การบดอัลตราโซนิกคืออะไร?

การกระจายตัวของเซลล์เป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์ เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่การแยกส่วนเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีการเลือกระดับห้องปฏิบัติการ กระบวนการนี้ต้องใช้แอมพลิจูดอัลตราโซนิกสูงซึ่งเหมาะสำหรับการแขวนลอยของเซลล์ ทำให้เกิดแรงเฉือนที่มีนัยสำคัญ แรงเฉือนเป็นผลมาจากคาวิเทชั่นอัลตราโซนิกที่แข็งแกร่ง ซึ่งสร้างฟองสุญญากาศระเบิดแบบไม่สมมาตรอย่างรุนแรง และทำให้เกิดไอพ่นขนาดเล็ก ส่งผลให้ผนังเซลล์แตก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของเทคโนโลยีอัลตราโซนิกแบบดั้งเดิม การใช้งานทางอุตสาหกรรมของวิธีนี้จึงไม่สามารถล้มเหลวในการลดความกว้างของคลื่นอัลตราโซนิกและความแข็งแรงของแรงเฉือนที่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศ ซึ่งทำลายประสิทธิภาพของกระบวนการแตกร้าว เครื่องไลเซอร์เซลล์อัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมมีประสิทธิภาพการสลายเช่นเดียวกับอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ แต่ให้ผลผลิตที่สูงขึ้น

ระบบการประมวลผลของเหลวอัลตราโซนิกแบบดั้งเดิมประกอบด้วยหัวเครื่องมืออัลตราโซนิกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงในทิศทางเอาท์พุต และสามารถให้แอมพลิจูดอัลตราโซนิกสูงได้เมื่อปลายเอาต์พุตมีขนาดเล็กมากเท่านั้น การขยายกระบวนการจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้หัวเครื่องมือที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเอาต์พุตใหญ่กว่า ซึ่งสามารถส่งพลังงานอัลตราโซนิกไปยังของเหลวในกระบวนการผลิตปริมาณมากขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาแอมพลิจูดสูงไว้ อย่างไรก็ตาม หากเส้นผ่านศูนย์กลางเอาท์พุตของหัวเครื่องมือแบบเดิมเพิ่มขึ้นเป็นขนาดที่ยอมรับได้ทางอุตสาหกรรม แอมพลิจูดสูงสุดจะลดลงอย่างมากและไม่เพียงพอที่จะทำลายเซลล์ ดังนั้น การใช้ตัวประมวลผลอัลตราโซนิกแอมพลิจูดสูงแบบดั้งเดิมจึงจำกัดเฉพาะการศึกษาในห้องปฏิบัติการที่ไม่สามารถขยายได้โดยตรง ด้วยการวิจัยและพัฒนาของ FUNSONIC ข้อจำกัดนี้จึงสามารถเอาชนะได้สำเร็จ และสร้างตัวประมวลผลอัลตราโซนิกระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม ซึ่งสามารถสร้างแอมพลิจูดที่สูงมากและทำงานอย่างต่อเนื่อง

การทำลายเซลล์ Saccharomyces cerevisiae:

เราทำการทดลองการหมักด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้ตัวประมวลผลของเหลวอัลตราโซนิกระดับทดลองและตัวประมวลผลอัลตราโซนิกระดับนำร่อง และได้รับข้อมูลต่อไปนี้:

แขวนผลึกส่วนเติมเนื้อยาเริ่มต้นที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 15.4 ไมครอนในตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีเศษส่วนมวล 5% ไม่มีการใช้สารลดแรงตึงผิวหรือสารอื่นๆ สารแขวนลอยจะหมุนเวียนผ่านห้องเครื่องปฏิกรณ์ในอัตรา 4 ลิตร/นาทีในถังเก็บและคนเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ห้องปฏิกิริยามีแตรบาร์เบลรูปเพชร เส้นผ่านศูนย์กลาง 32 มิลลิเมตร และแอมพลิจูด 90 ไมครอน ตลอดการทำงาน น้ำหล่อเย็นจะถูกควบคุมโดยการควบคุมอุณหภูมิของห้องปฏิกิริยาให้ไหลผ่านเคส โดยคงอุณหภูมิของสารแขวนลอยไว้ที่ 25 องศาเซลเซียส

หลังจากการรักษาด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่ต้องการจะอยู่ที่ประมาณ 0.4 ไมโครเมตร (400 นาโนเมตร) สำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม โปรแกรมนี้สามารถใช้โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมขนาด 3000W ซึ่งจะเพิ่มผลผลิตได้ 5 เท่า

อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการเตรียมนาโนคริสตัลที่มีรูปร่าง การใช้หัวเครื่องมือเพชรทำให้กระบวนการนี้สามารถขยายได้โดยตรง ทำให้สามารถบรรลุผลทางห้องปฏิบัติการในสภาพแวดล้อมการผลิตทางอุตสาหกรรมได้