冷冻干燥机在纳米脂质体冻干工艺上的应用

实验目的

　　为了提⾼贮存稳定性、降低⼄醇残留量，将卡巴他赛纳⽶脂质体制备成冻⼲注射剂，并对冻⼲⼯艺进⾏了研究与优化。以冻⼲产品的外观、主药含量、包封率、⽔分含量、⼄醇残留量、贮存稳定性为评价指标，考察了冻⼲保护剂 (蔗糖) ⽤量、料液装量、预冻速度、⼲燥温度对产品质量的影响。

实验步骤

冻干保护剂的选择及用量

　　冻⼲过程中会产⽣冰晶⽽破坏脂质体结构。通常，为了保护脂质体的结构，会加⼊冻⼲保护剂，如海藻糖、蔗糖、乳糖、⽢露醇等。前期研究表明，⽢露醇作为冻⼲保护剂时保护效果较差、粒⼦易聚集;乳糖作为冻⼲保护剂时的保护效果与蔗糖相近，但部分患者的乳糖耐受性较差;海藻糖属于注射级辅料，作为冻⼲保护剂时保护效果也较好，但价格较⾼。综上所述，本研究选⽤蔗糖为冻⼲保护剂，以冻⼲产品的外观、⽔分、复溶再分散时间(t再分散，指冻⼲产品完全溶解所⽤时间) 为评价指标，考察蔗糖与磷脂的质量⽐对冻⼲产品质量的影响。

冻干工艺优化

　　冷冻⼲燥过程包括预冻和⼲燥。为了降低能耗、提⾼效率，本研究从预冻阶段降温速度、⼀次⼲燥温度、⼆次⼲燥温度3个⽅⾯对冻⼲⼯艺进⾏研究与优化，以缩短冻⼲周期。

　　2.1 预冻阶段

　　预冻阶段中料液的冻结程度或状态会直接影响后续⼲燥过程的效率和产品质量，依据1纳⽶脂质体混悬液的共晶点，将预冻温度设为 –40 ℃。采⽤电阻法判断样品的冻结程度，考察隔板从室温降到-40 ℃所⽤时间(t1)对冻⼲脂质体产品质量的影响。

　　2.2 ⼀次⼲燥阶段

　　⼀次⼲燥⼜称升华⼲燥，主要⽬的是除去产品中的⾮结合⽔。该阶段的主要⼯艺参数是升华⼲燥温度和⼲燥时间(t升，指从⼀次⼲燥开始到⽔线完全消失及之后继续保温2 h的总时⻓)。依据1纳⽶脂质体混悬液的共熔点，分别选择-15℃和-10℃作为升华⼲燥温度进⾏考察。设计⼀次⼲燥⽅案如表所⽰，记录⽔线消失时间，并对制得的冻⼲产品的外观、t 再分散、⽔分含量等指标进⾏评价。

　　2.3 ⼆次⼲燥阶段

　　⼆次⼲燥⼜称解析⼲燥，主要⽬的是去除在⼀次⼲燥中⽆法去除的、未冻结的部分吸附⽔和结合⽔，其⼲燥效果主要受⼲燥温度影响。由于实验室⽇常温度约为24℃，为了避免出箱温度低于环境温度⽽使空⽓中的⽔分凝结在产品上导致产品吸湿，将⼆次⼲燥温度设置在 24℃以上。同时，结合辅料的热稳定性，考察了⼆次⼲燥温度分别为25℃和28℃对冻⼲产品质量的影响。记录⼲燥终点，并对冻⼲产品的外观、t再分散、⽔分含量及室温 (放置24 h)和4℃ (放置48 h)下稳定性 (粒径、PDI、pH值) 进⾏评价。

实验结果

冻干保护剂的选择及用量

　　可⻅，当m糖/m脂=5.0或7.5时，冻⼲产品表⾯平整、⽆塌陷，但m糖/m脂=7.5时，产品中⽔分含量较⾼，约为m糖/m脂=5.0时产品的3倍，因此，选择m糖/m脂=5.0 进⾏后续研究。

冻干工艺优化

　　2.1 预冻阶段

　　试验结果表明，当t1=20 min 时，冻⼲产品的颗粒较细腻 ;当t1=90 min 时，冻⼲产品的颗粒较粗糙;于-40℃保持3 h时，电阻值较⼤，此时1纳⽶脂质体混悬液完全冻实，继续在-40℃保持2 h后，进⼊升华⼲燥阶段。由于粒⼦细腻的冻⼲脂质体产品引湿性较强，不利于保存;并且降温速度过快易形成较多粒径较⼩的冰晶⽽损伤脂质体膜，⽽慢速降温则可形成较⼤的冰晶，可避免破坏脂质体膜。此外，缩短隔板降温时间对冻⼲机的性能要求较⾼，且在⼲燥过程中需要更多的能量才能达到预期的⼲燥效果，因此设置 t1=90 min。 综上所述，优化后预冻阶段⼯艺参数为：预冻温度-40℃，t1=90 min，隔板降温到-40℃时，保温时间(t2)=5 h。

　　2.2 ⼀次⼲燥阶段

　　结果显⽰，⽅案①所得冻⼲产品呈⽩⾊花篮状，表⾯塌陷严重，不符合1纳⽶脂质体冻⼲粉的外观要求，且复溶性差 ;⽽⽅案②所得1纳⽶脂质体冻⼲粉紧贴瓶壁，呈疏松的⽩⾊圆柱形块状物，表⾯平整，其⽔线消失时间为12 h，t再分散=20 s，⽔分含量为1.0%，贮存稳定性良好，且包封率较⾼ (表3)。因此本研究将升华⼲燥温度设为-15℃，t升设为14h。

　　2.3 ⼆次⼲燥阶段

　　结果如表4所⽰，⼆次⼲燥温度为25或28℃时，所得冻⼲产品的外观均为紧贴瓶壁的⽩⾊圆柱形疏松块状物，表⾯平整、⽆塌陷，且t再分散均为20 s，⽔分含量均低于2%，其他各项评价指标均相近且表现良好。⼆次⼲燥温度为25和28℃时，到达⼲燥终点所需时间分别为61.50和48.83 h，t解分别为40.67和28.00 h。为了节约时间、减少能耗，本研究将解析⼲燥温度设为28℃，解析⼲燥时间设为28 h，冻⼲全程总耗时为48.83 h。

优化的冻干工艺

　　综上所述，优化冻⼲⼯艺为：蔗糖与磷脂的质量⽐为5.0;脂质体中卡巴他赛质量浓度为2mg/mL，规格为每瓶20mg;⻄林瓶选⽤20或30mL的规格，当⻄林瓶规格为20mL时，料液与⻄林瓶体积⽐为 1 ∶ 2，当⻄林瓶规格为30 mL时，料液与⻄林瓶体积⽐为1 ∶ 3;采⽤阶段式升温，冻⼲曲线如图1所⽰，预冻温度为-40℃，隔板降温时间为 90 min，-40℃时保温5 h;⼀次⼲燥温为-15℃，⼀次⼲燥时间为14 h;⼆次⼲燥温度为28 ℃，⼆次⼲燥时间为28 h。