在冷凍干燥機還沒出現的時候，干燥方法會使粉體和生物制品的加熱干燥常常造成顆粒不可復原的團聚，尤其是在超細粉體制備方面，液相中的納米顆粒經干燥會聚結為難以分散的團塊，這主要是因為普通的顆粒干燥過程中水分在從顆粒間孔道散發，表面張力導高的附加壓力，將顆粒緊壓在一起成為團塊。
而冷凍干燥機的出現很好解決了這一問題，冷凍干燥機是先將待干燥凝膠或血液冷凍為固體，再在合理的條件先通過升華作用而使其中的水分氣化而脫除水分，由于冰的氣化過程不會對固體顆粒的聚結狀態產生影響，因此可以完好保存原來的顆粒不被壓緊而團聚，此外冷凍干燥非常適合處理生物制品，比如血液等，因為它沒有高溫操作，可以防止生物制品變質。
冷凍干燥機還可以應用在醫藥領域，如常規對納米藥物采用真空冷凍干燥的方法，并在納米藥物凍干前加入了少許凍干保護劑。納米藥物凍干要求較高，所以凍干保護劑選擇也有要求，選擇粘度大一點的建議是呈玻璃態輔料（如蔗糖或海藻糖）；納米藥物凍干對凍干曲線的要求：建議采用退火處理，因為一般納米制劑濃度均較大，在冷凍干燥過程中溶質易向液面遷移導致液面濃度高，后續干燥水分難以揮發，導致水分含量高，藥物不穩定。凍干完成后樣品水分應該控制在一定范圍，如脂質體制劑一般凍干水分控制在4%~7%之間，水分太高易導致樣品不穩定；水分太低導致脂質體內部水分揮發，復溶過程中脂質體溶脹導致藥物泄露。
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