Omdat mensen steeds meer aandacht besteden aan gezondheidsgerelateerde zorgen, ontwikkelt het veld van in-vitrodiagnostiek (IVD) zich snel. Met name de opkomst van COVID-19 heeft de expansie van de IVD-markt versneld. Momenteel wordt RT-qPCR op grote schaal gebruikt bij de ontwikkeling van IVD-diagnostische reagensproducten, maar vloeibare diagnostische RT-qPCR-reagentia hebben hoge transportkosten, onstabiele prestaties en een korte houdbaarheid. Droogreagentia kunnen de tekortkomingen van vloeibare diagnostische RT-qPCR-reagentia perfect omzeilen. Dus hoe moeten droogreagentia worden gemaakt? Hoe kiest u de productiemethode?

1. Wat zijn droogreagentia?

2. Wat is luchtdrogen?

3. Wat is lyofilisatie?

4. Wat is het verschil tussen lyofilisatie en lucht drogen?

5. Gerelateerde producten en prestaties

1. Wat zijn droogreagentia?

Droogreagentia zijn de reagentia die worden verkregen nadat het monster is gedroogd en gedehydrateerd. Droogreagentia kunnen worden geleverd bij kamertemperatuur en vereisen geen transport via de koude keten. Het kan herhaaldelijk invriezen en ontdooien van reagentia voorkomen, wat de prestaties en houdbaarheid van reagentia beïnvloedt, en de transportkosten aanzienlijk verlagen. Het is niet alleen gemakkelijk voor mensen om te gebruiken, maar het vermindert ook de eisen aan operators. De moleculaire diagnostische industrie is voornamelijk geïnteresseerd in droogreagentia omdat ze bij kamertemperatuur kunnen worden getransporteerd en opgeslagen. Er zijn nu twee veelgebruikte droogtechnieken: lyofilisatie en lucht drogen. Lucht drogen technologie is goedkoper, terwijl lyofilisatie technologie het populairst is, die beide hun voordelen hebben. Er zijn twee productiemethoden voor het drogen van reagentia: lucht drogen en lyofilisatie. Wat zijn ze en hoe moet men kiezen?

2. Wat is luchtdrogen?

Lucht drogen is een droogtechniek die kan worden gebruikt om droogreagentia te bereiden. Lucht drogen is onderverdeeld in drie processen: natuurlijke lucht drogen, hete lucht drogen en imitatie-natuurlijke lucht drogen. In het industriële productieproces wordt het reagens vaak gedroogd met hete lucht drogen om de stabiliteit van de productkwaliteit en output te garanderen. Voor IVD diagnostische reagentia wordt over het algemeen een precisieoven met een blaas- of vacuümfunctie gebruikt om de vloeistof te drogen bij een temperatuur die hoger is dan kamertemperatuur (drogen bij 50 °C gedurende 80 minuten). De vloeistof wordt lucht gedroogd tot een viskeus droog materiaal. Het specifieke proces wordt weergegeven in Afbeelding 1.

Figuur 1. Drogen met hete lucht

De sleutel tot het drogen van vloeibare moleculaire reagentia is niet alleen om ervoor te zorgen dat het enzym snel kan worden gehydrateerd na het drogen, maar ook om ervoor te zorgen dat de stabiliteit, gevoeligheid en specificiteit van de gedroogde reagentia niet worden beïnvloed. Lucht drogen vereist alleen een precisie oven. Vergeleken met lyofilisatie is de apparatuur goedkoper en is het energieverbruik lager, dus de kosten van reagentia zijn lager. Bovendien is het lucht drogen proces eenvoudig en is de droogtijd korter (binnen 2 uur). Lucht drogen heeft zowel voor- als nadelen. Tijdens het lucht drogen proces zullen verschillende componenten, waaronder enzymen, verloren gaan door de verdamping van water. Niet alleen dat, maar de reactieoplossing en de componenten ervan zullen ook worden geschaad door de hoge temperatuur van 50 °C. Sommige componenten oxideren ook gemakkelijker, dus de houdbaarheid van lucht gedroogde reagentia zal korter zijn. Bovendien heeft het lucht drogende reagens een sterke viscositeit en is het gemakkelijk aan de muur te hangen, en heeft het een slecht rehydratatievermogen.Door middel van vriesdrogen kunnen de tekortkomingen van luchtdrogen worden gecompenseerd.

