海藻糖在生物制品中作為凍干保護劑的原因

為了維護生物制品和特殊制劑（如脂質體藥物）的質量和活性，常常使用保護劑來凍干這些藥物。目前，有兩種主要的假設來解釋凍干保護機制——水替代假說和玻璃態假說。這兩種假說都基于藥物在凍結過程中發生部分或complete的玻璃化。 因此，合適的保護劑需要滿足以下四個特性：具有較高的玻璃化轉變溫度、較低的吸水性、較低的結晶率以及不含還原基。

實驗證明，單糖（如葡萄糖、半乳糖等）在蛋白質的凍干過程中并不能提供有效的保護作用，因為它們只能提供微弱的穩定作用，導致蛋白質在脫水干燥之前就發生了不可逆的變性。相比之下，還原性二糖（如蔗糖、海藻糖）被廣泛應用于許多生物制品的凍干工藝中，因為它們既可以在冷凍過程中充當低溫保護劑，又可以在脫水干燥過程中起到脫水保護劑的作用，并且不含還原基，不會引發蛋白質褐變反應而導致變質和失活。因此，蔗糖和海藻糖是生物藥品冷凍干燥配方中常用的兩種保護劑。

而與蔗糖相比，海藻糖具有更高的的玻璃化相變溫度（120℃），因此海藻糖溶液更不容易形成冰晶。且海藻糖還具有神奇的水合能力：按每個葡萄糖單位算，海藻糖周圍的不凍水分子數是糖類多，海藻糖溶液能夠形成剛性更強的海藻糖/水結構，抗冷凍脫水能力更強。這也是為什么在很多凍干試驗中，海藻糖的表現會比蔗糖好。

此外，海藻糖還是很好的脂質體凍干保護劑。有研究表明，以海藻糖作保護劑的凍干脂質體粒徑變化小，保護效果較好；葡萄糖的粒徑變化較大，保護效果差。對于海藻糖，10%的濃度對凍干脂質體的保護效果較好。海藻糖作為凍干保護劑在生物制品中具有重要的應用價值，它能夠保護活性物質并維持產品的質量。