Elution von Antikörpern durch Sonikation mittels Hochdurchsatzsonikation

Die Affinitätschromatographie ist ein leistungsfähiges Verfahren zur Proteinreinigung, das eine ultraschallunterstützte unspezifische Elution als zuverlässige Probenvorbereitungstechnik zur Gewinnung von Antikörpern aus der Affinitätschromatographie erfordert. Die effiziente und reproduzierbare Elution von an Affinitätsmatrizen gebundenen Zielantikörpern wird durch Beschallung erheblich verbessert. Der Hochdurchsatz-Plattensonator UIP400MTP eignet sich optimal für die Elution hoher Probenzahlen in 96-Well-, Mikrotiter- und Multiwell-Platten und erleichtert die Antikörperrückgewinnung in der Affinitätschromatographie.

Wie erleichtert die Sonikation die Elution?

Mit Hilfe der ultraschallverstärkten unspezifischen Elution können Labormitarbeiter und Wissenschaftler gereinigte Antikörper effizient von Affinitätschromatographiesäulen zurückgewinnen. Diese gereinigten Antikörper werden für nachgeschaltete Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Immunologie, Biotechnologie und medizinische Diagnostik eingesetzt.

Die Elution ist ein Probenvorbereitungsschritt, der in der Affinitätschromatographie häufig verwendet wird: Die Affinitätschromatographie nutzt die hochspezifischen Wechselwirkungen zwischen einem Zielmolekül (z. B. einem Antikörper) und einem auf einer Chromatographiematrix immobilisierten Liganden. Dies ermöglicht die selektive Reinigung des Zielmoleküls aus einem komplexen Gemisch unter Ausnutzung der spezifischen Bindungsaffinität der Moleküle, z. B. der Antikörper.
Spezifische Bindung von Antikörpern: Antikörper werden häufig mit Hilfe der Affinitätschromatographie gereinigt, wobei sie selektiv an einen auf dem Chromatographieharz immobilisierten Liganden binden. Dabei kann es sich um ein Antigen, ein Protein A/G oder ein anderes Molekül handeln, das spezifisch mit dem betreffenden Antikörper interagiert.
Elution: Nach der Bindung des Zielantikörpers an die Matrix wird im nächsten Schritt der gebundene Antikörper vom Harz eluiert (oder ausgewaschen). Dieser Elutionsschritt beinhaltet in der Regel die Unterbrechung der spezifischen Bindung zwischen dem Antikörper und dem Liganden. Dieser Schritt kann durch Beschallung erleichtert werden.
Die Ultraschallsonde UP50H ist ein Laborhomogenisator, der häufig als Zellauflöser, Dispergierer und Emulgator in Laboratorien eingesetzt wird.Ultraschall-unterstützte unspezifische Elution: Im Gegensatz zu spezifischen Elutionsmethoden, die nur die Antikörper-Liganden-Wechselwirkung unterbrechen, werden bei unspezifischen Elutionsmethoden alle Wechselwirkungen auf dem Harz unterbrochen, auch die unspezifischen. Dies kann von Vorteil sein, wenn es sich um stark gebundene Verunreinigungen handelt, die den Aufreinigungsprozess stören könnten. Hier kommt die Beschallung ins Spiel! Ultraschallwellen werden zur Erzeugung von Kavitationsblasen im Elutionspuffer eingesetzt. Wenn diese Blasen in der Nähe der Harzmatrix kollabieren, erzeugen sie starke lokale Scherkräfte und Mikroströmungen. Diese mechanische Unterbrechung trägt dazu bei, die unspezifischen Wechselwirkungen zwischen dem Antikörper und dem Liganden aufzubrechen, wodurch die Elution des gebundenen Antikörpers aus der Matrix erleichtert wird.

96-Well-Platten und andere Multiwell-Platten lassen sich am besten mit dem Sonicator UIP400MTP bearbeiten. Dieses Ultraschallsystem ist ideal für die Lyse, DNA-Fragmentierung und Zellsolubilisierung von Proben im Hochdurchsatzverfahren.

