真空冷凍干燥技術在疫苗研發領域的應用

凍干技術在疫苗研發與生產領域扮演著關鍵角色，它直接決定了疫苗的穩定性、可及性和接種覆蓋率。

凍干技術是疫苗研發與生產的核心技術，通過低溫脫水將液態疫苗轉化為固態粉末，從而解決其熱不穩定性難題。該技術能大幅提升疫苗的熱穩定性，使許多原本需嚴格冷鏈（2-8°C）儲運的疫苗（如麻疹、水痘等減毒活疫苗）得以在常溫環境下長期保存，極大拓展了疫苗在偏遠地區的可及性。

一、核心優勢：為什么疫苗必須凍干？

1、實現常溫穩定，破除“冷鏈依賴"

大多數傳統液體疫苗（尤其是減毒活疫苗）對溫度極其敏感，必須在嚴格的2-8°C冷鏈中儲存和運輸。這在基礎設施薄弱的偏遠地區是巨大挑戰，被稱為“一公里難題"。

通過冷凍干燥，去除疫苗中的水分，使其變成固態粉末。處于干燥狀態的病毒、細菌或蛋白質活性成分的代謝和化學分解幾乎停止，從而能在常溫（甚至高達40°C）下長期保持穩定（通常可達2-3年）。

極大降低了儲存和運輸成本，使疫苗能覆蓋到偏遠的角落，這是免疫計劃（如COVAX）成功的關鍵。

2、大幅延長保質期

凍干制劑通過將產品轉化為固態粉末，有效消除了水分帶來的水解、氧化及微生物滋生風險，使其貨架期較液態劑型大幅延長，顯著降低了因貯存期間變質或過期導致的損耗與浪費。

3、提高劑型靈活性

凍干粉劑可以方便地分裝成單劑量西林瓶，使用前用專用稀釋液重建（復溶），保證劑量準確和無菌操作。

二、應用流程：從研發到生產的全鏈條

該流程是一個將液態不穩定疫苗，通過科學配方與精密控制的冷凍干燥工藝，轉化為固態穩定產品的系統工程，其核心價值在于突破了溫度對疫苗生命周期的限制。

1、原液制備與處方優化

在研發階段，核心工作是確定 “凍干保護劑處方" 。科學家會將疫苗的活性成分（如病毒、蛋白質或mRNA）與一系列穩定劑、保護劑（如蔗糖、海藻糖、氨基酸）進行配伍，形成穩定的原液。此處的目標是篩選出能在后續凍干過程中像“分子盔甲"一樣保護抗原結構的配方。

2、無菌處理與灌裝

規模化生產中，原液需經過 無菌過濾 ，確保無微生物污染。然后，在高度潔凈的環境中，通過自動化灌裝線將定量液體精確分裝至無菌西林瓶中，并半加塞（預留水蒸氣升華通道）。

3、核心工藝——冷凍干燥

這是最關鍵的轉化環節，在凍干機內分階段進行：

預凍：將灌裝好的制品迅速降溫至 -40℃以下，使溶液凝固，形成均勻的冰晶網絡，奠定最終多孔結構的基礎。

一次干燥（升華干燥）：在高度真空環境下，緩慢加熱，使冰晶不經過液態直接升華為水蒸氣并被冷阱捕獲。此階段去除絕大部分游離水。

二次干燥（解析干燥）：進一步升高溫度并維持高真空，去除與產品緊密結合的殘余水分，使最終產品含水量通常低于3%。

富睿捷原位凍干機Mercury系列可用于凍干工藝摸索

4、封口與密封

干燥完成后，在真空或充入惰性氣體（如氮氣）的保護下，于凍干箱內自動進行全壓塞，最后用鋁蓋密封，形成與外界隔絕的穩定系統。

三、典型應用疫苗實例

? 01、疫苗類型：減毒活疫苗

凍干應用代表：麻疹、腮腺炎、風疹疫苗（MMR聯合疫苗）、水痘疫苗、黃熱病疫苗

關鍵作用：至關重要。凍干是保持減毒活病毒長期活性的實用方法，使其能常溫分發。

? 02、疫苗類型：病毒載體疫苗

凍干應用代表：阿斯利康/強生疫苗（腺病毒載體）

關鍵作用：凍干可提高腺病毒載體的熱穩定性，簡化供應鏈。

? 03、疫苗類型：重組蛋白疫苗

凍干應用代表：新一代HPV疫苗、乙肝疫苗

關鍵作用：雖然蛋白本身相對穩定，但凍干可進一步提高其長期穩定性，并開發無需注射的劑型（如口服凍干粉、微針貼片）。

? 04、疫苗類型：mRNA疫苗

凍干應用代表：多家公司正在研發中（如 CureVac, Gennova）

關鍵作用：這是前沿的應用。凍干是解決mRNA分子極度不穩定、需要超低溫（-70°C）儲存的方案，有望實現mRNA疫苗的常溫儲存。

凍干技術已超越單純的“干燥"工藝，成為疫苗研發中保障效力和擴大可及性的戰略性技術。它不僅是現有疫苗的穩定器，更是未來創新疫苗（如mRNA疫苗、無針接種）得以實現和普及的關鍵賦能者。隨著技術發展，其效率將進一步提升，繼續守護公共衛生。