Az ultrahang felhasználható a kémiában a reakciósebesség és a termékhozam növelésére. Az ultrahang kémiai reakciókra gyakorolt hatásainak nagy részét a kavitáció okozza: a kis buborékok képződése és törése oldószerekben. Ebben az áttekintésben először áttekintést adunk a kavitáció fizikai hátteréről, és megvitatjuk annak függőségét az olyan tényezőktől, mint például a hangintenzitás és a frekvencia, az oldószer és a hőmérséklet. Az ultrahangnak a kémiai reakciókra gyakorolt hatását mind a homogén, mind a heterogén folyadék-szilárd rendszerek esetében figyelembe veszik. Az első mezőt elsősorban az ultrahangnak a polimerizációra és a depolimerizációs reakciókra gyakorolt hatásának megvitatásával szemléltetik, míg a második mezőt a szerves szintézis kiválasztott példái szemléltetik. Röviden megvitattuk azt a tendenciát is, hogy az ultrahang megváltoztatja a reakciómechanizmust, hogy támogassa a homogén (nem pedig a heterogén) útvonalat. Egy adott út konkrét preferenciáját szonokémiai körülmények között, a mechanikus keverés alatti úttól eltérően, "szonokémiai átalakításnak" nevezzük. Összehasonlította a laboratóriumi skála kísérletekhez használt ultrahangos berendezéseket, és néhány gyakorlati "technikát és csapdát" nyújtott.
A sejtek ultrahangos megszakítása és lízise
Az ultrahangos szonokémiai berendezéseket elsősorban a minta előkészítéséhez és előállításához használják. Ezek a mezők különösen magukban foglalják a különféle anyagok homogenizálását, emulgeálódását és szuszpenzióját, valamint a kémiai reakciók gyorsulását, a sejtlízist és a sejtek tartalmának extrahálását. Az ultrahangos szonokémiai berendezések használata szelektíven megsemmisítheti bizonyos anyagokat, lerövidítheti az unalmas előkészítési folyamatokat és javíthatja a sok reakció hozamát. Összehasonlítás a mechanikus feldolgozó berendezésekkel, például a bolygógömbmalmokkal, a rotorok/statorok vagy a GAP homogenizátorokkal azt mutatja, hogy az ultrahangos szonokémiai berendezések nagyobb hatékonysággal működnek, különös tekintettel a reprodukálható eredményekre. Az elemzés tendenciája az, hogy a minta mérete egyre kisebb, és a vegyi anyagok használata szintén csökken. Például az utóbbi években az ultrahangos szonokémiai berendezések használata döntő jelentőségűvé vált, mivel még a legkisebb mintaméretekhez is gyors, gazdaságos és reprodukálható feldolgozás szükséges.
A sejtek és a mikroorganizmusok megsemmisítése
A modern laboratóriumokban ultrahangos szonokémiai berendezéseket használnak a sejtfalak lebontására a sejtek tartalmának, például a fehérjék kinyerésére, anélkül, hogy károsítanák őket. A sejtszuszpenzióba bevezetett energia egy részét súrlódás révén hőre alakítják. A sejtek tartalmának hőtartalmának elkerülése érdekében a mintát az ultrahangkezelés során vagy hűtőtartályban, vagy hűtőszalagban hűtve, az ultrahangkezelés során. A rózsaszó egyenletesen képes ultrahanggal kezelni a mikroorganizmusokat, mivel az ultrahang energiája arra készteti a mintát, hogy többször keringjen a szonda alatt és az oldalsó kar alatt. A jégfürdőbe helyezve az üvegfelület kibővül és hatékonyan lehűti a tartalmat.
A sejtmembránok megsemmisítése nagymértékben függ a sejtek rugalmasságától. A sejtkomponensek, például a mitokondriumok vagy a citoplazma részben megszakadhatnak a bemeneti ultrahang energia és az extrakciós teljesítmény megváltoztatásával. Különösen a gyógyszer-rezisztens baktériumok (például a Streptococcus), a gombák, a spórák, az élesztő vagy a szöveti minták esetében a közvetlen pusztítás nagyon nagy ultrahang amplitúdókkal érhető el, mivel a mikrotubák nagyon nagy mennyiségű energiát adhatnak a legkisebb minta méretébe.
Mikroliterek használatakor a hab és a splash a tartályban nagyobb probléma. Értékes mintadarabok elvesztését okozhatja. Ezért a teljesítményszabályozás nagyon fontos. Ha meg akarja pusztítani az instabil falakkal rendelkező cellákat, csak kis mennyiségre vagy amplitúdóra van szükség. Annak érdekében, hogy folyamatosan feloldódjanak nagy mennyiségben, egy ultrahangos kamrával rendelkező üvegből vagy rozsdamentes acélból készült speciális áramlási tartályt használunk a szuszpenzió minden részecskéjének azonos szilárdsággal történő kezelésére. Ha a tartályt kiegészítő hűtőkabáttal van felszerelve, akkor kiküszöböli a cella tartalmának hőkárosodását. Az idegen részecskék, például a szonda eróziós részecskéi általi szennyeződés elkerülése érdekében a közvetett ultrahangos kezelést részesítik előnyben a csésze -erősítőkben vagy a csésze szarvban. Ez a módszer egyenletes erőt és hűtést ér el.
