|
Лиофилизация сывороточных препаратов
Для консервирования целого ряда биологических объектов в настоящее время широкое распространение получил метод лиофильного высушивания, который позволяет сохранять диагностические и лечебные сыворотки и другие биопрепараты в течение длительного времени. Его отличительная особенность состоит в том, что высушивание происходит из замороженного состояния путем сублимации льда из материала в вакууме. Низкая температура, при которой длительное время находится высушиваемый материал, предохраняет белки от денатурирующего действия повышенных концентраций электролитов, создающихся в результате удаления воды.
Как известно, лиофилизированные препараты, в отличие от высушенных обычным образом из жидкого состояния, почти не изменяют свой первоначальный объем, а при соприкосновении с водой сравнительно быстро растворяются.
В растворах белков, коллоидов и других гидрофильных веществ содержится два вида воды — свободная и связанная. Свободная вода замерзает при температуре несколько ниже 0°, она связана с полярными группами молекул белка менее прочными адсорбционными силами (Г. Б. Булл, 1949). Испарение свободной воды происходит за счет сублимации льда и начинается с поверхности материала, затем распространяется на участки, прилегающие к стенкам ампул, и далее на более глубоколежащие слои замороженной массы. Связанная вода характеризуется несколько иными свойствами. Она обладает большей плотностью в силу прочного притяжения молекул воды отрицательно заряженными группами белковой молекулы (Б. И. Бланков, Д. Л. Клебанов, 1961), не является растворителем и замерзает при температурах значительно ниже 0: при —20 —40° (М. Polangi, 1920;
I. Iones, 1932). Связанная вода удаляется из всей толщи материала, уже освободившегося ото льда, обычным испарением в вакууме, для чего требуется значительное количество тепла.
Благодаря качественно различному характеру связи влаги с материалом, процесс лиофилизации состоит из двух периодов: периода удаления свободной воды, или сублимации, и периода удаления связанной воды, или испарения остаточной влаги (Е. Flosdorf, 1949; С. Г. Колесов, 1952; М. Я. Броун, 1954; К. Е. Долинов, 1955; М. И. Верба, 1956; S. Chiba с соавт., 195S; L. Stephenson, 1960; Б. И. Бланков и Д. Л. Клебанов, 1960; Т. Nei, 1960, 1962; М. Deconski, 1961).
В первый период высушивания удаляется основная масса (92—98%) влаги.
Продолжительность периода сублимации находится в обратно пропорциональной зависимости от интенсивности теплопровода и глубины вакуума. Однако количество тепла, подаваемого к биологическому материалу в период сублимации, не должно превышать расход этого тепла на сублимацию. Избыточное тепло может вызвать оттаивание материала и ухудшение его специфических свойств.
G. Scott (1944) получил хорошие результаты, лиофилизируя ткани при температуре —32,5°, а К. Е. Долинов (1960) рекомендует проводить высушивание живых вакцин при температуре сублимации —25 —30°. Второй период лиофилизации идет по типу обычного высушивания в вакууме. Свободная вода в материале отсутствует, и обезвоживание продолжается за счет удаления связанной воды из пористой массы сухого вещества. Этот период продолжается длительное время, необходимое для получения низкой остаточной влажности в биологическом материале (2,5—3%).
К концу второго периода температура материала повышается и достигает приблизительно температуры окружающей среды (Э. И. Гуйго, 1955).
Внимание многих исследователей было направлено на сокращение длительности периода удаления остаточной влаги за счет повышения конечной температуры подогрева в сушильной камере. В этом вопросе мнения ряда авторов расходятся. Так, Г. Чижов (1948) и Н. Н. Титов (1945) считают, что в конце высушивания температуру материала можно поднять до 50° без ущерба для биологической активности, а С. Chojnowski, I. Chojnowska (1959), С. Г. Колесов (1959) рекомендуют конечную температуру подогрева 25—30°. 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
|