真空冷凍干燥就是我們常說的冷凍干燥或者凍干，就是含水物質(zhì)首先經(jīng)過冷凍，然后在真空中使水分升華，干燥，獲得干燥的物質(zhì)，在這種低溫、干燥和缺氧環(huán)境下微生物及活性物質(zhì)的生長和代謝暫時停止，因此能夠長期保存該物質(zhì)。
凍干法可以干燥很多物質(zhì)如藥品、食品、中草藥、化妝品、材料、試劑等，尤其適合一些高附加值的蛋白藥品和多肽類物質(zhì)。凍干法要獲得干燥的物質(zhì)，需要配液設(shè)備、凍干機等設(shè)備，并需保護劑。物質(zhì)要成功的凍干，大部分物質(zhì)都需要合適的保護劑才能成功的凍干。凍干成功的蛋白多肽類凍干粉凍干后具有疏松多孔、外形飽滿、表面平整、色澤均勻、多孔性好、水分含量合格、加水后能迅速復(fù)溶、能長期存放等特點。
凍干保護劑一般為糖類、多元醇類、氨基酸、表面活性劑、聚合物和無機鹽等化合物。因為凍干保護劑不但要具有保護生物制品活性的效果和結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，而且要具有凍干賦形的作用。
糖是一種使用廣泛的凍干保護劑，蔗糖和海藻糖屬于二糖，海藻糖比蔗糖具有更低的吸濕性和更高的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，其羥基能替代水分子與蛋白質(zhì)分子表面部分結(jié)合，而且海藻糖分子較小，能填充到蛋白質(zhì)分子的空隙中，有效地限制蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此海藻糖和甘露醇通常被稱為萬能的保護劑，經(jīng)常使用。但是有時候糖類輔料可能降解，對蛋白穩(wěn)定性造成不利影響。例如，還原性糖乳糖和麥芽糖如果用來保護劑易被還原的蛋白，從而導(dǎo)致賴氨酸殘基的蛋白糖化。糖化反應(yīng)甚至在凍干蛋白制劑的儲存過程中以固態(tài)發(fā)生。相比之下，不具有還原性、高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、高酸堿穩(wěn)定性、天然雙糖中穩(wěn)定的海藻糖，作為保護劑正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
氨基酸具有酸性羧基和堿性氨基，能夠調(diào)節(jié)制品溶劑環(huán)境的pH值，不同類別的氨基酸具有不同的親水性功能，而親水性強的氨基酸較易與蛋白質(zhì)產(chǎn)生氫鍵，這對蛋白質(zhì)在凍干的過程中的穩(wěn)定性和活性具有重要的保護作用，如組氨酸、丙氨酸等，可以增加慢病毒載體包膜蛋白和組氨酸磷酸鹽緩沖液間的張力，提高慢病毒載體包膜蛋白水化水平。而加入二價陽離子類，如CaCl2和MgSO4這兩種無機鹽，可延遲海藻糖結(jié)晶，通過和磷酸根陰離子存在下氫鍵網(wǎng)絡(luò)以及分子遷移率的變化抑制結(jié)晶。
聚合物具有能提高生物制品混合溶液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等有利因素，因而在有些生物制品的配方中常常加入多種聚合物類保護劑。
