Які застосування ультразвукової сонохімії в медицині?
Ультразвук може використовуватися в хімії для підвищення швидкості реакції та виходу продукту. Більшість впливу ультразвуку на хімічні реакції обумовлена кавітацією: утворенням та розривом невеликих бульбашок у розчинниках. У цьому огляді ми спочатку надаємо огляд фізичного фону кавітації та обговорюємо її залежність від таких факторів, як інтенсивність звуку та частота, розчинник та температура. Вплив ультразвуку на хімічні реакції розглядається як для однорідних, так і для неоднорідних рідинно-твердих систем. Перше поле в основному проілюстроване шляхом обговорення впливу ультразвуку на реакції полімеризації та деполімеризації, тоді як друге поле проілюстровано за вибраними прикладами в органічному синтезі. Ми також коротко обговорили тенденцію ультразвуку зміни механізму реакції на підтримку однорідного (а не гетерогенного) шляху. Специфічна перевага конкретного шляху в сонохімічних умовах відрізняється від шляху під механічним перемішуванням і називається "Сонохімічна конверсія". Ми порівнювали ультразвукове обладнання, яке використовується для експериментів лабораторних масштабів, і надавали деякі практичні поради та пастки.
Ультразвукова фрагментація та клітинний лізис
Ультразвукове сонохімічне обладнання в основному використовується для підготовки та виробництва зразків. Ці поля включають гомогенізацію, емульгування та суспензію різних речовин, а також прискорення хімічних реакцій, фрагментації клітин та вилучення вмісту клітин. Використання ультразвукового сонохімічного обладнання може вибірково знищити певні речовини, скоротити втомлювальний процес підготовки та покращити вихід багатьох реакцій. Порівняння з механічним обладнанням для переробки, такими як планетарні кулькові млини, ротори/статури або гомогенізатори GAP, показує, що ультразвукове сонохімічне обладнання працює з більш високою ефективністю, особливо робить можливими відтворюваними результатами. Тенденція аналізу полягає в тому, що розмір вибірки стає меншим, а використання хімікатів також зменшується. Наприклад, в останні роки використання ультразвукового сонохімічного обладнання стало вирішальним, оскільки навіть найменший розмір вибірки вимагає швидкої, економічної та повторюваної обробки.
Руйнування клітин та мікроорганізмів
У сучасних лабораторіях ультразвукове сонохімічне обладнання використовується для знищення клітинних стінок для вилучення вмісту клітин, таких як білки, не пошкоджуючи їх. Частина енергії, введеної в клітинну суспензію, перетворюється на тепло через тертя. Щоб уникнути теплового пошкодження вмісту клітини, зразок періодично піддається переривчастому ультразвуковому лікуванню, або охолоджується в контейнері для охолодження під час ультразвукової обробки. Ставок троянд може проводити рівномірну ультразвукову обробку на мікроорганізмів, оскільки ультразвукова енергія змушує зразок повторно циркулювати нижче зонда та по всій бічній руці. Розміщений у крижану ванну, завдяки розширенню скляної поверхні, вона може ефективно охолонути вміст.
Руйнування клітинних мембран багато в чому залежить від еластичності клітин. Клітинні компоненти, такі як мітохондрії або цитоплазма, можуть бути частково порушені шляхом зміни енергії ультразвуку введення та потужності вилучення. Для особливо стійких бактерій (таких як Streptococci), грибів, спорів, дріжджів або тканин, пряме руйнування може бути досягнуто за допомогою мікрофіналів з дуже високою амплітудом ультразвуку, оскільки мікрофрики можуть вводити дуже велику кількість енергії в найменший розмір зразка .
При використанні мікролітрів піна та плескання в контейнері - більша проблема. Може спричинити цінну втрату вибіркових матеріалів. Тому регулювання електроенергії дуже важливе. Якщо ви хочете знищити клітини нестабільними стінками, потрібна лише невелика кількість потужності або амплітуди. Для постійного розчинення у великих кількостях, для обробки кожної частинки суспензії використовується спеціальний контейнер для потоку зі скла або нержавіючої сталі з ультразвуковою камерою. Якщо контейнер додатково обладнаний курткою охолодження, може бути виключено теплове пошкодження вмісту клітини. Щоб уникнути забруднення від сторонніх частинок, таких як ерозивні частинки з зонда, непряма ультразвукова обробка є кращим у підсилюванні чашки або чашці. Цей метод досягає рівномірної міцності та охолодження.
Заявки з біохімії та медицини:
1. Знищення організаційної культури
Субклітинні компоненти та віруси руйнуються без будь -яких пошкоджень.
