凍結溶液中のトレハロースの結晶化と乾燥中のその相挙動

目的：（i）凍結溶液中のトレハロースの結晶化を研究し、（ii）凍結乾燥サイクル全体の位相遷移を理解するため。 方法：カスタム設計されたサンプルホルダーで、水性トレハロース溶液を-40°Cに冷却しました。凍結溶液を-18°Cに温め、アニールし、回折計のサンプルチャンバーで乾燥させました。XRDパターンは、冷却、アニーリング、乾燥中に継続的に収集されました。 結果：冷却後、六角形の氷が観察された唯一の結晶相でした。しかし、アニーリングでは、トレハロース二水和物の結晶化が明らかでした。凍結溶液をシードすると、溶質結晶化が加速しました。したがって、凍結溶液で凍結保護剤の位相分離が観察されました。乾燥中、トレハロース二水和物の脱水により、実質的にアモルファス無水トレハロースが得られました。 結論：トレハロース二水和物としてのトレハロースの結晶化は、凍結溶液で観察されました。乾燥中に、実質的にアモルファス無水和物に対する結晶性トレハロース二水和物の脱水が発生しました。したがって、最終的な凍結乾燥剤を分析しても、凍結乾燥中に凍結保護剤の結晶化は明らかになりません。凍結保護剤の結晶化は、凍結乾燥サイクル全体でシステムを継続的に監視することによってのみ明らかになります。凍結溶液中のトレハロースの相分離に照らして、凍結保護剤として機能する能力はさらなる調査が必要です。

PURPOSE: (i) To study the crystallization of trehalose in frozen solutions and (ii) to understand the phase transitions during the entire freeze-drying cycle. METHOD: Aqueous trehalose solution was cooled to -40°C in a custom-designed sample holder. The frozen solution was warmed to -18°C and annealed, and then dried in the sample chamber of the diffractometer. XRD patterns were continuously collected during cooling, annealing and drying. RESULTS: After cooling, hexagonal ice was the only crystalline phase observed. However, upon annealing, crystallization of trehalose dihydrate was evident. Seeding the frozen solution accelerated the solute crystallization. Thus, phase separation of the lyoprotectant was observed in frozen solutions. During drying, dehydration of trehalose dihydrate yielded a substantially amorphous anhydrous trehalose. CONCLUSIONS: Crystallization of trehalose, as trehalose dihydrate, was observed in frozen solutions. The dehydration of the crystalline trehalose dihydrate to substantially amorphous anhydrate occurred during drying. Therefore, analyzing the final lyophile will not reveal crystallization of the lyoprotectant during freeze-drying. The lyoprotectant crystallization can only become evident by continuous monitoring of the system during the entire freeze-drying cycle. In light of the phase separation of trehalose in frozen solutions, its ability to serve as a lyoprotectant warrants further investigation.