Hva er ultralydknusing?
Cellefragmentering er et viktig trinn i produksjonsprosessen av rekombinante proteiner. I flere tiår har ultralydcellefragmentering vært en seleksjonsmetode i laboratorieskala. Denne prosessen krever høy ultrasonisk amplitude egnet for cellesuspensjon, og genererer betydelige skjærkrefter. Skjærkraft er et resultat av sterk ultralydkavitasjon, som genererer intense asymmetriske implosjonsvakuumbobler og forårsaker mikrostråler, som forårsaker brudd på celleveggen. På grunn av begrensningene til tradisjonell ultralydteknologi kan imidlertid den industrielle implementeringen av denne metoden ikke unnlate å redusere amplituden til ultralydbølger og styrken til skjærkrefter generert av kavitasjon, og dermed skade effektiviteten til sprekkprosessen. Ultralydcellelysere i industriell skala har samme lyseringseffektivitet som laboratorieutstyr, samtidig som de gir høyere produktivitet.
Tradisjonelle ultrasoniske væskebehandlingssystemer inkluderer ultralydverktøyhoder med redusert diameter i utgangsretningen, og kan bare gi høy ultralydamplitude når utgangsenden er veldig liten. Prosessforsterkningen krever bytte til et verktøyhode med større utgangsdiameter, som kan sende ut ultralydenergi til et større volum av prosessvæske samtidig som høy amplitude opprettholdes. Imidlertid, hvis utgangsdiameteren til tradisjonelle verktøyhoder økes til en industrielt akseptabel størrelse, vil deres maksimale amplitude reduseres betydelig og ikke være tilstrekkelig til å skade celler. Derfor er bruken av tradisjonelle ultralydprosessorer med høy amplitude begrenset til laboratoriestudier som ikke kan forsterkes direkte. Gjennom forskning og utvikling av FUNSONIC har denne begrensningen blitt overvunnet, og ultralydprosessorer i pilot- og industriskala er konstruert, som kan generere ekstremt høye amplituder og operere kontinuerlig.
Ødeleggelse av Saccharomyces cerevisiae-celler:
Vi utførte ultralydfermenteringseksperimenter ved å bruke vår ultralyd-væskeprosessor på eksperimentelt nivå og ultralydprosessor i pilotskala, og oppnådde følgende data:
Suspender de innledende hjelpestoffkrystallene med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 15,4 mikron i et organisk løsningsmiddel med en massefraksjon på 5 %. Ingen overflateaktive midler eller andre midler ble brukt. Suspensjonen sirkuleres gjennom reaktorkammeret med en hastighet på 4 l/min i lagringstanken og omrøres i 2 timer. Reaksjonskammeret er utstyrt med et diamantformet vektstanghorn med en diameter på 32 millimeter og en amplitude på 90 mikron. Gjennom hele operasjonen styres kjølevannet av temperaturkontrollen til reaksjonskammeret for å strømme gjennom foringsrøret, og opprettholder temperaturen på suspensjonen på 25 grader C.
Etter 2 timers ultralydbehandling er den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen som kreves ca. 0,4 mikrometer (400 nanometer). For produksjon i industriell skala kan dette programmet bruke en 3000W industriell ultralydprosessor, som vil øke produktiviteten med 5 ganger.
Ultralyd er en enkel og effektiv metode for å lage formede nanokrystaller. Gjennom bruk av diamantverktøyhoder kan denne prosessen utvides direkte, noe som gjør det mulig å oppnå laboratorieresultater i industrielle produksjonsmiljøer.
