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超聲波技術(shù)在細(xì)胞破碎領(lǐng)域的應(yīng)用有待發(fā)展
細(xì)胞破碎是指利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細(xì)胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)（產(chǎn)品）的基礎(chǔ)。結(jié)合重組DNA技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)上的重大進(jìn)展，使以前認(rèn)為很難獲得的蛋白質(zhì)現(xiàn)在可以大規(guī)模生產(chǎn)。
但是由于細(xì)菌、酵母、真菌、植物細(xì)胞壁的組成成分不同，且同類細(xì)胞結(jié)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也不同，所以其細(xì)胞壁的堅(jiān)固程度不同。而動物細(xì)胞雖沒有細(xì)胞壁，但具有細(xì)胞膜，也需要一定的細(xì)胞破碎方法來破膜，達(dá)到提取產(chǎn)物的目的。
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(shí)，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(shí)，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(shí)，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?yàn)檎＝M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(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)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(diǎn)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)。
超聲波破碎作為細(xì)胞破碎的一種方法在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模應(yīng)用較普遍，處理少量樣品時(shí)操作簡便，液量損失少，但是超聲波產(chǎn)生的化學(xué)自由基團(tuán)能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活。而且大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應(yīng)采取相應(yīng)降溫措施。從前面可以看出超聲波破碎細(xì)胞技術(shù)遠(yuǎn)未完善，還有待進(jìn)一步發(fā)展。
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