前言
凍干制劑開發(fā)一般至少需要考慮處方開發(fā)、工藝曲線設(shè)計(jì)、凍干設(shè)備及輔助設(shè)施的性能這三個方面。缺少任何一個方面都無法獲得優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的凍干制品。其中，凍干配方是三個因素中的根本，優(yōu)質(zhì)的配方可以減少凍干曲線的開發(fā)時間，降低對凍干設(shè)備的性能要求。因此，凍干配方相對來說是最值得研究和深入探討的。本文從以下幾個方面探討了凍干制劑處方開發(fā)中的一般考慮。
一、 API性質(zhì)
API的理化性質(zhì)決定著后續(xù)輔料及凍干工藝的選擇。API的溶解度，擬配制的濃度，裝量，最高耐受的溫度，化學(xué)穩(wěn)定性，與輔料、包材的相容性等這些都是最初需要考慮的方面。例如：鹽酸納洛酮等pH 范圍比較窄的藥物，需要考慮選擇合適的pH緩沖液，保證凍干過程中pH不發(fā)生顯著改變。普魯卡因等易水解的藥物凍干成品中水分含量需要控制在1%以下。一些大分子藥物，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量很稀時(mg到ng/mL水平)，需要考慮加入人血清白蛋白或一些其他成分作為競爭性粘合劑，以最大限度地減少因吸附到生產(chǎn)組件和容器表面而造成的蛋白質(zhì)損失。
二、 凍干溶劑
常用溶劑包括注射用水、乙醇、丙二醇、正丁醇、異丙醇、叔丁醇、聚乙二醇。一般來說，注射劑溶劑首選注射用水，當(dāng)注射用水不能滿足藥物性質(zhì)和臨床要求時，才會考慮其他非水溶劑。理想的凍干非水溶劑需要如下條件：凝固點(diǎn)高、揮發(fā)性強(qiáng)、能與水混溶。冷凍干燥中常見的有機(jī)溶劑是叔丁醇。叔丁醇作為凍干溶劑有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.其溶劑自身在凍結(jié)中形成針狀結(jié)晶，能改變?nèi)苜|(zhì)的結(jié)晶方式，利于升華。
2. 叔丁醇與水可以任意比例混合，可以增大一些脂溶性藥物在水中的溶解度，同時對一些水溶液中不穩(wěn)定的藥物，可以抑制藥物的分解，增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性。
3. 叔丁醇毒性低，在凍干過程中，大部分叔丁醇可在一次干燥階段升華，在制劑中殘留量很低。此外，乙醇，二甲亞砜，丙二醇等也是常用的凍干溶劑。下表列出了常用溶劑的一些特性以供參考。
三、凍干保護(hù)劑
凍干制劑對保護(hù)劑要求很高：純度高，無免疫原性，無毒性；可形成均勻混懸液或溶液，凍干后形成團(tuán)塊，不破碎；在凍干和儲存期中對產(chǎn)品有保護(hù)作用，與原料藥相容性好；較高的崩解溫度和共晶點(diǎn)溫度，以保證不形成玻璃化凍結(jié)外殼；易除熱源，引濕性好；凍干升華時不起泡；干燥后復(fù)溶性好；不影響對凍干制品的檢測。一般來說，固體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%-25%之間。
常用的保護(hù)劑一般有糖、多羥基化合物、氨基酸、聚合物和無機(jī)鹽等。下表列出了一些凍干保護(hù)劑的類別及其性質(zhì)。
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類別
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名稱
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性質(zhì)
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糖類
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葡萄糖
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2.5%-20%的葡萄糖可減輕注射給藥的疼痛感，但葡萄糖玻璃化溫度較低。
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葡聚糖
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具有較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，能在酶蛋白分子周圍形成玻璃態(tài)，從而保護(hù)酶分子免受高溫所引起的損傷。
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蔗糖
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具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在脂質(zhì)體的凍干工藝中常用的一種保護(hù)劑。
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乳糖
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乳糖加入凍干溶液中可增加體積，并有助于凍干塊狀物的形成。
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海藻糖
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蛋白質(zhì)藥物、酶、疫苗和其它生物制品的常用保護(hù)劑。
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多羥基化合物
