Sonicación de tipo sonda para la preparación de muestras: Una guía completa

La sonicación con sonda es una poderosa herramienta para desintegrar células, cizallar ADN y dispersar partículas en muestras líquidas. Como todas las técnicas de las ciencias de la vida, la microbiología y el análisis clínico, la sonicación requiere una cuidadosa optimización para evitar dañar la muestra, sobre todo cuando se trabaja con materiales sensibles al calor. Siguiendo los consejos – como mantener las muestras en hielo, controlar la amplitud de la sonicación, utilizar el modo de pulso y optimizar la profundidad de inmersión del sonotrodo. – puede obtener resultados eficaces y reproducibles. En última instancia, un protocolo de sonicación bien optimizado garantiza el éxito de las aplicaciones posteriores y preserva la integridad de sus valiosas muestras.

Sonicación – Un paso indispensable en la preparación de muestras

La sonicación con sonda es una técnica muy utilizada para la preparación de muestras en la investigación biológica, química y de materiales. El proceso implica el uso de energía ultrasónica para romper células, cizallar ADN, dispersar nanopartículas o emulsionar soluciones. Mediante la transmisión de ondas ultrasónicas de alta energía a través de una muestra líquida por medio de una sonda (sonotrodo, bocina, sonosonda), la sonicación con sonda crea regiones localizadas de alta presión, turbulencia y cavitación, que rompen mecánicamente las estructuras celulares o dispersan homogéneamente las partículas. Sin embargo, la técnica requiere una cuidadosa optimización para evitar dañar la muestra, en particular materiales biológicos sensibles como proteínas y ácidos nucleicos. Esta guía sobre sonicación con sonda ofrece consejos prácticos para una preparación eficaz de las muestras.

1. Ajustar la amplitud
   La amplitud de la sonicación se refiere a la magnitud de las vibraciones producidas por la sonda. Las amplitudes más altas proporcionan una energía ultrasónica más intensa pero generan más calor, lo que aumenta el riesgo de degradación de la muestra. Por el contrario, las amplitudes más bajas proporcionan una sonicación más suave, reduciendo la acumulación de calor y manteniendo la integridad de la muestra.
   Dependiendo de su aplicación específica, el uso de una amplitud más baja durante un período más largo puede proporcionar mejores resultados que la aplicación de una amplitud muy alta para ráfagas cortas. Este enfoque reduce las posibilidades de degradación térmica al tiempo que garantiza una disrupción o mezcla adecuada de la muestra.

 

2. Utilizar el protocolo automático de datos
   El menú inteligente de todos los sonicadores digitales Hielscher dispone de registro automático de datos. En el momento en que encienda su sonicador, todos los datos importantes como la entrada de energía (total y neta), amplitud, potencia, tiempo – Incluso la temperatura y la presión se controlan si se han conectado los sensores de temperatura y presión. Todos los datos se escriben con fecha y hora como archivo CSV en una tarjeta SD integrada.

 

3. Optimización de la entrada de energía: Obtenga la cantidad adecuada de potencia de ultrasonidos
   La optimización del procesamiento por ultrasonidos mediante el aporte específico de energía (Ws/mL) ofrece un enfoque más reproducible y cuantificable que los protocolos basados en el tiempo. Aunque la duración de la sonicación sigue siendo un factor, es la energía total suministrada por unidad de volumen la que determina en última instancia el grado de disrupción de la muestra. Un aporte energético inadecuado puede dar lugar a una lisis o dispersión incompleta, mientras que un aporte excesivo puede causar degradación molecular, desnaturalización de proteínas o sobrecalentamiento, especialmente en sistemas biológicos o poliméricos sensibles.
   Nuestro consejo: Comience con bajos aportes de energía específica -normalmente en el rango de 10-50 Ws/mL, dependiendo del tipo de muestra- y aumente gradualmente según sea necesario. Supervise el proceso evaluando los cambios físicos (por ejemplo, turbidez, viscosidad, dispersión de partículas) y esté atento a los indicadores de sobre-sonicación, como la formación excesiva de espuma, el aumento de la temperatura o la decoloración de la muestra. Ajuste la amplitud, el ciclo de pulso y la duración en consecuencia para alcanzar la dosis de energía deseada minimizando el estrés térmico o mecánico.

 

4. Utilice el modo por impulsos para minimizar la acumulación de calor
   Los sonicadores Hielscher pueden funcionar en modo de impulsos, especialmente útil para muestras sensibles a la temperatura. El modo de impulsos alterna entre las fases de sonicación y reposo, lo que permite que la muestra se enfríe entre los impulsos. De este modo se evitan los picos rápidos de temperatura, minimizando el riesgo de degradación inducida por el calor.

