Εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών με επιτυχία με έναν ομογενοποιητή υπερήχων
Οι συσκευές υπερήχων είναι απαραίτητα εργαστηριακά εργαλεία που χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως η ομογενοποίηση και η ανάμειξη, η εκχύλιση, η διασπορά, η γαλακτωματοποίηση, η διάλυση, η κυτταρική διάρρηξη, ο κατακερματισμός του DNA και οι ηχοχημικές αντιδράσεις. Συνήθως, για την εκτέλεση αυτών των κοινών εργασιών στην καθημερινή εργαστηριακή πρακτική χρησιμοποιούνται συσκευές υπερήχων τύπου ακίδας. Για εργαστηριακά δείγματα στα οποία η διασταυρούμενη επιμόλυνση ή η απώλεια δείγματος αποτελούν περιοριστικούς παράγοντες, οι συσκευές υπερήχων χωρίς επαφή της Hielscher είναι η προτιμώμενη λύση για την προετοιμασία δειγμάτων με υπερήχους.
Συσκευές υπερήχων τύπου ακίδας και συσκευές υπερήχων χωρίς επαφή
Η συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας εφαρμόζει έντονα κύματα υπερήχων – εστιασμένα στο άκρο του ηχοτροδίου ή της ακίδας – στο μέσο. Η χρήση ανοικτού ή κλειστού δοχείου επιτρέπει την απλή αλλά αξιόπιστη κατεργασία υγρών μέσων με υπερήχους. Η τοποθέτηση του ηχοτροδίου σε μια κυψελίδα ροής επιτρέπει τη συνεχή κατεργασία ενός ρεύματος υγρού με υπερήχους. Μια τέτοια διάταξη συνεχούς ροής αποτελεί έναν προηγμένο τρόπο επεξεργασίας μεγαλύτερων όγκων ή παχύρρευστων υγρών και παστών με υπερήχους.
Με τη χρήση συσκευών υπερήχων χωρίς επαφή, όπως το VialTweeter, η συσκευή υπερήχων για πλάκες πολλαπλών βοθρίων UIP400MTP, το CupHorn και ο αντιδραστήρας ροής GDmini2, τα δείγματα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία υπό συνθήκες χωρίς άγγιγμα / χωρίς επαφή – αποφεύγοντας τη διασταυρούμενη επιμόλυνση και την απώλεια δείγματος. Ένα ακόμη πλεονέκτημα των συσκευών υπερήχων χωρίς επαφή της Hielscher είναι η δυνατότητα προετοιμασίας μεγάλου αριθμού δειγμάτων σε σύντομο χρόνο.

Η κατεργασία με υπερήχους είναι η εφαρμογή υπερήχων ισχύος μέσω μιας ακίδας υπερήχων για την ανακίνηση και τον χειρισμό σωματιδίων σε ένα δείγμα. Οι συσκευές υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως στην ακαδημαϊκή έρευνα, σε αναλυτικά και εγκληματολογικά εργαστήρια, σε κλινικές εγκαταστάσεις και σε μονάδες παραγωγής, όπου η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την ομογενοποίηση και την ανάμειξη αιωρημάτων υγρού–υγρού ή υγρού–στερεού, την εκχύλιση βιοδραστικών ουσιών και κυτταρικών ενώσεων, την αποδόμηση κυττάρων, βακτηρίων και ιστών, τη διάλυση σκονών, την αποκόλληση βιοϋμενίων ή την έναρξη χημικών αντιδράσεων.
