现代药品与食品真空冷冻干燥过程中传热传质问题的研究

1、 国家自然科学基金申请书PAGE 7第 PAGE 19 页 共 NUMPAGES 19 页学科代码：E0603 受理部门： 收件日期：受理编号：国家自然科学基金申 请 书您现在还不能填写文档或打印，请根据以下三个步骤操作： 1)如果您是Word2000或以上版本用户，请把Word宏的安全性设为:中 方法: Word菜单-工具-宏-安全性-安全级,设置为中 (如果您是Word97用户，继续执行以下步骤) 2)关闭本文档，重新打开本文档 3)点击启用宏按钮，即可开始填写本文档或打印了资助类别：面上项目亚类说明：自由申请项目 附注说明：项目名称：现代药品与食品真空冷冻干燥过程中传热传质问题的研究申

2、请 者：华泽钊 电话托单位：上海理工大学通讯地址：上海市 邮政编码：200093 单位电话：65688272E-mail ：tchua申报日期： 200 FORMTEXT 2年 FORMTEXT 3月 FORMTEXT 10日国家自然科学基金委员会基本信息申 请 者 信 息姓名性别男 出生年月1938年11月民族汉族 学位其他 职称教授 主要研究领域热物理 低温医学技术 食品与制药 电E-mailtchua传个人网页 工作单位上海理工大学动力与能源学院 在研项目批准号50176032 依托单位信息名称代 码20

3、009302 联系人席与亨 E-mailxyh 电话65688272 网站地址 合作单位信息单 位 名 称代 码 项 目 基 本 信 息项目名称资助类别面上项目 亚类说明自由申请项目 附注说明 学科代码E0603:传热传质学 C030404:药剂学基地类别 预计研究年限2004年1月 2006年12月研究属性应用基础研究 总预算经费 申请经费 摘 要项目研究内容和意义简介（限400字）： FORMTEXT 现代药品大多是热敏性药品，为防止由于温度过高而使药品变性，影响产品的质量，最好的技术是真空冷冻干燥。同样，冷冻干燥可保持新鲜食品的色、香、味，保留营养成分和防止表面硬化，提高其复水性和速溶性

4、，食用方便、脱水彻底、重量轻、且能在室温下长期保存。 然而冷冻干燥过程对冻干药品和食品的质量有着决定性的影响。冷冻干燥过程包括预冻、一次干燥、二次干燥和储存阶段等，都是相当复杂传热传质过程；而且这些过程与药品和食品、赋形剂、冻干保护剂的热物性有密切的关系。 本项目运用目前最先进扫描差示量热技术，测定药品和食品的玻璃化转变温度，研究冻干保护剂对玻璃化转变温度的影响；探索测量样品升华界面温度的方法；对影响冻干过程及冻干品质量的传热传质各因素进行较精细、较基础性的研究。 此项目密切结合现代药品和食品的研制，为提高药品和食品的品质，和缩短生产周期、节约能耗、降低成本，提供理论基础和技术手段。关 键 词

5、(用分号分开，最多5个) FORMTEXT 冷冻干燥；药品；食品；升华传热；热物性 项目组主要成员编号姓 名出生年月性别职 称学 位单位名称电话E-mail项目分工每年工作时间（月）11938年11月男教授其他上海理工大chua项目负责人521977年3月男博士生硕士上海理工大jyj冻干显微镜 塌陷现象831977年11月男博士生硕士上海理工大sqname升华测量、传热传质1241973年1月男博士生硕士上海理工大学021-活体保存、传热分析1251949年8月女工程师其他上海理工大

6、ryo低温生物、食品科学861973年10月男讲师博士上海理工大hangyunbin食品、药品1071973年5月男博士生硕士上海理工大hzheng显微研究、药品1281974年11月男博士生硕士上海理工大c1818差示扫描量热术891975年11月男博士生硕士上海理工大u_低温显微、冻干显微1210总人数高级中级初级博士后博士生硕士生 FORMTEXT =ffdMmb_seniorno+ffdMmb_middle_no+ffdMmb_juniorno+ffdMmb_postdrno

7、+ffdMmb_drcanno +ffdMmb_mscanno 1313 FORMTEXT 1 FORMTEXT 2 FORMTEXT 0 FORMTEXT 0 FORMTEXT 6 FORMTEXT 4说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。说明: 2. 第一人必须是申请者，信息从前面自动读入。经费预算 (单位:万元) 科 目预算金额备注（计算依据与说明）一研究经费 FORMTEXT 37.7000 FORMTEXT 1科研业务费 FORMTEXT 12.0000 FORMTEXT （1）测试/计算/分析费 FORMTEXT 3.0000

