Ultraschall-Homogenisatoren für Lyse & Zellaufschluss

• Die Ultraschallbehandlung ist eine sichere & effiziente Methode zur Homogenisierung von Gewebe.
• Ultraschallanwendungen umfassen die Aufbereitung von Gewebe und Suspensionen, die Extraktion von Proteinen, DNA/RNA und Wirkstoffen sowie die Aktivierung/Inaktivierung von Enzymen und Hefen.
• Die präzise Steuerbarkeit von Sondenhomogenisatoren ermöglicht eine zuverlässige Aufbereitung von Gewebeproben.

Gewebehomogenisierung mit Ultraschallsonden

Die Gewebehomogenisierung ist ein Probenvorbereitungsverfahren, bei dem tierische und pflanzliche Zellen oder Mikroorganismen vor der Extraktion von intrazellulären Stoffen wie Proteinen, DNA oder RNA vorbereitet werden. Die Zellmembran muss aufgebrochen werden, um den Zellinhalt freizusetzen. Nach dem Aufbrechen der Zellwand schwimmen die intrazellulären Makromoleküle in der Pufferlösung, so dass Organellen, Proteine und DNA/ RNA verfügbar werden. Ultraschall-Gewebehomogenisatoren und Zellauflöser sind sehr effiziente Werkzeuge für den Zellaufschluss, die Lyse und die Extraktion.

Ultraschall-Gewebehomogenisatoren im Vergleich zu alternativen Lysetechniken

Vielleicht fragen Sie sich, welche Technik des Zellaufschlusses und welches Gerät zur Gewebehomogenisierung die beste Option für Ihr Labor ist. Nachfolgend finden Sie einige Argumente, die für die Ultraschalllyse und Gewebehomogenisierung sprechen, da die Ultraschallbehandlung mehrere Vorteile gegenüber alternativen Homogenisierungsmethoden hat:

• Effizienz: Die Ultraschallhomogenisierung ist ein schnelles und effizientes Verfahren zum Aufbrechen von Geweben und Zellen. Ultraschall-Gewebehomogenisatoren arbeiten nach dem Prinzip der akustischen Kavitation. Diese Methode ist hocheffizient und kann Zellen innerhalb von Sekunden aufbrechen. Da die Intensität von mild bis intensiv eingestellt werden kann, eignet sich die Ultraschallhomogenisierung besonders gut für hartes oder faseriges Gewebe, das mit anderen Methoden nur schwer zu homogenisieren ist.



• Vermeiden Sie Kreuzkontaminationen: Hielscher bietet leistungsstarke Ultraschall-Gewebehomogenisatoren, die die Probe in einer indirekten Beschallung aufbereiten. Mit dem UIP400MTP (ideal für Mikrotiter- und Multiwell-Platten) sowie dem VialTweeter und dem CupHorn (ideal für Vials, Röhrchen und Bechergläser) bietet Hielscher Ultraschall-Zellaufschlussgeräte für die berührungslose Homogenisierung an, die das Risiko von Kreuzkontaminationen zwischen Proben reduziert. Außerdem wird das Risiko der Einbringung von Verunreinigungen durch Mahlflächen oder andere Homogenisierungsgeräte minimiert.
• Flexibilität: Die Ultraschallhomogenisierung kann bei einer Vielzahl von Probengrößen und -volumina eingesetzt werden, von kleinen Volumina bis hin zu großen Gewebeproben. Darüber hinaus eignet sich die Ultraschallhomogenisierung auch für eine Vielzahl von Probentypen, einschließlich pflanzlicher und tierischer Gewebe sowie mikrobieller Kulturen. Die Intensität und Dauer der Ultraschallbehandlung kann eingestellt werden, um den Grad des Aufschlusses für verschiedene Gewebearten zu optimieren.
• Reproduzierbarkeit: Die Ultraschallhomogenisierung liefert konsistente Ergebnisse und ermöglicht eine präzise Steuerung der Homogenisierungsparameter, wie z. B. Leistungsabgabe und Beschallungszeit. Dies trägt dazu bei, die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der experimentellen Daten zu gewährleisten.
• Konservierung von Biomolekülen: Die Sonden-Ultraschallbehandlung ist eine nichtthermische Behandlung. Das heißt, ihre Wirkung beruht nicht auf Wärme. Jede mechanische Behandlung erzeugt jedoch gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik Wärme. Das bedeutet, dass sich die Probe bei längerer Beschallungsdauer erwärmt. Die modernen Ultraschallgeräte von Hielscher sind mit Temperatursensoren und intelligenter Temperaturüberwachungssoftware ausgestattet. Ausgeklügelte Kühloptionen verhindern den Wärmeabbau und helfen, die Aktivität hitzeempfindlicher Biomoleküle, wie Enzyme und Proteine, zu erhalten.
• Zeitersparnis: Die hohe Effizienz der Sonden-Ultraschallbehandlung ermöglicht eine schnelle Homogenisierung des Gewebes, was im Vergleich zu anderen Methoden, die eine umfangreichere physische Manipulation des Gewebes erfordern, Zeit spart.

