I. Principio de la extracción ultrasónica de medicina tradicional china: Dominado por el "efecto de cavitación"
El mecanismo de la extracción ultrasónica de medicina tradicional china se origina en el efecto de cavitación inducido por el ultrasonido en un medio líquido, lo que constituye la principal diferencia con los métodos de extracción tradicionales, como la decocción y la extracción por reflujo. Cuando el ultrasonido (típicamente a una frecuencia de 20 kHz) actúa sobre una mezcla de medicina tradicional china y disolvente, genera una gran cantidad de burbujas microscópicas ("burbujas de cavitación") con diámetros de varios micrómetros dentro del líquido. Estas burbujas se expanden y se comprimen continuamente en respuesta a la vibración de las ondas ultrasónicas. Cuando la presión alcanza un valor crítico, las burbujas colapsan instantáneamente, liberando una intensa energía y presión de onda de choque. Este entorno extremo rompe rápidamente la estructura de las paredes celulares del material vegetal chino, como la celulosa y la hemicelulosa, rompiendo la "barrera" celular y exponiendo directamente los componentes activos (por ejemplo, alcaloides, flavonoides, saponinas) dentro de las células al disolvente. Esto acorta significativamente la vía para la disolución de los componentes. El colapso de las burbujas también impulsa al líquido circundante a formar microflujos de alta velocidad, produciendo intensos efectos de agitación e impacto. Esto evita la formación de una "barrera de diferencia de concentración" entre el disolvente y la superficie de las partículas de la hierba medicinal china, un fenómeno que ocurre en la extracción tradicional, donde los componentes activos disueltos en la superficie crean una capa de alta concentración que dificulta la disolución de los componentes internos. La perturbación del microflujo del ultrasonido elimina rápidamente la solución de alta concentración de la superficie, permitiendo que el disolvente fresco entre continuamente en contacto con el interior del material vegetal, mejorando así la eficiencia de la disolución.

II. Efectos auxiliares: Sinergia de vibración mecánica y efectos térmicos

Además del efecto de cavitación, la vibración mecánica y los efectos térmicos del ultrasonido también contribuyen a mejorar la eficiencia de la extracción.

Fragmentación física mediante vibración mecánica: Durante la propagación, el ultrasonido genera vibraciones mecánicas periódicas en las partículas sólidas del material vegetal chino, similar a una "molienda microscópica". Estas vibraciones pueden crear fisuras dentro de las partículas e incluso dispersar partículas más grandes en polvo más fino (sin causar una fragmentación excesiva que dificulte la filtración), aumentando aún más el área de contacto entre el material vegetal y el disolvente. Esto proporciona más "vías" para la disolución de los componentes activos.

Regulación mediante efectos térmicos suaves: A medida que el ultrasonido se propaga a través del medio, parte de su energía se convierte en calor, provocando un ligero aumento de la temperatura del sistema (generalmente controlable entre 40 y 60 °C). Este suave aumento de temperatura no solo acelera el movimiento de las moléculas del disolvente, mejorando su capacidad de penetración y disolución, sino que también evita la degradación de los componentes activos sensibles al calor (por ejemplo, polisacáridos, aceites volátiles) que puede ocurrir en los métodos tradicionales de decocción a altas temperaturas (por ejemplo, por encima de 100 °C). De esta manera, se logra un equilibrio entre la eficiencia y la estabilidad de los componentes.