Ultraschall-Homogenisatoren für Lyse & Zellaufschluss

• Die Ultraschallbehandlung ist eine sichere & Effiziente Methode der Gewebehomogenisierung.
• Zu den Ultraschallanwendungen gehören die Aufbereitung von Geweben und Suspensionen, die Extraktion von Proteinen, DNA/RNA und Wirkstoffen sowie die Aktivierung/Inaktivierung von Enzymen und Hefen.
• Die präzise Steuerbarkeit von Ultraschall-Homogenisatoren in Sondenbauweise ermöglicht eine zuverlässige Aufbereitung von Gewebeproben.

Gewebehomogenisierung mit Ultraschallsonden

Die Gewebehomogenisierung ist ein Probenvorbereitungsprozess, bei dem tierische und pflanzliche Zellen oder Mikroorganismen vor der Extraktion von intrazellulärem Material 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 Zelldisruptoren sind sehr effiziente Werkzeuge für den Zellaufschluss, die Lyse und die Extraktion.

Ultraschall-Gewebehomogenisatoren vs. alternative Lysetechniken

Sie fragen sich vielleicht, welche Technik des Zellaufschlusses und welche Gewebehomogenisierungsgeräte die beste Option für Ihr Labor sind. Im Folgenden finden Sie einige Argumente, die für die Ultraschalllyse und Gewebehomogenisierung sprechen, da die Ultraschallbehandlung mehrere Vorteile gegenüber alternativen Homogenisierungsmethoden mit sich bringt:

• Effizienz: Die Ultraschall-Homogenisierung ist eine schnelle und effiziente Methode, um Gewebe und Zellen aufzubrechen. Ultraschall-Gewebehomogenisatoren nutzen das Funktionsprinzip der akustischen Kavitation. Diese Methode ist hocheffizient und kann Zellen in Sekundenschnelle aufbrechen. Da die Intensität von mild bis intensiv eingestellt werden kann, ist die Beschallung besonders effektiv für harte oder faserige Gewebe, die mit anderen Methoden nur schwer zu homogenisieren sind.



• Vermeiden Sie Kreuzkontaminationen: Hielscher bietet leistungsstarke Ultraschall-Gewebehomogenisatoren an, die die Probe in einer indirekten Beschallungsbehandlung vorbereiten. Mit dem UIP400MTP (ideal für Mikrotiter- und Multiwell-Platten) sowie dem VialTweeter und dem CupHorn (ideal für Fläschchen, Röhrchen und Becher) bietet Hielscher Ultraschall-Zellaufschlussgeräte für die berührungslose Homogenisierung, die das Risiko einer Kreuzkontamination zwischen Proben verringern. Es minimiert auch das Risiko, dass Verunreinigungen von Mahlflächen oder anderen Homogenisierungsgeräten eingebracht werden.
• Flexibilität: Die Ultraschall-Homogenisierung kann mit einer Vielzahl von Probengrößen und -volumina verwendet werden, von kleinen Volumina bis hin zu großen Gewebeproben. Darüber hinaus eignet sich die Ultraschall-Homogenisierung auch für eine Vielzahl von Probentypen, einschließlich pflanzlicher Gewebe, tierischer Gewebe und mikrobieller Kulturen. Die Intensität und Dauer der Ultraschalluntersuchung kann angepasst werden, um den Grad der Störung für verschiedene Gewebetypen zu optimieren.
• Reproduzierbarkeit: Die Ultraschall-Homogenisierung liefert konsistente Ergebnisse und ermöglicht die präzise Steuerung von Homogenisierungsparametern wie Leistung und Beschallungszeit. Dies trägt dazu bei, die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der experimentellen Daten zu gewährleisten.
• Konservierung von Biomolekülen: Sonden-Ultraschall ist eine nicht-thermische Behandlung. Das bedeutet, dass seine Wirkung nicht auf Hitze basiert. Bei jeder mechanischen Behandlung wird jedoch Wärme nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik erzeugt. Das bedeutet, dass die Probe über längere Beschallungszeiten wärmer wird. Die hochmodernen Ultraschallgeräte von Hielscher sind mit Temperatursensoren und intelligenter Temperaturüberwachungssoftware ausgestattet. Ausgeklügelte Kühloptionen ermöglichen es, Wärmeabbau zu verhindern und die Aktivität von wärmeempfindlichen Biomolekülen wie Enzymen und Proteinen zu erhalten.
• Zeitersparnis: Die hohe Effizienz der Sonden-Ultraschalluntersuchung ermöglicht eine schnelle Homogenisierung des Gewebes, was im Vergleich zu anderen Methoden, die eine umfangreichere physikalische Manipulation des Gewebes erfordern, Zeit spart.

Die Ultraschall-Gewebehomogenisierung bietet mehrere Vorteile gegenüber alternativen Homogenisierungsmethoden. Aus diesem Grund sind Ultraschall-Gewebehomogenisatoren die bevorzugte Zellaufschlusstechnik in verschiedenen Forschungs- und Industrieanwendungen.

Beispiel für ein Gewebehomogenisierungsprotokoll mit einer Ultraschallsonde:

Ultraschallgeräte erleichtern die Gewebehomogenisierung durch einfache Bedienung und ein schnelles Homogenisierungsverfahren. Gleichzeitig können die Ultraschall-Prozessparameter 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 (Sondentyp)
• Eis
• Mikrozentrifugenröhrchen
• Pipetten

Protokoll für die Ultraschall-Gewebehomogenisierung:

Hinweis: Die Dauer und Intensität der Beschallung muss je nach Gewebetyp, Alter und Gesundheitszustand sowie den spezifischen Downstream-Anwendungen möglicherweise optimiert werden. Es ist auch wichtig, den Puffer, die Proteaseinhibitoren und andere Additive 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 folgende Tabelle gibt Ihnen einen Hinweis auf die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschall-Gewebehomogenisatoren für den Zellaufschluss, die Lyse und die 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 sind von der einfachen und intuitiven Bedienung der Hielscher Ultraschall-Laborhomogenisatoren begeistert. Je nach Anforderung sind 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. Die Reinigung und Desinfektion wird durch die Verwendung von Einwegfläschchen auf ein Minimum reduziert. Die Blocksonotrode ist autoklavierbar.
2. Der UIP400MTP Platten-Ultraschallator ist ideal, wenn Sie mit Mikrotiter- und Multiwell-Platten wie 96-Well-Platten arbeiten. Legen Sie einfach Ihre Multiwell-Platte oder Ihre 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-Labor-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 Verwendung 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-Zelldisruptoren (Lysierer) ermöglichen die Steuerung der Beschallungsintensität, indem sie die Amplitude von 20 % bis 100 % einstellen.
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.
Häufige Anwendungsgebiete des Ultraschall-Gewebemahlens, des Zellaufschlusses, der Lyse, der Extraktion und der Homogenisierung finden sich in biologischen und pharmazeutischen Laboratorien, in der Mikrobiologie, in der Proteom- und Genomforschung (z.B. Proteinfreisetzung vor Western Blotting und Enzyme-Linked Immunosorbent Assay ELISA), aber auch bei der Herstellung von botanischen Extrakten 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 Ultraschallgeräte ein unverzichtbares Werkzeug für die Proteomforschung sind!
• Erfahren Sie, wie die Beschallung die Arbeit in der Genomforschung erleichtert!

Literatur / Literaturhinweise