退火的意义退火能够促进结晶增长,扩大升华孔道,减小升华阻力,缩短冻干时间,并且容易获得优雅的外观。有实验研究表明,2%甘露醇冻干后的横截面,在-3℃退火4小时后,孔径由原来90μm变成了120m孔,初次干燥时间由1030min减小到790min。(以下两组照片能明显看出不同预冻速率冻干后粉饼区别)初次冻结过程由于成核温度的差异产生不同的晶粒形态和大小,从而使升华干燥不均匀,退火过程中的重结晶可减小这种差异,使产品更加均一。
退火过程能够释放出非晶态中可结晶物,提高非晶相Tg’,如甘氨酸和蔗糖(1:1)配方在-20℃下退火,可使甘氨酸结晶析出,产品的Tg’由-44℃升高至-33℃,而且充足的结晶性骨架可以保证粉饼即使在高于Tg’的温度进行初次干燥,依然能维持良好的外观,这样就能大大提高允许的干燥温度,缩短冻干周期。
退火过程能够释放出非晶态中的水分,使其重结晶,而使解析干燥变得容易。同时使冻干粉Tg升高,从而提高稳定性。但是需要注意的是,退火过程会造成冷冻浓缩液相分离,浓缩液中蛋白质在固液界面处可能发生变性。总结应用QbD的理念,在设计冻干工艺过程中,预冻阶段是否退火及退火工艺参数的是必须要考虑的内容,可以通过溶质的性质,装填体积等信息及DSC热分析,电镜扫描等检测结果进行综合考虑。一个经过良好设计的退火工艺不仅能大大缩短冻干周期,而且能够提高冻干粉的稳定性。
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