Atlikušais mitrums sublimācijas žāvētajos peptīdos: ietekme uz stabilitāti un kvalitāti

Sublimācijas žāvētie pētniecības peptīdi bieži tiek piegādāti kā sausa, poraina struktūra noslēgtā stikla flakonā. Noņemot ūdeni lielākoties liofilizācijas procesā, var ierobežot molekulāro kustību un noteiktus ķīmiskos sadalīšanās procesus.

Tomēr sublimācijas žāvēšana nenozīmē pilnīgu ūdens neesamību.

Pēc liofilizācijas produktā var palikt neliels ūdens daudzums. To sauc par atlikušā mitruma, reziduālā mitruma vai residual moisture.

Atlikušā mitruma daudzums var ietekmēt:

ķīmiskā stabilitāte;
fiziskā stabilitāte;
molekulārā mobilitāte;
agregācija;
oksidācija;
sublimācijas žāvētās matricas struktūra;
stabilitāte uzglabāšanas laikā.

Ļoti augsts mitruma līmenis var paātrināt noteiktus degradācijas procesus. Tomēr ārkārtīgi zems mitruma līmenis ne vienmēr ir optimāls katrai peptīdu formulācijai. Dažas molekulārās struktūras var gūt labumu no ierobežota saistītā ūdens daudzuma.

Vēlamā atlikušā mitruma vērtība ir atkarīga no konkrētā peptīda, formulējuma, iepakojuma un uzglabāšanas apstākļiem.

Šajā emuārā apspriežam, kā rodas atlikušais mitrums, kā to mēra un kāpēc mitruma analīze var būt svarīga stabilitātes pētījumos par sublimācijas žāvētajiem pētniecības peptīdiem.

Kas ir atlikušais mitrums?

Atlikušais mitrums ir ūdens daudzums, kas pēc žāvēšanas procesa paliek sublimācijas žāvētā produktā.

Šis ūdens var atrasties:

molekulu starpā;
uz sublimācijas žāvētas struktūras virsmas;
mikroskopiskās porās;
saistīts ar peptīdu grupām;
saistīts ar palīgvielām;
saskaņā ar gāzes fāzi flakonā.

Atlikušais mitrums parasti tiek attēlots kā procentuālā daļa no kopējās masas.

Hipotētisks rezultāts varētu būt, piemēram:

Atlikušais mitrums: 1,8%

Tas nozīmē, ka izmantotās mērīšanas metodes ietvaros aptuveni 1,8% no pētītās masas tiek piešķirts ūdenim.

Šīs vērtības nozīme ir atkarīga no:

produkta specifikācija;
lietotā analīzes metode;
peptīdu īpašības;
formulējums;
uzglabāšanas mērķis.

Kāpēc peptīdus žāvē ar sublimāciju?

Peptīdi ūdens šķīdumā var būt jutīgi pret dažādām ķīmiskām un fizikālām izmaiņām.

Iespējamie procesi ir:

hidrolīzes;
oksidācija;
deamidācija;
agregācija;
strukturālas izmaiņas.

Sasaldējot šķīdumu un pēc tam noņemot lielāko daļu ūdens samazinātā spiedienā, rodas sausa matrica.

Šo procesu sauc par:

liofilizācija;
sublimācijas žāvēšana;
sublimācijas žāvēšana.

Mērķis nav tikai ūdens noņemšana.

Labi izstrādāts liofilizācijas process arī jāveicina:

molekulārās integritātes saglabāšana;
stabila kūkas veidošanās;
atkārtojama produkta kvalitāte;
piemērota šķīdība analītiskai izpētei.

Kā rodas atlikušais mitrums?

Liofilizācijas laikā ūdens tiek noņemts vairākās fāzēs.

Galvenās procesa fāzes ir:

sasaldēšana;
primārā žāvēšana;
sekundārā žāvēšana.

Katra fāze ietekmē galīgo atlikušā mitruma daudzumu.

