生物制药冻干技术的应用

谢晓婷

摘要：冻干技术是一项比较通用的制药工艺，先经过冷冻使样品中的水分变为固态，然后再降压和加热使其升华，变为气态水蒸气后去除，以此来达到干燥的效果。在用于生物制药领域时，它能够保证药品长时间的活性，从而便于储存和运输，并且在干燥效率上也要比其他方法有优势。目前，冻干技术一般被用于制备以蛋白质为主要成分的药品，及各种生物制剂，有时也被用于对细胞及组织的保存。文章将对技术的原理进行简要描述，并列举该技术的具体应用方式。

关键词：生物制药；冻干技术；应用；制药领域

前言：生物制药起源于二十世纪初期，并且在二十一世纪被广泛用于医疗领域。在进行生物制药时，虽然采用的工艺较为简单，且成本较低，但适宜药品制备的环境才能够产出疗效达标的药品。同时，药品必须良好的保存，以防止其失效。所以一直以来，生物制药的保存问题都备受关注。将冻干技术用于其中，能够通过对药品的干燥处理，帮助药品的制备，并且能够延长保存的期限，从而促进生物制药的发展。

1.冻干技术概述

冻干技术，即冷冻干燥技术，作用是在半固态的状态下，将样品中的水分去除，达到类似于干燥的效果。其原理是基于两个物质变化过程，分别是冷冻、升华，首先是将水通过冷冻转化为固态，再经过升华转化为气态，然后将其从样品中去除。在实际操作中，要先对样品进行低温冷冻，使样品中变为固态，然后在低温、真空环境下，对样品进行降压，使样品保持固态的状态，而其中的水升华成水蒸气，达到干燥的目的。后续为了加大冻干效果，可以在不破坏样品的前提下，对其进行适当加热，加热的温度需要小于样品的熔点，直至冻干效果达到预期为止。该项技术比较适合用于对物质的提取、储存，因为其不会在冻干过程中失活或改变性质。

2.生物制药冻干技术应用优点

2.1保护样品的性质和活性

在生物制药中，冻干技术在在应用时，经过冷冻、降压过程的样品，其中的水分子基本维持在固态，并且由于是在真空状态下，在缺少氧气和水分的参与下，样品中不容易出现化学反应。如此一来，样品在冻干前后，其性质及活性都不会有太大变化。同时，整个冻干过程中，反应容器内的压力、温度都较低，一般压力在1.33pa以下，温度在-60℃以下，这种条件使样品不易因温度而出现损伤，保证了其稳定性。因此，冻干技术适合用来对物质进行保存，在生物制药领域中，这会被用来制备一些需要干燥保存的药品。

2.2干燥效率高

在冻干过程中，涵盖了制冷、降压、加热等过程，在温度、压力的作用下，借助冻结和升华的相互作用，将样品中的水去除来实现干燥。使用该技术，在容器足够大，且能够精确控制其中温度、压力的前提下，可以实现对大量样品的均匀、彻底冻干。相较于别的干燥技术，冻干能够在更短的时间里完成干燥，在效率上有明显优势。在生物制药领域，这种优势对于药品的批量生产有很大帮助。同时，冻干的过程中，不会出现耗材问题，有助于控制成本。

2.3有助于长期保存性

该技术可以使样品脱水，并且制成粉末状，这便于对样品的长期保存。而且，干燥后的样品不需要冷藏，因为缺少水分，所以在室温下也不容易腐败和变质，能够长时间保持稳定，维持其良好的质量和活性。同时，如果将冻干后的样品置于密封容器当中，避免了空气和光线对其的侵害，就能够从根本上消除影响样品的因素。因此，冻干技术有利于进行样品的储存，这在制药领域是十分重要的，延长了药品的保质期，便于药品的运输和销售，解决了药品在储存过程中的失效问题。

