[实用新型]冻融细胞振荡破碎仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物技术特别是生物制药领域用仪器，尤其适用于将低温冷冻的细胞振荡撞击快速破碎的装置。

背景技术

细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。破碎细胞的目的主要有二，一是获得细胞的内含物，二是获得细胞膜物质。不论是那一种目的，获得最大的破碎率和最大的破碎效率是所有破碎技术追求的目标。

    不同的细胞，其细胞破碎的难易不一，使用的方法也不相同。细菌、酵母、真菌、植物都有细胞壁，但成分不同，且同类细胞结成的网状结构不同，因此其细胞壁的坚固程度不同。动物细胞虽没有细胞壁，但具有细胞膜，另外，破碎的目的不同，如有的需要提取DNA，有的需要提取RNA或蛋白，所使用的破碎方法也会不同。

目前已发展了多种细胞破碎方法。 破碎方法可归纳为机械法和非机械法两大类。机械法有高压匀浆破碎法（homogenization），振荡珠击破碎法 (Shaking Bead)，超声波破碎法（ultrasonic）等，非机械法有渗透压冲击破碎法（osmotic shock），冻融破碎法（freezing and thawing），化学破碎法（chemical treatment）等。

振荡珠击破碎法是在微量试管中加入组织或细胞以及研磨珠，试管以水平或竖直方向高速振荡，试管内研磨珠撞击剪切细胞从而达到破碎细胞的目的。利用这种方法破碎细胞的典型仪器厂家有德国Retsch公司（水平振荡）和美国SPEX SamplePrep公司（竖直振荡）。但这种方法只适用实验室少量样品的破碎。

冻融破碎法是将细胞放在低温下冷冻（-15℃以下），然后在室温中融化，反复多次而达到破壁作用。由于冷冻，一方面能使细胞膜的疏水键结构破裂，从而增加细胞的亲水性能，另一方面胞内水结晶，形成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。其缺点是耗时、耗能，效率低。

目前，在现代生物制药或疫苗的生产中，批量破碎细胞主要采用高压匀浆破碎法和化学破碎法。这些方法对微生物细胞如酵母、细菌等细胞的破碎效果较理想，但对动物细胞特别是人二倍体细胞，高压匀浆破碎法和化学破碎法太过剧烈，破碎后产物（如病毒或蛋白）存活率或活性不高。而冻融法比较适合动物细胞的破碎。

        本实用新型结合了机械法和冻融法破碎细胞的优点，提供一种机械化摇动破碎冻融细胞的装置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对生物技术及生物制药领域，对动物细胞特别是人二倍体细胞没有很好的自动化批量破碎细胞的仪器技术问题，本实用新型根据细胞破碎的原理，结合了机械振荡撞击破碎和细胞冻融破碎方法，提供了一种可编程的摇动撞击破碎冻融细胞的装置--冻融细胞振荡破碎仪，该装置可以一次摇动多个细胞容器，实现批量生产。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种冻融细胞振荡破碎仪，包括底板、设置在所述底板上的驱动组件和振荡组件、以及由所述振荡组件带动的两套培养瓶支架组件。驱动组件通过皮带将电机的力矩传递到驱动组件的减速带轮上，减速带轮与振荡组件中的曲轴连接，曲轴通过轴承、轴承座固定在底板上，曲曲轴通过其上的关节轴承带动驱动臂使振荡组件左右振荡。

由于特有的振荡方式使得两培养瓶支架组件运动方向相反，从而保证运动质心相对静止从而抵消整机的晃动和位移。

此培养瓶支架可以安装固定多个细胞容器，通过培养瓶上面的压板和两侧的压条牢固安装在培养瓶支架上。

上述方案中，摇臂通过曲轴、减速带轮、皮带、电机轴套与电机相连，将电机的转动转换为摇臂的水平运动，摇臂的摇动半径等于曲轴的半径；摇臂的摇动频率（γ）与电机的转速（V）、电机轴套直径（d1）、变速轮直径（d2）相关。关系式为：γ=V×(d2/d1) ；由于冷冻后形成冰晶的细胞破碎主要依赖细胞与细胞容器侧壁的撞击力，所以摇臂的摇动半径应大于细胞容器在其运动方向上的半径，且摇动频率越大，细胞越容易破碎。

上述方案中，两个摇臂对称安装于曲轴上，且两个摇臂摇动方向相反，以抵消摇动过程中整机装置的晃动和位移。

上述方案中，两个承载细胞容器的支架固定安装在两个摇臂上，支架与其固定的摇臂同方向、同频率运动。细胞容器的支架根据细胞容器的形状将细胞容器牢固固定。每个支架上可以固定多个细胞容器。

上述方案中控制电路包括电源输入单元、主控制单元、电机驱动单元、速度反馈单元和执行单元。