四環(huán)凍干機(jī)—真空冷凍干燥特性參數(shù)測(cè)量與分析(四)
4.2.4 熱力學(xué)分析
Carrington等人利用熱力學(xué)分析(TMA)研究了30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)果糖、蔗糖和葡萄糖在有和沒有羧甲基纖維素鈉(CMC)存在時(shí)冰的結(jié)晶溫度。TMA被用來測(cè)量冷凍和復(fù)溫過程樣品的膨脹,利用DSC也做了類似的研究。用TMA測(cè)得果糖在有和沒有CMC存在,以5℃/min的速率冷凍時(shí)的具有代表性的結(jié)果如圖4-39所示。圖4-40表示的是由TMA確定的30%蔗糖溶液慢速冷凍和熱處理后的加熱曲線。圖4-41表示的是由DSC確定的30%蔗糖溶液慢速冷凍和熱處理后的加熱曲線。比較由兩種方法測(cè)得的關(guān)于蔗糖的兩個(gè)溫度Tr1和Tr2(如圖4-40和圖4-41所示),Tr1≈-60℃(TMA)和-41.2℃(DSC),Tr2≈-35℃(TMA)和-32.6℃(DSC),很明顯,正如作者所討論的那樣,有很多因素影響最后所得的數(shù)據(jù)。
TMA測(cè)量對(duì)解釋在加熱冷凍的甘露醇和其他立體異構(gòu)體溶液過程中,小玻璃瓶的破裂是很有用的。例如,甘露醇在-25℃以上體積比標(biāo)準(zhǔn)1型無色玻璃擴(kuò)大30倍。小玻璃瓶是否破壞主要取決于填充物的體積及濃度,例如,當(dāng)裝滿3%的甘露醇時(shí),10%-40%的玻璃瓶子被破壞。
4.2.5 介電分析
Pearson Smith通過三個(gè)例子解釋了介電分析(DEA)的優(yōu)點(diǎn)是可提供好的的凍干工藝。結(jié)合水(兩個(gè)氫鍵)和吸附水(一個(gè)氫?。┑某谠ヌ匦圆煌捎脕泶_定凍干的結(jié)束,當(dāng)吸附水解吸和結(jié)合水仍然存在時(shí)認(rèn)為凍干結(jié)束。物質(zhì)的介質(zhì)響應(yīng)與晶體的尺寸和水合程度有關(guān)。賦形劑的玻璃體形成特性和它的分子的流動(dòng)性(黏性)與溫度和水合密切相關(guān)。電介質(zhì)的研究表明了糖溶液玻璃體形成的非阿倫尼烏斯(non-Arrhennius)行為,在溫度或水合有微小變化時(shí),黏性的變化將達(dá)好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
Morris等人建議利用介電分析法可預(yù)測(cè)雙組分物質(zhì)的崩塌溫度。DEA的基本情況已解釋清楚了。“發(fā)射顏率”(TOF)是確定崩塌溫度好的分析方法。圖4-42表示介質(zhì)損耗因子與頻率之間的函數(shù)關(guān)系曲線。作者稱此曲線低點(diǎn)的頻率為TOF。如圖4-43所示TOF隨著溫度的變化而變化。兩直線的交叉點(diǎn)可確定崩塌溫度。用TOF預(yù)測(cè)的10%的蔗糖、10%海藻糖、10%山梨糖醇以及11%的
Azactam TM溶液的崩塌溫度稍低于凍干顯微鏡觀察得的崩塌溫度,偏差分別為-3℃,-1.4℃,2.2℃和0.7℃。
Smith等人認(rèn)為介電弛緩頻譜學(xué)提供了一種研究聚合物和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性的方法,其中,還提供了含水量和水的狀態(tài)信息。
4.2.6 X射線衍射學(xué)-拉曼光譜學(xué)
Cavatur和Suryanarayanant研制了一種低溫X射線粉末衍射(XRD)技術(shù),用于研究?jī)鼋Y(jié)水溶液中溶質(zhì)的固體狀態(tài)。在凍結(jié)的乙氧萘青霉素鈉溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)22%)中,未發(fā)現(xiàn)共晶結(jié)晶。在-4℃熱處理可引起溶液的結(jié)晶,且隨熱處理時(shí)間而增加,另外兩種產(chǎn)品的研究表明,XRD在不干涉其他事件的情況下,可提供結(jié)晶程度的信息。
Sane等人利用拉曼光譜學(xué)用數(shù)量表示了冷凍干燥和噴射干燥過程結(jié)構(gòu)的變化。單克隆抗體類(例如RhuMAbVEGF)在沒有低溫保護(hù)劑的情況下,經(jīng)歷二次結(jié)構(gòu)變化。增加低溫保護(hù)劑的摩爾比率可保護(hù)其結(jié)構(gòu)。利用拉曼光譜學(xué)觀察到干燥蛋白質(zhì)的長期穩(wěn)定性是與結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的。
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