超声波灭菌

超声波灭菌原理

超声波是频率大于20KHZ以上的声波,是一种机械振动在媒质中的传播过程。其频率高、波长短，具有方向性好、功率大、穿透力强等特点。超声波灭菌被证明是一种有效的方法，可以破坏或灭活病毒、细菌等。超声波灭菌原理包括：空化作用、机械作用、热作用等。

空化作用

超声波所具有的灭菌效力主要由于超声波所产生的空化作用，使微生物细胞内容物受到强烈的震荡，从而达到对微生物的破坏作用。空化作用是指在超声波处理过程中，当声波接触到液体介质时产生冲击波，这些冲击波产生非常高的温度和压力，可达到5500℃和50000KPa。利用超声波空化效应在液体中产生的局部瞬间高温及温度交变变化、局部瞬间高压和压力变化，使液体中某些细菌致死,病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏。

机械作用

超声波在介质中传播时，介质质点振动振幅虽小，但频率很高，在介质中可造成巨大的压强变化，超声波的这种力学效应叫机械作用。超声波在介质中传播，介质质点交替压缩与伸张形成交变声压，从而获得巨大加速度，介质中的分子因此产生剧烈运动，引起组织细胞容积和内溶物移动、变化及细胞原浆环流,这种作用可引起细胞功能的改变，引起生物体的许多反应。由于不同介质质点的质量不同，则压力变化引起的振动速度也有差别。

热作用

超声波作用于介质，使介质分子产生剧烈振动，通过分子间的相互作用，引起介质温度升高。当超声波在机体组织内传播时，超声能量在机体内或其他媒质中产生热作用主要是组织吸收声能的结果。超声波的热效应，与高频及其他物理因子所具有的弥漫性热作用是不同的。

灭菌优点

有效打破细胞结构，破坏破坏宿主生物和细胞活性
精确控制影响空化效应的操作参数
较强的可控性和可重复性

超声波灭菌影响因素

超声波单独作用时，不同条件下的灭菌效果存在差异。超声波灭菌效果主要受超声作用参数、微生物特性以及介质等因素影响。

声强、频率

超声波作用液体物料时，会产生空化效应，当声强达到一定数值时，空化泡瞬间剧烈收缩和崩溃，泡内会产生几百兆帕的高压及数千度的高温。

低强度高功率对细菌集团分散效果较好，而高强度低功率对细胞的杀灭作用较强。频率越高，越容易获得较大额声强。另外，随着超声波在液体中的传播，液体微小核泡被激活，由震荡、收缩及崩溃等一系列动力学过程表现出来的超声波空化效应也越强，超声波对微生物细胞繁殖能力的破坏性也越明显。一般超声波频率为20-50kHZ。

振幅、灭菌时间

在超声波灭菌过程中，振幅对齐灭菌效果会产生影响，一般来说振幅增大灭菌效果也会增强。随着灭菌时间的增加。灭菌效果大致呈现正比增加，但进一步增加灭菌时间，灭菌效果并没有明显增加，而是趋于一个饱和值。一般的灭菌时间都定在10min内。随着灭菌时间的增加，介质的升温会增大，这对于某些热敏感的疫苗灭菌是不利的。

微生物种类

所有的致病菌对超声波都具有一定的抗性，尤其是当超声波作为一种单蚀的灭菌方式时。超声对微生物的作用效果同微生物体本身的结构和功能状态有关。超声对微生物的杀灭效果是杀灭杆菌比杀灭球菌快；对大杆茵比小杆菌杀灭快。

其他因素

灭菌时，样品的温度也会影响灭菌效果，温度升高，超声对细菌的破坏作用加强。超声波在不同媒质中，作用于不同组分的疫苗，其作用效果会有所不同。