凍干機在疫苗凍干中的作用機制

一、凍干的基本原理

水有三相（即固態、液態和氣態），根據熱力學相關理論可知，降低壓力可使水的沸點和冰點重合（如圖所示）。再通過加熱的方式，冰就可以不經液態而直接升華為氣態。

凍干機凍干的基本原理就是利用低溫低壓下水的三態變化，先將需干燥的物料降溫凍結，使物料中液態的水變成固態的冰，然后在真空條件下對物料進行加熱，使冰直接升華成水蒸氣而除去，從而獲得低溫脫水的干燥制品。一個典型的冷凍干燥工藝，其主要過程可分為恒壓降溫（圖“a-b 階段”）、恒溫降壓（圖“b-c 階段”）、恒壓升溫（圖“c-d 階段”）這三個典型熱力過程。

如圖：凍干機冷凍干燥原理圖

二、凍干機的基本結構

疫苗的凍干離不開凍干機。凍干機主要由干燥箱體、制冷系統、加熱系統、真空系統、控制系統等組成，一個經典的凍干機結構如圖所示。在保證制品質量的前提下，選用合適的凍干機，可以實現經濟效益和實用效果的雙贏。

如圖：凍干機冷凍干燥組成原理圖

三、凍干機疫苗凍干步驟

疫苗的凍干工藝可基本概括為：預凍、升華干燥（又稱第一階段干燥）、解析干燥（又稱第二階段干燥）和包裝四步驟：

（1）預凍階段：預凍是將疫苗藥液的溫度迅速降低至其共晶點之下，從而在低溫環境下將藥液凍結成固體，目的是保護疫苗的理化性能和生物學性能，并為接下來的升華干燥做好準備。共晶點就是其內部不同成分同時析出固體結晶時的混合物的溫度，不同制劑的共晶點各不相同。一般來說，預凍階段要在1~3 小時完成，并且其凍結溫度要比共晶點溫度低5~10℃。

（2）升華干燥（第一階段干燥）：升華干燥是在抽真空的狀態下，對疫苗制劑中的冰通過升華的方式來移除，是冷凍干燥的主要過程。升華干燥先是個恒溫減壓過程，而后在維持真空的條件下，通過加熱使冰升華逸出，是個恒壓升溫過程。整個升華過程中，不允許冰出現熔化，否則會造成凍干失敗。

（3）解析干燥（第二階段干燥）：升華干燥完成后，藥劑內所有的冰已逸出，但還留有未凍結的殘余水分。為保證疫苗凍干制劑在存儲期間的穩定性，解析干燥就是要把殘余水分進一步降低，得到zui終的疫苗干粉。由于需要更高的能量才能去除結合水，因此解析干燥也是一個恒壓升溫過程。

（4）包裝：疫苗在凍干機凍干箱內凍干后，一般需要進行真空或充氮密封，以防止疫苗凍干制劑被污染及回潮。真空封口應在成品檢定中測定真空度；充氮封口應充足氮量，氮氣標示純度應不低于99.99%。由于膠塞和瓶口之間有漏氣，真空壓塞的樣品，水分往往會隨著藥品的存放（尤其是低溫存放）而上升。充氣壓塞的藥品瓶，內外壓力基本平衡，更適合長時間的存放。

 

四、凍干機凍干疫苗的優缺點

凍干疫苗的優點是：

（1）疫苗制劑在預凍前完成分裝，從而保證了劑量的精確性；

（2）由于凍干是在真空和低溫狀態下完成的，因此不易發生氧化和熱變性，可以ZUI大限度地保持疫苗的理化性質和生物特性；

（3）固態的冰晶升華成為水蒸氣后形成的疏松多孔（海綿狀）結構，使凍干疫苗具有極好的速溶性和復水性，可迅速吸水溶解，恢復其原有特性；

（4）凍干疫苗易進行無菌化操作，污染相對減少，臨床應用效果好，過敏等副作用少；

（5）凍干疫苗脫水徹底，含水量低，重量輕，適合長途運輸及長期保存。

凍干疫苗的缺點是：

備投資大，維護費用高；干燥速率低，時間長，能耗大，因而凍干疫苗的成本較高。

以上資料來自技術論文，僅供學習參考。

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