فناوری شکست سلول اولتراسونیک

شکستگی سلول اولتراسونیک به فناوری تخریب غشای سلولی و دیواره سلولی توسط نیروی خارجی برای آزادسازی محتویات سلولی از جمله اجزای محصول هدف اشاره دارد. این اساس جداسازی و خالص سازی مواد بیوشیمیایی غیر ترشحی (محصولات) سنتز شده در سلول ها است. همراه با پیشرفت‌های عمده در فناوری DNA نوترکیب و کشت بافت، پروتئین‌هایی که قبلاً تصور می‌شد به سختی به دست می‌آیند، اکنون می‌توانند به صورت انبوه تولید شوند. اما از آنجایی که دیواره های سلولی باکتری ها، مخمرها، قارچ ها و گیاهان از اجزای متفاوتی ساخته شده اند و انواع مشابه سلول ها شبکه های متفاوتی را تشکیل می دهند، دیواره سلولی آنها دارای سطوح سفتی متفاوتی است. سلول های حیوانی دیواره سلولی ندارند، اما دارای غشای سلولی هستند، که برای رسیدن به هدف استخراج محصول نیز به روش های شکستن سلولی نیاز دارند. شکستن سلول اولتراسونیک عمدتاً دارای اثر حرارتی، اثر کاویتاسیون و اثر مکانیکی بر روی سلول ها است. اثر حرارتی این است که وقتی اولتراسوند در محیط منتشر می شود، اصطکاک مانع از ارتعاش مولکولی ناشی از اولتراسوند می شود و باعث می شود بخشی از انرژی به گرمای زیاد محلی تبدیل شود. اثر کاویتاسیون ایجاد حفره در ارگانیسم تحت تابش اولتراسونیک است. با ارتعاش کاویتاسیون و انفجار شدید آن، فشار برشی مکانیکی و تلاطم ایجاد می‌شود که باعث خونریزی تومور، فروپاشی بافت و نکروز می‌شود. اثر مکانیکی اثر اولیه اولتراسوند است. در طول انتشار اولتراسونیک، ذرات محیط به طور متناوب فشرده و کشیده می شوند و در نتیجه باعث تغییر فشار و آسیب به ساختار سلول می شود. اثر کشنده ارتباط نزدیکی با فراوانی و شدت سونوگرافی دارد. اصل کار سنگ شکن سلولی اولتراسونیک بر اثر کاویتاسیون امواج اولتراسونیک در مایع است. مبدل نیروی برشی با استحکام بالا در مایع بالای سر ابزار از طریق انرژی الکتریکی بوق ایجاد می کند و فشار متناوب آب با فرکانس بالا را تشکیل می دهد که باعث می شود حفره منبسط شود، منفجر شود و سلول ها خرد شود. از سوی دیگر، به دلیل اختلال شدید ناشی از انتشار امواج اولتراسونیک در مایع، ذرات شتاب زیادی ایجاد می کنند، به طوری که با یکدیگر یا با دیوار برخورد می کنند و در هم می کوبند. به طور گسترده ای در بیوشیمی، داروسازی پزشکی، تشخیص مواد غذایی، نظارت بر محیط زیست و سایر زمینه های بافت های شکسته حیوانات و گیاهان، ویروس ها، باکتری ها و سایر ساختارهای سلولی و همچنین در امولسیون سازی، جداسازی، همگن سازی و سایر فرآیندهای واکنش شیمیایی استفاده می شود.