Ultraschallbehandlung vereinfacht die Mikrobiomforschung und klinische Analytik
Die Ultraschallbehandlung ist eine leistungsfähige Technik, die in der Mikrobiomforschung und klinischen Analytik weit verbreitet ist und die Hochdurchsatz-Probenvorbereitung erleichtert. Das Ultraschallverfahren ist besonders wirksam bei der Verarbeitung komplexer biologischer Proben, beispielsweise solcher, die Mikroorganismen enthalten. Die Ultraschallbehandlung erleichtert die Zelllyse sowie die Extraktion und Analyse von Nukleinsäuren, Proteinen und Metaboliten und ermöglicht dadurch ein tieferes Verständnis mikrobieller Gemeinschaften und ihrer Bedeutung für Gesundheit und Krankheit. Die Hochdurchsatz-Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre Präzision, Effizienz und reproduzierbaren Ergebnisse bekannt und eignen sich daher hervorragend für Mikrobiomstudien.
Nutzen Sie die Vorteile der Hochdurchsatz-Ultraschallbehandlung in der Mikrobiomforschung
Das Ultraschallgerät UIP400MTP für 96-Well-Platten vereinfacht die Mikrobiomforschung durch Hochdurchsatz-Probenvorbereitung
Hochdurchsatz-Probenvorbereitung mit dem Ultraschallgerät UIP400MTP für 96-Well-Platten
Anwendungen der Ultraschallbehandlung in der Mikrobiomforschung
Effiziente Zelllyse
Die Ultraschallbehandlung ist bei der Lyse mikrobieller Zellen äußerst wirksam, auch bei Zellen mit widerstandsfähigen Zellwänden, wie grampositiven Bakterien und Pilzen. Die Ultraschallwellen erzeugen Kavitationsblasen in der Probe, die kollabieren und dabei Stoßwellen erzeugen, welche Zellwände und Membranen aufbrechen. Dieser Prozess gewährleistet einen umfassenden Zellaufschluss und die effiziente Freisetzung intrazellulärer Bestandteile wie DNA, RNA und Proteine.
Kontrollierte DNA-Fragmentierung
Für Anwendungen wie die Next-Generation-Sequenzierung ist es häufig erforderlich, DNA durch Scherung in kleinere, gleichmäßige Fragmente zu zerlegen. Die Ultraschallbehandlung ermöglicht eine präzise Kontrolle des Fragmentierungsprozesses, sodass Forschende DNA-Fragmente der gewünschten Größe erhalten können. Diese Kontrolle ist entscheidend für die Vorbereitung von Sequenzierbibliotheken und die Gewährleistung hochwertiger Sequenzdaten.
Verbesserte Probenhomogenisierung
In der Mikrobiomforschung enthalten Proben häufig eine vielfältige Mischung von Mikroorganismen. Die Ultraschallbehandlung trägt dazu bei, diese Mikroorganismen gleichmäßig innerhalb der Probe zu verteilen und so konsistente und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten. Diese Homogenisierung ist entscheidend für eine präzise quantitative Analyse, beispielsweise zur Bestimmung der mikrobiellen Abundanz oder zur Messung spezifischer Stoffwechselaktivitäten.
Zuverlässige Metabolitenextraktion
Die zuverlässige Metabolitenextraktion mittels Ultraschall ist eine in der Metabolomik weit verbreitete Technik zur Isolierung kleiner Moleküle aus biologischen Proben. Bei der Ultraschallbehandlung werden mechanische Schwingungen genutzt, die Zellmembranen aufbrechen und dadurch die Freisetzung intrazellulärer Metaboliten in ein Lösungsmittel erleichtern. Diese Methode ist effizient, reproduzierbar und mit verschiedenen Probentypen kompatibel. Damit ist sie ein wertvolles Werkzeug für Hochdurchsatzstudien und gezielte metabolomische Untersuchungen. Erfahren Sie mehr über die Metabolitenextraktion mittels Ultraschall!
„Ich schreibe Ihnen, um mich für die hervorragenden Erfahrungen zu bedanken, die wir mit Ihrem Ultraschallgerät UIP400MTP bei der gleichmäßigen und konsistenten bakteriellen Lyse fäkaler Mikrobiomproben gemacht haben. Wir erweitern die Grenzen der Hochdurchsatz-Lysetechnologie, und Ihr Gerät ist für diese Aufgabe bestens geeignet. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:
- Einfache Bedienung – das Gerät ist leicht zu bedienen, und Anpassungen lassen sich unkompliziert über die Menüoptionen vornehmen
- Hoher Probendurchsatz – hervorragend für die Verarbeitung von Platten mit 96 Proben gleichzeitig geeignet
- Gleichmäßige Beschallung aller Gefäße – das Gerät konnte alle Wells im gleichen Umfang beschallen, was für unsere Anwendung entscheidend war
- Unterstützung durch das Hielscher-Team – die Unterstützung war ausgezeichnet. Sie waren bei Schulungen, zur Beantwortung unserer Fragen und zur Lösung von Problemen immer für uns da und haben uns mit Vorschlägen geholfen, unser Ziel zu erreichen.
