*本文內(nèi)容來源于英國Biopharma技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)總監(jiān)Kevin Ward博士

樣品配方的關(guān)鍵溫度

在進(jìn)入凍干工藝的開發(fā)前,，對配方的深入研究是極有必要的。研發(fā)人員必須保證配方中的活性成分在整個凍干周期中都能保持穩(wěn)定,，來保證得到的產(chǎn)品有著良好的外觀和性能,。

有著不良產(chǎn)品外觀的產(chǎn)品在凍干過程中可能遭遇了軟化甚至塌陷,，因?yàn)檫@些樣品超過了它們的“關(guān)鍵溫度"！

樣品配方的關(guān)鍵溫度指的是：

對于有晶體結(jié)構(gòu)的樣品,，指的是共晶點(diǎn)（Teu）,；

對于非晶體型樣品，指的是塌陷溫度（Tc）,；

對于混合體系的樣品,，關(guān)鍵溫度則低于上面所指的兩種溫度。

在進(jìn)入凍干工藝的開發(fā)前,，有必要對該配方的關(guān)鍵溫度進(jìn)行分析,。目前使用的方法主要有：

共晶點(diǎn)：熱分析（DSC）或阻抗分析（Zsinφ）

塌陷溫度：凍干顯微鏡（FDM）

凍干顯微鏡的應(yīng)用

在使用這些分析儀器進(jìn)行配方分析時，除了關(guān)注以上所述的關(guān)鍵溫度以外,，還可以利用這些儀器進(jìn)行更多的分析,，本文針對凍干顯微鏡在其中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。

▲（左圖）Biopharma公司updated一代凍干顯微鏡Lyostat5

（右圖）凍干顯微鏡的進(jìn)樣方法

凍干顯微鏡搭載了真空泵,，真空計和冷凍臺,，作為“微型凍干機(jī)"，可以在2uL的規(guī)模上模擬樣品在凍干機(jī)中的冷凍和干燥過程,，在90min內(nèi)就可以分析出樣品的塌陷溫度（Tc）,。

▲ 在Lyostat5上觀測樣品的干燥界面

在凍干顯微鏡中進(jìn)行冷凍干燥，通過攝像機(jī)可以觀察到樣品干燥界面的推移,。當(dāng)溫度上升到超過塌陷溫度（Tc）時,，可以看到樣品結(jié)構(gòu)的消失，當(dāng)再次進(jìn)行降溫后可以重新看到保有結(jié)構(gòu)的干燥界面,，借此可以對一個樣品進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)以提高測量準(zhǔn)確性,。

▲（左圖）溫度超過塌陷溫度Tc后樣品結(jié)構(gòu)消失

（右圖）再次降溫冷凍后觀察到新的干燥結(jié)構(gòu)

對于某些配方，溶質(zhì)有可能會聚集于液體表面導(dǎo)致起皮（Crust formulation）,，這樣的配方容易阻礙冷凍干燥的進(jìn)程,。起皮現(xiàn)象也可以通過凍干顯微鏡進(jìn)行觀察，根據(jù)程度判斷是否會影響后續(xù)的凍干工藝開發(fā),。

▲（左圖）用Lyostat5觀察到樣品溶質(zhì)高濃度集中于邊緣處

（右圖）邊緣破開后冷凍干燥過程得以繼續(xù),，由于溫度過高樣品結(jié)構(gòu)喪失

▲（左圖）結(jié)晶現(xiàn)象不明顯

（右圖）在-10℃繼續(xù)維持10min后結(jié)晶開始增加

不僅僅是提供塌陷溫度

綜上所述,，凍干顯微鏡除了能夠非常經(jīng)濟(jì)便利地提供塌陷溫度（Tc）外,，能額外分析出樣品是否起皮以及退火相關(guān)的信息。另外,，Biopharma updated一代凍干顯微鏡Lyostat5還可以使用DSC模塊替換掉冷凍臺部分,，使顯微鏡作為DSC進(jìn)行使用,，從而測定另一個關(guān)鍵的溫度共晶點(diǎn)（Teu）。

總結(jié)

在將樣品放入凍干機(jī)進(jìn)行研發(fā)之前,，獲取該樣品配方的相關(guān)信息對研發(fā)的效率至關(guān)重要,。

相比“Trial and Error"模式，基于科學(xué)方法得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)顯得更加有的放矢,，對配方特性更全面的掌握,，也能更好的避免后續(xù)潛在問題的出現(xiàn)。

使用凍干顯微鏡等分析設(shè)備在工藝開發(fā)前期的重要性不言而喻,。

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