3. Wat is lyofilisatie?

Anders dan lucht drogen, is lyofilisatie een speciale droogtechnologie, waarvan het basisprincipe is gebaseerd op de driefasenverandering van water. De drie fasen van water zijn vast, vloeibaar en gasvormig, en de drie fasen kunnen naast elkaar bestaan ​​en elkaar transformeren. Wanneer de druk groter is dan 610,75 Pa, smelt ijs in water met de temperatuurstijging, en verdampt water en verandert in stoom. Wanneer de druk lager is dan 610,75 Pa, wordt het ijs direct gesublimeerd in waterdamp door verhitting. Specifiek zoals weergegeven in Figuur 2. Lyofilisatie maakt gebruik van het principe van faseovergang van water. Eerst worden de vloeibare reagentia bevroren tot -30℃~-40℃, zodat het meeste vocht in het materiaal wordt bevroren in ijs. Het ijs wordt gesublimeerd in waterdamp bij een hoger vacuüm, wat een warmtebron met lage temperatuur oplevert. De waterdamp wordt gecondenseerd door een condensor in het vacuümsysteem, zodat ander materiaal in het ijs blijft, waardoor gedroogde producten worden verkregen.

Figuur 2. Fasediagram voor water

Dus wat zijn de belangrijkste vormen van gevriesdroogde reagentia? Gevriesdroogde IVD-reagentia worden hoofdzakelijk onderverdeeld in drie vormen: Penicillinefleslyofilisatie, in-situ lyofilisatie en gevriesdroogde microsfeer. De drie gevriesdroogde formuleringen worden weergegeven in Figuur 3. Verschillende vormen hebben hun voor- en nadelen. Penicillinefleslyofilisatie is de meest geïndustrialiseerde vorm. Het heeft niet alleen volledig automatische productielijnen, maar ook een volledig verificatie- en risicobeheersingsproces. Het proces is het eenvoudigste en meest volwassen. Het nadeel is dat de kosten van een penicillinefles hoog zijn en de vulhoeveelheid niet te klein mag zijn. De hoeveelheid van elk IVD-reagens is echter erg klein, dus het moet voor meerdere porties worden gevuld of meerdere keren tegelijk worden gebruikt. Als het niet op is, moet het apart worden bewaard en is het gemak gebrekkig.

In-situ lyofilisatie betekent dat alle componenten van het reagens direct in de kit worden gevriesdroogd, wat handiger is in gebruik. De verdeling van koude en warmte in de lyofilisatie-inrichting is echter bevooroordeeld en de plaatsing van de kits is ook anders, dus de consistentie van batches is moeilijk te controleren. Bovendien is de benuttingsgraad van in-situ lyofilisatie-inrichtingen erg laag, dus de afschrijvingskosten zijn hoog. Als er een grote hoeveelheid in-situ lyofilisatie wordt uitgevoerd, raken de gevriesdroogde poeders kruisbesmet.

Figuur 3. Vorm van gevriesdroogde reagentia

Gevriesdroogde microsfeer kan nauwkeurige kwantificering bereiken, voor één persoon en voor één portie, het product is handiger in gebruik. Het kan ook worden behandeld met een speciaal proces om vochtabsorptie te voorkomen, opslag bij kamertemperatuur te bereiken en meerdere pijnpunten tegelijkertijd op te lossen. Het nadeel is dat de ontwikkeling van de technologie van gevriesdroogde microsfeer moeilijk is en de vereiste voor procescontrole hoog is. Gevriesdroogde reagentia moeten de beste vorm kiezen op basis van de toepassingsscènes. Gevriesdroogde microsfeer heeft unieke voordelen en is geschikt voor een verscheidenheid aan toepassingsscènes, die veelbelovender zijn op de markt.

4. Wat is het verschil tussen lyofilisatie en lucht drogen?

Het unieke proces van lyofilisatie bepaalt de unieke voordelen. Vergeleken met lucht drogen is lyofilisatie in veel opzichten superieur aan lucht drogen. De voordelen van lyofilisatie zijn als volgt:

Vriesdrogen gebeurt bij een lage temperatuur, zodat het enzym niet denatureert of zijn biologische activiteit verliest en de biologische activiteit volledig is.Omdat het drogen in bevroren toestand wordt uitgevoerd, blijft het volume van de droogreagentia vrijwel ongewijzigd en blijft de oorspronkelijke structuur behouden zonder krimpen. Bij het drogen bij een lage temperatuur is het verlies van enkele vluchtige componenten in de droogreagentia zeer gering, wat geschikt is voor het drogen van reagentia. Anorganische zouten worden niet neergeslagen op het oppervlak van het materiaal tijdens het drogen, waardoor oppervlakteverharding van het materiaal wordt vermeden. Het gedroogde materiaal is los en poreus, lost snel en volledig op na toevoeging van water en wordt vrijwel onmiddellijk teruggebracht tot zijn oorspronkelijke karakter. Omdat het drogen wordt uitgevoerd onder vacuüm met zeer weinig zuurstof, worden enkele gemakkelijk oxideerbare stoffen beschermd. Drogen kan meer dan 95% tot 99% van het vocht verwijderen, zodat de gedroogde producten lange tijd kunnen worden bewaard zonder te verslechteren.

