Dołącz do Gregory Sacha, Ph. D. z Baxter BioPharma Solutions, aby zapoznać się z liofilizacją i anatomią liofilizatora. Zaprezentowany przed liofilizatorem w skali laboratoryjnej, Dr Sacha demonstruje rozmieszczenie termopary, ręczne ładowanie i omawia parametry procesu i konstrukcję urządzeń, które wpływają na cykle liofilizacji. Hooke College of Applied Sciences oferuje kurs liofilizacji.
Zacznijmy więc od pierwszego zrozumienia, jakie są etapy liofilizacji i dlaczego mielibyśmy je robić. Podstawą liofilizacji jest to, że potrzebujemy czegoś liofilizowanego, jeśli przedłużymy jego trwałość, na przykład nie jest stabilny w roztworze. Liofilizacja pozwala nam usunąć lód lub wodę z produktu bez niszczenia naszych lotnych cząsteczek. Niekoniecznie lotne, ale te, które mogą być podatne na wysokie temperatury. Tak więc produkty te umieszcza się w liofilizatorze, chłodzi i zamraża, a następnie ustanawia się próżnię w celu usunięcia lodu w postaci sublimacji.
tak więc, te kroki będą obejmować najpierw napełnienie fiolek roztworem, a następnie pobranie tych fiolek i umieszczenie ich w liofilizatorze, a następnie schłodzenie fiolek do około -40 stopni C. Ten krok to etap zamrażania.
schłodzić fiolki, pozostawić do całkowitego zamrożenia do -40, powiedzmy około dwóch godzin. I teraz możemy zainicjować próżnię, która może wynosić około, powiedzmy 100 militorr, a następnie w zależności od właściwości tych w roztworze, czyli tych właściwości termicznych, możemy być w stanie zwiększyć temperaturę półki do około -20 lub nawet więcej, kontynuując ciągnięcie tej próżni. Tym etapem jest suszenie pierwotne; tam usuwamy luzem lód.
po usunięciu całego luzem lodu można teraz bezpiecznie zwiększyć temperaturę produktu. Jest bezpieczny, ponieważ cała zamarznięta woda została usunięta.
teraz musimy zwiększyć temperaturę produktu, aby odpędzić odmrożoną wodę. Ta sekcja jest znana jako suszenie wtórne.
istnieje również etap, który można zastosować podczas pierwszego etapu zamrażania-etap ten jest znany jako wyżarzanie. W tym przypadku, jeśli produkt może krystalizować, możemy zachęcić do krystalizacji, zwiększając temperaturę produktu, a następnie pozwalając mu odpocząć, bez ciągnięcia próżni. Ten krok jest znany jako wyżarzanie. Ten czas wyżarzania pozwala na ruch cząsteczkowy, który może zachęcać do krystalizacji składnika krystalizującego, a nawet zachęcać do wzrostu kryształów lodu.
tak więc naszym celem jest wypełnienie fiolek, a oto przykład napełnionej fiolki, naszym celem jest, po liofilizacji, utrzymanie tej samej wysokości i objętości roztworu, który został napełniony. Jako przykład produktu liofilizowanego, o akceptowalnym wyglądzie, mamy nadzieję to zrobić. Mamy nadzieję, że nie będziemy produkować czegoś takiego; to jest upadek. Dzieje się tak, jeśli na przykład nie rozumiemy zachowania termicznego naszego produktu i przekroczymy temperatury krytyczne podczas suszenia pierwotnego. Tego chcemy uniknąć.
co innego można zauważyć, że w przeciwieństwie do preparatu roztworu, ten preparat ma korek, który jest częściowo osadzony. Zobaczysz, że ten korek ma pojedynczy otwór wentylacyjny. Ten pojedynczy odpowietrznik pozwala na ucieczkę pary wodnej podczas procesu.
zanim przejdziemy dalej, najpierw zrozummy trochę o samym liofilizatorze.
