[發明專利]一種提高超聲波破碎效率的方法

無效

• 申請號: 200710057646.3
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101100642A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 施定基;李軒;李丹;王悅;趙興貴;宋冬輝
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12N1/00
• 分類號: C12N1/00;B02C19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種提高超聲波破碎效率的方法，適用于基因工程和細胞工程中的細胞破壁，從而利用胞內制藥和提取活性物質。

背景技術

現代生物制藥產業中，為了提取微生物和藻類細胞內的活性物質，常常需要進行細胞破碎。在細胞破碎時，通常不用化學法或生物化學法，以免有外加化學物質污染目的產物，一般用物理或機械法。適用于實驗室內小規模的細胞破碎的物理或機械法有French壓榨法、珠磨法、超聲波和凍融法。珠磨法中，在珠磨機的破碎室內填充玻璃或氧化鋯微珠，填充率為80％-85％。在攪拌漿的高速攪拌下微珠高速運動，微珠和微珠之間以及微珠和細胞之間發生沖擊和研磨，使懸浮液中的細胞受到研磨剪切和撞擊而破碎。珠磨破碎操作的有效能量利用率僅為1％左右，破碎過程中會產生大量的熱能，因此，在實驗設計中應充分考慮換熱能力問題。

超聲波破碎法是利用發射15-25kHz的超聲波探頭處理細胞懸浮液。超聲波破碎是很強烈的破碎方法，適用于多數微生物和藻類的破碎。超聲波破碎的有效能量利用率極低，操作過程中會產生極大的熱量，所以在實驗中需在冰水中進行，防止胞內生化物質變性失活。

發明內容

將實驗室中用于細胞破碎的兩種方法——超聲波破碎法和珠磨法聯合使用，在超聲波破碎的同時向破碎液中加入70-100目的經過預處理過的石英砂，使石英砂的填充率達到5％-10％，可以大大提高破碎效率，縮短破碎時間，降低能耗，同時，可以防止長時間超聲波破碎時產生的大量熱能使蛋白變性失活。

由于石英砂在制作過程中不同于實驗室使用的其它藥品，在使用石英砂之前應對石英砂做預處理，具體方法是：用0.1mol/L的HCL反復沖洗石英砂3遍，后用蒸餾水調PH至中性，用超聲波對石英砂進行超聲處理至上清清澈，用75％的無水乙醇封存。使用前，將無水乙醇洗凈并將PH值調至中性。使用后的石英砂在洗凈后可以反復使用多次。

本專利技術主要應用于基因工程和細胞工程等技術等領域。

附圖說明

圖1，加入石英砂的樣品的破碎率明顯增高。添加石英砂后，破碎6min時的細胞破碎率和不添加石英砂時破碎8min時的細胞破碎率相當。

圖2，加入石英砂后，隨著細胞破碎率的提高，蛋白質溶出率明顯增高。但是在添加石英砂利不添加石英砂的樣品中，破碎8min后，總蛋白含量均有下降。

具體實施方式

實驗1：

取等量濕藻體溶于Tris-HCl緩沖液(EDTA：3.7240g/L，pH＝7.5，NaCl：0.2mol/L)中，以50ml為一份，共配置等體積兩分。向其中一份中加入適量石英砂，每隔一分鐘取樣一次，以細胞破碎率、上清中總蛋白含量研究石英砂對超聲波破碎的影響。(圖1、2)

實驗2：

取適量濕藻體溶于Tris-HCl緩沖液(EDTA：3.7240g/L，pH＝7.5，NaCl：0.2mol/L)中，按每份總體積50ml配制9份。根據單因素實驗，設石英砂添加量(A)、超聲波功率(B)、破碎時間(C)和破碎液濃度(D)四個因素，每個因素下設3個水平，取L₉(3⁴)正交表進行實驗，以細胞破碎率、上清中總蛋白含量對超聲波破碎條件進行優化。具體實驗方案如表1所示。

表1：超聲波破碎條件實驗方案