sinds de jaren 1940 wordt hoge druk gebruikt als een methode van Cell disruption, met name door de Franse Drukcelpers, of kortweg Franse pers. Deze methode werd ontwikkeld door Charles Stacy French en gebruikt hoge druk om cellen door een smalle opening te dwingen, waardoor de cellen lyse toe te schrijven aan de afschuifkrachten ervaren over het drukverschil. Terwijl Franse persen een nietje in vele microbiologische laboratoria zijn geworden, is hun productie grotendeels stopgezet, leidend tot een heropleving in alternatieve toepassingen van gelijkaardige technologie.
moderne disruptoren voor fysieke cellen werken doorgaans via pneumatische of hydraulische druk. Hoewel pneumatische machines meestal lagere kosten zijn, kunnen hun prestaties onbetrouwbaar zijn vanwege variaties in de verwerkingsdruk gedurende de slag van de luchtpomp. Over het algemeen wordt ervan uitgegaan dat hydraulische machines superieure lysingcapaciteit bieden, vooral bij het verwerken van moeilijker te breken monsters zoals gist of Gram-positieve bacteriën, vanwege hun vermogen om constante druk te handhaven gedurende de zuigerslag. Aangezien de Franse pers, die wordt bediend door hydraulische druk, in staat is om meer dan 90% lysis van de meest gebruikte celtypes wordt vaak genomen als de gouden standaard in lysis prestaties en moderne machines worden vaak vergeleken met het niet alleen in termen van lysis efficiëntie, maar ook in termen van veiligheid en gebruiksgemak. Sommige fabrikanten proberen ook het traditionele ontwerp te verbeteren door andere eigenschappen in deze machines te veranderen dan de druk die het monster door de opening drijft. Een voorbeeld hiervan is Constant Systems, die onlangs hebben aangetoond dat hun Celontstekers niet alleen overeenkomen met de prestaties van een traditionele Franse pers, maar ook dat ze streven naar dezelfde resultaten met een veel lager vermogen.
Drukwisseltechnologie (“PCT”). PCT is een gepatenteerd technologieplatform dat gebruik maakt van wisselende hydrostatische drukcycli tussen omgevings-en ultrahoge niveaus (tot 90.000 psi) om de werking van moleculen in biologische monsters veilig, gemakkelijk en reproduceerbaar te controleren, bijv., de breuk (lysis) van cellen en weefsels van menselijke, dierlijke, plantaardige en microbiële bronnen, en de inactivering van ziekteverwekkers. PCT-verbeterde systemen (instrumenten en verbruiksgoederen) richten zich op sommige uitdagende problemen die inherent zijn aan biologische monstervoorbereiding. De voordelen van PCT zijn: (A) extractie en terugwinning van meer membraanproteã nen, (b) verbeterde eiwitvertering, (c) differentiële lysis in een gemengde steekproefbasis, (d) ziekteverwekkerinactivering, (e) verhoogde DNA-opsporing, en (f) uitstekende controle van het proces van de steekproefvoorbereiding.
De Microfluidizermethode die wordt gebruikt voor celverstoring heeft een sterke invloed op de fysisch-chemische eigenschappen van de lysed celsuspensie, zoals deeltjesgrootte, viscositeit, eiwitopbrengst en enzymactiviteit. In de afgelopen jaren heeft de microfluidizer methode aan populariteit gewonnen in celverstoring toe te schrijven aan zijn gebruiksgemak en efficiency bij het verstoren van vele verschillende soorten cellen. De Microfluidizer technologie werd in licentie gegeven van een bedrijf genaamd Arthur D. weinig en werd eerst ontwikkeld en gebruikt in de jaren 1980, aanvankelijk beginnend als hulpmiddel voor liposome creatie. Het is sindsdien gebruikt in andere toepassingen zoals celverstoring nanoemulsies, en de vaste vermindering van de deeltjesgrootte, onder anderen.
door gebruik te maken van microkanalen met vaste geometrie en een versterkerpomp worden hoge afschuifsnelheden gegenereerd die de cellen scheuren. Deze methode van cellysis kan breuk van meer dan 90% van E. coli cellen opleveren.
veel eiwitten zijn extreem temperatuurgevoelig en kunnen in veel gevallen beginnen te denatureren bij temperaturen van slechts 4 graden celsius. Binnen de microkanalen, temperaturen hoger zijn dan 4 graden celsius, maar de machine is ontworpen om snel te koelen, zodat de tijd dat de cellen worden blootgesteld aan verhoogde temperaturen is extreem kort (verblijftijd 25 ms-40 ms). Wegens deze efficiënte temperatuurcontrole, brengt de Microfluidizer hogere niveaus van actieve proteã nen en enzymen op dan andere mechanische methodes wanneer de proteã nen temperatuur-gevoelig zijn.
Viscositeitsveranderingen worden ook vaak waargenomen bij het verstoren van cellen. Als de viscositeit van de celsuspensie hoog is, kan het downstream hantering—zoals filtratie en nauwkeurig pipetteren—heel moeilijk maken. De viscositeitsveranderingen die met een Microfluidizer worden waargenomen zijn relatief laag, en nemen met verdere extra passen door de machine af.
in tegenstelling tot andere mechanische disruptiemethoden breekt de Microfluidizer de celmembranen efficiënt maar voorzichtig, wat resulteert in relatief grote celwandfragmenten (450 nm), waardoor het gemakkelijker wordt om de celinhoud te scheiden. Dit kan leiden tot kortere filtratietijden en betere centrifugatiescheiding.
Microfluidizertechnologie schaalt van één milliliter naar duizenden liter.
