細(xì)胞破碎－超聲波和超高壓的比較

　　破碎細(xì)胞，進(jìn)而提取出高純度、高活性的蛋白質(zhì)或多肽，是每個(gè)科研工作者和從事生物技術(shù)工作的人的共同心聲。

    超聲波破碎法在細(xì)胞破碎中應(yīng)用最普及，它的原理是利用超聲波在液體中的分散效應(yīng),使液體產(chǎn)生空化的作用,從而使液體中的固體顆�；蚣�(xì)胞組織破碎。超聲破碎操作簡便，但是破碎成本高，易引起溫度的劇烈上升。在中~大規(guī)模操作時(shí)，產(chǎn)生的化學(xué)自由基能使某些敏感性活性物質(zhì)失活。對不同菌種的發(fā)酵液，超聲破碎的效果差別較大。一般地，桿菌比球菌較易破碎，革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞比革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞較易破碎，對酵母菌的破碎效果較差。隨著科研的深入、生產(chǎn)的發(fā)展，人們對具有高活性的蛋白質(zhì)或多肽的需求量越來越大。超聲波破碎已不能滿足人們的需求。
(超聲波空化現(xiàn)象原理圖）

   高壓細(xì)胞破碎原理與超聲波破碎原理不同，在高壓作用下，樣品從高壓室高速噴出，速度可達(dá)每秒幾百米。這種高速噴出的漿液又射到靜止的撞擊環(huán)上，被迫改變方向從出口管流出。細(xì)胞在這一系列過程中經(jīng)歷了高速剪切、碰撞和空穴效應(yīng)等，從而造成細(xì)胞的破碎。

　低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的問世，填補(bǔ)了市場空白。尤其在保持蛋白質(zhì)或多肽活性方面，低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的效果是顯著的①。這是因?yàn)檫M(jìn)樣、破碎、出樣全過程在4~6℃低溫循環(huán)水浴中進(jìn)行，細(xì)胞高壓破碎時(shí)產(chǎn)生的熱量被冷卻循環(huán)水吸收。在內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì)、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，找到了剪切、碰撞、空穴三種效應(yīng)搭配的最佳比例。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)，既保證了細(xì)胞的破碎率，同時(shí)最大限度地保持了蛋白質(zhì)或多肽的活性。

　我們曾用某品牌超聲波細(xì)胞破碎儀和低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀破碎相同量的大腸桿菌，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用某品牌超聲波破碎得到的多肽活性為110U/mg, 而使用低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀得到的數(shù)據(jù)是155U/mg。用低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀破碎后的多肽活性比超聲波破碎提高了40%。

　①參考文獻(xiàn)：基因重組胰高血糖素樣肽-1衍生多肽的表達(dá)和產(chǎn)物純化與鑒定，中國生物工程雜志，2009，29（6）：1~6。