| Abstract | Liofilizacija je najčešća metoda priprave suhih oblika peptidnih i proteinskih lijekova. Postupak liofilizacije uključuje različite oblike fizičkog stresa i različit obim denturacije peptida i proteina. Fizički stres uključuje nisku temperaturu, stvaranje dendritičnih kristala leda, povećanje ionske jakosti, promjene pH, odvajanje faza i uklanjanje hidratacijskog omotača. Strukturne promjene peptida i proteina tijekom liofilizacije mogu biti reverzibilne ili ireverzibilne. Nasumična priroda nukleacije leda veliki je izazov u kontroli procesa liofilizacije i rezultira heterogenošću između bočica i proizvodnih serija. Razlike u obimu superhlađenja pri sterilnim uvjetima proizvodnje poseban su izazov u postupku uvećanja mjerila (scale-up).
Smrzvanje izravno utječe na stvaranje kristala leda i posljedično na morfologiju konačnog suhog oblika. Veličina kristala leda povezana je s obimom superhlađenja. Ključno je trajanje primarnog sušenja, iako je potrebno postići kompromis između brzina primarnog i sekundarnog sušenja kako bi se ukupno trajanje liofilizacije ograničilo na što kraći vremenski period. Najčešće nestabilnosti u suhom obliku uključuju: agregaciju, deamidaciju, oksidaciju, Maillardovu reakciju, hidrolizu te formiranje disulfidnih veza. Povećanje stabilnosti suhog liofiliziranog oblika moguće je postići prilagodbom pH oblika, smanjenjem sadržaja ostatne vlage i korištenjem kriozaštitnih sredstava (primjerice šećera, poliola, polimera, soli i površinski aktivnih tvari). Suhi oblici peptidnih i proteinskih lijekova u određenim slučajevima zahtjevaju dodatak drugih pomoćnih tvari (primjerice sredstva za punjenje, pufera i antimikrobnih sredstava).
Poznavanje složenosti pojedinih dijelova procesa liofilizacijei njihov utjecaj na kakvoću suhog liofiliziranog oblika, ključno je za uspješnu izradu liofiliziranih oblika peptidnih i proteinskih lijekova. Poznavanje načina procesne kontrole liofilizacije značajno pridonosiuspješnosti provođenja pojedinih dijelova postupka liofilizacije i poboljšanom stabilnošću konačnog suhog oblika peptidnog/proteinskog lijeka. Razvoj liofiliziranih oblika peptidnih/proteinskih lijekova najčešće zahtjeva značajan utrošak vremena, rada i truda jer nisu razvijene i implementirane standardne smjernice za izradu takvih farmaceutskih oblika lijekova. |
| Abstract (english) | Lyophilization is the most common process for making solid protein or peptide pharmaceuticals. However, this process can generate a variety of stresses, and denature proteins and peptides to various degrees. Variety of stresses include low temperature, formation of dendritic ice crystals, increase in ionic strength, pH changes, phase separation, and removal of the protein hydration shell. Structural changes in proteins and peptides during lyophilization can be either reversible or irreversible depending on the species. The random nature of ice nucleation is a big challenge for process control and results in vial-to-vial and batch-to-batch heterogeneity. The difference in the degree of supercooling, when operating in a typical sterile manufacturing environment, is one of the biggest challenges in upscaling.
The freezing procedure directly impacts ice crystal formation and thus product morphology. The size of these crystals is directly correlated to the degree of supercooling. Primary drying times dominate but compromise between primary and secondary drying rate must be found in order to minimize the total cycle length and reach the desired final moisture content. Solid protein pharmaceuticals may experience a variety of instabilities. Major instabilities include aggregation, deamidation, oxidation, the Maillard reaction, hydrolysis, and disulfide bond formation:exchange.These instabilities may be minimized by proper selection of formulation pH, residual moisture content, and more importantly, formulation stabilizers, such as sugars:polyols, polymers, salts, and surfactants. Formulation of protein drugs may require other excipients such as bulking, buffering, and antimicrobial agents.
The awareness of the complexity of the lyophilization process and it consequences on product quality is essential for successful lyophilization. The knowledge of how to control, or at least manipulate, the freezing step will help to develop more efficient lyophilization cycles and biopharmaceutical products with an improved stability. Development of a lyophilized protein product usually takes an enormous amount of time, labor, and effort, simply because there is no single, short, and mature pathway to follow in formulating such a product. |
