冷冻技术在医学应用的论文范文2篇

　　冷冻技术论文范文一：

　　冻干技术的完整名称为冷冻干燥技术，就是说将药品溶液在低温下冷冻，接着放在真空中升华干燥以除去水分，升华完成后进行解析干燥来除去其中的结合水。因其是在真空及低温下进行对药品的干燥脱水，被医学制药广泛应用。冻干技术涉及传热传质、流体力学、自动控制、食品营养、生物工程、材料学等专业知识。这种技术出现于1813年，由一位英国人士名叫华莱斯顿发明;然后在1890年Altman应用该技术观察组织和细胞切片，创建了生物制品的冷冻干燥技术;1909年沙克尔为了使制品易于储藏并且避免蛋白样品的高温变性，对抗毒素、菌种、狂犬病毒及其他生物制品应用冻干技术;1935年，冻干技术有所改进，首次尝试冻干过程中伴随强制加热，使冻干过程加速;1940年，该项技术在军队中投入使用，进一步加速了冷冻干燥技术的发展。二战之后，冻干技术在商业生产中首次被尝试，比如冻干菌种、培养基、荷尔蒙、维生素、人血浆及药品等，这是此项技术真正开始在医药工艺中正式使用，1950年后，其相应的冷冻干燥设备就出现了，标志此项技术的逐渐成熟。

　　1.2 冻干技术的特点如下

　　首先，冻干技术在低温的环境中进行，像蛋白质、微生物这些具有热敏性的物质不会变性，这样就不会降低生物活性;冻干过程中没有涉及化学、物理和酶的变化，保证化学成分的完整性;还有冻干药液分装是在液体冻结前完成的，这样可以准确地控制药物的剂量;冻干技术保证药品的冻结形状即，药物的颜色、体积等不会再发生改变;冻干溶液由无菌水调配，而且需要经过过滤、灌装，这样就做到杂质微粒较少、没有污染;冻干技术的产物多孔、疏松、显脆性、复水性好、重复再溶解迅速完全，有利于在临床上使用。但是，冻干技术有其缺点，如：过程工序复杂、时间较长、设备造价高、成本大、耗能量大、工艺要求高等等。但是总体来讲，还是带来的利益大于其弊端。

　　2 冷冻干燥技术的原理及过程

　　前面已经提到了冻干技术可以通过升华的方式去掉生物产品中的水分或者其他溶剂，水的三态即固、液、气态之间存在一个相平衡关系，水相变过程中，压力过低时，水可直接由固态变为气态，学名升华，此过程就是冻干原理的物理学基础。通常在真空度约为相应温度下的饱和蒸汽压的1/2～1/4时对制品进行冻干处理。动感主要分为三个步骤：预冻结、升华干燥(或称第一阶段干燥)、解析干燥(或称第二阶段干燥)。下面主要介绍一下这三个步骤。

　　2.1 制品的预冻结

　　这一阶段主要是起固定作用，以便干燥产品，它是极其关键的一步，因为如果处理不当，就会造成许多产品的成型问题或者质量问题，因此，要严格控制预冻的时间、温度及真空度，但是在实际生产中，往往不考虑真空度的影响因素。首先说一下预冻温度，一般采用的温度是在冻结点也叫共熔点温度以下5℃以内，也可以在共晶温度以下10～15℃，在这一过程中的温度跳点就是合适的预冻温度。要严格控制预冻温度，因为预冻温度过高或者过低都不利于冻干的效果。过高的温度会使产品冻结不完全，在抽空过程中会有起泡、收缩、浓缩、喷瓶等不可逆变化，严重影响产品外观，甚至会使冻干失败，温度过低会浪费资源，影响产品成型。再说一下预冻的真空度，降温阶段，板层温度与制品温度的温差会引起压力梯度，使产品不在真空中也升华，并且产生一个干燥层，阻碍后期的升华，造成产品的起皮、萎缩和分层，甚至导致冻干失败。但是解决方法也很简单，就是在产品入冻干柜后充入一定量的惰性气体。最后说一说预冻的时间，为了保证产品冻干完全，在温度达到冻干温度时，要进行一段时间的保温。预冻时间不固定，一般在0.5～2.0h可以完全冻结，这要根据产品装量、板层面积、传热介质的性质来确定。

　　2.2 产品的升华干燥

　　它是冻干的主要过程，主要是为了将物料中的冰升华，但是要保证冰不溶化，并且物料冻结点的饱和蒸汽压高于冰周围的水蒸气。这就要求快速地移走产生的水蒸气以及不断补充升华所需要的热量，温度和压强成为这个过程中的主要影响因素。首先是升华干燥时的温度，此温度应该设定在共熔点以下，共熔点附近升华速度最快。那些性质稳定、容易成型或加甘露醇等辅料比例较大的产品的温度可以一次性升至最大值，升温时间可以较长一点，这样可以方便操作及缩短生产周期。对那些产品性状不稳定、较难生产或正在工艺摸索中的产品冻干，温度可以设定在共熔点以下2～5℃进行升华，升温干燥方式为阶梯式，这样更安全，更有益于观察各温度段产品的变化。然后是升华干燥时的真空度，我们总是认为，压强低有利于升华，但实际上，真空中益于升华，这是因为适宜的真空度能促进热量的传递和水分子的扩散，在较低的真空度下会降低升华速率，在较高的真空度下会阻碍热对流，同样会降低冻干速率。真空度一般控制在15～30Pa范围内，有利于缩短生产周期并且保证产品的质量。

　　2.3 产品的解析干燥

　　物料中所有的冰晶升华干燥后会留下许多的空穴，但仍然会留有10%左右的未冻结水分，我们说的解析干燥就是把这部分水分降低，使其维持在2%左右，起到干燥物料的作用。应该根据产品性质及成品要求的含水量来确定这一阶段的最高温度，但是可以适当地提高温度以降低含水量。在再干燥阶段需要适当提高压强，使热量得到传导。为了加快干燥速度及缩短时间，可以当制品温度完全达到导热媒设定的温度时再恢复高真空。

　　3 冻干设备的简介

　　冻干机由四个部分组成：致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统，主要设备有冻干箱、冷凝器、冷冻机、真空泵等。致冷系统是对冻干箱和冷凝器进行致冷，由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道组成。真空系统是对制品进行升华干燥所需的真空，主要包括冻干箱、冷凝器、真空泵、真空管道和阀门等。加热系统是对制品加热来升华其中的水分，冻干机的加热方法有直接电加热法和循环的中间介质加热法。控制系统是通过手动或自动控制的方式来实现对冻干机的控制，以保证生产合格产品。主要由各种控制开关、指示调节仪表及自动装置组成。冻干箱是保证在低温低压下升华水分以达到干燥目的，其温度可控制在-40℃～+50℃，箱内有放制品的金属板层。冷凝器是一种真空密闭容器，其作用是把水蒸气冻结吸附在其内部金属表面上，能维持稳定的低温，可以达到-40℃以下。

　　4 结束语

　　现在，冻干技术被广泛应用，它有很多优点，比如说冻干技术可以使药品的不变性或不失活以减少制药过程中的损失。冻干技术要求车间的洁净度要求很高，这就提出了对相关生物制药行业的制冷空调人员的更高的要求。生物制品和药品用冻干机应提高自动化程度及运转可靠性，进一步加强清洗消毒灭菌功能。冻干技术可以有效保证生物活性，因此，这项技术必将得到更广泛的应用和更长远的发展。

　　冷冻技术论文范文二：

　　人体冷冻技术，是使用冷冻手法，将人体保存在冷冻箱中，保持人体细胞和器官活性。并避免细胞在保存中细菌侵入。在未来的某一天，可以通过先进的医学手段将他们救治。因为冷冻技术本来就存在诸多问题，所以相应的人体冷冻技术也存在很多难以攻克的难关，虽然世界上有很多人体冷冻的研究机构，但是并不带便人体冷冻技术已经完备到可以信任，我们依然需要完善相关科学方法。

