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海藻糖在生物制品中作为冻干保护剂的原因

更新时间:2023-11-20   点击次数:436次

为了维护生物制品和特殊制剂(如脂质体药物)的质量和活性,常常使用保护剂来冻干这些药物。目前,有两种主要的假设来解释冻干保护机制——水替代假说和玻璃态假说。这两种假说都基于药物在冻结过程中发生部分或complete的玻璃化。 因此,合适的保护剂需要满足以下四个特性:具有较高的玻璃化转变温度、较低的吸水性、较低的结晶率以及不含还原基。


实验证明,单糖(如葡萄糖、半乳糖等)在蛋白质的冻干过程中并不能提供有效的保护作用,因为它们只能提供微弱的稳定作用,导致蛋白质在脱水干燥之前就发生了不可逆的变性。相比之下,还原性二糖(如蔗糖、海藻糖)被广泛应用于许多生物制品的冻干工艺中,因为它们既可以在冷冻过程中充当低温保护剂,又可以在脱水干燥过程中起到脱水保护剂的作用,并且不含还原基,不会引发蛋白质褐变反应而导致变质和失活。因此,蔗糖和海藻糖是生物药品冷冻干燥配方中常用的两种保护剂。


而与蔗糖相比,海藻糖具有更高的的玻璃化相变温度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶。且海藻糖还具有神奇的水合能力:按每个葡萄糖单位算,海藻糖周围的不冻水分子数是糖类多,海藻糖溶液能够形成刚性更强的海藻糖/水结构,抗冷冻脱水能力更强。这也是为什么在很多冻干试验中,海藻糖的表现会比蔗糖好。


此外,海藻糖还是很好的脂质体冻干保护剂。有研究表明,以海藻糖作保护剂的冻干脂质体粒径变化小,保护效果较好;葡萄糖的粒径变化较大,保护效果差。对于海藻糖,10%的浓度对冻干脂质体的保护效果较好。海藻糖作为冻干保护剂在生物制品中具有重要的应用价值,它能够保护活性物质并维持产品的质量。