Ultrazvuková technológia rozbíjania buniek

Ultrazvukové rozbitie buniek sa vzťahuje na technológiu deštrukcie bunkovej membrány a bunkovej steny vonkajšou silou, aby sa uvoľnil obsah buniek vrátane zložiek cieľového produktu. Je základom separácie a čistenia nesekrečných biochemických látok (produktov) syntetizovaných v bunkách. V kombinácii s veľkým pokrokom v technológii rekombinantnej DNA a tkanivovej kultúre sa proteíny, o ktorých sa predtým myslelo, že je ťažké získať, teraz môžu vyrábať vo veľkom. Ale pretože bunkové steny baktérií, kvasiniek, húb a rastlín sú vyrobené z rôznych komponentov a rovnaké typy buniek tvoria rôzne siete, ich bunkové steny majú rôzne úrovne pevnosti. Živočíšne bunky nemajú bunkové steny, ale majú bunkové membrány, ktoré tiež potrebujú niektoré metódy rozbíjania buniek na dosiahnutie účelu extrakcie produktu. Ultrazvukové rozbitie buniek má hlavne tepelný účinok, kavitačný účinok a mechanický účinok na bunky. Tepelný efekt spočíva v tom, že keď sa ultrazvuk šíri v médiu, trenie bráni molekulárnej vibrácii spôsobenej ultrazvukom, čo spôsobuje, že sa časť energie premení na lokálne vysoké teplo. Kavitačný efekt je vznik kavitácie v organizme pri ožiarení ultrazvukom. Vibráciou kavitácie a jej prudkou implóziou vzniká mechanický šmykový tlak a turbulencia, ktorá spôsobuje krvácanie nádoru, kolaps tkaniva a nekrózu. Mechanický efekt je primárnym účinkom ultrazvuku. Počas šírenia ultrazvuku sa častice média striedavo stláčajú a naťahujú, čo vedie k zmene tlaku a poškodeniu bunkovej štruktúry. Účinok zabíjania úzko súvisí s frekvenciou a intenzitou ultrazvuku. Princíp činnosti ultrazvukového drviča buniek je založený na kavitačnom efekte ultrazvukových vĺn v kvapaline. Prevodník generuje vysokú šmykovú silu v kvapaline v hornej časti hlavy nástroja prostredníctvom elektrickej energie rohu, pričom vytvára vysokofrekvenčný striedavý tlak vody, vďaka čomu sa dutina rozširuje, exploduje a rozbíja články. Na druhej strane, v dôsledku prudkého rušenia spôsobeného šírením ultrazvukových vĺn v kvapaline, častice vytvárajú veľké zrýchlenie, takže narážajú do seba alebo do steny a rozbíjajú sa. Široko používaný v biochémii, lekárstve, detekcii potravín, monitorovaní životného prostredia a iných oblastiach rozbitých živočíšnych a rastlinných tkanív, vírusov, baktérií a iných bunkových štruktúr, ako aj pri emulgácii, separácii, homogenizácii a iných procesoch chemických reakcií.