의학에서 초음파 Sonochemistry의 적용은 무엇입니까?
초음파는 화학에 사용되어 반응 속도 및 생성물 수율을 높일 수 있습니다. 초음파가 화학 반응에 미치는 영향의 대부분은 캐비테이션으로 인한 것입니다 : 용매에서 작은 기포의 형성과 파열. 이 검토에서 우리는 먼저 캐비테이션의 물리적 배경에 대한 개요를 제공하고 음성 강도 및 주파수, 용매 및 온도와 같은 요소에 대한 의존성에 대해 논의합니다. 화학 반응에 대한 초음파의 영향은 균질 한 액체-고체 시스템 모두에 대해 고려된다. 첫 번째 필드는 주로 초음파의 중합 및 중합 반응에 대한 초음파의 영향을 논의함으로써 설명되는 반면, 두 번째 필드는 유기 합성에서 선택된 예를 통해 설명된다. 우리는 또한 이종 경로가 아닌 균질 한 (이종) 경로를지지하기 위해 반응 메커니즘을 변화시키는 초음파의 경향에 대해 간략하게 논의했다. Sonochemical 조건 하에서 특정 경로에 대한 특정 선호도는 기계적 교반 하의 경로와 다르며 "Sonochemical 전환"이라고합니다. 우리는 실험실 규모 실험에 사용되는 초음파 장비를 비교하고 몇 가지 실용적인 팁과 트랩을 제공했습니다.
초음파 단편화 및 세포 용해
초음파 소 화학 장비는 주로 샘플 준비 및 생산에 사용됩니다. 이들 분야는 특히 균질화, 유화 및 다양한 물질의 현탁액뿐만 아니라 화학 반응의 가속, 세포 단편화 및 세포 함량의 추출을 포함한다. 초음파 Sonochemical 장비의 사용은 특정 물질을 선택적으로 파괴하고 지루한 준비 과정을 단축하며 많은 반응의 수율을 향상시킬 수 있습니다. 행성 공 공장, 로터/스테이터 또는 갭 균질화 제와 같은 기계식 가공 장비와 비교하면 초음파 소 화학 장비는 더 높은 효율로 작동하며 특히 재현 가능한 결과를 얻을 수 있습니다. 분석 경향은 샘플 크기가 점점 작아지고 화학 물질의 사용도 감소하고 있다는 것입니다. 예를 들어, 최근 몇 년 동안 초음파 소 화학 장비의 사용은 가장 작은 표본 크기조차도 빠르고 경제적이며 반복 가능한 처리가 필요하기 때문에 중요해졌습니다.
세포와 미생물의 파괴
현대 실험실에서, 초음파 소 화학 장비는 세포벽을 파괴하여 단백질과 같은 세포 함량을 손상시키지 않고 추출하는 데 사용됩니다. 세포 서스펜션에 도입 된 에너지의 일부는 마찰을 통해 열로 전환된다. 세포 함량의 열 손상을 피하기 위해, 샘플은 초기 초음파 처리 중에는 간헐적 초음파 처리를 받거나 초음파 처리 동안 냉각 용기에서 냉각된다. 장미 연못은 미생물에 대한 균일 한 초음파 처리를 수행 할 수 있습니다. 초음파 에너지는 샘플이 프로브 아래와 전체 측면 전체에 반복적으로 순환하도록함으로써 미생물에 대한 균일 한 초음파 처리를 수행 할 수 있습니다. 유리 표면의 팽창으로 인해 얼음 욕조에 배치하면 내용물을 효과적으로 식힐 수 있습니다.
세포막의 파괴는 세포의 탄성에 크게 의존한다. 미토콘드리아 또는 세포질과 같은 세포 성분은 입력 초음파 에너지 및 추출 전력을 변경함으로써 부분적으로 파괴 될 수있다. 특히 저항성 박테리아 (예 : 연쇄상 구균), 곰팡이, 포자, 효모 또는 조직 샘플의 경우, 마이크로 팁은 매우 많은 양의 에너지를 가장 작은 샘플 크기에 입력 할 수 있으므로 직접 파괴를 달성 할 수 있습니다. .
마이크로 리터를 사용할 때는 용기의 폼과 스플래시가 더 큰 문제입니다. 샘플 재료의 귀중한 손실을 유발할 수 있습니다. 따라서 전력 규제는 매우 중요합니다. 불안정한 벽으로 세포를 파괴하려면 소량의 전력 또는 진폭 만 필요합니다. 대량으로 지속적으로 용해시키기 위해, 초음파 챔버가있는 유리 또는 스테인레스 스틸로 만든 특수 유량 용기를 사용하여 현탁액의 각 입자를 동일한 강도로 처리합니다. 용기에 추가로 냉각 자켓이 장착 된 경우 셀 내용물에 대한 열 손상을 배제 할 수 있습니다. 프로브의 침식 입자와 같은 외래 입자의 오염을 피하기 위해 컵 부스터 또는 컵 혼에서 간접 초음파 처리가 바람직합니다. 이 방법은 균일 한 강도와 냉각을 달성합니다.
