超聲波技術在細胞破碎領域的應用有待發展

 

但是由于細菌、酵母、真菌、植物細胞壁的組成成分不同，且同類細胞結成的網狀結構也不同，所以其細胞壁的堅固程度不同。而動物細胞雖沒有細胞壁，但具有細胞膜，也需要一定的細胞破碎方法來破膜，達到提取產物的目的。

 

超聲波是物質介質中的一種彈性機械波，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，當達到一定劑量的超聲在生物體內傳播時，通過它們之間的相互作用，能引起生物體的功能和結構發生變化，即超聲生物效應。

 

超聲對細胞的作用主要有熱效應，空化效應和機械效應。

 

熱效應是當超聲在介質中傳播時，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胞的代謝發生障礙，DNA、RNA、蛋白質合成受到影響，從而殺傷癌細胞而正常組織不受影響。

 

空化效應是在超聲照射下，生物體內形成空泡，隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產生出機械剪切壓力和動蕩，使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。另外，空化泡破裂時產生瞬時高溫（約5000℃）、高壓（可達500×104Pa），可使水蒸氣熱解離產生.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可導致多聚物降解、酶失活、脂質過氧化和細胞殺傷。

 

機械效應是超聲的原發效應，超聲波在傳播過程中介質質點交替地壓縮與伸張構成了壓力變化，引起細胞結構損傷。殺傷作用的強弱與超聲的頻率和強度密切相關。

 

超聲波破碎作為細胞破碎的一種方法在實驗室規模應用較普遍，處理少量樣品時操作簡便，液量損失少，但是超聲波產生的化學自由基團能使某些敏感性活性物質變性失活。而且大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應采取相應降溫措施。從前面可以看出超聲波破碎細胞技術遠未完善，還有待進一步發展。