細(xì)胞破碎－超聲波和超高壓的比較

　破碎細(xì)胞，進(jìn)而提取出高純度、高活性的蛋白質(zhì)或多肽，是每個科研工作者和從事生物技術(shù)工作的人的共同心聲。

     超聲波破碎法在細(xì)胞破碎中應(yīng)用zui普及，但是超聲破碎機(jī)理尚未*清楚，可能與空化現(xiàn)象引起的沖擊波和剪切作用有關(guān)。超聲破碎操作簡便，但是破碎成本高，易引起溫度的劇烈上升。在中~大規(guī)模操作時，產(chǎn)生的化學(xué)自由基能使某些敏感性活性物質(zhì)失活。對不同菌種的發(fā)酵液，超聲破碎的效果差別較大。一般地，桿菌比球菌較易破碎，革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞比革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞較易破碎，對酵母菌的破碎效果較差。隨著科研的深入、生產(chǎn)的發(fā)展，人們對具有高活性的蛋白質(zhì)或多肽的需求量越來越大。超聲波破碎已不能滿足人們的需求。

    高壓細(xì)胞破碎原理與超聲波破碎原理不同，在高壓作用下，樣品從高壓室高速噴出，速度可達(dá)每秒幾百米。這種高速噴出的漿液又射到靜止的撞擊環(huán)上，被迫改變方向從出口管流出。細(xì)胞在這一系列過程中經(jīng)歷了高速剪切、碰撞和空穴效應(yīng)等，從而造成細(xì)胞的破碎。

　 一般認(rèn)為壓力超過100Mpa就是超高壓。在超高壓條件下，生物體高分子立體結(jié)構(gòu)中的非共價結(jié)合發(fā)生變化，使細(xì)胞膜破裂，菌體內(nèi)成分泄漏，生命活動停止，微生物菌體破壞而死亡。所以，超高壓均質(zhì)儀在細(xì)胞破碎等方面得到了重視和廣泛應(yīng)用。
    　　　　
　 目前市場上的超高壓細(xì)胞破碎機(jī)有APV, Avestin, Niro等，這些細(xì)胞破碎機(jī)推廣較早。但是在細(xì)胞高活性破碎方面還是略遜*。低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的問世，*市場空白。尤其在保持蛋白質(zhì)或多肽活性方面，低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的效果是顯著的①。這是因?yàn)檫M(jìn)樣、破碎、出樣全過程在4~6℃低溫循環(huán)水浴中進(jìn)行，細(xì)胞高壓破碎時產(chǎn)生的熱量被冷卻循環(huán)水吸收。在內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì)、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，找到了剪切、碰撞、空穴三種效應(yīng)搭配的*比例。這種*設(shè)計(jì)，既保證了細(xì)胞的破碎率，同時zui大限度地保持了蛋白質(zhì)或多肽的活性。

　我們曾用BRANSON超聲波細(xì)胞破碎儀和低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀破碎相同量的大腸桿菌，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用BRANSON超聲波破碎得到的多肽活性為110U/mg, 而使用低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀得到的數(shù)據(jù)是155U/mg。用低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀破碎后的多肽活性比超聲波破碎提高了40%。



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