随着人们对健康问题的关注度越来越高，体外诊断（IVD）领域发展迅速，尤其是新冠疫情的出现，更是加速了IVD市场的扩张。目前，RT-qPCR已广泛应用于IVD诊断试剂产品的开发，但RT-qPCR液体诊断试剂存在运输成本高、性能不稳定、保质期短等问题。干燥试剂可以完美规避RT-qPCR液体诊断试剂的缺点。那么干燥试剂该如何制作？生产方式该如何选择？

1.什么是干燥试剂？

2.什么是空气干燥？

3. 什么是冻干？

4. 冻干与风干有何区别？

5. 相关产品及业绩

1.什么是干燥试剂？

干燥试剂是将样品干燥脱水后得到的试剂，干燥试剂可常温送达，无需冷链运输，避免试剂反复冻融影响试剂性能和保质期，大大降低运输成本，不仅方便人们使用，也降低了对操作人员的要求。分子诊断行业对干燥试剂的兴趣主要在于其可常温运输和保存。目前广泛使用的干燥技术有两种：冻干和风干。风干技术成本较低，冻干技术最受欢迎，两者各有优势。干燥试剂的生产方法有两种：风干和冻干。它们是什么，如何选择？

2.什么是空气干燥？

空气干燥是一种可用于制备干燥试剂的干燥技术。空气干燥分为自然风干、热风干燥和仿自然风干三种过程。在工业生产过程中，为保证产品质量和产量的稳定性，试剂干燥常采用热风干燥。对于IVD诊断试剂，一般采用具有鼓风机或真空功能的精密烤箱，在高于室温的温度下对液体进行干燥（50℃干燥80分钟），使液体风干成粘稠的干物质。具体流程如图1所示。

图 1. 热风干燥

液态分子试剂干燥的关键不仅要保证干燥后酶能快速水化，还要保证干燥后的试剂的稳定性、灵敏度、特异性不受影响。风干只需要精密的烘箱，与冻干​​相比，设备更便宜，能耗更低，因此试剂成本更低。另外，风干工艺简单，干燥时间更短（2小时以内）。风干有利有弊，在风干过程中，包括酶在内的各种成分会随着水分的蒸发而损失，不仅如此，反应液及其成分也会受到50℃高温的伤害，有些成分也更容易被氧化，所以风干试剂的保质期会更短。另外，风干试剂黏度强，容易挂壁，复水能力差。冻干可以弥补风干的不足。

3. 什么是冻干？

与空气干燥不同，冻干是一种特殊的干燥技术，其基本原理是基于水的三相变化。水的三相为固、液、气，三相可以共存、相互转化。当压强大于610.75Pa时，随着温度的升高，冰融化成水，水蒸发变成蒸汽。当压强小于610.75Pa时，冰受热直接升华为水蒸气。具体如图2所示。冻干利用水的相变原理，先将液态试剂冷冻至-30℃~-40℃，使物料中大部分水分冻结成冰，在较高的真空度下，冰升华为水蒸气，提供低温热源，水蒸气经真空系统中的冷凝器冷凝，使其他物质留在冰中，从而得到干燥产品。

图 2. 水的相图

那么冻干试剂主要有哪些形式呢？IVD冻干试剂主要分为三种形式：青霉素瓶冻干、原位冻干、冻干微球，三种冻干剂型如图3所示，不同形式各有优缺点。青霉素瓶冻干是工业化程度最高的形式，不仅有全自动生产线，而且有完整的验证和风险控制流程，工艺最简单，最成熟。缺点是青霉素瓶成本高，灌装量不宜过少，但每个IVD试剂的量很少，需要分批灌装或者一次使用多次，如果用不完，需要单独存放，缺乏便利性。

原位冻干法是将试剂所有组分直接在试剂盒内进行冻干，使用较为方便。但冻干机内冷热分布有偏差，试剂盒摆放位置也不同，批次一致性难以控制。另外原位冻干机利用率很低，摊销成本较高。如果大量进行原位冻干，冻干粉会发生交叉污染。

图 3. 冻干试剂形式

冻干微球可以实现精准定量，单人单次服用，产品使用更加便捷，还可以通过特殊工艺处理，防止吸湿，实现常温保存，一举解决多个痛点。缺点是冻干微球技术开发难度大，对工艺控制要求高。冻干试剂需要根据应用场景选择最佳形态，冻干微球具有独特的优势，适用于多种应用场景，在市场上更有前景。

4. 冻干与风干有何区别？

冻干技术独特的工艺决定了它独特的优势，与风干相比，冻干在很多方面都优于风干，冻干技术的优势如下：

冻干是在低温下进行的，因此酶不会变性或失去生物活性，生物活性完整。由于干燥是在冻结状态下进行，干燥试剂的体积几乎不变，保持原有的结构，不发生收缩。在低温干燥时，干燥试剂中一些挥发性成分的损失很少，适用于试剂干燥。干燥过程中不会在物料表面析出无机盐，避免了物料表面板结。干燥后的物料疏松多孔，加水后溶解迅速、完全，几乎立即恢复原状。由于干燥是在真空条件下进行，氧气极少，一些易氧化的物质就受到保护。干燥可除去95%～99%以上的水分，使干燥产品可长期保存而不变质。

冻干与风干的主要区别如下：

表 1. 冻干和风干的区别

虽然冻干试剂成本较高、耗时较长，但冻干法制备的试剂稳定性更高、使用更方便，正好符合诊断试剂的发展方向。因此，该技术自问世以来，越来越受到人们的青睐，被广泛应用于疾病检测、病毒及病原体检测、食品安全检测、动物检测、环境检测等各个领域。

5. 相关产品及业绩

IVD诊断试剂中原材料是关键。非冻干物质不能直接从冻干物质中分离出来，需要对每个成分进行筛选和调试。因此， Yeasen 生物技术正在不断加大这方面的投入，力求为客户提供优质、稳定的冻干原料，快速推向市场。

相关产品 Yeasen 可以提供的如表2所示：

表 2. 产品列表

Hieff Unicon® V Lyo-nCoV 多重一步法 RT-qPCR 试剂盒（含 MgCl2）（Cat#13775）是 一种不含甘油、可冻干（lyo-ready）的液体诊断试剂。该产品是开发具有室温稳定性、可在室温下运输和储存的多重 RT-qPCR 的理想选择。

性能：分别用液体试剂（红色）和13775冻干试剂（紫色）对假病毒模板进行多重RT-qPCR扩增。左图为FAM通道，右图为VIC通道。结果显示13775试剂冻干后活性完好，仍具有高效的多重反应能力。具体如图4所示。

图4. 13775产品冻干后的性能

将13775冻干试剂在37℃（绿色）和-20℃（蓝色）放置21天进行多次RT-qPCR扩增测试。左图为FAM通道，右图为VIC通道。结果显示冻干试剂在37℃放置21天后仍然有很好的扩增效果。具体如图5所示。

图 5. 13775 冻干试剂的热稳定性—37°C，持续 21 天。

6.产品选择指南

过程	描述	产品名称	库存单位
样品处理	蛋白质消化	蛋白酶K	10401ES
	RNA提取	重组 DNase I（无 RNase）	10325ES
	RNase抑制	小鼠 RNase 抑制剂 (40 U/μL)	10603ES
逆转录	适用于 RT-qPCR	Hifair V 逆转录酶 (200U/ μL)	11300ES
		Hifair V 逆转录酶 (600U/ μL) 不含甘油	11301ES
PCR 扩增	热启动 DNA 聚合酶	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA 聚合酶	10726ES

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