《Molecular Pharmaceutics》:A Dehydration–Diffusion Competition Framework Predicts Interfacial Film Risk in High-Concentration Biologics Fill-Finish
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高浓度生物制剂灌装 finishing 过程中瞬态脱水导致粘弹性膜形成,通过台秤-气体流量计系统建立脱水暴露与膜力学特性的关联,提出最大膜强度、最终膜强度、浸渍时间和溶解时间四项可测读数指标,揭示了不同体积分数下膜形成与恢复的临界脱水通量阈值(52-55%质量损失)及时间依赖规律,为工艺优化提供定量指导。
林宇俊|邱若萌|高琪|田宇|伊里尼·埃克拉迪奥斯|马克·麦考伊|凯特琳·史密斯|席涵米|亚当·普罗科皮奥|徐伟
开发科学与临床供应部,默克公司(Merck & Co., Inc.),美国新泽西州拉韦市(Rahway),邮编07065
由于高浓度蛋白质制剂在临床和商业方面的优势,其在皮下注射剂开发中的需求日益增加。然而,其高蛋白浓度可能导致干燥残留物的产生,从而引发生产过程中的问题,如活塞泵卡住和填充针堵塞。在填充和最终处理过程中发生的瞬时脱水会形成界面粘弹性薄膜,这些薄膜会阻碍药物的重新溶解,进而影响给药效果。本文建立了一个操作框架,将脱水情况与高浓度生物制剂的薄膜力学特性及其可逆性联系起来。通过使用具有可控气流的实验室装置,我们观察到随着质量损失的增加(m),界面储能模量(G′)呈数量级增长,并确定了薄膜在几分钟内无法完全重新溶解的条件。我们定义了四个可测量的参数:最大薄膜强度(GM′)、最终薄膜强度(GF′)、吸水时间(t_Imb)和溶解时间(t_Dis),以便将粘弹性数据转化为工艺决策变量。通过用流体动力学体积分数(?_hyd)进行归一化处理,我们发现了两个影响薄膜力学特性的临界参数:一个是接近随机松散堆积状态(RLP,?_RLP ≈0.56)的转变点,在该状态下渗透作用限制了颗粒的重排,从而减缓了GM′的增长;另一个是接近随机紧密堆积状态(RCP,?_RCP ≈0.64)的转变点,在该状态下颗粒的堆积现象进一步阻碍了薄膜的强度增强并减缓了其分解过程。当质量损失接近30%时(即进入RCP状态),吸水时间(t_Imb)急剧增加;而溶解时间(t_Dis)则反映了蛋白质扩散对溶解过程的主导作用。在质量损失约为52–55%的临界区间内,薄膜的最终强度(GF′)和弹性持久性(G′ > G″)显著上升,表明在这一时间尺度上薄膜状态具有条件性的不可逆性。综上所述,这些结果生成了一张基于脱水程度、时间和制剂类型的“无薄膜/有风险”判定图,为填充和最终处理过程中的停工时间和重新润湿策略提供了定量依据。