細胞破碎是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁，使細胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)（產(chǎn)品）的基礎(chǔ)。結(jié)合重組DNA技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)上的重大進展，使以前認為很難獲得的蛋白質(zhì)現(xiàn)在可以大規(guī)模生產(chǎn)。
但是由于細菌、酵母、真菌、植物細胞壁的組成成分不同，且同類細胞結(jié)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也不同，所以其細胞壁的堅固程度不同。而動物細胞雖沒有細胞壁，但具有細胞膜，也需要一定的細胞破碎方法來破膜，達到提取產(chǎn)物的目的。
超聲波是物質(zhì)介質(zhì)中的一種彈性機械波，它是一種波動形式，因此它可以用于探測人體的生理及病理信息，既診斷超聲。同時，它又是一種能量形式，當達到一定劑量的超聲在生物體內(nèi)傳播時，通過它們之間的相互作用，能引起生物體的功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即超聲生物效應(yīng)。
超聲對細胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機械效應(yīng)。
熱效應(yīng)是當超聲在介質(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℃），因為正常組織的臨界致死溫度為45.7℃，而腫瘤組織比正常組織敏感性高，故在此溫度下腫瘤細胞的代謝發(fā)生障礙，DNA、RNA、蛋白質(zhì)合成受到影響，從而殺傷癌細胞而正常組織不受影響。
空化效應(yīng)是在超聲照射下，生物體內(nèi)形成空泡，隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產(chǎn)生出機械剪切壓力和動蕩，使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。另外，空化泡破裂時產(chǎn)生瞬時高溫（約5000℃）、高壓（可達500×104Pa），可使水蒸氣熱解離產(chǎn)生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H原子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，引起細胞結(jié)構(gòu)損傷。殺傷作用的強弱與超聲的頻率和強度密切相關(guān)。
超聲波破碎作為細胞破碎的一種方法在實驗室規(guī)模應(yīng)用較普遍，處理少量樣品時操作簡便，液量損失少，但是超聲波產(chǎn)生的化學(xué)自由基團能使某些敏感性活性物質(zhì)變性失活。而且大容量裝置聲能傳遞，散熱均有困難，應(yīng)采取相應(yīng)降溫措施。從前面可以看出超聲波破碎細胞技術(shù)遠未完善，還有待進一步發(fā)展。
更新時間：2021-09-23 
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