Hochdurchsatz-Sonicator UIP400MTP erleichtert die Elution von Antikörpern und Proteinen

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In dieser Anleitung wird erläutert, welche Art von Sonicator sich am besten für Ihre Probenvorbereitungsaufgaben wie Lyse, Zellaufschluss, Proteinisolierung, DNA- und RNA-Fragmentierung in Labor, Analyse und Forschung eignet. Wählen Sie den idealen Schallkopf-Typ für Ihre Anwendung, Ihr Probenvolumen, Ihre Probenanzahl und Ihren Durchsatz. Hielscher Ultrasonics hat den idealen Ultraschall-Homogenisator für Sie!

So finden Sie den perfekten Sonicator für Zellaufschluss und Proteinextraktion in Wissenschaft und Analyse

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Die Vorteile der Ultraschall-Elution mit Sonikation

Die Ultraschall-Elution bietet mehrere Vorteile, insbesondere im Zusammenhang mit Proteinaufreinigungstechniken wie der Affinitätschromatographie.
So übertrifft die Beschallung alternative Methoden in Bezug auf Proteinintegrität, Wiederfindung, Reinheit, Vielseitigkeit und Effizienz. Diese Vorteile machen die Ultraschall-Elution zu einer bevorzugten Wahl für Proteinreinigungsverfahren, insbesondere bei Anwendungen, bei denen die Erhaltung der Proteinstruktur und -aktivität von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus zeichnet sich die Ultraschall-Elution durch ihre Einfachheit, Effizienz, Vielseitigkeit und Kompatibilität mit einer breiten Palette von Proteinen und Affinitätsmatrizen aus. Durch die Anwendung von Ultraschallwellen zur Unterbrechung von Protein-Matrix-Wechselwirkungen bietet die Ultraschall-Elution eine schonende und schnelle Methode zur Proteinreinigung, die hohe Wiederfindungsraten gewährleistet und die Integrität der Proteine für nachgeschaltete Anwendungen bewahrt.

Sanftere Behandlung der Proteinstruktur: Bei der Elution mit niedrigem pH-Wert werden saure Puffer verwendet, um die Bindung zwischen dem Zielprotein (z. B. Antikörper) und der Affinitätsmatrix zu unterbrechen. Durch die Einwirkung eines niedrigen pH-Werts können Proteine jedoch denaturiert werden, was ihre Struktur und biologische Aktivität beeinträchtigen kann. Im Gegensatz dazu beruht die Ultraschall-Elution in erster Linie auf einer mechanischen Unterbrechung und nicht auf einer chemischen Denaturierung, so dass sie die Proteinstruktur weniger stark beeinträchtigt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn empfindliche Proteine oder Antikörper, die empfindlich auf pH-Änderungen reagieren, gereinigt werden sollen.

