细胞破碎

细胞破碎技术是一种利用外力破坏细胞膜和 细胞壁 的技术，目的是使细胞内容物包括目的产物成分得以释放。这种技术是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）的基础。随着重组 脱氧核糖核酸 技术和组织培养技术的发展， 蛋白质 的大规模生产成为可能 。

技术原理

空穴效应

高压均质机内的物料在高压条件下进入可调节压力大小的阀组中，失压后的物料从可调节限流缝隙中以极高的流速（1000米/秒，最高可达1500米/秒）喷出，撞在阀组件之一的冲击环上，导致空穴爆炸，进而实现物料的强烈粉碎细化 。

撞击效应

通过可调节限流缝隙的物料以极高的速度撞击到特殊的冲击环上，由此产生的撞击效应能够有效粉碎物料。

剪切效应

高速物料通过泵腔内通道和阀口狭缝时会产生剪切效应，最终使得物料均匀细化至0.03μm-2μm 粒径 。

细胞破碎阻力

细菌

细菌的 细胞壁 主要由 肽聚糖 组成，这是一种难溶性的聚糖链，通过短肽交联形成网状结构，赋予细胞特定的形状和强度。细胞破碎的主要障碍在于肽聚糖的网状结构，其致密程度和强度取决于聚糖链上肽键的数量及其交联程度 。

酵母菌

酵母细胞壁的最里层由 葡聚糖 细纤维构成，形成刚性骨架，外部覆盖有一层糖蛋白，最外层则是 甘露聚糖 。细胞破碎的难度主要取决于壁结构的交联紧密度和厚度。

真菌

真菌的细胞壁主要包括葡聚糖、 甲壳质 和糖蛋白。最外层是葡聚糖 混合物 ，第二层是糖蛋白网状结构，第三层主要是 蛋白质 ，最内层是几丁质。 细胞壁 的强度不仅与聚合物的网状结构相关，还因含有几丁质或 纤维素 的纤维状结构而增强。

植物细胞

植物细胞壁分为初生壁和次生壁两部分。初生壁由纤维素 微纤丝 和结构蛋白组成，形成纵横交错的网络结构。次生壁增加了纤维素和 半纤维素 的含量，使得细胞壁更加坚硬。

细胞破碎技术

细胞破碎技术可分为机械法和非机械法两类。

机械法

高压匀浆破碎法

高压匀浆器是常见的设备，由正向排代泵和排出阀组成，通过高压迫使 细胞 浆液在排出阀的小孔中高速冲出，射向撞击环，从而破碎细胞。操作方式灵活，可单次或多次循环通过，也可连续操作。为控制温度上升，可通过干冰调节入口温度。

振荡珠击破碎法

这种方法适用于处理少量样本，将组织样品与高密度珠子放入密封管中，加入缓冲液和稳定成分，通过高速振荡机进行破碎。

高速搅拌珠研磨破碎法

研磨法是另一种常见方法，将细胞悬浮液与研磨剂快速搅拌，以破碎细胞。工业规模的破碎通常采用高速珠磨机。

超声波破碎法

超声波破碎法利用超声波振荡器处理 细胞 悬浮液，振荡器分为槽式和探头直接插入介质两种形式，后者破碎效果更好。

非机械法

渗透压冲击破碎法

渗透压冲击法是一种较为温和的破碎方法，通过改变细胞内外渗透压来破碎细胞。

冻融破碎法

将细胞置于低温环境冷冻，随后在室温下融化，反复多次以达到破壁的效果。

酶溶破碎法

酶解法利用溶解 细胞壁 的酶处理菌体细胞，再利用其他方法破坏细胞膜，以提高胞内产物的通透性。

化学破碎法

化学法可以通过化学试剂溶解细胞或抽取胞内组分。

去垢剂破碎法

去垢剂法利用去垢剂处理 细胞 ，以达到破碎的目的。

蛋白质复性

通过离心法分离包含体与细胞碎片，获得纯净的包含体，然后再对包含体进行溶解复性，这有助于简化后续的分离纯化过程。