Rozpad buněčných struktur (lýza) pomocí ultrazvuku se používá k extrakci intracelulárních sloučenin nebo k mikrobiální inaktivaci.
Pozadí
V mikrobiologii je ultrazvuk primárně spojován s narušením (lýzou) nebo rozpadem buněk (Allinger 1975). Při působení ultrazvuku na kapaliny při vysoké intenzitě způsobují zvukové vlny, které se šíří do kapalného média, střídání cyklů vysokého tlaku (komprese) a nízkého tlaku (zředění), přičemž rychlost závisí na frekvenci. Během nízkotlakého cyklu vytvářejí vysoce intenzivní ultrazvukové vlny malé vakuové bubliny nebo dutiny v kapalině. Když bubliny dosáhnou objemu, při kterém již nemohou absorbovat energii, během vysokotlakého cyklu se prudce zhroutí. Tento jev se nazývá kavitace. Během imploze se místně dosahuje velmi vysokých teplot (přibližně 5 000 K) a tlaků (přibližně 2 000 atm). Imploze kavitační bubliny má také za následek proudění kapaliny rychlostí až 280 m / s. Výsledné smykové síly mechanicky rozbijí obal buňky a zlepší přenos materiálu. Ultrazvuk může mít destruktivní nebo konstruktivní účinky na buňky v závislosti na použitých parametrech sonikace.
Rozpad buněk
Při intenzivním působení ultrazvuku mohou být enzymy nebo proteiny uvolňovány z buněk nebo subcelulárních organel v důsledku buněčného rozpadu. V tomto případě je sloučenina, která má být rozpuštěna v rozpouštědle, uzavřena v nerozpustné struktuře. Aby bylo možné ji extrahovat, musí být buněčná membrána zničena. Rozrušování buněk je citlivý proces, protože schopnost buněčné stěny odolat vysokému osmotickému tlaku uvnitř. Je nutná dobrá kontrola narušení buněk, aby se zabránilo nerušenému uvolňování všech intracelulárních produktů včetně buněčných zbytků a nukleových kyselin nebo denaturace produktu. Ultrazvuk slouží jako dobře kontrolovatelný prostředek pro rozpad buněk. Za tímto účelem poskytují mechanické účinky ultrazvuku rychlejší a úplnější penetraci rozpouštědla do buněčných materiálů a zlepšují přenos hmoty. Ultrazvuk dosahuje větší penetrace rozpouštědla do rostlinné tkáně a zlepšuje přenos hmoty. Ultrazvukové vlny generující kavitaci narušují buněčné stěny a usnadňují uvolňování matrice
