Apa aplikasi sonokimia ultrasound dalam kedokteran?

 

Ultrasonik dapat digunakan dalam kimia untuk meningkatkan laju reaksi dan hasil produk. Sebagian besar dampak USG pada reaksi kimia adalah karena kavitasi: pembentukan dan pecahnya gelembung kecil dalam pelarut. Dalam ulasan ini, kami pertama -tama memberikan gambaran tentang latar belakang fisik kavitasi dan membahas ketergantungannya pada faktor -faktor seperti intensitas suara dan frekuensi, pelarut, dan suhu. Pengaruh USG pada reaksi kimia dipertimbangkan untuk sistem cairan-solid yang homogen dan heterogen. Bidang pertama terutama diilustrasikan dengan membahas pengaruh ultrasonografi pada reaksi polimerisasi dan depolimerisasi, sedangkan bidang kedua diilustrasikan oleh contoh -contoh yang dipilih dalam sintesis organik. Kami juga secara singkat membahas tren USG yang mengubah mekanisme reaksi untuk mendukung jalur yang homogen (bukan heterogen). Preferensi spesifik untuk jalur tertentu dalam kondisi sonokimia, berbeda dari jalur di bawah pengadukan mekanis, disebut "konversi sonochemical". Dibandingkan peralatan ultrasonik yang digunakan untuk percobaan skala laboratorium dan memberikan beberapa "teknik dan perangkap" praktis.

 

Gangguan ultrasonik dan lisis sel

 

Peralatan sonokimia ultrasonik terutama digunakan untuk persiapan dan produksi sampel. Bidang -bidang ini terutama termasuk homogenisasi, emulsifikasi, dan suspensi berbagai zat, serta percepatan reaksi kimia, lisis sel, dan ekstraksi kandungan sel. Penggunaan peralatan sonokimia ultrasonik dapat secara selektif menghancurkan zat -zat tertentu, mempersingkat proses persiapan yang membosankan, dan meningkatkan hasil banyak reaksi. Perbandingan dengan peralatan pemrosesan mekanis seperti pabrik bola planet, rotor/stator, atau homogenisasi gap menunjukkan bahwa peralatan sonokimia ultrasonik bekerja dengan efisiensi yang lebih tinggi, terutama memungkinkan hasil yang dapat direproduksi. Tren analisis adalah bahwa ukuran sampel semakin kecil dan penggunaan bahan kimia juga menurun. Misalnya, dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan peralatan sonokimia ultrasonik telah menjadi penting, karena bahkan ukuran sampel terkecil memerlukan pemrosesan yang cepat, ekonomis, dan dapat direproduksi.

 

 

Penghancuran sel dan mikroorganisme

 

Di laboratorium modern, peralatan sonokimia ultrasonik digunakan untuk memecah dinding sel untuk mengekstrak isi sel, seperti protein, tanpa merusaknya. Sebagian energi yang diperkenalkan ke dalam suspensi sel dikonversi menjadi panas melalui gesekan. Untuk menghindari kerusakan termal pada isi seluler, sampel dapat mengalami perawatan ultrasonik intermiten secara berkala atau didinginkan dalam wadah pendingin selama perawatan ultrasound. Kolam mawar dapat secara seragam mengobati mikroorganisme dengan USG karena energi ultrasonik memaksa sampel untuk beredar berulang kali di bawah probe dan di seluruh lengan samping. Ditempatkan di penangas es, permukaan kaca mengembang dan secara efektif mendinginkan isinya.

 

Penghancuran membran sel sebagian besar tergantung pada elastisitas sel. Komponen seluler, seperti mitokondria atau sitoplasma, sebagian dapat terganggu dengan mengubah energi ultrasonik input dan daya ekstraksi. Untuk bakteri yang resistan terhadap obat-obatan (seperti streptococcus), jamur, spora, ragi, atau sampel jaringan, kerusakan langsung dapat dicapai dengan amplitudo ultrasonik yang sangat tinggi menggunakan mikrotub, karena mikrotub dapat memasukkan sejumlah besar energi ke dalam ukuran sampel terkecil.

 

Saat menggunakan mikroliter, busa dan percikan dalam wadah adalah masalah yang lebih besar. Dapat menyebabkan hilangnya bahan sampel yang berharga. Oleh karena itu, regulasi daya sangat penting. Jika Anda ingin menghancurkan sel dengan dinding yang tidak stabil, hanya sedikit daya atau amplitudo yang diperlukan. Untuk terus larut dalam jumlah besar, wadah aliran khusus yang terbuat dari kaca atau baja tahan karat dengan ruang ultrasonik digunakan untuk mengobati setiap partikel suspensi dengan kekuatan yang sama. Jika wadah dilengkapi dengan jaket pendingin tambahan, ia dapat menghilangkan kerusakan termal pada isi sel. Untuk menghindari kontaminasi oleh partikel asing, seperti partikel erosi dari probe, perlakuan ultrasonik tidak langsung lebih disukai dalam pendorong cangkir atau tanduk gelas. Metode ini mencapai kekuatan dan pendinginan yang seragam.

