蔗糖作為一款常用的生物制品凍干保護(hù)劑為人們所熟知，AVT為大家提供的不是普通蔗糖產(chǎn)品，而是有資質(zhì)的低內(nèi)毒素蔗糖，你了解低內(nèi)毒素蔗糖在生物制品中的應(yīng)用原理嗎？它又有著怎樣的優(yōu)勢呢？聽小編給你講講。

 蔗糖，是由葡萄糖和果糖組成的非還原性結(jié)晶二糖，許多植物中都含有，但主要從甘蔗和甜菜中作為普通糖提取。高純低內(nèi)毒素蔗糖用于生物制藥行業(yè)，用于整個(gè)制劑和冷凍/解凍周期中穩(wěn)定蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和碳水化合物。也廣應(yīng)用于各種基于細(xì)胞的生物過程中的冷凍保存和培養(yǎng)基補(bǔ)充。未經(jīng)測試或不符合標(biāo)準(zhǔn)的糖導(dǎo)致的污染物，包括重金屬、微生物和細(xì)菌內(nèi)毒素可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)穩(wěn)定性差或副作用。

 各種碳水化合物，例如葡萄糖，半乳糖，蔗糖和海藻糖二水合物已經(jīng)廣用于小分子和蛋白質(zhì)藥物制造、填充劑、制劑藥中。這些碳水化合物對于生物制藥過程特別重要，因?yàn)樗鼈冊谒腥齻€(gè)主要過程中提供獨(dú)特的功能：細(xì)胞培養(yǎng)，即作為細(xì)胞生長和控制糖基化的能量來源；收獲和純化，即作為緩沖液以在純化期間保護(hù)和穩(wěn)定分子；制劑，作為穩(wěn)定劑和填充劑，特別是用于注射制劑。

 在過去幾年中，許多研究活動(dòng)已經(jīng)證明，適當(dāng)?shù)募?xì)胞培養(yǎng)補(bǔ)充中控制活性雜質(zhì)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和制造效率。

 在細(xì)胞培養(yǎng)基和注射制劑中使用穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低的碳水化合物是減輕藥物質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的有效工具。AVT為您帶來的蔗糖產(chǎn)品，通過正交純化過程減少其碳水化合物中的內(nèi)毒素，反應(yīng)性雜質(zhì)和微量金屬，以提供高純度低內(nèi)毒素糖。這些具有低雜質(zhì)水平的高品質(zhì)糖被證明可以改善藥物產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

 低內(nèi)毒素蔗糖基本信息整理如下：

 中文名稱：蔗糖（供注射用）

 商品名：蔗糖（供注射用）   

 英文名稱：sucrose (for injection)

 化學(xué)名稱：D-(+)-Saccharose，Α-D-葡萄吡喃苷基-Β-D-呋喃果糖苷

 CAS號：57-50-1

 備案登記號：F20200000093   

 DMF備案號：035209

 生產(chǎn)商：艾偉拓（上海）醫(yī)藥科技有限公司

 級別：藥用注射級輔料

 分子式：C₁₂H₂₂O₁₁

 分子量：342.3

 用途：凍干保護(hù)劑、低溫保護(hù)劑

 保存：常溫條件下運(yùn)輸，需密封、陰涼干燥處保存

 蔗糖-生物制品凍干保護(hù)劑的應(yīng)用原理

 小伙伴們都知道，我們通常在藥品配方中添加糖類保護(hù)劑進(jìn)行凍干來保護(hù)生物制品中蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)的質(zhì)量與活性。對于凍干保護(hù)機(jī)制，目前主要有兩種假說——水替代假說和玻璃態(tài)假說。

 水替代假說：

 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在冷凍干燥過程中失去水分后，保護(hù)劑的羥基能替代蛋白質(zhì)表面的水的羥基，使蛋白質(zhì)表面形成一層假定的水化膜，這樣可保護(hù)氫鍵的聯(lián)結(jié)位置不直接暴露在周圍環(huán)境中，防止蛋白質(zhì)因凍干而變性。

 玻璃態(tài)假說：

 具有粘性的保護(hù)劑包圍在蛋白質(zhì)分子的周圍，形成一種在結(jié)構(gòu)上與玻璃狀冰相似的碳水化合物玻璃體，使大分子物質(zhì)的鏈鍛運(yùn)動(dòng)受阻，阻止蛋白質(zhì)的伸展和沉淀，維持蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而起到保護(hù)作用。

