浅谈真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用

夏雪倩

摘 要：在近些年的发展过程中，我国经济在国际市场当中的地位明显提升，因此在工业领域，我国对于一些技术的改进也取得了长足的进步。现阶段，伴随着我国科学技术的发展，医学领域也取得了相应的发展。基于此，着重分析真空冷冻干燥技术在生物制药方面的具体应用。

关键词：生物制药;真空冷冻干燥技术;环境要素;技术理论

真空冷凍干燥技术是近年来发展起来的一种技术类型，现阶段已经在各行各业得到了广泛的应用。对于医学界而言，真空冷冻干燥技术可以有效地应用于生物制药领域，进一步提升药品的生产质量。

1    生物制药技术

生物制药技术出现在20世纪初期，但是在20世纪末才逐渐发展起来，并于21世纪初逐渐应用于医疗领域。在生物制药的过程中，虽然制造的工艺流程比较简单，并不需要投入大量的资金成本，但是对制造环境提出了较高的要求。同时，生产出来的药品需要妥善地保存，因此，在长期的发展过程中，药品的保存问题一直困扰着人们。将真空冷冻干燥技术应用到生物制药领域，对药品进行适当的处理，可以有效地保障制药环境以及药品保存环境，促进现阶段生物制药技术的发展。

由于水有3种不同的态相，伴随着压力的变化，虽然水的冰点并不会发生较大的变化，但是其沸点会产生较为明显的变化。随着压力的降低，沸点逐渐与冰点相近。一旦压力降到真空程度，水的冰点和沸点将保持一致，这样冰无需液化便能直接发生汽化和升华反应。真空冷冻干燥技术的应用需要在低温低压的环境中进行，使得物料中的水分子升华，有效地进行干燥[1]。

2    真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用

现阶段，生物制药技术不断发展，越来越多的药品被研制出来。不同的药品对于不同的疾病具有有针对性的治疗效果。但是，生物制药对于制造的环境有着较高的要求，应尽可能地在真空、干燥以及温度合理的环境当中进行高效的制造。药品的保存同样需要在这样的环境下完成。因此，在没有引进真空干燥技术的时期，生物制药领域的发展受到了严重的制约。

2.1  冷干机的性能

真空冷冻干燥技术往往是依靠冷干机完成操作的，这是一种可以创造出良好的生产与保存环境的机器，在现阶段的制药以及保存药品的过程中得到广泛应用。随着技术的进步，在市场中，相关厂家已经推出了多种功能类型的冻干机。因此，在进行生物制药的过程中，需要依据自身的制药需求以及使用的场景，合理选择冻干机，在保证成本投入合理的前提下，控制好温度范围、真空程度等，以免对药品生产造成不良影响。同时，在实际使用的过程中，需要对设备进行参数方面的调整，保障制药的顺利开展。

2.2  冻干机附属装置的选择

通常情况下，在使用冻干机的过程中还需要协同使用一些附属装置，分别为液压压缩装置、有限量泄露装置、控制系统等。只有在使用的过程中保证每一个机械设备都处于最佳性能状态，才可以发挥真空冷冻干燥技术的作用。在液压压缩装置的使用过程中，将其冻干之后，能够对箱体内部进行压缩，尽可能地减少生产过程中出现的污染问题[2]。对于限量泄露装置而言，主要是对于箱体内部的真空度进行有效的调节，可以对进入内部的氮气以及干净的空气进行有效控制。设备中的控制系统则可以有效调节隔板的温度，可以利用记录仪对生产和保存过程进行详细的记录，充分保障制药过程的环境达到相关标准要求。

2.3  制药准备阶段

首先在进行制药之前，药品的主要成分能够对冷冻干燥的效果产生直接的影响。例如药液的生物活性、药液共熔点以及药液当中的液体与固体的实际比例，都是药品冻干加工后的重要参考。因此，在药品的准备阶段需要加入一定的添加剂，使其能够在冻干的过程中，达到良好的冻干效果，保证良好的药效。同时，为了进一步保障冻干进程顺利进行，制药企业还需要对药品的冻干加工技术进行深入研究，可以利用热分析的方式对其制造药品的共熔点进行分析。或者还可以依据冻干试验记录，对不同成分的药液在冻干过程当中的不同指标进行有效的调整。此外还需要将其划为不同成分以及不同指标下的冻干效果，进行有针对性的比较，制定冻干的最佳方案。

其次在预冻阶段，则需要对原料进行有效的冻结处理，让原材料的温度在有限的时间内，降到共晶点之下，这样就可以为下一阶段的试验打下良好的基础。但是由于原料的内部成分以及冻结的温度不同，需要尽可能地找到一个合理的冻结温度点，以此形成合理的原料共晶点。在实际的冻结过程中，还需要严格控制冻结反应的衰减，同时还需要对冻结的速度进行合理的控制，以免在冻结的过程中出现冻结不透彻的问题[3]。冻结的速度能够直接影响到物料内部的冰晶大小，也直接影响到升华的实际速率。因此，在使用过程中，就需要严格控制好冻结的反应过程。通常情况下，在进行冻结的过程中，需要将反应时间控制在1～3 h，以此保障物料得到较为彻底的冻结。

