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檢碩(shuò)科(kē)學器材(cái)（上海(hǎi)）有限公(gōng)司

凍(dòng)幹保護劑在(zài)蛋白藥(yào)物(wù)中起(qǐ)了(liǎo)什麼(mó)作用

冷凍幹(gān)燥廣泛用於製備治療性蛋(dàn)白(bái)質(zhì)製劑，蛋(dàn)白凍(dòng)幹(gān)製劑可(kě)以提供(gōng)更好的(dí)保(bǎo)質(zhì)期，方(fāng)便(biàn)藥(yào)物的(dí)儲藏(cáng)和運(yùn)輸，然而(ér)，蛋(dàn)白在(zài)凍(dòng)幹(gān)過程(chéng)中存在許多應力(lì)，包括(kuò)低(dī)溫(wēn)應力
，凍結應力(枝狀(zhuàng)冰晶(jīng)的形(xíng)成(chéng)
，離子強度的增(zēng)加(jiā)
，pH值(zhí)的改變
，相(xiāng)分(fēn)離等)
，幹(gān)燥(zào)應力(失去蛋白(bái)質表麵(miàn)水分子)等，這(zhè)些應力常常(cháng)直(zhí)接(jiē)或間接(jiē)導致蛋(dàn)白質類(lèi)藥物失(shī)去(qù)天(tiān)然構(gòu)象從(cóng)而變性(xìng)或(huò)失活(huó)。

冷凍幹(gān)燥保護劑的分類(lèi)方式(shì)很(hěn)多(duō)，有文獻(xiàn)中提出了一個(gè)公式(shì)化(huà)模型，按(àn)照功能把冷(lěng)凍幹燥(zào)保護劑(jì)分類(lèi)，包括5類:

①pH緩衝劑，如Tris
，組(zǔ)氨(ān)酸(suān)
，枸(jǔ)櫞(yuán)酸(suān)等;

②配(pèi)體，可以(yǐ)優化蛋(dàn)白質(zhì)的熱(rè)力學穩定性;

③穩定劑(jì)，一(yī)般是雙糖(táng)，如蔗(zhè)糖
，海藻(zǎo)糖等(děng)，可(kě)通(tōng)過抑製蛋(dàn)白(bái)質(zhì)的展開(kāi)和(hé)提供(gōng)玻(bō)璃(lí)基質起(qǐ)保護作用;

④非(fēi)離子表(biǎo)麵(miàn)活性劑(jì)，可減少蛋白(bái)質(zhì)的(dí)聚(jù)集(jí);

⑤填(tián)充劑(jì)，如甘露(lòu)醇
，甘氨(ān)酸(suān)
，***澱粉
，血(xiě)清(qīng)白蛋白等(děng)，可提高(gāo)產(chǎn)品的物理成型性。這(zhè)裏(lǐ)我(wǒ)們簡要介紹(shào)其(qí)中幾種(zhǒng)。

1
，緩(huǎn)衝(chōng)鹽(yán)

首先(xiān)，蛋白(bái)質(zhì)穩(wěn)定(dìng)性受環境(jìng)pH的影響(xiǎng)，緩(huǎn)衝液(yè)選(xuǎn)擇(zé)在(zài)蛋白(bái)質(zhì)製(zhì)劑的開發(fā)過(guò)程中是(shì)最關鍵的(dí)，並且必(bì)須在(zài)配製(zhì)階段建立(lì)。在選擇緩(huǎn)衝(chōng)液pH時(shí)，建(jiàn)議pH不要太接(jiē)近蛋(dàn)白質的pI(等電點)以避免(miǎn)聚集。

磷酸鹽是蛋(dàn)白質(zhì)配方中最常見(jiàn)的(dí)緩衝(chōng)劑(jì)之(zhī)一(yī)，特(tè)別是(shì)含水(shuǐ)蛋(dàn)白質(zhì)藥物，有效(xiào)pH值範(fàn)圍為5.8-8.0，並(bìng)且具有(yǒu)生物(wù)相容(róng)性。然(rán)而(ér)，正(zhèng)如“冷凍(dòng)過程中的pH變(biàn)化(huà)"所(suǒ)討(tǎo)論的(dí)那(nà)樣，磷酸鹽緩衝液，特(tè)別是磷酸氫(qīng)二鈉，在冷(lěng)凍過程中會發生顯(xiǎn)著的pH變化，因此(cǐ)不(bù)推(tuī)薦(jiàn)用(yòng)於pH敏(mǐn)感蛋白質。