 兩種假說的理論基礎(chǔ)都是使藥液實(shí)現(xiàn)部分或全部玻璃化凍結(jié)，因此合適的凍干保護(hù)劑需要具備以下四個(gè)特性：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、吸濕性低、結(jié)晶率低以及不含有還原基。實(shí)驗(yàn)證明，單糖（如葡萄糖、半乳糖）對蛋白質(zhì)的凍干過程不能起到保護(hù)作用，這是因?yàn)閱翁窃趦鼋Y(jié)過程中只能提供微弱的穩(wěn)定作用，使得蛋白質(zhì)在脫水干燥前就發(fā)生了不可逆變性。二糖則是非常合適的保護(hù)劑，它既能在冷凍過程中增加蛋白質(zhì)自由能從而抑制蛋白變性，又能在干燥脫水過程中取代蛋白質(zhì)與水分子間的氫鍵來穩(wěn)定蛋白，并且不含還原基不會(huì)使得生物制品發(fā)生蛋白質(zhì)褐變反應(yīng)從而變質(zhì)失活。

 糖的保護(hù)作用與蛋白質(zhì)的種類有關(guān)，因此最適合藥物和處方的保護(hù)劑需要通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比來確定，就目前而言二糖中的蔗糖和海藻糖是研究最多、也是公認(rèn)的最有效的生物制品保護(hù)劑。其中蔗糖是由葡萄糖和果糖通過異構(gòu)體羥基縮合而形成的非還原性二糖，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，對阻止蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的改變、凍干處理過程中及貯藏期內(nèi)蛋白質(zhì)多肽鏈的伸展及聚集起著顯zhu作用，已在蛋白、激素類藥物的凍干制劑以及病毒疫苗等產(chǎn)品中作為保護(hù)劑得以應(yīng)用。

 與蔗糖相比，海藻糖的玻璃化溫度更高，吸濕性更低，也同樣不屬于還原性糖，因此具有更廣的應(yīng)用前景。但由于海藻糖價(jià)格高，阻礙了其在生物制品工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模使用，在同等凍干保護(hù)效果下人們更傾向于選擇性價(jià)比更高的蔗糖。例如百特公司治療血友病的產(chǎn)品Advate，在綜合考慮下其國內(nèi)銷售產(chǎn)品百因止處方中使用了蔗糖替換海藻糖。

 對于注射用凍干制劑，蔗糖還可起到調(diào)節(jié)滲透壓的作用，并且在某些產(chǎn)品中蔗糖作為滲透壓調(diào)節(jié)劑的效果優(yōu)于甘露醇和葡萄糖，選擇蔗糖作為生物制品的凍干保護(hù)劑可謂一舉三得。

 低內(nèi)毒素蔗糖用于生物制品有哪些優(yōu)勢？

 在其他雙糖（海藻糖）和多元醇（山梨糖醇，甘露糖醇）中，蔗糖是凍干產(chǎn)品中優(yōu)選的穩(wěn)定劑，因?yàn)樗趲讉€(gè)冷凍（或冷凍干燥）步驟中保持無定形。幾項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了這一特性，并將蔗糖與其他多元醇的行為進(jìn)行了比較（1-4）。蔗糖是用于蛋白質(zhì)制劑的幾種平臺制劑方法的組成部分（5、6）。盡管蔗糖也廣用于穩(wěn)定液體蛋白制劑，但酸催化的蔗糖水解可在較高溫度下產(chǎn)生葡萄糖還原糖（7、8）。在一項(xiàng)評估蔗糖水解對蛋白質(zhì)治療劑穩(wěn)定性的影響的研究中，特別是在加速穩(wěn)定性研究過程中，觀察到單克隆抗體MAB001，在29°C下，pH 4.8時(shí)，蔗糖配方中的聚集速度比無賦形劑時(shí)更快（9）。還證明了蔗糖水解和相應(yīng)的葡萄糖形成導(dǎo)致具有更高聚集趨勢的糖基化抗體的形成。如果制劑必須為液體且呈弱酸性，建議使用對酸水解具有顯著穩(wěn)定性的海藻糖。AVT的蔗糖具有還原糖的廣fan特性，可根據(jù)要求提供此類數(shù)據(jù)。

