破碎生物材料的方法和裝置的製作方法
2023-10-10 07:37:39 1
專利名稱：破碎生物材料的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將生物材料爆炸性減壓的裝置以及將生物材料爆炸性減壓的方法。更具體地講，所述裝置和方法涉及將生物材料爆炸性減壓，產生大小均一的產物。
背景技術：
已知各種破碎生物材料細胞壁的方法，所述方法(和相關的裝置)取決於細胞壁是否堅硬、有彈性以及存在與否。例如，超聲破碎細胞用於非堅硬材料。然而，對於具有堅硬細胞壁的細胞無效。
也使用破碎生物材料細胞的機械方法，諸如研磨或磨碎。然而，這類方法有兩個可能的缺點。首先，在正在研磨的材料中可能發生熱點，或材料的溫度升高。如果蛋白質或酶是所述生物材料的所需產物，則這種熱量(無論是普遍的還是局部的)可能嚴重降解所需產物或使所述產物失活。其次，對於一些細胞，特別是具有非常強細胞壁的植物細胞，該方法不是總能破碎細胞壁。
採用將磁場或電磁場施加於細胞的方法，也能夠破碎細胞壁。然而，該方法在工業上不總是可靠的或通用的。
再一已知的細胞破碎方法是WO 97/05787(Ashourian)中討論的方法。該專利公告公開了使用勻漿器在加壓下將果泥或流體中的水果細胞勻漿，或產生果泥或流體，以減小細胞組分大小。然而，所述破碎方法作為產生果泥或勻漿流體而公開。該方法看來不適用於胞內破碎顆粒狀材料。
在上述細胞壁破碎方法中，結果是細胞壁裂開或撕裂。這不總是破裂或破碎足夠的大小，以釋放細胞內容物，以便易於利用細胞質和完整的核和細胞器。再者，上述方法不能產生均質的混合物。
本發明的一個目標是提供用於產生含破碎生物材料的混合物的裝置和方法。本發明的再一目標是對於具有堅硬細胞壁的細胞或堅硬和非彈性細胞壁的細胞而言，提供克服上述已知的生物材料破碎方法的缺點的這種裝置和方法。發明描述對於本說明書而言，「生物材料」包括但不限於具有細胞膜的細胞、具有堅硬細胞壁的細胞、具有非彈性、非堅硬細胞壁的細胞、非細胞生物材料、胞內材料、未結合的均質材料和它們的組合物；所有材料均是外觀上制為或可以制為顆粒狀的生物材料。
本發明提供破碎生物材料的方法，所述方法包括下列步驟乾燥顆粒狀生物材料；在4-800巴壓力下，將所述顆粒狀生物材料與一氣體混合，使所述混合繼續進行，直至實現氣體透過某些或所有顆粒狀材料；爆炸性地釋放壓力，並於不超過400℃的溫度下將顆粒狀材料的壓力減至大氣壓；收集所得產物。
本發明還提供破碎生物材料的方法，所述方法包括乾燥顆粒狀生物材料；在4-800巴壓力下，將所述顆粒狀生物材料與一氣體混合，使所述混合繼續進行，直至實現氣體透過某些或所有顆粒狀材料，其中所述顆粒狀以小份混合；分離小份的混合材料和氣體，並爆炸性地釋放壓力，並於不超過400℃的溫度下將小份顆粒狀材料內的壓力減至大氣壓；收集所得產物；且重複以上三個步驟，所述重複類似連續過程。
最好是，上述方法產生碎片和細胞質的均質混合物。所述方法最好還包括在爆炸性地釋放壓力的步驟後，允許被爆炸性減壓的材料衝擊剪切圓錐或壁或沿剪切圓錐或壁衝擊。
所述壓力的範圍最好是4-30巴壓力。
所述氣體最好選自空氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、氫氣、氬氣、氖氣、氦氣；和它們的組合物。所用氣體的選擇取決於待加工的材料，因此所述氣體需要相對於該材料大致是惰性的。所述選擇也取決於所述氣體的商業可得性和費用。釋放壓力的時間最好少於1秒，更優選少於0.1秒。
