פרק 3 עמוד 1 פרק 3. מטרות עמוד 2 מבנה ממברנת התא תהליכי...

1עמוד 3פרק

33פרק פרק

מטרותמטרות

2עמוד 3פרק

מבנה ממברנת התא

תהליכי שבירת תאים

שבירה מכנית

שבירה לא-מכנית

תאור כמותי של תהליכי שבירה מכנית

הימגון

טחנת כדורים

ממברנת התאממברנת התא

3עמוד 3פרק

“The fluid mosaic model”

Cytoplasmic membrane, ~10 nm

Cytoplasmic membrane, ~10 nm

Peptidoglycans, ~10-20 nm

Outer membrane

ממברנת התאממברנת התא

4עמוד 3פרק

תהליכי שבירת תאיםתהליכי שבירת תאיםCell DisruptionCell Disruption

5עמוד 3פרק

שיטות מכניות הימגון

טחינה

גזירה

עיכול

אנזימטי

שיטות לא-מכניות

המססה

ממיסים

אורגניים

בסיסים

כאוטרופים

גלי קול

אוסמוליזה

טיפול תרמי

אנזימטיות

פיזיקליות

כימיות

אוסמוליזה אוסמוליזה

6עמוד 3פרק

התנפחות לכדור + דליפת K

יצירת חורים דליפת תוכן התא אטימת ממברנה

שלבי הרס אוסמוטי- שלבי הרס אוסמוטי- תא בודד:תא בודד:

המססההמססה

7עמוד 3פרק

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

שלבי המססה:שלבי המססה:

שבירה מכניתשבירה מכנית

8עמוד 3פרק

דופן את השוברים לחץ ו/או גזירה כוחות התא

קנה מידה תעשייתי

פרטי ציוד סטנדרטיים המשמשים בתעשיות אחרות

חימוםחימום!

הימגוןהימגוןHomogenizationHomogenization

9עמוד 3פרק

עקרון הפעולה:

מעבר תאים דרך נחיר

400בלחץ גבוה - עד MPa

לחץ גבוה

מהמגן תעשייתימהמגן תעשייתי

10עמוד 3פרק

שסתום הימגון

Homogenization valveמהמגן בלחץ גבוה

Homogenizer

הימגון מנתי הימגון מנתי

11עמוד 3פרק

הגדרות:

W - ספיקה נפחית

c0 - ריכוז התאים בתרחיף המקורי

cf -ריכוז ביציאה מהמתקן

k - שבר התאים השורדים לאחרהמעבר

שסתום הימגון

מחלף חום

W, c0 W, cf

0

f

c

ck

הגדרה!

Single passמעבר יחיד Pk תלות בלחץ - אמפירי

n -מעברים, בהנחה שK קבוע

n

0

f kc

c(3.1)

n

WF (3.2)

קצב עיבוד : )ספיקה

ממוצעת(

Processing rate

F

הימגון מנתי עם סחרורהימגון מנתי עם סחרור

12עמוד 3פרק

הגדרות:

V - נפח תרחיף התאים

W - ספיקה נפחית

t - זמן הפעלה

c - ריכוז התאים במיכל

c0 - ריכוז התאים בתרחיףהמקורי

cf - בזמן ריכוז תאים ביציאהt

k - שבר התאים שורדים

שסתום הימגון

מחלף חום

V, c

W, cW, cf

cck f קבוע, Kנניח ש

1kWc1c

cWcccW

dt

dcV f

f

מאזן מסה

מרכיבי על המיכל

t

0

C

C

dtV

1kW

c

dc

0

הפרדת משתנים ואינטגרציה

הימגון מנתי עם סחרור )המשך(הימגון מנתי עם סחרור )המשך(

13עמוד 3פרק

k1V

Wtexp

c

c

0

f(3.3)

t

VF (3.4)

t

0

C

C

dtV

1kW

c

dcf

0

)מהשקף הקודם(

הימגון רציףהימגון רציף

14עמוד 3פרק

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 - בזרם היציאהריכוז תאים

k - שבר התאים שורדים

שסתום הימגון

מחלף חום

V, C

W, C

F, cf

F, c0R, cf

WcRcFc f0 במצב תמידי, מאזן מרכיבי על המיכל

מאזן כללי בנקודה

WRF

WccFWFc f0

1

k

1WcccWccF fff0

cckקבוע, Kנניח ש f

הימגון רציף )המשך(הימגון רציף )המשך(

15עמוד 3פרק

11k1

FW

1

c

c

0

f

(3.5)

FF (3.6)

1

k

1WcccF ff0

)מהשקף הקודם(

1

K

1

I

W1

C

C

f

0 11k

1

F

W

c

c

f

0

טחנת כדוריםטחנת כדוריםBead MillBead Mill

16עמוד 3פרק

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(

שבירת דופן התא

שחרור המרכיבים

מהציטופלסמה

קצב שבירה בטחנת כדוריםקצב שבירה בטחנת כדורים

17עמוד 3פרק

)Kt(expC

C

0

f (3.7)בד”כ מניחים

קינטיקה מסדר ראשון

משתנים תפעוליים

קוטר הכדורים - קטן יותר לתאים קטנים

צורת הסעת הכדורים - טלטול, בחישה

85%מילוי כדורים - בדר”כ עד

מהירות הסעת הכדורים - מהירות קריטית

שחרור התוצר אינו קורה בהכרח באותו קצב כמו

השבירה….תאים שלמים

תוצר תאים שבורים

K1K2

שיטות שבירה נוספותשיטות שבירה נוספות

18עמוד 3פרק

סיכוםסיכום

19עמוד 3פרק

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