RU55949U1

RU55949U1 - ADSORPTION-CRYOGENIC APPARATUS FOR SUBLIMATION DRYING OF BIOLOGICAL MATERIALS

Info

Publication number: RU55949U1
Application number: RU2005136014/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Григорьевич Онищенко; Александр Николаевич Сергеев; Максим Олегович Скарнович; Александр Петрович Агафонов; Игорь Михайлович Стодольский; Юрий Николаевич Мистюрин; Наталья Валентиновна Гуськова; Илья Геннадиевич Дроздов
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель относится к технике сублимационного высушивания и может быть использована в микробиологической и других отраслях промышленности для высушивания культур микроорганизмов. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции установки, обеспечение возможности сушки патогенных микроорганизмов в полевых условиях и сокращение цикла сушки. Адсорбционно-криогенном аппарате для сублимационного высушивания биологических материалов содержит вакуумную камеру, выполненную в виде стакана с осевым отверстием в днище и крышки, имеющей кольцевое эластичное уплотнение и винтовой зажим, адсорбционно-криогенный вакуумный насос, выполненный в виде трубы, заполненной сорбентом, один конец которой имеет заглушку, а другой открытый конец подсоединен к днищу стакана соосно выполненного в нем отверстия, подставку с гнездами для емкостей с высушиваемым материалом, размещенную в вакуумной камере, и узел подачи паров азота в вакуумную камеру, причем труба с сорбентом размещена в сосуде Дьюара, а вакуумная камера - на горловине сосуда Дьюара. Узел подачи паров в вакуумную камеру содержит охладительную трубку, размещенную в трубе адсорбционно-вакуумного насоса вдоль ее оси, один конец которой пропущен через заглушку трубы наружу, а другой конец выведен наружу через стенку стакана вакуумной камеры, патрубок, расположенный снаружи стакана вакуумной камеры и упруго-эластичный шланг с пережимным устройством, один конец которого подсоединен к охладительной трубке, а другой - к патрубку стакана вакуумной камеры. Сорбентом дополнительно может быть заполнена нижняя часть вакуумной камеры до уровня подставки с гнездами, что сократит время сушки биоматериала. В качестве сорбента используют высокодисперсный силикагель с объемом пор до 4,5 куб.см/г, величиной удельной поверхности до 500 м²/г, насыпной плотностью 0,1-0,15 г/м³, размером частиц до 30 мкм, что также сократит время сушки биоматериала.The utility model relates to the technique of freeze-drying and can be used in microbiological and other industries for drying cultures of microorganisms. The technical result of the proposed utility model is to simplify the design of the installation, to allow drying of pathogenic microorganisms in the field, and to shorten the drying cycle. The adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying biological materials contains a vacuum chamber made in the form of a glass with an axial hole in the bottom and a cover having an elastic ring seal and screw clamp, an adsorption-cryogenic vacuum pump made in the form of a pipe filled with a sorbent, one end of which has a plug, and the other open end is connected to the bottom of the cup coaxially made holes in it, the stand with slots for containers with dried material, placed in a vacuum chamber, and a unit for supplying nitrogen vapor to the vacuum chamber, the pipe with the sorbent being placed in the Dewar vessel, and the vacuum chamber in the neck of the Dewar vessel. The unit for supplying vapor to the vacuum chamber contains a cooling tube placed in the tube of the adsorption-vacuum pump along its axis, one end of which is passed through the pipe plug to the outside, and the other end is brought out through the wall of the glass of the vacuum chamber, a pipe located outside the glass of the vacuum chamber and elastically -elastic hose with pinch device, one end of which is connected to the cooling tube, and the other to the nozzle of the glass of the vacuum chamber. The sorbent can additionally fill the lower part of the vacuum chamber to the level of the stand with sockets, which will reduce the drying time of the biomaterial. As a sorbent, highly dispersed silica gel is used with a pore volume of up to 4.5 cubic cm / g, a specific surface area of up to 500 m ² / g, a bulk density of 0.1-0.15 g / m ³ , and a particle size of up to 30 microns, which also reduce the drying time of the biomaterial.

Description

Полезная модель относится к технике сублимационного высушивания и может быть использована в микробиологической и других отраслях промышленности для высушивания культур микроорганизмов.The utility model relates to the technique of freeze-drying and can be used in microbiological and other industries for drying cultures of microorganisms.

