等毒性较大的溶剂。

促进药物结晶 叔丁醇-水共溶剂体系制备固体分散体可以使药物保持在无定型状态。另一方面，叔丁醇也可用来促进难结晶药物的结晶。这是因为，叔丁醇的加入会改变水的结晶状态，进而也会使溶在水中的药物结晶状态发生改变。对抗生素头孢噻吩钠的研究发现，加入少量的叔丁醇可以使很难结晶的药物得到针状的结晶。磷霉素钠属难冻结的物质，因为药物和水的结合力很强，形成水合物的凝固点急剧下降到零下50℃左右，普通的冻干机很难将其冻结，同时很低的温度也使药物的冻干周期大大延长。而加入叔丁醇后，由于叔丁醇与水的结合力较强，使得共溶剂系统的凝固点升高，同时大大地提高了升华速度。

■制备多种分散体系

制备脂质体 以叔丁醇作为溶剂溶解磷脂，经冻干后得到结构疏松的磷脂固体，加入水可以迅速水化制成脂质体。这种方法类似薄膜分散法，可以制得粒径较大的微米级多室脂质体，这种脂质体制备工艺已经应用于试验和规模生产。

最近，沈阳药科大学的科研人员发明了一种新的脂质体制备工艺，即将相变温度低的大豆磷脂溶于叔丁醇，进一步与蔗糖水溶液按适当比例混合，得到澄明溶液，冻干得到固体分散体，加水水化，即可得到粒径均匀的小单室脂质体。该工艺解决了脂质体稳定性不好的问题，建立了一个形成小单室脂质体的模型。在冻干过程中，磷脂的叔丁醇溶液先析出结晶，这种结晶的形成被黏度较大的糖溶液限制，只能形成较小的粒径。同时，在析出结晶这个相分离的过程中，磷脂作为一种表面活性剂，吸附在两相的界面上，降低表面张力，即磷脂包裹的叔丁醇分散在糖基质中，最终形成一种类似乳剂的状态。吸附在两相界面的磷脂在冻干过程中随叔丁醇升华，形成定向排列磷脂双分子层片断，由于双分子片断足够小，水化后形成了小单室的脂质体。

研究人员针对相变温度高的饱和磷脂，设计了另一种工艺，即将其溶于叔丁醇，在实验温度大于相变温度时注入到水中，形成脂质体，再进行冻干得到冻干脂质体。此方法可缩短冻干周期。

研究证明，将饱和磷脂DMPC-DMPG(摩尔比为7∶3)与蒽环类抗癌药Annamycin以质量比50∶1的比例溶于叔丁醇-二甲基亚砜-水共溶剂体系，并加入表面活性剂吐温-80，冷冻干燥制成冻干粉末，水化后也可得到亚微米级的脂质体。

制备非离子表面活性剂囊泡 磷脂以外的一些非离子表面活性剂，也可以与水溶性介质共溶于叔丁醇-水体系，冷冻干燥得到冻干分散体，水化后得到非离子表面活性剂囊泡。

制备高聚物胶团 一些高分子共聚物可以与脂溶性药物形成胶团，增加药物在水中的溶解度。通常的做法是，将高分子共聚物和药物共溶于水中，此法对于很多水溶性差的药物来说，会造成载药量减少，并且由于高分子材料自身的水溶性较差，很多时候需要将两者共同溶于有机溶剂中，然后用水透析出去。还有一种方法是形成水包油的乳剂再除去有机溶剂。这些方法都比较复杂且不经济。最近，有人将叔丁醇-水的系统引入到高聚物胶团的制备过程中，制备了紫杉醇和多烯紫杉醇的高分子胶团，取得较好效果。其方法是将药物与高分子共溶制备澄明溶液，冻干后的固体分散物加水水化后即得到小于100纳米

