CN114164236B - 一种同时制备ern-t和ilv-t的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种同时制备ERN‑T和ILV‑T的方法。该方法首先用表达人源TRAIL蛋白的病毒转染传代至第2~4代的细胞,破碎、离心,分离上清液,通过蔗糖密度梯度离心至分层,自上往下第二层即为ERN‑T,第三层即为ILV‑T。本发明首次提供了一种可同时制备两种纳米TRAIL制剂(ERN‑T和ILV‑T)的方法,提高了TRAIL工程化细胞的利用率;且该方法操作简单,成本低,应用前景广阔。

Description

一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法
技术领域
本发明属于抗癌生物纳米制剂制备技术领域。更具体地,涉及一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法。
背景技术
肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(Tumour Necrosis Factor-RelatedApoptosis-Inducing Ligand,TRAIL)通过与多种癌细胞表面的死亡受体TRAILR1/DR4和TRAILR2/DR5结合,募集胞浆内接头蛋白FADD和半胱天冬酶原8(Procaspase-8),形成一个死亡诱导信号复合体(DISC),激活Procaspase-8,进而诱导Procaspase3的激活,启动细胞外源凋亡通路,引起细胞凋亡。此外,TRAIL还能激活线粒体介导的半胱天冬酶9(caspase-9)相关的细胞内源凋亡通路,即激活的caspase-8切割激活BID为tBID,后者结合到线粒体膜,降低线粒体的膜电势,促使线粒体释放细胞色素c和Smac/DIABLO,两者协同激活caspase-9,与caspase-8一起激活凋亡效应酶caspase-3,引起细胞凋亡。TRAIL通常只作用于肿瘤或癌细胞引发凋亡,对正常细胞没有影响,安全性好,因此具有良好的抗癌应用前景。
然而,目前重组可溶型TRAIL(rTRAIL)的临床试验效果很不理想,虽然安全性没有问题,但治疗几乎无效。主要原因可归纳为几点:1)rTRAIL的凋亡诱导活性不高;2)肿瘤细胞普遍存在对rTRAIL的耐药性;3)rTRAIL在体内不稳定,半衰期只有30min,生物利用度低;4)rTRAIL缺乏对癌症和肿瘤的靶向性。因此,研发新型高效的TRAIL制剂,以期实现这一促凋亡因子的临床应用成为了一个迫切的研究课题。近期(2021年6月)Hou Huan等公开了一种制备内质网源纳米TRAIL(ERN-T)的方法,但该方法只分离制备得到一种膜结合纳米TRAIL——ERN-T(Hou Huan et al.TRAIL-Armed ER Nanosomes Induce DrasticallyEnhanced Apoptosis in Resistant Tumor in Combination with the Antagonist ofIAPs(AZD5582)(Advanced Healthcare Materials,2021,10(11))。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,旨在提供一种可同时制备两种纳米TRAIL制剂:ERN-T(内质网来源的纳米TRAIL)和ILV-T(表达TRAIL的多囊泡体腔内囊泡)的方法,提高了TRAIL工程化细胞的利用率。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
本发明提供了一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法,包括如下步骤:
S1.用表达人源TRAIL蛋白的病毒转染传代至第2~4代的细胞,得到表达人源TRAIL蛋白的细胞,破碎得到细胞匀浆液;
S2.将步骤S1所得细胞匀浆液离心、分离上清液,再通过蔗糖密度梯度离心至分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T;
其中,所述细胞包括脐带间充质干细胞(MSC)、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、牙髓间充质干细胞、胎盘间充质干细胞、羊水间充质干细胞、羊膜间充质干细胞、胚胎干细胞(ESC)、诱导多能干细胞(iPSC)、心肌细胞、人胚肾细胞、巨噬细胞、T细胞、肿瘤相关成纤维细胞中的一种或几种。
最优选地,所述细胞为脐带间充质干细胞。
优选地,步骤S1所述病毒包括慢病毒、逆转录病毒、腺病毒中的一种或几种。
最优选地,所述病毒为慢病毒。
优选地,步骤S1所述病毒用于细胞转染的MOI为3~300。最优选为3。
优选地,步骤S1所述转染的方法为:
S1-1.将第2~4代的细胞在DMEM完全培养基中培养11~13h后,去除所述DMEM完全培养基;
S1-2.向步骤S1-1得到的产物中加入含表达人源TRAIL蛋白的病毒和聚凝胺(polybrene)的DMEM/F-12培养基,孵育6~24h后,去除所述DMEM/F-12培养基;
