CZ283956B6 - Způsob dezintegrace buněčných disperzí nebo suspenzí pomocí ultrazvukových vibrací pro isolaci základních buněčných složek - Google Patents

Abstract

Způsob rozrušování buněčného materiálu ve formě vodných disperzí nebo suspenzí může být prováděn plynule a slouží pro získávání buněčných složek. U tohoto způsobu není použito pevných aktivátorů ultrazvukových kmitů a požadovaného účinku je dosaženo návrhem speciálního geometrického tvaru akustické ozařovací nádoby se zvláštními parametry týkajícími se úhlu synotrody, hloubky zasunutí synotrody do nádoby, poměru hloubky zasunutí synotrody do nádoby k objemu akustického ozařovacího prostoru a poměru hloubky zasunutí synotrody k obsahu pevných látek ve zpracovávaném materiálu. Při tomto způsobu obsajuje zpracovávaný materiál pevné látky v hmotnostním množství v rozsahu od 0,5 do 65 %.ŕ

Description

Způsob dezintegrace buněčných disperzí nebo suspenzí pomocí ultrazvukových vibrací pro isolaci základních buněčných složek

Oblast techniky

Buněčné komponenty, jako jsou enzymy, proteiny, vitamíny a látky s protizánětlivými či cytostatickými účinky, nacházejí využití v lékařství a dále i ve farmaceutických a kosmetických aplikacích.

Dosavadní stav techniky

V německém spisu DE-C-32 26 016 je popsáno zařízení využívající pro rozrušení buněk protlačovací homogenizátor, ve kterém jsou buňky rozrušovány velkým tlakovým spádem a kavitačními a turbulenčními účinky v úzkém otvoru. Základním nedostatkem těchto způsobů a zařízení je jejich velká časová náročnost a nedostatečné rozrušení buněk.

Nevýhodnou je také skutečnost, že v mnoha případech se získávají pouze stabilní organické sloučeniny. Kromě toho jsou tyto mechanické procesy velmi náročné na spotřebu energie a ke své realizaci vyžadují vysoké pořizovací a provozní náklady, přičemž jejich účinnost v aplikacích s poměrně nestálými sloučeninami je omezená.

O různých desintegračních metodách, při kterých jsou využívány ultrazvukové přístroje, se ví poměrně málo a v odborné literatuře a v informačních materiálech výrobců je popsáno jen několik takových postupů, které jsou navíc omezeny na laboratorní podmínky. Tyto procesy jsou charakterizovány známým uspořádáním ultrazvukového přístroje sestávajícího zvysokovýkonového generátoru, elektromechanického měniče s pracovním nástrojem, zejména synotrodou, a z několika akustických iradiačních nádob, které jsou většinou otevřené, které mohou být navíc chlazené a umožňují kontinuální plnění zpracovávanou látkou.

Jsou známa také speciální akustická iradiační ústrojí (buňky), která jsou spojena přímo s elektromechanickým měničem ultrazvukových vibrací a která jsou popsána například ve spisu DE-C-20 27 533. Nevýhoda tohoto řešení spočívá vtom, že výsledkem nutného uspořádání tohoto ústrojí jako rezonátoru závislého na délce akustických vln je v podstatě značně nevýhodný konstrukční návrh akustického ozařování a nutnost vynechání chlazení.

Ze stavu techniky, popsaného v řadě dalších popisů vynálezů, jsou známa ještě jiná provedení synotrod, které jsou vhodné pro akustické ozařování zpracovávaných materiálů. Základním nedostatkem těchto procesů a uspořádání je však neuspokojivý stupeň dosaženého rozrušení buněk, dosahující maximálně 60%, což je způsobeno tím, že nejsou použity žádné prostředky podporující účinek ultrazvukových vibrací a nejsou vytvořeny předpoklady pro vhodný konstrukční návrh akustického vyzařovacího prostoru.

Pro odstranění těchto nedostatků je v DD-PS 284 131 doporučeno užití tak zvaných aktivátorů ultrazvukových vibrací, vytvořených například ve formě tělísek vyrobených z materiálu, ve kterém se netvoří dutiny a který je schopen odrážet zvukové vlny, například z tvrdé keramiky. Tato tělíska zabírají poměrně velkou část akustického vyzařovacího prostoru a tím zmenšují kapacitu vnitřního prostoru, který může být využit pro vyplnění látkou zpracovávanou ultrazvukovými vibracemi. Kromě toho je možno v praxi v takových známých zařízeních zpracovávat jen takové látky, které mají koncentraci pevných složek v hmotnostních množstvích nejvýše 19 %. Další nevýhodou této známé metody je nezbytné použití kulovitého akustického ozařovacího prostoru, v jehož středu je umístěn radiační povrch synotrody.

