CN1265566A

CN1265566A - 破碎生物材料的方法和装置

Info

Publication number: CN1265566A
Application number: CN98807816A
Authority: CN
Inventors: K·W·敦坎
Original assignee: CELL IMPROVEMENT Co Ltd
Current assignee: CELL IMPROVEMENT Co Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2000-09-06
Also published as: EP0986315A4; AU755476B2; EP0986315A1; WO1998054987A1; US6479277B2; JP2002502311A; CA2292462A1; US20020127701A1; AU7942298A

Abstract

破碎生物材料的方法包括:干燥颗粒状材料,加压下将所述材料与一气体混合,爆炸性地释放压力,和收集所得产物。所述生物原料是任何颗粒状材料,包括:具有细胞膜的细胞、具有坚硬细胞壁的细胞、非细胞生物材料、胞内材料和未结合的均质材料。提供用于该方法分批、半连续、连续操作的装置。包括:具有至少一个入口阀(6、21)和至少一个出口阀(7、23)的一个室(2、12)和收集装置(18)。室(2、12)能够承受至少800巴、最好30巴的压力。所述原料的粒径范围为0.1—2000μm,而所得产物的粒径范围小于2μm。

Description

破碎生物材料的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于将生物材料爆炸性减压的装置以及将生物材料爆炸性减压的方法。更具体地讲，所述装置和方法涉及将生物材料爆炸性减压，产生大小均一的产物。

背景技术

已知各种破碎生物材料细胞壁的方法，所述方法(和相关的装置)取决于细胞壁是否坚硬、有弹性以及存在与否。例如，超声破碎细胞用于非坚硬材料。然而，对于具有坚硬细胞壁的细胞无效。

也使用破碎生物材料细胞的机械方法，诸如研磨或磨碎。然而，这类方法有两个可能的缺点。首先，在正在研磨的材料中可能发生热点，或材料的温度升高。如果蛋白质或酶是所述生物材料的所需产物，则这种热量(无论是普遍的还是局部的)可能严重降解所需产物或使所述产物失活。其次，对于一些细胞，特别是具有非常强细胞壁的植物细胞，该方法不是总能破碎细胞壁。

采用将磁场或电磁场施加于细胞的方法，也能够破碎细胞壁。然而，该方法在工业上不总是可靠的或通用的。

再一已知的细胞破碎方法是WO 97/05787(Ashourian)中讨论的方法。该专利公告公开了使用匀浆器在加压下将果泥或流体中的水果细胞匀浆，或产生果泥或流体，以减小细胞组分大小。然而，所述破碎方法作为产生果泥或匀浆流体而公开。该方法看来不适用于胞内破碎颗粒状材料。

在上述细胞壁破碎方法中，结果是细胞壁裂开或撕裂。这不总是破裂或破碎足够的大小，以释放细胞内容物，以便易于利用细胞质和完整的核和细胞器。再者，上述方法不能产生均质的混合物。

本发明的一个目标是提供用于产生含破碎生物材料的混合物的装置和方法。本发明的再一目标是对于具有坚硬细胞壁的细胞或坚硬和非弹性细胞壁的细胞而言，提供克服上述已知的生物材料破碎方法的缺点的这种装置和方法。发明描述

对于本说明书而言，“生物材料”包括但不限于：具有细胞膜的细胞、具有坚硬细胞壁的细胞、具有非弹性、非坚硬细胞壁的细胞、非细胞生物材料、胞内材料、未结合的均质材料和它们的组合物；所有材料均是外观上制为或可以制为颗粒状的生物材料。