  • Geringeres Risiko der Aggregation: Eine Elution mit niedrigem pH-Wert kann das Risiko einer Proteinaggregation aufgrund der Entfaltung des Proteins und der Freilegung der hydrophoben Regionen erhöhen. Die Aggregation kann zu einem Verlust der Proteinaktivität und zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung führen. Bei der Ultraschall-Elution dagegen wird das Aggregationsrisiko minimiert, indem mechanische Kräfte eingesetzt werden, um die Wechselwirkungen zwischen dem Protein und der Affinitätsmatrix zu unterbrechen, ohne die native Konformation des Proteins wesentlich zu verändern.
  • Verbesserte Rückgewinnung und Reinheit: Mit der Ultraschall-Elution lassen sich im Vergleich zu anderen Elutionsmethoden höhere Wiederfindungsraten und Reinheitsgrade erzielen. Durch die mechanische Aufbrechung mittels Ultraschall werden gebundene Proteine effektiv von der Affinitätsmatrix gelöst, während unspezifische Wechselwirkungen minimiert werden. Dies führt zu einer verbesserten Rückgewinnung des Zielproteins bei geringerer Kontamination durch unspezifisch gebundene Moleküle, was zu einer höheren Reinheit der eluierten Fraktion beiträgt.
  • High-Throughput Processing: Hielscher Ultrasonics bietet verschiedene Ultraschallgeräte für die ultraschallgestützte Proteinaufreinigung, Elution und Biopanning an. Der Mikrotiterplatten-Schallkopf UIP400MTP ermöglicht die Massenverarbeitung von Proben in 96-Well- und anderen Multiwell-Platten. Der VialTweeter ist ideal für die mühelose, gleichzeitige Beschallung von bis zu 10 Röhrchen, wie z. B. Eppendorf-Fläschchen, unter den gleichen Bedingungen. Das CupHorn ist ein vielseitiges Beschallungsgerät, ideal für mehrere Röhrchen, kleine Bechergläser und andere Gefäße. Und natürlich sind die klassischen Sonotroden-Schallgeräte mit Mikrospitzen ein bewährtes Laborwerkzeug für die Probenvorbereitung. Die Produktpalette von Hielscher Ultrasonics bietet den idealen Schallkopf für Ihren Versuchsaufbau und Ihre Probengröße.
  • Vielseitigkeit und Kompatibilität: Die Ultraschall-Elution ist mit einer breiten Palette von Proteinen und Affinitätsmatrizes kompatibel und bietet somit eine große Flexibilität bei Reinigungsanwendungen. Im Gegensatz dazu eignet sich die Elution bei niedrigem pH-Wert möglicherweise nicht für bestimmte Proteine, die empfindlich auf saure Bedingungen reagieren, oder für Affinitätsmatrizes, die bei niedrigem pH-Wert zum Abbau oder Auslaugen neigen. Die Ultraschall-Elution bietet eine schonende und universell einsetzbare Alternative, die auf spezifische Reinigungsanforderungen zugeschnitten werden kann, ohne die Integrität der Proteine oder die Stabilität der Matrix zu beeinträchtigen.
  • Zeit und Effizienz: Die Ultraschall-Elution erfordert im Vergleich zu anderen Elutionsmethoden in der Regel kürzere Elutionszeiten. Die schnelle und effiziente Freisetzung von gebundenen Proteinen durch Ultraschall reduziert die Verarbeitungszeit und erhöht die Gesamteffizienz der Aufreinigung, was sie zu einer attraktiven Option für Anwendungen mit hohem Durchsatz macht oder wenn zeitkritische Ergebnisse erforderlich sind.
96-Well Plate Sonicator UIP400MTP für Zelllyse, DNA-Extraktion, DNA-Fragmentierung, Zellsolubilisierung und Proteinaufreinigung.

Sonicator für 96-Well-Platten UIP400MTP für die Beschallung von Multiwell-Platten, PCR- und ELISA-Platten

 

VialTweeter mit Ultraschallprozessor UP200ST

VialTweeter-Sonicator für die gleichzeitige Beschallung von 10 Proben, z. B. zum Aufbrechen von Zellen und zur Extraktion von Proteinen

Ultraschall-unterstütztes Biopanning

Biopanning ist eine entscheidende Technik bei der Antikörperreinigung, insbesondere wenn hochspezifische Antikörper für die Forschung oder medizinische Diagnostik gewonnen werden müssen. Beim Biopanning werden Antikörper aus einer Mischung von Antikörpern, der sogenannten Antikörperbibliothek, isoliert.

Wie funktioniert das Ultrasonic Biopanning?

Ausgangspunkt ist eine Bibliothek von Antikörpern, eine Mischung aus verschiedenen Antikörpern. Jeder Antikörper zeichnet sich durch seine eigene, einzigartige Form und Spezifität aus. Für Analysen und Therapien müssen spezifische Antikörper isoliert werden, die ein bestimmtes Ziel erkennen, z. B. ein Virus oder eine Krebszelle. Mit Biopanning können diese spezifischen Antikörper isoliert werden. Die Ultraschallbehandlung erleichtert den Biopanning-Prozess und macht die Reinigung der Antikörper effizienter.

Ausgehend von einer Antikörperbibliothek werden die Antikörper in der Regel auf der Oberfläche eines Bakteriophagen, einer Hefezelle oder eines anderen Displaysystems dargestellt. Diese Bibliothek umfasst ein breites Spektrum von Antikörpern.
Im ersten Schritt wird diese Bibliothek mit Ihrem Zielmolekül in Kontakt gebracht. Die Antikörper, die an das Zielmolekül binden, bleiben haften, während die anderen weggewaschen werden. Um die ungebundenen Antikörper zu entfernen, werden die Proben mehrmals mit einer Pufferlösung gewaschen.

