數據大部分膠囊均設計有小溝及突起的特征，以避免膠囊鎖合時造成空氣壓力及對膠囊可能的傷害。認為這些小溝可促進超臨界CO2進出膠囊，不會有物理性傷害；然而當壓力以相當緩慢的速度建立形成時，密合膠囊最能承受SFE法。若初壓的建立相當緩慢時，所有膠囊均可以其密合狀態進行萃取，而沒有損傷。研究中，經SFE處理的膠囊的顏色和整體外觀都類似于對照組膠囊。來自批號4的膠囊最不受SFE法影響，且與操作條件及是否呈開口、密合或甚至鎖合狀態進行萃取都無關。開口膠囊則不受SFE法的影響。因SFE而流失的膠囊重量如表1所示，每次萃取后都發現膠囊重量減少。重量流失的范圍相當大(0.2至2.4％)。然而這種重量變化僅約相當于膠囊從容器中送出而曝露到大氣時容易恢復的一些重量流失。萃取前的一般相對濕度(RH)也影響膠囊水份含量，因此會因SFE而損失其相對重量。
來自制造商A的膠囊的重量流失變化范圍相當小(1.5至2.4％)，即使實驗時間長達5個月而大氣相對濕度(RH)可能出現大變化時也一樣。批號4的重量流失量最低。后項結果的有效性再由批號4在較大規模SFE(30,000粒膠囊)中證實，其中重量流失達0.3％。因此批號4似乎含有最少量可萃取物質(水份+潤滑劑+其他可萃取物質)。由于膠囊中潤滑劑的總量少(＜4.5毫克)，因此此重量流失(80至130毫克)顯然不能只歸因于潤滑劑萃取。
我們已測得所有膠囊的水份吸附及解吸等溫線幾乎相同；即與明膠物料的等溫線相等；因此，所觀察到的重量流失差異主要應歸因于萃取前的一般相對濕度差異以及除了水份以外的可萃取物質的流失差異。為了消除一般大氣RH的影響及測定物質中除了潤滑劑與水份以外的可萃取物質所占比例，因此取對照組批號2及4的膠囊于53.3％RH環境中，使用Mg(NO3)2飽和溶液適應48小時后，才進行萃取。膠囊隨后稱重，以呈開口狀態，于2,500psig下萃取2小時。經萃取的膠囊再于相同溶液中適應48小時后，再稱重一次，以判定該部分重量流失不是由水份流失造成。在這條件下，批號2與4的重量流失分別達0.52％及0.45％，即對重46毫克的膠囊分別為239微克及207微克。因此，與我們先前在未調節適應的膠囊上的發現結果類似，批號4膠囊中除了水份及潤滑劑以外的可萃取物質含量較低。
排除潤滑劑的流失量(其量為40微克/粒膠囊或更低)不計，這些流失量約達170至200微克/粒膠囊。這流失量若統計上有效時，仍非常少，且可歸因于萃取物質如，有機雜質或低分子量明膠物質。本發明也可用作萃取膠囊基質內可能與粉末混合物接觸或反應的雜質、可溶性物質、或流動性物質(如水分)的方法。低分子量化合物通過明膠物質的擴散作用是不要的物質可能接觸粉末混合物的一種機理。同樣方法也可用于萃取由明膠以外的材料(如塑膠及纖維素)制成的膠囊中的雜質。膠囊萃取物和殘留物的HPLC圖8與9為溶劑淋洗體系(乙醇THF)及使用此溶劑體系萃取膠囊的萃取物的色譜圖。潤滑劑包括各種不同化合物，包括飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸(包括亞油酸)及卵磷脂相關物質。圖10是SFE萃取后的膠囊中的潤滑劑殘留物的色譜圖。未處理膠囊在接近溶劑峰時淋洗出高濃度的潤滑劑化合物，但這未出現在殘留物中。未處理的膠囊在4至14分鐘滯留時間范圍內淋洗出的幾種其他化合物的濃度極低或在SFE處理的膠囊中未觀察到。因此這些化合物已萃取出。殘留物中這些峰的大小及存在顯然極受SFE法的條件影響。即使對這些SFE萃取法采用相當溫和的SFE條件下，也發現可萃取出膠囊中高達90％的亞油酸成份。SFE后的膠囊脆度表2說明經過SFE處理的膠囊的脆度比未處理的膠囊為高。這種脆度類似于21℃/22％RH下經動力干燥所達到的脆度，而該條件是用于降低膠囊水份含量至12.4％以下，藉以使水份與藥物粉末之間的接觸程度降至最低。對有些產品而言，過多的水份可能導致顆粒凝聚，可能使藥物分子水解。因此SFE技術也可用于使膠囊達到該相同干燥程度。表2刺穿對照組(未處理)及于2,500psig,35℃進行SFE-處理的開口與密合膠囊時所需的力(毫焦耳)
