מהו ריסוק קולי?
פיצול תאים הוא שלב חשוב בתהליך הייצור של חלבונים רקומביננטיים. במשך עשרות שנים, פיצול תאי אולטרסאונד היה שיטת בחירה בקנה מידה מעבדתי. תהליך זה דורש משרעת קולית גבוהה המתאימה להשעיית תאים, ויוצרות כוחות גזירה משמעותיים. כוח הגזירה הוא תוצאה של קוויטציה אולטרה-סונית חזקה, אשר מייצרת בועות ואקום התפרצות א-סימטריות אינטנסיביות וגורמת לסילוני מיקרו, הגורמת לקרע בדופן התא. עם זאת, בשל המגבלות של הטכנולוגיה האולטרה-קולית המסורתית, היישום התעשייתי של שיטה זו אינו יכול להיכשל בהפחתת משרעת הגלים האולטראסוניים ואת עוצמת כוחות הגזירה הנוצרים על ידי קוויטציה, ובכך לפגוע ביעילות תהליך הפיצוח. לליזרי תא קולי בקנה מידה תעשייתי יש יעילות תמוגה זהה לציוד מעבדה, תוך מתן פרודוקטיביות גבוהה יותר.
מערכות מסורתיות לעיבוד נוזלים קוליים כוללות ראשי כלים קוליים עם קוטר מופחת בכיוון הפלט, ויכולות לספק משרעת קולית גבוהה רק כאשר קצה הפלט קטן מאוד. הגברת התהליך דורשת מעבר לראש כלי עם קוטר פלט גדול יותר, שיכול להפיק אנרגיה קולית לנפח גדול יותר של נוזל עיבוד תוך שמירה על משרעת גבוהה. עם זאת, אם קוטר הפלט של ראשי הכלים המסורתיים גדל לגודל מקובל מבחינה תעשייתית, המשרעת המקסימלית שלהם תפחת משמעותית ולא תספיק כדי לפגוע בתאים. לכן, השימוש במעבדים אולטרא-קוליים מסורתיים עם משרעת גבוהה מוגבל למחקרי מעבדה שלא ניתן להגביר ישירות. באמצעות המחקר והפיתוח של FUNSONIC, מגבלה זו התגברה בהצלחה, ונבנו מעבדים קוליים בקנה מידה פיילוט ותעשייתי, שיכולים ליצור אמפליטודות גבוהות במיוחד ולפעול באופן רציף.
הרס תאי Saccharomyces cerevisiae:
ערכנו ניסויי תסיסה אולטרה-קולית באמצעות מעבד הנוזל האולטרא-סוני ברמה הניסויית שלנו והמעבד האולטרא-סוני בקנה מידה פיילוט, והשגנו את הנתונים הבאים:
השהה את גבישי חומר העזר הראשוניים עם גודל חלקיקים ממוצע של 15.4 מיקרון בממס אורגני עם חלק מסה של 5%. לא נעשה שימוש בחומרי שטח או חומרים אחרים. התרחיף מופץ דרך תא הכור בקצב של 4 ליטר לדקה במיכל האחסון ומערבבים במשך שעתיים. תא התגובה מצויד בקרן משקולת בצורת יהלום בקוטר של 32 מילימטר ומשרעת של 90 מיקרון. לאורך כל הפעולה, מי הקירור נשלט על ידי בקרת הטמפרטורה של תא התגובה כדי לזרום דרך המעטפת, תוך שמירה על טמפרטורת התרחיף על 25 מעלות צלזיוס.
לאחר שעתיים של טיפול קולי, גודל החלקיקים הממוצע הנדרש הוא בערך 0.4 מיקרומטר (400 ננומטר). לייצור בקנה מידה תעשייתי, תוכנית זו יכולה להשתמש במעבד קולי תעשייתי של 3000W, שיגדיל את הפרודוקטיביות פי 5.
אולטרסאונד היא שיטה פשוטה ויעילה להכנת ננו-גבישים מעוצבים. באמצעות שימוש בראשי כלי יהלום, ניתן להרחיב תהליך זה ישירות, מה שמאפשר להשיג תוצאות מעבדה בסביבות ייצור תעשייתיות.
