Ultrazvučna dezintegracija ćelija

Ultrazvuk je efikasno sredstvo za dezintegraciju ćelijskih struktura. Zbog toga se sonikatori široko koriste u laboratorijama za razbijanje ćelija, ekstrakciju intracelularnih molekula, proteina i organela za istraživanje i analizu. U industrijskim razmjerima, ultrazvučna dezintegracija i liza se koriste za izolaciju molekula iz tvornica stanica ili za promicanje probave biomase.

Šta je ultrazvučna dezintegracija?

Ultrazvučna dezintegracija, poznata i kao ultrazvučna homogenizacija, je proces koji koristi ultrazvučne talase visokog intenziteta, niske frekvencije da razbiju ćelijske zidove i poremete molekularne strukture u tečnom mediju. Ova tehnika se obično koristi u raznim naučnim i industrijskim aplikacijama u nekoliko namena:

Poremećaj ćelije: Ultrazvučna dezintegracija se naširoko koristi u ćelijskoj biologiji i molekularnoj biologiji za razbijanje ćelijskih membrana, oslobađajući ćelijski sadržaj kao što su proteini, nukleinske kiseline i organele. Ovo je korisno za ekstrakciju intracelularnih komponenti za analizu ili za lizu ćelija u mikrobiološkim i biotehnološkim procesima.

• Homogenizacija: Pomaže u ujednačenom miješanju komponenti u uzorku, posebno kada se radi o tekućinama koje se ne miješaju ili kada se pokušava postići konzistentna mješavina materijala.
• Ekstrakcija proteina: U biologiji, proteomskoj nauci o životu, analiza proteina je vrlo čest zadatak. Prije nego što se proteini mogu analizirati u testovima, oni se moraju ekstrahirati iz unutrašnjosti ćelije i izolirati. Sonikatori su najčešće korištena metoda za ekstrakciju proteina.
• fragmentacija DNK: DNK i RNK su različite vrste nukleinskih kiselina koje pohranjuju i kodiraju genetske informacije u stanicama. Kada se analiziraju DNK i RNK, dugi lanci se ponekad moraju fragmentirati, što je proces koji se može pouzdano i efikasno obaviti ultrazvukom.
• Priprema uzorka: U istraživanju i analizi priprema uzorka je uobičajena procedura prije različitih analitičkih tehnika. Ultrazvučna dezintegracija može pomoći u rastvaranju ili raspršivanju uzoraka, što može poboljšati točnost i ponovljivost analiza.

Prednosti ultrazvučne dezintegracije

Zašto koristiti sonikator tipa sonde za dezintegraciju, razbijanje ćelija i ekstrakciju intracelularnih molekula i proteina? Sonikator ili ultrazvučni dismembrator nudi brojne prednosti koje ultrazvučnu obradu čine superiornom tehnologijom u poređenju s drugim metodama dezintegracije kao što su homogenizacija pod visokim pritiskom, mljevenje kuglicama ili mikrofluidizacija.

• Netermalni: Ultrazvučna dezintegracija je netermalna metoda, što znači da se ne oslanja na toplinu za razlaganje materijala. Ovo je korisno za aplikacije u kojima visoke temperature mogu degradirati uzorke osjetljive na toplinu.
• Precizno i kontrolisano: Proces se može kontrolirati s velikom preciznošću, omogućavajući specifično ometanje, miješanje ili smanjenje veličine čestica.
• Brzo i efikasno: Ultrazvuk je općenito brza i učinkovita metoda, što je čini pogodnom za aplikacije velike propusnosti.
• Smanjena upotreba hemikalija: U mnogim slučajevima, ultrazvučna dezintegracija može smanjiti potrebu za jakim hemikalijama ili organskim rastvaračima, koji mogu biti ekološki prihvatljivi i smanjiti rizik od hemijske kontaminacije.
• Bez medija za mljevenje, bez mlaznica: Alternativne tehnike dezintegracije, kao što su mljevenje kuglica/zrna ili homogenizatori pod visokim pritiskom, imaju nedostatke. Mljevenje kuglicama/perlama zahtijeva upotrebu medija za mljevenje (perle ili perle), koji se moraju mukotrpno odvojiti i očistiti. Homogenizatori visokog pritiska imaju mlaznice koje su sklone začepljenju. Nasuprot tome, ultrazvučni homogenizatori su jednostavni za korištenje, vrlo pouzdani i robusni, zahtijevaju vrlo malo održavanja.
• Svestranost: Može se primijeniti na širok spektar materijala, uključujući bakterije, biljne stanice, tkivo sisara, alge, gljive itd. što ga čini raznovrsnom tehnikom u različitim poljima.
  Skalabilnost: Ultrazvučna tehnika se može proširiti na industrijske procese, što je čini pogodnom i za laboratorijske i za velike proizvodne aplikacije.

Princip rada ultrazvučne dezintegracije i poremećaja ćelija

Ultrasonication generiše naizmjenične valove visokog i niskog pritiska u izloženoj tekućini. Tokom ciklusa niskog pritiska, ultrazvučni talasi stvaraju male vakuumske mehuriće u tečnosti koji se naglo kolabiraju tokom ciklusa visokog pritiska. Ovaj fenomen se naziva kavitacija. Implozija kavitacionog mjehura uzrokuje snažne hidrodinamičke posmične sile koje uzrokuju prvo sonoporaciju, a potom i efikasno narušavanje ćelijskih struktura. Intracelularne molekule i organele potpuno se oslobađaju u otapalo.

Ultrazvučna dezintegracija ćelijskih struktura

Sile smicanja mogu dezintegrirati vlaknasti, celulozni materijal na fine čestice i razbiti zidove ćelijske strukture. Ovo oslobađa više unutarćelijskog materijala, poput škroba ili šećera u tekućinu. Uz to, materijal ćelijskog zida se razbija na male krhotine.

Ovaj efekat se može koristiti za fermentaciju, varenje i druge procese konverzije organske materije. Nakon mljevenja i mljevenja, ultrazvučna obrada čini više unutarćelijskog materijala, npr. škroba, kao i ostataka stanične stijenke dostupnim enzimima koji pretvaraju škrob u šećere. Takođe povećava površinu izloženu enzimima tokom ukapljivanja ili saharifikacije. Ovo obično povećava brzinu i prinos fermentacije kvasca i drugih procesa konverzije, npr. da bi se povećala proizvodnja etanola iz biomase.

Koristite ultrazvučnu dezintegraciju – Pouzdano i efikasno u svim razmerama

Hielscher sonikatori su dostupni s različitim nazivnim snagama i kapacitetima obrade. Bilo da želite sonicirati male biološke uzorke od nekoliko mikrolitara do nekoliko litara ili trebate obraditi velike tokove ćelija ili biomase za proizvodnju, Hielscher Ultrasonics će vam ponuditi najprikladniji ultrazvučni dismembrator za vašu biološku primjenu.

• laboratorijska vaga za 1mL do pribl. 5L npr UP400St sa sonotrodom od 22 mm
• stolna skala na pribl. 0,1 do 20 l/min npr UIP1000hdT sa sonotrodom od 34 mm i protočnom ćelijom
• proizvodna skala počevši od 20L/min npr UIP4000hdT ili UIP16000hdT

Tabela u nastavku daje vam indikaciju približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata veličine laboratorija:

Molimo vas da koristite obrazac ispod, ako želite da dobijete više informacija o upotrebi ultrazvučnih uređaja u svrhu dezintegracije ćelija. Biće nam drago da Vam pomognemo.

Tabela u nastavku daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših industrijskih ultrazvučnih aparata:

Literatura / Reference