Ultraheli on tõhus vahend rakustruktuuride lagunemiseks. Seetõttu kasutatakse sonikaatoreid laborites laialdaselt avatud rakkude murdmiseks, rakusiseste molekulide, valkude ja organellide ekstraheerimiseks uurimiseks ja analüüsimiseks. Tööstuslikus mastaabis kasutatakse ultraheli lagunemist ja lüüsi molekulide eraldamiseks rakutehastest või biomassi seedimise soodustamiseks.

Mis on ultraheli lagunemine?

Ultraheli lagunemine, tuntud ka kui ultraheli homogeniseerimine, on protsess, mis kasutab kõrge intensiivsusega, madala sagedusega ultraheli laineid, et lagundada rakuseinu ja häirida molekulaarseid struktuure vedelas keskkonnas. Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt mitmesugustes teaduslikes ja tööstuslikes rakendustes mitmel eesmärgil:

Rakkude katkemine: Ultraheli lagunemist kasutatakse laialdaselt rakubioloogias ja molekulaarbioloogias, et häirida rakumembraane, vabastades raku sisu, nagu valgud, nukleiinhapped ja organellid. See on kasulik rakusiseste komponentide ekstraheerimiseks analüüsiks või rakkude lüüsimiseks mikrobioloogias ja biotehnoloogia protsessides.

• Homogeniseerimine: See aitab kaasa proovide komponentide ühtlasele segamisele, eriti kui tegemist on segunematute vedelikega või kui püütakse saavutada ühtlast materjalide segu.
• Valgu ekstraheerimine: Bioloogias, proteoomikas eluteaduses on valkude analüüs väga levinud ülesanne. Enne valkude analüüsimist tuleb need raku sisemusest ekstraheerida ja isoleerida. Sonikaatorid on kõige laialdasemalt kasutatav meetod valgu ekstraheerimiseks.
• DNA killustatus: DNA ja RNA on erinevat tüüpi nukleiinhapped, mis salvestavad ja kodeerivad rakkudes geneetilist informatsiooni. DNA ja RNA analüüsimisel peavad pikad ahelad mõnikord olema killustatud, protsess, mida saab ultrahelitöötlusega usaldusväärselt ja tõhusalt teha.
• Proovi ettevalmistamine: Uuringutes ja analüüsides on proovide ettevalmistamine tavaline protseduur enne erinevaid analüüsimeetodeid. Ultraheli lagunemine võib aidata proove lahustada või hajutada, mis võib parandada analüüside täpsust ja reprodutseeritavust.

Ultraheli lagunemise eelised

Miks kasutada sondi tüüpi sonikaatorit lagunemiseks, rakkude katkestamiseks ja rakusiseste molekulide ja valkude ekstraheerimiseks? Sonikaator või ultraheli dismembrator pakub mitmeid eeliseid, mis muudavad ultrahelitöötluse paremaks tehnoloogiaks võrreldes teiste lagunemismeetoditega, nagu kõrgsurve homogeniseerimine, kuulfreesimine või mikrofluidiseerimine.

