一些溶解二氧化碳的液体包括水、饮料中的碳酸水、啤酒等碳酸饮料,以及某些有机溶剂如甲醇和乙醇等。可以分为两类:极性液体和非极性液体。在实际应用中,常见的二氧化碳溶剂包括水和各种有机溶剂,具体选用哪种液体,取决于实验或工业应用的具体要求。
极性液体包括水、甲醇、乙醇、丙酮等。由于二氧化碳具有较强的极性,能够与这些极性液体中的部分官能团发生作用,形成氢键或离子偶极相互作用,从而实现其在液体中的溶解。例如,在水中,二氧化碳能够形成碳酸根离子和氢离子的平衡反应,使得二氧化碳在水中呈现出酸性特性。
非极性液体则主要包括烷烃类物质,如正己烷、苯、甲苯等。这些液体不具备极性官能团,因此无法通过氢键或离子偶极相互作用来溶解二氧化碳。但是,它们具备一定的分散力,能够将二氧化碳分散在液相中,形成一个稳定的溶液。
根据 PAT 指南,溶解二氧化碳(DCO₂)是生物制药生产过程中的关键工艺参数 (CPP)。通过影响其他参数,比如细胞外和细胞内pH值,它对参与细胞生长,或产物形成和质量的不同代谢途径产生影响。
生物制药应用中的溶解二氧化碳(DCO₂)传统上是通过间接pH测量(西弗林豪斯技术)进行监测的——要求操作人员多次通过产品校准、维护电极来解决多种漂移。最重要的是,嵌入式的pH传感器必须经常更换。二氧化碳分子扩散到气体渗透膜中,该传感器测量二氧化碳特定的中红外区域波长的吸收,这与样品中二氧化碳的分压(液体或气体)直接相关。
其结果是,测量比传统传感器更准确,无需维护,无需更换部件,能够实时自动控制溶解二氧化碳含量。这些改进还确保了不同批次的重现性,降低了成本,并提高了整个处理过程中的一致性——从研发到大规模生产。