1. fāze: sasaldēšana

Sasaldēšanas fāzē peptīdu šķīdums tiek atdzesēts.

Liela daļa ūdens veido ledus kristālus.

Citas sastāvdaļas koncentrējas šķidruma neiesaldētajās daļās.

Veids, kā produkts sasaldējas, var ietekmēt:

ledus kristālu izmērs;
poru struktūra;
žāvēšanas laiks;
komponentu sadalījums;
galīgā produkta struktūra.

Lielāki ledus kristāli pēc sublimācijas var atstāt lielākas poras.

Tas var ietekmēt ūdens tvaika transportu primārās žāvēšanas laikā.

2. fāze: primārā žāvēšana

Primārās žāvēšanas laikā spiediens tiek samazināts.

Sasaldētais ūdens tiek noņemts ar sublimāciju.

Sublimācija nozīmē, ka ledus tieši pāriet no cietas fāzes uz ūdens tvaiku.

Produkta temperatūru šajā fāzē jāuzrauga rūpīgi.

Kad temperatūra kļūst pārāk augsta, struktūra var sabrukt.

To dažkārt sauc par:

kūkas sabrukums

Iekritusi struktūra var ietekmēt:

izskats;
porainība;
žāvēšanas uzvedība;
šķīdība;
stabilitāte.

Pēc primārās žāvēšanas lielākā daļa brīvā ledus ir noņemta.

Tomēr var būt vēl saistīts ūdens.

3. fāze: sekundārā žāvēšana

Sekundārās žāvēšanas laikā tiek noņemts ciešāk saistītais ūdens.

Tas parasti tiek panākts, kontrolēti paaugstinot produkta temperatūru, saglabājot zemu spiedienu.

Mērķis ir samazināt atlikušā mitruma daudzumu līdz iepriekš noteiktai vērtībai.

Optimālā galīgā vērtība atšķiras atkarībā no produkta.

Pārāk īsa sekundārā žāvēšana var izraisīt:

palielināts atlikušais mitrums;
lielāka molekulārā mobilitāte;
samazināta stabilitāte.

Pārāk intensīva žāvēšanas fāze dažām formulācijām var radīt negatīvas sekas.

Tāpēc process tiek izstrādāts specifiski katram produktam.

Vai sublimēti žāvēts peptīds ir pilnīgi sauss?

Parasti nē.

Termins "sublimēti žāvēts" nozīmē, ka liela daļa ūdens ir noņemta.

Tas nenozīmē automātiski, ka produkts satur 0% ūdens.

Ūdens molekulas var būt cieši saistītas ar:

polāras aminoskābju grupas;
peptīdu saites;
sāļi;
formulācijas komponenti.

Pilnīga noņemšana var būt tehniski sarežģīta un ne vienmēr vēlama.

Tāpēc parasti strādā ar pieņemamu atlikušā mitruma diapazonu.

Kāpēc pārāk daudz atlikušā mitruma var būt problēma?

Ūdens var palielināt molekulāro mobilitāti.

Kad molekulas vieglāk kustas, noteiktas ķīmiskās reakcijas var notikt ātrāk.

Paaugstināts atlikušā mitruma līmenis var noteiktos apstākļos veicināt:

hidrolīzes;
deamidācija;
oksidatīvām izmaiņām;
agregācija;
strukturālas nestabilitātes.

Ietekme ir atkarīga no:

peptīdu secība;
temperatūra;
skābeklis;
gaisma;
pH mikrovides;
uzglabāšanas ilgums.

Atlikušais mitrums ir viens no stabilitātes faktoriem un to jāvērtē kopā ar citām apstākļiem.

Kas ir molekulārā mobilitāte?

Sausā saldēti žāvēta matricā molekulas ir relatīvi ierobežotas kustībā.

Ūdens var darboties kā molekulārs plastifikators.

Tas var palielināt molekulāro kustību.

Augstāka mobilitāte var palielināt iespēju, ka reaģējošās grupas sasniedz viena otru.

