当真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用上

真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用(上)

摘要：论述真空冷冻干燥技术在生物制品中的应用，以及在各领域的发展现状及前景，阐述选择真空冷冻干燥设备的原则。 关键词：真空冷冻干燥；生物制品；冻干机

真空冷冻干燥（Vacuum Fre冲击试验机的操作规程和试验要求有哪些eze Drying）简称冻干，是一种现代化的高新干燥技术，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、材料学等专业知识。由于在低温及真空状态下完成对制品的脱水干燥，而成为医学生物齿轮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（Wollaston）发明，1909 年沙克尔（Shackell）用真空升华干燥法对抗毒素、菌种、狂犬病毒及其他生物制品进行冻干保存，取得较好效果。

该技术于1935 年引起各国学者的重视与研究，并首次在冻干过程中采用强制加热，加快了冻干过程。1940年，曾用于为军队保存青霉素及血浆。之后该技术应用于商业生产，如冻干菌种、培养基、荷尔蒙、维生素、人血浆及药品等，使真空冷冻干燥技术开始真正应用于医药生物工业中。50 年代后，各种形式的冷冻干燥设备相继出现，技术进一步得到提高。随着电子技术的不断发展，冻干设备对材料的力学性能检测的自动控制也日趋完善，以微机进行干燥过程的全自动控制替代了以往的继电器控制，并出现了可以进行多台设备、多种干燥工艺任选的群控控制方式。我国的冷冻干燥技术起步较晚，1951 年才在上海设计成功，但质量效果均不理想。

在80 年代后随着市场需求才迅速发展起来，设备性能也逐渐的接近或赶上国际水平，其产品也由以前的医学生物制品广泛的应用到食品工业、材料工业、航空技术等方面。

冷冻干燥是用来干燥热敏性物料和需要保持生物活性的物质的一种有效方法。此法是将被干燥的药液在低温下冷冻使其所含的水分结冰，然后放在真空环境下干燥，让水分由固态升华为气态并移走使物料得以干燥。该技术在最大程度上防止了干燥物质的理化和生物学方面的变性，对于生物组织和细胞体损伤较少，能减少活菌体及病毒的死亡。冻干使一些液体药物得到浓缩，颜色不变，而且很疏松，加水后能迅速溶解，稳定性好，受污染机会少，从而便于运输，而且延长保存期限，提高药物质量。例如，人血浆在液体状态时只能保存几个月，而冻干后，可保存 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"随着行业对更轻的可再生材料的寻求缺点是投资大，维护费用高，因而产品成本高。现在国内许多制药企业都是用冷冻干燥法加工药物，如各种抗菌素、疫苗、酶制剂、血浆等。

1 冻干机的性能选择

冻干设备必须符合《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、适用性和经济性四个方面的综合能力。

(1) 冻干机的容量、规格、，包括隔板面积、冷凝器的捕水量、隔板尺寸、隔板间距等，都应与生产量的大小相匹配。

(2) 隔板正反面都要相当平整，板温应均匀，板与板之间，板的每个点温差应控制在±1℃内，才能保证整批产品质量均一。

(3) 冷凝器的温度，应能在h 内降至所需的温度，一般为45℃以下。

(4) 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漏量测试。

(5) 箱体应采用优质不锈钢材质，设计合理，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、管道件等选用抗蚀性佳的进口低碳不锈钢材质SUS304（L）或SUS316（L）。为便于人工清洁和CIP 自动清洗冻干箱体、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。清洗水必须是温度50～65℃不得重复使用的超滤水。零件拆装容易维修方便。不允许有死角等不易清洁的结构。冻干箱体采用大园角结构。所有的焊接结构经氩弧焊焊后修磨成园弧角或45°角。板层联接软管为SUS304 不带体整体螺旋管。

箱内零件极少有不易清洁的螺纹结构，箱内管道和箱底设计成略有坡度。为了达到在高真空下最小的材质放气量和清洁时污垢易清除的目的，冻干箱体和板层等表面必须进行镜面抛光处理。