超聲波細(xì)胞破碎儀的工作原理主要基于以下幾個方面：
- 電能轉(zhuǎn)換為聲能：儀器中的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號，換能器將這種電能轉(zhuǎn)換為聲能，以超聲波的形式傳播。
- 超聲生物效應(yīng)：
- 空化效應(yīng)：超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，會使液體中的微小氣泡迅速形成并炸裂，產(chǎn)生強烈的局部沖擊波和高速射流。這些微小氣泡的聚爆會產(chǎn)生機械剪切壓力和騷亂，形成高強度的剪切力和高頻交變水壓，足以破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)容物得以釋放。同時，空化泡破裂時還會產(chǎn)生瞬時高溫（約5000℃）、高壓（可達(dá)500×104Pa），可使水蒸氣熱解離產(chǎn)生·OH自由基和·H原子，它們引起的氧化還原反應(yīng)可導(dǎo)致多聚物降解、酶失活、脂質(zhì)過氧化和細(xì)胞殺傷。
- 機械效應(yīng)：是超聲的原發(fā)效應(yīng)，超聲波在傳播過程中介質(zhì)質(zhì)點交替地壓縮與伸張構(gòu)成了壓力變化，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，同時，由于超聲波在液體中的劇烈擾動，粒子會產(chǎn)生大的加速度，使它們相互碰撞或與裝置壁碰撞而破碎。
- 熱效應(yīng)：超聲在介質(zhì)中傳播時，摩擦力阻礙了由超聲引起的分子震動，使部分能量轉(zhuǎn)化為局部高熱（42-43℃），從而影響細(xì)胞的代謝和功能。
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