凍干粉的制備原理是什么？

華雅(深圳)生物科技有限公司2024-12-21

冷凍干燥技術(shù)概述 冷凍干燥（Freeze - Drying）也被稱為凍干技術(shù)，是一種將含有大量水分的物質(zhì)，先進行低溫凍結(jié)，然后在真空環(huán)境下使冰直接升華成水蒸氣，從而去除水分的干燥技術(shù)。這種技術(shù)能夠在很大程度上保持物質(zhì)的活性、形狀和營養(yǎng)成分等特性。 二、具體制備步驟及原理 預(yù)凍階段 原理：將含有活性成分（如生長因子、活性肽等）的溶液快速降溫至其共晶點以下。共晶點是指溶液中的溶質(zhì)和溶劑（主要是水）同時結(jié)晶析出的溫度點。在這個溫度下，溶液會形成冰晶。預(yù)凍的目的是將溶液中的水分固定成冰晶狀態(tài)，這樣可以防止在后續(xù)的真空干燥過程中，溶液因濃度過高而發(fā)生溶質(zhì)聚集或變性。例如，在含有蛋白質(zhì)的凍干粉制備中，如果不進行預(yù)凍或者預(yù)凍速度過慢，蛋白質(zhì)可能會因為局部濃度過高而發(fā)生聚集沉淀，從而失去活性。 過程細節(jié)：預(yù)凍的速度對產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。快速冷凍可以使冰晶形成較小且均勻的結(jié)構(gòu)，減少對活性成分的機械損傷。一般采用液氮等低溫介質(zhì)進行快速冷凍，使溶液在短時間內(nèi)達到所需的低溫狀態(tài)。 一次干燥（升華干燥）階段 原理：在預(yù)凍完成后，將凍結(jié)的樣品置于真空環(huán)境下。在真空條件下，冰的飽和蒸氣壓大于環(huán)境中的水蒸氣分壓，根據(jù)物理化學(xué)中的相平衡原理，冰會直接從固態(tài)升華為氣態(tài)。這個過程是冷凍干燥的重要步驟，通過升華作用，可以去除大部分的水分。例如，對于含有表皮生長因子（EGF）的凍干粉，在升華干燥過程中，水分逐漸被去除，而 EGF 可以在冰晶升華留下的孔隙中保持其結(jié)構(gòu)和活性。 過程細節(jié)：這個階段需要精確控制溫度和真空度。溫度一般保持在共晶點以下，以確保冰不會融化。真空度需要維持在一定水平，使冰能夠持續(xù)升華。同時，升華過程中產(chǎn)生的水蒸氣需要及時被真空泵抽走，否則會影響干燥效率。

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