高压连续流细胞破碎仪

超声波细胞破碎仪是利用超声波在液体中的分散效应,使液体产生空化的作用,从而使液体中的固体颗粒或细胞组织破碎。常规使用方法是把要破碎的材料放到烧杯中，开电源设定时间（震动时间和间歇时间），将破碎仪的探头放到材料中。使用过程中，超声波发生器电路将50/60Hz的市电转换成18-21KHz的高频高压电能，因此破碎过程中会大量产热，一般在冰浴下破碎。超声波细胞破碎仪的两大组成部件为超声波发生器和换能器（有的配置有隔音箱）。1、超声波发生器：工作原理：由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这个特定频率就是换能器的频率，一般应用在超声波设备中的超声波频率为20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz、60KHz。2、换能器组件：换能器组件主要由换能器和变幅杆组成。3、隔音箱：可以有效地的降低工作过程中的所发出的噪音，保持实验室安静。超声波细胞破碎仪在我国的行业推广已进入成熟阶段，而应用仍不够普及!该仪器(设备)应用范围非常广泛，这是其它仪器设备所不能比拟的。也正因如此，该仪器(设备)的市场潜力很大，所以生产厂家也日趋增多，这也同时造成了超声清洗行业及市场的相对混乱，可以用八个字来形容“鱼龙混杂，良莠不齐”!超声波细胞破碎仪分类如下：一、按探头（“tip”）直径分类处理不用体积的样品需要选择不同“tip”头的超声波破碎仪。由于各制造厂家的产品结构不同，其“tip”头直径不尽相同。一般“tip”头从微量5mm(适合1ml处理量)到25mm(适合1000ml处理量)，有连续流探头，处理量可达80升/小时。可能会发生磨损的高能应用中会用到可更换“tip”头。当能量通过“tip”头被传递时，金属表面留下痕迹的地方会发生腐蚀。随着时间的推移，发生腐蚀的地方会产生轻微的蚀损斑。“tip”头可以用砂纸或纱布来打磨，除非是损坏到一定的程度；当这种情况发生时，“tip”头将很难进行调谐频率，取而代之的可能是发出长而尖的噪音，最终产生裂纹。 要有效地加工给定剂量的样品，有两个主要的因素需要考虑：“tip”头尺寸和输出功率。这两个因素必须同时匹配才能获得最佳效果。小功率大“tip”头，则“tip”头无法工作；而太大的功率则“tip”头可能损坏。购买时请注意所需型号附件。二、按功率分类超声波细胞破碎仪的功率大小是客户的首选指标，它决定着被破碎物的数量、大小、质量及效果。所以各生产厂家对此指标也都非常重视。一般情况下，实验室、化验室、研究所、药品检验所等科研单位，使用的功率都不大，（一般在500W以下）；而生物公司、制药厂、化工企业等生产单位，所用的功率大都在500W-2000W左右。由于各制造厂家的产品结构不同，其功率的标注方法也不尽相同。不过按照用户常用的惯例，一般有以下几种：50W、100W、150W、250W、300W、350W、500W、1000W、2000W。一般超声波细胞破碎仪输出功率可根据需要适度调节。 标准超声波细胞粉碎机产品的额定工作频率是20千赫兹。一些超声波细胞粉碎机有自动调谐功能可以使频率在一个小的范围内变化。