8、 FORMTEXT 微粒测量；成分测定；品质鉴定 （2）能源/动力费 FORMTEXT 1.0000 FORMTEXT （3）会议费/差旅费 FORMTEXT 2.0000 FORMTEXT 国内学术会议；国内学术交流（4）出版物/文献/信息传播事务费 FORMTEXT 4.5000 FORMTEXT 论文发表费20 x0.1=2.0; 出书2.5（5）其他 FORMTEXT 1.5000 FORMTEXT 复印费0.8；书籍费0.72实验材料费 FORMTEXT 3.7000 FORMTEXT （1）原材料/试剂/药品购置费 FORMTEXT 2.7000 FORMTEXT 氦气等0.6;

9、进口抗冻剂等药品1.5;DSC标定物质0.3;一次性器皿0.3（2）其他 FORMTEXT 1.0000 FORMTEXT 3仪器设备费 FORMTEXT 15.0000 FORMTEXT （1）购置 FORMTEXT 0.0000 FORMTEXT （2）试制 FORMTEXT 15.0000 FORMTEXT 冻干显微镜6.0;动态压力测试3.0;低温显微镜改造4.0;其他2.04实验室改装费 FORMTEXT 2.0000 FORMTEXT 5协作费 FORMTEXT 5.0000 FORMTEXT 电子显微镜费2.0; 外协加工费1.5;提供活体组织费用1.56其他 FORMTEXT

10、0.0000 FORMTEXT 二国际合作与交流费 FORMTEXT 4.8000 FORMTEXT 1项目组成员出国合作交流 FORMTEXT 2.2000 FORMTEXT 以2人次计2境外专家来华合作交流 FORMTEXT 2.6000 FORMTEXT 4人次，每人次0.6三劳务费 FORMTEXT 4.8000 FORMTEXT 学生勤工俭学费等四管理费 FORMTEXT 1.6000 FORMTEXT 五其他 FORMTEXT 0.0000 FORMTEXT 经 费 总 预 算 FORMTEXT 48.9000 申 请 经 费 FORMTEXT 32.0000 其他经费来源（单位：

11、万元）自然科学基金其他项目资助经费 FORMTEXT 0.0000国家其他计划资助经费 FORMTEXT 0.0000其他经费资助（含部门匹配） FORMTEXT 16.9000合 计 FORMTEXT 16.9000 国家自然科学基金项目申请书报 告 正 文立项依据与研究内容（4000-8000字） 1. 项目的立项依据（附主要的参考文献目录）现代药品大多是热敏性药品，即对温度(主要是高温)比较敏感的药品，如脂质体（liposome）、干扰素(interferon)、组织型纤维蛋白溶酶原激活剂(tissue type plasminogen activator)、白细胞介素(interleu

12、kin)、生长激素(human growth hormone)等，还有我国的中草药。在生产热敏性药品时，为防止由于温度过高而使药品变性，影响产品的质量，目前广泛应用的技术是真空冷冻干燥技术(freeze-drying，lyophilization)。冷冻干燥技术是将含水物质在低温下冻结，然后在真空条件下通过对冻干物料加热使冰升华，再除去物料中部分吸附水，得到干制品。用这种方法制造的药品的特征是：结构稳定，生物活性基本不变；药物中的易挥发性成份和受热易变性成份损失很少；呈多孔状，药效好；排除了95-99%的水分，能在室温下长期保存。1，2同样，冷冻干燥的食品也具有明显的优点：可保持新鲜食品的色、

13、香、味，避免一般干燥方法易产生的营养成分损失和表面硬化现象；提高其复水性和速溶性；食用简单方便；脱水彻底、重量轻、且能在室温下长期保存等。冷冻干燥被喻为21世纪的食品加工技术，目前国际市场上冻干食品的价格是速冻食品的7-8倍，是热风干燥食品的4-6倍，经济效益十分可观。3，4然而冷冻干燥也有其缺点和难点：冷冻干燥过程耗时长、耗能多；冷冻干燥过程对冻干药品和食品的质量有着决定性的影响。冷冻干燥过程包括预冷、一次干燥、二次干燥和储存阶段等，都是相当复杂传热传质过程；而且这些过程与药品、食品、赋形剂、低温保护剂的热物性有密切的关系。因此必须弄清楚影响冷冻干燥过程中传热传质的因素，测定有关材料的热物性

