蛋白藥物凍干CRO項目全流程復盤

歷時約6周 · 外觀合格率顯著提升

引言

為什么這個項目值得關注？

雙特異性抗體（雙抗）是當前生物藥領域ZUI活躍的賽道之一。然而，相比普通單克隆抗體，雙抗分子結構更為復雜，對凍干工藝的要求也更高——保護劑配方、工藝窗口、甚至裝量差異，都可能直接影響成品的外觀和穩(wěn)定性。

本次案例的主角，是一款正在推進IND申報的雙抗注射用凍干制劑?？蛻粽业饺R奧德創(chuàng)時，凍干后的外觀問題已經(jīng)困擾了他們一段時間：大部分樣品出現(xiàn)塌陷，程度不一，批次間一致性也不理想。與此同時，凍干周期長達約63小時，給后續(xù)放大生產帶來了時間和成本壓力。

經(jīng)過6周的工藝優(yōu)化，最終實現(xiàn)了：外觀合格率大幅提升、單批次凍干周期縮短約8小時（從63小時降至53-55小時）的雙重目標。

凍干樣品外觀對比圖（左圖優(yōu)化前 vs 右圖優(yōu)化后）

1

項目概況

品種類型：雙特異性抗體（Bispecific Antibody）注射用凍干制劑

項目目標：改善凍干外觀缺陷（塌陷）+ 縮短凍干周期

初始痛點：部分凍干樣品出現(xiàn)塌陷，外觀不一致，批次間重復性差

初始工藝周期：>60小時（總干燥時長）

項目周期：約6周（含配方評估、工藝優(yōu)化、驗證評估）

2

問題分析：塌陷是怎么產生的？

凹陷或塌陷（ Depression or Collapse）是凍干制劑最常見的外觀缺陷之一，在雙抗類高價值生物制品中出現(xiàn)頻率往往高于普通單抗，主要原因有以下幾點：

雙抗分子結構復雜性

雙抗具有兩個不同的抗原結合位點，分子間相互作用更為復雜。在凍結過程中，蛋白質富集在冰-非凍結相界面，更容易發(fā)生部分變性或表面變性，導致凍干應力下結構支撐不足；

保護劑配方針對性不足

部分初始配方側重于溶液穩(wěn)定性，但對凍干過程中蛋白質-糖界面的保護考慮不夠充分。海藻糖與甘露醇的比例、緩沖液的種類及濃度、P188或吐溫 80的用量，以及是否引入無定形填充劑，都需要針對雙抗分子特性重新評估；

工藝溫度窗口過窄

63小時的長周期本身說明工藝較為保守，但這并不意味著安全。如果擱板溫度設置使產品溫度接近Tc邊界，一旦產品溫度出現(xiàn)波動，就可能在局部區(qū)域突破Tc，引發(fā)微塌陷；

裝量差異對干燥均勻性的影響

不同裝量的樣品，在相同擱板溫度下，升華阻力不同，導致干燥完成度不一致——這也解釋了為什么1/2倍量樣品形態(tài)更好。

3

優(yōu)化過程：三個階段，步步推進

階段一

配方重新評估與篩選

對原有配方進行DSC熱分析和凍干顯微鏡分析，確認當前Tg'和Tc，并系統(tǒng)篩選保護劑組合：

• 調整海藻糖與甘露醇比例，增強玻璃化保護；
• 引入P188及吐溫80，在非離子表面活性劑作用下減少蛋白質界面變性，通過篩選確定更優(yōu)選擇；
• 對不同裝量（1倍、1/2倍）分別進行小試凍干，評估劑量-外觀關聯(lián)性。

? 階段成果：初步確認1/2倍量樣品外觀更優(yōu)；關鍵溫度安全窗口得到量化。

階段二

工藝參數(shù)精準優(yōu)化

基于第一階段結果，引入PAT工具鏈進行實時過程監(jiān)控：

• 應用SMART™/MTM技術監(jiān)控產品溫度，確保全程低于Tc以下2~5℃；
• 精細化調整擱板升溫曲線，找到周期-外觀的平衡點；
• 對1倍量和1/2倍量樣品進行對比實驗，系統(tǒng)評估裝量對塌陷率的影響。

