Ultrazvukové homogenizátory tkání

• Sonikace je bezpečná a účinná metoda homogenizace tkání.
• Ultrazvukové aplikace zahrnují přípravu tkání a suspenzí, extrakci proteinů, DNA/ RNA a účinných látek, stejně jako aktivaci / inaktivaci enzymů a kvasinek.
• Přesná regulovatelnost ultrazvukových homogenizátorů sondového typu umožňuje spolehlivou přípravu vzorků tkání.

Homogenizace tkání pomocí ultrazvukových sond

Homogenizace tkání je proces přípravy vzorků, při kterém se živočišné a rostlinné buňky nebo mikroorganismy připravují před extrakcí intracelulárních látek, jako jsou proteiny, DNA nebo RNA. Aby se uvolnil obsah buněk, musí být buněčná membrána porušena. Po rozrušení buněčné stěny se intracelulární makromolekuly volně vznášejí v pufru, takže se organely, proteiny a DNA/ RNA stávají dostupnými. Ultrazvukové homogenizátory tkání a dezintegrátory buněk jsou velmi účinné nástroje pro dezintegraci buněk, lyzi a extrakci.

Ultrazvukové homogenizátory tkání vs. alternativní lyzační techniky

Možná si kladete otázku, která technika dezintegrace buněk a které zařízení pro homogenizaci tkání je pro vaši laboratoř nejlepší volbou. Níže najdete několik argumentů, které hovoří pro ultrazvukovou lyzi a homogenizaci tkání, protože sonikace má oproti alternativním metodám homogenizace řadu výhod:

• Účinnost: Ultrazvuková homogenizace je rychlá a účinná metoda rozrušování tkání a buněk. Ultrazvukové homogenizátory tkání využívají princip akustické kavitace. Tato metoda je vysoce účinná a dokáže rozrušit buňky během několika sekund. Protože lze úroveň intenzity nastavit od mírné po intenzivní, je sonikace obzvláště účinná u tvrdých nebo vláknitých tkání, které se jinými metodami homogenizují obtížně.



• Zamezení křížové kontaminace: Hielscher nabízí výkonné ultrazvukové homogenizátory tkání, které připravují vzorek nepřímou sonikací. S přístrojem UIP400MTP (ideální pro mikrotitrační a multijamkové destičky) a také se zařízeními VialTweeter a CupHorn (ideální pro lahvičky, zkumavky a kádinky) nabízí Hielscher ultrazvuková zařízení pro dezintegraci buněk k bezkontaktní homogenizaci, která snižuje riziko křížové kontaminace mezi vzorky. Minimalizuje také riziko zanesení kontaminantů z mlecích povrchů nebo jiného homogenizačního zařízení.
• Flexibilita: Ultrazvukovou homogenizaci lze použít pro různé velikosti a objemy vzorků, od malých objemů až po velké vzorky tkání. Kromě toho je ultrazvuková homogenizace vhodná také pro široké spektrum typů vzorků, včetně rostlinných tkání, živočišných tkání a mikrobiálních kultur. Intenzitu a dobu sonikace lze upravit tak, aby se optimalizovala míra rozrušení pro různé typy tkání.
• Reprodukovatelnost: Ultrazvuková homogenizace poskytuje konzistentní výsledky a umožňuje přesnou regulaci parametrů homogenizace, jako je výstupní výkon a doba sonikace. To pomáhá zajistit reprodukovatelnost a přesnost experimentálních dat.
• Zachování biomolekul: Sonikace sondou je netermální metoda ošetření. To znamená, že její účinek není založen na teple. Každé mechanické ošetření však v souladu s druhým termodynamickým zákonem generuje teplo. To znamená, že se vzorek při delší době sonikace zahřívá. Moderní ultrazvukové přístroje Hielscher jsou vybaveny teplotními senzory a inteligentním softwarem pro monitorování teploty. Důmyslné možnosti chlazení umožňují zabránit tepelné degradaci a pomáhají zachovat aktivitu teplotně citlivých biomolekul, jako jsou enzymy a proteiny.
• Úspora času: Vysoká účinnost sonikace sondou umožňuje rychlou homogenizaci tkání, což šetří čas ve srovnání s jinými metodami, které vyžadují rozsáhlejší fyzickou manipulaci s tkání.

Ultrazvuková homogenizace tkání nabízí oproti alternativním metodám homogenizace řadu výhod. Proto jsou ultrazvukové homogenizátory tkání preferovanou technikou dezintegrace buněk v různých výzkumných a průmyslových aplikacích.

Příklad protokolu homogenizace tkání pomocí ultrazvukové sondy:

Ultrazvukové přístroje usnadňují homogenizaci tkání díky jednoduché obsluze a rychlému postupu homogenizace. Zároveň lze parametry ultrazvukového procesu přesně regulovat a monitorovat, takže výsledky jsou spolehlivé a reprodukovatelné.

Materiály:

• Vzorek tkáně (např. játra, mozek, sval)
• Pufr (např. PBS, Tris-HCl)
• Koktejl inhibitorů proteáz
• Ultrazvukový homogenizátor (sondového typu)
• Led
• Mikrocentrifugační zkumavky
• Pipety

Protokol ultrazvukové homogenizace tkání:

Poznámka: Dobu a intenzitu sonikace může být nutné optimalizovat v závislosti na typu tkáně, jejím stáří a zdravotním stavu, jakož i na konkrétních navazujících aplikacích. Je také důležité pečlivě zvolit pufr, inhibitory proteáz a další přísady, aby se optimalizoval výtěžek a kvalita homogenátu.