14、，才能制定可靠的程序，采用优化的冷冻干燥过程，生产出高质量的药品和食品；并可达到缩短生产时间、节约能耗、降低成本的目的。5-8参考文献：1. Crommelin,Daan J.A.,Sindelar,Robert D., Pharmaceutical Biotechnology, Harwood Academic Publishers, Amsterdam, Netherlands,19972. Oetjen,G.W., Freeze-Drying, Wiley-VCH, Weinheim, Germany,19993. 华泽钊、李云飞、刘宝林，食品冷冻冷藏原理与设备，机械工业出版社，北京，1

15、9994. 中国制冷学会，第七届全国冷冻干燥学术交流会论文集，上海，2002，115. 刘占杰、华泽钊, 蛋白质药品冷冻干燥过程中变性机理的研究进展, 中国生化药物杂志,2000,5,263-2656. 刘占杰、华泽钊 等,不同保护剂浓度和降温速率对脂质体玻璃化转变温度的影响,低温工程,2000, 6, 1-5;7. 刘占杰、华泽钊、李保国, 脂质体冷冻干燥过程的实验研究, 化工进展, 2000, 19,11,69-728. Allison S D,Theodore W REffects of drying methods and additives on structure and func

16、tion of ActinArchives of Biochemistry and Biophysics, 1998,64(3):1711812. 项目的研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题项目的研究内容冷冻干燥的过程对冻干药品和食品的质量会产生极大的影响，而国内外目前在这方面的研究较少。冷冻干燥过程包括冷冻过程和干燥过程，冷冻过程主要与保护剂及其浓度、降温速率、玻璃化和反玻璃化有关；而干燥过程与冷冻过程有着密切联系，因此保护剂及其浓度、降温速率、玻璃化和反玻璃化也将对干燥过程有影响。同时，干燥过程还与加热温度、冷阱温度、冻干室真空度有关。本项目以研究冷冻过程和干燥过程的影响因素为主线，为优

17、化冷冻过程和干燥过程，提高现代药品和食品的品质，和缩短生产周期、节约能耗，提供理论和技术基础。具体研究内容：1测量不同药物、食品的玻璃化转变温度;2研究药物、食品添加不同保护剂后对玻璃化转变温度的影响,以及药物、食品前预处理浓度和时间对玻璃化的影响;3根据上述研究结果，确定样品的冻结过程及最终冻结温度;4研究真空度、加热温度、冷阱温度对第一阶段干燥和第二阶段干燥过程的影响;5改进升华过程的传热传质方程方程和已干燥部分的扩散方程，从实验与理论分析两个途经，以求得优化的过程控制；6寻求不同药品和食品的真空冷冻干燥的优化过程；7针对一些国内外尚未能实现冻干的活细胞和组织，探索新的冻干方案，以求得到突

18、破。(2). 研究目标：1得到一些前人未见发表的关于药品和食品的热物性数据及其他特性数据；2发展冻干传热传质分析模型和方程，为新型药品与食品冷冻干燥的热控制提供分析与控制的理论与技术；3针对几种社会上最为关心的现代药品和食品，寻找实现成功的冷冻干燥的方案，以得到优质的冻干产品；4利用研究成果，针对几种药品和食品的冻干过程，进行分析改进，以求缩短冻干时间，达到提高产量、节省能耗的效果；5发表论文20篇左右，其中在SCI和EI索引的论文为6篇；6编著一本关于现代药品与食品真空冷冻干燥理论与技术的书籍。 (3). 拟解决的关键问题1药品和食品材料玻璃化转变温度的测量；2最终冻结温度的确定；3冻结速率

19、的确定；4升华界面的温度测量；5物料表面塌陷温度的测量与确定，防止产生物料表面塌陷的方法；6多组份药品和食品冻结与升华过程传热传质方程的发展；7活细胞和组织冷冻干燥的特殊方法。3. 拟采用的研究方案及可行性分析1）. 运用最近进口最新型的扫描差示量热仪（美国 PerkinElmer Instruments 公司 Pryis Diamond DSC），测定药品和食品的玻璃化转变温度，并研究不同冻干保护剂对玻璃化转变温度的影响；2）降低冻干机的冷阱温度，使样品的最低冻结温度可低于样品的玻璃化转变温度。一些现代药品与食品的玻璃化转变温度可能低于-55 0C，而目前国内的或一般的进口的冻干机，最低冷阱