3.生物制药冻干技术的具体应用

3.1血浆的冷冻干燥

人的血浆是一种富含蛋白质、酶和其它生物分子的重要生物药品。由于其含有大量的水分，不利于长期保存和运输，所以可以将其冻干成固态的粉末状，然后就可用于治疗失血性休克、低蛋白血症等疾病中。同时，因为在冻干的过程中，去除了水分的同时，也去除了血浆当中的红细胞，只保留了原有的血浆成分，如凝血因子、免疫球蛋白等，所以在使用时无需检查病人的血型。血浆冻干主要是三个环节，先将血浆通过低温冻成固体，保护其中的重要物质不被破坏；然后用降压、升温等方式使水在气态下与血浆分离；最后通过药解析来去除残留的少量水分。在这个冻干的过程中，需要尤其控制好初步冻结的速度，并且保证容器内的真空状态，这是为了避免血浆中的蛋白失活。如果速度控制不好，血浆中可能会出现冰晶，进而破坏免疫球蛋白等物质。同时，真空性良好的前提下，水分能够更快地升华，缩短去除水分的时间。此外，在冻干技术应用的同时，需根据实际需要加入保护剂，其作用是防止在冻结和升华时蛋白质的结构变化。

3.2疫苗的冷冻干燥

疫苗是一种预防传染病的重要生物药品，因为其中存在活性物质，所以保存的条件比较苛刻，并且不利于运输。因此，如何在保证活性的前提下，使其能够便于长期储存，成为了疫苗制备的主要问题。借助于冷冻干燥技术，可以对疫苗进行充分脱水，将其转化为冻干粉末，这样不仅保证了其活性，还能使疫苗中发挥作用成分的性质不会因外界条件的变化而劣化，这样便于长期保存和运输，使疫苗始终都有较高的活性和有效性。在应用冻干技术时，与对血浆的冻干工艺相似，同样是先在低温下对疫苗溶液进行冷冻，使其中的水分转化为固态，然后在真空环境下进行干燥，彻底去除水分。在冻干和升华时，需要控制好温度，避免超出疫苗成分和其中水分的共晶点，并且真空度、容器压力等也要控制，这会影响水分脱离的速度和程度。经过冷冻干燥后的疫苗，也要做好密封储存，防止外部水蒸气进入其中。在采用该技术时，既要保证冻干工艺流程的严谨性，也要注意对疫苗有效性的验证，防止在制备、转化的过程中失效。

3.3细胞和组织的冷冻干燥

除了生物药品外，冷冻干燥技术还可以应用于细胞和组织的冻干保存。在临床上，在进行细胞和组织的制备与保存时，可以采用冷冻干燥技术。该项技术可以在脱水的情况下，保护细胞和组织的结构，使其维持一定生物活性，这能够提升其存活率，当后续医疗工作中需要使用时，如需要移植细胞或组织时，能够提升成功率。在进行冻干时，重点在于避免细胞膜破裂，以及组织因为温度下降而出现坏死。为此，在降温的过程中，一定要控制好速度，并且时刻观察细胞的活性，以防在冻干时出现死亡或变性。在需要使用这些冻干的细胞或组织时，需要对其进行复水处理，将其浸入到溶液当中，恢复原本的生理状态。

结语：生物制药在医疗发展中有重要作用，只有提升制药的质量及效率，才能够促进医疗效果的提升，同时降低医疗的成本。目前来看，将冻干技术用于生物制药中，能够通过冷冻、加热、解析等环节，使药品中的水分经过凝固、升华变为气态并被去除，以此来达到干燥脱水的效果，并且不会污染药品及产生杂质。通过冻干，保留了药品的良好生物活性，使其更加容易保存，方便了生产和运输，也降低了制药的成本。可见，冻干技术对于生物制药有重要价值。

参考文献：

[1]李仲艺.冷冻干燥技术在生物制药方面的应用分析[J].中国新技术新产品，2018（01）：193-194.

[2]夏雪倩.浅谈冷冻干燥技术在生物制药方面的应用[J].现代盐化工，2021（02）：77-78.