Rakkude ultraheli lagunemine
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 häired: Ultraheli lagunemist kasutatakse laialdaselt rakubioloogias ja molekulaarbioloogias rakumembraanide häirimiseks, vabastades rakulise sisu, nagu valgud, nukleiinhapped ja organellid. See on kasulik rakusiseste komponentide ekstraheerimiseks analüüsiks või rakkude lüüsimiseks mikrobioloogias ja biotehnoloogia protsessides.
- Homogeniseerimine: See aitab proovi komponentide ühtlasel segamisel, 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.
Sondi tüüpi sonikaator UP200St rakkude lagunemiseks, rakkude katkestamiseks ja ekstraheerimiseks
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.
Mastaapsus: 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.
Rakustruktuuride ultraheli lagunemine
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 kääritamiseks, seedimiseks ja muudeks muundamisprotsessideks. Pärast jahvatamist ja jahvatamist muudab ultraheliuuring rohkem rakusisest materjali, nt tärklist, samuti rakuseina prahti, mis on kättesaadavad ensüümidele, mis muudavad tärklise suhkruteks. Samuti suurendab see veeldamise või sahharifitseerimise ajal ensüümidega kokkupuutuvat pinda. See suurendab tavaliselt pärmi kääritamise ja muude muundamisprotsesside kiirust ja saagist, näiteks selleks, et suurendada etanooli tootmist 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, pakub Hielscher Ultrasonics teile kõige sobivamat ultraheli dismembrataatorit teie bioloogilise rakenduse jaoks.
- labori skaala 1mL kuni ca 5L nt. UP400St koos 22mm sonotrode'iga
- pink ülemine skaala ca 0,1 kuni 20L/min nt. UIP1000hdT koos 34mm sonotrode ja flowcelliga
- tootmismaht alates 20L / min nt. UIP4000hdT või UIP16000hdT
Allolev tabel annab teile ülevaate meie laborisuuruse ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Soovitatavad seadmed | Partii maht | Voolukiirus |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96-auguline plaadi sonikaator | mitme kaevu / mikrotiitri plaadid | mujal liigitamata |
| Ultraheli CupHorn | CupHorn viaalide või keeduklaasi jaoks | mujal liigitamata |
| GDmini2 | Ultraheli mikrovoolu reaktor | mujal liigitamata |
| VialTweeter | 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata |
| UP100H | 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min |
| UP200Ht, UP200St | 10 kuni 1000 ml | 20 kuni 200 ml / min |
| UP400St | 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min |
| Ultraheli sõela loksuti | mujal liigitamata | mujal liigitamata |
Palun kasutage allolevat vormi, kui soovite saada rohkem teavet ultraheli seadmete kasutamise kohta rakkude lagunemise eesmärgil. Meil on hea meel teid aidata.
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Allolev tabel annab teile ülevaate meie tööstuslike ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 200ml kuni 5L | 0.05 kuni 1L / min | UIP500hdT |
| 1 kuni 10L | 0.1 kuni 2L/min | UIP1000hdT |
| 5 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT | mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
UP400ST ultraheli homogenisaator rakkude lahustumiseks, lüüsiks ja valgu ekstraheerimiseks
Kirjandus / Viited
- Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
- Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
- Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
- Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.
Ultraheli CupHorn suletud torude ja viaalide intensiivseks ultrahelitöötluseks proovide steriilseks homogeniseerimiseks.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.