單細胞有機體（微生物）含有半透性堅韌的細胞外壁，包圍原漿（細胞）膜和細胞質。細胞質由核酸、蛋白、碳水化合物、脂質、酶、有機離子、維生素、色素、包涵體，以及80％的水組成。要從細胞內分離和提取任何這些成分，必須破碎細胞壁和原漿膜。有時細胞可以泌出所需要的物質，但是，在多數情況下，必須用超聲波破碎細胞壁才可以放出這些物質。

典型地，在超聲波處理時，樣品中的分子運動一般地會引起溫度上升，特別是在容積較小的情況下是這樣的。因為高溫降低空化作用，應當盡可能地保持樣品低溫，最好是剛好在冰點之上。這可以通過把樣品浸入在冰鹽水浴中達到。還可以通過使用脈動超聲波，也就是說主樣品承受幾個短的超聲波簇，使溫升最小化。

只要有可能，應當把組織切得非常細小使之能夠在水中移動。皮膚及肌肉之類的堅韌組織應當先用攪切機之類的均漿10秒鐘，并且在超聲波處理時封閉裝在小容器中。如果對實驗沒有損害也可以采用冷凍后再磨碎的方法。如果希望不破壞亞細胞顆粒，應當把幅度設置得較低，而把處理時間相應地延長。

把樣品插入至樣品表面以下足夠地深，以抑制氣溶現象或者發泡現象。發泡可能會嚴重地降低空化作用并且可造成蛋白質變性。在沒有起泡現象的低振幅設定下進行的處理比有起泡現象的高振幅設定下進行的處理有效得多。降低振幅，延長時間，使用較小的容器，以及降低液體的溫度一般可以防止氣溶現象和發泡現象。不要使用抗泡沫劑或者表面活性劑。

在空化時會形成自由基，如果任其積累，會與蛋白質、多糖及核酸反應嚴重地影響樣品。盡管在短的處理時間一般不把自由基的形成看成問題，但是長時間的處理時添加自由基清除物，諸如N2O、半胱氨酸、還原谷胱甘肽、二硫蘇糖醇或者其它SH化合物之類的，可能是有益的。用氦氣及氫氣之類的保防護性環境飽和樣品或者在樣品中投入小塊干冰一般地會抑制自由基的形成。

因為最大的能量密度剛好在探頭下面，必須把樣品盡可能地靠近端頭。液體容易處理，因為自由運動的細胞反復地在探頭下面循環。然而固體易于被超聲波排開，應當放在大得足以容下探頭，卻小得足以限制樣品移動的容器中。對于小的樣品推薦使用圓錐形試管。盡管塑料管就行，但是玻璃管或者不銹鋼管通常比塑料管更加有效。
高粘度和高濃度會有困難。5,000CPS和15％的濃度可以當作極限。如果樣品濃稠得不易傾倒或者不易流動，就太稠了不適于用超聲波處理。

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