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海藻糖在生物制品中作為凍干保護(hù)劑的原因

來源:艾偉拓(上海)醫(yī)藥科技有限公司   2023年11月20日 10:19  

為了維護(hù)生物制品和特殊制劑(如脂質(zhì)體藥物)的質(zhì)量和活性,常常使用保護(hù)劑來凍干這些藥物。目前,有兩種主要的假設(shè)來解釋凍干保護(hù)機(jī)制——水替代假說和玻璃態(tài)假說。這兩種假說都基于藥物在凍結(jié)過程中發(fā)生部分或complete的玻璃化。 因此,合適的保護(hù)劑需要滿足以下四個(gè)特性:具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、較低的吸水性、較低的結(jié)晶率以及不含還原基。


實(shí)驗(yàn)證明,單糖(如葡萄糖、半乳糖等)在蛋白質(zhì)的凍干過程中并不能提供有效的保護(hù)作用,因?yàn)樗鼈冎荒芴峁┪⑷醯姆€(wěn)定作用,導(dǎo)致蛋白質(zhì)在脫水干燥之前就發(fā)生了不可逆的變性。相比之下,還原性二糖(如蔗糖、海藻糖)被廣泛應(yīng)用于許多生物制品的凍干工藝中,因?yàn)樗鼈兗瓤梢栽诶鋬鲞^程中充當(dāng)?shù)蜏乇Wo(hù)劑,又可以在脫水干燥過程中起到脫水保護(hù)劑的作用,并且不含還原基,不會引發(fā)蛋白質(zhì)褐變反應(yīng)而導(dǎo)致變質(zhì)和失活。因此,蔗糖和海藻糖是生物藥品冷凍干燥配方中常用的兩種保護(hù)劑。


而與蔗糖相比,海藻糖具有更高的的玻璃化相變溫度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶。且海藻糖還具有神奇的水合能力:按每個(gè)葡萄糖單位算,海藻糖周圍的不凍水分子數(shù)是糖類多,海藻糖溶液能夠形成剛性更強(qiáng)的海藻糖/水結(jié)構(gòu),抗冷凍脫水能力更強(qiáng)。這也是為什么在很多凍干試驗(yàn)中,海藻糖的表現(xiàn)會比蔗糖好。


此外,海藻糖還是很好的脂質(zhì)體凍干保護(hù)劑。有研究表明,以海藻糖作保護(hù)劑的凍干脂質(zhì)體粒徑變化小,保護(hù)效果較好;葡萄糖的粒徑變化較大,保護(hù)效果差。對于海藻糖,10%的濃度對凍干脂質(zhì)體的保護(hù)效果較好。海藻糖作為凍干保護(hù)劑在生物制品中具有重要的應(yīng)用價(jià)值,它能夠保護(hù)活性物質(zhì)并維持產(chǎn)品的質(zhì)量。



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