冷冻干燥冷冻干燥是指通过升华从冻结的生物产品中去除水分或其他溶剂的过程。升华指的是溶剂,比如水,象干冰一样,不经过液态,从固态直接变为气态的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer),该过程称作冻干(lyophilization)。
传统的干燥会引起材料皱缩,破坏细胞。在冰升华时,它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。为此,冻干被用于准备用做结构研究(例如电镜研究)的组织样品。在自然情况下,这一过程缓慢而且不可预测。
冷冻干燥系统: 一个基本的冷冻干燥系统包括: 一个干燥室或者多歧管 。一个抽真空系统克服阻碍因素和加速气体流动 。一个热源提供能量 。一个低温冷凝器,用于使蒸气压差最大化并捕捉蒸气使之冻结,避免水蒸气污染真空泵 。
冷冻干燥的步骤 冷冻干燥过程包含三个步骤: 预冻,为接下来的升华过程准备样品。需要装入适宜的容器,然后进行预先冻结,才能进行升华干燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变;而且要获得冻结后产品有合理的结构以利于水份的升华;还要有恰当的装量,以便日后的应用。
产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。散装可以采用金属盘,饭盒或玻璃器皿;瓶装采用玻璃瓶和安瓿。
产品分装到容器有一定的表面积与厚度之比。利用在真空下液体迅速蒸发,吸收本身的热量而冻结。旋转的离心力防止产品中的气体溢出,使产品能“平静地”冻结成一定的形状。
冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用,其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论,但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。随后是低共熔混合物凝固。一般冰晶越大,细胞膜越易破裂,从而造成细胞死亡;冰晶小,对细胞膜的机械损伤也较小。列如甘油、二甲亚砜、糖类等。