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什么是超聲波細胞破碎?

閱讀:603      發(fā)布時間:2024-9-9
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細胞破碎是重組蛋白質生產(chǎn)過程中的一個重要步驟。幾十年來,超聲波細胞破碎一直是實驗室規(guī)模的選擇方法。該過程要求高超聲波振幅適用于細胞懸浮,產(chǎn)生極大的剪切力。剪切力是強烈的超聲空化的結果,強烈的超聲空化產(chǎn)生劇烈的不對稱的內(nèi)爆真空泡,并引起微射流,使細胞壁破裂。然而,由于傳統(tǒng)超聲波技術的局限性,這種方法的工業(yè)實施不可能不減少超聲波振幅,減少空化產(chǎn)生的剪切力的強度,因此,損害了裂解過程的效率。工業(yè)規(guī)模的超聲波細胞裂解器,具有與實驗室設備相同的裂解效率,同時提供更高的生產(chǎn)率。

超聲波細胞破碎
超聲波細胞破碎


傳統(tǒng)的超聲波液體處理系統(tǒng)包括在輸出方向上減小直徑的超聲波工具頭,并且只有在其輸出端很小時才能提供高超聲波振幅。工藝放大需要切換到輸出端直徑更大的工具頭,能夠將超聲波能量輸出到更大體積的加工液體中,同時仍保持高振幅。然而,如果傳統(tǒng)工具頭的輸出端直徑增加到工業(yè)上可接受的尺寸,其最大振幅將顯著降低,不足以破壞電池。因此,傳統(tǒng)高振幅超聲波處理器的使用僅限于無法直接放大的實驗室研究。我們通過開發(fā)BHUT成功地克服了這一限制,BHUT允許構建中試和工業(yè)規(guī)模的超聲波處理器,能夠產(chǎn)生振幅并運行連續(xù)不斷地。我們的工業(yè)電池破壞設備結構緊湊,只需要很少的技術支持,僅包括兩個濕部件(HBH型杠鈴工具頭和反應器室),便于清潔。


超聲波細胞破碎設備
超聲波細胞破碎設備


釀酒酵母細胞破壞

為了說明基于 bhut 的處理器制備賦形納米晶體的能力,利用我們的小型超聲液體處理器 bsp-1200進行了超聲發(fā)酵實驗。處理器配置在流通安排中,如下面示意圖所示。


超聲波釀酒酵母細胞破壞
超聲波釀酒酵母細胞破壞


將平均粒徑為15.4微米的初始賦形劑晶體懸浮在質量分數(shù)為5% 的有機溶劑中。沒有使用任何表面活性劑或其他藥劑。懸浮液在貯槽中以4l/min 的速率循環(huán)通過反應器室,攪拌2小時。反應室裝有直徑32毫米、振幅為90微米的hbh型杠鈴喇叭。在整個操作過程中,通過反應室的溫度控制外殼將冷卻水流動,使懸浮液的溫度保持在25 °c。

經(jīng)過2小時的超聲波處理,所需的平均粒徑約為0.4微米(400納米)。對于工業(yè)級規(guī)模的生產(chǎn),該程序可以用到3000W工業(yè)超聲波處理器,這將使生產(chǎn)率提高5倍。

超聲波是一種簡單有效的制備賦形納米晶的方法。通過bhut的使用,該過程可以直接擴展,使得在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中實現(xiàn)實驗室成果成為可能。


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