生物制药制剂通常是不稳定的液体，保质期很差。这包括生产重要药物所必需的多肽和寡核苷酸等原料。OPTIMA pharma GmbH的总经理Stephan Reuter说，冷冻干燥是将这些敏感分子转化为稳定形式的一种方法
被冷冻、加压和加热听起来像是折磨!事实上，这是一个常规的过程，经常用于生产生物制药和许多其他药物，提供了一种温和的方法来去除多余的水分。结果是所需的活性成分以细粉状物质的形式存在。
冷冻干燥，也被称为冻干，通常用于较大的制药工业，将抗生素、激素、抗体、rna疫苗和许多其他药物转化为可储存的固体粉末形式(饼)。
“大多数患者以液体形式接受这些药物，而不是片剂，因为这些敏感分子在液体形式下不是特别稳定。Optima pharma GmbH (Gladenbach, Hesse, Germany)董事总经理Stephan Reuter解释说:“它们可以改变结构并失去有效性。”公司专业从事冷冻干燥系统的开发和生产。
缓慢蒸发冻结的水
为什么冷冻干燥是一个温和的过程?一个关键的方面是冷冻水在真空下蒸发(升华)，而温度逐渐升高。理想情况下，只保留所需的产品(以细粉末的形式)。
另一种从水中提取溶解物质的方法对烹饪的人来说很熟悉:把水煮沸，直到它蒸发。然而，后一种方法一点也不温和。这里的问题是，持续的高温会对产品造成不可逆转的损坏。
此外，不仅水会消失，而且所需的产物可能会变成气态，也会丢失。“相比之下，冷冻干燥是一种安全的方法，并被证明可以将敏感的生物药品转化为稳定且可储存的产品，”路透社说。
生物制药:冷冻干燥是首选
由于冠状病毒大流行等因素，以及越来越多的生物药品及其运输，对冷冻干燥的需求继续增加。Optima Pharma将其设备生产地Gladenbach的生产面积扩大了一倍。此外，自2014年以来，员工人数几乎翻了一番，公司的出口份额超过85%。
路透社相信这一积极趋势将持续下去。“目前，排名前100的药品中大约有五分之一是冷冻干燥的，而对于生物制剂，这一数字几乎上升到一半，”路透社说。作为一名工程师，Reuter在制药行业拥有20年的专业和管理经验，为未来的产品开发提供了一些见解。
“对冷冻干燥的需求也增加了对冻干工艺本身的要求。因此，我们正在开发创新和可持续的解决方案来满足这些需求。”
多肽是很有前途的候选药物
肽的冻干需要复杂的生产过程和特殊的专业知识。肽是由几个氨基酸通过肽键连接而成的小蛋白质。它们有许多功能;有的在植物中充当信使物质，有的在人体内充当激素。
由于它们的特性，这些小蛋白质在分子生物学、免疫学和(生物)医学中有许多潜在的应用。多肽为癌症患者提供了新的机会，为个性化疫苗提供了机会，因此，为有效治疗提供了有希望的策略。
路透社解释说:“肽是非常有效的，它们在生物靶点上表现出高度的选择性和特异性。”“因此，多肽为新型药物设计提供了一个有希望的前景，具有很大的价值。”
冷冻干燥的艺术
由于冷冻干燥设备的多功能性，其设计必须满足肽生产的需要，其最后阶段涉及固液分离。路透社说:“冻干产品或蛋糕是在我们客户的工厂里用类似烤盘的容器获得的。”
最终稳定的多肽以毫克到公斤为单位制成细粉末，用作生产各种药物的活性成分。
“没有现成的冷冻干燥机可以满足所有要求。我们必须根据客户的需求要求和现场条件，使设备适应特定的药品。这是我们作为特殊设备制造商的专长。”
该公司还参与了一个有前途的新发展领域:控制成核。重点是难以控制的冷冻过程，特别是对高纯度产品。不规则的冻结过程对冰的结构也有相应的影响。
然而，控制成核是一个解决这个问题的过程:在系统中产生额外的压力并迅速释放，导致形成非常均匀的冰晶，同时加速干燥过程。
节能
更短的加工时间减少了材料消耗，最重要的是节省了能源。路透社解释说:“尽管冷冻干燥有很多好处，但它也是一个非常耗能的过程……相应地成本也很高。”
“毕竟，重达30吨的不锈钢系统必须首先在高达130°C的温度下用蒸汽消毒，冷却到-70°C，置于真空状态，然后再次加热到130°C以启动该过程。这是达到理想内部温度的唯一方法。”“因此，制药商通常不愿考虑将这项技术用于他们的产品。”
然而，制冷技术和新的高性能冷却剂可以产生显著的节省:使用专用制冷系统可以降低能耗。此外，新的创新冷却剂也节省了10-20%的能源成本。
考虑到缩短处理时间所带来的节省，冷冻干燥系统消耗的能源比实施这些措施之前减少了25%。
关注医疗趋势
Optima制药公司也在努力建立替代冷却剂，并创造更可持续和环保的技术。制药业的新趋势是新发展的另一个原因，例如个性化药物，mRNA和细胞和基因技术。
“这些变化影响了药品生产设施的运作方式;他们倾向于需要更少的大型系统，并专注于用更小的设备生产更小的批量，”路透社说。“因此，生物制药公司，甚至医院药房，都想要减少足迹的(多个)冷冻干燥机。”
与几年前相比，今天的冷冻干燥过程已经变得更加节能，而且越来越多样化。Optima pharma将关注不断发展的行业趋势并相应地开发新的工艺技术作为优先事项，从而为创新，高质量的药品做出重要贡献。
