真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用分析

李仲艺

摘 要：科学技术的迅猛发展，为社会上各个产业的发展提供了坚实的技术基础，而真空冷冻干燥技术的创新优化，则带动了生物制药行业不断的创新发展。为了使生物制药产业的发展符合当今社会对药品及相关产品质量更高的要求，加强真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用分析势在必行，以期为生物制药产业发展提供技术支持。

关键词：真空冷冻干燥技术；生物制药；应用分析

中图分类号：TQ464 文献标识码：A

生物科学作为21世纪重要科学技术研究领域，使得生物制药技术的创新与研发，对产业的发展以及确保人们用药安全均起到至关重要的作用。基于此，本文通过对生物制药领域发展较快的真空冷冻干燥技术原理进行简述，并对真空冷冻干燥技术工艺过程以及相关优势进行分析，从而为该技术在生物、药物注射剂、生化制品、抗生素类药品等相关生物制药产业可以得到更好的应用提供行之有效的理论参考依据。

一、真空冷冻干燥技术的概述

“冻干技术”是真空冷冻干燥技术的别称，具体是指通过低温条件先将药品做冻结处理，随后在真空无菌环境中进行升华干燥处理，并且在升华中将药品多余的水分做去除处理，再对药品进行解析干燥处理，促使药品在该技术施行过程中达到除去结合水的最终目的。真空冷冻干燥技术有利于药品在化学、生物学以及物理学方面均可保持稳定性质，并使可高效保留药物细胞活性。此外，通過真空冷冻干燥技术处理的液体药品经过升华浓缩后，不仅液体颜色不会受到任何影响，而且在对相关浓缩液体药品进行稀释后，具有速溶、稳定性强以及受环境污染几率小等现实优势，从而使药品的保存期限得以延长，提高了药品的品质。与此同时，利用冻干技术处理后的药品更便于运输与储存，有利于缩减生化企业制药成品，并达到获取更高经济效益的目的，因此真空冷冻干燥技术在当今生物制药行业中应用的较为广泛。

二、真空冷冻干燥技术的原理及工艺过程

（一）真空冷冻干燥技术的原理

确保真空冷冻干燥技术原理得以顺利实践的前提是对相关医学制品在真空环境下进行冷冻，而后运用升华这一物理技术对化学制品进行干燥脱水处理，这个在冷冻后进行干燥脱水的全过程，称之为真空冷冻干燥技术。该技术的原理具体是指将生物制品至于低温环境中先得到药品冻结形式，随之在真空环境中对相关冻结药品内固态水分直接升华成水蒸气，从而达到相关药品绝对干燥的目的。相关化学药品经过冷冻与升华处理后再转移至干燥仓进行再度干燥脱水处理，成品最终于处理成车间进行包装。由于真空操作干燥技术相关系统可以保证低压环境，而冷冻仓确保化学制品冷量达标，使得冻干技术具有冷冻迅速、升华干燥受热均匀、油水分离彻底等优势，满足生物制药产业对生产技术智能、稳定、精准、操作方便以及节能等方面的要求，更符合当今社会对生物制药企业“绿色、节能”可持续发展的新要求。

（二）真空冷冻干燥技术的工艺过程

真空冷冻干燥技术工艺过程主要分为预冻、升华干燥以及解析干燥3个部分，每个工艺过程中又有相应的操作要求、用料标准以及控制手段，而工艺过程中的细微差异皆会影响冷冻产品最后的质量。在真空冷冻干燥技术工艺过程中主要环节有3步：一是预冻。预冻作为冻干技术初始操作环节，是为了确保生化物品自身温度可以迅速降至固化结晶点，达到缩减冷冻时间的目的，并在节能的同时为下一阶段的升华操作做好前期准备。可见，预冻作为真空冷冻干燥技术的首要操作步骤，直接影响化学物品的成型以及质量。为了使预冻技术发挥最大功效，应在预冻时间、温度以及真空度等工艺控制方面进行调控，同时根据化学物品基础条件进行科学调整；二是升华干燥。升华干燥是冷冻干燥技术工艺中主要技术形式，并以排除生化物品内固体水分即冰为主要目的。为了确保在升华干燥过程中物体内的冰不出现融化现象应做到两方面，一方面应将升华产生水蒸气迅速抽走，另一方面应确保升华干燥所需热能恒定，从而缩减干燥时间；三是解析干燥。解析干燥是针对升华干燥中未去除固体水分进行再次外排的工艺，对温度的有效把握是这一工艺阶段最为重要的内容，因此对工艺内温度的控制既要满足物品成型后的水分要求，又要保证性质稳定。为了使解析干燥中水分达标，应通过调节温度有效提高升华速度，并且在避免解析干燥工艺影响物品质量的同时，可以得到优质干燥物料。

