纤维蛋白原冷冻干燥及冻干样品复水性与稳定性研究

一、研究背景与意义

纤维蛋白原是血浆中含量zui高的凝血因子，在凝血过程中经凝血酶作用转化为纤维蛋白，构成血凝块的骨架，广泛应用于创伤止血、外科手术、生物材料制备等领域。

天然纤维蛋白原水溶液稳定性差，易发生降解、聚集和活性丧失，无法长期储存和运输。冷冻干燥技术可通过低温脱水将其制成固体粉末，显著提升储存稳定性，同时保留生物活性，是纤维蛋白原制剂产业化的核心技术。而复水性与稳定性是评价冻干纤维蛋白原制剂质量的关键指标，直接决定其临床应用效果。

二、纤维蛋白原冷冻干燥工艺研究

（一）冻干前预处理

1.       配方优化：纤维蛋白原冻干需添加适宜的保护剂，分为渗透性保护剂（如甘露醇、蔗糖、海藻糖）和非渗透性保护剂（如白蛋白、明胶）。海藻糖因能与蛋白质分子形成氢键，替代水分子维持其天然构象，保护效果优于蔗糖和甘露醇；白蛋白可减少纤维蛋白原在冻干过程中的界面吸附损伤，二者复配使用能显著提升活性回收率。

2.       浓度与 pH 调节：纤维蛋白原浓度通常控制在 20~50 mg/mL，浓度过高易导致分子聚集，过低则冻干效率低；pH 需维持在 6.5~7.5（接近生理 pH），偏离此范围会引发蛋白质构象改变，降低凝血活性。

3.       除菌与过滤：采用 0.22 μm 滤膜进行无菌过滤，防止微生物污染，同时避免纤维蛋白原被滤膜吸附损失。

（二）冷冻干燥核心工艺参数

冷冻干燥分为预冻、升华干燥、解析干燥三个阶段，各阶段参数对产品质量影响显著，大致推荐工艺如下（注：需根据实际情况调整）：

（三）冻干过程中的质量控制要点

1.       实时监测物料温度、真空度和搁板温度，避免出现 “塌缩" 现象（因温度过高或真空度不足导致的产品结构塌陷）；

2.       控制冻干后产品的外观：应为疏松、多孔的白色块状或粉末状，无明显塌陷和黏壁。

三、冻干纤维蛋白原复水性研究

（一）复水性评价指标

1.       复溶时间：指冻干样品在规定溶剂（通常为生理盐水或注射用水）中溶解的时间，合格产品复溶时间应＜5 min；

2.       澄清度：复溶后溶液应澄清透明，无可见颗粒，吸光度（A400 nm）＜0.05，避免聚集物引发临床过敏反应；

3.       活性回收率：采用凝血酶凝结法测定复溶后纤维蛋白原的凝血活性，理想状态下活性回收率应＞85%。

（二）影响复水性的关键因素

1.       残余水分含量：残余水分过高（＞3%）会导致产品结块，复溶时间延长；残余水分过低（＜1%）则易使蛋白质过度脱水，构象僵硬，同样降低复溶性，残余水分范围为 1%~3%。

2.       保护剂种类与比例：海藻糖 + 白蛋白复配体系的复溶效果优于单一保护剂，当海藻糖与纤维蛋白原质量比为 2:1 时，复溶时间最短，保护剂需依据实际情况而定。

3.       复溶条件：复溶溶剂温度（25℃~37℃）、搅拌速率（温和搅拌）会影响溶解速度，高温和剧烈搅拌易导致蛋白质聚集。

四、冻干纤维蛋白原稳定性研究

（一）稳定性评价类型与指标

（二）影响稳定性的因素

1.       储存条件：2℃~8℃冷藏储存可显著延缓纤维蛋白原的氧化和降解，40℃高温条件下，1 个月内凝血活性下降可达 30% 以上。

2.       保护剂作用：海藻糖可通过 “水替代" 和 “玻璃态保护" 机制，抑制蛋白质在储存过程中的构象变化；白蛋白能减少氧自由基对蛋白质的氧化损伤，提升长期稳定性。

3.       产品结构：疏松多孔的冻干结构利于氧气和水分的交换，若产品塌陷，会导致内部水分难以扩散，加速降解。

（三）稳定性提升策略

1.       在配方中添加抗氧化剂（如维生素 C、谷胱甘肽），抑制蛋白质氧化；

2.       采用双层包装（内层铝塑复合膜，外层纸箱），隔绝氧气和水分；

3.       控制冻干过程中的搁板升温速率，避免产品局部过热。

五、研究结论与应用展望

（一）核心结论

1.       纤维蛋白原冷冻干燥的推荐工艺为（需依据实际情况而定）：预冻温度 -45℃，预冻速率 2℃/min，升华干燥真空度 20 Pa，解析干燥温度 25℃，残余水分控制在 1%~3%；

2.       海藻糖（质量比 2:1）+ 白蛋白（5 mg/mL）是理想的保护剂组合，可兼顾复水性和稳定性；

3.       冻干纤维蛋白原在 2℃~8℃ 条件下储存，24 个月内凝血活性可维持在 80% 以上，复溶后溶液澄清，满足临床使用要求。

（二）应用展望

1.       可通过喷雾冷冻干燥技术进一步优化产品微观结构，提升冻干效率和复溶速度；

2.       结合智能冻干控制系统，实现工艺参数的实时监测与自动调节，降低批间差异；

3.       拓展冻干纤维蛋白原在组织工程支架、药物载体等领域的应用，提升产品附加值。