低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1低溫低溫(dwn)超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀第一頁，共21頁。物理物理(wl)破碎法：利用超聲波、壓力差或溫度差破碎法：利用超聲波、壓力差或溫度差 等將細(xì)胞破碎。等將細(xì)胞破碎。 化學(xué)滲透法：利用酸、堿、表面活性劑和有化學(xué)滲透法：利用酸、堿、表面活性劑和有 機(jī)溶劑等試劑，采用化學(xué)法處機(jī)溶劑等試劑，采用化學(xué)法處 理可以改變細(xì)胞壁或膜的通透理可以改變細(xì)胞壁或膜的通透 性從而使內(nèi)合物有選擇地滲透性從而使內(nèi)合物有選擇地滲透 出來。出來。酶學(xué)破碎法：利用各種水解酶，將細(xì)胞壁分酶學(xué)破碎法：利用各種水解酶，將細(xì)胞壁分 解，使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來。解，使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來。 第1頁/共2

2、0頁第二頁，共21頁。 勻勻 漿漿 器器 將剪碎的組織置于勻漿器中來回研磨將剪碎的組織置于勻漿器中來回研磨, ,細(xì)胞得于破碎細(xì)胞得于破碎. . 細(xì)胞破碎程度比搗碎細(xì)胞破碎程度比搗碎(do (do su)su)機(jī)高，適用于量少動(dòng)物臟器組織。機(jī)高，適用于量少動(dòng)物臟器組織。存在的問題存在的問題: :團(tuán)狀或絲狀真菌造成堵塞團(tuán)狀或絲狀真菌造成堵塞, ,較小的革蘭較小的革蘭氏陽性菌及一些亞細(xì)胞器氏陽性菌及一些亞細(xì)胞器, ,質(zhì)地堅(jiān)硬質(zhì)地堅(jiān)硬, ,易損傷易損傷(snshng)(snshng)勻漿。勻漿。第2頁/共20頁第三頁，共21頁。存在問題存在問題: : 超聲波破碎在實(shí)驗(yàn)室使用較普遍，處超聲波破碎在實(shí)驗(yàn)室

3、使用較普遍，處理少量樣品時(shí)操作簡便理少量樣品時(shí)操作簡便, ,液量損失少液量損失少, ,但是超聲波產(chǎn)但是超聲波產(chǎn)生生(chnshng)(chnshng)的化學(xué)自由基團(tuán)能使某些敏感性的化學(xué)自由基團(tuán)能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活。散熱均有困難，要采取相應(yīng)降活性物質(zhì)變性失活。散熱均有困難，要采取相應(yīng)降溫 措 施溫 措 施 . . 對(duì) 超 聲 波 敏 感 核 酸 應(yīng) 慎 用 。對(duì) 超 聲 波 敏 感 核 酸 應(yīng) 慎 用 。第3頁/共20頁第四頁，共21頁。存在的問題存在的問題: :時(shí)間長時(shí)間長, ,效率低效率低, ,化學(xué)試劑毒性較化學(xué)試劑毒性較強(qiáng)強(qiáng), ,同時(shí)對(duì)產(chǎn)物同時(shí)對(duì)產(chǎn)物(chnw)(chnw)也有毒

4、副作用，進(jìn)也有毒副作用，進(jìn)一步分一步分離時(shí)需要用透析等方法除去這些試劑離時(shí)需要用透析等方法除去這些試劑, ,通用性通用性差差. .某種試劑只能作用于某些特定類型的微生某種試劑只能作用于某些特定類型的微生物細(xì)胞。物細(xì)胞。 第4頁/共20頁第五頁，共21頁。存在的問題存在的問題: :易造成產(chǎn)物抑制作用易造成產(chǎn)物抑制作用, ,導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)釋放率導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)釋放率低的重要低的重要(zhngyo)(zhngyo)因素。而且溶酶價(jià)格高，限制因素。而且溶酶價(jià)格高，限制了大規(guī)模使用。另酶溶法通用性差，不同菌種需選擇不了大規(guī)模使用。另酶溶法通用性差，不同菌種需選擇不同的酶有一定局限性，不適宜大量的蛋白質(zhì)提取同的

