生物由来水溶性タンパク質のマイクロ波真空発泡乾燥

摘要

近年，バイオテクノロジーの進歩とともに，タンパク質などの生体高分子を用いた医薬品が増えているが，溶液状態での安定性確保が困難なことが多く，保存可能期間は短いため，多くのタンパク質製剤は，凍結乾燥（以下FDと略す）により乾燥状態で保存されている．しかし，FDは氷の昇華を伴う乾燥のため長時間かかり，また大きなエネルギーを要する．さらに凍結濃縮による水和状態の変化や氷晶などからの物理的なダメージを受け，タンパク質が失活，凝集してしまうことがある．そのため，タンパク質製剤に化合物や添加物を加えることでそれらの変性を防ぐ研究が行われている(1)．これに対して我々は，マイクロ波真空乾燥法（以下 MVD と略す）を用いた方法を提案する．MVD は減圧下で水の蒸発を促進させ，蒸発時に奪われる潜熱をマイクロ波により供給し，結果として常温に近い温度で乾燥できる方法である．これにより，内部からの水分排出効果による乾燥時間の大幅な短縮とともに，常温での乾燥処理が可能となり，図1に示すように濃縮によるガラス転移温度の上昇もあってタンパク質の損傷を防ぐことが期待できる．これまでの研究(2)では，MVDで乾燥させた卵白の分子構造の維持とリゾチームの分解活性の維持を確認している．本研究は，MVD の圧力，マイクロ波出力を調整することで，比較的低温で試料を発泡させ，品質を維持しつつ乾燥をさらに高速化することを目的に行い，表面形態・乾燥時間・分子構造を評価した．試料は卵白とリゾチームよりも熱変性温度が低いと考えられるプロテアーゼを用いた．最終目標としてFD，MVDの乾燥の特徴を理解し，より高品質，高効率な医薬品の乾燥保存の実現を目指している．