Разрушение клеточных структур (лизис) с помощью ультразвука используется для извлечения внутриклеточных соединений или для инактивации микробов.
Задний план
В микробиологии ультразвук в первую очередь связан с разрушением (лизисом) или дезинтеграцией клеток (Allinger 1975). При обработке жидкостей с высокой интенсивностью звуковые волны, которые распространяются в жидкую среду, приводят к чередованию циклов высокого давления (сжатие) и низкого давления (разрежение) со скоростью, зависящей от частоты. Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают небольшие вакуумные пузырьки или пустоты в жидкости. Когда пузырьки достигают объема, при котором они больше не могут поглощать энергию, они резко схлопываются во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитацией. Во время взрыва локально достигаются очень высокие температуры (около 5 000 К) и давления (около 2 000 атм). Взрыв кавитационного пузырька также приводит к появлению струй жидкости со скоростью до 280 м / с. Результирующие силы сдвига механически разрушают оболочку ячейки и улучшают перенос материала. Ультразвук может оказывать разрушающее или конструктивное воздействие на клетки в зависимости от используемых параметров обработки ультразвуком.
Распад клеток
При интенсивной обработке ультразвуком ферменты или белки могут высвобождаться из клеток или субклеточных органелл в результате распада клеток. В этом случае соединение, которое нужно растворить в растворителе, заключено в нерастворимую структуру. Чтобы извлечь его, необходимо разрушить клеточную мембрану. Разрушение клеток - чувствительный процесс, потому что клеточная стенка способна выдерживать высокое осмотическое давление внутри. Требуется хороший контроль разрушения клеток, чтобы избежать беспрепятственного высвобождения всех внутриклеточных продуктов, включая остатки клеток и нуклеиновые кислоты, или денатурации продукта. Ультразвуковая обработка служит хорошо контролируемым средством дезинтеграции клеток. Для этого механическое воздействие ультразвука обеспечивает более быстрое и полное проникновение растворителя в клеточные материалы и улучшает массообмен. Ультразвук обеспечивает большее проникновение растворителя в ткань растения и улучшает массообмен. Ультразвуковые волны, генерирующие кавитацию, разрушают стенки клеток и способствуют высвобождению матричного компаунда.
