Kas yra ultragarsinis smulkinimas?
Ląstelių suskaidymas yra svarbus žingsnis rekombinantinių baltymų gamybos procese. Dešimtmečius ultragarsinis ląstelių suskaidymas buvo laboratorinio masto atrankos metodas. Šiam procesui reikalinga didelė ultragarso amplitudė, tinkama ląstelių suspensijai, sukurianti dideles šlyties jėgas. Šlyties jėga atsiranda dėl stiprios ultragarsinės kavitacijos, kuri generuoja intensyvius asimetrinius sprogimo vakuumo burbulus ir sukelia mikro purkštukus, dėl kurių plyšta ląstelės sienelė. Tačiau dėl tradicinės ultragarso technologijos apribojimų pramoninis šio metodo įgyvendinimas negali nesumažinti ultragarso bangų amplitudės ir kavitacijos sukuriamų šlyties jėgų stiprumo, taip pažeidžiant įtrūkimo proceso efektyvumą. Pramoninio masto ultragarsinių ląstelių lizatoriai turi tokį patį lizės efektyvumą kaip ir laboratorinė įranga, tuo pačiu užtikrinant didesnį našumą.
Tradicinės ultragarso skysčių apdorojimo sistemos apima ultragarso įrankių galvutes su sumažintu skersmeniu išvesties kryptimi ir gali užtikrinti tik didelę ultragarso amplitudę, kai išvesties galas yra labai mažas. Proceso sustiprinimui reikia pereiti prie didesnio išėjimo skersmens įrankio galvutės, kuri gali perduoti ultragarso energiją į didesnį apdorojimo skysčio tūrį, išlaikant didelę amplitudę. Tačiau padidinus tradicinių įrankių galvučių išėjimo skersmenį iki pramoniniu požiūriu priimtino dydžio, jų maksimali amplitudė gerokai sumažės ir nepakaks ląstelėms pažeisti. Todėl tradicinių didelės amplitudės ultragarsinių procesorių naudojimas apsiriboja laboratoriniais tyrimais, kurių negalima tiesiogiai sustiprinti. Atliekant FUNSONIC tyrimus ir plėtrą, šis apribojimas buvo sėkmingai įveiktas, sukonstruoti bandomieji ir pramoninio masto ultragarsiniai procesoriai, galintys generuoti itin dideles amplitudes ir veikti nuolat.
Saccharomyces cerevisiae ląstelių sunaikinimas:
Mes atlikome ultragarso fermentacijos eksperimentus naudodami mūsų eksperimentinio lygio ultragarsinį skystąjį procesorių ir bandomojo masto ultragarsinį procesorių ir gavome šiuos duomenis:
Suspenduokite pradinius pagalbinius kristalus, kurių vidutinis dalelių dydis yra 15,4 mikrono, organiniame tirpiklyje, kurio masės dalis yra 5%. Paviršinio aktyvumo ar kitų medžiagų nenaudota. Suspensija cirkuliuojama per reaktoriaus kamerą 4 l/min greičiu akumuliacinėje talpykloje ir maišoma 2 valandas. Reakcijos kameroje yra deimanto formos štangos ragas, kurio skersmuo 32 milimetrai ir 90 mikronų amplitudė. Viso veikimo metu aušinimo vanduo kontroliuojamas reakcijos kameros temperatūros reguliatoriumi, kad jis tekėtų per korpusą, palaikant suspensijos temperatūrą 25 °C.
Po 2 valandų apdorojimo ultragarsu vidutinis reikalingas dalelių dydis yra apie 0,4 mikrometrų (400 nanometrų). Pramoninio masto gamybai ši programa gali naudoti 3000W pramoninį ultragarsinį procesorių, kuris padidins produktyvumą 5 kartus.
Ultragarsas yra paprastas ir efektyvus formuotų nanokristalų paruošimo būdas. Naudojant deimantines įrankių galvutes, šis procesas gali būti tiesiogiai išplėstas, todėl pramoninės gamybos aplinkoje galima pasiekti laboratorinių rezultatų.