表2表明，經SFE處理的膠囊于53.3％RH環境下調節適應后的脆度稍低于已調節適應的對照組膠囊，但遠低于未調節適應但經SFE處理的膠囊。這表示，SFE后的膠囊脆度的變化是可逆性，且主要由CO2排除水份所造成。的確，經過萃取且調節適應的膠囊的顏色、機械性質和化學性質似乎與對照組膠囊相同。經調節適應的SFE處理的膠囊的稍低脆度，及經萃取的膠囊所觀察到的少量膠囊重量流失(20微克/粒膠囊)都指出，當SFE處理的膠囊達成平衡時，所萃出的物質可能被水份取代。膠囊的SEM對照組膠囊內表面的SEM顯微照相圖表明潤滑劑物質呈小滴狀，并與明膠囊呈不同接觸角度而分布在膠囊中。潤滑劑小滴也似乎呈現不同大小。另一方面，SFE處理的膠囊未出現任何液態潤滑劑物質。該表面似乎干燥，且由于已排除潤滑劑，因此明膠表面上的峰與凹谷比對照組更明顯易見。圖11與12說明這結果。藥物和載體殘留量及細粒質量(FPM)
表3至6表明安德森C.I.測定藥物與載體殘留量及FPM的結果。圖13至16圖解說明這些結果。表3和5以及圖13和15表明SFE處理的膠囊的藥物及載體殘留量低于對照組膠囊，且不受制造商及膠囊是否呈開口或密合狀態萃取的影響。表3．對照組膠囊及SFE-處理的膠囊中藥物殘留量(微克/粒膠囊)
表4．對照組膠囊和SFE-處理的膠囊所產生的藥物細粒質量(微克/粒膠囊)
表5．對照組膠囊及SFE-處理的膠囊中載體殘留量(微克/粒膠囊)
表6．對照組膠囊和SFE-處理的膠囊所產生載體的細粒質量(微克/粒膠囊)
對照組膠囊中，來自制造商B的膠囊(批號4)具有最高FPM及最低殘留量。來自批號2的對照組膠囊的FPM接近批號4的FPM，但前者的殘留量明顯較高。
來自制造商A的SFE-處理的膠囊中的殘留量比其相應對照組膠囊中的殘留量低2至4倍。最低藥物與乳糖殘留量出現在批號2的膠囊中。SFE處理的批號2的藥物FPM也具有再現性，其量為18.5微克(占總劑量的40％)。批號4膠囊中因SFE而減少藥物殘留量的程度低于其他膠囊的原因在于對照組批號4膠囊已殘留相當少量藥物；然而，不同于殘留量范圍在2.2至7.8微克的來自批號4的對照組膠囊，來自同一批經萃取膠囊的殘留量則在3.8至5.1微克內。因此SFE-處理的膠囊具有比未處理膠囊更均勻的殘留性質，且不受其殘留性質影響，因此SFE可用于確定膠囊性質，不受其來源影響。
表3與4表明，所有膠囊都可經SFE處理，使平均藥物殘留量在2.0至5.0微克(4至11％)范圍內，而FPM在16.5至19.0微克(36至41％)范圍內，不受膠囊批號及膠囊制造商影響。此點相較于相應的對照組膠囊的平均藥物殘留量在4.5至10.5微克(10至23％)范圍內，且平均FPM在12.0至15.0微克(26至33％)范圍內。對照組膠囊的藥物殘留量高于經萃取的膠囊，這結果證明SFE法大大減弱膠囊的藥物殘留能力。正如所料，SFE膠囊中較低的藥物殘留伴隨出現FPM的相應提高現象。合并經萃取的批號1至4的總殘留量及FPM分別達到3.5±0.9微克及17.7±0.9微克。因此，合并經萃取膠囊的殘留量或FPM的標準偏差都低。
表5與6及圖15與16表明，經萃取膠囊的載體殘留量中，SFE-處理的膠囊的殘留量遠低于對照組膠囊，且經萃取的膠囊所產生載體FPM通常高于對照組膠囊所產生的載體FPM。在各批膠囊中，經萃取膠囊中的膠囊與膠囊之間的載體殘留量的再現性通常較高。經萃取膠囊中除了批號4的載體FPM基本上不受影響外，其余的載體FPM都較高。因此，載體殘留量及載體FPM都受SFE處理的正影響。
