هموژنایزرهای فراصوتی بافت

• فراصوت‌دهی روشی ایمن و کارآمد برای همگن‌سازی بافت است.
• کاربردهای فراصوت شامل آماده‌سازی بافت و سوسپانسیون‌ها، استخراج پروتئین‌ها، DNA/ RNA و ترکیبات فعال و نیز فعال‌سازی / غیرفعال‌سازی آنزیم‌ها و مخمرها است.
• قابلیت کنترل دقیق هموژنایزرهای فراصوتی پروبی، آماده‌سازی مطمئن نمونه‌های بافت را امکان‌پذیر می‌کند.

همگن‌سازی بافت با استفاده از پروب‌های فراصوتی

همگن‌سازی بافت فرایندی برای آماده‌سازی نمونه است که در آن سلول‌های جانوری و گیاهی یا میکروارگانیسم‌ها پیش از استخراج مواد درون‌سلولی مانند پروتئین‌ها، DNA یا RNA آماده می‌شوند. برای آزادسازی محتویات سلول، غشای سلولی باید پاره شود. پس از شکستن دیوارهٔ سلولی، درشت‌مولکول‌های درون‌سلولی در محلول بافر شناور می‌شوند و در نتیجه اندامک‌ها، پروتئین‌ها و DNA/ RNA در دسترس قرار می‌گیرند. هموژنایزرهای فراصوتی بافت و دستگاه‌های تخریب سلولی، ابزارهایی بسیار کارآمد برای تخریب سلولی، لیز و استخراج هستند.

هموژنایزرهای فراصوتی بافت در مقایسه با روش‌های جایگزین لیز

شاید از خود بپرسید کدام روش تخریب سلولی و کدام تجهیزات همگن‌سازی بافت بهترین گزینه برای آزمایشگاه شما هستند. در ادامه، چند دلیل در حمایت از لیز و همگن‌سازی بافت با فراصوت آمده است، زیرا فراصوت‌دهی نسبت به روش‌های جایگزین همگن‌سازی مزایای متعددی دارد:

• کارایی: همگن‌سازی فراصوتی روشی سریع و کارآمد برای تخریب بافت‌ها و سلول‌ها است. هموژنایزرهای فراصوتی بافت بر اساس اصل کاویتاسیون آکوستیکی کار می‌کنند. این روش بسیار کارآمد است و می‌تواند سلول‌ها را در عرض چند ثانیه تخریب کند. از آنجا که شدت را می‌توان از ملایم تا شدید تنظیم کرد، فراصوت‌دهی به‌ویژه برای بافت‌های سخت یا الیافی که همگن‌سازی آن‌ها با روش‌های دیگر دشوار است، مؤثر است.



• جلوگیری از آلودگی متقاطع: Hielscher هموژنایزرهای فراصوتی قدرتمندی برای بافت عرضه می‌کند که نمونه را با فراصوت‌دهی غیرمستقیم آماده می‌کنند. Hielscher با UIP400MTP (ایده‌آل برای پلیت‌های میکروتیتر و چندچاهکی) و نیز VialTweeter و CupHorn (ایده‌آل برای ویال‌ها، لوله‌ها و بشرها)، تجهیزات تخریب سلولی فراصوتی را برای همگن‌سازی بدون تماس ارائه می‌دهد که خطر آلودگی متقاطع بین نمونه‌ها را کاهش می‌دهند. این روش همچنین خطر ورود آلاینده‌ها از سطوح آسیاب‌کردن یا دیگر تجهیزات همگن‌سازی را به حداقل می‌رساند.
• انعطاف‌پذیری: همگن‌سازی فراصوتی را می‌توان برای نمونه‌هایی با اندازه‌ها و حجم‌های گوناگون، از حجم‌های کم تا نمونه‌های بزرگ بافت، به کار برد. افزون بر این، همگن‌سازی فراصوتی برای طیف گسترده‌ای از انواع نمونه، از جمله بافت‌های گیاهی، بافت‌های جانوری و کشت‌های میکروبی نیز مناسب است. شدت و مدت فراصوت‌دهی را می‌توان برای بهینه‌سازی میزان تخریب در انواع مختلف بافت تنظیم کرد.
• تکرارپذیری: همگن‌سازی فراصوتی نتایج یکسانی ارائه می‌دهد و کنترل دقیق پارامترهای همگن‌سازی، مانند توان خروجی و زمان فراصوت‌دهی، را امکان‌پذیر می‌کند. این امر به تضمین تکرارپذیری و دقت داده‌های آزمایشی کمک می‌کند.
• حفظ زیست‌مولکول‌ها: فراصوت‌دهی پروبی یک فرایند غیرحرارتی است. این یعنی اثر آن بر پایهٔ گرما نیست. با این حال، هر فرایند مکانیکی مطابق با قانون دوم ترمودینامیک گرما تولید می‌کند. بنابراین، با طولانی‌تر شدن زمان فراصوت‌دهی، نمونه گرم‌تر می‌شود. دستگاه‌های فراصوتی پیشرفتهٔ Hielscher به حسگرهای دما و نرم‌افزار هوشمند پایش دما مجهز هستند. گزینه‌های پیشرفتهٔ خنک‌سازی امکان جلوگیری از تخریب حرارتی را فراهم می‌کنند و به حفظ فعالیت زیست‌مولکول‌های حساس به گرما، مانند آنزیم‌ها و پروتئین‌ها، کمک می‌کنند.
• صرفه‌جویی در زمان: کارایی بالای فراصوت‌دهی پروبی، همگن‌سازی سریع بافت را امکان‌پذیر می‌کند و در مقایسه با روش‌های دیگری که به دست‌کاری فیزیکی گسترده‌تر بافت نیاز دارند، باعث صرفه‌جویی در زمان می‌شود.