本发明提供破碎生物材料的方法，所述方法包括下列步骤：

干燥颗粒状生物材料；

在4-800巴压力下，将所述颗粒状生物材料与一气体混合，使所述混合继续进行，直至实现气体透过某些或所有颗粒状材料；

爆炸性地释放压力，并于不超过400℃的温度下将颗粒状材料的压力减至大气压；

收集所得产物。

本发明还提供破碎生物材料的方法，所述方法包括：

干燥颗粒状生物材料；

在4-800巴压力下，将所述颗粒状生物材料与一气体混合，使所述混合继续进行，直至实现气体透过某些或所有颗粒状材料，其中所述颗粒状以小份混合；

分离小份的混合材料和气体，并爆炸性地释放压力，并于不超过400℃的温度下将小份颗粒状材料内的压力减至大气压；

收集所得产物；且

重复以上三个步骤，所述重复类似连续过程。

最好是，上述方法产生碎片和细胞质的均质混合物。所述方法最好还包括在爆炸性地释放压力的步骤后，允许被爆炸性减压的材料冲击剪切圆锥或壁或沿剪切圆锥或壁冲击。

所述压力的范围最好是4-30巴压力。

所述气体最好选自：空气、二氧化碳、氮气、氦气、氢气、氩气、氖气、氦气；和它们的组合物。所用气体的选择取决于待加工的材料，因此所述气体需要相对于该材料大致是惰性的。所述选择也取决于所述气体的商业可得性和费用。释放压力的时间最好少于1秒，更优选少于0.1秒。

在爆炸性释放压力之前，所述颗粒状材料的气体透过最好已达到平衡。在颗粒状材料具有细胞壁的情况下，该平衡发生于所述气体在细胞壁内平衡时。该时间一般为1-10分钟。然而，所述方法的该步骤可以使用更长的时间。该步骤的时间任选地为1-3秒。

所述颗粒状材料的原始大小优选为0.1-2000μm，更优选为0.1-50μm，最优选为0.1-20μm。由此范围的颗粒大小，可以看出具有该颗粒大小的细菌、病毒、原核细胞、真核细胞和细胞内涵体可以是所述生物材料。

所述生物材料可以选自具有坚硬细胞壁的材料、具有非弹性、非坚硬细胞壁的细胞、具有细胞膜的细胞、非细胞生物材料。这种材料的实例包括花粉、螺旋藻和其它坚硬细胞壁的单细胞物种。所述生物材料可以是于室温下具有非坚硬细胞壁的生物材料，其细胞壁在极低温度下变为坚硬细胞壁或非弹性、非坚硬细胞壁。胞内材料或非细胞材料的实例包括细胞器和细胞核以及鲨鱼软骨。具有细胞膜的这种材料的实例是绿色唇状贝类粉(green lipped mussel powder)。

可以进行上述方法的温度范围为-200℃至400℃，更优选为-196℃至40℃，最优选为-15℃至30℃。

任选地是，当原料为非真菌材料时，所述方法产生的所得产物的生物污染物计数低于原始颗粒状材料。该方法任选地还包括用紫外光处理所得产物的步骤。

任选地是，当原料为真菌时，所述方法产生细胞形成计数增加的所得产物。

本发明还提供用于破碎生物材料(如上文定义的)的装置，所述装置包括：

一个室，具有一个用于颗粒状材料的第一入口装置和一个用于气体的第二入口装置和一个用于气体和材料的出口装置，所述室能够承受高达800巴的压力；和

连接于所述出口装置的收集装置；

其中所述出口装置包括一个能够在1秒或更短时间内释放所述室内压力的阀。

本发明还提供用于破碎生物材料(如上文定义)的装置，所述装置包括：

一个室，具有一个用于颗粒状材料的第一入口装置和一个用于气体的第二入口装置和一个用于气体和材料的出口装置，所述室能够承受高达800巴的压力；

连接于所述出口装置的收集装置；其中

所述用于颗粒状材料的入口装置包括两个阀(一个内阀和一个外阀)，每个阀独立地由一个驱动器操纵，所述阀被一个能承受高达800巴压力的入口室分开；

所述用于气体和材料的出口装置包括两个阀(一个内阀和一个外阀)，每个阀独立地由一个驱动器操纵，所述阀被一个能承受高达800巴压力的出口室分开；

其中所述出口装置的出口阀能够在1秒或更短时间内释放室内压力。

连接于所述出口装置的收集装置；其中

所述用于颗粒状材料的入口装置包括由一个驱动器操纵的一个阀；

其中所述出口装置的出口阀能够在1秒或更短时间内释放出口室内压力。

所述装置最好运作产生细胞壁碎片和细胞质的均质混合物。

所述装置最好也包括振动所述室以促进所述颗粒状材料和所述气体混合的装置。所述收集装置可以是任何已知的收集细粒的装置，例如：旋风除尘器、除尘袋、静电除尘器和这些装置的组合。所述收集装置最好在惰性或大致惰性的条件下收集被爆破的材料。

