Desintegrationen af cellestrukturer (lysis) ved hjælp af ultralyd anvendes til ekstraktion af intracellulære forbindelser eller til mikrobiel inaktivering.
Baggrund
I mikrobiologi er ultralyd primært forbundet med celleforstyrrelse (lysis) eller opløsning (Allinger 1975). Ved lydbehandling af væsker ved høje intensiteter resulterer lydbølgerne, der spredes ind i det flydende medium, i skiftevis højtryks- (komprimerings-) og lavtrykscyklus (sjældenhed) med hastigheder afhængigt af frekvensen. Under lavtrykscyklussen skaber ultralydbølger med høj intensitet små vakuumbobler eller hulrum i væsken. Når boblerne når et volumen, hvormed de ikke længere kan absorbere energi, kollapser de voldsomt under en højtrykscyklus. Dette fænomen kaldes kavitation. Under implosionen opnås meget høje temperaturer (ca. 5.000 K) og tryk (ca. 2.000 atm) lokalt. Implosionen af kavitationsboblen resulterer også i væskestråler med en hastighed på op til 280 m / s. De resulterende forskydningskræfter bryder cellehylsteret mekanisk og forbedrer materialeoverførslen. Ultralyd kan have enten destruktive eller konstruktive virkninger på celler afhængigt af de anvendte sonikeringsparametre.
Celledisintegration
Under intense lydbehandling kan enzymer eller proteiner frigøres fra celler eller subcellulære organeller som et resultat af celledisintegration. I dette tilfælde er forbindelsen, der skal opløses i et opløsningsmiddel, lukket i en uopløselig struktur. For at udvinde den skal cellemembranen destrueres. Celleforstyrrelse er en følsom proces, fordi cellevæggens evne til at modstå højt osmotisk tryk indeni. God kontrol af celleforstyrrelsen er påkrævet for at undgå en uhindret frigivelse af alle intracellulære produkter inklusive celleaffald og nukleinsyrer eller produktdenaturering. Ultralydbehandling fungerer som et godt kontrollerbart middel til celledisintegration. Til dette giver de mekaniske virkninger af ultralyd hurtigere og mere komplet penetrering af opløsningsmiddel i cellulære materialer og forbedrer masseoverførsel. Ultralyd opnår større penetration af et opløsningsmiddel i et plantevæv og forbedrer masseoverførslen. Ultralydsbølger, der genererer kavitation, forstyrrer cellevægge og letter frigivelsen af matrixkomp
