הפרעה בתאים היא שלב מפתח בהשגת תכולת תאים, כמו חלבונים, חומצות גרעין, אנזימים וביומקרומולקולות אחרות. שיטות הפרעות תאים מסורתיות, כמו טחינה מכנית, הומוגניזציה גבוהה של לחץ והידרוליזה אנזימטית, יש חסרונות של יעילות נמוכה, עלות גבוהה והפעלה קלה של מוצרי יעד. כשיטת הפרעה גופנית מתעוררת, טכנולוגיית הפרעות תאים קולי קיבלה תשומת לב רבה יותר ויותר בשנים האחרונות בגלל היתרונות הייחודיים שלה.
עקרון שיבוש תאים קוליים
העיקרון של שיבוש תאים קולי מבוסס בעיקר על השפעת הקאוויטציה של אולטרסאונד. כאשר אולטרסאונד בעוצמה גבוהה פועל על מדיום נוזלי, תתרחש מחזורי דחיסה והתרחבות לסירוגין. במהלך מחזור ההתרחבות ייווצרו בועות זעירות (גרעיני cavitation) בנוזל; במהלך מחזור הדחיסה, בועות אלה יתמוטטו במהירות, ויניבו טמפרטורה גבוהה מיידית ולחץ גבוה וגלי הלם חזקים. הכוח המכני שנוצר על ידי אפקט cavitation זה מספיק כדי להרוס את קרום התא ואת דופן התא, ובכך משחרר את תכולת התא.
ציוד הפרעה באולטרה סאונד
ציוד הפרעה תאים קולית מורכב בעיקר מגנרטור קולי, מתמר ובדיקה. הגנרטור הקולי מייצר אות חשמלי גבוה - תדר, המתמר ממיר את האות החשמלי לרטט מכני, והבדיקה מעבירה את הרטט המכני לדגימה.
על פי הנפח והשיטה של דגימות עיבוד, ניתן לחלק את ציוד הפרעה תאים קולי ל:
▪ Probe - סוג שיבוש קולי: מתאים לעיבוד דגימת נפח קטן, יעילות שיבוש גבוהה, אך מועדת לחימום יתר מקומי.
▪ מכונת ניקוי אולטרסונית: מתאימה לעיבוד דגימה גדול של נפח, קל לתפעול, אך יעילות הפרעה נמוכה יחסית.
▪ מערכת הפרעה קולית זרימה זרימה: מתאימה לייצור רציף גדול - בקנה מידה, יעילות שיבוש גבוהה, אך עלות ציוד גבוה.
יישום שיבוש תאים קולי
טכנולוגיית הפרעות תאים קולי נמצאת בשימוש נרחב בתחומים רבים, בעיקר כולל:
▪ בהנעה: משמש לחילוץ אנזימים תוך -תאיים, חלבונים, DNA, RNA וביומקרומולקולות אחרות, ומשמשות בהנדסה גנטית, הנדסת חלבונים, הנדסה מטבולית ומחקר אחר.
▪ Medicine: משמש להכנת חיסונים, נשאי תרופות, נושאי טיפול גנים וכו '.
▪ Food: משמש לחילוץ חומרים פעילים צמחיים, עיקור, תחליב וכו '.
▪ שדות אחרים: כגון ניטור סביבתי, קוסמטיקה, הכנה ננו -חומרים וכו '.