通过喷雾干燥进行配制蛋白质制剂

喷干蛋白质样品高度依赖样品性质、仪器设计和过程参数设定。

影响最终产品质量的因素有：

* 形态

* 残留水分

* 颗粒大小

为减少蛋白质配方中蛋白质或多肽的热降解，应该多关注温度和滞留时间。各参数中出口温度是防止热降解的关键所在。

当出口温度低于蛋白质的降解温度时，物质所经受的热降解就会降低。但是出口温度过低会使残留水分增加，从而导致货架期缩短。所以重要的是找到理想的出口温度，既可以让样品变为干燥粉末，又不会引起蛋白质配方的降解。

通常，生物制药的蛋白质喷雾干燥其出口温度要低于100 ℃，同时进料速度都很低。

滞留时间对于最小化热敏性样品的热降解非常重要。表面水分含量高的细小颗粒喷雾更容易进行蒸发，所以他们的滞留时间很短；低水分含量的细小至半粗糙的喷雾，需要中等滞留时间；而残留水分更低的粗糙喷雾，则需要最长滞留时间。

根据研究报道，10 μm大小的纯水液滴蒸发需要0.03 s，100 μm的液滴需要3 s。

在蛋白质配方应用中，通常实验室级喷雾干燥仪的滞留时间在0.2到0.35秒之间。滞留时间根据干燥室体积和干燥气体流量决定。由于干燥室体积是恒定的，只有气体流量可以调节。大多数喷雾干燥仪都以最大干燥气体流量运行，以保证最大限度的喷干能力。

通过冷冻干燥进行配制蛋白质制剂

冷冻干燥过程中最关键的一步是预冻，因为它决定了干燥产品的微观结构。您需要在足够低的温度下进行冷冻产品，以使产品完全固化。大多数液体样品，包括蛋白质配方制剂，都是通过形成冰晶来完成冷冻。冰晶的大小和形状取决于冷却速度，并决定了颗粒的冻干能力。

快速冷冻会形成小冰晶，而缓慢冷冻则会产生大尺寸冰晶。在冻干过程中，小冰晶比大冰晶更难以从产品中除去。虽然如此，蛋白质制剂的预冻温度是由其特性和配方组成决定的。

配方制剂通常有两种不同的预冻方式。共晶混合物中包含物质的结冰点要低于周围的水。当共晶混合物进行冷冻时，水因为结冰会先从这些物质中分离出来的。从表面来看，蛋白质配方制剂已经冷冻，但其中的溶质物质仍然是液体状态。它们会形成浓度集中区域，最终在低于水的冰点温度下冷冻结冰。

当混合物中所有组分都被完全冻结时的温度称为共晶温度，也是蛋白质配方制剂的临界温度，是其在冻干过程中所能承受的最大温度。

由于未冻结的组分会在真空下膨胀，对未完全冻结的共晶混合物进行抽真空可能破坏样品。

另一类混合物是无定形样品，在冻结时会形成玻璃态。随着温度降低，蛋白质配方变得更加粘稠，最终在玻璃化转化点冻结成玻璃状固体。对于非晶体样品，稳定性方面的温度临界点称为塌陷温度，塌陷温度一般会略低于玻璃转化温度。通常，无定形样品的冷冻干燥非常困难。

蛋白质是具有相对较高的玻璃转化温度的分子，因此很容易进行冷冻和干燥。冷冻后，嵌入蛋白质的最终结构就形成了。如果结构不正确，蛋白质就会锁定在错误的构象中可能导致失去活性。因此，冷冻方法(慢vs快)及其对蛋白质完整性的影响非常重要。

通常对于初级干燥来说，您可以通过玻璃转化温度来确定搁板温度和干燥室压力，用以设定冻干循环参数。冻干处理的阶段时间可以使用工具确定，例如终点判定(温度和压力)或科学的知识经验。

初级干燥是利用分子热特性来进行的，而次级干燥循环则是利用分子热稳定性来进行。

搁板温度和冻干时间会影响产品活性。次级干燥也决定样品的残留水分等级，从而决定了产品的稳定性和保质期限。在产品保质期限内残留的水分会促使降解反应发生，所以应保持在一个较低的水平，通常残留含水量低于 3 %。

为您的蛋白质配方制剂提出一些建议：

* 蛋白质和多肽需要储存在 -80 ℃ 环境中，不建议在 -20 ℃。在储存之前，必须要过滤纯化的蛋白质成分。使用干冰/乙醇混合物来快速冷冻比在 -20 ℃ 环境下慢冻要好。为了增加储存、冻融周期过程中的稳定性，可以考虑在混合物中加入蔗糖或甘油。谨慎选择蛋白质制剂的溶剂，可以考虑使用保护剂，如海藻糖，用以稳定分子结构并帮助保持产品功能活性。 

 * 如果可以的话，请测量出蛋白质的降解温度，或者也可尝试测定蛋白质配方制剂（蛋白质+辅料）的玻璃转化温度。

 * 在蛋白质配方中添加糖和糖类添加剂，以保护喷雾干燥和冷冻干燥的蛋白质免受脱水和热应激效应的影响。 

 * 考虑蛋白质配方设计是否选择了合适的干燥方法。对于不适合进行冷冻干燥的蛋白质配方，则很难设计出合适的冻干循环参数。例如，磷酸盐缓冲盐溶液的蛋白质样品极难进行冷冻干燥处理。 

 * 为每个样品开发和优化冷冻干燥方法：一个方法并不适合所有产品。

冷冻干燥前的预冻方法会明显影响冰晶结构的形成，进而影响初级干燥和最终产品中水蒸气的流动。尝试控制溶液的预冻冻结方式，以缩短冻干时间，获得更稳定的蛋白质配方制剂。

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