[發明專利]火花爆破降解生物大分子的方法和裝置

在審

• 申請號: 202110084827.5
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112920455A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 董江山;高森林
• 申請（專利權）人: 董江山
• 主分類號: C08J11/10
• 分類號: C08J11/10;C08L89/00;C08L97/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 崔亞松;張瑩

一種火花爆破降解生物大分子的方法和裝置，所述方法包括：配制生物大分子溶液；將正電極和負電極浸入所述生物大分子溶液；在所述正電極和所述負電極之間施加脈沖電源，使所述正電極和所述負電極之間形成火花放電，從而降解所述生物大分子。本發明的研究表明電火花能量沖擊波對生物大分子的降解可能具有位點選擇性。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種火花爆破降解生物大分子的方法和裝置。

背景技術

生物大分子的降解主要通過兩種途徑：1)化學法。通過強酸/強堿反應或強氧化反應裂解大分子中的肽鍵、糖苷鍵、酯鍵等連接部位，使其逐步降解為氨基酸、糖、脂肪酸等基本單元(S.Chauhan á，E.Yankelevich á，V.M.Bystritskii，T.K.Wood.Degradation of 2，4，5-trichlorophenol and 2，3，5，6-tetrachlorophenol by combining pulse electricdischarge with bioremediation[J].Appl Microbiol Biotechnol，1999，52：261-266.)；2)生物法。使用生物酶定向切開大分子中的特征連接部位，使其解體形成所需要的碎片。目前很少見到用物理學手段降解生物大分子的報道。雖然有學者報道過超聲波對多糖和核酸的降解作用(付杰，郭學平，王鳳山.超聲對生物大分子的作用及其在透明質酸降解中的應用[J].中國生化藥物雜志，2008，29(1)：71～73.；肖凱，宣利江，徐亞明.拳參的DNA裂解活性成分研究[J].中草藥，2003，34(3)：203～205)，但是由于超聲波降解效果有限，鮮見后續報道。

電火花是常見易得的脈沖能量，介質擊穿瞬間釋放的能量被壓縮在極短的時間范圍(ms-ns)和極小的空間范圍(um-pm)內，因此火花中心溫度可達～10′000℃，壓力可達～16′000atm，可以在1-2個分子自由程內產生巨大沖擊波，足以裂解氫鍵、二硫鍵、疏水鍵等弱鍵。如控制在低溫液體介質中操作，有可能成為一種極具潛力的物理降解方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種火花爆破降解生物大分子的方法和裝置，用于方便快捷地降解生物大分子。

為了達到上述目的，一方面，本發明提出了一種火花爆破降解生物大分子的方法，包括：

配制生物大分子溶液；

將正電極和負電極浸入所述生物大分子溶液；

在所述正電極和所述負電極之間施加脈沖電源，使所述正電極和所述負電極之間形成火花放電，從而降解所述生物大分子。

在一些實施例中，所述生物大分子選自蛋白質、核酸、多糖或腐殖酸。

在一些實施例中，所述脈沖電源的頻率為500-1000Hz(例如600Hz、700Hz、800Hz或900Hz)，電壓為1×10⁴-5×10⁴伏特(例如2×10⁴伏特、3×10⁴伏特或4×10⁴伏特)。

在一些實施例中，火花放電時間為1-5min(例如2min、3min或4min)。

在一些實施例中，所述生物大分子溶液利用去離子水、有機溶劑、Tris-HCl緩沖液、Tris-乙酸緩沖液、Tris-磷酸緩沖液、Tris-甘氨酸緩沖液或鄰苯二甲酸-HCl緩沖液配制。

在一些實施例中，所述生物大分子溶液的濃度為0.01-1w/v％。

另一方面，本發明提出了一種火花爆破降解生物大分子的裝置，包括：脈沖電源、正電極、負電極、電極固定器和樣品池；

其中所述正電極和所述負電極分別與所述脈沖電源相連，并由所述電極固定器固定，在工作時，所述正電極和所述負電極浸入所述樣品池。