Narušení buněk je klíčovým krokem při získávání obsahu buněk, jako jsou proteiny, nukleové kyseliny, enzymy a další biomakromolekuly. Tradiční metody narušení buněk, jako je mechanické broušení, homogenizace s vysokým tlakem a enzymatická hydrolýza, mají nevýhody nízké účinnosti, vysoké náklady a snadnou inaktivaci cílových produktů. Jako vznikající metoda fyzického narušení byla technologie narušení ultrazvuku v posledních letech stále více pozornosti díky svým jedinečným výhodám.
Princip narušení ultrazvukových buněk
Princip narušení ultrazvukových buněk je založen hlavně na kavitačním účinku ultrazvuku. Když ultrazvuk intenzity vysoké intenzity působí na kapalné médium, dojde ke střídavé kompresi a expanzní cykly. Během expanzního cyklu se v kapalině vytvoří malá bublina (kavitační jádra); Během kompresního cyklu se tyto bubliny rychle zhroutí, čímž se vytvoří okamžitá vysoká teplota a vysoký tlak a silné rázové vlny. Mechanická síla generovaná tímto kavitačním efektem je dostatečná ke zničení buněčné membrány a buněčné stěny, čímž uvolňuje obsah buněk.
Ultrazvukové vybavení narušení buněk
Ultrazvukové narušení buněk je složeno hlavně z ultrazvukového generátoru, převodníku a sondy. Ultrazvukový generátor generuje vysokofrekvenční elektrický signál, převodník přeměňuje elektrický signál na mechanické vibrace a sonda přenáší mechanické vibrace do vzorku.
Podle objemu a metody zpracování vzorků lze zařízení pro narušení ultrazvukových buněk rozdělit na:
▪ Probe - Typ ultrazvukového disruptoru: Vhodný pro malé - Zpracování vzorku objemu, vysoká účinnost narušení, ale náchylná k místnímu přehřátí.
▪Ultrasonický čisticí stroj: Vhodný pro velké zpracování vzorku, snadno se provozuje, ale relativně nízká účinnost narušení.
▪ Systém ultrazvukového narušení toku: Vhodný pro kontinuální produkci v měřítku, vysoká účinnost narušení, ale vysoké náklady na vybavení.
Aplikace narušení ultrazvukových buněk
Technologie narušení ultrazvukových buněk se široce používá v mnoha oblastech, zejména:
▪Bioengineering: Používá se k extrakci intracelulárních enzymů, proteinů, DNA, RNA a dalších biomacromolekul a používá se v genetickém inženýrství, proteinovém inženýrství, metabolickém inženýrství a dalším výzkumu.
▪Medicine: Používá se k přípravě vakcín, nosičů léčiva, nosiče genové terapie atd.
▪ FOOD: Používá se k extrahování aktivních složek rostlin, sterilizace, emulgaci atd.
▪ Další pole: jako je monitorování životního prostředí, kosmetika, příprava nanomateriálu atd.