用于重组蛋白生产的细胞破碎（裂解）技术

用于重组蛋白生产的细胞破碎（裂解）技术

实验室级、工作台式级和工业生产级的高振幅超声波处理设备，可用于高效地破碎细胞。这些设备基于HAUPs高振幅超声波技术，使得能够在生产环境中直接应用实验室的成果，确保在任何规模下都能获得可重复且可预测的结果。

背景信息

细胞破碎（裂解）是重组蛋白生产流程中的一个重要步骤。超声波细胞破碎（利用超声波进行裂解）在实验室规模的应用中已作为这一领域的首选方法数十年之久。该过程需要对细胞悬浮液施加高强度的超声波振幅，从而产生极大的剪切力。这种剪切力是由于强烈的超声波空化现象造成的，它会产生剧烈且不对称的真空气泡并引发微射流，从而破坏细胞壁。然而，由于传统超声波技术的局限性，这种方法的工业应用一直无法在不降低超声波振幅、减少由空化产生的剪切力强度的情况下实现，因此也影响了裂解过程的效率。这些问题已通过HAUPs 得以解决，正如下面所解释的，HAUPs 允许构建与实验室设备具有相同裂解效率的工业规模超声波细胞破碎器，同时还能提供更高的生产效率。

为何选择HAUPs的超声波技术？

传统的超声波液体处理系统包含声学喇叭，其在输出方向上会缩小喇叭的直径，并且只有当喇叭的输出端直径较小时才能提供高振幅的超声波。规模扩大需要更换输出端直径更大的喇叭，以便将超声波能量输送到更大的处理液体体积中，同时仍能保持高振幅。然而，如果将传统喇叭的输出端直径增加到工业可接受的尺寸，其最大振动振幅会显著降低，不足以实现细胞破碎。因此，使用传统的高振幅超声波处理器只能用于实验室研究，而这些研究无法直接进行规模扩大。HAUPS成功克服了这一限制，这使得能够建造可用于实验室和工业规模的超声波处理器，这些处理器能够产生极高的振幅并持续运行。我们的工业式细胞破碎设备体积小巧，无需太多的技术支持，并且仅有两个易接触的接触面（喇叭和反应器腔体），便于进行清洁工作。

酿酒酵母细胞的破坏

为了说明基于HAUPS 的加工设备产生辅料纳米晶体的能力，

我们使用我们的台式超声液体处理器进行了超声破碎实验。该处理器采用流通式布置方式，如上图所示。

初始的辅料晶体，其平均粒径（d50）为 15.4 微米，以 5%的质量浓度悬浮在 1 升有机溶剂中。未使用任何表面活性剂或其他试剂。该悬浮液在储存罐中搅拌，在反应室中以 4 升/分钟的速率循环 2 小时。反应室配备有一个直径为 32 毫米的 HBH 型棒状喇叭，振动幅度为 90 微米。在整个过程中，通过反应室上的冷却水套保持悬浮液的温度在 25 摄氏度。

上述结果表明，在超声暴露 2 小时后，获得了所需的平均粒径约为 0.4 微米（400 纳米）的辅料纳米晶体。对于大规模生产而言，该工艺流程可以转移到工业超声波处理器上，这将使生产效率提高 5 倍。

超声波是一种生产辅料纳米晶体的简单且有效的方法。借助 HAUPs技术，该过程可以直接实现规模化生产，从而能够在工业生产环境中应用实验室的成果。