Прекъсването на клетките е ключова стъпка за получаване на съдържание на клетки, като протеини, нуклеинови киселини, ензими и други биомакромолекули. Традиционните методи за прекъсване на клетките, като механично смилане, хомогенизиране на високо - налягане и ензимна хидролиза, имат недостатъците на ниската ефективност, високата цена и лесното инактивиране на целевите продукти. Като възникващ метод за физическо прекъсване, през последните години технологията за разрушаване на ултразвуковите клетки получава все повече и повече внимание поради своите уникални предимства.
Принцип на разрушаване на ултразвуковите клетки
Принципът на разрушаване на ултразвуковите клетки се основава главно на ефекта на кавитацията на ултразвука. Когато ултразвуковата интензивност действа върху течна среда, ще възникнат редуващи се цикли на компресия и разширяване. По време на цикъла на разширяване се образуват малки мехурчета (кавитационни ядра) в течността; По време на цикъла на сгъстяване тези мехурчета ще се срутят бързо, генерирайки мигновена висока температура и високо налягане и силни ударни вълни. Механичната сила, генерирана от този ефект на кавитация, е достатъчна за унищожаване на клетъчната мембрана и клетъчната стена, като по този начин се освобождава съдържанието на клетките.
Ултразвуково оборудване за прекъсване на клетките
Ултразвуковото оборудване за прекъсване на клетките се състои главно от ултразвуков генератор, преобразувател и сонда. Ултразвуковият генератор генерира висок - честотен електрически сигнал, преобразувателят преобразува електрическия сигнал в механична вибрация и сондата предава механичната вибрация към пробата.
Според обема и метода за обработка на проби, оборудването за разрушаване на клетките може да бъде разделено на:
▪ Проба - Тип ултразвуков разрушител: Подходящ за малка - обемна обработка на пробата, висока ефективност на прекъсване, но предразположена към локално прегряване.
▪ултразонична машина за почистване: подходяща за голяма - обемна обработка на пробата, лесна за работа, но сравнително ниска ефективност на прекъсване.
▪ Съвместима система за разрушаване на ултразвуковите потоци: Подходяща за голямо - Непрекъснато производство на мащаб, висока ефективност на прекъсване, но високи разходи за оборудване.
Прилагане на ултразвуково прекъсване на клетките
Технологията за ултразвуково прекъсване на клетките се използва широко в много области, включително главно:
▪ Биоинженеринг: Използва се за извличане на вътреклетъчни ензими, протеини, ДНК, РНК и други биомакромолекули и използвани в генно инженерство, протеиново инженерство, метаболитно инженерство и други изследвания.
▪ Медицина: Използва се за приготвяне на ваксини, носители на лекарства, носители на генна терапия и т.н.
▪ Сод: Използва се за извличане на растителни активни съставки, стерилизиране, емулгиране и т.н.
▪ Други полета: като мониторинг на околната среда, козметика, наноматериална подготовка и т.н.