分子诊断冻干技术  

这几年分子诊断检测的冻干形式是一个大趋势，尤其是越来越多的企业开始开拓海外市场，诊断试剂盒需要通过运输出口。

传统的液体分子检测试剂，因其中含有生物活性的酶，为保证试剂在运输和保存过程中的稳定性，都需要通过干冰或蓝冰的冷链运输，运输成本高，储存在实验室冷柜里即占空间也耗电费，要是出口时遇到海关扣检查验，环境温度变化的话容易造成检测试剂反复冻融，会直接影响试剂的性能和保质期。而将试剂干燥通过常温储运则可以有效的解决这些问题。液体分子检测试剂干燥的方法有冻干和风干两种。冻干技术已经比较成熟且运用广泛，风干技术是可以解决冻干技术局限性的另一种干燥方法，两者各有优缺点，具体本文不做赘述，想要详细了解的，可以点阅《分子诊断风干vs冻干》。本文将重点介绍分子检测中冻干技术的应用和冻干原料选择。01分子试剂冻干技术

冻干是通过冷冻干燥（freeze-drying）的方法将液体中的水分移除，这是一个多步骤的过程。

冷冻干燥是一个精细的过程，必须彻底控制才能达到所需的产品质量。完整的冷冻干燥过程分为四个阶段：

1预处理

冷冻前的产品准备。包括：

1）选择合适的容器（八连管、西林瓶、96板孔等）。

2）考虑样品中的活性成分的热和化学特性，注意需要什么样的冷冻温度，以及活性成分是否对pH值变化敏感。要确定样品中存在的任何溶剂在该特定浓度下可以经历适当的冻结。

3）添加赋形剂，如在固体含量低的溶液中添加膨松剂以稳定饼状结构，或添加塌陷温度调节剂以提高货架温度，使诊断试剂更安全、更快地升华。

2冷冻

将产品冷却至三相点。这对于确保在接下来的步骤中升华而不是熔化非常重要。在此步骤中，冰晶的形成取决于速度和冷冻温度。形成的晶体的大小影响冻干速度和终产品的孔隙度。大冰晶是， 冷冻设置温度-50℃至-80℃。

注：根据经验，冰晶越小，加工时间越长。重要的是，由于冰的形成而产生的冷冻浓度会导致pH值的变化以及随后的构象和结构变化。冰晶会对活性成分施加机械压力，包括破坏蛋白质膜。为了缓解这个问题，可以尝试使用冷冻保护剂。

3初级干燥

一旦有了冷冻样品，就可以继续进行初次干燥，压力降低并向冷冻品提供热量以升华冰，材料中约95%的水分被去除。

这一步为了避免由于冷冻样品中的高水含量而引起的塌陷，依然需要保持较低的温度。为了优化处理时间，可以使用终点测定技术跟踪升华处理。可以检查样品温度的变化或监测测量压力的变化，这取决于干燥室中升华的蒸汽量。

4二次干燥

去除剩余的未冻结的水。有些产品需要减压，但有些产品可能会受益于此阶段增加的压力。产品的终残留水含量在 1% 和 4% 之间。

5封装

冻干后的试剂很强的吸湿性，因此从冻干机中取出产品时，必须小心避免暴露在环境湿气中。湿度受控的房间或隔离设备可用于减缓水分的再吸收。试剂必须密封在防潮容器中，例如铝袋，避免存储期间吸潮影响性能。

# 冻干小贴士 #
在样品批量装载到冻干机的过程中，控制产品的蒸发和产品温度会是一个问题，特别是对于具有较大批量的较大装置，完全装载需要比较长的时间。对搁板进行预冷会降低上述问题带来的影响。冻干过程取决于足够的热量传递到产品中。大多数96孔是塑料管，底部与冷冻干燥机搁板接触的表面积很小。在冷冻干燥过程中可以使用铝制冷却块来增加传导热传递。对流传热在冻干中也很重要，因为它可以帮助产品在货架上更均匀地分配热量，减轻由辐射传热差异引起的边缘效应。在产品支持的前提下，使用更低的真空度（例如：100mTorr 而不是 60mTorr）可提供更均匀的对流传热。许多PCR试剂的塌陷温度非常低，因此冻干过程中设置较高的压力可能并不总是可行的。可以在配方中添加赋形剂，提高塌陷温度，以允许更高的压力设置。这样做的其他好处包括使配方更容易转移到其他可能无法实现非常低真空设置的冻干机（减少工艺放大的风险），以及减少阻塞流现象发生的概率。