Die Gewebehomogenisierung mit Ultraschall bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Homogenisierungsmethoden. Deshalb sind Ultraschall-Gewebehomogenisatoren das bevorzugte Zellaufschlussverfahren in verschiedenen Forschungs- und Industrieanwendungen.

Beispiel für ein Gewebehomogenisierungsprotokoll unter Verwendung einer Ultraschallsonde:

Ultraschallgeräte erleichtern die Gewebehomogenisierung durch einfache Bedienung und einen schnellen Homogenisierungsvorgang. Gleichzeitig können die Parameter des Ultraschallprozesses präzise gesteuert und überwacht werden, so dass die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind.
 
Materialien:

• Gewebeprobe (z. B. Leber, Gehirn, Muskel)
• Puffer (z. B. PBS, Tris-HCl)
• Protease-Inhibitor-Cocktail
• Ultraschall-Homogenisator (Sonden-Typ)
• Eis
• Mikrozentrifugenröhrchen
• Pipetten

Protokoll für Ultraschall-Gewebehomogenisierung:

Hinweis: Dauer und Intensität der Beschallung müssen möglicherweise je nach Gewebetyp, Alter und Gesundheitszustand sowie den spezifischen nachgeschalteten Anwendungen optimiert werden. Außerdem ist es wichtig, den Puffer, die Proteaseinhibitoren und andere Zusatzstoffe sorgfältig auszuwählen, um die Ausbeute und Qualität des Homogenats zu optimieren.

Die wichtigsten Vorteile der Hielscher Ultraschall-Gewebehomogenisatoren

• schnelles und effizientes Mahlen, Homogenisieren, Lyse & Zellaufschluss sowie Extraktion durch intensive Ultraschallkavitation
• einfacher und intuitiver Einsatz und Betrieb (wählen Sie zwischen analoger oder digitaler Version)
• einfache Reinigung der Kontaktflächen, die mit dem Medium in Berührung kommen, durch Eintauchen der Sonotrode in Reinigungsflüssigkeit und kurzes Beschallen (CIP clean-in-place/ SIP sterilize-in-place)
• Schallschutzbox (Schallschutzboxen für die Laborgeräte bestehen komplett aus Acrylglas für volle Sichtbarkeit aus jeder Position)
• volle Kontrolle über die Prozessparameter mittels digitalem Touch-Display am Gerät (digitale Ultraschallgeräte) oder Powermeter (für analoge Variante)
• integrierte Temperaturregelung (wichtig für wärmeempfindliche Zellproben)
• Pausen während der Ultraschall-Homogenisierung können individuell definiert und im Menü digital voreingestellt werden
• alle digitalen Geräte sind mit automatischer Datenprotokollierung (auf einen integrierten SD/USB-Kombikarte),Temperatursensor und Browser Remote Control ausgestattet
• Mehrfach-Proben-Behandlung mit der VialTweeter, CupHorn bzw. mit den 4- oder 8-Finger-Sonotroden (z.B. für Integration in Laborroboter-Prozesse)
• für Anwendungen kleinen und großen Maßstab

Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Hinweis auf die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschall-Gewebehomogenisatoren für Zellaufschluss, Lyse und Extraktion:

Finden Sie den optimalen Ultraschall-Gewebehomogenisator für Ihre Anwendung

Hielscher Ultraschallhomogenisatoren sind mit einer Ultraschallleistung zwischen 50W bis 16.000W (16kW) im Labor- sowie im Industriemaßstab verfügbar.
Labormitarbeiter freuen sich über die einfache und intuitive Bedienung der Hielscher-Ultraschall-Laborhomogenisatoren. Je nach Anforderung sind die Hielscher-Geräte mit digitaler oder analoger Steuerung erhältlich.

