文章分类

冻干技术与IVD试剂-第二章冻干工艺（第二节试剂的冻干参数）

通过第一章的学习，我们了解了冻干技术的基础知识。在冻干试剂的研发过程中，选择合适的保护剂之后，接下来的重要步骤就是确定冻干参数。这些参数不仅决定了与生产设备的适配性，还直接影响到生产线的成本。

冻干试剂的冻干参数与质量

冻干试剂的质量控制涉及到复杂的参数测定，这一过程需要大量的成本投入及专业的技术支持。由于测量过程中可能会引入干扰因素，如结晶的随机性和晶核形成的各种外部影响（包括包装材料、环境条件等），使得参数测定变得更加复杂。此外，测量工具本身也会对结果产生影响。市场上并没有可以直接使用的冻干试剂参数测定仪器，通常需要配套设施或者改造仪器才能使用。

在简逸生物的实践中，常用的技术手段包括差示扫描量热法（DSC）、冻干显微镜检查以及共晶区间测定等。通过这些方法，我们可以确定物料完全冻结的温度范围以及晶体转变的温度点。网上很多关于试剂冻干参数的很多介绍，但转换成产业化的工程技术会有较大的差异。例如：冻干显微镜观测到的塌陷温度可能与实际情况存在较大偏差。我们在基础的第一章讲过，材料的阻力，本身会有差异，而在升华过程中，这个阻力只是条件之一，温度剃度的条件影响更大。而冻干显微镜所测得的参数，和试剂在冻干机内的梯度压有巨大的差异。

虽然网络上有很多关于冻干技术的理论，但真正能够应用于实践的内容却不多。特别是在微量液体测量时，环境因素（如温度、湿度和灰尘颗粒）以及测量仪器都会成为干扰源。

对于冻干试剂而言，有几个关键参数至关重要：物料完全冻结的最低温度、退火温度以及相变温度。参照一些医药的标准，通常还会测试最终产品的水分含量。通常IVD试剂冻干后的水分含量较低，水解作用对其性能影响不大；而氧化和褐变等问题则可以通过优化包装材料和生产工艺来解决。蛋白质的三维结构对其活性至关重要，因此，外观不理想的冻干试剂往往稳定性较差。基于此，我们会特别关注冻干后试剂的相变温度，这通常是我们评估产品质量的一个关键指标。

此外，氧化程度也可以作为一项重要的质量控制参数进行检测。对于某些易氧化的试剂，尤其是那些不能有效隔绝氧气影响的产品，测量其氧化性能参数对于生产工艺的改进同样重要。

冻干试剂产线投入成本较大，但质量控制的仪器成本也同样巨大。质量控制的检测仪器及其配套设施和人员，都是冻干试剂质量的重要保障。试剂性能决定了产品的上限，尤其在未来的生物芯片中，冻干试剂性能是芯片的核心要素。

试剂冻干的过程参数测定

DSC（差示扫描量热法）能测的参数比较全面，但对于试剂冻干，由于生物制剂的主要活性成分在整个试剂中的占比极为微量，并且内部成分含有一些无相变的液态成分，因此过程工艺参数的测定存在局限性。简逸生物的共晶区间测定参数在研发时意义更大，可以识别不可冻结的物料，并找到合适的冻干条件，但无法做更详细的试剂分析。下面是试剂冻干的主要参数和关键点。

冻结温度

在试剂冻干过程中，由于成分较多，影响冻结的因素众多，使得冻结过程难以完全受控。使用仪器，DSC及共晶区间测定。而完全冻结是保证在冻干过程中物料保持稳定状态的必要条件。注意，DSC无法测定出存在于试剂组分中的无相变液态物料，IVD试剂中很多酶原料是含有甘油的，在整个冻干过程都不会被冻结而发生相变，所以共晶区间测定更为有效。

分析相变

DSC能够识别出物料在不同温度下的相变行为。它可以检测出在降温过程中物料开始冻结的温度，以及在升温过程中冰晶融化的确切温度。这对于优化冻干过程中的冷却和加热速率至关重要，有助于确保冻干产品的质量和一致性。

评估保护剂的效果

在冻干过程中，通常会添加保护剂来保护活性成分免受冷冻和干燥带来的损害。可以使用DSC可以帮助评估不同保护剂的效果，比如它们是否能够提高晶体的化转变温度，从而增强物料的稳定性。

研究物料的热稳定性

解物料在不同温度下的热稳定性，这对于预测冻干过程中物料可能发生的变化非常有用，有助于选择适合的冻干条件。通过DSC曲线上的吸热峰来分析。

水分含量与热稳定性

冻干试剂对含水量的测定，实际目的是为了产品的稳定性受控。水分的存在会影响产品的长期稳定性。而且采用卡尔费休检测试剂含水量时，有一些组分无法溶解在溶剂中。但通过DSC曲线上的吸热峰，可以分析得出产品的稳定性情况，直接反应产品的热稳定性参数。

确定退火温度

在冻干过程中，有时需要将样品在一定温度下保持一段时间，这个过程称为退火。DSC及共晶区间，可以帮助确定最佳的退火温度，以确保物料的均匀性和稳定性。

氧化性能

最终冻干制品是多孔结构，抗氧化性能也是重要的指标，我们也可以通过DSC进行测定和分析。

再次强调，测定过程的一定注意配置排除外部干扰因子的设施和设备，尤其环境干扰。对于IVD的单份试剂，大多数都是微升级别的体系，打开操作过程，从环境中吸入的水汽就产生极大的干扰。

试剂的冻干参数与产品质量和工艺成本有直接关系，可以进一步明确所需冻干设备的等级，以及产品的最终工艺条件。而工艺条件要求也会影响配套的设施，例如分装/封装过程的控湿、控氧、控温，都会产生投入成本和工艺成本。可以说，试剂的具体参数直接决定了整个生产流程的设计。

试剂冻干参数的重要性

在冻干试剂研发中，选择合适的保护剂后，确定冻干参数至关重要，这些参数不仅影响生产设备的适配性，还决定生产线成本。冻干试剂的质量控制复杂且成本高，常用DSC、冻干显微镜和共晶点测定等技术确定物料冻结和相变温度。关键参数包括最低冻结温度、退火温度、相变温度以及热稳定性参数。通过确定这些参数，可以明确所需冻干设备的等级及工艺条件，从而保障产品质量和生产流程的设计。