[发明专利]使用间隙冷冻来优化冻干的成核和结晶

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2010年9月28日提交的美国临时专利申请系列号61/387,295的权益，所述临时专利申请的公开内容在此引为参考。

技术领域

本公开涉及用于将溶质的液体溶液冻干的方法和器具。本公开提供了优化液体溶液在冷冻期间的成核和结晶以产生具有大且一致的孔径的溶质冻干饼的方法。此外，本公开提供了与所述方法和冻干室一起使用的器具。

背景技术

材料的保存涵盖各种不同方法。一种重要的方法冻干法包括溶质的冷冻干燥。典型情况下，将溶液荷载到冻干室中，将溶液冷冻，并通过在减压下升华来去除冷冻的溶剂。

材料（例如糖类）的冻干所伴随的一个公知问题是，在冷冻的溶液顶部形成一层或多层溶质（溶解的材料）。在更严重的情形中，溶质形成无定形固体，其几乎是不可透过的并阻止冷冻溶剂的升华。这些浓缩溶质的层能够抑制冷冻溶剂的升华，并可能需要使用更高的干燥温度和/或更长的干燥时间。

发明概述

本发明的一个实施方式是适合在冻干室中使用的制品，所述制品包含具有与制冷剂热连通的散热片表面的散热片；托盘表面；以及被配置在所述散热片表面与所述托盘表面之间的绝热体。所述制品可以包含与所述散热片表面热连通的制冷剂导管；被配置在所述制冷剂导管与所述散热片表面之间的散热片介质。

所述制品可以具有将所述散热片表面与托盘表面隔开的大于约0.5mm的固定距离。所述距离可以由被配置在所述散热片表面与所述托盘表面之间的隔离物来维持，所述隔离物具有例如大于约0.5mm的厚度。所述隔离物可以支撑承载所述托盘表面的托盘，或者所述绝热体可以承载所述托盘表面。

本发明的另一个实施方式是包含所述制品的冻干装置。在这种实施方式中，冻干装置可以包含各自具有与制冷剂热连通的散热片表面的多个散热片，所述散热片中至少一个被配置在另一个散热片上方，从而形成上部散热片和下部散热片；其中下部散热片表面被配置在所述上部散热片和下部散热片之间；被配置在所述上部散热片与下部散热片表面之间的托盘表面；以及被配置在所述托盘表面与所述下部散热片之间的绝热体。

冻干装置可以具有由所述绝热体、所述隔离物或固定于所述冻干装置的内壁的支架所固定的从所述散热片表面至所述托盘表面的距离。

本发明的另一个实施方式是小瓶，其包含具有顶部和底部的可密封样品容器，以及固定于所述可密封样品容器的底部的绝热支撑物，所述绝热支撑物在25℃下具有低于约0.2W/mK的热导率。其中所述样品容器和所述绝热支撑物由不同的材料制成。

另一个实施方式是使用本文描述的制品、冻干装置和/或小瓶将液体溶液冻干的方法。所述方法包括将包含液体溶液的容器荷载到包含散热片的冻干室中；所述液体溶液包含溶质和溶剂，并以具有顶表面和底表面为特征；在所述容器与所述散热片之间提供绝热体；降低所述散热片的温度，由此使包含所述容器的所述冻干室中的环境温度降低至足以从所述顶表面和底表面以近似相同的速率将所述液体溶液冷冻并形成冷冻溶液的温度。然后，所述方法包括通过降低环境压力将所述冷冻溶液冻干。

所述方法可以包括具有多个散热片的冻干室，以及将包含所述液体溶液的容器荷载到冻干室中两个平行的散热片之间。

本发明的另一个实施方式包括将液体溶液冷冻以用于随后的冻干的方法，所述液体包含顶表面和底表面并被配置在容器中，并且所述容器被配置在包含散热片的冻干室中，改进包括将所述容器与所述散热片隔开而不直接接触，从而从所述顶表面和底表面以近似相同的速率将所述溶液冷冻。

本发明的另一个实施方式是冻干饼，所述冻干饼包含基本上干燥的冻干材料，以及冻干材料中具有基本上相同的孔径的多个孔；其中通过本文公开的方法来制造所述冻干饼。所述冻干饼可以具有比参比冻干饼的孔径明显更大的孔径，所述参比冻干饼包含与所述冻干饼相同的材料，但是通过包括以下步骤的方法来制造：将包含液体溶液的容器荷载到包含散热片的冻干室中；所述液体溶液包含所述材料和溶剂；在所述容器与所述散热片之间不包含绝热体；降低所述散热片的温度，由此使包含含有所述液体溶液的容器的所述冻干室中的环境温度降低至足以将所述液体溶液冷冻的温度；将所述液体溶液冷冻；以及将冷冻溶液冻干。

附图说明

为了更全面地理解本公开，可以参考下面的详细描述和附图，在附图中：

图1是冻干装置内部的图，示出了冻干室和垂直排列方式的多个散热片；

图2是制品的组成图，示出了散热片表面和托盘表面的排列方式；