韓林杉

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

對(duì)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置及其應(yīng)用的分析

韓林杉

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用對(duì)多個(gè)領(lǐng)域都具有促進(jìn)變革的作用，其本身可以讓細(xì)胞破碎過程趨于智能化、自動(dòng)化和簡(jiǎn)單化發(fā)展。首先對(duì)細(xì)胞破碎技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，其次對(duì)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)原則、操作方法與檢測(cè)流程進(jìn)行了分析，最后對(duì)其應(yīng)用前景作出探究。

細(xì)胞破碎；自控與檢測(cè)裝置；操作方法；設(shè)計(jì)原則

基因工程技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代，生物制藥、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)在此技術(shù)應(yīng)用下開辟了新的發(fā)展前景。此技術(shù)對(duì)于人們生活的改善具有重要作用，利用外力作用對(duì)細(xì)胞壁與細(xì)胞膜進(jìn)行破壞，對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物活性物質(zhì)進(jìn)行分離的細(xì)胞破碎技術(shù)，其發(fā)展程度和應(yīng)用成熟度對(duì)這些領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

1 細(xì)胞破碎技術(shù)

通過外力作用，破壞細(xì)胞壁與細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來的技術(shù)為細(xì)胞破碎技術(shù)，它可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)品需要的物質(zhì)進(jìn)行提取，可以使食品檢測(cè)、生物制藥、生物制品領(lǐng)域的生產(chǎn)效率得到提升。依照技術(shù)方法進(jìn)行劃分，可以將細(xì)胞破碎技術(shù)分為機(jī)械破碎和非機(jī)械破碎2種。如果采用非機(jī)械破碎法，就會(huì)讓眾多碎塊出現(xiàn)，使細(xì)胞內(nèi)含物分離與純化受到影響，通過酶劑與化學(xué)試劑的添加，可以讓樣品后續(xù)溶劑置換難度增大，而細(xì)胞內(nèi)含物釋放率會(huì)因?yàn)槿苊赶到y(tǒng)產(chǎn)物抑制作用而降低，使提取率受到影響。所以，機(jī)械破碎法在科研與工業(yè)中的運(yùn)用更為廣泛[1]。

2 創(chuàng)新型設(shè)計(jì)細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置

2.1 設(shè)計(jì)原則

對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎時(shí)，需要確保細(xì)胞在破碎結(jié)束之后內(nèi)含目的產(chǎn)物可以對(duì)原有天然生物活性予以保持。當(dāng)前，在提取胞內(nèi)物質(zhì)時(shí)，如果采用機(jī)械破碎法，那么需要操作人員對(duì)細(xì)胞破碎儀、冷卻裝置及細(xì)胞計(jì)數(shù)器予以手動(dòng)操作，讓細(xì)胞破碎的提取率、破碎率得到有效保證。在細(xì)胞破碎過程中，會(huì)有大量的生物熱能產(chǎn)生，對(duì)胞內(nèi)提取物活性品質(zhì)的保證造成不利影響，因此需要對(duì)破碎進(jìn)程進(jìn)行適當(dāng)中斷，作降溫保護(hù)，并且在對(duì)細(xì)胞破碎程度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，取樣點(diǎn)應(yīng)具有較大的隨機(jī)性。在設(shè)計(jì)細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置時(shí)，需要對(duì)這些問題予以考慮，確保操作具有規(guī)范性、連續(xù)性，破碎后的提取物依然具有較高活性。

2.2 主體設(shè)計(jì)

該創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)與軟件開發(fā)技術(shù)，檢測(cè)裝置包括細(xì)胞破碎儀、細(xì)胞計(jì)數(shù)器、控制系統(tǒng)、冷水循環(huán)系統(tǒng)、樣品容器與溫度探頭等多個(gè)部分。在自動(dòng)化進(jìn)程中，核心部分為控制系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)線可以讓控制系統(tǒng)和多個(gè)操作裝置連接，讓數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換、接收、發(fā)送及判斷實(shí)時(shí)化，依照用戶對(duì)程序的預(yù)先設(shè)定，可以讓破碎進(jìn)程得到有效控制。在現(xiàn)有自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)和編程技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過開發(fā)，讓控制系統(tǒng)具有良好的控制效果。此種自動(dòng)化破碎技術(shù)在市場(chǎng)中已經(jīng)得到充分應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)傳輸手段，控制系統(tǒng)可以對(duì)實(shí)時(shí)細(xì)胞破碎率予以實(shí)時(shí)計(jì)算，對(duì)細(xì)胞破碎程度進(jìn)行判斷。溫度傳感器可以對(duì)樣品的溫度情況進(jìn)行測(cè)算，可以記錄樣品在破碎過程中與溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)據(jù)線，可以讓控制系統(tǒng)接收到溫度數(shù)據(jù)，對(duì)樣品是否超過最高溫度范圍進(jìn)行判斷，利用控制系統(tǒng)可以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理。

