آشنایی با سونیکاتور

سونیکاتور (Sonicator) یا هموژنایزر التراسونیک(Ultrasonic Homogenizer)

 

 

سونیکاتور

در گذشته برای همگن سازی در مصارف خانگی و حتی آزمایشگاهی از انواع هاون‌ها استفاده می شد. امروزه دستگاه‌های پیشرفته‌ دیگری نیز در این زمینه به وجود آمده اند که سرعت، دقت و کارآمدی بالاتری دارند، که از جمله آن ها می توان به هموژنایزر التراسونیک یا همگن ساز فراصوتی اشاره کرد. کلمه Homogenous از دو واژه یونانی Homo به معنای یکسان و genous به معنای نوع، تشکیل شده است. هموژناسیون فرآیندی برای تبدیل کردن دو مایع نامخلوط شدنی به یک امولسیون است. جهت ایجاد یک مخلوط یکنواخت، باید یکی از مواد تشکیل دهنده تا حد ممکن به کوچکترین ذرات تشکیل دهنده خود تبدیل شود تا قدرت انتشار یکنواخت را در ماده دوم که معمولا مایع است، کسب کند. اولتراسونیک (ultrasonic) واژه‌ای مشتق از اولتراسوند (ultrasound) است. اولتراسوند، صداهایی با فرکانس بالاتر از محدوده شنوایی انسان را شامل می شوند. سونیکاسیون (sonication) استفاده از انرژی صوت برای تحریک ذرات درون یک نمونه است. در آزمایشگاه‌ها معمولا از حمام و یا پروب اولتراسونیک استفاده می‌کنند که در محاوره، به آن سونیکاتور اطلاق می‌شود.

سونیکاتور ها دارای اثرات مختلف شیمیایی و فیزیکی هستند. اثرات شیمیایی اولتراسوندها به واسطه اثرات موج‌های اولتراسوند بر سیستم های شیمیایی به وقوع می پیوندد. در این دستگاه تبدیل یک جریان الکتریکی به یک ارتعاش مکانیکی سبب همگن شدن محلول می‌شود. این دستگاه با ایجاد امواج شدید فشاری در یک محیط مایع کار می‌کند، امواج فشاری باعث جریان در مایع شده و تحت شرایط مناسب موجب پدیده کاویتاسیون می‌شود. وقتی مایعات در معرض امواج فراصوتی قرار می‌گیرند، به علت ایجاد چرخه فشارهای بالا و پایین، مواد انتشار پیدا خواهند کرد. در طی چرخه‌های با فشار پایین، حباب‌های خلاء کوچکی در مایع ایجاد می‌شوند. وقتی این حباب‌ها به اندازه مشخصی برسند، در فشارهای بالا، با شدت بسیار به همدیگر ملحق خواهند شد. جریان ایجاد شده در نهایت منجر به برخورد شدید ذرات را مجتمع و آگلوتینه خواهد کرد که خود در نهایت منجر به انتشار ذرات خواهد شد، انفجار حباب‌ها تولید موج ضربه‌ای با انرژی کافی برای شکستن پیوند کووالانسی می‌کند. از نیروی برشی حاصل از انفجار حباب و همچنین جریان‌های اغتشاشی ناشی از ارتعاش صوتی برای همگن‌سازی و تخریب سلول استفاده می‌شود. در این دستگاه تبدیل یک جریان الکتریکی به یک ارتعاش مکانیکی سبب همگن شدن محلول می‌شود.

سونیکاسیون برای تولید نانوذراتی مانند نانو کریستال ها، لیپوزوم‌ها، عصاره‌گیری روغن‌های گیاهی، عصاره‌گیری از آنتی اکسیدان‌ها، تولید سوخت‌های زیستی، دسولفوره کردن روغن‌های خام، نانوکامپوزیت‌ها، آفت‌کش ها، سوخت‌ها و کاربردهای دیگر در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیست شناسی می‌توان با استفاده از سونیکاسیون‌ مواد زیستی را غیر فعال کنند. به عنوان مثال، سونیکاسیون‌ برای شکستن غشاهای سلولی و آزاد کردن محتویات سلولی استفاده می شود که به آن Sonoporation نیز می گویند. سونیکاسیون برای شکستنDNA  به قطعات کوچک نیز استفاده می شود. استفاده از هموژنایزر التراسونیک روشی کارآمد در کاهش اندازه ذرات سخت و نرم است. یکی از فواید اصلی این دستگاه، تعداد پایین قطعات و بخش های متحرک و مرطوب است. این موضوع فرسایش و اصطکاک دستگاه را کم کرده و از طرفی مدت زمان تمیز کردن دستگاه را نیز کاهش خواهد داد.