Καθώς το πεδίο εφαρμογών των συσκευών υπερήχων είναι τόσο ευρύ, οι συσκευές υπερήχων συχνά ονομάζονται με βάση τη συγκεκριμένη εργασία που εκτελούν. Γι’ αυτό μπορείτε να τις βρείτε με διαφορετικούς όρους, όπως:
- Ομογενοποιητής υπερήχων:
Οι ομογενοποιητές υπερήχων χρησιμοποιούνται για την ανάμειξη και τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων φάσεων σε ένα ομοιόμορφο αιώρημα. Ως ισχυρή εναλλακτική λύση έναντι των ομογενοποιητών υψηλής πίεσης, των αναμεικτών με πτερύγια και των μικρορευστοποιητών, οι συσκευές υπερήχων τύπου ακίδας ξεχωρίζουν για την εξαιρετική ικανότητά τους να παράγουν νανοδιασπορές και νανογαλακτώματα. - Συσκευή διασποράς με υπερήχους:
Οι συσκευές διασποράς με υπερήχους χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας για να διασπάσουν τα σωματίδια σε μικρότερα μεγέθη και να τα κατανείμουν ομοιόμορφα μέσα σε ένα υγρό. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη δημιουργία σταθερών αιωρημάτων στερεών σωματιδίων σε υγρά, όπως για τη διασπορά χρωστικών σε μελάνια ή σωματιδίων σε πολτούς. - Γαλακτωματοποιητής υπερήχων:
Οι γαλακτωματοποιητές υπερήχων αξιοποιούν κύματα υπερήχων για τη δημιουργία λεπτών γαλακτωμάτων μέσω της ανάμειξης δύο μη αναμείξιμων υγρών, όπως το λάδι και το νερό. Τα ηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν προς το εσωτερικό τους, παράγοντας έντονες δυνάμεις διάτμησης οι οποίες διασπούν τα σταγονίδια σε γαλακτώματα νανομετρικού μεγέθους, καθιστώντας τα σταθερά και ομοιόμορφα. - Συσκευή κυτταρικής θραύσης με υπερήχους:
Γνωστές επίσης ως συσκευές κυτταρικής διάρρηξης ή λύσης με υπερήχους, αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν ενέργεια υπερήχων για να διαρρήξουν τις κυτταρικές μεμβράνες και να απελευθερώσουν το ενδοκυτταρικό περιεχόμενο. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη σε βιολογικές και βιοχημικές εφαρμογές για την εκχύλιση πρωτεϊνών, DNA και άλλων κυτταρικών συστατικών. - Εκχυλιστής υπερήχων:
Οι εκχυλιστές υπερήχων εφαρμόζουν κύματα υπερήχων για τη διάρρηξη του φυτικού υλικού, ενισχύοντας την εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων, όπως αιθέριων ελαίων, φλαβονοειδών ή άλλων φυτοχημικών ουσιών. Το φαινόμενο της σπηλαίωσης βελτιώνει τη διείσδυση του διαλύτη και τη μεταφορά μάζας, με αποτέλεσμα την αποτελεσματικότερη εκχύλιση. - Συσκευή διάλυσης με υπερήχους:
Οι διαλυτοποιητές υπερήχων χρησιμοποιούν ενέργεια υπερήχων για να διαλύουν στερεά σε υγρά γρήγορα και αποτελεσματικά. Αυτό είναι χρήσιμο για την παρασκευή διαλυμάτων ή αιωρημάτων στα οποία η διαλυόμενη ουσία πρέπει να διασπείρεται ομοιόμορφα και γρήγορα, όπως σε φαρμακευτικά προϊόντα ή χημικά σκευάσματα. - Αναμικτήρας υπερήχων:
Οι αναμικτήρες υπερήχων χρησιμοποιούν κύματα υπερήχων υψηλής έντασης για την ανάμιξη υγρών και πολφών, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη σύσταση. Αυτή η διαδικασία ανάμιξης μπορεί να εφαρμοστεί σε υλικά με μεγάλο εύρος ιξώδους και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην ομογενοποίηση προϊόντων που αναμιγνύονται δύσκολα με συμβατικές μεθόδους, όπως τσιμεντοπολτοί ή συμπυκνωμένα μείγματα με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά. - Αναδευτήρας υπερήχων:
Οι αναδευτήρες υπερήχων χρησιμοποιούν ενέργεια υπερήχων για την ανάδευση ή την ανατάραξη υγρών, προάγοντας την ομοιόμορφη ανάμιξη και αποτρέποντας την καθίζηση. Αυτή η μέθοδος είναι χρήσιμη σε διάφορους βιομηχανικούς κλάδους για τη διατήρηση της ομοιομορφίας διαλυμάτων, αιωρημάτων ή διασπορών με την πάροδο του χρόνου.
