เนื่องจากผู้คนให้ความสนใจกับปัญหาสุขภาพมากขึ้นเรื่อยๆ สาขาการวินิจฉัยโรคในหลอดทดลอง (IVD) จึงพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดขึ้นของ COVID-19 ได้เร่งการขยายตัวของตลาด IVD ปัจจุบัน RT-qPCR ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการพัฒนาผลิตภัณฑ์น้ำยาวินิจฉัยโรค IVD แต่ RT-qPCR น้ำยาวินิจฉัยโรคในรูปแบบของเหลวมีต้นทุนการขนส่งสูง ประสิทธิภาพไม่เสถียร และมีอายุการเก็บรักษาสั้น น้ำยาทำให้แห้งสามารถหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของน้ำยาวินิจฉัยโรคในรูปแบบของเหลว RT-qPCR ได้อย่างสมบูรณ์แบบ แล้วควรผลิตน้ำยาทำให้แห้งอย่างไร เลือกวิธีการผลิตอย่างไร

1. สารทำให้แห้งคืออะไร?

2. การอบลมร้อนคืออะไร?

3. ไลโอฟิไลเซชันคืออะไร?

4. ความแตกต่างระหว่างการไลโอฟิไลเซชันและการทำให้แห้งด้วยอากาศคืออะไร?

5. ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องและประสิทธิภาพ

1. สารทำให้แห้งคืออะไร?

รีเอเจนต์สำหรับการทำให้แห้งคือรีเอเจนต์ที่ได้หลังจากตัวอย่างแห้งและขาดน้ำ รีเอเจนต์สำหรับการทำให้แห้งสามารถจัดส่งได้ที่อุณหภูมิห้องและไม่จำเป็นต้องขนส่งแบบห่วงโซ่ความเย็น รีเอเจนต์สามารถหลีกเลี่ยงการแช่แข็งและละลายซ้ำๆ ของรีเอเจนต์เพื่อส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการเก็บรักษาของรีเอเจนต์ และลดต้นทุนการขนส่งได้อย่างมาก ไม่เพียงแต่ผู้คนจะใช้งานได้ง่ายเท่านั้น แต่ยังลดความต้องการของผู้ปฏิบัติงานอีกด้วย อุตสาหกรรมการวินิจฉัยระดับโมเลกุลให้ความสนใจในการทำให้รีเอเจนต์แห้งเป็นหลักเนื่องจากสามารถขนส่งและจัดเก็บได้ที่อุณหภูมิห้อง ปัจจุบันมีเทคนิคการทำให้แห้งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสองวิธี ได้แก่ การอบแห้งแบบแห้งด้วยลมร้อนและการอบแห้งด้วยอากาศ เทคโนโลยีการอบแห้งด้วยลมร้อนมีราคาถูกกว่า ในขณะที่เทคโนโลยีการอบแห้งด้วยลมร้อนเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ซึ่งทั้งสองวิธีต่างก็มีข้อดีของตัวเอง มีวิธีการผลิตรีเอเจนต์สำหรับการทำให้แห้งอยู่สองวิธี ได้แก่ การอบแห้งด้วยลมร้อนและการอบแห้งด้วยอากาศเย็น รีเอเจนต์คืออะไร และควรเลือกอย่างไร

2. การอบลมร้อนคืออะไร?

การทำให้แห้งด้วยลมเป็นเทคนิคการทำให้แห้งที่ใช้เตรียมสารเคมีที่ทำให้แห้งได้ การทำให้แห้งด้วยลมแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ได้แก่ การทำให้แห้งด้วยลมธรรมชาติ การทำให้แห้งด้วยลมร้อน และการทำให้แห้งด้วยลมธรรมชาติเลียนแบบ ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์และผลผลิตคงที่ สารเคมีมักจะถูกทำให้แห้งด้วยลมร้อน สำหรับสารเคมีวินิจฉัย IVD มักใช้เตาอบแม่นยำพร้อมพัดลมหรือฟังก์ชันสูญญากาศในการทำให้ของเหลวแห้งที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้อง (ทำให้แห้งที่ 50°C เป็นเวลา 80 นาที) ของเหลวจะถูกทำให้แห้งด้วยลมจนกลายเป็นวัสดุแห้งหนืด กระบวนการเฉพาะแสดงไว้ในรูปที่ 1

