真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用

真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用

发表时间：2011-06-29T08:20:17.870Z 来源：《中国健康月刊（学术版）》2011年第3期供稿作者：鲍颖张婧[导读] 真空冷冻干燥技术在功能食品和纳米材料、生物、医学等方面的大规模应用，为冻干技术开辟了广阔的前景。鲍颖张婧【关键词】真空冷冻干燥；生物制品；冻干机【中图分类号】R352【文献标识码】B【文章编号】1005-0515(2011)03-0351-01

真空冷冻干燥简称冻干，就是把含有大量水分的物质预先进行降温东结成固体，然后一定真空条件下使水蒸气直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结时的冰架中。它是一种现代化的干燥技术。是真空技术、制冷技术和干燥技术的结合。又是一门跨越多个学科领域的交叉科学。涉及传热传质、流体力学、自动控制、食品营养、生物工程材料等专业知识。由于在低温及真空状态下完成对制品的脱水干燥，而成为医学生物制品中首选的干燥保存方法。该技术最早于1813年由英国华莱斯顿发明，1909年沙克尔用真空升华干燥法对抗菌素、菌种、狂太病毒及其他生物制品进行冻干保存，取得较好效果。冷冻干燥是用来干燥热敏性物质和需要保持生物活性的物质的一种有效方法。该技术最大程度上防止了生物制品、药品在水和热的作用下很容易产生的性变和分解，对生物组织和细胞体损伤较少，能减少活菌体及病毒的死亡。低温干燥，物质中挥发性成分损失很小，微生物的生长和酶的作用无法进行，能保持原来性状。由于干燥在真空下进行，氧气较少，因此易氧化的物质的到了保护。干燥能排除95%~99%以上水分、使干燥后产品能长期保存而不致变质。例如，人血浆在液体状态只保存几个月，而冻干后可保存5~10年。麻疹弱毒活疫苗在液态的有效期为三个月，冻干后可延长一年。真空冷冻干燥的缺点是投资大、维护费用高、因而产品成本高。现在国内许多制药企业都用冷冻干燥法加工药物，如各种抗生素、生物提取物、疫苗、酶制品等。 1冻干机性能选择

药用冻干技术必须符合《GMP》规范，一台较完善的冻干设备除了容纳最新的冻干技术外，其性能还必须具备安全性、可靠性、适应性和经济性四个方面的综合能力。

冻干机的容量、规格，包括隔板面积、冷凝器补水量、隔板尺寸、隔板间距等，都应与生产量大小相匹配。隔板正反面都要相当平整，板温均匀，板与板之间、板的每个点温差应控制在正负1°C内，才能保证整批产品质量均一。冷凝器的温度应能在1~2小时内降至所需温度，一般为-45°C以下。箱体的真空度，空箱测定应在30min内达到2.66Pa，冻干箱体、板层和水汽凝结器、蒸汽冷凝管均属受内外压部件，它们在真空下的泄漏对药品可能造成污染，因此冻干设备中内外压部件都必须进行严格的泄露测量，使之符合安全性指标。箱体应采用优质不锈钢材质、设计合格、方便清洗、高度耐腐蚀。凡是直接和间接接触药品的冻干箱体、板层、软管、活塞杆和水汽凝结器、蒸汽冷凝管以及各类真空阀门，管道件等选用抗腐蚀性佳的进口低碳不锈钢材质sus304(L)或sus316(L)。为了便于人工清洁和CIP 自动在线清洗冻干箱体、板层和水汽凝结器，这些部件内部构造尽可能简单，以最少的零件达到同样的功能。清洗水必须是50~60°C不得重复使用的超滤水，零件容易拆装、维修方便、不允许有死角等不易清洁的结构。冻干箱体采用大圆角结构，所用的焊接结构经氩弧焊焊后修磨成圆弧角或45度角。板层连接软管sus304（L）不带网体整体螺旋管，箱内管道和箱底设计略有坡度，为了达到在高真空下最小的材质放气量和清洁的目的，冻干箱体和板层表面必须进行镜面抛光处理。 2冻干机附属装置

2.1液压装置，由于冻干后在箱内整箱轧塞，板层能上下自由移动，有利于箱内清洗，容易接近箱内各个部位。

2.2有限量泄漏装置，用于控制箱内真空度，有控制的掺入氮气或无菌空气，它将有利于二次干燥阶段制品的升温，可缩短冻干周期2~3小时。

2.3控制系统，主要控制隔板温度，可通过记录仪保存产品温度，、隔板温度、冷凝器温度、箱体真空度等，并设有连锁报警，提高操作的可靠性，避免产品在操作或配套设施出错时蒙受损失。企业应根据自己的需求选择进口冻干机或国产冻干机，并考虑价格、安装调试、维护保养、零件供应、售后服务等问题。 21世纪是以生物、材料、电子、信息科学等领域的重大发展为标志，真空冷冻干燥技术在次会发挥重要作用。在一些发达国家，冻干食品占方便食品的比例越来越大，被认为是高档的脱水食品，并广泛应用到食品各个领域，如方便食品、即时汤料、粉末蔬菜、颗粒蔬菜、速溶饮品等，国际上的冻干食品总是供不应求。在医学方面，冻干技术也为医学的发展提供依托，离体生物组织冻干保持活性的研究，从简单的精子细胞组织到复杂的人角膜细胞结构，正处于深入的发展研究阶段。

在纳料材料领域，冻干作为低温化学制粉过程，其产品品质和性能的优势，而且由于尖端领域或宇航、军事等特殊领域，因此具有良好的开发应用前景。

真空冷冻干燥技术在功能食品和纳米材料、生物、医学等方面的大规模应用，为冻干技术开辟了广阔的前景。随着冻干技术应用领域的深入和扩展，冻干设备也需要不断发展，生物制品和药用冻干机应提高自动化程度及运转的可靠性，进一部加强清洗消毒灭菌功能。食品用冻干机应提高产量，设备改进的目的是降低设备及产品成本，提高质量。参考文献

[1]曾军冷冻干燥的设备性能选择以及配方研究，冻干工艺经验，海峡药学。2001年. 第13卷.第一期99

[2]徐成海王德喜关奎之张世伟真空冷冻干燥技术在若干高新柯及领域中的应用于发展. 真空科学与技术. 2002年第22卷增刊. 31~32

作者单位：150069黑龙江江世药业