-ブタノールはマンニトールの二重機能を発揮する。凍結系では凍結保護剤として、凍結乾燥製剤では増量剤として機能します

-Butanol Enables Dual Functionality of Mannitol: A Cryoprotectant in Frozen Systems and Bulking Agent in Freeze-Dried Formulations.

• Jayesh Sonje
• Seema Thakral
• Raj Suryanarayanan

抄録

冷凍および凍結乾燥系におけるマンニトールの相挙動に対する共溶媒としての第三級ブチルアルコール (TBA) の効果を示差走査熱量測定 (DSC) および X 線回折法 (XRD; 実験室および放射光源) を用いて評価しました。異なる組成の TBA-水系（5～30% w/w TBA）中のマンニトール（2 および 5% w/w）の溶液を、DSC と XRD を用いて、冷却中と保温中の両方で特性を評価しました。TBA-水共晶組成（22.5% w/w TBA）以下では、マンニトールの結晶化は凍結状態では完全に阻害されたが、最終的には無水のδ-マンニトールとして結晶化した。マンニトールの存在はTBAの相挙動に影響を与えなかった。マンニトールの能力は、凍結溶液中の凍結保護剤として機能し、最終的な凍結剤中の増量剤として、モデルタンパク質としてヒト血清アルブミン（HSA）を使用して評価されました。マンニトール（2% w/w）を含むTBA（5% w/w）-水溶液中のHSAを凍結融解または凍結乾燥したところ、HSAの凝集は認められなかった。このように、TBAを共溶媒として使用した場合、マンニトールは凍結融解液中では凍結保護剤として、また最終的な凍結乾燥液中では増量剤として、二重の機能を発揮した。

The effect of tertiary butyl alcohol (TBA) as a cosolvent on the phase behavior of mannitol in frozen and freeze-dried systems was characterized using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffractometry (XRD; laboratory and synchrotron sources). Solutions of mannitol (2 and 5% w/w) in TBA-water systems of different compositions (5 to 30% w/w TBA) were characterized, both during cooling and warming using DSC and XRD. At and below the TBA-water eutectic composition (22.5% w/w TBA), mannitol crystallization was completely inhibited in the frozen state, while it crystallized as anhydrous δ-mannitol in the final lyophile. The presence of mannitol did not affect the phase behavior of TBA. The ability of mannitol to serve as a cryoprotectant in frozen solutions, and as a bulking agent in final lyophile was evaluated using human serum albumin (HSA) as a model protein. When HSA in a TBA (5% w/w)-water solution containing mannitol (2% w/w) was freeze-thawed or freeze-dried, there was no evidence of HSA aggregation. Thus, when TBA was used as a cosolvent, mannitol exhibited dual functionality, serving as a cryoprotectant in frozen solutions and as a bulking agent in the final lyophile.