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山梨醇
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作為載體可形成疏松結(jié)實(shí)的均勻骨架，改善了制劑產(chǎn)品的外觀。
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甘露醇
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甘油
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甘油具有良好的滲透能力，可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部和胞內(nèi)大分子形成氫鍵以取代干燥脫除的水分，從而維持蛋白質(zhì)、碳水化合物及脂肪等大分子活性物質(zhì)的原有結(jié)構(gòu)。此外，甘油還可以起到降低細(xì)胞脫水皺縮和緩解復(fù)水腫脹的效果。
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聚合物
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聚氧乙烯吡咯烷酮，明膠等
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可明顯提高蔗糖的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg值，高分子量的聚氧乙烯吡咯烷酮能更好的抑制蔗糖結(jié)晶，并通過穩(wěn)定糖的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，共同提高冷凍干燥過程中蛋白和氨基酸的穩(wěn)定性。
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氨基酸
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甘氨酸，賴氨酸，色氨酸等
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氨基酸是常見的蛋白質(zhì)保護(hù)劑，能升高成品的塌陷溫度阻止因塌陷而引起的蛋白質(zhì)藥物的破壞。
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無機(jī)鹽類
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氯化鈉，磷酸鹽，檸檬酸鹽等
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等滲調(diào)節(jié)劑，緩沖鹽維持pH。
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在凍干保護(hù)劑的選擇上還有以下幾點(diǎn)需要注意：
1.一些還原糖通過羰基和游離氨基之間的產(chǎn)生美拉德反應(yīng)傾向；使成品呈現(xiàn)棕色；含有游離氨基的藥物要特別注意這一點(diǎn)。這類化合物包括：葡萄糖、乳糖、麥芽糖和麥芽糊精。
2. 在等滲劑的選擇上， NaCl的共晶點(diǎn)和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度都較低，使得溶液體系的關(guān)鍵溫度降低，凍干難度大幅增大。因此，甘露醇和甘氨酸是比NaCl更好的選擇。
3.pH調(diào)節(jié)劑：
鹽酸，檸檬酸，乳酸，檸檬酸鈉，氫氧化鈉，碳酸氫鈉是常見的pH調(diào)節(jié)劑。使用鉀鹽的緩沖劑優(yōu)于使用共晶點(diǎn)溫度更低的鈉鹽緩沖劑。磷酸鈉和磷酸鉀在冷凍和退火過程中會發(fā)生劇烈的pH變化，最好避免使用。預(yù)凍階段，pH變化最小的緩沖溶液為：檸檬酸鹽、組氨酸和Tris。另一個需要考慮的重要因素是離子強(qiáng)度,預(yù)凍階段由于溶質(zhì)濃縮，離子強(qiáng)度會增加50倍；特別是生物類藥品，離子強(qiáng)度會顯著影響蛋白展開和聚集，從而產(chǎn)生穩(wěn)定性隱患。
下表列出了常用保護(hù)劑的崩解溫度以供參考。
四、 其他附加劑：
防腐劑：苯酚、苯甲醇、間甲酚、有機(jī)汞化合物、甲醛、谷氨酸鹽，一般多次使用的無菌產(chǎn)品中需要添加防腐劑。
抗氧劑：一種是抗氧化劑的自身氧化，消耗凍干樣品內(nèi)部和環(huán)境中的氧，使凍干樣品物料不被氧化；另一種使抗氧化劑給出電子或氫離子，阻斷凍干樣品中的氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；還有一種方式是抗氧化劑通過抑制氧化的活性而防止凍干樣品的氧化變質(zhì)。如維生素E、維生素C、硫代硫酸鈉、硫脲。充入惰性氣體也是一種常見的方式。
增溶劑：聚山梨酯、卵磷脂等。在配方中加入非離子表面活性劑，如聚山梨醇酯，通?？梢砸种凭奂锏男纬?。需要添加表面活性劑的濃度通常非常低（例如：<0.5% wt/vol），過高的表面活性劑濃度會降低體系關(guān)鍵溫度。
每種藥物都有獨(dú)特的物理化學(xué)特性，凍干制劑輔料功能多，品種多，處方選擇的范圍大，如何選擇處方加入種類、加入量，以及處方與凍干曲線的匹配性這些都要結(jié)合具體的產(chǎn)品及工藝一步步探索，不同的產(chǎn)品定制不同的處方，最終根據(jù)成品的穩(wěn)定性去驗(yàn)證處方的合理性。
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