Mitkä ovat ultraääni -sonokemian sovellukset lääketieteessä?

 

Ultraääniä voidaan käyttää kemiassa reaktioasteen ja tuotteiden saannon lisäämiseksi. Suurin osa ultraäänen vaikutuksista kemiallisiin reaktioihin johtuu kavitaatiosta: pienten kuplien muodostuminen ja repeämä liuottimissa. Tässä katsauksessa tarjoamme ensin yleiskuvan kavitaation fyysisestä taustasta ja keskustelemme sen riippuvuudesta tekijöistä, kuten äänenvoimakkuudesta ja taajuudesta, liuottimesta ja lämpötilasta. Ultraäänen vaikutusta kemiallisiin reaktioihin tarkastellaan sekä homogeenisiin että heterogeenisiin neste-kiinteisiin järjestelmiin. Ensimmäistä kenttää havainnollistetaan pääasiassa keskustelemalla ultraäänen vaikutuksesta polymerointi- ja depolymerointireaktioihin, kun taas toista kenttää havainnollistetaan valituilla esimerkeillä orgaanisessa synteesissä. Keskustelimme myös lyhyesti ultraäänien suuntauksesta, joka muuttaa reaktiomekanismia tukemaan homogeenista (eikä heterogeenistä) reittiä. Erityistä tietyn polun mieltymyksiä sonokemiallisissa olosuhteissa, jotka eroavat mekaanisen sekoittamisen polulla, kutsutaan "sonokemialliseksi muuntamiseksi". Verrattuna laboratoriokaavakokeisiin käytettyjen ultraäänilaitteiden verrattuna ja tarjosi joitain käytännöllisiä "tekniikoita ja ansoja".

 

Solujen ultraäänihäiriöt ja hajoamiset

 

Ultraäänisonokemiallisia laitteita käytetään pääasiassa näytteiden valmistukseen ja tuotantoon. Nämä kentät sisältävät erityisesti eri aineiden homogenisoinnin, emulgoitumisen ja suspension sekä kemiallisten reaktioiden kiihtymisen, solujen hajoamisen ja solujen sisällön uuttamisen. Ultraäänien sonokemiallisten laitteiden käyttö voi valikoivasti tuhota tiettyjä aineita, lyhentää tylsiä valmistusprosesseja ja parantaa monien reaktioiden satoa. Vertailu mekaanisiin prosessointilaitteisiin, kuten planeettapallomyllyt, roottorit/statorit tai aukkojen homogenisaattorit, osoittaa, että ultraääni -sonokemialliset laitteet toimivat suuremmalla tehokkuudella, etenkin toistettavien tulosten mahdollistaminen. Analyysin suuntaus on, että näytteen koko pienenee ja myös kemikaalien käyttö pienenee. Esimerkiksi viime vuosina ultraäänien sonokemiallisten laitteiden käytöstä on tullut ratkaisevan tärkeää, koska pienimmät otoskoot vaativat nopeaa, taloudellista ja toistettavissa olevaa prosessointia.

 

 

Solujen ja mikro -organismien tuhoaminen

 

Nykyaikaisissa laboratorioissa ultraäänisonokemiallisia laitteita käytetään soluseinämien hajottamiseen solujen sisällön, kuten proteiinien, poistamiseen vahingoittamatta niitä. Solususpensioon tuodun energian osa muuttuu lämpöksi kitkan kautta. Solujen sisällön lämpövaurioiden välttämiseksi näyte joko altistetaan ajoittainen ultraäänikäsittely määräajoin tai jäähdytetään jäähdytysastiassa ultraäänikäsittelyn aikana. Rose -lampi pystyy hoitamaan yhtenäisesti mikro -organismeja ultraäänellä, koska ultraäänienergia pakottaa näytteen kiertämään toistuvasti koettimen alla ja koko sivuvarren alla. Lasipinta laajenee jäähauteeseen ja jäähdyttää sisältöä tehokkaasti.

 

Solukalvojen tuhoaminen riippuu suurelta osin solujen joustavuudesta. Solukomponentit, kuten mitokondriot tai sytoplasma, voidaan osittain häiritä muuttamalla tulo -ultraäänenergiaa ja uuttamistehoa. Erityisesti lääkeaineresistenteille bakteereille (kuten Streptococcus), sienille, itiöille, hiiva- tai kudosnäytteille, suoraa tuhoamista voidaan saavuttaa erittäin korkealla ultraääninämpikillä mikrotutkien avulla, koska mikroputket voivat syöttää erittäin suuria määriä energiaa pienimpiin otoskokoihin.

 

Kun käytät mikrolitroja, vaahto ja roiske astiassa ovat suurempi ongelma. Voi aiheuttaa arvokkaiden näytesaineiden menettämistä. Siksi vallansäätely on erittäin tärkeä. Jos haluat tuhota solut epävakaalla seinämillä, tarvitaan vain pieni määrä tehoa tai amplitudia. Jatkuvan määrien liuottamiseksi jatkuvasti lasista tai ruostumattomasta teräksestä valmistettua virtausastiaa ultraäänikammiolla käytetään suspension jokaisen hiukkasen käsittelemiseksi samalla lujuudella. Jos säiliö on varustettu ylimääräisellä jäähdytystakilla, se voi eliminoida solun sisällön lämpövaurion. Vieraille hiukkasten saastumisen välttämiseksi, kuten koettimien eroosiohiukkaset, epäsuora ultraäänikäsittely on edullinen kuppivahvistimissa tai kuppisarvissa. Tämä menetelmä saavuttaa tasaisen lujuuden ja jäähdytyksen.

 

 

Sovellukset biokemiassa ja lääketieteessä:

 

Organisaation viljelyn tuhoaminen

 

Solunsisäiset komponentit ja virukset häiriintyivät ilman vaurioita.