 

 

Aplikasi dalam Biokimia dan Kedokteran:

 

Penghancuran budidaya organisasi

 

Komponen dan virus subseluler terganggu tanpa kerusakan.

 

Pengujian anak orang tua

 

Ekstrak dengan cepat matriks hemolisis bebas dari darah EDTA ayah yang diasumsikan untuk pengujian ayah (mengurangi waktu persiapan sekitar 30 menit).

 

Operasi Urologi

 

Analisis membran biokimia komposisi sperma.

 

Penelitian Genetik

 

Ekstrak DNA dari bahan tubuh manusia.

 

Persiapan liposom

 

Penggunaan USG (20 kHz) untuk menguraikan MLV (multilayer liposom) adalah metode utama untuk memproduksi SLV (monolayer liposom).

 

Pengobatan vaksin cacar

 

Siapkan solusi infeksi yang didistribusikan secara seragam.

 

Tersebar

 

Dengan bantuan energi ultrasonik, partikel padat atau bahkan cairan dapat tersebar ke pembawa lain. Bubuk skala nano, seperti titanium dioksida atau silika pirolitik, semakin banyak digunakan dalam produksi cat uji dan pelapis, atau untuk memoles permukaan benda mobil kecil, karena luas permukaan spesifik yang besar dan potensi reaksi yang terus meningkat. Selain itu, zat -zat ini memiliki kecenderungan yang tidak menguntungkan untuk berkumpul, menghasilkan penurunan fluiditas dan keterbasahan. Aglomerat yang terbentuk terganggu oleh homogenizer ultrasonik dan dispersi secara permanen distabilkan untuk mencegah aglomerasi.

Dalam analisis ukuran partikel, dispersi sangat penting untuk proses pengukuran. Partikel hanya dapat diidentifikasi selama proses pengukuran dan muncul sebagai sinyal pengukuran yang terdeteksi di area pengukuran. Oleh karena itu, aglomerat tanpa pengukuran keliru yang signifikan. Dengan bantuan USG, partikel dibagi lagi untuk mempersiapkan pengukuran selanjutnya.

Ketika emulsifikasi ultrasonik digunakan, dua cairan tak bercampur seperti minyak dan air diproses menjadi lotion homogen semu. Dibandingkan dengan metode tradisional menggunakan rotor, USG dapat menghasilkan lotion yang tersebar halus dengan ukuran tetesan yang sangat kecil dan stabilitas yang sangat tinggi. Baik pembentukan gumpalan atau kelompok maupun pengendapan tetesan terjadi. Saat menggunakan metode tradisional seperti rotor atau pengaduk, pengadukan lambat sering menyebabkan pemisahan cairan. Pencampuran terlalu cepat dapat menyebabkan inklusi udara yang tidak diinginkan. Homogenizer ultrasonik umumnya digunakan di apotek untuk produksi salep skala kecil berkualitas tinggi.

Dalam kehidupan kita sehari -hari, kita akan menemukan berbagai bentuk lotion yang dihomogenisasi ultrasonik, seperti dalam kosmetik atau lotion.

 

Homogenisasi

 

Ruang lingkup aplikasi teknologi homogenisasi ultrasonik berkisar dari produksi cat dan pernis hingga homogenisasi sampel air limbah dan tanah untuk keperluan analitik, dan kemudian untuk sampel persiapan untuk analisis ukuran partikel. Khusus untuk air limbah industri, ia terus -menerus diperiksa di laboratorium lingkungan untuk keberadaan logam berat, lemak, atau minyak, untuk mengambil tindakan langsung ketika konsentrasi melebihi standar. Untuk hasil analisis yang representatif, perlu mengubah sampel air limbah menjadi keadaan homogen. Ini dicapai melalui homogenisasi ultrasonik dengan keandalan tinggi dalam waktu yang sangat singkat.

In order to characterize the landfill potential and pollutant assessment of waste samples, such as PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), heavy metals, or MKW (mineral oil hydrocarbons) in soil, ultrasonic extraction is used as a rapid homogenization process as an alternative method for elusi.

Dalam pertanian, homogenisasi ultrasonik digunakan untuk persiapan sampel untuk selanjutnya menentukan kandungan THC dalam ganja dan konsentrasi PAH dalam makanan sayuran (seperti stroberi) berdasarkan beban tanah.

 

Homogenizer ultrasonik sering digunakan untuk kontrol kualitas makanan. Untuk memenuhi batas, kandungan nitrat keju harus diukur di laboratorium. Metode sebelumnya menggunakan distilasi xylenol metanol dan fotometri selanjutnya sangat bermasalah dalam toksikologi dan terutama memakan waktu. Oleh karena itu, untuk menentukan kandungan nitrat secara kuantitatif, atau secara mekanis menghancurkan keju. Kemudian, dalam waktu singkat, USG digunakan untuk melakukan homogenisasi yang padat dan halus dalam sel kunting mawar. Ukuran partikel yang dapat dicapai kurang dari 1 μ m, dan karena tidak adanya pembentukan agregat, sangat memfasilitasi filtrasi berikutnya untuk secara kuantitatif mencuci ion.