A ruptura celular é uma etapa fundamental na obtenção do conteúdo celular, como proteínas, ácidos nucléicos, enzimas e outras biomacromoléculas. Os métodos tradicionais de ruptura celular, como moagem mecânica, homogeneização de alta pressão e hidrólise enzimática, têm as desvantagens de baixa eficiência, alto custo e fácil inativação dos produtos alvo. Como um método emergente de ruptura física, a tecnologia de ruptura ultrassônica de células tem recebido cada vez mais atenção nos últimos anos devido às suas vantagens únicas.
Princípio da ruptura celular ultrassônica
O princípio da ruptura celular ultrassônica baseia-se principalmente no efeito de cavitação do ultrassom. Quando o ultrassom de alta intensidade atua sobre um meio líquido, ocorrerão ciclos alternados de compressão e expansão. Durante o ciclo de expansão, pequenas bolhas (núcleos de cavitação) se formarão no líquido; durante o ciclo de compressão, essas bolhas entrarão em colapso rapidamente, gerando alta temperatura e alta pressão instantâneas e fortes ondas de choque. A força mecânica gerada por este efeito de cavitação é suficiente para destruir a membrana celular e a parede celular, liberando assim o conteúdo celular.
Equipamento ultrassônico de interrupção de células
O equipamento de ruptura ultrassônica de células é composto principalmente por um gerador ultrassônico, um transdutor e uma sonda. O gerador ultrassônico gera um sinal elétrico de alta frequência, o transdutor converte o sinal elétrico em vibração mecânica e a sonda transmite a vibração mecânica para a amostra.
De acordo com o volume e método de processamento de amostras, o equipamento de ruptura ultrassônica de células pode ser dividido em:
▪Disruptor ultrassônico tipo sonda: Adequado para processamento de amostras de pequenos volumes, alta eficiência de interrupção, mas sujeito a superaquecimento local.
▪Máquina de limpeza ultrassônica: adequada para processamento de amostras de grande volume, fácil de operar, mas com eficiência de interrupção relativamente baixa.
▪Sistema de interrupção ultrassônica de fluxo contínuo: Adequado para produção contínua em grande escala, alta eficiência de interrupção, mas alto custo de equipamento.
Aplicação de ruptura celular ultrassônica
A tecnologia de ruptura ultrassônica de células é amplamente utilizada em muitos campos, incluindo principalmente:
▪Bioengenharia: usada para extrair enzimas intracelulares, proteínas, DNA, RNA e outras biomacromoléculas, e usada em engenharia genética, engenharia de proteínas, engenharia metabólica e outras pesquisas.
▪Medicamentos: utilizados para preparar vacinas, transportadores de medicamentos, transportadores de terapia genética, etc.
▪Alimentos: usados para extrair ingredientes ativos de plantas, esterilizar, emulsionar, etc.
▪Outras áreas: como monitoramento ambiental, cosméticos, preparação de nanomateriais, etc.