Известно устройство для высушивания биоматериалов в вакууме при низких температурах, содержащие цилиндр с силикагелем, помещенный в сосуд Дьюара, на горловине которого установлена сушильная камера. Внутри нее расположена холодильная камера, в которой размещаются ампулы с высушиваемым материалом (Зайчик В.Е., Цисляк Ю.В. Усовершенствованный адсорбционно-криогенный лиофилизатор для консервации биопрепаратов. Лабораторное дело, 1978, №2, с.109-110).A device for drying biomaterials in vacuum at low temperatures, containing a cylinder with silica gel, is placed in a Dewar vessel, on the neck of which a drying chamber is installed. Inside it there is a refrigerator, in which ampoules with the dried material are placed (Zaichik V.E., Tsislyak Yu.V. Improved adsorption-cryogenic lyophilizer for preserving biological products. Laboratory, 1978, No. 2, pp. 109-110).

Недостатком известного устройства является необходимость предварительного замораживания образцов биоматериала перед сушкой, а также образования в сорбенте ледяной пробки, препятствующей участие в работе всей массы сорбента.A disadvantage of the known device is the need for preliminary freezing of biomaterial samples before drying, as well as the formation of an ice plug in the sorbent that impedes the participation of the entire mass of the sorbent in the work.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является адсорбционно-криогенная установка для сублимационного высушивания биологических материалов, содержащая вакуумную камеру, выполненную в виде стакана с осевым отверстием в днище и крышки, имеющей кольцевое эластичное уплотнение и механизм зажима крышки. Адсорбционно-криогенный вакуумный насос выполнен в виде трубы, заполненной сорбентом, один конец которой имеет заглушку, а другой открытый конец подсоединен к днищу стакана соосно отверстия. Труба имеет узел подачи паров азота в вакуумную камеру, включающий размещенный в ней трубчатый змеевик и цилиндр, размещенный с зазором вокруг трубы. Пустотелая емкость для высушиваемого материала размещена в вакуумной камере, к которой подсоединен трубчатый змеевик. Труба с сорбентом размещена в сосуде Дьюара, а вакуумная камера - на горловине сосуда Дьюара (Зайчик В.Е., Цисляк Ю.В. Усовершенствованный адсорбционно-криогенный The closest analogue (prototype) is an adsorption-cryogenic installation for freeze-drying biological materials, containing a vacuum chamber made in the form of a glass with an axial hole in the bottom and a lid having an elastic ring seal and a lid clamping mechanism. The adsorption-cryogenic vacuum pump is made in the form of a pipe filled with a sorbent, one end of which has a plug, and the other open end is connected to the bottom of the cup coaxially with the hole. The pipe has a node for supplying nitrogen vapor to the vacuum chamber, including a tubular coil located in it and a cylinder placed with a gap around the pipe. A hollow container for the material to be dried is placed in a vacuum chamber to which a tubular coil is connected. The pipe with the sorbent is placed in the Dewar vessel, and the vacuum chamber is located on the neck of the Dewar vessel (Zaichik V.E., Tsislyak Yu.V. Advanced adsorption-cryogenic

лиофилизатор для консервации биопрепаратов. Лабораторное дело, 1981, №2, с.100-101).lyophilizer for preserving biological products. Laboratory science, 1981, No. 2, pp. 100-101).

Однако такое устройство имеет сложную конструкцию узла подачи паров азота в вакуумную камеру. Трубчатый змеевик затрудняет удаление сорбента при его замене и увеличивает время стерилизации установки при сушке в ней патогенных микроорганизмов. Использование в качестве сорбента силикагель, полученный по традиционной технологии имеет недостаточную сорбционную емкость, что удлиняет время сушки биоматериала или увеличивает количество используемого сорбента. Наличие стеклянных деталей (крышки) снижает надежность конструкции при работе в полевых условиях с патогенными организмами.However, such a device has a complex structure of a unit for supplying nitrogen vapor into the vacuum chamber. The tubular coil makes it difficult to remove the sorbent during its replacement and increases the sterilization time of the installation when drying pathogenic microorganisms in it. The use of silica gel as a sorbent obtained by traditional technology has insufficient sorption capacity, which lengthens the drying time of the biomaterial or increases the amount of sorbent used. The presence of glass parts (lids) reduces the reliability of the design when working in the field with pathogenic organisms.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции установки, обеспечение возможности сушки патогенных микроорганизмов в полевых условиях и сокращение цикла сушки.The technical result of the proposed utility model is to simplify the design of the installation, to allow drying of pathogenic microorganisms in the field, and to shorten the drying cycle.

