フリーズドライ保護剤としてスクロースを使用する利点

多くの要因が、食品、医薬品、生物の凍結乾燥および保管プロセスにおける活性成分の安定性に影響を及ぼし、不活性化につながる可能性があることは誰もが知っています。 ほとんどの薬物および生物学的製品は、効果的な凍結乾燥および保存を実行する前に、適切な凍結乾燥保護剤および添加剤を混合物に添加する必要があります。 そして、スクロースは一般的に使用される凍結乾燥保護剤の1つです。

まず第一に、の利点を議論する前に販売のためのスクロース凍結乾燥保護剤として、まず生物学的製品の凍結乾燥保護剤として使用できる理由を説明する必要があります。

生物学的製品に含まれるタンパク質などの活性物質の品質と活性を保護するために、私たちは通常、凍結乾燥用の薬剤処方に糖保護剤を追加します。 現在、凍結乾燥保護メカニズムには、ガラス状態の仮説と水置換の仮説の2つの主要な仮説があります。

最初の仮説: ガラス状態の仮説

粘性保護剤はタンパク質分子を取り囲み、ガラス状の氷と同様の構造の炭水化物ガラス構造を形成します。これは、大きな分子物質の鎖の動きを妨げ、タンパク質の伸びと沈殿を防ぎます。タンパク質分子の三次元構造の安定性を維持し、それによって保護効果を発揮します。

2番目の仮説: 水置換仮説

フリーズドライ中にタンパク質が水分を失った後、保護剤のヒドロキシル基は、タンパク質の表面にある水のヒドロキシル基を置き換えて、タンパク質の表面に仮想的な水和フィルムを形成することができます。水素結合の結合位置を周囲の環境に直接さらされることから保護することができ、 したがって、凍結乾燥によるタンパク質の変性を防ぎます。

これらの2つの仮説の理論的根拠は、薬液の部分的または完全なガラス化凍結を達成することであるため、適切な凍結乾燥保護剤には、次の4つの特性が必要です。高いガラス転移温度、吸湿性が低く、結晶化率が低く、還元基がない。

実験結果は、単糖 (グルコースやガラクトースなど) がタンパク質の凍結乾燥プロセスで保護的な役割を果たすことができないことを示しています。 これは、単糖は凍結プロセス中に弱い安定化効果しか提供できず、脱水乾燥の前にタンパク質の不可逆的な変性が発生するためです。

二糖は非常に適切な保護剤であり、凍結中のタンパク質の自由エネルギーを増加させてタンパク質の変性を防ぎ、タンパク質と水分子の間の水素結合を置き換えて、乾燥および脱水中にタンパク質を安定させることができます。還元基を含まないため、バイオ製品がタンパク質の褐変反応や不活性化の悪化を引き起こすことはありません。

砂糖の保護効果はタンパク質の種類に依存するため、実験データを比較して薬物に適した保護剤を決定する必要があります。 現在、スクロースとトレハロース二糖では、最も研究され、認められている効果的な生物学的製品保護剤です。

その中で、スクロースは、異性体ヒドロキシルを介したグルコースとフルクトースの縮合によって形成される非還元二糖です。 ガラス転移温度が高く、タンパク質の二次構造の変化を阻害し、凍結乾燥処理および保存期間中にタンパク質ポリペプチド鎖を拡張および凝集させる上で重要な役割を果たします。タンパク質やジス薬の凍結乾燥製剤、ウイルスワクチンの保護剤として適用されています。