採用薄膜凍幹（thin film freezing）技術，將生物製品製成粉末的新方法，有望實現靈活的遞藥形式，提高功效，破解冷鏈成本難題。在COVID-19大流行背景下，薄膜凍幹技術來得正當其時。
Robert O. (「Bill」) Williams III博士是德克薩斯大學奧斯汀分校（UT-Austin）藥學院分子藥物與遞藥系主任，在遞藥、工藝與生物技術領域擁有49項專利。適用範圍很廣的薄膜凍幹技術是他的最新成就之一，有望運用於大分子、小分子、疫苗、植物藥，同時保持治療和成本優勢。該項目是與UT-Austin化學工程教授Keith P. Johnston博士，以及陶氏化學公司合作開發，目的是提高水溶性差的藥物的遞藥性。當這一項目的
智慧財產權重新回到UT-Austin時，引起了該校校友、Lung Therapeutics公司總裁、CEO Brian Windsor博士的注意。Windsor博士獲得了該產品的智慧財產權授權許可，決定圍繞這個產品新組建TFF Pharmaceuticals公司，TFF的名稱，來自於薄膜凍幹（thin film freezing）的英文名稱。
薄膜凍幹的工作原理
薄膜凍幹（TFF）的工藝相對簡潔。TFF公司採用一種有效成分，將小分子藥物，或是諸如DNA、RNA或疫苗之類的生物製品，溶解在純水或與有機助溶劑混合的水中。TFF使用惰性
載體轉運活性成分進入，迅速將溶液冷凍成小於500微米的薄膜。這一智慧財產權的亮點在速度方面，快速凍結將分子鎖定在阻止降解的狀態，成為這一工藝過程的關鍵所在。接著將冷凍的溶劑升華，留下精細粉末，這種粉末，可以很好地用於吸入給藥、鼻腔給藥，或復溶為注射劑。
Williams博士承認，大家最初是擔心這項技術對生物製品的影響。如果冷凍速度不夠快，就會使蛋白質和多肽分子變性。TFF方法可以在50到2000毫秒之間的任何時間，使得與表面接觸的液滴凍結，因此大幅減少所需的表面積與體積比。當溶液結晶時，就會形成一種幾乎完全是高活性藥物的粉末。
克服噴霧乾燥、凍幹不足，改善功效？
噴霧乾燥是一種已經使用了幾十年的常用技術，利用熱量蒸發形成乾粉。但噴霧乾燥技術產生的粉末孔隙度不夠大，無法實現有效的肺深層遞藥。與薄膜冷凍相比，噴霧乾燥更容易生成設計不良的顆粒。另一方面，凍乾等較慢的方法，需要將蛋白質或多肽長時間暴露於界面，增加分子降解風險，以及引入汙染物的可能性。薄膜冷凍的冷卻速度，比通過凍乾冷凍的速度快100到1000倍，使得表面積與體積比減小。
Dale Christensen博士是TFF公司的臨床顧問，他從一開始就參與到相關工作中。這家公司的乾粉可吸入產品，最初擬用於治療受損和患病的肺，以及肺移植後的器官排斥反應。隨著公司的發展，這項技術的用途已經超越最先的估計範圍。Christensen博士表示，正在尋找可以從鼻內、眼內與局部給藥中受益的適應症。適當大小的顆粒形成的穩定粉末，可以遞藥到肺的所有部位，與皮下遞藥相比，優勢明顯。對於黏膜免疫，人體利用IgA保護胃腸道免疫力，以抵抗具有傳染性的有機體。通過注射接種的傳統疫苗，往往會繞過黏膜表面，因此無法引起IgA反應。這或許能夠解釋，為什麼一些疫苗並不適用於呼吸道疾病。如果採用適用的粉末，將活的或滅活病毒遞送到肺部，並在該部位產生抗原，通過IgA與繼發性IgG響應，從而產生全身保護作用。
ITT公司CEO Glenn Mattes先生認為，功效的提高與疫苗和治療藥物的成本效益直接相關。以較低的劑量遞藥到肺部，療效更好，不良事件特徵也會改善。以通常用於治療肺麴黴病的抗真菌藥為例，這些藥物在很長一段時間內靜脈內給藥，後來過渡為口服給藥。這些藥物會導致肝毒性和肝酶升高。接受推薦劑量的患者中，有20％患有受到視力障礙困擾，例如模糊和復視，這通常會導致他們中止治療。這些藥物還抑制代謝其它藥物的系統，導致強烈的藥物-藥物相互作用。對於肺麴黴病，採用傳統的抗真菌藥物治療，會導致胃腸道藥物濃度高，血液中生物利用度要達到50-80％，才會有10％進入肺部。換句話講，如果給藥200 mg，全身吸收可能有150 mg，只有10到20 mg會進入肺部。而使用TFF技術，將能夠直接向肺部遞藥80 mg劑量，不會導致肺功能下降，也不會產生視覺障礙與肝毒性。採用TFF技術製成的粉劑，可以只使用口服傳統劑量的40％，直接向肺部提供更大的治療劑量，還可以消除不良副作用。
破解冷鏈成本難題
在某些情況下，疫苗成本的80％可以歸因於冷鏈所需的溫度控制。將液態疫苗製成粉末，將大幅降低倉儲與運輸成本。例如，兩種領先的mRNA疫苗需要-20至-80℃的溫度才能保持活力。Mattes先生表示，在至少一個例子中，經薄膜冷凍製成的乾粉，在25℃下保存長達6個月時，證明能夠保持活性藥物成分的活性與穩定性。正在深入探索中TFF的潛在優勢，受到業界關注。TFF公司正在與十幾家大型醫藥公司合作，對生物製品與COVID-19疫苗開展技術檢測。這些大型醫藥公司中，很多都嘗試過噴霧乾燥，但發現噴霧乾燥並不適用於
siRNA、質粒DNA和mRNA。
TFF公司目前正在與20家公司就疫苗、生物製品、新化學實體與植物藥展開合作，包括與相關公司籤訂材料轉讓協議和工作說明書。TFF公司自己也在開發用於治療侵襲性肺麴黴病的伏立康唑乾粉製劑，用於實體
器官移植的免疫抑制藥物他克莫司，以及用於治療COPD和
哮喘的吸入性乾粉藥物組合產品。這些在研產品在505（b）（2）註冊審批途徑下申報。(
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