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超聲波技術在細胞破碎領域的應用有待發(fā)展

更新時間:2021-09-23      瀏覽:1632次
細胞破碎是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁,使細胞內容物包括目的產物成分釋放出來的技術,是分離純化細胞內合成的非分泌型生化物質(產品)的基礎。結合重組DNA技術和組織培養(yǎng)技術上的重大進展,使以前認為很難獲得的蛋白質現(xiàn)在可以大規(guī)模生產。
 
但是由于細菌、酵母、真菌、植物細胞壁的組成成分不同,且同類細胞結成的網狀結構也不同,所以其細胞壁的堅固程度不同。而動物細胞雖沒有細胞壁,但具有細胞膜,也需要一定的細胞破碎方法來破膜,達到提取產物的目的。
 
超聲波是物質介質中的一種彈性機械波,它是一種波動形式,因此它可以用于探測人體的生理及病理信息,既診斷超聲。同時,它又是一種能量形式,當達到一定劑量的超聲在生物體內傳播時,通過它們之間的相互作用,能引起生物體的功能和結構發(fā)生變化,即超聲生物效應。
 
超聲對細胞的作用主要有熱效應,空化效應和機械效應。
 
熱效應是當超聲在介質中傳播時,摩擦力阻礙了由超聲引起的分子震動,使部分能量轉化為局部高熱(42-43℃),因為正常組織的臨界致死溫度為45.7℃,而腫瘤組織比正常組織敏感性高,故在此溫度下腫瘤細胞的代謝發(fā)生障礙,DNA、RNA、蛋白質合成受到影響,從而殺傷癌細胞而正常組織不受影響。
 
空化效應是在超聲照射下,生物體內形成空泡,隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產生出機械剪切壓力和動蕩,使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。另外,空化泡破裂時產生瞬時高溫(約5000℃)、高壓(可達500×104Pa),可使水蒸氣熱解離產生.OH自由基和.H原子,由.OH自由基和.H原子引起的氧化還原反應可導致多聚物降解、酶失活、脂質過氧化和細胞殺傷。
 
機械效應是超聲的原發(fā)效應,超聲波在傳播過程中介質質點交替地壓縮與伸張構成了壓力變化,引起細胞結構損傷。殺傷作用的強弱與超聲的頻率和強度密切相關。
 
超聲波破碎作為細胞破碎的一種方法在實驗室規(guī)模應用較普遍,處理少量樣品時操作簡便,液量損失少,但是超聲波產生的化學自由基團能使某些敏感性活性物質變性失活。而且大容量裝置聲能傳遞,散熱均有困難,應采取相應降溫措施。從前面可以看出超聲波破碎細胞技術遠未完善,還有待進一步發(fā)展。
 
 
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