Указанный технический результат достигается тем, что в адсорбционно-криогенном аппарате для сублимационного высушивания биологических материалов, содержащем вакуумную камеру, выполненную в виде стакана с осевым отверстием в днище и крышки, имеющей кольцевое эластичное уплотнение и винтовой зажим, адсорбционно-криогенный вакуумный насос, выполненный в виде трубы, заполненной сорбентом, один конец которой имеет заглушку, а другой открытый конец подсоединен к днищу стакана соосно выполненного в нем отверстия, подставку с гнездами для емкостей с высушиваемым материалом, размещенную в вакуумной камере, и узел подачи паров азота в вакуумную камеру, причем труба с сорбентом размещена в сосуде Дьюара, а вакуумная камера - на горловине сосуда Дьюара, согласно полезной модели, узел подачи паров в вакуумную камеру содержит охладительную трубку, размещенную в трубе адсорбционно-вакуумного насоса вдоль ее оси, один конец которой пропущен через заглушку трубы наружу, а другой конец выведен наружу через стенку стакана вакуумной камеры, патрубок, расположенный снаружи стакана вакуумной камеры и упруго-эластичный шланг с пережимным The specified technical result is achieved by the fact that in the adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying biological materials containing a vacuum chamber made in the form of a glass with an axial hole in the bottom and a cover having an elastic ring seal and screw clamp, an adsorption-cryogenic vacuum pump made in in the form of a pipe filled with a sorbent, one end of which has a plug, and the other open end is connected to the bottom of the cup coaxially made holes in it, a stand with slots for it bones with the dried material, placed in a vacuum chamber, and a node for supplying nitrogen vapor to the vacuum chamber, and the pipe with the sorbent is placed in the Dewar vessel, and the vacuum chamber on the neck of the Dewar vessel, according to the utility model, the node for supplying vapor to the vacuum chamber contains a cooling tube placed in the tube of the adsorption-vacuum pump along its axis, one end of which is passed through the pipe plug to the outside, and the other end is brought out through the wall of the glass of the vacuum chamber, a pipe located outside the glass of the vacuum hydrochloric chamber and elastically flexible hose with pinch

устройством, один конец которого подсоединен к охладительной трубке, а другой - к патрубку стакана вакуумной камеры.device, one end of which is connected to the cooling tube, and the other to the nozzle of the glass of the vacuum chamber.

Сорбентом дополнительно может быть заполнена нижняя часть вакуумной камеры до уровня подставки с гнездами, что сократит время сушки биоматериала.The lower part of the vacuum chamber can additionally be filled with sorbent to the level of the stand with sockets, which will reduce the drying time of the biomaterial.

В качестве сорбента используют высокодисперсный силикагель с объемом пор до 4,5 куб.см/г, величиной удельной поверхности до 500 м²/г, насыпной плотностью 0,1-0,15 г/м³, размером частиц до 30 мкм, что также сократит время сушки биоматериала.As a sorbent, highly dispersed silica gel is used with a pore volume of up to 4.5 cubic cm / g, a specific surface area of up to 500 m ² / g, a bulk density of 0.1-0.15 g / m ³ , and a particle size of up to 30 microns, which also reduce the drying time of the biomaterial.

На фиг.1 представлена схема адсорбционно-криогенного аппарата для сублимационного высушивания биологических материалов. На фиг.2 - то же, разрез по А-А. На фиг.3 - то же, разрез по Б-Б.Figure 1 presents a diagram of an adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying of biological materials. Figure 2 is the same, a section along aa. Figure 3 is the same, a section along BB.

