Prinsip dan tindakan mekanikal penghancur sel ultrasonik
Ultrasound adalah gelombang mekanikal elastik dalam medium bahan. Ini adalah bentuk turun naik, sehingga dapat digunakan untuk mengesan maklumat fisiologi dan patologi tubuh manusia, serta ultrasound diagnostik. Pada masa yang sama, ia adalah bentuk tenaga. Apabila dosis ultrasound tertentu ditransmisikan dalam organisma, interaksi antara mereka dapat menyebabkan fungsi dan struktur organisma berubah, iaitu kesan biologi ultrasound. Kesan ultrasound pada sel terutamanya kesan terma, peronggaan dan mekanikal. Kesan termal adalah bahawa ketika ultrasound merambat dalam medium, daya geseran menghalang getaran molekul yang disebabkan oleh ultrasound, yang mengubah sebahagian tenaga menjadi hipertermia tempatan (42-43 ℃), kerana suhu mematikan tisu normal adalah 45.7 ℃, sementara tisu tumor Tisu normal sangat sensitif, sehingga metabolisme sel-sel tumor terganggu pada suhu ini, dan sintesis DNA, RNA, dan protein terjejas, sehingga membunuh sel-sel barah sementara jaringan normal tidak terjejas. Kesan peronggaan adalah bahawa vakuola terbentuk di organisme di bawah penyinaran ultrasound, dan tekanan ricih mekanikal dan turbulensi dihasilkan dengan getaran vakuola dan ledakan ganasnya, yang menyebabkan tumor berdarah dan tisu runtuh dan menyebabkan nekrosis. Di samping itu, suhu tinggi seketika (kira-kira 5000 ° C) dan tekanan tinggi (hingga 500 × 104Pa) dihasilkan apabila gelembung kavitasi pecah, yang secara termal dapat memisahkan wap air untuk menghasilkan radikal .OH dan atom .H, yang terdiri daripada .OH radikal dan .H. Reaksi redoks yang disebabkan oleh atom boleh menyebabkan degradasi polimer, ketidakaktifan enzim, peroksidasi lipid dan pembunuhan sel. Kesan mekanikal adalah kesan utama ultrasound. Pemampatan bergantian dan pengembangan partikel medium semasa penyebaran ultrasound merupakan perubahan tekanan, yang menyebabkan kerosakan pada struktur sel. Kekuatan kesan pembunuhan berkait rapat dengan kekerapan dan intensiti ultrasound.
Prinsip asas penghancur sel ultrasonik Alat penghancur sel ultrasonik menggunakan kesan penyebaran gelombang ultrasonik dalam cecair sehingga menyebabkan cecair menghasilkan peronggaan, sehingga memecahkan zarah pepejal atau tisu sel di dalam cecair. Penghancur sel ultrasonik terdiri daripada penjana ultrasonik dan transduser. Penjana ultrasonik mengubah tenaga elektrik menjadi 18-21KHz tenaga elektrik bergantian untuk membekalkan transduser. Penggetar piezoelektrik bitan zirkonate titanate adalah jantung transduser. Ia meregang dan berubah secara elastik dengan voltan bergantian pada frekuensi 18-21KHz, dan transduser bergetar secara membujur. Gelombang getaran menghasilkan kesan peronggaan melalui tanduk aloi titanium yang direndam dalam larutan biologi, yang menggerakkan zarah biologi di medium untuk bergetar dengan ganas.
