[发明专利]一种提高超声波破碎效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高超声波破碎效率的方法，适用于基因工程和细胞工程中的细胞破壁，从而利用胞内制药和提取活性物质。

背景技术

现代生物制药产业中，为了提取微生物和藻类细胞内的活性物质，常常需要进行细胞破碎。在细胞破碎时，通常不用化学法或生物化学法，以免有外加化学物质污染目的产物，一般用物理或机械法。适用于实验室内小规模的细胞破碎的物理或机械法有French压榨法、珠磨法、超声波和冻融法。珠磨法中，在珠磨机的破碎室内填充玻璃或氧化锆微珠，填充率为80％-85％。在搅拌浆的高速搅拌下微珠高速运动，微珠和微珠之间以及微珠和细胞之间发生冲击和研磨，使悬浮液中的细胞受到研磨剪切和撞击而破碎。珠磨破碎操作的有效能量利用率仅为1％左右，破碎过程中会产生大量的热能，因此，在实验设计中应充分考虑换热能力问题。

超声波破碎法是利用发射15-25kHz的超声波探头处理细胞悬浮液。超声波破碎是很强烈的破碎方法，适用于多数微生物和藻类的破碎。超声波破碎的有效能量利用率极低，操作过程中会产生极大的热量，所以在实验中需在冰水中进行，防止胞内生化物质变性失活。

发明内容

将实验室中用于细胞破碎的两种方法——超声波破碎法和珠磨法联合使用，在超声波破碎的同时向破碎液中加入70-100目的经过预处理过的石英砂，使石英砂的填充率达到5％-10％，可以大大提高破碎效率，缩短破碎时间，降低能耗，同时，可以防止长时间超声波破碎时产生的大量热能使蛋白变性失活。

由于石英砂在制作过程中不同于实验室使用的其它药品，在使用石英砂之前应对石英砂做预处理，具体方法是：用0.1mol/L的HCL反复冲洗石英砂3遍，后用蒸馏水调PH至中性，用超声波对石英砂进行超声处理至上清清澈，用75％的无水乙醇封存。使用前，将无水乙醇洗净并将PH值调至中性。使用后的石英砂在洗净后可以反复使用多次。

本专利技术主要应用于基因工程和细胞工程等技术等领域。

附图说明

图1，加入石英砂的样品的破碎率明显增高。添加石英砂后，破碎6min时的细胞破碎率和不添加石英砂时破碎8min时的细胞破碎率相当。

图2，加入石英砂后，随着细胞破碎率的提高，蛋白质溶出率明显增高。但是在添加石英砂利不添加石英砂的样品中，破碎8min后，总蛋白含量均有下降。

具体实施方式

实验1：

取等量湿藻体溶于Tris-HCl缓冲液(EDTA：3.7240g/L，pH＝7.5，NaCl：0.2mol/L)中，以50ml为一份，共配置等体积两分。向其中一份中加入适量石英砂，每隔一分钟取样一次，以细胞破碎率、上清中总蛋白含量研究石英砂对超声波破碎的影响。(图1、2)

实验2：

取适量湿藻体溶于Tris-HCl缓冲液(EDTA：3.7240g/L，pH＝7.5，NaCl：0.2mol/L)中，按每份总体积50ml配制9份。根据单因素实验，设石英砂添加量(A)、超声波功率(B)、破碎时间(C)和破碎液浓度(D)四个因素，每个因素下设3个水平，取L₉(3⁴)正交表进行实验，以细胞破碎率、上清中总蛋白含量对超声波破碎条件进行优化。具体实验方案如表1所示。

表1：超声波破碎条件实验方案