Ultraskaņas šūnu traucējumi ir svarīgs aprīkojums mūsdienu biotehnoloģijas laboratorijās. Tas var sasniegt tādas funkcijas kā šūnu traucējumi, materiāla homogenizācija un nanomateriāla izkliede caur kavitācijas efektu, ko rada augsta - frekvences ultraskaņa. Šis raksts sistemātiski iepazīstina ar darba principu, galvenajiem tehniskajiem parametriem, lietojumprogrammu laukiem un turpmākajām ultraskaņas šūnu traucētāja attīstības tendencēm, sniedzot atsauci zinātniskiem pētniekiem, lai izvēlētos un izmantotu šo aprīkojumu.
1. Darba princips
1.1 Fiziskā mehānisms
Ultraskaņas šūnu traucējumi galvenokārt paļaujas uz kavitācijas efektu, lai panāktu šūnu traucējumus:
Pārveidotājs pārvērš elektrisko enerģiju augstā - Frekvences mehāniskās vibrācijas 20kHz - 1MHz
Ultraskaņas viļņi izplatās šķidrā vidē, radot mainīgu augstu - spiedienu un zemu - spiediena ciklus
Zemā - spiediena stadijā veidojas sīki vakuuma burbuļi (kavitācijas kodoli)
Burbuļi vardarbīgi sabrūk augstajā - spiediena posmā, radot vietējo augsto temperatūru (apmēram 5000 000), augstu spiedienu (apmēram 1000atm) un spēcīgi trieciena viļņi
2. instrumenta pamatkompozīcija
Mūsdienu ultraskaņas šūnu traucējumi parasti satur šādus komponentus:
Ģenerators: nodrošina augstus - frekvences elektriskos signālus (parasti 20 - 40kHz)
Transdukers: pjezoelektriskais keramikas materiāls realizē elektrisko - Mehāniskās enerģijas pārveidošana
Pastiprinātājs: titāna sakausējuma zonde, pastiprina vibrācijas amplitūdu
Dzesēšanas sistēma: novērš parauga pārkaršanu (pēc izvēles)
Vadības bloks: pielāgo jaudu, laiku, pulsa periodu
3. Pieteikuma lauki
3.1 Dzīvības zinātnes pētījumi
Olbaltumvielu ekstrakcija: Escherichia coli iekļaušanas ķermeņa izšķīšanas efektivitāte> 90%
DNS/RNS preparāts: izmantots kopā ar komplektu, lai palielinātu ražu par 30 - 50%
Subcelulārā komponentu atdalīšana: pilnīga organellu ekstrakcija, piemēram, mitohondriji un hloroplasti
Baktēriju transformācija: uzlabot eksogēnās DNS ievadīšanas efektivitāti
3.2 Nanomateriālu lauks
Nanodaļiņu izkliede: var samazināt agregātu daļiņu lielumu līdz <100 nm
Grafēna pīlings: šķidrās fāzes ultraskaņas metode vienreizējas - slāņa grafēna sagatavošanai
Nanoemulsijas sagatavošana: iegūstiet nanoemulsiju ar vienmērīgu daļiņu lieluma sadalījumu
3.3 Rūpnieciskās lietojumprogrammas
Pārtikas pārstrāde: sulas homogenizācija, rauga šūnu sienas laušana
Biodegviela: mikroaļģu šūnu traucējumi, lai uzlabotu lipīdu ekstrakcijas ātrumu
Notekūdeņu attīrīšana: uzlabot dūņu anaerobo gremošanas efektivitāti
Ultraskaņas šūnu traucējumu tehnoloģijai ir unikālas priekšrocības, saglabājot biomolekulu aktivitāti, pateicoties tās fiziskajam darbības mehānismam un nav - kontakta apstrādes īpašību. Izstrādājot precīzu medicīnu un nanomateriālus, ļoti vadāmi un inteliģenti ultraskaņas apstrādes iekārtas kļūs par bioloģisko laboratoriju un rūpnieciskās ražošanas līniju standarta konfigurāciju. Turpmākajos pētījumos jākoncentrējas uz enerģijas pārnešanas efektivitātes uzlabošanu un standartizētu risinājumu izveidošanu sarežģītai paraugu apstrādei.






