细胞破碎是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，释放细胞，包括目标产物成分。它是非分泌生化物质（产品）分离和纯化细胞内合成的基础。结合重组DNA在技术和组织培养技术方面取得了重大进展，蛋白质现在可以大规模生产。但由于细菌、酵母、真菌、植物细胞壁的成分不同，同类细胞形成的网状结构也不同，细胞壁的强度也不同。虽然动物细胞没有细胞壁，但它们有细胞膜，也需要一定的超声波细胞粉碎机来破碎样品，以达到提取产品的目的。
一、细胞破碎方法
1.机械法
1.1组织捣碎
将材料制成稀释液，放置在气缸中约1/3的体积，盖住气缸盖，先将调速器拨到最慢的地方，开关后逐渐加速到所需的速度。一般用于动物组织、植物肉质种子、嫩叶芽等，转速可达1万rpm/M以上。由于旋转刀片的机械切割力很大，很少使用核酸等大分子。
1.2匀浆器
先将切碎的组织放入管内，然后套入研磨杆来回研磨，上下移动，即可将细胞研碎。均浆器的磨球与玻璃管内壁之间的间隙保持在几毫米的距离。制作匀浆器的材料，除玻璃外，还可以用硬质塑料、不锈钢、人造荧光树脂等。细胞破碎程度高于高速组织破碎机，适用于少量动物器官组织。
存在的问题：团体或丝状真菌容易造成堵塞。较小的革兰氏阳性头和一些亚细胞器质地坚硬，容易损坏均匀的，不适合使用此方法。
1.3研钵
主要用于细菌或其它硬质植物材料，研磨时经常加入少量石英砂、玻璃粉或其它研磨剂，以提高研磨效果。
1.4细菌磨
它是一种改良的研磨机，研磨面积比研碗大，出口低。在操作过程中，先将细菌和磨粉混合成糊状，每次加入一个小勺子，磨20-30秒即可完全磨碎细菌细胞。
2.化学及生物化学法
2.1自溶法
在一定pH并在适当的温度下，利用组织细胞内的酶系统破碎细胞。甲苯、氯仿等少量防腐剂常用于防止细胞污染。
2.2酶溶法
细胞壁被各种水解酶分解，如溶菌酶、纤维素酶、蜗牛酶、半纤维素酶、脂肪酶等。有些细菌对溶菌酶不敏感，加入少量的硫基试剂或8摩尔尿素进行溶解。
2.3化学渗透法
一些有机溶剂（如苯、甲苯）、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂和其他化学物质可以改变细胞壁或膜的渗透性，从而有选择地渗透内合物。化学渗透取决于化学试剂的类型、细胞壁和膜的结构和组成。
3.物理法
3.1反复冻溶法
原理：细胞内冰晶的形成和细胞内外溶剂浓度的突然变化。方法:将破碎的细胞在-20度以下冷冻，在室温下融化，重复几次，导致细胞结构因细胞内冰粒形成和残留细胞液盐浓度升高而膨胀。
3.2急热骤冷法
将材料投入沸水中，维持85-90分钟，至水浴中急速冷却，此法可用于细菌及病毒材料。
二、超声波细胞粉碎机原理
超声波是物质介质中的弹性机械波，是一种波动形式，可用于检测人体的生理和病理信息，诊断超声波。同时，它也是一种能量形式。当一定剂量的超声波在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用，可以改变生物体的功能和结构，即超声波生物效应。
超声对细胞的作用主要有热效应，空化效应和机械效应。当超声波在介质中传播时，摩擦阻碍了超声波引起的分子振动，将部分能量转化为局部高热(42-43℃），正常组织的临界致死温度为45.7℃，肿瘤组织比正常组织更敏感，因此肿瘤细胞在这种温度下代谢紊乱，DNA，RNA，影响蛋白质合成，杀死癌细胞，不影响正常组织。空化作用是在超声波照射下在生物体内形成空气泡沫。随着空气泡的振动及其剧烈的聚集和爆炸，产生机械剪切压力和动荡，导致肿瘤出血和组织分解，导致坏死。此外，空化泡破裂时会产生瞬时高温(约5万℃），高压（可达500×104Pa），水蒸气热解离可能会产生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。机械效应是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。
三、超声波应用
1、超声波提取生物纳米(超声波化学合成法)
在超声化学反应中，声波的空化效应起着关键作用。在超声辐射过程中，空化气泡会在液体中形成、生长和崩溃。当空化气泡崩溃时，会产生强压脉冲，产生许多独特的性质，如5万K高温，超过200Mpa压力，这是超声化学合成的能量来源，可以在一些特殊的粉末表面合成纳米粒子。
2、超声波制药
2.1注射用医药物质的分散
将磷脂类与胆固醇混合用适当方法与药物混合在水液中，经超声分散，可以得到更小粒子供静脉注射。
2.2草药提取
利用超声分散破坏植物组织，加速溶剂渗透组织，提高中草药有效成分的提取率。例如，金鸡纳树皮中的所有生物碱通常需要5个多小时才能入侵，超声分散只需要半个小时。
2.3制备混悬剂
在超声空化和强搅拌下，在含有表面活性剂的水溶液中分散固体药物可形成1um混悬剂左右口服或静脉注射。例“静注喜树碱混悬剂”“肝脏造影剂”、“硫酸钡混悬剂”。
2.4制备疫苗
将细胞或病菌借助于超声分散将其杀死以后，再用适当方法制成疫苗。
3、超声波对化妆品的分散
为了进一步提取药物精华和颗粒细化，节约生产成本，达到分散乳化的效果，使化妆品深入皮肤，使皮肤吸收良好，发挥药物的效果和作用，超声乳化可以达到非常理想的效果。如果使用超声分散，蜡和石蜡乳化、乳液等油的颗粒可以在不使用乳化剂的情况下分散。石腊在水中分散的粒子直径可达1um以下。
4、超声波对酒的醇化—催陈技术
一瓶葡萄酒以其醇厚的口感、柔软的口感和浓郁的香气而备受青睐。人们经常用陈酒来形容珍贵的葡萄酒。一瓶上世纪的陈酒价格是几万元。它的价格意味着时间的储存。葡萄酒的主要控制因素是化学变化，即酸的形成，酯参与乙醇和水的结合。刚出厂的酒含有保持醇厚和辛辣的味道，需要很长时间才能解决。这种缓慢的变化被称为酒精的醇化。用功率1.6KW，频率17.5-22KHZ的超声波处理5-10min，可使酒的老熟时间缩短1/3到1/2。
四、超声波粉碎技术的优缺点
目前，超声波仪器主要包括超声波振荡器和超声波粉碎机。其优点是保持细胞活性，省时，样品损失少，可以处理大量样品。因此，超声细胞粉碎机的不断发展和改进，对大规模生产的贡献是非常可观的。也是目前生物生产中最常用的破碎方法。不同菌种的发酵液。超声破碎效果差异较大。一般来说，杆菌比球菌更容易破碎。
相关搜索：
售前客服