膠囊與膠囊之間的藥物殘留量與FPM的再現性因SFE萃取膠囊法而加強的結果更詳細示于圖17-20，其中綜合了批號1至4所有數據。圖17與18說明當膠囊經SFE處理時，藥物殘留量大幅度減少，且藥物殘留量的再現性大幅度加強。經萃取的膠囊中藥物殘留量的變化在1至6微克的范圍內，而對照組膠囊中藥物殘留量的變化在2至15微克的范圍內。圖19和20說明以超臨界CO2萃取膠囊可加強藥物FPM及其再現性。經萃取膠囊所產生的藥物FPM通常在±2微克之內，不受膠囊批號影響。對照組膠囊則觀察到更大變化。對再現性的類似加強效果亦出現在載體上。
上述結果包括膠囊的硬度測定、萃出物與殘質的色譜分析、膠囊的SEM及藥物與粉末的殘留量與FPM都共同證明SFE法可萃取主要造成高度藥物殘留量及不定劑量的潤滑劑物質部分，且對膠囊沒有損害。密合膠囊的大規模SFE本研究的設計是證明本發明可用于處理大規模數量。取呈密合狀態的不同批號膠囊裝到分開的棉袋中，分別以塑料繩綁好。棉袋再連續加到80L圓筒容器中，采用超臨界CO2，使用壓力擺動法(2,500至1,500psig,35℃)萃取。各棉袋含有約15,000粒膠囊。每次萃取約105,000個膠囊，操作3次幾近315,000個膠囊。工業規模數量則可達數百萬個膠囊。
然后使用工業用填裝機，以不同批次的上述I.B./乳糖粉末混合物填裝數批經萃取的膠囊及其相應的對照組。由3批來自制造商A之一般膠囊(1,3與5)及1比來自制造商B的一般膠囊(批號4)共制造10組I.B./乳糖膠囊。膠囊再于53.3％RH環境中調節適應，然后使用安德森C.I.分析藥物殘留量和FPM。每批中每個膠囊的藥物與載體殘留量的分析法均重復進行10次。在C.I.各個別階段中分析由10次連續C.I.操作中收集到的藥物和粉末。10個膠囊的內含物對前分離器及8個分階板上都分配了足量粉末，因此可準確測定各階段所收集的粉末。
本研究證實，為了減少粉末殘留量及提高FPM而利用SFE萃取膠囊的方法可放大至大量膠囊的規模。所有經萃取的膠囊都比其相應對照組膠囊殘留較少粉末及產生較高藥量與載體FPM，不受乳糖批次及I.B.批次的影響。圖21至24說明I.B.的此項結果。由乳糖也可得到類似結果。
圖21指出，經SFE處理的膠囊比其相應對照組膠囊殘留較少量的藥物，不受膠囊批號、藥物批號或載體批號的影響。對合并的批號而言，經SFE處理的膠囊中藥物殘留量分布范圍比對照組膠囊殘留量的分布范圍為窄(1.5至3.5微克對2.5至5.5微克)。SFE處理的膠囊及對照組膠囊的平均殘留量分別達到2.6±0.6微克及4.5±1.0微克。如同實驗室規模的研究，來自制造商B的對照組及SFE處理組膠囊中的藥物殘留量仍為最低的藥物殘留量。
圖22表明，SFE-處理的膠囊比對照組膠囊產生更高量的藥物FPM，不受膠囊批號、藥物批號或載體批號的影響。來自制造商B的膠囊及其相應的SFE處理的膠囊所產生的FPM通常略高于制造商A的膠囊所產生的FPM。來自制造商A的經萃取膠囊產生的FPM幾乎恒定(16.7至19.2微克)，不受膠囊批號、藥物批號或載體批號的影響。反之，對照組膠囊的FPM則在13.0至17.5微克之間變化。總之，合并所有膠囊，由SFE-處理的膠囊及對照組膠囊產生的平均FPM分別達18.5±1.7微克及14.8±1.5微克。
圖23與24分別說明對照組膠囊與SFE-處理的膠囊中，膠囊與膠囊之間的藥物殘留量的再現性的差異。對照組膠囊中藥物殘留量在1.0至10.5微克之間變化。相反，SFE處理的膠囊中藥物殘留量變化范圍則窄得多(1.0至5.6)。因此SFE處理的膠囊在藥物殘留量方面的表現都相似，不受膠囊批號的影響。因此如實驗室規模研究所示，藥物殘留量具有較高的再現性，且因此可由SFE-處理的膠囊比對照組膠囊達到更高再現性的藥物劑量。使用超臨界CO2萃取藥物、載體、及藥物粉末的效果結果與分析進行藥物粉末組成的萃取法研究，以測定載體的粘附性質是否受超臨界CO2萃取粒子表面上的雜質的影響。該技術有潛力能使載體及藥物粒子的表面均勻并具有再現性，因此可改善細粒質量的再現性與收率。
