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La sonication est le processus de conversion d'un signal électrique en vibration physique, qui peut être dirigée vers une substance. Les sonicateurs sont des équipements essentiels dans les laboratoires utilisés à diverses fins. La sonication est généralement effectuée pour décomposer des composés ou des cellules pour une vérification plus approfondie. La vibration a un effet puissant sur les solutions, provoquant la rupture de ses molécules et la rupture des cellules. Un exemple principal est le test ADN, où les cellules qui peuvent contenir des informations ADN sont soumises à une sonication pour être décomposées, libérant ainsi des protéines ADN afin qu'elles puissent être testées.
La partie principale d'un appareil de sonication est un générateur électrique à ultrasons. Cet appareil crée un signal (généralement autour de 20 KHz) qui alimente un transducteur. Ce transducteur convertit le signal électrique en cristaux piézoélectriques, ou cristaux qui répondent directement à l'électricité, créant une vibration mécanique. Cette vibration, d'origine moléculaire, est soigneusement préservée et amplifiée par le sonicateur, jusqu'à son passage à travers la sonde.
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La sonde de sonication transmet la vibration à la solution à examiner. Cette sonde est une pointe soigneusement construite qui se déplace avec les vibrations, les transmettant à la solution. L'équipement monte et descend à une vitesse très élevée, cependant l'amplitude peut être contrôlée par l'opérateur et est choisie en fonction des propriétés de la solution à soniquer. Le mouvement rapide de la sonde crée un effet appelé cavitation. La cavitation se produit lorsque la vibration crée une série de bulles microscopiques dans la solution, des poches d'espace vide logées entre les molécules qui se forment puis se brisent à nouveau sous le poids de la solution, envoyant de minuscules ondes de choc dans la substance environnante. Des milliers de ces bulles qui se forment et se détruisent créent constamment de puissantes ondes de vibration, qui circulent à travers la solution et cassent les cellules.
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Il existe des pointes de sonde de différentes tailles, selon le type de processus de sonication souhaité. Une très petite pointe créera un excellent effet de cavitation et cassera facilement les cellules voisines, mais elle a une zone d'effet limitée autour de la sonde. Des pointes plus larges peuvent atteindre une plus grande quantité de solution, mais elles ne produiront pas une réaction aussi intense.
La sonication est un perturbateur cellulaire très efficace, parfois trop puissant pour les cellules et les protéines en question. Si les scientifiques doivent utiliser une procédure plus délicate, ils choisissent généralement un processus traditionnel, comme la digestion enzymatique (rupture de réaction chimique) ou le ponçage d'un matériau tel que le sable.
