Какви са приложенията на ултразвуковата сонохимия в медицината?

Ултразвукът може да се използва в химията за увеличаване на скоростта на реакцията и добива на продукта. По -голямата част от въздействието на ултразвука върху химичните реакции се дължи на кавитация: образуването и разкъсване на малки мехурчета в разтворители. В този преглед първо предоставяме преглед на физическия произход на кавитацията и обсъждаме неговата зависимост от фактори като интензивност на звука и честота, разтворител и температура. Влиянието на ултразвука върху химичните реакции се счита както за хомогенни, така и за хетерогенни течни твърди системи. Първото поле се илюстрира главно чрез обсъждане на въздействието на ултразвука върху реакциите на полимеризация и деполимеризация, докато второто поле е илюстрирано чрез избрани примери в органичния синтез. Също така накратко обсъдихме тенденцията на ултразвук, променящ механизма на реакцията за поддържане на хомогенен (а не хетерогенен) път. Специфичното предпочитание за специфичен път при сонохимични условия е различно от пътя при механично разбъркване и се нарича „сонохимично преобразуване“. Сравнихме ултразвуковото оборудване, използвано за експерименти с лабораторни мащаби и предоставихме някои практически съвети и капани.

 

Ултразвукова фрагментация и клетъчен лизис

 

Ултразвуковото сонохимично оборудване се използва главно за подготовка и производство на проби. Тези полета включват по -специално хомогенизация, емулгиране и суспензия на различни вещества, както и ускоряване на химичните реакции, фрагментацията на клетките и извличането на съдържанието на клетките. Използването на ултразвуково сонохимично оборудване може избирателно да унищожи определени вещества, да съкрати досадния процес на подготовка и да подобри добива на много реакции. Сравнение с механично оборудване за обработка като мелници за планетарни топки, ротори/статисти или пролуки хомогенизатори показва, че ултразвуковото сонохимично оборудване работи с по -висока ефективност, особено което прави възможни възпроизводими резултати. Тенденцията на анализа е, че размерът на извадката става все по -малък и използването на химикали също намалява. Например през последните години използването на ултразвуково сонохимично оборудване стана от решаващо значение, тъй като дори и най -малкият размер на извадката изисква бърза, икономична и повтаряща се обработка.

 

Унищожаване на клетки и микроорганизми

 

В съвременните лаборатории се използва ултразвуково сонохимично оборудване за унищожаване на клетъчните стени за извличане на съдържание на клетки, като протеини, без да ги уврежда. Част от енергията, въведена в клетъчната суспензия, се преобразува в топлина чрез триене. За да се избегне термично увреждане на съдържанието на клетките, пробата периодично се подлага на периодично ултразвуково лечение или се охлажда в охлаждащ контейнер по време на ултразвуково лечение. Розовото езерце може да извърши равномерно ултразвуково лечение на микроорганизми, тъй като ултразвуковата енергия принуждава пробата да се циркулира многократно под сондата и в цялата странична ръка. Поставен в ледена баня, поради разширяването на стъклената повърхност, той може ефективно да охлади съдържанието.

Разрушаването на клетъчните мембрани до голяма степен зависи от еластичността на клетките. Клетъчните компоненти, като митохондрии или цитоплазма, могат частично да бъдат нарушени чрез промяна на входна ултразвукова енергия и мощност на екстракция. За особено устойчиви бактерии (като стрептококи), гъби, спори, дрожди или тъканни проби, може да се постигне директно унищожаване чрез микро върхове с много високи ултразвукови амплитуди, тъй като микро върховете могат да въведат много голямо количество енергия в най -малкия размер на пробата .

 

Когато използвате микролитри, пяната и пръскането в контейнера са по -голям проблем. Може да причини ценна загуба на пробни материали. Следователно регулирането на мощността е много важно. Ако искате да унищожите клетките с нестабилни стени, е необходимо само малко количество мощност или амплитуда. За да се разтваря непрекъснато в големи количества, се използва специален контейнер за поток, изработен от стъкло или неръждаема стомана с ултразвукова камера за третиране на всяка частица от суспензията със същата якост. Ако контейнерът е допълнително оборудван с охлаждащо яке, може да се изключи термично увреждане на съдържанието на клетката. За да се избегне замърсяване от чужди частици, като ерозивни частици от сондата, се предпочита индиректното ултразвуково лечение при бустер на чаша или чаша. Този метод постига еднаква якост и охлаждане.