的胶团。此工艺简单、方便，效果好，并且，叔丁醇-水共溶剂还可以回收利用，增加了大量生产的可行性。

■改进制剂工艺路线

由于叔丁醇-水共溶剂体系可以将水溶性和脂溶性的物质共同溶解在一起，溶剂可以在冻干后除去。因此，可以采用此方法对很多制剂的制备工艺进行改进。

蛋白质肽类的口服给药一直是当前研究的热点与难点。叔丁醇-水共溶剂系统为水溶性的蛋白质-多肽溶于油溶液提供了一种新的药物传递办法。研究人员采用叔丁醇-水共溶剂体系，冷冻干燥制备含有蛋白质-多肽的磷脂分散体，将这种冻干分散体溶于油溶液中，制成包裹水溶性蛋白质-多肽的反胶团油溶液。为了解决难溶性药物在水中的溶解度，通常采用环糊精包合技术。常规冷冻干燥采用乙醇为溶剂溶解难溶性药物，由于乙醇的溶解能力有限，通常需要使用较多的溶剂，并且含乙醇的共溶剂体系不易冻结，冷冻干燥效果不好。于是，研究人员将药物与环糊精溶于叔丁醇-水共溶剂系统，冷冻干燥一步制备形成包合物。由于叔丁醇溶解难溶性药物的能力强于乙醇，且冻结完全，干燥迅速，此方法提供了一种方便的制备环糊精包合物的新工艺。 ■相关链接：

叔丁醇作为冻干剂的特点

目前，在室温条件下可以冻结的有机溶剂主要有4种：叔丁醇、冰醋酸、环己烷和二甲基亚砜。其中，叔丁醇被认为是最适合制剂的冻干溶剂。其特点如下：

1、凝固点高。纯的叔丁醇在室温下（25℃）就可以冻结，与水混合后也可以在零下几度冻结，在现有的冻干机中都可以完全冻结。

2、叔丁醇的蒸汽压较高。蒸汽压高有利于升华，节省冻干时间。

3、叔丁醇与水可以任意比例混合。这一点极为重要，可以增大一些脂溶性药物在水中的溶解度，同时对一些水溶液中不稳定的药物，加入适量的叔丁醇可以抑制药物的分解，增强药物的稳定性。 4、叔丁醇毒性低。在冻干过程中，大部分叔丁醇可在一次干燥阶段升华，在制剂中残留量很低。 5、叔丁醇自身在冻结中形成针状结晶，能改变溶质的结晶方式，利于升华。而当少量的叔丁醇加入到水中形成叔丁醇-水共溶剂后，可以改变水的结晶状态，在冻结过程中形成针状结晶，具有大的表面积,同时冰晶升华后，留下了管状通道，使水蒸气流动阻力大大减小，升华速率显著提高，因此可用叔丁醇来加快冷冻干燥过程中的传质过程。

6、叔丁醇作为冻干溶剂的优点很多，但叔丁醇的纯度以及叔丁醇作为有机溶剂的生产安全性和回收利用问题均需引起生产者注意。

三、蛋白质药品冷冻干燥技术研究

1 引言

由于冻干药品呈多孔状、能长时间稳定贮存、并易重新复水而恢复活性，因此冷冻干燥技术广泛应用于制备固体蛋白质药物、口服速溶药物及药物包埋剂脂质体等药品。从国家药品监督管理局数据库得知，目前国内已有注射用重组人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、注射用重组人干扰素α2b、冻干鼠表皮生长因子、外用冻干重组人表皮生长因子、注射用重组链激酶、注射用重组人白介素-2、注射用重组人生长激素、注射用A群链球菌、注射用重组人干扰素α2b、冻干人凝血因子VⅢ、冻干人纤维蛋白原、间苯三酚口服冻干片等冻干药品获准上市。截止2000年2月，美国FDA已批准的生物技术药共计76个。

2 药品冻干损伤和保护机理

药品冷冻干燥是一个多步骤过程，会产生多种应力使药品变性，如低温应力、冻结应力和干燥应力。其中冻结应力又可分为枝状冰晶的形成，离子浓度的增加，PH值的改变和相分离等情况。

因此，为了保护药品的活性，通常在药品配方中添加活性物质的保护剂。它需要具备四个特性：玻璃化转变温度高、吸水性差、结晶率低和不含还原基。 常用的保护剂有如下几类物质：

a) 糖类/多元醇：蔗糖、海藻糖、甘露醇、乳糖、葡萄糖、麦芽糖等； b) 聚合物：HES、PVP、PEG、葡聚糖、白蛋白等； c) 无水溶剂：乙烯乙二醇、甘油、DMSO、DMF等； d) 表面活性剂：Tween 80等；

e) 氨基酸：L-丝氨酸、谷氨酸钠、丙氨酸、甘氨酸、肌氨酸等； f) 盐和胺：磷酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐等；

