Ultraschall-Gewebehomogenisatoren

• Die Ultraschallbehandlung ist eine sichere und effiziente Methode zur Gewebehomogenisierung.
• Zu den Ultraschallanwendungen gehören die Aufbereitung von Gewebe und Suspensionen, die Extraktion von Proteinen, DNA/RNA und Wirkstoffen sowie die Aktivierung/Inaktivierung von Enzymen und Hefen.
• Die präzise Regelbarkeit von Ultraschallhomogenisatoren mit Sonotrode ermöglicht eine zuverlässige Aufbereitung von Gewebeproben.

Gewebehomogenisierung mit Ultraschallsonotroden

Die Gewebehomogenisierung ist ein Verfahren zur Probenvorbereitung, bei dem tierische und pflanzliche Zellen oder Mikroorganismen vor der Extraktion intrazellulärer Substanzen wie Proteine, DNA oder RNA aufbereitet werden. Die Zellmembran muss aufgebrochen werden, um den Zellinhalt freizusetzen. Nach dem Aufbrechen der Zellwand befinden sich die intrazellulären Makromoleküle in der Pufferlösung, sodass Organellen, Proteine und DNA/RNA zugänglich werden. Ultraschall-Gewebehomogenisatoren und Ultraschall-Zellaufschlussgeräte sind sehr effiziente Werkzeuge für Zellaufschluss, Lyse und Extraktion.

Ultraschall-Gewebehomogenisatoren im Vergleich zu alternativen Lysetechniken

Vielleicht fragen Sie sich, welche Zellaufschlusstechnik und welches Gerät zur Gewebehomogenisierung für Ihr Labor am besten geeignet sind. Im Folgenden finden Sie einige Argumente für die Ultraschalllyse und die Gewebehomogenisierung mit Ultraschall, da die Ultraschallbehandlung mehrere Vorteile gegenüber alternativen Homogenisierungsmethoden bietet:

• Effizienz: Die Ultraschallhomogenisierung ist eine schnelle und effiziente Methode zum Aufschluss von Gewebe und Zellen. Ultraschall-Gewebehomogenisatoren nutzen das Wirkprinzip der akustischen Kavitation. Diese Methode ist hocheffizient und kann Zellen innerhalb von Sekunden aufschließen. Da sich die Intensität von mild bis intensiv einstellen lässt, ist die Beschallung besonders wirksam bei hartem oder faserigem Gewebe, das sich mit anderen Methoden nur schwer homogenisieren lässt.



• Kreuzkontamination vermeiden: Hielscher bietet leistungsstarke Ultraschall-Gewebehomogenisatoren, die Proben durch eine indirekte Ultraschallbehandlung aufbereiten. Mit dem UIP400MTP (ideal für Mikrotiter- und Multiwell-Platten) sowie dem VialTweeter und dem CupHorn (ideal für Probenfläschchen, Röhrchen und Bechergläser) bietet Hielscher Ultraschall-Zellaufschlussgeräte zur kontaktlosen Homogenisierung an, wodurch das Risiko einer Kreuzkontamination zwischen Proben reduziert wird. Außerdem wird das Risiko minimiert, Verunreinigungen durch Mahlflächen oder andere Homogenisierungsgeräte einzutragen.
• Flexibilität: Die Ultraschallhomogenisierung lässt sich für unterschiedliche Probengrößen und Volumina einsetzen, von kleinen Volumina bis hin zu großen Gewebeproben. Darüber hinaus eignet sie sich für ein breites Spektrum an Probentypen, darunter pflanzliches Gewebe, tierisches Gewebe und mikrobielle Kulturen. Intensität und Dauer der Ultraschallbehandlung lassen sich anpassen, um den Aufschlussgrad für verschiedene Gewebearten zu optimieren.
• Reproduzierbarkeit: Die Ultraschallhomogenisierung liefert gleichbleibende Ergebnisse und ermöglicht die präzise Regelung von Homogenisierungsparametern wie Leistungsabgabe und Beschallungsdauer. Dies trägt dazu bei, die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit experimenteller Daten sicherzustellen.
• Erhalt von Biomolekülen: Die Ultraschallbehandlung mit einer Sonotrode ist ein nichtthermisches Verfahren. Das bedeutet, dass ihre Wirkung nicht auf Wärme beruht. Allerdings erzeugt jede mechanische Behandlung gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik Wärme. Daher erwärmt sich die Probe bei längeren Beschallungszeiten. Moderne Ultraschallgeräte von Hielscher sind mit Temperatursensoren und intelligenter Software zur Temperaturüberwachung ausgestattet. Ausgereifte Kühlmöglichkeiten verhindern einen thermischen Abbau und helfen, die Aktivität wärmeempfindlicher Biomoleküle wie Enzyme und Proteine zu erhalten.
• Zeitersparnis: Die hohe Effizienz der Ultraschallbehandlung mit Sonotrode ermöglicht eine schnelle Gewebehomogenisierung. Dadurch wird gegenüber anderen Methoden, die eine aufwendigere mechanische Bearbeitung des Gewebes erfordern, Zeit gespart.

