李佳昕

（北京化工大學巴黎工程師學院，北京 100029）

真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用優(yōu)勢較為顯著，為了提升生物制藥的發(fā)展水平，將該技術有效地應用其中，并在凍結階段、升華階段以及解析附階段中廣泛應用。注重提升相關研究人員的專業(yè)技術水平，將理論知識與實踐經(jīng)驗充分的結合在一起，使之適應當前生物制藥發(fā)展的實際需要。

1 真空冷凍干燥技術概述

真空冷凍干燥技術主要借助冰晶升華的原理，是在低溫的環(huán)境下發(fā)揮優(yōu)勢，根據(jù)物料的實際情況對其進行冷凍處理，其中物料主要包括溶液或是濕物料，為了順利達到脫水目標，將其調(diào)整為真空狀態(tài)，在升華的作用下，會轉(zhuǎn)化成氣態(tài)。主要在真空的狀態(tài)下進行操作，其中物料處于凍結的狀態(tài)，對該物料進行汽化處理，隨即進行干燥。真空冷凍干燥技術在生物制藥的領域應用范圍較廣，根據(jù)產(chǎn)品的實際情況改善保存條件。將真空冷凍干燥技術應用在生物制藥領域，將藥品進行凍結的處理，必須在低溫的狀態(tài)下，將藥品中的結合水去除，有助于保證藥品的穩(wěn)定性，提升藥品的細菌活性，可以免受外界因素的干擾，提升藥品的質(zhì)量，并在今后的運輸以及儲存過程中降低成本，促進生物制藥領域的可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 真空冷凍干燥技術在生物制造中應用作用

真空冷凍干燥技術在生物制造中的應用優(yōu)勢較為顯著，該技術的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)干燥技術的優(yōu)化與升級，一定程度上可以提升藥品的干燥效果，保證后續(xù)藥品處理的順利進行。藥品干燥過程容易受到多種因素的影響，在傳統(tǒng)干燥技術應用的過程中，藥品破損現(xiàn)象時有發(fā)生，而將真空冷凍干燥技術應用其中，主要通過升華的方式進行，將固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的形式，對藥品的影響較小，避免對生物結構造成破壞。真空冷凍干燥技術主要是在真空的環(huán)境下進行，在對藥品進行處理時，可以減少外界因素的干擾，防止雜質(zhì)的產(chǎn)生，在實際的運輸過程中，較為簡便，節(jié)省了運輸費用。在對藥品進行處理的過程中，將固態(tài)水分進行升華，保留藥品的細胞活性，有助于提升藥品成品的質(zhì)量。真空冷凍干燥技術在相對較低的溫度下進行，不會對蛋白質(zhì)成分造成影響，制藥工藝較為健全，可以降低對環(huán)境的污染，具有較強的復水性能，有助于保證藥品原材料的完整性。

3 真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用方式

3.1 在預凍階段中的應用

真空冷凍干燥技術在生物制藥方面中預凍階段中的應用較為廣泛，充分考慮到原材料的實際情況，在凍結處理的環(huán)節(jié)中，控制好原材料的溫度，并與共晶點進行比價，使前者下降到后者以下，為后續(xù)操作的順利進行奠定基礎。實時關注原料內(nèi)部的成分凍結情況，對溫度進行監(jiān)測，溫度之間呈現(xiàn)出差異化的特點，為了保證原料凍結的完全性，選擇最佳的凍結溫度是關鍵，與原料的共晶點進行比較，找出二者存在的共同之處，有助于保證凍結處理的穩(wěn)定性。除此之外，原料內(nèi)部冰晶會受到凍結速度的影響，為此，為了保證后續(xù)升華的順利進行，由專業(yè)的技術人員對凍結速度以及凍結時間進行嚴格的控制，將時間保持在1～3h之間為最佳，保證原材料實現(xiàn)徹底凍結[2]。

例如：在凍結溫度的控制上，要根據(jù)物料的實際情況來確定具體的凍結溫度，實時對物料內(nèi)部凍結率進行監(jiān)測，調(diào)整好升華時間。為此，為了有效減少能耗的產(chǎn)生，要盡量降低物料的升華時間，適當減少凍結率，調(diào)整好生物藥品的共晶點的溫度范圍以及部分共晶點的溫度范圍，一般在-25℃～-35℃、-44℃左右。在凍結速率的控制上，快速凍結物料降將會對物料的體內(nèi)結構造成一定的影響，有助于擴大晶核的體積，對物料的細胞產(chǎn)生一定的保護作用，一定程度上有助于提升干燥質(zhì)量。對凍結冰晶的升華空間進行確認，可以為冰晶升華提供蒸發(fā)空間，在小冰晶升華的過程中，為其提供的通道較窄，在實際的干燥處理的環(huán)節(jié)中，會出現(xiàn)大量氣體溢出的現(xiàn)象，在延長了干燥時間的同時也降低了干燥的質(zhì)量，在緩慢凍結物料的過程中，冰晶的尺寸將會對物料造成損壞。在確定物料凍結速率的過程中，要以物料的實際情況為出發(fā)點，逐步提升物料的物理性狀，為了提升藥品生產(chǎn)質(zhì)量，則需要適當?shù)慕档徒禍氐乃俾?，有助于保證后續(xù)升華的順利進行。掌握好具體的凍結時間，做好前期的準備工作，將裝機容量以及凍干機性能進行全方位的考核，可以在實際的操作環(huán)節(jié)中通過實驗的方式進行確認，保證干燥的順利進行。