三、真空冷冻干燥技术的注意事项及在制药方面的优点

（一）真空冷冻干燥技术的注意事项

在当今真空冷冻干燥技术中应注意事项主要有3点：第一点，控制冻结温度。由于在冻干技术中预冻为技术初始阶段，因此为了使预冻达到预期效果，技术操作人员应提前对相关冷冻物品特点进行研究分析，从而确保设定温度为相关物品预冻的最低温度，且降温时间与降温速度不会影响物品质量。由于降温时间的长短对生化物品细胞成活率、生产效率以及能源消耗都有较大影响，因此在真空冷冻干燥技术中应着重注意控制冻结温度。因为，快速冷冻方法得出结晶较小，可最大程度维护生化物品细胞活性，且不破坏物品结构并具有节能降耗等优势，所以成为预冻阶段首选技术形式；第二点，对生化物品加热温度以及压强进行合理控制。虽然，在真空冷冻干燥技术设备中，压强较低便于达到生化物品内部固态水分升华效果，但是却经常因为出现压强较低，升华温度无法持续恒定供给，导致升华时间以及干燥时间过长，不仅消耗过多工艺能源，而且影响物品质量。因为，处于升华阶段的生化物品对温度变化较为敏感，所以应对加热温度精准掌控；第三点，有效控制解析干燥过程中的温度变化情况。为了确保解析干燥后化学物品的质量符合生产标准，应在掌握化学物品所能负担的温度范围基础上，将干燥温度调至最高，为残留固态水分从化学物品内部升华出来提供高效热能。由于解析干燥阶段关系着化学物品最终水分含量，因此真空冷冻干燥技术的操作人员应严格按照既定操作以及注意事项来落实解析干燥相关操作，从而高效保留生化物品的价值，为真空冷冻干燥技术的高效落实画上完美的句号。

（二）真空冷冻干燥技术在制药方面的优点

由于真空冷冻干燥技术对缩减制药成本、运输成本，并高效保留生物制品利用价值等方面具有极强优势，因此在当今生物制药相关产业有着举足轻重的地位。由于真空冷冻干燥技术对生化物品内固态水分进行升华时，会对干燥剩余物品表面形成一些孔隙，从而保留了相关物品化学结构以及细胞活性。因此真空冷冻干燥技术解决了传统干燥工艺对生化物品表面材料的损伤这一传统技术遗留问题，符合生产企业对成品质量更高要求。此外，利用传统只要方式对生物制品进行生产处理时，高温极易造成蛋白质成分变质的消极结果，并严重影响药品质量，而真空冷冻干燥技术是在温度条件较低的大环境下进行的制药工艺，使得对制药原材料的损伤几乎为零，因此该技术较为适用于药品成分中含有蛋白质的制造生产。真空冷冻干燥技术除了温度优势以外，最大的优势则是“真空”，在真空环境下生产的药品具有无污染、无杂质、减少对化学物品氧化组分的氧化作用，并且具有便于化学物质运输、复水性能强以及便于临床应用等优势，极大程度保证了药品原材料的质量。

结语

综上所述，随着当今社会科学技术突飞猛进的发展，相关生物技术也呈现蓬勃发展态势，尤其是真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用越发广泛，并在生物制药、医学研究以及纳米材料等方面具有极为深远的推广与应用。伴随真空冷冻干燥技术发展的同时，相关技术设备也在不断创新完善，有效保持科技的发展与设备的同步，从而提高药品冷冻干燥、生物化学制品工艺的自动化程度，并强化生物制药相关技术应用推广、完善制药产业药品相关灭菌技能，最终达到提高医药产品质量以及生物制药产业经济效益的目的。

参考文献

[1]陈伟明.真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用[J].黑龙江科学，2014（11）：50-50.endprint