蔗糖作為一款常用的生物制品凍干保護劑為人們所熟知，AVT為大家提供的不是普通蔗糖產品，而是有資質的低內毒素蔗糖，你了解低內毒素蔗糖在生物制品中的應用原理嗎？它又有著怎樣的優勢呢？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。高純低內毒素蔗糖用于生物制藥行業，用于整個制劑和冷凍/解凍周期中穩定蛋白質，脂質和碳水化合物。也廣應用于各種基于細胞的生物過程中的冷凍保存和培養基補充。未經測試或不符合標準的糖導致的污染物，包括重金屬、微生物和細菌內毒素可能導致蛋白質穩定性差或副作用。

 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廣用于小分子和蛋白質藥物制造、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，因為它們在所有三個主要過程中提供獨特的功能：細胞培養，即作為細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和穩定分子；制劑，作為穩定劑和填充劑，特別是用于注射制劑。

 在過去幾年中，許多研究活動已經證明，適當的細胞培養補充中控制活性雜質可以提高產品質量和制造效率。

 在細胞培養基和注射制劑中使用穩定、雜質含量低的碳水化合物是減輕藥物質量風險的有效工具。AVT為您帶來的蔗糖產品，通過正交純化過程減少其碳水化合物中的內毒素，反應性雜質和微量金屬，以提供高純度低內毒素糖。這些具有低雜質水平的品質高糖被證明可以改善藥物產品的穩定性。

 低內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

 生產商：艾偉拓（上海）醫藥科技有限公司

 級別：藥用注射級輔料

 分子式：C₁₂H₂₂O₁₁

 分子量：342.3

 用途：凍干保護劑、低溫保護劑

 保存：常溫條件下運輸，需密封、陰涼干燥處保存

 蔗糖-生物制品凍干保護劑的應用原理

 小伙伴們都知道，我們通常在藥品配方中添加糖類保護劑進行凍干來保護生物制品中蛋白質等活性物質的質量與活性。對于凍干保護機制，目前主要有兩種假說——水替代假說和玻璃態假說。

 水替代假說：

 當蛋白質在冷凍干燥過程中失去水分后，保護劑的羥基能替代蛋白質表面的水的羥基，使蛋白質表面形成一層假定的水化膜，這樣可保護氫鍵的聯結位置不直接暴露在周圍環境中，防止蛋白質因凍干而變性。

 玻璃態假說：

 具有粘性的保護劑包圍在蛋白質分子的周圍，形成一種在結構上與玻璃狀冰相似的碳水化合物玻璃體，使大分子物質的鏈鍛運動受阻，阻止蛋白質的伸展和沉淀，維持蛋白質分子三維結構的穩定，從而起到保護作用。

 兩種假說的理論基礎都是使藥液實現部分或全部玻璃化凍結，因此合適的凍干保護劑需要具備以下四個特性：玻璃化轉變溫度高、吸濕性低、結晶率低以及不含有還原基。實驗證明，單糖（如葡萄糖、半乳糖）對蛋白質的凍干過程不能起到保護作用，這是因為單糖在凍結過程中只能提供微弱的穩定作用，使得蛋白質在脫水干燥前就發生了不可逆變性。二糖則是非常合適的保護劑，它既能在冷凍過程中增加蛋白質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與水分子間的氫鍵來穩定蛋白，并且不含還原基不會使得生物制品發生蛋白質褐變反應從而變質失活。

 糖的保護作用與蛋白質的種類有關，因此最適合藥物和處方的保護劑需要通過實驗數據對比來確定，就目前而言二糖中的蔗糖和海藻糖是研究最多、也是公認的最有效的生物制品保護劑。其中蔗糖是由葡萄糖和果糖通過異構體羥基縮合而形成的非還原性二糖，具有較高的玻璃化轉變溫度，對阻止蛋白質二級結構的改變、凍干處理過程中及貯藏期內蛋白質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品中作為保護劑得以應用。

 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，因此具有更廣的應用前景。但由于海藻糖價格高，阻礙了其在生物制品工業生產中的大規模使用，在同等凍干保護效果下人們更傾向于選擇性價比更高的蔗糖。例如百特公司治療血友病的產品Advate，在綜合考慮下其國內銷售產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，蔗糖還可起到調節滲透壓的作用，并且在某些產品中蔗糖作為滲透壓調節劑的效果優于甘露醇和葡萄糖，選擇蔗糖作為生物制品的凍干保護劑可謂一舉三得。

 低內毒素蔗糖用于生物制品有哪些優勢？

 在其他雙糖（海藻糖）和多元醇（山梨糖醇，甘露糖醇）中，蔗糖是凍干產品中優選的穩定劑，因為它在幾個冷凍（或冷凍干燥）步驟中保持無定形。幾項研究強調了這一特性，并將蔗糖與其他多元醇的行為進行了比較（1-4）。蔗糖是用于蛋白質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定液體蛋白制劑，但酸催化的蔗糖水解可在較高溫度下產生葡萄糖還原糖（7、8）。在一項評估蔗糖水解對蛋白質治療劑穩定性的影響的研究中，特別是在加速穩定性研究過程中，觀察到單克隆抗體MAB001，在29°C下，pH 4.8時，蔗糖配方中的聚集速度比無賦形劑時更快（9）。還證明了蔗糖水解和相應的葡萄糖形成導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定性的海藻糖。AVT的蔗糖具有還原糖的廣fan特性，可根據要求提供此類數據。

 對于配方設計師而言，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的來源，并最終影響產品質量和穩定性。在綜述中，Wang及其同事總結了殘留雜質和污染物對蛋白質穩定性的影響（10）。在巴西，甘蔗中的金屬含量可以追溯到土壤質量，這對市政垃圾填埋場和醫療廢物處理系統產生了影響（11）。為了確保產品的穩定性和安全性，配方設計師需要充分了解賦形劑在其產品中的質量，來源和性能。已知微量金屬可促進治療性蛋白質的金屬催化氧化（MCO），并使它們不穩定。由于MCO引起的此類修飾可使蛋白質潛在地易于聚集（12、13）。

 參考資料

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

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

 3、耶拿S，霍恩J，蘇里亞納拉揚南R，弗里斯W，阿克桑A.賦形劑相互作用對冷凍濃縮物狀態和蛋白質穩定性的影響。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晶行為的相互影響。藥物研究。2016; 33（6）：1413-25。

 5、抗體產品預制劑開發的平臺方法，由KBI Biopharma Inc.的Tim Kelly博士介紹。

 6、ADC的藥物開發。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競爭性過渡態。J Org Chem。2013; 78（6）：2527–2533。

 8、Goldberg RN，Tewari YB，Ahluwalia JC。蔗糖水解的熱力學。J生物化學。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，蔗糖水解對蛋白質治療劑穩定性的影響。藥學雜志 2009. 98（12）：4501-4510。

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

 11、Segura-Munoz SI，da Silva Oliveira A，Nikaido M，Trevilato TM，Bocio A，Takayanagui AM，Domingo JL。在巴西的一個城市垃圾填埋場和醫療廢物處理系統的影響下，某個地區的甘蔗（Saccharum spp。）樣品中的金屬含量。環境國際 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品的理化穩定性。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提供的蔗糖產品為高純度低內毒素注射級藥用蔗糖，在藥學領域中常作為凍干保護劑應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劑作用，又在干燥脫水中起脫水保護劑的作用，同時還可調節滲透壓，是公認的應用最多、效果zui好的凍干保護劑之一。

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