Mastering εργαστηριακές εργασίες με έναν ομογενοποιητή υπερήχων
Οι υπερήχων είναι βασικά εργαστηριακά εργαλεία που χρησιμοποιούνται για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως ομογενοποίηση και ανάμειξη, εκχύλιση, διασπορά, γαλακτωματοποίηση, διάλυση, κυτταρική διαταραχή, κατακερματισμός DNA και sonochemical αντιδράσεις. Συνήθως, οι υπερήχων τύπου καθετήρα χρησιμοποιούνται για την εκπλήρωση αυτών των κοινών καθηκόντων στην καθημερινή εργαστηριακή εργασία. Για εργαστηριακά δείγματα, όπου η διασταυρούμενη μόλυνση ή η απώλεια δείγματος είναι περιοριστικοί παράγοντες, Hielscher μη-επαφή υπερήχων είναι η λύση go-to για την προετοιμασία του δείγματος υπερήχων.
Υπερήχων τύπου ανιχνευτή και υπερήχων χωρίς επαφή
Ο υπερηχητικός τύπος καθετήρα εφαρμόζει έντονα κύματα υπερήχων – εστιασμένη στην άκρη του sonotrode ή του καθετήρα – στο μέσο. Χρησιμοποιώντας ένα ανοικτό ή κλειστό δοχείο επιτρέπει την απλή, αλλά αξιόπιστη υπερηχητική επεξεργασία υγρών μέσων. Η τοποθέτηση του sonotrode σε ένα κύτταρο ροής επιτρέπει τη συνεχή υπερήχηση ενός υγρού ρεύματος. Μια τέτοια ρύθμιση ροής είναι ένας εξελιγμένος τρόπος για την υπερηχητική επεξεργασία μεγαλύτερων όγκων ή ιξωδών υγρών και παστών.
Χρησιμοποιώντας υπερήχους χωρίς επαφή, όπως το VialTweeter, το Multi-well Plate Sonicator UIP400MTP, το CupHorn και τον αντιδραστήρα ροής GDmini2, τα δείγματα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία υπό συνθήκες χωρίς επαφή / χωρίς επαφή – αποφυγή διασταυρούμενης μόλυνσης και απώλειας δείγματος. Ένα άλλο πλεονέκτημα των υπερήχων χωρίς επαφή Hielscher είναι η ικανότητα υψηλής απόδοσης στην προετοιμασία δειγμάτων.
Κατεργασία με υπερήχους είναι η πράξη της εφαρμογής υπερήχων ισχύος μέσω ενός υπερηχητικού καθετήρα για να αναταράξει και να χειριστεί σωματίδια σε ένα δείγμα. Υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως στην ακαδημαϊκή έρευνα, αναλυτικά και εγκληματολογικά εργαστήρια, κλινικές εγκαταστάσεις και χώρους παραγωγής, όπου κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την ομογενοποίηση και την ανάμιξη υγρού-υγρού ή υγρού-στερεών εναιωρημάτων, για την εξαγωγή βιοδραστικών ουσιών και κυτταρικών ενώσεων, για την αποσύνθεση κυττάρων, βακτηρίων, και ιστών, να διαλύσει σκόνες, να απομακρύνει βιοφίλμ ή να ξεκινήσει χημικές αντιδράσεις.
