田烨，吴明媛

    生物制品冻干保护方法研究进展

    田烨，吴明媛

    200010 上海交通大学药学院

    随着生物技术的发展，越来越多的生物制品以冻干粉针的剂型被不断研究出来并应用于临床。虽然冷冻干燥技术应用于生物制品具有许多优势，但同时生物制品在冷冻干燥的过程中也容易发生变性导致药物效价降低。在技术上为了降低冷冻干燥对生物制品的不良影响，往往采用添加辅料或者优化冻干工艺这两种方法。本文综述了可提高生物制品稳定性，应对或降低生物制品变性的冷冻干燥技术的最新研究进展。

    1 冷冻干燥的原理及过程

    冷冻干燥技术是将液态的药液降温冻结成固体，然后在真空环境下进行升华干燥以除去冰晶，升华结束后同样于真空环境下进行解析干燥以除去结合水[1]。药物冷冻干燥的过程主要分为 4 个步骤：预冻、升华干燥(一次干燥)、解析干燥(二次干燥)、密封保存。依照上述步骤冻干后的药品可以室温或冷藏进行长期储存，需要使用的时候，添加合适的溶剂复溶后，便可恢复到冻干前的状态。而生物制品在上述冷冻干燥及保存的过程中都有变性的可能。

    2 改善冻干生物制品变性降解的措施

    为应对或减少生物制品在冻干过程及长期保存中的变性，通常会采用两种方式，即在处方中添加保护剂和优化冻干工艺。

    2.1 添加保护剂

    冻干保护剂是冻干制剂中的一种添加剂，能够减少或阻止冷冻干燥过程对蛋白造成的变性影响。根据冻干冷冻过程和干燥过程对蛋白质施加应力的不同，将蛋白质保护剂的作用机制分为冷冻保护机制和干燥保护机制。冷冻保护机制主要是优先化理论，保护剂优先从蛋白质表面进入溶液中，能在冷冻的过程中发挥保护蛋白质的作用。干燥保护机制主要有玻璃态假说和水替代假说。玻璃态假说指在干燥过程中，由于添加了保护剂，随着水分减少，溶液浓度逐渐增大而形成高黏度的玻璃态从而阻碍了蛋白结构的变化。水代替假说[2]是指在干燥过程中随着蛋白质水化层中水分失去，保护剂代替水与蛋白质重新形成氢键，从而满足蛋白质表面带电基团形成氢键的要求，使蛋白质结构得到稳定。

    保护剂的种类很多，主要包括糖类、多元醇类、氨基酸类、高分子类、表面活性剂等。实际工作中通常根据生物制品的冻干变性特性添加一种或多种保护剂。

    2.1.1 糖类 糖类是最常见、使用最广泛的一类冻干保护剂，是蛋白质的非特异性稳定剂。在冻干各个阶段均能起到一定的保护作用[3]，在预冻阶段，糖类增加了蛋白质的自由能而抑制蛋白的变性。而在干燥阶段，糖类可以取代由于脱水失去的蛋白质和水分子之间的氢键来稳定蛋白质[4] ......