20、温度为-55 0C, 样品最低冻结温度只能达到 -45 0C。为此我们已研制了用液氮作冷源的真空冷冻干燥系统，冷阱温度可达-140 0C，样品最低冻结温度能达到 -120 0C。2000年进口了一台美国LABCONCO ,Freen Zone 2.5升台式冻干机，冷阱温度可达 -84 0C。3） .探索利用快速关闭通往真空系统真空阀，测量样品腔内压力变化的方法，来求得样品升华界面的温度。此思路来自：a) Liapis,A.J., Sadikoglu,H., Dynamic pressure rise in the drying chamber as a remote sensing metho

21、d for monitoring the temperature of the product during the primary stage of freeze drying, Drying Technology,1998,16(6):1153-1171b) Oetjen,G.W., Freeze-Drying, Wiley-VCH, New York, 1999对此法，我们已建立了试验系统并进行了初步试验，取得较好的效果。4）.正在研制低温冷冻干燥显微镜系统，该系统具有长的工作焦距，能够通过光学窗口直接观察和摄录被冻干样品表面的情况，以研究表面塌陷情况，并研究防止物料表面塌陷的方法。5）

22、.利用最近几年国外发表的关于冻结过程分析方法的新理论，来分析冻干过程的冻结阶段。 思路来自：(1).Karlsson,J.O.M.,Cryopreservation: freezing and vitrification, Science,2002,296:655-656;(2). Karlsson,J.O.M. A theoretical model of intracellular devitrification, Cryobiology,2001,42,154-169.6）.利用过去我们在细胞和组织低温保存的经验，探索活体细胞和组织冷冻干燥的可能性及其途径。4. 本项目的特色与创新之处本

23、项目的特色：1运用目前最先进DSC的仪器和技术，测定药品和食品的玻璃化转变温度，并研究不同冻干保护剂对玻璃化转变温度的影响；2探索利用快速关闭通往冷阱系统真空阀，测量样品腔内压力变化的方法，来求得样品升华界面的温度；3对影响药品和食品冻干过程及冻干品质量的传热传质因素进行较精细、较基础性的研究分析；4密切结合现代药品和食品的研制；5结合微胶囊化的研究。本项目的创新之处：1研制低温冷冻干燥显微镜，可望能实时观察样品在冷冻干燥各阶段的表面形态变化，测定塌陷温度和塌陷情况；2利用细胞和组织低温保存的经验和启发，探索对现在通用的冻结过程作发展（具体方法尚待探索）；3根据上述研究结果，建立反映冻干过程实

24、际特征的数理方程；4希望能解决几种国内外尚未见报道的现代药品和食品的冷冻干燥问题。5. 年度研究计划及预期研究结果第一年：研究通过测量样品腔内压力变化求得样品升华界面的温度的方法；并以此法判断干燥过程进行情况；研制低温冷冻干燥显微镜系统，以研究表面塌陷情况，并已经防止物料表面塌陷的方法；利用扫描差示量热仪（DSC），测定药品和食品的玻璃化转变温度，并研究不同冻干保护剂对玻璃化转变温度的影响。第二年：对一些具有重要意义的药品和食品，按新思路，进行实验与理论研究,寻找实现成功的冷冻干燥的方案，以得到优质的冻干产品；并缩短冻干时间，达到提高产量、节省能耗的效果；2研究多组份药品和食品冻结与升华过程传

25、热传质方程，为新型药品与食品冷冻干燥的热控制提供分析与控制的理论与技术；3利用最近几年国外发表的关于冻结过程分析方法的新理论，来分析冻干过程的冻结阶段。第三年：1探索活体细胞和组织冷冻干燥的可能性及其途径；2冻结与升华过程传热传质理论和方程的深入研究；3撰写较高质量的论文；3. 完成与总结。研究基础与工作条件1研究工作基础1). 有较长期从事细胞的组织低温保存的经验，在低温保存方面曾经获得部级科技进步奖一等奖和国家自然科学奖四等奖。2). 已研制了一些专业的试验系统和设备：低温显微镜系统、程序降温仪、液氮冷冻干燥机、过冷液氮超快速冷却系统等。3）2002年得到上海市教委重点学科建设项目的资助，

26、购置了近百万元的与冷冻干燥有关的设备。（详见“工作条件”）4). 已发表的有关论文：1. 李云飞，华泽钊，“质量传递控制下的冻干特性研究”，制冷学报，1997，（3）；23-272. 李云飞，华泽钊，“食品真空冻干节能技术研究”，低温工程，1997，（4）：51-563. 李云飞，华泽钊，“真空冷冻干燥中多孔层结构塌陷与玻璃化的关系”，南京林业大学学报，1997，（2）；202-205；4. 刘宝林、华泽钊，“影响蔗糖玻璃化转变温度若干因素的研究”， 华东工业大学学报，1997,19,3,31-35;5. Li, Y. F., Hua, T. C. (华泽钊), Effect of proce

