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凍干技術(shù)在生物材料領(lǐng)域是一項(xiàng)至關(guān)重要且廣泛應(yīng)用的技術(shù)。它通過將含水物料在低溫下凍結(jié)，然后在真空環(huán)境下使其中的冰直接升華，從而得到干燥產(chǎn)品。
凍干技術(shù)在生物材料領(lǐng)域的核心優(yōu)勢在于其能最大限度地保持生物材料的活性與多孔結(jié)構(gòu)。該技術(shù)通過低溫冷凍和真空升華過程，有效避免了高溫和液相界面張力對蛋白質(zhì)、細(xì)胞因子等敏感物質(zhì)的破壞，從而保留其生物功能。同時(shí)，冰晶升華后形成的互聯(lián)多孔支架為細(xì)胞附著、營養(yǎng)運(yùn)輸及新生組織長提供了理想的三維環(huán)境。此外，凍干產(chǎn)物穩(wěn)定性高，可在室溫下長期儲存并便于運(yùn)輸，解決了生物材料對冷鏈依賴的難題，為組織工程和再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的臨床轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。
維持生物活性（最關(guān)鍵的優(yōu)勢）
低溫過程避免了高溫對蛋白質(zhì)、酶、細(xì)胞因子等生物大分子的破壞。真空干燥避免了液體表面張力和濃度變化帶來的變性，能最大限度地保留其三維結(jié)構(gòu)和生理功能。
保持多孔結(jié)構(gòu)
冰晶升華后留下的空隙形成了理想的三維多孔支架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞附著、遷移、增殖和營養(yǎng)物質(zhì)與代謝廢物的運(yùn)輸。
優(yōu)異的穩(wěn)定性與便于運(yùn)輸儲存
除去水分后，生物材料可以長期在室溫或4℃下儲存，避免了冷鏈運(yùn)輸?shù)陌嘿F成本和風(fēng)險(xiǎn)，極大地延長了 shelf life（保質(zhì)期）。
易于復(fù)水
凍干后的材料（通常是海綿狀或粉末狀）能迅速吸收水分恢復(fù)其原始的形態(tài)和性能，便于臨床使用。
凍干技術(shù)在生物材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要涉及生物醫(yī)藥與組織工程兩大方向。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，該技術(shù)是關(guān)鍵試劑（如酶、抗體）、疫苗及脂質(zhì)體等藥物載體的標(biāo)準(zhǔn)干燥方法，能顯著提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性并便于運(yùn)輸。在組織工程中，凍干技術(shù)用于制備具有三維多孔結(jié)構(gòu)的天然/合成聚合物支架，這些支架能模擬細(xì)胞外基質(zhì)，為細(xì)胞生長、組織再生（如皮膚、骨骼、軟骨修復(fù)）提供支撐，并可用于活性因子（如生長因子）的固定化與控釋，是再生醫(yī)學(xué)的工具。
01、組織工程支架
這是凍干技術(shù)經(jīng)典的應(yīng)用之一。通過將生物材料溶液或懸浮液凍干，可以制備出用于修復(fù)或再生各種組織的多孔支架。
骨組織工程：
材料： 常使用殼聚糖（Chitosan）、膠原蛋白（Collagen）、明膠（Gelatin）、羥基磷灰石（Hydroxyapatite, HA） 以及它們的復(fù)合材料（如殼聚糖-明膠-羥基磷灰石）。
過程： 將材料混合溶液倒入模具中冷凍，然后凍干，形成具有 interconnected pores（互聯(lián)孔道）的支架，模擬天然骨的無機(jī)/有機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)和多孔性。
功能： 為成骨細(xì)胞提供附著和生長的環(huán)境，引導(dǎo)新骨生長，并最終被機(jī)體降解吸收。
皮膚組織工程：
材料： 膠原蛋白、絲素蛋白、藻酸鹽等。
過程： 制備成多孔薄膜或海綿狀支架。