Jetzt haben wir Proben, die nur gebundene Antikörper enthalten. Das bedeutet jedoch, dass die Antikörper immer noch an ihr Display-System gebunden sind. Um sie zu befreien, muss die Wechselwirkung zwischen Antikörper und Ligand unterbrochen werden. Dieser Schritt wird als Elution bezeichnet. Die Proben können mit einer Lösung eluiert werden, die die Bindung unterbricht, z. B. durch Verwendung eines spezifischen Elutionspuffers, eines Chaotropikums, Absenkung des pH-Werts, Anwendung von Wärme usw. Diese Elutionstechniken zerstören die Antikörper-Liganden-Bindung, können aber auch die Antikörper selbst beeinträchtigen. Aus diesem Grund wird die Beschallung als alternative Technik eingesetzt, um die Antikörper schonend von ihrem Ziel zu entfernen.

Nach Abschluss des Elutionsschritts erhalten wir gereinigte Antikörper, die für den Einsatz in Forschung, Diagnostik oder Therapie bereit sind.

Biopanning ist eine leistungsstarke Technik zur Reinigung von Antikörpern, und die Elution mit Ultraschall erleichtert und verstärkt die Wirksamkeit – Das Ergebnis sind hoch gereinigte, unbeschädigte Antikörper. Das Ultraschall-Biopanning ermöglicht es Wissenschaftlern, hochspezifische Antikörper aus komplexen Proben zu isolieren, was eine breite Palette von Anwendungen eröffnet.

Sonikatoren für die Antikörperaufreinigung

Hielscher-Sonikatoren sind bewährte Geräte, die in den besten Forschungseinrichtungen weltweit eingesetzt werden. Geschätzt für ihr hochmodernes Design und ihre überragende Leistung, gelten Hielscher-Schallgeräte als unverzichtbare Laborgeräte in den Bereichen Biotechnologie und Molekularbiologie. Hielscher Ultrasonics bietet Sonikatoren für die Einzelproben- und Hochdurchsatz-Probenvorbereitung an, die die effiziente Aufreinigung von Antikörpern und die Elution von zielgebundenen Molekülen erleichtern und ein effizientes Biopanning ermöglichen, um spezifische Antikörper mit Präzision und Geschwindigkeit zu isolieren.
Im Zusammenhang mit der Antikörperaufreinigung zeichnen sich Hielscher-Sonicatoren durch die Erleichterung der Wasch- und Elutionsschritte aus, indem sie ungebundene Antikörper effizient entfernen und gleichzeitig die Integrität der an das Ziel gebundenen Komplexe bewahren. Ihre präzise Steuerung und Skalierbarkeit ermöglichen maßgeschneiderte Prozessbedingungen, die optimale Aufreinigungsergebnisse über einen weiten Bereich von Probenvolumina und -komplexen sicherstellen.
Hielscher-Sonikatoren stellen die technologische Innovation in der Ultraschallverarbeitung dar und bieten unvergleichliche Möglichkeiten für die Reinigung, Elution und das Biopanning von Antikörpern. Mit ihrer Präzision, Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit bieten die verschiedenen Ultraschallsysteme ein Optimum an Effizienz und Vielseitigkeit für die biopharmazeutische Forschung, Diagnostik und Therapie.
Kontaktieren Sie uns jetzt, um mehr über Hielscher Sonicators für Antikörperaufreinigung, Elution und Biopanning zu erfahren! Unser erfahrenes technisches Personal freut sich darauf, Ihre Antikörper-Anwendung zu besprechen!

Warum Hielscher Ultrasonics?

  • hoher Wirkungsgrad
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  • Geringer Wartungsaufwand
  • CIP (Clean-in-Place)

Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany

Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Ultraschallgeräte CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

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Das Video zeigt das Ultraschallsystem UIP400MTP, das die zuverlässige Probenvorbereitung jeder Standard-Multiwell-Platte / Microtiter-Platte mit hochintensivem Ultraschall ermöglicht. Typische Anwendungen des UIP400MTP sind die Lyse, das Scheren von DNA, RNA und Chromatin sowie die Proteinextraktion.

