カテゴリー
BIOLOGICS

[Bio-Equip] ホモジナイザーは細胞の破砕処理装置 / 連続処理には圧力式のFrench Press (GEA社)、バッチ処理にはビーズを用いたBead Mill (ELE) / その他原理を紹介 – ID39435 [2022/05/04]

[Bio-Equip] ホモジナイザーは細胞の破砕処理装置 / 連続処理には圧力式のFrench Press (GEA社)、バッチ処理にはビーズを用いたBead Mill (ELE) / その他原理を紹介 – ID39435 [2022/05/04]

はじめに

バイオ医薬品(バイオロジクス)の製造には、上流工程と下流工程に大きく区別されています。上流工程は細胞培養が行われて、その細胞の増殖により目的物を造らせます。

使用する細胞が、動物細胞、酵母、昆虫細胞である場合は、細胞外に分泌されるため、遠心分離機などで溶液画分を取得して、製造原料とします。

しかし、大腸菌の場合は、細胞外に目的物質を分泌させることは通常不可能です。目的物質は、大腸菌の細胞内に留まり、さらに、水溶液に対して不容性として存在します。

そこで、大腸菌を使用するバイオロジクスの製造では、大腸菌の破砕が実施され、この破砕により不溶性画分となっている目的物を細胞外に抽出させることが必要です。

その破砕に使用されるのが、「ホモジナイザー」と呼ばれる機器です。

スポンサーリンク: ID6183593457

ホモジナイザーの種類

細胞を破砕する原理として、以下のようなものがあります。工業的には、消耗コストが少ない圧力によるfrench Pressが多く用いられます。いずれの原理も熱が発生するためタンパク質の変性を抑制するために冷却が必要です。

  1. French Press (French pressure cell press)法
    • 高い圧力を細胞懸濁液にかけて、その圧力にり細い管から出すことで、一気に圧力が解放されて細胞が破裂する
    • 操作は、基本的に連続運転
  2. Sonication法
    • 超音波振動により細胞膜を破壊する
    • 連続処理チャンバー装着可能
    • デメリットは、超音波プローブの消耗があるため消耗品コストとなること、騒音問題などがある。
  3. Bead Mill法
    • 細胞懸濁液とガラスビーズなどの硬い粒子を一緒に攪拌することで高い剪断応力と衝突力二より細胞膜を物理的に破壊する
    • 操作はバッチ方式が基本
    • デメリットは、ガラスビーズなどの消耗品のコストが発生すること、ガラス破片の除去処理などが追加として必要であること
  4. Enzyme法
    • 大腸菌の場合は、リゾチームという酵素を使い細胞膜を溶かすことで細胞膜を破壊する。
    • 操作は、バッチ方式が基本
    • デメリットは、リゾチームの使用コスト、不純物としてリゾチームが混入してしまうこと

French Press – wikipedia –

https://en.wikipedia.org/wiki/French_pressure_cell_press

スポンサーリンク: ID4219953367

GEA社

GEA社は色々な製品を取り扱っています。French Pressの原理であるホモジナイザー製品は以下のリンクから辿れます。

以下の表には、製造規模のホモジナイザーを示していますが、ラボ用の小型のラインナップもあります。

圧力(bar)3160
(L/h)
5415
(L/h)
5400
(L/h)
100/
12065,00080,000
18022,00047,00056,000
20021,00041,00057,000
25019,00034,00045,000
30038,000
40012,00021,00028,000
6007,50014,00018,000
1,0004,10010,000
1,2003,1007,000
1,5002,1005,000
https://www.gea.com/ja/products/homogenizers/industrial-homogenizers/homogenizer-ariete-3160.jsp

スポンサーリンク: ID6183593457

カタログ(5415,5400)

GEA – ホモジナイザー –

https://www.gea.com/ja/products/homogenizers/index.jsp

スポンサーリンク: ID4219953367

ELE社

バイオロジクス製造に使用実績があるかは調査不足で不明ですが、ELE社には、Bead Mill方式装置のラインナップが揃っています。以下のデータシートから、装置の能力と大きさをイメージすることができます。

Data Sheet 

ModelChamber(L)Motor(KW)Speed(rpm)Working capacity(L)Dimension (mm)Weight(kg)
EDW-55110-150030-2001100x850x1600400
EDW-1010220-120050-3001400x1100x1750600
EDW-1515370-1200100-5001550x1100x18001200
EDW-3030550-100200-10001850x1300x17002200
EDW-5050750-860>10002200x1500x18002800
EDW-1001001100-750>15003150x1500x20005500
EDW-1501502500-580>20003300x1500x23008300
EDW-4004005000-480>30003300x1500x260011700
https://www.ele-mix.com/bead-mill/bead-mills.html?gclid=Cj0KCQjwpcOTBhCZARIsAEAYLuXmltqoKdUxCK44NjPPU8ohWW_L4kWVu0gRf1y5xmzPblC7HB6bDUkaAlgmEALw_wcB

Bead Mill – ELE –

https://www.ele-mix.com/bead-mill/bead-mills.html?gclid=Cj0KCQjwpcOTBhCZARIsAEAYLuXmltqoKdUxCK44NjPPU8ohWW_L4kWVu0gRf1y5xmzPblC7HB6bDUkaAlgmEALw_wcB

スポンサーリンク: ID6183593457

編集履歴

2022/05/01, Mr. Harikiri
2022/05/04, 追記: 細胞破砕方法、ELE社

用語の解説、関連タグ付き投稿の抽出

equipment

[Bio-Equip] 沈澱化した目的物をろ過により脱水し乾燥させてパウダーを得る – 加圧濾過器/ 日本化学機器製造株式会社 – ID39453 [2022/05/03]
[Bio-Equip] リアルタイム緩衝液作成装置 – Allegro Connect buffer management system (BMS) – ID26058 [2020/12/16]
[Bio-Equip] Single Use Bioreactor, 4,000L – ABEC – ID23146 [2020/09/19]
[Bio-Equip] Xuri Cell Expansion System W25 – △ID8624 [2020/02/05]
スポンサーリンク ID 7130582967

- 以下のツールに敬意を示します -
Support to AMP (Accelerated Mobile Pages) by official AMP plugin for WordPress, and compatible powered by
Post viewing : Flex Posts - Widget and Gutenberg Block