Lyophilisation

• Zur Stabilisierung der nativen Struktur

• Vermeidung der Hydrolyse (während Lagerung)

  
  

Aufspaltung einer chemischen Verbinung durch Anlagerung eines Wassermoleküls

• bei Proteinen

• Penicillinen

• Vitamine

• Enzyme

• Impfstoffe

• Seren

• Blutzubereitungen

schonendes Trocknungsverfahren, bei dem den Substanzen in gefrorenem Zustand stufenweise das Wasser entzogen wird

—> Aminosäuren in Proteinen können so nicht mehr durch Hydrolyse gespalten werden

Überführung einer Gefriertrocknung in eine flüssige Lösung zu Anwendung am Patienten

Dies ist eine regulatorischer Schritt, da es zur Herstellung eines Arzneimittels zählt: es wird daher eine Herstellerlaubnis benötigt. Ausnahme: Anwendung im Krankenhaus

• Restwassergehalt soll bei <3 % liegen, abhängig vom Produkt auch bei <1%

• Proteine sind thermolabil und Hydrolyseempfindlich

1. Einfrieren

2. Haupttrocknung (Primärtrocknung)

3. Nachtrocknung (Sekundärtrocknung)

   
   

Druck und Temperatur

1. Einfrieren

   • Übergang von flüssiger in feste Phase durch Temperaturerniedrigung

   • 2-5h

1. Haupttrockung, Primärtrocknung:

   • Sublimation (fest —> Gasförmig) durch Senkung des Drucks und Anlegen eines Vakuums

   • Feste Eiskristalle werden gasförmig und entweichen dem Primärbehältnis, niederschlägt dann am Kondensator des Lyophilisators und wird dort wieder Fest

   • Trocknung des nicht-gefrorenen Wassers (ca. 15%)

   • 5h-5d

1. Nachtrocknung (Sekundärtrocknung):

   • Erhöhung der Temperatur unter Vakuum

   • Weitere Matrixtrocknung (1-3% wasser)

= in Lösung bringen (Gefriertrocknung)

• 0,1-0,5 K/min

• Langsames Einfrieren soll größere Eiskristalle entstehen lassen, die den wassertransport begünstigen: homogene Kuchenstruktur

• Nachteil: Auftreten von Gefrierkonzentration

= Aufkonzentration der Lösung durch Eisbildung von Wasser.

Dadurch können Übersättigungen (Ausfallen von Puffersubstanzen) auftreten, was zu Denaturierung des Proteins führen kann

• ca. 1 K/min

• Wird in der Praxis häufig durchgeführt

• Kühlung der Stellfläche auf mind. 10°C Kühler als der Gefrierpunkt des Produkts (Übertragungsverlust)

• 80-100 K/min

• Schnelles Einfrieren führt manchmal zu inhomogener Kuchenstruktur und kleinen Eiskristallen

• Durchführung mithilfe von Stickstoff

Kurzzeitiges Anheben und anschließende Absenkung der Temperatur beim Einfrieren —> Förderung des Kristallwachstums

z.B. wenn Substanzen nicht vollständig gefrieren

wenn das Produkt nicht vollständig gefroren ist, kann bei Anlegen des Vakuums Probleme entstehen:

• Aufschäumen: Sublimtion kann nicht stattfinden: Produkt verteilt sich im Vial, wodurch keine vollständige Entnahme des Produkts möglich ist

  —> Endspezifikation wird nicht erfüllt (Bspw. Aussehen des Kuchens)

Stabilisierung beim Gefriertrocknen

Lagern sich an funktionelle, polare Gruppe der Proteine an.

Aufgrund der Lyoprotektoren werden Wasserstoffbrücken zwischen Protein und Lyoprotektor gebildet , in diese Matrix sind Wirkstoffe eingebettet —> Water replacement

Stabilisierung beim Einfrieren:

Den Proteinen wird die Hydrathülle partiell entzogen, die entzogenen Wassermoleküle werden durch Kryoprotektoren ersetzt

Schaffen Volumen, falls die Wirksubstanzen in sehr geringen Volumen eingesetzt werden (z.B. Zucker, Aminosäuren…)

Proteine sind häufig grenzflächenaktiv und es findet Adhäsion am Vial statt.

Tenside reduzieren diese Adhäsion und verbessern somit die benetzbarkeit durch die Reduzierung der Aggregation von Proteinen

Für einen optimalen pH-Wert , z.B. Phosphatpuffer, Acetatpuffer