1、凍干制備工藝,演講人：吳響 制作人：李月，姜凱，高榮榮，劉靜茹，郭煒， 陳俊賢，陳永文 第三組,在0以下，將洗過的衣服晾在室外，很快就被凍結了，但經(jīng)過一段時間，衣服也會變干，這是因為衣服中已結冰的水升華到空氣中去了?？諝庠礁稍铮諝庵兴魵獾姆謮涸降?，升華就越快。,很久以前，我國就有冬天將凍肉在室外干燥的做法。,這些現(xiàn)象就可以算作是“冷凍干燥”。,濕物料,干燥固體制品,加熱蒸發(fā)干燥,冷凍干燥,血液制品，性質不穩(wěn)定的化學藥，中藥,定義,冷凍干燥是把含有大量水分的物料預先進行降溫，凍結成冰點以下的固體，在真空條件下直接升華，從而去除水分得到干燥產(chǎn)品的一種技術。因為是利用升華除水分的目的，所以也可稱

2、作升華干燥。 凍干后的物料，經(jīng)密封后，可以在室溫或4以下長期保存。,1933年，美國賓州大學用玻璃器皿系統(tǒng)，首次實現(xiàn)血清的冷凍干燥。 1928年，發(fā)現(xiàn)青霉素；1938年，實現(xiàn)青霉素的冷凍干燥，并使凍干的青霉素在二戰(zhàn)期間的臨床醫(yī)學上得到了重要應用。幾年后，凍干成為保存疫苗的一種常用方法。 為解決巴西咖啡過剩問題，1938年雀巢公司發(fā)明了咖啡的冷凍干燥。 （在凍干技術的早期發(fā)展中，這三件事具有里程碑的意義。）,發(fā)展概況,（隨著凍干技術的發(fā)展，凍干理論和工藝的研究也逐漸興旺起來。） 1944年，F(xiàn)losdorf撰寫了世界上第一部有關凍干技術和理論的專著。 1951年和1958年先后在倫敦召開第一屆和

3、第二屆凍干專題討論會。 1963年，美國最先制定凍干藥品GMP生產(chǎn)標準。 1969年，世界各地紛紛制定GMP計劃，國際貿(mào)易組織決定執(zhí)行凍干的GMP標準。 20世紀90年代，生物藥品的出現(xiàn)和發(fā)展迫使凍干技術向更加精致、深入的方向發(fā)展。 近年來，凍干技術逐漸在材料學中應用，制備納米超級細微粉也應運而生，凍干法占得一席之地。,原理,干燥是物品的失水過程，利用水的三相圖可以說明凍干的過程和原理。 三線： OA,OB,OC分別為水的三態(tài)轉化平衡曲線。 一點：O點為冰水氣的三相平衡點，該點溫度為0.01 ，壓力為4.6mmHg(0.61KPa).,A.降溫，冷凍：處于a點的水經(jīng)過恒壓降溫過程，將沿ab線移

4、動并在OA的交叉點上結冰，最后到達b. B.抽真空：b經(jīng)過恒溫降壓到達c。 C.升華：再經(jīng)恒壓升溫操作，冰沿著cd方向移動，在OC的交叉點上開始汽化為水蒸氣，到達d處。,a,b,c,d,凍干機,冷凍干燥系統(tǒng)的主要組成,凍干箱：放置濕物料，箱內(nèi)設有若干層隔板隔板，內(nèi) 置冷凍管和加熱管， 制冷系統(tǒng)：為冷凝器和凍干箱提供冷源，在恒壓降溫階段使用 真空系統(tǒng)：在恒溫降壓階段使用 加熱系統(tǒng)：在恒壓升溫階段使用 冷阱：使升華的水蒸汽冷凝,冷凍干燥的制備工藝流程,A.藥品準備： 無菌配液過濾分裝（安瓿瓶或西林瓶） 藥品溶液要保持一定的濃度： 為了有利于干燥和凍干后形成穩(wěn)定的多孔結構， 大多需要添加賦形劑：對于

5、激素、酶、疫苗等劑量相對較小的熱敏型藥品 加入凍干保護劑：為保護含 有蛋 白質 , 多膚等成分 的藥物的活性和藥 物的原有 晶型,凍干后結構圖,冷凍干燥的保護劑,在藥品的冷凍干燥和儲藏過程中，很多因素（如化學成分、凍結速率、干燥固體中剩余水分、儲存環(huán)境的溫度和濕度等）都會影響其中活性組分的穩(wěn)定性，甚至導致失活。大量的實驗研究表明大多數(shù)的藥品和生物制品都需要添加合適的冷凍干燥保護劑和添加劑，配制成混合液后，才能進行有效的冷凍干燥和收藏。,按保護劑功能和性質分類： 1.凍干保護劑 在凍結和干燥過程中，可以防止活性組分發(fā)生變形的物質，如甘油、二甲亞砜（DMSO)、蔗糖等。 2.填充劑 能阻止有效組分