 

5. La importancia del control de la temperatura: Mantenga frías sus muestras
   La sonicación transfiere energía ultrasónica al líquido, generando calor debido a la turbulencia y la fricción. Si no se controla, esto puede dar lugar a temperaturas elevadas, que pueden degradar muestras biológicas sensibles, como proteínas, enzimas y ácidos nucleicos. Para evitarlo, es fundamental controlar la temperatura durante la sonicación.
   Una de las formas más sencillas y eficaces de evitar el sobrecalentamiento es mantener las muestras en hielo durante todo el proceso de sonicación. Esto ayuda a mantener una temperatura baja y estable y protege la muestra de la degradación térmica.
   Todos los sonicadores digitales Hielscher disponen de control de temperatura. Un sensor de temperatura enchufable mide continuamente la temperatura de la muestra. De acuerdo con el límite de temperatura establecido en el programa, el sonicador se detiene automáticamente cuando se alcanza el límite superior de temperatura y continúa sonicando tan pronto como se alcanza el límite inferior del delta de temperatura establecido.
   Además, puedes:
   • Colocar el tubo de muestra en hielo antes de iniciar el proceso de sonicación.
   • Si son necesarias sesiones prolongadas, interrumpa periódicamente la sonicación para permitir el enfriamiento.
   • Mantenga la muestra en hielo después de la sonicación para estabilizarla aún más.

   Esto es especialmente importante para las muestras de proteínas, ya que éstas pueden desnaturalizarse rápidamente a temperaturas elevadas. Al mantener las muestras frías, se preserva su integridad funcional para aplicaciones posteriores, como Western blotting, ensayos enzimáticos o espectrometría de masas.

 

6. El tamaño de sonotrodo adecuado para su muestra
   Elegir el tamaño adecuado del sonotrodo para la sonicación de muestras en ciencias de la vida y microbiología es crucial para garantizar una transferencia de energía óptima y una disrupción eficaz de las células o biomoléculas. Un sonotrodo del tamaño adecuado permite una cavitación eficaz, que es esencial para romper las paredes celulares, lisar las células y homogeneizar las muestras. Si el sonotrodo es demasiado grande o demasiado pequeño para el volumen o el tipo de muestra, puede provocar una sonicación desigual, un calentamiento excesivo o una disrupción celular inadecuada, lo que puede comprometer los resultados experimentales. Por lo tanto, seleccionar el tamaño de sonotrodo adecuado ayuda a mantener la integridad de la muestra y garantiza la reproducibilidad de los experimentos.

 

7. Corregir la profundidad de la sonda: Evitar la formación de espuma y la exposición uniforme
   La colocación de la sonda es un factor crítico, aunque a menudo se pasa por alto, en la sonicación. Una profundidad adecuada de la sonda garantiza una transferencia de energía y una mezcla de la muestra eficientes. Si la sonda es demasiado superficial, puede producirse un exceso de espuma, lo que puede atrapar burbujas de aire y reducir la eficacia de la sonicación. Si la sonda está demasiado profunda, es posible que no se consiga una circulación adecuada, lo que provocaría una sonicación desigual de la muestra.
   La profundidad ideal de la sonda suele situarse entre 1/4 y 1/3 de la altura del líquido en el tubo o recipiente. Experimente con diferentes profundidades para encontrar la posición óptima que maximice la transferencia de energía sin causar espuma.
   Los recipientes de muestras grandes podrían beneficiarse de mover el sonotrodo lentamente a través de la muestra para garantizar una sonicación uniforme de toda la muestra.
   Si utiliza los modelos de sonicador multimuestra CupHorn o UIP400MTP, llene el cuphorn como se describe en el manual.

 

8. Optimice el proceso de sonicación: Adáptelo a su muestra
   La clave del éxito de la sonicación con sonda es la optimización. Dado que las distintas muestras, incluidas células, tejidos y sustancias químicas, responden de forma diferente a la energía ultrasónica, es importante adaptar el proceso a sus necesidades específicas. Entre los factores que deben tenerse en cuenta durante la optimización se incluyen
   Volumen de la muestra: Los volúmenes más grandes pueden requerir tiempos de sonicación más largos o amplitudes más altas.
   Viscosidad de la muestra: Las muestras viscosas pueden necesitar una sonicación más intensa para lograr una disrupción suficiente.
   Resultado deseado: Si se lisan tejidos duros, puede ser necesario un régimen de sonicación más intenso, mientras que una sonicación más corta puede ser suficiente para el cizallamiento del ADN.
   Probando y afinando sistemáticamente los parámetros – como la amplitud, la duración y la profundidad de la sonda, puede optimizar el proceso de sonicación para su muestra específica.

Encuentre el sonicador adecuado para su tarea de preparación de muestras

Hielscher Ultrasonics ofrece una gama completa de sonicadores para su tarea de preparación de muestras. Díganos factores importantes como el tipo de muestra, el volumen y la aplicación específica en la que está trabajando. Nuestro equipo de expertos le asesorará gustosamente ofreciéndole el homogeneizador ultrasónico más adecuado para sus experimentos de investigación.

La tabla siguiente le ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores de tamaño laboratorio:

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.

Hielscher Ultrasonics suministra potentes sonicadores sin contacto para la preparación de muestras y análisis clínicos. El sonicador de placas de pocillos múltiples UIP400MTP, el VialTweeter, el cuerno de la copa y el sonicador de flujo GDmini2 procesar las muestras sin tocarlas.