Tas var ietekmēt noteiktas degradācijas reakcijas.

Tomēr ūdens līmeņa un stabilitātes attiecības ne vienmēr ir lineāras.

Vairāk ūdens nenozīmē vienmēr tieši proporcionāli lielāku noārdīšanos.

Vai ārkārtīgi zems mitruma līmenis var būt arī nelabvēlīgs?

Jā, tas ir iespējams.

Ļoti zems mitruma līmenis ne vienmēr ir optimāls katram peptīdam.

Ierobežots saistītā ūdens daudzums var veicināt:

noteiktu molekulāro mijiedarbību saglabāšanā;
struktūras stabilizācijā;
mehāniskā sprieguma samazināšanā.

Pārmērīga žāvēšana dažās formulās var izraisīt izmaiņas:

molekulārā struktūra;
produkta matrica;
šķīdība.

Vēlamais atlikušā mitruma līmenis jānosaka eksperimentāli.

Kas ir saldēti žāvēta kūka?

Pēc liofilizācijas parasti paliek poraina cieta struktūra.

To bieži sauc par liofilizētu kūku.

Labi veidota kūka var būt ar šādām īpašībām:

vienmērīga struktūra;
pietiekama porainība;
ierobežota saraušanās;
nav redzama sabrukšana.

Tomēr izskats nesniedz pilnīgu informāciju par kvalitāti.

Vizualizēti kārtīga kūka joprojām var saturēt atšķirīgu mitruma līmeni.

Savukārt novirzīta forma ne vienmēr nozīmē, ka molekulārā kvalitāte ir nepietiekama.

Analītiska novērtēšana joprojām ir nepieciešama.

Vai var noteikt atlikušā mitruma izskatu?

Nē.

Atlikušo mitrumu nevar uzticami noteikt, tikai skatoties uz pudelīti.

Iespējamās ārējās izmaiņas ir:

saraušanās;
sabrukšana;
līpīgums;
krāsas maiņa;
struktūras izmaiņas.

Šie parādības var būt dažādu iemeslu dēļ.

Kvantitatīvai noteikšanai ir nepieciešama piemērota analīzes metode.

Kā tiek mērīts atlikušais mitrums?

Var izmantot dažādas tehnikas.

Bieži izmantotās metodes ir:

Karl Fischer titrēšana;
termogravimetriskā analīze;
žāvēšanas zudums;
spektroskopiskās metodes.

Katra metode mēra mitrumu citādā veidā.

Rezultāti tāpēc ne vienmēr ir tieši savstarpēji aizvietojami.

Kas ir Karlfišera titrēšana?

Karlfišera titrēšana ir plaši izmantota ūdens noteikšanas metode.

Metode balstās uz ķīmisku reakciju, kas ir specifiski jutīga pret ūdeni.

Patērētā reaģenta daudzums tiek izmantots ūdens saturam aprēķināt.

Karlfišera analīze var būt piemērota zemām mitruma koncentrācijām.

Ir dažādas izpildes versijas:

volumetriskā Karlfišera titrēšana;
koulometriskā Karlfišera titrēšana.

Piemērotā metode ir atkarīga no ūdens daudzuma un parauga veida.

Koulometriskā Karlfišera analīze

Koulometriskā Karlfišera titrēšana bieži tiek izmantota maziem ūdens daudzumiem.

Analīzes laikā nepieciešamais reaģents tiek elektroķīmiski veidots.

Elektriskā lādiņa daudzums tiek izmantots ūdens saturam aprēķināt.

Iespējamās priekšrocības ir:

jutība;
piemērotība zemām mitruma vērtībām;
mazām parauga daudzumiem.

Uzticamība ir atkarīga no:

parauga sagatavošana;
pilnīga ūdens ekstrakcija;
iekārta;
kalibrācija;
fona korekcija.

Kas ir masas zudums žāvēšanas laikā?

Pie masas zuduma žāvēšanas laikā, saīsināti LOD, paraugs tiek svars pirms un pēc kontrolētas žāvēšanas.

