在300多种食品批准的生物制药产品清单中，约50％被冷冻干燥，表明冷冻干燥是稳定在水溶液中不稳定的生物制药产品的方式，尽管成本高且处理时间长与这种制造技术有关。冷冻干燥机是一种低温干燥设备，基于传热和传质原理，用于将不稳定材料的水溶液转化为固体，具有足够的稳定性以便分配和储存。许多生物药物具有在水溶液中有限的稳定性，并有可能许多由水介导的降解途径，这可能会导致较低的效力，甚至存在药物分子的毒性，药物冷冻干燥过程包括三个连续步骤。
在冷冻期间，大部分水结晶成冰，从而将溶质浓缩在冰晶之间。一些溶质在冷冻过程中结晶，而那些不溶解的溶质转变成刚性玻璃，通过升华在真空下除去冰晶。向冷冻产品供应热量以升华，但产品温度保持在塌陷温度以下，以避免结构产品塌陷，因此确保冷冻干燥后的固体和刚性。二次干燥步骤，其中大部分未冷冻的水通过扩散和解吸除去。使用离线分析技术在随机选择的样品上冷冻干燥后评估重要的关键质量属性是API状态和稳定性，残余水分含量，冷冻干燥的产品外观以及重建时间。
80多年来，尽管在冷冻干燥之前和之后的处理设备本质上是连续操作的，但是已经使用未改变的分批方法进行药物冷冻干燥，典型的药物冷冻干燥机由真空干燥室组成，其中药物单位剂量放置在温控架上。通过这种传统的分批方法进行冷冻干燥有几个缺点。
冷冻步骤是不受控制的，这对连续的干燥步骤具有显著影响，冷冻最初涉及冷冻干燥机中所有水溶液的冷却，直到发生冰成核，其通常低于0摄氏度，冰成核是随机事件，因此基于过冷度引起的变化，较高程度的过冷产生大量小冰晶，而较低程度的过冷却，较低数量的大冰晶形成了。因此冰晶的大小不同于小瓶，这会影响初级干燥过程中单个小瓶的升华速率。
冷冻干燥室中的不均匀的热传递，导致在冷冻干燥机架上的不同位置，处向小瓶的不同能量传递。例如与架子中间的小瓶相比，位于架子边缘的小瓶暴露于来自较温暖的环境的更多辐射热。传热中的这种小瓶到小瓶的可变性导致产品温度和干燥速率的显著差异。
文章来源：上海靳澜仪器制造有限公司