Δεδομένου ότι το πεδίο εφαρμογής των υπερήχων είναι τόσο ευρύ, οι υπερήχων συχνά ονομάζονται σε σχέση με το συγκεκριμένο καθήκον τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μπορείτε να βρείτε υπερήχους υπό διαφορετικούς όρους όπως:
- Υπερηχητικός ομογενοποιητής:
Υπερήχων ομογενοποιητές χρησιμοποιούνται για να αναμειγνύονται και να αναμειγνύονται δύο ή περισσότερες φάσεις σε ένα ομοιόμορφο εναιώρημα. Ως ισχυρή εναλλακτική λύση στους ομογενοποιητές υψηλής πίεσης, τους αναμικτήρες λεπίδων και τους μικρορευστοποιητές, οι υπερήχων τύπου ανιχνευτή λάμπουν με την εξαιρετική τους ικανότητα να παράγουν νανο-διασπορές και νανογαλακτώματα. - Υπερήχων διασκορπιστής:
Οι διασκορπιστές υπερήχων χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας για να διασπάσουν τα σωματίδια σε μικρότερα μεγέθη και να τα διανείμουν ομοιόμορφα μέσα σε ένα υγρό. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη δημιουργία σταθερών εναιωρημάτων στερεών σωματιδίων σε υγρά, όπως η διασπορά χρωστικών ουσιών σε μελάνια ή σωματιδίων σε πολτούς. - Υπερήχων γαλακτωματοποιητής:
Υπερήχων γαλακτωματοποιητές χρησιμοποιούν υπερηχητικά κύματα για να δημιουργήσουν λεπτά γαλακτώματα με την ανάμειξη δύο μη αναμίξιμα υγρά, όπως το πετρέλαιο και το νερό. Τα ηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν φυσαλίδες σπηλαίωσης που εκρήγνυνται, δημιουργώντας έντονες δυνάμεις διάτμησης που διασπούν τα σταγονίδια σε γαλακτώματα νανομεγέθους, καθιστώντας τα σταθερά και ομοιόμορφα. - Θραυστήρας κυττάρων υπερήχων:
Επίσης γνωστή ως υπερήχων διαταράκτες κυττάρων ή λύτες, αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν υπερηχητική ενέργεια για να σπάσουν τις ανοικτές κυτταρικές μεμβράνες και να απελευθερώσουν ενδοκυτταρικό περιεχόμενο. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη σε βιολογικές και βιοχημικές εφαρμογές για την εξαγωγή πρωτεϊνών, DNA και άλλων κυτταρικών συστατικών. - Υπερήχων απαγωγέας:
Υπερήχων εκχυλιστές εφαρμόζουν υπερήχων κύματα για να διαταράξει φυτικό υλικό, ενισχύοντας την εκχύλιση των βιοδραστικών ενώσεων, όπως αιθέρια έλαια, φλαβονοειδή, ή άλλα φυτοχημικά. Το αποτέλεσμα σπηλαίωσης βελτιώνει τη διείσδυση του διαλύτη και τη μεταφορά μάζας, με αποτέλεσμα την αποτελεσματικότερη εκχύλιση. - Υπερήχων διαλύτης:
Υπερήχων διαλύτες χρησιμοποιούν υπερήχων ενέργειας για να διαλύσουν στερεά σε υγρά γρήγορα και αποτελεσματικά. Αυτό είναι χρήσιμο για την παρασκευή διαλυμάτων ή εναιωρημάτων όπου η διαλελυμένη ουσία πρέπει να διασκορπιστεί ομοιόμορφα και γρήγορα, όπως σε φαρμακευτικά ή χημικά σκευάσματα. - Υπερήχων μίξερ:
Οι υπερηχητικοί μίκτες χρησιμοποιούν κύματα υπερήχων υψηλής έντασης για να αναμειγνύουν υγρά και πολτούς, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη σύνθεση. Αυτή η διαδικασία ανάμιξης μπορεί να χειριστεί ένα ευρύ φάσμα ιξώδους και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην ομογενοποίηση προϊόντων που είναι δύσκολο να αναμιχθούν με συμβατικές μεθόδους όπως πάστες τσιμέντου ή κύριες παρτίδες με υψηλά στερεά φορτία. - Αναδευτήρας υπερήχων:
Οι αναδευτήρες υπερήχων χρησιμοποιούν υπερηχητική ενέργεια για να ανακατεύουν ή να αναδεύουν υγρά, προωθώντας την ομοιόμορφη ανάμειξη και αποτρέποντας την καθίζηση. Αυτή η μέθοδος είναι επωφελής σε διάφορες βιομηχανίες για τη διατήρηση της συνέπειας στα διαλύματα, τα εναιωρήματα ή τις διασπορές με την πάροδο του χρόνου.
Κατεργασία με υπερήχους των πιάτων πολλαπλών φρεατίων και των πιάτων Petri
Οι πλάκες πολλαπλών φρεατίων και τα τρυβλία Petri είναι κοινά εργαστηριακά αγγεία που διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό μεταξύ τους. Οι πλάκες πολλαπλών φρεατίων, γνωστές και ως μικροπλάκες ή πλάκες μικροφρεατίων, είναι επίπεδες πλάκες με πολλαπλές “Πηγάδια” χρησιμοποιούνται ως μικροί δοκιμαστικοί σωλήνες. Έρχονται σε διάφορες διαμορφώσεις, συνήθως με 6, 12, 24, 48, 96, 384 ή 1536 πηγάδια, επιτρέποντας τη διαλογή και τη δοκιμή υψηλής απόδοσης.
