無泡沫產生的高壓破菌方法

近來生命科學領域的研究中，為了有效率以及再現性更佳的連續破菌(Cell disruption)，或是為了針對細胞壁較厚不易破菌的樣品，逐漸的汰換法式壓濾器(French Press)或超音波破菌機(Sonicator)，轉而使用高壓破菌機(High-pressure homogenizer)來快速地處理菌液。然而傳統的高壓破菌機由於採用敲擊式的破菌方法，菌液在破菌腔體內，承受可動元件敲擊產生的高壓而通過，腔體內部氣液同時存在，破菌後的成分含親疏水端的特性，自然的將氣體包覆，產生泡沫，部分破菌機廠家的標準程序，建議使用者在菌液中添加消泡劑，影響破菌液的分析，並非是一個良善的解決方式。另有文獻建議這些含大量泡沫的破菌液，可以用其他物理方法除泡，但不免多出一些工序以及耗費能量與時間。

5,000 psi下E coli 大腸桿菌的連續破菌，處理後不產生泡沫
a)左圖為尚未破菌處理的菌液 b)右圖為不同處理次數的破菌液

較為可行的方法乃使用Nanolyzer高壓破菌機，菌液不需為了除泡而添加消泡劑影響後續的定性定量分析，菌液被幫浦加壓進入固定幾何微流道的反應腔而產生高壓，反應腔內無任何可動元件，菌液受壓後以極快的速度通過微流道產生剪切力，並立即釋放到常壓，因極大的壓降(5,000~30,000 psi)產生的氣穴作用(Cavitation)而爆破，這樣的方法，不起泡且破菌率(cell rupture rate)高，菌液處理時間短不易失活(denaturing)，對特定的熱敏感有效成分，如蛋白質的回收率因而較高。

E Coli 大腸桿菌在10,000 psi下的連續破菌
破菌率 v.s. 破菌次數

針對不同樣品，如大腸桿菌(E Coli)、酵母(Yeast)、藻類(algae)、細菌(Bactaria)、真菌(fungi)的破菌，需要不同的剪切力，其他的技術方案如超音波破碎並不容易視需要調節參數，Nanolyzer高壓破菌機可輕易的調節破菌壓力，獲得不同剪切力，適當有效的破菌，並增加蛋白質的收成率。

簡而言之，Nanolyzer 高壓破菌機具備幾項特點:

• 蛋白質回收率高 - 簡便的壓力調節以控制剪切力，確保用最低能量破菌，並維持蛋白質活性。
• 使用方便 - 設計簡便，容易清潔，菌體碎片可以過濾或離心方時分離。
• 有效的控溫 - 可以簡單的於出口端，連接熱交換器或浸入式水浴槽來控溫，選配設計也可以直接於反應腔外殼控溫。
• 適用範圍廣 - 不同菌種樣品，皆可透過參數調節而適用。
• 連續生產及規模放大 - 機型涵蓋實驗室及量產，規模放大已驗證其可行性。