一、基礎研發階段：保護劑與賦形劑開發
1. 活性成分特性分析與保護劑篩選
醫美凍干制品的核心是活性成分的穩定性保護，因此需首先分析目標成分的理化特性，包括分子量、溶解度、pH敏感性、熱穩定性及化學穩定性等。根據這些特性選擇合適的保護劑組合：
l 蛋白質類成分（如重組膠原蛋白）：優先選擇海藻糖、蔗糖等糖類保護劑，因其具有較高的玻璃化轉變溫度，能有效維持蛋白質的天然構象。研究表明，海藻糖對蛋白質的保護，其次是山梨醇和脫脂乳粉 。
l 多肽類成分（如乙酰基六肽-8、棕櫚酰三肽-5）：精氨酸、組氨酸等氨基酸類保護劑表現優異，它們能與多肽分子形成氫鍵或離子偶極相互作用，減少凍干過程中結構擾動 。
l 小分子活性物（如維生素C、傳明酸）：可選用甘露醇、乳糖等填充劑作為賦形劑，提高復水性和凍干塊結構穩定性。
保護劑篩選通常采用響應面法（Box-Behnken設計）或正交試驗 ，通過設定保護劑濃度、pH值、溶劑類型等因素，以活性保留率、復溶時間、孔隙率等為評價指標，確定配比。
2. 賦形劑優化與凍干結構設計
l 賦形劑在醫美凍干制品中扮演雙重角色：既是支撐凍干結構的骨架，也是調節凍干過程熱質傳遞的介質。
凍干結構設計需考慮孔隙率、支撐強度和復水性。例如，偉博海泰公司采用isol凍干賦型技術，通過控制結晶過程形成特定孔隙結構，使凍干制品在遇水時能快速釋放活性成分 。對于醫美凍干面膜，多層非均相膜技術可實現精準含量控制，確保每片面膜的活性成分含量一致 。
二、凍干樣品測試與工藝開發
1. 關鍵溫度參數測定
醫美凍干制品開發的核心是確定關鍵溫度參數，主要包括：
l 共晶點（T_eu）：采用差示掃描量熱法（DSC）測定，以5℃/min速率降溫至-40℃后升溫，記錄相變溫度。例如，某重組膠原蛋白溶液的共晶點測定為-7℃ 。
l 玻璃化轉變溫度（T_g'）：對于無定形體系，T_g'是升華干燥的臨界溫度。研究表明，T_g'與塌陷溫度（T_c）密切相關，通常T_c ≈ T_g' +5℃ 。
l 塌陷溫度（T_c）：通過凍干顯微鏡（FDM）實時觀察樣品結構變化，或利用DSC測定的T_g'間接推導。塌陷溫度是凍干工藝設計的關鍵參數，決定升華干燥階段的最大允許溫度 。
共晶點測定對凍干工藝至關重要 。預凍溫度必須低于共晶點15-20℃，確保樣品凍結；升華干燥溫度則需低于共晶點或T_g'5℃以上，防止樣品結構塌陷 。例如，某益生菌凍干制劑的共晶點為-6.54℃，預凍溫度設定為-25℃，一次干燥溫度控制在-10℃以下 。
2. 凍干曲線開發與優化
基于關鍵溫度參數，可設計醫美凍干制品的凍干曲線，主要包括三個階段：
l 預凍階段：采用慢速凍結法（0.5-1℃/min）或反復凍結法，確保樣品均勻凍結 。例如，某膠原蛋白凍干制品采用-40℃預凍，保持8h，然后進行退火處理（-10℃保持2h），形成較大冰晶，有利于后續升華 。
l 升華干燥階段：控制擱板溫度在T_eu或T_g'以下5℃，通常為-20℃至0℃的梯度升溫 。真空度需控制在30-50Pa范圍內，確保冰晶穩定升華。例如，某益生菌凍干制劑升華干燥階段采用-35℃（升溫1min，恒定2h）→-33℃（升溫1min，恒定2h）的溫度梯度，真空度維持在10Pa 。