Aprēķina masas zudumu.

Šī metode ne vienmēr mēra tikai ūdeni.

Arī citas gaistošas sastāvdaļas var iztvaikot žāvēšanas procesā.

Tāpēc masas zudums žāvēšanas laikā nav automātiski vienāds ar specifisku ūdens noteikšanu.

Kas ir termogravimetriskā analīze?

Termogravimetriskā analīze tiek saīsināta kā TGA.

TGA laikā parauga masa tiek mērīta, kamēr temperatūra tiek kontrolēti mainīta.

Masas zudums var sniegt informāciju par:

mitrums;
gaistošas sastāvdaļas;
termiskām izmaiņām.

Interpretācijai nepieciešamas zināšanas par:

temperatūras profils;
produkta sastāvs;
iespējamie sadalīšanās procesi.

Kāpēc mērīšanas metode var radīt atšķirības?

Ne visas metodes ūdeni nosaka vienādi.

Dažas tehnikas mēra:

specifiskais ūdens;
kopējais masas zudums;
brīvais ūdens;
saistītais ūdens.

Tāpēc dažādas metodes var dot atšķirīgus rezultātus.

Atlikušo mitruma rezultātu vienmēr jāvērtē kopā ar:

metode;
mērīšanas apstākļi;
produkta specifikācija.

Kāda ir gumijas aizbāžņa loma?

Pēc liofilizācijas flakons jāaizver cieši.

Gumijas aizbāznis veido svarīgu barjeru pret mitrumu no apkārtējās vides.

Aizsardzība ir atkarīga no:

aizbāžņa materiāls;
noslēgšana;
novietojums;
saderība;
uzglabāšanas ilgums.

Nepietiekami noslēgts flakons var uzņemt mitrumu.

Tāpēc iepakojuma integritāte ir svarīga stabilitātei.

Kāda ir alumīnija aizdares loma?

Alumīnija aizdare mehāniski notur gumijas aizbāzni vietā.

Pareiza aizdare nodrošina:

noslēguma integritāte;
aizsardzība pret aizbāžņa kustību;
konsekventa noslēgšana.

Bojāta vai vaļīga alumīnija aizdare var būt iemesls papildu pārbaudei.

Tomēr tikai izskats neapliecina, ka noslēgums ir pilnīgi gaisa necaurlaidīgs.

Vai mitrums var iekļūt caur iepakojuma materiāliem?

Iepakojuma materiāli veido barjeras, bet neviens sistēma nav absolūti necaurlaidīga visos apstākļos.

Iespējamie faktori ir:

materiāla veids;
uzglabāšanas ilgums;
temperatūra;
gaisa mitrums;
noslēguma kvalitāte.

Ilgstoša pakļaušana augstam gaisa mitrumam var palielināt mitruma uzsūkšanas iespējamību, ja iepakojuma barjera nav pietiekami efektīva.

Kas ir iepakojuma noslēguma integritāte?

Iepakojuma noslēguma integritāte apraksta, cik labi flakons, aizbāznis un alumīnija aizdare kopā veido aizsargājošu noslēgumu.

To bieži saīsina kā:

CCI

Iespējamie iepakojuma integritātes pētījuma mērķi ir:

noplūde;
gāzu apmaiņa;
mitruma iekļūšana;
mehāniskie bojājumi.

Labs noslēgums palīdz saglabāt iekšējo vidi.

Kāda ir uzglabāšanas temperatūras ietekme?

Temperatūra var ietekmēt:

molekulārā kustība;
ķīmiskās reakcijas;
mitruma migrācija;
fiziskā stabilitāte.

Augstākas temperatūras var paātrināt noteiktus degradācijas procesus.

Atlikušais mitrums un temperatūra var ietekmēt viens otru.

Produkts ar paaugstinātu atlikušā mitruma daudzumu var augstākā temperatūrā mainīties ātrāk nekā kontrolētās vēsākās apstākļos.

