【冻干小课堂】常见的冻干保护剂

冻干保护剂的主要功用是降低冷冻和融化过程对脂质体的损害，研究较多的质体冻干保护剂有单糖、二糖、寡聚糖、多糖、多元醇及其他水溶性高分子物质等。各种保护剂的保护机制不尽相同，如甘露醇可增加黏度、降低水的结晶速率及内水相形成冰晶共熔点温度;D-葡萄糖在冻结时可在水相的冰晶生长空隙浓缩并覆盖在脂质体表面，使冰晶不能嵌入脂质体的双分子层膜;而海藻酸是通过氢键与磷脂的极性基团结合来稳定冻结时的脱水膜，有效取代了在极性基团周围的残余水分，还可增加空间效应，降低相变温度。保护剂的用量一般为2%~5%(w/v)。冻干保护剂对脂质体的保护作用与其用量、冻干工艺、脂质体及药物的性质等因素有关。

对于脂质体的冻干，一般用糖类物质作保护剂。糖类保护剂在冻结过程中主要在以下几个方面对脂质体具有保护作用。

1、阻止融合

通过冻干保护剂减少囊泡与囊泡之间的接触附着以阻止融合。随着脂质体混悬液的冻结和冰晶的生长，保护剂逐渐浓缩，并分布在脂质体囊泡周围,可作为间隔基质阻止囊泡之间的融合和药物的泄漏。

2、抑制冰晶生长

保护剂可以抑制冰晶的生长,减小冰晶嵌入脂质体双层膜的几率，减少冰晶对脂质体囊泡的损伤，可防止膜破裂。

3、提高转变温度

保护剂可以提高脂质体混悬液的玻璃化转变温度、并在一定的降温速率下，使脂质体混悬液实现部分玻璃化，避免了结晶，减少了由于冰晶生长而引起的各种损伤。

4、黏性增强

在脂质体混悬液冻结过程中，糖类保护剂使溶液的黏性增加，从而弱化了水的结晶过程，达到了保护的目的。

5、形成氢键

冻干保护剂可与脂质体磷脂的极性基团形成氢键，脱水后代替水作为脂质体的稳定剂，保持脂质体膜的完整性，抑制药物的渗漏，这种机制称为“水替代假说"。在无冻干保护剂的情况下，冻干会使

冻干脂质体的相转变温度大幅提高，而加入糖类保护剂后，可在膜界面的极性区域代替失去的水，避免了Tm的这种剧烈变化。随冻干条件的不同，Tm可高于或低于水化脂质体的相转变温度（Tc）。

糖与磷脂间的相互作用越强，Tm越低，保护作用就越强。Tm降低的程度与冻干品的稳定性有较好的相关性。

概括地讲，在脂质体的干燥过程中，保护剂需满足两个基本条件:

1、具有相当高的玻璃化转变温度Tg'，对此条件要求较高。

2、能够与脂质双分子层发生很好的相互作用。混合保护剂也需要满足这个要求。如单独使用葡萄糖或淀粉(HES)作保护剂冻干时，蛋磷脂脂质体不稳定，但两者联合使用可获得较好的冻干效果。

在冻干过程中，两者分别发挥不同的作用，葡萄糖可与磷脂发生相互作用，而HES与脂质双分子层不发生相互作用，但它提供了一个较高的Tg'。两者混合使用亦可用于红细胞的冻干。

常见的冻干保护剂

1、单糖

主要有葡萄糖、甘露糖、半乳糖及果糖等。葡萄糖对冻融过程中脂质体的形态、粒径和包封率有较好的保护作用，但玻璃化转变温度(Tg')较低，单用时得到的冻干产品常出现明显的药物渗漏。甘露糖、

半乳糖及果糖等对脂质体的保护作用与葡萄糖类似。

2、二糖

二糖是研究最多也是有效的冻干保护剂，常用的有海藻糖、麦芽糖、蔗糖及乳糖。其中海藻糖为非还原性二糖，可在无水条件下保护生物膜功能、维持钙离子的正常膜转运，也可使脂质体在脱水时保持完整形态。其他二糖只有在大于生理浓度时才具有较好的脱水保护作用、Crowe等研究表明，棕榈酰油酰磷脂酰胆碱-磷脂酰丝氨酸(PS)脂质体直接冻干会引起大部分甚至全部水溶性药物渗漏，但若在

冻干前分别在肪质体的内、外水相中加入适量海藻糖、则冻干品复水后药物的保留率与(Retenton%)在95%以上。同时发现，抑制脂质体融合比抑制药物渗漏所需的海藻糖浓度小得多(1/10以下)。

直接冻干也会引起蛋黄卵磷脂(EPC)脂质体的聚集和粒径增大，用海藻糖作保护剂时，复水后脂质体的粒径无显著变化。海藻糖、麦芽糖及蔗糖对二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)脂质体的冻干保护作用相近、

复水后粒径无显著变化，水溶性药物的保留率约90%，显著优葡萄糖、半乳糖和甘露糖。Van Winden 等分別采用海藻榶、蔗糖、乳糖及麦芽糖为保护剂制备多柔比星冻干脂质体，复水后粒径无显著变化，

药物保留率均在90%以上。将蔗糖和脂肪酸以共价键结合制备脂肪酸蔗糖酯，考察了含有该膜材的EPC和氢化蛋黄卵磷脂脂质体在冻融和复水过程中的稳定性。结果表明、单用脂肪酸蔗糖酯不能抑制羧基荧

光素的渗漏。若再加人5%蔗糖，复水后脂质体中羧基荧光素的保留率可达 95%。

3、寡聚糖

研究表明，葡萄糖对二油酰磷脂酰胆碱(DOPC)和EPC脂质体中钙黄绿素渗漏的保护作用较弱，单用时还会引起一定程度的脂质体聚集和融合，但对DPPC脂质体具有相对较高的保护作用，而麦芽糖和麦芽三

糖对EPC脂质体的护作用较高。类似研究表明，用麦芽三糖(maltotriose)作保护剂得到的冻干脂质体复水后药物保留率可达90%，其他麦芽糖糊精(maltodextrins)的保护效果随葡萄糖残基数目的增大而降低。

Cycloinulohexaose(CF-6)能有效抑制冻干过程中脂质体的融合及药物渗漏，复水后脂质体的粒径分布无显著变化，水溶性药物的保留率可达 85%以上。若加入适量甘油、乙二醇、丙二醇、甘氨酸及脯氨酸等

更可增强其冻干保护能力，复水后药物保留率可达90%，其机制可能附加剂的存在使脂质与CF-6间的氢键比增加有关。

4、多元醇

Tanaka 等研究了山梨醇、肌醇和甘露醇等多元醇对脂质体的冻干保护作用，结果表明多元醇的作用均比二糖差，冻干产品均有明显的聚集。以肌醇和山梨醇为保护剂的冻干品复水后粒径显著增大，且药物渗漏严重；

甘露醇体系中药物几乎全部渗漏。但甘露醇的低共熔温度较高，常用作辅助保护剂以保持冻干品的良好外观。

5、多种保护剂合用

联合应用两种或两种以上的保护剂可获得比单用时更好的效果。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、PEG、多糖、淀粉及纤维素衍生物等水溶性高分子物质也可与上述保护剂合用。将果聚糖或淀粉与葡萄糖合用，载水溶性

药物的冻干EPC脂质体复水后的保留率可达85%以上。海藻糖单用时，冻干甲氨蝶呤钠脂质体复水后保留率为63%，与PEG合用时可提高到70%以上。另外，硼酸盐离子或无机磷酸盐和海藻糖在干燥状态下可形成复合物，从而提高海藻糖的Tg'。