極低温粉砕

極低温粉砕は、フリーザーミリング、フリーザーグラインディング、クライオミリングとも呼ばれ、材料を冷却または冷やしてから小さな粒子サイズに粉砕する行為です。たとえば、熱可塑性プラスチックは、柔らかくなり、塊状に付着してスクリーンを詰まらせるため、常温では小さな粒子サイズに粉砕するのが困難です。ドライアイス、液体二酸化炭素、または液体窒素で冷却すると、熱可塑性プラスチックは静電噴霧やその他の粉末プロセスに適した粉末に細かく粉砕できます。 ^{[1]植物や動物の組織の極低温粉砕は、}微生物学者が使用する技術です。核酸の抽出が必要なサンプルは、抽出プロセス全体を通じて-80°C以下に維持する必要があります。室温で柔らかいまたは柔軟なサンプルの場合、極低温粉砕がサンプルを処理するための唯一の実行可能な技術である可能性があります。 ^[2]最近の多くの研究では、極低温粉砕によるナノ構造材料の処理と挙動が報告されています。 ^[3]

冷凍粉砕は、ソレノイドを使用してサンプルを粉砕する極低温粉砕の一種です。ソレノイドは、粉砕媒体をバイアル内で前後に動かし、サンプルを分析可能な細かさまで粉砕します。このタイプの粉砕は、サンプルが液体窒素温度で粉砕されるため、温度に敏感なサンプルの粉砕に特に役立ちます。ソレノイドを使用する理由は、システム内の唯一の「可動部分」がバイアル内の粉砕媒体であるからです。その理由は、液体窒素温度 (–196°C) では、可動部分に大きなストレスがかかり、信頼性が低下する可能性があるためです。ソレノイドを使用した極低温粉砕は 50 年以上使用されており、実験室で温度に敏感なサンプルを処理する非常に信頼性の高い方法であることが証明されています。

クライオミリングはメカニカルミリングの一種で、金属粉末やその他のサンプル（温度に敏感なサンプルや揮発性成分を含むサンプルなど）を極低温（通常は液体窒素または液体アルゴン）スラリー中、または処理パラメータ下で極低温で粉砕し、ナノ構造の微細構造を実現します。クライオミリングは、極低温と従来のメカニカルミリングの両方の利点を活用します。^[4]非常に低い粉砕温度により回復と再結晶が抑制され、より細かい粒子構造とより迅速な粒子微細化が実現します。^[5]サンプルが脆くなるため、弾性のある柔らかいサンプルでも粉砕可能になります。5 μm未満の許容誤差を実現できます。粉砕された材料は、研究室の分析装置で分析できます。

極低温粉砕（または「クライオグラインディング」）は、分子生命科学者がタンパク質抽出と親和性捕捉に好ましい特性を持つ破砕細胞材料を得るために使用する細胞破壊法です。^{[6] [7]}粉砕すると、破砕細胞からなる微粉末（または「粉砕物」）は、生化学的特性に明らかな変化を与えることなく、-80°Cで長期間保存できるため、親和性捕捉/質量分析を含むプロテオーム研究などで非常に便利な原料となります。