Rakkude fragmenteerimine on rekombinantsete valkude tootmisprotsessi oluline etapp. Aastakümneid on ultraheli rakkude killustamine olnud laboratoorsete valikute meetod. See protsess nõuab suurt ultraheli amplituudi, mis sobib rakkude suspensiooniks, tekitades märkimisväärseid nihkejõude. Nihkejõud tuleneb tugevast ultrahelikavitatsioonist, mis tekitab intensiivseid asümmeetrilisi implosioonivaakummulle ja põhjustab mikrojoad, mis põhjustavad rakuseina rebenemist. Kuid traditsioonilise ultrahelitehnoloogia piirangute tõttu ei saa selle meetodi tööstuslik rakendamine jätta vähendamata ultrahelilainete amplituudi ja kavitatsiooni tekitatud nihkejõudude tugevust, kahjustades seega pragunemisprotsessi tõhusust. Tööstusliku mastaabiga ultrahelirakkude lüsaatoritel on sama lüüsitõhusus kui laboriseadmetel, pakkudes samal ajal suuremat tootlikkust.
Traditsioonilised ultraheli vedelike töötlemise süsteemid hõlmavad ultraheli tööriistapeasid, mille läbimõõt on väljundsuunas vähendatud ja need võivad pakkuda kõrge ultraheli amplituudi ainult siis, kui väljundots on väga väike. Protsessi võimendamine nõuab üleminekut suurema väljundläbimõõduga tööriistapeale, mis suudab ultrahelienergiat väljastada suuremale kogusele töötlemisvedelikule, säilitades samal ajal suure amplituudi. Kui aga traditsiooniliste tööriistapeade väljundläbimõõtu suurendada tööstuslikult vastuvõetava suuruseni, väheneb nende maksimaalne amplituud oluliselt ega ole rakkude kahjustamiseks piisav. Seetõttu on traditsiooniliste suure amplituudiga ultraheliprotsessorite kasutamine piiratud laboriuuringutega, mida ei saa otseselt võimendada. FUNSONICu uurimis- ja arendustegevuse kaudu on see piirang edukalt ületatud ning konstrueeritud piloot- ja tööstusliku mastaabiga ultraheliprotsessoreid, mis suudavad genereerida ülikõrgeid amplituudi ja töötada pidevalt.
Saccharomyces cerevisiae rakkude hävitamine:
Tegime ultraheli kääritamise katsed, kasutades meie eksperimentaalset ultraheli vedelat protsessorit ja pilootskaala ultraheliprotsessorit, ning saime järgmised andmed:
Suspendeerige esialgsed abiainekristallid, mille osakeste keskmine suurus on 15,4 mikronit, orgaanilises lahustis massiosaga 5%. Pindaktiivseid aineid ega muid aineid ei kasutatud. Suspensioon tsirkuleeritakse läbi reaktorikambri kiirusega 4 l/min säilituspaagis ja segatakse 2 tundi. Reaktsioonikamber on varustatud rombikujulise kangi sarvega, mille läbimõõt on 32 millimeetrit ja amplituudiga 90 mikronit. Kogu toimingu ajal juhitakse jahutusvett reaktsioonikambri temperatuuri regulaatoriga, et see voolaks läbi korpuse, hoides suspensiooni temperatuuri 25 kraadi juures.
Pärast 2-tunnist ultrahelitöötlust on keskmine vajalik osakeste suurus umbes 0,4 mikromeetrit (400 nanomeetrit). Tööstuslikuks tootmiseks saab see programm kasutada 3000 W tööstuslikku ultraheliprotsessorit, mis suurendab tootlikkust 5 korda.
Ultraheli on lihtne ja tõhus meetod vormitud nanokristallide valmistamiseks. Teemanttööriistapeade kasutamisega saab seda protsessi otse pikendada, võimaldades saavutada laboratoorseid tulemusi tööstuslikus tootmiskeskkonnas.