1. Der VialTweeter ist ein leistungsstarker Ultraschall-Homogenisator, der die gleichzeitige Beschallung von bis zu 10 Fläschchen oder Reagenzgläsern bei gleicher Intensität ermöglicht. Durch die indirekte Beschallung werden Kreuzkontaminationen und Probenverluste vollständig vermieden. Der Reinigungs- und Desinfektionsaufwand wird durch die Verwendung von Einweggefäßen auf ein Minimum reduziert. Die Blocksonotrode ist autoklavierbar.
2. Der Plattenschalldämpfer UIP400MTP ist ideal, wenn Sie mit Mikrotiter- und Multiwell-Platten wie 96-Well-Platten arbeiten. Stellen Sie einfach Ihre Multiwell-Platte oder Petrischale in den UIP400MTP und alle Proben werden gleichmäßig beschallt. Mit dem UIP400MTP Plate-Sonicator wird die Probenverarbeitung mit hohem Durchsatz einfach und effizient!
3. Im Bereich der Sonden-Ultraschallgeräte können Homogenisatoren mit 50 Watt, 100 Watt, 200 Watt und 400 Watt gewählt werden.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

Anwendung und Nutzung von Ultraschall-Gewebehomogenisatoren

Ultraschall-Homogenisatoren werden häufig für den Zell- und Gewebeaufschluss & Lyse und Homogenisierung von biologischen Proben vor der Extraktion der intrazellulären Materie im molekularen Bereich eingesetzt. Durch den gezielten Ultraschalleintrag in die Proben können verschiedene Schritte der Probenvorbereitung, z.B. Lyse & Zellaufschluss, Extraktion sowie Homogenisierung mit dem gleichen Ultraschallhomogenisator ausgeführt werden.
Der große Vorteil von Ultraschall-Homogenisatoren liegt in der leicht einstellbaren Leistungsaufnahme und Beschallungsintensität. Hielscher Ultraschall-Zellauflöser (Lysatoren) ermöglichen die Steuerung der Beschallungsintensität durch Einstellung der Amplitude von 20% bis 100%.
Alternativ zum Dauerbetrieb können Hielscher's Ultraschall-Homogenisatoren auch im Pulsmodus betrieben werden, z.B. zur Beschallung von hitzeempfindlichem Gewebe. Eine Beschallung im Pulsmodus bedeutet, dass das Ultraschallgerät die Ultraschallwellen in periodischen Zyklen erzeugt. Die Dauer der Beschallungsintervalle und die dazwischen liegenden Ruhezeiten können vom Benutzer individuell eingestellt werden.
Bei Gepulster Ultraschall kehrt das beschallte Medium während der Beschallungspause in seinen Ruhezustand zurück und kann währenddessen abkühlen. Beschallungsintensität und -intervalle sind exakt einstellbar, so dass das jeweilige Probenmaterial optimal beschallt wird.
Hielscher's Ultraschallgeräte für den Zellaufschluss sind robust, bedienerfreundlich und liefern zuverlässige Ergebnisse, welche durch die volle Kontrolle über alle wichtigen Prozessparameter vollständig reproduzierbar sind.
Gängige Anwendungsgebiete der Ultraschallzerkleinerung von Gewebe, des Zellaufschlusses, der Lyse, der Extraktion und der Homogenisierung finden sich in biologischen und pharmazeutischen Laboratorien, in der Mikrobiologie, der Proteom- und Genomforschung (z. B. Proteinfreisetzung vor Western Blotting und Enzyme-linked Immunosorbent Assay ELISA), aber auch bei der Herstellung von Pflanzenextrakten und bioaktiven Verbindungen für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie.

• Hier finden Sie exemplarische Prozess-Empfehlungen zur Probenvorbereitung, Lyse & Zellhomogenisation, Zellaufschluss und Extraktion (z.B. von Zellen, Bakterien, Sporen, aktiven Verbindungen)!
• Lesen Sie hier, warum Sonikatoren ein unverzichtbares Werkzeug für die Proteomforschung sind!
• Erfahren Sie, wie die Sonikation die Arbeit in der Genomforschung erleichtert!

Literatur / Literaturhinweise