在爆炸性釋放壓力之前，所述顆粒狀材料的氣體透過最好已達到平衡。在顆粒狀材料具有細胞壁的情況下，該平衡發生於所述氣體在細胞壁內平衡時。該時間一般為1-10分鐘。然而，所述方法的該步驟可以使用更長的時間。該步驟的時間任選地為1-3秒。
所述顆粒狀材料的原始大小優選為0.1-2000μm，更優選為0.1-50μm，最優選為0.1-20μm。由此範圍的顆粒大小，可以看出具有該顆粒大小的細菌、病毒、原核細胞、真核細胞和細胞內涵體可以是所述生物材料。
所述生物材料可以選自具有堅硬細胞壁的材料、具有非彈性、非堅硬細胞壁的細胞、具有細胞膜的細胞、非細胞生物材料。這種材料的實例包括花粉、螺旋藻和其它堅硬細胞壁的單細胞物種。所述生物材料可以是於室溫下具有非堅硬細胞壁的生物材料，其細胞壁在極低溫度下變為堅硬細胞壁或非彈性、非堅硬細胞壁。胞內材料或非細胞材料的實例包括細胞器和細胞核以及鯊魚軟骨。具有細胞膜的這種材料的實例是綠色唇狀貝類粉(green lipped mussel powder)。
可以進行上述方法的溫度範圍為-200℃至400℃，更優選為-196℃至40℃，最優選為-15℃至30℃。
任選地是，當原料為非真菌材料時，所述方法產生的所得產物的生物汙染物計數低於原始顆粒狀材料。該方法任選地還包括用紫外光處理所得產物的步驟。
任選地是，當原料為真菌時，所述方法產生細胞形成計數增加的所得產物。
本發明還提供用於破碎生物材料(如上文定義的)的裝置，所述裝置包括一個室，具有一個用於顆粒狀材料的第一入口裝置和一個用於氣體的第二入口裝置和一個用於氣體和材料的出口裝置，所述室能夠承受高達800巴的壓力；和連接於所述出口裝置的收集裝置；其中所述出口裝置包括一個能夠在1秒或更短時間內釋放所述室內壓力的閥。
本發明還提供用於破碎生物材料(如上文定義)的裝置，所述裝置包括一個室，具有一個用於顆粒狀材料的第一入口裝置和一個用於氣體的第二入口裝置和一個用於氣體和材料的出口裝置，所述室能夠承受高達800巴的壓力；連接於所述出口裝置的收集裝置；其中所述用於顆粒狀材料的入口裝置包括兩個閥(一個內閥和一個外閥)，每個閥獨立地由一個驅動器操縱，所述閥被一個能承受高達800巴壓力的入口室分開；所述用於氣體和材料的出口裝置包括兩個閥(一個內閥和一個外閥)，每個閥獨立地由一個驅動器操縱，所述閥被一個能承受高達800巴壓力的出口室分開；其中所述出口裝置的出口閥能夠在1秒或更短時間內釋放室內壓力。
本發明還提供用於破碎生物材料(如上文定義)的裝置，所述裝置包括一個室，具有一個用於顆粒狀材料的第一入口裝置和一個用於氣體的第二入口裝置和一個用於氣體和材料的出口裝置，所述室能夠承受高達800巴的壓力；連接於所述出口裝置的收集裝置；其中所述用於顆粒狀材料的入口裝置包括由一個驅動器操縱的一個閥；所述用於氣體和材料的出口裝置包括兩個閥(一個內閥和一個外閥)，每個閥獨立地由一個驅動器操縱，所述閥被一個能承受高達800巴壓力的出口室分開；其中所述出口裝置的出口閥能夠在1秒或更短時間內釋放出口室內壓力。
所述裝置最好運作產生細胞壁碎片和細胞質的均質混合物。
所述裝置最好也包括振動所述室以促進所述顆粒狀材料和所述氣體混合的裝置。所述收集裝置可以是任何已知的收集細粒的裝置，例如旋風除塵器、除塵袋、靜電除塵器和這些裝置的組合。所述收集裝置最好在惰性或大致惰性的條件下收集被爆破的材料。
收集裝置最好還包括置於收集裝置內、鄰近出口室出口閥出口的圓錐；所述圓錐的位置使得當顆粒狀材料衝擊所述圓錐並滑入收集裝置時，所述材料由於爆炸性減壓仍以相當大速度運行。
該裝置的任一實施方案最好在4-30巴壓力下操作。