S1-3.向步骤S1-2得到的产物中加入含胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养2~3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的细胞
进一步优选地,步骤S1-1所述培养为在35~39℃、4~6%CO2的细胞培养箱中培养。
最优选地,所述培养为在37℃、5%CO2的细胞培养箱中培养。
进一步优选地,步骤S1-2所述聚凝胺在所述DMEM/F-12培养基中的浓度为6~10μg/mL。最优选为8μg/mL。
进一步优选地,步骤S1-2所述孵育的时间为8h。
进一步优选地,步骤S1-3所述胎牛血清在DMEM/F12培养基中的浓度为8~12%(v/v)。最优选为10%(v/v)。
优选地,步骤S1所述破碎为在19~21kHz下超声破碎1~3min。
最优选地,所述破碎为在20kHz下超声破碎2min。
优选地,步骤S2所述离心为在11000~13000g、3~5℃下离心8~12min。离心是为了去除细胞核、线粒体和破碎的细胞。最优选地,所述离心为在12000g、4℃下离心10min。
优选地,步骤S2所述蔗糖密度梯度离心为:将所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在105000~115000g、3~5℃下离心14~18h。
最优选地,在110000g、4℃下离心16h。
进一步优选地,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.4~2.6M蔗糖溶液A、1.8~2.2M蔗糖溶液B、0.3~0.35M蔗糖溶液C。
最优选地,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.5M蔗糖溶液A、2M蔗糖溶液B、0.33M蔗糖溶液C
进一步优选地,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.3~0.35:0.61~0.67:1.5~1.7。
最优选地,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.32:0.64:1.6。
作为一种优选的可实施方案,该方法包括如下步骤:
S1.将第2~4代的细胞(脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、牙髓间充质干细胞、胎盘间充质干细胞、羊水间充质干细胞、羊膜间充质干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞、心肌细胞、人胚肾细胞、巨噬细胞、T细胞、肿瘤相关成纤维细胞中的一种或几种)在35~39℃、4~6%CO2的细胞培养箱中的DMEM完全培养基里培养11~13h后,去除所述DMEM完全培养基;再加入含表达人源TRAIL蛋白的病毒(慢病毒、逆转录病毒、腺病毒中的一种或几种,MOI为3~300)和聚凝胺(浓度为6~10μg/mL)的DMEM/F-12培养基,孵育6~24h后,去除所述DMEM/F-12培养基;然后加入含8~12%(v/v)胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养2~3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的细胞,再在19~21KHZ下超声破碎1~3min,得到细胞匀浆液;
S2.将步骤S1所得细胞匀浆液在11000~13000g、3~5℃下离心8~12min、分离上清液,将所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在105000~115000g、3~5℃下离心14~18h分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T;
其中,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.4~2.6M蔗糖溶液A、1.8~2.2M蔗糖溶液B、0.3~0.35M蔗糖溶液C;所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.3~0.35:0.61~0.67:1.5~1.7。
本发明具有以下有益效果:
本发明首次提供了一种可同时制备两种生物纳米TRAIL制剂的方法,即ERN-T(内质网来源的纳米TRAIL,产率为21.12~21.52%)和ILV-T(表达TRAIL的多囊泡体腔内囊泡,产率为8.34~8.67%)的方法,提高了TRAIL工程化细胞的利用率;且该方法操作简单,成本低,应用前景广阔。
附图说明
图1a是TRAIL表达的流式分析图,图1b是TRAIL表达的共聚焦显微镜图。
图2a是液柱分布情况和离心后分层情况;图2b是蛋白免疫印迹结果;图2c是ERN-T形貌观察结果;图2d是ERN-T粒径分布结果。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法
