începând cu anii 1940, presiunea ridicată a fost utilizată ca metodă de perturbare a celulelor, mai ales de presa franceză cu celule de presiune sau presa franceză pe scurt. Această metodă a fost dezvoltată de Charles Stacy French și utilizează presiune ridicată pentru a forța celulele printr-un orificiu îngust, determinând celulele să lizeze datorită forțelor de forfecare experimentate pe diferența de presiune. În timp ce presele franceze au devenit un element de bază în multe laboratoare de Microbiologie, producția lor a fost în mare parte întreruptă, ducând la o renaștere a aplicațiilor alternative ale tehnologiei similare.
disruptoarele de celule fizice moderne funcționează de obicei prin presiune pneumatică sau hidraulică. Deși mașinile pneumatice sunt de obicei costuri mai mici, performanța lor poate fi nesigură din cauza variațiilor presiunii de procesare pe parcursul cursei pompei de aer. În general, se consideră că mașinile hidraulice oferă o capacitate superioară de liză, mai ales atunci când procesează probe mai greu de rupt, cum ar fi drojdia sau bacteriile Gram-pozitive, datorită capacității lor de a menține o presiune constantă pe tot parcursul cursei pistonului. Deoarece presa franceză, care este acționată prin presiune hidraulică, este capabilă de liză de peste 90% din cele mai frecvent utilizate tipuri de celule, este adesea luată ca standard de aur în performanța lizei, iar mașinile moderne sunt adesea comparate nu numai în ceea ce privește eficiența lizei, ci și în ceea ce privește siguranța și ușurința utilizării. Unii producători încearcă, de asemenea, să îmbunătățească designul tradițional prin Modificarea proprietăților din aceste mașini, altele decât presiunea care conduce proba prin orificiu. Un astfel de exemplu este Constant Systems, care au arătat recent că Disruptoarele lor celulare nu numai că se potrivesc cu performanța unei prese tradiționale franceze, ci și că se străduiesc să obțină aceleași rezultate la o putere mult mai mică.
tehnologie de Ciclism Sub presiune („PCT”). PCT este o platformă tehnologică brevetată, care permite utilizarea ciclurilor alternative de presiune hidrostatică între nivelurile ambientale și cele ultra-înalte (până la 90.000 psi) pentru a controla în siguranță, convenabil și reproductibil acțiunile moleculelor din probele biologice, de ex., ruptura (liza) celulelor și țesuturilor din surse umane, animale, plante și microbiene și inactivarea agenților patogeni. Sistemele PCT îmbunătățite (instrumente și consumabile) abordează unele probleme dificile inerente pregătirii probelor biologice. Avantajele PCT includ: (a) extracția și recuperarea mai multor proteine membranare, (b) digestia îmbunătățită a proteinelor, (c) Liza diferențială într-o bază de probă mixtă, (d) inactivarea agentului patogen, (e) detectarea ADN crescută și (f) controlul rafinat al procesului de preparare a probei.
metoda Microfluidizatorului utilizată pentru perturbarea celulelor influențează puternic proprietățile fizico-chimice ale suspensiei celulare lizate, cum ar fi dimensiunea particulelor, vâscozitatea, randamentul proteic și activitatea enzimatică. În ultimii ani, metoda Microfluidizatorului a câștigat popularitate în perturbarea celulelor datorită ușurinței sale de utilizare și eficienței la perturbarea multor tipuri diferite de celule. Tehnologia Microfluidizatorului a fost licențiată de la o companie numită Arthur D. Little și a fost dezvoltată și utilizată pentru prima dată în anii 1980, începând inițial ca instrument pentru crearea lipozomilor. De atunci a fost utilizat în alte aplicații, cum ar fi nanoemulsiile de perturbare a celulelor și reducerea dimensiunii particulelor solide, printre altele.
prin utilizarea microcanalelor cu geometrie fixă și a unei pompe intensificatoare, se generează rate mari de forfecare care rup celulele. Această metodă de liză celulară poate produce ruperea a peste 90% din celulele E. coli.
multe proteine sunt extrem de sensibile la temperatură și, în multe cazuri, pot începe să se denatureze la temperaturi de numai 4 grade celsius. În microcanale, temperaturile depășesc 4 grade celsius, dar mașina este proiectată să se răcească rapid, astfel încât timpul în care celulele sunt expuse la temperaturi ridicate să fie extrem de scurt (timp de ședere 25 ms-40 ms). Datorită acestui control eficient al temperaturii, Microfluidizatorul produce niveluri mai ridicate de proteine și enzime active decât alte metode mecanice atunci când proteinele sunt sensibile la temperatură.
modificările vâscozității sunt, de asemenea, adesea observate la perturbarea celulelor. Dacă vâscozitatea suspensiei celulare este ridicată, se poate face manipularea în aval—cum ar fi filtrarea și pipetarea precisă—destul de dificilă. Modificările de vâscozitate observate cu un Microfluidizator sunt relativ scăzute și scad cu alte treceri suplimentare prin mașină.
spre deosebire de alte metode de perturbare mecanică, Microfluidizatorul rupe membranele celulare eficient, dar ușor, rezultând fragmente de perete celular relativ mari (450 nm), facilitând astfel separarea conținutului celular. Acest lucru poate duce la timpi de filtrare mai scurți și la o separare mai bună a centrifugării.
Tehnologia Microfluidizatorului se scalează de la un mililitru la mii de litri.