przybliżę wam nieco liofilizator, jest to liofilizator w skali laboratoryjnej. Zobaczysz, że ma drzwi z inną komorą z przodu, porozmawiam z tobą o tym za chwilę. Wewnątrz znajduje się komora produktu. Do komory produktowej są trzy półki—dla ułatwienia demonstracji podczas tej sesji podniosłem dwie górne półki, więc mamy dużo miejsca.
jeśli spojrzymy nieco dalej w dół, zobaczymy skraplacz. Skraplacz jest miejscem, w którym lód jest usuwany jako para wodna podczas sublimacji, która jest uwięziona na tych cewkach w skraplaczu. Cewki te utrzymywane są w temperaturze około -65 lub -70, gdzieś tam. Podniosę trochę kamerę.
jak Ta para wodna dostaje się do komory aż do skraplacza? Jest to ważna rzecz do zapamiętania, nie wszystkie liofilizatory są tworzone tak samo. Te liofilizatory mają tak zwany element szpuli między komorą produktu a skraplaczem. Ta szpula jest jak siatka. Obrócę Cię do innego liofilizatora, który mam z usuniętym bocznym panelem. To, co tu widzimy, to kawałek szyjki pomiędzy komorą a skraplaczem. To jest szpula. Należy o tym pamiętać, ponieważ niektóre liofilizatory nie mają szpuli. Mogą po prostu mieć tę komorę produktu, a tuż obok Komory produktu, w której umieszczone są półki, znajduje się skraplacz, czyli naprawdę zimne cewki. Te cewki mogą wpływać na temperaturę produktu. Nie jest to ani dobre, ani złe, ale jest to coś, o czym należy pamiętać podczas opracowywania procesu i przenoszenia go. Inne liofilizatory nadal mogą nie mieć szyjki, ale tylko tę ścianę między komorą a skraplaczem, z płytką, która podnosi się i spada w zależności od etapu procesu.
coś jeszcze musimy omówić, jak schłodzić te fiolki? Skąd się bierze ta zimna temperatura?
te półki są puste. Mają płyn chłodzący lub płyn przenoszący ciepło, który obraca się i przepływa przez nie. Inną różnicą między różnymi liofilizatorami jest to, jak płynie ten płyn. Na niektórych półkach płynie serpentynowym wzorem, w górę iw dół. Inne półki będą płynąć w spiralnym wzorze, To jest trochę przesadzone, jestem okropny w rysowaniu, ale to spirala.
Dlaczego nas to obchodzi? Dbamy o to, ponieważ to zdecydowanie zadecyduje o tym, jak nasze ciepło jest rozprowadzane na półce. Żadna z nich nie ma ani zalet, ani wad, po prostu musimy być tego świadomi, ponieważ istnieje coś, co jest znane jako efekt krawędzi na półce. Kiedy mamy pełną półkę pełną fiolek, fiolki w wewnętrznej części półki, wewnętrznej części, będą znacznie chłodniejsze niż te, które są na samej krawędzi. To, co wchodzi w życie, to Temperatura ściany, temperatura drzwi, jak szerokie są te kanały i jak dobrze pokrywają całą półkę. To jest coś, czego musimy być świadomi.
kiedy napełniamy fiolki, napełniamy je na tacy, oto ręczna obsługa w naszym laboratorium. Mamy fiolki wypełnione na tacy, wszystkie korki są częściowo osadzone.
zauważysz kilka kabli. Przewody te prowadzą do fiolek, które są wyposażone w termopary, dzięki czemu możemy monitorować temperaturę naszego produktu podczas procesu. Oto fiolka z termoparą umieszczoną w środku. Co staramy się zrobić, ponieważ te termopary są czujnikami punktowymi, staramy się wyrównać ten punkt jak najbliżej środka fiolki, na środkowym dnie. Robimy to, ponieważ gdy lód jest usuwany, jest usuwany z góry na dół. Dno będzie najzimniejsze, a to może nam dać miarę, kiedy nasz główny cykl suszenia zostanie zakończony. Nie jest to najlepszy sposób pomiaru, ale jest to możliwy pomiar. Jest to również sposób na określenie, jak blisko jesteśmy do temperatury punktu awarii dla produktu. Zauważycie, że mam termoparę umieszczoną z przodu, w środku i w środku. Różni ludzie umieszczają je różnymi metodami. Najzimniejszy obszar będzie w centrum, obszary brzegowe powiedzą Ci, jak ciepło może być-najcieplejsza temperatura, jaką możesz doświadczyć podczas procesu.
