[发明专利]用于例如细胞裂解的脉动压力波的产生

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，通过该方法受控热源(优选激光)在封闭液体中产生脉动蒸汽泡。脉动速率(频率)优选在超声区域内并具有很大的压力，借此在液体中出现空化作用(cavitation)。所述空化作用的结果是引起悬浮成分例如细胞或细菌芽孢破裂。细胞成分的超声破裂公知为通过超声波裂解。

背景技术

当测试生化成分例如细胞或细菌芽孢时，感兴趣的物质(例如DNA、RNA、血红蛋白、蛋白质等)必须从所述细胞或芽孢中提取出来，感兴趣的物质包含在细胞或芽孢中，因此屏蔽化学药物、酶的直接进入或者直接测量。破裂细胞膜或细菌芽孢壁的方法公知为裂解(lysing)。裂解的方法之一为施用裂解剂，能化学裂解打开或溶解所述膜或壁。其他方法包括机械法如研磨(例如“弗氏压碎器”)或反复冻融，反复冻融中的结晶作用会导致细胞壁物理破裂。

一种常用的裂解方法为超声法。超声法包括将悬浮液中的细胞或芽孢暴露于超声。细胞或芽孢悬浮在其中的液体介质(多数通常为含水的)充当超声能的载体。如果相关的压力数值大，会在液体中产生空泡。空化作用包括高压微泡的形成-分别溃灭。微泡的形成和随后溃灭将引起液体介质中的溃灭剪切力，并且同样地存在于这里所包含的细胞或芽孢周围，最后破坏打开膜及壁，并游离内容物。

发明内容

本发明的目的是提供一种在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，使用内在产生换能器，即无需与外在PPW换能器(例如外在超声波聚能器(ultrasound horn)或压电换能器)具有机械界面，所述液体可以包含于微通道(micro channel)或微室(micro chamber)。

本发明的另一目的是提供一种在液体中产生PPW的方法，所述液体可以包含于微通道或微室，所述PPW引起液体中的空化作用。

本发明的又一个目的是提供裂解液体中一个或多个细胞的方法，所述液体可以包含于微通道或微室。

本发明的再一个目的是提供解聚集液体中一个或多个细胞的方法，所述液体可以包含于微通道或微室。

本发明的进一步的目的是提供一种裂解细胞的简单方法，优选还能与分析裂解细胞成分的下一个步骤兼容或对该步骤有贡献的方法。

本发明的进一步的目的是提供产生液体中局部的(即空间限制的)PPW的方法，例如获得局部空化作用和/或细胞的局部裂解；或者获得微粒的局部解聚集。

当阅读说明书和实施例时，本发明的其他目的变得显而易见。

因此，本发明的一个方面涉及在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，该方法包括如下步骤：

a)提供加热装置，

b)用该加热装置加热一部分液体，以使液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，

c)或者部分冷凝或者全部冷凝蒸汽泡，以及

d)重复步骤b)和步骤c)。

优选所述PPW为超声波。

本发明的另一个方面涉及在液体中裂解生物细胞的方法，该方法包括在液体中产生脉动压力波(PPW)。

本发明的又一个方面涉及在液体中解聚微粒的方法，该方法包括在液体中产生脉动压力波(PPW)。

附图说明

在本发明以下一些实施方式中将对照附图描述，

图1表示本发明的优选实施方式，其中激光能被控制在含有液体介质的局限内；

图2表示使用了包被加热原件的实施方式，以及；

图3表示加热器/激光循环以及产生20kHz超声波的示例性操作方式中结果泡形成和消失的时间图。

具体实施方式

本发明的一个方面涉及在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，该方法包括如下步骤：

a)提供加热装置，

b)用所述加热装置加热一部分液体，以使液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，

c)冷凝该蒸汽泡，以及

d)重复步骤b)和步骤c)。

在本发明的优选实施方式中，所述PPW为超声波。

所述PPW可以在多种液体中产生。例如，所述液体可以包括选自由水、二甲亚砜、丙酮和醇所组成的组中的溶剂。

并且或者可选地，所述液体可以例如包括非极性溶剂例如苯、甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷和它们的混合物。

所述醇可以例如选自由甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇所组成的组。

在本发明优选实施方式中，所述液体包括至少10％(w/w)的水例如至少50％(w/w)或75％(w/w)，进而优选至少90％(w/w)的水。

所述液体可以例如包括样品，诸如全血、血清、血浆、唾液、尿、组织或者它们的成分。