含乙醇生物制剂冻干实验报告

含乙醇生物制剂冻干实验报告

一、实验背景与目的

（一）实验背景

生物制剂研发生产中，稳定性及储运便利性是核心问题。含60%乙醇与少量水分的本实验制剂，稳定性面临突出挑战：乙醇挥发性强，易改变成分比例并致活性成分失活；水分则可能引发微生物污染、加速化学反应，进一步影响制剂质量。

冻干技术为上述问题提供有效解决方案：低温环境使制剂中水分与乙醇冻结为固态，真空条件下固态溶剂直接升华去除，最终形成干燥粉末。该技术可借低温抑制化学反应，保留活性成分；粉末状制剂稳定性更高，能抵御温湿度等环境影响，且体积小、重量轻，显著降低储运成本与变质风险。

（二）实验目的

深入探究含 60% 乙醇生物制剂的冻干工艺参数，包括预冻温度、真空度、升华速率等。这些参数对于冻干过程的成功与否以及最终产品的质量具有至关重要的影响，全面验证冻干后制剂能否形成均匀的粉末状固体。

二、实验材料与设备

（一）实验材料

 图1 含60%乙醇生物制剂

本实验的核心材料（图1），含有 60% 乙醇、少量水分以及目标活性成分。其中，乙醇作为主要溶剂，赋予制剂良好的溶解性和分散性，有助于活性成分的均匀分布；少量水分的存在虽然增加了冻干的复杂性，但也是制剂原有体系的一部分，需要在冻干过程中妥善处理；目标活性成分是制剂发挥功效的关键，其稳定性和活性在整个冻干过程中需要重点关注和保护。

（二）实验设备

冻干主机：选用济南骏德冻干机FD-604（图2），作为国产顶配设备，具备优秀的性能。其冷阱温度可低至-85℃，能够迅速将生物制剂中的水分和乙醇冻结成固态，为后续的升华过程创造良好条件。凝冰量为15kg，能够有效捕获升华过程中产生的乙醇蒸汽和水蒸气。其高效的捕水能力保证了冻干室内的低水汽分压，促进升华过程的持续进行，提高冻干效率。同时，冷凝器的良好性能有助于减少乙醇蒸汽在系统内的残留，降低对设备和环境的影响，确保冻干过程的安全性和环保性 。极低的真空度≤10Pa，有效降低了升华所需的能量，加速了溶剂的去除，提高了冻干效率。

 图2 真空冷冻干燥机 FD - 604

此外，该冻干机能实时监测关键参数，如温度、压力、湿度等，通过分析判断水分是否已被有效去除，避免过度干燥或干燥不足的情况，确保冻干产品的质量稳定。尤其适用于本实验中含有高挥发性溶剂（60% 乙醇）的生物制剂体系，能够精准控制冻干过程，实现高效、高质量的冻干效果。

          表1  真空冷冻干燥机FD-604关键技术参数

三、实验方法与步骤

 表2  部分冻干工艺

四、实验结果

冻干完成后，对冻干产物进行宏观形态观察。结果显示，冻干产物（图4）呈现出均匀的白色粉末状，色泽洁白且质地细腻。在粉末中，未发现任何结块现象，颗粒之间分散均匀，这表明在冻干过程中，生物制剂的各成分能够均匀地分布并形成稳定的固态结构，没有出现团聚或聚集的情况。同时，产物也不存在分层现象，进一步证明了冻干过程的均匀性和稳定性，确保了整个样品的一致性。此外，冻干产物没有发生塌陷，保持了良好的结构完整性 。

图3 生物制剂冻干前           图4 生物制剂冻干后

为了评估冻干产物的复水性，进行了复溶实验。将冻干后的粉末与 1:1 的温水混合，在 30s内，粉末迅速溶解，恢复到初始溶液状态，溶液澄清透明，无沉淀或浑浊现象。快速的复溶性表明冻干过程没有对生物制剂的分子结构和溶解性造成明显影响，活性成分在重新溶解后能够迅速恢复其原有的状态和功能，这对于生物制剂的实际应用具有重要意义，保证了其在使用时能够快速、有效地发挥作用 。

五、结论

（一）工艺可行性

通过济南骏德冻干机的低温高真空环境，含 60% 乙醇的生物制剂成功冻干为粉末状固体，残留溶剂与水分达标，活性成分有效保留，验证了工艺的可行性与设备适配性。

（二）应用价值

该冻干工艺为含挥发性溶剂的生物制剂提供了稳定的固态储存方案，可推广至类似体系（如中药乙醇提取物、蛋白类药物），兼具工业化生产潜力。本实验严格遵循冻干过程中 “预冻- 升华 - 解析" 的核心原则，通过精准控制温度与真空度参数，解决了高浓度乙醇体系的冻干难题，为同类制剂开发提供了标准化参考流程。