摘要：生物制药新技术不断涌现, 真空冷冻干燥技术在生物制药中的应用越来越广泛, 起着极其重要的作用。分析了真空冷冻干燥技术的原理以及在生物制药中的应用和优缺点。
关键词：真空冷冻; 干燥技术; 生物制药;
李克强总理在2017年政府工作报告中提出, 加快培育壮大新兴产业, 全面实施战略性新兴产业发展规划, 加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化, 做大做强产业集群。其中特别提到了生物制药, 可见我国现阶段对于生物制药的重视程度, 而真空冷冻干燥技术对于生物制药有着不可替代的作用[1]。真空冷冻干燥技术简称冻干, 是将湿物料或溶液在较低的温度 (-10~-50℃) 下冻结成固态, 然后在真空 (1.3~13Pa) 下使其中的水分不经液态直接升华成气态, 最终使物料脱水的干燥技术。真空冷冻干燥技术相对于传统的干燥技术, 生产出的药品质量较好, 保质期较长, 成分破坏较少, 对于生物制药技术的发展起到了很好的促进作用。
1 真空冷冻干燥技术原理
真空冷冻干燥技术通过绝对低温将待冷冻的药品冷冻, 然后在真空的状态下, 使其中的水份直接升华为气体, 达到水份与药品分离, 经过速冻预干燥处理后, 对药品进行真空包装。真空冷冻干燥的药品, 生物活性保持极好, 同时水份极少治疗效果明显好于传统干燥。
2 真空冷冻干燥技术在生物制药中的应用
2.1 真空冷冻干燥技术的应用背景
生物制药行业迅速发展离不开生物技术的支持, 生物制药技术的发展研制出了很多新药, 这些新药的出现, 对于人们的疾病治疗起到了良好的作用, 可见生物技术对生物制药有着极其重要的作用。生物制药的生产环境急需得到提高、保存条件急需得到改善, 生物制药行业因为生物技术的发展程度受到了一定阻碍。因此, 生物制药行业的发展依赖于真空冷冻干燥技术, 真空冷冻干燥技术解决了生物制药生产过程中的较多问题, 在很大程度上促进了制药业的大力发展。
2.2 冻干机性能的选择
真空冷冻干燥技术需要设备来支持, 冻干机即其中重要的设备, 真空冷冻干燥技术中冷冻环境依靠冻干机来提供。现阶段, 市场中销售冻干机的厂家越来越多, 冻干机的质量与性能更是千差万别, 我们在选择冻干机的时候, 一定要对冻干机有全面的了解。在选择冻干机的过程中, 我们要选择冻干机有技术标识的、质量标识的、安全标识的[2]。冻干机在工作过程中, 冻干机箱体内的气压和温度都会有很大的变化, 如果质量不合格的冻干机就会出现箱体、隔板不能够承受相应的压力而出现安全生产事故, 所以一定要选择箱体真空环境、隔板性能都符合国家标准的冻干机来保证生产。
2.3 真空冷冻干燥技术的应用过程
2.3.1 预冻阶段
预冻阶段需要把物料在极短的时间内迅速的进行冷冻, 使待处理的物料温度降至共晶点以下, 物料充分冻结。在预冻过程中, 物料所需的最低冻结温度、物料所需的冻结时间以及物料的降温速度都需要严格的确定, 每一项内容都与冻干质量息息相关。物料的不同其冻干温度也不同, 降温速度影响冻结快慢, 冻结快慢影响物料中冰晶颗粒的大小, 而冰晶颗粒的大小会影响物料结构以及下一步冻干的升华速度。冻干的速度太快会增大冰晶, 细胞死亡就是冰晶过大造成的, 如果冻干的速度太慢, 就会造成资源与时间不必要的浪费。保证冻干产品的最终质量, 预冻阶段符合操作标准非常重要。
2.3.2 升华干燥阶段
升华干燥阶段是第一个干燥阶段, 此阶段把水直接变为气体, 排出的过程, 大约能出去九成以上, 此阶段还需即热, 因为在升华过程中需要能量的转化。提取物料的不同, 热量的需要也是不同的。影响本阶段的因素有升华温度、升华速率、加热方式等。升华温度既不能超过物料的崩解温度或耐热极限温度, 也不能使物料的温度超过其自身共熔点温度。升华速率直接影响整个冻干过程的时间, 其取决于提供给升华界面热量的多少, 以及从升华界面通过干燥层逸出水蒸气的快慢。
3 真空冷冻干燥技术在生物制药方面的优点和存在问题
真空冷冻干燥技术的优势有:不破坏生物制品内部结构、保持生物制品内部活性、可用不不耐高温生物制品的干燥等。同时真空冷冻干燥技术污染少、杂质少, 生产的生物制品比普通干燥技术生产的制品存放时间长。
4 讨论
首先, 技术理论不成熟, 真空冷冻干燥技术发展至今仍存在一些技术缺陷, 相关资料不全、有经验的专家不多导致发展缓慢。相关技术人员仍在不断修正改进、完善真空冷冻干燥技术。其次, 本技术对环境要求比较高, 对设备的质量要求也较高。药品关系到人们的生命安全, 一点都不能马虎, 升华干燥阶段必须保证冰不能出现融化现象, 温度一定要到冰晶体温度, 真空冷冻干燥机工作环境必须保证密闭, 空气湿度不能过大与过小。同时由于真空冷冻干燥技术的特殊性, 对冷冻及内部容器以及隔板的硬度都有一定的要求, 促使新材料的研制。第三, 价格昂贵, 由于真空冷冻干燥的技术比较复杂与所需设备的特殊性, 需要有专业的人员进行指导和有真空冷冻干燥机进行生产, 同时生产及操作环境的要求也比较高, 相比较传统的生物制药生产, 生产的成本也较高。传统的生物技术已不能满足现代生物制药的要求, 传统的制药设备也不能满足现代生物制品的的需要, 伴随着真空冷冻干燥技术以及冻干机的出现, 生物制药行业得到了长足的发展。以上总结了真空冷冻干燥技术在生物制药方面的优缺点, 分析了真空冷冻干燥技术存在问题, 相信真空冷冻干燥技术在生物制药行业中一定会有光明的前景。
参考文献
[1]周艳玲, 陶永宝.生物制药技术在制药工艺中的应用探索[J].医药卫生:全文版, 2017 (2) :141.
[2]王海蓉, 陶永宝.关于生物制药技术在制药工艺中的应用要点分析[J].科研, 2017 (3) :2.
[3]任红兵.真空冷冻干燥技术及其在中药领域的应用[J].现代制造, 2016 (20) :12-21.