CN108571862A - 一种薄膜的冻干剥离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜的冻干剥离方法，包括以下步骤：(1)取支撑模具，向与待冻干膜材直接接触的模具表面灌注或喷洒冷冻液；(2)对灌注或喷洒了冷冻液的支撑模具进行快速冷冻，使冷冻液冻结为固态；(3)将待冻干的膜材铺陈/包被于附着于支撑模具已冻结的冷冻液表面；(4)对模具进行真空冷冻干燥，使固态的冷冻液升华，即得干燥的薄膜。本发明的冻干剥离方法，在对薄膜材料进行干燥的同时，轻松实现了干燥膜材与支撑模具的快速剥离，确保了成品的结构完好无损，有效提高了冻干膜材成品的完整度，显著优于常规的冻干干燥法，在生物技术领域有广泛的应用前景。

Description

一种薄膜的冻干剥离方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜的冻干剥离方法。
背景技术
冷冻干燥是一种在真空条件下，使水分由固态直接升华成气态，最终使物料脱水的技术，因其能最大限度保持需脱水物料的成分、结构，且具有脱水效果彻底(脱水率达95～99％)、复水快等优点，在生物医药、食品等领域得到了广泛应用。
然而，对湿润的薄膜状材料(尤其是天然生物膜材)进行冷冻干燥时，由于膜材本身厚度较薄，干燥后脆性增加，将其从冷冻干燥的支撑模具表面剥离开时极易造成膜材破损，因而增加了剥离技术的操作难度，影响了操作效率，造成了生产成本的增加。
因此，有必要对现有的薄膜的冻干剥离方法进行进一步改进。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种薄膜的冻干剥离方法，包括以下步骤：
(1)取支撑模具，向与待冻干膜材直接接触的模具表面灌注或喷洒冷冻液；
(2)对灌注或喷洒了冷冻液的支撑模具进行快速冷冻，使冷冻液冻结为固态；
(3)将待冻干的膜材铺陈/包被于附着于支撑模具已冻结的冷冻液表面；
(4)对模具进行真空冷冻干燥，使固态的冷冻液升华，即得干燥的薄膜。
进一步地，所述冷冻液为生物膜材处理液。其中，所述生物膜材处理液为安全无毒，且不改变生物膜材天然结构及活性成分的液态介质，优选纯化水、注射用水或生理盐水。
进一步地，所述步骤(1)中，还包括在灌注或喷洒冷冻液前，对支撑模具预先冷冻处理的步骤。
进一步地，所述预先冷冻处理的温度为-30～-20℃，时间为150～200分钟。
进一步地，所述步骤(3)中，将膜材铺陈/包被于冻结的冷冻液表面后，还包括根据膜材成品的形制，进行加压塑形的步骤。
进一步地，所述步骤(4)的真空冷冻干燥包括阶段降温冷冻和梯度干燥的步骤；
所述阶段降温冷冻的温度为-65～-55℃，包括依次预冻60～120分钟、预抽真空20～60分钟、深度冻结300～360分钟的步骤；
所述梯度干燥包括依次在-45～-10℃下真空干燥200～300分钟，在-10～-5℃下真空干燥240～360分钟，在-10～10℃下真空干燥240～360分钟，以及在10～30℃下真空干燥360～480分钟的步骤；
所述梯度干燥中，捕获容器的温度为-65～-80℃。
进一步地，所述步骤(2)的冻结中，当冷冻液选自纯化水或注射用水时，冻结的温度为-10℃～-5℃，时间为120分钟～150分钟；
当冷冻液选自生理盐水时，冻结的温度为-15℃～-8℃，时间为150分钟～180分钟。
进一步地，所述膜材为生物膜材。其中，所述生物膜材为来源广、机械强度良好、适用于临床的天然生物膜材，包括小肠粘膜下层、真皮基质膜材、脱细胞羊膜、心包膜等。
本发明的冻干剥离方法，在对薄膜材料进行干燥的同时，轻松实现了干燥膜材与支撑模具的快速剥离，确保了成品的结构完好无损，有效提高了冻干膜材成品的完整度，显著优于常规的冻干干燥法，在生物技术领域有广泛的应用前景。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为实施例1中所用模具的俯视图。
图2为实施例1中所用模具的侧视图。
图3为柱状模具的结构示意图。
图4为凹凸面模具的结构示意图。
图5为实验组和对照组的平均完整度对比。
具体实施方式
在下述具体实施方式中，生物膜材原料的来源如下：羊膜、小肠粘膜下层(简称：SIS膜)、真皮基质、心包膜等天然膜状材料。
本发明的方法是如下实现的：
(1)灌注冷冻液
调整支撑模具的水平螺母旋钮，使其表面处于水平；将配置好的确定体积的冷冻液均匀灌注(或喷洒)于支撑模具上，稍稍静置。
其中，冷冻液的体积＝冷冻液的厚度×模具槽表面积。
对于特殊规格或形态的支撑模具，可对模具进行预先冷冻处理。预先冷冻处理的温度为-30～-20℃，时间为150～200分钟。
(2)冻结冷冻液
对灌注了冷冻液的支撑模具进行快速冷冻(常压)，使附着于支撑模具表面的冷冻液充分冻结，形成薄冰片。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，将待冻干的薄膜材料平铺于冻结的冷冻液薄冰表面。(4)真空冷冻干燥薄膜