已填裝及鎖合的膠囊也可使用超臨界CO2萃取。此作法提供另一種可用SFE法處理已填裝藥物粉末的膠囊的可能性。乳糖、藥物及粉末混合物的SEF乳糖與I.B.分開于2,500psig及35℃下，以CO2動態萃取2小時。觀察到這二種萃取法均未造成可檢測的質量流失，且由乳糖的SEM顯微照相圖檢測到其大小和整體外觀均無變化，這表明乳糖及I.B.二者都適合于SFE處理。因此SFE可萃取這二種物質的雜質，而實質上不影響制劑。雜質通常是微量，且因此可溶于SCFs中，如CO2。對常見于乳糖中的類似蛋白質的雜質，在進行其萃取時，可能有必要提高壓力至10,000psig左右。
表7與8說明我們的發現結果。由經萃取的乳糖形成的藥物粉末與制造商所供應的對照組乳糖相反，前者具有較高FPM。萃取乳糖時，并未對粉末殘留量造成明顯變化。因此殘留量僅決定于膠囊性質，而乳糖的表面性質則對測定藥物對載體的粘附強度很重要。因此乳糖萃取法提供一種控制FPM的方法。膠囊于53.3％RH中調節適應后，似乎可稍提高FPM及減少殘留量。表7．乳糖萃取對藥物及載體殘留量與FPM的影響由乳糖批號1與藥物批號2混合形成藥物粉末。藥物粉未再填裝到膠囊批號5中
u未處理；e經萃取；c膠囊于53.3％RH下調適；C膠囊；L乳糖表8．粉末混合物萃取對藥物及載體殘留量與FPM的影響由乳糖批號1與2及藥物批號1混合形成藥物粉末。粉末再填裝入膠囊批號5中
uB未處理的混合物；eB經處理的混合物藥物粉末(即混合的藥物與載體)的萃取并未對藥物FPM或殘留量有任何影響。對FPM沒有影響表示藥物及載體的粘附性質未因萃取過程而改變。由于我們發現乳糖表面受到SFE過程的影響，且含有經萃取的乳糖的粉末混合物的FPM與含有對照組乳糖的粉末混合物的FPM不同，因此我們斷定，混合物的萃取不影響藥物與載體之間的表面粘附性。因此，藥物與藥物或載體之間的粘附區不受萃取法影響。這又意味著粘附區未受到CO2的作用，或藥物與藥物或載體之間的相互作用力高于CO2對載體表面成份的溶解力。已填裝并鎖合的膠囊的SFE取4批來自制備商A(批號1、5及6)與B(批號7)的未處理膠囊，填裝上述的I.B/乳糖粉末混合物，密合并鎖合，然后于35℃下采用壓力擺動萃取法萃取。然后測定經萃取的膠囊及其相應的對照組填裝膠囊二者的藥物及載體FPM及殘留量。由于在藥物粉末存在下萃取潤滑劑，因此有些經萃取的潤滑劑可能分布在膠囊內部的粉末相及超臨界相之間。吸附在粉末上的潤滑劑應可誘發粒子凝聚，且若萃取期間未完全排除FPM時，則可藉以降低FPM。因此，可能需萃取較長時間，以確保完全萃取膠囊與粉末中的潤滑劑。
表9說明這些膠囊中粉末的殘留量及FPM。通常，經萃取的膠囊的粉末殘留量(尤其是載體殘留量)低于對照組膠囊。除了膠囊批號1的FPM因萃取過程而稍有下降外，其他FPM則不因萃取過程而加強或沒有改變，這證明已從鎖合膠囊中萃取出潤滑劑。對合并的批號而言，未處理的膠囊中藥物FPM達到16.0微克，而在經萃取的膠囊中達17.1微克。未處理或經萃取膠囊中的藥物殘留量低且基本上相同(分別為4.3及4.4微克)。因此本研究證明鎖合且填裝的膠囊中的潤滑劑可經SFE萃取，產生通常較高FPM及低粉末殘留量的制劑。表9．已填裝的膠囊的SFE對藥物及載體殘留量與FPM的影響乳糖批號2與藥物批號1混合形成藥物粉末
u未處理；e經萃取應注意，未處理的膠囊中的載體殘留量遠高于經萃取載體中的載體殘留量(132.1微克對93.6微克)。此表示經萃取的潤滑劑優先附著在藥物粒子上，以致在吸入期間極容易粘附在膠囊壁上。的確，I.B.為堿性物質，且與含在潤滑劑中的經萃取的硬脂酸與脂肪酸的相互作用更為強烈。這現象也解釋為什么經萃取的膠囊中藥物殘留量不大幅度低于未經處理的，雖然潤滑劑已從膠囊中排除。乳糖為一種酸性物質，因此它不像I.B.與經萃取的潤滑劑物質強烈地進行相互作用。
