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技术问答
细胞破壁及常见的细胞破壁的方法
发布时间:2020-10-19 09:15

  除病毒外,一切生物均由细胞构成,根据细胞内核结构分化程度的不同,细胞可以分为原核细胞和真核细胞两大类型。

  细胞壁(cellwall)是细胞的外层,在细胞膜的外面,细胞壁之厚薄常因组织、功能不同而异。

  尽管生物细胞类型多样,却具有大致相同的基本结构,真核细胞的亚显微结构可分为表面结构和内部结构两大部分 。

  表面结构包括细胞膜和膜外物质层,如植物细胞的细胞壁和某些动物细胞的细胞外被;

  具有特殊功能的各种微细结构称为细胞器,如线粒体、质体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体、微管、河北十一选五,微丝,以及鞭毛和纤毛等;

  细胞质内常含有许多代谢产物形成的颗粒,如淀粉粒、糊粉粒、脂肪滴、糖原粒等,统称后成质。

  细胞是生命活动的单位,一些生命活动的基本过程,如物质代谢、能量转换、运动、发育、繁殖和遗传等,都是以细胞为结构基础来实现的。

  根据用力情况可分为高速撞击破壁,剪切力破壁等,非物理方法主要有化学试剂法及生物酶解法。

  超微粉是药品提高药效的基础,微粉化可提高药物的生物利用度,降低用药量,中药的超微粉碎当前主要指细胞超微粉碎。

  动植物等药材的主要药效成分,通常分布于细胞内与细胞间,当细胞破壁后,其细胞内有效成分暴露出来,所以药效大幅度提高,而且起效速度快。

  药材在加工过程中相互碰撞、相互磨擦,瞬间破裂实现超微粉碎,因此,非常适用于中药、西药、保健品等物料的超微粉碎。

  若将药材使用中药粉碎机经过细胞级微粉碎后,其有效成分被人体吸收则较为简单。

  药物进入胃中,可溶性成分在胃液作用下即溶解,进入小肠后溶解的成分开始被吸收。

  由于药物为超细粒子,其不溶性成分也极易附着在肠壁上,药物成分会快速通过肠壁吸收,进入血液,而且这些超微粒子因附着力强,排出体外所需时间较长,提高了药物的吸收率。

  此外药物成分从细胞内向细胞外迁移的过程所需时间缩短,不但吸收速度会明显加快,而且吸收量也会大增加。

  药材粉碎混合均匀度(也称为均质化)应以细度为基础,粒度越细,其均匀度越高。

  这是由于中药一般含率均为6%以上,且有的又含有一定油性及挥发性成分,属两种极性物质的混合。

  在中药粉碎机的细胞破壁粉碎过程中,通过高强度剪切力使其均匀混合,可过到液相混合及乳化的效果。

  实际上在混合粉碎过程中,由于细胞内水分的影响,物料的表面会呈半湿润状态,其粒子与粒子之间结合较为牢固,具有相当的稳定性。

  其油性及挥发性成分在混合粉碎的同时吸附在一些固体及半液态成分的表面,通过药材中某些具有表面活性的物质使其易于同亲水性成分相亲和,达到均质的目的。

  由于中药超微粉碎机的细胞级微粉碎,会将药材中的油细胞打破的同时进行均质,使得含有挥发性成分的复方中药由于条件的不同而产生挥发性降低或提高的现象。

  经过均质复方中药,其油性及挥发性成分可以在进入胃中很快分散均匀,因药物均质的作用在小肠中会均匀的同其他水溶性成分同步吸收。

  随着重组DNA技术得到广泛应用以来,生物技术发生了质的飞跃。很多基因工程产物都是胞内物质,必须将细胞破壁,使产物得以释放,才能进一步提取,因此细胞破碎是提取胞内产物的关键步骤,破碎方法的得当与否,直接影响到所提取产品的产量、质量和生产成本。现将近年来常用的几种细胞破碎方法介绍一下。1. 高压匀浆法设备是高压匀浆器,它由高压泵和匀浆间组成,美国Microfluidics公司和ATS公司均有产品出售。

  其破碎机理:细胞在一系列过程中经历了高速造成的剪刀,碰撞以及由高压到常压的变化从而造成细胞的破碎。存在的问题;

  较易造成堵塞的团状或丝状真菌,较小的革兰氏阳性首以及有些亚细胞器,质地坚硬,易损伤匀浆阀,也不适合用该法处理。2. 高速珠磨法

  设备是珠后机,瑞士WBC公司和德国西门子机械公司均制造各种型号的珠磨机,其破碎机下:

  微生物细胞悬浮液与极细的研磨剂在搅拌浆作用下充分混合,珠子之间以及珠子和细胞之间和互相剪切、碰撞,促使细胞壁破碎,释出内含物,在珠波分离器的协助下,珠子被滞留在破碎室内,浆液流出,从而实现连续操作,破碎中,生的热量由夹套中的冷却液带走。存在的问题:

  操作参数多,一般赁经验估计并且珠子之间的液体损失30%左右。3. 超声破碎

  其破碎机理:可能与空化现象引起的冲击波和剪切力有关。超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及首种类型等因素有关。存在问题;

  超声波破碎在实验室规模应用较普遍,处理少量样品时操作简便,液量损失少,但是超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质变性失活。而且大容量装置声能传递,散热均有困难。4. 酶溶法

  易造成产物抑制作用,这可能是导致胞内物质释放率低的一个重要因素。而且溶酶价格高,限制了大规模利用。若回收溶酶,则又增加百分离纯化溶酶的操作。另外酶港法通用性差,不同菌种需选择不同的酶。5. 化学渗透法

  某些有机溶剂(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性从而使内合物有选择地渗透出来。

  其作用机理;化学渗透取决于化学试剂的类型以及细胞壁和膜的结构与组成。存在的问题;

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