Đông khô là quá trình loại bỏ độ ẩm hoặc các dung môi khác khỏi các sản phẩm sinh học đông lạnh bằng cách thăng hoa. Thăng hoa đề cập đến quá trình dung môi, chẳng hạn như nước, giống như đá khô, không trải qua trạng thái lỏng và thay đổi trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái khí. Các sản phẩm thu được từ quá trình đông khô được gọi là lyophilizer và quá trình này được gọi là lyophilization.
Sấy khô thông thường có thể gây ra các vật liệu nhăn nheo và phá hủy các tế bào. Cấu trúc của mẫu không bị phá hủy trong quá trình đông khô vì các thành phần rắn được hỗ trợ bởi băng cứng ở vị trí của nó. Khi băng thăng hoa, nó để lại các lỗ chân lông trong phần còn lại của vật liệu khô. Bằng cách này, tính toàn vẹn của cấu trúc sinh học và hóa học của sản phẩm và hoạt động của nó được bảo tồn.
Trong phòng thí nghiệm, đông khô được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và nó là * trong nhiều ứng dụng hóa sinh và dược phẩm. Nó được sử dụng để có được các vật liệu sinh học có thể được bảo quản trong một thời gian dài, chẳng hạn như nuôi cấy vi sinh vật, enzyme, máu và dược phẩm, ngoài sự ổn định lâu dài, vẫn giữ được các hoạt động và cấu trúc sinh học vốn có của nó. Để làm điều này, đông khô được sử dụng để chuẩn bị các mẫu mô để nghiên cứu cấu trúc (ví dụ như nghiên cứu gương điện). Đông khô cũng được sử dụng trong phân tích hóa học để lấy mẫu ở trạng thái khô hoặc cô đặc mẫu để tăng độ nhạy phân tích. Đông khô làm cho thành phần mẫu ổn định, cũng không cần thay đổi thành phần hóa học, là phương tiện hỗ trợ phân tích lý tưởng.
Đông khô có thể xảy ra tự nhiên. Trong tự nhiên, quá trình này chậm và không thể đoán trước. Với hệ thống đông khô, người ta đã cải thiện, chia nhỏ nhiều bước, đẩy nhanh quá trình này.
Một hệ thống đông khô cơ bản bao gồm:
· Một phòng khô hoặc đa đa dạng
· Một hệ thống hút chân không để khắc phục các yếu tố cản trở và tăng tốc dòng khí
· Một nguồn nhiệt cung cấp năng lượng
· Một bình ngưng nhiệt độ thấp để khuếch đại chênh lệch áp suất hơi và bắt hơi để đóng băng nó, tránh làm ô nhiễm hơi nước bơm chân không.
Quá trình đông khô bao gồm ba bước:
· Đóng băng trước để chuẩn bị mẫu cho quá trình thăng hoa tiếp theo.
· Sấy khô chính, trong quá trình này, băng thăng hoa mà không tan chảy.
Sấy khô thứ cấp, trong quá trình này, các liên kết và độ ẩm còn lại trong chất rắn được loại bỏ, do đó để lại mẫu khô, một bước rất quan trọng để bảo quản sự ổn định của mẫu. Trong vỏ trước khi đóng băng, các mẫu trong chai đông khô được ngâm trong chất lỏng dẫn nhiệt nhiệt độ thấp và các mẫu chất lỏng được đóng băng dọc theo các bức tường bên trong chu vi của chai đông khô để đạt được diện tích bề mặt lớn hơn. Lớp băng mỏng này cho phép các phân tử nước đi qua dễ dàng hơn. Một khi mẫu đóng băng, nó đã sẵn sàng để kết nối với hệ thống đông khô. Sấy sơ cấp và thứ cấp xảy ra khi chai mẫu được gắn vào hệ thống đông khô và mẫu ngay lập tức được tiếp xúc với điều kiện chân không, do đó khắc phục được lực cản của luồng không khí. Đồng thời nhiệt được cung cấp làm năng lượng. Nguồn nhiệt cung cấp nhiệt cho chai đông khô và các bình thủy tinh khác được nối với lò sấy hoặc ống đa tạp là bồn tắm không khí ở nhiệt độ phòng. Trên nắp đậy tự động, là cung cấp lớp gia nhiệt. Chân không và nhiệt Những điều kiện này có thể giúp hơi nước thăng hoa từ băng dễ dàng chảy ra khỏi mẫu và các vật liệu mà lớp bề mặt đã bị đóng băng khô.
Hiệu quả thăng hoa của mẫu đông lạnh phụ thuộc vào một số yếu tố. Trong đó, chênh lệch áp suất không khí giữa sản phẩm đông lạnh quan trọng và bộ thu. Quá trình đông khô hiệu quả của zui xảy ra khi mẫu ở nhiệt độ cao mà nó có thể chịu được trong khi vẫn giữ được trạng thái đóng băng, trong khi nhiệt độ của bộ thu và độ chân không của hệ thống vẫn ở mức thấp nhất có thể. Sự thay đổi trong thời gian sấy phụ thuộc vào nhiệt độ co-tan thấp của vật liệu được đông khô. Đối với hầu hết các vật liệu sinh học, nhiệt độ này thấp hơn 0 ° C và một số thậm chí thấp hơn -40 ° C. Chênh lệch áp suất không khí và chênh lệch nhiệt độ cao sẽ tạo ra sự khô hiệu quả. Sau khi đông khô sơ cấp hoàn thành, tất cả băng đều được thăng hoa. Nhưng nước liên kết vẫn tồn tại trong sản phẩm, trong quá trình sấy thứ cấp, giai đoạn sau của zui khô, liên kết chặt chẽ với nước trong các mẫu rắn, được gọi là nước hấp thụ để chuyển đổi thành hơi. Quá trình này được gọi là decorphan. Giải hấp là một quá trình chậm vì nước hấp thụ có áp suất không khí thấp hơn nước lỏng ở cùng nhiệt độ. Quá trình đông khô được thực hiện khi áp suất hơi của mẫu và bộ thu bằng nhau *. Nếu mẫu bị tách ra khỏi hệ thống quá sớm khi chưa khô, nó có thể nhanh chóng bị phân hủy và mất cấu trúc và tính chất sinh học.