冷凍干燥（凍干）是提高蛋白質制劑和疫苗穩定性的常用方法。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，為干燥后產品提供物理穩定性。結晶填充劑如甘露醇也可以應用在冷凍干燥制劑中，有利于形成良好的外觀和結構。

Micropress是一種可以現場定量測定凍干蛋糕強度和物理特性的儀器。有許多可選的參數和方法，Micropress將能夠分析您的冷凍蛋糕結構。為您提供快速有效的批量篩選方法，節省人力物力。使用標準方法，可以在不到一分鐘的時間內完成對每個凍干餅的分析。只需少量樣品，Micropress就能夠提供關鍵數據，以確定產品是否能夠承受從生產現場到使用點的處理和運輸的嚴酷條件。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將64種含有不同濃度賦形劑的不同制劑（表1）進行冷凍干燥。

表1：配方組合列表

使用Micropress（圖1）探測所得冷凍干燥餅的機械性能和堅固性，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中塌陷。

在-45℃的擱板溫度下進行一次干燥，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)的制劑均發生塌陷。

Micropress測試結果

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，配方的最大應力增加，直到達到0.4%的甘油；然而，使用0.6%甘油時，觀察到最大應力降低。相反，在含有1%BSA、2%甘露醇和1%蔗糖的配方中，當甘油含量>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力進行了比較。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%蔗糖應力應變曲線

當比較制劑的應力-應變曲線的形狀時，觀察到甘油的加入使得曲線更平滑，表明在如圖6所示的餅狀結構的壓縮過程中沒有微塌陷。

結論

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

研究發現，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面影響，甘油也可以對最終冷凍干燥的餅狀物的機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生塌陷。

上述研究中所使用到的Micropress凍干餅強度測試儀為萊奧德創合作伙伴之一 —— 英國Biopharma公司旗下產品。除專業凍干服務及咨詢外，萊奧德創還可為您提供：

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