Tecnologia di rottura delle celle ad ultrasuoni

La rottura delle cellule ad ultrasuoni si riferisce alla tecnologia di distruzione della membrana cellulare e della parete cellulare mediante forza esterna per rilasciare il contenuto cellulare, compresi i componenti del prodotto target. È la base della separazione e purificazione delle sostanze biochimiche non secretorie (prodotti) sintetizzate nelle cellule. In combinazione con i grandi progressi nella tecnologia del DNA ricombinante e nella coltura dei tessuti, le proteine ​​precedentemente ritenute difficili da ottenere possono ora essere prodotte in serie. Ma poiché le pareti cellulari di batteri, lieviti, funghi e piante sono costituite da componenti diversi e gli stessi tipi di cellule formano reti diverse, le loro pareti cellulari hanno diversi livelli di compattezza. Le cellule animali non hanno pareti cellulari, ma hanno membrane cellulari, che necessitano anche di alcuni metodi di rottura cellulare per raggiungere lo scopo dell'estrazione del prodotto. La rottura delle celle ad ultrasuoni ha principalmente effetto termico, effetto cavitazione ed effetto meccanico sulle celle. L'effetto termico è che quando gli ultrasuoni si propagano nel mezzo, l'attrito impedisce la vibrazione molecolare causata dagli ultrasuoni, provocando la conversione di parte dell'energia in calore locale elevato. L'effetto di cavitazione è la formazione di cavitazione nell'organismo sotto irradiazione ultrasonica. Con la vibrazione della cavitazione e la sua violenta implosione, si generano pressione meccanica di taglio e turbolenza, che provoca sanguinamento del tumore, collasso dei tessuti e necrosi. L'effetto meccanico è l'effetto principale degli ultrasuoni. Durante la propagazione ultrasonica, le particelle del mezzo si comprimono e si allungano alternativamente, determinando il cambiamento di pressione e il danneggiamento della struttura cellulare. L'effetto letale è strettamente correlato alla frequenza e all'intensità degli ultrasuoni. Il principio di funzionamento del frantoio cellulare ad ultrasuoni si basa sull'effetto di cavitazione delle onde ultrasoniche nel liquido. Il trasduttore genera una forza di taglio ad alta resistenza nel liquido nella parte superiore della testa dell'utensile attraverso l'energia elettrica del corno, formando una pressione dell'acqua alternata ad alta frequenza, che fa espandere la cavità, esplodere e distruggere le cellule. D'altra parte, a causa della violenta perturbazione provocata dalla propagazione delle onde ultrasoniche nel liquido, le particelle producono una forte accelerazione, tanto da urtare tra loro o contro la parete e fracassarsi. Ampiamente usato in biochimica, farmaceutica medica, rilevamento di alimenti, monitoraggio ambientale e altri campi di tessuti animali e vegetali rotti, virus, batteri e altre strutture cellulari, nonché nell'emulsione, separazione, omogeneizzazione e altri processi di reazione chimica.