Ліофілізація

Ліофілізація (від грец. lyo - розчиняю і philia - схильність) - висушування у вакуумі попередньо заморожених біологічних препаратів, термолабільних з'єднань і харчових продуктів. Застосовується як лабораторний метод у мікробіології для консервування на тривалий термін бактерій, вірусів з метою створення «музеїв» культур, в гистохимии для фіксування і збереження гістологічних препаратів. Широко використовується в медичній промисловості при виробництві лікувальних, профілактичних і діагностичних препаратів - вакцин і сироваток, антибіотиків, консервованих препаратів крові (сухий для переливання плазми, кровозамінників), а також для створення «банків» сухих препаратів (гомокости, гомокожи, гомососудов), застосовуваних при хірургічних операціях. Ліофілізовані препарати можуть зберігатися тривалий час; вони малочутливі до коливань температури в процесі зберігання, легко переводяться в нативне стан після введення розчинника (вода, физиол. розчин).
Ліофілізація складається з попереднього заморожування і сублімаційного висушування. Консервування препарату здійснюється при заморожуванні з отвердінням рідкої фази (середовища); практично припиняються всі біохімічні, хімічні і фізичні процеси. Для мікробіологічних і вірусних препаратів середу підбирають таким чином, щоб запобігти можливе руйнування окремих клітин при твердінні розчину і утворенні льоду. Подібні середовища зазвичай складаються з комбінації кристаллоида і колоїду (наприклад, сахарозно-желатинная середовище).
Тканинні препарати потребують спеціального підбору режимів заморожування, оскільки введення будь-яких середовищ в такі препарати зазвичай неприпустимо. Основна вимога до режимів заморожування тканинних препаратів полягає в тому, щоб не відбувалося механічного пошкодження клітинних мембран і оболонок утворюються кристалами льоду, а також щоб було попереджено фракціонування розчинів всередині і поза клітин, що спостерігається при повільному заморожуванні складних білково-сольових розчинів. Кінцева температура при заморожуванні повинна бути нижче точки затвердіння найбільш легких фракції препарату. При дуже високих швидкостях заморожування, досяжних тільки в тонких зрізах або дрібно розпиленої рідини, кристалізація не встигає відбутися і вода переходить у твердий (аморфний) стан без кристалізації (витрификация). Таким шляхом вдається отримати гістологічні та тканинні препарати, повністю відновлюють нативні властивості після деконсервации.
В лабораторіях заморожування проводять в сумішах льоду з сіллю, сухого льоду зі спиртом або ацетоном, у рідкому азоті; у промисловості використовують низькотемпературні холодильні шафи з примусовою циркуляцією повітря, ларі з розсолом, охолодженим до низьких температур. Найбільшої швидкості заморожування досягають при швидкому охолодженні тонких плівок або зрізів, які розміщені в контактну легкоплавку рідина (наприклад, ізопентан), охолоджену рідким азотом.
В процесі висушування воду видаляють шляхом сублімації (лід безпосередньо переходить в пару, минаючи рідку фазу). Висушування йде пошарово. З метою скорочення термінів висушування при заморожуванні рідких препаратів прагнуть до отримання тонких шарів і великої поверхні; для цього флакон або бутель з матеріалом повільно обертають навколо горизонтальної осі у ванні з охолоджуючою сумішшю. При цьому матеріал намораживается на бічних стінках посудини. Первинна, отримана при заморожуванні, структура не повинна порушуватися при висушуванні. Для цього температура препарату в процесі висушування повинна бути нижче точки плавлення найбільш легких фракції препарату. Висушування здійснюють у спеціальних апаратах під вакуумом (залишковий тиск менше 10-1-10-3 мм рт. ст.). Відсутність повітря, безперервно відкачуваного вакуум-насосом, що забезпечує безперешкодний рух пари від поверхні випаровування до поглинача (хімічного або холодні пастки). У зв'язку з поглинанням великої кількості тепла при випаровуванні льоду температура висушуваного матеріалу підтримується на необхідному низькому рівні без спеціального охолодження.
Кінцева мета ліофілізації - отримання препарату з низькою залишковою вологістю (менш 1 % до ваги сухого залишку). Процес висушування складається з видалення вільної води з препарату та досушування - видалення зв'язаної води. Пов'язана вода видаляється погано, тому досушування проводять при підвищеній температурі (20° і вище) та поліпшення вакууму в системі. В окремих випадках на цій стадії застосовують спеціальні хімічні поглиначі (P2O5) і високовакуумні дифузійні насоси на додаток до насосів і поглиначів, використовуваним на стадії видалення вільної води. Висушені препарати зберігають в герметизованою посуді - флаконах, банках, ампулах - для запобігання їх зволоження при контакті з вологим повітрям. Гістологічні препарати після висушування просочують парафіном під вакуумом і зберігають у парафінових блоках.
См. також Висушування.