Биологическая война (Часть 1)

Выживаемость микроорганизмов в конечном препарате резко возросла. Причиной такого качественного скачка в технологии высушивания стало удаление влаги из замороженного материала путем превращения льда непосредственно в пар, минуя жидкую фазу. С понижением атмосферного давления интенсивность испарения воды увеличивалась, скорость высушивания резко возрастала. Поэтому внутриклеточные белки не подвергались воздействию высоких концентраций солей и не денатурировали. Высушенные бактерии представляли собой губчатую массу, объем которой приблизительно соответствовал объему первоначально замороженной бактериальной культуры или концентрированной суспензии. Так как колоидно-химическая структура препарата не нарушалась, при добавлении разводящей жидкости (обычно это изотонический буферный раствор) высушенный материал легко растворялся — отсюда произошло название технологии — лиофилизация. В 1930-е гг. разработано большое количество модификаций способов лиофилизации и сушильных аппаратов, работающих на этом принципе. Даже наметились два направления их технического эволюционирования (рис. 1.17).

В начале 1930-х гг. была значительно усовершенствована технология распылительной сушки. Высушивание биологических материалов производилось в закрытой камере, в которой жидкость, распределенная под действием центробежной силы или давления тонким сплошным слоем, высушивается посредством потока пара, проходящего над жидкостью или под ней (рис. 1.18).

Однако исходным предназначением всех перечисленных технологий было консервирование лечебных сывороток, т. е. биопрепаратов, не содержащих живые микроорганизмы. При их применении к микроорганизмам, и в особенности к вирулентным, исследователя поджидали неприятные неожиданности. Например, по данным Н. Н. Титова (1945), в его собственных экспериментах по высушиванию культур сальмонелл Данича, выполненных в 1936 г. на распылительном аппарате, основная масса бактерий погибала, а вирулентность оставшихся в живых по отношению к крысам была не более 50 % от исходной.

^{Рис. 1.17. Аппараты для лиофильного высушивания биопрепаратов конца 1930-х гг. А. Аппарат камерного типа конструкции Гревеса и Эдера: 1 — компрессорная установка; 2 — сушильник; 3 — конденсатор (змеевик); 4 — вакуум-масляный насос. Б. Коллекторный аппарат Флосдорфа и Мэца: 1 — коллектор с ампулами; 2 — ванна для сухого льда; 3 — конденсатор; 4 — вакуум-масляный насос; 5 — манометр Мак-Леода. По Н. Н. Титову (1945)}

Такие же результаты были получены в 1940 г. в лаборатории по борьбе с грызунами, с амбарными и другими вредителями Института микробиологии Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук (Ленинград), с этими же бациллами, но высушенными лиофильно.

^{Рис. 1.18. Распылительная центрифуга. Посредством диска g, имеющего большое число оборотов, жидкость, притекающая по трубке а, мелко распыляется горизонтальным слоем. Ниже этого слоя по трубе с подается из распределителя пар, высушивающий распыленную жидкость, твердые частицы которой улавливаются на наклонных стенках кожуха е и собираются в приемник g. Выделившиеся пары осаждаются на крышках i и h, вокруг которых имеется желобок для конденсационной воды. Из желобков вода удаляется по трубе К. По Н. Н. Титову (1945)}

Выяснилось, что некоторые микроорганизмы не выносят быстрого охлаждения, что большое значение для сохранения их в жизнеспособном состоянии имеют среда высушивания, возраст культуры, концентрация бактерий в высушиваемых суспензиях, режим высушивания, содержание остаточной влаги в препарате, условия последующего хранения и еще многие другие факторы.