Probenvorbereitung mit dem Ultraschallgerät VialTweeter

Die Probenvorbereitung vor der Analyse kann verschiedene präanalytische Prozesse erfordern, beispielsweise Gewebehomogenisierung, Lyse, Extraktion von Proteinen, DNA, RNA, Organellen und anderen intrazellulären Substanzen sowie Lösen und Entgasen. Der VialTweeter ist ein einzigartiges Ultraschallgerät, das mehrere Probenröhrchen gleichzeitig unter exakt gleichen Bedingungen aufbereitet. Durch die indirekte Beschallung geschlossener Probenröhrchen werden Kreuzkontaminationen und Probenverluste vermieden.

Probenvorbereitung mit Ultraschall

Die Ultraschallbehandlung ist ein gängiges Verfahren zur Aufbereitung von Proben für Analysen wie die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Western Blots, Assays, molekulare Sequenzierung, Chromatographie usw. In Laboren wird die Ultraschallbehandlung häufig zur präanalytischen Probenaufbereitung eingesetzt. Ein wesentlicher Vorteil der Beschallung ist, dass das Wirkprinzip des Ultraschalls auf rein mechanischen Kräften beruht. Ultraschallgestützte Lyse und Zellaufschluss erfolgen durch sonomechanische Scherkräfte. Dies bietet den Vorteil, dass die zur Proteinextraktion verwendeten Lösungsmittel auch während der Lyse eingesetzt werden können. Ultraschall-Zellaufschlussgeräte wie der VialTweeter brechen Zellwände bzw. Zellmembranen auf und fördern den Stofftransport zwischen Zellinnerem und Lösungsmittel. Dadurch werden die Analyten (z.B. DNA, RNA, Proteine, Organellen usw.) effizient aus der Zellmatrix in das Lösungsmittel überführt. Das bedeutet, dass sich die Schritte des Quenchens und der Extraktion mit dem ultraschallgestützten Zellaufschluss überlagern, wodurch die Ultraschalllyse sehr effektiv ist. Darüber hinaus erfordert die Probenvorbereitung mit Ultraschall keine Detergenzien oder anderen Lysereagenzien, die die Struktur des Lysats verändern oder zerstören können und bekanntermaßen bei der anschließenden Aufreinigung Probleme verursachen. Eine andere Lysemethode, der enzymatische Aufschluss, erfordert lange Inkubationszeiten und liefert häufig nicht reproduzierbare Ergebnisse. Die Probenvorbereitung mit Ultraschall überwindet häufige Probleme bei der Probenaufbereitung, etwa bei der Gewebehomogenisierung, dem Zellaufschluss, der Lyse, der Proteinextraktion und der Solubilisierung von Lysaten. Da sich die Intensität der Ultraschallbehandlung exakt steuern und an die biologische Probe anpassen lässt, werden Abbau und Probenverluste vermieden. Die automatische Überwachung und Steuerung von Probentemperatur, Pulsmodus und Beschallungsdauer gewährleisten optimale Ergebnisse.
 

Der VialTweeter eignet sich besonders für Laborarbeiten, bei denen mehrere Proben gleichzeitig unter gleichen Bedingungen aufbereitet werden müssen. Der VialTweeter ist eine Ultraschall-Blocksonotrode, die bis zu 10 Probengefäße (z.B. Eppendorf-, Zentrifugen-, NUNC- und Kryoröhrchen) aufnehmen und unter präzise kontrollierten Bedingungen intensiv beschallen kann. Da die Ultraschallenergie durch die Gefäßwände in das Probenmedium eingekoppelt wird, bleiben die Gefäße während der Behandlung geschlossen. Dadurch werden Probenverluste und Kreuzkontaminationen vollständig vermieden.

Für den VialTweeter geeignete Probengefäße und Röhrchen

Der VialTweeter kann 10 gängige konische Röhrchen oder Rundbodenröhrchen aufnehmen, beispielsweise Eppendorf-, Zentrifugen- und Kryoröhrchen sowie verschiedene NUNC-Gefäßtypen. Auf Anfrage können die Bohrungen jedoch an andere Gefäß- und Röhrchengrößen angepasst werden. Teilen Sie uns bitte mit, welche Probenröhrchen Sie verwenden möchten, damit wir Ihren VialTweeter entsprechend anpassen können. Für größere Probenröhrchen wie Falcon-Röhrchen sowie andere Probenbehälter, Becher und Gefäße bietet der VialPress eine praktische Lösung.
Erfahren Sie mehr über das VialTweeter-Modell VT26dxx, das an Ihre spezifische Probenröhrchengröße angepasst wird, z.B. für Falcon-Röhrchen!

