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【新增】POC检测的加速器-迈迪安定制冻干微球技术

首页 » 产业 » 快讯 2023-03-17 转化医学网赞(17)

导读	迈迪安冻干微球定制服务！

分子诊断冻干技术

过去三年里，冻干形式的分子诊断检测在全球都受到了越来越多的应用。相比起传统液体检测来说，冻干技术的优势包括常温稳定性更高，可免除冷链储运成本，降低由于温度控制不当导致试剂活性降低的风险，冻干后活性不受影响，加样体积更灵活检测灵敏度更高，可快速复溶容易使用。正因为这些优点，很多出口型检测更倾向使用冻干技术，除此以外，它也是即时检测（POCT）的理想选择。

POCT具有检测快速、操作便捷、易于携带、对于操作人员和检测条件适用性高等特点，应用场景通常是在临床现场（如医院、诊所、急救车、移动诊所等）、技术或设备条件有限的国家地区或场所（如海关、家庭等）进行的病情诊断和监测测试。而在这种情况下，常常需要使用便携式试剂盒进行检测。因此冻干型检测是POCT最优的选择，可以提供稳定性高、使用方便和误差小的检测。

随着这些年冻干技术的不断发展，将精准剂量、单一反应的试剂冻干成球形的冻干微球越来越流行，并且快速成为微流控芯片和手持式POC仪器的理想选择。全球范围内，国外玩家的冻干微球应用日趋成熟，产品的市场推广也使国内的分子类诊断试剂厂家对于冻干方面的需求也变得越来越迫切。

01 冻干微球的优势

总体来说，冻干技术比传统的冻干试剂更有优势，不过也是有一些技术局限性，比如说普通西林瓶的冻干在使用便携性上有一些影响，使用常规的PCR管或PCR板的原位冻干在一致性上有一些影响，有时批间差会很大，对于操作和实现量产提出了严苛的要求。

与常规冻干相比，冻干微球技术为分子诊断提供一种更快速、低成本的方法，用于长期稳定的保存检测试剂，其生产成本效益更高，主要优点包括：

稳定性更高：

减少统一储存潜在的交叉污染风险，避免反复冻融造成的降解风险。像其他冻干试剂一样，当冻干微球暴露在空气中时，也会可以迅速吸收水分而受潮，不过由于每个冻干微球都是单独的，因此每个球与空气接触的时间都可以最小化而降低受潮风险。

灵活性更高：

冻干球具有统一的体积和尺寸，适用于各种应用，如微流控卡壳和POC设备，并且尺寸可以根据需求进行优化。

成本更低：

单一，准确剂量的试剂被冻干成一个持久的球体，然后组装成卡壳，这大大提高了冷冻干燥能力的效率和成本效益，产量比原位冻干提高了1000倍。

精准性更高：

每个冻干球都是一个经过精准测量的剂量，冻干更均一，减少随机性误差，检测更精准。

更易再分装：

冻干微球可以满足进行再分配的需求，对于冻干以后的产品可以进行再精准的分装包装，尤其在芯片类微流控POCT等领域里面这个是不可或缺的环节。

针对于POC检测来说，每个冻干微球都是单一、准确计量的试剂，可以组装到各种卡壳中，极大地提高了产能降低单位成本。冻干微球的稳定性、大小和复溶属性也可以优化，为专门的卡壳或微流控设计定制解决方案。

02 冻干微球生产

冻干微球的生产主要步骤跟常规冻干基本一致，主要区别在于冻干微球是将液体试剂滴入冷冻介质（主要是液氮）预冻成固态，再通过冻干机在真空低温环境下脱水，形成高品质、稳定的冻干球。

常规冷冻步骤

具体来说冻干微球的生产过程包括：

1 优化条件

优化配方，确定理想的冻干条件：

1）使用冷冻干燥显微镜(FDM)对在真空条件下的微量冷冻样品观察其结晶、冻结和塌陷来确定最佳温度，以及确定某些成分或辅料可能对冻干条件带来的影响。

2）通过差示扫描量热法(DSC)可以计算出产品的玻璃化转变温度(Tg’)在不同升温速率下受到的影响。这决定了冻干所需的时间，有助于确定样品退火 (热处理)的条件。

FDM和DSC方法对一系列不同配方同时进行测量，确定试剂中不同成分的最优浓度和最优的辅料。这个步骤用最小的试剂成本来帮助更好的研究产品，以助于更容易实现大规模量产。