? 階段成果：工藝終點判斷精準化，擱板溫度曲線得到優(yōu)化，塌陷問題明顯改善。

階段三

批次驗證與穩(wěn)定性評估

優(yōu)化后的工藝進行小批量驗證，確認結果可重復：

• 多批次凍干實驗，統(tǒng)計塌陷樣品比例；
• 檢測殘余水分（KF法）、外觀、復溶時間等關鍵質量屬性；
• 初步穩(wěn)定性評估（加速穩(wěn)定性，40℃/75%RH，4周）。

? 階段成果：外觀合格率大幅提升，凍干周期從63小時縮短至約55小時。

4

優(yōu)化結果：三個關鍵數(shù)據(jù)

凍干周期縮短約8小時

優(yōu)化后總干燥時長約55小時，相比原有約63小時工藝，單批次節(jié)省約8小時（約12.7%的周期壓縮）。

對于商業(yè)化生產來說，這意味著：
• 單臺凍干機年產能提升約12.7%；
• 設備占用時間縮短，生產調度更靈活；
• 能耗相應降低，批次成本下降。

凍干外觀合格率顯著提升

工藝優(yōu)化后，大部分凍干樣品外觀正常，無塌陷缺陷。僅有少量樣品出現(xiàn)輕微塌陷，這與熱傳導模式有關；

裝量對形態(tài)的影響規(guī)律

實驗中觀察到，1/2倍量樣品的整體外觀形態(tài)優(yōu)于1倍量樣品。這一現(xiàn)象提示：在當前擱板溫度和工藝條件下，較大的裝量可能導致升華阻力偏高，從而更易出現(xiàn)微塌陷。

對于本品種，如未來以1倍量為商業(yè)化規(guī)格，建議：

① 進一步精細化擱板溫度曲線，尤其關注層板不同區(qū)域的熱平衡；
② 考慮在初始預凍階段引入預凍成核技術（Controlyo™），通過控制冰晶成核溫度，改善批內各瓶間的干燥一致性；
③ 開展系統(tǒng)的最差點（worst case）分析，明確樣品在不同季節(jié)（環(huán)境溫度）下的工藝穩(wěn)健性。

5

本項目用到的關鍵技術工具

DSC差示掃描量熱儀：實測配方Tg'，為預凍擱板溫度設置提供依據(jù)；

FDM凍干顯微鏡：檢測配方Tc，為一次干燥擱板溫度設置提供依據(jù)；

SMART™/MTM技術：主動調節(jié)層板溫度與真空度，全程監(jiān)控產品溫度，確保一次干燥階段溫度始終低于Tc；

Controlyo™晶核控制技術（可選）：控制冰晶成核均勻性，改善批內各瓶間一致性，適用于未來放大驗證；

卡爾費休水分測定儀（KF）：殘余水分精確放行檢測，確保各批次含水量<1%（（符合常規(guī)凍干制劑要求）。

6

3條可復用的經(jīng)驗

以下經(jīng)驗來自本項目的踩坑與突破，對類似雙抗/多抗凍干項目有直接參考價值：

經(jīng)驗1：外觀問題 ≠ 單一原因

凹陷或塌陷往往是配方、工藝、裝量三者共同作用的結果，僅靠調整擱板溫度或僅更換保護劑，往往治標不治本。建議按"配方關鍵溫度→工藝溫度→裝量影響"的系統(tǒng)順序逐一排查。

經(jīng)驗2：PAT工具是工藝優(yōu)化的眼睛

沒有實時數(shù)據(jù)支撐的工藝優(yōu)化，就像閉眼開車。MTM實時監(jiān)測凍干產品過程參數(shù)，讓你了解凍干過程中樣品究竟發(fā)生了什么，這是周期縮短和外觀改善的共同基礎。

經(jīng)驗3：裝量差異要盡早驗證

在實驗室階段就把不同裝量的樣品一起跑，不要等到放大生產前才發(fā)現(xiàn)問題。1/2倍量樣品表現(xiàn)更好，提示的不是"小裝量更好"，而是"大裝量需要更保守的工藝參數(shù)"——這條信息對后續(xù)放大至關重要。

7

您的凍干項目，有沒有遇到類似問題？

關注【萊奧德創(chuàng)凍干工場】

LYO INNOVATION

凹陷/塌陷、周期過長、批次不一致——這些問題的根因往往藏在細節(jié)里，而找到它們需要系統(tǒng)的工藝知識和合適的工具。

萊奧德創(chuàng)凍干CRO團隊專注于藥物凍干工藝開發(fā)，從配方評估、關鍵溫度測試分析到PAT工藝優(yōu)化，提供全流程技術服務。如果您正在為類似問題困擾，歡迎聯(lián)系我們咨詢。

萊奧德創(chuàng)凍干工場——提供開放式的凍干平臺，助力生物醫(yī)藥企業(yè)加速研發(fā)與產業(yè)化進程！

?