該裝置的任一實施方案任選地可以在無菌條件下操作。上述裝置任選地可以在-200℃至400℃的溫度範圍內操作，更優選在-196℃至40℃、最優選在-15℃至30℃下操作。
附圖簡述本發明的優選實施方案僅作為實例，參考實施例和附圖詳細地描述，其中
圖1是用於本發明方法分批操作的本發明裝置第一優選實施方案的圖示說明。
圖2是用於本發明方法連續操作的本發明第二優選實施方案的裝置的圖示說明。
圖3是用於本發明方法半連續操作的本發明第三優選實施方案的裝置的圖示說明。
圖4顯示放大100倍的鯊魚軟骨照片，所述鯊魚軟骨取自在本發明裝置的第二優選實施方案中用該方法對所述材料操作之前(a)和之後(b)；和圖5顯示放大500倍的花粉粒照片，所述花粉粒取自在本發明裝置的第二優選實施方案中用該方法對所述材料操作之後；圖6顯示放大200倍的螺旋藻照片，所述螺旋藻取自在本發明裝置的第二優選實施方案中用該方法對所述材料操作之前(a)和之後(b)；和圖7顯示放大10倍的綠色唇狀貝類粉照片，所述綠色唇狀貝類粉取自在本發明裝置的第二優選實施方案中用該方法對所述材料操作之前(a)和之後(b)。
實施本發明的最佳模式參考
圖1，
圖1顯示一個室2，它具有一個氣體入口管3、一個粉末入口管4和一個出口管5。室2大致為圓柱形並能夠承受超過30巴的壓力。
氣體入口管3由已知裝置連接至具有已知截止閥的集氣筒(未顯示)。集氣筒可以或者是任一加壓氣體源。該氣體是對待破碎的粉末惰性的任何氣體。以合理價格市售的這種氣體的實例是空氣、氮氣和二氧化碳。然而，如果需要，可以使用另一種氣體。這種氣體的實例包括稀有氣體和氫氣。如果需要，可以使用氣體的組合物。
粉末入口管4包括一個能夠承受室2所用壓力的閥6。出口管5包括一個已知類型的快排出閥(例如球閥)，它可以承受室2中的壓力，並可以以極快的速度打開，使得室2的內容物可以在1秒內排空。實際上，已經發現該時間最好為0.75秒或更短時間。
出口管5可連接至收集器8，該收集器可以是任何已知類型的、膨脹氣體可以快速通過的粉末收集器。這類收集器的實例包括除塵袋、旋風除塵器、靜電除塵器和這些裝置的組合。
室2的形狀為圓柱形，最好其直徑小於150mm。如果需要，可以使用合適的較大的高壓容器。如果需要，室2可以置于振動器9上，所述振動器是已知類型的振動器。這種振動器9可以是電動的或機械驅動的。如果需要，振動器9可以由例如彈簧的另一機械相當裝置代替。
上述裝置如下運作粉末經過粉末入口管4進入室2，關閉入口閥6。關閉快排出閥7。氣體通過氣體入口管3導入室2。當室2內的壓力為30(或預定壓力)巴時，關閉該氣體閥。振動器9運作，以保持氣體和粉末在關閉的室2中混合。
在20秒至10分鐘的混合時間後，打開快排出閥7。粉末和氣體以爆炸性減壓離開室2。粉末殘餘物收集於收集器8中。該混合時間足以使氣體透過某些或所有顆粒狀材料。如果例如所述顆粒狀材料具有細胞壁，則該混合時間足以使提起透過細胞壁並在此達到平衡壓力。如果需要，混合時間可以更長或更短。
實際上，已經發現於10巴壓力下，1公斤材料可以1分鐘內與氮氣有效混合。
快排出閥7最好允許在不足1秒內從室2爆炸性排出氣體和粉末。該時間更優選為0.75-0.1秒。在該方法的第一個優選實施方案中，於室溫下或低於40℃下，進行爆炸性減壓。如果需要從細胞釋放細胞器、蛋白質或酶，則使用高於此的溫度可能導致所需產物降解。
最好在惰性或大致惰性的條件下，在收集器8中收集粉末殘餘物。任選地是，在打開快排出閥7之前，通過從收集器8中排除大致所有的空氣，並且在存在從室2排出的一些或所有氣體的情況下收集粉末殘餘物而達到這一點。或者，收集器8可以以純氮氣或其它惰性氣體的氣體氛圍進行操作；或在強真空中進行操作，直至打開快排出閥7。
