Efterhånden som folk er mere og mere opmærksomme på sundhedsrelaterede bekymringer, udvikler området for in vitro-diagnostik (IVD) sig hurtigt. Især fremkomsten af ​​COVID-19 har accelereret IVD-markedets ekspansion. På nuværende tidspunkt er RT-qPCR blevet meget brugt i udviklingen af ​​IVD diagnostiske reagensprodukter, men RT-qPCR flydende diagnostiske reagenser har høje transportomkostninger, ustabil ydeevne og kort holdbarhed. Tørringsreagenser kan perfekt omgå manglerne ved RT-qPCR flydende diagnostiske reagenser. Så hvordan skal tørrereagenser laves? Hvordan vælger man produktionsmetoden?

1. Hvad er tørrereagenser?

2. Hvad er lufttørring?

3. Hvad er lyofilisering?

4. Hvad er forskellen mellem lyofilisering og lufttørring?

5. Relaterede produkter og ydeevne

1. Hvad er tørrereagenser?

Tørringsreagenser er de reagenser, der opnås, efter at prøven er tørret og dehydreret. Tørreagenser kan leveres ved stuetemperatur og kræver ikke kølekædetransport. Det kan undgå gentagen frysning og optøning af reagenser for at påvirke reagensernes ydeevne og holdbarhed og i høj grad reducere transportomkostningerne. Det er ikke kun nemt for folk at bruge, men det mindsker også kravene til operatørerne. Den molekylære diagnostiske industri er interesseret i at tørre reagenser primært fordi de kan transporteres og opbevares ved stuetemperatur. Der er nu to meget anvendte tørreteknikker: lyofilisering og lufttørring. Lufttørringsteknologi er billigere, mens lyofiliseringsteknologi er den mest populære, som begge har deres fordele. Der er to produktionsmetoder til tørring af reagenser: lufttørring og lyofilisering. Hvad er de og hvordan skal man vælge?

2. Hvad er lufttørring?

Lufttørring er en tørreteknik, der kan bruges til at fremstille tørrereagenser. Lufttørring er opdelt i tre processer: naturlig lufttørring, varmlufttørring og imiteret naturlig lufttørring. I den industrielle produktionsproces, for at sikre stabiliteten af ​​produktkvalitet og output, tørres reagenset ofte med varmlufttørring. Til IVD diagnostiske reagenser bruges en præcisionsovn med blæser- eller vakuumfunktion generelt til at tørre væsken ved en temperatur højere end stuetemperatur (tørring ved 50°C i 80 minutter). Væsken lufttørres til et tyktflydende tørt materiale. Den specifikke proces er vist i figur 1.

Fig 1. Varmlufttørring

Nøglen til tørring af flydende molekylære reagenser er ikke kun at sikre, at enzymet hurtigt kan hydreres efter tørring, men også at sikre, at stabiliteten, følsomheden og specificiteten af ​​de tørrede reagenser ikke påvirkes. Lufttørring kræver kun en præcisionsovn. Sammenlignet med lyofilisering er udstyret billigere, og energiforbruget er lavere, så omkostningerne til reagenser er lavere. Derudover er lufttørringsprocessen enkel, og tørretiden er kortere (inden for 2 timer). Lufttørring har både fordele og ulemper. Under lufttørringsprocessen vil forskellige komponenter inklusive enzymer gå tabt ved fordampning af vand. Ikke kun det, men reaktionsopløsningen og dens komponenter vil også blive skadet af den høje temperatur på 50 °C. Nogle komponenter oxideres også lettere, så holdbarheden af ​​lufttørrede reagenser bliver kortere. Derudover har det lufttørrende reagens stærk viskositet og er let at hænge på væggen og har dårlig rehydreringsevne.Lyofilisering kan kompensere for manglerne ved lufttørring.

