玻璃化转变温度

一根冰冷的焦糖棒又硬又脆;稍稍加热,它就变得柔软可塑,却始终没有熔化成液体。玻璃化转变温度(记作Tg)就是无定形固体发生这类变化的温度——从坚硬、易碎的玻璃态过渡到柔软、橡胶态。

这不是熔化。这里没有需要破坏的晶格,也没有尖锐的吸热;相反,当物料越过Tg时,分子的运动性骤然增强,在差示扫描量热曲线上表现为基线的台阶变化,而非峰。在Tg以下,分子基本被冻结在原位;在Tg以上,它们便能运动、弛豫和重排。

Tg对无定形药物和冷冻干燥生物制品的稳定性至关重要。在Tg以下,无序的分子缺乏重结晶所需的运动性,因此高溶解度的无定形形态被动力学锁定而保持稳定;在Tg以上,它们重获自由,倾向于结晶或聚集,从而摧毁这一优势。因此,处方科学家会将无定形产品储存在远低于Tg的条件下,并加入高Tg聚合物或冻干保护剂来提高它。被吸收的水是一种强力增塑剂,会降低Tg,这正是水分控制重要的又一原因。