引言：为什么这个项目值得关注？

双特异性抗体（双抗）是当前生物药领域最活跃的赛道之一。然而，相比普通单克隆抗体，双抗分子结构更为复杂，对冻干工艺的要求也更高——保护剂配方、工艺窗口、甚至装量差异，都可能直接影响成品的外观和稳定性。

本次案例的主角，是一款正在推进IND申报的双抗注射用冻干制剂。客户找到莱奥德创时，冻干后的外观问题已经困扰了他们一段时间：大部分样品出现塌陷，程度不一，批次间一致性也不理想。与此同时，冻干周期长达约63小时，给后续放大生产带来了时间和成本压力。

经过6周的工艺优化，最终实现了：外观合格率大幅提升、单批次冻干周期缩短约8小时（从63小时降至53-55小时）的双重目标。

▲冻干样品外观对比图（左图优化前 vs 右图优化后）

1：项目概况

・品种类型：双特异性抗体（Bispecific Antibody）注射用冻干制剂

・项目目标：改善冻干外观缺陷（塌陷）+ 缩短冻干周期

・初始痛点：部分冻干样品出现塌陷，外观不一致，批次间重复性差

・初始工艺周期：>60小时（总干燥时长）

・项目周期：约6周（含配方评估、工艺优化、验证评估）

2：问题分析：塌陷是怎么产生的？

凹陷或塌陷（ Depression or Collapse）是冻干制剂最常见的外观缺陷之一，在双抗类高价值生物制品中出现频率往往高于普通单抗，主要原因有以下几点：

双抗分子结构复杂性

双抗具有两个不同的抗原结合位点，分子间相互作用更为复杂。在冻结过程中，蛋白质富集在冰-非冻结相界面，更容易发生部分变性或表面变性，导致冻干应力下结构支撑不足；

保护剂配方针对性不足

部分初始配方侧重于溶液稳定性，但对冻干过程中蛋白质-糖界面的保护考虑不够充分。海藻糖与甘露醇的比例、缓冲液的种类及浓度、P188或吐温 80的用量，以及是否引入无定形填充剂，都需要针对双抗分子特性重新评估；

工艺温度窗口过窄

63小时的长周期本身说明工艺较为保守，但这并不意味着安全。如果搁板温度设置使产品温度接近Tc边界，一旦产品温度出现波动，就可能在局部区域突破Tc，引发微塌陷；

装量差异对干燥均匀性的影响

不同装量的样品，在相同搁板温度下，升华阻力不同，导致干燥完成度不一致——这也解释了为什么1/2倍量样品形态更好。

3：优化过程：三个阶段，步步推进

阶段一：配方重新评估与筛选

对原有配方进行DSC热分析和冻干显微镜分析，确认当前Tg'和Tc，并系统筛选保护剂组合：

• 调整海藻糖与甘露醇比例，增强玻璃化保护；

• 引入P188及吐温80，在非离子表面活性剂作用下减少蛋白质界面变性，通过筛选确定更优选择；

• 对不同装量（1倍、1/2倍）分别进行小试冻干，评估剂量-外观关联性。

★阶段成果：初步确认1/2倍量样品外观更优；关键温度安全窗口得到量化。

阶段二：工艺参数精准优化

基于第一阶段结果，引入PAT工具链进行实时过程监控：

• 应用SMART™/MTM技术监控产品温度，确保全程低于Tc以下2~5℃；

• 精细化调整搁板升温曲线，找到周期-外观的最优平衡点；

• 对1倍量和1/2倍量样品进行对比实验，系统评估装量对塌陷率的影响。

★阶段成果：工艺终点判断精准化，搁板温度曲线得到优化，塌陷问题明显改善。

阶段三：批次验证与稳定性评估

优化后的工艺进行小批量验证，确认结果可重复：

• 多批次冻干实验，统计塌陷样品比例；

• 检测残余水分（KF法）、外观、复溶时间等关键质量属性；

• 初步稳定性评估（加速稳定性，40℃/75%RH，4周）。

★阶段成果：外观合格率大幅提升，冻干周期从63小时缩短至约55小时。

4：优化结果：三个关键数据

1) 冻干周期缩短约8小时

优化后总干燥时长约55小时，相比原有约63小时工艺，单批次节省约8小时（约12.7%的周期压缩）。

对于商业化生产来说，这意味着：

・单台冻干机年产能提升约12.7%；

・设备占用时间缩短，生产调度更灵活；

・能耗相应降低，批次成本下降。

2) 冻干外观合格率显著提升

工艺优化后，大部分冻干样品外观正常，无塌陷缺陷。仅有少量样品出现轻微塌陷，这与热传导模式有关；

3) 装量对形态的影响规律

实验中观察到，1/2倍量样品的整体外观形态优于1倍量样品。这一现象提示：在当前搁板温度和工艺条件下，较大的装量可能导致升华阻力偏高，从而更易出现微塌陷。

对于本品种，如未来以1倍量为商业化规格，建议：

①     进一步精细化搁板温度曲线，尤其关注层板不同区域的热平衡；

②     考虑在初始预冻阶段引入预冻成核技术（Controlyo™），通过控制冰晶成核温度，改善批内各瓶间的干燥一致性；

       ③ 开展系统的最差点（worst case）分析，明确样品在不同季节（环境温度）下的工艺稳健性。

5：本项目用到的关键技术工具

・DSC差示扫描量热仪：实测配方Tg'，为预冻搁板温度设置提供依据；

・FDM冻干显微镜：检测配方Tc，为一次干燥搁板温度设置提供依据；

・SMART™/MTM技术：主动调节层板温度与真空度，全程监控产品温度，确保一次干燥阶段温度始终低于Tc；

・Controlyo™晶核控制技术（可选）：控制冰晶成核均匀性，改善批内各瓶间一致性，适用于未来放大验证；

卡尔费休水分测定仪（KF）：残余水分精确放行检测，确保各批次含水量<1%（（符合常规冻干制剂要求）。

6：3条可复用的经验

以下经验来自本项目的踩坑与突破，对类似双抗/多抗冻干项目有直接参考价值：

・经验1：外观问题 ≠ 单一原因

凹陷或塌陷往往是配方、工艺、装量三者共同作用的结果，仅靠调整搁板温度或仅更换保护剂，往往治标不治本。建议按"配方关键温度→工艺温度→装量影响"的系统顺序逐一排查。

・经验2：PAT工具是工艺优化的眼睛

没有实时数据支撑的工艺优化，就像闭眼开车。MTM实时监测冻干产品过程参数，让你了解冻干过程中样品究竟发生了什么，这是周期缩短和外观改善的共同基础。

・经验3：装量差异要尽早验证

在实验室阶段就把不同装量的样品一起跑，不要等到放大生产前才发现问题。1/2倍量样品表现更好，提示的不是"小装量更好"，而是"大装量需要更保守的工艺参数"——这条信息对后续放大至关重要。

7：您的冻干项目，有没有遇到类似问题？

凹陷/塌陷、周期过长、批次不一致——这些问题的根因往往藏在细节里，而找到它们需要系统的工艺知识和合适的工具。 

莱奥德创冻干CRO团队专注于药物冻干工艺开发，从配方评估、关键温度测试分析到PAT工艺优化，提供全流程技术服务。如果您正在为类似问题困扰，欢迎联系我们。