收集装置最好还包括置于收集装置内、邻近出口室出口阀出口的圆锥；所述圆锥的位置使得当颗粒状材料冲击所述圆锥并滑入收集装置时，所述材料由于爆炸性减压仍以相当大速度运行。

该装置的任一实施方案最好在4-30巴压力下操作。

该装置的任一实施方案任选地可以在无菌条件下操作。上述装置任选地可以在-200℃至400℃的温度范围内操作，更优选在-196℃至40℃、最优选在-15℃至30℃下操作。

附图简述

本发明的优选实施方案仅作为实例，参考实施例和附图详细地描述，其中：

图1是用于本发明方法分批操作的本发明装置第一优选实施方案的图示说明。

图2是用于本发明方法连续操作的本发明第二优选实施方案的装置的图示说明。

图3是用于本发明方法半连续操作的本发明第三优选实施方案的装置的图示说明。

图4显示放大100倍的鲨鱼软骨照片，所述鲨鱼软骨取自在本发明装置的第二优选实施方案中用该方法对所述材料操作之前(a)和之后(b)；和

图5显示放大500倍的花粉粒照片，所述花粉粒取自在本发明装置的第二优选实施方案中用该方法对所述材料操作之后；

图6显示放大200倍的螺旋藻照片，所述螺旋藻取自在本发明装置的第二优选实施方案中用该方法对所述材料操作之前(a)和之后(b)；和

图7显示放大10倍的绿色唇状贝类粉照片，所述绿色唇状贝类粉取自在本发明装置的第二优选实施方案中用该方法对所述材料操作之前(a)和之后(b)。

实施本发明的最佳模式

参考图1，图1显示一个室2，它具有一个气体入口管3、一个粉末入口管4和一个出口管5。室2大致为圆柱形并能够承受超过30巴的压力。

气体入口管3由已知装置连接至具有已知截止阀的集气筒(未显示)。集气筒可以或者是任一加压气体源。该气体是对待破碎的粉末惰性的任何气体。以合理价格市售的这种气体的实例是：空气、氮气和二氧化碳。然而，如果需要，可以使用另一种气体。这种气体的实例包括：稀有气体和氢气。如果需要，可以使用气体的组合物。

粉末入口管4包括一个能够承受室2所用压力的阀6。出口管5包括一个已知类型的快排出阀(例如球阀)，它可以承受室2中的压力，并可以以极快的速度打开，使得室2的内容物可以在1秒内排空。实际上，已经发现该时间最好为0.75秒或更短时间。

出口管5可连接至收集器8，该收集器可以是任何已知类型的、膨胀气体可以快速通过的粉末收集器。这类收集器的实例包括除尘袋、旋风除尘器、静电除尘器和这些装置的组合。

室2的形状为圆柱形，最好其直径小于150mm。如果需要，可以使用合适的较大的高压容器。如果需要，室2可以置于振动器9上，所述振动器是已知类型的振动器。这种振动器9可以是电动的或机械驱动的。如果需要，振动器9可以由例如弹簧的另一机械相当装置代替。

上述装置如下运作：粉末经过粉末入口管4进入室2，关闭入口阀6。关闭快排出阀7。气体通过气体入口管3导入室2。当室2内的压力为30(或预定压力)巴时，关闭该气体阀。振动器9运作，以保持气体和粉末在关闭的室2中混合。

在20秒至10分钟的混合时间后，打开快排出阀7。粉末和气体以爆炸性减压离开室2。粉末残余物收集于收集器8中。该混合时间足以使气体透过某些或所有颗粒状材料。如果例如所述颗粒状材料具有细胞壁，则该混合时间足以使提起透过细胞壁并在此达到平衡压力。如果需要，混合时间可以更长或更短。

实际上，已经发现于10巴压力下，1公斤材料可以1分钟内与氮气有效混合。

快排出阀7最好允许在不足1秒内从室2爆炸性排出气体和粉末。该时间更优选为0.75-0.1秒。在该方法的第一个优选实施方案中，于室温下或低于40℃下，进行爆炸性减压。如果需要从细胞释放细胞器、蛋白质或酶，则使用高于此的温度可能导致所需产物降解。

