隨著人們對健康相關問題的關注度越來越高，體外診斷（IVD）領域正在迅速發展。尤其是新冠疫情的出現，加速了IVD市場的擴張。目前RT-qPCR已廣泛應用於IVD診斷試劑產品的開發，但RT-qPCR液體診斷試劑運輸成本高、效能不穩定、保存期限短。乾燥試劑可以完美規避RT-qPCR液體診斷試劑的缺點。那麼乾燥試劑該如何製作呢？生產方式該如何選擇？

1. 什麼是乾燥試劑？

2.什麼是空氣乾燥？

3. 什麼是凍乾？

4. 凍乾與風乾有何差別？

5. 相關產品及業績

1. 什麼是乾燥試劑？

乾燥試劑是樣品經過乾燥脫水後所得的試劑。乾燥試劑可在室溫下運送，不需冷鏈運輸。可避免試劑反覆凍融影響試劑效能和保存期限，並大幅降低運輸成本。它不僅方便人們使用，而且還減少了對操作員的要求。分子診斷產業對乾燥試劑感興趣主要是因為它們可以在室溫下運輸和儲存。目前廣泛應用的乾燥技術有兩種：冷凍乾燥和風乾。空氣乾燥技術成本較低，而冷凍乾燥技術最受歡迎，兩者各有優點。乾燥試劑的生產方法有兩種：風乾和凍乾。它們是什麼？

2.什麼是空氣乾燥？

空氣乾燥是一種可用於製備乾燥試劑的乾燥技術。風乾分為自然風乾、熱風乾燥、仿自然風乾三種過程。在工業生產過程中，為確保產品品質和產量的穩定性，試劑的乾燥常採用熱風乾燥的方法。對於IVD診斷試劑，一般採用具有鼓風機或真空功能的精密烤箱，在高於室溫的溫度下對液體進行乾燥（50℃乾燥80分鐘），使液體風乾成粘稠的干燥物質。具體流程如圖1所示。

圖 1. 熱風乾燥

液態分子試劑乾燥的關鍵不僅在於確保乾燥後酵素能迅速水化，還在於確保乾燥後的試劑的穩定性、敏感度、特異性不受影響。風乾僅需精密的烤箱。與凍乾法相比，設備價格便宜，能耗較低，因此試劑成本較低。此外，風乾製程簡單，乾燥時間較短（2小時以內）。空氣乾燥既有優點也有缺點。在風乾過程中，包括酵素在內的各種成分都會隨著水分的蒸發而流失。不僅如此，反應溶液及其成分也會受到50℃高溫的損害。有些成分也更容易被氧化，因此風乾試劑的保存期限會更短。另外，氣乾劑黏稠度強，易掛壁，復水能力差。凍乾可以彌補風乾的不足。

3. 什麼是凍乾？

與空氣乾燥不同，冷凍乾燥是一種特殊的乾燥技術，其基本原理是基於水的三相變化。水的三相為固、液、氣，三相可以共存、互相轉化。當壓力強大於610.75Pa時，隨著溫度的升高，冰融化成水，水蒸發變成蒸氣。當壓強低於610.75Pa時，冰受熱直接昇華為水蒸氣。具體如圖2所示，凍乾是利用水的相變原理。首先將液態試劑冷凍至-30℃~-40℃，使物料中大部分水分被凍成冰。冰在較高的真空條件下昇華為水蒸氣，提供了低溫熱源。透過真空系統中的冷凝器將水蒸氣冷凝，使其他物質留在冰中，從而得到乾燥產品。

圖 2. 水的相圖

那麼凍乾試劑主要有哪幾種形式呢？ IVD冷凍乾燥試劑主要分為青黴素瓶凍乾、原位冷凍乾燥、冷凍乾燥微球三種形式。圖3顯示了三種凍乾製劑。青黴素瓶凍乾法是最工業化的形式。不僅擁有全自動生產線，還擁有完整的驗證和風險控制流程。工藝最簡單，最成熟。缺點是青黴素瓶成本較高，且灌裝量不宜太少。但每支IVD試劑的量都很少，所以需要分多次填充或一次使用多次。若沒有用完，需要單獨存放，缺乏便利性。