5、酶有一定局限性，不適宜大量的蛋白質(zhì)提取, ,使進(jìn)使進(jìn)一步純化帶來困難。一步純化帶來困難。第5頁/共20頁第六頁，共21頁。 低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的問世填補(bǔ)了市場低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀的問世填補(bǔ)了市場空白空白.細(xì)胞高壓破碎時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，而此儀器細(xì)胞高壓破碎時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，而此儀器設(shè)計(jì)有冷卻循環(huán)水裝置，將破碎時(shí)產(chǎn)生的熱量吸收設(shè)計(jì)有冷卻循環(huán)水裝置，將破碎時(shí)產(chǎn)生的熱量吸收降溫，為我們實(shí)驗(yàn)降溫，為我們實(shí)驗(yàn)(shyn)工作帶來了極大的方便。工作帶來了極大的方便。低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀在內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀在內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì)方面，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì),

6、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)(shyn),找到了剪找到了剪切效應(yīng)、碰撞效應(yīng)、空穴效應(yīng)三種效應(yīng)搭配的最佳切效應(yīng)、碰撞效應(yīng)、空穴效應(yīng)三種效應(yīng)搭配的最佳比例。比例。 JN-3000PLUSJN-3000PLUS低溫低溫(dwn)(dwn)超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀第6頁/共20頁第七頁，共21頁。超高壓細(xì)胞超高壓細(xì)胞(xbo)(xbo)破碎破碎原理圖原理圖第7頁/共20頁第八頁，共21頁。 空穴效應(yīng)：空穴效應(yīng)： 被柱塞壓縮的樣品內(nèi)積聚了極高的能被柱塞壓縮的樣品內(nèi)積聚了極高的能量量,通過可調(diào)節(jié)限流縫隙時(shí)瞬間失壓，造成通過可調(diào)節(jié)限流縫隙時(shí)瞬間失壓，造成(zo chn)高能釋高能釋 放引起空穴爆

7、炸，致使物料強(qiáng)烈粉碎細(xì)化。放引起空穴爆炸，致使物料強(qiáng)烈粉碎細(xì)化。剪切效應(yīng)：在高壓條件下，工作區(qū)內(nèi)形成了高剪切效應(yīng)：在高壓條件下，工作區(qū)內(nèi)形成了高 強(qiáng)度的能量聚集，當(dāng)流體流經(jīng)均質(zhì)閥微小的流道強(qiáng)度的能量聚集，當(dāng)流體流經(jīng)均質(zhì)閥微小的流道 時(shí)所產(chǎn)生強(qiáng)烈時(shí)所產(chǎn)生強(qiáng)烈(qin li)的湍流和剪切效應(yīng)將流體中顆?；虻蔚耐牧骱图羟行?yīng)將流體中顆粒或滴 分解成微小的粒子。分解成微小的粒子。碰撞效應(yīng)：通過可調(diào)節(jié)限流縫隙的樣品以上述極高的線碰撞效應(yīng)：通過可調(diào)節(jié)限流縫隙的樣品以上述極高的線速度，撞擊到用特殊速度，撞擊到用特殊(tsh)材料制成的撞環(huán)上，造成材料制成的撞環(huán)上，造成樣品粉碎。樣品粉碎。第8頁/共20頁第九

