用于例如细胞裂解的脉动压力波的产生制造技术

一种在液体中产生脉动压力波（ＰＰＷ）的方法，该方法包括如下步骤：　　　　ａ）提供加热装置，　　　　ｂ）用该加热装置加热一部分液体，以使所述液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，　　　　ｃ）冷凝该蒸汽泡，以及　　　　ｄ）重复步骤ｂ）和步骤ｃ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法，通过该方法受控热源(优选激光)在封闭液体中产生脉动蒸汽泡。脉动速率(频率)优选在超声区域内并具有很大的压力，借此在液体中出现空化作用(cavitation)。所述空化作用的结果是引起悬浮成分例如细胞或细菌芽孢破裂。细胞成分的超声破裂公知为通过超声波裂解。
技术介绍
当测试生化成分例如细胞或细菌芽孢时，感兴趣的物质(例如DNA、RNA、血红蛋白、蛋白质等)必须从所述细胞或芽孢中提取出来，感兴趣的物质包含在细胞或芽孢中，因此屏蔽化学药物、酶的直接进入或者直接测量。破裂细胞膜或细菌芽孢壁的方法公知为裂解(lysing)。裂解的方法之一为施用裂解剂，能化学裂解打开或溶解所述膜或壁。其他方法包括机械法如研磨(例如“弗氏压碎器”)或反复冻融，反复冻融中的结晶作用会导致细胞壁物理破裂。一种常用的裂解方法为超声法。超声法包括将悬浮液中的细胞或芽孢暴露于超声。细胞或芽孢悬浮在其中的液体介质(多数通常为含水的)充当超声能的载体。如果相关的压力数值大，会在液体中产生空泡。空化作用包括高压微泡的形成-分别溃灭。微泡的形成和随后溃灭将引起液体介质中的溃灭剪切力，并且同样地存在于这里所包含的细胞或芽孢周围，最后破坏打开膜及壁，并游离内容物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，使用内在产生换能器，即无需与外在PPW换能器(例如外在超声波聚能器(ultrasound horn)或压电换能器)具有机械界面，所述液体可以包含于微通道(micro channel)或微室(micro chamber)。本专利技术的另一目的是提供一种在液体中产生PPW的方法，所述液体可以包含于微通道或微室，所述PPW引起液体中的空化作用。本专利技术的又一个目的是提供裂解液体中一个或多个细胞的方法，所述液体可以包含于微通道或微室。本专利技术的再一个目的是提供解聚集液体中一个或多个细胞的方法，所述液体可以包含于微通道或微室。本专利技术的进一步的目的是提供一种裂解细胞的简单方法，优选还能与分析裂解细胞成分的下一个步骤兼容或对该步骤有贡献的方法。本专利技术的进一步的目的是提供产生液体中局部的(即空间限制的)PPW的方法，例如获得局部空化作用和/或细胞的局部裂解；或者获得微粒的局部解聚集。当阅读说明书和实施例时，本专利技术的其他目的变得显而易见。因此，本专利技术的一个方面涉及在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，该方法包括如下步骤a)提供加热装置，b)用该加热装置加热一部分液体，以使液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，c)或者部分冷凝或者全部冷凝蒸汽泡，以及d)重复步骤b)和步骤c)。优选所述PPW为超声波。本专利技术的另一个方面涉及在液体中裂解生物细胞的方法，该方法包括在液体中产生脉动压力波(PPW)。本专利技术的又一个方面涉及在液体中解聚微粒的方法，该方法包括在液体中产生脉动压力波(PPW)。附图说明在本专利技术以下一些实施方式中将对照附图描述，图1表示本专利技术的优选实施方式，其中激光能被控制在含有液体介质的局限内；图2表示使用了包被加热原件的实施方式，以及；图3表示加热器/激光循环以及产生20kHz超声波的示例性操作方式中结果泡形成和消失的时间图。具体实施例方式本专利技术的一个方面涉及在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，该方法包括如下步骤a)提供加热装置，b)用所述加热装置加热一部分液体，以使液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，c)冷凝该蒸汽泡，以及d)重复步骤b)和步骤c)。在本专利技术的优选实施方式中，所述PPW为超声波。所述PPW可以在多种液体中产生。例如，所述液体可以包括选自由水、二甲亚砜、丙酮和醇所组成的组中的溶剂。并且或者可选地，所述液体可以例如包括非极性溶剂例如苯、甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷和它们的混合物。所述醇可以例如选自由甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇所组成的组。在本专利技术优选实施方式中，所述液体包括至少10％(w/w)的水例如至少50％(w/w)或75％(w/w)，进而优选至少90％(w/w)的水。所述液体可以例如包括样品，诸如全血、血清、血浆、唾液、尿、组织或者它们的成分。在本专利技术的一个实施方式中，所述液体为用水性溶液稀释的全血。在本专利技术的优选实施方式中，所述液体为脱气液体，例如脱气的水。