Τεχνολογία Υπερήχων Hielscher

Κατεργασία με υπερήχους λύση: κυτταρική διαταραχή & Εξαγωγή

Η αποσάθρωση ή η λύση των κυττάρων είναι ένα κοινό μέρος της καθημερινής προετοιμασίας του δείγματος σε εργαστήρια βιοτεχνολογίας. Ο στόχος της λύσης είναι να διαταράξει τμήματα του κυτταρικού τοιχώματος ή του πλήρους κυττάρου για απελευθέρωση βιολογικών μορίων. Το λεγόμενο λύμα μπορεί να συνίσταται π.χ. σε πλασμίδιο, δοκιμασίες υποδοχέα, πρωτεΐνες, ϋΝΑ, RNA κλπ. Ακολουθούν τα στάδια της λύσης η κλασμάτωση, η απομόνωση οργανιδίων ή / και η εκχύλιση και ο καθαρισμός πρωτεϊνών. Το εκχυλισμένο υλικό (= προϊόν λύσης) πρέπει να διαχωριστεί και να υποβληθεί σε περαιτέρω έρευνες ή εφαρμογές, π.χ. για πρωτεϊνωματική έρευνα. Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές είναι ένα κοινό εργαλείο για την επιτυχή λύση των κυττάρων. Καθώς η ένταση του υπερήχου μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας τις παραμέτρους της διαδικασίας, η βέλτιστη ένταση υπερήχων από πολύ μαλακή έως πολύ σκληρή μπορεί να ρυθμιστεί ξεχωριστά για κάθε ουσία και μέσο για να ικανοποιήσει τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής.

Δομή κυττάρων

Τα κύτταρα προστατεύονται από μία μεμβράνη ημι-διαπερατή στο πλάσμα η οποία συνίσταται σε ένα φωσφο-λιπιδική διπλοστιβάδα (επίσης πρωτεΐνη-λιπιδική διπλοστοιβάδα? σχηματίζεται από υδρόφοβα λιπίδια και υδρόφιλα μόρια φωσφόρου με ενσωματωμένα μόρια πρωτεΐνης) και δημιουργεί ένα φράγμα μεταξύ των κυττάρων εσωτερικούς χώρους (κυτταρόπλασμα) και το εξωκυτταρικό περιβάλλον. Τα φυτικά κύτταρα και προκαρυωτικά κύτταρα περιβάλλονται από ένα κυτταρικό τοίχωμα. Λόγω πολλαπλά στρώματα πάχους κυτταρικό τοίχωμα της κυτταρίνης, φυτικά κύτταρα είναι πιο δύσκολο να λύουν από τα ζωικά κύτταρα. Το εσωτερικό των κυττάρων, όπως οργανίδια, πυρήνας, μιτοχόνδριο, σταθεροποιείται από τον κυτταρικό σκελετό.
Με λύση των κυττάρων, που έχει ως στόχο την εκχύλιση και τον διαχωρισμό του οργανίδια, πρωτεΐνες, DNA, mRNA ή άλλα βιομόρια.

Κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται συνήθως για την προετοιμασία του δείγματος της κυτταρικής ύλης.

Εικ. 1: εκχύλιση υπερήχων από κύτταρα: η μικροσκοπική εγκάρσια τομή (TS) του κορυφαίου στελέχους της μέντας (Mentha piperita) δείχνει τον μηχανισμό των δράσεων κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής εκχύλιση από τα κύτταρα (μεγέθυνση 2000χ) [πόρο: Vilkhu et αϊ. 2011]

Μέθοδοι

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να του λύματος κυττάρων, τα οποία μπορούν να χωριστούν σε μηχανικές και χημικές μεθόδους, οι οποίες περιλαμβάνουν την χρήση απορρυπαντικών ή διαλυτών, με την εφαρμογή της υψηλής πιέσεως, ή τη χρήση ενός μύλου σφαιριδίων ή ενός Γαλλική πρέσα. Το πιο προβληματικό μειονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δύσκολη ελέγχου και προσαρμογή των παραμέτρων της διαδικασίας και, συνεπώς, των επιπτώσεων.
Τα βασικά μειονεκτήματα των κοινών μεθόδων λύσης:

Διαφορετικές τεχνικές λύσης

Πίνακας: Οι συμβατικές μέθοδοι της κυτταρικής λύσης έχουν μεγάλα μειονεκτήματα

Αντίθετα, κατεργασία με υπερήχους είναι ένα πολύ αποτελεσματικό και αξιόπιστο εργαλείο για την αποσύνθεση των κυττάρων που επιτρέπει την πλήρη έλεγχο των παραμέτρων υπερήχων. Αυτό εξασφαλίζει μια υψηλή εκλεκτικότητα επί της απελευθερώσεως υλικά και την καθαρότητα του προϊόντος. [Balasundaram et αϊ. 2009] Είναι κατάλληλο για όλους τους τύπους κυττάρων και εφαρμόζονται εύκολα σε μικρής και μεγάλης κλίμακας. Ultrasonicators είναι εύκολο να καθαριστεί. Ένας υπερηχητικός ομογενοποιητής διαθέτει πάντα καθαρό-in-place (CIP) και την αποστείρωση-in-place (SIP) λειτουργία. Η sonotrode συνίσταται σε μια μαζική κέρας τιτανίου η οποία μπορεί να σκουπίζεται ή ξεπλένεται σε νερό ή διαλύτη (ανάλογα με το μέσο εργασίας). Η διατήρηση της ultrasonicators οφείλεται στην ευρωστία τους σχεδόν αμελητέα.

λύσης

Η λύση είναι μια ευαίσθητη διαδικασία. Κατά τη διάρκεια της λύσης η προστασία των κυτταρικών μεμβρανών καταστρέφεται, ωστόσο, η απενεργοποίηση, μετουσίωση και αποικοδόμηση των πρωτεϊνών εκχυλίζονται από ένα μη φυσιολογική περιβάλλον (απόκλιση από την τιμή ρΗ) πρέπει να αποτραπεί. Ως εκ τούτου, σε γενικές γραμμές λύσεως διεξάγεται σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Οι περισσότερες δυσκολίες προκύπτουν από ανεξέλεγκτη κυτταρική διάσπαση με αποτέλεσμα μια μη στοχευμένων απελευθέρωση όλων των ενδοκυτταρικών υλικού ή / και την μετουσίωση του προϊόντος στόχου.

Υπερήχων κυτταρική λύση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προετοιμασία του δείγματος στο εργαστήριο και για την παραγωγή μεγάλων όγκων. Κάντε κλικ για μεγέθυνση!

Εικ. 1: 200 watts ισχυρός υπερηχητικός ομογενοποιητής Uf200 ः t με ψηφιακό έλεγχο και αυτόματη καταγραφή δεδομένων για την αξιόπιστη και επαναλήψιμη λύση των κυττάρων.

Υπερήχων λύσης

Γενικά, η λύση των δειγμάτων στο εργαστήριο θα διαρκέσει μεταξύ 15 δευτερολέπτων και 2 λεπτών. Καθώς η ένταση της επεξεργασίας με υπερήχους είναι πολύ εύκολο να προσαρμοστεί με το πλάτος που θέτει έναν χρόνο υπερήχων καθώς και με την επιλογή του σωστού εξοπλισμού, είναι δυνατόν να διαταραχθούν οι κυτταρικές μεμβράνες πολύ απαλά ή πολύ απότομα, ανάλογα με τη δομή των κυττάρων και τον σκοπό της λύσης π.χ. η εκχύλιση του DNA απαιτεί μαλακότερη επεξεργασία με υπερήχους, η πλήρης εξόρυξη πρωτεϊνών των βακτηριδίων απαιτεί πιο έντονη επεξεργασία με υπερήχους). Η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μπορεί να παρακολουθείται από έναν ενσωματωμένο αισθητήρα θερμοκρασίας και μπορεί εύκολα να ελεγχθεί με ψύξη (λουτρό πάγου ή κυψελών ροής με ψυκτικούς μανδύες) ή με υπερήχους σε παλμικό τρόπο λειτουργίας. Κατά τη διάρκεια επεξεργασίας με παλμό με υπερήχους, κύκλοι βραχυχρόνιας έκρηξης με υπερήχους διάρκειας 1-15 δευτερολέπτων επιτρέπουν τη διάχυση της θερμότητας και την ψύξη κατά τις μεγαλύτερες διαλείπουσες περιόδους.
Όλες οι διαδικασίες υπερήχων-driven είναι εντελώς αναπαραγώγιμα και γραμμικά επεκτάσιμη.