Κατεργασία πλακών πολλαπλών βοθρίων και τρυβλίων Petri με υπερήχους
Οι πλάκες πολλαπλών βοθρίων και τα τρυβλία Petri είναι κοινά εργαστηριακά σκεύη. Οι πλάκες πολλαπλών βοθρίων, γνωστές και ως μικροπλάκες ή πλάκες μικροβοθρίων, είναι επίπεδες πλάκες με πολλαπλά «βοθρία» που χρησιμοποιούνται ως μικροί δοκιμαστικοί σωλήνες. Διατίθενται σε διάφορες διαμορφώσεις, συνήθως με 6, 12, 24, 48, 96, 384 ή 1536 βοθρία, επιτρέποντας ελέγχους διαλογής και δοκιμές με υψηλή δυναμικότητα επεξεργασίας δειγμάτων.
Τα τρυβλία Petri, από την άλλη πλευρά, είναι ρηχά, κυλινδρικά τρυβλία με καπάκι, συνήθως κατασκευασμένα από γυαλί ή πλαστικό. Παρέχουν μια επίπεδη επιφάνεια για την καλλιέργεια μικροοργανισμών.
Ο ιδιαίτερος σχεδιασμός και των δύο αυτών σκευών δειγμάτων δημιουργεί προκλήσεις όταν η κατεργασία με υπερήχους πρέπει να εφαρμοστεί ως στάδιο επεξεργασίας. Με τη συσκευή υπερήχων για πλάκες UIP400MTP, η Hielscher προσφέρει μια ισχυρή συσκευή υπερήχων που μπορεί να επεξεργαστεί οποιεσδήποτε τυποποιημένες πλάκες πολλαπλών βοθρίων, μικροπλάκες και τρυβλία Petri.
Μάθετε περισσότερα για το UIP400MTP ως ισχυρή συσκευή υπερήχων για την προετοιμασία δειγμάτων σε πλάκες 96 βοθρίων και τρυβλία Petri!
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια επισκόπηση των συσκευών υπερήχων μας τύπου ακίδας και χωρίς επαφή για συνήθεις εργαστηριακές εφαρμογές:
| Προτεινόμενες συσκευές | Όγκος παρτίδας | Παροχή |
|---|---|---|
| Συσκευή υπερήχων UIP400MTP για πλάκες 96 βοθρίων | πλάκες πολλαπλών βοθρίων / μικροτιτλοδότησης | n.a. |
| CupHorn υπερήχων | CupHorn για φιαλίδια ή ποτήρι ζέσεως | n.a. |
| GDmini2 | μικροαντιδραστήρας ροής υπερήχων | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 έως 1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 έως 1000mL | 20 έως 200mL/min |
| UP400St | 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 έως 5000mL | 0,1 έως 4L/min |
| Δονητής κοσκίνων υπερήχων | n.a. | n.a. |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Συχνές ερωτήσεις
Πώς χρησιμοποιείται μια εργαστηριακή συσκευή υπερήχων;
Μια εργαστηριακή συσκευή υπερήχων είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή ενέργειας υπερήχων με σκοπό την ανατάραξη σωματιδίων σε ένα δείγμα, συχνά για ομογενοποίηση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά νανοσωματιδίων ή κυτταρική διάρρηξη. Για να χρησιμοποιήσετε μια εργαστηριακή συσκευή υπερήχων, πρέπει πρώτα να προετοιμάσετε το δείγμα σας σε κατάλληλο δοχείο. Εάν χρησιμοποιείτε συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας, βυθίστε την ακίδα στο δείγμα, εξασφαλίζοντας ότι δεν αγγίζει τα τοιχώματα ή τον πυθμένα του δοχείου. Προσαρμόστε τις ρυθμίσεις της συσκευής υπερήχων, όπως το πλάτος ταλάντωσης, τη συχνότητα παλμών και τη διάρκεια, σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής σας. Για μια συσκευή υπερήχων χωρίς επαφή, τοποθετήστε το δοχείο του δείγματος στη βάση συγκράτησης σύμφωνα με τις οδηγίες του εγχειριδίου, ώστε τα κύματα υπερήχων να μεταδίδονται με τον βέλτιστο τρόπο. Ενεργοποιήστε τη συσκευή υπερήχων και παρακολουθήστε τη διαδικασία, προσαρμόζοντας τις παραμέτρους όπως απαιτείται για να επιτύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Φοράτε πάντοτε κατάλληλο προστατευτικό εξοπλισμό, όπως μέσα προστασίας της ακοής.