S1.将状态良好的第2~4代的脐带间充质干细胞以5×105个/孔接种于六孔板,在37℃、5%CO2的细胞培养箱中的DMEM完全培养基里培养12h后,用无菌移液管移去所述DMEM完全培养基;再加入含30μL表达人源TRAIL蛋白的慢病毒(此时感染复数MOI为3)和浓度为8μg/mL的polybrene的DMEM/F-12培养基,孵育8h后,用无菌移液管移去所述DMEM/F-12培养基;然后加入含10%(v/v)胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的脐带间充质干细胞,收集状态良好的表达人源TRAIL蛋白的脐带间充质干细胞,用PBS将其浓度调到4.0×107/mL,置于1.5mL EP管中,再加入0.5mL匀浆液(0.25M蔗糖+10mM Tris-HCl(pH 7.4)+1mM乙酸镁+10μL 100×蛋白酶抑制剂),冰浴并在20KHZ下超声破碎2min,得到细胞匀浆液;
S2.将步骤S1所得细胞匀浆液在12000g、4℃下离心10min、分离收集1mL上清液,将上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在110000g、4℃下离心16h分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T,分装,-80℃下保存;
其中,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.5M蔗糖溶液A、2M蔗糖溶液B、0.33M蔗糖溶液C,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.32:0.64:1.6。
实施例2一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法
S1.将状态良好的第2~4代的心肌细胞以5×105个/孔接种于六孔板,在39℃、4%CO2的细胞培养箱中的DMEM完全培养基里培养11h后,用无菌移液管移去所述DMEM完全培养基;再加入含30μL表达人源TRAIL蛋白的慢病毒(此时感染复数MOI为3)和浓度为10μg/mL的polybrene的DMEM/F-12培养基,孵育6h后,用无菌移液管移去所述DMEM/F-12培养基;然后加入含12%(v/v)胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的心肌细胞,收集状态良好的表达人源TRAIL蛋白的心肌细胞,用PBS将其浓度调到4.0×107/mL,置于1.5mL EP管中,再加入0.5mL匀浆液(0.25M蔗糖+10mMTris-HCl(pH 7.4)+1mM乙酸镁+10μL 100×蛋白酶抑制剂),冰浴并在19KHZ下超声破碎3min,得到细胞匀浆液;
S2.将步骤S1所得细胞匀浆液在11000g、5℃下离心8min、分离收集1mL上清液,将上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在115000g、3℃下离心18h分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T,分装,-80℃下保存;
其中,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.4M蔗糖溶液A、1.8M蔗糖溶液B、0.35M蔗糖溶液C,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.3:0.61:1.5。
实施例3一种同时制备ERN-T和ILV-T的方法
S1.将状态良好的第2~4代的肿瘤相关成纤维细胞以5×105个/孔接种于六孔板,在35℃、6%CO2的细胞培养箱中的DMEM完全培养基里培养13h后,用无菌移液管移去所述DMEM完全培养基;再加入含30μL表达人源TRAIL蛋白的慢病毒(此时感染复数MOI为3)和浓度为6μg/mL的polybrene的DMEM/F-12培养基,孵育24h后,用无菌移液管移去所述DMEM/F-12培养基;然后加入含8%(v/v)胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的肿瘤相关成纤维细胞,收集状态良好的表达人源TRAIL蛋白的肿瘤相关成纤维细胞,用PBS将其浓度调到4.0×107/mL,置于1.5mL EP管中,再加入0.5mL匀浆液(0.25M蔗糖+10mM Tris-HCl(pH 7.4)+1mM乙酸镁+10μL 100×蛋白酶抑制剂),冰浴并在21KHZ下破碎超声1min,得到细胞匀浆液;
S2.将步骤S1所得细胞匀浆液在13000g、3℃下离心12min、分离收集1mL上清液,将所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在105000g、5℃下离心14h分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T,分装,-80℃下保存;
