SK278575B6 - Process for disintegrating cell dispersions or suspensions by means of ultrasonic vibrations - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Bunkové komponenty, ako sú enzýmy, proteíny, vitamíny a látky s protizápalovými alebo cytostatickými účinkami, nachádzajú využitie v lekárstve a ďalej i vo farmaceutických a kozmetických aplikáciách.

Doterajší stav techniky

V nemeckom spise DE-C-32 26 016 je opísané zariadenie, využívajúce na rozrušenie buniek pretláčací homogenizátor, v ktorom sa bunky rozrušujú veľkým tlakovým spádom a kavitačnými a turbulečnými účinkami v úzkom otvore. Základným nedostatkom týchto spôsobov a zariadení je ich veľká časová náročnosť a nedostatočné rozrušovanie buniek.

Nevýhodou je tiež skutočnosť, že v mnohých prípadoch sa získajú len stabilné organické zlúčeniny. Okrem toho sú tieto mechanické procesy veľmi náročné na spotrebu energie a na svoju realizáciu vyžadujú vysoké zaobstarávame a prevádzkové náklady, pričom ich činnosť v aplikáciách s pomerne nestálymi zlúčeninami je obmedzená.

O rôznych dezintegračných metódach, pri ktorých sa využívajú ultrazvukové prístroje, sa vie pomerne málo a v odbornej literatúre a v informačných materiáloch výrobcov je opísaných len niekoľko takýchto postupov, ktoré sú navyše obmedzené na laboratórne podmienky. Tieto procesy sú charakterizované známym usporiadaním ultrazvukového prístroja pozostávajúceho z vysokovýkonného generátora, elektromechanického meniča s pracovným nástrojom, najmä synotródou a z niekoľkých akustických iradiačných nádob, ktoré sú väčšinou otvorené, navyše môžu byť chladené a umožňujú kontinuálne plnenie spracovanou látkou.

Známe sú tiež špeciálne akustické iradiačné ústrojenstvá (bunky), ktoré sú spojené priamo s elektromechanickým meničom ultrazvukových vibrácií a ktoré sú opísané napríklad v spise DE-C-20 27 533. Nevýhoda tohto riešenia spočíva v tom, že výsledkom nutného usporiadania tohto ústrojenstva ako rezonátora závislého od dĺžky akustických vín je v podstate značne nevýhodný konštrukčný návrh akustického ožarovania a nutnosť vynechať chladenie.

Zo stavu techniky, opísaného v rade ďalších opisov vynálezov, sú známe ešte iné vyhotovenia synotród, ktoré sú vhodné na akustické ožarovanie spracúvaných materiálov. Základným nedostatkom týchto procesov a usporiadaní je však neuspokojivý stupeň dosiahnutého rozrušenia buniek, dosahujúceho maximálne 60 %, čo je spôsobené tým, že sa nepoužívajú žiadne prostriedky podporujúce účinok ultrazvukových vibrácií a nie sú vytvorené predpoklady na vhodný konštrukčný návrh akustického vyžarovacieho priestoru.

Na odstránenie týchto nedostatkov sa v DD-PS 284 131 odporúča využiť takzvané aktivátory ultrazvukových vibrácií, vytvorené napríklad vo forme teliesok vyrobených z materiálu, v ktorom sa netvoria dutiny a ktorý je schopný odrážať zvukové vlny, napríklad z tvrdej keramiky. Tieto telieska zaberajú pomerne veľkú časť akustického vyžarovacieho priestoru a tým zmenšujú kapacitu vnútorného priestoru, ktorý sa môže využiť na vyplnenie látkou spracúvanou ultrazvukovými vibráciami. Okrem toho v praxi je možné v takýchto známych zariadeniach spracúvať len také látky, ktoré majú koncentráciu pevných zložiek v hmotnostných množstvách najviac 19 %. Ďalšou nevýhodou tejto známej metódy je nevyhnutné použitie guľového akustického ožarovacieho priestoru, v strede ktorého je umiestnený radiačný povrch synotródy.

