为什么AVT小编说海藻糖是更好的生物制品保护剂?在产品开发生产过程中对蛋白的稳定和保护至关重要,这就必须要提到生物制品处方中常用的一款蛋白保护剂-海藻糖。许多对外界恶劣环境表现出非凡抗逆耐受力的物种,都与它们体内存在大量海藻糖有直接的关系。
纵观近年来全球销售额前十的药物,单抗类注射液占据了半壁江山,尤其艾伯维的阿达木单抗(修美乐)从2012年到2018年连续蝉联全球最畅销药物,可以说生物制剂市场巨大且前景十分可观。
作为冻干保护剂的糖类也很多,比如常用的蔗糖,麦芽糖,甘露醇等,为什么我们经常在实验中发现使用海藻糖作为冻干保护剂时冻干效果会更好?带着这个疑问,我们通过文献调研总结出以下海藻糖与其它糖类相比的优势:
1、更强的水合能力
按每个葡萄糖单位算,海藻糖周围的不冻水分子数是糖类中最多,能够形成刚性更强的海藻糖/水结构,抗冷冻脱水能力更强。这也是为什么在很多冻干试验中,海藻糖的表现比蔗糖好。
注:n(e-OH)——每糖分子周围羟基数
n——糖单位数
N——每糖分子周围不冻水分子数
注:/3 ——代表体系脆弱程度
2、高玻璃化相转变温度
海藻糖具有更高的的玻璃化相转变温度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶,能够更好的保护蛋白不受冻干过程的损伤。
注:分别使用二乙醇胺、葡聚糖、葡萄糖、蔗糖、海藻糖作为保护剂,冻干前后酶活性变化的对比。
3、抗高温潮湿能力
在高温、潮湿等特殊环境下,海藻糖对蛋白的稳定、保护效果较蔗糖等其它糖类保护剂更好。
注:40℃条件下孵育9小时,AH-AP聚合蛋白冻干粉复溶后的含量变化对比。
为了保护生物制品和一些特殊制剂如脂质体药物的质量与活性,我们通常在药品配方中添加活性物质的保护剂然后将其制备成冻干制剂。对于冻干保护机制,目前主要有两种假说——水替代假说和玻璃态假说,它们的理论基础都是药液实现了部分或全部玻璃化冻结。因此,合适的保护剂需要具备以下四个特性:玻璃化转变温度高、吸水性差、结晶率低以及不含还原基。
实验证明,单糖(如葡萄糖、半乳糖等)对蛋白质的冻干过程不能起到保护作用,这是因为单糖在冻结过程中只能提供微弱的稳定作用,使得蛋白质在脱水干燥前就发生了不可逆变性。在许多生物制品的冻干工艺中常使用还原性二糖(蔗糖、海藻糖)作为保护剂,这是因为二糖既能在冷冻过程中充当低温保护剂,又能在干燥脱水过程中起到脱水保护剂的作用,并且不含还原基不会使得生物制品发生蛋白质褐变反应从而变质失活。所以在生物药品的冷冻干燥配方中,蔗糖和海藻糖是最常用的两种保护剂。
而与蔗糖相比,海藻糖具有更高的的玻璃化相变温度(120℃),因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶。且海藻糖还具有神奇的水合能力:按每个葡萄糖单位算,海藻糖周围的不冻水分子数是糖类最多,海藻糖溶液能够形成刚性更强的海藻糖/水结构,抗冷冻脱水能力更强。这也是为什么在很多冻干试验中,海藻糖的表现会比蔗糖好。
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