La fragmentation cellulaire est une étape importante dans le processus de production de protéines recombinantes. Depuis des décennies, la fragmentation cellulaire par ultrasons est une méthode de sélection à l’échelle du laboratoire. Ce processus nécessite une amplitude ultrasonore élevée adaptée à la suspension cellulaire, générant des forces de cisaillement importantes. La force de cisaillement est le résultat d’une forte cavitation ultrasonique, qui génère d’intenses bulles de vide d’implosion asymétrique et provoque des micro-jets, provoquant une rupture de la paroi cellulaire. Cependant, en raison des limites de la technologie ultrasonore traditionnelle, la mise en œuvre industrielle de cette méthode ne peut manquer de réduire l’amplitude des ondes ultrasonores et la force des forces de cisaillement générées par la cavitation, nuisant ainsi à l’efficacité du processus de fissuration. Les lyseurs de cellules à ultrasons à l'échelle industrielle ont la même efficacité de lyse que les équipements de laboratoire, tout en offrant une productivité plus élevée.
Les systèmes traditionnels de traitement de liquides par ultrasons comprennent des têtes d'outils à ultrasons avec un diamètre réduit dans la direction de sortie et ne peuvent fournir une amplitude ultrasonique élevée que lorsque l'extrémité de sortie est très petite. L'amplification du processus nécessite le passage à une tête d'outil avec un diamètre de sortie plus grand, qui peut produire de l'énergie ultrasonique vers un plus grand volume de liquide de traitement tout en conservant une amplitude élevée. Cependant, si le diamètre de sortie des têtes d'outils traditionnelles est augmenté jusqu'à une taille industriellement acceptable, leur amplitude maximale diminuera considérablement et ne sera pas suffisante pour endommager les cellules. Par conséquent, l’utilisation de processeurs ultrasoniques traditionnels de haute amplitude est limitée aux études en laboratoire qui ne peuvent pas être directement amplifiées. Grâce à la recherche et au développement de FUNSONIC, cette limitation a été surmontée avec succès et des processeurs ultrasoniques à l'échelle pilote et industrielle ont été construits, capables de générer des amplitudes extrêmement élevées et de fonctionner en continu.
Destruction des cellules de Saccharomyces cerevisiae :
Nous avons mené des expériences de fermentation par ultrasons en utilisant notre processeur de liquide à ultrasons de niveau expérimental et notre processeur à ultrasons à l'échelle pilote, et avons obtenu les données suivantes :
Suspendre les cristaux d'excipient initial de granulométrie moyenne de 15,4 microns dans un solvant organique de fraction massique de 5 %. Aucun tensioactif ou autre agent n'a été utilisé. La suspension circule à travers la chambre du réacteur à un débit de 4 l/min dans le réservoir de stockage et est agitée pendant 2 heures. La chambre de réaction est équipée d'une corne d'haltère en forme de diamant d'un diamètre de 32 millimètres et d'une amplitude de 90 microns. Tout au long de l'opération, l'eau de refroidissement est contrôlée par le contrôle de la température de la chambre de réaction pour circuler à travers le boîtier, maintenant la température de la suspension à 25 degrés C.
Après 2 heures de traitement par ultrasons, la taille moyenne des particules requise est d'environ 0,4 micromètres (400 nanomètres). Pour une production à l'échelle industrielle, ce programme peut utiliser un processeur ultrasonique industriel de 3 000 W, ce qui augmentera la productivité de 5 fois.
L'échographie est une méthode simple et efficace pour préparer des nanocristaux façonnés. Grâce à l'utilisation de têtes d'outils diamantées, ce processus peut être directement étendu, permettant d'obtenir des résultats de laboratoire dans des environnements de production industrielle.