Hvad er ultralydsknusning?
Cellefragmentering er et vigtigt trin i produktionsprocessen af rekombinante proteiner. I årtier har ultralydscellefragmentering været en udvælgelsesmetode i laboratorieskala. Denne proces kræver høj ultralydsamplitude egnet til cellesuspension, hvilket genererer betydelige forskydningskræfter. Forskydningskraft er resultatet af stærk ultralydskavitation, som genererer intense asymmetriske implosionsvakuumbobler og forårsager mikrostråler, der forårsager cellevægsbrud. Men på grund af begrænsningerne af traditionel ultralydsteknologi kan den industrielle implementering af denne metode ikke undgå at reducere amplituden af ultralydsbølger og styrken af forskydningskræfter genereret af kavitation, hvilket skader effektiviteten af revneprocessen. Ultralydcellelysere i industriel skala har samme lyseringseffektivitet som laboratorieudstyr, samtidig med at de giver højere produktivitet.
Traditionelle ultralydsvæskebehandlingssystemer inkluderer ultralydsværktøjshoveder med reduceret diameter i udgangsretningen og kan kun give høj ultralydsamplitude, når outputenden er meget lille. Procesforstærkningen kræver skift til et værktøjshoved med en større udgangsdiameter, som kan udsende ultralydsenergi til et større volumen af procesvæske, samtidig med at høj amplitude bevares. Men hvis outputdiameteren af traditionelle værktøjshoveder øges til en industrielt acceptabel størrelse, vil deres maksimale amplitude falde betydeligt og ikke være tilstrækkelig til at beskadige celler. Derfor er brugen af traditionelle ultralydsprocessorer med høj amplitude begrænset til laboratorieundersøgelser, der ikke direkte kan forstærkes. Gennem forskning og udvikling af FUNSONIC er denne begrænsning blevet overvundet med succes, og der er konstrueret ultralydsprocessorer i pilot- og industriel skala, som kan generere ekstremt høje amplituder og fungere kontinuerligt.
Ødelæggelse af Saccharomyces cerevisiae-celler:
Vi udførte ultralydsfermenteringseksperimenter ved at bruge vores ultralydsvæskeprocessor på eksperimentelt niveau og ultralydsprocessor i pilotskala og opnåede følgende data:
Suspender de indledende excipienskrystaller med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 15,4 mikrometer i et organisk opløsningsmiddel med en massefraktion på 5 %. Ingen overfladeaktive midler eller andre midler blev anvendt. Suspensionen cirkuleres gennem reaktorkammeret med en hastighed på 4 l/min i lagertanken og omrøres i 2 timer. Reaktionskammeret er udstyret med et diamantformet vægtstangshorn med en diameter på 32 millimeter og en amplitude på 90 mikron. Under hele operationen styres kølevandet af temperaturstyringen af reaktionskammeret til at strømme gennem huset, hvilket holder suspensionens temperatur på 25 grader C.
Efter 2 timers ultralydsbehandling er den gennemsnitlige partikelstørrelse, der kræves, ca. 0,4 mikrometer (400 nanometer). Til produktion i industriel skala kan dette program bruge en 3000W industriel ultralydsprocessor, som vil øge produktiviteten med 5 gange.
Ultralyd er en enkel og effektiv metode til fremstilling af formede nanokrystaller. Ved at bruge diamantværktøjshoveder kan denne proces udvides direkte, hvilket gør det muligt at opnå laboratorieresultater i industrielle produktionsmiljøer.
