Ce este zdrobirea cu ultrasunete?
Fragmentarea celulară este o etapă importantă în procesul de producție a proteinelor recombinante. Timp de zeci de ani, fragmentarea celulelor cu ultrasunete a fost o metodă de selecție la scară de laborator. Acest proces necesită o amplitudine ultrasonică mare, potrivită pentru suspensia celulară, generând forțe de forfecare semnificative. Forța de forfecare este rezultatul cavitației ultrasonice puternice, care generează bule de vid intense de implozie asimetrică și provoacă microjeturi, provocând ruperea peretelui celular. Cu toate acestea, din cauza limitărilor tehnologiei tradiționale cu ultrasunete, implementarea industrială a acestei metode nu poate să nu reducă amplitudinea undelor ultrasonice și puterea forțelor de forfecare generate de cavitație, dăunând astfel eficienței procesului de fisurare. Lizoarele cu ultrasunete la scară industrială au aceeași eficiență de liză ca și echipamentele de laborator, oferind în același timp o productivitate mai mare.
Sistemele tradiționale de procesare a lichidelor cu ultrasunete includ capete de scule cu ultrasunete cu diametru redus în direcția de ieșire și pot oferi doar amplitudine ultrasonică mare atunci când capătul de ieșire este foarte mic. Amplificarea procesului necesită trecerea la un cap de sculă cu un diametru de ieșire mai mare, care poate furniza energie ultrasonică la un volum mai mare de lichid de procesare, menținând totuși o amplitudine mare. Cu toate acestea, dacă diametrul de ieșire al capetelor de scule tradiționale este crescut la o dimensiune acceptabilă din punct de vedere industrial, amplitudinea lor maximă va scădea semnificativ și nu va fi suficientă pentru a deteriora celulele. Prin urmare, utilizarea procesoarelor tradiționale cu ultrasunete de mare amplitudine este limitată la studii de laborator care nu pot fi amplificate direct. Prin cercetarea și dezvoltarea FUNSONIC, această limitare a fost depășită cu succes și au fost construite procesoare cu ultrasunete la scară pilot și industrială, care pot genera amplitudini extrem de mari și pot funcționa continuu.
Distrugerea celulelor Saccharomyces cerevisiae:
Am efectuat experimente de fermentație cu ultrasunete folosind procesorul nostru de lichide cu ultrasunete la nivel experimental și procesorul cu ultrasunete la scară pilot și am obținut următoarele date:
Suspendați cristalele inițiale de excipient cu o dimensiune medie a particulelor de 15,4 microni într-un solvent organic cu o fracție de masă de 5%. Nu s-au folosit surfactanți sau alți agenți. Suspensia este circulată prin camera reactorului cu un debit de 4l/min în rezervorul de stocare şi agitată timp de 2 ore. Camera de reacție este echipată cu un corn de mreană în formă de diamant cu un diametru de 32 de milimetri și o amplitudine de 90 de microni. Pe parcursul operațiunii, apa de răcire este controlată prin controlul temperaturii camerei de reacție pentru a curge prin carcasă, menținând temperatura suspensiei la 25 grade C.
După 2 ore de tratament cu ultrasunete, dimensiunea medie necesară a particulelor este de aproximativ 0,4 micrometri (400 nanometri). Pentru producția la scară industrială, acest program poate folosi un procesor industrial cu ultrasunete de 3000 W, care va crește productivitatea de 5 ori.
Ultrasunetele este o metodă simplă și eficientă de preparare a nanocristalelor modelate. Prin utilizarea capetelor de scule diamantate, acest proces poate fi extins direct, făcând posibilă obținerea rezultatelor de laborator în medii de producție industrială.
