細胞破碎技術是一種利用外力破壞細胞膜和細胞壁的技術，目的是使細胞內容物包括目的產物成分得以釋放。這種技術是分離純化細胞內合成的非分泌型生化物質（產品）的基礎。隨著重組脫氧核糖核酸技術和組織培養技術的發展，蛋白質的大規模生產成為可能。
技術原理
空穴效應
高壓均質機內的物料在高壓條件下進入可調節壓力大小的閥組中，失壓后的物料從可調節限流縫隙中以極高的流速（1000米/秒，最高可達1500米/秒）噴出，撞在閥組件之一的沖擊環上，導致空穴爆炸，進而實現物料的強烈粉碎細化。
撞擊效應
通過可調節限流縫隙的物料以極高的速度撞擊到特殊的沖擊環上，由此產生的撞擊效應能夠有效粉碎物料。
剪切效應
高速物料通過泵腔內通道和閥口狹縫時會產生剪切效應，最終使得物料均勻細化至0.03μm-2μm粒徑。
細胞破碎阻力
細菌
細菌的細胞壁主要由肽聚糖組成，這是一種難溶性的聚糖鏈，通過短肽交聯形成網狀結構，賦予細胞特定的形狀和強度。細胞破碎的主要障礙在于肽聚糖的網狀結構，其致密程度和強度取決于聚糖鏈上肽鍵的數量及其交聯程度。
酵母菌
酵母細胞壁的最里層由葡聚糖細纖維構成，形成剛性骨架，外部覆蓋有一層糖蛋白，最外層則是甘露聚糖。細胞破碎的難度主要取決于壁結構的交聯緊密度和厚度。
真菌
真菌的細胞壁主要包括葡聚糖、甲殼質和糖蛋白。最外層是葡聚糖混合物，第二層是糖蛋白網狀結構，第三層主要是蛋白質，最內層是幾丁質。細胞壁的強度不僅與聚合物的網狀結構相關，還因含有幾丁質或纖維素的纖維狀結構而增強。
植物細胞
植物細胞壁分為初生壁和次生壁兩部分。初生壁由纖維素微纖絲和結構蛋白組成，形成縱橫交錯的網絡結構。次生壁增加了纖維素和半纖維素的含量，使得細胞壁更加堅硬。
細胞破碎技術
細胞破碎技術可分為機械法和非機械法兩類。
機械法
高壓勻漿破碎法
高壓勻漿器是常見的設備，由正向排代泵和排出閥組成，通過高壓迫使細胞漿液在排出閥的小孔中高速沖出，射向撞擊環，從而破碎細胞。操作方式靈活，可單次或多次循環通過，也可連續操作。為控制溫度上升，可通過干冰調節入口溫度。
振蕩珠擊破碎法
這種方法適用于處理少量樣本，將組織樣品與高密度珠子放入密封管中，加入緩沖液和穩定成分，通過高速振蕩機進行破碎。
高速攪拌珠研磨破碎法
研磨法是另一種常見方法，將細胞懸浮液與研磨劑快速攪拌，以破碎細胞。工業規模的破碎通常采用高速珠磨機。
超聲波破碎法
超聲波破碎法利用超聲波振蕩器處理細胞懸浮液，振蕩器分為槽式和探頭直接插入介質兩種形式，后者破碎效果更好。
非機械法
滲透壓沖擊破碎法
滲透壓沖擊法是一種較為溫和的破碎方法，通過改變細胞內外滲透壓來破碎細胞。
凍融破碎法
將細胞置于低溫環境冷凍，隨后在室溫下融化，反復多次以達到破壁的效果。
酶溶破碎法
酶解法利用溶解細胞壁的酶處理菌體細胞，再利用其他方法破壞細胞膜，以提高胞內產物的通透性。
化學破碎法
化學法可以通過化學試劑溶解細胞或抽取胞內組分。
去垢劑破碎法
去垢劑法利用去垢劑處理細胞，以達到破碎的目的。
蛋白質復性
通過離心法分離包含體與細胞碎片，獲得純凈的包含體，然后再對包含體進行溶解復性，這有助于簡化后續的分離純化過程。
參考資料 >
慧穎生物淺談細胞破碎技術.化工儀器網.2024-08-15
細胞破碎儀的原理|分類|應用.儀器網.2024-08-15
打開“醫用物資”之門--細胞的破碎與分離——生物工程下游技術課程案例.蚌埠醫學院生命科學學院.2024-08-15