最后，在升华的过程中，能够对物料干燥产生直接影响。在操作的过程中，需要将物料中的冰晶进行完全升华，在不发生液化的前提下，充分完成物料的干燥操作。一旦期间冰晶发生熔化，就会直接导致冷冻干燥失败。因此，需要在操作的过程中保障技术的合理性。不仅需要保证不会出现水分的液化现象，同时还需要充分保障冰晶附近的水蒸气始终要比冻结点低。在升华干燥的过程中，由于可以将物料当中的水蒸气带走，有效地提升了物料干燥的速率。同时在进行干燥的过程中，还需持续为升华工作提供较高的热量。这对于供热而言，还需要对实际的温度以及气压进行有效的控制，才能让干燥工作顺利开展下去。同时，对于升华这个阶段而言，由于产品的时间有不同的属性，需要在工作开展过程中针对药品的实际情况进行分析。

2.4  解析干燥阶段

在物料完成升华之后，产品需要进行第二阶段的处理。在这个过程中，虽然物料并没有冻结，但是在完成冰晶的升华之后，内部存在诸多孔穴。同时，升华处理后依然会保持一定的未冻结水分。为了让物料达到渗入水分的标准含量，就需要进一步进行干燥处理，保证物料的温度快速回升到标准值，并维持这个温度一直到冻干结束之后。在进行干燥解析的过程中，需要尽可能地减少参与的未冻结水分，将水的质量分数控制在2%左右，通常为25～40 ℃。但是，在处理的过程中，一旦物料表面的温度超出相应的极限值，药物成分就会发生一定的降解，让一些成分发生相应的裂变，降低药物效果。

因此，在进行分析的过程中，需要以平衡含水率作为重要的干燥指标，这样温度的上升就不会对药物的实际效果造成负面影响。

3    应用真空冷冻干燥技术过程中的要点

3.1  技术理论方面

虽然真空冷冻干燥技术已经经历了长期的发展历程，但是在这个阶段当中，并没有相应的专业书籍作为指导。因此，在使用真空干燥技术的过程中，需要针对应用的领域不断深入研究和实践，有效改进真空冷冻干燥技术，在生物制药的过程中发挥出更大的作用。

3.2  真空冷冻干燥技术对环境的要求较高

真空冷冻干燥技术需要保证在特定的环境下执行，例如为了有效地体现干燥的效果，需要在密闭的环境下使用该技术。同时，空气的湿度需要严格地控制在中等程度。在应用该技术的过程中，需要打造真空的环境，因此就需要保障容器的封闭性，有效抵抗大气压的冲击，保证较高的材料强度。

3.3  真空冷冻干燥技术的成本较高

真空冷冻干燥技术的使用成本往往较高，并且无法大范围应用。因此，在未来的发展过程中，为了能够大面积地进行推广和应用，就需要加强对技术方面的研究，降低技术成本。

3.4  技术发展前景

现阶段社会已经步入了信息化时代。因此在进行生物制药的过程中，真空冷冻干燥技术有着更加广阔的应用前景。在一些经济发达的国家中，冻干食品占据了越来越大的市场份额，食品行业出现了各种脱水的食品。可见，该技术能够在未来的发展过程中得到更加广泛的应用。同时，技术的不断成熟可以推出质量更高的产品。真空冷冻干燥技术在应用的过程中，由于杜绝了产品与空气的接触，并使其中的水分子良好排出，大大延长产品的使用寿命，使得产品可以在市场中保持竞争力，且对产品质量本身不会造成严重的影响。

在医学领域，冻干技术的应用能够有效推动制药行业的发展，大大提升制药的效率。其中，在立体生物组织的研究过程中，使用冻干技术可以在较长时间内保持组织的活性。特别是在对一些简单的精子细胞进行研究的过程中，可推动研究的深入，不再受到试验环境的限制。

在纳米领域，冻干技术可以应用于低温化学制粉行业，有效提升产品的品质以及性能。此外，还可以应用在航天领域、軍事领域当中[4]。

4    结语

在现阶段的发展过程中，随着生物制药技术的应用，真空冷冻干燥技术得到有效应用，保障了制药的顺利开展。人们对冻干技术领域进行更加深入的研究，可以有效提升各类产品的质量。在未来的发展过程中，应该将该技术应用到更多领域当中。

[参考文献]

[1]储亚萍.食品真空冷冻干燥技术研究概述[J].安徽农学通报，2020，26（18）：193-194.

[2]张卫卫，王静，石勇，等.真空冷冻干燥食品加工技术研究[J].食品安全导刊，2020（27）：161.

[3]马娇，唐远菊.云南野生菌真空冷冻干燥技术研究[J].现代食品，2020（17）：105-107.

[4]郭雷.真空冷冻干燥技术在我国农产品加工中的应用[J].现代农业科技，2020（3）：219-220.