其中,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.6M蔗糖溶液A、2.1M蔗糖溶液B、0.3M蔗糖溶液C,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.35:0.67:1.7。
对比例1
同实施例1的方法,区别在于,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为3.0M蔗糖溶液A、2.8M蔗糖溶液B、0.5M蔗糖溶液C。
对比例2
同实施例1的方法,区别在于,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2M蔗糖溶液A、1.2M蔗糖溶液B、0.1M蔗糖溶液C。
对比例3
同实施例1的方法,区别在于,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.5:0.8:1.9。
对比例4
同实施例1的方法,区别在于,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.1:0.3:1.2。
对比例5
同实施例1的方法,区别在于,所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为0.8M蔗糖溶液A、1.2M蔗糖溶液B、1.5M蔗糖溶液C、2.0M蔗糖溶液D,所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C、蔗糖溶液D的体积比分别为1:0.3:0.7:0.8:0.2,所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层后,离心2h。
对比例6
同实施例1的方法,区别在于,步骤S2所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层后,离心10h。
测试例
一、实施例1中表达人源TRAIL蛋白的脐带间充质干细胞的表征
(1)将未经处理的脐带间充质干细胞(MSC组)、实施例1中表达人源TRAIL蛋白的脐带间充质干细胞(MSCflt组)分别用PBS洗涤2次后,胰酶消化洗脱细胞,1000rpm/min离心收集细胞,PBS重悬后,加入PE偶联鼠来源的抗TRAIL抗体,避光染色30min,1000r/min离心,弃上清,PBS洗涤,离心,PBS重悬后以流式细胞仪检测TRAIL表达水平。
(2)将未经处理的脐带间充质干细胞(MSC组)、实施例1中表达人源TRAIL蛋白的1×105脐带间充质干细胞(MSCflt组)分别接种于共聚焦培养皿中,待其贴壁生长12h后,PBS洗涤2次,4%多聚甲醛固定15min后,用含0.1%tween-20PBS溶液破膜10min,以PE偶联鼠来源的抗TRAIL抗体避光染色30min,经PBS洗涤细胞3次,每次5min,清洗掉没有结合到细胞膜上的游离的抗体。再以异硫氰酸酯偶联的鬼笔环肽染色细胞骨架10min,PBS洗涤细胞3次,共聚焦显微镜下观察TRAIL表达。
图1a是TRAIL表达的流式分析图,图1b是TRAIL表达的共聚焦显微镜图。由图1a可知,MSCflt组的TRAIL阳性率高达93.6%,而MSC组的TRAIL阳性率仅3.5%,可见MSCflt组的TRAIL阳性率显著高于MSC组;由图1b可知,MSCflt组呈现出大片的红色,而MSC组无明显红色,可见MSCflt组的TRAIL表达显著高于MSC组。图1a~1b均说明本发明方法可成功将表达人源TRAIL蛋白成功转染至脐带间充质干细胞中,且转染率较高。
二、实施例1中ERN-T和ILV-T的表征
(1)ERN-T和ILV-T的蛋白免疫印迹:
将实施例1步骤S1蔗糖密度梯度离心分层得到的液体等分为7份,标记为F1~F7,其中F5为自下而上第二层,F6~F7为自下而上第三层,具体如图2a所示,左侧为蔗糖密度梯度的液柱分布情况,右侧为蔗糖密度梯度离心后的分层情况。
再将F1~F7分别进行蛋白免疫印迹,首先将待测组分收集,在4℃用RIPA裂解液裂解30min,并用BCA试剂盒测出蛋白浓度。取蛋白加入上样缓冲液,100℃条件下煮10min;选用12%SDS-PAGE凝胶,蛋白上样量为10μg;恒压80V,浓缩胶电泳30min,待样品压成一条线时,恒压120V电泳分离胶60min,跑出所有maker条带,以确保样品条带更好分离;在新配置的转膜液中转膜,转膜电流为恒流200mA,转膜时间为55~57min,待maker全部转到PVDF膜为止;4℃摇床(70rpm)孵育BIP抗体和TRAIL抗体过夜,TBST洗净后,室温摇床孵育二抗2h;用TBST洗去PVDF膜上残余二抗后,避光浸泡化学发光液,上机曝光。用BioImage Lab(Bio-Rad)对条带拍照,并用ImageJ software软件(National Institutes of Health)分析条带。
结果如图2b所示,其中,F5显示表达了TRAIL、内质网(ER)的生物标志物BIP和CD63,说明F5(自上往下第二层)为内质网衍生的纳米体膜TRAIL(ERN-T),而CD63的存在表明了F5的粗糙内质网特征,使得TRAIL和CD63被翻译;F6~F7显示表达了TRAIL和外泌体的生物标志物CD63,说明F6~F7(自上往下第三层)为表达TRAIL的腔内囊泡(ILV-T);而F1~F4未见TRAIL、BIP和CD63的同时表达,说明F1~F4不含有ERN-T和ILV-T。以上均表明本发明方法同时制备得到了ERN-T和ILV-T。