Адсорбционно-криогенный аппарат для сублимационного высушивания биологических материалов содержит вакуумную камеру 1, выполненную в виде стакана 2 с осевым отверстием в днище 3 и крышки 4, имеющей кольцевое эластичное уплотнение и винтовой зажим 5. Адсорбционно-криогенный вакуумный насос выполнен в виде трубы 6, заполненной сорбентом 7, один конец которой имеет заглушку 8, а другой открытый конец подсоединен к днищу 3 стакана 2 соосно выполненного в нем отверстия. Подставка 9 с гнездами для емкостей 10 с высушиваемым материалом размещена в вакуумной камере 1. Труба 6 с сорбентом 7 размещена в сосуде 11 Дьюара, а вакуумная камера 1 - на горловине сосуда 11 Дьюара. Узел подачи паров в вакуумную камеру содержит охладительную трубку 12, размещенную в трубе 6 адсорбционно-вакуумного насоса вдоль ее оси, один конец 13 которой пропущен через заглушку 8 трубы наружу, а другой конец 14 выведен наружу через стенку стакана 2 вакуумной камеры. Кроме того, узел подачи паров в вакуумную камеру 1 содержит патрубок 15, расположенный снаружи стакана 2 вакуумной камеры и упруго-эластичный шланг 16 с пережимным устройством 17, один конец которого подсоединен к концу 14 охладительной трубки 12, а другой - к патрубку 15 стакана вакуумной камеры 1. Устройство снабжено манометром (на чертежах не показан), установленным на боковой стенке камеры 1 для контроля за процессом сушки биоматериалов.The adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying biological materials contains a vacuum chamber 1 made in the form of a cup 2 with an axial hole in the bottom 3 and a cover 4 having an elastic ring seal and screw clamp 5. The adsorption-cryogenic vacuum pump is made in the form of a pipe 6 filled sorbent 7, one end of which has a plug 8, and the other open end is connected to the bottom 3 of the glass 2 coaxially made holes in it. The stand 9 with slots for containers 10 with the material to be dried is placed in the vacuum chamber 1. The pipe 6 with the sorbent 7 is placed in the Dewar vessel 11, and the vacuum chamber 1 - on the neck of the Dewar vessel 11. The unit for supplying vapor to the vacuum chamber contains a cooling tube 12 located in the pipe 6 of the adsorption-vacuum pump along its axis, one end 13 of which is passed through the plug 8 of the pipe to the outside, and the other end 14 is brought out through the wall of the glass 2 of the vacuum chamber. In addition, the unit for supplying vapor to the vacuum chamber 1 contains a pipe 15 located outside the glass 2 of the vacuum chamber and an elastic-elastic hose 16 with a pinch device 17, one end of which is connected to the end 14 of the cooling tube 12, and the other to the pipe 15 of the vacuum glass cameras 1. The device is equipped with a pressure gauge (not shown in the drawings) mounted on the side wall of the camera 1 to control the drying process of biomaterials.

Нижняя часть вакуумной камеры 1 может быть заполнена сорбентом 7 до уровня подставки 9 с гнездами, что дополнительно сократит время сушки биоматериала. В качестве сорбента используют высокодисперсный силикагель с объемом пор до 4,5 куб.см/г, величиной удельной поверхности до 500 м²/г, насыпной плотностью 0,1-0,15 г/м³, размером частиц до 30 мкм, например марки ИК-01-2The lower part of the vacuum chamber 1 can be filled with sorbent 7 to the level of the stand 9 with sockets, which will further reduce the drying time of the biomaterial. As a sorbent, highly dispersed silica gel is used with a pore volume of up to 4.5 cubic cm / g, a specific surface area of up to 500 m ² / g, a bulk density of 0.1-0.15 g / m ³ , and a particle size of up to 30 microns, for example marks IK-01-2

Высокодисперсный силикагель ИК-01-2 разработан Институтом катализа СО РАН по патенту РФ №2042620 и выпускается несколькими предприятиями в Российской Федерации. Если силикагель марки КСМ, используемый в прототипе, адсорбирует 10 мл воды на 100 г сухого веса гранул сорбента, то высокодисперсный силикагель ИК-01-2 адсорбирует 300-450 мл воды на 100 г сорбента (полная сорбционная емкость), что сокращает время сушки на несколько часов и позволяет уменьшить остаточную влажность сухого биопрепарата.The highly dispersed silica gel IK-01-2 was developed by the Institute of Catalysis of the SB RAS according to the patent of the Russian Federation No. 2042620 and is produced by several enterprises in the Russian Federation. If the KSM silica gel used in the prototype adsorbs 10 ml of water per 100 g of dry weight of the sorbent granules, then the finely dispersed silica gel IK-01-2 adsorbs 300-450 ml of water per 100 g of sorbent (full sorption capacity), which reduces the drying time by several hours and allows you to reduce the residual moisture of the dry biological product.

Аппарат работает следующим образомThe device operates as follows

1. Подготовка аппарата к работе.1. Preparing the device for work.