Τα πιάτα Petri, από την άλλη πλευρά, είναι ρηχά, κυλινδρικά, καλυμμένα πιάτα συνήθως κατασκευασμένα από γυαλί ή πλαστικό. Παρέχουν μια επίπεδη επιφάνεια για την καλλιέργεια μικροοργανισμών.
Ο ειδικός σχεδιασμός και των δύο δοχείων δειγμάτων έρχεται με προκλήσεις όταν η υπερήχηση πρέπει να εφαρμοστεί ως βήμα επεξεργασίας. Με την πλάκα υπερήχων UIP400MTP, Hielscher προσφέρει ένα ισχυρό υπερήχων που μπορεί να χειριστεί οποιαδήποτε τυποποιημένα πιάτα πολλαπλών πηγαδιών, μικροπλάκες και πιάτα Petri.
Μάθετε περισσότερα για το UIP400MTP ως ισχυρό υπερήχων για την προετοιμασία δειγμάτων σε πλάκες 96 φρεατίων και πιάτα Petri!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια επισκόπηση του τύπου καθετήρα μας και υπερήχων χωρίς επαφή για κοινές εργαστηριακές εφαρμογές:
Προτεινόμενες συσκευές | Όγκος παρτίδας | Ροή |
---|---|---|
UIP400MTP Υπερήχων πλάκας 96 φρεατίων | πλάκες πολλαπλών φρεατίων / μικροτιτλοδότησης | μ.δ. |
Υπερήχων CupHorn | CupHorn για φιαλίδια ή ποτήρι ζέσεως | μ.δ. |
GDmini2 | Υπερηχητικός αντιδραστήρας μικρο-ροής | μ.δ. |
VialTweeter | 0.5 έως 1.5mL | μ.δ. |
UP100Η | 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min |
UP200Ht, UP200St | 10 έως 1000mL | 20 έως 200mL / λεπτό |
UP400St | 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό |
UIP500hdT | 100 έως 5000mL | 0.1 έως 4L/min |
Υπερήχων κόσκινο Shaker | μ.δ. | μ.δ. |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Συχνές Ερωτήσεις
Πώς να χρησιμοποιήσετε ένα Lab Sonicator;
Ένας εργαστηριακός υπερηχητής είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή υπερηχητικής ενέργειας για την ανάδευση σωματιδίων σε ένα δείγμα, συχνά με σκοπό την ομογενοποίηση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά νανοσωματιδίων ή διαταραχή κυττάρων. Για να χρησιμοποιήσετε έναν εργαστηριακό υπερήχων, πρέπει πρώτα να προετοιμάσετε το δείγμα σας σε κατάλληλο δοχείο. Εάν χρησιμοποιείτε υπερήχων τύπου καθετήρα, βυθίστε τον καθετήρα στο δείγμα διασφαλίζοντας ότι δεν αγγίζει τις πλευρές ή τον πυθμένα του δοχείου. Προσαρμόστε τις ρυθμίσεις υπερήχων όπως το πλάτος, ο ρυθμός παλμών και η διάρκεια σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής σας. Για έναν υπερήχων χωρίς επαφή, τοποθετήστε τον περιέκτη δείγματος στη θήκη όπως στο εγχειρίδιο που έχει οδηγηθεί έτσι ώστε τα κύματα υπερήχων να μεταδίδονται με βέλτιστο τρόπο. Ενεργοποιήστε τον υπερήχων και παρακολουθήστε τη διαδικασία, προσαρμόζοντας τις παραμέτρους όπως απαιτείται για να επιτύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Φοράτε πάντα κατάλληλο προστατευτικό εξοπλισμό, όπως προστασία αυτιών.