最好在惰性或大致惰性的条件下，在收集器8中收集粉末残余物。任选地是，在打开快排出阀7之前，通过从收集器8中排除大致所有的空气，并且在存在从室2排出的一些或所有气体的情况下收集粉末残余物而达到这一点。或者，收集器8可以以纯氮气或其它惰性气体的气体氛围进行操作；或在强真空中进行操作，直至打开快排出阀7。

已经参考图1描述了上述室2和收集器8，图1以水平位置显示室2和收集器8。如果需要，室2、收集器8和相关部分可以垂直放置。

所有的粉末包括先前定义的任何生物材料。这类材料的实例包括但不限于：具有坚硬细胞壁的植物细胞(例如具有骨架功能的细胞和孢子或花粉)；具有纤维性或钙化细胞膜或基质的动物细胞；和细菌细胞。实施例

在下述实施例中，将所述材料干燥，所述材料如果不是细粉形式，则将其研磨为细粉，产生原料。所用的方法是于低于30巴压力和15-30℃室温下的分批操作。将原料和所得产物在相同条件下照相。

实施例1：一个实例是螺旋蓝细菌属(Spirulina)(称为或者盘状螺旋蓝细菌(节螺蓝细菌)(Spimlina(Arthrospira)platensis或盘状节螺蓝细菌(螺旋蓝细菌)(“螺旋藻”))。常见的为两个种-盘状节螺蓝细菌和最大节螺蓝细菌(A(s)maxima)。图6a显示用作原料的粉状螺旋藻(放大200倍)。图6b为相同放大倍数的所得产物。

实施例2：参考图4a和4b，显示原料和所得产物，其中所述材料是鲨鱼软骨。图4a所示软骨材料用已知的研磨机预先磨至“超细”水平。

实施例3：图5显示恰好在爆炸性减压后的花粉粒。所述花粉粒放大500倍。细胞壁已在三处破裂(其中之一在花粉粒顶部边缘之下)。已经通过所述裂口排放出细胞质。

实施例4：图7显示两个视野(之前(a)和之后(b)，其中所述原料为绿色唇状贝类粉。放大10倍。通过干燥所述贝类，并撕开或研磨产生细粉。图7b显示从图7a粉末得到的产物。

这些实施例中所用的材料：螺旋藻、花粉、鲨鱼软骨和绿色唇状贝类，均是市售的产品。

有一些细胞或其它生物材料不含坚硬细胞壁，或细胞壁为非坚硬但也非弹性的。这发生于室温或这种细胞的操作温度。某些材料的这类细胞壁可以通过将该材料的温度降至-15℃至-200℃的温度范围，而将其变为坚硬或非坚硬的，但也是非弹性的。通过降低室2和收集器8的温度并在所述生物材料通过室2之前降低该生物材料的温度，而达到这一点。

实际上，已经发现用1公斤干燥的颗粒状螺旋藻，于不同压力下细胞壁破碎的程度如下：

4巴 40％ 7巴 65％

10巴 90-95％这些结果基于2分钟的混合时间和0.75秒的快排出阀7释放时间。已经发现，实际上该方法将平均粒径从约20μm减至1-2μm。

实际上，已经发现，当该颗粒状材料本质为细胞材料时，该方法和装置仅破碎细胞壁。细胞核和其它细胞器保持完整，但标准化学反应和生物化学反应可达到。实际上，也已经发现细胞壁大致均匀破碎，使得所得的细胞壁颗粒的粒径范围窄。如果将细胞核和细胞器干透，则可以通过使该材料再次通过室2而将其破碎。

如果需要，使用后也可以收集所用的气体，并在适当过滤后循环。

已经描述了上述方法和装置的分批操作。然而，人们会认识到，在不背离本发明范围的情况下，该方法也可以用于连续或半连续方法(对于所需的差压变化，使得往复泵)。同样，同一方法可以再次在同一设备或在一系列室2中，用于已经通过分批操作的材料。

参考图2，显示连接法操作的本发明装置的第二个优选实施方案。所述装置包括一个室12、一个气体入口管13、一个粉末入口管14和一个出口管15。室12大致为圆柱形，并能够承受超过30巴的压力。

气体入口管13由已知装置连接至具有已知截止阀的集气筒(未显示)。集气筒可以或者是任一其它加压气体源。所述气体是对待破碎粉末为惰性，如以上参考本发明第一个优选实施方案所述。

