Ultraschalldesintegratoren

Der Zellaufschluss ist eine häufige Aufgabe in der Biotechnologie und in vielen Anwendungen, bei denen Zellen und intrazelluläres Material verarbeitet werden. Ultraschall-Zelldesintegratoren arbeiten effizient und zuverlässig, wenn Zellwände oder Membranen von Pflanzenzellen, Säugetiergewebe, Mikroorganismen, Pilzen, Hefen usw. aufgebrochen werden sollen. Hielscher bietet Ihnen leistungsstarke Ultraschalldesintegratoren – von kompakten Laborgeräten über Tischgeräte bis hin zu Zellzerkleinerern im industriellen Maßstab.

Zellaufschluss mit Ultraschall

Zellsuspensionen aus pflanzlichen, Säugetier- oder mikrobiellen Zellen erfordern ein effizientes und zuverlässiges Verfahren, das die Zellwände oder Membranen aufbricht und das intrazelluläre Material für nachfolgende Prozesse oder Analysen verfügbar macht. Ultraschall-Zelldesintegratoren sind mechanische Desintegratoren, die Zellen (z. B. Gemüse, Blätter, Stängel), Gewebe (z. B. Säugetierzellen, Muskel, Leber, Herz) und Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Schimmelpilze, Aktinomyceten, Mikro- und Makroalgen, Hefen) effizient aufbrechen. Die Ultraschalldesintegration ist ein rein mechanisches Verfahren zum Zellaufschluss, weshalb die Beschallung bei der Zelllyse hocheffizient und zuverlässig ist. Daher werden Ultraschall-Zelldesintegratoren häufig auch als Ultraschall-Zellzerkleinerer, Zellmühlen, Zellpulverisierer oder Zelllysegeräte bezeichnet.

So funktioniert ein mechanischer Desintegrator

Ultraschall-Labordesintegratoren nutzen dasselbe mechanische Prinzip wie industrielle Desintegratoren. Desintegrierende Mischsysteme schließen Zellen auf, lösen Feststoffe oder dispergieren feste Partikel in flüssigen Mischungen. Bei der Ultraschalldesintegration wird eine Sonotrode mit hoher Ultraschallintensität in einem Chargenbehälter oder einem Inline-Durchflusszellenreaktor eingesetzt. Die Sonotrode des Ultraschalldesintegrators schwingt mit sehr hoher Frequenz in der Flüssigkeit und erzeugt darin intensive Ultraschallkavitation. Jeder Kollaps einer Kavitationsblase erzeugt starke Scherkräfte, die Zellen, Fasern, Agglomerate und sogar feste Partikel aufbrechen. Zudem erzeugt die Ultraschallkavitation schnelle Kavitationsströmungen mit bis zu 1000 km/h. Die kavitationsbedingten Flüssigkeitsstrahlen treffen auf Partikelagglomerate, brechen Zellwände auf, verbessern den Stofftransport innerhalb der Suspension und verteilen Feststoffe im gesamten Flüssigkeitsvolumen. Im Ultraschallkavitationsfeld wechselt der Druck schnell und wiederholt zwischen Vakuum und bis zu 1000 bar. Ein Rotationsmischer mit 4 Mischflügeln müsste mit unglaublichen 300.000 RPM betrieben werden, um dieselbe Frequenz wechselnder Druckzyklen zu erreichen. Herkömmliche Rotationsmischer und Rotor-Stator-Mischer erzeugen aufgrund ihrer begrenzten Drehzahl keine nennenswerte Kavitation.

Zelldesintegratoren

Ultraschalldesintegratoren sind allgemein als Zelldesintegratoren oder Zellaufschlussgeräte bekannt. Ultraschallkavitation ist ein wirksames Mittel, um Pflanzenmaterial oder Gewebe in kleinere Fragmente zu zerlegen. Sie eignet sich auch zur Fibrillierung von Fasern oder zur Gewinnung pflanzlicher Extrakte. Die Beschallung der Zellwände von frischem oder getrocknetem Zellmaterial kann sehr selektiv erfolgen, wobei die Wahl des Lösungsmittels ein wesentlicher Faktor für den Aufschluss ist. Ultraschalldesintegratoren sind mit nahezu jedem Lösungsmittel kompatibel. Der schnell wechselnde Flüssigkeitsdruck presst während des Hochdruckzyklus Flüssigkeit durch die Zellmembran und zieht sie während des Niederdruckzyklus (Vakuum) aus der Zelle heraus. Dies geschieht mehr als 20.000 Mal pro Sekunde. Die wiederholte Belastung durch Ultraschallkavitation schwächt die Zellstrukturen und lässt die Zellen schließlich in kleinere Fragmente zerbrechen, was zu einem schnellen und effektiven Zellaufschluss führt. Aufgrund ihrer Wirksamkeit ist die Beschallung eine Technologie zur Intensivierung des Aufschlusses.

Labordesintegratoren

Ultraschallgeräte mit Sonotrode sind in jedem Labor ein sehr nützliches Werkzeug. Eine Sonotrode ist ein leicht zu reinigender Titanstab mit einfacher Geometrie, der Ultraschallschwingungen in eine Flüssigkeit einkoppelt. Hielscher stellt Sonotroden und Sonotrodenspitzen in einer Vielzahl von Größen her. Für die gängigsten Aufgaben der Feststoffdesintegration im Labor sind Sonotroden mit Spitzendurchmessern von 3, 7, 14 oder 22 mm sehr gut geeignet. Weitere Sonotrodengrößen und Sonotroden mit kundenspezifischen Abmessungen sind erhältlich. Typische Ultraschallgeräte für die Desintegration im Labor haben eine Ultraschallleistung von 100 bis 400 Watt.

Industrielle Desintegratoren

Die industriellen Desintegratoren von Hielscher sind Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die kontinuierliche Desintegration unter hoher Belastung. Industrielle Sonotroden verfügen über einen Flansch, mit dem sie in beliebiger Ausrichtung an Stahltanks, Glasgefäßen oder Kunststoffbehältern montiert werden können. Typische industrielle Ultraschall-Desintegrationsanlagen haben eine Ultraschallleistung von 1000 bis 16.000 Watt pro Sonotrode.

So kaufen Sie leistungsstarke Ultraschall-Zelldesintegratoren

Hielscher Ultrasonics ist ein langjährig erfahrener Hersteller leistungsstarker Ultraschall-Zelldesintegratoren. Als Marktführer entwickelt, fertigt und vertreibt Hielscher Ultraschallhomogenisatoren von Labor- und Tischgeräten bis hin zu Anlagen im industriellen Maßstab.

Wir helfen Ihnen, die folgenden Fragen zu beantworten, um den für Ihre Anwendung und Ihre Anforderungen am besten geeigneten Ultraschalldesintegrator zu finden:

• Für welche Anwendung möchten Sie das Gerät einsetzen?
• Welches Volumen muss typischerweise verarbeitet werden?
• Welche Faktoren sind für den Prozess entscheidend?
• Welche Qualitätsstandards müssen erreicht werden?

Unsere gut ausgebildeten und erfahrenen Mitarbeiter unterstützen Sie bei allen Fragen und bei der Konzeption Ihres Prozesses. Hielscher Ultrasonics bietet eine umfassende Beratung zu Ultraschallprozessen, damit unsere Kunden das optimale Ultraschallgerät finden. Doch der Service von Hielscher geht noch weiter: Wir schulen unsere Kunden entweder bei ihnen vor Ort oder in unserem Ultraschall-Prozesslabor und Technikum, um sie bei der Prozessentwicklung, der Optimierung und dem Scale-up zu unterstützen.
Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics liefern problemlos sehr hohe Amplituden, die zum Aufbrechen starrer Zellwände erforderlich sind. Die industriellen Desintegratoren von Hielscher können mit Amplituden von bis zu 200 µm kontinuierlich im 24/7-Betrieb arbeiten. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Weiteres Zubehör wie Boosterhörner, Durchflusszellen, Beschallungsreaktoren und komplette Rezirkulationsanlagen ist ebenfalls erhältlich und ermöglicht es, Ihr Ultraschallsystem entsprechend Ihren Prozessanforderungen zu konfigurieren.

Intelligente Zelldesintegratoren

Hielscher Ultrasonics konzentriert sich auf leistungsstarke Zelldesintegratoren mit höchster Benutzerfreundlichkeit und modernster Technik. Damit orientiert sich auch die technische Ausstattung der Labordesintegratoren von Hielscher zunehmend an den intelligenten Funktionen industrieller Maschinen. Anwender können die digitalen Ultraschallgeräte von Hielscher per Browser-Fernsteuerung bedienen. Die Software zur automatischen Datenaufzeichnung speichert alle wichtigen Ultraschallparameter wie Nettoleistung, Gesamtleistung, Amplitude, Temperatur, Druck, Uhrzeit und Datum als CSV-Datei auf einer integrierten SD-Karte. Darüber hinaus lässt sich der Ultraschalldesintegrator so programmieren, dass er nach einer festgelegten Zeit oder einem bestimmten Energieeintrag automatisch abschaltet oder in gepulsten Beschallungsmodi arbeitet. Anschließbare Temperatur- und Drucksensoren ermöglichen eine genaue Überwachung der Probenbedingungen. Da die Temperaturkontrolle biologischer Proben häufig ein entscheidender Faktor für die Qualität der Prozessergebnisse ist, bietet Hielscher verschiedene Lösungen an, um die Prozesstemperatur im angestrebten Temperaturbereich zu halten.
Die durchdachten Funktionen der Ultraschallgeräte von Hielscher gewährleisten höchste Prozesskontrolle, zuverlässige und reproduzierbare Beschallungsergebnisse, Benutzerfreundlichkeit und Arbeitskomfort.

Qualität – Made in Germany

Als Unternehmen in Familienbesitz und unter Familienführung ist Hielscher stolz auf die hohe Qualität seiner Ultraschallprozessoren. Alle Ultraschallgeräte werden an unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin entwickelt, gefertigt und geprüft. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht den 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen.

Sie können Ultraschalldesintegratoren von Hielscher in unterschiedlichsten Größen kaufen. Vom Zellaufschluss in kleinen Kryoröhrchen für die medizinische Forschung bis hin zur kontinuierlichen Desintegration von Suspensionen im Durchfluss bietet Ihnen Hielscher Ultrasonics einen Desintegrator in der passenden Größe! Kontaktieren Sie uns – wir empfehlen Ihnen gerne das für Sie am besten geeignete Ultraschallgerät!
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: