2026-04-09 11:31:37, 莱奥德创 德祥科技有限公司
“在生物制药领域,蛋白质药物的稳定性一直是研发人员面临的巨大挑战。蛋白质分子结构复杂,在冷冻干燥(冻干)过程中极易受到冰晶损伤、界面吸附和脱水应力的破坏,导致活性丧失。通过在药物配方中加入适量的表面活性剂,可以防止蛋白质聚集、减少界面诱导的变性以从而改善冻干过程中样品的稳定性。”
LYO
聚山梨酯的替代品
聚山梨酯 20(PS20)与聚山梨酯 80(PS80)作为应用较为广泛的两类表面活性剂,在生物药物,特别是蛋白药物领域存在一些不可忽视的弊端。
在冻干过程中,二者易发生水解或氧化反应,进而产生脂肪酸颗粒,对产品质量造成影响。泊洛沙姆 188(P188)因不含酯键与不饱和烯键,化学性质更为稳定,不易发生降解,故而在实际应用中,其正逐渐成为聚山梨酯的替代物。
研究表明泊洛沙姆P188在冻干蛋白制剂中具有双重功能,既可以在冷冻溶液中作为稳定剂,防止冰晶表面诱导的蛋白质失稳;也可以在冻干粉中作为填充剂,提供理想的产品外观和结构。
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作为蛋白药物中的稳定剂
泊洛沙姆P188通常不单独作为冻干保护剂,而是与糖类(如海藻糖、蔗糖)联用。糖类提供主要的“水替代”保护,而P188则专注于抑制界面诱导的聚集,两者协同作用,可显著提高蛋白回收率。当使用LDH作为模型蛋白研究时,发现单独使用P188时,LDH活性回收率仅约60%,表明P188无法有效保护干燥应力;但与糖类结合后,回收率提升至85%以上(糖含量≥50%时达90%)。另外通过红外光谱测试表明,P188-糖类体系能减少LDH二级结构变化(分子间β片层增加较少),相关系数r>0.85,接近天然LDH状态。
图1:采用P188-海藻糖(红色)和P188-蔗糖(蓝色)配制的冻干粉复溶后LDH活性(%)
图2:LDH的二阶导数光谱(实线)。叠加显示酰胺I峰透射率(虚线;右侧y轴)
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作为蛋白药物中的填充剂
泊洛沙姆P188作为填充剂能提供蛋白药物优雅的冻干块体外观,与甘露醇相当。但蔗糖含量过高(如P188:蔗糖=1:2)时,因P188结晶抑制,饼体在高于玻璃态温度以上干燥造成塌陷;海藻糖体系外观良好,可能源于海藻糖对P188结晶的抑制作用较弱,较高的P188结晶度促成了良好的产品外观。
图3:含蔗糖(图a)和海藻糖(图b)的P188冻干粉
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结晶风险与协同抑制
尽管泊洛沙姆P188是一种有效的保护剂,但是其易于结晶,一旦P188分子结晶,它们会从溶液中析出并形成有序的晶格结构,无法再自由移动到界面处。蛋白质失去了表面活性剂的保护,更容易在冰晶表面或空气界面上发生变性、聚集或沉淀,导致生物活性下降。因此,在使用P188进行冻干配方开发时,需通过测定其结晶温度和Tg'',并优化冻干曲线(如退火工艺)来规避这些风险。
另外,研究发现,添加糖类保护剂,能有效抑制P188的结晶,使其在低浓度下也能发挥稳定作用。在对LDH样品配方研究时,发现蔗糖能浓度依赖性地抑制P188结晶:当蔗糖含量≥50%时,P188在冷冻过程中完全无结晶;而海藻糖对P188结晶的抑制作用较弱。在冻干过程中,P188结晶度随干燥阶段提升:一次干燥后,P188单独存在时结晶度达90%,但高蔗糖含量(如67%)会抑制结晶;海藻糖体系则始终维持高结晶度(>90%)。
图4:不同冻干阶段后P188结晶度随糖含量变化的函数关系。 图(a,b)分别显示含蔗糖和海藻糖体系中的P188结晶度值。
总结
LYO INNOVATION
P188在冷冻溶液中能有效防止冰面诱导的蛋白质失稳,在冻干粉中作为填充剂提供良好外观;但必须与糖类(如蔗糖或海藻糖)联用才能发挥全面稳定作用。优化P188/糖比例是关键,以避免结晶抑制并确保蛋白质稳定性。
P188双重功能机制使其不仅适用于传统的单抗药物,更在基因治疗、疫苗等前沿领域展现出巨大潜力。最近也有研究P188在基因药物冻干中的应用,在AAV(腺相关病毒)等基因药物的冻干制剂中,P188与海藻糖、柠檬酸钠等辅料联用,能有效维持病毒颗粒的完整性,显著降低空壳率,使基因药物有望摆脱对-80℃超低温储存的依赖。
未来,随着对P188降解产物(如PPO杂质)控制技术的成熟,其在冻干制剂中的应用将更加广泛和深入。
莱奥德创冻干工场——提供开放式的冻干平台,助力生物医药企业加速研发与产业化进程!