 

Vanhemman lapsen testaus

 

Uuteta nopeasti matriisivapaa hemolyysi oletetusta isän EDTA -verestä isyystestejä varten (vähentämällä valmisteluaikaa noin 30 minuuttia).

 

Urologialeikkaus

 

Sperman koostumuksen biokemiallinen kalvoanalyysi.

 

Geneettinen tutkimus

 

Uute DNA ihmisen kehon materiaaleista.

 

Liposomien valmistus

 

Ultraäänen (20 kHz) käyttö MLV: n (monikerroksisten liposomien) hajoamiseen on päämenetelmä SLV: n (yksikerroksisten liposomien) tuottamiseksi.

 

Isorokkorokotteen hoito

 

Valmista tasaisesti hajautettu infektioliuos.

 

Hajaantunut

 

Ultraäänienergian avulla kiinteät hiukkaset tai jopa nesteet voidaan dispergoitua toiseen kantolaitteeseen. Nanomittakaavan jauheita, kuten titaanidioksidia tai pyrolyyttistä piidioksidia, käytetään yhä enemmän tesimaalien ja pinnoitteiden tuotannossa tai pienten autokappaleiden pintojen kiillottamiseen niiden suuren spesifisen pinta -alan ja jatkuvasti kasvavan reaktiopotentiaalin vuoksi. Lisäksi näillä aineilla on epäsuotuisa taipumus aggregoida, mikä johtaa vähentyneeseen juoksevuuteen ja kostutettavuuteen. Muodostuneet agglomeraatit häiritsevät ultraäänihomogenisaattoria ja dispersio stabiloidaan pysyvästi estämään uudelleenkäynnistys.

Hiukkaskoonalyysissä dispersio on ratkaisevan tärkeä mittausprosessille. Hiukkaset voidaan tunnistaa vain mittausprosessin aikana ja näyttää havaittavissa olevina mittaussignaaleina mittausalueella. Siksi alpomattomat agglomeraatit johtavat merkittäviin virheellisiin mittauksiin. Ultraäänen avulla hiukkaset on jaettu jakamiseen seuraaviin mittauksiin.

Kun ultraäänimulsiota käytetään, kaksi sekoittumatonta nestettä, kuten öljyä ja vettä, prosessoidaan lähes homogeeniseen voidetta. Verrattuna roottoreita käyttäviin perinteisiin menetelmiin, ultraääni voi tuottaa hienoksi dispergoitua voidetta erittäin pienellä pisaran koolla ja erittäin korkealla stabiilisuudella. Klumpujen tai klustereiden muodostumista eikä pisaroiden laskeutumista ei tapahdu. Kun käytetään perinteisiä menetelmiä, kuten roottoreita tai sekoittajia, hidas sekoittaminen johtaa usein nestemäiseen erotukseen. Liian nopeasti sekoittaminen voi aiheuttaa ei -toivottuja ilman sulkeumia. Ultraäänihomogenaattoreita käytetään yleisesti apteekkeissa voiteiden korkealaatuiseen pienimuotoiseen tuotantoon.

Jokapäiväisessä elämässämme kohtaamme monia erilaisia ​​ultraäänihomogenisoidun voidetta, kuten kosmetiikkaa tai voidetta.

 

Homogenointi

 

Ultraäänihomogenointiteknologian levitysalue vaihtelee maalien ja lakkojen tuotannosta jäteveden ja maaperän näytteiden homogenisointiin analyyttisiin tarkoituksiin ja sitten näytteen valmistukseen hiukkasten kokoanalyysiin. Erityisesti teollisuusjäteveden kannalta se tarkistetaan jatkuvasti ympäristölaboratorioissa raskasmetallien, rasvojen tai öljyjen esiintymiseksi välittömien toimenpiteiden toteuttamiseksi, kun pitoisuus ylittää standardin. Edustavien analyysitulojen osalta on tarpeen muuttaa jätevesinäyte homogeeniseksi tilaksi. Tämä saavutetaan ultraäänihomogenisoinnin avulla, jolla on korkea luotettavuus hyvin lyhyessä ajassa.

Jätenäytteiden, kuten PAH: n (poltisyklisten aromaattisten hiilivetyjen), raskasmetallien tai MKW: n (mineraaliöljyhiilivedyt), karakterisoimiseksi maaperässä käytetään maaperässä, ultraääniuuttoa käytetään nopeana homogenointiprosessina vaihtoehtoisena menetelmänä varten eluointi.

Maataloudessa ultraäänihomogenisaattoreita käytetään näytteen valmistukseen myöhemmin kannabiksen THC -pitoisuuden määrittämiseksi ja PAH -pitoisuuden kasvisruoissa (kuten mansikoilla) maaperän kuormituksen perusteella.

 

Ultraäänihomogenaattoreita käytetään usein elintarvikkeiden laadunvalvontaan. Rajan täyttämiseksi juuston nitraattipitoisuus on mitattava laboratoriossa. Aikaisempi menetelmä ksylenolimetanolin tislauksen ja sitä seuraavan fotometrian käytöstä oli erittäin ongelmallista toksikologiassa ja erityisesti aikaa vievässä. Siksi nitraattipitoisuuden määrittämiseksi kvantitatiivisesti tai murskaamaan juusto mekaanisesti. Sitten, lyhyessä ajassa, ultraääni käytettiin tiheän ja hienon homogenisoinnin suorittamiseen ruusupurun soluissa. Saavutettavissa oleva hiukkaskoko on alle 1 μm, ja koska aggregaattien muodostuminen ei ole, se helpottaa suuresti myöhempää suodatusta ionien kvantitatiiviseksi pesemiseksi.