由于冷凍干燥機凍干過程存在多種應(yīng)力損傷，因此保護劑保護藥品活性的機理也是不同的，可以分為低溫保護和凍干保護。

　　對于低溫保護，目前被廣為接受的液體狀態(tài)下蛋白質(zhì)穩(wěn)定的機理之一是優(yōu)先作用原理。優(yōu)先作用是指蛋白質(zhì)優(yōu)先與水或水溶液中的保護劑作用。在有起穩(wěn)定作用的保護劑存在的條件下，蛋白質(zhì)優(yōu)先與水作用（優(yōu)先水合），而保護劑優(yōu)先被排斥在蛋白質(zhì)區(qū)域外（優(yōu)先排斥）。在這種情況下，蛋白質(zhì)表面就比其內(nèi)部有較多的水分子和較少的保護劑分子。優(yōu)先作用原理同樣適用于冷凍-融解過程。蛋白質(zhì)保護劑，在溶液中被從蛋白質(zhì)表面排斥，在凍結(jié)過程中能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)。但是優(yōu)先作用機理不能*解釋用聚合物或蛋白質(zhì)自身在高濃度時保護蛋白質(zhì)的現(xiàn)象。

　　在冷凍干燥機中，凍干保護劑作用簡單來說就是為了使某些制劑能成功地進(jìn)行真空冷凍干燥、改善凍干產(chǎn)品的溶解性和穩(wěn)定性、使凍干產(chǎn)品有美觀的形狀等。需要在液體制劑中加入一些附加物質(zhì)，它們就是保護劑，保護劑對凍干制品必須是化學(xué)惰性的。

　　下面來總結(jié)下凍干保護劑不同領(lǐng)域的應(yīng)用作用：

　　1、細(xì)菌、病毒等微生物需要在特定的培養(yǎng)介質(zhì)中生長繁殖，但是這些培養(yǎng)介質(zhì)與微生物往往難以分離，它們能成功地凍干在這些培養(yǎng)介質(zhì)之中。例如肉湯、脫脂乳和蛋白質(zhì)等。

　　2、有些凍干制劑濃度很低，干物質(zhì)含量極少，凍干時已經(jīng)干燥的部份會被升華氣流帶走。為了提高濃度，增加干物質(zhì)的含量，使凍干后的產(chǎn)品能形成較理想的團塊，因此需要加入填充物質(zhì)，使固體物質(zhì)的濃度在4％～25％之間。這些填充物或賦形劑是蔗糖、乳糖、肌醇、脫脂乳、水解蛋白、葡聚糖、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。

　　3、有些生物活性物質(zhì)特別脆弱，在冷凍和干燥時由于物理或化學(xué)原因會受到危害，因此需要加入一些保護劑，以減少在冷凍和干燥中的損害。例如二甲亞砜、甘油、右旋糖苷、糖類和PVP等。

　　4、加入某些物質(zhì)可以提高產(chǎn)品的崩解溫度，使產(chǎn)品容易凍干。它們是甘露醇、甘氨酸、右旋糖苷、木糖醇和PVP等。

　　5、為了改變凍干制劑的酸堿度，從而提高共晶點，以利于凍干。它們是碳酸氫鈉、氫氧化鈉等。

　　6、為了改進(jìn)產(chǎn)品貯存的穩(wěn)定性，提高貯存溫度，延長貯存時間。它們是一些抗氧化劑，例如維生素C、維生素E、氨基酸、硫代硫酸鈉、硫脲、卵磷脂和水解蛋白等。

　　7、加入某些物質(zhì)可以消除自由基團，增加凍干產(chǎn)品的穩(wěn)定性。它們是氨基酸、維生素K、維生素C、硫脲、亞硫酸化合物、天門冬氨酸鈉等