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超声对细胞有哪些作用?超声波破碎技术有什么优缺点?

时间:2021-10-25      浏览:255次
超声波是物质介质中的一种弹性机械波,它是一种波动形式,因此它可以用于探测人体的生理及病理信息,既诊断超声。同时,它又是一种能量形式,当达到一定剂量的超声在生物体内传播时,通过它们之间的相互作用,能引起生物体的功能和结构发生变化,即超声生物效应。
 
超声对细胞的作用主要有热效应,空化效应和机械效应。
 
热效应是当超声在介质中传播时,摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动,使部分能量转化为局部高热(42-43℃),因为正常组织的临界致死温度为45.7℃,而肿瘤组织比正常组织敏感性高,故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍,DNA、RNA、蛋白质合成受到影响,从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。
 
空化效应是在超声照射下,生物体内形成空泡,随着空泡震动和其猛烈的聚爆而产生出机械剪切压力和动荡,使肿瘤出血、组织瓦解以致坏死。另外,空化泡破裂时产生瞬时高温(约5000℃)、高压(可达500×104Pa),可使水蒸气热解离产生.OH自由基和.H原子,由.OH自由基和.H原子引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。
 
机械效应是超声的原发效应,超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化,引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。
 
超声波破碎技术的优缺点
其优点是保持细胞活性,省时,样品损失少,可以处理大量样品。因此超声波细胞粉碎仪的不断发展和改进,对大规模生产的贡献是十分可观的。 超声波细胞粉碎仪进行超声粉碎破碎是目前在生物生产中常用的破碎方法。对不同菌种的发酵液。超声破碎的效果差别较大。一般地,杆菌比球菌较易破碎,革兰氏阴性细菌细胞比革兰氏阳性细菌细胞较易破碎,对酵母菌的效果较差。
 
优点:操作简便,液量损失少,适合实验室规模。缺点:成本高;易引起温度的剧烈上升;在大规模操作中,声能传递和散热困难,产生的化学自由基团易使产物失活,所以其影响了其在大规模的工业上的应用。
 
超声波破碎作为细胞破碎的一种方法在实验室规模应用较普遍,处理少量样品时操作简便,液量损失少,被广泛用于生物化学、微生物学药理学、物理学、动物学、农学、医学、制药等领域的教学、科研、生产。
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