将支撑模具放回冷冻干燥仪，抽真空，进行冷冻干燥。
(5)剥离薄膜
干燥充分后，取出支撑模具，取下冻干的薄膜材料即可。
前述工艺中，具体优选的工艺参数如下：
1.冷冻液种类：
①.纯化水或注射用水；
②.无菌生理盐水(0.9％氯化钠溶液)
2.冷冻液的体积＝冷冻液的厚度×模具(槽)表面积
①.冷冻液的厚度：1.5mm～5mm，模具厚度大于冷冻液的厚度。
②.模具表面积：可根据加工材料要求订制(一般尺寸为，长：80mm～500mm；宽：50mm～450mm)。
3.冷冻液速冻温度及时间：
①.纯化水或注射用水：-10℃～-5℃，120～150min。
②.无菌生理盐水：-15℃～-8℃，150min～180min。
4.真空冷冻干燥相关参数如表1：
表1
5.相关装置
如图1、图2所示，夹层冷冻剂可选择：纯化水、注射用水、导热油或其它导热效果良好的冷冻剂。
6.操作要求
①材料铺展操作环境温度：≤26℃。
②铺展材料时，应保证膜材平整，材料与操作槽面间无气泡。
以下通过实施例更为详细地说明本发明。
实施例1
实验组A的制备：
(1)灌注冷冻液
调整支撑模具(表面积为0.12m2)的水平螺母旋钮，使其表面处于水平；将180ml注射用水均匀灌注于支撑模具上(冷冻液厚度约为1.5mm)，稍稍静置。对照组A模具不作任何处理。
(2)冻结冷冻液
对灌注了注射用水的支撑模具快速冷冻120min(常压，-6℃)，使附着于支撑模具表面的冷冻液充分冻结，形成薄冰片。对照组A模具不作任何处理。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近、待冻干的脱细胞羊膜，分别平铺于实验组A、对照组A支撑模具操作槽面。
(4)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组A膜材、对照组A膜材。
冻干参数如表2：
表2
实施例2
实验组B的制备：
(1)灌注冷冻液
调整支撑模具(表面积为0.25m2)的水平螺母旋钮，使其表面处于水平；将625ml纯化水均匀灌注于支撑模具上(冷冻液厚度约为2.5mm)，稍稍静置。对照组B模具不作任何处理。
(2)冻结冷冻液
对灌注了纯化水的支撑模具快速冷冻150min(常压，-10℃)，使附着于支撑模具表面的冷冻液充分冻结，形成薄冰片。对照组B模具不作任何处理。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近、待冻干的真皮基质膜材，分别平铺于实验组B、对照组B支撑模具操作槽面。
(4)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组B膜材、对照组B膜材。
冻干参数如表3：
表3
实施例3
实验组C的制备：
(1)灌注冷冻液
调整支撑模具(表面积为0.25m2)的水平螺母旋钮，使其表面处于水平；将750ml无菌生理盐水均匀灌注于支撑模具上(冷冻液厚度约为3mm)，稍稍静置。对照组C模具不作任何处理。
(2)冻结冷冻液
对灌注了无菌生理盐水的支撑模具快速冷冻150min(常压，-15℃)，使附着于支撑模具表面的冷冻液充分冻结，形成薄冰片。对照组C模具不作任何处理。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近、待冻干的小肠粘膜下层(简称：SIS膜)膜材，分别平铺于实验组C、对照组C支撑模具操作槽面。
(4)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组C膜材、对照组C膜材。
冻干参数如表4：
表4
实施例4
实验组D的制备：
(1)灌注冷冻液
调整支撑模具(表面积为0.16m2)的水平螺母旋钮，使其表面处于水平；将480ml纯化水均匀灌注于支撑模具上(冷冻液厚度约为3mm)，稍稍静置。对照组D模具不作任何处理。
(2)冻结冷冻液
对灌注了纯化水的支撑模具快速冷冻150min(常压，-10℃)，使附着于支撑模具表面的冷冻液充分冻结，形成薄冰片。对照组D模具不作任何处理。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近的、待冻干的小肠粘膜下层(简称：SIS膜)膜材，分别平铺于实验组D、对照组D支撑模具操作槽面。
(4)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组D膜材、对照组D膜材。
冻干参数如表5：
表5
实施例5
实验组E的制备：
(1)模具预冷
将柱状模具(模具结构见图3)在低温下(-20℃下)预冷约200min。
(2)灌注冷冻液
将低温(4～8℃)注射用水均匀喷涂于模具接触面，稍稍静置。对照组E模具不作任何处理。
(3)冻结冷冻液
