真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用

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勢較為顯著，為了提升生物制藥的發展水平，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技術水平，將理論知識與實踐經驗充分的結合在一起，使之適應當前生物制藥發展的實際需要。

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，是在低溫的環境下發揮優勢，根據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，將其調整為真空狀態，在升華的作用下，會轉化成氣態。主要在真空的狀態下進行操作，其中物料處于凍結的狀態，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，根據產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，必須在低溫的狀態下，將藥品中的結合水去除，有助于保證藥品的穩定性，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發展[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勢較為顯著，該技術的出現是對傳統干燥技術的優化與升級，一定程度上可以提升藥品的干燥效果，保證后續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，在傳統干燥技術應用的過程中，藥品破損現象時有發生，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，將固態轉化為氣態的形式，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，防止雜質的產生，在實際的運輸過程中，較為簡便，節省了運輸費用。在對藥品進行處理的過程中，將固態水分進行升華，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，不會對蛋白質成分造成影響，制藥工藝較為健全，可以降低對環境的污染，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，在凍結處理的環節中，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，為后續操作的順利進行奠定基礎。實時關注原料內部的成分凍結情況，對溫度進行監測，溫度之間呈現出差異化的特點，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定性。除此之外，原料內部冰晶會受到凍結速度的影響，為此，為了保證后續升華的順利進行，由專業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，保證原材料實現徹底凍結[2]。

例如：在凍結溫度的控制上，要根據物料的實際情況來確定具體的凍結溫度，實時對物料內部凍結率進行監測，調整好升華時間。為此，為了有效減少能耗的產生，要盡量降低物料的升華時間，適當減少凍結率，調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，對物料的細胞產生一定的保護作用，一定程度上有助于提升干燥質量。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節中，會出現大量氣體溢出的現象，在延長了干燥時間的同時也降低了干燥的質量，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點，逐步提升物料的物理性狀，為了提升藥品生產質量，則需要適當的降低降溫的速率，有助于保證后續升華的順利進行。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節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量，要正確處理出現冰晶溶化的問題，需要根據升華的實際情況及時暫停，為此要盡量避免出現冰晶熔化的現象。實時對冰晶周圍的水蒸氣進行監測，并由專業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，并由專業的技術人員對溫度進行實時的控制，在此環節中，需要將物料進行準確的分類，根據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，干燥室內的壓力較高時，物料中水分的去除主要經過冰溶以及蒸發的方式去除，會對物料的結構造成一定的破壞，干燥室的壓力與傳質速率呈現負相關的關系，與傳熱速率呈現正相關。做好水汽捕集器溫度的選擇工作，主要在低溫的環境下發揮優勢，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間，其中加熱板溫度與干燥速率呈正相關。在此環節中，還要注重控制好加熱的溫度，避免藥品出現斷裂崩陷的問題。

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，此時出現的縫隙中會存留一些水分。為了防止對后續干燥處理造成影響，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域溫度的變化而變化，二者之間呈現出正相關的關系，逐步提升溫度，并與許可溫度進行比較，有助于保證凍干環節的完整性。在解析附階段，崩解變性現象時有發生，要對物料的溫度進行控制，將其控制在崩解溫度以下。調整好板層的溫度，保持干燥室的壓力在最佳區間，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，在此環節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對其進行安裝，盡量減少對物料產生影響，注重對設備進行優化與升級，有助于促進生物制藥行業的可持續發展。