همگن‌سازی فراصوتی بافت نسبت به روش‌های جایگزین همگن‌سازی مزایای متعددی دارد. به همین دلیل، استفاده از هموژنایزرهای فراصوتی بافت، روش ترجیحی تخریب سلولی در کاربردهای گوناگون پژوهشی و صنعتی است.

نمونه‌ای از پروتکل همگن‌سازی بافت با استفاده از پروب فراصوتی:

دستگاه‌های فراصوتی با کاربری ساده و روند سریع همگن‌سازی، همگن‌سازی بافت را تسهیل می‌کنند. در عین حال، پارامترهای فرایند فراصوتی را می‌توان به‌دقت کنترل و پایش کرد تا نتایج قابل‌اعتماد و تکرارپذیر باشند.
 
مواد و وسایل:

• نمونهٔ بافت (مانند کبد، مغز، عضله)
• بافر (مانند PBS، Tris-HCl)
• کوکتل مهارکنندهٔ پروتئاز
• هموژنایزر فراصوتی (از نوع پروبی)
• یخ
• لوله‌های میکروسانتریفیوژ
• پیپت‌ها

پروتکل همگن‌سازی فراصوتی بافت:

توجه: ممکن است لازم باشد مدت و شدت فراصوت‌دهی بسته به نوع، سن و وضعیت سلامت بافت و نیز کاربردهای مشخص پایین‌دستی بهینه شوند. همچنین انتخاب دقیق بافر، مهارکننده‌های پروتئاز و سایر افزودنی‌ها برای بهینه‌سازی بازده و کیفیت هموژنات اهمیت دارد.

مزایای اصلی هموژنایزرهای فراصوتی بافت Hielscher

• آسیاب‌کردن، همگن‌سازی، لیز و تخریب سلولی یا استخراج سریع و کارآمد به‌واسطهٔ کاویتاسیون فراصوتی قدرتمند
• استفاده و کاربری آسان و شهودی (نسخهٔ آنالوگ یا دیجیتال را انتخاب کنید)
• تمیزکردن آسان سطوح در تماس با محصول با شست‌وشوی سونوتْرود هنگام فراصوت‌دهی (CIP شست‌وشو در محل / SIP استریل‌سازی در محل)
• محفظهٔ محافظ صوتی (محفظهٔ محافظ صوتی دستگاه‌های آزمایشگاهی به‌طور کامل از شیشهٔ اکریلیک ساخته شده است تا از هر زاویه‌ای دید کامل فراهم باشد)
• کنترل کامل پارامترهای فرایند از طریق نمایشگر لمسی دیجیتال روی دستگاه (در دستگاه‌های فراصوتی دیجیتال) یا توان‌سنج (برای دستگاه‌های آنالوگ)
• کنترل دمای یکپارچه (مهم برای نمونه‌های بافت ناپایدار و حساس به گرما)
• وقفه‌های حین اجرای همگن‌سازی را می‌توان به‌صورت مجزا در منوی دیجیتال تعریف و از پیش تنظیم کرد
• تمام دستگاه‌های دیجیتال به ثبت خودکار داده‌ها (روی SD/USB-ComboCard یکپارچه)، حسگر دمای قابل‌اتصال و کنترل از راه دور از طریق مرورگر مجهز هستند.
• پردازش چند نمونه با VialTweeter, CupHorn یا با استفاده از سونوتْرودهای 4 یا 8 انگشتی (برای مثال، برای ادغام در فرایندهای رباتیک آزمایشگاهی)
• برای کاربردهای مقیاس کوچک و بزرگ

جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش هموژنایزرهای فراصوتی بافت ما برای متلاشی‌سازی سلول، لیز و استخراج ارائه می‌دهد:

هموژنایزر فراصوتی بافت بهینه را برای کاربرد خود پیدا کنید

هموژنایزرهای فراصوتی بافت Hielscher با توان خروجی فراصوت در محدودهٔ 50W تا 16٬000W (16kW) عرضه می‌شوند.
کارکنان آزمایشگاه از کاربری ساده و شهودی هموژنایزرهای فراصوتی آزمایشگاهی Hielscher رضایت دارند. دستگاه‌های Hielscher بسته به نیازهای مشخص، با کنترل دیجیتال یا آنالوگ ارائه می‌شوند.