รูปที่ 1 การอบด้วยลมร้อน

กุญแจสำคัญของการทำให้แห้งของสารเคมีโมเลกุลของเหลวนั้นไม่เพียงแต่ต้องแน่ใจว่าเอนไซม์สามารถให้ความชื้นได้อย่างรวดเร็วหลังจากการอบแห้งเท่านั้น แต่ยังต้องแน่ใจว่าความเสถียร ความไว และความจำเพาะของสารเคมีที่แห้งแล้วจะไม่ได้รับผลกระทบด้วย การทำให้แห้งด้วยอากาศต้องใช้เตาอบที่มีความแม่นยำเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับการทำให้แห้งแบบแห้งเยือกแข็ง อุปกรณ์จะมีราคาถูกกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า ดังนั้นจึงมีต้นทุนของสารเคมีที่ต่ำกว่า นอกจากนี้ กระบวนการทำให้แห้งด้วยอากาศยังง่ายและใช้เวลาในการทำให้แห้งสั้นลง (ภายใน 2 ชั่วโมง) การทำให้แห้งด้วยอากาศมีทั้งข้อดีและข้อเสีย ในระหว่างกระบวนการทำให้แห้งด้วยอากาศ ส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงเอนไซม์จะสูญเสียไปเมื่อน้ำระเหยไป ไม่เพียงเท่านั้น สารละลายปฏิกิริยาและส่วนประกอบของเอนไซม์ยังจะได้รับความเสียหายจากอุณหภูมิสูงที่ 50 °C อีกด้วย ส่วนประกอบบางส่วนยังออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่า ดังนั้นอายุการเก็บรักษาของสารเคมีที่แห้งด้วยอากาศจะสั้นลง นอกจากนี้ สารเคมีที่ทำให้แห้งด้วยอากาศยังมีความหนืดสูง แขวนบนผนังได้ง่าย และมีความสามารถในการทำให้แห้งกลับคืนได้ไม่ดีการแช่เยือกแข็งสามารถทดแทนข้อบกพร่องของการทำให้แห้งด้วยอากาศได้

3. ไลโอฟิไลเซชันคืออะไร?

แตกต่างจากการทำให้แห้งด้วยอากาศ การทำให้แห้งแบบแห้งเยือกแข็งเป็นเทคโนโลยีการทำให้แห้งแบบพิเศษ ซึ่งหลักการพื้นฐานนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนสถานะน้ำเป็นสามเฟส น้ำสามเฟสได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ และทั้งสามเฟสสามารถอยู่ร่วมกันและเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกันได้ เมื่อความดันมากกว่า 610.75 Pa เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น น้ำแข็งจะละลายเป็นน้ำ และน้ำจะระเหยและกลายเป็นไอน้ำ เมื่อความดันต่ำกว่า 610.75 Pa น้ำแข็งจะระเหิดเป็นไอน้ำโดยตรงโดยการให้ความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามที่แสดงในรูปที่ 2 การทำให้แห้งเยือกแข็งใช้หลักการของการเปลี่ยนสถานะน้ำ ขั้นแรก รีเอเจนต์ของเหลวจะถูกแช่แข็งที่อุณหภูมิ -30℃~-40℃ เพื่อให้ความชื้นส่วนใหญ่ในวัสดุถูกแช่แข็งเป็นน้ำแข็ง น้ำแข็งจะระเหิดเป็นไอน้ำในสุญญากาศที่สูงขึ้น ซึ่งให้แหล่งความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ ไอน้ำจะถูกควบแน่นโดยคอนเดนเซอร์ในระบบสุญญากาศ เพื่อให้วัสดุอื่นยังคงอยู่ในน้ำแข็ง จึงได้ผลิตภัณฑ์แห้ง