8、頁，共21頁。 低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀利用超高壓能量低溫超高壓連續(xù)流細(xì)胞破碎儀利用超高壓能量(nngling)(nngling)使樣品在柱塞的推動(dòng)作用下進(jìn)入均質(zhì)閥，使樣品在柱塞的推動(dòng)作用下進(jìn)入均質(zhì)閥，在均質(zhì)閥內(nèi)被加壓，通過狹縫瞬間釋放在均質(zhì)閥內(nèi)被加壓，通過狹縫瞬間釋放, ,產(chǎn)生剪切效應(yīng)、產(chǎn)生剪切效應(yīng)、空穴效應(yīng)、碰撞效應(yīng)空穴效應(yīng)、碰撞效應(yīng). .在這三種效應(yīng)作用下使細(xì)胞破碎，在這三種效應(yīng)作用下使細(xì)胞破碎，使樣品均質(zhì)化或分散乳化、顆粒納米化。全過程在使樣品均質(zhì)化或分散乳化、顆粒納米化。全過程在4-4-66的低溫循環(huán)水浴中進(jìn)行，保持原有物質(zhì)活性和性能。的低溫循環(huán)水浴中進(jìn)行，保持原有物質(zhì)活性和性能。

9、工工 作作 原原 理理第9頁/共20頁第十頁，共21頁。JN-3000PLUSJN-3000PLUS第10頁/共20頁第十一頁，共21頁。1.1.樣品破碎全過程都在樣品破碎全過程都在4 4 6 6 低溫水浴中進(jìn)行，低溫水浴中進(jìn)行， 保持原有物質(zhì)活性和性能保持原有物質(zhì)活性和性能2.2.自動(dòng)進(jìn)樣，可連續(xù)工作，升自動(dòng)進(jìn)樣，可連續(xù)工作，升/ /小時(shí)小時(shí)3.3.樣品處理量最少樣品處理量最少5ml5ml4.4.主機(jī)使用液壓動(dòng)力，高壓主機(jī)使用液壓動(dòng)力，高壓(goy)(goy)狀態(tài)可任意停機(jī)、開機(jī)，狀態(tài)可任意停機(jī)、開機(jī)， 壓力保持不變壓力保持不變5.5.沖洗系統(tǒng)鏡面拋光沖洗系統(tǒng)鏡面拋光316L316L不銹鋼管

10、道，防止樣品殘留不銹鋼管道，防止樣品殘留6.6.可在位清洗滅菌可在位清洗滅菌7.7.采用物理破碎方法，無化學(xué)殘留物采用物理破碎方法，無化學(xué)殘留物8.8.操作簡單，使用方便操作簡單，使用方便特特 點(diǎn)點(diǎn)第11頁/共20頁第十二頁，共21頁。 1.大腸桿菌大腸桿菌(d chn n jn)等細(xì)菌破碎；酵母等細(xì)菌破碎；酵母/靈芝孢子靈芝孢子 等真菌破碎；等真菌破碎； 2.藍(lán)藻藍(lán)藻/綠藻等藻類破碎；綠藻等藻類破碎； 3.線蟲等動(dòng)、植物細(xì)胞破碎；線蟲等動(dòng)、植物細(xì)胞破碎； 4.放線菌破碎；嗜熱菌破碎，原核分枝桿放線菌破碎；嗜熱菌破碎，原核分枝桿 菌破碎；菌破碎； 5.酶的制備和分離；重組多肽的制備；酶的制備和

11、分離；重組多肽的制備；應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)范圍范圍第12頁/共20頁第十三頁，共21頁。 6.晶體工程；蛋白晶體；晶體工程；蛋白晶體； 7.乳劑、脂質(zhì)體等納米乳化均質(zhì)；微乳乳劑、脂質(zhì)體等納米乳化均質(zhì)；微乳 納米混懸劑；藍(lán)藻納米混懸劑；藍(lán)藻/綠藻等藻類破碎綠藻等藻類破碎(p su)； 8.中草藥破碎中草藥破碎(p su)提取內(nèi)容物；提取內(nèi)容物； 9.超高壓誘變育種；超高壓誘變育種；10.納米油墨、納米油漆、納米染料；超微納米油墨、納米油漆、納米染料；超微 細(xì)化，超細(xì)粉碎；細(xì)化，超細(xì)粉碎； 第13頁/共20頁第十四頁，共21頁。 大腸桿菌大腸桿菌(d chn(d chn n jn)n jn)與

