A desintegração de estruturas celulares (lise) por meio de ultrassom é utilizada para a extração de compostos intracelulares ou para a inativação microbiana.
fundo
Na microbiologia, o ultrassom está principalmente associado à ruptura (lise) ou desintegração celular (Allinger 1975). Ao sonicar líquidos em altas intensidades, as ondas sonoras que se propagam no meio líquido resultam em ciclos alternados de alta (compressão) e baixa pressão (rarefação), com taxas que dependem da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas ultrassônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando as bolhas atingem um volume no qual não podem mais absorver energia, elas entram em colapso violentamente durante um ciclo de alta pressão. Este fenômeno é denominado cavitação. Durante a implosão, temperaturas muito altas (aprox. 5.000 K) e pressões (aprox. 2.000atm) são atingidas localmente. A implosão da bolha de cavitação também resulta em jatos de líquido de velocidade de até 280m / s. As forças de cisalhamento resultantes quebram o envelope celular mecanicamente e melhoram a transferência de material. O ultrassom pode ter efeitos destrutivos ou construtivos nas células, dependendo dos parâmetros de sonicação empregados.
Desintegração Celular
Sob intensa sonicação, enzimas ou proteínas podem ser liberadas das células ou organelas subcelulares como resultado da desintegração celular. Neste caso, o composto a ser dissolvido em um solvente está encerrado em uma estrutura insolúvel. Para extraí-lo, a membrana celular deve ser destruída. A ruptura celular é um processo sensível, pois a parede celular tem capacidade de suportar alta pressão osmótica interna. É necessário um bom controle da ruptura celular para evitar uma liberação desimpedida de todos os produtos intracelulares, incluindo restos celulares e ácidos nucleicos, ou desnaturação do produto. Ultrasonication serve como um meio bem controlável para a desintegração celular. Para isso, os efeitos mecânicos do ultrassom proporcionam uma penetração mais rápida e completa do solvente nos materiais celulares e melhoram a transferência de massa. O ultrassom consegue maior penetração de um solvente no tecido da planta e melhora a transferência de massa. Ondas ultrassônicas que geram cavitação rompem as paredes celulares e facilitam a liberação da composição de matriz
