Seiring dengan semakin banyaknya perhatian orang terhadap masalah kesehatan, bidang diagnostik in vitro (IVD) berkembang pesat. Khususnya, munculnya COVID-19 telah mempercepat perluasan pasar IVD. Saat ini, RT-qPCR telah banyak digunakan dalam pengembangan produk reagen diagnostik IVD, tetapi reagen diagnostik cair RT-qPCR memiliki biaya transportasi yang tinggi, kinerja yang tidak stabil, dan masa simpan yang pendek. Reagen pengeringan dapat dengan sempurna mengatasi kekurangan reagen diagnostik cair RT-qPCR. Jadi, bagaimana seharusnya reagen pengeringan dibuat? Bagaimana cara memilih metode produksi?

1. Apa itu reagen pengering?

2. Apa itu pengeringan udara?

3. Apa itu liofilisasi?

4. Apa perbedaan antara liofilisasi dan pengeringan udara?

5. Produk terkait dan kinerja

1. Apa itu reagen pengering?

Reagen pengering adalah reagen yang diperoleh setelah sampel dikeringkan dan didehidrasi. Reagen pengering dapat dikirim pada suhu ruangan dan tidak memerlukan transportasi rantai dingin. Reagen ini dapat menghindari pembekuan dan pencairan reagen yang berulang-ulang untuk memengaruhi kinerja dan masa simpan reagen, dan sangat mengurangi biaya transportasi. Reagen ini tidak hanya mudah digunakan oleh orang-orang, tetapi juga mengurangi tuntutan pada operator. Industri diagnostik molekuler tertarik pada pengeringan reagen terutama karena reagen tersebut dapat diangkut dan disimpan pada suhu ruangan. Sekarang ada dua teknik pengeringan yang banyak digunakan: liofilisasi dan pengeringan udara. Teknologi pengeringan udara lebih murah, sedangkan teknologi liofilisasi adalah yang paling populer, keduanya memiliki kelebihannya sendiri. Ada dua metode produksi reagen pengering: pengeringan udara dan liofilisasi. Apa saja keduanya dan bagaimana cara memilihnya?

2. Apa itu pengeringan udara?

Pengeringan udara merupakan salah satu teknik pengeringan yang dapat digunakan untuk menyiapkan reagen pengering. Pengeringan udara terbagi menjadi tiga proses: pengeringan udara alami, pengeringan udara panas, dan pengeringan udara tiruan-alami. Dalam proses produksi industri, untuk memastikan kestabilan kualitas dan keluaran produk, reagen sering dikeringkan dengan pengeringan udara panas. Untuk reagen diagnostik IVD, oven presisi dengan fungsi blower atau vakum umumnya digunakan untuk mengeringkan cairan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu ruangan (pengeringan pada suhu 50°C selama 80 menit). Cairan dikeringkan dengan udara menjadi bahan kering yang kental. Proses spesifiknya ditunjukkan pada Gambar 1.

Gbr. 1. Pengeringan Udara Panas

Kunci untuk mengeringkan reagen molekuler cair tidak hanya memastikan bahwa enzim dapat terhidrasi dengan cepat setelah pengeringan tetapi juga memastikan bahwa stabilitas, sensitivitas, dan spesifisitas reagen yang dikeringkan tidak terpengaruh. Pengeringan udara hanya memerlukan oven presisi. Dibandingkan dengan Liofilisasi, peralatannya lebih murah dan konsumsi energinya lebih rendah, sehingga biaya reagen lebih rendah. Selain itu, proses pengeringan udara sederhana dan waktu pengeringannya lebih singkat (dalam 2 jam). Pengeringan udara memiliki kelebihan dan kekurangan. Selama proses pengeringan udara, berbagai komponen termasuk enzim akan hilang dengan penguapan air. Tidak hanya itu, larutan reaksi dan komponennya juga akan rusak oleh suhu tinggi 50 °C. Beberapa komponen juga lebih mudah teroksidasi, sehingga masa simpan reagen yang dikeringkan dengan udara akan lebih pendek. Selain itu, reagen pengeringan udara memiliki viskositas yang kuat dan mudah digantung di dinding, dan memiliki kemampuan rehidrasi yang buruk.Liofilisasi dapat menebus kekurangan pengeringan udara.