相反，磷(lín)酸鉀，組(zǔ)氨酸，三羥(qiǎng)甲(jiǎ)基氨(ān)基甲烷(wán)(Tris)和檸(níng)檬酸鹽(yán)緩衝液(yè)在(zài)冷凍(dòng)期(qī)間顯示出(chū)最小的(dí)pH變化(huà)。此外，低(dī)緩衝液(yè)濃度可(kě)有(yǒu)助於(yú)降(jiàng)低pH變化(huà)。組氨酸是一種氨基酸，有效(xiào)pH範圍為5.5-7.4，它與生物pH相(xiāng)容，並(bìng)且經常(cháng)用於冷(lěng)凍(dòng)幹燥的(dí)蛋白(bái)質(zhì)。然(rán)而(ér)，選擇(zé)適當的冷凍幹燥(zào)水(shuǐ)性製劑，包括(kuò)緩(huǎn)衝(chōng)劑，取決於蛋白質(zhì)的要求及(jí)其給藥途(tú)徑。

2
，填充(chōng)劑(jì)

為(wéi)了(liǎo)保(bǎo)證冷凍(dòng)幹(gān)燥後形成良好的(dí)配方結構防止(zhǐ)產品(pǐn)塌(tā)陷(xiàn)，同時改(gǎi)善配(pèi)方(fāng)溶(róng)解性，冷凍幹燥保護(hù)劑中還需(xū)要(yào)加入填充(chōng)劑(jì)。首(shǒu)先(xiān)，填(tián)充劑在復(fù)溶(róng)時(shí)應該是(shì)充(chōng)分可溶(róng)的(dí)並且與製劑(jì)中的蛋(dàn)白質藥物相(xiāng)容。此(cǐ)外(wài)，它們沒(méi)有毒(dú)性問題並且(qiě)具有高共晶/共熔溫度(Teu)，可有(yǒu)效(xiào)提高冷(lěng)凍(dòng)幹(gān)燥(zào)效(xiào)率。

甘氨酸和甘露(lòu)醇經常(cháng)用(yòng)作(zuò)凍幹蛋白質製劑的填充劑。甘(gān)氨(ān)酸在用作填充(chōng)劑(jì)時具有優(yōu)勢(shì)，因(yīn)為(wéi)它是(shì)無(wú)毒(dú)的。它具(jù)有高共晶/共(gòng)熔溫(wēn)度(Teu)，可實現高效(xiào)冷凍幹(gān)燥和高(gāo)溶(róng)解度(dù)。

甘露醇具有與甘(gān)氨酸相(xiāng)同的優(yōu)點，並且對特定蛋白質藥物如(rú)LDH和轉化生(shēng)長因子-b1具有穩定作用，其穩定效果取決於其濃度。因(yīn)此(cǐ)，在選(xuǎn)擇(zé)填充(chōng)劑(jì)時，應仔細考慮穩(wěn)定(dìng)效(xiào)果以及(jí)粉(fěn)餅外觀。大(dà)多數氨(ān)基酸(suān)容易結晶並且(qiě)可(kě)以(yǐ)潛在(zài)地(dì)用作(zuò)填充(chōng)劑(jì)以穩(wěn)定蛋白質，然而，酸(suān)鹽的形成阻礙(ài)了(liǎo)它(tā)們(mén)的結晶。NaCl是另(lìng)一種(zhǒng)結(jié)晶劑，但(dàn)其共(gòng)熔溫度(dù)(Teu)相(xiāng)對於其他填充(chōng)劑的(dí)而言太(tài)低，因(yīn)此(cǐ)不(bù)推薦使(shǐ)用。

對(duì)於(yú)填(tián)充劑，應(yīng)考(kǎo)慮(lǜ)退(tuì)火(huǒ)步驟。甘(gān)氨酸和(hé)甘露糖(táng)醇在(zài)冷(lěng)凍(dòng)幹燥過(guò)程中應以結晶形式(shì)存(cún)在(zài)。但(dàn)是在冷凍(dòng)步(bù)驟期(qī)間，過冷卻誘(yòu)導兩種填(tián)充(chōng)劑以無(wú)定形形(xíng)態(tài)凍(dòng)結，容易(yì)導(dǎo)致粉餅塌陷(xiàn)。另外，在(zài)沒有(yǒu)退(tuì)火(huǒ)的(dí)情(qíng)況下(xià)，填充(chōng)劑(jì)可(kě)以在初級(jí)幹(gān)燥期間重(zhòng)結晶(jīng)造(zào)成西林瓶破裂(liè)，特別(bié)是當製(zhì)劑(jì)中包含高(gāo)濃度(dù)的甘露醇時。填(tián)充(chōng)劑(jì)應在非晶相(xiāng)的玻璃(lí)化轉(zhuǎn)變(biàn)溫度(Tg’)和填(tián)充劑(jì)的共熔(róng)溫(wēn)度(Teu)之(zhī)間進行有效(xiào)結晶，而退火時間取(qǔ)決於填充(chōng)劑(jì)濃(nóng)度及(jí)其性質。對於甘露(lòu)醇和(hé)甘(gān)氨(ān)酸，填(tián)充高度在1cm時，推薦在-20或(huò)-25℃和(hé)2小(xiǎo)時。

