真空冷凍干燥技術在細胞生物學領域的應用

近年來，研究發現有機溶劑的存在可以影響溶液的凍結特性，進而可能影響干燥速率和凍干品的外觀。叔丁醇作為有機溶劑的一種，深受眾多研究者關注，但是它對紅細胞冷凍干燥過程的影響如何，對紅細胞回收率是否有影響也從未見報導過。專家指出，滲透性保護劑與非滲透性保護劑的聯合使用能達到較好的冷凍前脫水目的。采用40%滲透性保護劑甘油對紅細胞進行預處理，再加入非滲透性凍干保護劑進行凍干的方法來研究滲透性保護劑預處理對紅細胞凍干效果的影響。采用無損的微CT掃描技術，對正在升華過程的紅細胞樣品進行掃描觀察，以期探索叔丁醇對干燥過程的影響。通過對凍干紅細胞樣品進行CT掃描，計算得到孔隙率，判斷甘油對紅細胞體積的影響，認識叔丁醇濃度對冰晶大小的影響。利用血球計數板進行凍干前后細胞計數，得到甘油和叔丁醇的共同作用情況。

在紅細胞冷凍干燥過程中，利用微CT掃描技術進行樣品升華干燥過程的定時掃描觀察，并對凍干品進行內部結構掃描分析，同時計算得到各個樣品的孔隙率值。對凍干后的樣品，采用三步法復水，用血細胞計數板進行檢測。實驗結果表明，有機溶劑叔丁醇可以加速凍干過程，縮短干燥時間，并且濃度為10%的比5%的顯著。在升華過程中，孔隙率呈下降的趨勢。最高的孔隙率出現在含有10%叔丁醇的經甘油預處理的保護劑配方中。經過甘油預處理，細胞的恢復率得到了明顯的提高，而叔丁醇的加入，導致一定程度上的恢復率下降。

富睿捷原位凍干機Mercury系列0.1㎡、0.3㎡機型，不僅可以做凍干處理，還能真正實現整個凍干過程可控，使得樣品凍干效率更高，能耗更低，凍干的品質更佳，樣品結果均一性高，凍干工藝的重復性好。另外，還可以實現凍干工藝的摸索，優化，放大工藝，共晶點測試等。制冷系統采用自主研發混合制冷技術，可實現溫度更低，穩定性更好。不銹鋼冷阱的冷凝溫度達-80°C左右，凍干倉真空度可達 0.2Pa。紅細胞樣品凍結至-50°C左右，保持1h后開始抽真空，一次干燥擱板溫度為-30°C，持續30h；二次干燥溫度為10°C，持續10h，真空度低于10Pa。

原位凍干機優勢：

• 內置直立式不銹鋼冷阱盤管，能夠捕獲樣品凍干過程中升華的水汽，使得凍干倉里的水汽更少，避免水汽在凍干倉內形成內循環，讓倉體內的水汽液化成液滴附著在樣品，整個過程是放熱反應，如若處理不當會造成有些樣品融化、變質或坍塌等；

• 標配高精度皮拉尼真空計，保證真空度的準確性，能夠更好的完成凍干實驗，最終實現品質、效率，能耗的平衡；

• 標配凍干終點判定系統，系統可以提醒用戶樣品是否凍干完成，十分便利，避免采樣檢測，外掛檢測等，讓整個實驗過程省時，省心，省力。

• 預凍溫度可達-80℃，可充分保證樣品凍結狀態，做好樣品的預凍處理，也保證了諸如一些低共晶點樣品不會因為溫度不夠而融化或預凍不結實等問題。

• 隔板溫度范圍-55℃到55℃；更大的溫度調控范圍，為凍干曲線摸索和優化，工藝放大提供便利條件，提供更大范圍的凍干過程的隔板溫度調控，實現凍干效率的提升，包括探尋最佳的凍干曲線等。

• 隔板的溫差為±1℃，能夠保證均一性，合格率更高。

微CT技術可以無損的對物料內部進行檢測，通過把微CT掃描技術引入到紅細胞冷凍干燥中，進行干燥過程的定時掃描觀察，并對凍干品進行內部結構重構分析，得到結論為有機溶劑叔丁醇可以加速凍干過程，縮短干燥時間，10%濃度的叔丁醇效果比5%的顯著很多；在升華過程中，孔隙率呈下降的趨勢，因為由叔丁醇形成的針狀冰晶和甘油預處理所導致的細胞體積增大，最高的孔隙率出現在含有10%叔丁醇的經甘油預處理的保護劑配方中，經過甘油預處理，細胞的恢復率得到了顯著的提高，而加入叔丁醇，細胞的恢復率又顯著下降。由于叔丁醇升華過程留下了管狀通道含10%叔丁醇的保護劑配方可以更好的保持細胞的完整性。