 

Приложения в областта на биохимията и медицината:

 

1. Унищожаване на организационната култура

Подклетъчните компоненти и вируси се унищожават без никакви щети.

2. Идентификация на детето на родители

Бързо извличане на матрица без хемолитични вещества от кръвта на EDTA на предполагаемия баща за идентифициране на родител-дете (намаляване на времето за подготовка с приблизително 30 минути).

3. Урология

Анализ на биохимична мембрана на компонентите на сперматозоидите.

4. Генетични изследвания

Екстрактирайте ДНК от човешките материали за тялото.

5. Липидна подготовка

Използването на ултразвук (20 kHz) за разлагане на MLV (многослойни липозоми) е основният метод за производство на SLV (монослойни липозоми).

6. Лечение на ваксина срещу едра шарка

Пригответе равномерно разпределен разтвор за инфекция.

 

Разпръснати

С помощта на ултразвукова енергия твърдите частици или дори течности могат да бъдат разпръснати в друг носител. Наноразмерните прахове, като титанов диоксид или силициев диоксид, все повече се използват при производството и тестване на бои и бои, както и при полиране на малки повърхности на тялото на автомобила поради голямата им специфична повърхностна площ и увеличаващ се реакционен потенциал. В допълнение, тези вещества имат неблагоприятна тенденция към агрегиране, което води до намаляване на течността и омокряемостта. Образумените агломерати се унищожават чрез ултразвуков хомогенизатор и дисперсията е постоянно стабилна за предотвратяване на агрегацията на реколтата.

При анализа на размера на частиците дисперсията е от решаващо значение за процеса на измерване. Частиците могат да бъдат идентифицирани само по време на процеса на измерване и те се появяват като откриваеми сигнали за измерване в зоната на измерване. Следователно, неразделените агломерати водят до значителни грешки в измерването. С помощта на ултразвук частиците се подразделят да се подготвят за последващи измервания.

Когато се използва ултразвукова емулгиране, две несметни течности като масло и вода се преработват в квази хомогенен лосион. В сравнение с традиционните методи, използващи ротори, ултразвукът може да произведе фино диспергиран лосион с много малък размер на капчиците и много висока стабилност. Нито се образува образуване на бучки или клъстери, нито утаяване на капчици. Когато използвате традиционни методи като ротори или смесители, бавното разбъркване често води до разделяне на течността. Смесването твърде бързо може да доведе до нежелани въздушни включвания. Ултразвуковите хомогенизатори обикновено се използват в аптеките за висококачествено дребномащабно производство на мехлеми.

В ежедневието си ще срещнем много различни форми на ултразвуков хомогенизиран лосион, като например в козметиката или лосиона.

Хомогенизация

 

Обхватът на приложението на ултразвуковата технология за хомогенизация варира от производството на боя и лак до хомогенизиране на проби от отпадни води и почви за аналитични цели и след това до приготвяне на проба за анализ на размера на частиците. Особено за индустриалните отпадни води е необходимо непрекъснато да се проверява за наличието на тежки метали, мазнини или масла в лаборатории за околната среда, за да се предприемат незабавни мерки, когато концентрацията надвишава стандарта. За резултатите от представителния анализ е необходимо да се преобразува пробата за отпадни води в хомогенно състояние. Това се постига чрез ултразвукова хомогенизация с висока надеждност за много кратък период от време.

In order to characterize the landfill potential and pollutant assessment of waste samples, such as PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), heavy metals, or MKW (mineral oil hydrocarbons) in soil, ultrasonic extraction is used as a rapid homogenization process as an alternative method for елуиране.

В селското стопанство ултразвуковите хомогенизатори се използват за подготовка на проби за впоследствие определяне на съдържанието на THC в канабиса и концентрацията на ПАХ в зеленчукови храни (като ягоди) въз основа на натоварването на почвата.

Ултразвуковите хомогенизатори често се използват за контрол на качеството на храната. За да се отговори на граничните стойности, съдържанието на нитрати в сиренето трябва да се измерва в лабораторията. Предишният метод за използване на дестилация на ксиленол метанол и последваща фотометрия е много проблематичен в токсикологията и особено отнема време. Следователно, за да се определи количествено съдържанието на нитрати или механично предварително смачка сиренето. След това, за кратък период от време, в клетките на розовите възли се провежда плътна и фина хомогенизация, използвайки ултразвук. Постижимият размер на частиците е по -малък от 1 μm и тъй като образуването на агрегиране не се появява, той значително насърчава последващата филтрация за количествено измиване на йони.