jak je umieścić w liofilizatorze? Na tacy, taca ma pierścień wokół niego, więc umieszczamy go w liofilizatorze i przesuwamy tę górną część do przodu, gdy pchamy. Teraz dno tacy i fiolki mają bezpośredni kontakt z półką. Następnie możemy podłączyć termopary do różnych portów. Dzięki temu możemy monitorować temperaturę produktu w całym procesie.
istnieją inne rodzaje termopar, o których musimy pamiętać, lub systemy monitorowania temperatury. Nie będziemy wchodzić w szczegóły, ale jest RGD, jest termopara, którą umieszczamy bezpośrednio w fiolce, są też te bezprzewodowe czujniki temperatury. Ten pochodzi z Tempress i zobaczysz, że ma duże, nie tak duże, ale szklane dno. To dno zawiera kryształ, który wibruje. I że wibracje lub oscylacje bezpośrednio przełożą się na temperaturę naszego produktu.
jednym z powodów, dla których lubimy te bezprzewodowe czujniki, jest to, że mogą być sterylizowane parowo, aby mogły być używane w naszym procesie produkcyjnym, a następnie nie mamy wszystkich tych przewodów. Jednym z wyzwań związanych z umieszczaniem termopar w obszarze produkcyjnym jest to, że możemy negatywnie wpłynąć na zapewnienie sterylności. W obszarze produkcyjnym możemy tylko być w stanie przetestować lub monitorować fiolki, które są najbliżej przodu drzwi, więc nie sięgamy i negatywnie wpływają na zapewnienie sterylności. Te bezprzewodowe termopary pozwalają nam umieszczać fiolki i czujniki temperatury wzdłuż linii, mogą być losowo umieszczane na całej półce.
po podłączeniu tych termopar zamykamy drzwi. Zamknij drzwi do komory skraplacza, a następnie rozpocznij nasz proces, pamiętając, że pierwsza jej część to zamrażanie, suszenie pierwotne i suszenie wtórne.
rzeczy, które monitorujemy podczas procesu; suszenie pierwotne. Suszenie pierwotne chcemy ustalić, kiedy nastąpi jego koniec. Ten koniec jest określony przez jeden, kiedy całkowicie usuwamy lód z naszych fiolek,a temperatura naszego produktu staje się podobna do temperatury naszej półki. Inna metoda, i prawdopodobnie bardziej niezawodna, mówię bardziej niezawodna, ponieważ ta metoda reprezentuje to, co dzieje się na całej półce lub na całej półce, a jest to porównawczy pomiar ciśnienia. W tym liofilizatorze znajduje się manometr compactance do pomiaru ciśnienia zadanego, na przykład jeśli go dla 100 millitorr pokaże, gdy jest na 100 millitorr. Innym pomiarem ciśnienia jest pomiar ciśnienia rezystancyjnego, znany jako Pirani guage. Na opór elektryczny wpływa poziom pary wodnej w komorze. Gdy para wodna jest wysoka, ciśnienie rejestrowane przez miernik piranii jest znacznie wyższe niż ciśnienie rejestrowane przez manometr compactance. Zapewnia nam to pomiar, kiedy cała para wodna zostanie usunięta z naszej Komory produktu. W tym momencie pomiar Pirani gauge stanie się bardzo podobny do pomiaru manometru kompaktowego. To mówi nam, że możemy teraz przejść do wtórnego suszenia.
