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由于冷冻干燥机冻干过程存在多种应力损伤，因此保护剂保护药品活性的机理也是不同的，可以分为低温保护和冻干保护。

　　对于低温保护，目前被广为接受的液体状态下蛋白质稳定的机理之一是优先作用原理。优先作用是指蛋白质优先与水或水溶液中的保护剂作用。在有起稳定作用的保护剂存在的条件下，蛋白质优先与水作用（优先水合），而保护剂优先被排斥在蛋白质区域外（优先排斥）。在这种情况下，蛋白质表面就比其内部有较多的水分子和较少的保护剂分子。优先作用原理同样适用于冷冻-融解过程。蛋白质保护剂，在溶液中被从蛋白质表面排斥，在冻结过程中能够稳定蛋白质。但是优先作用机理不能*解释用聚合物或蛋白质自身在高浓度时保护蛋白质的现象。

　　在冷冻干燥机中，冻干保护剂作用简单来说就是为了使某些制剂能成功地进行真空冷冻干燥、改善冻干产物的溶解性和稳定性、使冻干产物有美观的形状等。需要在液体制剂中加入一些附加物质，它们就是保护剂，保护剂对冻干制品必须是化学惰性的。

　　下面来总结下冻干保护剂不同领域的应用作用：

　　1、细菌、病毒等微生物需要在特定的培养介质中生长繁殖，但是这些培养介质与微生物往往难以分离，它们能成功地冻干在这些培养介质之中。例如肉汤、脱脂乳和蛋白质等。

　　2、有些冻干制剂浓度很低，干物质含量极少，冻干时已经干燥的部份会被升华气流带走。为了提高浓度，增加干物质的含量，使冻干后的产物能形成较理想的团块，因此需要加入填充物质，使固体物质的浓度在4％～25％之间。这些填充物或赋形剂是蔗糖、乳糖、肌醇、脱脂乳、水解蛋白、葡聚糖、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮（笔痴笔）等。

　　3、有些生物活性物质特别脆弱，在冷冻和干燥时由于物理或化学原因会受到危害，因此需要加入一些保护剂，以减少在冷冻和干燥中的损害。例如二甲亚砜、甘油、右旋糖苷、糖类和笔痴笔等。

　　4、加入某些物质可以提高产物的崩解温度，使产物容易冻干。它们是甘露醇、甘氨酸、右旋糖苷、木糖醇和笔痴笔等。

　　5、为了改变冻干制剂的酸碱度，从而提高共晶点，以利于冻干。它们是碳酸氢钠、氢氧化钠等。

　　6、为了改进产物贮存的稳定性，提高贮存温度，延长贮存时间。它们是一些抗氧化剂，例如维生素颁、维生素贰、氨基酸、硫代硫酸钠、硫脲、卵磷脂和水解蛋白等。

　　7、加入某些物质可以消除自由基团，增加冻干产物的稳定性。它们是氨基酸、维生素碍、维生素颁、硫脲、亚硫酸化合物、天门冬氨酸钠等