已經參考
圖1描述了上述室2和收集器8，
圖1以水平位置顯示室2和收集器8。如果需要，室2、收集器8和相關部分可以垂直放置。
所有的粉末包括先前定義的任何生物材料。這類材料的實例包括但不限於具有堅硬細胞壁的植物細胞(例如具有骨架功能的細胞和孢子或花粉)；具有纖維性或鈣化細胞膜或基質的動物細胞；和細菌細胞。實施例在下述實施例中，將所述材料乾燥，所述材料如果不是細粉形式，則將其研磨為細粉，產生原料。所用的方法是於低於30巴壓力和15-30℃室溫下的分批操作。將原料和所得產物在相同條件下照相。
實施例1一個實例是螺旋藍細菌屬(Spirulina)(稱為或者盤狀螺旋藍細菌(節螺藍細菌)(Spimlina(Arthrospira)platensis或盤狀節螺藍細菌(螺旋藍細菌)(「螺旋藻」))。常見的為兩個種-盤狀節螺藍細菌和最大節螺藍細菌(A(s)maxima)。圖6a顯示用作原料的粉狀螺旋藻(放大200倍)。圖6b為相同放大倍數的所得產物。
實施例2參考圖4a和4b，顯示原料和所得產物，其中所述材料是鯊魚軟骨。圖4a所示軟骨材料用已知的研磨機預先磨至「超細」水平。
實施例3圖5顯示恰好在爆炸性減壓後的花粉粒。所述花粉粒放大500倍。細胞壁已在三處破裂(其中之一在花粉粒頂部邊緣之下)。已經通過所述裂口排放出細胞質。
實施例4圖7顯示兩個視野(之前(a)和之後(b)，其中所述原料為綠色唇狀貝類粉。放大10倍。通過乾燥所述貝類，並撕開或研磨產生細粉。圖7b顯示從圖7a粉末得到的產物。
這些實施例中所用的材料螺旋藻、花粉、鯊魚軟骨和綠色唇狀貝類，均是市售的產品。
有一些細胞或其它生物材料不含堅硬細胞壁，或細胞壁為非堅硬但也非彈性的。這發生於室溫或這種細胞的操作溫度。某些材料的這類細胞壁可以通過將該材料的溫度降至-15℃至-200℃的溫度範圍，而將其變為堅硬或非堅硬的，但也是非彈性的。通過降低室2和收集器8的溫度並在所述生物材料通過室2之前降低該生物材料的溫度，而達到這一點。
實際上，已經發現用1公斤乾燥的顆粒狀螺旋藻，於不同壓力下細胞壁破碎的程度如下4巴 40％ 7巴 65％10巴 90-95％這些結果基於2分鐘的混合時間和0.75秒的快排出閥7釋放時間。已經發現，實際上該方法將平均粒徑從約20μm減至1-2μm。
實際上，已經發現，當該顆粒狀材料本質為細胞材料時，該方法和裝置僅破碎細胞壁。細胞核和其它細胞器保持完整，但標準化學反應和生物化學反應可達到。實際上，也已經發現細胞壁大致均勻破碎，使得所得的細胞壁顆粒的粒徑範圍窄。如果將細胞核和細胞器幹透，則可以通過使該材料再次通過室2而將其破碎。
如果需要，使用後也可以收集所用的氣體，並在適當過濾後循環。
已經描述了上述方法和裝置的分批操作。然而，人們會認識到，在不背離本發明範圍的情況下，該方法也可以用於連續或半連續方法(對於所需的差壓變化，使得往復泵)。同樣，同一方法可以再次在同一設備或在一系列室2中，用於已經通過分批操作的材料。
參考圖2，顯示連接法操作的本發明裝置的第二個優選實施方案。所述裝置包括一個室12、一個氣體入口管13、一個粉末入口管14和一個出口管15。室12大致為圓柱形，並能夠承受超過30巴的壓力。
氣體入口管13由已知裝置連接至具有已知截止閥的集氣筒(未顯示)。集氣筒可以或者是任一其它加壓氣體源。所述氣體是對待破碎粉末為惰性，如以上參考本發明第一個優選實施方案所述。