12、酵母一次破碎與酵母一次破碎率均達(dá)率均達(dá)95%-99% 95%-99% 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例 圖1大腸桿菌(d chn n jn)破壁前 圖圖2 2：大腸桿菌破壁后：大腸桿菌破壁后第14頁/共20頁第十五頁，共21頁。 大腸桿菌大腸桿菌(d chn(d chn n jn)n jn)與酵母一次與酵母一次破碎率均達(dá)破碎率均達(dá)99%- 95%99%- 95%應(yīng)用(yngyng)實(shí)例 圖1 靈芝孢子(boz)破壁前 圖圖2 2：靈芝孢子破壁后：靈芝孢子破壁后 靈芝孢子的破壁率可達(dá)靈芝孢子的破壁率可達(dá)95%95%左右左右第15頁/共20頁第十六頁，共21頁。應(yīng)用(yngyng)實(shí)例 大腸桿菌與酵母一次

13、破碎率均達(dá)大腸桿菌與酵母一次破碎率均達(dá)99%- 95%99%- 95% 靈芝靈芝(ln(ln zh) zh)孢子的破壁率可達(dá)孢子的破壁率可達(dá)95%95%左右左右 納米乳化后的脂質(zhì)體平均納米乳化后的脂質(zhì)體平均(pngjn)(pngjn)粒度為粒度為.68nm.68nm， 最小可達(dá)最小可達(dá)28.2nm28.2nm第16頁/共20頁第十七頁，共21頁。 圖:脂質(zhì)體納米乳化處理前后(qinhu)對(duì)比圖 第17頁/共20頁第十八頁，共21頁。應(yīng)用(yngyng)實(shí)例 大腸桿菌與酵母一次破碎率均達(dá)大腸桿菌與酵母一次破碎率均達(dá)99%- 95%99%- 95% 靈芝孢子的破壁率可達(dá)靈芝孢子的破壁率可達(dá)95%9

14、5%左右左右 納米乳化納米乳化(rhu)(rhu)后的脂質(zhì)體平均粒度后的脂質(zhì)體平均粒度為為.68nm.68nm， 最小可達(dá)最小可達(dá)28.2nm28.2nm 放線菌中某種酶失活率僅有放線菌中某種酶失活率僅有 第18頁/共20頁第十九頁，共21頁。使用使用(shyng)(shyng)前注意事項(xiàng)前注意事項(xiàng)常見問題常見問題 問題原因問題原因 處理方法處理方法工作壓力升不起來工作壓力升不起來空氣進(jìn)入到管道內(nèi)空氣進(jìn)入到管道內(nèi)單向閥接頭松動(dòng)單向閥接頭松動(dòng)清理管道內(nèi)空氣清理管道內(nèi)空氣擰緊接頭擰緊接頭細(xì)胞破碎率不高細(xì)胞破碎率不高選擇破碎壓力不正確選擇破碎壓力不正確樣品濃度過高樣品濃度過高樣品粒徑過粗樣品粒徑過粗

15、調(diào)整合適的破碎壓力調(diào)整合適的破碎壓力 大腸桿菌：大腸桿菌：1000pa1000pa左右左右 酵母菌：酵母菌：2000pa2000pa左右左右2.2.調(diào)低樣品的濃度調(diào)低樣品的濃度3.3.做好樣品的預(yù)處理做好樣品的預(yù)處理無工作流量或無工作流量或 流量不足流量不足單向閥不通單向閥不通破碎樣品容器出液閥破碎樣品容器出液閥門關(guān)閉樣品無法流出門關(guān)閉樣品無法流出管道內(nèi)有空氣管道內(nèi)有空氣使用了不正確的樣品使用了不正確的樣品濃度濃度1.1.聯(lián)系工程師聯(lián)系工程師2.2.打開閥門讓液體樣品打開閥門讓液體樣品 流入進(jìn)液口流入進(jìn)液口3.3.清除管道內(nèi)空氣清除管道內(nèi)空氣4.4.大腸桿菌濃度大腸桿菌濃度10102020 酵母菌濃度酵母菌濃度 10102020第