Các ứng dụng của siêu âm siêu âm trong y học là gì?

Siêu âm có thể được sử dụng trong hóa học để tăng tốc độ phản ứng và năng suất sản phẩm. Phần lớn tác động của siêu âm đối với các phản ứng hóa học là do sự xâm thực: sự hình thành và vỡ của các bong bóng nhỏ trong dung môi. Trong tổng quan này, trước tiên chúng tôi cung cấp một cái nhìn tổng quan về nền vật lý của xâm thực và thảo luận về sự phụ thuộc của nó vào các yếu tố như cường độ âm thanh và tần số, dung môi và nhiệt độ. Ảnh hưởng của siêu âm đối với các phản ứng hóa học được xem xét cho cả hệ thống rắn lỏng đồng nhất và không đồng nhất. Trường đầu tiên chủ yếu được minh họa bằng cách thảo luận về tác động của siêu âm đối với các phản ứng trùng hợp và khử polyme hóa, trong khi trường thứ hai được minh họa thông qua các ví dụ được chọn trong tổng hợp hữu cơ. Chúng tôi cũng đã thảo luận ngắn gọn về xu hướng siêu âm thay đổi cơ chế phản ứng để hỗ trợ con đường đồng nhất (chứ không đồng nhất). Ưu tiên cụ thể cho một con đường cụ thể trong các điều kiện hóa học khác với đường dẫn dưới sự khuấy cơ học và được gọi là "chuyển đổi sonochemical". Chúng tôi đã so sánh các thiết bị siêu âm được sử dụng cho các thí nghiệm quy mô phòng thí nghiệm và cung cấp một số mẹo và bẫy thực tế.

 

Siêu âm phân mảnh và ly giải tế bào

 

Thiết bị siêu âm siêu âm chủ yếu được sử dụng để chuẩn bị và sản xuất mẫu. Các lĩnh vực này đặc biệt bao gồm đồng nhất hóa, nhũ hóa và huyền phù của các chất khác nhau, cũng như tăng tốc của các phản ứng hóa học, phân mảnh tế bào và chiết xuất nội dung tế bào. Việc sử dụng các thiết bị sonochemical siêu âm có thể phá hủy một số chất nhất định, rút ​​ngắn quá trình chuẩn bị tẻ nhạt và cải thiện năng suất của nhiều phản ứng. So sánh với các thiết bị xử lý cơ học như các nhà máy bóng hành tinh, cánh quạt/stator hoặc đồng nhất GAP cho thấy rằng các thiết bị sonochemical siêu âm hoạt động với hiệu quả cao hơn, đặc biệt là tạo ra kết quả có thể tái tạo. Xu hướng phân tích là kích thước mẫu ngày càng nhỏ hơn và việc sử dụng hóa chất cũng đang giảm. Ví dụ, trong những năm gần đây, việc sử dụng các thiết bị sonochemical siêu âm đã trở nên quan trọng, vì ngay cả kích thước mẫu nhỏ nhất cũng cần xử lý nhanh, kinh tế và có thể lặp lại.

 

Phá hủy các tế bào và vi sinh vật

 

Trong các phòng thí nghiệm hiện đại, các thiết bị sonochemical siêu âm được sử dụng để phá hủy thành tế bào để trích xuất hàm lượng tế bào, chẳng hạn như protein, mà không làm hỏng chúng. Một phần năng lượng được đưa vào huyền phù tế bào được chuyển thành nhiệt thông qua ma sát. Để tránh thiệt hại nhiệt cho hàm lượng tế bào, mẫu được điều trị siêu âm không liên tục định kỳ hoặc làm mát trong hộp làm mát trong quá trình xử lý siêu âm. Ao hoa hồng có thể thực hiện điều trị siêu âm đồng nhất trên các vi sinh vật, vì năng lượng siêu âm buộc mẫu phải lưu thông liên tục bên dưới đầu dò và trong toàn bộ cánh tay bên. Được đặt trong bồn nước đá, do sự mở rộng của bề mặt kính, nó có thể làm mát hiệu quả các nội dung.

Sự phá hủy của màng tế bào phần lớn phụ thuộc vào độ co giãn của các tế bào. Các thành phần tế bào, chẳng hạn như ty thể hoặc tế bào chất, có thể bị phá vỡ một phần bằng cách thay đổi năng lượng siêu âm đầu vào và năng lượng chiết xuất. Đối với các vi khuẩn đặc biệt kháng (như streptococci), nấm, bào tử, nấm men hoặc mô mô, có thể đạt được sự phá hủy trực tiếp thông qua các mũi vi mô với biên độ siêu âm rất cao .

 

Khi sử dụng microliter, bọt và văng trong thùng chứa là một vấn đề lớn hơn. Có thể gây mất giá trị vật liệu mẫu. Do đó, quy định quyền lực là rất quan trọng. Nếu bạn muốn phá hủy các tế bào bằng các bức tường không ổn định, chỉ cần một lượng nhỏ sức mạnh hoặc biên độ. Để liên tục hòa tan với số lượng lớn, một thùng chứa dòng chảy đặc biệt làm bằng thủy tinh hoặc thép không gỉ với buồng siêu âm được sử dụng để xử lý từng hạt của hệ thống treo có cùng độ bền. Nếu container được trang bị thêm một chiếc áo khoác làm mát, có thể loại trừ thiệt hại nhiệt cho nội dung tế bào. Để tránh ô nhiễm từ các hạt lạ, chẳng hạn như các hạt ăn mòn từ đầu dò, điều trị siêu âm gián tiếp được ưa thích trong một cúp tăng cường hoặc còi cốc. Phương pháp này đạt được sức mạnh đồng đều và làm mát.