В сушильном шкафу при температуре 140-160°С в течении 5-6 ч проводят регенерацию силикагеля. Для этого силикагель засыпают в стеклянные флаконы объемом 450 мл и помещают в сушильный шкаф. По окончании регенерации флаконы с силикагелем плотно закрывают резиновыми пробками для предотвращения захвата влаги из воздуха. Если силикагель долго не использовался, то его следует промыть водопроводной водой и высушить в сухожаровом шкафу при 80°С. После этого проводят регенерацию силикагеля в сушильном шкафу при температуре 140-160°С в течении 5-6 ч. Сосуд Дьюара марки СК-25 (объем 26,5 л) должен быть полностью заполнен жидким азотом.In an oven at a temperature of 140-160 ° C for 5-6 hours, silica gel is regenerated. To do this, silica gel is poured into 450 ml glass vials and placed in an oven. At the end of the regeneration, the silica gel vials are tightly closed with rubber stoppers to prevent the capture of moisture from the air. If silica gel has not been used for a long time, it should be washed with tap water and dried in a dry oven at 80 ° C. After that, silica gel is regenerated in an oven at a temperature of 140-160 ° С for 5-6 hours. The SK-25 brand Dewar vessel (volume 26.5 l) must be completely filled with liquid nitrogen.

2. Подготовка материала для высушивания.2. Preparation of material for drying.

В стерильных условиях готовят раствор сахарозы и желатина (САЖ) на физиологическом растворе (20 г сахарозы, 20 г желатина, 0.9 г NaCl и дистиллированной воды до 100 мл). САЖ автоклавируют при 121 атм в течение 30 мин. Подлежащий высушиванию материал смешивают с САЖ в соотношении 1:2-1:4 (например, 1 мл материала и 2-4 мл САЖ) и разливают в ампулы по 0.2 мл или инсулиновые флаконы по 0.4 мл. Горлышко ампулы пинцетом неплотно Under sterile conditions, a solution of sucrose and gelatin (SAG) is prepared in physiological saline (20 g sucrose, 20 g gelatin, 0.9 g NaCl and distilled water up to 100 ml). SAS is autoclaved at 121 atm for 30 minutes. The material to be dried is mixed with SAS in a ratio of 1: 2-1: 4 (for example, 1 ml of material and 2-4 ml of SAS) and poured into 0.2 ml ampoules or 0.4 ml insulin vials. The neck of the ampoule with tweezers is loose

затыкают малым количеством стерильной ватой так, что бы свободно проходил воздух. Инсулиновый флакон неплотно закрывают резиновой пробкой с разрезом. Ампулы или флаконы помещают в гнезда подставки 9 для ампул и помещают в вакуумную камеру 1, закрывают крышкой 4 и заворачивают винтовой зажим 6 на крышке до упора.plugged with a small amount of sterile cotton so that air would pass freely. The insulin vial is tightly closed with a rubber stopper with a slit. Ampoules or vials are placed in the nests of the ampoule stand 9 and placed in the vacuum chamber 1, closed with a lid 4 and screw screw terminal 6 on the lid is screwed completely.

3. Процесс сушки биологического материала. Трубу 6 аппарата помещают в сосуд 11 Дьюара, предварительно надев на горловину специальную манжету для уменьшения испарения азота. Пережимное устройство 17 снимают с упруго-эластичного шланга 16. Пары азота поднимаются из сосуда 11 Дьюара по охладительной трубке 12 и через упруго-эластичный шланг 16 поступают в вакуумную камеру 1. После охлаждения вакуумной камеры 1 и постепенного замораживания жидкого материала в ампулах 10 (приблизительно через 30-40 мин) упруго-эластичный шланг 16 пережимают устройством 17. За счет глубокого охлаждения жидким азотом силикагеля в камере 1 образуется вакуум, что видно по показаниям манометра (примерно через 5-10 минут). После этого установку оставляют на 4-6 часов для сублимационной сушки замороженных образцов под вакуумом. Через указанное время крышку 4 камеры 1 открывают. Если высушивание проводили во флаконах, то их аккуратно закрывают пробками. После этого флаконы протирают дезинфектантом и завальцовывают. Если высушивание проводили в ампулах, то подставку 9 вынимают из вакуумной камеры 1 установки и ампулы запаивают. Герметичность ампул или флаконов проверяют, помещая их в раствор дезинфектанта на 10-15 сек. Влажность сухого биопрепарата не превышает 2 мас.%.3. The drying process of biological material. The tube 6 of the apparatus is placed in the Dewar vessel 11, after having put on a special cuff on the neck to reduce nitrogen evaporation. The pinch device 17 is removed from the elastic-elastic hose 16. Nitrogen vapors rise from the Dewar vessel 11 through the cooling tube 12 and through the elastic-elastic hose 16 enter the vacuum chamber 1. After cooling the vacuum chamber 1 and the liquid material is gradually frozen in ampoules 10 (approximately after 30-40 minutes) the elastic-elastic hose 16 is pinched by the device 17. Due to the deep cooling of the silica gel with liquid nitrogen, a vacuum is formed in chamber 1, as can be seen from the pressure gauge (after about 5-10 minutes). After that, the installation is left for 4-6 hours for freeze-drying of frozen samples under vacuum. After the specified time, the cover 4 of the camera 1 is opened. If the drying was carried out in vials, then they are carefully closed with stoppers. After that, the bottles are wiped with a disinfectant and rolled. If drying was carried out in ampoules, then the stand 9 is removed from the vacuum chamber 1 of the installation and the ampoules are sealed. The tightness of the ampoules or vials is checked by placing them in a disinfectant solution for 10-15 seconds. The moisture content of the dry biological product does not exceed 2 wt.%.

