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冷凍干燥是治療性蛋白質(zhì)制劑的關(guān)鍵工藝。作為蛋白質(zhì)凍干過(guò)程中的保護(hù)劑，氨基酸需使蛋白質(zhì)在凍結(jié)及后續(xù)干燥階段所面臨的多種不穩(wěn)定應(yīng)力下保持穩(wěn)定。

研究表明，氨基酸與蔗糖、海藻糖等常用穩(wěn)定劑具有相似的凍干保護(hù)作用，但其化學(xué)結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)更為多樣。氨基酸在液態(tài)和固態(tài)下均能抑制蛋白質(zhì)聚集，且在冷凍與干燥狀態(tài)下表現(xiàn)出有利的理化特性，有望成為新一代蛋白質(zhì)凍干保護(hù)劑。

相較于冷凍過(guò)程，凍干對(duì)溶質(zhì)的特異性要求更為嚴(yán)格。蔗糖和海藻糖是目前常用的凍干保護(hù)劑，因?yàn)閮龈蛇^(guò)程中的穩(wěn)定需要糖與蛋白質(zhì)之間發(fā)生直接相互作用。

在小規(guī)模操作中，糖類(lèi)足以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的干燥；但在大規(guī)模藥物蛋白質(zhì)凍干中，除糖外還需添加賦形劑，以?xún)?yōu)化凍干工藝并獲得形態(tài)良好的餅狀結(jié)構(gòu)。部分氨基酸即用作此類(lèi)賦形劑，其中甘氨酸最常見(jiàn)。甘氨酸在凍干過(guò)程中發(fā)生結(jié)晶，為冰晶升華提供充足空間，從而成功完成凍干并形成外觀合格的餅狀物，但其本身無(wú)法為干燥后的蛋白質(zhì)提供穩(wěn)定性保護(hù)。

組氨酸和精氨酸可通過(guò)氫鍵（或離子-偶極相互作用）與蛋白質(zhì)結(jié)合，保護(hù)抗體免受凍干誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，從而維持其干燥狀態(tài)下的穩(wěn)定性。研究表明，堿性氨基酸（賴(lài)氨酸、精氨酸和組氨酸）在凍干后會(huì)發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，表明其至少部分以無(wú)定形態(tài)存在；但凍干后的堿性氨基酸并非無(wú)定形，仍可檢測(cè)到部分晶體衍射峰。配方的pH值是影響組氨酸結(jié)晶行為的關(guān)鍵因素：在pH 6.0時(shí)組氨酸不易結(jié)晶，而在較高或較低pH條件下則容易結(jié)晶。推測(cè)組氨酸分子中帶電與不帶電咪唑基團(tuán)之間的平衡狀態(tài)可能調(diào)控其結(jié)晶過(guò)程。