*本文內容來源于英國Biopharma技術有限責任公司研發總監Kevin Ward博士

樣品配方的關鍵溫度

在進入凍干工藝的開發前，對配方的深入研究是極有必要的。研發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定，來保證得到的產品有著良好的外觀和性能。

有著不良產品外觀的產品在凍干過程中可能遭遇了軟化甚至塌陷，因為這些樣品超過了它們的“關鍵溫度"！

樣品配方的關鍵溫度指的是：

對于有晶體結構的樣品，指的是共晶點（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，關鍵溫度則低于上面所指的兩種溫度。

在進入凍干工藝的開發前，有必要對該配方的關鍵溫度進行分析。目前使用的方法主要有：

共晶點：熱分析（DSC）或阻抗分析（Zsinφ）

塌陷溫度：凍干顯微鏡（FDM）

凍干顯微鏡的應用

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

▲（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"，可以在2uL的規模上模擬樣品在凍干機中的冷凍和干燥過程，在90min內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

在凍干顯微鏡中進行冷凍干燥，通過攝像機可以觀察到樣品干燥界面的推移。當溫度上升到超過塌陷溫度（Tc）時，可以看到樣品結構的消失，當再次進行降溫后可以重新看到保有結構的干燥界面，借此可以對一個樣品進行重復實驗以提高測量準確性。

▲（左圖）溫度超過塌陷溫度Tc后樣品結構消失

（右圖）再次降溫冷凍后觀察到新的干燥結構

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

▲（左圖）用Lyostat5觀察到樣品溶質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，由于溫度過高樣品結構喪失

▲（左圖）結晶現象不明顯

（右圖）在-10℃繼續維持10min后結晶開始增加

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濟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進行使用，從而測定另一個關鍵的溫度共晶點（Teu）。

總結

在將樣品放入凍干機進行研發之前，獲取該樣品配方的相關信息對研發的效率至關重要。

相比“Trial and Error"模式，基于科學方法得出的數據進行開發顯得更加有的放矢，對配方特性更全面的掌握，也能更好的避免后續潛在問題的出現。

使用凍干顯微鏡等分析設備在工藝開發前期的重要性不言而喻。

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