Технологія ультразвукового руйнування клітин

Ультразвукове руйнування клітин відноситься до технології руйнування клітинної мембрани та клітинної стінки зовнішньою силою для вивільнення вмісту клітини, включаючи компоненти цільового продукту. Він є основою виділення та очищення несекреторних біохімічних речовин (продуктів), що синтезуються в клітинах. У поєднанні з великими досягненнями в технології рекомбінантної ДНК і культурі тканин білки, які раніше вважалися важкодоступними, тепер можна масово виробляти. Але оскільки клітинні стінки бактерій, дріжджів, грибів і рослин складаються з різних компонентів, а ті самі типи клітин утворюють різні мережі, їх клітинні стінки мають різний рівень міцності. Клітини тварин не мають клітинних стінок, але мають клітинні мембрани, які також потребують деяких методів руйнування клітин, щоб досягти мети вилучення продукту. Ультразвукове руйнування клітин в основному має термічний ефект, ефект кавітації та механічний вплив на клітини. Тепловий ефект полягає в тому, що коли ультразвук поширюється в середовищі, тертя перешкоджає молекулярній вібрації, спричиненій ультразвуком, у результаті чого частина енергії перетворюється на місцеве високе тепло. Ефект кавітації - це утворення кавітації в організмі під дією ультразвукового опромінення. Завдяки вібрації кавітації та її сильному вибуху створюється механічний тиск зсуву та турбулентність, що викликає кровотечу пухлини, колапс тканини та некроз. Механічний вплив є основним ефектом ультразвуку. Під час розповсюдження ультразвуку частинки середовища поперемінно стискаються та розтягуються, що призводить до зміни тиску та пошкодження структури клітини. Вбивчий ефект тісно пов'язаний з частотою та інтенсивністю ультразвуку. Принцип роботи ультразвукової клітинної дробарки заснований на ефекті кавітації ультразвукових хвиль в рідині. Перетворювач генерує високу силу зсуву в рідині у верхній частині головки інструменту через електричну енергію рупора, утворюючи високочастотний змінний тиск води, який змушує порожнину розширюватися, вибухати та розбивати клітини. З іншого боку, через сильне збурення, спричинене поширенням ультразвукової хвилі в рідині, частинки створюють велике прискорення, щоб стикатися одна з одною або зі стінкою та розбиватися. Широко використовується в біохімії, медичній фармацевтиці, виявленні харчових продуктів, моніторингу навколишнього середовища та інших областях пошкоджених тканин тварин і рослин, вірусів, бактерій та інших клітинних структур, а також у процесі емульгування, розділення, гомогенізації та інших хімічних реакцій.