用于生物制藥的蛋白質和多肽的冷凍干燥是一個復雜的過程，存在許多挑戰。在這篇文章中，我們會討論了影響配方冷凍干燥的關鍵因素，來確保蛋白質的保存。冷凍干燥配方通常經過精心設計，以保持燥材料的完整性、穩定性和生物活性。這對于藥品、生物制藥或某些食品等敏感材料尤為重要。生物制藥冷凍干燥的原因有很多，它們可能在液態下不穩定或有嚴格的儲存要求。

冷凍干燥非常適合不需要進一步加工的產品，因為它們可以在小瓶中干燥并在加工后立即密封以避免污染。生物制藥制劑由提供所需效果的活性成分（例如蛋白質或多肽），為了保持其生物活性，需要添加稱為賦形劑（成分）的其他物質，從而形成一種非常適合冷凍干燥的組合物。

問

有多種分析方法可用于確定化合物特性，例如差示掃描量熱法 （DSC）、傅里葉變換紅外光譜法（FTIR）等。為了成功凍干，需要了解目標蛋白質或多肽的熱特性。DSC是評估蛋白質和多肽熱穩定性的強大技術。它測量與材料相變相關的熱流作為溫度的函數。

量熱法可以為實驗者提供配方的重要特性，如：

• 玻璃化轉變溫度，Tg：非晶態材料轉變為玻璃（脆性）狀態的溫度。在冷凍干燥中，在初級干燥過程中將產品保持在Tg以下以保持結構和穩定性至關重要。

   

• 熔點，Tm：固體物質變成液體的溫度。在冷凍干燥中，必須了解Tm，以避免在過程中熔化，以保持產品的完整性。

   

• 結晶溫度，Tc：溶質在冷凍過程中結晶的溫度。如果不希望結晶，則必須避免此溫度。

   

• 反應熱，ΔH：與化學反應相關的熱變化。了解 ΔH 有助于預測和控制相變期間所需或釋放的熱量，確保冷凍、初級干燥和二級干燥階段之間的平穩過渡。

   

• 比熱容，Cp：將單位質量物質的溫度改變一攝氏度所需的熱量。Cp 至關重要，因為它有助于確定需要供應或去除的熱量，以實現所需的溫度變化，確保高效和有效的干燥。

問

凍結速率和最終凍結溫度會影響冰晶的形成和大小，進而影響升華速率。產品必須在足夠低的溫度下冷凍，以確保其冷凍。這個冷凍階段創造了蛋白質將被嵌入的結構。如果這不正確，蛋白質將失去其活性并被鎖定在錯誤的構象中或失去其完整性。對于蛋白質和多肽，最好儲存在 -80℃ 下，因此不建議在 -20℃ 下緩慢冷凍。使用乙醇混合物進行快速冷凍是首要選擇，因為它會導致形成更小的冰晶，這有利于維持蛋白質的穩定性。

問

在處理蛋白質和多肽時，干燥階段至關重要。太快或太慢，要么會破壞蛋白質結構，要么最終得到不充分干燥的產品。初級干燥是最長的階段，我們必須設置適當的腔室壓力和貨架溫度。設置系統壓力的最佳方法是使用熱電偶或其他溫度探頭確定產品溫度，然后找到該溫度下相應的冰蒸氣壓。終點測定對于確保所有冰都已從產品中升華非常重要，因為殘留的水分會影響穩定性和保質期。另外，不要不必要地延長干燥階段，因為它既不節省成本，也不節能，甚至有可能導致產品損壞。終點測定的方法多種多樣，包括溫差測試（樣品和貨架之間）、壓差測試和壓升測試。

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