Ποιες είναι οι εφαρμογές των υπερήχων στα εργαστήρια;
Κατεργασία με υπερήχους έχει πολλές εφαρμογές σε εργαστήρια σε διάφορους τομείς. Χρησιμοποιείται συνήθως για κυτταρική διαταραχή και λύση, επιτρέποντας την εξαγωγή ενδοκυτταρικών συστατικών όπως DNA, RNA και πρωτεΐνες. Χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή γαλακτωμάτων και διασπορών, ενισχύοντας την ανάμειξη μη αναμίξιμων υγρών ή την κατανομή νανοσωματιδίων μέσα σε ένα μέσο. Οι υπερήχοι είναι πολύτιμοι στη σύνθεση νανοσωματιδίων, βοηθώντας στη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και στην πρόληψη της συσσωμάτωσης. Επιπλέον, κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για την απαέρωση υγρών, αφαιρώντας διαλυμένα αέρια που μπορούν να επηρεάσουν ορισμένες αναλυτικές τεχνικές.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός υπερηχητικού τύπου καθετήρα και ενός λουτρού υπερήχων;
Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός υπερηχητικού τύπου καθετήρα και ενός λουτρού υπερήχων έγκειται στο σχεδιασμό και την εφαρμογή τους. Ένας υπερήχων τύπου καθετήρα χρησιμοποιεί έναν καθετήρα τιτανίου που έρχεται σε άμεση επαφή με το δείγμα, παρέχοντας έντονη υπερηχητική ενέργεια σε μια εντοπισμένη περιοχή. Αυτή η άμεση εφαρμογή είναι ιδανική για μικρούς έως μεγάλους όγκους και παρέχει ακριβή έλεγχο της διαδικασίας υπερήχων. Αντίθετα, ένα λουτρό υπερήχων μεταδίδει υπερηχητικά κύματα μέσω ενός υγρού μέσου στο οποίο τοποθετείται ο περιέκτης δείγματος. Αυτή η έμμεση υπερήχηση είναι αδύναμη και μη ομοιόμορφη, επομένως χρησιμοποιείται συνήθως για καθαρισμό ή απαέρωση.
Έμμεση υπερήχηση υπό έντονες και ομοιόμορφες συνθήκες μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας υπερήχους χωρίς επαφή όπως το VialTweeter, το Multi-well Plate Sonicator UIP400MTP ή ο αντιδραστήρας ροής GDmini2. Αυτοί οι υπερήχων υψηλής ισχύος, υψηλής απόδοσης επιτρέπουν την ακριβή ελεγχόμενη υπερήχηση δειγμάτων καθιστώντας τα κατάλληλα για έρευνα και διάγνωση.
Ποιες είναι οι εφαρμογές της υπερήχησης στην HPLC;
Στην υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC), η υπερήχηση επιτρέπει την τροποποίηση και τη λειτουργικότητα νανοσωματιδίων, όπως μικροσφαιρίδια πυριτίου ή ζιρκονίας. Υπερήχους είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος για τη σύνθεση σωματιδίων πυριτίου πυρήνα-κελύφους, τα οποία είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για στήλες HPLC.
Επιπλέον, υπερήχηση χρησιμοποιείται για την προετοιμασία του δείγματος. Εξασφαλίζει πλήρη ανάμιξη και διάλυση των αναλυτέων ουσιών και των αντιδραστηρίων, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για ακριβή και αναπαραγώγιμα χρωματογραφικά αποτελέσματα. Κατεργασία με υπερήχους βοηθά στην απαέρωση διαλυτών, αφαιρώντας διαλυμένα αέρια που μπορούν να σχηματίσουν φυσαλίδες και να επηρεάσουν τη ροή και την ανίχνευση σε συστήματα HPLC. Επιπλέον, υπερήχηση χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των συστατικών HPLC, όπως στήλες και μέρη εγχυτήρα, εξασφαλίζοντας ότι τυχόν ρύποι ή υπολείμματα απομακρύνονται αποτελεσματικά.
Πώς χρησιμοποιείται το Sonicator στη Βιοτεχνολογία και την Επιστήμη της Ζωής;
Στη βιοτεχνολογία και τις επιστήμες της ζωής, υπερήχων είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για διάφορες εφαρμογές. Χρησιμοποιούνται εκτενώς για την κυτταρική λύση και την εκχύλιση ενδοκυτταρικών υλικών, η οποία είναι απαραίτητη για μελέτες μοριακής βιολογίας που περιλαμβάνουν νουκλεϊνικά οξέα και πρωτεΐνες. Κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται στον κατακερματισμό του DNA, RNA και χρωματίνης για αλληλούχιση και άλλες γενετικές αναλύσεις, επιτρέποντας τη μελέτη του γενετικού υλικού σε λεπτότερη κλίμακα. Επιπλέον, οι υπερήχων χρησιμοποιούνται στην παρασκευή λιποσωμάτων και άλλων συστημάτων χορήγησης φαρμάκων με βάση νανοσωματίδια, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα και τη στόχευση θεραπευτικών παραγόντων.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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