Puffer können können effizient und schnell mit einem Ultraschall-Homogenisator hergestellt werden. Da Ultraschallgeräte ein ideales Werkzeug zum Mischen, Lösen und Dispergieren sind, ermöglichen sie eine zuverlässige und benutzerfreundliche Zubereitung von Pufferlösungen für den Zellaufschluss.

Puffer mittels Ultraschall anmischen

Ultraschallhomogenisatoren sind in Labors weit verbreitet und werden vor allem für Zellaufschluss, Lyse und Extraktion eingesetzt. Aufgrund ihres flexiblen und zuverlässigen Einsatzes sind Ultarschallgeräte in den meisten Labors verfügbar. Eine sekundäre Anwendung für Ultraschallhomogenisatoren ist die Herstellung von Puffern, die z.B. für Zellaufschluss und DNA-Extraktion benötigt werden.

Ein Puffer ist eine Lösung, die zum Aufbrechen (Lysieren) von Zellen und zur Freisetzung des intrazellulären Inhalts für die anschließende Analyse verwendet wird. Die spezifische Zusammensetzung des Lysepuffers kann je nach Art der zu lysierenden Zellen und der nachgeschalteten Anwendung variieren. Ein typischer Lysepuffer besteht jedoch normalerweise aus Komponenten wie Detergenzien, Salzen und Proteaseinhibitoren. Puffersalze (z. B. Tris-HCl) und ionische Salze (z. B. NaCl) werden üblicherweise verwendet, um den pH-Wert und die Osmolarität des Lysats zu regulieren.
Zur Herstellung eines Lysepuffers (Lysereagenz) werden die Komponenten in den entsprechenden Konzentrationen und pH-Werten miteinander vermischt. Das Gemisch wird in der Regel gerührt oder geschüttelt, bis die Komponenten aufgelöst sind und die Lösung homogen ist.
Die Ultraschallhomogenisierung ist eine Methode, welche zur Herstellung eines guten Lysepuffers beitragen kann, indem sie die Durchmischung und das Lösen der Komponenten verbessert. Bei dieser Methode werden Ultraschallwellen – normalerweise im Bereich von 20 bis 30 kHz – in den Lysereagenz eingetragen, wodurch Kavitationsblasen entstehen, die kollabieren und eine intensive lokale Energie erzeugen. Durch diese mechanische Scherung wird eine homogene Vermischung der Komponenten erreicht.
Die Ultraschallhomogenisierung kann dazu beitragen, Klumpen oder Aggregate der Komponenten aufzubrechen und sicherzustellen, dass die Lösung homogen gemischt wird. Folglich kann ein solcher verbesserter Lysepuffer zu einem effizienteren Zellaufschluss und einer höheren Ausbeute an extrahiertem Material führen. Darüber hinaus kann die Ultraschallhomogenisierung die für die Herstellung eines Lysepuffers erforderliche Zeit im Vergleich zu herkömmlichen Rühr- oder Schüttelmethoden verkürzen.
Insgesamt ist die Ultraschallhomogenisierung ein leistungsstarkes Instrument zur Verbesserung der Qualität und Effizienz der Puffervorbereitung.

Protokoll für die ultraschall-gestützte Vorbereitung eines Puffers

Im Folgenden finden Sie ein allgemeines Protokoll für die Herstellung einer Pufferlösung unter Verwendung eines Ultraschallstabschwingers (Ultraschallfingers):
 
Materialien:

• Detergenz(ien) der Wahl (z. B. Triton X-100, SDS, CHAPS)
• Salz(e) der Wahl (z. B. NaCl, KCl)
• Proteaseinhibitoren (z. B. PMSF, Aprotinin, Leupeptin)
• Ultraschallhomogenisator
• Rührer
• Entionisiertes Wasser
• pH-Meter oder pH-Streifen

 
 
Schritt-für-Schritt-Anleitung:

1. Wähle Sie die Zusammensetzung der Pufferlösung basierend auf den Zellen bzw. des Gewebes, die Sie aufschließen wollen, sowie der nachgeschalteten Analyse, für die Sie das Lysat verwenden werden. Bereiten Sie die entsprechenden Detergenzien, Salze und Proteaseinhibitoren in den gewünschten Konzentrationen vor.
2. Geben Sie die Lösungen der Detergenzien, Salze und Proteaseinhibitoren in ein Becherglas oder einen Kolben.
3. Fügen Sie entionisiertes Wasser hinzu, um das Volumen auf die gewünschte Puffermenge zu bringen.
4. Mischen Sie die Komponenten mit einem Rührer, um eine vorgemischte Lösung zu erhalten.
5. Messen Sie den pH-Wert des Puffers mit einem pH-Meter oder pH-Streifen und stellen Sie den pH-Wert bei Bedarf mit kleinen Mengen an Säure oder Base ein.
6. Homogenisieren Sie die vorgemischte Lösung mit einem Ultraschallstabschwinger, so dass eine sehr homogene Lösung erhalten wird. Beschallen Sie die Lösung dazu einige Sekunden lang, bis die Lösung homogen gemischt ist und Klumpen oder Aggregate aufgelöst sind. Die Dauer und Stärke der Beschallung kann je nach verwendetem Lysispuffer und Ultraschallhomogenisator optimiert werden.
7. Nach der Ultraschallbehandlung wird der pH-Wert des Puffers erneut gemessen und gegebenenfalls angepasst.
8. Filtern Sie den Puffer durch einen 0,2-Mikron-Filter, um Trümmer oder Aggregate zu entfernen, die sich während der Beschallung gebildet haben könnten.
9. Der Lysepuffer ist nun einsatzbereit.

 
Hinweis: Die genaue Zusammensetzung und der pH-Wert des Lysepuffers können je nach den zu lysierenden Zellen bzw. Geweben und den nachgeschalteten Anwendungen variieren. Das obige Protokoll ist ein allgemeiner Leitfaden und muss möglicherweise für bestimmte Anwendungen optimiert werden.
 
Ultraschallhomogenisatoren werden häufig für den Zellaufschluss und die Extraktion von intrazellulären Molekülen verwendet. Daher wird bei vielen Zellaufschlussanwendungen Ultraschall nicht nur für die Zubereitung des Lysepuffers, sondern auch für den mechanischen Zellaufschluss und die Extraktion verwendet.
Dies macht Ultraschall-Gewebehomogenisatoren zu einem vielseitigen Werkzeug für Labors und erklärt die breite Verwendung von Ultraschallgeräten in der Mikrobiologie, Biotechnologie und Biowissenschaft.

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