รูปที่ 2 แผนภาพเฟสของน้ำ

รูปแบบหลักของน้ำยาแช่แข็งแบบแห้งมีอะไรบ้าง? น้ำยาแช่แข็งแบบแห้งสำหรับ IVD แบ่งออกเป็น 3 รูปแบบหลักๆ ได้แก่ การแช่แข็งขวดเพนิซิลลิน การแช่แข็งในที่ และไมโครสเฟียร์แบบแห้ง สูตรแช่แข็งแบบแห้งทั้งสามรูปแบบแสดงไว้ในรูปที่ 3 รูปแบบต่างๆ มีข้อดีและข้อเสียต่างกัน การแช่แข็งขวดเพนิซิลลินเป็นรูปแบบที่ใช้ในเชิงอุตสาหกรรมมากที่สุด ไม่เพียงแต่มีสายการผลิตอัตโนมัติเต็มรูปแบบเท่านั้น แต่ยังมีกระบวนการตรวจสอบและควบคุมความเสี่ยงที่สมบูรณ์อีกด้วย กระบวนการนี้ง่ายและสมบูรณ์แบบที่สุด ข้อเสียคือขวดเพนิซิลลินมีราคาสูง และปริมาณการบรรจุไม่ควรน้อยเกินไป อย่างไรก็ตาม ปริมาณของน้ำยาแช่แข็ง IVD แต่ละชนิดมีน้อยมาก ดังนั้นจึงต้องเติมหลายครั้งหรือใช้หลายครั้งในคราวเดียว หากใช้ไม่หมด จะต้องจัดเก็บแยกกัน และไม่สะดวก

การทำให้แห้งแบบแช่แข็งในแหล่งกำเนิดหมายถึงส่วนประกอบทั้งหมดของสารเคมีจะถูกทำให้แห้งแบบแช่แข็งโดยตรงในชุดอุปกรณ์ ซึ่งสะดวกต่อการใช้งานมากกว่า อย่างไรก็ตาม การกระจายความเย็นและความร้อนในเครื่องทำให้แห้งแบบแช่แข็งนั้นมีความลำเอียง และตำแหน่งของชุดอุปกรณ์ก็แตกต่างกันด้วย ดังนั้นความสม่ำเสมอของแต่ละชุดจึงควบคุมได้ยาก นอกจากนี้ อัตราการใช้เครื่องทำให้แห้งแบบแช่แข็งในแหล่งกำเนิดนั้นต่ำมาก ดังนั้นต้นทุนการชำระคืนจึงสูง หากทำการทำให้แห้งแบบแช่แข็งในแหล่งกำเนิดในปริมาณมาก ผงที่ผ่านการทำให้แห้งแบบแช่แข็งจะปนเปื้อนข้ามกัน

รูปที่ 3 รูปแบบของรีเอเจนต์แบบแห้งเยือกแข็ง

ไมโครสเฟียร์ไลโอฟิไลซ์สามารถวัดปริมาณได้อย่างแม่นยำ ใช้ได้ครั้งละคนหรือครั้งเดียว ทำให้สะดวกต่อการใช้งานมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถผ่านกระบวนการพิเศษเพื่อป้องกันการดูดซับความชื้น เก็บที่อุณหภูมิห้อง และแก้ปัญหาหลายๆ จุดในเวลาเดียวกัน ข้อเสียคือการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครสเฟียร์ไลโอฟิไลซ์นั้นยาก และต้องมีการควบคุมกระบวนการสูง รีเอเจนต์ไลโอฟิไลซ์ต้องเลือกรูปแบบที่ดีที่สุดตามสถานการณ์การใช้งาน ไมโครสเฟียร์ไลโอฟิไลซ์มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวและเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งมีแนวโน้มดีกว่าในตลาด

4. ความแตกต่างระหว่างการไลโอฟิไลเซชันและการทำให้แห้งด้วยอากาศคืออะไร?