Ποιες είναι οι εφαρμογές των συσκευών υπερήχων στα εργαστήρια;
Η κατεργασία με υπερήχους έχει πολυάριθμες εφαρμογές σε εργαστήρια διαφόρων πεδίων. Χρησιμοποιείται συνήθως για κυτταρική διάρρηξη και λύση, επιτρέποντας την εκχύλιση ενδοκυτταρικών συστατικών όπως το DNA, το RNA και οι πρωτεΐνες. Χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή γαλακτωμάτων και διασπορών, ενισχύοντας την ανάμειξη μη αναμίξιμων υγρών ή την κατανομή νανοσωματιδίων μέσα σε ένα μέσο. Οι συσκευές υπερήχων είναι πολύτιμες στη σύνθεση νανοσωματιδίων, συμβάλλοντας στη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και στην αποτροπή της συσσωμάτωσης. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την απαέρωση υγρών, απομακρύνοντας διαλυμένα αέρια που μπορούν να επηρεάσουν ορισμένες αναλυτικές τεχνικές.
Διαβάστε περισσότερα για το πώς η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να ενισχύσει την κυτταρική λύση με λυσοζύμη!
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μιας συσκευής υπερήχων με ακίδα και ενός λουτρού υπερήχων;
Η κύρια διαφορά μεταξύ μιας συσκευής υπερήχων με ακίδα και ενός λουτρού υπερήχων έγκειται στον σχεδιασμό και την εφαρμογή τους. Μια συσκευή υπερήχων με ακίδα χρησιμοποιεί μια ακίδα τιτανίου που έρχεται σε άμεση επαφή με το δείγμα, μεταδίδοντας έντονη ενέργεια υπερήχων σε μια εντοπισμένη περιοχή. Αυτή η άμεση εφαρμογή είναι ιδανική για μικρούς έως μεγάλους όγκους και παρέχει ακριβή έλεγχο της διαδικασίας κατεργασίας με υπερήχους. Αντίθετα, ένα λουτρό υπερήχων μεταδίδει κύματα υπερήχων μέσω ενός υγρού μέσου στο οποίο τοποθετείται το δοχείο του δείγματος. Αυτή η έμμεση κατεργασία με υπερήχους είναι ασθενής και ανομοιόμορφη και, επομένως, χρησιμοποιείται συνήθως για καθαρισμό ή απαέρωση.
Η έμμεση κατεργασία με υπερήχους υπό έντονες και ομοιόμορφες συνθήκες μπορεί να επιτευχθεί με συσκευές υπερήχων χωρίς επαφή, όπως το VialTweeter, η συσκευή υπερήχων για πλάκες πολλαπλών βοθρίων UIP400MTP ή ο αντιδραστήρας ροής GDmini2. Αυτές οι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος και υψηλής διεκπεραιωτικής ικανότητας δειγμάτων επιτρέπουν την κατεργασία δειγμάτων με υπερήχους υπό ακριβή έλεγχο, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για την έρευνα και τη διαγνωστική.
Ποιες είναι οι εφαρμογές της κατεργασίας με υπερήχους στην HPLC;
Η προετοιμασία δειγμάτων με υπερήχους βελτιώνει την ανάλυση HPLC, χρησιμοποιώντας ακουστική σπηλαίωση για τη διάσπαση των μητρών των δειγμάτων και την επιτάχυνση της μεταφοράς των αναλυτών στον διαλύτη εκχύλισης. Αυτή η τεχνική βελτιώνει την αποδοτικότητα της εκχύλισης, αυξάνει την ανάκτηση των αναλυτών και μειώνει τον χρόνο προετοιμασίας των δειγμάτων, επιτρέποντας πιο ευαίσθητη και αναπαραγώγιμη χρωματογραφική ανάλυση. Διαβάστε περισσότερα για την προετοιμασία δειγμάτων με υπερήχους για HPLC!
