Laboraufgaben mit einem Ultraschall-Homogenisator meistern

Ultraschallhomogenisatoren sind unverzichtbare Laborgeräte für eine Vielzahl von Anwendungen wie Homogenisieren und Mischen, Extrahieren, Dispergieren, Emulgieren, Auflösen, Zellaufschluss, DNA-Fragmentierung und sonochemische Reaktionen. In der Regel werden Ultraschallstabschwinger verwendet, um diese Aufgaben in der täglichen Laborarbeit zu erledigen. Für Laborproben, bei denen Kreuzkontaminationen oder Probenverluste einschränkende Faktoren sind, bieten Hielscher Non-Contact Sonikatoren eine ideale Lösung für die ultraschall-gestützte Probenvorbereitung.

Ultraschallstabschwinger und Non-Contact Sonikatoren

Ein Sonicator (Ultraschallhomogenisator) erzeugt intensive Ultraschallwellen – fokussiert auf die Spitze der Sonotrode bzw. Ultraschallstabs – in das Medium. Die Verwendung eines offenen oder geschlossenen Gefäßes ermöglicht eine einfache und zugleich zuverlässige Ultraschallbehandlung von flüssigen Medien. Die Kombination eines Ultarschallstabs mit einer Durchflusszelle ermöglicht die kontinuierliche Beschallung eines Flüssigkeitsstroms. Ein solcher Durchflussaufbau ist eine effiziente Methode zur Ultraschallbehandlung größerer Volumina oder zähflüssiger Flüssigkeiten und Pasten.
Mit Non-Contact Sonikatoren wie dem VialTweeter, dem Multi-Well-Platten-Sonikator UIP400MTP, dem CupHorn und dem GDmini2-Flow-Reaktor können Proben berührungslos bearbeitet werden – und sind damit ideal, um Kreuzkontaminationen und Probenverlusten zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil der Hielscher Non-Contact Ultraschallgeräte ist die hohe Durchsatzkapazität bei der Probenvorbereitung, da mehrere Proben zeitgleich unter denselben Bedingungen verarbeitet werden.

 

 
Unter Beschallung versteht man die Anwendung von Leistungsultraschall über einen Ultraschallstab, um Partikel in einer Probe zu bewegen und zu bearbeiten. Ultraschallgeräte werden in der akademischen Forschung, in analytischen und forensischen Labors, in klinischen Einrichtungen und in der Produktion eingesetzt, wo sie zur Homogenisierung und zum Mischen von Flüssig-Flüssig- oder Flüssig-Fest-Suspensionen, zur Extraktion bioaktiver Substanzen und zellulärer Verbindungen, zur Desintegration von Zellen, Bakterien und Gewebe, zum Auflösen von Pulvern, zum Lösen von Biofilmen oder zum Auslösen chemischer Reaktionen verwendet werden.

 

 

Da der Anwendungsbereich von Ultraschallgeräten so breit gefächert ist, werden Ultraschallgeräte oft in Bezug auf ihre spezifische Aufgabe bezeichnet. Deshalb findet man Ultraschallgeräte unter verschiedenen Bezeichnungen wie:

• Ultraschall-Homogenisator:
  Ultraschallhomogenisatoren werden zum Mischen und Vermengen von zwei oder mehr Phasen zu einer einheitlichen Suspension verwendet. Als leistungsstarke Alternative zu Hochdruckhomogenisatoren, Schermischern und Mikrofluidisatoren glänzen Sonikatoren mit ihrer außergewöhnlichen Fähigkeit zur Herstellung von Nano-Dispersionen und Nano-Emulsionen.
• Ultraschall-Dispergierer:
  Ultraschall-Dispergierer verwenden Hochfrequenz-Schallwellen, um Partikel zu zerkleinern und sie gleichmäßig in einer Flüssigkeit zu verteilen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung stabiler Suspensionen von Feststoffpartikeln in Flüssigkeiten, z. B. zum Dispergieren von Pigmenten in Druckfarben oder von Partikeln in Slurries.
• Ultraschall-Emulgierer:
  Ultraschall-Emulgierer nutzen Ultraschallwellen zur Herstellung feiner Emulsionen, indem sie zwei nicht mischbare Flüssigkeiten wie Öl und Wasser mischen. Die hochintensiven Schallwellen erzeugen Kavitationsblasen, die implodieren und starke Scherkräfte erzeugen, die die Tröpfchen in Emulsionen auf Nanogröße zerkleinern und dadurch eine stabile und homogene Emulsion erzeugen.
• Ultraschall-Zellcrusher:
  Ultraschall-CellCrusher verwenden Ultraschallenergie, um Zellmembranen aufzuschließen und intrazelluläre Moleküle freizusetzen. Dieser Prozess ist in biologischen und biochemischen Anwendungen für die Extraktion von Proteinen, DNA und anderen zellulären Komponenten unerlässlich.
• Ultraschall-Extraktor:
  Ultraschallextraktoren setzen Ultraschallwellen ein, um das Pflanzenmaterial aufzubrechen und die Extraktion bioaktiver Verbindungen wie ätherischer Öle, Flavonoide oder anderer Phytochemikalien zu verbessern. Der Kavitationseffekt verbessert die Lösungsmittelpenetration und den Stofftransport, was zu einer effizienteren Extraktion führt.
• Ultraschall-Dissolver:
  Ultraschalldissolver nutzen die Ultraschallenergie, um Feststoffe schnell und effizient in Flüssigkeiten aufzulösen. Dies ist nützlich für die Herstellung von Lösungen oder Suspensionen, in denen der gelöste Stoff gleichmäßig und schnell dispergiert werden muss, wie z. B. in Arzneimitteln oder chemischen Formulierungen.
• Ultraschall-Mischer:
  Ultraschallmischer setzen hochintensive Ultraschallwellen ein, um Flüssigkeiten und Slurries zu vermengen und eine homogene Durchmischung zu gewährleisten. Dieses Mischverfahren ist sowohl für niedrige wie auch hohe Viskositäten geeignet und ist besonders effektiv bei der Homogenisierung von Produkten, die sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer mischen lassen, wie z.B. Zementpasten oder Masterbatches mit hohem Feststoffanteil.
• Ultraschall-Rührer:
  Ultraschallrührwerke nutzen Ultraschallenergie zum Rühren oder Schütteln von Flüssigkeiten, um eine gleichmäßige Durchmischung zu fördern und Ablagerungen zu verhindern. Diese Methode ist in verschiedenen Branchen von Vorteil, um die Konsistenz von Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.

Beschallung von Multiwell-Platten und Petrischalen

Multiwell-Platten und Petrischalen sind gängige Laborgefäße. Platten mit mehreren Vertiefungen, auch Mikroplatten oder Mikrotiterplatten genannt, sind flache Platten mit mehreren „Wells“ als kleine Reagenzgläser verwendet. Sie sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, in der Regel mit 6, 12, 24, 48, 96, 384 oder 1536 Vertiefungen, die ein Screening und Testen mit hohem Durchsatz ermöglichen.
Petrischalen hingegen sind flache, zylindrische Schalen mit Deckel, die in der Regel aus Glas oder Kunststoff bestehen. Sie bieten eine flache Oberfläche für die Kultivierung von Mikroorganismen.
Das spezifische Design der beiden Probengefäße bringt Herausforderungen mit sich, wenn die Beschallung als Prozessschritt eingesetzt werden soll. Mit dem Plattenbeschallungsgerät UIP400MTP bietet Hielscher ein leistungsstarkes Beschallungsgerät an, das alle gängigen Multiwell-Platten, Mikrotiterplatten und Petrischalen verarbeiten kann.
Erfahren Sie mehr über den Microplate Sonicator UIP400MTP für die Probenvorbereitung in 96-Well-Platten, PCR-Platten und Petrischalen!
 

 
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über unsere Ultraschallstabschwinger und Non-Contact Sonikatoren für gängige Laboranwendungen: