¿Qué es la trituración ultrasónica?

La fragmentación celular es un paso importante en el proceso de producción de proteínas recombinantes. Durante décadas, la fragmentación celular por ultrasonido ha sido un método de selección a escala de laboratorio. Este proceso requiere una alta amplitud ultrasónica adecuada para la suspensión celular, generando importantes fuerzas de corte. La fuerza de corte es el resultado de una fuerte cavitación ultrasónica, que genera intensas burbujas de vacío de implosión asimétrica y provoca microchorros, provocando la ruptura de la pared celular. Sin embargo, debido a las limitaciones de la tecnología ultrasónica tradicional, la implementación industrial de este método no puede dejar de reducir la amplitud de las ondas ultrasónicas y la fuerza de las fuerzas de corte generadas por la cavitación, dañando así la eficiencia del proceso de craqueo. Los lisadores de células ultrasónicos a escala industrial tienen la misma eficiencia de lisis que los equipos de laboratorio, al tiempo que proporcionan una mayor productividad.

Los sistemas tradicionales de procesamiento de líquidos por ultrasonidos incluyen cabezales de herramientas ultrasónicos con un diámetro reducido en la dirección de salida y solo pueden proporcionar una amplitud ultrasónica alta cuando el extremo de salida es muy pequeño. La amplificación del proceso requiere cambiar a un cabezal de herramienta con un diámetro de salida mayor, que pueda emitir energía ultrasónica a un volumen mayor de líquido de procesamiento manteniendo una alta amplitud. Sin embargo, si el diámetro de salida de los cabezales de herramientas tradicionales se aumenta a un tamaño industrialmente aceptable, su amplitud máxima disminuirá significativamente y no será suficiente para dañar las celdas. Por tanto, el uso de procesadores ultrasónicos tradicionales de alta amplitud se limita a estudios de laboratorio que no pueden amplificarse directamente. Gracias a la investigación y el desarrollo de FUNSONIC, esta limitación se ha superado con éxito y se han construido procesadores ultrasónicos a escala piloto e industrial, que pueden generar amplitudes extremadamente altas y funcionar de forma continua.

Destrucción de células de Saccharomyces cerevisiae:

Realizamos experimentos de fermentación ultrasónica utilizando nuestro procesador de líquidos ultrasónico de nivel experimental y nuestro procesador ultrasónico de escala piloto, y obtuvimos los siguientes datos:

Suspender los cristales del excipiente inicial con un tamaño de partícula promedio de 15,4 micras en un solvente orgánico con una fracción en masa del 5%. No se utilizaron tensioactivos ni otros agentes. La suspensión se hace circular a través de la cámara del reactor a una velocidad de 4 l/min en el tanque de almacenamiento y se agita durante 2 horas. La cámara de reacción está equipada con una barra en forma de diamante con un diámetro de 32 milímetros y una amplitud de 90 micras. A lo largo de la operación, el agua de refrigeración es controlada por el control de temperatura de la cámara de reacción para que fluya a través de la carcasa, manteniendo la temperatura de la suspensión a 25 grados C.

Después de 2 horas de tratamiento ultrasónico, el tamaño promedio de partícula requerido es de aproximadamente 0.4 micrómetros (400 nanómetros). Para la producción a escala industrial, este programa puede utilizar un procesador ultrasónico industrial de 3000 W, lo que aumentará la productividad 5 veces.

El ultrasonido es un método simple y eficaz para preparar nanocristales moldeados. Mediante el uso de cabezales de herramientas de diamante, este proceso se puede ampliar directamente, permitiendo lograr resultados de laboratorio en entornos de producción industrial.