医学における超音波ソノケミストリーの応用は何ですか？
超音波は化学で使用して、反応速度と生成物の収量を増加させることができます。化学反応に対する超音波の影響の大部分は、キャビテーションによるものです。溶媒中の小さな気泡の形成と破裂です。このレビューでは、最初にキャビテーションの物理的背景の概要を提供し、音の強度と周波数、溶媒、温度などの要因への依存を議論します。化学反応に対する超音波の影響は、均質および不均一な液体結合システムの両方で考慮されます。最初のフィールドは、重合と解重合反応に対する超音波の影響を議論することによって主に示されていますが、2番目のフィールドは、有機合成の選択された例で示されています。また、均質な（異種ではなく）経路をサポートするために反応メカニズムを変化させる超音波の傾向について簡単に説明しました。機械的攪拌下の経路とは異なるソノ化学的条件下での特定の経路に対する特定の好みは、「ソノケミカル変換」と呼ばれます。実験室スケールの実験に使用される超音波機器を比較し、いくつかの実用的な「技術とトラップ」を提供しました。
細胞の超音波破壊と溶解
超音波ソノケミカル機器は、主にサンプルの準備と生産に使用されます。これらのフィールドには、特に均質化、乳化、さまざまな物質の懸濁液、および化学反応の加速、細胞溶解、細胞含有量の抽出が含まれます。超音波ソノケミカル機器の使用は、特定の物質を選択的に破壊し、退屈な調製プロセスを短縮し、多くの反応の収量を改善することができます。惑星ボールミル、ローター/ステートル、ギャップホモジナイザーなどの機械加工装置との比較により、超音波ソノケミカル機器は効率が高く、特に再現性のある結果が可能になることが示されています。分析の傾向は、サンプルサイズが小さくなり、化学物質の使用も減少していることです。たとえば、近年、最小のサンプルサイズでさえ高速、経済的、再現可能な処理が必要であるため、超音波ソノケミカル機器の使用が重要になっています。
細胞と微生物の破壊
現代の研究所では、超音波ソノケミカル機器を使用して細胞壁を分解して、タンパク質などの細胞含有量を損傷することなく抽出します。細胞懸濁液に導入されたエネルギーの一部は、摩擦により熱に変換されます。細胞内容物への熱損傷を避けるために、サンプルは定期的に断続的な超音波治療を受けるか、超音波処理中に冷却容器で冷却されます。ローズポンドは、超音波エネルギーがサンプルをプローブの下と側面全体に繰り返し循環させるため、超音波で微生物を均一に処理できます。氷浴に配置されて、ガラスの表面が膨張し、内容物を効果的に冷却します。
細胞膜の破壊は、細胞の弾力性に大きく依存しています。ミトコンドリアや細胞質などの細胞成分は、入力超音波エネルギーと抽出力を変化させることにより、部分的に破壊される可能性があります。特に薬剤耐性細菌（連鎖球菌など）、菌類、胞子、酵母、または組織サンプルの場合、微小管を使用した非常に高い超音波振幅を使用して、微小チューブが非常に小さなサンプルサイズに非常に大量のエネルギーを入力できるため、直接的な破壊を実現できます。
マイクロリットルを使用する場合、容器に泡とスプラッシュが大きな問題です。貴重なサンプル材料の損失を引き起こす可能性があります。したがって、電力規制は非常に重要です。不安定な壁でセルを破壊したい場合は、少量の電力または振幅のみが必要です。大量に連続的に溶解するために、超音波チャンバーを備えたガラスまたはステンレス鋼で作られた特別な流量容器を使用して、同じ強度で懸濁液の各粒子を処理します。容器に追加の冷却ジャケットが装備されている場合、セルの内容物への熱損傷を排除できます。プローブからの侵食粒子などの異物粒子による汚染を避けるために、カップブースターやカップホーンでは間接的な超音波治療が好まれます。この方法は、均一な強度と冷却を実現します。