Alkalmazások a biokémiában és az orvostudományban:
A szervezeti termesztés megsemmisítése
A szubcelluláris komponenseket és a vírusokat sérülés nélkül megszakítottuk.
Szülői gyermek tesztelés
Gyorsan kivonja a mátrixmentes hemolízist a feltételezett apa EDTA -véréből az apasági vizsgálathoz (csökkenti az előkészítési időt kb. 30 perccel).
Urológiai műtét
A sperma összetételének biokémiai membrán -elemzése.
Genetikai kutatás
Kivonja a DNS -t az emberi test anyagokból.
Liposzóma előkészítés
Az SLV (egyrétegű liposzómák) előállításának fő módszere az ultrahang (20 kHz) MLV (többrétegű liposzómák) bontására.
A himlő oltás kezelése
Készítsen egyenletesen elosztott fertőzési oldatot.
Eloszlatott
Az ultrahangos energia segítségével a szilárd részecskék vagy akár a folyadékok diszpergálhatók egy másik hordozóba. A nanoméretű porokat, például a titán -dioxidot vagy a pirolitikus szilícium -dioxidot, egyre inkább használják a tesztfestékek és bevonatok előállításában, vagy a kis autótestek felületeinek polírozásához, nagy fajlagos felületük és folyamatosan növekvő reakciópotenciáljuk miatt. Ezenkívül ezek az anyagok kedvezőtlen hajlamosak az aggregálódásra, ami csökkenti a folyékonyságot és a nedvesíthetőséget. A képződött agglomerátumokat egy ultrahangos homogenizátor megszakítja, és a diszperzió tartósan stabilizálódik az újraglomeráció megelőzése érdekében.
A részecskeméret -elemzés során a diszperzió elengedhetetlen a mérési folyamathoz. A részecskék csak a mérési folyamat során azonosíthatók, és kimutatható mérési jelekként jelennek meg a mérési területen. Ezért a felszámított agglomerátumok jelentős hibás mérésekhez vezetnek. Az ultrahang segítségével a részecskéket felosztják, hogy felkészüljenek a későbbi mérésekre.
Az ultrahangos emulgeálódás esetén két elegyíthetetlen folyadékot, például olajat és vizet dolgozzanak fel kvázi homogén testápolóvá. Összehasonlítva a rotorok használati hagyományos módszereivel, az ultrahang finoman eloszlatott krémet eredményezhet, nagyon kicsi cseppmérettel és nagyon nagy stabilitással. Sem a csomók vagy a klaszterek képződése, sem a cseppek rendezése. Ha hagyományos módszereket, például rotorokat vagy keverőgépeket használ, a lassú keverés gyakran folyékony elválasztáshoz vezet. A túl gyors keverés nem kívánt levegő zárványokat okozhat. Az ultrahangos homogenizátorokat általában használják a gyógyszertárakban a kenőcsök magas színvonalú kisméretű előállításához.
A mindennapi életünkben az ultrahangos homogenizált krém, például a kozmetikumokban vagy a krémben sokféle formával találkozunk.
Homogenizálás
Az ultrahangos homogenizációs technológia alkalmazási körét a festékek és lakkok előállításától kezdve a szennyvíz- és talajminták homogenizációjáig, majd a részecskeméret -elemzéshez való előkészítés mintavételéig terjednek. Különösen az ipari szennyvíz esetében folyamatosan ellenőrzik a környezetvédelmi laboratóriumokban nehézfémek, zsírok vagy olajok jelenlétét, hogy azonnali intézkedéseket tegyenek, amikor a koncentráció meghaladja a szabványt. A reprezentatív elemzési eredményekhez a szennyvízmintát homogén állapotba kell alakítani. Ezt ultrahangos homogenizációval érik el, nagy megbízhatósággal, nagyon rövid idő alatt.
Annak érdekében, hogy a hulladékminták, például a PAH (policiklusos aromás szénhidrogének), a nehézfémek vagy az MKW (ásványolaj -szénhidrogének) szennyezőanyag -potenciáljának és szennyezőanyag -értékelésének jellemzése érdekében az ultrahangos extrahálást használják gyors homogenizációs folyamatként alternatív módszerként. Elúció.
A mezőgazdaságban ultrahangos homogenizátorokat használnak a minta előkészítéséhez, hogy később meghatározzák a kannabisz THC tartalmát és a PAH koncentrációját a növényi ételekben (például eper) a talajterhelés alapján.
Az ultrahangos homogenizátorokat gyakran használják az élelmiszer -minőség -ellenőrzéshez. Annak érdekében, hogy megfeleljen a határnak, a sajt nitráttartalmát a laboratóriumban kell mérni. A xilenol-metanol desztilláció és az azt követő fotometria alkalmazásának előző módszere nagyon problematikus volt a toxikológiában és különösen az időigényben. Ezért a nitráttartalom kvantitatív meghatározása vagy a sajt előzetes összetörése érdekében. Ezután rövid idő alatt ultrahangot használtunk sűrű és finom homogenizáció elvégzésére a Rosebud sejtekben. Az elérhető részecskeméret kevesebb, mint 1 μm, és az aggregátumképződés hiánya miatt ez nagymértékben megkönnyíti a későbbi szűrést az ionok mennyiségi mosásához.