功能： 用于治療燒傷、慢性潰瘍等，作為臨時(shí)性皮膚替代物，促進(jìn)傷口愈合和真皮再生。
神經(jīng)、血管、軟骨等：
同樣可以通過調(diào)控凍干參數(shù)（如冷凍速率、固體濃度）來制備具有特定孔徑和孔隙率的多孔支架，用于相應(yīng)組織的修復(fù)。
02、藥物遞送系統(tǒng)
凍干技術(shù)可用于制備控制藥物釋放的載體。
微球/納米粒： 將載有藥物的生物高分子（如PLGA）納米粒或微球懸浮液進(jìn)行凍干，可以制成流動性好的粉末，長期儲存，使用時(shí)復(fù)水即可恢復(fù)懸浮狀態(tài)，保持粒徑分布和包封率。
植入式緩釋系統(tǒng)： 將藥物直接與支架材料（如膠原海綿）混合后凍干，藥物被均勻地包埋在多孔網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)支架植入體內(nèi)后，藥物隨著材料的降解而緩慢釋放，實(shí)現(xiàn)局部、長效給藥。
03、生物活性分子的保存與遞送
許多生物藥（如疫苗、蛋白質(zhì)、肽類、抗生素）對熱敏感，凍干是保證其穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)方法。
疫苗： 絕大多數(shù)mRNA疫苗、病毒載體疫苗、重組蛋白疫苗都以凍干粉針劑形式存在。凍干能保護(hù)其免疫原性，方便全球分發(fā)。
生長因子： 如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF） 等，將其與支架材料結(jié)合凍干，可以在組織修復(fù)部位持續(xù)釋放信號，定向引導(dǎo)組織再生。
04、水凝膠的制備
一些物理交聯(lián)或低強(qiáng)度化學(xué)交聯(lián)的水凝膠可以通過凍干成為固體，使用時(shí)復(fù)水即恢復(fù)水凝膠形態(tài)，便于包裝和滅菌。
富睿捷生物材料凍干案例
水凝膠凍干案例1
客戶單位：江蘇某大學(xué)
凍干要求：要求含水量5%以下
凍干過程：-50℃預(yù)凍3h后，-15℃升華干燥
凍干結(jié)果：凍干成功，但因?yàn)槟＞邔?dǎo)熱效率差，凍干時(shí)間過長
凍干前后對比：
水凝膠凍干案例2
客戶單位：某醫(yī)科大學(xué)
凍干要求：凍干后為材料變成白色粉末不透明
凍干過程：-80℃預(yù)凍1h后，將水凝膠研磨成顆粒狀，再預(yù)凍3h，升華干燥
凍干結(jié)果：凍干后為白色不透明顆粒狀
凍干前后對比：
蛋白質(zhì)凍干案例1
客戶單位：浙江某大學(xué)
凍干要求：無菌凍干
凍干過程：收到樣品后，對外包裝進(jìn)行消殺，樣品在12h內(nèi)上機(jī)。
凍干結(jié)果：凍干后達(dá)到無菌要求，且凍干良好
凍干前后對比：
蛋白質(zhì)凍干案例2
客戶單位：廣州某化工公司
凍干要求：呈粉末狀，干爽不粘膩。含水量不超過1%
凍干過程：將樣品放入托盤預(yù)凍后，放入實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行凍干
凍干結(jié)果：凍干過程無暴沸和冒氣泡現(xiàn)象，凍干后呈餅狀，研磨可成粉末
凍干前后對比：
生物類凍干案例1
客戶單位：江蘇某大學(xué)
凍干要求：血清/病毒凍干后呈酥塊狀或松散片狀
凍干過程：加入合適的保護(hù)劑，放入-80℃預(yù)凍4h，隨后放入隔板上進(jìn)行凍干
凍干結(jié)果：凍干狀態(tài)正常，凍干復(fù)蘇后毒、血清效價(jià)降低不超過兩個(gè)滴度
凍干前后對比：
生物類凍干案例2
客戶單位：某生物工程技術(shù)有限公司
凍干要求：凍干后含水量較低，后續(xù)可計(jì)量組織干重
凍干過程：將預(yù)凍好的樣品放入凍干機(jī)中凍干
凍干結(jié)果：得到干燥的組織樣品
凍干前后對比：
富睿捷凍干實(shí)驗(yàn)室為各類生物材料（包括蛋白質(zhì)、核酸、疫苗、細(xì)胞、微生物及組織工程支架等）提供專業(yè)化、定制化的凍干工藝研發(fā)及摸索解決方案，全面保障產(chǎn)品的活性、穩(wěn)定性。有凍干工藝摸索及樣品凍干服務(wù)需求用戶可聯(lián)系咨詢，富睿捷凍干實(shí)驗(yàn)室將竭誠為您服務(wù)。