萊奧德創(chuàng)凍干工廠

技術優(yōu)勢

?

核心優(yōu)勢

先進的凍干設備和軟件(PATs)，凍干理念與技術 (QbD，Line of Sight )

● SMART™ 自動化工藝摸索技術，為產品提供數(shù)據(jù)支持的初步工藝；

● ControLyo® 可控瞬時成核技術，對成核溫度進行精確控制，確保產品均一性；

● LyoFlux® TDLAS技術，對蒸汽質量流量進行精確測量，精確判定凍干終點；

● Tempris® 無線溫度傳感器，提供產品溫度實時監(jiān)測與記錄；

● Biopharma 凍干前后分析技術，對產品配方進行特征研究，避免凍干過程開發(fā)風險。

凍干工藝開發(fā) 

（點擊查看大圖）

凍干前后產品性能分析

（點擊查看大圖）

關于萊奧德創(chuàng)凍干工場

上海萊奧德創(chuàng)生物科技有限公司專注于提供先進的凍干設備應用和制劑開發(fā)相關服務，依托于合作伙伴加拿大ATS集團SP品牌和英國Biopharma Group等的緊密合作，致力于促進中國生物醫(yī)藥技術創(chuàng)新升級，助力中國大健康行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。萊奧德創(chuàng)在上海及廣州設有實驗室，擁有專業(yè)的技術團隊及國內外專家支持體系。

萊奧德創(chuàng)面向生物制藥、食品科學等各個領域行業(yè)客戶，提供凍干研發(fā)、放大、委托生產及培訓等服務。

前期研發(fā)

● 產品配方特征研究:共晶點溫度(Te)、塌陷溫度(Tc)、玻璃態(tài)轉化溫度(Tg'、Tg)測定等；

● 實驗室工藝開發(fā)：凍干工藝開發(fā):凍干制劑配方開發(fā)，工藝確定，申報材料撰寫；

● 凍干工藝優(yōu)化：利用中試凍干機上PAT工具優(yōu)化及縮短工藝；

● 凍干產品質量指標測試：水分含量，凍干餅韌度分析；

● 咨詢服務：如產品外觀問題、產品質量問題、其他troubleshooting等；

工藝放大/技術轉移

● 凍干工藝轉移/放大: 遠程技術指導+現(xiàn)場服務；

● 小批量凍干生產(NON-GMP)，臨床一期生產（GMP）；

其他業(yè)務

● 企業(yè)小團隊線上線下培訓服務：凍干原理，工藝開發(fā)，設備使用維護等；

● 凍干設備租賃服務。

德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年，總部位于中國香港特別行政區(qū)，分別在越南、廣州、上海、北京設立分公司。主要服務于大中華區(qū)和亞太地區(qū)——在亞太地區(qū)有27個辦事處和銷售網(wǎng)點，5個維修中心和2個樣機實驗室。

30多年來，德祥一直深耕于科學儀器行業(yè)，主營產品有實驗室分析儀器、工業(yè)檢測儀器及過程控制設備，致力于為新老客戶提供解決方案。公司業(yè)務包含儀器代理，維修售后，實驗室咨詢與規(guī)劃，CRO凍干工藝開發(fā)服務以及自主產品研發(fā)、生產、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機構、檢驗機構企業(yè)保持密切合作，服務客戶覆蓋制藥、醫(yī)療、商業(yè)實驗室、工業(yè)、環(huán)保、石化、食品飲料和電子等各個行業(yè)及領域。

2009至2021年間，德祥先后榮獲了“影響力經(jīng)銷商"、“年度最佳代理商“、"年度最高銷售獎“等殊榮。我們始終秉承誠信經(jīng)營的理念，致力于成為優(yōu)秀的科學儀器供應商，為此我們從未停止前進的腳步。

我們始終相信，每一天都在使這個世界變得更美好！