 

Ứng dụng trong Hóa sinh và Y học:

 

1. Sự phá hủy văn hóa tổ chức

Các thành phần và virus dưới tế bào bị phá hủy mà không có bất kỳ thiệt hại.

2. Nhận dạng con cái

Nhanh chóng trích xuất các chất tán huyết miễn phí ma trận từ máu EDTA của người cha giả định để nhận dạng cha mẹ và con cái (giảm thời gian chuẩn bị khoảng 30 phút).

3. Tiết niệu

Phân tích màng sinh hóa của các thành phần tinh trùng.

4. Nghiên cứu di truyền

Chiết xuất DNA từ vật liệu cơ thể người.

5. Chuẩn bị lipid

Việc sử dụng siêu âm (20 kHz) để phân hủy MLV (liposome đa lớp) là phương pháp chính để sản xuất SLV (liposome đơn lớp).

6. Điều trị vắc -xin bệnh đậu mùa

Chuẩn bị một giải pháp nhiễm trùng phân phối đồng đều.

 

Phân tán

Với sự trợ giúp của năng lượng siêu âm, các hạt rắn hoặc thậm chí chất lỏng có thể được phân tán vào một chất mang khác. Bột nano, chẳng hạn như titan dioxide hoặc silica nhiệt phân, ngày càng được sử dụng trong việc sản xuất và thử nghiệm sơn và sơn, cũng như trong việc đánh bóng các bề mặt cơ thể xe nhỏ do diện tích bề mặt riêng của chúng và khả năng phản ứng tăng lên. Ngoài ra, các chất này có xu hướng bất lợi đối với tập hợp, dẫn đến giảm tính trôi chảy và độ ẩm. Các chất kết tụ hình thành bị phá hủy bởi chất đồng nhất siêu âm và sự phân tán ổn định vĩnh viễn để ngăn chặn sự kết hợp lại.

Trong phân tích kích thước hạt, sự phân tán là rất quan trọng cho quá trình đo lường. Các hạt chỉ có thể được xác định trong quá trình đo và chúng xuất hiện dưới dạng tín hiệu đo có thể phát hiện được trong khu vực đo. Do đó, các chất kết tụ chưa được phân phối dẫn đến các lỗi đo lường đáng kể. Với sự trợ giúp của siêu âm, các hạt được chia nhỏ để chuẩn bị cho các phép đo tiếp theo.

Khi sử dụng nhũ hóa siêu âm, hai chất lỏng bất động như dầu và nước được chế biến thành kem dưỡng da đồng nhất. So với các phương pháp truyền thống sử dụng cánh quạt, siêu âm có thể tạo ra kem dưỡng da phân tán mịn với kích thước giọt rất nhỏ và độ ổn định rất cao. Không phải sự hình thành của các cụm hoặc cụm cũng như sự lắng đọng của các giọt. Khi sử dụng các phương pháp truyền thống như cánh quạt hoặc máy trộn, việc khuấy chậm thường dẫn đến sự phân tách chất lỏng. Trộn quá nhanh có thể dẫn đến bao gồm không khí không mong muốn. Các chất đồng nhất siêu âm thường được sử dụng trong các hiệu thuốc để sản xuất thuốc mỡ quy mô nhỏ chất lượng cao.

Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, chúng ta sẽ gặp nhiều dạng kem dưỡng da đồng nhất khác nhau, chẳng hạn như trong mỹ phẩm hoặc kem dưỡng da.

Đồng nhất hóa

 

Phạm vi ứng dụng của công nghệ đồng nhất siêu âm bao gồm từ việc sản xuất sơn và vecni đến đồng nhất hóa các mẫu nước thải và đất cho mục đích phân tích, sau đó để chuẩn bị mẫu để phân tích kích thước hạt. Đặc biệt đối với nước thải công nghiệp, cần phải liên tục kiểm tra sự hiện diện của kim loại nặng, chất béo hoặc dầu trong các phòng thí nghiệm môi trường để thực hiện các biện pháp ngay lập tức khi nồng độ vượt quá tiêu chuẩn. Đối với kết quả phân tích đại diện, cần phải chuyển đổi mẫu nước thải thành trạng thái đồng nhất. Điều này đạt được thông qua đồng nhất siêu âm với độ tin cậy cao trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Để mô tả tiềm năng bãi rác và đánh giá chất gây ô nhiễm của các mẫu chất thải, chẳng hạn như PAH (hydrocarbon thơm đa vòng), kim loại nặng hoặc MKW (hydrocarbon dầu khoáng) trong đất sự rửa tội.

Trong nông nghiệp, các chất đồng nhất siêu âm được sử dụng để chuẩn bị mẫu để xác định hàm lượng THC trong cần sa và nồng độ PAH trong thực phẩm rau (như dâu tây) dựa trên tải lượng đất.

Các chất đồng nhất siêu âm thường được sử dụng để kiểm soát chất lượng thực phẩm. Để đáp ứng các giá trị giới hạn, hàm lượng nitrat của phô mai phải được đo trong phòng thí nghiệm. Phương pháp trước đây của việc sử dụng chưng cất xylenol metanol và trắc quang tiếp theo là rất có vấn đề về độc chất và đặc biệt là tốn thời gian. Do đó, để xác định định lượng hàm lượng nitrat hoặc nghiền trước khi nghiền nát phô mai. Sau đó, trong một khoảng thời gian ngắn, sự đồng nhất hóa dày đặc và tốt được thực hiện trong các tế bào nút hoa hồng bằng siêu âm. Kích thước hạt có thể đạt được là nhỏ hơn 1 μ m, và do sự hình thành tập hợp không xảy ra, nên nó thúc đẩy rất nhiều lần lọc tiếp theo để rửa một cách định lượng các ion.