入口管14包括一个容量低于5ml、最好为3ml的入口室16。入口室16能够承受与室12相同的压力。入口室16的各端为一个阀。连接入口室16至室12的阀是内部入口阀21。连接入口室16至进料斗22的阀为外部入口阀20。阀20、21能够承受室12、16中所用的压力；例如为球阀。

出口管15包括出口室17，室17具有与入口室16相似的体积和压力容量。出口室17的各端为一个阀。连接出口室17至室12的阀是内部出口阀23。连接出口室17至收集器18的阀为出口外阀24。阀23、24能够承受室12、17中所用的压力；例如为球阀。另外，外部出口阀24为可以极快打开的快排出阀，使得出口室17的内容物可以在1秒内排空至大气压。实际上，已经发现该时间最好为0.75秒或更短时间。

进料斗22可释放性地连接至气体入口管14的顶部或外端，并被可释放性地密封。进料斗22为已知设计，以含有颗粒状材料。如果需要，进料斗22可以包括一个振动器或用于防止进料斗22内材料隆起的其它已知装置。

出口管15可连接至收集器18，该收集器可以是任何已知类型的、膨胀气体可以快速通入的粉末收集器。这类收集器的实例包括除尘袋、旋风除尘器、静电除尘器和这些装置的组合。收集器18可以还包括位于收集器18中的一个剪切壁或剪切圆锥26。剪切圆锥26的尖端邻近外部出口阀24的出口，剪切圆锥26布置至与室12同轴。

阀(20、21、23、24)每个受已知类型的驱动器25控制。每个驱动器25最好是气动操作，并能够受计算机遥控。将合适水平的传感器(未显示)定位在进料斗22中和气体入口管13上，该装置可以遥控监视，并受电子控制。每个驱动器25也包括手工越过任何自动操作的装置。

室12的形状为圆柱形，最好其直径小于150mm。如果需要，可以使用合适的较大的高压容器。图2显示具有垂直轴的室12，但室12能够以任何角度操作。室12可以振动或振摇。如果需要这种辅助设备以在室12中混合，则可以通过适当操作连接于室12外壁的4个弹簧19达到这一点。每个弹簧19的第二端可以以已知方式连接至一个框架(未显示)。室12可以以已知方式振摇或振动。如果需要，可以用与弹簧19相当的其它机械装置代替弹簧19，如以上关于第一个优选实施方案所述。

上述装置如下运作：关闭所有的阀(20、21、23、24)，通过使用入口管13的气体，将室12升至操作压力。关闭附带阀13a，使得室12处于正常操作压力(例如16巴)。该操作压力最好为10-20巴，取决于待破碎材料，但可以高达800巴压力。

将待破碎干粉置于进料斗22。打开外部入口阀20。在压力下任何过量的气体通过所述粉末释放，而搅拌所述粉末。或者，如果需要，可以使用邻近外部入口阀20的管子或管道布置(未显示)作为旁通管，以排空所有或大部分由所述粉末排出的气体。

大量的粉末落(在重力下，或被推)入入口室16。关闭外部入口阀20，并打开内部入口阀21。粉末进入室12，关闭内部入口阀21。阀20、21的这种操作以循环过程连续进行，每个循环需要约3秒。该时间可以变化，根据需要，可以更长或更短。这种变化取决于颗粒状材料在室12中所需的平均停留时间。

出口阀(23、24)也运行一个相似的循环。内部出口阀23打开，允许约3ml处于压力下的材料和气体进入出口室17。关闭内部出口阀23，并打开外部出口阀24，材料和气体爆炸性减压进入收集器18。爆炸性减压的时间少于1秒，最好为0.1-0.75秒。一旦排空所有气体和材料，则关闭外部出口阀24，重复该循环。

实际上，已经发现约750ml(长600mm，直径约50mm)的内体积对于室12是合适的。每3秒约3ml颗粒状材料进出室12，材料在室12内的停留时间为2至3分钟。然而，适当改变入口阀和出口阀(20、21、23、24)的循环，该停留时间可以在20秒至10分钟或更长时间之间变化。

