01 凍干流程簡介

生物制藥成品的凍干過程通常包括以下三個步驟：

預凍（Freezing）

在凍干過程中，首先需要將生物制藥成品冷凍至非常低的溫度，通常在-40℃至-80℃之間。這有助于將水分轉變為冰晶，減少凍干過程中的冰晶生長和破壞成品的風險。

（預處理：在開始凍干過程之前，需要對生物制藥成品進行預處理。這可能包括濾過、稀釋、混合或添加輔助劑等步驟，以確保成品在凍干過程中能夠保持其穩定性和活性。）

一次干燥（Primary Drying）

一次干燥是凍干過程中最重要的步驟之一。在一次干燥過程中，通過減壓升溫，將冰晶直接從固態轉變為氣態，繞過液態階段。這個步驟通常在較低的溫度和較高的真空下進行，以避免成品的過熱和降解。

二次干燥（Secondary Drying）

一次干燥后，仍然存在一些殘留的水分。二次干燥的目的是將凍干餅塊中的殘留水分含量降低到最佳穩定性水平，通常低于 2% 至 3%的含水量。二次干燥通常在相對較高的擱板溫度下進行，即+30至+40℃，以便以實際速率解吸水。

工藝中每個步驟的擱板溫度、壓力和時間決定了干燥條件，從而決定了成品的質量，包括含水量。

凍干機中的輻射和對流熱通量也會對干燥條件產生影響，并且可能是溫度邊緣效應的源頭。凍干過程中每個步驟的影響都是特定的。

02 邊緣效應的影響

在一次干燥中，擱板冷卻到室溫以下。輻射熱可能會從周圍環境穿過凍干機壁，由于壁面尚未冷卻，導致靠近壁面的產品溫度相較于中心位置的溫度會略高。

在二次干燥中，擱板被加熱到室溫以上，因而導致相反的效果，邊緣西林瓶內藥液溫度相較于中心位置溫度會較低。

最終，邊緣效應可能導致同一隔板的不同區域凍干餅塊的干燥程度不均勻，含水量不同。通過試驗，也證實了這一推測。

03 試驗條件

為了試驗同一隔板中的不同位置的西林瓶中的藥液在凍干過程收到的溫度的影響。進行了實際的凍干試驗。

該研究是預驗證過程的一部分，在新生產設施中對凍干產品進行工藝性能確認之前進行。

該產品是一種復雜的蛋白質配方，含有結晶和非結晶輔料的混合物，臨界溫度約為-28°℃。

在灌裝體積為1或2ml的2R西林瓶中進行凍干。

04 凍干機參數

在IMA的三臺新型凍干機中進行試運行，這些凍干機有10個擱板，總面積為16㎡，冷凝器容量為270 kg。

凍干機在測試前已經成功進行確認，包括擱板的Mapping溫度分布驗證。

試驗過程在每個擱板上取5個位置的樣品進行NIR殘余水含量分析，并在相同位置放置西林瓶測量產品溫度。

將三個試驗批次分別在擱板溫度、壓力和時間的設定點( SP )、較低點( LL ) 和較高點( HH )工藝限制下進行凍干。

05 試驗結果

含水量分析表明，三組試驗無論是設定點( SP )、較低點( LL )還是較高點( HH )。隔板中心位置的西林瓶的含水量都是最低的。尤其SP這組試驗，邊緣四個點位的含水量接近3%，而中心位置的含水量僅接近1.5%。結果表明，與放置在擱板中間的西林瓶相比，位于角落位置的產品具有更高的含水量。

SP（設定點）和LL（較低點）沿擱板邊緣放置的產品中含水量相對較高，表明產品在這些位置沒有充分干燥，即SP(設定點）和LL(較低點)的含水量約為3.0%，而在HH(較高點)凍干產品的含水量為1.5%。

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審核編輯 黃宇