są tu dwa małe kroki, które chciałbym poruszyć. Po pierwsze, kiedy usuwamy parę wodną, co jeszcze wchodzi do komory, aby zrównoważyć to ciśnienie? Przez cały ten proces do komory przedostaje się niewielka ilość azotu, która zastępuje usuniętą parę wodną. Oznacza to, że kiedy te fiolki są ostatecznie zamknięte, są one zamknięte w środowisku azotu.
następna część, którą chciałbym dotknąć, to: co to jest? Co to za pudło? Jest coś, co musimy wiedzieć podczas naszego procesu. Czyli jaka jest końcowa wilgotność resztkowa naszego produktu? Zaczynamy przyglądać się temu pod koniec suszenia pierwotnego, a następnie w suszeniu wtórnym, ponieważ chcemy być w stanie pobrać próbki podczas tych etapów, które będą reprezentować wysoki poziom wilgotności resztkowej, medium i niską. Pobieramy te próbki, umieszczamy je na stabilności i badamy wpływ wilgoci resztkowej. To mówi nam, jak nisko musimy zejść.
następnie, gdy znamy poziom wilgoci resztkowej, której potrzebujemy, musimy teraz wiedzieć, w jakiej temperaturze półki —jak długo musimy trzymać ją w tej temperaturze półki, aby osiągnąć pożądany poziom wilgoci resztkowej. Wszystko to robimy pobierając próbki z komory. Chcemy to zrobić bez całkowitego przerwania próżni. Jedną z metod jest próbnik złodzieja. Ten próbnik złodzieja ma drzwi z przodu, możemy je zamknąć na miejscu, a z tyłu są drzwi, które idą bezpośrednio do komory. Możemy wyciągnąć odkurzacz na tym zewnętrznym pudełku, dopóki nie otworzymy wewnętrznych drzwi. Kiedy to zrobimy, mamy teraz dostęp do wewnętrznej części komory.
możemy wtedy dotrzeć do tego ramienia, może być trudno zobaczyć, ale na końcu ramienia znajduje się małe urządzenie chwytające. Możemy tam sięgnąć, pobrać próbkę, wyciągnąć ją, zamknąć, a następnie pobrać próbkę w tym punkcie procesu reprezentującą pewną pozostałą wilgoć. Zamknij to.
pod koniec procesu należy teraz wybrać, czy chcesz uszczelnić pod próżnią, czy nie. Uszczelnienie pod próżnią oznacza, że upewniamy się, że nadal jest tam próżnia, gdy ściskamy nasze półki, aby uszczelnić korki. Tak uszczelnione są korki. Półki są podnoszone za pomocą przycisku, aż fiolki zetkną się z półką powyżej i zostaną dociśnięte w celu uszczelnienia korków.
jest jeszcze jeden przedmiot, który chciałbym dotknąć i to jest to, co naprawdę jest siłą napędową do usuwania tej pary wodnej? Jest to powszechne błędne przekonanie, że jest to, że próżnia wyciąga go z fiolek. To naprawdę nie tak działa. Podczas suszenia pierwotnego dostosowujemy ciśnienie w komorze i temperaturę półki, aby uzyskać pożądaną temperaturę produktu. W ten sposób ustalamy różnicę ciśnień między komorą a komorą, a także różnicę temperatur. Ta różnica ciśnień, ciśnienie pary lodu na komorze jest bardzo niska. Mamy bardzo niskie ciśnienie w komorze. Tutaj mamy znacznie wyższą temperaturę, aby zwiększyć szybkość sublimacji. Kiedy to nastąpi, nie ma różnicy ciśnień. Ciśnienie pary lodu jest tutaj znacznie wyższe, więc usuwamy parę wodną i teraz jest ona uwięziona w obszarze bardzo niskiego ciśnienia, w niskiej temperaturze, uwięziona tam na cewkach skraplacza.
to jest twoje wprowadzenie do liofilizacji i twoje wprowadzenie do anatomii liofilizatora. Mam nadzieję, że dołączycie do nas na krótkim kursie warsztatowym, abyśmy mogli omówić więcej szczegółów.