例如，具有细胞壁或细胞膜的颗粒状材料所需的最小停留时间是气体在细胞壁或细胞膜内达到平衡压力所需的时间。室12能够于约室温下操作。

可以通过已知方法监测室12内压力的任何变化，气体入口阀13a操作，以允许更多气体进行室12，以在室12内尽可能维持接近恒定压力。

粉末残余物离开外部出口阀24后，冲击到剪切圆锥26上。这种作用有助于撕开或震裂破裂的材料碎片。这在细胞壁破碎中有助于获得均一的碎片大小，在破裂材料内产生小的、范围恒定的破裂粒径。

粉末残余物的收集如先前所述。此外，如先前所述，可以振动室12(用弹簧19)，有助于在室12中的颗粒状材料细胞壁中达到气体压力平衡。

可以看出上述装置操作了一个连续循环。以以上给定大小的室12和两组阀(20、21、23、24)的所述工作循环，每小时可以对5-10公斤颗粒状材料进行处理。当室12内的停留时间少于2分钟或使用更大的室(等)时，可以改变处理的材料量，以适应特定的需要。

与第一个优选实施方案一样，如果需要，可以将气体循环。

尽管上述装置用于连接操作，但人们会认识到，在不背离本发明范围下，分批操作也是可能的。

对于图3，它显示本发明装置的第三个优选实施方案。除非另有说明，否则同样的数字是指该装置第二个优选实施方案的同样部分。第二实施方案和第三实施方案之间的主要差异在于，没有入口室(16)和外部入口阀20。这导致不同的半连续循环。

第三优选实施方案的装置如下操作：关闭阀13a、21、23，使得室12被隔离。将颗粒状材料置于进料斗22中。打开入口阀21，让所述材料进入室12。当约600ml材料进入该室时，关闭入口阀21。

打开气体入口阀13a，并将室12加压至预定的所需压力(如前所述)。该材料在室12中最少停留1-10分钟，最好为2分钟。如果需要，该材料可以在室12中停留比所需最少时间更长的时间。

出口室17和出口阀23、24本身以与第二优选实施方案所述的相同方式进行操作。一个差异是，入口室17的尺寸更大，尺寸范围为3-10ml。

重复该循环，直至室12中的所有该材料均通过出口室17排空。然后重复所述整个过程。根据需要，每个循环可以将新材料加入进料斗22中，或在每个循环期间材料可以在进料斗22中停留。

在该半连续方法中，已知该室的上述尺寸和停留时间，每个循环需要约6-10分钟。因此，对于比重为0.5的材料，每小时可以处理高达3kg的材料。

任选地和如果需要，所述或本文提及的任何优选实施方案均包括将室(2、12)包入已知类型的耐冲击塑料(未显示)中。

通过将室12和收集器18的温度降低和在所述生物材料通过室12之前降低该材料的温度，第二和第三优选实施方案也可以达到第一优选实施方案的降低的温度下的操作。第一优选实施方案的温度范围可以应用于第二和第三实施方案。

任何实施方案的装置均能够在无菌条件下操作。已经发现，选择合适的生物材料原料，与干燥的颗粒状原料相比，所得的产物的污染计数降低。然后，该生物材料需要是非真菌材料。

对于所述或本文结合的所有的本发明优选实施方案，人们会认识到，该装置可以包括将该装置所有组分部分接地或覆盖的装置，以避免静电产生和粉尘爆炸。

Claims

1.破碎生物材料的方法，所述方法包括下列步骤：

干燥颗粒状生物材料；

收集所得产物。

2.破碎生物材料的方法，所述方法包括：

干燥颗粒状生物材料；

收集所得产物；且

重复以上三个步骤，所述重复类似连续过程。

3.或者权利要求1或者权利要求2中要求保护的方法，其中所述所得产物为均质的颗粒混合物。

4.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中所述方法还包括在爆炸性地释放压力的步骤后，允许被爆炸性减压的材料冲击剪切圆锥或壁或沿剪切圆锥或壁冲击。

5.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中所述气体选自：空气、二氧化碳、氮气、氦气、氢气、氩气、氖气、氦气；和它们的组合物。

6.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中发生混合时的气体压力范围为4-30巴。

7.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中释放所述压力的时间为不足1秒。

8.权利要求7中要求保护的方法，其中所述时间为0.1秒。

9.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中所述颗粒状材料颗粒的原始大小范围为0.1-2000μm。