27、ssing parameters on production rate of freeze-dried colostrum, Proceedings of the International Conference on Cryogenics and Refrigeration, April 21-24, 1998, p.141-144；6. Liu, B. L., Hua, Z.Z. (华泽钊), The effect of some factors on the glass transition temperature (Tg) of sucrose solutions, Proceedin

28、gs of the International Conference on Cryogenics and Refrigeration, April 21-24, 1998, 125-128；7. 晏绍庆、华泽钊、刘宝林，”食品玻璃化保存的研究进展及存在的问题”，低温工程，1999,3, 46-50;8. Hua, T.C.（华泽钊）, Xu，J.J., “Quenching boiling in subcooled liquid nitrogen for solidification of aqueous materials”, Materials Science & Engineering

29、A , 292(2000), 169-1729. Zhang, J., Hua, T.C.（华泽钊）, Chen, R.T., “Experimental measurement and theoretical analyses of the freezing-thawing processes around a probe”, Cryo-Letters 21(2000), 245-25410. Liu, B.L., Hua, T.C. （华泽钊）, and Yan, S. Q., “The Experimental Study on Freezing-fracture of Food-mat

30、erials”, Cryobiology, 2000,No.4,490 11. Liu Zhanjie， Hua Zezhao（华泽钊），”The effect of the optimal freeze-drying cycle on the quality of liposome ”, Millennium international Symposium on Thermal and Fluid Sciences, Xian, China, September 18-22,2000;11. 晏绍庆、华泽钊、刘宝林、周培根，”玻璃化保存草莓多酚氧化酶和过氧化酶活性变化的实验研究”，食品科学,

31、 2000 ,21, (1),58-62;12. 晏绍庆、刘宝林、华泽钊、周培根，” 冻结速度对苹果片多酚氧化酶和过氧化酶活性影响的研究 ”，食品工业科技，2000. 21, 2, 8-10;13. 陶乐仁、刘占杰、华泽钊、刘宝林，”苹果冷冻干燥过程的实验研究”，制冷学报，2000, 3, 25-29;14. Yan, S.Q., Hua, T.C.（华泽钊）, Liu, B.L., “ Effects of freezing rate and cold storage condition on the biochemical characteristics of strawberry fru

32、it ”, Cryobiology, 2000,No.6,443 15. 刘占杰,华泽钊，陈建明，高申, “药品冷冻干燥过程中的玻璃化作用”, 中国医药工业杂志.2000,8,380-383;16. 刘占杰,华泽钊, “蛋白质药品冷冻干燥过程中变性机理的研究进展”, 中国生化药物杂志,2000,5,263-265;17. 刘占杰,华泽钊，陶乐仁，刘宝林,”不同保护剂浓度和降温速率对脂质体玻璃化转变温度的影响”,低温工程,2000, 6, 1-5;18. 刘占杰,华泽钊,李保国, “脂质体冷冻干燥过程的实验研究”, 化工进展, 2000, 19,11,69-72;19. 刘占杰、肖洪海、苏树强、

33、华泽钊，冷却方式对冻干脂质体药物的粒径和包封率影响的实验研究，工程热物理学报，2002，23（5），599-601；20. 李云飞、华泽钊、傅行军，降温速率对食品材料冻干特性的影响，制冷学报，2002，23（4），10-12工作条件A: 已具备一些专业的试验系统和设备：低温显微镜系统程序降温仪液氮冷冻干燥机过冷液氮超快速冷却系统超细颗粒粒度分析仪（我校动力学院颗粒研究所）等。B: 2002年得到上海市教委的资助，购置一些与冷冻干燥有关的设备和正在研制一些新的实验系统。已购置的进口设备：1）.差示扫描量热仪 48万；美国 PerkinElmer Instruments 公司 Pryis Diam

34、ond DSC 2）.低温冷冻干燥机 12万； 美国LABCONCO公司 FreenZone 2.5 升台式冻干机两级制冷压缩机，冷阱温度达 84 0C。 3）.全自动小型液氮机 17万；美国CRYOMECH 公司LNP10 Liquid Nitrogen Plant GM 制冷机，35升DewarC: 正在研制的实验系统：1）.超临界二氧化碳快速膨胀制取微胶囊系统(购置+研制) 10万; 2）.冷冻干燥显微系统 8 万；3）.改进的低温显微系统 10万；4）其他：已购置实验室用实验台、氦气瓶、氮气瓶等 4万。目前已具备对近代药品与食品冷冻干燥进行深入的的精细研究的基本条件。D: 已经和复旦大