Úlohou vynálezu je prekonať obmedzenie týkajúce sa koncentrácie pevných látok v materiáli spracúvanom ultrazvukovými vibráciami a charakteristickými znakmi priestoru, v ktorom dochádza k vyžarovaniu akustickej energie, pričom sa má vyriešiť tiež vhodné usporiadanie synotródy so zreteľom na povahu akustického iradiačného priestoru a umiestnenie synotródy, umožňujúcej akustický iradiačný proces, ktorým by sa dosiahlo optimálne rozrušovanie bunkovej štruktúry pri koncentrácii pevnej látky v hmotnostnom množstve až do 65 % v prietočnej bunke bez aktivačných teliesok.

Podstata vynálezu

Táto úloha je vyriešená spôsobom dezintegrácie bunkových disperzií alebo suspenzii pomocou ultrazvukových vibrácií na izoláciu základných bunkových zložiek, ktorého podstata spočíva v tom, že do prietokovej nádobky sa zasunie synotróda jednou polovicou až dvomi tretinami svojej dĺžky a uhol synotródy v akustickej ožarovacej nádobke sa nastaví v uhle od 80,5° do 88,5°, pomer dĺžky zasunutia synotródy v milimetroch k objemu akustického ožarovacieho priestoru v milimetroch sa nastaví od 1:1,1 do 1:20 a pomer dĺžky zasunutia synotródy v milimetroch k podielu pevných látok v materiáli spracovávanom ultrazvukom v hmotnostných množstvách je v rozsahu od 1:0,02 do 1:2,2.

Vo výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa na spracovávaný materiál pôsobí ultrazvukovými kmitmi s amplitúdou v rozsahu od 20 do 70, pričom synotróda sa nastaví v uhle 85,3°.

Podľa iného výhodného uskutočnenia vynálezu je koncentrácia pevných látok v materiáli spracovávaného ultrazvukovými vibráciami v hmotnostných množstvách od 0,5 do 65 %.

Pri praktickom používaní tohto spôsobu sa neobjavili žiadne ťažkosti, pretože vodná disperzia alebo suspenzia bunkového materiálu vo vode sa čerpá pomocou čerpadla chladenou prietokovou nádobou, λ' ktorej je usporiadaná synotróda, ktorá zasahuje do tejto nádoby v určitej dĺžke a ktorá sa v priebehu uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu predbežne nastavuje vzhľadom na príslušný objem ožarovacieho priestoru.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález bude podrobnejšie objasnený pomocou príkladov vyhotovenia uvedených v nasledujúcej časti opisu.

Príklad 1

Spôsob rozrušovania bunkových disperzii alebo suspenzií spôsobom podľa vynálezu sa v prvom príklade realizoval na kvasinkách, najmä na pekárskych kvasniciach, pivovarských kvasniciach, vinárskych kvasinkách a špeciálnych kvasinkách, napríklad na kvasinkách obohatených hyperoxidovou dismutázou SOD a inými látkami.

Zloženie

Pracovná zmes obsahovala v hmotnostných množstvách nasledujúce zložky:

23.5 % kvasníc, napríklad pekárskeho droždia

10.5 % glycerínu

5.5 % propylénglykolu zvyšok tvorí destilovaná voda podľa potreby.

Príprava:

Najprv sa do nádoby naleje destilovaná voda, následne sa miešaním vo vode dispergujú kvasnice a nakoniec sa do suspenzie pridá glycerín a propylénglykol.

Rozrušovanie buniek:

Homogénna suspenzia kvasiniek sa potom vedie pomocou čerpadla prietokovou nádobou a v tejto prietokovej nádobe je vystavená pôsobeniu ultrazvukových vibrácií. Tým sa dosiahne opatrné rozrušenie stien buniek, ktoré umožnia izolovať aktívne zložky buniek, napríklad proteíny, najmä Zn + Cu hyperoxidovú dismutázu, vitamíny, najmä komplex vitamínov B a vitamíny A a E.