- 1 CZ 2839S6 B6

Úkolem vynálezu je překonat omezení týkající se koncentrace pevných látek v materiálu zpracovávaném ultrazvukovými vibracemi a charakteristickými znaky prostoru, ve kterém dochází k vyzařování akustické energie, přičemž má být vyřešeno také vhodné uspořádání synotrody se zřetelem na povahu akustického iradiačního prostoru a umístění synotrody, umožňující akustický iradiační proces, kterým by se dosáhlo optimálního rozrušování buněčné struktury při koncentraci pevné látky v hmotnostním množství až do 65 % v průtočné buňce bez aktivačních tělísek.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen způsobem dezintegrace buněčných disperzí nebo suspenzí pomocí ultrazvukových vibrací pro isolaci základních buněčných složek, jehož podstata spočívá v tom, že do průtokové nádobky se zasune synotroda jednou polovinou až dvěma třetinami své délky a úhel synotrody v akustické ozařovací nádobce se nastaví v úhlu od 80,5° do 88,5°, poměr délky zasunutí synotrody v milimetrech k objemu akustického ozařovacího prostoru v mililitrech se nastaví v rozsahu od 1:1,1 do 1:20 a poměr délky zasunutí synotrody v milimetrech k podílu pevných látek v materiálu zpracovávaném ultrazvukem v hmotnostních množstvích je v rozsahu od 1:0,02 do 1:2,2.

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se na zpracovávaný materiál působí ultrazvukovými kmity s amplitudou v rozsahu od 20 do 70 pm, přičemž synotroda se nastaví v úhlu 85,3°.

Podle jiného výhodného provedení vynálezu je koncentrace pevných látek v materiálu zpracovávaného ultrazvukovými vibracemi v hmotnostních množstvích od 0,5 do 65 %.

Při praktickém používání tohoto způsobu se neobjevily žádné obtíže, protože vodná disperze nebo suspenze buněčného materiálu ve vodě je čerpána pomocí čerpadla chlazenou průtokovou nádobou, ve které je uspořádána synotroda, která zasahuje do této nádoby v určité délce a která je v průběhu provádění způsobu podle vynálezu průběžně nastavována s ohledem na příslušný objem ozařovacího prostoru.

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude podrobněji objasněn pomocí příkladů provedení uvedených v následující části popisu.

Příklad 1

Způsob rozrušování buněčných disperzí nebo suspenzí způsobem podle vynálezu byl v prvním příkladu realizován na kvasinkách, zejména na pekařských kvasnicích, pivovarských kvasnicích, vinařských kvasinkách a speciálních kvasinkách, například na kvasinkách obohacených hyperoxidovou dismutázou SOD a jinými látkami.

Složení

Pracovní směs obsahovala v hmotnostních množstvích následující složky:

23.5 % kvasnic, například pekařského droždí

10.5 % glycerinu

5,5 % propylenglykolu zbytek tvoří destilovaná voda podle potřeby

Příprava:

Nejprve se do nádoby nalije destilovaná voda, načež se mícháním ve vodě dispergují kvasnice a nakonec se do suspenze přidá glycerin a propylenglykol.

Rozrušování buněk:

Homogenní suspenze kvasinek je potom vedena průtokovou nádobou pomocí čerpadla a v této průtokové nádobě je vystavena působení ultrazvukových vibrací. Tím se dosáhne šetrného rozrušení stěn buněk, které umožní izolovat aktivní složky buněk, například proteiny, zejména Zn + Cu hyperoxidovou dismutázu, vitaminy, zejména komplex vitaminů B a vitaminy A a E.

Parametry:

amplituda vibrací úhel synotrody časová jednotka (rychlost průtoku) celkový objem průtokové nádoby délka synotrody v nádobě podíl pevných látek v hmotnostním množství stupeň rozrušení buněk pm

83,5°

1/hod.

550 ml mm

23,5 % až 99 %

V tomto případě platí vztah:

délka synotrody : objem :

= 1: 18:

podíl pevných látek =

0,8.

Celková délka synotrody je 50 mm. Poměr délky synotrody v nádobě k její celkové délce je proto 0,6.

Příklad 2

Rozrušování kůry stromu Mexičan skin tree

Směs v tomto příkladu obsahovala v hmotnostních množstvích

35,0 % kůry v práškovém stavu

5,0 % glycerinu

5,0 % propylenglykolu zbytek tvoří podle potřeby destilovaná voda.

Příprava

Směs se připravuje při teplotě nejvýše 15 °C. Nejprve se do nádoby přivede destilovaná voda, načež se ve vodě disperguje mícháním prášková kůra a nakonec se do suspenze přidá glycerin a propylenglykol.

Rozrušování práškového materiálu z kůry

Za stálého míchání se připravená suspenze přečerpává do průtokové nádoby, ve které se vystaví působení ultrazvukových vibrací.

Parametry:

amplituda vibrací úhel synotrody časová jednotka (rychlost průtoku) délka synotrody v nádobě celkový objem průtokové nádoby podíl pevných látek v hmotnostním množství stupeň rozrušení buněk pm

87,0°

0,5 1/hod.

33,2 mm

650 ml

35,0 % % buněčných složek, majících anti metodický, cytostatický účinek

V tomto případě platí vztah:

délka synotrody: objem: podíl pevných látek = = 1: 19: 1.

Celková délka synotrody je 50 mm. Poměr délky synotrody v nádobě k její celkové délce je proto 0,664.

