Khi mọi người ngày càng chú ý nhiều hơn đến các vấn đề liên quan đến sức khỏe, lĩnh vực chẩn đoán in vitro (IVD) đang phát triển nhanh chóng. Đặc biệt, sự xuất hiện của COVID-19 đã đẩy nhanh quá trình mở rộng thị trường IVD. Hiện tại, RT-qPCR đã được sử dụng rộng rãi trong quá trình phát triển các sản phẩm thuốc thử chẩn đoán IVD, nhưng thuốc thử chẩn đoán dạng lỏng RT-qPCR có chi phí vận chuyển cao, hiệu suất không ổn định và thời hạn sử dụng ngắn. Thuốc thử sấy có thể khắc phục hoàn hảo những nhược điểm của thuốc thử chẩn đoán dạng lỏng RT-qPCR. Vậy thuốc thử sấy nên được sản xuất như thế nào? Làm thế nào để lựa chọn phương pháp sản xuất?

1. Thuốc thử sấy là gì?

2. Sấy khô bằng không khí là gì?

3. Đông khô là gì?

4. Sự khác biệt giữa đông khô và sấy khô bằng không khí là gì?

5. Sản phẩm liên quan và hiệu suất

1. Thuốc thử sấy là gì?

Thuốc thử sấy là thuốc thử thu được sau khi mẫu được sấy khô và khử nước. Thuốc thử sấy có thể được giao ở nhiệt độ phòng và không yêu cầu vận chuyển chuỗi lạnh. Nó có thể tránh việc đông lạnh và rã đông thuốc thử nhiều lần ảnh hưởng đến hiệu suất và thời hạn sử dụng của thuốc thử, đồng thời giảm đáng kể chi phí vận chuyển. Nó không chỉ dễ sử dụng đối với mọi người mà còn giảm bớt nhu cầu đối với người vận hành. Ngành chẩn đoán phân tử quan tâm đến thuốc thử sấy chủ yếu vì chúng có thể được vận chuyển và bảo quản ở nhiệt độ phòng. Hiện nay có hai kỹ thuật sấy được sử dụng rộng rãi: đông khô và sấy bằng không khí. Công nghệ sấy bằng không khí ít tốn kém hơn, trong khi công nghệ đông khô là phổ biến nhất, cả hai đều có những ưu điểm riêng. Có hai phương pháp sản xuất thuốc thử sấy: sấy bằng không khí và đông khô. Chúng là gì và nên lựa chọn như thế nào?

2. Sấy khô bằng không khí là gì?

Sấy không khí là một kỹ thuật sấy có thể được sử dụng để chuẩn bị thuốc thử sấy. Sấy không khí được chia thành ba quy trình: sấy không khí tự nhiên, sấy không khí nóng và sấy không khí mô phỏng tự nhiên. Trong quy trình sản xuất công nghiệp, để đảm bảo sự ổn định của chất lượng sản phẩm và đầu ra, thuốc thử thường được sấy bằng sấy không khí nóng. Đối với thuốc thử chẩn đoán IVD, lò sấy chính xác có chức năng thổi hoặc chân không thường được sử dụng để sấy chất lỏng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng (sấy ở 50°C trong 80 phút), chất lỏng được sấy không khí thành vật liệu khô nhớt. Quy trình cụ thể được thể hiện trong Hình 1.

Hình 1. Sấy khô bằng không khí nóng

Chìa khóa để sấy thuốc thử phân tử lỏng không chỉ là đảm bảo rằng enzyme có thể được ngậm nước nhanh chóng sau khi sấy mà còn đảm bảo rằng tính ổn định, độ nhạy và độ đặc hiệu của thuốc thử khô không bị ảnh hưởng. Sấy khô bằng không khí chỉ cần một lò sấy chính xác. So với phương pháp đông khô, thiết bị rẻ hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, do đó chi phí thuốc thử thấp hơn. Ngoài ra, quy trình sấy khô bằng không khí đơn giản và thời gian sấy ngắn hơn (trong vòng 2 giờ). Sấy khô bằng không khí có cả ưu điểm và nhược điểm. Trong quá trình sấy khô bằng không khí, nhiều thành phần bao gồm cả enzyme sẽ bị mất khi nước bốc hơi. Không chỉ vậy, dung dịch phản ứng và các thành phần của nó cũng sẽ bị tổn hại do nhiệt độ cao 50 ° C. Một số thành phần cũng dễ bị oxy hóa hơn, do đó thời hạn sử dụng của thuốc thử sấy khô bằng không khí sẽ ngắn hơn. Ngoài ra, thuốc thử sấy khô bằng không khí có độ nhớt mạnh và dễ treo trên tường, khả năng ngậm nước kém.Phương pháp đông khô có thể khắc phục được những nhược điểm của phương pháp sấy khô bằng không khí.

3. Đông khô là gì?

