Ablösung von Biofilmen mit dem Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP
Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte für Multiwell-Platten und 96-Well-Platten sind unverzichtbare Werkzeuge in der Biofilmforschung, insbesondere zur Ablösung und Entfernung von Biofilmen aus Wells, Röhrchen und Petrischalen sowie von Stiften. Diese Ultraschallgeräte ermöglichen die gleichzeitige Verarbeitung zahlreicher Proben und verbessern dadurch die Effizienz und die Einheitlichkeit. Das Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP von Hielscher ist ideal für die Beschallung von Multiwell-Platten, 96-Well-Platten, mehreren Röhrchen oder Petrischalen. Die gleichmäßigen Ultraschallschwingungen und die Kavitation entfernen Biofilme zuverlässig vom Plattenboden. Damit ist das Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP das ideale Werkzeug zur Probenvorbereitung für die Biofilmentfernung, Biofilm-Assays und die Erforschung von Bakterien und Mikroorganismen.
Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP zur Ablösung und Entfernung von Biofilmen bei der Hochdurchsatz-Probenvorbereitung:
- Bakterielle Biofilme
- Eukaryotische Biofilme
- Pilz-Biofilme
- Archaeen-Biofilme
- Polymikrobielle Biofilme / Biofilme aus mehreren Arten
- Dentale Biofilme (Plaque)
- Marine Biofilme
- Biofilme in der Umwelt
- Biofilme auf Medizinprodukten
- Suspensionen kultivierter Zellen
Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP zur Entfernung von Biofilmen aus Multiwell-Platten, 96-Well-Platten, Röhrchen und Petrischalen.
Ablösung und Entfernung von Biofilmen durch Beschallung
Das Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP von Hielscher ist auf die zuverlässige und gleichmäßige Beschallung von Multiwell- und 96-Well-Platten ausgelegt. Das für die Biofilmforschung unverzichtbare Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP bietet eine zuverlässige Technologie zur Ablösung und Entfernung von Biofilmen aus Multiwell-Platten, Röhrchen und Petrischalen. Durch die Hochdurchsatz-Probenvorbereitung verbessert das UIP400MTP die Effizienz und die Einheitlichkeit von Biofilm-Assays und anderen damit verbundenen Untersuchungen. Damit ist dieses Ultraschallgerät sowohl in der akademischen als auch in der industriellen mikrobiologischen Forschung unverzichtbar.
Biofilmentfernung durch Beschallung: Zur Ablösung von Biofilmen lässt man zunächst unter kontrollierten Bedingungen Biofilme in den Wells der Multiwell-Platte entstehen. Anschließend wird die Platte in das Ultraschallgerät eingesetzt, in dem Parameter wie Dauer, Amplitude und Frequenz entsprechend den spezifischen Anforderungen des Biofilmtyps und den Versuchszielen eingestellt werden. Die Ultraschallwellen erzeugen in jedem Well Kavitation, wodurch die Biofilmmatrix wirksam aufgebrochen und die Zellen abgelöst werden.
Ultraschallgestützte Probenvorbereitung für Biofilme: Bei Biofilm-Assays haben Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte mehrere Einsatzmöglichkeiten. Nach der Beschallung können abgelöste Biofilmzellen gesammelt und mithilfe verschiedener Assays wie Kristallviolettfärbung, Zählung lebensfähiger Zellen oder Biomassemessung quantifiziert werden. Darüber hinaus können Biofilme mit antimikrobiellen Wirkstoffen behandelt und anschließend beschallt werden, um die Wirksamkeit dieser Wirkstoffe beim Aufbrechen von Biofilmen zu beurteilen. Abgelöste Biofilmzellen sind auch für genomische und proteomische Untersuchungen nützlich, da sie zur Extraktion von DNA, RNA und Proteinen für weiterführende molekulare Analysen verwendet werden können.
Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte bieten zahlreiche Vorteile. Sie ermöglichen die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Proben, sparen dadurch Zeit und Arbeitsaufwand und gewährleisten eine gleichmäßige Behandlung aller Wells. Dies verringert die Variabilität und verbessert die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Diese Geräte eignen sich auch für umfangreiche Studien und ermöglichen ein Hochdurchsatz-Screening der Bildung, des Aufbrechens und der Behandlung von Biofilmen.
