A liofilização é o processo de remoção de água ou outro solvente de produtos biológicos congelados por sublimação. A sublimação refere-se ao processo em que um solvente, como a água, como o gelo seco, passa diretamente do estado sólido para o gás sem passar por um líquido. O produto obtido pela liofilização é chamado de liofilizador, o processo é chamado de liofilização.
A secagem tradicional pode causar rugas no material e danificar as células. A estrutura da amostra não é danificada durante a congelação, porque a composição sólida é suportada pelo gelo sólido em sua posição. Quando o gelo sublimar, ele deixa os poros na matéria residual seca. Isso preserva a integridade da estrutura biológica e química do produto e da sua atividade.
Em laboratório, a liofilização tem muitos usos diferentes e é utilizada em muitas aplicações bioquímicas e farmacêuticas. É usado para obter materiais biológicos que podem ser conservados por longos períodos, como culturas microbianas, enzimas, sangue e medicamentos, mantendo a sua atividade biológica e estrutura inerentes, além da estabilidade de conservação a longo prazo. Para isso, a liofilização é usada para preparar amostras de tecido para estudos estruturais (por exemplo, estudos eletroscópicos). A liofilização também é usada em análises químicas, que permitem obter amostras secas ou concentrar amostras para aumentar a sensibilidade da análise. A liofilização estabiliza a composição da amostra sem alterar a composição química e é o auxílio analítico ideal.
A congelação pode ocorrer naturalmente. Em circunstâncias naturais, esse processo é lento e imprevisível. Através do sistema de liofilização, muitas etapas foram melhoradas e segmentadas para acelerar o processo.
Um sistema básico de liofilização inclui:
• Uma sala de secagem ou vários tubos
· Um sistema de bombeamento de vácuo supera obstáculos e acelera o fluxo de gás
• Uma fonte de calor fornece energia
· Um condensador de baixa temperatura para maximizar a diferença de pressão do vapor e capturar o vapor para congelá-lo, evitando a poluição do vapor de água da bomba de vácuo.
O processo de congelação consiste em três etapas:
· Pré-congelamento para preparar a amostra para o próximo processo de sublimação.
Secação primária, durante o qual o gelo sublime sem derreter.
Secação secundária, durante o qual a ligação e a umidade residual da substância sólida são removidas, deixando a amostra seca, esta etapa é importante para preservar a estabilidade da amostra. No pré-congelamento de casca, a amostra da garrafa congelada é mergulhada em um líquido condutor de calor a baixa temperatura que gira e a amostra líquida é congelada ao longo da parede interna do círculo da garrafa congelada para alcançar uma área de superfície maior. Esta fina camada de congelamento facilita a passagem das moléculas de água. Uma vez que a amostra congela, ela pode ser conectada ao sistema de congelação. A secagem primária e secundária ocorre quando a garrafa de amostra é ligada ao sistema de liofilização e a amostra é imediatamente exposta a uma condição de vácuo, superando assim a resistência ao fluxo de ar. Ao mesmo tempo, o calor é fornecido como energia. A fonte de calor para garrafas congeladas e outros recipientes de vidro ligados a caixas de secagem ou tubos múltiplos é o banho de ar a temperatura ambiente. Na caixa superior da tampa automática, é fornecida camada de aquecimento. Estas condições de vácuo e calor podem ajudar o vapor de água sublimado do gelo a escapar mais facilmente das amostras e das substâncias congeladas.
A eficiência da sublimação de amostras congeladas depende de vários fatores. Um dos zui importante é a diferença de pressão entre o produto congelado e o coletor. A secagem por congelamento eficaz de zui ocorre quando a amostra é capaz de suportar a alta temperatura zui, enquanto ainda é capaz de manter o estado congelado, enquanto a temperatura do coletor e o vácuo do sistema são mantidos em baixos valores zui alcançáveis. A variação do tempo de secagem depende da baixa temperatura de confusão do material congelado. Para a grande maioria dos materiais biológicos, essa temperatura é inferior a 0 ° C, alguns até -40 ° C. A alta diferença de pressão e temperatura produz uma secagem eficaz. Após a congelação primária, todo o gelo é sublimado. No entanto, a água ligada ainda está presente no produto, na secagem secundária, a secagem da fase posterior do zui, firmemente ligada à água da amostra sólida, é conhecida como a transformação da água absorvente em vapor. Este processo é chamado de desabsorção. A desabsorção é um processo lento, porque a água absorvida tem uma pressão mais baixa na mesma temperatura do que a água líquida. A liofilização é realizada quando a pressão de vapor na amostra e no coletor é igual*. Se a amostra for retirada do sistema prematuramente antes de secar, ela pode se degradar rapidamente e perder suas propriedades estruturais e biológicas.