干貨|有機溶劑對凍干的影響

有機溶劑的濃度和種類影響制品干燥前的冷凍性質，完1全凍結或不完1全凍結明顯影響冰的晶癖、干燥速率、塌陷溫度、干層的外觀、干層的表面積、重構性質等。不同的溶劑也影響藥物結晶度，如異丙醇可使頭孢唑啉鈉更容易形成高結晶度。

有機溶劑的加人會改變物料的凍結特性，如結晶性狀、玻璃化轉變溫度等，進而改變升華速率、凍干品外觀及復水性等。不同的有機溶劑可能產生不同大小和形狀的晶體，高熔點的溶劑如叔丁醇會引起溶劑在溫度降低時，在冰層間結晶。叔丁醇可改變冰的晶癖，晶體大小隨著系統中叔丁醇的量而改變。有專家研究了蔗糖水溶液中加入叔丁醇后玻璃化轉變溫度的變化情況，發現溶液降溫時叔丁醇結晶不充分，引起玻璃化轉變溫度下降。另外，如果殘留在蔗糖中的叔丁醇凍干后仍能保待無定形，在貯存過程中可能結晶，導致生物制品的不穩定。在升華干燥前進行退火處理，可使降溫過程中沒來得及析出的成分充分結晶。采用退火技術可去除亞穩態晶體。

通常，叔丁醇在3%~19%的濃度范圍可形成針狀結晶，這有利于制品的干燥，因為針狀晶體升華后會形成一個更加疏松、抗性弱的骨架。其他溶劑如二甲基碳酸酯也有應用于產生低共熔固體(即冰、藥物、輔料相混合的固體有機溶劑)。

但絕大多數的有機溶劑如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙腈、二氯甲烷和甲基異丁基酮并不是以凍結狀態存在于凍干層中，而是以殘留液形式存在于冷凍骨架中。研究顯示如果溶液中含有8%乙基醋酸鹽、10%二甲基碳酸鹽或10%的正丁醇會加快干燥，但如含有10%的乙醇、10%的正丙醇或10%的甲醇時，干燥會變慢，當乙醇增加到20%時，餅狀物會塌陷，幾乎不可能干燥。另外，一些親水性溶劑如甲醇、乙醇在水中仍保留相當的一部分，僅在溫度降低時才部分凍結。

由于有機溶劑的升華加熱溫度比冰低得多，所以有機溶劑存在的體系干燥樣品時應避免輻射加熱，防止穩定波動以及不均一干燥所帶來的影響。為避免溶劑回流，還應縮短灌裝和冷凍藥液的時間間隔。

二、有機溶劑對升華速率的影響

提高溶劑通過局部已干層的傳質速率可提高制品的升華速率，因此縮短了凍干周期的第一階段干燥相。

總阻力總阻力包括已干層的總阻力、管形瓶/塞子的阻力及凍干倉內阻力。其中最主要的阻力是藥品的阻力，占了總阻力的 90%。

適當的有機溶劑會改變冰的晶癖和晶體大小，促進大針狀晶體的形成，由于升華過程中產生的已干層孔徑增大而增大了已干層的滲透性，故可極大加快溶劑總流量的速率而提高升華速率。

有機溶劑可加快升華速率還因為它們的蒸汽壓比水高，這更有助于促進升華的進行。這是因為后者取決于蒸汽壓大小。經比較，采用叔丁醇作潛溶劑時，乳糖液(含5%叔丁醇溶液)、蔗糖溶液(10%的叔丁醇溶液)的凍干速率均明顯變快，而且更易成功凍干，其中蔗糖的干燥時間可縮短為原來的一半，并提高了坍塌溫度。在常規抗生素慶大霉素的凍干生產中，加入叔丁醇后，凍干司從原來的39h減少至28h，而產品質量保持不變。目前叔丁醇/水的共溶劑已用于種注射劑的生產。

相比于一些有機溶劑如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮，正丁醇，或二氧雜環己烷等(這些溶劑不易凍結，在升華干燥時由于溶劑沸騰和結塊坍塌而獲得不合格產品)，叔丁醇容易冷凍，在第一階段干燥中可保持冷凍狀態，并形成疏松多孔的結構，減少了水蒸氣的流動阻力，這有利于水的蒸發。

此外，叔丁醇在5%(w/v)的蔗糖溶液中還起到物質轉運加速劑的作用。研究表明當在初干燥相中含有5%(w/w)叔丁醇時，其干燥速率會加快，從而干燥時間會縮短為原來的1/10。干燥速率加快是由于針狀晶體的形成，這極大的降低了干燥物塊的阻力。使用5%叔丁醇而使干燥物塊的表面積擴大了 13倍。

叔丁醇本身并不會影響崩解溫度，但它加快升華速度可防止產品達到崩解溫度。因為在叔丁醇的存在下，水分在干燥層的升華變快，降低了黏性而阻止了產品坍塌。

水和權丁醇的升華速率受到叔丁醇濃度的影響。一般當濃度低于20%(w/w)，水升華加快，超過20%(w/w)時，叔丁醇升華加快，在等于20%(w/w)者均升華。

叔丁醇/水系統也應用于提高硫酸雙生霉素溶液的凍干速率。但在這些系統中，需加人適當麥芽糖，才可生產出合格的硫酸雙生霉素凍干制品。為縮短40%的干燥時間和生產合格孔隙率的凍干制品，需對活性成分、叔丁醇/水的比例、麥芽糖在制劑中的總量等進行優化。