Parametre amplitúda vibrácií55 uhol synotródy83,5° časová jednotka (rýchlosť prietoku) 1 1/hod celkový objem prietokovej nádoby 550 ml dĺžka synotródy v nádobe30 mm podiel pevných látok v hmotnostnom množstve 23,5 % stupeň rozrušenia buniek 95-99 %

V tomto prípade platí vzťah:

dĺžka synotródv: objem: podiel pevných látok = : ' 18: 0,8.

Celková dĺžka synotródy je 50 mm. Pomer dĺžky synotródy v nádobe k jej celkovej dĺžke je preto 0,6.

Príklad 2

Rozrušovanie kôry stromu „Mexičan skin tree'‘

Zmes v tomto príklade obsahovala v hmotnostných množstvách

35,0 % kôry v práškovom stave

5,0 % glycerínu

5,0 % propylénglykolu zvyšok tvorí podľa potreby destilovaná voda.

Príprava

Zmes sa pripravuje pri teplote najviac 15 °C. Najprv sa do nádoby privedie destilovaná voda, následne sa vo vode disperguje miešaním prášková kôra a nakoniec sa do suspenzie pridá glycerín a propylénglykol.

Rozrušovanie práškového materiálu z kôry

Za stáleho miešania sa pripravená suspenzia prečerpáva do prietokovej nádoby, v ktorej sa vystaví pôsobeniu ultrazvukových vibrácií.

Parametre:

amplitúda vibrácií 65 uhol synotródy 87,0° časová jednotka (rýchlosť prietoku) 0,5 1/hod.

dĺžka synotródy v nádobe 33,2 mm celkový objem prietokovej nádoby 650 ml podiel pevných látok v hmotnostnom množstve 35,0 % stupeň rozrušenia buniek 96 % bun kových zložiek, s antimetodickým, cytostatickým účinkom.

V tomto prípade platí vzťah:

dĺžka synotródy: objem: podiel pevných látok = : 19 : 1.

Celková dĺžka synotródy je 50 mm. Pomer dĺžky synotródy v nádobe k jej celkovej dĺžke je preto 0,664.

Príklad 3

Rozrušovanie rias všetkých druhov: -napríklad zelených rias

Zmes v tomto príklade obsahovala v hmotnostných množstvách

65,0 % rias, napríklad zelených rias

5,0 % glycerínu zvyšok podľa potreby tvorí destilovaná voda.

Príprava

Zmes sa pripravuje pri teplote od 7 do 10 °C. Najprv sa do nádoby pridá destilovaná voda, následne sa k vode pridajú riasy, napríklad zelené riasy pri súčasnom miešaní a nakoniec sa v suspenzii homogénne rozptýli glycerín.

Rozrušovanie rias

Za stáleho miešania sa pripravená suspenzia rias prečerpáva do prietokovej nádoby, v ktorej sa riasy rozrušujú pôsobením ultrazvukových vibrácií v akustickom radiačnom priestore. Maximálna teplota je 10 °C.

Parametre:

amplitúda vibrácií 60 uhol synotródy 83,8° časová jednotka (rýchlosť prietoku ) 1 1/hod.

dĺžka synotródy v nádobe 29,5 mm celkový objem prietokovej nádoby 100 ml podiel pevných látok v hmotnostnom množstve 65,0 % stupeň rozrušenia buniek 98,5 %

V tomto prípade platí vzťah: dĺžka synotródy: objem: podiel pevných látok = : 3,4 : 2,2.

Celková dĺžka synotródy je 50 mm. Pomer dĺžky synotródy v nádobe k jej celkovej dĺžke je preto 0,59.

Príklad 4

Rozrušovanie baktérií:

- napríklad Acinetobacter calcoaceticus Zmes v tomto príklade obsahovala v hmotnostných množstvách

45,0 % baktérií, napríklad Acinetobacter calcoaceticus 3,0 % glycerínu

2,0 % propylénglykolu zvyšok tvorí podľa potreby destilovaná voda.