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莱奥德创冻干工厂
技术优势
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核心优势
先进的冻干设备和软件(PATs),领先的冻干理念与技术 (QbD,Line of Sight )
● SMART™ 自动化工艺摸索技术,为产品提供数据支持的初步工艺;
● ControLyo® 可控瞬时成核技术,对成核温度进行精确控制,确保产品均一性;
● LyoFlux® TDLAS技术,对蒸汽质量流量进行精确测量,精确判定冻干终点;
● Tempris® 无线温度传感器,提供产品温度实时监测与记录;
● Biopharma 冻干前后分析技术,对产品配方进行特征研究,避免冻干过程开发风险。
冻干工艺开发
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如果您对上述服务感兴趣,可随时联系德祥科技或莱奥德创,可拨打热线400-006-9696,或扫码填写表单咨询。
参考文献:
Jinghan Li, Bhushan Munjal, Chaowang Zeng, and Raj Suryanarayanan,Dual Functionality of Poloxamer 188 in Freeze-Dried Protein Formulations: A Stabilizer in Frozen Solutions and a Bulking Agent in Lyophiles,Mol. Pharmaceutics 2024, 21, 2555−2564
关于莱奥德创冻干工场
上海莱奥德创生物科技有限公司专注于提供先进的冻干设备应用和制剂开发相关服务,依托于合作伙伴加拿大ATS集团SP品牌和英国Biopharma Group等的紧密合作,致力于促进中国生物医药技术创新升级,助力中国大健康行业的持续发展。莱奥德创在上海及广州设有实验室,拥有专业的技术团队及国内外专家支持体系。
莱奥德创面向生物制药、食品科学等各个领域行业客户,提供冻干研发、放大、委托生产及培训等服务。
前期研发
● 产品配方特征研究:共晶点温度(Te)、塌陷温度(Tc)、玻璃态转化温度(Tg''、Tg)测定等;
● 实验室工艺开发:冻干工艺开发:冻干制剂配方开发,工艺确定,申报材料撰写;
● 冻干工艺优化:利用中试冻干机上独家PAT工具优化及缩短工艺;
● 冻干产品质量指标测试:水分含量,冻干饼韧度分析;
● 咨询服务:如产品外观问题、产品质量问题、其他troubleshooting等;
工艺放大/技术转移
● 冻干工艺转移/放大: 远程技术指导+现场服务;
● 小批量冻干生产(NON-GMP),临床一期生产(GMP);
其他业务
● 企业小团队线上线下培训服务:冻干原理,工艺开发,设备使用维护等;
● 冻干设备租赁服务。
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德祥科技
德祥科技有限公司成立于1992年,总部位于中国香港特别行政区,分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点,5个维修中心和2个样机实验室。
30多年来,德祥一直深耕于科学仪器行业,主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备,致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理,维修售后,实验室咨询与规划,CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作,服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。
2009至2021年间,德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。
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