Nochmals vielen Dank für Ihre Hilfe und Unterstützung bei der Optimierung unserer Protokolle.“
Mark D. Driscoll, Ph.D. – Wissenschaftlicher Leiter – Intus Biosciences
Wie wird die Ultraschallbehandlung in der Mikrobiomforschung und Diagnostik eingesetzt?
Metabolomik, Metagenomik und Metaproteomik sind in der Mikrobiomforschung eng miteinander verknüpft, da sie gemeinsam ein umfassendes Verständnis mikrobieller Gemeinschaften und ihrer Funktionen ermöglichen. Lyse, Proteinreinigung und DNA-/RNA-Fragmentierung sind wesentliche Schritte der Probenvorbereitung, die durch den Einsatz des Ultraschallgeräts UIP400MTP für 96-Well-Platten vereinfacht werden.
Metabolomik und Metabolomanalyse
Die Metabolomik umfasst die systematische Untersuchung niedermolekularer Metaboliten innerhalb eines biologischen Systems. In der Mikrobiomforschung wird die Ultraschallbehandlung zur Lyse mikrobieller Zellen eingesetzt, wobei intrazelluläre Metaboliten freigesetzt werden. Mit dem Ultraschallgerät UIP400MTP für 96-Well-Platten lassen sich große Probenzahlen schnell verarbeiten. Die extrahierten Metaboliten werden anschließend mithilfe moderner Techniken wie Massenspektrometrie (MS) und Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) quantifiziert. Die gewonnenen Daten liefern eine Momentaufnahme des Stoffwechselzustands eines Mikrobioms und ermöglichen Einblicke in die biochemischen Aktivitäten und Wechselwirkungen innerhalb mikrobieller Gemeinschaften.
Metagenomik und Metatranskriptomik
Die Metagenomik umfasst die umfassende Analyse von genetischem Material, das direkt aus Umweltproben gewonnen wird. Die Ultraschallbehandlung spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle, indem sie mikrobielle Zellen lysiert, um hochwertige DNA zu extrahieren. Diese wird anschließend sequenziert, um die vorhandenen mikrobiellen Arten zu identifizieren und zu quantifizieren. In der Metatranskriptomik wird RNA mit ähnlichen Ultraschallverfahren extrahiert, um Genexpressionsprofile verschiedener mikrobieller Gemeinschaften zu untersuchen. Für die DNA- und RNA-Sequenzierung müssen die Nukleinsäuren auf eine bestimmte Länge in Basenpaaren fragmentiert werden. All diese Aufgaben werden mit dem Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP zuverlässig und schnell durchgeführt!
Proteomik
Proteomische Analysen erfordern die Extraktion von Proteinen aus mikrobiellen Zellen. Die Ultraschallbehandlung wird wirksam zum Zellaufschluss eingesetzt, wobei Proteine in die Lösung freigesetzt werden. Diese Proteine können anschließend gereinigt und analysiert werden, um ihre funktionellen Rollen innerhalb eines Mikrobioms und ihre Beteiligung an Stoffwechselwegen zu verstehen. Mit dem Ultraschallgerät UIP400MTP für Multiwell-Platten können Sie die Lyse und Proteinextraktion innerhalb weniger Minuten durchführen und reproduzierbare Ergebnisse erzielen, die Einblicke in die von Proteinen gesteuerten biologischen Prozesse in mikrobiellen Gemeinschaften ermöglichen.
Metaproteomik
Die Metaproteomik erweitert die proteomische Analyse auf gesamte mikrobielle Gemeinschaften. Dabei wird die Gesamtheit ihrer Proteine untersucht, um die funktionelle Expression und die Wechselwirkungen innerhalb des Mikrobioms zu verstehen. Die Ultraschallbehandlung wird zur Zelllyse eingesetzt, wobei die Proteine freigesetzt werden. Diese werden anschließend gereinigt und mit Techniken wie der Massenspektrometrie analysiert. Dieser Ansatz ermöglicht detaillierte Einblicke in die aktiven biologischen Prozesse und Anpassungen mikrobieller Gemeinschaften in verschiedenen Umgebungen.
Nutzen Sie die Hochdurchsatz-Verarbeitungskapazität des Ultraschallgeräts UIP400MTP für Multiwell-Platten und erleichtern Sie Ihre Mikrobiomforschung und -analyse!