　　二、人体冷冻现状

　　1、冷冻方法。现代人体冷冻技术，其实已经经过了很长时间的研究，相关专业研究所也有很多个。其中以美国人体冷冻研究所的冷冻库为主。在这里，有47名病人待在这里，他们的身体装在大型冷冻箱中，在恒温冷冻箱中，他们的身体可以经过长时间而不腐烂，他们等待经过长时间之后还可以保持身体正常，以期待在未来可以复活。使用液氮保持低温，躯体在完全无菌的环境下可以避免各种微生物的破坏。人类对于未来技术充满期待，认为在未来某一天医学水平可以将这些死人解救，实现期望中的一幕。具体操作步骤是在设置专门的冷冻小组，在病人濒临死亡的时候陪在病人身边，当病人心脏一旦停止，就需要使用特殊药物，防止大脑缺氧，同时也要防止心脏功能受损和呼吸作用，借用小手术来完成对病人的控制，将病人放入事先准备好的冰水中，就开始对病人的冷冻。因为人体冷冻技术对于时间的把控有很高的要求，所以在进行手术的时候要把握好时间，防水时间不到位影响最后结果

　　2、相关研究。在人体冷冻方面，科學家们的研究有很多，其中包括研究克隆技术如何延长人类寿命，这就涉及到了对生命体的治疗和复活技术，另外也有研究修补人体细胞的方式，当然也包括对干细胞的复活和功能修复方式，也有很多科学家在如何延缓人类衰老这样的问题。研究学者努力钻研，就是为了有一天可以大大延长人类生命，在医学上有所突破[2]。

　　3、相关机构。在保存人体的机构中，也有一些机构是专门保存人类首级的，因为有相关研究学者认为，人体所有器官中，只有首级是难以再造的，保存人脑，在将来某一天，可以利用脑部组织，制造全身细胞，在不保存全体的情况下有可以复活人类[3]。

　　三、冷冻技术的未来

　　1、冷冻技术发展艰难。在现代科学水平中，人体冷冻发展还是比较困难。首先，低温医学本来就是一个比非常前沿的学科，它需要有专业的技术，冷冻科技需要对每一个环节做好把关，因此对每一个步骤的水准要求很高。在现代研究中农，很多冷冻技术还存在一些难以攻破的领域，研究上结果也是不可预知的，我们只能在现代的技术收单上不断优化，但是对于最后的结果，只有当未来医学水平达到要求之后，我们才能检验冷冻技术是不是真的能帮助到人类的冷冻复活。在现在的生物手段之下，无论是对于器官、细胞还是血液等的保存，都存在很多困难。低温保存人体，自然是将多种困难结合到了一起，难度更甚

　　[4]。另外，细胞和器官等经过冷冻之后，并不能保证可以继续使用[5]。

　　2、降温过程中造成破损。实际上在降温过程中，人体会受到很大伤害。无论是器官还是细胞，在冷冻中会产生冰晶，这一类物质会导致细胞破损。同时，细胞中的血液，体液等的平衡也会因此而打破，当造成破损之后，后果不可逆。对于活体来说，一旦进行冷冻，脱离了外部之后，很多内外平衡都会被打破。在这种情况下，就不能说是降温中完全不会受到破损了，其中不但有外在破损，同时也有内在的看不到的破损。不必说时间长度，在很短时间内，人体就会因为内外不平衡而产生病变，破损之后难以复原。

　　3、细胞保存需要更加精确的物质。细胞冷冻保存的原理是要保持细胞在冷冻过程中不结冰，形成一种非晶体，以此来保存细胞。不同细胞结冰临界点不同，生长状态也不相同，因此在保存不同细胞中，需要使用不同物质，这样才能保持细胞活性。但是保存人体整体，不同细胞之间存在明显差异，难以通过添加化学物质来控制所有细胞存活。保存人体不能只是想当然的去做，在此过程中，存在的多种困难，都需要我们解决。

　　四、结语

　　人体冷冻技术在现代技术下，还存在很多需要攻破的障碍，想要达到生物医学要求，就需要不断研究新型的冷冻技术，以此来完成复杂的人体冷冻过程。人体冷冻技术的未来充满希望，但与此同时论难重重，只有将每一个技术做到最好，才有可能实现最后的目标。