La désintégration des structures cellulaires (lyse) au moyen d'ultrasons est utilisée pour l'extraction de composés intracellulaires ou pour l'inactivation microbienne.
Contexte
En microbiologie, les ultrasons sont principalement associés à la perturbation (lyse) ou à la désintégration cellulaire (Allinger 1975). Lors de la sonication de liquides à des intensités élevées, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide entraînent une alternance de cycles haute pression (compression) et basse pression (raréfaction), avec des taux dépendant de la fréquence. Pendant le cycle à basse pression, les ondes ultrasonores de haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent un volume auquel elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles s'effondrent violemment lors d'un cycle haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation. Lors de l'implosion, des températures et des pressions très élevées (environ 5000 K) et des pressions (environ 2000atm) sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation entraîne également des jets de liquide jusqu'à une vitesse de 280 m / s. Les forces de cisaillement qui en résultent cassent mécaniquement l'enveloppe cellulaire et améliorent le transfert de matière. L'échographie peut avoir des effets destructeurs ou constructifs sur les cellules en fonction des paramètres de sonication utilisés.
Désintégration cellulaire
Sous une sonication intense, des enzymes ou des protéines peuvent être libérées des cellules ou des organites subcellulaires à la suite de la désintégration cellulaire. Dans ce cas, le composé à dissoudre dans un solvant est enfermé dans une structure insoluble. Afin de l'extraire, la membrane cellulaire doit être détruite. La perturbation cellulaire est un processus sensible, car la capacité de la paroi cellulaire à résister à une pression osmotique élevée à l'intérieur. Un bon contrôle de la perturbation cellulaire est nécessaire pour éviter une libération sans entrave de tous les produits intracellulaires, y compris les débris cellulaires et les acides nucléiques, ou la dénaturation du produit. L'ultrasonication sert de moyen bien contrôlable pour la désintégration cellulaire. Pour cela, les effets mécaniques des ultrasons permettent une pénétration plus rapide et plus complète du solvant dans les matériaux cellulaires et améliorent le transfert de masse. L'échographie permet une plus grande pénétration d'un solvant dans un tissu végétal et améliore le transfert de masse. Les ondes ultrasoniques générant la cavitation perturbent les parois cellulaires et facilitent la libération de la matrice comp