(A) Platte mit TSB und 2 % Glukose zur Biofilmbildung, zur Rückgewinnung von Zellen und zur Bestimmung von MIC und MBCB; (B) Deckel mit Stiften zur Bildung von Staphylokokken-Biofilmen.
Die auf den Stiften gebildeten Biofilmzellen wurden mit dem Ultraschallgerät UIP250MTP von Hielscher für 5 min in 96-Well-Platten beschallt und abgelöst. Die Platten enthielten frisches Kulturmedium zur Rückgewinnung der Zellen.
(Bild und Studie: ©de Oliveira et al., 2016)
96-Well-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP zur Beschallung von Mikrotiter- und Multiwell-Platten
Bedeutung der ultraschallgestützten Biofilmentfernung in der Biofilmforschung
Die ultraschallgestützte Biofilmentfernung ist aufgrund ihrer Wirksamkeit, Einheitlichkeit, Effizienz und Vielseitigkeit von entscheidender Bedeutung für die Biofilmforschung. Sie gewährleistet ein gründliches und gleichmäßiges Aufbrechen von Biofilmen und erleichtert dadurch genaue und reproduzierbare Analysen in verschiedenen Biofilm-Assays. Diese Assays, darunter Kristallviolettfärbung, Zählung lebensfähiger Zellen, ATP-Biolumineszenz, XTT-Reduktion, mikroskopische Analyse und Nukleinsäure-/Proteinextraktion, liefern umfassende Einblicke in die Bildung, Lebensfähigkeit und Struktur von Biofilmen sowie in deren Reaktion auf Behandlungen.
Durch Beschallung werden Biofilme schonend von festen Substraten wie Plattenböden, Stiften, Zapfen oder Deckgläsern abgelöst und entfernt.
- Wirksames Aufbrechen von Biofilmen:
Kavitation: Ultraschallwellen erzeugen Kavitationsblasen, die beim Kollabieren starke Scherkräfte erzeugen und dadurch die komplexe Struktur von Biofilmen wirksam aufbrechen.
Gründliche Ablösung: Gewährleistet, dass Biofilmzellen gründlich von Oberflächen abgelöst werden, was für eine genaue Quantifizierung und Analyse entscheidend ist. - Einheitlichkeit und Reproduzierbarkeit:
Gleichmäßige Behandlung: Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung der Ultraschallenergie auf alle Proben. Dies verringert die Variabilität und verbessert die Reproduzierbarkeit.
Standardisierung: Ermöglicht die Standardisierung von Protokollen zum Aufbrechen von Biofilmen und führt dadurch zu zuverlässigeren und besser vergleichbaren Ergebnissen. - Effizienz:
Hochdurchsatz-Verarbeitung: Ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Proben, spart Zeit und erhöht den Probendurchsatz bei Biofilmstudien.
Automatisierung: Lässt sich leicht in automatisierte Arbeitsabläufe integrieren, wodurch die Effizienz weiter gesteigert und der manuelle Arbeitsaufwand verringert wird. - Erhaltung der Lebensfähigkeit und Integrität:
Kontrollierte Bedingungen: Parameter wie Dauer und Intensität lassen sich fein abstimmen, um Biofilme aufzubrechen, ohne die Lebensfähigkeit oder Integrität der Zellen zu beeinträchtigen. Dies ist für nachfolgende Assays wichtig. - Vielseitigkeit:
Breite Anwendbarkeit: Geeignet für verschiedene Arten von Biofilmen (bakterielle Biofilme, Pilz-Biofilme und Biofilme aus mehreren Arten) und kompatibel mit unterschiedlichen Oberflächen und Materialien, die in der Biofilmforschung verwendet werden.
Das Multiwell-Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP bietet zahlreiche Vorteile, die es zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Hochdurchsatz-Probenvorbereitung machen.