1. VialTweeter یک هموژنایزر فراصوتی قدرتمند است که فراصوت‌دهی هم‌زمان حداکثر 10 ویال یا لولهٔ آزمایش را با شدت یکسان امکان‌پذیر می‌کند. به‌دلیل فراصوت‌دهی غیرمستقیم، از آلودگی متقاطع و اتلاف نمونه به‌طور کامل جلوگیری می‌شود. استفاده از ویال‌های یک‌بارمصرف، نیاز به تمیزکردن و بهداشتی‌سازی را به حداقل می‌رساند. سونوتْرود بلوکی قابل اتوکلاو است.
2. سونیکاتور پلیت UIP400MTP هنگامی که با پلیت‌های میکروتیتر و چندچاهکی، مانند پلیت‌های 96 چاهکی، کار می‌کنید، ایده‌آل است. کافی است پلیت چندچاهکی یا پتری‌دیش خود را در UIP400MTP قرار دهید تا همهٔ نمونه‌ها به‌طور یکنواخت فراصوت‌دهی شوند. با سونیکاتور پلیت UIP400MTP، پردازش نمونه‌ها با ظرفیت بالا ساده و کارآمد می‌شود!
3. در مجموعهٔ دستگاه‌های فراصوتی پروبی آزمایشگاهی، می‌توان هموژنایزرهایی با توان 50 وات، 100 وات، 200 وات و 400 وات انتخاب کرد.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

کاربرد و استفاده از هموژنایزرهای فراصوتی بافت

هموژنایزرهای فراصوتی معمولاً برای آسیاب‌کردن بافت، تخریب و لیز سلولی و همگن‌سازی نمونه‌های زیستی پیش از استخراج مواد درون‌سلولی در مقیاس مولکولی استفاده می‌شوند. با فراصوت‌دهی کنترل‌شدهٔ نمونه‌ها، تمام مراحل از لیز تا استخراج و همگن‌سازی را می‌توان با همان دستگاه تخریب سلولی فراصوتی انجام داد.
مزیت عمدهٔ هموژنایزرهای فراصوتی، قابلیت تنظیم آسان توان ورودی و شدت فراصوت‌دهی است. دستگاه‌های تخریب سلولی فراصوتی (لیزکننده‌های) Hielscher امکان کنترل شدت فراصوت‌دهی را با تنظیم دامنه از 20% تا 100% فراهم می‌کنند.
به‌جای کارکرد پیوسته، می‌توان هموژنایزر فراصوتی را در حالت چرخه‌ای تنظیم کرد؛ برای مثال، برای فراصوت‌دهی بافت حساس به گرما. فراصوت‌دهی در حالت پالسی به این معنا است که دستگاه، امواج فراصوت با شدت بالا را در چرخه‌های متناوب تولید می‌کند. کاربر می‌تواند مدت دورهٔ فراصوت‌دهی و زمان استراحت را به‌صورت مجزا تنظیم کند.
در فراصوت‌دهی پالسی، طی دورهٔ استراحت، مادهٔ تحت فراصوت‌دهی می‌تواند به حالت سکون بازگردد و نمونه خنک شود (با استفاده از زمان استراحت برای دفع گرما). بدین ترتیب، شدت پردازش را می‌توان به‌دقت متناسب با بافت تنظیم کرد و گرم‌شدن ناخواستهٔ نمونه کاهش می‌یابد.
هموژنایزرهای فراصوتی بافت، مقاوم و کاربرپسند هستند و به‌دلیل کنترل کامل تمام پارامترهای مهم فرایند، نتایج قابل‌اعتمادی با تکرارپذیری تضمین‌شده ارائه می‌دهند.
حوزه‌های رایج کاربرد آسیاب‌کردن بافت، تخریب سلولی، لیز، استخراج و همگن‌سازی فراصوتی شامل آزمایشگاه‌های زیستی و دارویی، میکروبیولوژی و پژوهش‌های پروتئومیک و ژنومیک (برای مثال، آزادسازی پروتئین پیش از وسترن بلات و سنجش ایمنی جذب متصل به آنزیم ELISA) و همچنین تولید عصاره‌های گیاهی و ترکیبات زیست‌فعال برای صنایع غذایی، دارویی و آرایشی است.

• برای دریافت توصیه‌های مشخص فرایندی دربارهٔ آماده‌سازی نمونه، همگن‌سازی بافت، لیز و استخراج (برای مثال، سلول‌ها، باکتری‌ها، اسپورها و ترکیبات فعال)، اینجا کلیک کنید!
• اینجا بخوانید چرا سونیکاتورها ابزاری ضروری برای پژوهش‌های پروتئومیک هستند!
• بیاموزید که فراصوت‌دهی چگونه کار پژوهشی در حوزهٔ ژنومیک را تسهیل می‌کند!

منابع علمی / مراجع

• 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.