Tecnología ultrasónica de rotura de células

La rotura celular ultrasónica se refiere a la tecnología de destrucción de la membrana celular y la pared celular por fuerza externa para liberar el contenido celular, incluidos los componentes del producto objetivo. Es la base de la separación y purificación de sustancias bioquímicas no secretoras (productos) sintetizadas en las células. En combinación con los grandes avances en la tecnología del ADN recombinante y el cultivo de tejidos, las proteínas que antes se pensaba que eran difíciles de obtener ahora se pueden producir en masa. Pero debido a que las paredes celulares de bacterias, levaduras, hongos y plantas están hechas de diferentes componentes, y los mismos tipos de células forman diferentes redes, sus paredes celulares tienen diferentes niveles de firmeza. Las células animales no tienen paredes celulares, pero tienen membranas celulares, que también necesitan algunos métodos de ruptura celular para lograr el propósito de la extracción del producto. La rotura ultrasónica de las células tiene principalmente un efecto térmico, un efecto de cavitación y un efecto mecánico en las células. El efecto térmico es que cuando el ultrasonido se propaga en el medio, la fricción impide la vibración molecular causada por el ultrasonido, haciendo que parte de la energía se convierta en calor local. El efecto de cavitación es la formación de cavitación en el organismo bajo irradiación ultrasónica. Con la vibración de la cavitación y su violenta implosión, se generan presiones mecánicas de cizallamiento y turbulencia, lo que provoca sangrado tumoral, colapso del tejido y necrosis. El efecto mecánico es el efecto principal del ultrasonido. Durante la propagación ultrasónica, las partículas del medio se comprimen y se estiran alternativamente, lo que provoca cambios de presión y daños en la estructura celular. El efecto letal está estrechamente relacionado con la frecuencia y la intensidad de los ultrasonidos. El principio de funcionamiento de la trituradora de células ultrasónica se basa en el efecto de cavitación de las ondas ultrasónicas en el líquido. El transductor genera una fuerza de corte de alta resistencia en el líquido en la parte superior del cabezal de la herramienta a través de la energía eléctrica de la bocina, formando una presión de agua alterna de alta frecuencia, lo que hace que la cavidad se expanda, explote y rompa las celdas. Por otra parte, debido a la violenta perturbación provocada por la propagación de ondas ultrasónicas en el líquido, las partículas producen una gran aceleración, de manera que chocan entre sí o con la pared y se rompen. Ampliamente utilizado en bioquímica, medicina farmacéutica, detección de alimentos, monitoreo ambiental y otros campos de tejidos animales y vegetales rotos, virus, bacterias y otras estructuras celulares, así como en la emulsificación, separación, homogeneización y otros procesos de reacción química.