4.2.4 熱力學分析
Carrington等人利用熱力學分析(TMA)研究了30%質(zhì)量分數(shù)果糖、蔗糖和葡萄糖在有和沒有羧甲基纖維素鈉(CMC)存在時冰的結(jié)晶溫度。TMA被用來測量冷凍和復溫過程樣品的膨脹，利用DSC也做了類似的研究。用TMA測得果糖在有和沒有CMC存在，以5℃/min的速率冷凍時的具有代表性的結(jié)果如圖4-39所示。圖4-40表示的是由TMA確定的30%蔗糖溶液慢速冷凍和熱處理后的加熱曲線。圖4-41表示的是由DSC確定的30%蔗糖溶液慢速冷凍和熱處理后的加熱曲線。比較由兩種方法測得的關于蔗糖的兩個溫度Tr1和Tr2(如圖4-40和圖4-41所示)，Tr1≈-60℃(TMA)和-41.2℃(DSC),Tr2≈-35℃(TMA)和-32.6℃(DSC),很明顯，正如作者所討論的那樣，有很多因素影響最后所得的數(shù)據(jù)。
TMA測量對解釋在加熱冷凍的甘露醇和其他立體異構(gòu)體溶液過程中，小玻璃瓶的破裂是很有用的。例如，甘露醇在-25℃以上體積比標準1型無色玻璃擴大30倍。小玻璃瓶是否破壞主要取決于填充物的體積及濃度，例如，當裝滿3%的甘露醇時，10%-40%的玻璃瓶子被破壞。
4.2.5 介電分析
Pearson Smith通過三個例子解釋了介電分析（DEA）的優(yōu)點是可提供好的的凍干工藝。結(jié)合水（兩個氫鍵）和吸附水（一個氫?。┑某谠ヌ匦圆煌捎脕泶_定凍干的結(jié)束，當吸附水解吸和結(jié)合水仍然存在時認為凍干結(jié)束。物質(zhì)的介質(zhì)響應與晶體的尺寸和水合程度有關。賦形劑的玻璃體形成特性和它的分子的流動性（黏性）與溫度和水合密切相關。電介質(zhì)的研究表明了糖溶液玻璃體形成的非阿倫尼烏斯(non-Arrhennius)行為，在溫度或水合有微小變化時，黏性的變化將達好幾個數(shù)量級。
Morris等人建議利用介電分析法可預測雙組分物質(zhì)的崩塌溫度。DEA的基本情況已解釋清楚了?！鞍l(fā)射顏率"(TOF)是確定崩塌溫度好的分析方法。圖4-42表示介質(zhì)損耗因子與頻率之間的函數(shù)關系曲線。作者稱此曲線低點的頻率為TOF。如圖4-43所示TOF隨著溫度的變化而變化。兩直線的交叉點可確定崩塌溫度。用TOF預測的10%的蔗糖、10%海藻糖、10%山梨糖醇以及11%的
Azactam TM溶液的崩塌溫度稍低于凍干顯微鏡觀察得的崩塌溫度，偏差分別為-3℃，-1.4℃，2.2℃和0.7℃。
Smith等人認為介電弛緩頻譜學提供了一種研究聚合物和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性的方法，其中，還提供了含水量和水的狀態(tài)信息。
4.2.6 X射線衍射學-拉曼光譜學
Cavatur和Suryanarayanant研制了一種低溫X射線粉末衍射(XRD)技術，用于研究凍結(jié)水溶液中溶質(zhì)的固體狀態(tài)。在凍結(jié)的乙氧萘青霉素鈉溶液（質(zhì)量分數(shù)22%）中，未發(fā)現(xiàn)共晶結(jié)晶。在-4℃熱處理可引起溶液的結(jié)晶，且隨熱處理時間而增加，另外兩種產(chǎn)品的研究表明，XRD在不干涉其他事件的情況下，可提供結(jié)晶程度的信息。
Sane等人利用拉曼光譜學用數(shù)量表示了冷凍干燥和噴射干燥過程結(jié)構(gòu)的變化。單克隆抗體類（例如RhuMAbVEGF)在沒有低溫保護劑的情況下，經(jīng)歷二次結(jié)構(gòu)變化。增加低溫保護劑的摩爾比率可保護其結(jié)構(gòu)。利用拉曼光譜學觀察到干燥蛋白質(zhì)的長期穩(wěn)定性是與結(jié)構(gòu)變化相關的。
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