3.2 在升華階段中的應用

真空冷凍干燥技術在生物制藥中的升華階段中的應用效果較為顯著，充分考慮到物料的實際情況，干燥任務主要在無水的環(huán)境下進行，逐步對原料冰晶進行升華處理，為了提升原料處理的質(zhì)量，要正確處理出現(xiàn)冰晶溶化的問題，需要根據(jù)升華的實際情況及時暫停，為此要盡量避免出現(xiàn)冰晶熔化的現(xiàn)象。實時對冰晶周圍的水蒸氣進行監(jiān)測，并由專業(yè)的儀器設備對水蒸氣含量進行測試，要與凍結點的飽和蒸氣壓進行比較，要保證前者低于后者。真空冷凍干燥技術在升華階段中的有效應用可以實時根據(jù)物料中水分的實際情況進行及時的消除，有助于從整體上提升物料的干燥速度。同時，升華階段需要具有一定的熱量支撐，要將供熱氣壓保持在最佳水平，并由專業(yè)的技術人員對溫度進行實時的控制，在此環(huán)節(jié)中，需要將物料進行準確的分類，根據(jù)物料的品種對升華時間進行設置，有助于提升物料的干燥程度[3]。

升華階段中的干燥室壓力會受到多種因素的影響，干燥室內(nèi)的壓力較高時，物料中水分的去除主要經(jīng)過冰溶以及蒸發(fā)的方式去除，會對物料的結構造成一定的破壞，干燥室的壓力與傳質(zhì)速率呈現(xiàn)負相關的關系，與傳熱速率呈現(xiàn)正相關。做好水汽捕集器溫度的選擇工作，主要在低溫的環(huán)境下發(fā)揮優(yōu)勢，為了提升水蒸氣的擴散動力，要充分結合真空泵的實際特點，盡量避免水蒸氣進入其中，控制好水汽捕集器溫度，一般在-40℃為最佳。在加熱板溫度的選擇上，要控制好加熱板溫度的高度，將與物料之間的距離控制在最佳區(qū)間，其中加熱板溫度與干燥速率呈正相關。在此環(huán)節(jié)中，還要注重控制好加熱的溫度，避免藥品出現(xiàn)斷裂崩陷的問題。

3.3 在解析附階段的應用

真空冷凍干燥技術在生物制藥中的解析附中的應用主要是指，對物料進行干燥處理，通過升華的原理，將物料中的水分蒸發(fā)，此時出現(xiàn)的縫隙中會存留一些水分。為了防止對后續(xù)干燥處理造成影響，此時要將物料中縫隙中存在的水分進行處理，借助解析附的優(yōu)勢進行操作，控制好物料中的含水量，一般在2%左右為最佳。第一，注重對解析附物料以及板層溫度進行研究，物料的溫度會隨著區(qū)域溫度的變化而變化，二者之間呈現(xiàn)出正相關的關系，逐步提升溫度，并與許可溫度進行比較，有助于保證凍干環(huán)節(jié)的完整性。在解析附階段，崩解變性現(xiàn)象時有發(fā)生，要對物料的溫度進行控制，將其控制在崩解溫度以下。調(diào)整好板層的溫度，保持干燥室的壓力在最佳區(qū)間，通常在20～30Pa。第三，解析附階段的時間是關鍵，由于物料形狀之間存在差異性，解析時間與生物藥品類型有關，在此環(huán)節(jié)中需要通過實驗來進行具體的確認。在干燥的過程中，不同生物藥品中的含水量差異較大，為了提升解析時間，可以適當提高含水量，并充分考慮到凍干機的性能，要科學地控制好凍干機板層的溫差、真空度，盡量縮短解析干燥時間。

4 結束語

空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用呈現(xiàn)多樣化的趨勢。在實際的應用過程中，做好應用前期的準備工作，要科學地選擇凍干機的性能，并嚴格按照安裝程序?qū)ζ溥M行安裝，盡量減少對物料產(chǎn)生影響，注重對設備進行優(yōu)化與升級，有助于促進生物制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。