Introducción a la Liofilización

La deshidrocongelación, también conocida como liofilización, es un proceso que se utiliza para la preparación de muestras.Con sus propiedades de conservación únicas, la liofilización tiene una gran variedad de aplicaciones con una lista cada vez mayor de nuevos usos cada año.

¿Qué es la liofilización?

La liofilización es un proceso en el que una muestra completamente congelada se coloca al vacío para eliminar el agua u otros disolventes de la muestra, lo que permite que el hielo cambie directamente de sólido a vapor sin pasar por una fase líquida.Este proceso, llamado sublimación, junto con la mínima entrada de calor que se requiere, es ideal debido a las propiedades de conservación a largo plazo que brinda a la integridad de la estructura biológica y química de la muestra.La liofilización se puede lograr en varios volúmenes, desde pequeños liofilizadores domésticos hasta grandes equipos a escala de producción.

¿Para qué se utilizan los liofilizadores?

La primera gran utilización de la liofilización fue durante la Segunda Guerra Mundial, para el transporte de sangre, suero y penicilina.Desde el desarrollo de estas técnicas modernas de secado por congelación, la tecnología de liofilización ha seguido avanzando y se ha utilizado para un amplio espectro de aplicaciones en una variedad de campos.Los liofilizadores de laboratorio se utilizan comúnmente para la investigación en disciplinas biológicas y ambientales, así como en la investigación y el desarrollo de muchos medicamentos modernos.

En el hogar, los liofilizadores se usan más comúnmente para congelar alimentos secos.Esta forma de conservación no solo prolonga la vida útil de los alimentos, sino que también se ha demostrado que retiene nutrientes importantes y mejora el sabor de cosas como frutas, verduras, carnes e incluso café.

Equipo necesario para la liofilización

Para liofilizar con éxito una muestra, su equipo deberá cumplir con ciertos requisitos.Primero, el colector de su liofilizador deberá estar entre 15 y 20 grados más fría que el punto de congelación de su muestra para atrapar el vapor de agua que se está liberando.También necesitará una bomba al vacío que pueda alcanzar un mínimo de 0,020 mBar.Este vacío profundo establece una presión negativa, lo que obliga a las moléculas de agua que fluyan libremente y que hayan dejado la muestra a través de la sublimación a evacuar el entorno alrededor de la muestra y viajar al serpentín colector.También deberá tener un accesorio de secado, como: un colector, secador de cámara o bandeja, y cristalería o bandejas para contener su muestra.Aunque no es obligatorio, un sistema de detección de punto final hace que el método de liofilización (que a veces dura varios días) sea más fácil de administrar al mantenerlo informado sobre cuándo la muestra ha terminado de secarse.

Equipos requeridos

• Secador por congelación (cámara hermética al vacío con bobina colectora)
• Bomba al vacío que puede alcanzar un vacío final de 0,020 mBar o inferior
• Portamuestras herméticos al vacío (frascos o viales con adaptadores, o cámara con bandejas)

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Etapas de la liofilización

Hay tres etapas en el proceso de liofilización: precongelación, secado primario y secado secundario.

Precongelación

La etapa de precongelación es la etapa más importante del proceso de liofilización.En esta etapa, el material de la muestra deberá enfriarse al menos a la temperatura del punto de fusión de esa muestra.Esto asegura que la muestra se congelará por completo y luego podrá someterse a la sublimación.Si la muestra no está sólidamente congelada, se producirá la evaporación y la muestra no logrará las mismas propiedades de conservación que se obtienen con la sublimación.

La velocidad a la que se congela la muestra afectará el tamaño de los cristales de hielo que se forman.Si no se hace correctamente, puede afectar la velocidad de reconstitución, la duración del proceso de liofilización y la integridad y estabilidad de su muestra.

Los cristales de hielo más grandes facilitan una liofilización más rápida y eficiente porque las moléculas de agua pueden moverse más libremente fuera de la muestra durante la sublimación.Para muestras como alimentos o tejidos, los cristales grandes pueden romper las paredes celulares y dañar la muestra.En estas situaciones, es mejor que la congelación se realice rápidamente mediante congelación instantánea, creando cristales de hielo más pequeños.

Secado Primario

El secado primario comienza cuando enciende su liofilizador y su bomba al vacío.Con el entorno de baja presión, comienza el enfriamiento por evaporación de la muestra, lo que permite que la energía en forma de calor acelere el proceso de liofilización.Al final del secado primario, aproximadamente el 93 % del agua de la muestra se sublima.Esta etapa puede durar varios días, según el tipo de muestra y el aporte de calor.Para los laboratorios que utilizan su equipo de liofilización para la preparación y resuspensión de muestras, en el secado primario es donde terminaría la corrida.Para la conservación a largo plazo de la muestra, la operación continuaría hasta el secado secundario.

Secado Secundario

En la fase de secado secundario, se liberan las moléculas de agua que están unidas a la muestra.En esta etapa se agrega calor adicional para eliminar el exceso de humedad, dejando un contenido de humedad de alrededor del 2%.El secado secundario generalmente se usa en muestras que se están preparando para su conservación y almacenamiento a largo plazo.

¿Por qué liofilizar?

Si bien la liofilización puede lograr muchas cosas, su objetivo principal es proteger la estructura biológica y química de una muestra a través del proceso de sublimación.Una vez completa, la muestra se puede utilizar para pruebas, conservación a largo plazo o, en el caso de los alimentos, para comer.En el laboratorio, las aplicaciones de la liofilización son ilimitadas.

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