Faktisko stabilitāti jāizpēta eksperimentāli.

Kāpēc gaisa mitrums ir svarīgs?

Kad flakons tiek atvērts vai nepietiekami noslēgts, apkārtējā mitruma ietekme var iestāties.

Mitrumu uzsūkšanas pakāpe ir atkarīga no:

relatīvais gaisa mitrums;
pakļaušanas ilgums;
higroskopiskums;
produkta struktūra.

Daži saldēti žāvēti materiāli vieglāk piesaista mitrumu nekā citi.

To sauc par higroskopiskumu.

Ko nozīmē higroskopisks?

Higroskopisks materiāls tiecas piesaistīt ūdeni no apkārtējās vides.

Iespējamās sekas ir:

augstāks mitruma saturs;
kūkas struktūras izmaiņas;
līpīgums;
lielāka molekulārā mobilitāte.

Higroskopiskuma pakāpe ir atkarīga no produkta sastāva.

Vai transports var ietekmēt?

Transports var pakļaut produktu:

temperatūras svārstības;
vibrācijas;
spiediena izmaiņas;
mainīgs gaisa mitrums.

Ja flakons ir labi aizvērts, tieša mitruma uzsūkšanās ir ierobežota.

Tomēr ilgstoši vai ekstrēmi apstākļi var ietekmēt produkta stabilitāti.

Tāpēc piemēroti iepakošanas un transporta apstākļi ir svarīgi.

Atlikušais mitrums un oksidācija

Ūdens var netieši ietekmēt oksidatīvos procesus.

Oksidāciju papildus ietekmē:

skābeklis;
gaisma;
metālu joni;
temperatūra;
amino skābju sastāvs.

Zems mitruma līmenis pilnībā neaptur oksidāciju.

Tāpēc var būt nepieciešami papildu pasākumi, piemēram:

kontrolēta iepakošana;
aizsardzība pret gaismu;
piemērota uzglabāšanas temperatūra.

Atlikušais mitrums un deamidācija

Deamidācija ir ķīmiska izmaiņa, kas var ietekmēt noteiktus amino skābju atlikumus.

Īpaši asparagīns un glutamīns var būt jutīgi.

Reakcijas ātrumu ietekmē:

ūdens;
temperatūra;
pH;
amino skābju secība;
molekulāra vide.

Palielināta molekulārā mobilitāte var noteiktos apstākļos veicināt deamidāciju.

Atlikušais mitrums un agregācija

Agregācija nozīmē, ka molekulas kopā veido lielākas struktūras.

Atlikušais mitrums var ietekmēt molekulu mobilitāti un mijiedarbību.

Attiecības ir sarežģītas.

Gan pārāk augsts, gan nepiemērots zems mitruma līmenis var ietekmēt fizisko stabilitāti noteiktos formulējumos.

Tāpēc agregācija tiek pētīta atsevišķi.

Kā tiek noteikta piemērota atlikušā mitruma specifikācija?

Produkta specifikācija vislabāk tiek balstīta uz eksperimentāliem datiem.

Pētnieki var salīdzināt partijas ar dažādiem mitruma līmeņiem.

Tiek mērīti, piemēram:

HPLC tīrība;
sadalīšanās produkti;
agregācija;
šķīdība;
fiziskā struktūra;
stabilitāte uzglabāšanas laikā.

Pamatojoties uz šiem datiem, var noteikt pieņemamu diapazonu.

Kas var būt norādīts COA?

Analīzes sertifikātā var būt dati, piemēram:

tests: atlikušais mitrums;
metode: Karls Fišers;
specifikācija: noteikts diapazons;
izmērītais rezultāts;
novērtējums: atbilst vai neatbilst.

Ne katrs COA satur mitruma analīzi.

Ja veikta tikai HPLC un masas spektrometrija, no tā nevar izdarīt secinājumus par atlikušā mitruma daudzumu.

Vai atlikušais mitrums ir tas pats, kas peptīdu tīrība?