3. Apa itu liofilisasi?

Berbeda dengan pengeringan udara, liofilisasi adalah teknologi pengeringan khusus, yang prinsip dasarnya didasarkan pada perubahan tiga fase air. Tiga fase air adalah padat, cair, dan gas, dan ketiga fase tersebut dapat hidup berdampingan dan saling mengubah. Ketika tekanan lebih besar dari 610,75 Pa, dengan peningkatan suhu, es mencair menjadi air, dan air menguap dan berubah menjadi uap. Ketika tekanan kurang dari 610,75 Pa, es langsung disublimasikan menjadi uap air dengan pemanasan. Secara khusus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Liofilisasi menggunakan prinsip transisi fase air. Pertama, reagen cair dibekukan hingga -30℃~-40℃, sehingga sebagian besar uap air dalam material dibekukan menjadi es. Es disublimasikan menjadi uap air pada vakum yang lebih tinggi, menyediakan sumber panas suhu rendah. Uap air dikondensasikan oleh kondensor dalam sistem vakum sehingga material lain tetap berada di dalam es, sehingga memperoleh produk kering.

Gambar 2. Diagram Fase Air

Jadi, apa saja bentuk utama reagen liofilisasi? Reagen liofilisasi IVD terutama dibagi menjadi tiga bentuk: Liofilisasi Botol Penisilin, Liofilisasi in-situ, dan Mikrosfer Liofilisasi. Ketiga formulasi liofilisasi ditunjukkan pada Gambar 3. Bentuk yang berbeda memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Liofilisasi Botol Penisilin adalah bentuk yang paling terindustrialisasi. Tidak hanya memiliki jalur produksi yang sepenuhnya otomatis, tetapi juga memiliki proses verifikasi dan pengendalian risiko yang lengkap. Prosesnya adalah yang paling sederhana dan paling matang. Kerugiannya adalah biaya botol Penisilin tinggi, dan jumlah pengisiannya tidak boleh terlalu sedikit. Namun, jumlah setiap reagen IVD sangat kecil, sehingga perlu diisi untuk beberapa porsi atau digunakan beberapa kali sekaligus. Jika tidak habis, perlu disimpan secara terpisah, dan kenyamanannya kurang.

Liofilisasi in-situ berarti bahwa semua komponen reagen dikeringkan beku secara langsung dalam kit, yang lebih mudah digunakan. Namun, distribusi dingin dan panas dalam liofilizer bias, dan penempatan kit juga berbeda, sehingga konsistensi batch sulit dikontrol. Selain itu, tingkat penggunaan liofilizer in-situ sangat rendah, sehingga biaya amortisasi tinggi. Jika Liofilisasi in-situ dilakukan dalam jumlah besar, bubuk yang diliofilisasi akan terkontaminasi silang.

Gambar 3. Bentuk Reagen Liofilisasi

Mikrosfer Liofilisasi dapat mencapai kuantifikasi yang akurat, satu orang dan satu porsi, produk ini lebih mudah digunakan. Produk ini juga dapat diolah dengan proses khusus untuk mencegah penyerapan air, mencapai penyimpanan pada suhu ruangan, dan mengatasi beberapa masalah pada saat yang bersamaan. Kerugiannya adalah pengembangan teknologi Mikrosfer Liofilisasi sulit dan persyaratan untuk pengendalian proses tinggi. Reagen liofilisasi perlu memilih bentuk terbaik sesuai dengan situasi aplikasi. Mikrosfer Liofilisasi memiliki keunggulan unik dan cocok untuk berbagai situasi aplikasi, yang lebih menjanjikan di pasaran.

4. Apa perbedaan antara liofilisasi dan pengeringan udara?

Proses unik Liofilisasi menentukan keunggulannya yang unik. Dibandingkan dengan pengeringan udara, liofilisasi lebih unggul daripada pengeringan udara dalam banyak aspek. Keunggulan Liofilisasi adalah sebagai berikut:

Liofilisasi dilakukan pada suhu rendah, sehingga enzim tidak akan terdenaturasi atau kehilangan aktivitas biologis, dan aktivitas biologisnya lengkap.Karena pengeringan dilakukan dalam keadaan beku, volume reagen pengeringan hampir tidak berubah, dan struktur asli dipertahankan tanpa penyusutan. Saat pengeringan pada suhu rendah, hilangnya beberapa komponen volatil dalam reagen pengeringan sangat kecil, yang cocok untuk pengeringan reagen. Garam anorganik tidak akan diendapkan pada permukaan material selama pengeringan, menghindari pengerasan permukaan material. Bahan yang dikeringkan longgar dan berpori, larut dengan cepat dan lengkap setelah menambahkan air, dan dikembalikan ke karakter aslinya segera. Karena pengeringan dilakukan di bawah vakum dengan sangat sedikit oksigen, beberapa zat yang mudah teroksidasi terlindungi. Pengeringan dapat menghilangkan lebih dari 95% hingga 99% kelembaban sehingga produk yang dikeringkan dapat disimpan untuk waktu yang lama tanpa kerusakan.

