USG 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 dampak ultrasonografi pada reaksi polimerisasi dan depolimerisasi, sedangkan bidang kedua diilustrasikan melalui contoh yang dipilih dalam sintesis organik. Kami juga secara singkat membahas tren USG mengubah mekanisme reaksi untuk mendukung jalur yang homogen (bukan heterogen). Preferensi spesifik untuk jalur spesifik dalam kondisi sonokimia berbeda dari jalur di bawah pengadukan mekanis, dan disebut "konversi sonokimia". Kami membandingkan peralatan ultrasonik yang digunakan untuk percobaan skala laboratorium dan memberikan beberapa tips dan perangkap praktis.
Fragmentasi ultrasonik dan lisis sel
Peralatan sonokimia ultrasonik terutama digunakan untuk persiapan dan produksi sampel. Bidang -bidang ini khususnya termasuk homogenisasi, emulsifikasi, dan suspensi berbagai zat, serta percepatan reaksi kimia, fragmentasi 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 membutuhkan pemrosesan yang cepat, ekonomis, dan berulang.
Penghancuran sel dan mikroorganisme
Di laboratorium modern, peralatan sonokimia ultrasonik digunakan untuk menghancurkan 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 kandungan sel, sampel mengalami perawatan ultrasonik intermiten secara berkala atau didinginkan dalam wadah pendingin selama perawatan ultrasonik. Kolam mawar dapat melakukan perlakuan ultrasonik yang seragam pada mikroorganisme, karena energi ultrasonik memaksa sampel untuk beredar berulang kali di bawah probe dan di seluruh lengan samping. Ditempatkan di penangas es, karena perluasan permukaan kaca, ia dapat 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 ultrasound dan daya ekstraksi input. For particularly resistant bacteria (such as streptococci), fungi, spores, yeast, or tissue samples, direct destruction can be achieved through micro tips with very high ultrasound amplitudes, as micro tips can input a very large amount of energy into the smallest sample size .
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 juga dilengkapi dengan jaket pendingin, kerusakan termal pada isi sel dapat dikesampingkan. Untuk menghindari kontaminasi dari partikel asing, seperti partikel erosif dari probe, perlakuan ultrasonik tidak langsung lebih disukai dalam booster cangkir atau tanduk gelas. Metode ini mencapai kekuatan dan pendinginan yang seragam.
Aplikasi dalam Biokimia dan Kedokteran:
1. Penghancuran Budaya Organisasi
Komponen dan virus subseluler dihancurkan tanpa kerusakan.
2. Identifikasi Anak Tua
Ekstrak dengan cepat matriks zat hemolitik bebas dari darah EDTA dari ayah yang diasumsikan untuk identifikasi orangtua-anak (mengurangi waktu persiapan sekitar 30 menit).
3. Urologi
Analisis membran biokimia komponen sperma.
4. Penelitian genetik
Ekstrak DNA dari bahan tubuh manusia.
5. Persiapan Lipid
Penggunaan USG (20 kHz) untuk menguraikan MLV (multilayer liposom) adalah metode utama untuk memproduksi SLV (monolayer liposom).
6. 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 pirolisis, semakin banyak digunakan dalam produksi dan pengujian cat dan cat, serta dalam pemolesan permukaan tubuh mobil kecil karena luas permukaan spesifik yang besar dan meningkatnya potensi reaksi. Selain itu, zat -zat ini memiliki kecenderungan yang merugikan terhadap agregasi, yang mengakibatkan penurunan fluiditas dan keterbasahan. Aglomerat yang terbentuk dihancurkan oleh homogenizer ultrasonik dan dispersi secara permanen stabil untuk mencegah agregasi kembali.
Dalam analisis ukuran partikel, dispersi sangat penting untuk proses pengukuran. Partikel hanya dapat diidentifikasi selama proses pengukuran, dan mereka muncul sebagai sinyal pengukuran yang terdeteksi di area pengukuran. Oleh karena itu, aglomerat yang tidak tersebar mengakibatkan kesalahan pengukuran 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 mixer, 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 analisis ukuran partikel. Khusus untuk air limbah industri, perlu untuk terus -menerus memeriksa keberadaan logam berat, lemak, atau minyak di laboratorium lingkungan untuk mengambil tindakan segera ketika konsentrasi melebihi standar. Untuk hasil analisis yang representatif, perlu untuk 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 nilai 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, homogenisasi padat dan halus dilakukan di sel -sel node mawar menggunakan USG. Ukuran partikel yang dapat dicapai kurang dari 1 μ m, dan karena pembentukan agregasi tidak terjadi, ia sangat mempromosikan filtrasi berikutnya untuk secara kuantitatif mencuci ion.