Hochdurchsatz-Ultraschallgerät UIP400MTP für die Mikrobiomforschung in Multiwell-Platten, 96-Well-Platten, Röhrchen und Petrischalen.
Ultraschallgerät UIP400MTP für Multiwell-Platten zur Hochdurchsatz-Probenvorbereitung in der Mikrobiomdiagnostik.
Das Ultraschallgerät UIP400MTP für Multiwell-Platten erleichtert die Hochdurchsatz-Probenvorbereitung, z. B. in der Mikrobiomforschung und Diagnostik.
Ultraschallgerät UIP400MTP für 96-Well-Platten: Die ultraschallübertragende Flüssigkeit umgibt alle Wells und sorgt für eine gleichmäßige Beschallung jeder Probe
Wichtige Merkmale des Ultraschallgeräts UIP400MTP für Multiwell-Platten
| Hochdurchsatz-Ultraschallbehandlung | Das UIP400MTP eignet sich hervorragend für 96-Well-Platten und andere Multiwell-Platten und ermöglicht die gleichzeitige, identische Beschallung mehrerer Proben. Dadurch wird die Dauer der Probenvorbereitung erheblich verkürzt und der Probendurchsatz bei Untersuchungen mit großen Probenzahlen erhöht. |
| Verwenden Sie die Multiwell-Platte Ihrer Wahl | Das UIP400MTP ist für die Beschallung beliebiger Standard-Multiwell-Platten, PCR-Platten oder Mikrotiterplatten ausgelegt. Sie wählen die Platte, die für Ihre Experimente am besten geeignet ist. Da das UIP400MTP keine proprietären Verbrauchsmaterialien benötigt, sparen Sie viel Geld! |
| Kontaktfreie Ultraschallbehandlung | Das Ultraschallgerät UIP400MTP für Multiwell-Platten wendet intensiven Ultraschall an, ohne dass etwas in die Probe eingeführt wird. Sie können versiegelte Multiwell-Platten, geschlossene Gefäße und Vials beschallen. Hielscher liefert Ihnen individuell angepasste Probenhalter für beliebige Vials oder Gefäße, die keinem Standardformat entsprechen. |
| Präzision und Kontrolle | Eine präzise Steuerung und intelligente Software ermöglichen es Ihnen, die Ultraschallparameter optimal auf Ihre spezifischen Verarbeitungsanforderungen abzustimmen. Sie erhalten bei jedem Experiment maximale Effizienz und Wirksamkeit der Ultraschallbehandlung. |
| Temperaturregelung | Stellen Sie eine bestimmte Temperatur für Ihre Ultraschallbehandlung ein. Das Platten-Ultraschallgerät UIP400MTP kann die Probentemperatur überwachen und die Beschallung entsprechend anpassen. Eine im Kreislauf geführte Kühlflüssigkeit kühlt jedes Well der Platte und ermöglicht eine präzise Temperaturregelung. |
| Protokollierung und Fernsteuerung | Jeder Beschallungsdurchlauf kann von einem Computer aus gesteuert werden. Eine Softwareinstallation ist nicht erforderlich. Sie können Ihren Standardbrowser (z. B. Chrome, Firefox, Edge oder Safari) auf einem beliebigen Betriebssystem (z. B. MacOS, Windows, Android, iOS oder Linux) verwenden, um das UIP400MTP aus der Ferne zu steuern und zu überwachen. Bei jedem Beschallungsdurchlauf wird ein detailliertes Beschallungsprotokoll zur Auswertung und Dokumentation erstellt. Die Protokolldatei liegt in einem nicht proprietären CSV-Format vor, das Sie mit Ihrem bevorzugten Programm öffnen können, z. B. Microsoft Excel, Apple Numbers oder OpenOffice Calc. |
| Robust und zuverlässig | Das UIP400MTP wird in Deutschland nach höchsten Qualitätsstandards entwickelt und gefertigt und ist sowohl leistungsstark als auch bemerkenswert langlebig. Seine Konstruktion erfüllt Industriestandards und hält den Belastungen des täglichen Einsatzes in einer anspruchsvollen Laborumgebung problemlos stand. Sie können das UIP400MTP im Hochdurchsatzbetrieb kontinuierlich 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche einsetzen. |
- hohe Effizienz
- modernste Technologie
- Zuverlässigkeit und Robustheit
- einstellbare, präzise Prozesssteuerung
- intelligente Software
- intelligente Funktionen (z. B. Programmierbarkeit, Datenprotokollierung, Fernsteuerung)
- einfach und sicher zu bedienen
- wartungsarm
- CIP (Clean-in-Place)
Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany
Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen problemlos.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf leistungsstarke Ultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
Kontaktfreies Ultraschallgerät UIP400MTP zur Vorbereitung von Mikrobiomproben in Multiwell-Platten.
