真瑞科普|分子诊断试剂中的冻干技术

冷冻干燥，全称真空冷冻干燥，简称冻干。真空冷冻干燥技术是将需要干燥的制品，在低温条件下将其水分冻结，在水三相点（水的固、液、汽三相平衡共存时的温度：273.16K，0.01℃）条件下，使制品中的水分由固体状态直接升华成气体状态，以水蒸气的形式从制品中去除，使制品原有的结构、活性和生物特性得到最大程度的保护并能做到完全干燥。

冻干制品在升华干燥过程中，有效地避免了物理结构和化学结构的改变，对生物组织和细胞结构和特征的损伤较小，使其快速进入休眠状态，有效保护了许多热敏性药物或生物制品有效成份的稳定性。

加样体积更灵活，检测灵敏度更高；冻干制品在干燥后形成特有的海绵状多孔性结构，加入复溶剂后，能够快速溶解并恢复原有水溶液的理化特性和生物活性。

真空冷冻干燥可将制品中95%-99.5%的水分除去，使得制品的稳定性得到提升，同时在常温中也可保存，保质期较长；可免除冷链储运成本，降低由于温度控制不当导致试剂活性降低的风险。

预冻可使溶液中的自由水预先冷冻成固态以便后续升华，根据冻结过程的快慢可以分为慢冻和速冻两种。慢冻时液体以较慢的冷却速度冷冻到一定温度，该过程得到粗而大的晶体，大晶体间的大间隙有利于水蒸气的逸出，从而提高干燥速率；然而慢冻的产品外观较为粗糙，复溶速度慢。而速冻的特性与上述相反。值得注意的是，无论是慢冻还是速冻，冻结后制品的温度均应低于其三相点温度，预冻的温度一般低于水三相点10-15℃。

退火是以一定的升温速率将已冻结产品的温度升至某一温度保持一段时间，随后再以一定降温速率将其温度降低到冻结温度的过程，使预冻阶段未冻结水进一步冻结、使预冻时来不及完全结晶的制品内部结晶完全并形成畅通的水蒸气逸出通道，提升干燥效率。

升华干燥是在近真空条件下将试剂中固态水通过升华而去除的过程，主要是去除制品在冻结阶段形成的自由水。升华干燥完成后体系中依然存在大约10%的残留水分，这是因为升华干燥仅可以除试剂中大部分的自由水，体系中尚余结合水及少部分未能去除干净的自由水。

解析干燥是在近真空条件下将上述升华干燥未能去除的水分通过解析而去除的过程，也是冻干过程中水分去除的第二阶段，因此又称为二次干燥。一次干燥是将水以冰晶的形式除去的，但对于吸附水，其吸附能量高，如果不提供足够的能量，水就不可能从吸附中解析出来。因此，这一阶段产品的温度应足够地高，只要不超过允许的最高温度即可。

值得注意的是，升华干燥阶段的水分去除并非越彻底越好，因为有些生物活性物质（如蛋白质）需依赖于一定的水分维持原有的空间构象。一般而言，不同产品内残余水分的含量视种类和要求而定，解析干燥完成后体系中存在大约1%的残留水分。