10.权利要求9中要求保护的方法，其中所述大小范围为0.1-20μm。

11.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中所述所得产物中颗粒的大小范围小于2μm。

12.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中所述生物材料选自：具有细胞膜的细胞、具有坚硬细胞壁的细胞、具有非弹性、非坚硬细胞壁的细胞、非细胞生物材料、胞内材料、未结合的均质材料和它们的组合物。

13.权利要求12中要求保护的方法，其中所述具有坚硬细胞壁的细胞包括花粉和螺旋藻。

14.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中进行所述方法的温度范围为-200℃至400℃。

15.权利要求14中要求保护的方法，其中所述温度范围为-196℃至40℃。

16.权利要求14中要求保护的方法，其中所述温度范围为-15℃至30℃。

17.任一前述权利要求中要求保护的方法，其中在无菌条件下实施所述方法。

18.用于破碎生物材料的装置，所述装置包括：

连接于所述出口装置的收集装置；

其中所述出口装置包括至少一个能够在1秒或更短时间内释放所述室内压力的阀。

19.权利要求18中要求保护的装置，其中所述装置能够分批操作。

20.权利要求18中要求保护的装置，其中所述用于气体和颗粒状材料的出口装置包括两个阀(一个内阀和一个外阀)，每个阀独立地由一个驱动器操纵，所述阀被一个能承受高达800巴压力的出口室分开。

21.权利要求20中要求保护的装置，其中所述第一入口装置包括两个阀(一个内阀和一个外阀)，每个阀独立地由一个驱动器操纵，所述阀被一个能承受高达800巴压力的入口室分开。

22.权利要求18-21中任一项要求保护的装置，其中发生混合时压力的范围为4-30巴。

23.权利要求18-22中任一项要求保护的装置，其中所述装置包括振动所述室的装置和所述入口和出口装置。

24.权利要求23要求保护的装置，其中所述振动装置是机械振动器。

25.权利要求18-24中任一项要求保护的装置，其中每个入口阀和出口阀受均能够遥控的驱动器控制。

26.权利要求18-25中任一项要求保护的装置，其中所述装置还包括一个紧邻所述出口装置的剪切圆锥或壁。

27.权利要求18-26中任一项要求保护的装置，其中所述气体选自：空气、二氧化碳、氮气、氦气、氢气、氩气、氖气、氦气；和它们的组合物。

28.权利要求18-27中任一项要求保护的装置，其中释放所述压力的时间为不足1秒。

29.权利要求18-28中任一项要求保护的装置，其中所述时间为0.1秒。

30.权利要求18-29中任一项要求保护的装置，其中所述颗粒状材料颗粒的原始大小范围为0.1-2000μm。

31.权利要求30要求保护的装置，其中所述大小范围为0.1-20μm。

32.权利要求18-31中任一项要求保护的装置，其中所述生物材料选自：具有细胞膜的细胞、具有坚硬细胞壁的细胞、具有非弹性、非坚硬细胞壁的细胞、非细胞生物材料、胞内材料、未结合的均质材料和它们的组合物。

33.权利要求18-32中任一项要求保护的装置，其中所述具有坚硬细胞壁的细胞包括花粉和螺旋藻。

34.权利要求18-33中任一项要求保护的装置，其中进行所述方法的温度范围为-200℃至400℃。

35.权利要求34要求保护的装置，其中所述温度范围为-196℃至40℃。

36.权利要求35要求保护的装置，其中所述温度范围为-15℃至30℃。

37.权利要求18-36中任一项要求保护的装置，其中在无菌条件下实施所述方法。

38.权利要求18-37中任一项要求保护的装置，其中所述收集装置选自：旋风除尘器、除尘袋、静电除尘器和这些装置的组合。

39.权利要求18-38中任一项要求保护的装置，其中所述收集在大致惰性的条件下进行。

40.权利要求18-39中任一项要求保护的装置，其中将所述气体循环。

41.用权利要求1-17中任一项要求保护的方法产生的生物产物。

42.用权利要求18-40中任一项要求保护的装置产生的生物产物。

43.或者权利要求39或者权利要求40中要求保护的生物产物，其中所述原料是非真菌材料，与颗粒状原料相比，所述所得的产物的污染计数降低。

44.或者权利要求39或者权利要求40中要求保护的生物产物，其中当所述原料是真菌时，所述产物的细胞计数增加。