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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生障礙，DNA、RNA、蛋白質合成受到影響，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，生物體內形成空泡，隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產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，空化泡破裂時產生瞬時高溫（約5000℃）、高壓（可達500×104Pa），可使水蒸氣熱解離產生.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、脂質過氧化和細胞殺傷。

 

機械效應是超聲的原發效應，超聲波在傳播過程中介質質點交替地壓縮與伸張構成了壓力變化，引起細胞結構損傷。殺傷作用的強弱與超聲的頻率和強度密切相關。

 

超聲波破碎技術的優缺點

其優點是保持細胞活性，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展和改進，對大規模生產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中常用的破碎方法。對不同菌種的發酵液。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。

 

優點：操作簡便，液量損失少，適合實驗室規模。缺點：成本高；易引起溫度的劇烈上升；在大規模操作中，聲能傳遞和散熱困難，產生的化學自由基團易使產物失活，所以其影響了其在大規模的工業上的應用。

 

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、農學、醫學、制藥等領域的教學、科研、生產。