Ultraheli vedel ravi ja selle rakendamine

Ultraheli vedelad raviprotsessid hõlmavad ultraheli emulgeerimist, steriliseerimist, dispersiooni ja homogenisatsiooni jne. Neid ultraheliprotsesse kasutatakse laialdaselt kosmeetikatoodete ja isikliku hügieeni toodete, ravimite, nanomaterjalide ja kütusetööstuse tootmisel ja valmistamisel.

01

Segamatute vedelike segamisel emulsioonideks on emulsiooni stabiilsuse võtmetegurid tilga suurus ja jaotus. Ultraheli emulgeerimisseadmed võivad toota väga peeneid tilka ja kitsaid suurusi. Enamikul juhtudel võivad ultrahelitöötlusseadmed toota submikronipiiskad emulsioonide valmistamisel partii või reas. Erinevalt kõrgsurve homogenisaatoritest võivad ultraheli emulgeerimisseadmete tekitatud suured nihejõud emulgeerimiseks veelgi kõrgema viskoossusega vedelikke, nagu raske kütteõli (HFO). Mõned preparaadid võivad nõuda emulgaatorite või stabilisaatorite lisamist. Sellisel juhul aitavad phacoemulsification seadmed emulgaatori ühtlaselt segada.

Paljude tööstusharude jaoks on bakterite ja vetikate kasvu kontrollimine vees tootmisega tihedalt seotud protsess. Ultraheli veepuhastusseadmed on tuntud oma mõjust rakustruktuurile, mis põhjustab rakkudelüüsi ja rakkude surma, samuti selle puhastusvõimsus mehaanilise šoki tõttu. Lisaks saab väga lihtsa, kuid tõhusa ultrahelitöötlusetapiga biokilet jääke edukalt eemaldada mahutitest, tünnidest, mahutitest ja isegi filtritest. Ultraheli seadmete tekitatud kõrgsageduslik vibratsioon ja kavitatsiooni nihejõud kõrvaldab vee ja vedelike saastumise. Ülejäänud jäägid loputatakse kergesti ära, ilma et oleks vaja saastavaid puhastusvahendeid.

Osakesi ja isegi dispersioonid on ultraheli abil kergesti saavutatavad. Ultraheli seadmeid saab kasutada mikro- ja nanoskaalas peene skaala dispersiooni ja depolümerisatsiooni tootmiseks. Ultraheli dispersiooniseadmed võivad lõhkuda pulbri aglomeraadid vedelikes, mida tavalised agitaatorid ja kõrged nihkesegistid ei saa laguneda. Kõrge kavitatsiooni nihkejõud hajutavad ja homogeniseerivad aglomereeritud osakesi, mille tulemuseks on suurem pindala.

Rakkude lagunemine või lüss on biotehnoloogia laborites igapäevase valimi ettevalmistamise tavaline protsess. Lüsiidi eesmärk on hävitada osa rakuseinast või kogu rakust, et vabastada biomolekulid. Niinimetatud lüsaadid võivad hõlmata näiteks plasmiide, retseptori analüüse, valke, DNA-d, RNA-d jms. Järgnevad sammud pärast lüsiini on isolatsioon, organelli isoleerimine või/ja valkude ekstraheerimine ja säilitamine. Ultraheli seadmed on tavaline vahend rakkude edukaks lüsiiniks ja ekstraheerimiseks.

Mikroobide inaktiveerimine on toiduainete töötlemisel kriitiline protsess. Tänu kasvavale nõudlusele värskete, kergelt töödeldud toiduainete järele vastab tööstus klientide vajadustele, asendades isolatsioonimaterjalid pehmemate töötlemismeetoditega. Kuna mikroorganismid on toidu riknemise peamine põhjus, tuleb neile rakendada säilitusmeetodeid. Ultraheli steriliseerimisseadmed on mittetermiline tehnoloogia, mis inaktiveerib toote mikroorganisme, et paremini säilitada toote organoleptilisi omadusi, toitumist ja funktsionaalsust. Ultrahelitöötluse eeliseks on see, et ultrahelitöötluse intensiivsust saab täielikult kontrollida, nii et mikroorganismide inaktiveerimist saab läbi viia.

02

Kosmeetika tootmiseks on koostisosade segamine oluline samm. Suure võimsusega ultraheli võimaldab peeneteralist homogeniseerumist, hajumist ja emulgeerimist, näiteks kreemide ja vedelike, küünelakkide ja kosmeetika valmistamiseks. Ultraheli ekstraheerimise ja säilitamise võimalused on samuti hästi teada. Kuna paljud kosmeetilised koostisosad, nagu lipiidid, valgud, aromaatsed ühendid või värvained rakkudest, saadakse ekstraheerimise teel, on ultraheliseadmed mõnede uute preparaatide potentsiaalne vahend .

Ühised töötlemisetapid, nagu segamine ja homogeniseerimine, ekstraheerimine, stabiliseerimine ja säilitamine, asendatakse traditsioonilised meetodid järk-järgult uuenduslike töötlemismeetoditega, nagu ultraheliravi. Ultraheli on mittetermiline toiduainete töötlemise meetod. Ultrahelitöötluse eeliseks on õrn, kiire ja puhas töötlemine, mis vähendab toote kadu ja parandab toidu kvaliteeti, säilitades värskuse ja vitamiinid.

Farmaatsiatööstus

Ultraheliseadmete rakendused farmaatsiatööstuses on erinevad, näiteks keemiliste ühendite süntees, aktiivsete ühendite ekstraheerimine (nt fenoolid, flavonoidid taimedest), emulgeerimine (vedelike, kreemide ja salvide emulsioon), liposoomid Viiruste ettevalmistamine (kapseldamine) või viiruste ja viiruslike patogeenide inaktiveeritud vaktsiinid. Farmaatsiatootmises võib ultraheli seadmete kasutamine suurendada tootmisvõimsust, suurendades läbilaskevõimet. Tööstuslikke ultraheliseadmeid saab kasutada suuremahuliseks farmaatsiapreparaadiks partii või pidevate protsesside kujul.

Nanomaterjalid

Nanomaterjalide (nagu nanotorud, grafeen, nanodiamondid, keraamika, metalloksiidid jne) füüsikalised omadused (nagu optika ja magnetism, spetsiifiline soojus, sulamistemperatuur ja pinna reaktsioonivõime) on äratanud palju tähelepanu esilekerkivate materjalidena. Kuid mida väiksemad on nanomaterjalide osakesed, seda raskem on seda käsitseda. Suure võimsusega ultraheli on sageli ainus viis nanoosakeste tõhusaks mõjutamiseks. Võimsus ultraheli mõju hõlmab mitmesuguseid rakendusi materjalide keemias ja arengus, katalüüsis, elektroonikas, energeetikas ning bioloogias ja meditsiinis. Suure võimsusega ultraheli generaator on tõhus viis soovitud nanoosakeste saamiseks.