Ultraschallgerät UIP400MTP zur Beschallung von Multiwell-Platten

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Vergleich der Ultraschall-Elution mit traditionellen Elutionstechniken

  1. Gradienten-Elution: Bei der Gradientenelution wird die Bindungsstärke zwischen dem Zielprotein und der Affinitätsmatrix durch Änderung der Zusammensetzung des Elutionspuffers schrittweise verringert. Dabei können Faktoren wie der pH-Wert, die Salzkonzentration oder die Konzentration von konkurrierenden Liganden verändert werden. Die Gradientenelution ermöglicht eine Feinabstimmung der Elutionsbedingungen, um das Zielprotein selektiv freizusetzen und gleichzeitig die unspezifische Bindung zu minimieren.
    Vorteile der Ultraschall-Elution: Die Ultraschall-Elution bietet im Vergleich zur Gradienten-Elution eine schnellere und gleichmäßigere Freisetzung der gebundenen Proteine. Während die Gradientenelution eine sorgfältige Optimierung und Überwachung der Elutionsbedingungen erfordert, bietet die Ultraschall-Elution eine einfachere und effizientere Methode zur Proteinrückgewinnung.
  2. Kompetitive Elution: Bei der kompetitiven Elution wird eine hohe Konzentration eines konkurrierenden Liganden in den Elutionspuffer eingebracht, um die Bindung zwischen dem Zielprotein und der Affinitätsmatrix zu stören. Der konkurrierende Ligand konkurriert mit dem Zielprotein um Bindungsstellen auf der Matrix, wodurch das Protein verdrängt und in das Eluat freigesetzt wird.
    Vorteile der Ultraschall-Elution: Die Ultraschall-Elution bietet eine sanftere und vielseitigere Alternative zur kompetitiven Elution. Die kompetitive Elution kann den Einsatz hoher Konzentrationen chaotroper Mittel (d. h. einer Co-Solute, die das Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerk zwischen Wassermolekülen unterbricht und die Stabilität des nativen Zustands von Proteinen durch Schwächung des hydrophoben Effekts verringert) oder aggressiver Chemikalien erfordern, die die Stabilität und Aktivität von Proteinen beeinträchtigen können. Im Gegensatz dazu bietet die Ultraschall-Elution einen mechanischen Aufschluss ohne zusätzliche chemische Mittel, wodurch die Integrität der Proteine erhalten bleibt und hohe Rückgewinnungsraten gewährleistet werden.
  3. Temperatur-induzierte Elution: Bei der temperaturinduzierten Elution wird die Temperatur des Elutionspuffers verändert, um die Bindung zwischen dem Zielprotein und der Affinitätsmatrix zu unterbrechen. Dies kann je nach der spezifischen Protein-Matrix-Wechselwirkung entweder durch eine Erhöhung oder eine Senkung der Temperatur erreicht werden.
    Vorteile der Ultraschall-Elution: Die Ultraschall-Elution bietet eine schnellere und kontrolliertere Methode zur Elution von Proteinen als die temperaturinduzierte Methode. Während die temperaturinduzierte Elution eine präzise Steuerung der Temperaturgradienten und längere Äquilibrierungszeiten erfordert, sorgt die Ultraschall-Elution für eine sofortige mechanische Unterbrechung, was zu kürzeren Elutionszeiten und höherer Effizienz führt.
  4. Enzymatische Elution: Bei der enzymatischen Elution werden spezifische Enzyme eingesetzt, die die Bindungen zwischen dem Zielprotein und der Affinitätsmatrix spalten und das Protein in das Eluat freisetzen. Diese Methode ist besonders nützlich für Proteine, die eng an die Matrix gebunden sind, oder für Anwendungen, die eine genaue Kontrolle der Elutionsbedingungen erfordern.
    Vorteile der Ultraschall-Elution: Die Ultraschall-Elution bietet eine nicht-enzymatische und chemikalienfreie Alternative zur enzymatischen Elution. Während die enzymatische Elution eine Optimierung der Enzymkonzentration, der Inkubationszeit und der pH-Bedingungen erfordert, bietet die Ultraschall-Elution eine unkomplizierte und universell einsetzbare Methode zur Proteinrückgewinnung, ohne dass zusätzliche Reagenzien oder Spezialgeräte benötigt werden.
Sonicator für die Probenvorbereitung im Hochdurchsatzverfahren! Der Platten-Sonicator UIP400MTP erleichtert die Lyse, Proteinextraktion, DNA-Fragmentierung und Zellsolubilisierung von biologischen Proben in 96-Well-Platten.

Plattenschalldämpfer UIP400MTP für alle 96-Well-Platten, Mikrotiterplatten und Multi-Well-Platten.



Literatur / Literaturhinweise


Hochleistungs-Ultraschall! Die Hielscher-Produktpalette deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallhomogenisator über Benchtop-Sonicator bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.


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