De belangrijkste verschillen tussen lyofilisatie en lucht drogen zijn als volgt:

Tabel 1. De verschillen tussen lyofilisatie en lucht drogen

Hoewel gevriesdroogde reagentia duurder zijn en langer duren, zijn de reagentia die door vriesdrogen worden geproduceerd stabieler en gemakkelijker te gebruiken, wat precies in lijn is met de ontwikkelingsrichting van diagnostische reagentia. Daarom is deze technologie sinds de komst ervan steeds populairder geworden. Het is op grote schaal gebruikt in verschillende gebieden, zoals ziektedetectie, virus- en pathogeendetectie, voedselveiligheidsdetectie, dierdetectie en omgevingsdetectie.

5. Gerelateerde producten en prestaties

Grondstoffen in IVD-diagnostische reagentia zijn de sleutel.Niet-gevriesdroogde materialen kunnen niet rechtstreeks uit gevriesdroogde materialen worden verwijderd, en elk onderdeel moet worden gescreend en gedebugged. Daarom, Yeasen De biotechnologie investeert voortdurend meer in dit aspect en streeft ernaar om klanten te voorzien van hoogwaardige en stabiele gevriesdroogde grondstoffen, die snel op de markt kunnen worden gebracht.

De gerelateerde producten die Yeasen kunnen worden geleverd, worden weergegeven in Tabel 2:

Tabel 2. Lijst met producten

Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex One Step RT-qPCR Kit (met MgCl2) (Cat#13775) is een glycerolvrije, lyofilisatie-compatibele (lyo-ready) vloeibare diagnostische reagens. Dit product is een ideale keuze voor de ontwikkeling van multiplex RT-qPCR die stabiel is bij kamertemperatuur en kan worden verzonden en opgeslagen bij kamertemperatuur.

Prestatie: De pseudovirustemplate werd versterkt door meerdere RT-qPCR met behulp van vloeibare reagentia (rood) en 13775 gevriesdroogde reagentia (paars). De linker grafiek is het FAM-kanaal, de rechter is het VIC-kanaal. De resultaten toonden aan dat de activiteit van de 13775-reagentia intact was na vriesdrogen en dat het nog steeds een hoog-efficiënt meervoudig reactievermogen had. Specifiek zoals weergegeven in Figuur 4.

Figuur 4. De prestatie van het 13775-product na lyofilisatie

De 13775 gevriesdroogde reagentia werden gedurende 21 dagen op 37°C (groen) en -20°C (blauw) geplaatst voor meerdere RT-qPCR-amplificatietesten. De linker grafiek is het FAM-kanaal, de rechter is het VIC-kanaal. De resultaten toonden aan dat het gevriesdroogde reagens nog steeds een goed amplificatie-effect had nadat het gedurende 21 dagen op 37°C was geplaatst. Specifiek zoals weergegeven in Figuur 5.

Figuur 5. Thermische stabiliteit van 13775 gevriesdroogd reagens - 37°C gedurende 21 dagen.

6.Productselectiegids

Proces	Beschrijving	Productnaam	SKU
Monsterverwerking	Eiwitvertering	Proteïnase K	10401ES
	RNA-extractie	Recombinant DNase I (RNase-vrij)	10325ES
	RNase-remming	Muizen-RNase-remmer (40 U/μL)	10603ES
Omgekeerde transcriptie	Geschikt voor RT-qPCR	Hifair V Reverse Transcriptase (200 U/ μL)	11300ES
		Hifair V Reverse Transcriptase (600U/μL) GLyceroL-vrij	11301ES
PCR-amplificatie	DNA-polymerase met snelle start	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA-polymerase	10726ES

Over het lezen:

COVID-19 nucleïnezuurdetectiegrondstofoplossing: snel, gevriesdroogd

Yeasen De algehele oplossing van biologie voor de detectie van het Afrikaanse varkenspestvirus

Afrikaans varkenspestvirus - Total Master Mix/Directe amplificatie qPCR-oplossing