原位凍乾技術是指試劑所有組件在試劑盒中直接進行冷凍乾燥處理，使用更加方便。但凍乾機內冷熱分佈有偏差，試劑盒的擺放位置也有差異，因此批次的一致性難以控制。此外，原位凍乾機的使用率很低，因此攤銷成本很高。如果大量進行原位冷凍乾燥，冷凍乾燥粉會發生交叉污染。

圖 3. 凍乾試劑形式

凍乾微球可精準定量，單人單次服用，產品使用更加方便。還可經過特殊製程處理，防止吸潮，實現常溫儲存，同時解決多重痛點。缺點是凍乾微球技術開發難度高，對製程控制要求高。凍乾試劑需根據應用場景選擇最佳形式。凍乾微球有著獨特的優勢，適用於多種應用場景，更受市場青睞。

4. 凍乾與風乾有何差別？

凍乾技術獨特的工藝決定了它獨特的優勢。與風乾相比，冷凍乾燥在許多方面優於風乾。凍乾技術的優點如下：

凍乾是在低溫下進行的，因此酵素不會變性或失去生物活性，生物活性完整。由於乾燥是在冷凍狀態下進行，乾燥試劑的體積幾乎不變，保持原有結構，不會收縮。低溫乾燥時，乾燥試劑中一些揮發性成分的損失很少，適用於試劑乾燥。乾燥過程中無機鹽不會析出在物料表面，避免了物料表面硬化。乾燥後的物質疏鬆多孔，加水後溶解迅速、完全，並幾乎立即恢復原來的性狀。由於乾燥是在氧氣極少的真空條件下進行的，所以一些易氧化的物質受到了保護。乾燥可以除去95%~99%以上的水分，使乾燥後的產品可以長期保存而不變質。

凍乾與風乾的主要差異如下：

表 1. 冷凍乾燥和風乾的區別

雖然凍乾試劑成本較高、耗時較長，但採用凍乾技術生產的試劑較穩定、使用較方便，這也恰恰符合診斷試劑的發展方向。因此自從這項技術問世以來，就越來越受到人們的歡迎。廣泛應用於疾病檢測、病毒及病原體檢測、食品安全檢測、動物檢測、環境檢測等各領域。

5. 相關產品及業績

IVD診斷試劑中原料是關鍵。非凍乾物質不能直接從凍乾物質中分離出來，需要篩選和調試各個成分。所以， Yeasen 生物技術正不斷加大這方面的投入，力求提供客戶優質、穩定的凍乾原料，並快速推向市場。

相關產品 Yeasen 可以提供的如表2所示：

表 2. 產品列表

Hieff Unicon® V Lyo-nCoV 多重一步法 RT-qPCR 試劑盒（含 MgCl2）（Cat#13775）是 一種不含甘油、可冷凍乾燥（lyo-ready）的液體診斷試劑。該產品是開發具有室溫穩定性、可在室溫下運輸和保存的多重 RT-qPCR 的理想選擇。

效能：分別使用液體試劑（紅色）和13775冷凍乾燥試劑（紫色）以多重RT-qPCR擴增假病毒模板。左邊的圖是FAM通道，右邊的圖是VIC通道。結果表明，冷凍乾燥後13775試劑活性完好，且仍具有高效的多重反應能力。具體如圖4所示。

圖4. 13775產品凍乾後的性能

將13775冷凍乾燥試劑在37°C（綠色）和-20°C（藍色）下放置21天，進行多次RT-qPCR擴增試驗。左邊的圖是FAM通道，右邊的圖是VIC通道。結果表明，凍乾試劑在37℃放置21天後仍具有良好的擴增效果。具體如圖5所示。

圖 5. 13775 凍乾試劑的熱穩定性—37°C，持續 21 天。

6.產品選擇指南

流程	描述	產品名稱	庫存單位
樣品處理	蛋白質消化	蛋白酶K	10401ES
	RNA萃取	重組 DNase I（無 RNase）	10325ES
	RNase抑制	小鼠 RNase 抑制劑 (40 U/μL)	10603ES
反轉錄	適用於 RT-qPCR	Hifair V 逆轉錄酶 (200U/ μL)	11300ES
		Hifair V 逆轉錄酶 (600U/ μL) 不含甘油	11301ES
PCR 擴增	熱啟動 DNA 聚合酶	Hieff UNICON Hotstart E-Taq DNA 聚合酶	10726ES

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