Funktionsprinzip des Ultraschall-Zellaufschlussinstruments

Ultraschall ist eine Art elastische mechanische Welle im materiellen Medium. Da es sich um eine Wellenform handelt, kann es zur Erfassung der physiologischen und pathologischen Informationen des menschlichen Körpers, nämlich diagnostischer Ultraschall, verwendet werden. Gleichzeitig handelt es sich auch um eine Energieform, die bei der Übertragung einer bestimmten Ultraschalldosis innerhalb eines Organismus miteinander interagiert. Ultraschall ist ein elastischer mechanischer Schall in einem materiellen Medium und seine Auswirkungen auf Zellen umfassen hauptsächlich thermische Effekte, Kavitationseffekte und mechanische Effekte.
Der thermische Effekt besteht darin, dass bei der Ausbreitung von Ultraschall im Medium die Reibung die durch Ultraschall verursachten molekularen Schwingungen behindert, wodurch ein Teil der Energie in lokal hohe Wärme (42-43 Grad) umgewandelt wird. Dies liegt daran, dass die kritische tödliche Temperatur von normalem Gewebe 45,7 Grad beträgt und Tumorgewebe empfindlicher ist als normales Gewebe. Daher wird bei dieser Temperatur der Stoffwechsel von Tumorzellen gestört und die DNA-, RNA- und Proteinsynthese beeinträchtigt, wodurch Krebszellen abgetötet werden, ohne das normale Gewebe zu beeinträchtigen. Der Kavitationseffekt ist die Bildung von Vakuolen in Organismen unter Ultraschallbestrahlung, die durch die Vibration und heftige Explosion der Vakuolen mechanischen Scherdruck und Turbulenzen erzeugen, was zu Tumorblutungen, Gewebezerfall und Nekrose führt. Wenn die Kavitationsblase platzt, entstehen außerdem sofort hohe Temperaturen (ca. 5000 Grad) und hohe Drücke (bis zu 500 × 104 Pa), was zu einer thermischen Dissoziation von Wasserdampf führen kann. OH freie Radikale und. H-Atome. Das Redox verursacht durch. OH freie Radikale und. H-Atome können zum Polymerabbau, zur Enzyminaktivierung, zur Lipidperoxidation und zur Zelltötung führen. Der mechanische Effekt ist der primäre Effekt des Ultraschalls. Bei der Ausbreitung von Ultraschall kommt es durch die abwechselnde Kompression und Ausdehnung der Mediumpartikel zu einer Druckänderung, die zu Schäden an der Zellstruktur führt. Die Stärke der Abtötungswirkung hängt eng mit der Häufigkeit und Intensität des Ultraschalls zusammen.
Gleichzeitig handelt es sich auch um eine Energieform, die durch ihre Wechselwirkungen Veränderungen in der Funktion und Struktur von Organismen bewirken kann, wenn sich eine bestimmte Dosis Ultraschall im Organismus ausbreitet, der so genannte biologische Ultraschalleffekt.
Das Prinzip des Ultraschall-Zellaufschlussinstruments ist nicht allzu mysteriös und kompliziert. Einfach ausgedrückt handelt es sich dabei um die Umwandlung elektrischer Energie in Schallenergie durch einen Wandler. Diese Energie wird durch ein flüssiges Medium (z. B. Wasser) in dichte kleine Bläschen umgewandelt, die schnell explodieren und wie eine kleine Bombe Energie erzeugen, wodurch sie beim Abbau von Substanzen wie Zellen eine Rolle spielen (allgemein bekannt als „Kavitation-Effekt“). .