2 精准点液&冷冻

一旦确定了理想的冷冻干燥条件后，将试剂液体通过滴液管滴在储存有液氮的装置中，使其在低温环境下快速固化成小球。

液氮是惰性的（不与其他物质起反应）、无色、无臭、无腐蚀性、不可燃、温度极低的液体, 其优良的特性及合理的价格，决定了它是理想的低温冷冻介质首选。

这种滴液方式可以确保每个小球含有准确的剂量，而且可以避免传统冷冻干燥冷冻过程较长带来的冰晶对于蛋白物质活性的破坏，做出来的批次内一致性好。

自动化点液仪器可以实现每小时数千个和每天数十万个的产能，效率比原位冻干更高。

3 初级干燥

将冷冻好的小球就转移入冷冻柜，继续进行初次干燥，压力降低并向冷冻品提供热量以升华冰，材料中约95%的水分被去除。

这一步为了避免由于冷冻样品中的高水含量而引起的塌陷，依然需要保持较低的温度。为了优化处理时间，可以使用终点测定技术跟踪升华处理。可以检查样品温度的变化或监测测量压力的变化，这取决于干燥室中升华的蒸汽量。

使用小球冻干的方式解决了IVD领域对于冻干量产的需求。和传统在位冻干比起来，每单位平方干燥机单次能够处理的小球量和原位冻干比大概是100,000: 4000。

4 二次干燥

去除剩余的未冻结的水。有些产品需要减压，但有些产品可能会受益于此阶段增加的压力。产品的最终残留水含量在 1% 和 2% 之间。

5 封装

冻干后的试剂很强的吸湿性，因此从冻干机中取出产品时，必须小心避免暴露在环境湿气中。湿度受控的房间或隔离设备可用于减缓水分的再吸收。试剂必须密封在防潮容器中，例如铝袋，避免存储期间吸潮影响性能。

6 质检

质量控制主要检测冻干微球的检测灵敏度、外观、尺寸、湿度、及其他物理特性：

(1) 通过Karl Fischer滴定法检测残留水分含量。成功的冷冻干燥将从配方中除去大部分水分，Karl Fischer测试能够测量干燥产品中剩余的水分百分比。不是移除越多水分就越好，最佳干燥的产品和过度干燥的产品之间有一个微妙的平衡。根据配方的不同，过度干燥可能会对检测效率和/或冻干微球的物理特性产生负面影响。调整这种平衡需要一定的专业知识。

(2) 对冻干微球的物理性能进行评估。这包括极限抗拉强度(小球在断裂前所能承受的最大强度)和易碎性(珠子在震动过程中破碎成更小部分的容易程度)。这些都是质控内的重要属性，特别是如果在之后还有进一步的操作，例如批量运输，或放置到墨盒/微流体设备中。

(3) 检测冻干微球的复溶速度。这是一个关键的特性，特别是冻干微球用于POC设备时，从样品/缓冲液注入到最终结果的时间是非常严格的。

(4) 对珠子的视觉外观进行评分，如纹理、圆度和稠度。

(5) 最终产品的检测灵敏度。合格的冻干微球在检测中的灵敏度应当与液体体系保持一致。

# 冻干小贴士 #

通过液氮预冻可以以极快的冷冻速度最大限度地减少冷冻浓度效应，例如pH变化。然而，它也会带来非常小的冰晶尺寸，这会导致在干燥过程中对蒸汽流动的阻力更大并且干燥时间更慢，小样本量可以降低这方面的影响，但需要冻干机提供更冷的搁板温度和更低的真空度来防止小球在初级干燥过程中熔化。

此外，小球必须保持冷冻。可以使用冷藏的冷盘来辅助。冷冻干燥机搁板也需要预冷，以避免产品在抽真空之前熔化。要注意的是在产品室门在真空下密封之前，预冷冻搁板会导致环境条件下结霜。

对流传热在冻干中也很重要，因为它可以帮助产品在货架上更均匀地分配热量，减轻由辐射传热差异引起的边缘效应。在产品支持的前提下，使用更低的真空度（例如：100mTorr 而不是 60mTorr）可提供更均匀的对流传热。

许多PCR试剂的塌陷温度非常低，因此冻干过程中设置较高的压力可能并不总是可行的。可以在配方中添加赋形剂，提高塌陷温度，以允许更高的压力设置。这样做的其他好处包括使配方更容易转移到其他可能无法实现非常低真空设置的冻干机（减少工艺放大的风险），以及减少阻塞流现象发生的概率。

冻干微球对原料和保护剂的要求特别高，迈迪安全线的冻干试剂都可以用来做滴氮冻干，而无需额外添加赋形剂，即用型的预混液中已经有优化的冻干赋形剂，完全可以满足滴氮冻干的操作需求，已经有优化的冻干方案，并且通过客户的成功验证。欢迎有兴趣的厂家联系我们订购试样。