35、学药学院、解放军第二军医大学药学院等联合进行新药的研制；正和上海市农委等联合进行食品冷冻干燥的研究。E: 已有4名博士生正在从事药品与食品冷冻干燥的研究。申请人简历华泽钊:1956-1962 清华大学本科；1962-1965清华大学研究生；1980.12-1983.7 美国麻省理工学院（MIT）访问学者,低温生物医学专业。主要研究经历：1983年回国后创建低温生物工程研究室。经十余年努力，在低温工程热物理与生物医学相结合的新兴交叉学科低温生物医学科学方面, 提出了较系统的理论和实施技术；并和医学、生物部门配合，成功地实现了许多重要细胞、组织的低温保存；提出并实施了低温显微DSC、超快速冷却技术

36、；解决了电镜样品制备技术、低温外科手术一些问题。1986 由讲破格晋升为正教授；国内首批低温工程博士生导师(1986)；1991-1993应邀到纽约州立大学任研究员；并兼任美国低温医学科学公司顾问； 1996年起任英国期刊、美国期刊Cell Preservation Technology编委。曾以第一完成者获机械部科技进步壹等奖、国家自然科学奖肆等奖、和部省级贰、叁等奖6项。曾获1989年、2001年全国教育系统劳模；1997年上海市劳模。在本项目申请人和负责人。学校规定1990年以前国务院学位委员会批准的博士生导师可工作到68岁。申请人华泽钊1986年被国务院学位委员会批准的博导，现年64岁

37、，身体健康、精力尚充沛，希望能承担这最后一个国家自然科学基金项目，并保证完成任务。近期发表的与本项目有关的论著：1. 食品冷冻冷藏原理与设备，机械工业出版社，北京，19992. 药品冷冻干燥过程中的玻璃化作用, 中国医药工业杂志.2000,8,380-3833. 蛋白质药品冷冻干燥过程中变性机理的研究进展, 中国生化药物杂志,2000,5,263-2654. 不同保护剂浓度和降温速率对脂质体玻璃化转变温度的影响,低温工程,2000, 6, 1-55. 脂质体冷冻干燥过程的实验研究, 化工进展, 2000, 19,11,69-726. 低温保存微胶囊化胰岛的实验研究，低温工程, 2000, 11

38、8,6, 30-347. Analyses of thermal stress and fracture during cryopreservation of blood vessel ”, Science in China (Series E)，2001,44(2),158-163 ;8. 胰岛移植用免疫隔离微胶囊的牢固性、生物相容性和通透性研究”, 中国免疫学杂志，2001, 17:(2) 85-88;9. Microscopic Study of Crystal Growth in Cryopreservation Agent Solutions and Water , Annals o

39、f the New York Academy of Sciences, 2002, Vol.972:1-7; 10. Cryopreservaton and Xenotransplantation Studies of Microencapsulated Rat Pancreatic islets, Cryo-Letters, 2002, 23, 47-52王奇凤：1975年上海机械学院光学仪器专业大学毕业；1986年开始从事低温生物医学技术研究。曾获上海市科技进步叁等奖、机械部科技进步壹等奖、国家自然科学奖肆等奖。在本项目中主要从事实验研究和业务协调。近期发表的与本项目有关的论文：1. 犬气

40、管低温保存的实验研究，制冷学报，1999，第2期，第50-53页。2. 临床医学中若干热物理问题的研究，自然科学进展，2002，12（12），1240-1245；3. 细胞组织低温保存中污染和微断裂的防止，制冷学报，2002，23（2），39-41；苏树强、肖洪海、李 川、郑艺华、胥 义、高 才：在读博士生在本项目中主要从事的研究工作：苏树强：多功能冷冻干燥显微系统的研制；升华界面参数测量；升华过程传热传质研究； 肖洪海：现代药品与食品冻干曲线的测量与研究；DSC 的测量；冻结过程的机理分析；活体细胞或组织冻干途径的探索；李 川：冷冻干燥显微系统的研制、药品与食品冻干过程中塌陷温度的测量；塌陷

41、状态的显微观察、分析与防止理论；郑艺华：具体药品与食品的冷冻干燥；胥 义：低温显微镜与冻干显微镜；高 才：扫描差示量热术及热物性测量。发表的与本项目有关的论文：1. 冷却方式对冻干脂质体药物的粒径和包封率影响的实验研究，工程热物理学报，2002，23（5）,599-601;2. 食品真空冷却的机制、特性与实验装置，制冷技术，2002,2,7-11;3. 瓶装药液冻干过程中搁板预冷特性分析，中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文集， 1001-1004。上海，2002。4. 血站用低温设备的需求及现状制冷技术，2002，（3）：7-10，155. 药品冻干和食品冻干的比较和分析第七届全国冷冻干