目前国内对细胞破碎机的研究局限于实验研究,仅对某种结构均质阀的均质效果进行验证与分析,或是选择结构参数。实验研究的局限性使这种分析不够全面。高压细胞破碎机是目前生物工程领域广泛使用的一种细胞破碎机。作者结合近期国外对高压细胞破碎机的理论研究工作,应用半经验半理论的方法,分析探讨了高压细胞破碎机的均质理论。高压细胞破碎机的结构及工作原理： 高压细胞破碎机由高压泵和破碎阀两部分组成,高压泵通常采用柱塞往复泵,其结构与一般柱塞泵相同。破碎阀安装在柱塞泵的排出管路上,一般由阀芯和阀座构成,阀芯和阀座的结构形式对破碎效果、能耗以及阀的磨损影响极大。国外对破碎阀的结构进行了大量研究,设计出许多不同结构的破碎阀,研究主要围绕下列问题进行：1，在较低操作压力下提高破碎效果2，提高阀的使用寿命。意大利Niro Soavi公司为此，开发出R型细胞破碎阀，经过多年的实际使用，获得用户的认可。高压细胞破碎机工作原理： 高压细胞破碎机有一个或数个往复运动的柱塞，物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中，经过特定宽度的限流缝隙（工作区）后，瞬间失压的物料以极高的流速（1000米/秒，最高可达1500米/秒）喷出，碰撞在阀组件之一的碰撞环上，产生三种效应： 空穴效应：被柱塞压缩的物料内积聚了极高的能量，通过限流缝隙时瞬间失压，造成高能释放引起空穴爆炸，致使物料强烈粉碎细化。（主要应用于均质） 撞击效应：物料通过可调节限流缝隙的以上述极高的线速度，喷射到用特殊材料制成的碰撞环上，造成物料粉碎。（主要应用于细胞破碎） 剪切效应：高速物料通过泵腔内通道和阀口狭缝时会产生剪切效应。（主要应用于乳化）经过这三种效应处理过的物料可均匀细化到0.1μm-2μm粒径。

随着重组DNA技术得到广泛应用以来，生物技术发生了质的飞跃。很多基因工程产物都是胞内物质，必须将细胞破壁，使产物得以释放，才能进一步提取，因此细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤，破碎方法的得当与否，直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。现将近年来常用的几种细胞破碎方法介绍一下。 　　1. 高压匀浆法 　　设备是高压匀浆器，它由高压泵和匀浆间组成，美国Microfluidics公司和ATS公司均有产品出售。其破碎机理：细胞在一系列过程中经历了高速造成的剪刀，碰撞以及由高压到常压的变化从而造成细胞的破碎。 　　存在的问题；较易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性首以及有些亚细胞器，质地坚硬，易损伤匀浆阀，也不适合用该法处理。 　　2. 高速珠磨法 　　设备是珠后机，瑞士WBC公司和德国西门子机械公司均制造各种型号的珠磨机，其破碎机下：微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂在搅拌浆作用下充分混合，珠子之间以及珠子和细胞之间和互相剪切、碰撞，促使细胞壁破碎，释出内含物，在珠波分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出，从而实现连续操作，破碎中，生的热量由夹套中的冷却液带走。 　　存在的问题：操作参数多，一般赁经验估计并且珠子之间的液体损失30％左右。 　　3. 超声破碎 　　频高于15-20KHz的超声波在高强度声能输入下可以进行细胞破碎。其破碎机理：可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关。超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及首种类型等因素有关。 　　存在问题；超声波破碎在实验室规模应用较普遍，处理少量样品时操作简便，液量损失少，但是超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活。而且大容量装置声能传递，散热均有困难。 　　4. 酶溶法 　　就是用生物酶将细胞壁和细胞腊消化溶解的方法。常用的溶酶有溶菌酶β-1．3-葡聚糖酶、蛋白酶等。 　　存在的问题；易造成产物抑制作用，这可能是导致胞内物质释放率低的一个重要因素。而且溶酶价格高，限制了大规模利用。若回收溶酶，则又增加百分离纯化溶酶的操作。另外酶港法通用性差，不同菌种需选择不同的酶。 　　5. 化学渗透法 　　某些有机溶剂（如苯、甲苯）、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性从而使内合物有选择地渗透出来。其作用机理；化学渗透取决于化学试剂的类型以及细胞壁和膜的结构与组成。 　　存在的问题；时间长，效率低；化学试剂毒性较强，同时对产物也有毒害作用，进一步分离时需要用透析等方法除去这些试剂；通用性差：某种试剂只能作用于某些特定类型的微生物细胞。 　　本文介绍了几种细胞破碎的方法，可谓各有千秋，在实际应用中，应尽量考虑全面，选择最科学、有效的方法。