入口管14包括一個容量低於5ml、最好為3ml的入口室16。入口室16能夠承受與室12相同的壓力。入口室16的各端為一個閥。連接入口室16至室12的閥是內部入口閥21。連接入口室16至進料鬥22的閥為外部入口閥20。閥20、21能夠承受室12、16中所用的壓力；例如為球閥。
出口管15包括出口室17，室17具有與入口室16相似的體積和壓力容量。出口室17的各端為一個閥。連接出口室17至室12的閥是內部出口閥23。連接出口室17至收集器18的閥為出口外閥24。閥23、24能夠承受室12、17中所用的壓力；例如為球閥。另外，外部出口閥24為可以極快打開的快排出閥，使得出口室17的內容物可以在1秒內排空至大氣壓。實際上，已經發現該時間最好為0.75秒或更短時間。
進料鬥22可釋放性地連接至氣體入口管14的頂部或外端，並被可釋放性地密封。進料鬥22為已知設計，以含有顆粒狀材料。如果需要，進料鬥22可以包括一個振動器或用於防止進料鬥22內材料隆起的其它已知裝置。
出口管15可連接至收集器18，該收集器可以是任何已知類型的、膨脹氣體可以快速通入的粉末收集器。這類收集器的實例包括除塵袋、旋風除塵器、靜電除塵器和這些裝置的組合。收集器18可以還包括位於收集器18中的一個剪切壁或剪切圓錐26。剪切圓錐26的尖端鄰近外部出口閥24的出口，剪切圓錐26布置至與室12同軸。
閥(20、21、23、24)每個受已知類型的驅動器25控制。每個驅動器25最好是氣動操作，並能夠受計算機遙控。將合適水平的傳感器(未顯示)定位在進料鬥22中和氣體入口管13上，該裝置可以遙控監視，並受電子控制。每個驅動器25也包括手工越過任何自動操作的裝置。
室12的形狀為圓柱形，最好其直徑小於150mm。如果需要，可以使用合適的較大的高壓容器。圖2顯示具有垂直軸的室12，但室12能夠以任何角度操作。室12可以振動或振搖。如果需要這種輔助設備以在室12中混合，則可以通過適當操作連接於室12外壁的4個彈簧19達到這一點。每個彈簧19的第二端可以以已知方式連接至一個框架(未顯示)。室12可以以已知方式振搖或振動。如果需要，可以用與彈簧19相當的其它機械裝置代替彈簧19，如以上關於第一個優選實施方案所述。
上述裝置如下運作關閉所有的閥(20、21、23、24)，通過使用入口管13的氣體，將室12升至操作壓力。關閉附帶閥13a，使得室12處於正常操作壓力(例如16巴)。該操作壓力最好為10-20巴，取決於待破碎材料，但可以高達800巴壓力。
將待破碎乾粉置於進料鬥22。打開外部入口閥20。在壓力下任何過量的氣體通過所述粉末釋放，而攪拌所述粉末。或者，如果需要，可以使用鄰近外部入口閥20的管子或管道布置(未顯示)作為旁通管，以排空所有或大部分由所述粉末排出的氣體。
大量的粉末落(在重力下，或被推)入入口室16。關閉外部入口閥20，並打開內部入口閥21。粉末進入室12，關閉內部入口閥21。閥20、21的這種操作以循環過程連續進行，每個循環需要約3秒。該時間可以變化，根據需要，可以更長或更短。這種變化取決於顆粒狀材料在室12中所需的平均停留時間。
出口閥(23、24)也運行一個相似的循環。內部出口閥23打開，允許約3ml處於壓力下的材料和氣體進入出口室17。關閉內部出口閥23，並打開外部出口閥24，材料和氣體爆炸性減壓進入收集器18。爆炸性減壓的時間少於1秒，最好為0.1-0.75秒。一旦排空所有氣體和材料，則關閉外部出口閥24，重複該循環。
實際上，已經發現約750ml(長600mm，直徑約50mm)的內體積對於室12是合適的。每3秒約3ml顆粒狀材料進出室12，材料在室12內的停留時間為2至3分鐘。然而，適當改變入口閥和出口閥(20、21、23、24)的循環，該停留時間可以在20秒至10分鐘或更長時間之間變化。
