高压细胞破碎仪原理

目前国内对细胞破碎机的研究局限于实验研究,仅对某种结构均质阀的均质效果进行验证与分析,或是选择结构参数。实验研究的局限性使这种分析不够全面。高压细胞破碎机是目前生物工程领域广泛使用的一种细胞破碎机。作者结合近期国外对高压细胞破碎机的理论研究工作,应用半经验半理论的方法,分析探讨了高压细胞破碎机的均质理论。高压细胞破碎机的结构及工作原理： 高压细胞破碎机由高压泵和破碎阀两部分组成,高压泵通常采用柱塞往复泵,其结构与一般柱塞泵相同。破碎阀安装在柱塞泵的排出管路上,一般由阀芯和阀座构成,阀芯和阀座的结构形式对破碎效果、能耗以及阀的磨损影响极大。国外对破碎阀的结构进行了大量研究,设计出许多不同结构的破碎阀,研究主要围绕下列问题进行：1，在较低操作压力下提高破碎效果2，提高阀的使用寿命。意大利Niro Soavi公司为此，开发出R型细胞破碎阀，经过多年的实际使用，获得用户的认可。高压细胞破碎机工作原理： 高压细胞破碎机有一个或数个往复运动的柱塞，物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中，经过特定宽度的限流缝隙（工作区）后，瞬间失压的物料以极高的流速（1000米/秒，最高可达1500米/秒）喷出，碰撞在阀组件之一的碰撞环上，产生三种效应： 空穴效应：被柱塞压缩的物料内积聚了极高的能量，通过限流缝隙时瞬间失压，造成高能释放引起空穴爆炸，致使物料强烈粉碎细化。（主要应用于均质） 撞击效应：物料通过可调节限流缝隙的以上述极高的线速度，喷射到用特殊材料制成的碰撞环上，造成物料粉碎。（主要应用于细胞破碎） 剪切效应：高速物料通过泵腔内通道和阀口狭缝时会产生剪切效应。（主要应用于乳化）经过这三种效应处理过的物料可均匀细化到0.1μm-2μm粒径。

超声波细胞破碎仪是利用一种超声波在液体中产生的空化效应而使目标细胞破碎的多功能、多用途的仪器。超声波细胞破碎仪的原理：由换能器将电能转换为超声能，超声能量作用于液体介质产生密集的空泡，随着空泡的生长破裂，产生巨大的剪切力及高温高压，从而起到将目标细胞破碎乳化的目的。超声波细胞破碎仪用途广泛：1、超声波提取生物纳米在超声波化学反应中，由空化效应产生的强压力脉冲，能够产生许多化学合成所要求的高温高压，超声波化学合成所利用的正是空化效应的能量，利用这些能量能在一些特殊粉末表面合成出需要的纳米粒子。 2、超声波制药（1）注射用药的细化、均化——将磷脂类与胆固醇混合用适当方法与药物混合在水溶液中，经超声细化、均化得到更小的利于静脉注射的微小药物粒子。（2）中草药提取——利用超声分散破坏植物组织，加速溶剂穿透组织作用，提高中草药有效成分提取率。如金鸡纳树皮中全部生物碱用一般方法侵出需5小时以上，采用超声分散只要半小时即可完成。（3）制备混悬剂——在超声空化和强烈搅拌下，将一种固体药物分散在含有表面活性剂的水溶液中，可以形成1um左右口服或静脉注射混悬剂。例如“静注喜树碱混悬剂”、“肝脏造影剂”、“硫酸钡混悬剂”等。（4）疫苗制备——将细胞或病菌借助于超声作用将其杀死以后，再用适当方法制成疫苗。 3、超声波对化妆品的分散为了更进一步提取药物精华和粒子微细化，并节约生产成本，达到分散、乳化效果，使化妆品更深入渗透到肌肤里层，让肌肤很好的吸收，发挥药物的效力和作用，采用超声波乳化可达到非常理想的效果。 4、超声波对酒的醇化酒味醇厚的主要影响因素是酸的形成、酯化。刚出厂的白酒含有戍醇，有辛辣味，传统制造时，这种气味要经过很长时间贮藏才能使酒味变醇。而利用超声波处理的白酒可使酒的老熟时间缩短1/3到1/2。超声波细胞破碎仪可以并且已经被广泛用于生物化学、微生物学药理学、物理学、动物学、农学、医学、制药等领域的教学、科研、生产。

超声波是物质介质中的一种弹性机械波，它是一种波动形式，因此它可以用于探测人体的生理及病理信息，既诊断超声。同时，它又是一种能量形式，当达到一定剂量的超声在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用.超声波是物质介质中的一种弹性机械波，它是一种波动形式，因此它可以用于探测人体的生理及病理信息，既诊断超声。同时，它又是一种能量形式，当达到一定剂量的超声在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用，能引起生物体的功能和结构发生变化，即超声生物效应。超声对细胞的作用主要有热效应，空化效应和机械效应。热效应是当超声在介质中传播时，摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动，使部分能量转化为局部高热（42-43℃），因为正常组织的临界致死温度为45.7℃，而肿瘤组织比正常组织敏感性高，故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍，DNA、RNA、蛋白质合成受到影响，从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。空化效应是在超声照射下，生物体内形成空泡，随着空泡震动和其猛烈的聚爆而产生出机械剪切压力和动荡，使肿瘤出血、组织瓦解以致坏死。另外，空化泡破裂时产生瞬时高温（约5000℃）、高压（可达500×104Pa），可使水蒸气热解离产生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H原子引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。机械效应是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。工作原理 同时，它又是一种能量形式，当达到一定剂量的超声在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用.超声波是物质介质中的一种弹性机械波，它是一种波动形式，因此它可以用于探测人体的生理及病理信息，既诊断超声。同时，它又是一种能量形式，当达到一定剂量的超声在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用，能引起生物体的功能和结构发生变化，即超声生物效应。超声对细胞的作用主要有热效应，空化效应和机械效应。热效应是当超声在介质中传播时，摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动，使部分能量转化为局部高热，因为正常组织的临界致死温度为45.7℃，而肿瘤组织比正常组织敏感性高，故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍，DNA、RNA、蛋白质合成受到影响，从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。空化效应是在超声照射下，生物体内形成空泡，随着空泡震动和其猛烈的聚爆而产生出机械剪切压力和动荡，使肿瘤出血、组织瓦解以致坏死。另外，空化泡破裂时产生瞬时高温、高压，可使水蒸气热解离产生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H原子引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。机械效应是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。超声波细胞破碎仪的原理并不是太神秘、太复杂。简单说就是将电能通过换能器转换为声能，这种能量通过液体介质而变成一个个密集的小气泡，这些小气泡迅速炸裂，产生的象小炸弹一样的能量，从而起到破碎细胞等物质的作用