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超聲波細(xì)胞破碎儀原理
超聲波細(xì)胞破碎儀是實驗室樣品前處理的常用設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于納米行業(yè)、生物、化工、制藥、染料、光學(xué)、珠寶首飾、航天、五金、汽車制造等領(lǐng)域。
超聲波細(xì)胞破碎儀主要應(yīng)用：
1、中藥提取，細(xì)胞，細(xì)菌，病毒組織的破碎。例如細(xì)胞內(nèi)含物的萃取。
2、物質(zhì)顆粒的分散、勻質(zhì)，以及產(chǎn)品的乳化。例如納米材料的分散(二氧化硅、二氧化碳、碳納米管、石墨烯等)。
3、加速溶解，加速化學(xué)反應(yīng)。例如用于化學(xué)合成。
超聲波細(xì)胞破碎儀的原理并不是太神秘、太復(fù)雜。簡單說就是將電能通過換能器轉(zhuǎn)換為聲能，這種能量通過液體介質(zhì)而變成一個個密集的小氣泡，這些小氣泡迅速炸裂，產(chǎn)生的象小炸彈一樣的能量，從而起到破碎細(xì)胞等物質(zhì)的作用。
超聲波是物質(zhì)介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械波，它是一種波動形式，因此它可以用于探測人體的生理及病理信息，既診斷超聲。同時，它又是一種能量形式，當(dāng)達(dá)到一定劑量的超聲在生物體內(nèi)傳播時，通過它們之間的相互作用,能引起生物體的功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即超聲生物效應(yīng)。超聲對細(xì)胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。熱效應(yīng)是當(dāng)超聲在介質(zhì)中傳播時，摩擦力阻礙了由超聲引起的分子震動，使部分能量轉(zhuǎn)化為局部高熱(42-43℃)，因為正常組織的臨界致死溫度為45.7℃，而腫瘤組織比正常組織敏感性高，故在此溫度下腫瘤細(xì)胞的代謝發(fā)生障礙，DNA、RNA、蛋白質(zhì)合成受到影響，從而殺傷癌細(xì)胞而正常組織不受影響。空化效應(yīng)是在超聲照射下，生物體內(nèi)形成空泡，隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產(chǎn)生出機(jī)械剪切壓力和動蕩，使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。另外，空化泡破裂時產(chǎn)生瞬時高溫(約5000℃)、高壓(可達(dá)500×104Pa)，可使水蒸氣熱解離產(chǎn)生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H原子引起的氧化還原反應(yīng)可導(dǎo)致多聚物降解、酶失活、脂質(zhì)過氧化和細(xì)胞殺傷。機(jī)械效應(yīng)是超聲的原發(fā)效應(yīng)，超聲波在傳播過程中介質(zhì)質(zhì)點交替地壓縮與伸張構(gòu)成了壓力變化，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷。殺傷作用的強(qiáng)弱與超聲的頻率和強(qiáng)度密切相關(guān)。