Nē.

Atlikušais mitrums un HPLC tīrība ir dažādi kvalitātes parametri.

HPLC tīrība parasti apraksta relatīvo hromatogrāfisko sastāvu.

Atlikušais mitrums apraksta ūdens daudzumu materiālā.

Produkts var:

augsta HPLC tīrība;
un relatīvi augsts mitruma saturs.

Abi rezultāti var būt pareizi vienlaikus.

Vai atlikušais mitrums ir tas pats, kas peptīdu saturs?

Nē.

Atlikušais mitrums var ietekmēt aprēķināto peptīdu saturu.

Kad ūdens veido daļu no kopējās masas, tīrais peptīdu daudzums var būt zemāks.

Tāpēc mitruma analīze var būt daļa no masas bilances.

Zinātniskie ierobežojumi

Viena atlikušā mitruma mērījuma nepietiek, lai pilnībā novērtētu produkta stabilitāti.

Faktiskā stabilitāte ir atkarīga arī no:

amino skābju secība;
ķīmiskas modifikācijas;
formulējums;
skābeklis;
gaisma;
temperatūra;
iepakojums;
uzglabāšanas ilgums.

Zems mitruma līmenis neapliecina automātiski:

augsta peptīdu tīrība;
pareiza identitāte;
pareizs peptīdu daudzums;
sterilitāte;
bioloģiskā aktivitāte.

Plašākai kvalitātes novērtēšanai nepieciešamas papildu analīzes.

Kopsavilkums

Liofilizētie pētniecības peptīdi parasti nav pilnībā bez ūdens.

Pēc liofilizācijas var palikt neliels atlikušā mitruma daudzums.

Atlikušais mitrums var ietekmēt:

molekulārā mobilitāte;
ķīmiskā stabilitāte;
agregācija;
oksidācija;
deamidācija;
fiziskā produkta struktūra.

Bieži izmantotās analīzes metodes ir:

Karl Fischer titrēšana;
žāvēšanas zudums;
termogravimetriskā analīze.

Optimālais atlikušā mitruma daudzums atšķiras atkarībā no peptīda un formulējuma.

Tāpēc pēc iespējas zemāka vērtība nav automātiski optimāla katram produktam.

Atlikušais mitrums jāvērtē kopā ar:

HPLC tīrība;
peptīdu tests;
molekulārā identitāte;
iepakojuma integritāte;
stabilitātes dati.

Pētniecības atruna

Peptidera pētniecības peptīdi tiek piedāvāti tikai tikai pētniecības vajadzībām (RUO) un ir paredzēti laboratorijas pētījumiem un analītiskām lietojumprogrammām.

Nav paredzēts cilvēku vai dzīvnieku patēriņam, diagnostikai, terapeitiskai lietošanai vai pašapkalpošanai.

Kategorija:
Peptīdu zināšanas un kvalitātes kontrole

Saistītie Peptidera produkti:
Liofilizēti pētniecības peptīdi ar partijas identifikāciju un pieejamiem analītiskajiem kvalitātes datiem

Saistītie iekšējie blogi:

PB-0227 — Liofilizēti peptīdi un liofilizācija
PB-0228 — Peptīdu flakoni un iepakojuma integritāte
PB-0230 — Peptīdu tīrība un HPLC metode
PB-0232 — Analīzes sertifikāts peptīdiem
PB-0233 — Peptīdu tests: tīrība pret peptīdu saturu

Iekšējās saites ieteikumi:

Saite uz PB-0227 liofilizācijas procesa aprakstam
Saite uz PB-0228 flakonu, korķu un iepakojuma integritātes pārbaudei
Saite uz PB-0233 atlikušā mitruma un tīrā peptīda satura analīzei
Saite uz PB-0232 mitruma analīzei COA dokumentā
Saite uz Peptidera lapu ar analīzes sertifikātiem
Saite uz kolekciju ar liofilizētiem pētniecības peptīdiem

Zeme/reģions

Valoda