近年来，高浓度制剂（HCPF）凭借其可以大大减少给药量和给药频率，从而方便患者并提高患者依从性而备受制药厂商的关注。此外，HCPF还具有许多应用优势，比如满足特殊部位的给药需求，比如可实现剂量<2 mL 的皮下给药，可支持患者自主给药，方便慢性病管理并节约医疗资源。当然在生产过程中，高浓度制剂所使用的高浓度原液体积更小，更便于进行冷冻储存和运输，大大节约生产和物流成本。
赛多利斯今年推出的连续流强化工艺，正是契合了高浓度制剂的生产需求。上游灌流工艺通过ATF截留膜使用新鲜的培养基置换代谢产物，是细胞维持在营养均衡的微环境中，连续不断的输出高质量抗体，下游强化工艺将层析、超滤和除病毒过来通过自动化系统链接起来实现连续纯化，最终收获高浓度原液，用于最后一步高浓度制剂与灌装。
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尽管高浓度制剂工艺备受制药厂商的青睐，但想要获得稳定高效的产品质量并不是一件易事。通过在制剂工艺之前，制药厂商会选择将生物制品原液进行冷冻储存，并在有制剂需求时再将原液复融，这是因为低温可以降低微生物的生长风险，同时也可以降低原液中活性物质（如蛋白、mRNA等）的主动降解以及与储存容器之间的相互作用，可提高产品质量控制和延长产品保质期。但低温会影响蛋白质性质，比如原液中液态水的特性随温度变化而产生变化（如电离常数、介电常数、氢键能量和疏水相互作用），导致蛋白质对水的结合作用发生改变(1,2)，另外，蛋白质的冷冻浓缩和脱水，冰-液界面的形成、pH值的变化和相分离等压力也会导致不可逆的蛋白质变性(1,2)。那么，高浓度的蛋白在冷冻和解冻过程中会出现更多更严峻的物理化学性质挑战，比如蛋白的聚集倾向和溶液粘度问题，这给处方开发、生产和稳定性带来了许多挑战。因此，为了让高浓度蛋白制剂发挥治疗作用，需要对其进行详细的配方开发和设计、稳定性研究和稳健工艺生产。
图1 冷冻浓缩示意图（冷冻和解冻）【3】
冻融过程对配方的影响：
♦ 过冷点时的相变
♦ 蛋白质和某些辅料发生玻璃化转变
♦ 某些辅料可能结晶/形成共晶物
♦ 产生新的界面（冰-液）
♦ pH 值变化
♦ 离子强度变化
为了研究这些过程影响，并帮助制药企业开发合适的制剂配方，进行原液稳定性研究，赛多利斯专门开发了一款台式可控冻融系统Celsius® S3，如下图。
Celsius® S3单次可运行1~10个产品样本，可进行制剂配方开发的DoE实验，耗材可以选择30ml和100ml Celsius® Pak两种规格。通过电脑上的CryoPilot控制单元启动冻融程序，实时收集并记录冻融实验过程中的数据及温度曲线，结合冻融后对袋体内产品质量的检测，来确认合适的配方，如下是某客户使用Celsius® S3进行的案例研究中，不同浓度磷酸盐冷冻到不同温度下pH漂移情况对比图【3】。
除此之外，Celsius® S3还可以作为大体积冻融系统的缩小模拟模型，通过还原预期大规模生产工艺下的原液冻融曲线，来预测生产级别下不同冻融工艺对产品质量的影响，并帮助用户选择合适的生产冻融工艺。
在大规模生产时，高浓度原液的价值更高，因此选择合适且安全的冻融容器也至关重要。赛多利斯开发的Celsius® FFT灵活冻融袋，安全的“板中袋”专利设计，通过透明板和外壳保护袋体和管路的安全，可有效降低泄漏风险，并耐受-80℃冻融验证，可适配低温冰箱、速冻柜及冷库等市面上常见冷冻设施，是众多客户的好帮手。值得一提的是，在整体产品开发过程中，赛多利斯已经考虑到原液稳定性研究对缩小和放大容器的要求，从30mL到12L冻融袋（如下图）所使用的膜材是一致的，并且专门设计了管路、接头与大体积冻融袋材质一致的小袋子，用于稳定性研究，配套的铝箔保护套可以在原液稳定性加速实验中有效稳定水分的挥发。
赛多利斯一直致力于为生命科学、生物制药等行业的企业以及各类科研机构提供创新的实验室产品和服务以及生物制药设备与一次性解决方案,帮助客户进一步提高实验室研发及生物制药生产效率。后续我们也将持续更新有关冻融方面的内容以及产品，请陪伴我们继续探索冻融过程中的奥秘吧。
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文献引用
[1] Franks F. Protein Destabilization at Low Temperatures. Adv. Protein Chem. 46, 1995: 105–139.
[2] Franks F. Nucleation of Ice and Its Management in Ecosystems. Phil. Trans. Royal Soc. London, A. 361, 2003: 557–574.
[3] W. Aaron Pruett. Effect of Freeze-Thaw Parameters and Frozen Storage Temperature on Protein Formulations. 2010 AAPS National Biotechnology Conference
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