[0001] 本发明涉及医药制剂冻干技术领域， 特别涉及一种变频交流电场辅助冻干药物 脂质体粉的方法和设备。

背景技术

[0002] 真空冷冻干燥 (vacuum freeze-drying) , 也称作冷冻干燥 (freeze-drying) , 简称冻 干， 是将物料冻结到共晶点温度以下， 在低压状态下， 通过升华除去物料中水 分的一种干燥方法； 特别适用于生物制剂的货架期的延长及品质的 改善， 例如 蛋白质、 疫苗、 微生物等。 一般的干燥方法是将物料中的水分由液态转变 为气 态， 而冷冻干燥是将物料中的水分先由液态转变为 固态再由固态转变为气态。 水的冻结是一个放热的过程， 冰的升华是一个吸热过程， 所以冻干系统主要由 制冷、 供热、 真空三大操作组成。

[0003] 冷冻是冻干过程中耗吋最短的一阶段， 但其影响着整个过程的几个关键步骤： 升华、 解析及冻干制品的品质， 例如蛋糕的形状、 孔隙度、 蛋白质的聚合等。 干燥是冻干中耗吋较长的阶段， 分为第一干燥 （升华） 及第二干燥 （去解析） 两个小阶段。

[0004] 冷冻过程中冰晶的大小决定着干燥矩阵中空隙 的大小， 即影响升华速率； 然而 解析的速率又主要由冰晶比表面积的大小决定 。 冰晶越大， 蒸发传热越快， 所 以升华吋间越短； 比表面积越大， 未冻结水蒸发越容易， 即解析阶段越短。 一 般来说， 较大的过冷度， 即平衡冰点温度与成核温度值之间存在较大的 差距， 将会形成很多体积小， 比表面积大的冰晶， 即第一干燥阶段慢， 第二干燥阶段 快。 然而， 较小的过冷度， 即控制成核温度接近于平衡冰点温度， 将会形成很 多体积大， 比表面积小的冰晶， 即快速升华， 慢速解析。 控制成核步骤， 去除 随机的成核温度导致的不同的升华及解析动力 学表现， 即保证了干燥过程的可 控性， 亦进一步保证了冻干制品的品质。 简言之， 冷冻阶段影响整个冻干的效 率及产品的品质， 例如蛋白的稳定性等。 [0005] 干燥是冻干过程能耗最多的一个单元， 由于真空环境中没有对流， 传热传质缓 慢， 普通的加热板加热周期长， 能耗高。 半导体是一种特殊材料， 采用继电器 构成的换向电路， 加热制冷公共端为 12V的直流输出， 采用半导体进行升降温， 速度快， 节吋节能。

[0006] 高效的难溶的生物类制药剂， 常以脂质体为载体， 增加其临床使用的效果， 而 此类药剂常采用冷冻干燥法获得耐储存、 活性高、 易运输的冻干粉、 冻干针等 。 目前常用的辅助冻干方法有在冷冻阶段加成核 试剂， 另有新型的以超声处理 进行控制成核温度及过冷度。 要想生物类药剂活性高， 则冻干处理吋间越短越 好， 且成品含水量越低越好， 形成的冰晶越细小、 均匀越好。 故现有技术冻干 脂质体药剂存在以下缺陷：

[0007] (1) 普通冻干方法无法控制冷冻阶段的冰晶生长， 即出现成核随机性、 形状 个异性等， 且冰晶的大小进一步影响了干燥阶段的吋间， 较大冰晶在冷冻过程 中有可能刺破细胞， 导致药效流失。 大小不一致的冰晶导致品质均匀性得不到 保证。

[0008] (2) 添加成核试剂的冻干方法， 额外添加的成核试剂， 参数复杂， 操作不易

， 成本高。

[0009] (3) 新兴的超声辅助冻干技术， 则易出现由于超声带来的瞬吋大量潜热对药 效的伤害； 且有超声媒介存在的情况下超声功能才能得到 发挥， 而这种媒介的 存在则会大大影响超声-冻干一体机的设计， 带来极大不便； 另超声带来的噪声 亦极其刺耳。

[0010] (4) 常规的补水器冷凝制冷系统， 传热慢， 冷冻吋间长； 常规的普通加热板 构成的加热系统， 干燥吋间长， 耗能， 对成品品质产生一定影响。

[0011] (5) 无论是普通的还是新型的冻干方式， 都无法在冻干体系内改变样品内的 含水量， 从而减少冷冻及干燥吋间， 亦更加进一步控制成核及成品品质。

技术问题

[0012] 为了克服现有技术的上述缺点与不足， 本发明的目的在于提供一种变频交流电 场辅助冻干药物脂质体粉的方法， 不仅大大缩短冷冻及干燥吋间， 而且控制成 核， 冰晶的大小， 进而进一步保证了冻干粉的品质。 [0013] 本发明的另一目的在于提供实现上述的变频交 流电场辅助冻干药物脂质体粉方 法的设备。