Perbedaan utama antara liofilisasi dan pengeringan udara adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Perbedaan Antara Liofilisasi dan Pengeringan Udara

Meskipun reagen yang dikeringkan dengan mesin beku-kering harganya lebih mahal dan memerlukan waktu lebih lama, reagen yang diproduksi dengan mesin beku-kering lebih stabil dan lebih mudah digunakan, yang sejalan dengan arah pengembangan reagen diagnostik. Oleh karena itu, sejak munculnya teknologi ini, reagen ini menjadi semakin populer. Reagen ini telah banyak digunakan di berbagai bidang seperti deteksi penyakit, deteksi virus dan patogen, deteksi keamanan pangan, deteksi hewan, dan deteksi lingkungan.

5. Produk terkait dan kinerja

Bahan baku dalam reagen diagnostik IVD adalah kuncinya.Bahan yang tidak dikeringkan beku tidak dapat dipisahkan secara langsung dari bahan yang dikeringkan beku, dan setiap komponen perlu disaring dan di-debug. Oleh karena itu, Yeasen Bioteknologi terus meningkatkan investasi dalam aspek ini dan berupaya keras untuk menyediakan bahan baku liofilisasi berkualitas tinggi dan stabil kepada pelanggan, yang dapat segera dipasarkan.

Produk terkait yang Yeasen dapat diberikan ditunjukkan pada Tabel 2:

Tabel 2. Daftar Produk

Kit Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex One Step RT-qPCR (dengan MgCl2) (Cat#13775) adalah reagen diagnostik cair yang bebas gliserol dan kompatibel dengan liofilisasi (siap untuk liofilisasi). Produk ini merupakan pilihan ideal untuk pengembangan RT-qPCR multipleks yang memiliki stabilitas suhu ruangan dan dapat dikirim serta disimpan pada suhu ruangan.

Kinerja: Template pseudovirus diperkuat oleh beberapa RT-qPCR menggunakan reagen cair (merah) dan reagen 13775 yang dibekukan secara beku (ungu). Grafik sebelah kiri adalah saluran FAM, sedangkan grafik sebelah kanan adalah saluran VIC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas reagen 13775 tetap utuh setelah dibekukan secara beku, dan masih memiliki kemampuan reaksi ganda yang sangat efisien. Secara khusus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Kinerja Produk 13775 setelah Liofilisasi

Reagen 13775 yang diliofilisasi ditempatkan pada suhu 37°C (hijau) dan -20°C (biru) selama 21 hari untuk beberapa uji amplifikasi RT-qPCR. Grafik sebelah kiri adalah saluran FAM, sebelah kanan adalah saluran VIC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa reagen yang diliofilisasi masih memiliki efek amplifikasi yang baik setelah ditempatkan pada suhu 37°C selama 21 hari. Secara khusus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.

Gbr. 5. Stabilitas Termal Reagen Liofilisasi 13775—37°C selama 21 Hari.

6.Panduan Pemilihan Produk

Proses	Keterangan	Nama Produk	SKU
Pengolahan sampel	Pencernaan protein	Proteinase K	10401ES
	ekstraksi RNA	DNase I rekombinan (bebas RNase)	10325ES
	Penghambatan RNase	Penghambat RNase murine (40 U/μL)	10603ES
Transkripsi terbalik	Cocok untuk RT-qPCR	Hifair V Transkriptase Terbalik (200 U/μL)	11300ES
		Hifair V Reverse Transcriptase (600U/ μL) Bebas GLyceroL	11301ES
Amplifikasi PCR	DNA polimerase awal yang panas	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA Polimerase	10726ES

Mengenai membaca:

Solusi bahan baku deteksi asam nukleat COVID-19: cepat, kering beku

Yeasen Solusi Biologi untuk Mendeteksi Virus Demam Babi Afrika

Virus Demam Babi Afrika - Total Master Mix/Larutan Amplifikasi Langsung qPCR