例如，具有細胞壁或細胞膜的顆粒狀材料所需的最小停留時間是氣體在細胞壁或細胞膜內達到平衡壓力所需的時間。室12能夠於約室溫下操作。
可以通過已知方法監測室12內壓力的任何變化，氣體入口閥13a操作，以允許更多氣體進行室12，以在室12內儘可能維持接近恆定壓力。
粉末殘餘物離開外部出口閥24後，衝擊到剪切圓錐26上。這種作用有助於撕開或震裂破裂的材料碎片。這在細胞壁破碎中有助於獲得均一的碎片大小，在破裂材料內產生小的、範圍恆定的破裂粒徑。
粉末殘餘物的收集如先前所述。此外，如先前所述，可以振動室12(用彈簧19)，有助於在室12中的顆粒狀材料細胞壁中達到氣體壓力平衡。
可以看出上述裝置操作了一個連續循環。以以上給定大小的室12和兩組閥(20、21、23、24)的所述工作循環，每小時可以對5-10公斤顆粒狀材料進行處理。當室12內的停留時間少於2分鐘或使用更大的室(等)時，可以改變處理的材料量，以適應特定的需要。
與第一個優選實施方案一樣，如果需要，可以將氣體循環。
儘管上述裝置用於連接操作，但人們會認識到，在不背離本發明範圍下，分批操作也是可能的。
對於圖3，它顯示本發明裝置的第三個優選實施方案。除非另有說明，否則同樣的數字是指該裝置第二個優選實施方案的同樣部分。第二實施方案和第三實施方案之間的主要差異在於，沒有入口室(16)和外部入口閥20。這導致不同的半連續循環。
第三優選實施方案的裝置如下操作關閉閥13a、21、23，使得室12被隔離。將顆粒狀材料置於進料鬥22中。打開入口閥21，讓所述材料進入室12。當約600ml材料進入該室時，關閉入口閥21。
打開氣體入口閥13a，並將室12加壓至預定的所需壓力(如前所述)。該材料在室12中最少停留1-10分鐘，最好為2分鐘。如果需要，該材料可以在室12中停留比所需最少時間更長的時間。
出口室17和出口閥23、24本身以與第二優選實施方案所述的相同方式進行操作。一個差異是，入口室17的尺寸更大，尺寸範圍為3-10ml。
重複該循環，直至室12中的所有該材料均通過出口室17排空。然後重複所述整個過程。根據需要，每個循環可以將新材料加入進料鬥22中，或在每個循環期間材料可以在進料鬥22中停留。
在該半連續方法中，已知該室的上述尺寸和停留時間，每個循環需要約6-10分鐘。因此，對於比重為0.5的材料，每小時可以處理高達3kg的材料。
任選地和如果需要，所述或本文提及的任何優選實施方案均包括將室(2、12)包入已知類型的耐衝擊塑料(未顯示)中。
通過將室12和收集器18的溫度降低和在所述生物材料通過室12之前降低該材料的溫度，第二和第三優選實施方案也可以達到第一優選實施方案的降低的溫度下的操作。第一優選實施方案的溫度範圍可以應用於第二和第三實施方案。
任何實施方案的裝置均能夠在無菌條件下操作。已經發現，選擇合適的生物材料原料，與乾燥的顆粒狀原料相比，所得的產物的汙染計數降低。然後，該生物材料需要是非真菌材料。
對於所述或本文結合的所有的本發明優選實施方案，人們會認識到，該裝置可以包括將該裝置所有組分部分接地或覆蓋的裝置，以避免靜電產生和粉塵爆炸。
權利要求
1.破碎生物材料的方法，所述方法包括下列步驟乾燥顆粒狀生物材料；在4-800巴壓力下，將所述顆粒狀生物材料與一氣體混合，使所述混合繼續進行，直至實現氣體透過某些或所有顆粒狀材料；爆炸性地釋放壓力，並於不超過400℃的溫度下將顆粒狀材料的壓力減至大氣壓；收集所得產物。