После сушки патогенных биологических материалов аппарат погружают в 3%-ный раствор формалина и выдерживают в течение 1 часа.After drying of pathogenic biological materials, the apparatus is immersed in a 3% formalin solution and incubated for 1 hour.

Пример 1. Сублимационное высушивание вирусов и бактерийExample 1. Freeze-drying of viruses and bacteria

Вируссодержащие жидкости (клинические образцы, биопробы, смывы с потенциально зараженных поверхностей, образцы с потенциально зараженных объектов, пробы потенциально зараженных жидкостей, культуральные вируссодержащие жидкости, гомогенаты тканей и т.д) или бактериальную культуру E.coli смешивают с САЖ в соотношении от 1:2 (в случае, если Virus-containing fluids (clinical samples, bioassays, swabs from potentially infected surfaces, samples from potentially infected objects, samples of potentially infected fluids, culture virus-containing fluids, tissue homogenates, etc.) or bacterial culture of E. coli are mixed with SAGE in a ratio of 1: 2 (in case

лиофилизуемый материал с высоким содержанием белков и углеводов, например гомогенаты органов, гомогенаты хориоаллантоисных оболочек, ... и т.д.) до 1:4 (в случае, если лиофилизуемый материал с низким содержанием белков и углеводов, например культуральная вируссодержащая жидкость (КВЖ), транссудаты, смывы со слизистых оболочек и т.д.). Полученную смесь вносят в ампулы ШП-5 по 0,2 мл или в инсулиновые флаконы по 0.4 мл. Горлышки ампул затыкают стерильной ватой, ампулы помещают в подставку для ампул и переносят в камеру 1. Высушивание проводят в течении 4-6 часов. Запайку ампул производят на медицинском сварочном аппарате САМ-1. Результаты сублимационной сушки приведены в таблице 1.lyophilized material with a high content of proteins and carbohydrates, for example, organ homogenates, homogenates of the chorioallantoic membranes, ... etc.) up to 1: 4 (in the case of a lyophilized material with a low content of proteins and carbohydrates, for example, culture virus-containing liquid) ), transudates, swabs from the mucous membranes, etc.). The resulting mixture was added to 0.2 ml ampoules of ШП-5 or 0.4 ml to insulin vials. The capsules of the ampoules are filled with sterile cotton, the ampoules are placed in the ampoule stand and transferred to chamber 1. Drying is carried out for 4-6 hours. Sealing of ampoules is carried out on a medical welding machine SAM-1. The results of freeze-drying are shown in table 1.