Príprava

Zmes sa pripravuje pri teplote od 3 do 5 °C. Najprv sa do nádoby privedie destilovaná voda, následne sa pri súčasnom miešaní pridajú postupne glycerín, propylénglykol a baktérie.

Rozrušovanie baktérií

Pripravená homogénna suspenzia s obsahom baktérií sa prečerpáva do prietokovej nádoby, v ktorej sa baktérie vystavia pôsobeniu ultrazvukových vibrácií.

Parametre:

amplitúda vibrácií 45 uhol synotródy 84,9°

I I I časová jednotka (rýchlosť prietoku) 1 l/hod.

celkový objem prietokovej nádoby 50 ml dĺžka synotródy v nádobe 30,9 mm podiel pevných látok v hmotnostnom množstve 45,0 % stupeň rozrušenia buniek 99,5 %

V tomto prípade platí vzťah:

dĺžka synotródy: objem: podiel pevných látok = : 1,6 : 1,5.

Celková dĺžka synotródy je 50 mm. Pomer dĺžky synotródy v nádobe k jej celkovej dĺžke je preto 0,618.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že na spracovávaný materiál sa pôsobí ultrazvukovými kmitmi s amlitúdou v rozsahu od 20 do 70.

3. Spôsob podľa nároku 1 a 2, vyznačujúci sa týmžesynotródasanastavívuhle85,3°.

4. Spôsob podľa nároku laž 3. vyznačujúci sa t ý m, že v materiáli spracovávanom ultrazvukovými vibráciami je koncentrácia pevných látok v hmotnostných množstvách v rozsahu od 0,5 do 65 %.

Príklad 5

Rozrušovanie semien a zŕn:

-napríklad ľanových semien

Zmes v tomto príklade obsahovala v hmotnostných množstvách

0,5 % ľanových semien

10,0 % propylénglykolu zvyšok tvorí podľa potreby destilovaná voda Príprava

Zmes sa pripravuje pri teplote do 15 °C. Ľanové semená sa pridávajú za stáleho miešania do zmesi vody a propylénglykolu.

Rozrušovanie semien

Pripravená suspenzia ľanových semien sa prečerpáva do nádoby upravenej na pôsobenie ultrazvukových vibrácií na spracúvaný materiál a semená sa rozrušujú vibráciami s nasledujúcimi parametrami:

Koniec dokumentu

Parametre:

amplitúda vibrácií 55 uhol synotródy 80,0° časová jednotka (rýchlosť prietoku) 0,5 l/hod.

celkový objem prietokovej nádoby 100 ml dĺžka synotródy v nádobe 25,0 mm podiel pevných látok v hmotnostnom množstve 0,5 % stupeň rozrušenia buniek 85-87 %

V tomto prípade platí vzťah:

dĺžka synotródy: objem: podiel pevných látok = : 4,35 : 0,02.

Celková dĺžka synotródy je 50 mm. Pomer dĺžky synotródy v nádobe k jej celkovej dĺžke je preto 0,5.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob dezintegrácie bunkových disperzií alebo bunkových suspenzií pomocou ultrazvukového spracovania v ultrazvukovej prietokovej vibračnej nádobke na získanie bunkových zložiek, vyznačujúci sa tým, že do prietokovej nádobky sa zasunie synotróda jednou polovicou až dvomi tretinami svojej dĺžky a uhol synotródy v akustickej ožarovacej nádobke sa nastaví od 80,5° do 88,5°, pomer dĺžky zasunutia synotródy v milimetroch k objemu akustického ožarovacieho priestoru v mililitroch sa nastaví v rozsahu od 1 : 1,1 do 1 : 20 a pomer dĺžky zasunutia synotródy v milimetroch k podielu pevných látok v materiáli spracovávanom ultrazvukom sa v hmotnostných množstvách nastaví v rozsahu od 1 : 0,02 do 1 : 2,2.