蛋白藥物凍干CRO項目全流程復盤

歷時約6周 · 外觀合格率顯著提升

引言

為什么這個項目值得關注？

雙特異性抗體（雙抗）是當前生物藥領域ZUI活躍的賽道之一。然而，相比普通單克隆抗體，雙抗分子結構更為復雜，對凍干工藝的要求也更高——保護劑配方、工藝窗口、甚至裝量差異，都可能直接影響成品的外觀和穩定性。

本次案例的主角，是一款正在推進IND申報的雙抗注射用凍干制劑?？蛻粽业饺R奧德創時，凍干后的外觀問題已經困擾了他們一段時間：大部分樣品出現塌陷，程度不一，批次間一致性也不理想。與此同時，凍干周期長達約63小時，給后續放大生產帶來了時間和成本壓力。

經過6周的工藝優化，最終實現了：外觀合格率大幅提升、單批次凍干周期縮短約8小時（從63小時降至53-55小時）的雙重目標。

凍干樣品外觀對比圖（左圖優化前 vs 右圖優化后）

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項目概況

品種類型：雙特異性抗體（Bispecific Antibody）注射用凍干制劑

項目目標：改善凍干外觀缺陷（塌陷）+ 縮短凍干周期

初始痛點：部分凍干樣品出現塌陷，外觀不一致，批次間重復性差

初始工藝周期：>60小時（總干燥時長）

項目周期：約6周（含配方評估、工藝優化、驗證評估）

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問題分析：塌陷是怎么產生的？

凹陷或塌陷（ Depression or Collapse）是凍干制劑最常見的外觀缺陷之一，在雙抗類高價值生物制品中出現頻率往往高于普通單抗，主要原因有以下幾點：

雙抗分子結構復雜性

雙抗具有兩個不同的抗原結合位點，分子間相互作用更為復雜。在凍結過程中，蛋白質富集在冰-非凍結相界面，更容易發生部分變性或表面變性，導致凍干應力下結構支撐不足；

保護劑配方針對性不足

部分初始配方側重于溶液穩定性，但對凍干過程中蛋白質-糖界面的保護考慮不夠充分。海藻糖與甘露醇的比例、緩沖液的種類及濃度、P188或吐溫 80的用量，以及是否引入無定形填充劑，都需要針對雙抗分子特性重新評估；

工藝溫度窗口過窄

63小時的長周期本身說明工藝較為保守，但這并不意味著安全。如果擱板溫度設置使產品溫度接近Tc邊界，一旦產品溫度出現波動，就可能在局部區域突破Tc，引發微塌陷；

裝量差異對干燥均勻性的影響

不同裝量的樣品，在相同擱板溫度下，升華阻力不同，導致干燥完成度不一致——這也解釋了為什么1/2倍量樣品形態更好。

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優化過程：三個階段，步步推進

階段一

配方重新評估與篩選

對原有配方進行DSC熱分析和凍干顯微鏡分析，確認當前Tg'和Tc，并系統篩選保護劑組合：

• 調整海藻糖與甘露醇比例，增強玻璃化保護；
• 引入P188及吐溫80，在非離子表面活性劑作用下減少蛋白質界面變性，通過篩選確定更優選擇；
• 對不同裝量（1倍、1/2倍）分別進行小試凍干，評估劑量-外觀關聯性。

? 階段成果：初步確認1/2倍量樣品外觀更優；關鍵溫度安全窗口得到量化。

階段二

工藝參數精準優化

基于第一階段結果，引入PAT工具鏈進行實時過程監控：

• 應用SMART™/MTM技術監控產品溫度，確保全程低于Tc以下2~5℃；
• 精細化調整擱板升溫曲線，找到周期-外觀的平衡點；
• 對1倍量和1/2倍量樣品進行對比實驗，系統評估裝量對塌陷率的影響。

? 階段成果：工藝終點判斷精準化，擱板溫度曲線得到優化，塌陷問題明顯改善。

階段三

批次驗證與穩定性評估

優化后的工藝進行小批量驗證，確認結果可重復：

• 多批次凍干實驗，統計塌陷樣品比例；
• 檢測殘余水分（KF法）、外觀、復溶時間等關鍵質量屬性；
• 初步穩定性評估（加速穩定性，40℃/75%RH，4周）。

? 階段成果：外觀合格率大幅提升，凍干周期從63小時縮短至約55小時。

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優化結果：三個關鍵數據

凍干周期縮短約8小時

優化后總干燥時長約55小時，相比原有約63小時工藝，單批次節省約8小時（約12.7%的周期壓縮）。

對于商業化生產來說，這意味著：
• 單臺凍干機年產能提升約12.7%；
• 設備占用時間縮短，生產調度更靈活；
• 能耗相應降低，批次成本下降。

凍干外觀合格率顯著提升

工藝優化后，大部分凍干樣品外觀正常，無塌陷缺陷。僅有少量樣品出現輕微塌陷，這與熱傳導模式有關；

裝量對形態的影響規律

實驗中觀察到，1/2倍量樣品的整體外觀形態優于1倍量樣品。這一現象提示：在當前擱板溫度和工藝條件下，較大的裝量可能導致升華阻力偏高，從而更易出現微塌陷。

對于本品種，如未來以1倍量為商業化規格，建議：

① 進一步精細化擱板溫度曲線，尤其關注層板不同區域的熱平衡；
② 考慮在初始預凍階段引入預凍成核技術（Controlyo™），通過控制冰晶成核溫度，改善批內各瓶間的干燥一致性；
③ 開展系統的最差點（worst case）分析，明確樣品在不同季節（環境溫度）下的工藝穩健性。