42、燥学术交流会论文集，2002，44-47.6. 营养粥的冻干实验研究中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文集，上海，2002，1005-10097. 冻干过程中水蒸汽扩散系数的分析中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文集，2001，青岛张贇彬：2003年1月韩国岭南大学获“食品科学与工程”博士学位，2003年3月来我校工作，在本项目中主要从事食品和药品的性能检测。承担科研项目情况 (1): 已完成国家国家自然科学基金重点项目临床医学中若干热物理问题的研究（59836240）（1999.1-2002.12）已完成并结题。附上项目总结报告部分内容：（此项目2002年底已完成，2003年5月将开

43、评审会）根据国家自然科学基金项目批准意见书的建议，此项目由上海理工大学和华中理工大学共同完成。上海理工大学的研究重点放在组织的低温保存和损伤机理、控制技术、及其临床应用。经费为40万元。华中理工大学的研究重点是近红外光学层析成像和荧光蛋白基因标记技术，实施无损检测；完成与活体组织热物性的关联。经费为60万元。上海理工大学的具体研究内容和计划如下：1.建立用于研究低温杀伤肿瘤组织的实验系统；研究各种参数对低温杀伤效果的影响，为临床治疗提供技术指导。此试验系统可使液氮经过细导管（外部绝热）深入人体内部，达到用低温杀伤深部肿瘤的目的，而不损及周围正常组织。采用近三相点温度的过冷液氮；研究细管内的受热

44、汽液两相流动；研究冻结部分的温度分布、冻结边界的扩张速度、降温速率、结冰和融冰对组织杀伤效果的影响；研究周围正常组织的热保护。2.深入研究多种因素对细胞、组织在降温与复温过程中的影响；探索解决复杂细胞、组织低温保存的新路线、新途径、新方法。3.改进低温显微-DSC（差式扫描量热）系统；研究多元溶液在冻结与融化过程中冰晶变化以及量热学量的变化；研究在降温过程中实现溶液玻璃态固化，和在复温过程中防止反玻璃化的方法；探索强电场对细胞低温保存的影响。4.与上海有关大医院合作，研究解决一些人体重要组织的低温保存的实际问题，分别实现人体气管、胰岛组织、动脉血管和胚胎等的低温保存临床移植，使我国在这些方面达

45、到国际先进水平。完成情况：按计划任务书的要求，上海理工大学承担此项目的主要任务，是进行关于人体若干重要细胞和组织的低温保存和肿瘤低温杀伤等临床医学中若干低温热物理问题的研究。本项目共发表论文43篇，其中在SCI索引国际期刊发表论文5篇。已获准专利2项；正申请专利2项（内含发明专利1项）。论文除在工程方面期刊（Materials Science & Engineering、Science in China(E)、自然科学进展、工程热物理学报、低温工程、仪器仪表学报、制冷学报, 化工进展等）发表外，还在医学方面期刊（Cryo-Letters、Cryobiology、Annals of the Ne

46、w York Academy of Sciences、，中国生物医学工程学报、中国免疫学杂志、中国生化药物杂志、中国胸心外科临床杂志、上海医学、中国医药工业、医用生物力学、中国医学物理学杂志）发表13篇。呈现了与临床医学相结合、学科交叉的特色。本项目的部分成果获2002年上海市科技进步三等奖。 从事本项目的博士生5名，已有4名获博士学位；硕士生4名，已有2名获硕士学位；博士后1名。 2001年5月由国家自然科学基金委员会组织了此重点项目中期检查会，评价是：“此部分研究与临床医学密切结合，有很好的实用价值。对照研究计划，超额完成任务。建议适当追加经费”。此后追加了经费10万元，我们深化了部分研究

47、；并在血管低温性质的试验、组织工程等方面，进行了拓宽研究。此项目已高质量地超额完成任务。其总体水平具国内领先和国际先进；在过冷液氮中的沸腾传热和超快速冷却技术、血管冻结过程中微裂纹的分析、胰岛的微胶囊、组织工程化皮肤冻存复苏技术等方面，居国际领先。 (2)承担国家自然科学基金面上项目探测农药残留生物传感器热问题的研究（50176032）（2002.1-2004.12）-进展顺利附上2002年年度报告正文年度计划要点和调整情况:按计划进行，原计划中的部分内容已超额完成。国内外均在积极研究探测农药残留的生物传感器，但目前尚未有量热式的，也没有我们在专利中反映的特色。因此，我们在进行应用基础性研究的