接著證明SFE法萃取膠囊中潤滑劑的方法。該方法可用于萃取開口膠囊、密合膠囊、鎖合膠囊或鎖合且填裝的膠囊中的潤滑劑物質，且對膠囊外觀沒有物理性或化學性損害。潤滑劑萃取法已表明可減少藥物與載體殘留量，增加藥物FPM，并改善殘留量或FPM的再現性。該方法也表明可適用于萃取膠囊、藥物或載體中的水份或其他雜質。
密合膠囊、開口膠囊、鎖合膠囊、藥物或載體的SFE萃取可在0.6至1.4Tc的溫度范圍內進行，其中Tc以K表示的臨界溫度，壓力為0.5至100Pc范圍內。因此可使用呈臨界狀態或超臨界狀態的SCF。進行萃取的方式可直接進行；通過混合容器內含物，同時使待萃取的物質與SCF接觸；使待萃取的物質和SCF流化；或利用壓力擺動的SFE。最好在1.0至1.1Tc的溫度范圍及1至10Pc范圍內進行萃取。若使用CO2萃取時，優選的條件為31至90℃及1,070及10,000psig。亦可使用CO2或任何其他合適SCF，包括六氟化硫、氧化亞氮、三氟甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丁烷、異丁烷、及其混合物。亦可添加有機溶劑改性劑到任何SCFs中，以修飾其溶劑性質，包括乙醇、甲醇、丙酮、丙醇、異丙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲亞砜、及其混合物。最好使用相當低濃度(0至20％)的有機改性劑。同樣地，亦可添加不同比例的輕氣體如N2、O2、He、空氣、H2、CH4及其混合物到SCF中，以改變其萃取與運送性質。
權利要求
1．一種處理用于貯存干燥粉狀的藥物制劑的明膠、纖維素及塑料膠囊的方法，其中該膠囊表面上具有SCF可萃取的物質，該方法包括使膠囊曝露于SCF下，以除去SCF的可萃取的物質。
2．根據權利要求1的方法，其中，可萃取的物質是用于制造膠囊的鑄模潤滑劑。
3．根據權利要求1的方法，其中，該膠囊為開口式。
4．根據權利要求1的方法，其中，該膠囊為密合式。
5．根據權利要求1的方法，其中該膠囊為鎖合式。
6．根據權利要求5的方法，其中該鎖合式膠囊中填裝藥物制劑。
7．根據權利要求1的方法，其中該膠囊含有藥物制劑。
8．根據權利要求1的方法，其中該SCF為二氧化碳。
9．根據權利要求1的方法，其中該藥物制劑包含乳糖。
10．根據權利要求1的方法，其中該藥物制劑包含溴化異丙托品。
11．一種用于貯存干燥粉狀藥物制劑的明膠、纖維素或塑料膠囊，其中該膠囊已曝露于SCF下，以除去膠囊表面上SCF可萃取的物質。
12．一種用于干燥明膠或纖維素膠囊的方法，它包括使膠囊曝露于SCF下，以除去其中水份。
13．一種用于干燥已貯存粉狀藥物制劑的明膠、纖維素或塑料膠囊的方法，它包括使膠囊曝露于SCF，以除去其中的水份。
14．一種從藥物制劑所使用的一種或多種物質中排除表面雜質的方法，它包括使該物質曝露于SCF下，以排除SCF可萃取的物質。
15．一種自容器或多孔性基質中萃取SCF可萃取物質的非侵入性方法，它包括將該容器或多孔性基質與SCF于高壓下接觸，然后降低壓力。
16．根據權利要求15的方法，它還包括在降低壓力之后再提高壓力的步驟。
17．根據權利要求16的方法，其中壓力是降低及升高多次。
全文摘要
本發明是有關通過超臨界液體以處理用于貯存干燥粉狀藥物制劑的膠囊的方法,該方法也用于排除藥物粉末中不要的雜質。使膠囊中的殘留粉末量在吸入后降至最小。
文檔編號A61K9/14GK1306420SQ98810156
公開日2001年8月1日 申請日期1998年10月5日 優先權日1997年10月14日
發明者史蒂文·T·霍荷塔, 賽德·賽姆 申請人:貝林格爾·英格海姆藥物公司