2.破碎生物材料的方法，所述方法包括乾燥顆粒狀生物材料；在4-800巴壓力下，將所述顆粒狀生物材料與一氣體混合，使所述混合繼續進行，直至實現氣體透過某些或所有顆粒狀材料，其中所述顆粒狀以小份混合；分離小份的混合材料和氣體，並爆炸性地釋放壓力，並於不超過400℃的溫度下將小份顆粒狀材料內的壓力減至大氣壓；收集所得產物；且重複以上三個步驟，所述重複類似連續過程。
3.或者權利要求1或者權利要求2中要求保護的方法，其中所述所得產物為均質的顆粒混合物。
4.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中所述方法還包括在爆炸性地釋放壓力的步驟後，允許被爆炸性減壓的材料衝擊剪切圓錐或壁或沿剪切圓錐或壁衝擊。
5.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中所述氣體選自空氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、氫氣、氬氣、氖氣、氦氣；和它們的組合物。
6.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中發生混合時的氣體壓力範圍為4-30巴。
7.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中釋放所述壓力的時間為不足1秒。
8.權利要求7中要求保護的方法，其中所述時間為0.1秒。
9.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中所述顆粒狀材料顆粒的原始大小範圍為0.1-2000μm。
10.權利要求9中要求保護的方法，其中所述大小範圍為0.1-20μm。
11.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中所述所得產物中顆粒的大小範圍小於2μm。
12.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中所述生物材料選自具有細胞膜的細胞、具有堅硬細胞壁的細胞、具有非彈性、非堅硬細胞壁的細胞、非細胞生物材料、胞內材料、未結合的均質材料和它們的組合物。
13.權利要求12中要求保護的方法，其中所述具有堅硬細胞壁的細胞包括花粉和螺旋藻。
14.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中進行所述方法的溫度範圍為-200℃至400℃。
15.權利要求14中要求保護的方法，其中所述溫度範圍為-196℃至40℃。
16.權利要求14中要求保護的方法，其中所述溫度範圍為-15℃至30℃。
17.任一前述權利要求中要求保護的方法，其中在無菌條件下實施所述方法。
18.用於破碎生物材料的裝置，所述裝置包括一個室，具有一個用於顆粒狀材料的第一入口裝置和一個用於氣體的第二入口裝置和一個用於氣體和材料的出口裝置，所述室能夠承受高達800巴的壓力；和連接於所述出口裝置的收集裝置；其中所述出口裝置包括至少一個能夠在1秒或更短時間內釋放所述室內壓力的閥。
19.權利要求18中要求保護的裝置，其中所述裝置能夠分批操作。
20.權利要求18中要求保護的裝置，其中所述用於氣體和顆粒狀材料的出口裝置包括兩個閥(一個內閥和一個外閥)，每個閥獨立地由一個驅動器操縱，所述閥被一個能承受高達800巴壓力的出口室分開。
21.權利要求20中要求保護的裝置，其中所述第一入口裝置包括兩個閥(一個內閥和一個外閥)，每個閥獨立地由一個驅動器操縱，所述閥被一個能承受高達800巴壓力的入口室分開。
