超声对细胞的作用主要有热效应,空化效应和机械效应。热效应是当超声在介质中传播时,摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动,使部分能量转化为局部高热(42-43℃),因为正常组织的临界致死温度为45.7℃,而肿瘤组织比正常组织敏感性高,故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍,DNA、RNA、蛋白质合成受到影响,从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。
超声波细胞粉碎机由超声波发生器和换能器二大部分组成。超声波发生器〗将市电转变成18-21KHz交变电能供给换能器。锆钛酸钡压电振子是换能↓器的心脏,它随交变电压以18-21KHz频︼率作伸缩弹性形变,换能器随之作纵向机械振动。振动波通过浸入在生物溶液中的钛合金变幅杆产生空化效应,激发介质里的生物微粒剧烈振动。
超声波在传播过程中产生一种辐射压强,沿声波方向〓传播,对物料有很∞强的破坏作用,可使细胞组织变形,植物蛋白质变性;同时,它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度,且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦,这种摩擦力可使生物分子解聚,使细胞壁上的有效成分◢更快地溶解于溶剂之中。
空化效应通常情况下,介质内部或多或少地溶解了一些微气泡,这些气泡在超声波的作用下产生振动,当声压达到一定值时,气泡由╱于定向扩散(rectieddiffvsion)而增大,形成共振腔,然后突然闭合,这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力,形成微激波〒,它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂,而且整个破裂过程在瞬间完成,有→利于有效成分的溶出。热效应和其它物理波一样,超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程,即超声波在介质的传播过程中,其声能不断被介质的质点吸收,介质将所吸收的能量全部或大部∏分转变成热能,从而导致介质本身和药材组织温度的升高,增大了药物有效成分的溶解速度。