Στην υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC), η κατεργασία με υπερήχους επιτρέπει την τροποποίηση και τη λειτουργικοποίηση νανοσωματιδίων, όπως μικροσφαίρες διοξειδίου του πυριτίου ή διοξειδίου του ζιρκονίου. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια ιδιαίτερα αποτελεσματική μέθοδος για τη σύνθεση σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου με δομή πυρήνα–κελύφους, τα οποία είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για στήλες HPLC. Διαβάστε περισσότερα!
Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την προετοιμασία δειγμάτων. Εξασφαλίζει την πλήρη ανάμειξη και διάλυση των αναλυτών και των αντιδραστηρίων, κάτι που είναι κρίσιμο για ακριβή και αναπαραγώγιμα χρωματογραφικά αποτελέσματα. Η κατεργασία με υπερήχους συμβάλλει στην απαέρωση των διαλυτών, απομακρύνοντας διαλυμένα αέρια που μπορούν να σχηματίσουν φυσαλίδες και να επηρεάσουν τη ροή και την ανίχνευση στα συστήματα HPLC. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό εξαρτημάτων HPLC, όπως στήλες και μέρη του εγχυτήρα, εξασφαλίζοντας την αποτελεσματική απομάκρυνση τυχόν προσμείξεων ή υπολειμμάτων.
Πώς χρησιμοποιείται η συσκευή υπερήχων στη βιοτεχνολογία και τις βιοεπιστήμες;
Στη βιοτεχνολογία και τις βιοεπιστήμες, οι συσκευές υπερήχων είναι απαραίτητα εργαλεία για διάφορες εφαρμογές. Χρησιμοποιούνται εκτενώς για την κυτταρική λύση και την εκχύλιση ενδοκυτταρικών υλικών, κάτι που είναι απαραίτητο για μελέτες μοριακής βιολογίας που αφορούν νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες. Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται στον κατακερματισμό του DNA, του RNA και της χρωματίνης για αλληλούχηση και άλλες γενετικές αναλύσεις, επιτρέποντας τη μελέτη του γενετικού υλικού σε λεπτομερέστερη κλίμακα. Επιπλέον, οι συσκευές υπερήχων χρησιμοποιούνται στην παρασκευή λιποσωμάτων και άλλων συστημάτων χορήγησης φαρμάκων που βασίζονται σε νανοσωματίδια, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα και τη στόχευση των θεραπευτικών παραγόντων.
Η συσκευή υπερήχων για πλάκες πολλαπλών βοθρίων UIP400MTP χρησιμοποιείται για τη μικρογραφικοποίηση δοκιμασιών και την ενσωμάτωση σε συστήματα εργαστηριακού αυτοματισμού – επιτρέποντας ομαλές ροές εργασίας με υψηλή διεκπεραιωτική ικανότητα δειγμάτων. Διαβάστε περισσότερα για τη συσκευή υπερήχων για μικροπλάκες UIP400MTP για ροές εργασίας υψηλής διεκπεραιωτικής ικανότητας δειγμάτων!
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Jorge S., Pereira K., López-Fernández H., LaFramboise W., Dhir R., Fernández-Lodeiro J., Lodeiro C., Santos H.M., Capelo-Martínez J.L. (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, 2020.
- Fernandes, Luz; Santos, Hugo; Nunes-Miranda, J.; Lodeiro, Carlos; Capelo, Jose (2011): Ultrasonic Enhanced Applications in Proteomics Workflows: single probe versus multiprobe. Journal of Integrated OMICS 1, 2011.
- Priego-Capote, Feliciano; Castro, María (2004): Analytical uses of ultrasound – I. Sample preparation. TrAC Trends in Analytical Chemistry 23, 2004. 644-653.
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel (2011): Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: Wide Spectra of Quality Control; InTechOpen 2011.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.