22.權利要求18-21中任一項要求保護的裝置，其中發生混合時壓力的範圍為4-30巴。
23.權利要求18-22中任一項要求保護的裝置，其中所述裝置包括振動所述室的裝置和所述入口和出口裝置。
24.權利要求23要求保護的裝置，其中所述振動裝置是機械振動器。
25.權利要求18-24中任一項要求保護的裝置，其中每個入口閥和出口閥受均能夠遙控的驅動器控制。
26.權利要求18-25中任一項要求保護的裝置，其中所述裝置還包括一個緊鄰所述出口裝置的剪切圓錐或壁。
27.權利要求18-26中任一項要求保護的裝置，其中所述氣體選自空氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、氫氣、氬氣、氖氣、氦氣；和它們的組合物。
28.權利要求18-27中任一項要求保護的裝置，其中釋放所述壓力的時間為不足1秒。
29.權利要求18-28中任一項要求保護的裝置，其中所述時間為0.1秒。
30.權利要求18-29中任一項要求保護的裝置，其中所述顆粒狀材料顆粒的原始大小範圍為0.1-2000μm。
31.權利要求30要求保護的裝置，其中所述大小範圍為0.1-20μm。
32.權利要求18-31中任一項要求保護的裝置，其中所述生物材料選自具有細胞膜的細胞、具有堅硬細胞壁的細胞、具有非彈性、非堅硬細胞壁的細胞、非細胞生物材料、胞內材料、未結合的均質材料和它們的組合物。
33.權利要求18-32中任一項要求保護的裝置，其中所述具有堅硬細胞壁的細胞包括花粉和螺旋藻。
34.權利要求18-33中任一項要求保護的裝置，其中進行所述方法的溫度範圍為-200℃至400℃。
35.權利要求34要求保護的裝置，其中所述溫度範圍為-196℃至40℃。
36.權利要求35要求保護的裝置，其中所述溫度範圍為-15℃至30℃。
37.權利要求18-36中任一項要求保護的裝置，其中在無菌條件下實施所述方法。
38.權利要求18-37中任一項要求保護的裝置，其中所述收集裝置選自旋風除塵器、除塵袋、靜電除塵器和這些裝置的組合。
39.權利要求18-38中任一項要求保護的裝置，其中所述收集在大致惰性的條件下進行。
40.權利要求18-39中任一項要求保護的裝置，其中將所述氣體循環。
41.用權利要求1-17中任一項要求保護的方法產生的生物產物。
42.用權利要求18-40中任一項要求保護的裝置產生的生物產物。
43.或者權利要求39或者權利要求40中要求保護的生物產物，其中所述原料是非真菌材料，與顆粒狀原料相比，所述所得的產物的汙染計數降低。
44.或者權利要求39或者權利要求40中要求保護的生物產物，其中當所述原料是真菌時，所述產物的細胞計數增加。
全文摘要
破碎生物材料的方法包括:乾燥顆粒狀材料,加壓下將所述材料與一氣體混合,爆炸性地釋放壓力,和收集所得產物。所述生物原料是任何顆粒狀材料,包括:具有細胞膜的細胞、具有堅硬細胞壁的細胞、非細胞生物材料、胞內材料和未結合的均質材料。提供用於該方法分批、半連續、連續操作的裝置。包括:具有至少一個入口閥(6、21)和至少一個出口閥(7、23)的一個室(2、12)和收集裝置(18)。室(2、12)能夠承受至少800巴、最好30巴的壓力。所述原料的粒徑範圍為0.1—2000μm,而所得產物的粒徑範圍小於2μm。
文檔編號B02C19/00GK1265566SQ98807816
公開日2000年9月6日 申請日期1998年6月4日 優先權日1997年6月4日
發明者K·W·敦坎 申請人:細胞改良有限公司