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本項目用到的關鍵技術工具

DSC差示掃描量熱儀：實測配方Tg'，為預凍擱板溫度設置提供依據；

FDM凍干顯微鏡：檢測配方Tc，為一次干燥擱板溫度設置提供依據；

SMART™/MTM技術：主動調節層板溫度與真空度，全程監控產品溫度，確保一次干燥階段溫度始終低于Tc；

Controlyo™晶核控制技術（可選）：控制冰晶成核均勻性，改善批內各瓶間一致性，適用于未來放大驗證；

卡爾費休水分測定儀（KF）：殘余水分精確放行檢測，確保各批次含水量<1%（（符合常規凍干制劑要求）。

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3條可復用的經驗

以下經驗來自本項目的踩坑與突破，對類似雙抗/多抗凍干項目有直接參考價值：

經驗1：外觀問題 ≠ 單一原因

凹陷或塌陷往往是配方、工藝、裝量三者共同作用的結果，僅靠調整擱板溫度或僅更換保護劑，往往治標不治本。建議按"配方關鍵溫度→工藝溫度→裝量影響"的系統順序逐一排查。

經驗2：PAT工具是工藝優化的眼睛

沒有實時數據支撐的工藝優化，就像閉眼開車。MTM實時監測凍干產品過程參數，讓你了解凍干過程中樣品究竟發生了什么，這是周期縮短和外觀改善的共同基礎。

經驗3：裝量差異要盡早驗證

在實驗室階段就把不同裝量的樣品一起跑，不要等到放大生產前才發現問題。1/2倍量樣品表現更好，提示的不是"小裝量更好"，而是"大裝量需要更保守的工藝參數"——這條信息對后續放大至關重要。

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萊奧德創凍干工廠

技術優勢

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核心優勢

先進的凍干設備和軟件(PATs)，凍干理念與技術 (QbD，Line of Sight )

● SMART™ 自動化工藝摸索技術，為產品提供數據支持的初步工藝；

● ControLyo® 可控瞬時成核技術，對成核溫度進行精確控制，確保產品均一性；

● LyoFlux® TDLAS技術，對蒸汽質量流量進行精確測量，精確判定凍干終點；

● Tempris® 無線溫度傳感器，提供產品溫度實時監測與記錄；

● Biopharma 凍干前后分析技術，對產品配方進行特征研究，避免凍干過程開發風險。

凍干工藝開發 

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凍干前后產品性能分析

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關于萊奧德創凍干工場

上海萊奧德創生物科技有限公司專注于提供先進的凍干設備應用和制劑開發相關服務，依托于合作伙伴加拿大ATS集團SP品牌和英國Biopharma Group等的緊密合作，致力于促進中國生物醫藥技術創新升級，助力中國大健康行業的持續發展。萊奧德創在上海及廣州設有實驗室，擁有專業的技術團隊及國內外專家支持體系。

萊奧德創面向生物制藥、食品科學等各個領域行業客戶，提供凍干研發、放大、委托生產及培訓等服務。

前期研發

● 產品配方特征研究:共晶點溫度(Te)、塌陷溫度(Tc)、玻璃態轉化溫度(Tg'、Tg)測定等；

● 實驗室工藝開發：凍干工藝開發:凍干制劑配方開發，工藝確定，申報材料撰寫；

● 凍干工藝優化：利用中試凍干機上PAT工具優化及縮短工藝；

● 凍干產品質量指標測試：水分含量，凍干餅韌度分析；

● 咨詢服務：如產品外觀問題、產品質量問題、其他troubleshooting等；

工藝放大/技術轉移

● 凍干工藝轉移/放大: 遠程技術指導+現場服務；

● 小批量凍干生產(NON-GMP)，臨床一期生產（GMP）；

其他業務

● 企業小團隊線上線下培訓服務：凍干原理，工藝開發，設備使用維護等；

● 凍干設備租賃服務。

德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年，總部位于中國香港特別行政區，分別在越南、廣州、上海、北京設立分公司。主要服務于大中華區和亞太地區——在亞太地區有27個辦事處和銷售網點，5個維修中心和2個樣機實驗室。

30多年來，德祥一直深耕于科學儀器行業，主營產品有實驗室分析儀器、工業檢測儀器及過程控制設備，致力于為新老客戶提供解決方案。公司業務包含儀器代理，維修售后，實驗室咨詢與規劃，CRO凍干工藝開發服務以及自主產品研發、生產、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機構、檢驗機構企業保持密切合作，服務客戶覆蓋制藥、醫療、商業實驗室、工業、環保、石化、食品飲料和電子等各個行業及領域。

2009至2021年間，德祥先后榮獲了“影響力經銷商”、“年度最佳代理商“、”年度最高銷售獎“等殊榮。我們始終秉承誠信經營的理念，致力于成為優秀的科學儀器供應商，為此我們從未停止前進的腳步。

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