קקק3 קקקק1 קקק קקק3 3
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