Hielscher Ultrasonics bietet verschiedene Ultraschallgerätemodelle an, darunter Ultraschallgeräte mit Sonotrode, kontaktlose Ultraschallgeräte und Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte. Nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf! Unsere technischen Experten besprechen gerne Ihre Anforderungen an die Verarbeitung mit Ihnen und empfehlen Ihnen das am besten geeignete Ultraschallgerät für Ihre Biofilmanwendung.
Das Mikrotiterplatten-Ultraschallgerät UIP400MTP wird zur Ablösung von Biofilmen für Forschungszwecke eingesetzt
Literatur / Referenzen
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- UIP400MTP-Multi-well-Plate-Sonicator-Infographic
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
Häufig gestellte Fragen zur Biofilmforschung
Was ist die am häufigsten verwendete Trägerstruktur für Biofilme?
Die am häufigsten verwendete Trägerstruktur für Biofilme in der Laborforschung ist die Mikrotiterplatte. Mikrotiterplatten, insbesondere im 96-Well-Format, sind aufgrund ihrer Vielseitigkeit, einfachen Handhabung und Kompatibilität mit verschiedenen Analysetechniken weit verbreitet.
Welche 96-Well-Platte eignet sich am besten für Biofilme?
Welche 96-Well-Platte sich am besten für Biofilmstudien eignet, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter der untersuchte Biofilmtyp, der Versuchsaufbau und die spezifischen Anforderungen der Forschung. Einige häufig für Biofilmstudien empfohlene 96-Well-Platten sind jedoch:
- Transparente 96-Well-Flachbodenplatte Corning® Costar® 3596: Diese Platte wird häufig wegen ihrer hohen optischen Transparenz verwendet, die für bildgebende Verfahren und spektrophotometrische Assays vorteilhaft ist.
- Nunc™ MicroWell™ 96-Well-Platten: Diese Platten sind für ihre einheitlichen Well-Abmessungen und ihre hohe optische Transparenz bekannt. Sie sind mit verschiedenen Oberflächenbehandlungen erhältlich, um unterschiedliche Arten der Zellkultur zu unterstützen.
- Greiner Bio-One CELLSTAR® 96-Well-Mikroplatte: Diese Platte wird häufig für Biofilmstudien verwendet, da sie eine gleichbleibende Qualität von Well zu Well bietet und mit verschiedenen Oberflächenbeschichtungen erhältlich ist, beispielsweise mit für Gewebekulturen behandelten oder bindungsarmen Oberflächen.
- Schwarze 96-Well-Platten mit transparentem Boden: Für Studien, die Fluoreszenz- oder Lumineszenzmessungen erfordern, sind schwarze Platten mit transparentem Boden (z. B. Corning® 3603) ideal, da sie das Übersprechen zwischen den Wells minimieren und die Signaldetektion verbessern.
- Hydrophob oder hydrophil beschichtete Platten: Je nach Beschaffenheit des Biofilms und des Mikroorganismus können Platten mit speziellen Beschichtungen vorteilhaft sein, die die Adhäsion fördern oder hemmen. Beispielsweise können hydrophobe Platten für Biofilme geeignet sein, die von bestimmten Bakterien gebildet werden.
- Biofilmspezifische Platten: Einige Hersteller bieten Platten an, die speziell für die Biofilmforschung entwickelt wurden. Diese Platten weisen häufig verbesserte Oberflächeneigenschaften auf, die die Biofilmbildung fördern, und sind für Biofilm-Assays optimiert.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer 96-Well-Platte für Biofilmstudien die folgenden Kriterien:
- Material und Oberflächenbehandlung: Wählen Sie ein Plattenmaterial und eine Oberflächenbehandlung, die die Adhäsion und das Wachstum der von Ihnen untersuchten biofilmbildenden Mikroorganismen unterstützen.
Optische Transparenz: Achten Sie bei Assays mit optischen Messungen darauf, dass die Platte eine hohe optische Transparenz aufweist. - Well-Geometrie: Berücksichtigen Sie die Form und Tiefe der Wells, da diese das Biofilmwachstum und die Wirksamkeit nachfolgender Behandlungen oder Messungen beeinflussen können.