l 解析干燥階段：提高擱板溫度至10-30℃，進一步去除結合水。此時需密切監測真空度變化，避免因水分釋放導致真空度波動。例如，某疫苗凍干制品在解析干燥階段采用30℃，持續8h 。
凍干曲線優化需結合樣品特性進行調整 。研究表明，預凍溫度、預凍時間和擱板升溫速率是影響凍干制品質量的關鍵參數。例如，采用慢速凍結法（0.5-1℃/min）結合退火工藝（-10℃保持2h）可顯著改善益生菌凍干制劑的外觀和復溶時間，同時提高活性保留率 。
三、樣品生產與工藝放大
1. 小批量凍干樣品生產
小批量生產階段主要用于驗證凍干工藝參數和配方設計，通常采用5-10L凍干機進行。此階段需注意：
l 無菌環境控制：醫美凍干制品通常要求無菌，需在潔凈室（≥D級）進行生產，采用無菌過濾（0.22μm濾膜）和無菌灌裝技術。
l 配方標準化：確保保護劑、賦形劑和活性成分的配比精確，避免因比例波動導致活性成分損失或結構不均。
l 工藝參數記錄：詳細記錄凍干過程中的擱板溫度、產品溫度、真空度和壓升曲線，為后續放大提供依據。
小批量生產需關注活性成分保留率和復水性 。例如，某重組膠原蛋白凍干面膜在小批量生產中，通過HPLC檢測活性成分保留率，確保≥90%；同時通過SEM觀察凍干塊孔隙結構，保證復溶時間≤1分鐘。
2. 中批量與大批量生產放大
從小批量到大批量生產是醫美凍干制品開發的關鍵挑戰，需系統性地進行工藝放大驗證：
l 凍干機選型：根據生產規模選擇合適凍干機，確保板層溫度均勻性（±1℃）、冷阱溫度（-75℃以下）和真空度（1-50Pa）滿足要求 。例如，200L液體裝載需10㎡板層面積，選擇200-500L凍干機。
l 純水凍干測試：在放大前進行純水凍干測試，記錄板層溫度、真空度和壓升曲線，評估設備性能差異 。研究表明，大型凍干機的板層溫度可能高于實驗室設備，需相應調整凍干曲線。
l 批次一致性控制：建立統計過程控制（SPC）體系，定期檢測活性成分保留率、水分含量（≤3%）和復溶時間（≤1分鐘）等關鍵質量屬性（CQAs） 。例如，偉博海泰公司通過 isol凍干賦型技術實現凍干面膜的規模化生產，年產能達30億片，產品品質保持高度一致 。
放大過程中需重點關注熱質傳遞效率的變化 。研究表明，擱板溫度梯度、真空度和升華速率是影響放大效果的關鍵因素。例如，從實驗室凍干機（10L）放大到生產凍干機（200L）時，擱板升溫速率可能需要從0.5℃/min降至0.3℃/min，以避免熱傳遞不均導致的塌陷或結構不均 。
四、質量控制與穩定性測試
1. 活性成分穩定性測試
醫美凍干制品的活性成分穩定性是評估產品質量的核心指標，主要測試方法包括：
l 定量分析：采用HPLC、高效毛細管電泳（HPCE）或質譜法測定活性成分含量，評估凍干前后損失率。例如，維生素C凍干球通過HPLC測定，流動相為0.02mol/L磷酸二氫鉀溶液（pH3.0）和甲醇溶液，梯度洗脫，流速1.0mL/min 。
l 生物活性測定：針對蛋白質和多肽類活性成分，采用酶活性測定、細胞增殖實驗或免疫活性檢測等方法。例如，菲牛蛭凍干粉通過凝血酶滴定法測定抗凝血酶活性，采用纖維蛋白原緩沖液與凝血酶反應，通過滴定法量化活性 。
l 物理穩定性測試：包括復水性（復水比、再分散時間）、溶解性（澄清度、溶解速度）和外觀（疏松度、孔隙結構）等指標。例如，某納米膠束凍干粉的復水比測試顯示，5%蔗糖作為保護劑時再分散時間<30秒，粒徑約200nm，PDI<0.3 。