Khác với sấy không khí, đông khô là một công nghệ sấy đặc biệt, nguyên lý cơ bản của nó dựa trên sự thay đổi ba pha của nước. Ba pha của nước là rắn, lỏng và khí, và ba pha có thể cùng tồn tại và chuyển hóa lẫn nhau. Khi áp suất lớn hơn 610,75 Pa, khi nhiệt độ tăng, nước đá tan chảy thành nước, nước bốc hơi và biến thành hơi nước. Khi áp suất nhỏ hơn 610,75 Pa, nước đá được thăng hoa trực tiếp thành hơi nước bằng cách đun nóng. Cụ thể như thể hiện trong Hình 2. Đông khô sử dụng nguyên lý chuyển pha của nước. Đầu tiên, các thuốc thử lỏng được đông lạnh đến -30℃~-40℃, do đó phần lớn độ ẩm trong vật liệu được đông lạnh thành đá. Đá được thăng hoa thành hơi nước ở độ chân không cao hơn, cung cấp nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp. Hơi nước được ngưng tụ bằng bình ngưng tụ trong hệ thống chân không để các vật liệu khác vẫn ở trong đá, do đó thu được các sản phẩm khô.

Hình 2. Biểu đồ pha của nước

Vậy các dạng chính của thuốc thử đông khô là gì? Thuốc thử đông khô IVD chủ yếu được chia thành ba dạng: Đông khô lọ Penicillin, Đông khô tại chỗ và Vi cầu Đông khô. Ba công thức đông khô được thể hiện trong Hình 3. Các dạng khác nhau có ưu và nhược điểm riêng. Đông khô lọ Penicillin là dạng công nghiệp hóa nhất. Không chỉ có dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động mà còn có quy trình kiểm tra và kiểm soát rủi ro hoàn chỉnh. Quy trình này đơn giản và trưởng thành nhất. Nhược điểm là chi phí của một lọ Penicillin cao và lượng chiết rót không được quá ít. Tuy nhiên, lượng thuốc thử IVD rất ít nên cần chiết rót cho nhiều lần dùng hoặc sử dụng nhiều lần cùng một lúc. Nếu không dùng hết, cần phải bảo quản riêng, thiếu tiện lợi.

Đông khô tại chỗ có nghĩa là tất cả các thành phần của thuốc thử được đông khô trực tiếp trong bộ dụng cụ, thuận tiện hơn khi sử dụng. Tuy nhiên, sự phân phối lạnh và nhiệt trong máy đông khô bị lệch, và vị trí đặt bộ dụng cụ cũng khác nhau, do đó độ đồng nhất của các lô khó kiểm soát. Ngoài ra, tỷ lệ sử dụng máy đông khô tại chỗ rất thấp, do đó chi phí khấu hao cao. Nếu thực hiện đông khô tại chỗ với số lượng lớn, bột đông khô sẽ bị nhiễm chéo.

Hình 3. Dạng thuốc thử đông khô

Lyophilized Microrosphere có thể đạt được định lượng chính xác, một người và một khẩu phần ăn, sản phẩm thuận tiện hơn khi sử dụng. Nó cũng có thể được xử lý bằng một quy trình đặc biệt để ngăn ngừa sự hấp thụ độ ẩm, đạt được lưu trữ ở nhiệt độ phòng và giải quyết nhiều điểm khó khăn cùng một lúc. Nhược điểm là việc phát triển công nghệ Lyophilized Microrosphere rất khó khăn và yêu cầu kiểm soát quy trình cao. Thuốc thử Lyophilized cần phải chọn dạng tốt nhất theo các cảnh ứng dụng. Lyophilized Microrosphere có những ưu điểm độc đáo và phù hợp với nhiều cảnh ứng dụng khác nhau, hứa hẹn hơn trên thị trường.

4. Sự khác biệt giữa đông khô và sấy khô bằng không khí là gì?

Quá trình Lyophilization độc đáo quyết định những ưu điểm độc đáo của nó. So với phương pháp sấy bằng không khí, phương pháp lyophilization vượt trội hơn phương pháp sấy bằng không khí ở nhiều khía cạnh. Những ưu điểm của phương pháp Lyophilization như sau:

Quá trình đông khô được thực hiện ở nhiệt độ thấp nên enzyme không bị biến tính hoặc mất hoạt tính sinh học, hoạt tính sinh học vẫn được duy trì hoàn toàn.Vì quá trình sấy được thực hiện ở trạng thái đông lạnh nên thể tích thuốc thử sấy hầu như không thay đổi, cấu trúc ban đầu được duy trì mà không bị co lại. Khi sấy ở nhiệt độ thấp, lượng mất đi của một số thành phần dễ bay hơi trong thuốc thử sấy rất nhỏ, thích hợp cho quá trình sấy thuốc thử. Muối vô cơ sẽ không bị kết tủa trên bề mặt vật liệu trong quá trình sấy, tránh hiện tượng bề mặt vật liệu bị cứng lại. Vật liệu sấy có độ xốp và xốp, hòa tan nhanh và hoàn toàn sau khi thêm nước, và phục hồi lại đặc tính ban đầu gần như ngay lập tức. Vì quá trình sấy được thực hiện trong điều kiện chân không với rất ít oxy nên một số chất dễ bị oxy hóa được bảo vệ. Quá trình sấy có thể loại bỏ hơn 95% đến 99% độ ẩm để các sản phẩm sấy có thể được lưu trữ trong thời gian dài mà không bị hư hỏng.

