真空冷冻干燥技术对生物样品进行前处理的方法

真空冷冻干燥技术背景
真空冷冻干燥也叫干燥，升华干燥或简称冻干。它是干燥方法之一，目的是为了贮存物品。物品之所以会损坏、腐烂、变质，主要是由于外因和内因二个因素引起的，外因者，空气、水、温度、生物等的作用；内因者，主要是生物物质自身的新陈代谢作用。如果能使外因和内因的作用减小到最低程度，则能达到物品在一定时间内保持不变的目的。
干燥法就是驱除物品内部所含的水份，因为水份是一切生物生长的必要条件之一。生物体水份减少到一定程度，则生物不易或不能生长繁殖。因而能较长时间的贮藏保存；另外，当有水份存在时，一些酸碱溶解其内还会发生一些化学作用而使物品变质。干燥的方法很多，如晒干、烘干、煮干、晾干、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中唯有真空冷冻干燥法是干燥生物活性物质的最理想方法。  
真空冷冻干燥技术是将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰直接转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。其主要优点是：
（1)干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质（如多孔结构、胶体性质等）；
（2)热量消耗比其他干燥方法少。主要用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。  
含水的生物样品，经过冷冻固定，在低温高真空的条件下使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，样品不变形。
冷冻干燥技术是在第2 次世界大战期间，因大量需要血浆和青霉素而发展起来的。现在已广泛应用于化学、制药工业、食品工业和科学研究等方面，特别是应用于含有生物活性物质的生物药品方面最为普遍。

传统冷冻干燥技术应用方法是怎么样的？
冷冻干燥属于边缘科学，它涉及到物理、化学、生物学等知识，包括制冷、真空、电 工、仪表等技术。因此也是一门综合性的专业科学技术。在临床医学、基础医学、法医学、药学等研究领域，生物样品中的药物浓度检测是一项十分重要的技术，广泛应用于毒物分析、药物分析等研究中。
传统的对于全血、血浆、血清、尿液、粪便、组织或组织勻浆液等生物样品的处理方法为有机溶剂沉淀蛋白离心后使用氮气或空气流在加热条件下吹干有机溶剂再定容后进行分析，或者使用与生物样品不相混容的有机溶剂如乙酸乙酯、乙醚等进行液液萃取后使用氮气或空气流在加热条件下吹干有机溶剂定容后进行分析。
在基础研究或临床药物浓度监测的过程中，常常会有大量的待检测样品，使用传统的样品前处理方法，样品中的内源性成分容易对目标药物的测定产生干扰，并且操作步骤较多，尤其是待测药物为热不稳定化合物时，处理过程需要在低温或室温条件下进行，这必然会增加样品处理所需要的时间。

如何解决传统冷冻干燥技术中的弊端？
传统的生物样品前处理方法存在操作步骤多、花费时间长、存在较多内源性干扰等弊端。而本篇应用提到的“真空冷冻干燥技术应用于生物样品前处理”的方案，则可以有效的解决传统方式的弊病，提升实验监测的准确和效率。

本技术的目的在于提供一种将成熟的真空冷冻干燥技术应用到生物样品的前处理过程当中，能够同时处理大量生物样品，使对热不稳定化合物在生物样品中的测定更简便和可靠的生物样品进行前处理的方法。

为达到上述目的，采用的技术方案是：将生物样品进行冻干处理后，再使用有机溶剂对生物样品冻干粉进行目标化合物提取。
其具体步骤请见“更多详情”！

分离待测血液样品中的血浆，移取0.1ml 至1.5ml 的^endoff 管中，置冷冻干燥机中预冻至 -45°C 并维持2小时，转移至冻干箱中，打开真空泵，经2 小时后真空度达到0.3mbar，对物料盘进行加热并按照预定程序升温至10°C，冻干程序完成，恢复冻干箱压力为大气压后取出冻干后的血浆样品，迅速盖上印endoff 管的盖子，恢复至室温后加入 0.1 ml 甲醇作为提取溶剂，涡旋混合1 分钟后12000Xg 离心10 分钟取上清液进行液相分析。
例如血浆和组织勻浆，进行冻干处理后，使用有机溶剂提取后进行临床治疗药物监测、药物代谢研究、药代动力学研究、法医学毒物分析等。
有些分析技术，如加速器质谱（accelerator mass AMS)技术，可以将冻干样品不经溶剂萃取直接进行其氧化、还原等前处理进行分析，应用于临床治疗药物监测、药物代谢研究、药代动力学研究、法医学毒物分析。
更多应用案例请见“更多详情”！