3. Hvad er lyofilisering?

Forskellig fra lufttørring er lyofilisering en speciel tørreteknologi, hvis grundlæggende princip er baseret på den trefasede ændring af vand. Vandets tre faser er fast, flydende og gas, og de tre faser kan eksistere side om side og transformere hinanden. Når trykket er større end 610,75 Pa, med stigningen i temperaturen, smelter is til vand, og vand fordamper og bliver til damp. Når trykket er mindre end 610,75 Pa, sublimeres isen direkte til vanddamp ved opvarmning. Specifikt som vist i figur 2. Lyofilisering bruger princippet om faseovergang af vand. Først fryses de flydende reagenser til -30℃~-40℃, så det meste af fugten i materialet fryses til is. Isen sublimeres til vanddamp ved et højere vakuum, hvilket giver en lavtemperatur varmekilde. Vanddampen kondenseres af en kondensator i vakuumsystemet, så andet materiale forbliver i isen, og derved opnås tørrede produkter.

Fig 2. Fasediagram for vand

Så hvad er de vigtigste former for frysetørrede reagenser? IVD-lyofiliserede reagenser er hovedsageligt opdelt i tre former: Penicillin-flaskelyofilisering, in-situ-lyofilisering og frysetørret mikrosfære. De tre lyofiliserede formuleringer er vist i figur 3. Forskellige former har deres fordele og ulemper. Penicillin Bottle Lyofilisering er den mest industrialiserede form. Det har ikke kun fuldautomatiske produktionslinjer, men det har også en komplet verifikations- og risikokontrolproces. Processen er den enkleste og mest modne. Ulempen er, at prisen på en Penicillin-flaske er høj, og påfyldningsmængden bør ikke være for lille. Mængden af ​​hvert IVD-reagens er dog meget lille, så det skal fyldes til flere portioner eller bruges flere gange ad gangen. Hvis den ikke er brugt op, skal den opbevares separat, og bekvemmeligheden mangler.

In-situ-lyofilisering betyder, at alle komponenter i reagenset frysetørres direkte i sættet, hvilket er mere bekvemt at bruge. Fordelingen af ​​kulde og varme i lyofilisatoren er dog skæv, og placeringen af ​​kittene er også anderledes, så konsistensen af ​​batches er svær at kontrollere. Derudover er udnyttelsesgraden af ​​in-situ lyofilisatorer meget lav, så amortiseringsomkostningerne er høje. Hvis der udføres en stor mængde in-situ lyofilisering, vil de frysetørrede pulvere blive krydskontamineret.

Fig. 3. Form af frysetørrede reagenser

Lyofiliseret mikrosfære kan opnå nøjagtig kvantificering, enkelt person og enkelt servering, produktet er mere bekvemt at bruge. Det kan også behandles med en speciel proces for at forhindre fugtoptagelse, opnå stuetemperatur opbevaring og løse flere smertepunkter på samme tid. Ulempen er, at udviklingen af ​​Lyophilized Microsphere teknologi er vanskelig, og kravet til processtyring er højt. Lyofiliserede reagenser skal vælge den bedste form i henhold til påføringsscenerne. Lyophilized Microsphere har unikke fordele og er velegnet til en række forskellige anvendelsesscener, som er mere lovende på markedet.

4. Hvad er forskellen mellem lyofilisering og lufttørring?

Den unikke lyofiliseringsproces bestemmer dens unikke fordele. Sammenlignet med lufttørring er lyofilisering overlegen i forhold til lufttørring i mange aspekter. Fordelene ved lyofilisering er som følger:

Lyofilisering udføres ved lav temperatur, så enzymet vil ikke blive denatureret eller miste biologisk aktivitet, og den biologiske aktivitet er fuldstændig.Da tørringen udføres i frossen tilstand, er mængden af ​​tørrereagenser næsten uændret, og den oprindelige struktur bibeholdes uden at krympe. Ved tørring ved lav temperatur er tabet af nogle flygtige komponenter i tørrereagenserne meget lille, hvilket er velegnet til reagenstørring. Uorganiske salte vil ikke blive udfældet på overfladen af ​​materialet under tørring, hvilket undgår overfladehærdning af materialet. Det tørrede materiale er løst og porøst, opløses hurtigt og fuldstændigt efter tilsætning af vand og genoprettes til sin oprindelige karakter næsten øjeblikkeligt. Da tørringen udføres under et vakuum med meget lidt ilt, er nogle let oxiderbare stoffer beskyttet. Tørring kan fjerne mere end 95% til 99% af fugten, så de tørrede produkter kan opbevares i lang tid uden forringelse.