กระบวนการพิเศษเฉพาะของการทำให้แห้งแบบแห้งด้วยการแช่เยือกแข็งเป็นตัวกำหนดข้อดีเฉพาะตัวของกระบวนการนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการทำให้แห้งด้วยอากาศ การทำให้แห้งแบบแห้งด้วยการแช่เยือกแข็งนั้นเหนือกว่าการทำให้แห้งด้วยอากาศในหลายๆ ด้าน ข้อดีของการทำให้แห้งแบบแห้งด้วยการแช่เยือกแข็งมีดังต่อไปนี้:

การแช่เยือกแข็งแบบแห้งจะดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นเอนไซม์จะไม่ถูกทำลายสภาพหรือสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพ และกิจกรรมทางชีวภาพจะสมบูรณ์เนื่องจากการอบแห้งจะดำเนินการในสถานะแช่แข็ง ปริมาณของสารเคมีในการอบแห้งจึงแทบไม่เปลี่ยนแปลง และโครงสร้างเดิมจะคงอยู่โดยไม่หดตัว เมื่ออบแห้งที่อุณหภูมิต่ำ การสูญเสียองค์ประกอบระเหยบางส่วนในสารเคมีในการอบแห้งจะมีน้อยมาก ซึ่งเหมาะสำหรับการอบแห้งด้วยสารเคมี เกลืออนินทรีย์จะไม่ตกตะกอนบนพื้นผิวของวัสดุระหว่างการอบแห้ง ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการทำให้พื้นผิวของวัสดุแข็งตัว วัสดุที่แห้งแล้วจะหลวมและมีรูพรุน ละลายอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์หลังจากเติมน้ำ และคืนสู่ลักษณะเดิมเกือบจะในทันที เนื่องจากการทำให้แห้งดำเนินการภายใต้สุญญากาศที่มีออกซิเจนน้อยมาก สารที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายบางชนิดจึงได้รับการปกป้อง การอบแห้งสามารถขจัดความชื้นได้มากกว่า 95% ถึง 99% เพื่อให้ผลิตภัณฑ์แห้งสามารถเก็บไว้ได้เป็นเวลานานโดยไม่เสื่อมสภาพ

ความแตกต่างหลักระหว่างการแช่เยือกแข็งและการทำให้แห้งด้วยอากาศมีดังนี้:

ตารางที่ 1 ความแตกต่างระหว่างการอบแห้งแบบแช่เยือกแข็งและการอบแห้งด้วยอากาศ

แม้ว่าสารเคมีที่ผ่านการทำให้แห้งแบบแห้งจะมีราคาแพงกว่าและใช้เวลานานกว่า แต่สารเคมีที่ผลิตขึ้นด้วยวิธีทำให้แห้งแบบแห้งจะเสถียรกว่าและใช้งานง่ายกว่า ซึ่งสอดคล้องกับแนวทางการพัฒนาสารเคมีสำหรับการวินิจฉัยโรค ดังนั้น นับตั้งแต่มีเทคโนโลยีนี้ขึ้น เทคโนโลยีนี้จึงได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ โดยมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา เช่น การตรวจจับโรค การตรวจจับไวรัสและเชื้อโรค การตรวจจับความปลอดภัยของอาหาร การตรวจจับสัตว์ และการตรวจจับสิ่งแวดล้อม

5. ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องและประสิทธิภาพ

วัตถุดิบในสารเคมีวินิจฉัย IVD ถือเป็นปัจจัยสำคัญไม่สามารถแยกวัสดุที่ไม่ได้ผ่านการแช่แข็งแห้งออกจากวัสดุที่ผ่านการแช่แข็งแห้งได้โดยตรง และจำเป็นต้องคัดกรองและแก้ไขข้อบกพร่องของแต่ละส่วนประกอบ ดังนั้น Yeasen บริษัทด้านเทคโนโลยีชีวภาพเพิ่มการลงทุนในด้านนี้อย่างต่อเนื่อง และมุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์ดิบแบบแช่แข็งแห้งที่มีคุณภาพสูงและมีเสถียรภาพให้กับลูกค้า ซึ่งจะนำออกสู่ตลาดได้อย่างรวดเร็ว