问题的解决方案

技术解决方案

[0014] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0015] 变频交流电场辅助冻干药物脂质体粉的方法， 包括以下步骤：

[0016] (1) 制备药物-脂质体混悬液样品；

[0017] (2) 在给予 l~10kHz、 3~10kV的高压交流电处理的条件下， 对样品进行脱水

[0018] (3) 在 - ² 0〜- ⁴ 0。C、 给予 10~ ² 5kHz， 0. ² ~lkV高压交流电处理， 对经步骤 （ ² ) 处理后的样品进行冷冻干燥， 直至冷冻完成；

[0019] (4) 在真空条件下对样品进行加热干燥， 直至升华及解析完成， 获得药物脂 质体冻干粉。

[0020] 步骤 （1) 所述药物 -脂质体混悬液的含水率为 40~80%。

[0021] 步骤 （2) 所述脱水， 具体为： 脱水至样品含水率为 18~35%。

[0022] 步骤 （3) 所述直至冷冻完成， 具体为： 样品核心温度达到 -20。C。

[0023] 步骤 （4) 所述直至升华及解析完成， 具体为： 样品核心温度达到 20。C。

[0024] 实现上述的变频交流电场辅助冻干药物脂质体 粉方法的变频交流电场辅助冻干 药物脂质体粉的设备， 包括依次连接的调配罐、 计量泵、 脱水器、 高 /低温处理 室；

[0025] 所述脱水器中的样品槽的上、 下方设有各设一个电极板； 所述高 /低温处理室 中的样品槽的上、 下方设有各设一个电极板； 所述电极板与高压变频交流电源 控制箱连接；

[0026] 所述高 /低温处理室还与真空泵连接；

[0027] 所述高 /低温处理室用于对样品进行冷冻干燥和加热� �燥。

[0028] 所述高 /低温处理室的样品槽下设有半导体制冷 /加热片， 半导体制冷加热片 /下 设有风机； 所述高 /低温处理室的样品槽上设有无线热电偶探头� �

[0029] 所述脱水器通过螺旋泵与高 /低温处理室连接。 [0030] 所述脱水器还与废液罐连接。

[0031] 本发明在冻干药物脂质体制剂的基础上， 辅助以高压变频交流电电场来进行冷 冻， 在冷冻前期及冷冻过程中分别给予不同的高电 压交流电的处理， 从而达到 冷冻前期脱除部分水， 缩短冷冻及干燥的吋间； 冷冻过程中抑制成核， 但形成 的冰晶细小， 避免了由冷冻所造成机械损伤， 且缩短了后期的干燥吋间。 虽然 高频高压会产生部分热量， 但是在冷冻过程中与半导体制冷的效果相比， 其释 放的潜热可忽略不计； 在脱水过程中若药物对温度有严格要求， 可与脱水机配 套连接冷凝循环机， 以控制温度； 而且电场具有杀菌的特性， 能够杀灭微生物 ， 进一步保证了生物制剂的安全性， 避免了后期冻干粉的灭菌处理工作。

发明的有益效果

有益效果

[0032] 与现有技术相比， 本发明具有以下优点和有益效果：

[0033] ( 1) 采用本发明的方法， 冻干样品无需经过常规冻干过程中的超低温冰 箱的 预冻前处理步骤。

[0034] (2) 采用本发明的方法， 在冷冻前期给予高频交流电处理， 极强的破乳现象 的发生， 大大减少了样品的含水量， 使得随之冷冻结晶吋间得到大大减少， 即 后期的干燥升华阶段亦会随之相应得到大大减 短。

[0035] (3) 采用本发明的方法， 在冷冻过程中给予低频交流电处理， 推迟了成核现 象的发生， 但正是这种抑制水分子之间氢键的结合， 使得形成的冰晶数量多， 颗粒小。 较大的比表面积， 促进了干燥过程中的解析阶段的发生， 缩短了干燥 吋间。

[0036] (3) 采用本发明的方法， 以半导体作为制冷及加热系统， 节省了以冷凝补水 器及加热板分别提供制冷、 加热作用的系统的工作吋间， 且设备简单化。

[0037] (4) 采用本发明的方法， 冻干粉无需经过杀菌处理， 此处的原理及效果与脉 冲电场处理杀菌相似

[0038] (5) 采用本发明的方法， 冻干处理吋间得到大大缩短， 一定程度上避免了过 长冻干处理吋间导致生物药剂活性的损失的问 题， 进一步保证了生物制剂的功 效及品质。 对附图的简要说明

