 |
Особенности высушивания в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация, сублимация).
|
|
|
|
Лиофилизация сыворотки и плазмы крови.
В процессе высушивания в плазме незначительно снижается содержание общего жира и лецитина, а количество белка и соотношение белковых фракций остается без изменения. Одним из признаков, определяющих степень денатурации белка, является появление свободных сульфгидрильных и других активных групп белка. В результате этого понижаются растворимость и коэффициент диффузии.
В высушенной плазме несколько увеличивается количество свободных аминных групп. Незначительный сдвиг pH в щелочную сторону связан с увеличением в ней свободных аминогрупп. В отдельных образцах отмечается повышение мутности, за счет эмульгирования липидов.
Хранят сухую плазму без особых ограничений. Можно хранить при температуре от -20 до +20°С. Срок годности сухой плазмы и сыворотки при указанной температуре установлен инструкцией.
Чем ниже температура хранения сухой плазмы и сыворотки, тем длительнее сохраняются и исходные биологические свойства. Годность лиофилизированной сыворотки и плазмы определяют по ряду показателей: данные препараты должны быстро (не больше 10 мин) и полностью растворяться в воде при комнатной температуре; растворы не должны содержать посторонних примесей; растворенные препараты должны быть прозрачными с легкой опалесценцыей и свободными от бактериальной флоры.
Особенности высушивания в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация, сублимация).
Высушивание из замороженного состояния отличается от других способов сушки тем, что вода при этом способе удаляется из материала путем превращения льда непосредственно в пар, минуя жидкую фазу. Лед постепенно исчезает из биологического материала, оставляя губчатую массу из белка и солей, равную по объему первоначально замороженной массе. Этим предотвращается агрегация молекул белка и воздействие на биологический материал повышенной концентрации солей, что позволяет получать легко растворимый препарат без нарушения фракций белка.
|
|
|
Процесс высушивания из замороженного состояния должен вестись при температуре достаточно низкой, чтобы избежать оттаивания и концентрации солей, и достаточно высокой, чтобы не тормозить процесс высушивания.
Процесс высушивания из замороженного состояния делится на три стадии:
1. Замораживание;
2. первичное высушивание, или стадия сублимации;
3. стадия досушивания при положительной температуре и упаковка.
1. Замораживание осуществляют путем испарения воды из препарата в условиях низкого осмотического давления (самозамораживание) или предварительного замораживания с помощью охлажденных до низких температур хладоносителей и холодильных камер.
Самозамораживание. Принцип самозамораживания сводится к тому, что в условиях достаточного вакуума при наличии химического поглатителя водяных паров или охлажденной поверхности конденсатора обильно испаряется влага, быстро понижается температура и материал замораживается. При быстром понижении атмосферного давления из водных растворов и жидкостей обильно выделяются растворенные в них газы, и материал как бы вскипает, обильно вспениваясь. Во избежание обильного вспенивания материала необходимо понижать давление постепенно. При появлении пузырьков газа прекращают понижать давление, поддерживая его на одном уровне до полного прекращения выделения газа. Последующее понижение давления не сопровождается выделением газов, и при достижении достаточного вакуума растворы мгновенно превращаются в лед.
Предварительное замораживание. Материал предназначенный для лиофилизации разливают в ампулы или флаконы в небольшом количестве с толщиной слоя 8-10мм и замораживают в вертикальном или в? положении (происходит увеличение поверхности за счет скапливания столбика жидкости). Замораживание с равномерным распределением материала по внутренней поверхности достигается медленным вращением флаконов или ампул почти в горизонтальном положении в ванне с охлажденным спиртом, этиленгликолем либо другой жидкостью с низкой температурой затвердения.
|
|
|
Существуют специальные устройства для предварительного пристеночного замораживания биопрепаратов путем быстрого вращения флаконов находящихся в вертикальном положении в ванне с охлажденной жидкостью или в камере с низкой температурой воздуха.
Для предварительного замораживания используют воздушные холодильные камеры (-40, -60°С), охлажденный спирт (-30, -60°С), смесь спирта или ацетона с сухим льдом (-78°С).
Предварительно замороженный материал помещают в сушильную камеру (сублиматор), в которой создается разрежение.
2. Первичное высушивание. Сублимация осуществляется за счет тепла, поступающего из внешней среды, и является эндометрическим процессом. В случае прекращения поступления тепла извне в условиях низкого давления температура материала будет понижаться за счет испарения воды, что приведет к замедлению и к полному торможению процесса сублимации.
Тепло к высушиваемому материалу подводят конвенцией, контактным путем, термоизлучением или сочетанием данных способов.
Передача тепла конвекцией в условиях низкого давления очень мала. В связи с этим в лиофилизационных аппаратах «Юзифрус», П3-9Д предусмотрен автоматический автоматический приток воздуха, с помощью которого поддерживается высокое давление, в норме, чем обеспечивается конвекционная передача тепла высушиваемому материалу.
Наиболее распространенным является контактный путь передачи тепла за счет теплопроводимости кассет, сосудов и материала. По мере удаления воды из сублимируемого материала теплопроводимость понижается. Поэтому наиболее равномерный обогрев материала осуществляется за счет комбинированного применения контактного и терморадиационного способов подвода тепла. Контактный обогрев производится путем нагревания стенок кассет или полок сушильной камеры. Кассеты и полки изготавливают из меди или алюминия, обладающих высокой степенью теплопроводности. Терморадиационное использование инфракрасных лучей, как источник тепловой энергии используют для высушивания биологических препаратов. Преимуществом является то, что этим способом подогрева можно подводить к материалу большие потоки тепла, обеспечивающие интенсивность испарения, в десятки раз превышающую скорость удаления влаги.
|
|
|
В процессе сублимации важным является обеспечение отвода и конденсации воды.
Криохимический способ основан на связывании водяного пара химическими соединениями. Для этого химический сорбент помещают между сушильной камерой или коллектором, чтобы все откачиваемые газы и пары жидкости проходили через слой сорбирующего материала. По прочности связи с водой химические соединения делят на две группы. К первой относят вещества, при соединении с которыми вода теряет свои свойства, образуя новые химические соединения. К таким веществам можно отнести фосфорный ангидрид соединяясь с водой, образует мета-, пара- и ортофосфорные кислоты. Ко второй группе относятся вещества, с которыми вода образует более слабые связи, не изменяя свойств (хлористый кальций, сернокислый кальций). Способность химических соединений связывать водяные пары тем выше, чем ниже над их поверхностью давление водяного пара.
Способ конденсации водяных паров при лиофилизации на охлажденную поверхность конденсатора.
Холодильные конденсаторы, так же как и химические вещества действуют при условии, если упругость пара под поверхностью конденсатора ниже, чем упругость пара над поверхностью замороженного материала, то есть температура конденсатора ниже температуры высушиваемого материала.
Чем меньше разница между температурой материала и температурой конденсатора, тем медленнее будет идти процесс высушивания. Для охлаждения конденсаторов в условиях лабораторий используют твердую углекислоту, азот, воздух и кислород в жидком состоянии.
|
|
|
