前面介紹了診斷試劑凍干有很多優(yōu)勢,但是為什么凍干生物診斷試劑沒有快速的實(shí)現(xiàn)爆發(fā),因?yàn)樵\斷試劑的凍干存在著難點(diǎn),不易控制的問題:凍干過程中有些活性成分的變性失活及凍干效率低。
為什么會有成分失活呢?首先我們都知道凍干分為三個(gè)主要的過程,預(yù)凍,升華和解析,而失活就發(fā)生在預(yù)凍和升華過程中,分析這兩個(gè)過程中存在的主要的因素,就能找到原因。在預(yù)凍過程中存在著機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)就是機(jī)械損傷,機(jī)械應(yīng)力,這種作用越明顯,損傷越大,越容易失活。因?yàn)橐后w變成固體的過程是一個(gè)體積膨脹的過程,體積增大,液體變成固體的時(shí)候不是一下子變成固體,是逐步擴(kuò)散的,由于分層的原因,和體積膨脹導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力,使得分子受到擠壓應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力等,而導(dǎo)致失活。而溶質(zhì)效應(yīng)就是在預(yù)凍過程中,溶液中開始有晶核形成,在晶核逐漸擴(kuò)大過程中,溶液的液體體積逐步減少,溶液的濃度不斷升高,由于滲透作用,水分不斷從活性物質(zhì)中滲透至溶液中,開始脫水失去活性,就會造成局部濃縮效應(yīng)。還有就是升華過程中溫度和真空度控制不好,導(dǎo)致部分塌陷,或者部分超過物質(zhì)的共熔點(diǎn),使得物質(zhì)變性失活。
只有降低機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)才能避免產(chǎn)生失活,目前常用的手段是:1、預(yù)凍采用速凍法,先將擱板降溫,再放入產(chǎn)品急速冷凍,形成細(xì)微冰晶,使其來不及產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)。或者采用瞬時(shí)結(jié)晶技術(shù),依靠外界壓力的變化,達(dá)到瞬間結(jié)晶的實(shí)現(xiàn),避過機(jī)械效應(yīng)區(qū)域和溶質(zhì)效應(yīng)區(qū)域,保護(hù)生物活性。2、緩沖液要選用溶解度相當(dāng)?shù)木彌_配對鹽,避免由于局部濃縮導(dǎo)致ph變化引起變性。3、加入凍干保護(hù)劑和賦形劑等。凍干保護(hù)劑能有效保護(hù)我們的有效成分,降低溶質(zhì)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。4、采用新的凍干工藝:診斷試劑凍干球技術(shù)。目前診斷試劑多采用塑料的包裝,塑料的導(dǎo)熱性比玻璃差,即使凍干機(jī)的板層溫度能迅速降溫,但塑料瓶中的溶液受熱傳遞影響無法迅速降溫,會出現(xiàn)溶質(zhì)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng),影響產(chǎn)品的活性。而采用凍干球技術(shù),先將診斷試劑的溶液精確凍干成球狀,凍干球之間不會相互起反應(yīng),多個(gè)凍干球放在同一個(gè)輸送裝置中,可以采用任何形式的包裝,可以采用西林瓶,也可以采用塑料瓶,這樣產(chǎn)品可以使用的包材就很多了。5、凍干膜的使用,凍干膜的使用對于診斷試劑及制藥來說也是一個(gè)新的技術(shù)革新,通過好的傳熱,提高效率,減少機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng),改變降溫速率,從而更好的控制產(chǎn)品,而且避免了交叉污染問題。