生物疫苗玻璃化冷冻干燥及其传热传质机理研究

采用冷冻干燥技术将生物疫苗冻干后在室温下长期存放，将大大简化生物疫苗的保存运输环节，极大地节约保存运输成本。然而，冷冻干燥过程因剧烈的环境变化而产生的冻结和干燥应力，会对细胞造成大规模损伤，导致其死亡并失去活性。本项目结合玻璃化冷冻法能有效防止细胞冷冻损伤和干燥应力损伤的优势，以单细胞原生生物锥虫作为模型，研究生物疫苗的玻璃化冷冻干燥，主要研究不同冻干保护剂配方与浓度的变化对单细胞原生生物锥虫的毒性和渗透性、冷冻-解冻后存活率以及冻干-复水回收率的影响，优化最佳的冻干保护剂配方与浓度；研究玻璃化冷冻和升华干燥过程中的传热传质因素对单细胞原生生物锥虫冻干-复水回收率的影响，制定最佳的玻璃化冷冻干燥控制方案，形成一套适用于生物疫苗的玻璃化冷冻干燥保存方法；建立描述生物疫苗玻璃化冷冻干燥过程的传热传质模型，为生物疫苗及其它单细胞原生生物的冷冻干燥研究提供技术参考和理论基础。

本项目主要开展了单细胞原生生物锥虫冻干保护剂的配方筛选及浓度优化，开发了适用于单细胞原生生物锥虫冷冻干燥保存或低温冷冻保存的无毒保护剂配方及最优浓度,并通过单细胞原生生物锥虫的可视化冷冻-解冻实验及多次冷冻-解冻循环验证了保护剂的保护性能，通过差示扫描量热法、渗透压法及高效液相色谱法研究了保护剂的保护机理。在此基础上，重点开展了单细胞原生生物锥虫的冷冻干燥实验研究，首次将单细胞原生生物锥虫成功通过冷冻干燥并获得冻干后存活的锥虫，通过单因素实验，系统研究了单细胞原生生物锥虫冷冻干燥各阶段关键参数对冻干-复水回收率的影响，确定了适用于生物疫苗的冷冻干燥工艺参数。本项目已在国际期刊发表SCI研究论文2篇，获得国内发明专利1项。