De vigtigste forskelle mellem lyofilisering og lufttørring er som følger:

Tabel 1. Forskellene mellem lyofilisering og lufttørring

Selvom lyofiliserede reagenser koster mere og tager længere tid, er reagenserne produceret ved lyofilisering mere stabile og nemmere at bruge, hvilket er nøjagtigt i tråd med udviklingsretningen for diagnostiske reagenser. Derfor er den siden fremkomsten af ​​denne teknologi blevet mere og mere populær. Det har været meget brugt inden for forskellige områder såsom sygdomsdetektion, virus- og patogendetektion, fødevaresikkerhedsdetektion, dyredetektion og miljødetektion.

5. Relaterede produkter og ydeevne

Råmaterialer i IVD diagnostiske reagenser er nøglen.Ikke-frysetørrede materialer kan ikke fjernes direkte fra frysetørrede materialer, og hver komponent skal screenes og fejlsøges. Derfor øger Yeasen Biotechnology løbende investeringerne i dette aspekt og stræber efter at give kunderne højkvalitets og stabile frysetørrede råvarer, som hurtigt kommer på markedet.

De relaterede produkter, som Yeasen kan levere, er vist i tabel 2:

Tabel 2. Liste over produkter

Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex One Step RT-qPCR Kit (med MgCl2) (Cat#13775) er et glycerolfrit, lyofiliseringskompatibelt (lyo-ready) flydende diagnostisk reagens. Dette produkt er et ideelt valg til udvikling af multiplex RT-qPCR, der har stuetemperaturstabilitet og kan sendes og opbevares ved stuetemperatur.

Ydeevne: Pseudovirus-skabelonen blev amplificeret ved multiple RT-qPCR under anvendelse af henholdsvis flydende reagenser (røde) og 13775 frysetørrede reagenser (lilla). Den venstre graf er FAM-kanalen, den højre er VIC-kanalen. Resultaterne viste, at aktiviteten af ​​13775-reagenserne var intakt efter lyofilisering, og den havde stadig højeffektiv multipel reaktionsevne. Specifikt som vist i figur 4.

Fig. 4. Ydeevnen af ​​13775-produkt efter lyofilisering

De 13775 frysetørrede reagenser blev placeret ved 37°C (grøn) og -20°C (blå) i 21 dage til flere RT-qPCR-amplifikationstests. Den venstre graf er FAM-kanalen, den højre er VIC-kanalen. Resultaterne viste, at det lyofiliserede reagens stadig havde en god amplifikationseffekt efter at have været anbragt ved 37°C i 21 dage. Specifikt som vist i figur 5.

Fig. 5. Termisk stabilitet af 13775 lyofiliseret reagens—37°C i 21 dage.

6.Produktvalgsguide

Behandle	Beskrivelse	Produktnavn	SKU
Prøvebehandling	Protein fordøjelse	Proteinase K	10401ES
	RNA-ekstraktion	Rekombinant DNase I (RNase-fri)	10325ES
	RNase-hæmning	Murin RNase-hæmmer (40 U/μL)	10603ES
Omvendt transskription	Velegnet til RT-qPCR	Hifair V omvendt transkriptase (200U/μL)	11300ES
		Hifair V omvendt transkriptase (600U/ μL) GlyceroL-fri	11301ES
PCR-amplifikation	Hot-start DNA polymerase	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA-polymerase	10726ES

Angående læsning:

COVID-19 nukleinsyredetektions råmaterialeopløsning: hurtig, frysetørret

Yeasen Biologys overordnede løsning til påvisning af afrikansk svinepestvirus

Afrikansk svinepestvirus - Total Master Mix/Direkte Amplifikation qPCR-opløsning