Sự khác biệt chính giữa phương pháp đông khô và sấy khô bằng không khí như sau:

Bảng 1. Sự khác biệt giữa phương pháp đông khô và sấy khô bằng không khí

Mặc dù thuốc thử đông khô đắt hơn và mất nhiều thời gian hơn, nhưng thuốc thử được sản xuất bằng phương pháp đông khô ổn định hơn và dễ sử dụng hơn, phù hợp với hướng phát triển của thuốc thử chẩn đoán. Do đó, kể từ khi công nghệ này ra đời, nó đã trở nên ngày càng phổ biến. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như phát hiện bệnh, phát hiện vi-rút và mầm bệnh, phát hiện an toàn thực phẩm, phát hiện động vật và phát hiện môi trường.

5. Sản phẩm liên quan và hiệu suất

Nguyên liệu thô trong thuốc thử chẩn đoán IVD là yếu tố then chốt.Vật liệu không đông khô không thể được loại bỏ trực tiếp khỏi vật liệu đông khô và mỗi thành phần cần được sàng lọc và gỡ lỗi. Do đó, Yeasen Công nghệ sinh học liên tục tăng cường đầu tư vào khía cạnh này và nỗ lực cung cấp cho khách hàng nguyên liệu đông khô chất lượng cao và ổn định, có thể nhanh chóng đưa ra thị trường.

Các sản phẩm liên quan mà Yeasen có thể cung cấp được thể hiện trong Bảng 2:

Bảng 2. Danh mục sản phẩm

Bộ dụng cụ Hieff Unicon® V Lyo-nCoV Multiplex One Step RT-qPCR (có MgCl2) (Cat#13775) là thuốc thử chẩn đoán dạng lỏng không chứa glycerol, tương thích với phương pháp đông khô (lyo-ready). Sản phẩm này là lựa chọn lý tưởng để phát triển RT-qPCR đa kênh có độ ổn định ở nhiệt độ phòng và có thể vận chuyển và bảo quản ở nhiệt độ phòng.

Hiệu suất: Mẫu pseudovirus được khuếch đại bằng nhiều RT-qPCR sử dụng thuốc thử dạng lỏng (màu đỏ) và thuốc thử đông khô 13775 (màu tím) tương ứng. Đồ thị bên trái là kênh FAM, bên phải là kênh VIC. Kết quả cho thấy hoạt động của thuốc thử 13775 vẫn còn nguyên vẹn sau khi đông khô và vẫn có khả năng phản ứng nhiều lần hiệu suất cao. Cụ thể như thể hiện trong Hình 4.

Hình 4. Hiệu suất của sản phẩm 13775 sau khi đông khô

Thuốc thử đông khô 13775 được đặt ở 37°C (màu xanh lá cây) và -20°C (màu xanh lam) trong 21 ngày cho nhiều xét nghiệm khuếch đại RT-qPCR. Đồ thị bên trái là kênh FAM, bên phải là kênh VIC. Kết quả cho thấy thuốc thử đông khô vẫn có hiệu ứng khuếch đại tốt sau khi được đặt ở 37°C trong 21 ngày. Cụ thể như thể hiện trong Hình 5.

Hình 5. Độ ổn định nhiệt của thuốc thử đông khô 13775—37°C trong 21 ngày.

6.Hướng dẫn lựa chọn sản phẩm

Quá trình	Sự miêu tả	Tên sản phẩm	Mã sản phẩm
Xử lý mẫu	Tiêu hóa protein	Proteinase K	10401ES
	Chiết xuất RNA	DNase I tái tổ hợp (không có RNase)	10325ES
	ức chế RNase	Chất ức chế RNase ở chuột (40 U/μL)	10603ES
Phiên mã ngược	Phù hợp với RT-qPCR	Phiên mã ngược Hifair V (200U/μL)	11300ES
		Hifair V Reverse Transcriptase (600U/μL) không có GLyceroL	11301ES
khuếch đại PCR	DNA polymerase khởi động nóng	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA Polymerase	10726ES

Về việc đọc:

Dung dịch nguyên liệu phát hiện axit nucleic COVID-19: nhanh, đông khô

Yeasen Giải pháp tổng thể của Biology để phát hiện virus gây dịch tả lợn Châu Phi

Virus gây dịch tả lợn châu Phi - Giải pháp tổng hợp Master Mix/khuếch đại trực tiếp qPCR