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保護袋での凍結乾燥。熱と物質移動の特性評価
Freeze-drying in protective bags: Characterization of heat and mass transfer.
PMID: 32681964 DOI: 10.1016/j.ejpb.2020.07.013.
抄録
活性の高い医薬品原薬（API）を凍結乾燥機で凍結乾燥する際には、凍結乾燥機の汚染の可能性があることが重要な安全上の問題となります。凍結乾燥プロセス中はストッパーが半透明の位置にあるため、原薬がチャンバー内を汚染し、二次汚染が発生する可能性があります。本研究では、各トレイを囲む2つの保護袋と、凍結乾燥時の熱及び物質移動に及ぼす影響を検討した。昇華試験は、増量剤として精製水、トレハロース及びヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン（HPbCD）を含む溶液を用いて行った。精製水を用いた昇華試験では、両方のバッグは、包装されていない基準バイアルと比較して明らかに熱と物質移動に影響を与えました。もともと蒸気滅菌用に設計されたバッグは、乾燥特性に大きな影響を与えました。バッグの膜が速度制限要因となり、バッグ内に別のコンパートメントが生成されます。このコンパートメントでは、一次乾燥時のチャンバー圧力に比べて蒸気圧が非常に高く、乾燥条件が変化します。しかし、乾燥はまだ可能でした。凍結乾燥のために特別に設計された他のバッグもまた、バイアルの棚と底部の間のホイルに割り当てることができる乾燥挙動に影響を与えました。これは、K値の違いとして検出可能であった。10 % (w/w) トレハロースまたは HPbCD 溶液を封じ込め袋として使用して乾燥させた場合、膜抵抗は無視できる程度になります。本研究で報告されたデータは、特に新しい成分が導入された場合の凍結乾燥プロセスを理解するための昇華試験の妥当性と価値を示している。このデータは、そのような袋を用いて凍結乾燥を行う場合に考慮されるべきである。
During lyophilisation of highly potent Active Pharmaceutical Ingredients (APIs) potential contamination of the freeze-drier is an important safety issue. Since the stoppers are in semistoppered position during the lyophilization process, API may contaminate the chamber and cross-contamination may occur as well. In this study two protective bags, which enclose each tray and their influence on heat and mass transfer during freeze-drying were investigated. Sublimation tests were performed using either purified water or solutions containing trehalose as well as hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPbCD) as bulking agents. During sublimation tests with purified water both bags clearly influenced heat and mass transfer compared to unpacked reference vials. The bag, which was originally designed to be used for steam sterilization, had a massive impact on drying characteristics. The bag membrane becomes the rate limiting factor, generating a separate compartment within the bag. In this compartment vapor pressure is much higher compared to the chamber pressure during primary drying, leading to altered drying conditions. However, drying was still possible. The other bag, which was specifically designed for lyophilization, also had an impact on drying behavior which could be assigned to the foil between shelf and bottom of the vials. This was detectable as differences in K values. Membrane resistance, however, becomes negligible when 10 % (w/w) trehalose or HPbCD solutions were dried using the later bag as containment. The data reported in this work demonstrate the relevance and value of sublimation tests to understand the lyophilization process, especially when new components are implemented. The data should be considered, when freeze-drying shall be performed using such bags.
Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.