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=細胞破碎

細胞破碎是透過開啟細胞壁的方法獲得細胞內液體的過程。細胞破碎的總體目標是在不破壞任何成分的情況下獲得細胞內液體。雖然存在許多細胞破碎方法，但為了獲得可行的細胞產物，必須考慮某些因素。

細胞破碎的因素

樣本大小

在大多數情況下，樣本大小限制了獲得純形式細胞內液體的能力。在處理微升或更小的樣本量時，有必要使用精確準確的程式。大型樣本量會給純產品的可重複性帶來問題。

破壞細胞的能力和必要條件

破壞細胞的能力取決於細胞本身的不同組成部分。細胞越難破壞，獲得細胞內液體就需要更多的時間和能量。

破壞效率

對於需要純淨完整形式的被測產品的實驗，必須犧牲破壞效率。不僅如此，處理細胞的成本（明確和隱含）也是實驗室實驗中的一個主要因素。

需要分離的成分的穩定性

重要的是將細胞破碎中的材料與保持成分完整和純淨所需的條件結合起來。不同的細胞破碎方法已經建立和改進，以確保所研究成分的安全。

細胞破碎方法的問題

雖然細胞破碎對於獲得細胞內液體是必要的，但這樣做可能會在某些生物分子的純化中造成問題。細胞破碎的一些不利影響包括但不限於

熱量產生
蛋白酶的釋放
汙染（核酸、重金屬等）
起泡

在開始任何細胞破碎程式之前，必須考慮這些影響，以確保所研究的細胞產物的生存能力

細胞破碎方法

細胞破碎可以透過機械或非機械方法進行。在非機械方法中，有三個子類別：物理、化學和酶促方法。選擇的方法取決於上面討論的因素。然而，這些方法並不是通往最終產品的唯一途徑。這些方法的組合可以導致更高的產物釋放和更有效的結果。下面的圖顯示了可以根據細胞及其壁結構使用的各種方法。
檔案：Disruption techniques.jpg

實驗室規模的細胞破碎方法

酶促方法

使用酶分解細胞壁是在不冒高汙染風險的情況下獲得特定細胞成分的新穎方法。它優於任何機械方法，因為它具有高度的特異性和能力。在此過程中使用的酶包括但不限於：溶菌酶、溶葡萄球菌酶、酵母裂解酶、纖維素酶、溶壁酶、糖苷酶、蛋白酶、甘露聚糖酶。雖然這種方法有優點，但它也有一些缺點，包括它無法複製相同的非膜細胞，以及無法大規模生產樣本。

珠磨法

珠磨法使用玻璃、陶瓷、鋯或鋼珠作為磨料來分解細胞壁。這個過程類似於超聲波處理，樣本和珠子被放入一個小瓶中，然後將小瓶放在一個渦旋器上，以誘導機械磨損。重要的是要冷卻樣本。大多數程式都包括裂解液來開始細胞降解。

去垢劑方法

使用去垢劑非常適合破壞細胞壁，因為它增加了細胞壁的溶解度。去垢劑中的皂苷與細胞壁的脂質雙層結合，溶解細胞壁，留下完整的細胞內液體。重要的是要了解所用去垢劑的化學成分；離子去垢劑（如SDS（十二烷基硫酸鈉））會使蛋白質變性。需要考慮的常見因素包括溫度、pH值和緩衝液。

細胞炸彈法

純壓力可以用於快速減壓“爆炸”細胞壁。這個想法類似於麻醉，在麻醉中，高壓（25,000 psi）施加在樣本上，然後迅速降低壓力以釋放細胞內液體中的溶解氣體。這種釋放的氣體會在細胞壁的內襯上產生高正壓，直到細胞壁破裂。

超聲波處理

超聲波處理使用高頻（20–50 kHz）超聲波來傳播液體，產生擴張和收縮的壓力波。擴張和收縮會產生空腔，當這些空腔塌陷時，產生的壓力會破壞細胞膜。這種方法很有用，但由於隨機振動的性質，產量變化很大。最好的方法是進行短時間脈衝並冷卻樣本以防止過熱。

一種名為SonicMan的儀器被開發出來以執行這種特殊方法。它包含可互換的96、384和1536格式的一次性針蓋，可以將超聲波能量傳遞到每個單獨的孔中。這些一次性和特異性針蓋可以防止孔之間交叉汙染。該儀器還具有1至1150瓦的可變功率設定，以及0.1至20秒的可變超聲波處理時間間隔。觸控式螢幕面板可以控制環境和設定，以便有效地執行該方法以獲得所需的樣本。

檔案：SonicMan.jpg

高剪下機械方法

轉子-定子處理器

這些處理器，也稱為勻漿機，使用壓力（湍流和空化）和剪下力來破壞細胞壁。該裝置是閉環的，因此可以多次處理樣本以確保大多數細胞壁已被破壞。一個轉子將樣本拉入一個腔室（定子），在那裡樣本被推過一個非常細的網格，從而破壞細胞壁。使用該裝置有很多因素必須在使用之前考慮。

閥式處理器

這些處理器使用一種方法，將樣本置於高壓（20,000-30,000 psi）下的狹窄閥門中。液體透過樣本，剪斷細胞壁，留下細胞內液體。這個過程會產生大量的熱量，需要持續冷卻。不同的方法型別包括法國壓榨機、泵送液體和恆定細胞破碎系統。

溫和 vs. 強力裂解方法

溫和裂解方法用於細胞（如組織培養細胞、血細胞和微生物）易於破壞，且要分析一個特定的細胞部分的情況。這些方法包括滲透性、凍融、去垢劑和酶促裂解。
檔案：Gentle lysis.png

強力裂解方法可用於難以破壞的細胞。然而，這種方法需要更多關注，因為可能發生加熱和起泡，這會使過程複雜化並導致所需的細胞受損或改變。這些細胞破碎方法包括超聲波處理、法國壓力、研磨、機械勻漿和玻璃珠勻漿。
檔案：Vigorous lysis.png