• Mittetermiline: Ultraheli lagunemine on mittetermiline meetod, mis tähendab, et see ei tugine materjalide lagundamiseks soojusele. See on kasulik rakendustes, kus kõrge temperatuur võib soojustundlikke proove halvendada.
• Täpne ja kontrollitud: Protsessi saab juhtida suure täpsusega, võimaldades spetsiifilisi häireid, segamist või osakeste suuruse vähendamist.
• Kiire ja tõhus: Ultraheli on üldiselt kiire ja tõhus meetod, mis muudab selle sobivaks suure läbilaskevõimega rakenduste jaoks.
• Vähendatud kemikaalide kasutamine: Paljudel juhtudel võib ultraheli lagunemine vähendada vajadust karmide kemikaalide või orgaaniliste lahustite järele, mis võivad olla keskkonnasõbralikud ja vähendada keemilise saastumise ohtu.
• Ei mingit freesimisvahendit ega düüse: Alternatiivsetel lagunemismeetoditel, nagu kuuli/helmeste freesimine või kõrgsurve homogenisaatorid, on puudusi. Kuul-/helmeste freesimiseks on vaja kasutada freesimisvahendeid (helmed või pärlid), mis tuleb töömahukalt eraldada ja puhastada. Kõrgsurve homogenisaatoritel on düüsid, mis on altid ummistumisele. Seevastu ultraheli homogenisaatorid on kergesti kasutatavad, väga usaldusväärsed ja vastupidavad, nõudes väga vähe hooldust.
• Mitmekülgsus: Seda saab rakendada paljudele materjalidele, sealhulgas bakteritele, taimerakkudele, imetajate kudedele, vetikatele, seentele jne, muutes selle mitmekülgseks tehnikaks erinevates valdkondades.
  Skaleeritavus: Ultraheli tehnikat saab tööstusprotsesside jaoks suurendada, muutes selle sobivaks nii laboratoorsete kui ka suuremahuliste tootmisrakenduste jaoks.

Ultraheli lagunemise ja rakkude katkemise tööpõhimõte

Ultraheli tekitab avatud vedelikus vahelduvaid kõrgsurve ja madala rõhuga laineid. Madala rõhu tsükli ajal tekitavad ultraheli lained vedelikus väikesed vaakummullid, mis kõrgsurvetsükli ajal vägivaldselt kokku varisevad. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Kavitatsioonimulli implosioon põhjustab tugevaid hüdrodünaamilisi nihkejõude, mis põhjustavad esimest sonoporatsiooni ja seejärel rakustruktuuride tõhusat katkemist. Intratsellulaarsed molekulid ja organellid vabanevad täielikult lahustisse.

Ultraheli lagunemine rakustruktuuride

Nihkejõud võivad laguneda kiulise, tselluloosse materjali peenosakesteks ja purustada rakustruktuuri seinad. See vabastab vedelikku rohkem rakusisest materjali, näiteks tärklist või suhkrut. Lisaks sellele purustatakse rakuseina materjal väikesteks prahtideks.

Seda efekti saab kasutada orgaanilise aine fermenteerimiseks, lagundamiseks ja muudeks muundamisprotsessideks. Pärast jahvatamist ja lihvimist muudab ultrasonikumine enam rakusisest materjali, nt tärklist, samuti raku seina prahti, mis on saadaval ensüüme, mis muudavad tärklise suhkruks. Samuti suurendab see veeldamise või sahharitsemise ajal ensüümidele pindala. See suurendab tavaliselt pärmi kääritamise ja teiste muundamisprotsesside kiirust ja saagist, nt etanooli tootmiseks biomassist.

Kasutage ultraheli lagunemist – Usaldusväärselt ja tõhusalt igas ulatuses

Hielscheri sonikaatorid on saadaval erineva võimsuse ja töötlemisvõimsusega. Kas soovite sonikeerida väikeseid bioloogilisi proove mõnest mikroliitrist mõne liitrini või peate töötlemiseks töötlema suuri raku- või biomassivooge tootmiseks, Hielscher Ultrasonics pakub teile kõige sobivamat ultraheli dismemborit teie bioloogilise rakenduse jaoks.

• lab skaala 1mL kuni umbes 5 l nt UP400St 22mm sonotrodega
• pinki top skaala u. 0,1 kuni 20 l / min nt UIP1000hdT 34 mm sonotrode ja voolukell
• tootmiskaal alates 20L / min, nt UIP4000hdT või Wiefelstede, Ameerika Ühendriigid

Allolev tabel annab teile ülevaate meie laborisuuruse ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Palun kasutage allolevat vormi, kui soovite saada rohkem teavet ultraheli seadmete kasutamise kohta rakkude lagunemise eesmärgil. Meil on hea meel teid aidata.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie tööstuslike ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Kirjandus/viited