 對于配方設(shè)計(jì)師而言，重要的是要意識到高純度蔗糖的來源，通常來自甜菜或甘蔗。賦形劑的天然來源，提純過程，儲存條件和容器可能是糖賦形劑中微量雜質(zhì)的來源，并最終影響產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。在綜述中，Wang及其同事總結(jié)了殘留雜質(zhì)和污染物對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響（10）。在巴西，甘蔗中的金屬含量可以追溯到土壤質(zhì)量，這對市政垃圾填埋場和醫(yī)療廢物處理系統(tǒng)產(chǎn)生了影響（11）。為了確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性，配方設(shè)計(jì)師需要充分了解賦形劑在其產(chǎn)品中的質(zhì)量，來源和性能。已知微量金屬可促進(jìn)治療性蛋白質(zhì)的金屬催化氧化（MCO），并使它們不穩(wěn)定。由于MCO引起的此類修飾可使蛋白質(zhì)潛在地易于聚集（12、13）。

 參考資料

 1、Sundaramurthi P，Suryanarayanan R.結(jié)晶和非結(jié)晶溶質(zhì)對冷凍干燥期間海藻糖結(jié)晶的影響。藥物研究。2010; 27（11）：2384-93。

 2、周R，施拉姆RF，尹S，甘地RB，亞當(dāng)斯ML。液體生物藥物制劑的冷凍/解凍相關(guān)質(zhì)量屬性研究：糖類賦形劑的作用。PDA J藥物科學(xué)技術(shù)。2012; 66（3）：221-35。

 3、耶拿S，霍恩J，蘇里亞納拉揚(yáng)南R，弗里斯W，阿克桑A.賦形劑相互作用對冷凍濃縮物狀態(tài)和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響。藥物研究。2017; 34（2）：462-478。

 4、Jena S，Suryanarayanan R，AksanA。甘露醇和海藻糖對冷凍溶液中結(jié)晶行為的相互影響。藥物研究。2016; 33（6）：1413-25。

 5、抗體產(chǎn)品預(yù)制劑開發(fā)的平臺方法，由KBI Biopharma Inc.的Tim Kelly博士介紹。

 6、ADC的藥物開發(fā)。麗莎·哈德威克（Lisa Hardwick）和溫迪·薩菲爾·克萊默（Wendy Saffell-Clemmer）的演講。百特生物制藥解決方案。

 7、Yamabe S，Guan W，SakakiS。蔗糖在其酸催化水解中的糖苷鍵處具有三個(gè)競爭性過渡態(tài)。J Org Chem。2013; 78（6）：2527–2533。

 8、Goldberg RN，Tewari YB，Ahluwalia JC。蔗糖水解的熱力學(xué)。J生物化學(xué)。1989年；264（17）：9901-9904。

 9、銀行DD，Hambly DM，Scavezze JL，Siska CC，Stackhouse NL，Gadgil HS。在加速制劑研究過程中，蔗糖水解對蛋白質(zhì)治療劑穩(wěn)定性的影響。藥學(xué)雜志 2009. 98（12）：4501-4510。

 10、Wang W，Ignatius AA，Thakkar SV。殘留雜質(zhì)和污染物對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響。藥學(xué)雜志 2014; 103（5）：1315-30。

 11、Segura-Munoz SI，da Silva Oliveira A，Nikaido M，Trevilato TM，Bocio A，Takayanagui AM，Domingo JL。在巴西的一個(gè)城市垃圾填埋場和醫(yī)療廢物處理系統(tǒng)的影響下，某個(gè)地區(qū)的甘蔗（Saccharum spp。）樣品中的金屬含量。環(huán)境國際 2006年；32（1）：52–57。

 12、Kumar S，Zhou S，Singh SK。金屬離子浸出液和生物治療藥物產(chǎn)品的理化穩(wěn)定性。Curr Pharm Des。2014; 20（8）：1173-81。

 13、Mulinacci F，Poirier E，Capelle MA，Gurny R，Arvinte T.蛋氨酸氧化對重組人生長激素聚集的影響 Eur J Pharm Biopharm。2013年9月; 85（1）：42-52。

 AVT提供的蔗糖產(chǎn)品為高純度低內(nèi)毒素注射級藥用蔗糖，在藥學(xué)領(lǐng)域中常作為凍干保護(hù)劑應(yīng)用于納米制劑以及蛋白生物制品等。其既在凍干過程中起低溫保護(hù)劑作用，又在干燥脫水中起脫水保護(hù)劑的作用，同時(shí)還可調(diào)節(jié)滲透壓，是公認(rèn)的應(yīng)用最多、效果zui好的凍干保護(hù)劑之一。

 本文部分內(nèi)容節(jié)選自昌為發(fā)布《藥用級蔗糖 (高純低內(nèi)毒素)》、《White Paper: Control of Beta-Glucans & Endotoxin in High Purity Sucrose for Biopharmaceutical Applications》