Ultrazvočna tehnologija lomljenja celic

Ultrazvočno lomljenje celic se nanaša na tehnologijo uničenja celične membrane in celične stene z zunanjo silo za sprostitev celične vsebine, vključno s komponentami ciljnega izdelka. Je osnova za ločevanje in čiščenje nesekretornih biokemičnih snovi (produktov), ​​ki se sintetizirajo v celicah. V kombinaciji z velikim napredkom v tehnologiji rekombinantne DNK in tkivni kulturi je zdaj mogoče množično proizvajati beljakovine, za katere je prej veljalo, da jih je težko pridobiti. Ker pa so celične stene bakterij, kvasovk, gliv in rastlin sestavljene iz različnih komponent in iste vrste celic tvorijo različne mreže, imajo njihove celične stene različne stopnje trdnosti. Živalske celice nimajo celičnih sten, imajo pa celične membrane, ki prav tako potrebujejo nekatere metode razbijanja celic, da dosežejo namen ekstrakcije produkta. Ultrazvočno lomljenje celic ima predvsem toplotni učinek, učinek kavitacije in mehanski učinek na celice. Toplotni učinek je, da ko se ultrazvok širi v mediju, trenje ovira molekularne vibracije, ki jih povzroča ultrazvok, zaradi česar se del energije pretvori v lokalno visoko toploto. Kavitacijski učinek je nastanek kavitacije v organizmu pod ultrazvočnim obsevanjem. Z vibracijo kavitacije in njeno silovito implozijo nastane mehanski strižni pritisk in turbulenca, ki povzroči krvavitev tumorja, propad tkiva in nekrozo. Mehanski učinek je primarni učinek ultrazvoka. Med ultrazvočnim širjenjem se delci medija izmenično stiskajo in raztezajo, kar povzroči spremembo tlaka in poškodbo celične strukture. Ubijalski učinek je tesno povezan s frekvenco in intenzivnostjo ultrazvoka. Načelo delovanja ultrazvočnega drobilnika celic temelji na kavitacijskem učinku ultrazvočnih valov v tekočini. Pretvornik ustvarja visoko trdno strižno silo v tekočini na vrhu glave orodja prek električne energije hupe, ki tvori visokofrekvenčni izmenični vodni tlak, zaradi česar se votlina razširi, eksplodira in razbije celice. Po drugi strani pa zaradi silovite motnje, ki jo povzroči širjenje ultrazvočnih valov v tekočini, delci povzročijo velik pospešek, tako da trčijo drug ob drugega ali v steno in se razbijejo. Široko se uporablja v biokemiji, medicinski farmaciji, odkrivanju hrane, spremljanju okolja in na drugih področjih razbitih živalskih in rastlinskih tkiv, virusov, bakterij in drugih celičnih struktur, kot tudi pri emulgiranju, ločevanju, homogenizaciji in drugih kemičnih reakcijah.