Technologie ultrazvukového rozbíjení buněk

Ultrazvukové rozbití buněk se týká technologie ničení buněčné membrány a buněčné stěny vnější silou, aby se uvolnil obsah buněk včetně složek cílového produktu. Je základem separace a čištění nesekrečních biochemických látek (produktů) syntetizovaných v buňkách. V kombinaci s významnými pokroky v technologii rekombinantní DNA a tkáňové kultuře lze nyní masově vyrábět proteiny, o kterých se dříve myslelo, že je obtížné získat. Ale protože buněčné stěny bakterií, kvasinek, hub a rostlin jsou vyrobeny z různých složek a stejné typy buněk tvoří různé sítě, mají jejich buněčné stěny různé úrovně pevnosti. Živočišné buňky nemají buněčné stěny, ale mají buněčné membrány, které také potřebují některé metody rozbíjení buněk k dosažení účelu extrakce produktu. Ultrazvukové rozbití buněk má především tepelný účinek, kavitační účinek a mechanický účinek na buňky. Tepelný efekt spočívá v tom, že když se ultrazvuk šíří v médiu, tření brání molekulárním vibracím způsobeným ultrazvukem, což způsobuje, že se část energie přemění na místní vysoké teplo. Kavitační efekt je vznik kavitace v organismu při ozařování ultrazvukem. Vibrací kavitace a její násilnou implozí vzniká mechanický smykový tlak a turbulence, které způsobují krvácení nádoru, kolaps tkáně a nekrózu. Mechanický účinek je primárním účinkem ultrazvuku. Během šíření ultrazvuku se částice média střídavě stlačují a natahují, což má za následek změnu tlaku a poškození buněčné struktury. Zabíjející účinek úzce souvisí s frekvencí a intenzitou ultrazvuku. Princip činnosti ultrazvukového drtiče buněk je založen na kavitačním účinku ultrazvukových vln v kapalině. Snímač generuje vysokou smykovou sílu v kapalině v horní části hlavy nástroje prostřednictvím elektrické energie trychtýře, čímž se vytváří vysokofrekvenční střídavý tlak vody, díky kterému se dutina rozšiřuje, exploduje a rozbíjí články. Na druhé straně, v důsledku prudkého rušení způsobeného šířením ultrazvukových vln v kapalině, částice produkují velké zrychlení, takže narážejí do sebe nebo do stěny a rozbíjejí se. Široce se používá v biochemii, lékařské farmacii, detekci potravin, monitorování životního prostředí a dalších oblastech rozbitých živočišných a rostlinných tkání, virů, bakterií a dalších buněčných struktur, stejně jako při emulgaci, separaci, homogenizaci a dalších chemických reakčních procesech.