03 冻干微球定制服务

迈迪安全新推出为分子检测提供冻干服务，将您的液体检测转化为精准可持久保存的冻干球体。

生产从小规模每批次5000个冻干球，至月产能1000万个大批量生产，多台冻干机和分装站可同时进行。反应试剂可分装体积从1 μL 至 200 μL, 浮动范围低于3%以内，根据定制要求可分装在标准反应管、西林瓶、反应板或定制反应盒中，全过程在严格精密质控下进行。

迈迪安在研发各种qPCR, RT-qPCR和LAMP检测试剂方面拥有多年的经验，我们提供各种可冻干酶、缓冲液和优化的预混液，更利于IVD研发人员方便快速的开发冻干微球技术的检测。

定制服务流程：

(点击图片看大图）

迈迪安提供的冻干微球服务可以使用迈迪安的可冻干分子试剂或者客户提供的试剂（不含甘油），欢迎与我们联系咨询。

04 冻干原料的选择

液体分子核酸检测试剂中因为含有生物活性酶，为了保护冷冻保存中酶的活性不受反复冻融的影响，一般是添加甘油作为保护剂，但是甘油是不可冻干的。因此可冻干的分子检测体系需要选择无甘油酶。

但是，并不是简单的去除掉液体体系中不可冻干的成分就可以做冻干了，因为无甘油酶的冻干后的稳定性和活性都有可能变化，因此体系中各组分（包括缓冲液的pH值、盐浓度、保护剂等）需要重做优化，还要添加冻干赋形剂，来保证在各种冻干条件下（包括冷冻、温度梯度、真空和脱水）冻干试剂的性能和结构的稳定性，并且冻干后酶可以被快速水化，且酶活性能（灵敏度和特异性）不受影响。

目前基础酶国内很多国内厂家都可以做到，但在基础工艺的研究，工艺风险和批间差的控制、以及大量需要时间验证的实验数据，与国外原料大厂存在着差距，而且这些短板是无法用速度和规模来弥补。

这些技术上的差距，都会在产品质量上反映出来:批间一致性、小样和大样性能差异、存储及运输过程稳定性、缓冲溶液和保护剂相容等等问题。很多的验证都需要足够的时间，才能累积到数据，才能逐渐形成和构建出核心竞争力。

行业内卷严重，竞争激烈，很多厂家将还没等到足够的数据时，就被淘汰。选择合适可靠的原料可以降低冻干项目的研发风险，缩短研发周期，降低研发成本。

迈迪安冻干原料试剂

在冻干领域，迈迪安是全球最早也是技术最成熟的原料厂家。

从可冻干的Taq酶，逆转录酶，Bst酶，可冻干缓冲液，到可冻干优化的即用型qPCR/LAMP预混液，全线产品均有提供。产品主要优势包括：

01 含有优化的冻干赋形剂，无需额外添加，适用于各种冻干形式，包括液氮滴球技术

02 适用于各种平台，包括高通量自动化和微流控

03 高灵敏度的多重扩增

04 易操作，冻干形状好

05 体系中大肠杆菌基础残留污染极低

06 冻干后体系性能（灵敏度&特异性）与液体体系一致

07 实时稳定性检测，常温稳定至少24个月，55度稳定至少5周

08 在ISO13485质量体系监管下严格高质生产，批间差极小

09 已用于NMPA/FDA/ CE认证的多项检测中

如果您正在或有意向开发冻干项目，迈迪安一定是您冻干原料首选。

05 为什么选择迈迪安的冻干服务

迈迪安是全球知名的冻干分子诊断原料研发生产领军企业。多年来，迈迪安深耕优质的分子诊断试剂，开发了全套可冻干PCR/LAMP核心酶和预混液，我们与全球领先的体外诊断企业合作，帮助其检测从雏形到拿到商业化保证的过程。

迈迪安可根据客户的需求量身定制，我们愿意倾听您的诉求并找到匹配的解决方案，

迈迪安优质的可冻干分子原料结合专业的冻干技术，将为您提供完整的冻干试剂研发生产解决方案，而无需昂贵的启动投入，降低试错成本和资本风险，提高您的产品研发上市速度。

迈迪安拥有ISO13485认证和最先进的设备，保证您推向市场的诊断产品符合全球最高的可选标准。

“听听用户怎么说：

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END

北京迈迪安生物科技有限公司是Meridian Bioscience在中国设立的全资子公司。Meridian BioScience （以下简称：迈迪安）是一家全球领先的生物诊断公司，总部设立在美国，距今已有45年的历史。迈迪安公司分为诊断和生命科学两个部分，在中国地区的主营业务是生命科学产品，包括各种分子和免疫诊断检测的关键原料，如抗原抗体、免疫阻断剂、PCR和LAMP反应的聚合酶和优化的预混液、核苷酸等，为人体、动物、农业、环境及食品安全等各种检测提供全面的解决方案。45年来，迈迪安已经成为全球各领域诊断企业的首选原料供应商！