Поскольку люди уделяют все больше внимания проблемам, связанным со здоровьем, сфера диагностики in vitro (IVD) стремительно развивается. В частности, появление COVID-19 ускорило расширение рынка IVD. В настоящее время RT-qPCR широко используется при разработке диагностических реагентов для IVD, но жидкие диагностические реагенты RT-qPCR имеют высокие транспортные расходы, нестабильную работу и короткий срок хранения. Сушильные реагенты могут прекрасно обойти недостатки жидких диагностических реагентов RT-qPCR. Так как же следует изготавливать сушильные реагенты? Как выбрать метод производства?

1. Что такое сушильные реагенты?

2. Что такое сушка воздухом?

3. Что такое лиофилизация?

4. В чем разница между лиофилизацией и сушкой на воздухе?

5. Сопутствующие товары и производительность

1. Что такое сушильные реагенты?

Реагенты для сушки — это реагенты, полученные после сушки и дегидратации образца. Реагенты для сушки могут поставляться при комнатной температуре и не требуют транспортировки в холодильной цепи. Это позволяет избежать повторного замораживания и размораживания реагентов, влияющего на производительность и срок годности реагентов, и значительно снизить стоимость транспортировки. Это не только просто для людей, но и снижает требования к операторам. Молекулярная диагностическая отрасль заинтересована в реагентах для сушки в первую очередь потому, что их можно транспортировать и хранить при комнатной температуре. В настоящее время широко используются два метода сушки: лиофилизация и сушка на воздухе. Технология сушки на воздухе менее затратна, в то время как технология лиофилизации является наиболее популярной, оба из которых имеют свои преимущества. Существует два метода производства реагентов для сушки: сушка на воздухе и лиофилизация. Что это такое и как следует выбирать?

2. Что такое сушка воздухом?

Воздушная сушка — это метод сушки, который можно использовать для подготовки реагентов для сушки. Воздушная сушка делится на три процесса: естественная воздушная сушка, сушка горячим воздухом и имитация естественной воздушной сушки. В промышленном производственном процессе для обеспечения стабильности качества и выхода продукта реагент часто сушат горячим воздухом. Для диагностических реагентов IVD обычно используется прецизионная печь с функцией воздуходувки или вакуума для сушки жидкости при температуре выше комнатной (сушка при 50 °C в течение 80 минут). Жидкость высушивается на воздухе в вязкий сухой материал. Конкретный процесс показан на рисунке 1.

Рис. 1. Сушка горячим воздухом

Ключ к сушке жидких молекулярных реагентов заключается не только в том, чтобы гарантировать, что фермент может быть быстро гидратирован после сушки, но и в том, чтобы гарантировать, что стабильность, чувствительность и специфичность высушенных реагентов не будут затронуты. Для сушки на воздухе требуется только прецизионная печь. По сравнению с лиофилизацией оборудование дешевле, а потребление энергии ниже, поэтому стоимость реагентов ниже. Кроме того, процесс сушки на воздухе прост, а время сушки короче (в течение 2 часов). Сушка на воздухе имеет как преимущества, так и недостатки. В процессе сушки на воздухе различные компоненты, включая ферменты, будут потеряны с испарением воды. Мало того, реакционный раствор и его компоненты также будут повреждены высокой температурой 50 °C. Некоторые компоненты также легче окисляются, поэтому срок хранения высушенных на воздухе реагентов будет короче. Кроме того, реагент для сушки на воздухе имеет сильную вязкость и его легко повесить на стену, а также имеет плохую способность к регидратации.Лиофилизация может компенсировать недостатки сушки на воздухе.

3. Что такое лиофилизация?

В отличие от воздушной сушки, лиофилизация представляет собой особую технологию сушки, основной принцип которой основан на трехфазном изменении воды. Три фазы воды - это твердое, жидкое и газообразное состояние, и три фазы могут сосуществовать и трансформировать друг друга. Когда давление больше 610,75 Па, с повышением температуры лед тает в воду, а вода испаряется и превращается в пар. Когда давление меньше 610,75 Па, лед напрямую сублимируется в водяной пар при нагревании. В частности, как показано на рисунке 2. Лиофилизация использует принцип фазового перехода воды. Сначала жидкие реагенты замораживаются до -30 ℃ ~ -40 ℃, так что большая часть влаги в материале замерзает в лед. Лед сублимируется в водяной пар при более высоком вакууме, обеспечивая низкотемпературный источник тепла. Водяной пар конденсируется конденсатором в вакуумной системе, так что другой материал остается во льду, таким образом получая высушенные продукты.

Рис. 2. Фазовая диаграмма для воды

Итак, каковы основные формы лиофилизированных реагентов? Лиофилизированные реагенты IVD в основном делятся на три формы: лиофилизация флакона пенициллина, лиофилизация in-situ и лиофилизированная микросфера. Три лиофилизированных состава показаны на рисунке 3. Различные формы имеют свои преимущества и недостатки. Лиофилизация флакона пенициллина является наиболее индустриальной формой. Она не только имеет полностью автоматические производственные линии, но и имеет полный процесс проверки и контроля рисков. Процесс является самым простым и самым зрелым. Недостатком является то, что стоимость флакона пенициллина высока, а количество наполнения не должно быть слишком маленьким. Однако количество каждого реагента IVD очень мало, поэтому его нужно наполнять для нескольких порций или использовать несколько раз за раз. Если он не израсходован, его нужно хранить отдельно, и удобство отсутствует.