Der VialTweeter mit VialPress

Bereits der VialTweeter selbst ist mit seinen 10 Röhrchenbohrungen ein einzigartiges und äußerst funktionales Ultraschallgerät. Die VialPress-Erweiterung macht den VialTweeter im Einsatz noch vielseitiger und flexibler. Der VialPress ist ein Zubehör für den VialTweeter und besteht aus einer aufklemmbaren Leiste (bar), mit der größere Probenröhrchen wie Falcon-Röhrchen oder andere kleine bis mittelgroße Probenbecher an der Vorderseite des VialTweeter befestigt werden können. Das Bild links zeigt den VialTweeter mit 10 Eppendorf-Gefäßen im Block, während der VialPress ein größeres Probenröhrchen zur Beschallung an der Vorderseite fixiert. Der VialPress kann bis zu 5 größere Probenröhrchen für eine intensive Beschallung aufnehmen.

Protokolle zur Probenvorbereitung mit dem VialTweeter

Der VialTweeter wird häufig zur Beschallung biologischer Proben eingesetzt. Vor der Analyse müssen Proben für biochemische oder biophysikalische Analysen und Assays aufbereitet werden, z.B. durch Lyse, Gewebehomogenisierung, Proteinextraktion, DNA-/RNA-Scherung, Entgasung usw. Der VialTweeter führt diese Ultraschallprozesse zuverlässig durch und liefert reproduzierbare Ergebnisse. Eine häufige Anwendung des VialTweeter ist die Lyse bzw. der Aufschluss von Säugetiergewebe (von Menschen und Tieren) sowie von Bakterienzellen und Viruspartikeln. Zu den erfolgreich mit dem VialTweeter behandelten biologischen Proben gehören menschliche Lungenepithelzellen, hämatopoetische Stammzellen, myeloische Leukämiezellen, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Francisella tularensis, Yersinia pestis, Streptococcus pyogenes, Caulobacter crescentus, Mycoplasma pneumoniae, Mykobakterien, der Mycobacterium-tuberculosis-Komplex (MTBC) und viele weitere bakterielle, pflanzliche und mikrobielle Zellen.
Nachfolgend finden Sie einige ausgewählte Protokolle für den Einsatz des VialTweeter.

E.-coli-Lyse mit dem VialTweeter zur In-vivo-Bestimmung von Glutathion

Escherichia-coli-Bakterien des Stamms MG1655 wurden in MOPS-Minimalmedium mit einem Gesamtvolumen von 200ml kultiviert, bis eine A600 von 0,5 erreicht war. Die Kultur wurde für die Stressbehandlung in 50-ml-Kulturen aufgeteilt. Nach 15 min Inkubation mit 0,79 mM Allicin, 1 mM Diamid oder Dimethylsulfoxid (Kontrolle) wurden die Zellen bei 4.000g und 4°C für 10 min geerntet. Die Zellen wurden zweimal mit KPE-Puffer gewaschen, bevor die Pellets in 700µl KPE-Puffer resuspendiert wurden. Zur Deproteinisierung wurden 300µl 10%ige (w/v) Sulfosalicylsäure zugegeben, bevor die Zellen durch Ultraschall aufgeschlossen wurden (3 x 1 min; Ultraschallgerät VialTweeter). Nach der Zentrifugation (30 min, 13.000g, 4°C) wurden die Überstände gesammelt. Die Sulfosalicylsäurekonzentrationen wurden durch Zugabe von 3 Volumina KPE-Puffer auf 1% gesenkt. Die Messungen von Gesamtglutathion und GSSG wurden wie oben beschrieben durchgeführt. Die zellulären Glutathionkonzentrationen wurden auf Grundlage eines Volumens der E.-coli-Zellen von 6,7×10-15 Liter und einer Zelldichte von A600 0,5 (entsprechend 1×108 Zellen ml-1 Kultur) berechnet. Die GSH-Konzentrationen wurden durch Subtraktion von 2[GSSG] vom Gesamtglutathion berechnet. (Müller et al. 2016)

Fragmentierung von Alpha-Synuclein-Fibrillen mit dem VialTweeter

Das Ultraschallgerät VialTweeter wird häufig zur zuverlässigen und effizienten Fragmentierung von Alpha-Synuclein-Fibrillen und -Bändern eingesetzt. Hier finden Sie detaillierte Beschreibungen, Protokolle und Literaturhinweise zur Alpha-Synuclein-Fragmentierung mit dem VialTweeter!

Zelllyse mit dem VialTweeter vor der Graphitrohr-Atomabsorptionsspektrometrie

Bacillus subtilis 168 (trpC2) wurde für 15 min Antibiotikastress ausgesetzt. Anschließend wurden die Zellen bei 3.320 x g geerntet, fünfmal mit 100 mM Tris/1 mM EDTA, pH 7,5, gewaschen, in 10 mM Tris, pH 7,5, resuspendiert und durch Ultraschallbehandlung in einem VialTweeter-Gerät von Hielscher aufgeschlossen. (Wenzel et al. 2014)

Probenvorbereitung mit dem VialTweeter vor der Massenspektrometrie

Die lyophilisierten Zellpellets menschlicher hämatopoetischer CD34􏰀-Stamm-/Vorläuferzellen wurden in 10µ􏰇l (200µl für die HEK293-Massenpräparation für die Peptidverdünnungsreihe) einer Lösung von 8 M Harnstoff in 100 mM Ammoniumhydrogencarbonat resuspendiert. Die Lyse erfolgte mithilfe einer dreimaligen Beschallung mit dem Hielscher VialTweeter bei einer Amplitude von 60%, einem Zyklus von 60% und einer Dauer von jeweils 20s mit zwischenzeitlicher Kühlung auf Eis. (Amon et al. 2019)

Protokolle zur Probenvorbereitung mit dem VialPress

Frischer Kopfsalat (Lactuca sativa) wurde in 0,5 M HEPES-Puffer (pH 8, mit KOH eingestellt) in einem Verhältnis von 1 g Pflanzenmaterial (Frischgewicht) zu 200, 100, 50 oder 20 mL Pufferlösung homogenisiert. Das Verhältnis von Pflanzenmasse zu Pufferlösungsvolumen wurde variiert, um das Gesamtvolumen des Homogenats zwischen 3,5 und 12 mL zu halten. Das Verhältnis von Pflanzenmasse zu Pufferlösungsvolumen wurde variiert, um das Gesamtvolumen des Homogenats zwischen 3,5 und 12 mL zu halten und so die Homogenisierung mit der Sonotrode zu ermöglichen. Anschließend wurden die Homogenate mit einem UP200St mit VialTweeter und 200xt VialPress (Hielscher Ultrasonics GmbH, Deutschland) für 3 min indirekt beschallt (80% Puls und 100% Leistung). Durch den Einsatz dieses Geräts wurde eine Kontamination vermieden. (Laughton et al. 2019)

Zuverlässige Temperaturkontrolle während der Beschallung mit dem VialTweeter

Die Temperatur ist ein entscheidender Einflussfaktor des Prozesses und insbesondere bei der Behandlung biologischer Proben von Bedeutung. Wie alle mechanischen Verfahren zur Probenvorbereitung erzeugt auch die Beschallung Wärme. Bei Verwendung des VialTweeter lässt sich die Probentemperatur jedoch gut kontrollieren. Wir stellen Ihnen verschiedene Möglichkeiten vor, die Temperatur Ihrer Proben zu überwachen und zu steuern, während Sie diese mit dem VialTweeter und VialPress für die Analyse vorbereiten.

1. Überwachung der Probentemperatur: Der Ultraschallprozessor UP200St, der den VialTweeter antreibt, verfügt über eine intelligente Software und einen anschließbaren Temperatursensor. Schließen Sie den Temperatursensor an den UP200St an und führen Sie die Sensorspitze in eines der Probenröhrchen ein. Über das digitale Farb-Touchdisplay können Sie im Menü des UP200St einen bestimmten Temperaturbereich für die Beschallung Ihrer Proben einstellen. Das Ultraschallgerät stoppt automatisch, sobald die maximale Temperatur erreicht ist, und pausiert, bis die Probentemperatur auf den unteren Wert der eingestellten Temperatur ∆ gesunken ist. Anschließend beginnt die Beschallung automatisch erneut. Diese intelligente Funktion verhindert wärmebedingten Abbau.
2. Der VialTweeter-Block kann vorgekühlt werden. Stellen Sie den VialTweeter-Block (nur die Sonotrode ohne Schallwandler!) in den Kühl- oder Gefrierschrank. Das Vorkühlen des Titanblocks trägt dazu bei, den Temperaturanstieg in der Probe zu verzögern. Wenn möglich, kann auch die Probe selbst vorgekühlt werden.
3. Verwenden Sie Trockeneis zur Kühlung während der Beschallung. Füllen Sie eine flache Schale mit Trockeneis und stellen Sie den VialTweeter darauf, damit die Wärme schnell abgeführt werden kann.

Kunden weltweit verwenden den VialTweeter und VialPress täglich zur Probenvorbereitung in biologischen, biochemischen, medizinischen und klinischen Laboren. Die intelligente Software und Temperatursteuerung des UP200St-Prozessors gewährleisten eine zuverlässige Temperaturkontrolle und verhindern wärmebedingten Probenabbau. Die Probenvorbereitung mit Ultraschall mittels VialTweeter und VialPress liefert äußerst zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse!

Technische Details des VialTweeter

Der VialTweeter ist eine Blocksonotrode aus Titan, die in den Bohrungen des Blocks bis zu 10 Probengefäße aufnehmen kann. Zusätzlich lassen sich mit dem VialPress bis zu 5 größere Probenröhrchen an der Vorderseite des VialTweeter festklemmen. Der VialTweeter ist so konstruiert, dass die Ultraschallenergie gleichmäßig auf alle eingesetzten Gefäße verteilt wird, um zuverlässige und einheitliche Beschallungsergebnisse zu gewährleisten. Ein kleines Drehgelenk ermöglicht es, die VialTweeter-Sonotrode an einen unebenen Untergrund anzupassen und die Probenröhrchen senkrecht auszurichten.

Vorteile des VialTweeter auf einen Blick

• Intensive gleichzeitige Beschallung von bis zu 10 Probengefäßen
• Indirekte Beschallung mit hoher Ultraschallintensität durch die Gefäßwand in die Probe
• Indirekte Beschallung vermeidet Kreuzkontaminationen und Probenverluste
• Reproduzierbare Ergebnisse durch einstellbare und steuerbare Beschallungsamplitude
• Mit dem VialPress können Sie größere Röhrchen beschallen
• Einstellbare Amplitude von 20 bis 100%
• Einstellbarer Pulsmodus von 0 bis 100%
• Autoklavierbar

Der VialTweeter wird vom UP200St, einem 200 Watt starken Ultraschallprozessor, angetrieben. Der UP200St verfügt über eine intelligente Software, die eine präzise Steuerung aller wichtigen Ultraschall-Prozessparameter wie Amplitude, Beschallungszeit, Pulsation und Temperatur ermöglicht. Dies macht den VialTweeter zu einem zuverlässigen Werkzeug für erfolgreiche, reproduzierbare Prozessergebnisse in biologischen und biochemischen Laboren.
Die Amplitude lässt sich zwischen 20 und 100% einstellen, sodass die Ultraschallintensität an Ihre Probe angepasst werden kann. Beispielsweise erfordern die Scherung und Fragmentierung von DNA und RNA eine geringere Amplitude, um die Entstehung zu kleiner DNA-Fragmente zu verhindern, während die Homogenisierung von Mäusehirngewebe eine Beschallung mit hoher Intensität benötigt. Wählen Sie die ideale Amplitude, Beschallungsintensität und -dauer über das intelligente und intuitive Menü des UP200St-Prozessors. Menü und Einstellungen lassen sich über das Farb-Touchdisplay einfach aufrufen und bedienen. In den Einstellungen können Sie Beschallungsparameter wie Amplitude, Pulsation, Zyklusmodus, Beschallungsdauer, Gesamtenergieeintrag und Temperaturgrenzen vorgeben. In Forschung und Produktion ist die Wiederholbarkeit von Versuchen und Versuchsergebnissen entscheidend. Daher sind die präzise Aufzeichnung der Prozessbedingungen und die Protokollierung der Beschallung von größter Bedeutung. Die automatische Datenprotokollierung speichert alle Beschallungsdaten in einer CSV-Datei auf einer integrierten SD-Karte, sodass Sie verschiedene Beschallungsläufe einfach überprüfen und vergleichen können. Sämtliche Ultraschall-Prozessdaten lassen sich einfach abrufen und als CSV-Datei weitergeben.
Hielscher Ultrasonics setzt sich dafür ein, Ihnen fortschrittliche Technologie zur Verfügung zu stellen, die Ihre Forschungsarbeit erleichtert und verbessert!