Hlavní výhody ultrazvukových homogenizátorů tkání Hielscher

• rychlé a účinné mletí, homogenizace, lyze a dezintegrace buněk nebo extrakce díky silné ultrazvukové kavitaci
• snadné a intuitivní použití a obsluha (zvolte analogovou nebo digitální verzi)
• snadné čištění povrchů ve styku s produktem proplachováním sonotrody za chodu sonikace (CIP clean-in-place/ SIP sterilize-in-place)
• protihlukový box (protihlukové boxy pro laboratorní přístroje jsou kompletně vyrobeny z akrylátového skla pro plnou viditelnost z libovolného úhlu)
• plná kontrola nad parametry procesu prostřednictvím digitálního dotykového displeje na přístroji (digitální ultrazvukové přístroje) nebo měřiče výkonu (u analogových přístrojů)
• integrovaná regulace teploty (důležitá pro teplotně citlivé, labilní vzorky tkání)
• pauzy v průběhu homogenizace lze individuálně definovat a přednastavit v digitálním menu
• všechny digitální přístroje jsou vybaveny automatickým záznamem dat (na integrovanou SD/USB-ComboCard), připojitelným teplotním senzorem a vzdáleným ovládáním přes prohlížeč.
• zpracování více vzorků pomocí zařízení VialTweeter, CupHorn nebo pomocí 4- nebo 8prstých sonotrod (např. pro integraci do procesů laboratorních robotů)
• pro aplikace v malém i velkém měřítku

Níže uvedená tabulka udává přibližnou zpracovatelskou kapacitu našich ultrazvukových homogenizátorů tkání pro dezintegraci buněk, lyzi a extrakci:

Najděte optimální ultrazvukový homogenizátor tkání pro svou aplikaci

Ultrazvukové homogenizátory tkání Hielscher jsou k dispozici s ultrazvukovým výkonem v rozsahu od 50W do 16 000W (16kW).
Pracovníci laboratoří oceňují jednoduchou a intuitivní obsluhu laboratorních ultrazvukových homogenizátorů Hielscher. V závislosti na konkrétních požadavcích jsou přístroje Hielscher dodávány s digitálním nebo analogovým ovládáním.

1. Zařízení VialTweeter je výkonný ultrazvukový homogenizátor, který umožňuje současnou sonikaci až 10 lahviček nebo zkumavek se stejnou intenzitou. Díky nepřímé sonikaci je křížové kontaminaci a ztrátám vzorku zcela zabráněno. Čištění a sanitace jsou díky použití jednorázových lahviček omezeny na minimum. Bloková sonotroda je autoklávovatelná.
2. Destičkový sonikátor UIP400MTP je ideální, pokud pracujete s mikrotitračními a multijamkovými destičkami, jako jsou 96jamkové destičky. Jednoduše vložte svou multijamkovou destičku nebo Petriho misku do UIP400MTP a všechny vzorky budou rovnoměrně sonikovány. S destičkovým sonikátorem UIP400MTP je vysokokapacitní zpracování vzorků jednoduché a efektivní!
3. V řadě laboratorních ultrazvukových přístrojů sondového typu lze zvolit homogenizátory s výkonem 50 wattů, 100 wattů, 200 wattů a 400 wattů.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

Aplikace a využití ultrazvukových homogenizátorů tkání

Ultrazvukové homogenizátory se běžně používají k mletí tkání, dezintegraci buněk a lyzi a k homogenizaci biologických vzorků před extrakcí intracelulárních látek v molekulárním rozsahu. Díky řízené sonikaci vzorků lze všechny kroky od lyze přes extrakci až po homogenizaci provést pomocí stejného ultrazvukového dezintegrátoru buněk.
Velká výhoda ultrazvukových homogenizátorů spočívá ve snadno nastavitelném příkonu a intenzitě sonikace. Ultrazvukové dezintegrátory buněk (lyzéry) Hielscher umožňují řídit intenzitu sonikace nastavením amplitudy od 20% do 100%.
Alternativně ke kontinuálnímu provozu lze ultrazvukový homogenizátor nastavit do cyklického režimu, např. pro sonikaci teplotně citlivé tkáně. Sonikace v pulzním režimu znamená, že ultrazvukový přístroj generuje vysoce intenzivní ultrazvukové vlny v periodických cyklech. Dobu sonikace a dobu pauzy může uživatel individuálně nastavit.
Při pulzní sonikaci, během pauzy, se může sonikovaný materiál vrátit do klidového stavu a vzorek se může ochladit (doba pauzy se využívá k odvodu tepla). Díky tomu lze intenzitu zpracování přesně nastavit podle tkáně a nežádoucí zahřívání vzorku je omezeno.
Ultrazvukové homogenizátory tkání jsou robustní a uživatelsky přívětivé a zároveň poskytují spolehlivé výsledky, které díky plné kontrole nad všemi důležitými parametry procesu zajišťují reprodukovatelnost.
Běžné oblasti použití ultrazvukového mletí tkání, dezintegrace buněk, lyze, extrakce a homogenizace se nacházejí v biologických a farmaceutických laboratořích, mikrobiologii, proteomickém a genomickém výzkumu (např. uvolňování proteinů před metodou Western blot a enzymovou imunoanalýzou ELISA), ale také ve výrobě rostlinných extraktů a bioaktivních látek pro potravinářský, farmaceutický a kosmetický průmysl.

• Klikněte sem pro konkrétní procesní doporučení týkající se přípravy vzorků, homogenizace tkání, lyze a extrakce (např. buňky, bakterie, spory, účinné látky)!
• Přečtěte si, proč jsou sonikátory nepostradatelným nástrojem proteomického výzkumu!
• Zjistěte, jak sonikace usnadňuje práci v genomickém výzkumu!

Literatura / Reference

• Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
• Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
• Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
• Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.