Таблица 1.
Данные по сублимационной сушке вирусного и бактериального материалаTable 1.
Data on freeze-drying of viral and bacterial material МикроMicro ШтаммStrain Материал Material СтерилSterile ВремяTime Титр микроорганизмаMicroorganism titer организмorganism для высушиванияfor drying ьностьnness сушки, влажность после сушкиdrying, humidity after drying До лиофилизацииBefore lyophilization После лиофилизацииAfter lyophilization Через 1 мес храненияAfter 1 month of storage Вирус осповакциныVaccinia virus КопенгагенCopenhagen КВЖ*KVZh * СтерильноSterile 5 ч, 2%5 hours, 2% 7.3 lg ТЦЦ₅₀/мл7.3 lg MTC ₅₀ / ml 7.2 lg ТЦЦ₅₀/мл7.2 lg MTC ₅₀ / ml 7.2 lg ТЦД₅₀/мл7.2 lg TCD ₅₀ / ml Вирус кориMeasles virus ЭдмонстонEdmonston КВЖKVZH СтерильноSterile 4,5 ч, 2%4.5 h, 2% 6.4 lg БОЕ/мл6.4 lg PFU / ml 6.1 lg БOE/мл6.1 lg BOE / ml 6.1 lg БOE/мл6.1 lg BOE / ml Вирус паротитаMumps virus ПетроНовPetroNov КВЖKVZH СтерильноSterile 5,0 ч, 2%5.0 h, 2% 5.8 lg БOE/мл5.8 lg BOE / ml 5.4 lg БOE/мл5.4 lg BOE / ml 5.3 lg БOE/мл5.3 lg BOE / ml Вирус гриппаFlu virus A/Chicken/Suzdalka/Nov-11/2005A / Chicken / Suzdalka / Nov-11/2005 ВАЖ**IMPORTANT ** СтерильноSterile 5,5 ч, 2%5.5 h, 2% 8.6 lg ТЦЦ₅₀/мл8.6 lg MTC ₅₀ / ml 8.5 lg ТЦЦ₅₀/мл8.5 lg MTC ₅₀ / ml 8.4 lg ТЦЦ₅₀/мл8.4 lg MTC ₅₀ / ml E.coliE.coli DH5αF'DH5αF ' Культура микроорганизмаMicroorganism culture -- 6 ч, 2%6 hours, 2% 9.8 КОЕ/мл9.8 CFU / ml 9.8 КОЕ/мл9.8 CFU / ml 9.7 КОЕ/мл9.7 CFU / ml * - культуральная вируссодержащая жидкость* - culture virus-containing fluid ** - вируссодержащая аллантоисная жидкость** - virus-containing allantoic fluid

Пример 2. Проверка безопасности адсорбционно-криогенного аппарата с целью использования для высушивания патогенных микроорганизмовExample 2. Safety check of the adsorption-cryogenic apparatus in order to use pathogenic microorganisms for drying

Проверку биологической безопасности адсорбционно-криогенного аппарата для лиофильного высушивания проводили на модели бактерии E.coli шт. HD 5α F' и вируса гриппа шт. A/Aichi/2/68 (H3N2). Для проверки отсутствия выброса микроорганизмов из адсорбционно-криогенного аппарата для сублимационного высушивания была использована испытательная установка МДАК. Для этого установку МДАК и адсорбционно-криогенный аппарат, в котором размещены модельные образцы биоматериала, устанавливали в рабочее положение и помещали в изолирующий бокс объемом 3 м³. МДАК представляет собой емкость прямоугольной формы с изогнутым диффузором, имеющим спрямляющую решетку на входе в емкость камеры для равномерного рассеивания аэрозоля по всему объему камеры. На выходе из емкости камеры были размещены пробоотборники - микроциклоны (МЦ-2), в которые производился забор проб аэрозоля из камеры с помощью вакуумного насоса. Скорость потока аэрозоля в емкости составляет 10 см/сек, при этом время прохождения потока аэрозоля всей камеры составляет 5-7 секунд. В качестве сорбирующей жидкости использовали бесцветный раствор Хэнкса с 2%-ной по объему сыворотки крупного рогатого скота, 100 ед./мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина.Verification of the biological safety of the adsorption-cryogenic apparatus for freeze drying was carried out on a model of E. coli bacteria. HD 5α F 'and the influenza virus pcs. A / Aichi / 2/68 (H3N2). To verify the absence of microorganisms from the adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying, the MDAK test setup was used. For this, the MDAC installation and the adsorption-cryogenic apparatus, in which model samples of the biomaterial are placed, were installed in the working position and placed in an insulating box with a volume of 3 m ³ . MDAC is a rectangular-shaped container with a curved diffuser having a rectifying grid at the entrance to the chamber’s capacity for uniform dispersion of aerosol throughout the chamber. At the exit from the chamber’s capacity, samplers were placed — microcyclones (MC-2), into which aerosol samples were taken from the chamber using a vacuum pump. The aerosol flow rate in the container is 10 cm / sec, while the passage time of the aerosol flow of the entire chamber is 5-7 seconds. A colorless Hanks solution with 2% by volume of cattle serum, 100 units / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin was used as the sorbing liquid.

В работе были использованы по 3 пробоотборника-импинджера МЦ-2, в которые заливали по 10 мл сорбирующей жидкости. Время работы пробоотборников 60 минут с расходом воздуха через пробоотборники 10±0,5 л/мин. Отбор проб начинали проводить за 5 мин до начала работы.In the work, 3 MC-2 samplers-impinger were used, in which 10 ml of sorbing liquid were poured. Samplers run for 60 minutes with an air flow rate of 10 ± 0.5 l / min through the samplers. Sampling was started 5 minutes before the start of work.

