Стадия термоциклирования в оптимизации процессов замораживания в технологии получения лиофилизированного препарата

Введение . В технологии лиофилизации стадия замораживания играет ключевую роль: она определяет время первичной сублимации, вторичной десорбции и зачастую внешний вид лиофилизата. Длительность лиофилизации связана с составом и условиями замораживания через параметр сопротивления массопереноса, который зависит от размера кристаллов льда.
Цель исследования – осуществить подбор температурных режимов термоциклирования («отжига») для получения наиболее паропроницаемого сублимационного слоя, рассчитать значение сопротивления массопереносу воды и выбрать оптимальный режим лиофилизации для приготовления лиофилизата ГК-2 для приготовления растворов для инъекций.
Материалы и методы . Субстанция: ГК-2 (гексаметиленамид бис-(N-моносукцинил-L-глутамил-L-лизина)) (ФГБНУ «НИИ фармакологии им. В.В. Закусова», Россия); вспомогательные вещества, предназначенные для парентерального применения: лиопротектор – сахароза (CompriSugar®) (CristalUnion, Франция), криопротектор – полиэтиленгликоль 4000 (ПЭГ, макрогол) (Polyglykol® 4000, Panreac, Испания). Лиофильная сушилка Edwards EF-6 (Италия); микроскоп Nikon Eclipse E200; цифровая камера Nikon DS-Ri2; конфокальный микроскоп LEXT OLS 4100. В работе использованы различные режимы замораживания, лиофилизации, прямая оптическая микроскопия в холодной камере, лазерная микроскопия и математические формулы для определения значений сопротивления массопереносу водяного пара модельных лиофилизатов.
Результаты . Рассмотрены возможности оптимизации этапа замораживания и соответственно всего цикла лиофилизации путем введения промежуточной стадии термоциклирования, приведены расчеты коэффициента сопротивления массопереносу состава при различных условиях замораживания и размерах кристаллов льда.
Заключение . Определено упрощенное уравнение расчета коэффициента сопротивления массопереносу для модельных растворов ГК-2 на основе корреляционной зависимости. Осуществлен подбор режимов замораживания и «отжига» исходя из наиболее важных показателей, таких как производительность и время лиофилизации.

1. Гулякин И.Д., Хашем А., Николаева Л.Л. и др. Разработка новой технологии получения лекарственной формы для внутривенного введения производного индолокарбазола ЛХС-1208. Российский биотерапевтический журнал 2016;15(2):55–60. [Gulyakin I.D., Hashem A., Nikolaeva L.L. et al. Development of a new technology for the preparation of a dosage form for the intravenous administration of an indole carbazole derivative LHS-1208. Rossiysky bioterapevtichesky zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2016;15(2):55–60. (In Russ.)]. DOI: 10.17650/1726-9784-2016-15-2-55-60.

2. Аршинова О.Ю., Оборотова Н.А., Санарова Е.В. Вспомогательные вещества в технологии лиофилизации лекарственных препаратов. Разработка и регистрация лекарственных средств 2013;(2):20–5. [Arshinova O.Yu., Oborotova N.A., Sanarova E.V. Auxiliary substances in the technology of lyophilization of drugs. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Development and Registration of Medicines 2013;(2):20–5. (In Russ.)].

3. Блынская Е.В., Тишков С.В., Алексеев К.В., Марахова А.И. Вспомогательные вещества в технологии лиофилизации пептидов и белков. Фармация 2017;66(1):14–8. [Blynskaya E.V., Tishkov S.V., Alekseev K.V., Marakhova A.I. Auxiliary substances in the technology of lyophilization of peptides and proteins. Farmatsiya = Pharmacy 2017;66(1):14–8. (In Russ.)].

4. Блынская Е.В., Тишков С.В., Алексеев К.В. Технологические подходы к совершенствованию процесса лиофилизации белковых и пептидных лекарственных препаратов. Российский биотерапевтический журнал 2017;16(1):6–11. [Blynskaya E.V., Tishkov S.V., Alekseev K.V. Technological approaches to improving the process of lyophilization of protein and peptide drugs. Rossiysky bioterapevtichesky zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2017;16(1):6–11. (In Russ.)]. DOI: 10.17650/1726-9784-2017-16-1-6-11.

5. Блынская Е.В., Тишков С.В., Алексеев К.В., Минаев С.В. Математическое моделирование этапа замораживания в технологии лиофилизированных лекарственных форм. Российский биотерапевтический журнал 2018;17(2):15–21. [Blynskaya E.V., Tishkov S.V., Alekseev K.V., Minaev S.V. Mathematical modeling of the freezing stage in the technology of lyophilized drug forms. Rossiysky bioterapevtichesky zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2018;17(2):15–21. (In Russ.)]. DOI: 10.17650/1726-97842018-17-2-15-21.

6. Поварнина П.Ю., Воронцова О.Н., Гудашева Т.А. и др. Оригинальный дипептидный миметик фактора роста нервов ГК-2 восстанавливает нарушенные когнитивные функции в крысиных моделях болезни Альцгеймера. Acta Naturae (русскоязычная версия) 2013;5(3):48–52. [Povarnina P.Yu., Vorontsova O.N., Gudasheva T.A. et al. The original dipeptide mimetik of the nerve growth factor GK-2 restores impaired cognitive functions in rat models of Alzheimer’s disease. Acta Naturae (Russian version) 2013;5(3):48–52. (In Russ.)].

7. Hottot A., Vessot S., Andrieu J. Freeze drying of pharmaceuticals in vials: Influence of freezing protocol and sample configuration on ice morphology and freeze-dried cake texture. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2007;46(7):666–74. DOI: 10.1016/j.cep.2006.09.003.

8. Serp D., Mueller M., von Stockar U., Marison I.W. Low-temperature electron microscopy for the study of polysaccharide ultrastructures in hydrogels. II. Effect of temperature on the structure of Ca2+-alginate beads. Biotechnol Bioeng 2002;79(3):253–9. DOI: 10.1002/bit.10287. PMID: 12115413.

9. Caillet A., Cogné C., Andrieu J. et al. Characterization of ice cream structure by direct optical microscopy. Influence of freezing parameters. LWT-Food Science and Technology 2003;36(8):743–9. DOI: 10.1016/S0023-6438(03)00094-X.