48、同时，也已在研制样机，以求更快地得到产品。2研究工作主要进展和阶段性成果:1本项目拟研究量热式探测有机磷农药生物传感器的一些基础热问题，包括微量有机磷与酶反应热的检测、维持酶反应的微型半导体制冷-加热恒温器。为此，我们组成了由工程热物理、食品科学、计算机技术三方面人才的研究班子。2已寻找到一种能与有机磷产生专有反应的酶。在国外，曾有人用已酰胆碱脂酶（AChE）国内没有此类产品。我们曾通过Sigma公司进口2000 U ,价格很贵,要93.5 美圆（曾进口5克，价800）。在我们的研究中，发现自己提取的小麦脂酶，能替代已酰胆碱脂酶；制取2000 U小麦脂酶，只需50-100 g小麦，成本只有几角

49、钱，为实用开辟的道路。（见论文1，和发明专利）。3提出用“同种失活酶作参比的农药残留酶柱探测方法”已申请发明专利。4研究了植物酶浓度和温度对农药抑制酶反应的影响。（见论文2、3、4）5为控制温度，研制了一台小型的用于酶反应的半导体制冷器，并组建成半导体制冷控温酶反应检测仪。（见论文5）6实验研究了农药残留对植物酶抑制所产生的光学效应和并初步研究了其热学效应。（已投稿）此研究目前已发表主要论文5篇；已获授权实用新型专利一项，已申请发明专利二项，实用新型专利一项。此项目第一年期间，曾邀请爱尔兰国立大学食品科学系孙大文教授在其学术休假期间来我校合作科研2个月（2202年10-11月）。目前从事此项目

50、的博士生2名，硕士生4名。发表主要论文：1.肖建军，华泽钊，徐 斐，李保国. 用于测量农药残留的小麦酯酶的选择。 分析测试学报，2002，21（2）：11-142.肖建军，华泽钊，徐 斐，李保国. 植物酶浓度对检测乐果灵敏度的影响研究. 环境科学学报，2002，22(5):653-6573.肖建军、华泽钊、徐斐，温度影响农药抑制植物酶的研究，工程热物理学报，2002，6，105-1084.王仲海， 肖建军 ，李鹏 ，华泽钊. 农药生物传感器中酶的最佳浓度的研究. 食品科学，2002，23（6）：75-77.5.肖建军，李 鹏，华泽钊，申 晋. 半导体制冷控温酶反应检测仪. 仪器仪表学报，200

51、2，23（6）：551-555专利：已授权专利：1. 华泽钊、肖建军、徐斐“探测农药残留用的量热式生物传感器” 实用新型 （申请日2001/9/26；授权公告日2002/11/6； 专利号：ZL 01 2 53887.6）已申请待授权专利：1. 肖建军、徐 斐、许学勤、华泽钊、赵肖磊“以同种失活酶作参比的农药残留酶柱探测方法及其装置 ” 发明专利（申请号：02137683.2；申请日期：02/10/29）2. 许学勤、徐 斐、华泽钊“采用一次性固定化酶柱的有机磷农药速测仪” 实用新型申请（申请号：02261084.7；申请日期：02/10/29）3. 许学勤、徐 斐、华泽钊“适用于农药残快速探

52、测的一次性使用的固定化酶柱” 发明专利 （申请号：02137684.0；申请日期：02/10/29） 国家自然科学基金项目申请书签字和盖章页(此页不用填写!) 申 请 者：华泽钊 依托单位：上海理工大学项目名称：现代药品与食品真空冷冻干燥过程中传热传质问题的研究 资助类别：面上项目 亚类说明：自由申请项目附注说明： 申请者承诺： 我保证申请书内容的真实性。如果获得基金资助，我将履行项目负责人职责，严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，认真开展工作，按时报送有关材料。若填报失实和违反规定，本人将承担全部责任。 签字： 项目组主要成员承诺： 我保证有关申报内容的真实性。如果获得基金资助，我将严格遵守国家自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，加强合作、信息资源共享，认真开展工作，及时向项目负责人报送有关材料。若个人信息失实、执行项目中违反规定，本人将承担相关责任。编号姓 名工作单位名称项目分工每年工作时间(月)签 字1华泽钊上海理工大学项目负责人52李 川上海理工大学冻干显微镜 塌陷现象83苏树强上海理工大学升华测量、传热传质124肖洪海上海理工大学活体保存、传热分析125王奇凤