Клетъчната фрагментация е важна стъпка в процеса на производство на рекомбинантни протеини. В продължение на десетилетия ултразвуковата клетъчна фрагментация е метод за подбор в лабораторен мащаб. Този процес изисква висока ултразвукова амплитуда, подходяща за клетъчна суспензия, генерираща значителни сили на срязване. Силата на срязване е резултат от силна ултразвукова кавитация, която генерира интензивни асиметрични имплозионни вакуумни мехурчета и причинява микроструи, причиняващи разкъсване на клетъчната стена. Въпреки това, поради ограниченията на традиционната ултразвукова технология, индустриалното прилагане на този метод не може да не намали амплитудата на ултразвуковите вълни и силата на срязващите сили, генерирани от кавитация, като по този начин уврежда ефективността на процеса на крекинг. Ултразвуковите клетъчни лизери в промишлен мащаб имат същата ефективност на лизис като лабораторното оборудване, като същевременно осигуряват по-висока производителност.
Традиционните ултразвукови системи за обработка на течности включват ултразвукови глави на инструменти с намален диаметър в изходната посока и могат да осигурят висока ултразвукова амплитуда само когато изходният край е много малък. Усилването на процеса изисква преминаване към глава на инструмента с по-голям изходен диаметър, която може да изведе ултразвукова енергия към по-голям обем обработваща течност, като същевременно поддържа висока амплитуда. Въпреки това, ако изходният диаметър на традиционните глави на инструменти се увеличи до индустриално приемлив размер, тяхната максимална амплитуда значително ще намалее и няма да бъде достатъчна, за да повреди клетките. Следователно използването на традиционни ултразвукови процесори с висока амплитуда е ограничено до лабораторни изследвания, които не могат да бъдат директно усилени. Чрез изследванията и развитието на FUNSONIC това ограничение беше успешно преодоляно и бяха конструирани ултразвукови процесори в пилотен и индустриален мащаб, които могат да генерират изключително високи амплитуди и да работят непрекъснато.
Унищожаване на клетките на Saccharomyces cerevisiae:
Проведохме експерименти с ултразвукова ферментация, използвайки нашия ултразвуков течен процесор на експериментално ниво и ултразвуков процесор с пилотен мащаб и получихме следните данни:
Суспендирайте първоначалните кристали на ексципиента със среден размер на частиците 15,4 микрона в органичен разтворител с масова фракция 5%. Не са използвани повърхностно активни вещества или други агенти. Суспензията циркулира през камерата на реактора със скорост 4l/min в резервоара за съхранение и се разбърква в продължение на 2 часа. Реакционната камера е снабдена с ромбовиден рог с щанга с диаметър 32 милиметра и амплитуда 90 микрона. По време на операцията охлаждащата вода се контролира от контрола на температурата на реакционната камера, за да тече през корпуса, поддържайки температурата на суспензията на 25 градуса C.
След 2 часа ултразвукова обработка необходимият среден размер на частиците е около 0.4 микрометра (400 нанометра). За производство в промишлен мащаб, тази програма може да използва 3000 W индустриален ултразвуков процесор, който ще увеличи производителността с 5 пъти.
Ултразвукът е прост и ефективен метод за получаване на оформени нанокристали. Чрез използването на диамантени глави за инструменти, този процес може да бъде директно разширен, което прави възможно постигането на лабораторни резултати в индустриални производствени среди.