附图说明

[0039] 图 1为本发明的实施例的变频交流电场辅助冻干� �物脂质体粉的设备的组成示 意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0040] 下面结合实施例， 对本发明作进一步地详细说明， 但本发明的实施方式不限于 此。

[0041] 实施例 1

[0042] 图 1为本实施例的变频交流电场辅助冻干药物脂� �体粉的设备的示意图。 图 1所 示， 包括依次连接的调配罐 1、 计量泵 2、 脱水器 3、 高 /低温处理室 4; 所述脱水 器 3中的样品槽 31的上、 下方设有各设一个电极板 32; 所述高 /低温处理室 4中的 样品槽 41的上、 下方设有各设一个电极板 42; 所述电极板与高压变频交流电源 控制箱 8连接； 所述高 /低温处理室 4还与真空泵 5连接； 所述高 /低温处理室用于 对样品进行冷冻干燥和加热干燥。

[0043] 所述高 /低温处理室 4的样品槽 41下设有半导体制冷 /加热片 43， 半导体制冷 /力口 热片 43与半导体电源控制箱 9连接； 半导体电源控制箱 9包含制冷控制系统和加 热控制系统， 正接为制冷控制系统， 反接为加热控制系统； 半导体制冷 /加热片 4 3下设有风机 44; 样品槽 41上设有无线热电偶探头 45。 所述脱水器 3通过螺旋泵 6 与高 /低温处理室 4连接， 所述螺旋泵 6中设有阀门 61。 所述脱水器 3与废液罐 7连 接。

[0044] 调配罐、 脱水器、 高 /低温处理室外壁均为双层设置， 具有夹层； 电极板为不 锈钢平板电极， 在脱水器、 冻干室内为皆为样品槽上下对称的两块 （电极间距 离约为 11cm) 紧贴着样品槽； 冻干室内半导体制冷 /加热片紧贴着下方电极； 通 电后， 处理室内是个非均匀的电场体系； 脱水器有钢化玻璃窗， 便于对电脱水 现象进行观察， 从而适吋取样通过水分测试仪测量试样的含水 率； 无线热电偶 探头用于测量样品温度变化， 即判断冷冻及加热的吋间； 半导体制冷 /加热片用 于分别在冷冻、 加热阶段降低、 增加样品槽温度。 另高 /低温处理室样品槽的大 小可根据实际需要自由更改， 以下实施例中采用脱水器的样品槽大小 （长 X宽 X 高） 为 40*15*10cm; 高 /低温处理室内样品槽大小 （长 X宽 X高） 为 30*15*10cm

。 以下实施例中不需要在脱水机外连接冷凝循环 机， 实际可按需要判断外接与 否。

[0045] 本实施例的变频交流电场辅助冻干药物脂质体 粉的方法， 包括以下步骤：

[0046] 称取适量的泊洛沙姆 188和聚乙二醇 -二硬脂酰磷脂酰乙醇胺， 加入适量吐温 -80 oC构成水相， 水浴加热至（70±5)。C， 构成水相。 山嵛酸甘油酯和胆固醇 75°C水 浴熔融； 精确称取适量槲皮素和大豆卵磷脂， 共溶于适量丙酮： 乙醇（1: 1)溶剂 中， 混合后成油相。 将制得的水相与油相 （ _V:V =1.5:1) 至于配料罐进行搅拌混合 ， 形成一个油包水的乳化液体系 （含水量为 75%) ， 总体积为 5L。 经计量泵流入 脱水器的样品槽内， 给予 8kV， 3kHz的高压交流电处理 15min (此吋交流脉冲空 占 35%) ， 破乳脱水至含水量 35%; 在制备槲皮素脂质体悬混液的同吋， 打幵半 导体电源控制箱， 正接制冷控制系统， 设定温度为 -40。C; 脱水后的样品经管道 输送泵流入高 /低温处理室的样品槽内 （此吋样品高度约为 5cm) ， 关闭管道幵 关， 打幵真空泵， 并给予 25kHz， lkV (此吋交流脉冲空占 45%) ， 至冷冻完成 ， 即样品核心温度为 -20。C; 打幵半导体电源控制箱， 反接加热控制系统， 设置 温度为 30。C， 当样品核心温度为 20。C吋， 表示干燥阶段完成； 关闭设备， 取出 槲皮素脂质体冻干粉， 装于无菌瓶中。 所得的槲皮素脂质体冻干粉含水量仅为 1 %, 颗粒直径均匀， 色呈淡黄色； 包封率为 90%; 水化再分散容易； 在模拟的生 物膜表面药量大于普通输液； 在模拟的小鼠损伤上治疗效果明显优于槲皮素 原 药； 微生物杀灭方面， 较常规冻干降低了 4个数量级， 较新型的微波冻干降低了 3个数量级， 属于安全范围内； 冻干吋间较常规冷冻干燥吋间缩短 40h， 较新型 的微波冻干吋间缩短 25h。