2. Ідентифікація батьківської дитини
Швидко витягуйте матриці, вільні від гемолітичних речовин з крові EDTA передбачуваного батька для ідентифікації батьків-дитини (скорочення часу підготовки приблизно на 30 хвилин).
3. Урологія
Біохімічний мембранний аналіз компонентів сперми.
4. Генетичні дослідження
Екстракт ДНК з матеріалів тіла людини.
5. Підготовка ліпідів
Використання ультразвуку (20 кГц) для розкладання MLV (багатошарові ліпосоми) є основним методом виробництва SLV (моношарові ліпосоми).
6. Лікування вакцини на віспі
Підготуйте рівномірно розподілений інфекційний розчин.
Розсіяний
За допомогою ультразвукової енергії тверді частинки або навіть рідини можуть бути дисперговані в інший носій. Нанорозмірні порошки, такі як діоксид титану або піроліз, все частіше використовуються при виробництві та тестуванні фарб і фарб, а також для полірування поверхонь невеликого автомобіля через їх велику специфічну площу поверхні та збільшення потенціалу реакції. Крім того, ці речовини мають негативну тенденцію до агрегації, що призводить до зниження плинності та змочуваності. Сформовані агломерати руйнуються ультразвуковим гомогенізатором, а дисперсія постійно стабільна для запобігання повторному агрегації.
При аналізі розміру частинок дисперсія має вирішальне значення для процесу вимірювання. Частинки можна ідентифікувати лише в процесі вимірювання, і вони виявляються як виявлені сигнали вимірювання в області вимірювання. Тому нерозсудовані агломерати призводять до значних помилок вимірювання. За допомогою ультразвуку частинки підрозділяються для підготовки до подальших вимірювань.
Коли використовується ультразвукова емульгування, дві не зізнаються рідини, такі як нафта та вода, переробляються в квазі однорідний лосьйон. Порівняно з традиційними методами, що використовують ротори, ультразвукове дослідження може виробляти тонко дисперсований лосьйон з дуже невеликим розміром крапель і дуже високою стабільністю. Ні утворення скупчень, ні кластерів, ні осідання крапель не відбувається. При використанні традиційних методів, таких як ротори або змішувачі, повільне перемішування часто призводить до розділення рідини. Змішування занадто швидко може призвести до небажаних включення повітря. Ультразвукові гомогенізатори зазвичай використовуються в аптеках для якісного невеликого виробництва мазі.
У нашому повсякденному житті ми зіткнемося з багатьма різними формами ультразвукового гомогенізованого лосьйону, наприклад, в косметиці чи лосьйоні.
Гомогенізація
Обсяг застосування технології ультразвукової гомогенізації коливається від виробництва фарби та лаку до гомогенізації зразків стічних вод та ґрунту для аналітичних цілей, а потім для підготовки зразків для аналізу розміру частинок. Особливо для промислових стічних вод необхідно постійно перевіряти наявність важких металів, жирів або олій у екологічних лабораторіях, щоб вжити негайних заходів, коли концентрація перевищує стандарт. Для результатів репрезентативного аналізу необхідно перетворити зразок стічних вод у однорідний стан. Це досягається за допомогою ультразвукової гомогенізації з високою надійністю за дуже короткий проміжок часу.
Для того, щоб охарактеризувати потенціал сміттєзвалища та оцінку забруднюючих речовин зразків відходів, таких як ПАВ (поліциклічні ароматичні вуглеводні), важкі метали або MKW (вуглеводні мінеральної олії) у ґрунті, ультразвукову екстракцію використовується як процес швидкого гомогенізації як альтернативний метод для елюція.
У сільському господарстві ультразвукові гомогенізатори використовуються для приготування зразків, щоб згодом визначити вміст ТГК у каннабісі та концентрацію ПАВ у рослинних продуктах (наприклад, полуниця) на основі навантаження ґрунту.
Ультразвукові гомогенізатори часто використовуються для контролю якості їжі. Для того, щоб задовольнити граничні значення, вміст селітри в сирі повинен бути виміряний у лабораторії. Попередній метод використання дистиляції метанолу та подальшої фотометрії ксиленолу був дуже проблематичним в токсикології та особливо трудомістким. Тому для кількісного визначення вмісту нітратів або механічного попереднього розчавлення сиру. Потім за короткий проміжок часу в клітинах троянд -вузлів було проведено щільну та дрібну гомогенізацію за допомогою ультразвуку. Досяжний розмір частинок становить менше 1 мкм, і оскільки утворення агрегації не відбувається, воно значно сприяє подальшій фільтрації до кількісно вимивання іонів.
