研發(fā)筆記分享：甘油對凍干制劑機(jī)械強(qiáng)度的影響

冷凍干燥（凍干）是提高蛋白質(zhì)制劑和疫苗穩(wěn)定性的常用方法。冷凍干燥過程比其他干燥方法更溫和，但蛋白質(zhì)配方中通常添加無定形糖類或聚合物，防止加工過程中的變性失活，還可以作為剛性基質(zhì)，為干燥后產(chǎn)品提供物理穩(wěn)定性。結(jié)晶填充劑如甘露醇也可以應(yīng)用在冷凍干燥制劑中，有利于形成良好的外觀和結(jié)構(gòu)。

Micropress是一種可以現(xiàn)場定量測定凍干蛋糕強(qiáng)度和物理特性的儀器。有許多可選的參數(shù)和方法，Micropress將能夠分析您的冷凍蛋糕結(jié)構(gòu)。為您提供快速有效的批量篩選方法，節(jié)省人力物力。使用標(biāo)準(zhǔn)方法，可以在不到一分鐘的時間內(nèi)完成對每個凍干餅的分析。只需少量樣品，Micropress就能夠提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以確定產(chǎn)品是否能夠承受從生產(chǎn)現(xiàn)場到使用點(diǎn)的處理和運(yùn)輸?shù)膰?yán)酷條件。Micropress分析只會在凍干餅表面留下小的壓痕，檢測后的凍干餅仍可用于其他分析，如Karl-Fischer和DSC，以最少的樣品獲取更多信息。在接下來的研究中我們將借助到這一儀器↓↓↓

材料和方法

使用保守的冷凍干燥循環(huán)將64種含有不同濃度賦形劑的不同制劑（表1）進(jìn)行冷凍干燥。

表1：配方組合列表

使用Micropress（圖1）探測所得冷凍干燥餅的機(jī)械性能和堅(jiān)固性，Micropress使用線性致動器輕輕壓縮濾餅，同時用測壓元件測量所施加的力。

凍干蛋糕配方

總共有64種制劑被冷凍干燥，其中一半含有1%（w/V）的BSA，另一半含有相同濃度的溶菌酶，溶于pH為7的6mM磷酸鹽緩沖液中。這些蛋白與不同濃度的甘露醇、葡聚糖、蔗糖和甘油結(jié)合，如表1所示。在64種制劑中，有38種在保守的冷凍干燥循環(huán)中塌陷。

在-45℃的擱板溫度下進(jìn)行一次干燥，直到冰升華完成。除甘露醇含量高于2% (w/v)、蔗糖含量低于1% (w/v)的BSA制劑和葡聚糖含量為2% (w/v)和3% (w/v)、蔗糖含量為0% (w/v)和1% (w/v)、甘油含量為0.2% (w/v)的兩種溶菌酶制劑外，甘油含量為0.2% (w/v)的制劑均發(fā)生塌陷。

Micropress測試結(jié)果

圖3：1%BSA、2%甘露醇和1%蔗糖，增加甘油的濃度

圖4：1%BSA和3%甘露醇，增加甘油的濃度

隨著甘油濃度的增加，兩種配方的平均最大應(yīng)力和楊氏模量如圖3和圖4所示。隨著甘油含量的增加，配方的最大應(yīng)力增加，直到達(dá)到0.4%的甘油；然而，使用0.6%甘油時，觀察到最大應(yīng)力降低。相反，在含有1%BSA、2%甘露醇和1%蔗糖的配方中，當(dāng)甘油含量>0.2%時，楊氏模量降低，表明硬度較低（彈性較大）。

圖5：制劑的平均最大應(yīng)力

如圖5所示，對含有0%和0.2%甘油的幾種配方的平均最大應(yīng)力進(jìn)行了比較。在所有配方中加入0.2%的甘油會增加冷凍干燥后配方的平均最大應(yīng)力，前提是在冷凍干燥過程中不會塌陷。

圖6：1%BSA，2%甘露醇，1%蔗糖應(yīng)力應(yīng)變曲線

當(dāng)比較制劑的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀時，觀察到甘油的加入使得曲線更平滑，表明在如圖6所示的餅狀結(jié)構(gòu)的壓縮過程中沒有微塌陷。

結(jié)論

通過Micropress研究了不同比例的多種賦形劑對兩種蛋白質(zhì)凍干制劑機(jī)械性能的影響。MICROPRESS能夠清楚和定量的鑒定蛋糕的強(qiáng)度和硬度（楊氏模量）。該方法允許更精確的結(jié)果，因此更確定凍干餅在整個運(yùn)輸和處理過程中是否保持堅(jiān)固。

研究發(fā)現(xiàn)，即使甘油的添加通常在冷凍干燥過程中對冷凍制劑的熱性能具有負(fù)面影響，甘油也可以對最終冷凍干燥的餅狀物的機(jī)械性能具有積極影響，只要它們在冷凍干燥過程本身期間不發(fā)生塌陷。

上述研究中所使用到的Micropress凍干餅強(qiáng)度測試儀為萊奧德創(chuàng)合作伙伴之一 —— 英國Biopharma公司旗下產(chǎn)品。除專業(yè)凍干服務(wù)及咨詢外，萊奧德創(chuàng)還可為您提供：

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