25. Лиофильное высушивание биопрепаратов. Режимы и контроль процессов сушки

Лиофильное высушивание (сублимационная сушка) — это процесс удаления воды из биопрепаратов при низкой температуре с помощью сублимации, то есть перехода льда в пар без промежуточной стадии жидкости. Это метод часто используется для сохранения биологической активности продуктов, таких как вакцины, ферменты, антитела, гормоны, а также для хранения клеточных культур.

Этапы процесса лиофилизации:

1. Замораживание:

   • Образец замораживается до температуры ниже 0 °C (обычно до -40 °C или ниже). Это помогает привести воду в твердое состояние (лед).

2. Первичная сушка:

   • При низком давлении (вакууме) происходит сублимация льда. Сублимация позволяет воде перейти из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Этот этап удаляет примерно 90–95% воды из образца.

3. Вторичная сушка:

   • На этом этапе остаточная влага (около 5%) удаляется, что обеспечивает высокую степень осушенности, необходимую для длительного хранения. Температура продукта повышается до температуры, при которой происходит удаление остаточной влаги.

Режимы сушки:

• Температурный режим: Очень важен для сохранения активности биопрепаратов. Температура в процессе лиофилизации не должна превышать определенные границы (например, для белков — 40 °C), чтобы не разрушить их структуру.

• Температурно-вакуумный режим: Постоянный контроль давления и температуры важен для оптимальной сублимации и предотвращения повреждений структуры активных компонентов.

• Продолжительность сушки: Время процесса зависит от типа продукта, его состава и начальной влажности.

Контроль процессов сушки:

1. Температурный контроль: Использование датчиков для контроля температуры образца и среды в камере лиофилизатора.

2. Контроль вакуума: Давление в процессе лиофилизации должно быть стабильным и соответствовать необходимым параметрам для сублимации.

3. Весовой контроль: Определение остаточной влажности после каждого этапа сушки позволяет оценить эффективность процесса.

4. Мониторинг активности: Для биопрепаратов важно проверять их активность (например, ферментативную активность или жизнеспособность клеток) после лиофилизации.

26. Адсорбция и ионный обмен. Сущность и применение при производстве биопрепаратов

Адсорбция и ионный обмен — это два важных процесса, которые широко применяются для очистки и разделения биологических препаратов.

1. Адсорбция:

• Сущность: Адсорбция — это процесс, при котором молекулы или ионы веществ прилипают к поверхности твердого тела (адсорбента), образуя слой на его поверхности. Этот процесс осуществляется за счет физико-химических взаимодействий, таких как ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи или электростатические взаимодействия.

• Применение в биотехнологии:

  • Очистка и концентрация биопрепаратов: Адсорбция применяется для удаления примесей из растворов биологических препаратов. Например, активные вещества могут быть отделены от растворённых веществ с помощью адсорбентов, таких как уголь, силикагель, активные полимеры.

  • Хроматография: В хроматографических процессах (например, с использованием геля или смолы) адсорбция используется для разделения и очистки белков, нуклеиновых кислот и других биологических молекул.

  • Очистка воды: Адсорбция помогает удалять микробные загрязнители и органические вещества из воды в процессе очистки для биотехнологических нужд.