生化学と医学のアプリケーション：
組織栽培の破壊
細胞内成分とウイルスは、損傷を受けずに破壊されました。
親子のテスト
父性検査のために、想定される父親のEDTA血液からマトリックスを含まない溶血をすばやく抽出します（準備時間を約30分短縮）。
泌尿器科
精子組成の生化学膜分析。
遺伝的研究
人体物質からDNAを抽出します。
リポソーム調製
MLV（多層リポソーム）を分解するために超音波（20 kHz）の使用は、SLV（単層リポソーム）を生成するための主要な方法です。
天然poワクチンの治療
均一に分布した感染溶液を準備します。
分散
超音波エネルギーの助けを借りて、固体粒子または液体さえ別のキャリアに分散させることができます。二酸化チタンや熱分解シリカなどのナノスケールの粉末は、特異的な表面積が大きく、反応の可能性が継続的に増加するため、テスト塗料とコーティングの生産、または小型カーボディの表面の研磨にますます使用されています。さらに、これらの物質は凝集するのに不利な傾向があり、その結果、流動性と濡れ性が低下します。形成された凝集体は超音波ホモジナイザーによって破壊され、分散は永久に安定して再腫瘍を防ぎます。
粒子サイズ分析では、測定プロセスには分散が重要です。粒子は測定プロセス中にのみ識別でき、測定領域の検出可能な測定信号として表示されます。したがって、凝集していない凝集体は、重大な誤った測定につながります。超音波の助けを借りて、粒子は後続の測定に備えるために細分されます。
超音波乳化を使用すると、油と水などの2つの不混和性液体が準均一ローションに加工されます。ローターを使用した従来の方法と比較して、超音波は非常に小さな液滴サイズと非常に高い安定性を持つ細かく分散したローションを生成できます。塊やクラスターの形成も滴の沈降も起こりません。ローターや炒め物などの従来の方法を使用する場合、攪拌が遅くなると液体の分離につながります。混合が速すぎると、不要な空気包有物を引き起こす可能性があります。超音波ホモジナイザーは、一般的に薬局で軟膏の高品質の小規模生産のために使用されています。
私たちの日常生活では、化粧品やローションなど、さまざまな形の超音波ホモジナイズローションに遭遇します。
均質化
超音波均質化技術の応用範囲は、塗料とワニスの生産から、分析目的のための廃水と土壌サンプルの均質化に及び、次に粒子サイズ分析の準備をサンプリングします。特に産業用廃水の場合、濃度が標準を超えた場合に即座に測定するために、重金属、脂肪、またはオイルの存在について環境研究所で常にチェックされています。代表的な分析結果のために、廃水サンプルを均一な状態に変換する必要があります。これは、非常に短期間で高い信頼性を備えた超音波均質化によって達成されます。
土壌中のPAH（多環芳香族炭化水素）、重金属、またはMKW（ミネラルオイル炭化水素）などの廃棄物サンプルの埋め立ての可能性と汚染物質評価を特徴付けるために、超音波抽出は、別の方法としての迅速な均質化プロセスとして使用されます。溶出。
農業では、サンプル調製に超音波ホモジナイザーを使用して、大麻のTHC含有量と土壌負荷に基づく植物性食品（イチゴなど）のPAH濃度を決定します。
超音波ホモジナイザーは、食品の品質管理によく使用されます。限界を満たすために、チーズの硝酸塩含有量を実験室で測定する必要があります。キシレノールメタノール蒸留とその後の測光を使用する以前の方法は、毒物学で非常に問題があり、特に時間がかかりました。したがって、硝酸塩の含有量を定量的に決定するか、機械的にチーズを事前に押しつぶします。その後、短期間で、超音波を使用して、バラ球細胞で密度と細かい均質化を実施しました。達成可能な粒子サイズは1μm未満であり、凝集形成が存在しないため、イオンを定量的に洗浄するためのその後のろ過を大幅に促進します。