In-situ лиофилизация означает, что все компоненты реагента напрямую лиофилизируются в наборе, что более удобно в использовании. Однако распределение холода и тепла в лиофилизаторе смещено, и размещение наборов также отличается, поэтому сложно контролировать последовательность партий. Кроме того, коэффициент использования in-situ лиофилизаторов очень низок, поэтому стоимость амортизации высока. Если выполняется большое количество in-situ лиофилизации, лиофилизированные порошки будут перекрестно загрязнены.

Рис. 3. Форма лиофилизированных реагентов

Лиофилизированная микросфера может достигать точного количественного определения, одного человека и одной порции, продукт более удобен в использовании. Его также можно обрабатывать специальным процессом, чтобы предотвратить поглощение влаги, достичь хранения при комнатной температуре и решить несколько болевых точек одновременно. Недостатком является то, что разработка технологии лиофилизированной микросферы сложна, а требования к контролю процесса высоки. Лиофилизированные реагенты должны выбирать наилучшую форму в соответствии с областями применения. Лиофилизированная микросфера имеет уникальные преимущества и подходит для различных областей применения, которые являются более перспективными на рынке.

4. В чем разница между лиофилизацией и сушкой на воздухе?

Уникальный процесс лиофилизации определяет ее уникальные преимущества. По сравнению с воздушной сушкой лиофилизация превосходит ее во многих аспектах. Преимущества лиофилизации следующие:

Лиофилизация проводится при низкой температуре, благодаря чему фермент не денатурируется и не теряет биологическую активность, а его биологическая активность сохраняется в полном объеме.Поскольку сушка производится в замороженном состоянии, объем реагентов для сушки практически не изменяется, а исходная структура сохраняется без усадки. При сушке при низкой температуре потеря некоторых летучих компонентов в реагентах для сушки очень мала, что подходит для реагентной сушки. Неорганические соли не будут осаждаться на поверхности материала во время сушки, что позволяет избежать поверхностного затвердевания материала. Высушенный материал рыхлый и пористый, быстро и полностью растворяется после добавления воды и почти сразу восстанавливает свой первоначальный характер. Поскольку сушка производится в вакууме с очень небольшим количеством кислорода, некоторые легко окисляемые вещества защищены. Сушка может удалить более 95% - 99% влаги, так что высушенные продукты могут храниться в течение длительного времени без ухудшения.

Основные различия между лиофилизацией и воздушной сушкой заключаются в следующем:

Таблица 1. Различия между лиофилизацией и воздушной сушкой

Хотя лиофилизированные реагенты стоят дороже и требуют больше времени, реагенты, полученные лиофилизацией, более стабильны и просты в использовании, что полностью соответствует направлению развития диагностических реагентов. Поэтому с момента появления этой технологии она становится все более популярной. Она широко используется в различных областях, таких как обнаружение заболеваний, обнаружение вирусов и патогенов, обнаружение безопасности пищевых продуктов, обнаружение животных и обнаружение окружающей среды.

5. Сопутствующие товары и производительность

Ключевую роль в диагностических реагентах для диагностики in vitro играют сырьевые материалы.Нелиофилизированные материалы не могут быть извлечены напрямую из лиофилизированных материалов, и каждый компонент должен быть проверен и отлажен. Поэтому Yeasen Biotechnology постоянно увеличивает инвестиции в этот аспект и стремится предоставлять клиентам высококачественное и стабильное лиофилизированное сырье, которое быстро выходит на рынок.

Сопутствующие продукты, которые может предоставить Yeasen, показаны в Таблице 2:

Таблица 2. Список продукции

Набор для одноэтапной ОТ-ПЦР Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex (с MgCl2) (кат. № 13775) жидкий диагностический реагент без глицерина, совместимый с лиофилизацией (lyo-ready). Этот продукт является идеальным выбором для разработки мультиплексной ОТ-ПЦР, которая имеет стабильность при комнатной температуре и может транспортироваться и храниться при комнатной температуре.

Производительность: Шаблон псевдовируса был амплифицирован с помощью множественной ОТ-ПЦР с использованием жидких реагентов (красный) и лиофилизированных реагентов 13775 (фиолетовый) соответственно. Левый график — канал FAM, правый — канал VIC. Результаты показали, что активность реагентов 13775 осталась неизменной после лиофилизации, и они по-прежнему обладали высокой эффективностью множественной реакционной способности. В частности, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Характеристики продукта 13775 после лиофилизации

Лиофилизированные реагенты 13775 были помещены при 37°C (зеленый) и -20°C (синий) на 21 день для множественных тестов амплификации RT-qPCR. Левый график - канал FAM, правый - канал VIC. Результаты показали, что лиофилизированный реагент все еще имел хороший эффект амплификации после помещения при 37°C на 21 день. В частности, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Термостабильность лиофилизированного реагента 13775 — 37°C в течение 21 дня.

6.Руководство по выбору продукции

Процесс	Описание	Название продукта	Артикул
Обработка образцов	Переваривание белков	Протеиназа К	10401ES
	Извлечение РНК	Рекомбинантная ДНКаза I (без РНКазы)	10325ES
	Ингибирование РНКазы	Ингибитор мышиной РНКазы (40 ЕД/мкл)	10603ES
Обратная транскрипция	Подходит для ОТ-ПЦР	Обратная транскриптаза Hifair V (200 ед./мкл)	11300ES
		Обратная транскриптаза Hifair V (600 ед./мкл) без глицерола	11301ES
ПЦР-амплификация	ДНК-полимераза горячего старта	Hieff UNICON Hotstart E-Taq ДНК-полимераза	10726ES

По поводу чтения:

Решение для определения исходного материала нуклеиновой кислоты COVID-19: быстрое, лиофилизированное

Комплексное решение Yeasen Biology для обнаружения вируса африканской чумы свиней

Вирус африканской чумы свиней - Total Master Mix/Решение для прямой амплификации qPCR