脱气液体可以是例如每千克液体包括至多15mg溶解的气体，例如至多10mg、5mg、3mg、2mg、1mg、0.5mg、0.1mg，或者0.05mg，例如至多0.01mg。例如，脱气水性液体可以是例如每千克水性液体包括至多15mg溶解的气体，例如至多10mg、5mg、3mg、2mg、1mg、0.5mg、0.1mg，或者0.05mg，例如至多0.01mg。所述液体可以包括一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂可以例如选自由去污剂、防腐剂、pH缓冲液、盐和水溶性聚合物所组成的组。所述去污剂可以例如选自由吐温20、乙基苯基聚乙二醇(NP 40)、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)、CHAPS、CHAPSO和十二烷基硫酸钠(SDS)所组成的组。所述防腐剂可以为例如叠氮化钠。所述pH缓冲液可以例如选自由磷酸盐缓冲液、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、3-吗啉基丙磺酸(Mops)和4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液(HEPES buffer)所组成的组中。所述盐可以例如选自由MgCl2、NaCl、KCl、谷氨酸钠和谷氨酸钾所组成的组。所述水溶性聚合物可以为例如聚乙二醇(PEG)和/或聚乙烯醇(PVA)。更多有关信息以及相关添加剂实例可以在Sambrook等人的或其他本领域技术人员公知的一般教科书中找到。用在上下文“X和/或Y”中的名词“和/或”应该解释为“X”或“Y”或者“X和Y”。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述液体例如水性液体的平均温度，在产生PPW过程中温度范围为-10℃至120℃，例如0℃至100℃、10℃至80℃和20℃至60℃。在一个优选实施方式中，所述液体温度范围为60℃至80℃，更优选范围为65℃至75℃，例如约71℃。应当注意的是，虽然所述液体的平均温度具有代表性的范围为-10℃至120℃，但是可以存在具有更高温度的部分液体，例如，由于通过加热装置加热和/或由于由PPW引起空化作用。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤b)和c)中蒸发和部分或全部浓缩的部分液体，各自表现为液体总质量的小百分率。所述部分液体可以为例如该液体总质量的至多1％，例如至多0.5％、0.1％或0.05％，或者优选是该液体总质量的至多0.01％，例如至多0.005％、0.001％、0.0005％、0.0001％、0.00005％或0.00001％，例如至多0.000005％。在本专利技术一个优选实施方式中，通过膜状沸腾蒸发所述部分液体。膜状沸腾的产生可以是通过充分快速加热部分液体，以使部分液体的蒸发几乎瞬间完成，例如至多500μs或者优选至多100μs、50μs、10μs或5μs，例如更优选至多1μs、0.1μs或0.01μs。快速蒸发通常形成保护性蒸气层，用以保护剩余部分的液体避免受热。优选地，在0.1μs至100μs范围内完成部分液体的蒸发。在本专利技术优选实施方式中，所述液体接触壁的壁表面。所述壁可以例如形成包含该液体的容器的一部分。所述容器可以例如为微室或微通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在液体中产生脉动压力波(PPW)的方法，该方法包括如下步骤a)提供加热装置，b)用该加热装置加热一部分液体，以使所述液体的该部分蒸发，由此形成蒸汽泡，c)冷凝该蒸汽泡，以及d)重复步骤b)和步骤c)。2.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述PPW为超声波。3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述液体包括选自由水、二甲亚砜、丙酮和醇所组成的组中的溶剂，以及和/或非极性溶剂。4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述加热装置选自由加热元件和电磁辐射所组成的组。5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述电磁辐射在液体中被吸收。6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述电磁辐射在与所述液体接触的壁中被吸收。7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述步骤b)和c)以固定的频率重复。8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述步骤b)和c)以变化的频率重复。9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述步骤b)和c)以0.5-1000kHz范围的频率重复，例如10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·乌辛，
申请(专利权)人：麦莫斯弗罗有限公司，
类型：发明
国别省市：