玻璃轉化溫度

一根冰冷的焦糖棒又硬又脆;稍稍加熱,它就變得柔軟可塑,卻始終沒有熔化成液體。玻璃轉化溫度(記作Tg)就是非晶形固體發生這類變化的溫度——從堅硬、易碎的玻璃態過渡到柔軟、橡膠態。

這不是熔化。這裡沒有需要破壞的晶格,也沒有尖銳的吸熱;相反,當物料越過Tg時,分子的運動性驟然增強,在差示掃描量熱曲線上表現為基線的台階變化,而非峰。在Tg以下,分子基本被凍結在原位;在Tg以上,它們便能運動、鬆弛與重排。

Tg對非晶形藥物與冷凍乾燥生物製品的穩定性至關重要。在Tg以下,無序的分子缺乏再結晶所需的運動性,因此高溶解度的非晶形形態被動力學鎖定而保持穩定;在Tg以上,它們重獲自由,傾向於結晶或聚集,從而摧毀這一優勢。因此,處方科學家會將非晶形產品儲存在遠低於Tg的條件下,並加入高Tg聚合物或凍乾保護劑來提高它。被吸收的水是一種強力塑化劑,會降低Tg,這正是水分控制重要的又一原因。