冻干工艺经验谈-有机溶剂冻干-以注射用硼替佐米为例
引言：
七月底和八月初，南京健友旗下子公司成都健进的注射用硼替佐米和南京健友生化制药的注射用盐酸万古霉素获得FDA的最终批准，这貌似是继今年五月南京健友旗下香港健友的注射用伏立康唑经FDA批准后，健友今年再度拿下FDA批准的ANDA的两个品种。健友股份无疑是国内药企中目前国际化路线走的最好的一个。
较大规模用作冻干制品溶剂的有机溶剂包括乙醇、叔丁醇，国内仿制药领域涉及较多的有机溶剂冻干品种是注射用阿扎胞苷和注射用硼替佐米，前者使用了乙醇-水作为溶剂，后者则为叔丁醇-水作为溶剂。两者在国内最激烈的竞争期已经过去，这里我们以硼替佐米为例进行有机溶剂冻干的描述。
正文：
注射用硼替佐米的处方如下：
注1：以硼酸形式计，实际上硼替佐米在固体状态下以三聚体形式存在，即“三聚环硼氧烷酸酐结构”，在水中解离成单体，按照换算因子1.0492计算，实际硼替佐米三聚体的投料量为0.95mg/mL，单剂量处方用量为3.3mg，100L药液投料量为95g。
硼替佐米虽难溶于水，但其热力学溶解度能够达到API完全溶解在散装药液中的要求，只是时间更漫长，引入叔丁醇的目的在于加快硼替佐米的溶解速度。
注射用硼替佐米的处方组成及用量已经公布，因此我们只需要按照这个处方开发工艺，但如果是一种新的化合物，使用有机溶剂的种类、用量则需要进行考察。如下是硼替佐米的化学结构：
固体的硼替佐米以三聚硼酸酯结构存在，化学式：C57H69B3N12O9，结果如下：
使用叔丁醇的用量考察应当考虑的几个问题：
1.叔丁醇易燃且其闪点低，尽量少的使用叔丁醇；
2.叔丁醇在室温时是固态，需要一定的水使其保持液态状态，同时要考虑其他辅料的溶解情况以及叔丁醇在冻结过程中与固形物的相分离的情况；
3.不同pH条件下硼替佐米在水中的溶解度和化学稳定性；
4.不同叔丁醇用量的水溶液中，硼替佐米的溶解度和溶解时间，以及硼替佐米的化学稳定性；
5.其他辅料对硼替佐米溶解度及溶解速度的影响。
如上表中注射用硼替佐米处方组成和用量，叔丁醇的用量最终为33%（w/w）。硼替佐米总体来说化学性质还算非常稳定，降解产物以酰胺基团变异为主。在温度控制合适的时候，没有特别需要注意的地方。
有机溶剂作为溶剂冻干实际上与水作为溶剂冻干原理没有差别，实际上水作为溶剂最终仍然有结合水与固形物结合，有机溶剂同理，当有机溶剂通过键合力与固形物结合时，这部分有机溶剂必然比游离的有机溶剂更难去除。所以有机溶剂残留超限的时候，首先要考虑的时如何破坏这种键合力。当然，键合力是个广义的概念，可能是通过氢键、分子间的范德华力或者分子间的交叉等等的情况结合。
对于硼替佐米，笔者对散装药液的不同冻结方式进行了对比：
首先，设定1min降低至-45℃，散装药液缓慢冻结，当制品温度低于-42℃后设定1min升温至25℃使制品融化，使用共晶点测定仪通过三次重复试验测定到在-20℃左右时出现明显的相变情况，降温过程中约-20℃时药液发生相变，升温至-15～-20℃范围时制品发生相变；而冻干显微镜的观察结果表明硼替佐米散装药液冻结后的塌陷温度约为-10℃（共晶点测定仪的原理时电阻率的变化，探头具有一定的导热性，因此结果会有一定的偏差；同理，冻干显微镜通过直接的视觉观察来确认制品的塌陷温度，从干燥的边缘出现亮斑到明显的融化，每个人判断的标尺不同，塌陷温度的确认也会有差异，笔者认为塌陷温度从-15℃到-10℃都是可以的）。
最终笔者认为能够确认的几个可参考的参数条件包括：
1. 保证散装药液充分冻结至少达到-25℃及以下温度水平；
2. 一次干燥起始阶段，制品的温度低于其塌陷温度，应保持在-15℃及以下水平；
在上述基础上，笔者选择-5℃过冷保持30min以及60min再设置1min降低至-45℃的方式和设定1min降低至-45℃后选择-20℃退火180min的方式进行散装药液的冷冻。干燥方式均采用0.2mbar条件下-30℃保持20小时后以1℃/min升温至30℃继续保持8小时，压力升测试设置为0.25pa/min结束冻干，最终制品的叔丁醇残留没有差别；当采用0.2mbar条件下-20℃保持10小时后以1℃/min升温至30℃继续保持6小时，压力升测试设置为0.25pa/min结束冻干，制品的叔丁醇残留没亦有差别；通过试验的结果证明硼替佐米的溶剂残留实际上与预冻方式没有关系。
此外，对比几组制品，相同的压力升设计在不同解析干燥温度条件下水分相差不大，均介于0.4-0.7%之间，较低温度的解析干燥温度冻干终点制品的水分稍高，干燥持续的时间也稍长，这与不同温度条件下水的饱和蒸汽压不同有关，但不会影响最终的制品的结果；叔丁醇的残留均低于1.2，达到预期的目的；几组制品复溶后pH介于4.8-5.3之间，冻干对pH的影响基本可忽略。
最终，结合硼替佐米散装药液的化学稳定性，散装药液配制先将叔丁醇与部分注射用水混合后在适当的温度条件下投入硼替佐米搅拌至完全溶解，再加入甘露醇并以注射用水定容后搅拌至完全溶解获得散装药液。冻干参数设定：保持隔板预冷到0至-5℃时上料，1min降低到-45℃并保持一段时间，一次干燥起始温度设定在-20至-30℃范围中，压力20Pa保持一定的时间升温至25至30℃并保持一段时间，压力升测试0.25Pa/min到达冻干终点，制品的水分、溶剂残留、有关物质及pH均符合要求。
最后，该制品的吸湿性极强，保证货架期制品水分低于1.5%首先要保证制品冻干结束时的水分不大于1%；其次对胶塞的含水量的要求较高，胶塞的干燥方式可能决定了制品货架期内水分升高的情况；再次瓶内充入惰性气体阻隔水汽进入小瓶内部也很重要。
叔丁醇-水作为溶剂的冻干相对于乙醇-水作为容易的冻干更容易，无水乙醇冻结需要-114℃，而叔丁醇的冻结温度比水更高，同为有机溶剂的冻干，两者依旧有一些差别。再后续的案例中笔者以乙醇-水溶剂冻干来描述冻干过程中有机溶剂去除机制，望多多交流。
