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=细胞破碎

细胞破碎是通过打开细胞壁的方法获得细胞内液体的过程。细胞破碎的总体目标是在不破坏任何成分的情况下获得细胞内液体。虽然存在许多细胞破碎方法，但为了获得可行的细胞产物，必须考虑某些因素。

细胞破碎的因素

样本大小

在大多数情况下，样本大小限制了获得纯形式细胞内液体的能力。在处理微升或更小的样本量时，有必要使用精确准确的程序。大型样本量会给纯产品的可重复性带来问题。

破坏细胞的能力和必要条件

破坏细胞的能力取决于细胞本身的不同组成部分。细胞越难破坏，获得细胞内液体就需要更多的时间和能量。

破坏效率

对于需要纯净完整形式的被测产品的实验，必须牺牲破坏效率。不仅如此，处理细胞的成本（明确和隐含）也是实验室实验中的一个主要因素。

需要分离的成分的稳定性

重要的是将细胞破碎中的材料与保持成分完整和纯净所需的条件结合起来。不同的细胞破碎方法已经创建和改进，以确保所研究成分的安全。

细胞破碎方法的问题

虽然细胞破碎对于获得细胞内液体是必要的，但这样做可能会在某些生物分子的纯化中造成问题。细胞破碎的一些不利影响包括但不限于

热量产生
蛋白酶的释放
污染（核酸、重金属等）
起泡

在开始任何细胞破碎程序之前，必须考虑这些影响，以确保所研究的细胞产物的生存能力

细胞破碎方法

细胞破碎可以通过机械或非机械方法进行。在非机械方法中，有三个子类别：物理、化学和酶促方法。选择的方法取决于上面讨论的因素。然而，这些方法并不是通往最终产品的唯一途径。这些方法的组合可以导致更高的产物释放和更有效的结果。下面的图显示了可以根据细胞及其壁结构使用的各种方法。
文件：Disruption techniques.jpg

实验室规模的细胞破碎方法

酶促方法

使用酶分解细胞壁是在不冒高污染风险的情况下获得特定细胞成分的新颖方法。它优于任何机械方法，因为它具有高度的特异性和能力。在此过程中使用的酶包括但不限于：溶菌酶、溶葡萄球菌酶、酵母裂解酶、纤维素酶、溶壁酶、糖苷酶、蛋白酶、甘露聚糖酶。虽然这种方法有优点，但它也有一些缺点，包括它无法复制相同的非膜细胞，以及无法大规模生产样本。

珠磨法

珠磨法使用玻璃、陶瓷、锆或钢珠作为磨料来分解细胞壁。这个过程类似于超声波处理，样本和珠子被放入一个小瓶中，然后将小瓶放在一个涡旋器上，以诱导机械磨损。重要的是要冷却样本。大多数程序都包括裂解液来开始细胞降解。

去垢剂方法

使用去垢剂非常适合破坏细胞壁，因为它增加了细胞壁的溶解度。去垢剂中的皂苷与细胞壁的脂质双层结合，溶解细胞壁，留下完整的细胞内液体。重要的是要了解所用去垢剂的化学成分；离子去垢剂（如SDS（十二烷基硫酸钠））会使蛋白质变性。需要考虑的常见因素包括温度、pH值和缓冲液。

细胞炸弹法

纯压力可以用于快速减压“爆炸”细胞壁。这个想法类似于麻醉，在麻醉中，高压（25,000 psi）施加在样本上，然后迅速降低压力以释放细胞内液体中的溶解气体。这种释放的气体会在细胞壁的内衬上产生高正压，直到细胞壁破裂。

超声波处理

超声波处理使用高频（20–50 kHz）超声波来传播液体，产生扩张和收缩的压力波。扩张和收缩会产生空腔，当这些空腔塌陷时，产生的压力会破坏细胞膜。这种方法很有用，但由于随机振动的性质，产量变化很大。最好的方法是进行短时间脉冲并冷却样本以防止过热。

一种名为SonicMan的仪器被开发出来以执行这种特殊方法。它包含可互换的96、384和1536格式的一次性针盖，可以将超声波能量传递到每个单独的孔中。这些一次性和特异性针盖可以防止孔之间交叉污染。该仪器还具有1至1150瓦的可变功率设置，以及0.1至20秒的可变超声波处理时间间隔。触摸屏面板可以控制环境和设置，以便有效地执行该方法以获得所需的样本。

文件：SonicMan.jpg

高剪切机械方法

转子-定子处理器

这些处理器，也称为匀浆机，使用压力（湍流和空化）和剪切力来破坏细胞壁。该设备是闭环的，因此可以多次处理样本以确保大多数细胞壁已被破坏。一个转子将样本拉入一个腔室（定子），在那里样本被推过一个非常细的网格，从而破坏细胞壁。使用该设备有很多因素必须在使用之前考虑。

阀式处理器

这些处理器使用一种方法，将样本置于高压（20,000-30,000 psi）下的狭窄阀门中。液体通过样本，剪断细胞壁，留下细胞内液体。这个过程会产生大量的热量，需要持续冷却。不同的方法类型包括法国压榨机、泵送液体和恒定细胞破碎系统。

温和 vs. 强力裂解方法

温和裂解方法用于细胞（如组织培养细胞、血细胞和微生物）易于破坏，且要分析一个特定的细胞部分的情况。这些方法包括渗透性、冻融、去垢剂和酶促裂解。
文件：Gentle lysis.png

強力裂解方法可用于难以破坏的细胞。然而，这种方法需要更多关注，因为可能发生加热和起泡，这会使过程复杂化并导致所需的细胞受损或改变。这些细胞破碎方法包括超声波处理、法国压力、研磨、机械匀浆和玻璃珠匀浆。
文件：Vigorous lysis.png