Ultrasonic Cell Breakage Technology

Ultrazvučno lomljenje ćelija odnosi se na tehnologiju uništavanja ćelijske membrane i ćelijskog zida spoljašnjom silom kako bi se oslobodio ćelijski sadržaj uključujući komponente ciljanog proizvoda. On je osnova odvajanja i pročišćavanja nesekretornih biohemijskih supstanci (proizvoda) sintetizovanih u ćelijama. U kombinaciji sa velikim napretkom u tehnologiji rekombinantne DNK i kulturi tkiva, proteini za koje se ranije smatralo da ih je teško dobiti sada se mogu masovno proizvoditi. Ali budući da su ćelijski zidovi bakterija, kvasca, gljivica i biljaka napravljeni od različitih komponenti, a iste vrste ćelija formiraju različite mreže, njihovi ćelijski zidovi imaju različite nivoe čvrstoće. Životinjske ćelije nemaju ćelijske zidove, ali imaju ćelijske membrane, kojima su također potrebne neke metode razbijanja stanica kako bi se postigla svrha ekstrakcije proizvoda. Ultrazvučno lomljenje ćelija uglavnom ima termički efekat, efekat kavitacije i mehanički efekat na ćelije. Toplotni učinak je da kada se ultrazvuk širi u mediju, trenje ometa molekularne vibracije uzrokovane ultrazvukom, uzrokujući da se dio energije pretvara u lokalnu visoku toplinu. Efekt kavitacije je stvaranje kavitacije u organizmu pod ultrazvučnim zračenjem. Vibracijom kavitacije i njenom silovitom implozijom nastaju mehanički smični pritisak i turbulencija, što uzrokuje krvarenje tumora, kolaps tkiva i nekrozu. Mehanički efekat je primarni efekat ultrazvuka. Tokom ultrazvučnog širenja, čestice medija se naizmjenično sabijaju i rastežu, što rezultira promjenom pritiska i oštećenjem ćelijske strukture. Efekat ubijanja je usko povezan sa frekvencijom i intenzitetom ultrazvuka. Princip rada ultrazvučne drobilice ćelija zasniva se na efektu kavitacije ultrazvučnih talasa u tečnosti. Pretvornik stvara silu smicanja velike čvrstoće u tekućini na vrhu glave alata kroz električnu energiju trube, formirajući visokofrekventni naizmjenični pritisak vode, zbog čega se šupljina širi, eksplodira i razbija ćelije. S druge strane, zbog nasilnog poremećaja uzrokovanog širenjem ultrazvučnog talasa u tečnosti, čestice proizvode veliko ubrzanje, tako da se sudare jedna sa drugom ili sa zidom i razbijaju. Široko se koristi u biohemiji, medicinskoj farmaciji, detekciji hrane, monitoringu okoliša i drugim poljima slomljenih životinjskih i biljnih tkiva, virusa, bakterija i drugih ćelijskih struktura, kao iu emulgiranju, separaciji, homogenizaciji i drugim procesima kemijskih reakcija.