前面介紹了診斷試劑凍干有很多優勢,但是為什么凍干生物診斷試劑沒有快速的實現爆發,因為診斷試劑的凍干存在著難點,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主要的過程,預凍,升華和解析,而失活就發生在預凍和升華過程中,分析這兩個過程中存在的主要的因素,就能找到原因。在預凍過程中存在著機械效應和溶質效應。機械效應就是機械損傷,機械應力,這種作用越明顯,損傷越大,越容易失活。因為液體變成固體的過程是一個體積膨脹的過程,體積增大,液體變成固體的時候不是一下子變成固體,是逐步擴散的,由于分層的原因,和體積膨脹導致的機械應力,使得分子受到擠壓應力和機械應力等,而導致失活。而溶質效應就是在預凍過程中,溶液中開始有晶核形成,在晶核逐漸擴大過程中,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。還有就是升華過程中溫度和真空度控制不好,導致部分塌陷,或者部分超過物質的共熔點,使得物質變性失活。
只有降低機械效應和溶質效應才能避免產生失活,目前常用的手段是:1、預凍采用速凍法,先將擱板降溫,再放入產品急速冷凍,形成細微冰晶,使其來不及產生機械效應和溶質效應。或者采用瞬時結晶技術,依靠外界壓力的變化,達到瞬間結晶的實現,避過機械效應區域和溶質效應區域,保護生物活性。2、緩沖液要選用溶解度相當的緩沖配對鹽,避免由于局部濃縮導致ph變化引起變性。3、加入凍干保護劑和賦形劑等。凍干保護劑能有效保護我們的有效成分,降低溶質效應和機械效應。4、采用新的凍干工藝:診斷試劑凍干球技術。目前診斷試劑多采用塑料的包裝,塑料的導熱性比玻璃差,即使凍干機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,會出現溶質效應和機械效應,影響產品的活性。而采用凍干球技術,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,多個凍干球放在同一個輸送裝置中,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新的技術革新,通過好的傳熱,提高效率,減少機械效應和溶質效應,改變降溫速率,從而更好的控制產品,而且避免了交叉污染問題。