- Kompatibilität mit Geräten: Stellen Sie sicher, dass die Platte mit Ihrem Ultraschallgerät, Ihrem Inkubator und allen anderen in Ihrer Studie verwendeten Geräten kompatibel ist. Das Multiwell-Platten-Ultraschallgerät von Hielscher ist mit allen gängigen Mikrotiter- und Multiwell-Platten kompatibel.
Letztlich hängt die beste Wahl von den spezifischen Anforderungen Ihrer Biofilmforschung und den Eigenschaften der beteiligten Mikroorganismen ab.
Welche typischen Biofilm-Assays werden in der Forschung eingesetzt?
In Forschung und Diagnostik werden verschiedene Arten von Assays eingesetzt, um Biofilme zu untersuchen und zu klassifizieren. Die Beschallung ist ein gängiger Schritt der Probenvorbereitung, um den Biofilm von seinem festen Substrat zu entfernen und ihn dadurch für Assays und Analysen verfügbar zu machen.
- Kristallviolettfärbung:
Zweck: Quantifiziert die gesamte Biofilmbiomasse.
Methode: Biofilme werden mit dem Farbstoff Kristallviolett angefärbt. Anschließend wird der Farbstoff in Lösung gebracht und spektrophotometrisch gemessen.
Anwendung: Wird zur Beurteilung der Biofilmbildung und der Wirkung antimikrobieller Wirkstoffe eingesetzt. - Zählung lebensfähiger Zellen (CFU-Assay):
Zweck: Bestimmt die Anzahl lebensfähiger Biofilmzellen.
Methode: Abgelöste Biofilmzellen werden seriell verdünnt und auf Agar ausplattiert, um koloniebildende Einheiten (KBE) zu zählen.
Anwendung: Bewertet die Lebensfähigkeit von Biofilmzellen und die antimikrobielle Wirksamkeit. - ATP-Biolumineszenz:
Zweck: Misst die Stoffwechselaktivität von Biofilmzellen.
Methode: ATP-Gehalte werden mithilfe eines Biolumineszenz-Assays quantifiziert.
Anwendung: Gibt Aufschluss über die Lebensfähigkeit und den Stoffwechselzustand des Biofilms. - XTT-Reduktionsassay:
Zweck: Beurteilt die zelluläre Stoffwechselaktivität.
Methode: Das XTT-Reagenz wird von stoffwechselaktiven Zellen reduziert, wobei ein gefärbtes Formazanprodukt entsteht, das spektrophotometrisch quantifiziert wird.
Anwendung: Wird zur Bewertung der Lebensfähigkeit von Biofilmzellen und der Wirkung von Behandlungen eingesetzt. - Mikroskopische Analyse:
Zweck: Visualisiert die Struktur und Zusammensetzung des Biofilms.
Methode: Zu den Verfahren gehören Lichtmikroskopie, konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM).
Anwendung: Liefert detaillierte Einblicke in die Architektur und Verteilung von Biofilmen sowie in die Auswirkungen von Behandlungen. - DNA-, RNA- und Proteinextraktion:
Zweck: Analysiert genetische und proteomische Profile von Biofilmzellen.
Methode: Biofilmzellen werden lysiert, um Nukleinsäuren und Proteine für nachfolgende Analysen (z. B. PCR, qPCR, Sequenzierung, Proteomik) zu extrahieren.
Anwendung: Untersucht Genexpression, genetische Vielfalt und Proteinexpression in Biofilmen. - Assays zur Biofilmhemmung und -eradikation:
Zweck: Prüft im Screening, ob Verbindungen die Biofilmbildung verhindern oder bestehende Biofilme eradizieren können.
Methode: Biofilme werden mit potenziellen Wirkstoffen gegen Biofilme behandelt. Das Aufbrechen der Biofilme wird mithilfe der zuvor genannten Assays beurteilt.
Anwendung: Wirkstoffsuche und Entwicklung von Therapien gegen Biofilme.
Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren in Größen vom Laborformat bis zum Industrieformat her.