製品ガイド・回収・破砕装置

高圧ホモジナイザー（菌体破砕）

高圧ホモジナイザーは、大腸菌や酵母などの菌体懸濁液を高圧で加圧し、狭い隙間で急減圧・剪断・キャビテーションを与えて細胞壁を破砕する装置です。

主な用途: 菌体破砕・封入体回収・高圧・複数パス・発熱冷却管理・スケールアップ

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掲載メーカー6社Microfluidics（IDEX MPT）・GEA・SPX FLOW ほか

掲載製品6製品各社の公式ページへのリンク付き

使う工程4工程封入体の回収・可溶性タンパク質の抽出・プラスミドDNA・核酸原料の放出

関連モダリティ5種微生物発酵（組換えタンパク質）・封入体由来タンパク質医薬・プラスミドDNA

要点

高圧加圧と急減圧・剪断・キャビテーションで細胞壁を物理破砕する
添加物を残さず大腸菌・酵母の大スケール破砕に適する
破砕率は運転圧力とパス回数でコントロールする
封入体回収では過破砕とデブリ微細化を避ける条件設計が重要

メーカーと製品

6社・6製品

Microfluidics（IDEX MPT）Microfluidizer Processor シリーズ固定形状のインタラクションチャンバで高い剪断を与える高圧処理装置。菌体破砕、封入体回収、リポソーム・LNP製造にも使われる。公式サイト

GEAAriete / PandaPLUS ホモジナイザーラボから大規模製造までをカバーする高圧ホモジナイザー。バイオ・発酵分野の菌体破砕に広く使われる。公式サイト

SPX FLOWAPV ホモジナイザー高圧ホモジナイザーの代表的ブランド。細胞破砕やプロセススケールアップに対応する。公式サイト

BEE International高圧ホモジナイザー（DeBEE シリーズ）圧力とバルブ形状を独立に制御できる高圧装置。細胞破砕やナノ分散に使われる。公式サイト

AvestinEmulsiFlex シリーズラボ・パイロット向けの高圧ホモジナイザー。少量からの菌体破砕や封入体回収に使われる。公式サイト

Constant SystemsCell Disruptor シリーズワンショット式の高圧細胞破砕装置。再現性の高い菌体破砕に使われる。公式サイト

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用途・特徴

封入体や可溶性タンパク質、プラスミドなどの細胞内産物を放出させる回収・破砕工程の中核で、圧力・パス回数・スケール・冷却が選定軸になります。

高圧ホモジナイザーは、ポンプで菌体懸濁液を数百〜2000 bar超まで加圧し、ホモジナイジングバルブ（インタラクションチャンバ）の微小隙間を通過させます。急激な減圧、高剪断、キャビテーションが複合的に作用して細胞壁を物理的に破壊し、封入体や可溶性タンパク質を液中へ放出させます。化学的・酵素的破砕と異なり添加物を残さず、大スケールでの再現性に優れます。

破砕効率は主に運転圧力とパス回数で決まり、菌種・細胞濃度・封入体の有無で最適点が変わります。圧力を上げパス回数を増やすほど破砕率は上がりますが、目的タンパク質の変性や微細化したデブリによる後段精製（清澄化・ろ過）の負荷増大とのトレードオフになります。封入体回収では過破砕を避け、可溶性タンパクでは十分な破砕率を狙うなど、目的で条件設計を変えます。

断熱圧縮により100 barあたり概ね2〜3℃の温度上昇が起こるため、入口の予冷と出口の熱交換器による冷却が必須です。スケールアップではバルブ形状と圧力を固定しパス回数や流量で合わせる設計が基本で、ラボ機（数十mL）からパイロット・製造機（数百L/h）まで同一原理でスケール相関を取りやすい点が特長です。

使用方法

菌体懸濁液を予冷し、設定圧力で1回または複数回パスさせて破砕し、出口で冷却してから次工程へ送ります。

1菌体を緩衝液に再懸濁し細胞濃度を調整する

2懸濁液とラインを予冷する

3運転圧力とパス回数を設定する

4高圧で加圧しバルブを通して破砕する

5出口で熱交換器により冷却する

6破砕率・粒度・タンパク放出を確認し次工程へ送る

実際の圧力・パス回数・冷却条件は、菌種、細胞濃度、目的産物（封入体か可溶性か）、目的タンパクの安定性、後段の清澄化・精製負荷、スケールによって変わります。

高圧ホモジナイザー（菌体破砕）