真空冷冻干燥技术在细胞生物学领域的应用

近年来，研究发现有机溶剂的存在可以影响溶液的冻结特性，进而可能影响干燥速率和冻干品的外观。叔丁醇作为有机溶剂的一种，深受众多研究者关注，但是它对红细胞冷冻干燥过程的影响如何，对红细胞回收率是否有影响也从未见报导过。专家指出，渗透性保护剂与非渗透性保护剂的联合使用能达到较好的冷冻前脱水目的。采用40%渗透性保护剂甘油对红细胞进行预处理，再加入非渗透性冻干保护剂进行冻干的方法来研究渗透性保护剂预处理对红细胞冻干效果的影响。采用无损的微CT扫描技术，对正在升华过程的红细胞样品进行扫描观察，以期探索叔丁醇对干燥过程的影响。通过对冻干红细胞样品进行CT扫描，计算得到孔隙率，判断甘油对红细胞体积的影响，认识叔丁醇浓度对冰晶大小的影响。利用血球计数板进行冻干前后细胞计数，得到甘油和叔丁醇的共同作用情况。

在红细胞冷冻干燥过程中，利用微CT扫描技术进行样品升华干燥过程的定时扫描观察，并对冻干品进行内部结构扫描分析，同时计算得到各个样品的孔隙率值。对冻干后的样品，采用三步法复水，用血细胞计数板进行检测。实验结果表明，有机溶剂叔丁醇可以加速冻干过程，缩短干燥时间，并且浓度为10%的比5%的显著。在升华过程中，孔隙率呈下降的趋势。最高的孔隙率出现在含有10%叔丁醇的经甘油预处理的保护剂配方中。经过甘油预处理，细胞的恢复率得到了明显的提高，而叔丁醇的加入，导致一定程度上的恢复率下降。

富睿捷原位冻干机Mercury系列0.1㎡、0.3㎡机型，不仅可以做冻干处理，还能真正实现整个冻干过程可控，使得样品冻干效率更高，能耗更低，冻干的品质更佳，样品结果均一性高，冻干工艺的重复性好。另外，还可以实现冻干工艺的摸索，优化，放大工艺，共晶点测试等。制冷系统采用自主研发混合制冷技术，可实现温度更低，稳定性更好。不锈钢冷阱的冷凝温度达-80°C左右，冻干仓真空度可达 0.2Pa。红细胞样品冻结至-50°C左右，保持1h后开始抽真空，一次干燥搁板温度为-30°C，持续30h；二次干燥温度为10°C，持续10h，真空度低于10Pa。

原位冻干机优势：

• 内置直立式不锈钢冷阱盘管，能够捕获样品冻干过程中升华的水汽，使得冻干仓里的水汽更少，避免水汽在冻干仓內形成內循环，让仓体內的水汽液化成液滴附着在样品，整个过程是放热反应，如若处理不当会造成有些样品融化、变质或坍塌等；

• 标配高精度皮拉尼真空计，保证真空度的准确性，能够更好的完成冻干实验，最终实现品质、效率，能耗的平衡；

• 标配冻干终点判定系统，系统可以提醒用户样品是否冻干完成，十分便利，避免采样检测，外挂检测等，让整个实验过程省时，省心，省力。

• 预冻温度可达-80℃，可充分保证样品冻结状态，做好样品的预冻处理，也保证了诸如一些低共晶点样品不会因为温度不够而融化或预冻不结实等问题。

• 隔板温度范围-55℃到55℃；更大的温度调控范围，为冻干曲线摸索和优化，工艺放大提供便利条件，提供更大范围的冻干过程的隔板温度调控，实现冻干效率的提升，包括探寻最佳的冻干曲线等。

• 隔板的温差为±1℃，能够保证均一性，合格率更高。

微CT技术可以无损的对物料内部进行检测，通过把微CT扫描技术引入到红细胞冷冻干燥中，进行干燥过程的定时扫描观察，并对冻干品进行内部结构重构分析，得到结论为有机溶剂叔丁醇可以加速冻干过程，缩短干燥时间，10%浓度的叔丁醇效果比5%的显著很多；在升华过程中，孔隙率呈下降的趋势，因为由叔丁醇形成的针状冰晶和甘油预处理所导致的细胞体积增大，最高的孔隙率出现在含有10%叔丁醇的经甘油预处理的保护剂配方中，经过甘油预处理，细胞的恢复率得到了显著的提高，而加入叔丁醇，细胞的恢复率又显著下降。由于叔丁醇升华过程留下了管状通道含10%叔丁醇的保护剂配方可以更好的保持细胞的完整性。