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。
超聲對細胞的作用主要有熱效應，空化效應和機械效應。
熱效應是當超聲在介質(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可導致多聚物降解、酶失活、脂質(zhì)過氧化和細胞殺傷。
機械效應是超聲的原發(fā)效應，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)。
超聲波破碎技術(shù)的優(yōu)缺點
其優(yōu)點是保持細胞活性，省時，樣品損失少，可以處理大量樣品。因此超聲波細胞粉碎儀的不斷發(fā)展和改進，對大規(guī)模生產(chǎn)的貢獻是十分可觀的。 超聲波細胞粉碎儀進行超聲粉碎破碎是目前在生物生產(chǎn)中常用的破碎方法。對不同菌種的發(fā)酵液。超聲破碎的效果差別較大。一般地，桿菌比球菌較易破碎，革蘭氏陰性細菌細胞比革蘭氏陽性細菌細胞較易破碎，對酵母菌的效果較差。
優(yōu)點：操作簡便，液量損失少，適合實驗室規(guī)模。缺點：成本高；易引起溫度的劇烈上升；在大規(guī)模操作中，聲能傳遞和散熱困難，產(chǎn)生的化學自由基團易使產(chǎn)物失活，所以其影響了其在大規(guī)模的工業(yè)上的應用。
超聲波破碎作為細胞破碎的一種方法在實驗室規(guī)模應用較普遍，處理少量樣品時操作簡便，液量損失少，被廣泛用于生物化學、微生物學藥理學、物理學、動物學、農(nóng)學、醫(yī)學、制藥等領(lǐng)域的教學、科研、生產(chǎn)。
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