생화학 및 의학 응용 :
1. 조직 문화의 파괴
세포 내 성분과 바이러스는 손상없이 파괴됩니다.
2. 부모 아동 식별
부모-자식 식별을 위해 가정 된 아버지의 EDTA 혈액으로부터 매트릭스가없는 용혈성 물질을 신속하게 추출합니다 (약 30 분 줄 준비 시간 감소).
3. 비뇨기과
정자 성분의 생화학성 막 분석.
4. 유전자 연구
인체 재료에서 DNA를 추출하십시오.
5. 지질 제조
MLV (다층 리포좀)를 분해하기 위해 초음파 (20kHz)를 사용하는 것이 SLV (단층 리포좀)를 생성하는 주요 방법이다.
6. 천연두 백신 치료
균일하게 분포 된 감염 솔루션을 준비하십시오.
분산
초음파 에너지의 도움으로 고체 입자 또는 액체를 다른 담체에 분산시킬 수 있습니다. 이산화 티타늄 또는 열분해 실리카와 같은 나노 스케일 파우더는 페인트 및 페인트의 생산 및 테스트뿐만 아니라 넓은 특이 적 표면적 및 반응 가능성이 증가함에 따라 소형차 바디 표면의 연마에 점점 더 많이 사용됩니다. 또한, 이들 물질은 응집에 대한 부정적인 경향이있어 유동성 및 습윤성이 감소한다. 형성된 응집체는 초음파 균질화 제에 의해 파괴되고 분산은 재 응집을 방지하기 위해 영구적으로 안정적이다.
입자 크기 분석에서, 분산은 측정 프로세스에 중요하다. 입자는 측정 과정에서만 식별 될 수 있으며 측정 영역에서 검출 가능한 측정 신호로 나타납니다. 따라서, 미분지가없는 응집체는 상당한 측정 오류를 초래한다. 초음파의 도움으로 입자는 후속 측정을 준비하기 위해 세분화됩니다.
초음파 유화가 사용될 때, 오일 및 물과 같은 2 개의 불가능한 액체가 준 균질 로션으로 가공됩니다. 로터를 사용하는 전통적인 방법과 비교하여 초음파는 매우 작은 액적 크기와 매우 높은 안정성을 갖는 미세하게 분산 된 로션을 생성 할 수 있습니다. 덩어리 나 클러스터의 형성이나 액 적의 침전물은 발생하지 않습니다. 로터 나 믹서와 같은 전통적인 방법을 사용할 때 느린 교반은 종종 액체 분리로 이어집니다. 너무 빨리 혼합하면 원치 않는 공기 포함로 이어질 수 있습니다. 초음파 균질화 제는 일반적으로 연고의 고품질 소규모 생산을 위해 약국에 사용됩니다.
우리의 일상 생활에서, 우리는 화장품이나 로션과 같은 다양한 형태의 초음파 균질화 로션을 만날 것입니다.
균질화
초음파 균질화 기술의 적용 범위는 페인트 및 바니시 생성에서 분석 목적으로 폐수 및 토양 샘플의 균질화, 입자 크기 분석을위한 샘플 준비에 이르기까지 다양합니다. 특히 산업 폐수의 경우 농도가 표준을 초과 할 때 즉각적인 조치를 취하기 위해 환경 실험실에 중금속, 지방 또는 오일의 존재를 지속적으로 점검해야합니다. 대표적인 분석 결과를 위해서는 폐수 샘플을 균질 상태로 변환해야합니다. 이것은 매우 짧은 기간 동안 높은 신뢰성으로 초음파 균질화를 통해 달성됩니다.
토양에서 PAH (Polyclic Aromice yndocarbons), 중금속 또는 MKW (미네랄 오일 탄화수소)와 같은 폐기물 샘플의 매립 전위 및 오염 물질 평가를 특성화하기 위해 초음파 추출은 대안적인 방법으로 빠른 균질화 과정으로 사용됩니다. 용리.
농업에서, 초음파 균질화 제는 샘플 준비에 사용되어 대마초의 THC 함량과 토양 부하에 기초한 채소 식품 (예 : 딸기)의 PAH 농도를 결정합니다.
초음파 균질화 제는 종종 식품 품질 관리에 사용됩니다. 한계 값을 충족시키기 위해서는 치즈의 질산염 함량을 실험실에서 측정해야합니다. 자일 레놀 메탄올 증류 및 후속 광도를 사용하는 이전의 방법은 독성학, 특히 시간 소모에 매우 문제가되었다. 따라서, 질산염 함량을 정량적으로 결정하거나 치즈를 기계적으로 분쇄하기 위해. 이어서, 짧은 기간 동안, 초음파를 사용하여 로즈 노드 셀에서 밀도가 높고 미세한 균질화를 수행 하였다. 달성 가능한 입자 크기는 1 μm 미만이며, 응집 형성이 발생하지 않기 때문에 이온을 정량적으로 세척하기 위해 후속 여과를 크게 촉진합니다.