6、隨水蒸氣一起升華逸散，并使有效組分成形的物質，如甘露醇、乳糖、明膠等。 3.抗氧化劑 用作防止生物制品在冷凍干燥過程以及儲存過程中發(fā)生氧化變質的物質，如維生素D、維生素E、蛋白質水解物、硫代硫酸鈉等。 4.酸堿調(diào)整劑 在冷凍干燥過程和儲存過程中，能將生物制品的pH調(diào)整到活性物質的最穩(wěn)定區(qū)域的物質。如磷酸、山梨醇、EDTA（乙二胺四乙酸二鈉）等。,B.預凍是恒壓降溫過程。藥液隨溫度的下降凍結成固體，溫度一般應降至產(chǎn)品共熔點以下10-20以保證冷凍完全。若預凍不完全，在減壓過程中可能產(chǎn)生沸騰噴瓶的現(xiàn)象，使制品表面不平整。,C.升華干燥（一次干燥）： 在低溫下對物料加熱，使其中被凍結成冰的“自由水”

7、直接升華成水蒸氣。一般包括“一次升華法”和“反復冷凍升華法”。一次干燥結束后，藥品中大約90的水分被除去。 D.解吸干燥（二次干燥）： 在較高溫度下加熱，使物料中被吸附的部分“束縛水”解吸，變成“自由”的液態(tài)水，再吸熱蒸發(fā)成水蒸氣。二次干燥結束后，藥品中含水量一般低于3。,E.裝封過程： 為了防止氧化和水蒸氣對凍干藥品的污染，保證藥品能長期穩(wěn)定地儲存，一般可在凍干室內(nèi)直接利用加塞系統(tǒng)，把瓶塞壓緊；也可向凍干室內(nèi)沖入氮氣后進行密封包裝。,2.6 凍干中常出現(xiàn)的異常現(xiàn)象和處理方法,1.產(chǎn)品抽真空時噴瓶：預凍溫度沒有低于共熔點溫度，或已低于共熔點溫度，但時間還不夠，導致產(chǎn)品沒有凍實?；蛟谏A干燥階段

8、中供熱太快、受熱不勻，導致局部熔化，在抽真空時噴瓶。,2.產(chǎn)品有干縮和鼓泡現(xiàn)象：這是由于在升華中加熱太高或局部真空不良使產(chǎn)品溫度超過了熔點溫度出現(xiàn)了局部熔化，由液體蒸發(fā)為汽體，造成體積縮小，嚴重的熔化會產(chǎn)生鼓泡。解決方法是降低加熱溫度和提高凍干箱的真空度，應控制產(chǎn)品溫度，使它低于共熔點溫度5。,3.產(chǎn)品顏色不均勻：產(chǎn)品有結晶花紋，這是由于冷凍速率緩慢引起的，解決方法是提高冷凍速率不在0左在的溫度停留，使產(chǎn)品凍結成較小的晶體。有時產(chǎn)品中能看到一圈顏色較深的分層線，這往往是升華中短時間真空不良造成的，短暫停電會產(chǎn)生這種現(xiàn)象,優(yōu)點： 1.可避免藥品因高溫而分解，如產(chǎn)品中的蛋白質、多肽、酶類不易變性。

9、 2.所得產(chǎn)品質地疏松，加水后迅速溶解恢復藥液原有特性。 3.含水量低，一般在1%3%范圍內(nèi)，且在真空中進行干燥，故不易氧化，有利于產(chǎn)品長期貯存。 4.產(chǎn)品中的微粒較少。 5.產(chǎn)品劑量準確，外觀優(yōu)良。,2.7 凍干技術的優(yōu)缺點,缺點： 1.溶劑選擇范圍窄。 2.有些產(chǎn)品凍干后溶解性下降，重新溶解出現(xiàn)渾濁。 2.需特殊設備，耗時較長，成本較高。,實例注射用輔酶A的無菌凍干制劑,【處方】輔酶A 56.1單位 主藥 水解明膠 5mg 填充劑 甘露醇 10mg 填充劑 葡萄糖酸鈣 1mg 填充劑 半胱氨酸 0.5mg 抗氧劑 【制備】將上述各成分用適量注射用水溶解后，無菌過濾，分裝于安瓿（b）中，每支

10、0.5mg，冷凍干燥后封口，漏氣檢查即得。 【用途】本品是體內(nèi)乙?；磻妮o酶，有利于體內(nèi)糖、脂肪及蛋白質的代謝。用于白細胞減少癥，原發(fā)性血小板減少性紫癜及功能性低熱等。,其它領域的應用,真空冷凍干燥技術在生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學、農(nóng)副產(chǎn)品深加工甚至古舊書畫修復和動植物標本制作等領域有著廣泛應用。,微生物的冷凍干燥 許多的微生物，包括細菌、放線菌、酵母菌及病毒等大量微生物，已能成功地實現(xiàn)冷凍干燥，凍干后微生物的存活率在80%以上,食品的冷凍干燥 冷凍干燥的食品具有明顯的優(yōu)點，可保持新鮮食品的色香味，避免了一般干燥方法易產(chǎn)生的營養(yǎng)成分損失和表面硬化現(xiàn)象；能夠長期保存；復水性好和速溶性強；食用簡單方便。,藥品的冷凍干燥 現(xiàn)代藥品大多是熱敏性藥品，即對溫度比較敏感的藥品（如干擾素、生長激素等），還有我國的中草藥（如人參、鹿茸、山藥、冬蟲夏草等少量藥材），藥品冷凍干燥的目的是藥品不變質且盡量減少有效成分的損失，適于 長期貯存、準確定量、復水再生和 大批量無菌化生產(chǎn)。,人細胞的冷凍干燥 如果能將人的細胞（紅細胞、臍血細胞）成功地進行冷凍干燥，在急需時就能復活使用。人細胞的冷凍干燥目前