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Regulating Particle Morphology During a Spray Freeze Drying Process And Detection Protein Structure Using Online Light Scattering

Shaker,
Buch
39,80 € Preisreferenz Lieferbar in 2-3 Tagen

Kurzbeschreibung

Die Sprühgefriertrocknung (SFD) ist ein modernes Verfahren um proteinhaltige Mikropartikel herzustellen. Unter SFD versteht man eine Kombination aus der gewöhnlichen Gefriertrocknung und einem vorgeschaltetem Vernebelungsschritt der Proteinlösung in flüssigem Stickstoff. Durch niedrige Temperaturen und Unterdruck im Gefriertrockner wird das Eis der gefrorenen Pulverpartikel durch Sublimation getrocknet und es entsteht ein feines Pulver sphärischer Partikeln mit definierter Partikelgröße. Die Qualität und Unversehrtheit solcher Proteinzubereitungen kann stark durch unterschiedliche Faktoren während der Herstellung beeinträchtigt werden.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung von prozessbedingten Schädigungen der Proteinstruktur mit Hilfe eines Mehrwinkel-Lichtstreudetektors (MALS) und die Steuerung der Partikelmorphologie von SFD-Pulvern hoher Dichte. Das Arbeiten und die Vorzüge des eingesetzten Drei-Detektoren-Systems bestehend aus UV-DAD, MALS und RI-Detektor wurde näher erläutert (Kalibrierung, Normalisierung, Berechnung der absoluten Masse der zu untersuchenden Proben). Es konnte gezeigt werden, dass Molekulargewichte von Proteinen durch LS genauer errechnet werden können als es mit einer Kalibriergerade der Fall ist, zumal dieses Verfahren unabhängig von der Flussrate sowie der Zusammensetzung der (isokratischen) mobilen Phase ist. Bei unveränderten Versuchsbedingungen wurden Brechungsindexinkremente, Absorptionskoeffizienten sowie sekundäre Virialkoeffizienten bestimmt. Neben der SEC (Size exclusion chromatography) wurde die AF4 (Asymmetrical flow field-flow fractionation) als weiteres analytisches Verfahren zur Proteincharakterisierung etabliert.
Bovine Carboanhydrase (bCA) wurde als Modelproteine für die SFD verwendet. Versuche mit 15 %igen bCA Lösungen lieferten ein umfassendes Bild über die Proteinschädigung der einzelnen Prozessschritte. Während die Zerstäubung der Lösung nur geringfügigen Schaden hervorrief, kam es beim Lösen hoher Konzentrationen und v.a. der Trocknung zu beträchtlichen Aktivitätsverlusten. Auffallend war eine Rückgewinnung der Enzymaktivität nach der Vernebelung von bCA in flüssigem Stickstoff, welche in der Literatur auch für andere Proteine beschrieben ist. Versuche mit unterschiedlichen Feststoffgehalten haben gezeigt, dass mindestens 5 %ige Feststofflösungen nötig sind, um runde Pulverpartikel herzustellen. Durch Variationen der Prozessparameter konnte ein umfassendes Bild zur Enzymschädigungen während der SFD gewonnen werden. Durch den Einsatz unterschiedlicher Zusatzstoffe konnte das Modellprotein vollständig stabilisiert werden. Auch bei der Sprühtrocknung (SD) von bCA waren hohe Aktivitätseinbußen zu beobachten, welche vergleichbar mit den Ergebnissen der SFD waren.
Pulver die für die nadelfreie Injektion in die Haut (EPI = epidermal powder injection) eingesetzt werden müssen eine bestimmte Partikelform / -größe, sowie eine hohe Dichte aufweisen. Durch den gezielten Einsatz von Polysacchariden während der SFD von bCA und Albumin (bSA) konnte eine Schrumpfung und somit Verdichtung der Pulverpartikel herbeigeführt werden. Annealingversuche mit hilfsstofffreien Formulierungen zeigten keine sichtbare Veränderung der gefriergetrockneten Pulverpartikel. Temperaturerhöhung und verlängerte Annealingdauer führten zu keiner Verdichtung der Pulverteilchen. Erst eine Temperaturüberschreitung von Tg´ während der Primärtrocknung erzeugte kollabierte Partikel. Quecksilberporosimetrie und BET-Messungen bestätigten die Ergebnisse der REM-Aufnahmen. Im Vergleich zu vorhergehenden Versuchen mit kurzen Gefriertrocknungsprogrammen hatten die geschrumpften Pulverpartikel weniger/keine Poren und nur etwa ein Drittel der ursprünglichen Gesamtoberfläche. Aktivitätsmessungen von redispergierten, geschrumpften bCA Partikel zeigten, dass die Proteinstruktur von kollabierten Pulverpartikeln zusätzlich geschädigt wurde.

Details
Schlagworte

Titel: Regulating Particle Morphology During a Spray Freeze Drying Process And Detection Protein Structure Using Online Light Scattering
Autoren/Herausgeber: Georg Straller
Aus der Reihe: Monographs in Pharmaceutics
Ausgabe: 1., Aufl.

ISBN/EAN: 9783844001266

Seitenzahl: 224
Format: 21 x 14,8 cm
Produktform: Buch
Gewicht: 333 g
Sprache: Englisch

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