由于冷冻干燥过程存在多种应力损伤，因此保护剂保护药品活性的机理也是不同的，可以分为低温保护和冻干保护。

对于低温保护，目前被广为接受的液体状态下蛋白质稳定的机理之一是优先作用原理。优先作用是指蛋白质优先与水或水溶液中的保护剂作用。在有起稳定作用的保护剂存在的条件下，蛋白质优先与水作用（优先水合），而保护剂优先被排斥在蛋白质区域外（优先排斥）。在这种情况下，蛋白质表面就比其内部有较多的水分子和较少的保护剂分子。优先作用原理同样适用于冷冻-融解过程。蛋白质保护剂，在溶液中被从蛋白质表面排斥，在冻结过程中能够稳定蛋白质。但是优先作用机理不能完全解释用聚合物或蛋白质自身在高浓度时保护蛋白质的现象。

在冻干过程中，由于蛋白质的水合层被除去，优先作用机理不再适用。对于冻干保护机理，仍在研究探讨之中，目前主要有两种：

a) 水替代假说。许多研究者认为由于蛋白质分子中存在大量氢键，结合水通过氢键与蛋白质分子联结。当蛋白质在冷冻干燥过程中失去水分后，保护剂的羟基能替代蛋白质表面的水的羟基，使蛋白质表面形成一层假定的水化膜，这样可保护氢键的联结位置不直接暴露在周围环境中，稳定蛋白质的高级结构，防止蛋白质因冻干而变性，使其即使在低温冷冻和干燥失水的情况下，仍保持蛋白质结构与功能的完整性。

b) 玻璃态假说。研究者认为在含保护剂溶液的干燥过程中，当浓度足够大且保护剂的结晶不会发生时，保护剂-水混合物就会玻璃化。研究发现在玻璃态下，物质兼有固体和流体的行为，粘度极高，不容易形成结晶，且分子扩散系数很低，因而具有粘性的保护剂包围在蛋白质分子的周围，形成一种在结构上与玻璃状的冰相似的碳水化合物玻璃体，使大分子物质的链段运动受阻，阻止蛋白质的伸展和沉淀，维持蛋白质分子三维结构的稳定，从而起到保护作用。

目前大部分学者赞同\水替代假说\，因为可以通过实验检测到蛋白质和保护剂之间的氢键，为理论提供证据。事实上，无论是\水替代假说\还是\玻璃态假说\，它们的基础都是基于药液实现了部分或全部玻璃化冻结。 4 冻干工艺及优化

由于药品冷冻干燥过程会产生多种应力，对冻干药品的药性有很大的影响，因此对药品冷冻干燥过程进行合理设计，对于减少冻干损伤和提高冻干药品的质量有重大的意义。 4.1冻结研究

冷冻干燥过程中的冻结过程非常重要，因为在冻结中形成的冰晶形态和大小以及玻璃化程度不仅影响后继的干燥速率，而且影响冻干药品的质量。因此在冻结过程中必须考虑配方、冻结速率、冻结方式、以及是否退火等问题。 4.1.1 配方的影响

配方中的固体含量会影响冻结和干燥过程。如果固体含量少于2%，那么冻干药品结构的机械性能就会不稳定。尤其在干燥过程中，药品微粒不能粘在基质上，逸出的水蒸气会把这些微粒带到小瓶的塞子上，有时甚至会带到真空室当中。

此外，为了获得均匀一致、表面光滑、稳定的蛋白质药品，配方中必须含有填充剂、赋形剂、稳定剂等保护剂，这些保护剂对实现药品的玻璃化冻结有重大的影响。很多糖类或多元醇经常被用于溶液冻融和冻干过程中非特定蛋白质的稳定剂，它们既是有效的低温保护剂又是很好的冻干保护剂，它们对冻结的影响取决于种类和浓度。文献对不同的保护剂进行了详尽的研究，探讨了它们的冻结特性。文献还研究了其它保护剂的冻结特性。但是蛋白质种类很多，而且物理化学性质各异，因此不同的蛋白质需要不同的保护剂配方，因此它们的冻结特性就不同，一般需要实验。 4.1.2 冻结方式

冻结方式不同，产生的冰晶的形态和大小就不同，而且会影响后继的干燥速率和冻干药品质量。根据冻结机理，可以把冻结分为全域过冷结晶和定向结晶两类。