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四環凍干機—真空冷凍干燥特性參數測量與分析(七)

更新時間:2023-03-02 點擊次數:303

4.5.2 凍干產品的質量及其變化

假設凍干本身是在較優條件下進行的,而且在凍干過程結束時產品達到了預期的質量,凍干產品在存儲過程,其質量變化至少受三個因素的影響:殘余水分,存儲溫度及混合在包裝袋里的氣體。與其中一種因素有關的或在更多情況下與三種因素都有關的變化可分成以下四種情況:

①在與水分子的重組過程發生的變化和/或溶解性;

②干燥產品的化學反應;

③產品生物-醫學活性的惡化;

④產品物理結構的變化,例如:由非晶形轉變為部分或全部晶體結構的形式。

通常發生的變化可由這幾種變化中的某幾種解釋。下面給出了幾個典型例子。

Liu和Langer證明BSA,卵清蛋白、葡萄糖、氧化酶和β—乳球蛋白在37℃時溶解性迅速減小,并且如果在已干產品中加入了30%(質量分數)生理鹽水緩沖液,則在24h內97%的產品將變為非溶解性的。由于水分而引起的聚集歸因于分子間的S一S鍵。對于給定的白蛋白,如果RM為優值則可減少聚集。

Zhang等人研究了在keratonocyte增長因子(KGF)重組過程重組介質對形成聚集的影響。若干添加劑可使聚集明顯地減小,調節重組介質離子的強度發現也有類似的作用。優化重組條件可增加蛋白質可溶性的恢復;對于KGF,蛋白質溶解性的恢復與本身的、單節顯性的組成有關。此外,Zhang等人還發現當用純水重組時,白細胞素-2(Ⅰ)和核糖核酸酶(Ⅱ)在+45℃的溫度下存儲時聚集相當大。如果在重組水中加入肝磷脂或磷酸鹽可明顯減少聚集的長度。Shalaev等人研究了在RM<0.1%時,非晶形蔗糖對葡萄糖和果糖酸性催化轉化作用。即使RH=0.1%,在50℃凍干蔗糖時,例如帶有檸檬酸,也得經受酸催化轉化,作者得出的結論是凍干帶有蔗糖的酸性物質即使是RM很低也會產生能夠進一步和其他成分起反應的物質。

Yoshika等人利用ONMR光錯學研究了在存儲過程中β-牛乳糖間的反應和水的遷移率有關。水分的增加也使自旋-晶格弛緩時間T?增加,相互之間的反應與T?的關系比pH值的關系還要緊密。設想可能是水的增加使酶周圍的水的遷移增加,從而使酶的反應增加。帶有少量水的凍干樣品,也表現出比根據pH值和水的遷移率估計的還要快的反應速度,這可能是由凍干時所用的添加劑鹽引起的。Yoshika等人也使用了NMR光譜學,但用的是1H自旋-自旋獨緩時間T?。測得BSA和γ-血球素的T?是隨水合程度而變化的。凍干的BSA和BGG如果水分超過大約0.2%(g/g)蛋白質,則對聚集變得敏感。蛋白質質子的T?在水分較低時就開始增加,且隨水分的增加聚集也緊跟著增加。對于凍干的BGG,在水分>0.5g/g蛋白質時蛋白質質子的聚集和T?都將減小。

Vromans和Schalks利用非晶形研究了水敏性藥品的穩定性。在制劑中其分解主要取決于水的活度αW,而不是水分的多少。賦形劑的玻璃化不僅有低溫保護作用,而且起穩定作用。Cleland等人發現當蔗糖和蛋白質具有適當的分子比率時,在40可穩定保存人類單克隆抗體重組細胞(ruhMAb HER2)33個月。360:1的摩爾比率可成功地穩定蛋白質。這比通常的制劑中所用的等滲濃度低34倍。Souillac等人比較了凍干和物理混合的h-Dnase、rh-GH和rH-IGF-1和甘露醇、蔗糖、海藻糖和右旋糖苷的焓。對物理混合物,發現焓與蛋白質的百分含量呈線性關系;對凍干的混合物此關系是非線性的。作者得出的結論是在凍干的混合物中蛋白質和碳水混合物之間會直接發生反應。

Hsu等人發現已包裝的產品也有可能發生分解。設想凍干結束時只具有單分子層的水,且不是均勻分布的,但是在有些位置分子可能連成串。在干燥和存儲過程這些水提供保護以防止變性。這點是由基因技術產生的兩種產品證明的:太少的水,比單分子層還少,造成tPA和高鐵血紅蛋白在物理上的不穩定,然而較高含量的水卻導致存儲過程生物上的不穩定。

To和Flink以及van Scoik和Carstensen闡述了四種變化的例子:依To和FIink的觀點,非晶形到晶體的轉變或者是因為存儲溫度T(T>TC)太高,或者是因為吸收了水。(注:較多的水增加了非晶形固體的流動性,促進了晶體的成核和增長)。

Van Scoik和Carstensen交流了他們關于蔗糖晶體成核和增長的經驗。討論了溫度和殘余水分這兩個成核參數,建議用添加劑可停止、延緩或加速成核。用來清洗裝有小瓶的干燥室的氣體和加入產品的包裝袋里的氣體的影響尚且不清楚。只是氧氣在多數情況下被排除。Spiess建議用干空氣存儲花椰菜和藍莓,然而胡蘿卜和辣椒粉應該存儲在氧氣含量<0.1mgO?/g干物質的氣體中。對于藥品,病毒或細菌,無法給出普遍的建議,由于CPA、添加劑的結構、緩沖劑的影響都應考慮。

所有氣體的純度也應該做詳細說明,由于一定量的雜質對存儲特性有可能起決定性的作用,例如從瓶塞中解吸出的氣體。Greiff和Rightsel證明流行性感冒病毒在沒有CPA的情況下當RM為1.6%時在氨中的傳染性保持得非常好。如果使用通常的存儲溫度,在氬中,傳染性減小大約10倍,在氧氣中減小20多倍。Corveleyn和Remon凍干了兩種不同的包含25mg二氫氯噻的藥片制劑。藥品用PVC/鋁塑包裝、聚偏二氯乙烯(PVDC)/鋁塑包裝、帶干燥劑的密閉容器和非密閉容器在60℃以三種RH,45、60和85%存儲。一個月后,除了包裝在PVDC/鋁塑包裝中的藥片以外,其余藥RM都由2.7%增加到6.8%。水分為7.2%的制劑崩塌。PVDC/鋁塑包裝中藥片的水分的增加或減少非常慢。用于包裝凍干藥片的材料沒有一種能阻止水分的吸收和結構的崩塌。


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