真空冷冻干燥技术在体外诊断试剂方面的应用

真空冷冻干燥技术在体外诊断试剂方面的应用

发表时间：2020-09-10T10:34:47.470Z 来源：《建筑实践》2020年4月第10期作者：欧格

[导读] 随着我国经济的不断发展，经济也推动着医疗行业的迅速进步

摘要：随着我国经济的不断发展，经济也推动着医疗行业的迅速进步，体外诊断试剂方面逐渐成为了一个比较炙手可热的行业，随着医疗健康水平的不断进步，体外诊断方面的水平也得到了提高。正如当今新型冠状病毒的突然闯入，就会带动和产生更多的体外诊断试剂的研究和开发的建立。体外诊断试剂大部分为液体形式存在，并且在其运输的过程当中应当全称保持冷冻，进行低温的运存。由于试剂中大部分为水分子，其中的成分活跃，如果试剂中的分子一直处于活跃状态下会导致其失去活性，所以这里就要用真空冷冻干燥技术来进行对试剂的冷冻和保存，有效的解决了对试剂在运输过程中的保存问题，所以冷冻干燥技术在医疗诊断试剂方面行业广泛发展。

关键词：真空冷冻干燥技术；体外诊断试剂；应用

一、引言

冻干技术，也就是真空冷冻干燥技术，这种技术早期运用于食品、制药、血液等保存方面，随着医疗行业的发展，可以运用于诊断试剂当中，我国许多诊断试剂的研发单位开始对实验中真空冷冻干燥技术的研究。

本篇文章探讨的是基于真空冷冻干燥技术在体外诊断试剂方面的应用。根据结合自身的工作职责和岗位对于PCR核酸试剂冻干平台中，所负责的诊断反应试剂的开发以及在运输方面的冻存。

实时荧光定量PCR试剂普遍运用于在食品检测、病原体检测和癌基因诊断等方面。国产体外诊断分子检测试剂均采用液体、单组分多管分装的形式，试剂稳定性受限于-20℃冷冻保藏或干冰冷链运输，在保存和运输条件上要求苛刻，一般需要保存在-20℃并且对溶液冻融次数有限制，普遍需要干冰运输。这些条件如果得不到满足，会对PCR试剂的性能尤其是灵敏度造成很大的影响，甚至导致试剂失效。另外，操作复杂容易导致结果误差以及交叉污染，对人员的专业水平要求高。

二、真空冷冻干燥技术的原理及应用

这项技术的简要的工作过程也可以称为是升华干燥，就是通过将材料进行冷冻，使它其中的水分变成冰块，在真空的环境下使它升华而达到了干燥的目的。

真空冷冻干燥技术的基本原理：它和其他的干燥方法大致相同，都是要通过升华干燥的持续进行，而且必须满足其中两个条件，第一就是在其干燥的过程当中不停的热量供给，第二点是对其中加热过程中产生蒸汽的排出。在开始的阶段时，其中保存的试剂或者其他物料的温度较高，其中的热量来源可以是试剂的本身。在升华的过程当中，如果试剂中的热量消耗殆尽，也就是试剂的温度与存放的干燥室温度恒定时，如果没有外界的热量供应，保存升华干燥就会停下来。必须再对其进行外界的热量供应，这时还要考虑到升华过程中产生的蒸汽，如果蒸汽在干燥室中没有得到及时的排出，就会造成蒸汽分压升高，试剂的温度也会增加，如果温度到达了试剂的冻结点，试剂中的冰晶就开始融化，从而失去了对其的冷冻保存作用。

这里对于干燥室中蒸汽的排出作以简述，在其中，蒸汽的存在就相对于是一个传热的过程，排出蒸汽就是属于一个传质的过程，升华干燥过程实质上是一个传热、传质同时进行的过程。自然界中所发生的任何过程都有驱动力，升华干燥中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差，温差越大，传热速率愈快;蒸汽分压差愈大，传质(蒸汽排除)速率愈快。

在冻干的过程当中，要做到最保存产品的良好品质，还要对其在干燥的速率方面加快。整个干燥的过程要的潜热是由外界供给的热量传递到被干燥试剂和物体的表面，之后再通过干燥内部的热传递到试剂冰升华的发生位置。最后将产生的蒸汽排出，这个冷冻干燥的过程速率主要取决于设备的设计和操作，并且跟所被冻干的物流自身的性质有关系。所以，只有在提高传热。传质的效率以及增大被冻干物体的表面积，才能保障冻干速率的高效。

根据水的三种形态的性质，并且根据热力学的理论，随着压力的降低，水的冰点不会有太多的变化，而水的沸点会随之减少，当压力到达一定程度时，水的沸点和冰点会想重合，水的结冰状态下就可以直接略过液态的形成直接升华为气态。所以这种冻干技术运用到医疗诊断试剂当中，能够有效的解决在试剂运输的过程当中发生干冰不足的情况，而导致试剂的失活。

（1）真空冷冻赶在技术的应用背景

随着医疗行业的发展，体外诊断试剂的应用和储存离不开此技术的支持，体外试剂的研制和发觉，对于人体中可能出现的多种疾病起到了良好的预防和治疗作用，可见体外诊断试剂的重要性。体外诊断试剂的生产环境需要进一步提高，并且其储存的条件和环境也需改善，体外诊断试剂的发展受到了一定程度上的限制和阻碍，因此，体外诊断试剂的发展需要依靠于真空冷冻干燥技术的支持，真空冷冻干燥技术在体外诊断试剂的生产和保存的过程当中起到了有效的促进作用。

（2）真空冷冻干燥机性能的选择

真空冷冻干燥技术的应用主要是通过设备的支持，其中冻干机就是主要的设备，其中冷冻干燥技术都是依靠冻干机进行。所以根据试剂生产的需求，市场中也出现了许多冻干机，但对于其中冻干机的质量和性能方面都是参差不齐，如果不能有效合理的进行选择，就会在之后的生产和保存方面出现问题。所以在选择的过程当中，就需要根据冻干机的产品信息以及是否具有安全生产的标识来判断。还要根据冻干机的内部结构进行检测和选择，其中内部温度变化较大，必须选择韧性好，隔板性能强的，最后根据国家所规定的设备质量标准进行对比选择。

三、真空冷冻干燥技术在试剂保存方面的特点

冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成冰晶，然后在真空的条件下使固态水直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。试剂冻干后，排除95%的水份，而蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力，干燥后的产品能够常温保存而不致变质，因此冷冻干燥技术在医药上得到广泛地应用。

虽然我国的医疗技术得到不断的发展，但由于地域经济等问题还是会导致一些地区对于医疗设备不齐全，设备不完善的问题出现，给当地医疗方面带来许多棘手的问题。比如在试剂的运输和储存方面，由于需要外界干冰的挥发进行降温保存，这就会出现冷链断开的问