对喷涂了注射用水的柱状模具快速冷冻120min(常压，-10℃)。对照组E模具不作任何处理。
(4)包被薄膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近、待冻干的SIS膜，分别沿“SIS膜短边”环向包裹实验组E、对照组E柱状模具。
(5)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组E膜材、对照组E膜材。
冻干参数如表6：
表6
实施例6
实验组F的制备：
(1)模具预冷
将凹凸面模具(模具结构见图4)在低温下(-30℃下)预冷约150min。
(2)灌注冷冻液
将低温(4～8℃)纯化水均匀喷涂于模具接触面，稍稍静置。对照组F模具不作任何处理。
(2)冻结冷冻液
对喷涂了纯化水的柱状模具快速冷冻150min(常压，-10℃)。对照组F模具不作任何处理。
(3)铺膜
将支撑模具放置于操作台面，取两张大小相近、待冻干的脱细胞羊膜，分别平铺于实验组F、对照组F凹面侧或凸面侧，再将另一侧盖压重叠。
(4)重复(1)～(3)操作，共计制备10组。
(5)真空冷冻干燥薄膜
将上述两组放入冻干设备中，冷冻干燥，即得实验组F膜材、对照组F膜材。
冻干参数如表7：
表7
实施例7
统计对比实施例中各组所得材料的完整度，结果如表8和图5：
表8
各组编号 实验组平均完整度 对照组平均完整度
A组 91.68％ 48.40％
B组 95.17％ 63.84％
C组 99.35％ 64.53％
D组 98.74％ 62.52％
E组 99.41％ 57.88％
F组 93.67％ 41.21％
从上表结果可以看出，相对与常规的冻干干燥法(对照组A～F)，本发明的方法显著提高了冻干膜材成品的完整度。
综上所述，本发明的冻干剥离方法，在对薄膜材料进行干燥的同时，轻松实现了干燥膜材与支撑模具的快速剥离，确保了成品结构完好无损，有效提高了冻干膜材成品的完整度，在生物技术领域有广泛的应用前景。

Claims (10)

1.一种薄膜的冻干剥离方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取支撑模具，向与待冻干膜材直接接触的模具表面灌注或喷洒冷冻液；
(2)对灌注或喷洒了冷冻液的支撑模具进行快速冷冻，使冷冻液冻结为固态；
(3)将待冻干的膜材铺陈/包被于附着于支撑模具已冻结的冷冻液表面；
(4)对模具进行真空冷冻干燥，使固态的冷冻液升华，即得干燥的薄膜。
2.根据权利要求1所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述冷冻液为生物膜材处理液。
3.根据权利要求2所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述生物膜材处理液为纯化水、注射用水或生理盐水。
4.根据权利要求1所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述步骤(1)中，还包括在灌注或喷洒冷冻液前，对支撑模具预先冷冻处理的步骤。
5.根据权利要求4所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述预先冷冻处理的温度为-30～-20℃，时间为150～200分钟。
6.根据权利要求1所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将膜材铺陈/包被于冻结的冷冻液表面后，还包括根据膜材成品的形制，进行加压塑形的步骤。
7.根据权利要求1所述的冻干剥离方法，其特征在于：所述步骤(4)的真空冷冻干燥包括阶段降温冷冻和梯度干燥的步骤；
所述阶段降温冷冻的温度为-65～-55℃，包括依次预冻60～120分钟、预抽真空20～60分钟、深度冻结300～360分钟的步骤；
所述梯度干燥包括依次在-45～-10℃下真空干燥200～300分钟，在-10～-5℃下真空干燥240～360分钟，在-10～10℃下真空干燥240～360分钟，以及在10～30℃下真空干燥360～480分钟的步骤；
所述梯度干燥中，捕获容器的温度为-65～-80℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的冷冻干燥方法，其特征在于：所述步骤(2)的冻结中，当冷冻液选自纯化水或注射用水时，冻结的温度为-10℃～-5℃，时间为120分钟～150分钟；
当冷冻液选自生理盐水时，冻结的温度为-15℃～-8℃，时间为150分钟～180分钟。
9.根据权利要求1-7任一项所述的冷冻干燥方法，其特征在于：所述膜材为生物膜材。
10.根据权利要求9所述的冷冻干燥方法，其特征在于：所述生物膜材为小肠粘膜下层、真皮基质膜材、脱细胞羊膜或心包膜。
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