Příklad 3

Rozrušování řas všech druhů:

- například zelených řas

Směs v tomto příkladu obsahovala v hmotnostních množstvích

65,0 % řas, například zelených řas

5,0 % glycerinu zbytek je podle potřeby tvořen destilovanou vodou.

Příprava

Směs se připravuje při teplotě od 7 do 10 °C. Nejprve se do nádoby přidá destilovaná voda, načež se k vodě přidaj í řasy, například zelené řasy při současném míchání a nakonec se v suspenzi homogenně rozptýlí glycerin.

Rozrušování řas

Za stálého míchání se připravená suspenze řas přečerpává do průtokové nádoby, ve které se řasy rozrušují působením ultrazvukových vibrací v akustickém radiačním prostoru. Maximální teplota . je 10 °C.

Parametry:

amplituda vibrací 60 pm úhel synotrody 83,8° časová jednotka (rychlost průtoku) 1 1/hod.

-4CZ 283956 B6 délka synotrody v nádobě 29,5 mm celkový objem průtokové nádoby 100 ml podíl pevných látek v hmotnostním množství 65,0 % stupeň rozrušení buněk 98,5 %

V tomto případě platí vztah:

délka synotrody: objem: podíl pevných látek =

1: 3,4: 2,2.

Celková délka synotrody v nádobě je 50 mm. Poměr délky synotrody v nádobě k její celkové délce je proto 0,59.

Příklad 4

Rozrušování bakterií:

- například Acinetobacter calcoaceticus

Směs v tomto příkladu obsahovala v hmotnostních množstvích

45,0 % bakterií, například Acinetobacter calcoaceticus

3,0 % glycerinu

2,0 % propylenglykolu zbytek tvoří podle potřeby destilovaná voda

Příprava

Směs se připravuje při teplotě od 3 do 5 °C. Nejprve se do nádoby přivede destilovaná voda, načež se při současném míchání přidají postupně glycerin, propylenglykol a bakterie.

Rozrušování bakterií

Připravená homogenní suspenze s obsahem bakterií se přečerpává do průtokové nádoby, ve které se bakterie vystaví působení ultrazvukových vibrací.

Parametry:

amplituda vibrací45 pm úhel synotrody84,9° časová jednotka (rychlost průtoku) 1 1/hod.

celkový objem průtokové nádoby50 ml délka synotrody v nádobě 30,9 mm podíl pevných látek v hmotnostním množství 45,0 % stupeň rozrušení buněk 99,5 %

V tomto případě platí vztah:

délka synotrody: objem: podíl pevných látek =

1: 1,6: 1,5.

Celková délka synotrody je 50 mm. Poměr délky synotrody v nádobě k její celkové délce je proto

0,618.

Příklad 5

Rozrušování semen a zrn:

- například lněných semen

Směs v tomto příkladu obsahovala v hmotnostních množstvích

0,5 % lněných semen

10,0 % propylenglykolu zbytek tvoří podle potřeby destilovaná voda

Příprava

Směs se připravuje při teplotě do 15 °C. Lněná semena se přidávají za stálého míchání do směsi vody a propylenglykolu.

Rozrušování semen

Připravená suspenze lněných semen se přečerpává do nádoby upravené pro působení ultrazvukovými vibracemi na zpracovávaný materiál a semena se rozrušují vibracemi majícími následujícími parametry:

Parametry:

amplituda vibrací úhel synotrody časová jednotka (rychlost průtoku) celkový objem průtokové nádoby délka synotrody v nádobě podíl pevných látek v hmotnostním množství stupeň rozrušení buněk pm

80,0°

0,5 1/hod.

100 ml

25,0 mm

0,5 % až 87 %

V tomto případě platí vztah:

délka synotrody: objem: podíl pevných látek = = 1: 4,35: 0,02.

Celková délka synotrody je 50 mm. Poměr délky synotrody v nádobě k její celkové délce je proto 0,5.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob dezintegrace buněčných disperzí nebo buněčných suspenzí pomocí ultrazvukového zpracování v ultrazvukové průtokové vibrační nádobce pro získání buněčných složek, vyznačující se tím, že do průtokové nádobky se zasune synotrodajednou polovinou až dvěma třetinami své délky a úhel synotrody v akustické ozařovací nádobce se nastaví v úhlu od 80,5° do 88,5°, poměr délky zasunutí synotrody v milimetrech k objemu akustického ozařovacího prostoru v mililitrech se nastaví v rozsahu od 1:1,1 do 1:20 a poměr délky zasunutí synotrody v milimetrech k podílu pevných látek v materiálu zpracovávaném ultrazvukem se v hmotnostních množstvích nastaví v rozsahu od 1:0,02 do 1:2,2.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že na zpracovávaný materiál se působí ultrazvukovými kmity s amplitudou v rozsahu od 20 do 70 pm.

3. Způsob podle nároků la2, vyznačující se tím, že synotroda se nastaví v úhlu 85,3°.

4. Způsob podle nároků laž3, vyznačující se tím, že v materiálu zpracová- vaném ultrazvukovými vibracemi je koncentrace pevných látek v hmotnostním množství v rozsahu od 0,5 do 65 %.