สินค้าที่เกี่ยวข้องที่ Yeasen สามารถให้ได้ดังแสดงในตารางที่ 2:

ตารางที่ 2 รายการสินค้า

ชุดตรวจ RT-qPCR แบบมัลติเพล็กซ์ Hieff Unicon® V Lyo-nCoV One Step (พร้อม MgCl2) (หมายเลขสินค้า #13775) คือ น้ำยาสำหรับการวินิจฉัยที่ปราศจากกลีเซอรอลและเข้ากันได้กับการแช่เยือกแข็ง (lyo-ready) ผลิตภัณฑ์นี้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการพัฒนา RT-qPCR แบบมัลติเพล็กซ์ที่มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้อง และสามารถจัดส่งและจัดเก็บได้ที่อุณหภูมิห้อง

ประสิทธิภาพ: เทมเพลตของซูโดไวรัสถูกขยายโดย RT-qPCR หลายตัวโดยใช้รีเอเจนต์ของเหลว (สีแดง) และรีเอเจนต์ที่ผ่านการทำให้แห้งแบบแช่แข็ง 13775 ตัว (สีม่วง) ตามลำดับ กราฟด้านซ้ายคือช่อง FAM และด้านขวาคือช่อง VIC ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของรีเอเจนต์ 13775 ยังคงเหมือนเดิมหลังจากผ่านการทำให้แห้งแบบแช่แข็ง และยังคงมีความสามารถในการทำปฏิกิริยาได้หลายครั้งอย่างมีประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามที่แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ 13775 หลังกระบวนการแช่แข็งแห้ง

รีเอเจนต์ที่ผ่านการทำให้แห้งแบบแช่แข็งจำนวน 13775 ตัวถูกวางไว้ที่อุณหภูมิ 37°C (สีเขียว) และ -20°C (สีน้ำเงิน) เป็นเวลา 21 วันสำหรับการทดสอบการขยายสัญญาณ RT-qPCR หลายครั้ง กราฟด้านซ้ายคือช่อง FAM และด้านขวาคือช่อง VIC ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่ารีเอเจนต์ที่ผ่านการทำให้แห้งแบบแช่แข็งยังคงมีผลในการขยายสัญญาณที่ดีหลังจากถูกวางไว้ที่อุณหภูมิ 37°C เป็นเวลา 21 วัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามที่แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 เสถียรภาพทางความร้อนของ 13775 Lyophilized Reagent ที่ 37°C เป็นเวลา 21 วัน

6.คำแนะนำการเลือกผลิตภัณฑ์

กระบวนการ	คำอธิบาย	ชื่อสินค้า	รหัสสินค้า
การประมวลผลตัวอย่าง	การย่อยโปรตีน	โปรตีเนส เค	10401ES
	การสกัด RNA	Recombinant DNase I (ปราศจาก RNase)	10325ES
	การยับยั้ง RNase	สารยับยั้ง RNase ของหนู (40 U/μL)	10603ES
การถอดความย้อนกลับ	เหมาะสำหรับ RT-qPCR	ไฮแฟร์ วี รีเวิร์ส ทรานสคริปเทส (200U/ μL)	11300ES
		ไฮแฟร์ วี รีเวิร์ส ทรานสคริปเทส (600U/ μL) ปราศจากกลีเซอรอล	11301ES
การขยาย PCR	ดีเอ็นเอโพลีเมอเรสแบบฮอตสตาร์ท	ไฮเอฟ ยูนิคอน ฮอตสตาร์ต อี-แทค ดีเอ็นเอ โพลิเมอเรส	10726ES

ในส่วนของการอ่าน:

โซลูชันวัตถุดิบตรวจจับกรดนิวคลีอิก COVID-19: รวดเร็ว แห้งแบบแช่แข็ง

Yeasen โซลูชันโดยรวมของชีววิทยาสำหรับการตรวจจับไวรัสไข้สุกรแอฟริกัน

ไวรัส African Swine Fever - Total Master Mix/Direct Amplification qPCR Solution