Υπερήχων ομογενοποιητή VialTweeter για την παρασκευή ταυτόχρονη δείγμα των δοκιμαστικών σωλήνων μέχρι 10. (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)

Η συσκευή υπερήχων VialTweeter επιτρέπει την ταυτόχρονη παρασκευή δείγματος μέχρι 10 φιαλίδια υπό ίδιες συνθήκες μεθόδου.

Υπερήχων Ομογενοποιητές

Διάφορα είδη συσκευές υπερήχων καταστεί δυνατή η αντιστοιχία του στόχου προετοιμασία του δείγματος και να διασφαλιστεί η ευχρηστία και άνεση λειτουργίας. ultrasonicators Probe τύπου είναι οι πιο κοινές συσκευές στο εργαστήριο. Είναι πιο κατάλληλα για την παρασκευή μικρών και μεσαίου μεγέθους δείγματα με όγκους 0,1 ml έως 1000mL. Διαφορετικά μεγέθη ισχύος και sonotrodes επιτρέπουν να προσαρμοστεί η υπερήχων με τον όγκο του δείγματος και του δοχείου για πιο αποτελεσματική και αποδοτική αποτελέσματα υπερήχηση. Η υπερηχητική συσκευή ανιχνευτή είναι η καλύτερη επιλογή όταν ενιαίο δείγματα πρέπει να προετοιμάζονται.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Εάν πρέπει να παρασκευαστούν περισσότερα δείγματα, π.χ. 8 φιαλίδια κυτταρικού διαλύματος, συσκευές όπως ο VialTweeter ή ένας υπερηχητικός θώρακας είναι ο καταλληλότερος ομογενοποιητής για λύση. Αρκετά φιαλίδια υποβάλλονται σε κατεργασία με υπερήχους ταυτόχρονα, με την ίδια ένταση. Αυτό εξοικονομεί όχι μόνο το χρόνο, αλλά και την ίδια επεξεργασία όλων των δειγμάτων, γεγονός που καθιστά τα αποτελέσματα μεταξύ των δειγμάτων αξιόπιστα και συγκρίσιμα. Επιπλέον, αποφεύγεται η διασταυρούμενη μόλυνση με εμβάπτιση του υπερηχητικού sonotrode (επίσης γνωστού ως υπερηχητικός ανιχνευτής, κέρατο, άκρο ή δάκτυλο). Δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται φιαλίδια, χάνεται το χρονοβόρο καθαρισμό και η απώλεια δειγμάτων λόγω απόχυσης σκαφών.
Για μεγαλύτερους όγκους, π.χ. για την εμπορική παραγωγή των κυτταρικών εκχυλισμάτων, συνεχή υπερηχητική συστήματα με έναν αντιδραστήρα κελί ροής είναι οι πλέον κατάλληλες. Η συνεχής και ομαλή ροή του επεξεργασμένου υλικού εξασφαλίζει μια ακόμα επεξεργασία με υπερήχους. Όλες οι παράμετροι της διαδικασίας αποσύνθεσης με υπερήχους μπορεί να βελτιστοποιηθεί και να προσαρμοστεί στις απαιτήσεις της εφαρμογής και το συγκεκριμένο υλικό κυττάρου.
Παραδειγματική διαδικασία για την υπερηχητική λύση των βακτηριακών κυττάρων:

  • Παρασκευή του κυτταρικού εναιωρήματος: Ιζήματα κυττάρων πρέπει να ανασταλεί πλήρως σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα με ομογενοποίηση (επιλέξτε ρυθμιστικού διαλύματος σας συμβατό με ακόλουθη ανάλυση, π.χ. ειδική μέθοδος χρωματογραφίας). Προσθήκη λυσοζύμες ή / και άλλα πρόσθετα, εάν είναι απαραίτητο (πρέπει να είναι επίσης συμβατό με μέσα διαχωρισμού / καθαρισμού). Αναμίξτε / ομογενοποιηθεί το διάλυμα ήπια υπό ήπιες κατεργασία με υπέρηχους μέχρι να επιτευχθεί πλήρης αναστολή.
  • Υπερήχων λύση: Τοποθετήστε το δείγμα σε λουτρό πάγου. Για κυτταρική διάσπαση, υπερηχείται το εναιώρημα στους 60-90 δευτερολέπτων ξεσπάσματα (με χρήση της λειτουργίας παλμού υπερήχων σας).
  • (Π. Χ 10 λεπτά σε 10,000 χ g? Σε 4degC): Διαχωρισμός Φυγοκεντρήστε το λύμα. Διαχωρίστε το υπερκείμενο από το κυτταρικό ίζημα προσεκτικά. Το υπερκείμενο είναι το συνολικό προϊόν λύσης κυττάρου. Μετά από διήθηση του υπερκειμένου υγρού, να αποκτήσετε ένα διαυγασμένο υγρό της διαλυτής κυτταρικής πρωτεΐνης.

Οι πιο κοινές εφαρμογές για ultrasonicators στη βιολογία και τη βιοτεχνολογία είναι:

  • παρασκευή κυτταρικού εκχυλίσματος
  • Αναστάτωση ζυμομυκήτων, βακτηρίων, φυτικά κύτταρα, μαλακό & ιστών σκληρά κύτταρο, νουκλεϊνικό υλικό
  • εκχύλιση πρωτεΐνη
  • Παρασκευή και απομόνωση των ενζύμων
  • Παραγωγή αντιγόνων
  • εκχύλιση του DNA ή / και στοχευμένη κατακερματισμού
  • λιποσωμικό παρασκεύασμα
Οι ομογενοποιητές υψηλής ισχύος υπερήχων, όπως το UIP1000hd χρησιμοποιείται για την κυτταρική διάσπαση και εκχύλιση κατά παρτίδες ή λειτουργία συνεχούς ροής-όμως. (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)

Υπερηχητικά συστήματα benchtop όπως η Uip1000hd (1kW) μπορεί να επεξεργαστεί μεγαλύτερους όγκους βιολογικού υλικού.

Οι πολλαπλής εφαρμογές των υποκαταστημάτων υπερήχων έξω στους τομείς της βιοτεχνολογίας, Bioengineering, μικροβιολογίας, μοριακής βιολογίας, βιοχημείας, της ανοσολογίας, μικροβιολογίας, ιολογίας, πρωτεϊνωματική, γενετική, τη φυσιολογία, την κυτταρική βιολογία, αιματολογία, και βοτανική.

Για την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση των εφαρμογών των πελατών, Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει ένα πλήρως εξοπλισμένο Υπερήχων εργαστηριακή διαδικασία. Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για περισσότερες πληροφορίες!

Λογοτεχνία / Αναφορές

  • Balasundaram, Β .; Harrison, S .; Μπρέισγουελ, D. G. (2009): Οι πρόοδοι στις στρατηγικές έκδοση του προϊόντος και τις επιπτώσεις στο σχεδιασμό βιολογικές διεργασίες. Τάσεις στη Βιοτεχνολογία 27/8, 2009. σελ. 477-485.
  • Vilkhu, Κ .; Μανασσής, R .; Mawson, R .; Ashokkumar, M. (2011): Υπερήχων Ανάκτηση και Τροποποίηση των συστατικών των τροφίμων. Σε: Feng / Barbosa-Cánovas / Weiss (2011): Υπερηχογράφημα Τεχνολογίες για τα Τρόφιμα και Bioprocessing. New York: Springer, 2011. ρρ 345-368..

Επικοινωνήστε μαζί μας / Ζητήστε Περισσότερες Πληροφορίες

Μιλήστε μας για τις απαιτήσεις επεξεργασίας σας. Εμείς θα προτείνουμε τις πιο κατάλληλες εγκατάσταση και επεξεργασία των παραμέτρων για το έργο σας.





Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.