Всего было проведено 3 независимых испытания адсорбционно-криогенного аппарата в процессе сублимационного высушивания в нем биологического материала. Все три образца из микроциклонов были проверены на наличие генетического материала вируса гриппа методом обратной транскрипции полимеразной цепной реакции (ОТ-ПЦР). Процедура проведения выделения РНК, постановки ОТ-ПЦР и анализа образцов описана ранее (Agranovski I.E., A.S.Safatov, A.I.Borodulin, О.V.Pyankov, V.A.Petrishchenko, A.N.Sergeev, А.Р.Agafonov, G.М.Ignatiev, A.A.Sergeev, and V.Agranovski. Inactivation of Viruses in Bubbling Processes Utilized for Personal Bioaerosol Monitoring. // Applied and Environmental Microbiology, Dec. 2004, p.6963-6967, Vol.70, No. 12). Результаты исследования показали, что ни в одном из 3 образцов РНК вируса гриппа обнаружено не было. Таким образом, результаты проведенных исследований в МДАК с использованием пробоотборника - микроцикдон (МЦ-2), свидетельствуют об отсутствии выбросов вирусного аэрозоля при проведении лиофилизации вируса на адсорбционно-криогенном аппарате для лиофильного высушивания, что свидетельствует о его биобезопасности и пригодности для сушки патогенных микроорганизмов.In total, 3 independent tests of the adsorption-cryogenic apparatus were carried out during the freeze-drying of biological material in it. All three samples from microcyclones were tested for the presence of the genetic material of the influenza virus by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The procedure for conducting RNA isolation, RT-PCR and analysis of samples was described previously (Agranovski IE, ASSafatov, AIBorodulin, O.V. Pyankov, VAPetrishchenko, ANSergeev, A.P. Agafonov, G.M. Ignatiev, AASergeev , and V. Agranovski. Inactivation of Viruses in Bubbling Processes Utilized for Personal Bioaerosol Monitoring. // Applied and Environmental Microbiology, Dec. 2004, p.6963-6967, Vol.70, No. 12). The results of the study showed that in none of the 3 samples of influenza virus RNA was detected. Thus, the results of studies in MDAC using a sampler - microcycdone (MC-2), indicate the absence of viral aerosol emissions during freeze-drying of the virus on an adsorption-cryogenic apparatus for freeze drying, which indicates its biosafety and suitability for drying pathogenic microorganisms.

Предлагаемая конструкция имеет более простой и надежный узел подачи паров в вакуумную камеру, все детали выполнены из металла, что позволяет проводить сублимационную сушку патогенных микроорганизмов даже в полевых условиях. За счет использования более влагоемкого сорбента ИК-02-1 время сушки сокращается на 2-3 часа по сравнению с прототипом и на 10-12 часов по сравнению с первым аналогом. Остаточная влажность снижается до 2-х процентов.The proposed design has a simpler and more reliable unit for supplying vapor to the vacuum chamber, all parts are made of metal, which allows freeze-drying of pathogenic microorganisms even in the field. Due to the use of a more moisture-absorbing sorbent IK-02-1, the drying time is reduced by 2-3 hours compared to the prototype and by 10-12 hours compared to the first analogue. Residual moisture is reduced to 2 percent.

Claims

1. The adsorption-cryogenic apparatus for freeze-drying biological materials, containing a vacuum chamber made in the form of a glass with an axial hole in the bottom and a cover having an elastic ring seal and screw clamp, an adsorption-cryogenic vacuum pump made in the form of a pipe filled with a sorbent, one end of which has a plug, and the other open end is connected to the bottom of the cup coaxially made holes in it, a stand with slots for containers with dried material, placed in a vacuum a chamber, and a node for supplying nitrogen vapor to the vacuum chamber, the pipe with the sorbent being placed in the Dewar vessel, and the glass with the lid on the neck of the Dewar vessel, characterized in that the node for feeding the vapor into the vacuum chamber contains a cooling tube placed in the adsorption pipe the vacuum pump along its axis, one end of which is passed through the pipe plug to the outside, and the other end is brought out through the wall of the vacuum chamber glass, a nozzle located outside the vacuum chamber glass and an elastic-elastic hose with pinch device th, one end of which is connected to the end of the cooling tube, and the other - to the connection cup of the vacuum chamber.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the sorbent additionally filled the lower part of the vacuum chamber to the level of the stand with sockets.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that highly dispersed silica gel with a pore volume of up to 4.5 cubic cm / g, a specific surface area of up to 500 m ² / g, and bulk density of 0.1-0.15 are used as the sorbent. g / m ³ , for example, grade IK-01-2.