3
，穩定(dìng)劑(jì)

糖類是凍幹蛋白(bái)質(zhì)製(zhì)劑中(zhōng)***的賦(fù)形劑，因為(wéi)它(tā)們的結構中具有(yǒu)許多(duō)羥基，因(yīn)此可以通(tōng)過(guò)取(qǔ)代蛋(dàn)白(bái)質和水之(zhī)間的氫(qīng)鍵(jiàn)來(lái)提供穩定(dìng)效果(guǒ)。此(cǐ)外(wài)，大多數(shù)糖在正(zhèng)常(cháng)冷凍(dòng)幹燥條件(jiàn)下不結(jié)晶，導致(zhì)凍幹(gān)蛋(dàn)白質製(zhì)劑更(gēng)快速復溶。還(huán)原(yuán)性糖通(tōng)常不用於(yú)冷凍幹燥(zào)，因為它(tā)們通過美拉(lā)德反(fǎn)應(yīng)與蛋白質反應，然而(ér)，當它們(mén)的穩定性效果優於其(qí)他賦形(xíng)劑(jì)時(shí)，它們可以(yǐ)使用。

蔗(zhè)糖已(yǐ)廣泛(fàn)用於蛋白(bái)質(zhì)製劑(jì)配方，海(hǎi)藻(zǎo)糖(táng)被(bèi)認(rèn)為是(shì)比蔗(zhè)糖更(gēng)優異的凍幹(gān)保(bǎo)護(hù)劑，因(yīn)為(wéi)它(tā)具(jù)有(yǒu)更(gēng)高的玻(bō)璃化(huà)轉變(biàn)溫(wēn)度(Tg’)。海藻糖還(huán)具有(yǒu)其(qí)他優點(diǎn)，例如低吸(xī)濕(shī)性，不存在(zài)內部氫鍵，從(cóng)而(ér)與蛋白質(zhì)的氫(qīng)鍵更靈活，化(huà)學反應性低(dī)。蔗(zhè)糖和(hé)海藻糖的高粘度也可降低在高於(yú)玻(bō)璃(lí)化轉變溫(wēn)度(Tg’)的(dí)溫度下幹燥(zào)期(qī)間的蛋(dàn)白質變(biàn)性(xìng)速率(shuài)，從而提高冷凍幹(gān)燥效率。

多元(yuán)醇(chún)廣泛用(yòng)於蛋白(bái)質穩定劑，因為(wéi)它們可以通過其羥基(jī)穩定蛋(dàn)白(bái)質(zhì)。多(duō)元(yuán)醇(chún)已被用(yòng)作(zuò)冷(lěng)凍保護劑(jì)和凍(dòng)幹保(bǎo)護(hù)劑。例如，在凍融(róng)期間(jiān)，LDH在不(bù)同(tóng)程度(dù)上受甘油(yóu)，木糖(táng)醇，山梨糖醇(chún)和(hé)甘(gān)露醇的保護。

聚合物已被用作蛋(dàn)白質溶液和凍幹製劑(jì)的(dí)保護劑(jì)。血清(qīng)白蛋(dàn)白(bái)是用於(yú)蛋白質藥物開發的較廣泛使用(yòng)的(dí)聚合物(wù)之一，作為(wéi)凍(dòng)幹保(bǎo)護劑和(hé)冷(lěng)凍保護劑。許多(duō)上市(shì)蛋白質(zhì)藥(yào)物含有不(bù)同量(liáng)的(dí)白(bái)蛋白(bái)(表1)。但是，血清白蛋白具有與(yǔ)血源性病(bìng)原體相關(guān)的潛(qián)在(zài)汙(wū)染(rǎn)物(wù)，限(xiàn)製(zhì)了其(qí)在蛋白質(zhì)藥物(wù)製(zhì)劑中的使用(yòng)。因此，建議(yì)rHA替(tì)代(dài)血(xiě)清白(bái)蛋白。最終，建議(yì)在(zài)沒有(yǒu)白蛋(dàn)白的情況下(xià)開發(fā)蛋白質(zhì)藥(yào)物(wù)。