פרק 3 שבירת תאים עמוד 1 פרק 3

מטרות מבנה ממברנת התא תהליכי שבירת תאים שבירה מכנית שבירה לא-מכנית תאור כמותי של תהליכי שבירה מכנית הימגון טחנת כדורים עמוד 2 פרק 3

ממברנת התא “The fluid mosaic model” Cytoplasmic membrane, ~10 nm עמוד 3 פרק 3

ממברנת התא Peptidoglycans, ~10-20 nm Cytoplasmic membrane, ~10 nm Outer membrane עמוד 4 פרק 3

תהליכי שבירת תאים Cell Disruption שיטות לא-מכניות שיטות מכניות הימגון טחינה גזירה אנזימטיות כימיות פיזיקליות עיכול אנזימטי המססה ממיסים אורגניים בסיסים כאוטרופים גלי קול אוסמוליזה טיפול תרמי עמוד 5 פרק 3

אוסמוליזה שלבי הרס אוסמוטי- תא בודד:  התנפחות לכדור  דליפת +K  יצירת חורים  דליפת תוכן התא  אטימת ממברנה עמוד 6 פרק 3

המססה שלבי המססה:  חדירה לדו-שכבת הפוספוליפיד  דליפת תוכן התא, הרס ממברנה  מיצלות מעורבות חפ”ש-ליפיד, קומפלקס חפ”ש-ליפיד-חלבון  מיצלות מעורבות חפ”ש-ליפיד, קומפלקס חפ”ש חלבון ומיצלות עמוד 7 פרק 3

! חימום שבירה מכנית כוחות גזירה ו/או לחץ השוברים את דופן התא קנה מידה תעשייתי פרטי ציוד סטנדרטיים המשמשים בתעשיות אחרות ! חימום עמוד 8 פרק 3

הימגון Homogenization לחץ גבוה עקרון הפעולה: מעבר תאים דרך נחיר בלחץ גבוה - עד 400 MPa עמוד 9 פרק 3

מהמגן תעשייתי שסתום הימגון Homogenization valve מהמגן בלחץ גבוה Homogenizer שסתום הימגון Homogenization valve עמוד 10 פרק 3

הימגון מנתי (3.1) (3.2) W, c0 W, cf מעבר יחיד Single pass הגדרות: W - ספיקה נפחית c0 - ריכוז התאים בתרחיף המקורי cf - ריכוז ביציאה מהמתקן k - שבר התאים השורדים לאחר המעבר W, c0 W, cf שסתום הימגון מחלף חום הגדרה! מעבר יחיד Single pass תלות בלחץ - אמפירי n מעברים, בהנחה ש- K קבוע (3.1) (3.2) קצב עיבוד : (ספיקה ממוצעת) Processing rate עמוד 11 פרק 3

הימגון מנתי עם סחרור W, cf W, c V, c נניח ש K קבוע, הגדרות: V - נפח תרחיף התאים W - ספיקה נפחית t - זמן הפעלה c - ריכוז התאים במיכל c0 - ריכוז התאים בתרחיף המקורי cf - ריכוז תאים ביציאה בזמן t k - שבר התאים שורדים W, cf W, c שסתום הימגון מחלף חום V, c נניח ש K קבוע, מאזן מסה מרכיבי על המיכל הפרדת משתנים ואינטגרציה עמוד 12 פרק 3

הימגון מנתי עם סחרור (המשך) (מהשקף הקודם) (3.3) (3.4) עמוד 13 פרק 3

הימגון רציף R, cf F, c0 W, C  F, cf V, C נניח ש K קבוע, הגדרות: V - נפח תרחיף התאים W - ספיקה נפחית מהמיכל F - ספיקת הזנה / תוצר R - ספיקת תחזיר c - ריכוז התאים במיכל c0 - ריכוז התאים בהזנה cf - ריכוז תאים בזרם היציאה k - שבר התאים שורדים W, C  F, cf שסתום הימגון מחלף חום V, C נניח ש K קבוע, מאזן כללי בנקודה  במצב תמידי, מאזן מרכיבי על המיכל עמוד 14 פרק 3

הימגון רציף (המשך) (מהשקף הקודם) (3.5) (3.6) עמוד 15 פרק 3

טחנת כדורים Bead Mill שבירת דופן התא שחרור המרכיבים מהציטופלסמה כדורים: בדר”כ זכוכית או קרמיקה, אך גם מתכת או פלסטיק קוטר - בדר”כ מספר מ”מ, ניתן למצוא גדלים שונים (עשרות מיקרונים עד סנטימטרים) עמוד 16 פרק 3

קצב שבירה בטחנת כדורים (3.7) בד”כ מניחים קינטיקה מסדר ראשון (3.7) משתנים תפעוליים קוטר הכדורים - קטן יותר לתאים קטנים צורת הסעת הכדורים - טלטול, בחישה מילוי כדורים - בדר”כ עד 85% מהירות הסעת הכדורים - מהירות קריטית שחרור התוצר אינו קורה בהכרח באותו קצב כמו השבירה…. תאים שלמים תוצר תאים שבורים K1 K2 עמוד 17 פרק 3

שיטות שבירה נוספות עמוד 18 פרק 3

סיכום מבנה וחוזק הממברנה בתאים מסוגים שונים תהליכים לא-מכניים לשבירת תאים שבירה פיזיקלית שבירה כימית שבירה אנזימטית קצב שבירת התאים הימגון מנתי ורציף טחנת כדורים בהפעלה מנתית עמוד 19 פרק 3