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【AVT】為什么海藻糖是更好的生物制品保護劑

作者:艾偉拓(上海)醫藥科技有限公司 2020-07-16T16:52 (訪問量:10188)

為什么AVT小編說海藻糖是更好的生物制品保護劑?在產品開發生產過程中對蛋白的穩定和保護至關重要,這就必須要提到生物制品處方中常用的一款蛋白保護劑-海藻糖。許多對外界惡劣環境表現出非凡抗逆耐受力的物種,都與它們體內存在大量海藻糖有直接的關系。
縱觀近年來全球銷售額前十的藥物,單抗類注射液占據了半壁江山,尤其艾伯維的阿達木單抗(修美樂)從2012年到2018年連續蟬聯全球最暢銷藥物,可以說生物制劑市場巨大且前景十分可觀。
作為凍干保護劑的糖類也很多,比如常用的蔗糖,麥芽糖,甘露醇等,為什么我們經常在實驗中發現使用海藻糖作為凍干保護劑時凍干效果會更好?帶著這個疑問,我們通過文獻調研總結出以下海藻糖與其它糖類相比的優勢:
1、更強的水合能力
按每個葡萄糖單位算,海藻糖周圍的不凍水分子數是糖類中最多,能夠形成剛性更強的海藻糖/水結構,抗冷凍脫水能力更強。這也是為什么在很多凍干試驗中,海藻糖的表現比蔗糖好。

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注:n(e-OH)——每糖分子周圍羥基數?
n——糖單位數
N——每糖分子周圍不凍水分子數?

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? 注:/3 ——代表體系脆弱程度?? ? ? ? ??

2、高玻璃化相轉變溫度?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?
海藻糖具有更高的的玻璃化相轉變溫度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶,能夠更好的保護蛋白不受凍干過程的損傷。



注:分別使用二乙醇胺、葡聚糖、葡萄糖、蔗糖、海藻糖作為保護劑,凍干前后酶活性變化的對比。

3、抗高溫潮濕能力
在高溫、潮濕等特殊環境下,海藻糖對蛋白的穩定、保護效果較蔗糖等其它糖類保護劑更好。



注:40℃條件下孵育9小時,AH-AP聚合蛋白凍干粉復溶后的含量變化對比。

為了保護生物制品和一些特殊制劑如脂質體藥物的質量與活性,我們通常在藥品配方中添加活性物質的保護劑然后將其制備成凍干制劑。對于凍干保護機制,目前主要有兩種假說——水替代假說和玻璃態假說,它們的理論基礎都是藥液實現了部分或全部玻璃化凍結。因此,合適的保護劑需要具備以下四個特性:玻璃化轉變溫度高、吸水性差、結晶率低以及不含還原基。
實驗證明,單糖(如葡萄糖、半乳糖等)對蛋白質的凍干過程不能起到保護作用,這是因為單糖在凍結過程中只能提供微弱的穩定作用,使得蛋白質在脫水干燥前就發生了不可逆變性。在許多生物制品的凍干工藝中常使用還原性二糖(蔗糖、海藻糖)作為保護劑,這是因為二糖既能在冷凍過程中充當低溫保護劑,又能在干燥脫水過程中起到脫水保護劑的作用,并且不含還原基不會使得生物制品發生蛋白質褐變反應從而變質失活。所以在生物藥品的冷凍干燥配方中,蔗糖和海藻糖是最常用的兩種保護劑。
而與蔗糖相比,海藻糖具有更高的的玻璃化相變溫度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶。且海藻糖還具有神奇的水合能力:按每個葡萄糖單位算,海藻糖周圍的不凍水分子數是糖類最多,海藻糖溶液能夠形成剛性更強的海藻糖/水結構,抗冷凍脫水能力更強。這也是為什么在很多凍干試驗中,海藻糖的表現會比蔗糖好。
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