[0047] 实施例 2

[0048] 本实施例的变频交流电场辅助冻干药物脂质体 粉的方法， 包括以下步骤：

[0049] 称取一定量的灯盏花素， 蛋黄卵磷脂、 胆固醇、 表面活性剂、 稳定剂各适量， 加入少量乙醇超声至溶解， 减压旋转蒸发至乙醇挥干， 用含甘露醇和抗氧剂的 水合介质水合， 即得到灯盏花素脂质体混悬液 （含水量为 55%) ， 总体积为 3L。 经计量泵流入脱水器的样品槽内， 给予 4kV， 1kHz的高压交流电处理 8min (此吋 交流脉冲空占 40%) ， 破乳脱水至含水量 25%; 在制备灯盏花素脂质体悬混液的 同吋， 打半导体电源控制箱， 正接制冷控制系统， 设定温度为 -25。C; 脱水后的 样品经管道输送泵流入高 /低温处理室的样品槽内 （此吋样品高度约为 3.5cm) ， 关闭管道幵关， 打幵真空泵， 并给予 15kHz， 0.2kV， 至冷冻完成， 即样品核心 温度为 -20。C; 打幵半导体电源控制箱， 反接加热控制系统， 设置温度为 25。C， 当样品核心温度为 20。C吋， 表示干燥阶段完成； 关闭设备， 取出灯盏花素脂质 体冻干粉， 装于无菌瓶中。 所得的灯盏花素脂质体冻干粉含水量仅为 0.8%， 颗 粒直径均匀， 色呈淡黄色； 包封率为 88%， 水化再分散容易； 在模拟的生物膜表 面药量大于普通输液； 在模拟的小鼠损伤上治疗效果明显优于灯盏花 素原药； 微生物杀灭方面， 较常规冻干降低了 3个数量级， 较新型的微波冻干降低了 2个 数量级， 属于安全范围内； 冻干吋间较常规冷冻干燥吋间缩短 20h， 较新型的微 波冻干吋间缩短 10h。

[0050] 实施例 3

[0051] 称取一定量的多西他赛， 大豆磷脂、 胆固醇、 表面活性剂、 甘露醇各适量， 加 入少量乙醇超声至溶解， 减压旋转蒸发至乙醇挥干， 用含甘露醇和抗氧剂的水 合介质水合， 即得到多西他赛脂质体混悬液 （含水量为 40%) ， 总体积为 4L。 置 于脱水器的样品槽内， 给予 5kV， 500Hz的高压交流电处理 lOmin (此吋交流脉冲 空占 50%) ， 破乳脱水至含水量 18%; 在制备多西他赛素脂质体悬混液的同吋， 打半导体电源控制箱， 正接制冷控制系统， 设定温度为 -30。C; 脱水后的样品经 管道输送泵流入高 /低温处理室的样品槽内 （此吋样品高度约为 5cm) ， 关闭管 道幵关， 打幵真空泵， 并给予 10kHz， 0.5kV， 至冷冻完成， 即样品核心温度为- 20。C; 打幵半导体电源控制箱， 反接加热控制系统， 设置温度为 30。C， 当样品 核心温度为 20。C吋， 表示干燥阶段完成； 关闭设备， 取出多西他赛脂质体冻干 粉， 装于无菌瓶中。 所得的多西他赛脂质体冻干粉含水量仅为 0.2%， 颗粒直径 均匀， 色呈乳白色； 包封率为 85%， 水化再分散容易； 水化再分散容易； 在模拟 的生物膜表面药量大于普通输液； 在模拟的小鼠损伤上治疗效果明显优于多西 他赛原药； 微生物杀灭方面， 较常规冻干降低了 2.5个数量级， 较新型的微波冻 干降低了 1.5个数量级， 属于安全范围内； 冻干吋间较常规冷冻干燥吋间缩短 30h ， 较新型的微波冻干吋间缩短 15h。

上述实施例为本发明较佳的实施方式， 但本发明的实施方式并不受所述实施例 的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下 所作的改变、 修饰、 替 代、 组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本发明的保护范围之内。