Literatur / Referenzen
- FactSheet UIP400MTP Plate-Sonicator for High-Throughput Sample Preparation – English version – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet UIP400MTP Plate-Sonicator für die High-Throughput Probenvorbereitung in 96-Well-Platten – deutsch – Hielscher Ultrasonics
- InfoGraphic UIP400MTP – 96-well plate Ultrasonicator for High-Throughput Sample Prep – english – Hielscher Ultrasonics
- Jannike L. Krause, Sven-Bastiaan Haange, Stephanie S. Schäpe, Beatrice Engelmann, Ulrike Rolle-Kampczyk, Katarina Fritz-Wallace, Zhipeng Wang, Nico Jehmlich, Dominique Türkowsky, Kristin Schubert, Judith Pöppe, Katrin Bote, Uwe Rösler, Gunda Herberth, Martin von Bergen (2020): The glyphosate formulation Roundup® LB plus influences the global metabolome of pig gut microbiota in vitro. Science of The Total Environment, Volume 745, 2020.
- Tröscher-Mußotter, Johanna; Sáenz, Johan; Grindler, Sandra; Meyer, Jennifer; Kononov, Susanne; Mezger, Beate; Borda, Daniel; Frahm, Jana; Dänicke, Sven; Camarinha-Silva, Amelia; Huber, Korinna; Seifert, Jana (2021): Microbiome Clusters Disclose Physiologic Variances in Dairy Cows Challenged by Calving and Lipopolysaccharides. mSystems 2021.
- Jannike Lea Krause, Beatrice Engelmann, Stephanie Serena Schaepe, Ulrike Rolle-Kampczyk, Nico Jehmlich, Hyun-Dong Chang, Ulla Slanina, Maximillian Hoffman, Jörg Lehmann, Ana Claudia Zenclussen, Gunda Herberth, Martin von Bergen, Sven-Bastiaan Haange (2024): DSS treatment does not affect murine colonic microbiota in absence of thehost. Gut Microbes 2024.
Häufig gestellte Fragen zur Mikrobiomforschung
Was bewirkt die Ultraschallbehandlung bei Bakterien?
Die Ultraschallbehandlung schließt bakterielle Zellen mithilfe hochfrequenter Schallwellen auf. Dabei entsteht Kavitation, die Stoßwellen und mechanische Kräfte erzeugt und dadurch zur Zelllyse und zur Freisetzung intrazellulärer Bestandteile führt.
Welche Methoden werden zur Untersuchung von Mikrobiomen eingesetzt?
Zu den Methoden zur Untersuchung von Mikrobiomen gehören DNA-Sequenzierungstechniken wie die 16S-rRNA-Gensequenzierung und die Metagenomik sowie Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik zur Analyse mikrobieller Funktionen und Wechselwirkungen. Bioinformatische Werkzeuge werden eingesetzt, um die umfangreichen erzeugten Daten zu interpretieren.
Welche Techniken werden bei der Mikrobiomanalyse eingesetzt?
Zu den Techniken der Mikrobiomanalyse gehören die 16S-rRNA-Gensequenzierung zur taxonomischen Profilierung, die metagenomische Sequenzierung zur umfassenden genetischen Analyse, die Metatranskriptomik zur Untersuchung der Genexpression, die Metaproteomik zur Analyse von Proteinen und die Metabolomik zur Identifizierung von Stoffwechselprodukten. Bioinformatische Werkzeuge sind für die Datenverarbeitung und -interpretation unerlässlich.
Was sind Metabolomik, Metagenomik und Metaproteomik in der Mikrobiomforschung?
In der Mikrobiomforschung analysiert die Metabolomik die von Mikroorganismen produzierten kleinen Moleküle und Metaboliten und ermöglicht dadurch Einblicke in deren Stoffwechselaktivitäten. Die Metagenomik umfasst die Sequenzierung der Gesamtheit der Genome mikrobieller Gemeinschaften, um ihre genetische Zusammensetzung und ihr funktionelles Potenzial zu verstehen. Die Metaproteomik untersucht den gesamten Proteinbestand eines Mikrobioms und macht die funktionelle Expression von Genen sowie die Rollen sichtbar, die Proteine innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft spielen.
Was sind Bakterienkolonien in der Mikrobiomforschung?
Bakterienkolonien in der Mikrobiomforschung sind Gruppen von Bakterien, die aus einer einzelnen oder wenigen Zellen auf einem festen Nährmedium wachsen und sichtbare Ansammlungen bilden. Diese Kolonien stellen klonale Populationen dar, die zur Untersuchung der Eigenschaften, Vielfalt und Funktionen spezifischer Bakterienstämme innerhalb einer mikrobiellen Gemeinschaft verwendet werden.
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren in Größen vom Laborformat bis zum Industrieformat.