Die Gewebehomogenisierung mit Ultraschall bietet mehrere Vorteile gegenüber alternativen Homogenisierungsmethoden. Deshalb sind Ultraschall-Gewebehomogenisatoren in verschiedenen Forschungs- und Industrieanwendungen die bevorzugte Technik für den Zellaufschluss.

Beispiel für ein Protokoll zur Gewebehomogenisierung mit einer Ultraschallsonotrode:

Ultraschallgeräte erleichtern die Gewebehomogenisierung durch ihre einfache Bedienung und einen schnellen Homogenisierungsablauf. Gleichzeitig lassen sich die Ultraschall-Prozessparameter präzise regeln und überwachen, sodass die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind.
 
Materialien:

• Gewebeprobe (z. B. Leber, Gehirn, Muskel)
• Puffer (z. B. PBS, Tris-HCl)
• Proteaseinhibitor-Cocktail
• Ultraschallhomogenisator mit Sonotrode
• Eis
• Mikrozentrifugenröhrchen
• Pipetten

Protokoll zur Gewebehomogenisierung mit Ultraschall:

Hinweis: Dauer und Intensität der Beschallung müssen gegebenenfalls in Abhängigkeit von Gewebeart, Alter und Gesundheitszustand sowie den jeweiligen nachfolgenden Anwendungen optimiert werden. Ebenso wichtig ist die sorgfältige Auswahl des Puffers, der Proteaseinhibitoren und weiterer Zusätze, um Ausbeute und Qualität des Homogenats zu optimieren.

Wesentliche Vorteile der Ultraschall-Gewebehomogenisatoren von Hielscher

• schnelle und effiziente Zerkleinerung, Homogenisierung, Lyse und Zellaufschluss oder Extraktion durch starke Ultraschallkavitation
• einfache und intuitive Anwendung und Bedienung (wählen Sie die analoge oder digitale Ausführung)
• einfache Reinigung der produktberührenden Oberflächen durch Spülen der Sonotrode bei laufender Beschallung (CIP clean-in-place/SIP sterilize-in-place)
• Schallschutzbox (die Schallschutzboxen für Laborgeräte bestehen vollständig aus Acrylglas und ermöglichen eine uneingeschränkte Sicht aus jedem Winkel)
• vollständige Kontrolle über die Prozessparameter per digitalem Touchdisplay am Gerät (digitale Ultraschallgeräte) oder Leistungsmessgerät (bei analogen Geräten)
• integrierte Temperaturregelung (wichtig für wärmeempfindliche, labile Gewebeproben)
• Pausen während der Homogenisierung lassen sich im digitalen Menü individuell festlegen und voreinstellen
• alle digitalen Geräte sind mit automatischer Datenaufzeichnung (auf einer integrierten SD/USB-ComboCard), einem anschließbaren Temperatursensor und einer Fernsteuerung über den Browser ausgestattet.
• Behandlung mehrerer Proben mit dem VialTweeter, CupHorn oder durch den Einsatz von 4- oder 8-Fingersonotroden (z. B. zur Integration in Abläufe mit Laborrobotern)
• für Anwendungen im kleinen und großen Maßstab

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschall-Gewebehomogenisatoren für Zellaufschluss, Lyse und Extraktion:

Finden Sie den optimalen Ultraschall-Gewebehomogenisator für Ihre Anwendung

Die Ultraschall-Gewebehomogenisatoren von Hielscher sind mit Ultraschallleistungen von 50W bis 16.000W (16kW) erhältlich.
Labormitarbeiter schätzen die einfache und intuitive Bedienung der Ultraschall-Laborhomogenisatoren von Hielscher. Je nach spezifischen Anforderungen sind die Geräte von Hielscher mit digitaler oder analoger Steuerung erhältlich.

1. Der VialTweeter ist ein leistungsstarker Ultraschallhomogenisator, der die gleichzeitige Beschallung von bis zu 10 Probenfläschchen oder Reagenzgläsern mit derselben Intensität ermöglicht. Durch die indirekte Beschallung werden Kreuzkontamination und Probenverlust vollständig vermieden. Der Einsatz von Einweg-Probenfläschchen reduziert Reinigung und Desinfektion auf ein Minimum. Die Blocksonotrode ist autoklavierbar.
2. Der UIP400MTP-Plattenbeschaller ist ideal, wenn Sie mit Mikrotiter- und Multiwell-Platten wie 96-Well-Platten arbeiten. Stellen Sie Ihre Multiwell-Platte oder Petrischale einfach in den UIP400MTP, und alle Proben werden gleichmäßig beschallt. Mit dem UIP400MTP-Plattenbeschaller wird die Probenverarbeitung mit hohem Durchsatz einfach und effizient!
3. Im Sortiment der Ultraschall-Laborgeräte mit Sonotrode können Homogenisatoren mit 50 Watt, 100 Watt, 200 Watt und 400 Watt ausgewählt werden.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

Anwendung und Einsatz von Ultraschall-Gewebehomogenisatoren

Ultraschallhomogenisatoren werden häufig zur Gewebezerkleinerung, zum Zellaufschluss und zur Lyse sowie zur Homogenisierung biologischer Proben vor der Extraktion intrazellulärer Substanzen auf molekularer Ebene eingesetzt. Durch die kontrollierte Beschallung der Proben lassen sich alle Schritte von der Lyse bis zur Extraktion und Homogenisierung mit demselben Ultraschall-Zellaufschlussgerät durchführen.
Der große Vorteil von Ultraschallhomogenisatoren liegt im einfach einstellbaren Leistungseintrag und in der einfach einstellbaren Beschallungsintensität. Ultraschall-Zellaufschlussgeräte (Lysegeräte) von Hielscher ermöglichen die Regelung der Beschallungsintensität durch Anpassung der Amplitude von 20% bis 100%.
Alternativ zum Dauerbetrieb kann der Ultraschallhomogenisator auf einen zyklischen Betrieb eingestellt werden, z. B. für die Beschallung wärmeempfindlichen Gewebes. Beschallung im Pulsmodus bedeutet, dass das Ultraschallgerät hochintensive Ultraschallwellen in periodischen Zyklen erzeugt. Die Dauer der Beschallungsphase und der Pause kann vom Anwender individuell eingestellt werden.
Bei gepulster Beschallung kann das beschallte Material während der Pause in seinen Ruhezustand zurückkehren und die Probe abkühlen (Nutzung der Pause zur Wärmeabfuhr). Dadurch lässt sich die Behandlungsintensität genau auf das Gewebe abstimmen, und eine unerwünschte Erwärmung der Probe wird reduziert.
Ultraschall-Gewebehomogenisatoren sind robust und benutzerfreundlich und liefern zuverlässige Ergebnisse. Die vollständige Kontrolle über alle wichtigen Prozessparameter gewährleistet dabei die Reproduzierbarkeit.
Typische Anwendungsbereiche der Gewebezerkleinerung, des Zellaufschlusses, der Lyse, Extraktion und Homogenisierung mit Ultraschall finden sich in biologischen und pharmazeutischen Laboratorien, in der Mikrobiologie sowie in der Proteomik- und Genomikforschung (z. B. Proteinfreisetzung vor dem Western Blot und dem enzymgekoppelten Immunadsorptionstest ELISA), aber auch bei der Herstellung pflanzlicher Extrakte und bioaktiver Verbindungen für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie.

• Klicken Sie hier für spezifische Prozessempfehlungen zur Probenvorbereitung, Gewebehomogenisierung, Lyse und Extraktion (z. B. Zellen, Bakterien, Sporen, Wirkstoffe)!
• Lesen Sie hier, warum Ultraschallgeräte ein unverzichtbares Werkzeug für die Proteomikforschung sind!
• Erfahren Sie, wie die Ultraschallbehandlung die Genomikforschung erleichtert!

Literatur / Referenzen

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