2.3 操作方法與檢測(cè)流程

在使用創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置時(shí)，可以將使用步驟分為3個(gè)環(huán)節(jié)：①利用觸控屏將控制參數(shù)（破碎功率、細(xì)胞破碎率、樣品溫度上限值、破碎間隔時(shí)間、冷水循環(huán)溫度）輸送給控制系統(tǒng)；②在樣品容器內(nèi)放入樣品，各個(gè)操作裝置的連接工作完成之后，需要對(duì)控制系統(tǒng)予以啟動(dòng)，讓其進(jìn)入自動(dòng)化控制和檢測(cè)環(huán)節(jié)；③通過數(shù)據(jù)處理生成報(bào)告[2]。在控制與檢測(cè)中，需按以下步驟操作：①控制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)會(huì)依照冷卻水循環(huán)溫度冷卻樣品。②控制細(xì)胞計(jì)數(shù)器會(huì)依照設(shè)定的間隔時(shí)間完成細(xì)胞圖像采集、細(xì)胞數(shù)量計(jì)算工作，對(duì)數(shù)據(jù)予以反饋，對(duì)細(xì)胞破碎率進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；然后，通過溫度探頭的啟動(dòng)可以對(duì)樣品溫度進(jìn)行檢測(cè)，并反饋數(shù)據(jù)信息；接著，對(duì)樣品溫度進(jìn)行判斷，如果其溫度和冷水循環(huán)溫度基本相同，那么可以依照設(shè)定的破碎間隔時(shí)間、破碎功率完成細(xì)胞破碎工作；對(duì)樣品溫度進(jìn)行判定，如果該溫度要比樣品溫度上限還大，那么需要對(duì)細(xì)胞控制儀予以控制，讓細(xì)胞破碎動(dòng)作停止，并發(fā)出警報(bào)。重復(fù)以上2個(gè)步驟，讓實(shí)時(shí)細(xì)胞破碎率和設(shè)定的細(xì)胞破碎率基本相等。③讓全部裝置工作操作停止，利用警報(bào)等方法將操作結(jié)束信息通知給用戶。

3 細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置的應(yīng)用

創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置的應(yīng)用具有以下兩種效益：①經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益總是同時(shí)存在的，在生物制藥行業(yè)的發(fā)展中，應(yīng)用新型技術(shù)可以引起該領(lǐng)域的巨大變革，在將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程中，新技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用可以讓其優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，比如精度提高、效率提高等，更能夠讓傳統(tǒng)細(xì)胞破碎技術(shù)中存在的智能化缺乏問題得到有效解決，讓細(xì)胞破碎過程更為快捷，讓其結(jié)果更為有效，讓產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力得到有效提高，依照產(chǎn)品要求，可以讓產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證，讓用戶可選擇的余地大大提升，服務(wù)更具人性化。②創(chuàng)新技術(shù)效益。利用創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置，可以讓細(xì)胞破碎工藝覆蓋到的各個(gè)獨(dú)立操作設(shè)備形成一個(gè)整體，利用多種技術(shù)和智能化理念，可以讓核心中樞得到創(chuàng)新，降低細(xì)胞破碎的復(fù)雜性。同時(shí)，利用上文所說的細(xì)胞破碎控制方法，可以對(duì)各個(gè)操作設(shè)備啟閉控制點(diǎn)予以明確，讓細(xì)胞破碎過程更為明顯，利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以讓自動(dòng)化控制和檢測(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，這對(duì)于工業(yè)化進(jìn)程的連續(xù)性與產(chǎn)品監(jiān)管的安全性具有重要作用。

4 結(jié)論

綜上所述，依照相關(guān)原則，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和軟件開發(fā)技術(shù)，可以設(shè)計(jì)出一套創(chuàng)新型細(xì)胞破碎自控與檢測(cè)裝置，其操作更為簡(jiǎn)單，結(jié)果更為準(zhǔn)確，具有著智能化特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可以取得良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和創(chuàng)新技術(shù)效益。

［1］章瑩穎，鄧春芳，崔巖.不同方法對(duì)微藻細(xì)胞破碎及油脂提取效果的影響［J］.中國(guó)油脂，2016，41（03）：61-65.

［2］左惠心，韓玲，?？颂m.不同細(xì)胞破碎方法對(duì)肉牛、牦牛背最長(zhǎng)肌雙向電泳圖譜的影響［J］.肉類研究，2015，29（07）：11-15.

〔編輯：劉曉芳〕

Q274

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.156

2095－6835（2017）23－0156－02