冷凍干燥是指通過升華從凍結(jié)的生物產(chǎn)品中去除水分或其他溶劑的過程。升華指的是溶劑，比如水，象

干冰一樣，不經(jīng)過液態(tài)，從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。冷凍干燥得到的產(chǎn)物稱作凍干物（lyophilizer

），該過程稱作凍干（lyophilization）。
傳統(tǒng)的干燥會引起材料皺縮，破壞細胞。在冰凍干燥過程中樣品的結(jié)構(gòu)不會被破壞，因為固體成份被在

其位置上的堅冰支持著。在冰升華時，它會留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。這樣就保留了產(chǎn)品的生物和

化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性的完整性。
在實驗室中，凍干有很多不同的用途，它在許多生物化學(xué)與制藥應(yīng)用中是不可缺少的。它被用來獲得可

長時期保存的生物材料，例如微生物培養(yǎng)、酶、血液、與藥品，除長期保存的穩(wěn)定性以外，還保留了其

固有的生物活性與結(jié)構(gòu)。為此，凍干被用于準備用做結(jié)構(gòu)研究（例如電鏡研究）的組織樣品。冷凍干燥

也應(yīng)用于化學(xué)分析中，它能得到干燥態(tài)的樣品，或者濃縮樣品以增加分析敏感度。凍干使樣品成分穩(wěn)定

，也不需改變化學(xué)組成，是理想的分析輔助手段。
冷凍干燥可以自然發(fā)生。在自然情況下，這一過程緩慢而且不可預(yù)測。通過冷凍干燥系統(tǒng)，人們改進、

細分了很多步驟，加速了這一過程。
一個基本的冷凍干燥系統(tǒng)包括：
一個干燥室或者多歧管
一個抽真空系統(tǒng)克服阻礙因素和加速氣體流動
一個熱源能量
一個低溫冷凝器，用于使蒸氣壓差大化并捕捉蒸氣使之凍結(jié)，避免水蒸氣污染真空泵。
冷凍干燥過程包含三個步驟：
預(yù)凍，為接下來的升華過程準備樣品。
初級干燥，在此過程中，冰升華而不融化。
次級干燥，在此過程中，鍵和于固體物質(zhì)的殘留水分被除去，從而留下干燥樣品，這一步驟對保存樣品

的穩(wěn)定性非常重要。在殼式預(yù)凍中，凍干瓶中的樣品浸放在低溫?zé)醾鲗?dǎo)液體里旋轉(zhuǎn)，液體樣品沿凍干瓶

圓周內(nèi)壁結(jié)凍，以達到更大的表面積。這層薄的結(jié)凍層能讓水分子更加容易地穿過。一旦樣品結(jié)冰，就

可以與冷凍干燥系統(tǒng)連接了。初級和次級干燥發(fā)生在樣品瓶被連接到凍干系統(tǒng)時，樣品立刻暴露在一個

真空條件下，從而克服氣流阻力。同時熱量被做能量。為接在干燥箱或多歧管的凍干瓶和其它玻璃

容器熱量的熱源是室溫空氣浴。在自動壓蓋上箱，是加熱層供給。真空和熱量這些條件可幫助從冰

中升華出的水蒸氣更容易地流離樣品和表層已凍干的物質(zhì)。
冰凍樣品的升華效率取決于幾個因素。其中重要的冷凍產(chǎn)品與收集器之間的氣壓差。有效的冷凍干

燥發(fā)生在樣品在它所能承受的高溫度，同時仍能保持冰凍狀態(tài)，與此同時收集器溫度和系統(tǒng)真空度保

持在所能達到的低值。干燥時間的變化依賴于被冷凍干燥的材料的低共熔溫度。對于絕大多數(shù)的生物

材料，這個溫度低于0℃，有的甚至要低至-40℃。高的氣壓差和溫差將產(chǎn)生有效的干燥。 在初級凍干

完成后，所有的冰即被升華。但是結(jié)合水仍舊存在于產(chǎn)品中，在次級干燥時，后相的干燥，牢固鍵合

于固體樣品的水，被稱為吸收水轉(zhuǎn)變成蒸氣。這一過程被稱為解吸作用。解吸是一個緩慢的過程，因為

吸收水比液體水在同一溫度下氣壓更低。冷凍
干燥在樣品和收集器的蒸氣壓力相等時徹底完成。如果樣

品在未完全干燥時過早的脫離系統(tǒng)，它也許會很快的降解和失去結(jié)構(gòu)及生物性能。
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