2. 凍干制品穩定性驗證
醫美凍干制品的穩定性驗證需遵循以下標準：
l 加速穩定性試驗：在40℃/75%RH條件下儲存6個月，監測活性成分保留率、水分含量和外觀變化。例如，日本醫蛭凍干粉在40℃條件下儲存6個月后，抗凝血酶活性下降明顯，但在4℃條件下保存6個月仍符合藥典要求 。
l 長期穩定性試驗：在25℃/60%RH條件下儲存24個月，確保活性成分保留率≥80%，水分含量≤1%，復溶后溶液澄清度符合要求 。
l 微生物限度測試：采用ISO 11737-1標準，檢測需氧菌總數、霉菌/酵母菌數和內毒素含量。醫美凍干制品通常要求無菌，需氧菌總數<10CFU/g，內毒素≤0.25EU/mg 。
穩定性測試需結合產品應用場景。例如，手術類醫美凍干制品（如硅酮凝膠敷料）需特別關注抗瘢痕效果和物理強度；而微創類凍干制品（如膠原蛋白凍干面膜）則需重點評估抗炎效果和表皮再生能力。
五、醫美凍干制品開發案例分析
1. 重組膠原蛋白凍干面膜開發案例
某醫美品牌開發重組膠原蛋白凍干面膜，其開發流程如下：
l 保護劑篩選：采用Box-Behnken設計，以海藻糖（B）、山梨醇（C）、脫脂乳粉（A）為自變量，以凍干后活性保留率（Y）為因變量，得出配方為海藻糖15.87g/L、山梨醇20%、脫脂乳粉10%。
l 凍干曲線優化：通過DSC測定共晶點為-7℃，設定預凍溫度-40℃，保持8h；升華干燥階段采用-35℃（升溫1min，恒定2h）→-33℃（升溫1min，恒定2h）的溫度梯度，真空度維持在10Pa；解析干燥階段采用30℃，持續8h。
l 生產放大：從小試（5L凍干機）到中試（50L凍干機），再到生產（200L凍干機），通過純水凍干測試驗證設備性能差異，調整擱板升溫速率為0.3℃/min，并增加解析干燥時間2h。
l 質量控制：采用HPLC測定重組膠原蛋白含量，確保≥98%；通過SEM觀察凍干塊孔隙結構，保證復溶時間≤1分鐘；進行加速穩定性試驗（40℃/75%RH，6個月），活性保留率≥85%。
該案例中，凍干賦型技術（isol技術）對產品質量至關重要 。通過控制結晶過程形成特定孔隙結構，確保活性成分在凍干后保持高度穩定，并在復溶時快速釋放。
2. 多肽類凍干精華開發案例
某國際醫美品牌開發多肽類凍干精華，其開發關鍵點包括：
l 保護劑選擇：采用精氨酸（7.87g/L）、白蛋白（3.62g/L）和蔗糖（15.87g/L）的復配組合，通過正交試驗優化，顯著改善多肽的力學性能和穩定性。
l 凍干工藝設計：采用慢速凍結法（0.5℃/min）結合退火工藝（-10℃保持2h），形成較大冰晶，有利于升華；擱板溫度控制在-20℃至0℃梯度升溫，真空度維持在30Pa。
l 批次一致性控制：建立SPC體系，定期檢測活性成分保留率、水分含量和復溶時間等指標，確保不同規模生產的產品質量一致。
l 穩定性驗證：進行長期穩定性跟蹤（25℃/60%RH，24個月），多肽活性保留率≥80%；加速穩定性試驗（40℃/75%RH，6個月）顯示活性保留率≥75%。
該案例中，反復凍結法對凍干效果有顯著影響 。研究表明，反復凍結可改善最終產品外觀，消除分層現象，提高一次干燥效率，縮短干燥時間。
