1.材料系統(tǒng)的配制。
為了保證凍干效果，保持藥物的活性以及細(xì)胞的存活，凍干機(jī)在凍干前必須加入一定的保護(hù)劑和添加劑。物料和保護(hù)劑、添加劑一起，組成了多組分的系統(tǒng)，我們稱之為“物料系統(tǒng)”。保護(hù)劑和添加劑與物料之間是有相互作用的，因此對(duì)于不同的物料，應(yīng)當(dāng)采用不同種類和不同濃度的保護(hù)劑和添加劑。近幾年來，生物藥物領(lǐng)域的每一重大進(jìn)步，幾乎都與采用類似雞尾酒的原料體系有關(guān)。關(guān)于保護(hù)和添加物的討論。
2.材料體系的物理性質(zhì)研究。
冷凝溫度、相變熱、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變前后的熱容量等物料系統(tǒng)的物理性質(zhì)都會(huì)對(duì)冷凍干燥過程產(chǎn)生很大的影響。在干燥過程中，如果材料的升華速度較高，則需要更多的間隙，而不會(huì)坍塌。這些也都是和物料系統(tǒng)的物性有關(guān)的。近年來又發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料系統(tǒng)經(jīng)歷過不同的“溫度歷史”(熱歷史)，如在不同溫度下“退火”不同時(shí)間，會(huì)給物性帶來明顯的變化。對(duì)于物料系統(tǒng)物性的測(cè)量，差示掃描量熱技術(shù)是一種有效的、被廣泛認(rèn)可的技術(shù)。
3、冷卻固化過程的選擇及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)
對(duì)于物料系統(tǒng)的冷卻固化過程，要解決兩個(gè)問題，一個(gè)是冷卻溫度的確定;另一個(gè)是選擇合適的降溫程序。冷硫化工藝的終溫應(yīng)為全固化溫度，其溫度應(yīng)低于物料體系的共晶點(diǎn)溫度，或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。冷卻固化后的物料系統(tǒng)，實(shí)際上是既具有晶態(tài)，又具有玻璃態(tài)的的混合系統(tǒng)。在測(cè)定最終冷卻溫度時(shí)，首先要測(cè)定物料體系的共晶點(diǎn)溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
對(duì)于合適降溫程序的選擇，就是希望活性藥物、或細(xì)胞在冷卻固化過程中不受損傷或少受損傷，這是細(xì)胞低溫保存的基本問題。分析物料系統(tǒng)的凍結(jié)過程諸多現(xiàn)象、對(duì)細(xì)胞損傷及防治辦法;討論程序降溫的理論和實(shí)施技術(shù)。
4、升華干燥參數(shù)的確定
升華干燥是在低溫下對(duì)物料系統(tǒng)進(jìn)行加熱，使物料中被凍結(jié)成冰的“自由水”直接升華成水蒸氣。在升華干燥過程中，可以控制的參數(shù)有：物料的溫度、干燥室的真空度、升華干燥的持續(xù)時(shí)間等。
關(guān)于物料的溫度，一般認(rèn)為必須低于物料系統(tǒng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或共晶溫度。升華干燥的溫度的確定是十分重要的。如溫度過高，會(huì)出現(xiàn)軟化、塌陷等現(xiàn)象，造成凍干的失敗;如溫度過低，不僅給制冷系統(tǒng)提出了過高的要求，而且大為降低了升華過程的速率，費(fèi)時(shí)又耗能。
目前大多數(shù)的操作，都是在整個(gè)升華干燥過程中保持加熱溫度不變的。關(guān)于是否應(yīng)當(dāng)這樣，有兩種不同的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在升華干燥階段，隨著水分的升華，物料系統(tǒng)的濃度會(huì)提高，物料系統(tǒng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也會(huì)提高，這意味著升華干燥階段的加熱過程的溫度應(yīng)當(dāng)逐漸提高，而不要恒定在一個(gè)溫度上。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在升華干燥階段，升華的只是“游離”在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙中的自由水，不會(huì)對(duì)物料實(shí)體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度產(chǎn)生影響，因此升華干燥過程中加熱溫度仍應(yīng)保持不變。實(shí)際上這兩種情況都可能出現(xiàn)，是和冷卻固化的情況有關(guān)的。
一般說來，在升華干燥過程中真空度是維持不變的。但也可以采用循環(huán)壓力法，即控制真空系統(tǒng)的壓力在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)，以期提高傳熱傳質(zhì)的效果，來加速干燥的過程。
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