(2)ERN-T的粒径分布和形貌:
将实施例1制得的10μL ERN-T用PBS稀释后,滴加到镍网吸附10min,未吸附到镍网上的ERN-T用PBS清洗,再加入4%多聚甲醛固定10min,0.3%醋酸铀负染后自然晾干,用透射电子显微镜观察ERN-T形貌。
另取实施例1制得的10μL ERN-T用PBS稀释,以福流生物公司纳米流式仪nanoFCM对其粒径分布进行检测。
形貌观察结果如图2c所示,可见ERN-T为单层磷脂膜结构;粒径分布结果如图2d所示,可见ERN-T的平均粒径为78.82nm,为纳米级别的粒子。
三、ERN-T和ILV-T的产率
实施例1~3和对比例1~6所得ERN-T和ILV-T的产率如表1所示。其中,ERN-T和ILV-T产率的计算方法为:产率=蔗糖密度离心相应组分的蛋白量/细胞匀浆液的总蛋白量*100%。
表1ERN-T和ILV-T的产率
产率 ERN-T/% ILV-T/%
实施例1 21.52 8.52
实施例2 21.41 8.67
实施例3 21.12 8.34
对比例1 18.54 6.82
对比例2 21.47 0
对比例3 16.23 6.34
对比例4 17.43 5.21
对比例5 19.88 0
对比例6 18.6 7.25
从表1可知,实施例1~3中ERN-T的产率为21.12~21.52%,显著高于对比例1、3、4、6(16.23~18.6%);而虽然对比例2和5的ERN-T产率分别达到了21.47%和19.88%,但其ILV-T产率为0,显著低于实施例1~3(8.34~8.67%)。总体而言,实施例1~3中ERN-T和ILV-T的产率显著高于对比例1~6。
综上,本发明首次提供了一种可同时制备两种生物纳米TRAIL制剂的方法,即ERN-T(内质网来源的纳米TRAIL,产率为21.12~21.52%)和ILV-T(表达TRAIL的多囊泡体腔内囊泡,产率为8.34~8.67%)的方法,提高了TRAIL工程化细胞的利用率;且该方法操作简单,成本低,应用前景广阔。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种同时制备内质网来源的纳米TRAIL(ERN-T)和表达TRAIL的多囊泡体腔内囊泡(ILV-T)的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1. 用表达人源TRAIL蛋白的病毒转染传代至第2~4代的细胞,得到表达人源TRAIL蛋白的细胞,破碎得到细胞匀浆液;
S2. 将步骤S1所得细胞匀浆液在11000~13000g、3~5℃下离心8~12min后,分离上清液,再通过蔗糖密度梯度离心至分层,自上往下第二层即为ERN-T,第三层即为ILV-T;
其中,所述细胞为脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、牙髓间充质干细胞、胎盘间充质干细胞、羊水间充质干细胞、羊膜间充质干细胞、心肌细胞、肿瘤相关成纤维细胞中的一种或几种;
步骤S2所述蔗糖密度梯度离心为:将所述上清液加入到蔗糖密度梯度的液柱上层,在105000~115000g、3~5℃下离心14~18h;所述液柱中蔗糖溶液自下而上分别为2.4~2.6M蔗糖溶液A、1.8~2.2M蔗糖溶液B、0.3~0.35M蔗糖溶液C;所述上清液、蔗糖溶液A、蔗糖溶液B、蔗糖溶液C的体积比为1:0.3~0.35:0.61~0.67:1.5~1.7。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S1所述病毒包括慢病毒、逆转录病毒、腺病毒中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S1所述病毒用于细胞转染的MOI为3~300。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S1所述转染的方法为:
S1-1. 将第2~4代的细胞在DMEM完全培养基中培养11~13h后,去除所述DMEM完全培养基;
S1-2. 向步骤S1-1得到的产物中加入含表达人源TRAIL蛋白的病毒和聚凝胺的DMEM/F-12培养基,孵育6~24h后,去除所述DMEM/F-12培养基;
S1-3. 向步骤S1-2得到的产物中加入含胎牛血清的DMEM/F12培养基,培养2~3天后,进行传代培养,第3~4代即为所述表达人源TRAIL蛋白的细胞。
5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,步骤S1-2所述聚凝胺在所述DMEM/F-12培养基中的浓度为6~10μg/mL。
6.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤S1所述破碎为在19~21kHz下超声破碎1~3min。
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