Princíp činnosti ultrazvukového nástroja na rozrušenie buniek

Ultrazvuk je druh elastickej mechanickej vlny v hmotnom médiu. Ide o vlnovú formu, preto je možné pomocou nej zisťovať fyziologické a patologické informácie ľudského tela, a to diagnostický ultrazvuk. Zároveň je to aj forma energie, ktorá pri prenose určitej dávky ultrazvuku v organizme dochádza k ich vzájomnej interakcii. Ultrazvuk je elastický mechanický zvuk v hmotnom prostredí a jeho účinky na bunky zahŕňajú najmä tepelné účinky, kavitačné účinky a mechanické účinky.
Tepelný efekt spočíva v tom, že keď sa ultrazvuk šíri v médiu, trenie bráni molekulárnym vibráciám spôsobeným ultrazvukom, čo spôsobuje, že sa určitá energia premení na lokálne vysoké teplo (42-43 stupeň ). Je to preto, že kritická letálna teplota normálneho tkaniva je 45,7 stupňa a nádorové tkanivo je citlivejšie ako normálne tkanivo. Preto je pri tejto teplote narušený metabolizmus nádorových buniek a je ovplyvnená syntéza DNA, RNA a proteínov, čím dochádza k zabíjaniu rakovinových buniek bez ovplyvnenia normálneho tkaniva. Kavitačný efekt je tvorba vakuol v organizmoch pod ultrazvukovým žiarením, ktoré vytvárajú mechanický šmykový tlak a turbulencie s vibráciou a prudkou explóziou vakuol, čo spôsobuje krvácanie z nádoru, rozpad tkaniva a nekrózu. Okrem toho, keď kavitačná bublina praskne, generuje okamžite vysoké teploty (asi 5000 stupňov) a vysoké tlaky (až 500 × 104 Pa) môžu spôsobiť tepelnú disociáciu vodnej pary. OH voľné radikály a. H atómy. Redox spôsobený. OH voľné radikály a. Atómy H môžu viesť k degradácii polyméru, inaktivácii enzýmov, peroxidácii lipidov a zabíjaniu buniek. Mechanický efekt je primárnym účinkom ultrazvuku. Počas procesu šírenia ultrazvuku predstavuje striedavé stláčanie a predlžovanie častíc média zmenu tlaku, ktorá spôsobuje poškodenie bunkovej štruktúry. Sila zabíjajúceho účinku úzko súvisí s frekvenciou a intenzitou ultrazvuku.
Zároveň je to aj forma energie, ktorá pri šírení určitej dávky ultrazvuku v organizme môže spôsobiť zmeny vo funkcii a štruktúre organizmov ich interakciami, tzv. ultrazvukový biologický efekt.
Princíp ultrazvukového nástroja na rozrušenie buniek nie je príliš tajomný a komplikovaný. Zjednodušene povedané, ide o premenu elektrickej energie na zvukovú energiu cez menič. Táto energia sa premieňa na husté malé bublinky prostredníctvom tekutého média (ako je voda), ktoré rýchlo explodujú a produkujú energiu ako malá bomba, čím zohrávajú úlohu pri rozklade látok, ako sú bunky (bežne známy ako „efekt kavitácie“). .